JP2003147380A - 含油軸受用潤滑剤組成物 - Google Patents
含油軸受用潤滑剤組成物Info
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Abstract
擦係数、耐飛散・漏洩性および防錆性を改善した含油軸
受用潤滑剤を提供する。 【解決手段】 一般式RfO(CF2CF2O)m(CF2O)nRf(ここ
で、Rfはパーフルオロ低級アルキル基であり、m+n=3〜2
00、m:n=10〜90:90〜10であり、CF2CF2O基およびCF 2O基
は主鎖中にランダムに結合されている)で表わされるパ
ーフルオロポリエーテル油(A)および一般式RfO[CF(CF3)
CF2O]p(CF2CF2O)q(CF2O)rRf(ここで、Rfはパーフルオロ
低級アルキル基であり、p+q+r=3〜200でqおよびrは0で
あり得、(q+r)/p=0〜2:1であり、CF(CF3)CF2O基、CF2CF
2O基およびCF2O基は主鎖中にランダムに結合されてい
る)で表わされるパーフルオロポリエーテル油(B)または
一般式F(CF2CF2CF2O)sC2F5(ここで、s=2〜100である)で
表わされるポリフルオロポリエーテル油(C)よりなる基
油に、一次粒子径が1μm以下であるフッ素樹脂粉末を添
加混合した含油軸受用潤滑剤組成物。
Description
組成物に関する。更に詳しくは、主鎖構造の異なる2種
類のパーフルオロポリエーテル油を基油として用いた含
油軸受用潤滑剤組成物に関する。
によって代表される金属粉を押し固め、さらに加熱する
ことにより得られる多孔質体に、潤滑油を含浸させて自
己給油の状態で使用する滑り軸受の一種である。これ
は、低コストでありながら、比較的低摩擦で、高精度、
自己潤滑方式であることから、自動車電装部品、音響映
像機器、事務機器、家電電装機器、コンピューター用補
助記憶装置駆動部に至る各部位において、モーター軸受
として広く利用されている。
含油軸受に要求される性能も、小型化、高速化、低電流
・低消費電力化と、非常に厳しいものとなってきてい
る。これに対応するには、軸受メーカーによる軸受材質
等の検討はもちろんであるが、軸受中に含浸される数mg
の潤滑油の性能が、モーターの特性や寿命を大きく左右
するため、重要となっている。
は、軸受材質との相性が良いこと(腐食、スラッジ等を
発生させない)、例えば自動車においては-40〜180℃と
いう広い温度範囲で使用可能であること(高温において
は蒸発損失が少ないこと、酸化安定性が良いこと、低温
においては、流動性を損なわないこと)、防錆性が良い
こと、さらに近年の小型化、低電流化、長寿命化に対応
すべく、耐樹脂性が良いこと、摩擦係数が低いこと、耐
摩耗性が良いことなどが挙げられる。
た熱安定性、低揮発性、耐薬品性、耐樹脂性および温度
粘度特性のため、焼結含油軸受油として好適である。特
開平5-240251号公報には、パーフルオロポリエーテル油
の低揮発性を利用し潤滑特性の安定化および軸受寿命の
長期化を目的とした、パーフルオロポリエーテル油を含
浸した焼結含油軸受が提案されている。しかし、各種パ
ーフルオロポリエーテル油の混合による特性の向上につ
いては、なんら言及されていない。
ーフルオロエーテル油を混合することが流体特性に相乗
効果をもたらし、始動性、高温での潤滑維持、低温流動
性に優れるとの記載が特公平3-69394号公報にみられ
る。しかし、これは焼結含油軸受に使用する観点からの
発明ではなく、またこれによっては、流体特性を改善さ
せるだけで、含油軸受に必要な特性である耐摩耗性、摩
擦係数、防錆性、拡散性を改善するものではない。
面張力が低いために濡れ、拡散し易いという欠点を有す
る。そのため、漏れ・飛散性がたびたび問題となる。含
油軸受は、その空孔に潤滑剤を含浸保持し、徐々に摺動
面に潤滑剤を供給することで軸受の長寿命化を可能にし
ているが、パーフルオロポリエーテル油の漏れ易く飛散
し易い性質は、軸受から必要以上に油を供給消失し、軸
受寿命を短縮させてしまう。また、軸受から滲み出した
油が使用部位以外の周辺環境を汚染することにもなる。
は、増稠剤を0.1%以上含有するグリースが充填された多
孔質軸受が提案されている。しかし、増稠剤の繊維幅や
粒子径が含油軸受の空孔よりも大きい場合には、含油軸
受の空孔に増稠剤自体が入っていくことができず、その
増稠剤がかえって軸受環境の汚染を助長する。
ステル油や、合成炭化水素油のような一般合成油と比較
し金属とのなじみが悪く、過酷な条件下では潤滑に十分
な油膜を得ることができず、摩耗や摩擦の面で一般合成
油よりも劣っている。さらに、これによってパーフルオ
ロポリエーテル油の防錆性をも一般合成油よりも悪化さ
せている。これを改善しようとして添加剤を配合する
と、大部分の一般合成油に配合可能な非フッ素系添加剤
とは相溶性が悪く、またフッ素系の添加剤も種々提案さ
れているものの、これをもってしても、一般合成油のよ
うな十分な耐摩耗性、低摩擦係数性および防錆性を実現
することが困難である。
フルオロポリエーテル油の耐摩耗性、摩擦係数、耐飛散
・漏洩性および防錆性を改善した含油軸受用潤滑剤を提
供することにある。
一般式 RfO(CF2CF2O)m(CF2O)nRf (ここで、Rfはパーフルオロ低級アルキル基であり、m+n
=3〜200、m:n=10〜90:90〜10であり、CF2CF2O基およびC
F2O基は主鎖中にランダムに結合されている)で表わされ
るパーフルオロポリエーテル油(A)および一般式 RfO[CF(CF3)CF2O]p(CF2CF2O)q(CF2O)rRf (ここで、Rfはパーフルオロ低級アルキル基であり、p+q
+r=3〜200でqおよびrは0であり得、(q+r)/p=0〜2:1であ
り、CF(CF3)CF2O基、CF2CF2O基およびCF2O基は主鎖中に
ランダムに結合されている)で表わされるパーフルオロ
ポリエーテル油(B)または一般式 F(CF2CF2CF2O)sC2F5 (ここで、s=2〜100である)で表わされるポリフルオロポ
リエーテル油(C)よりなる基油に、一次粒子径が1μm以
下であるフッ素樹脂粉末を添加混合した含油軸受用潤滑
剤組成物によって達成される。
(A)、(B)および(C)は、次のようにして得られる。ここ
で、パーフルオロ低級アルキル基Rfとしては、一般にパ
ーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフル
オロプロピル基等が用いられる。
フルオロエチレンの光酸化重合で生成した先駆体を完全
にフッ素化することによって得られる。これは、40℃に
おける動粘度が2〜500mm2/秒の範囲にあるものを使用す
ることができ、このようなものはパーフルオロポリエー
テル油(A)の一般式でm+n=3〜200、m:n=10〜90:90:10と
いう条件を満足させる。 パーフルオロポリエーテル油(B):ヘキサフルオロプロ
ピレンまたはこれとテトラフルオロエチレンとの光酸化
重合で生成した先駆体を、完全にフッ素化することによ
り、あるいはフッ化セシウム触媒存在下にヘキサフルオ
ロプロピレンオキサイドまたはこれとテトラフルオロエ
チレンオキサイドとをアニオン重合させ、得られた末端
CF(CF3)COF基を有する酸フロライド化合物をフッ素ガス
で処理することによって得られる。これは、40℃におけ
る動粘度が2〜1300mm2/秒の範囲にあるものを使用する
ことができ、このようなものはパーフルオロポリエーテ
ル油(B)の一般式でp+q+r=3〜200、(q+r)/p=0〜2:1とい
う条件を満足させる。 パーフルオロポリエーテル油(C):フッ化セシウム触媒
存在下に2,2,3,3-テトラフルオロオキセタンをアニオン
重合させ、得られた含フッ素ポリエーテル(CH2CF2CF2O)
nを160〜300℃の紫外線照射下のもとフッ素ガス処理す
ることにより得られる。これは、40℃における動粘度が
2〜500mm2/秒の範囲にあるものを使用することができ、
このようなものはパーフルオロポリエーテル油(C)の一
般式でs=2〜100という条件を満足させる。
ロポリエーテル油は、それぞれ異なる特徴を有する。パ
ーフルオロポリエーテル油(A)は、パーフルオロポリエ
ーテル油の中で、最も高粘度指数、低揮発性、低摩擦係
数性を有するが、耐摩耗性には劣る。一方、パーフルオ
ロポリエーテル油(B)は、粘度指数、低揮発性、摩擦係
数こそ、他のパーフルオロポリエーテル油に劣るが、耐
摩耗性が優れている。さらに、パーフルオロポリエーテ
ル油(C)は、摩擦係数は他のパーフルオロポリエーテル
油に比較し劣るが、非常に熱安定性に優れ、耐摩耗性が
優れている。
ロポリエーテル油を混合して基油とすることによって、
特に摩擦摩耗特性について、両者の長所を兼ね備えた性
質を持たせることができる。例えば、パーフルオロポリ
エーテル油(A)にパーフルオロポリエーテル油(B)を適宜
混合することによって、パーフルオロポリエーテル油
(A)の優れた低摩擦係数を維持しつつ、耐摩耗性を付与
することができる。パーフルオロポリエーテル油(A)と
パーフルオロポリエーテル油(B)の配合率は、使用条件
に合わせて適宜可能だが、両者の長所を維持し兼ね備え
るためには、パーフルオロポリエーテル油(A)/パーフル
オロポリエーテル油(B)=90/10〜40/60であることが好ま
しい。
パーフルオロポリエーテル油(C)を適宜混合することに
よっても、パーフルオロポリエーテル油(A)の低摩擦係
数性を維持しつつ、耐摩耗性を付与することができる。
また、この場合、粘度指数を低下させない特徴をも有す
る。パーフルオロポリエーテル油(A)とパーフルオロポ
リエーテル油(C)の配合率は、使用条件に合わせて適宜
可能だが、両者の長所を兼ね備えるためには、パーフル
オロポリエーテル油(A)/パーフルオロポリエーテル油
(C)=90/10〜40/60であることが望ましい。
エーテル油基油は、40℃における動粘度が2〜1000mm2/
秒の範囲にあるものを使用でき、好ましくは5〜500mm2/
秒であるものが望ましい。動粘度が5mm2/秒以下の場合
は、蒸発損失の増加や油膜強度の低下など、寿命の低下
や摩耗、焼き付きの原因となる可能性がある。一方、50
0mm2/秒以上の場合は粘性抵抗の増加など、消費動力や
トルクが大きくなる不具合が生じる可能性がある。
しては、従来から潤滑剤として用いられているポリテト
ラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン-
ヘキサフルオロプロペン共重合体(FEP)、パーフルオロ
アルキレン樹脂等が用いられる。ポリテトラフルオロエ
チレンは、テトラフルオロエチレンの乳化重合、けん濁
重合、溶液重合などの方法によって数平均分子量Mnを約
1000〜1000000程度としたポリテトラフルオロエチレン
を製造し、それを熱分解、電子線照射分解、物理的粉砕
などの方法によって処理し、数平均分子量Mnを約1000〜
500000程度としたものが用いられる。また、テトラフル
オロエチレンとヘキサフルオロプロペンとの共重合反応
および低分子量化処理も、ポリテトラフルオロエチレン
の場合と同様にして行われ、数平均分子量を約1000〜60
0000程度としたものが用いられる。なお、分子量の制御
は、共重合反応時に連鎖移動剤を用いて行うことができ
る。得られた粉末状のフッ素樹脂は、一般に約500μm以
下、好ましくは約0.1〜30μmの平均一次粒径を有する。
フッ素樹脂の一次粒子径が1μm以下であることが望まし
い。含油軸受は多孔質であり、その空孔に潤滑剤を含浸
保持し、徐々に摺動面に潤滑剤を供給するため、その空
孔の大きさに対するフッ素樹脂の粒子径が小さい方が、
フッ素樹脂が空孔を塞ぐことなく、含油軸受のポンプ作
用による潤滑組成物の移動が円滑に行われるためであ
る。このような一次粒子径を有するフッ素樹脂粉末は、
重合条件を調節することにより得られた所望の一次粒径
を有する市販品がそのまま用いられる。
0.1〜30重量%、好ましくは0.5〜15重量%の割合で添加混
合される。これ以上の添加割合では、組成物が硬くなり
すぎて、焼結含油軸受に含浸できなくなってしまい、一
方これ以下の添加割合では、フッ素樹脂の増稠能力が発
揮されず、見掛け粘度の低下、基油への分散性の悪化を
招き、油膜形成能、耐飛散・漏洩性、防錆性の向上が十
分期待されない。
で、必要に応じ、従来知られているフッ素系添加剤を用
途に応じて配合することができる。例えば、パーフルオ
ロポリエーテル油の末端をアルコール、カルボン酸また
はそのエステル、アミン、アミド、リン酸またはそのエ
ステル、ホスホン酸またはそのエステル、イソシアネー
トとアルコールまたはアミンとの反応物等により、変性
したもの等が挙げられる。
従来パーフルオロポリエーテル油に相溶性がなかった種
々の非フッ素系添加剤、粘度指数向上剤、流動点降下
剤、無灰系分散剤、金属系清浄剤、酸化防止剤、防錆
剤、腐食防止剤、消泡剤、摩擦調整剤などの従来潤滑油
に使用されている公知の添加剤を、用途に応じて配合す
ることができる。
チル-4-メチルフェノール、4,4′-メチレンビス(2,6-ジ
第3ブチルフェノール)等のフェノール系の酸化防止剤、
アルキルジフェニルアミン(アルキル基の炭素数が4〜20
のもの)、トリフェニルアミン、フェニル-α-ナフチル
アミン、フェノチアジン、アルキル化フェニル-α-ナフ
チルアミン、フェニチアジン、アルキル化フェニチアジ
ン等のアミン系酸化防止剤などが挙げられる。
けん、脂肪酸アミン、アルキルスルホン酸塩、酸化パラ
フィン、ポリオキシアルキルエーテル等が挙げられ、ま
た、腐食防止剤としては、例えばベンゾトリアゾール、
ベンゾイミダゾール、チアジアゾール等が挙げられる。
亜リン酸エステル、リン酸エステルアミン塩等のリン系
化合物、スルフィド類、ジスルフィド類等のイオウ系化
合物、塩素化パラフィン、塩素化ジフェニル等の塩素系
化合物、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジアルキルジチ
オカルバミン酸モリブデン等のイオウ系化合物金属塩な
どが挙げられる。
ロポリエーテル油は、攪拌するだけで容易に混合するこ
とができる。そこへフッ素樹脂および他の必要な添加剤
を所定量添加し、3本ロールもしくは高圧ホモジナイザ
ーで十分混練することによって組成物が調製される。
パーフルオロポリエーテル油を混合して得られる基油を
用い、そこにフッ素樹脂粉末を添加混合することによ
り、従来特定のパーフルオロポリエーテル油単独ではな
し得なかった耐摩耗性、摩擦係数特性、防鎖性および耐
拡散性の全てを実現させる。
滑剤組成物は、自動車・家電・事務機等を構成する各部
位において、使用機器の低トルク化、低電流化、消費電
力の低減、性能の安定維持、長寿命化に寄与し、周辺部
位を汚染すること無く使用できる。
る。
オロポリエーテル油およびフッ素樹脂粉末を用いて、前
記方法による含油軸受用潤滑剤組成物の調製が行われ
た。(パーフルオロポリエーテル油) A-1:RfO(CF2CF20)m(CF2O)nRf 動粘度(40℃)160mm2/秒 A-2:RfO(CF2CF20)m(CF2O)nRf 動粘度(40℃)250mm2/秒 B-1:RfO[CF(CF3)CF20]pRf 動粘度(40℃)100mm2/秒 B-2:RfO[CF(CF3)CF20]pRf 動粘度(40℃)400mm2/秒 B-3:RfO[CF(CF3)CF20]p(CF20)rR 動粘度(40℃)200mm2/秒 C:F(CF2CF2CF20)sC2F5 動粘度(40℃)200mm2/秒 なお、上記各パーフルオロポリエーテル油の動粘度の測
定は、JIS K-2283に準拠して、キャノンフェンスケ粘度
計を用いて行われた。また、表1における基油の動粘度
(単位: mm2/秒)の測定も同様にして行われた。 (フッ素樹脂粉末) PTFE-1:乳化重合法、分子量10〜20万、一次粒子径0.2
μm PTFE-2:けん濁重合法、分子量数万、一次粒子径5μm FEP :溶液重合法、分子量5〜15万、一次粒子径0.2μm 含油軸受用潤滑剤組成物の調製に用いられた基油につい
ては、基油を構成するパーフルオロポリエーテル油の種
類および割合(重量%)と組成物中の基油の割合(重量%)
が、またフッ素樹脂粉末については、その種類と組成物
中の割合(重量%)が、次の表1に示される。 表1 基油 組成物 例 構成 動粘度 基油 フッ素樹脂 実施例 1 (A-1) 90 (B-1) 10 108 99 PTFE-1 1 〃 2 〃 108 90 PTFE-1 10 〃 3 〃 108 95 FEP 5 〃 4 (A-1) 80 (B-1) 20 97 97 PTFE-1 3 〃 5 (A-1) 50 (B-1) 50 89 98 FEP 2 〃 6 (A-1) 90 (B-2) 10 155 99 PTFE-1 1 〃 7 (A-1) 40 (B-2) 60 180 90 PTFE-1 10 〃 8 (A-2) 70 (B-2) 30 358 95 PTFE-1 5 〃 9 〃 358 97 FEP 3 〃 10 (A-2) 60 (B-2) 40 365 95 FEP 5 〃 11 (A-1) 80 (B-3) 20 140 97 PTFE-1 3 〃 12 (A-2) 50 (B-3) 50 309 99.5 FEP 0.5 〃 13 (A-1) 90 (C) 10 158 97 FEP 3 〃 14 (A-1) 70 (C) 30 157 95 PTFE-1 5 〃 15 (A-2) 40 (C) 60 283 96 FEP 4 比較例 1 (A-1) 90 (B-1) 10 108 100 - 〃 2 (A-2) 60 (B-2) 40 365 100 - 〃 3 (A-1) 70 (C) 30 157 100 - 〃 4 〃 157 95 PTFE-2 5 〃 5 (A-1)100 - 160 95 PTFE-1 5 〃 6 - (B-2)100 400 93 PTFE-1 7 〃 7 - (C)100 200 95 FEP 5
て、その性能を次の各試験法によって評価した。 [耐摩耗性評価試験]シェル四球試験機を使用し、下記条
件下で摩耗試験を行い、試験後の摩耗痕径を測定 試験片:SUJ2(1/2インチ)、20等級 回転数:20回/秒 荷重:196N (20kgf) 温度:室温 試験時間:60分 [摩擦係数評価試験]曽田振り子式摩擦試験機を使用し、
下記条件下で摩擦係数を測定 温度:室温 荷重:左右80g、中央40g [防錆試験]JIS K 2246.5.34規定の湿潤試験方法によ
り、下記条件下でのさび発生度を測定(さび発生度は、0
%=A級、1〜10%=B級、11〜25%=C級、26〜50%=D級、51〜1
00%=E級と表示) 試験片 SPCC-SB 温度:49℃ 相対湿度:95%以上 試験時間:100時間 [拡散性試験]スリガラス板(10cm×10cm)の粗面側中心部
に潤滑剤組成物を注射器で約0.05cc静かに滴下する。こ
れを70℃の恒温槽に入れ水平に静置し、24時間後に潤滑
剤成分が拡散してスリガラスが半透明になった部分の幅
を拡散幅として測定
Claims (3)
- 【請求項1】 一般式 RfO(CF2CF2O)m(CF2O)nRf (ここで、Rfはパーフルオロ低級アルキル基であり、m+n
=3〜200、m:n=10〜90:90〜10であり、CF2CF2O基およびC
F2O基は主鎖中にランダムに結合されている)で表わされ
るパーフルオロポリエーテル油(A)および一般式 RfO[CF(CF3)CF2O]p(CF2CF2O)q(CF2O)rRf (ここで、Rfはパーフルオロ低級アルキル基であり、p+q
+r=3〜200でqおよびrは0であり得、(q+r)/p=0〜2:1であ
り、CF(CF3)CF2O基、CF2CF2O基およびCF2O基は主鎖中に
ランダムに結合されている)で表わされるパーフルオロ
ポリエーテル油(B)よりなる基油に、一次粒子径が1μm
以下であるフッ素樹脂粉末を添加混合してなる含油軸受
用潤滑剤組成物。 - 【請求項2】 一般式 RfO(CF2CF2O)m(CF2O)nRf (ここで、Rfはパーフルオロ低級アルキル基であり、m+n
=3〜200、m:n=10〜90:90〜10であり、CF2CF2O基およびC
F2O基は主鎖中にランダムに結合されている)で表わされ
るパーフルオロポリエーテル油(A)および一般式 F(CF2CF2CF2O)sC2F5 (ここで、s=2〜100である)で表わされるパーフルオロポ
リエーテル油(C)よりなる基油に、一次粒子径が1μm以
下であるフッ素樹脂粉末を添加混合してなる含油軸受用
潤滑剤組成物。 - 【請求項3】 含油軸受が焼結含油軸受である請求項1
または2記載の含油軸受用潤滑剤組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001348189A JP3918520B2 (ja) | 2001-11-14 | 2001-11-14 | 含油軸受用潤滑剤組成物 |
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Publications (3)
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|---|---|
| JP2003147380A true JP2003147380A (ja) | 2003-05-21 |
| JP2003147380A5 JP2003147380A5 (ja) | 2006-06-29 |
| JP3918520B2 JP3918520B2 (ja) | 2007-05-23 |
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ID=19161055
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