JP5879993B2

JP5879993B2 - フッ素グリース組成物

Info

Publication number: JP5879993B2
Application number: JP2011270124A
Authority: JP
Inventors: 英徳若松
Original assignee: Nok Klueber Co Ltd
Current assignee: Nok Klueber Co Ltd
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2031-12-09
Also published as: WO2013084596A1; JP2013121995A

Description

本発明は、軸受内での流動が抑制され、耐漏洩性の高いフッ素グリース組成物に関する。

軸受内のグリースの流動挙動としては、一般にチャーニング、チャンネリングが挙げられる。チャンネリングは、相対運動する物体間に存在する潤滑剤に隙間が生ずる現象である。この状態では、グリースの過剰な攪拌を抑制できるので、トルクは低くなり、軸受温度の上昇も抑えられる。グリースの移動も少ないため、グリースが漏洩することがない。一方、チャーニングは、グリースが転がり軸受内でかき混ぜられる現象である。このチャーニングが発生すると、トルクはいつまでも高く、軸受温度も上昇し、グリースは流動しながら軸受内の各部位に付着していく。これが、漏洩につながる現象である。

高温条件下で使用されるフッ素グリース封入転がり軸受からのグリース漏洩は、転がり軸受の潤滑寿命を縮めるだけでなく、漏洩したフッ素グリースにより周囲を汚染するといった問題がある。この転がり軸受からのフッ素グリース漏洩は、転がり軸受の密封構造の問題によるものであるか、フッ素グリースと潤滑材料との馴染みにくさによるものであるか、軸受内に残留した炭化水素系の油とフッ素グリースの相溶性が低いことによるものである。

転がり軸受の密封構造において、例えば、シールド板の内側に円環状のスリンガを取り付けたり、ラビリンスシールを設けたりすることにより耐漏洩性を向上させる方法がある（特許文献１）。

また、転がり軸受内に防錆油が残留した状態で、フッ素グリースの漏洩を防止する方法として、特定の金属塩を添加しておく方法がある（特許文献２）。

特開２００３−３１４５７３号公報特許第４５０５９５４号公報

しかし、特許文献１では、封入されるフッ素グリースの軸受内での流動挙動によっては、軸受内でフッ素グリースがチャーニング状態になり、攪拌され流動することで、フッ素グリースが漏洩することがある。また、特許文献２では、実際の使用環境において、防錆油の残留の有無に関わらず、機械始動から定常運転に至り軸受温度が使用温度まで上昇する過程において、グリースの漏洩が生じることがある。そこで、本発明が解決しようとする課題は、軸受内での流動が抑制され、耐漏洩性の高いフッ素グリース組成物を提供することである。

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、ポリテトラフルオロエチレンの長径と短径の比に着目し、増ちょう剤としてポリテトラフルオロエチレン、基油としてフッ素油を含み、ポリテトラフルオロエチレンの長径／短径が１．５〜３．０であることにより、耐漏洩性の高いフッ素グリース組成物の創製に成功し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、以下の（１）〜（６）に関する。

（１）増ちょう剤としてポリテトラフルオロエチレン、及び、基油としてフッ素油を含み、前記ポリテトラフルオロエチレンの長径／短径が１．５〜３．０であることを特徴とするフッ素グリース組成物。

（２）前記ポリテトラフルオロエチレンの短径が５〜２０μｍ、長径が１０〜３０μｍであることを特徴とする、（１）に記載のフッ素グリース組成物。

（３）転がり軸受用潤滑剤として使用される、（１）又は（２）に記載のフッ素グリース組成物。

（４）前記転がり軸受用潤滑剤はトロリーコンベヤローラ軸受用潤滑剤である、（３）に記載のフッ素グリース組成物。

（５）前記トロリーコンベヤローラ軸受用潤滑剤は自動車搬送機器で使用される、（４）に記載のフッ素グリース組成物。

（６）前記転がり軸受用潤滑剤は自動車補機軸受用潤滑剤である、（３）に記載のフッ素グリース組成物。

本発明のフッ素グリース組成物は、高い耐漏洩性を有することから、転がり軸受用潤滑剤として使用することが出来る。特に、自動車搬送機器で使用されるトロリーコンベヤローラ軸受用潤滑剤、自動車補機軸受用潤滑剤に好適に使用することが出来る。

以下、本発明を実施形態に即して詳細に説明する。

（フッ素グリース組成物について）
本発明のフッ素グリース組成物は、増ちょう剤としてポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥとする）を使用し、基油としてフッ素油を使用している。必要に応じて、各種添加剤を配合する。

（ＰＴＦＥについて）
ＰＴＦＥは、例えば、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製造される。製造されたＰＴＦＥは、さらに熱分解、電子線照射分解、物理的粉砕などの方法によって低分子化処理される。ＰＴＦＥの融点は、特に制限されないが、耐熱性の点から３００℃以上が好ましい。

ＰＴＦＥの短径は、特に限定されないが、耐漏洩性の点から５〜２０μｍが好ましく、より好ましくは、耐漏洩性をさらに向上させる点から５〜１５μｍである。ＰＴＦＥの長径は、特に限定されないが、耐漏洩性の点から１０〜３０μｍが好ましく、より好ましくは、耐漏洩性をさらに向上させる点から１０〜２０μｍである。

ＰＴＦＥの長径／短径は、転がり軸受内での回転せん断に対し、半固体状のグリースが切れやすくなり、攪拌によってグリースが系外に漏洩するのを抑制することができる点から、１．５以上が好ましく、より好ましくは、耐漏洩性をさらに向上させる点から１．６以上である。また、ＰＴＦＥの長径／短径の比が３．０より大きい場合には、グリースの調製時にグリースが硬くなってしまい、最適なちょう度への調整が困難になるだけでなく、転がり軸受内での回転せん断に対するグリースの切れが悪くなり、グリースが系外に漏洩してしまうため、ＰＴＦＥの長径／短径は、３．０以下が好ましく、より好ましくは、耐漏洩性をさらに向上させる点から２．８以下である。

本発明のフッ素グリース組成物におけるＰＴＦＥの配合率は、特に限定されないが、軸受用グリースとして最適なちょう度を得る点から２０〜５０質量％が好ましく、より好ましくは２５〜４５質量％である。本発明のフッ素グリース組成物をトロリーコンベヤローラ軸受用に使用するためには、ちょう度がＪＩＳ規格の１〜３号になるようＰＴＦＥの配合率が調整される。

（フッ素油について）
フッ素油としては、パーフルオロポリエーテル油が用いられる。かかるパーフルオロポリエーテル（以下、ＰＦＰＥとする。）としては、一般式
ＲｆＯ(ＣＦ_２Ｏ)_ｘ(Ｃ_２Ｆ_４Ｏ)_ｙ(Ｃ_３Ｆ_６Ｏ)_ｚＲｆ
で表わされるものが用いられ、ＣＦ_２Ｏ基、Ｃ_２Ｆ_４Ｏ基およびＣ_３Ｆ_６Ｏ基は主鎖中にランダムに結合した基である。具体的には、例えば下記一般式(１)〜(４)で表わされるようなものが用いられ、この他一般式(５)で表わされるようなものも用いられる。なお、各Ｒｆは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の炭素数１〜５、好ましくは１〜３のパーフルオロ低級アルキル基から独立に選択される。
(１)ＲｆＯ[ＣＦ(ＣＦ_３)ＣＦ_２Ｏ]_ｚＲｆ
ここでＲｆは前記定義と同じであり、ｚ＝２〜２００である。
ヘキサフルオロプロピ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り、あるいはフッ化セシウム触媒下にヘキサフルオロプロピレンをアニオン重合させ、得られた末端ＣＦ(ＣＦ_３)ＣＯＦ基を有する酸フルオライド化合物フッ素ガスで処理することにより得られる。
(２)ＲｆＯ(ＣＦ_２Ｏ)_ｘ[ＣＦ(ＣＦ_３)ＣＦ_２Ｏ]_ｚＲｆ
ここでＲｆは前記定義と同じであり、ｘ＋ｚ＝３〜２００、ｘ：ｚ＝１０：９０〜９０：１０である。
またＣＦ_２Ｏ基およびＣＦ(ＣＦ_３)ＣＦ_２Ｏ基は主鎖中にランダムに結合しているものであり、ヘキサフルオロプロペ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り得られる。
（３）ＲｆＯ(ＣＦ_２Ｏ)_ｘ(ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ)_ｙ[ＣＦ(ＣＦ_３)ＣＦ_２Ｏ]_ｚＲｆ
ここで、ｘ＋ｙ＋ｚ＝３〜２００、ｙ：ｚ＝１：１９９〜１９９：１、(ｙ＋ｚ)：ｘ＝１０：９０〜９０：１０である。
またＣＦ_２Ｏ基、ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ基およびＣＦ(ＣＦ_３)ＣＦ_２Ｏ基は主鎖中にランダムに結合しているものであり、テトラフルオロエチレンおよびヘキサフルオロプロペ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り得られる。
(４)ＲｆＯ(ＣＦ_２Ｏ)_ｘ(ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ)_ｙＲｆ
ここでＲｆは前記定義と同じであり、ｘ＋ｙ＝３〜２００、ｘ：ｙ＝１０：９０〜９０：１０である。
またＣＦ_２Ｏ基およびＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ基は主鎖中にランダムに結合しているものであり、テトラ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。
(５)Ｆ(ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ)_{２〜１００}Ｃ_２Ｆ_５
これはフッ化セシウム触媒の存在下に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（ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ）_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。

本発明のＰＦＰＥは、単独又は２種以上混合して用いることができる。本発明のフッ素グリース組成物を潤滑剤として用いる場合には、４０℃における動粘度(ＪＩＳＫ２２８３準拠により測定)が約５〜２０００ｍｍ^２/ｓであることが好ましい。さらに好ましくは、動粘度が１００〜８００ｍｍ^２/ｓである。動粘度が５ｍｍ^２/ｓ以下のものは蒸発量が多く、耐熱用のグリースの規則であるＪＩＳ転がり軸受用グリース３種で規定されている蒸発量(１．５％以下)という条件を満たさなくなる。また、動粘度が２０００ｍｍ^２/ｓ以上のものは、流動点(ＪＩＳＫ−２２８３)が高くなり、通常の方法では低温起動時にベアリングが回転しない。そのため、それを使用可能とするには加熱する必要があり、一般的なグリースとしては使用適格を欠くようになる。

本発明のフッ素グリース組成物におけるＰＦＰＥの配合率は、特に限定されないが、軸受用グリースとしての特性を満たす点から、５０〜８０質量％が好ましく、より好ましくは、潤滑に十分な基油量とし目的のちょう度を得る点から、５５〜７５質量％である。

（各種添加剤について）
本発明のフッ素グリース組成物は、必要に応じて、さらに、他の増ちょう剤、酸化防止剤、防錆剤、腐食防止剤、極圧剤、油性剤、固体潤滑剤、導電性向上剤等の添加剤を配合することができる。

他の増ちょう剤としては、リチウム石けん、ナトリウム石けん、カリウム石けん、カルシウム石けん、アルミニウム石けん、バリウム石けんの金属石けんまたは金属複合石けん、脂肪族、脂環状または芳香族のジウレア、トリウレア、テトラウレア、ポリウレア等の尿素系化合物、ベントナイト、シリカ、有機顔料、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド等の非フッ素系増ちょう剤が挙げられる。耐熱性、潤滑性の面から、ジウレア、トリウレア、テトラウレア、シリカ等が好ましい。

酸化防止剤としては、例えば２，６−ジ第３ブチル−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、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、アルキル化フェノチアジン等のアミン系の酸化防止剤、さらにはリン酸系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤などが挙げられる。

防錆剤としては、例えば脂肪酸、脂肪酸金属塩、脂肪酸アミン、アルキルスルホン酸金属塩、アルキルスルホン酸アミン塩、酸化パラフィン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等が挙げられる。

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。

極圧剤としては、例えばリン酸エステル、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硫黄化合物、ジアルキルジチオリン酸金属塩、ジアルキルジチオカルバミン酸金属塩等の硫黄系金属塩、塩素化パラフィン、塩素化ジフェニル等の塩素化合物などが挙げられる。

油性剤としては、例えば脂肪酸またはそのエステル、高級アルコール、多価アルコールまたはそのエステル、脂肪族エステル、脂肪族アミン、脂肪酸モノグリセライド、モンタンワックス、アミド系ワックス等が挙げられる。

固体潤滑剤としては、例えば二硫化モリブデン、カーボンブラック、グラファイト、窒化ホウ素、窒化シラン、メラミンシアヌレート等が挙げられる。

本発明のフッ素グリース組成物は、転がり軸受用潤滑剤に使用することができる。転がり軸受用潤滑剤としては、トロリーコンベヤローラ軸受用潤滑剤又は自動車補機軸受用潤滑剤が挙げられ、トロリーコンベヤローラ軸受用潤滑剤として、特に、自動車搬送機器で使用されるトロリーコンベヤローラ軸受用潤滑剤に好適に使用することができる。

（フッ素グリース組成物の製造方法）
本発明のフッ素グリース組成物は、基油となるフッ素油に、増ちょう剤であるＰＴＦＥ、および必要な添加剤を所定量配合し、３本ロールミルまたは高圧ホモジナイザーで十分に混練することにより得られる。混練に用いられる３本ロールミルとしては、一般に油圧式のものが用いられる。

以下、本発明の実施例を説明する。

（実施例１〜３、比較例４，５）
混練釜に、ＰＦＰＥとＰＴＦＥを添加し、３本ロールミルで２回混練して調製した。１回目は、１．５ＭＰａのロール圧で処理し、２回目は０．４ＭＰａのロール圧で処理した。

下記ＰＦＰＥ、ＰＴＦＥを表１のような配合量によって調製し、ちょう度２号のグリース組成物を得た。そして、グリース組成物の性質を漏洩試験にて評価した。
［ＰＦＰＥ］
構造式（Ｉ）ＣＦ_３ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ［ＣＦ（ＣＦ_３）ＣＦ_２Ｏ］ｍＣＦ_２ＣＦ_３
４０℃度粘度：３９０ｍｍ^２／ｓ
［ＰＴＦＥ］
ＰＴＦＥの粒子径は、電子顕微鏡で任意の倍率で観察して測定した。
Ａ：ＭＰ１４００（三井デュポンフロロケミカル製）
長径：１２μｍ、短径：５μｍ、長径／短径：２．４
Ｂ：Ｌ１５０Ｊ（旭硝子製）
長径：１６μｍ、短径：１０μｍ、長径／短径：１．６
Ｃ：ＭＰ１２００（三井デュポンフロロケミカル製）
長径：４．５μｍ、短径：１．５μｍ、長径／短径：３．０
Ｄ：Ｌ２（ダイキン製）
長径：０．２μｍ、短径：０．２μｍ、長径／短径：１．０
Ｅ：ＫＴＬ−２０Ｎ（喜多村製）
長径：３０μｍ、短径：２５μｍ、長径／短径：１．２

＜漏洩試験＞
試験機：コンベヤローラ外輪回転試験機
軸受：外径φ８０×内径φ３０×幅２５ｍｍのコンベヤローラ用軸受
軸受に１７ｇのグリースを封入し、その軸受を試験機にセットした。２００Ｎの荷重を与え、２０ｒｐｍで回転させながら、３０〜１８０℃まで２時間かけて昇温させた。試験終了後、漏洩したグリース量を測定した。

測定結果を表１に示す。

表１より、長径／短径が１．５より小さいＰＴＦＥを使用したグリース組成物（比較例４，５）では、試験終了後に漏洩が見られた。

一方、長径／短径が３．０であるＰＴＦＥを使用したグリース組成物（実施例３）では、漏洩量が０．２ｇと非常に少なく、長径／短径が１．６、２．４であるＰＴＦＥを使用したグリース組成物（実施例１、２）では、全く漏洩しなかった。以上より、長径／短径が１．５〜３．０であるＰＴＦＥを使用したグリース組成物は、耐漏洩性の高い優れたグリース組成物であることが分かった。

Claims

増ちょう剤としてポリテトラフルオロエチレン、及び、基油としてフッ素油を含み、前記ポリテトラフルオロエチレンの長径／短径が１．５〜３．０であり、
前記ポリテトラフルオロエチレンの短径が５〜２０μｍ、長径が１０〜３０μｍであることを特徴とするフッ素グリース組成物。
転がり軸受用潤滑剤として使用される、請求項１に記載のフッ素グリース組成物。
前記転がり軸受用潤滑剤はトロリーコンベヤローラ軸受用潤滑剤である、請求項２に記載のフッ素グリース組成物。
前記トロリーコンベヤローラ軸受用潤滑剤は自動車搬送機器で使用される、請求項３に記載のフッ素グリース組成物。
前記転がり軸受用潤滑剤は自動車補機軸受用潤滑剤である、請求項２に記載のフッ素グリース組成物。