JPH08259985A - 動圧軸受用潤滑流体組成物 - Google Patents

動圧軸受用潤滑流体組成物

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JPH08259985A
JPH08259985A JP7091549A JP9154995A JPH08259985A JP H08259985 A JPH08259985 A JP H08259985A JP 7091549 A JP7091549 A JP 7091549A JP 9154995 A JP9154995 A JP 9154995A JP H08259985 A JPH08259985 A JP H08259985A
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lubricating fluid
dynamic pressure
fluid composition
base oil
oil solvent
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Masamichi Hayakawa
正通 早川
Toshihiro Kobayashi
敏宏 小林
Kazuya Shimizu
和也 清水
Yusuke Matsumura
雄介 松村
Masuhiro Onoyama
益弘 小野山
Katsumi Nagano
克己 長野
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Taiho Kogyo Co Ltd
Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Nidec Instruments Corp
Original Assignee
Taiho Kogyo Co Ltd
Nippon Steel Chemical Co Ltd
Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 動圧発生用の潤滑流体と磁気シール用の磁性
流体とを一つの流体で兼用可能とするように潤滑流体の
特性を向上させる。 【構成】 潤滑流体組成物の基油溶媒として、ポリ−α
−オレフィン（ＰＡＯ）にポリオールエステルを混合し
てなる基油溶媒を用いることによって、粘度・蒸発・高
温ゲル化等の物理特性を向上させ、簡易な構造で良好な
特性を得ることができるように構成したもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、動圧により軸を支承す
る動圧軸受の潤滑流体として使用され、且つその磁気特
性をシール作用に利用する動圧軸受用潤滑流体組成物に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、種々の装置、特にポリゴンミラ
ー、磁気ディスク、光ディスク等の各種回転板を高速回
転駆動させるモータ等の装置に関し、磁性潤滑流体を用
いた動圧軸受の提案がなされている。すなわち磁性流体
は、強磁性体微粒子を液体分散溶媒中に安定的に分散さ
せたコロイド溶液であり、その液体自体が見掛け上強い
磁性を示すという特性から、通常は玉軸受と組み合わせ
てシーリングとして用いられることが多いが、その玉軸
受よりも高速回転安定性及び静粛性等において優るもの
として磁性潤滑流体を用いた動圧軸受が有望視されてい
る。磁性流体を用いた動圧軸受の提案は、この様な背景
のもとになされており、例えば特開昭６０−８８２２３
号公報においては、動圧発生用の潤滑流体と磁気シール
用の磁性流体とを一つの流体で兼用するようにした装置
が開示されている。
【０００３】しかしながらそのような装置においては、
磁性流体組成物に、シールとしての低蒸発特性と、軸受
ロスを低減するための低粘度性とを併せ持つことが要求
されるため、それに適合し得る磁性流体組成物の特性を
実際には得ることができないのが現状である。すなわち
軸受部では、シール部より遥かに大きなせん断力を受け
ると共に高温に曝され、また起動・停止時には金属同士
の接触・摩耗を生じて活性金属面に触れることがある。
磁性流体組成物は、「高速回転でも高気密性が得られる
（〜１０-6 Toor ）」という最大の利点から使用されて
いるものの、潤滑流体としての機能（低摩耗特性）と寿
命特性（低蒸発性、耐高温性）とを同時に十分と有した
ものは未だ開発されていない（ＰＥＴＲＯＴＥＣＨ 第
１３巻第１２号（１９８９）より）。このようにシール
性だけでなく潤滑性および寿命特性をもカバーした動圧
軸受用潤滑流体組成物が要望されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】より具体的には、動圧
発生用の潤滑流体と磁気シール用の流体とを一つの流体
で兼用するために潤滑流体組成物が備えるべき特性とし
て、 １）１００ＣＰ以下（２７℃）の低粘度を有すること、 ２）５０ガウス以上の飽和磁化を有すること、 ３）シール特性を維持し得る低蒸発性を有すること、 ４）高温ゲル化や酸化等がなく、またそれを抑制できる
安定性を有すること、 ５）接触・摩耗で生じた金属の活性を抑制すること、 等があるが、このような良好な特性を満足させる磁性流
体は未だ得られていない。なかでも上記４）のように、
磁性潤滑流体の寿命特性として流動性を喪失する所謂ゲ
ル化の現象は高温使用時において特に発生し易く、解決
すべき重要な課題となっている。
【０００５】そこで本発明は、上記各特性を満足し、潤
滑性・シール性・寿命信頼性を合わせ持つ動圧軸受用潤
滑流体組成物を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１の発明及び請求項２の発明にかかる動圧軸受潤
滑流体組成物は、磁性微粒子を基油溶媒中に分散させて
なる流体において、上記基油溶媒に、ポリ−α−オレフ
ィン水素化物とポリオールエステル油を混合してなる基
油が用いられる構成を有している。
【０００７】上記発明中におけるポリ−α−オレフィン
水素化物としては、例えば、１−デセン、イソブチレン
等をルイス酸等で重合させて得られた重合物を水素化す
ることにより得られる。これらには数平均分子量が２０
０〜１６００程度のものがあるが、蒸発特性等から数平
均分子量４００程度のものが好ましい。なお、水素化は
完全に行われなくとも良いが、水素化の程度が低いと劣
化しやすい。
【０００８】またポリオールエステルとしては、例えば
ネオペンチルグリコール（ＮＰＧ）、トリメチロールプ
ロパン（ＴＭＰ）、ペンタエリスリトール（ＰＥ）等の
多価アルコールと、炭素数５〜１８の長鎖または分岐脂
肪酸とをエステル化した構造を有するものであり、例え
ばＣＨ3 ＣＨ2 −Ｃ−（ＣＨ2 ＯＯＣＲ）3 のＲ（Ｒは
アルキル基）をＣ５〜Ｃ１０の範囲内で変化させた各種
トリメチロールプロパン混合エステルが用いられる。よ
り具体的には、バレリン酸、へプタン酸の混合トリメチ
ロールプロパンエステル（新日鐵化学（株）社製；商品
名ＨＡＴＣＯＬ２９１５，２９２５，２９３７等）やト
リメチロールプロパンのデカン酸やヘプタン酸との混合
エステル油（新日鐵化学（株）社製；ＨＡＴＣＯＬ２９
３８等）である。
【０００９】また請求項３の発明は、上記請求項１もし
くは請求項２の発明にかかる基油溶媒にゲル化防止剤が
添加された構成になされている。
【００１０】このゲル化防止剤としては、例えば請求項
４のように酸化防止剤が用いられ、酸化防止剤の場合に
は、遊離基連鎖反応停止剤として働くフェノール系、ア
ミン系あるいは過酸化物分解剤として働く硫黄系酸化防
止剤からなる群から選ばれる１種または２種以上の酸化
防止剤を混合して用いることができるが、好適な酸化防
止剤としてはアミン系とフェノール系を併用することが
好ましい。その配合量は基油溶媒への溶解性等を考慮し
て基油溶媒１００重量部に対して、アミン系酸化防止剤
１〜１０重量部、フェノール系酸化防止剤１〜１０重量
部が好ましい。単独使用の場合は、アミン系酸化防止剤
１〜１０重量部が好適である。フェノール系酸化防止剤
は、併用時のみ有効である。
【００１１】前記フェノール系酸化防止剤としては、
２，６−ジ−ｔ−ブチル・フェノール（商品名；エチル
７０１、イルガノックスＬ１０８等）、４，４’−メチ
レンビス（２，６−ジ−ｔ−ブチル・フェノール）（商
品名；エチル７０２、イルガノックスＬ１０９等）、
２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−エチルフェノール（商品
名；エチル７２４等）、２，６−ジ−ｔ−４−ｎ−ブチ
ル・フェノール（商品名；エチル７４４等）が採用され
る。なお、蒸発特性及び基材との相溶性の点からは、
４，４’−メチレンビス（２，６−ジ−ｔ−ブチル・フ
ェノール）が好適である。
【００１２】前記アミン系酸化防止剤としては、アルキ
ルジフェニルアミン（商品名；イルガノックスＬ０１，
Ｌ５７，Ｌ０６等）や、フェニル−α−ナフチルアミン
（商品名；イルガノックスＬ０５等）が採用される。な
お蒸発特性および基材との相溶性の点からは、アルキル
ジフェニルアミンが好適である。
【００１３】さらにまた請求項５の発明は、上記請求項
１もしくは請求項２の発明にかかる基油溶媒に、粘度温
度指数向上剤が添加された構成になっている。
【００１４】この粘度温度指数向上剤としては、まず以
下のような組成を有するポリメタクリレート系のものが
ある。
【化１】
【００１５】このものの平均分子量は、２０，０００〜
１，５００，０００であるが、粘度指数向上効果とせん
断安定性との関係からは、平均分子量２０，０００〜５
０，０００の範囲内のもの、例えば三洋化成社製；アク
ルーブ７０２，７０７等が好適である。またこれらの高
分子は、製造・配合等のハンドリングが難しいため、一
般的には、低粘度鉱物油により希釈が行われるが、低粘
度鉱物油では蒸発性、分散安定性等に難点があるため、
希釈剤としてポリ−α−オレフィン水素化物を利用する
ことが好ましい。
【００１６】さらに上記粘度温度指数向上剤としては、
以下のような組成を有するポリブテン系（ポリイソブチ
レン系）のものがあり、例えば、日本石油化学社製；テ
トラット等が採用される。
【化２】 このものの平均分子量は５，０００〜３００，０００で
あるが、上記と同様の理由から希釈剤にポリ−α−オレ
フィン水素化物を用いたものが好適である。
【００１７】一方請求項６の発明は、上記請求項１もし
くは請求項２の発明にかかる基油溶媒に、金属不活性剤
が添加された構成になっている。
【００１８】この金属不活性剤はベンゾトリアゾールお
よびその誘導体が代表的なものであるが、その他にイミ
ダゾリン、ピリミジン誘導体がある。これらは、少なく
ともＮ−ＣＮ結合を有する化合物中に効果のあるものが
多く、金属表面に不活性被膜を作る作用と酸化防止作用
を有する。
【００１９】またこれ以外では、Ｎ−Ｃ−Ｓ結合を有す
る化合物もあるが、基材への溶解性及び揮発性等から、
例えばチバガイギー社製；レオメット３８、３９、ＳＢ
Ｔ等のベンゾトリアゾール誘導体が使用される。
【００２０】本発明における全体の配合割合は、ポリ−
α−オレフィン水素化物３０〜９０重量部、ポリオール
エステル油５〜７０重量部、酸化防止剤１０〜２０重量
部、金属不活性剤１０〜２０重量部、磁性微粒子２５〜
３５重量部の範囲とすることがよく、粘度を１００ｃｐ
以下、飽和磁化を１５０ガウス以上とすることがよい。
磁性微粒子が２５重量部以下では１５０ガウスに足ら
ず、３５重量部以上では増粘に影響を与える。
【００２１】
【作用】このような請求項１及び請求項２の発明にかか
る手段によれば、粘度・蒸発・高温ゲル化等の物理特性
を満足する基油が得られ、加えて請求項３ないし請求項
６のように、ゲル化防止剤（酸化防止剤）、粘度温度指
数向上剤、金属不活性剤を添加することによって、特に
高温ゲル化特性および粘度特性が一層向上される。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。本発明の
各実施例においては、磁性微粒子として共沈法により得
られたＭｎ−Ｚｎフェライトを用いた。塩化マンガン２
００ｇ、塩化亜鉛２２０ｇ及び三塩化鉄５２０ｇを水１
０ｌに溶解し、この水溶性の液温を９５℃に保ち、攪拌
しつつ６Ｎ水酸化ナトリウムを滴下して、水溶液のＰＨ
を１１として、Ｍｎ−Ｚｎフェライトのコロイドを生成
させた後、液温を８０℃として、さらに攪拌を続けなが
ら、オレイン酸ナトリウムの１０％溶液２ｌを加えた。
この溶液を室温に冷却した後、３Ｎの塩酸水溶液を加え
てＰＨを６とした。凝集したコロイド粒子を十分水洗
し、さらに脱水乾燥させてオレイン酸で被覆されたＭｎ
−Ｚｎフェライト微粒子を得た。
【００２３】ついで上記のオレイン酸で被覆されたＭｎ
−Ｚｎフェライトから１４．８ｇを採り、下記の基油溶
媒１５ｇを加えて十分攪拌し、分散させた後に遠心分離
によって未分散物を除去した。さらに比重１．１６とな
るよう基油を加えて流体を得た。こうして得られた流体
のフェライト濃度は３５ｗｔ％であり、飽和磁化は２５
０ガウスであった。
【００２４】さらに上記磁性微粒子としてのＭｎ−Ｚｎ
フェライトを分散させる基油溶媒として、ポリ−α−オ
レフィン水素化物［Ｃ３０〜Ｃ４０］（新日鐵化学
（株）社製；シンフルード４０１）、バレリン酸、へプ
タン酸の混合トリメチロールプロパンエステル（新日鐵
化学（株）社製；ＨＡＴＣＯＬ２９３７）、アジピン酸
ジイソデシル油（新日鐵化学（株）社製；ＨＡＴＣＯＬ
２９１０）、トリメリット酸トリオクチルエステル油
（新日鐵化学（株）社製；ＨＡＴＣＯＬ２９２０）の混
合物に、酸化防止剤（アルキルジフェニルアミン／商品
名；イルガノックスＬ５７）、粘度指数向上剤（ＯＳＷ
ＡＬＤ ＢＯＬＬ社製；ＯＬＩＣＡＴ−Ｍ）、及び金属
不活性剤（チバガイギー社製；レオメット３９）を添加
したものを用いた。そしてこの基油溶媒における各要素
の割合を、下表１のように種々変えることにより、実施
例１〜５および比較例１〜４の潤滑流体組成物をそれぞ
れ作製した。
【００２５】
【表１】 なお表１中「Ｂａｌ」は、数値表示したもの以外の残り
全てがそのものであることを表している。
【００２６】得られた各潤滑流体組成物はシャーレに入
れ、析出、凝集、分離等の外観確認によって磁性微粒子
の分散安定性を評価するとともに、温度８０℃・５２０
時間における重量減により蒸発量を比較し、さらに温度
１４０℃放置におけるゲル化時間を比較した。粘度につ
いては、２５℃における粘度および粘度温度指数を比較
した。その評価結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】 表２において、本発明の実施例１および２の各試料で
は、分散安定性、粘度、蒸発量、粘度温度指数および、
高温ゲル化時間の特性が、いずれも好ましい値を示し、
特にポリオールエステルを７０ｗｔ％の範囲以内で増量
した実施例２にかかる試料は、高温ゲル化時間が非常に
大きくなっており、従って高温安定性に優れることが判
明した。
【００２８】これに対して、ポリオールエステルを７０
ｗｔ％を越えて混合した比較例１では、磁性微粒子の分
散が不可能となった。またポリオールエステルを混合し
なかった比較例２では、分散可能となったものの、高温
において短時間でゲル化してしまった。
【００２９】さらにポリオールエステル以外の他のエス
テルを使用した比較例３および４では粘度特性および蒸
発特性が不良となった。
【００３０】上記実施例２の試料から金属不活性剤を除
去した実施例３にかかる試料においても、各特性は良好
な値を示したが、高温ゲル化時間が僅かながら低下して
いることからして、金属不活性剤の添加によって高温ゲ
ル化時間を伸ばすことが可能になることが判明した。
【００３１】また上記実施例３の試料から粘度温度指数
向上剤を除去した実施例４にかかる試料においても、各
特性は良好な値を示したが、当然のことながら粘度特性
が僅かながら低下していることからして、粘度温度指数
向上剤の添加によって粘度特性を向上させることができ
ることが判明した。
【００３２】さらに上記実施例４の試料から酸化防止剤
を除去した実施例５にかかる試料においても、特性は比
較的良好な値を示したが、高温ゲル化時間がかなり低下
していることからして、酸化防止剤の添加によって高温
ゲル化時間を大幅に伸ばすことが可能になることが判明
した。
【００３３】以上本発明によってなされた発明を実施例
に基づき具体的に説明したが、本発明は上記に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形
可能であるというのはいうまでもない。例えば磁性微粒
子として、Ｍｎ−Ｚｎフェライトの他に、Ｎｉ−Ｚｎフ
ェライトやマグネタイトを同様に用いることができる。
また界面活性剤も、他のあらゆる高級脂肪酸を採用する
ことができる。さらにゲル化防止剤としては、酸化防止
剤以外の例えば、アミン系又はフェノール系又は硫黄系
などのものを同様に採用することができる。
【００３４】
【発明の効果】以上述べたように請求項１の発明及び請
求項２の発明にかかる潤滑流体組成物は、ポリ−α−オ
レフィン水素化物とポリオールエステルを含有してなる
基油溶媒を用いることによって、粘度・蒸発・高温ゲル
化等の物理特性を向上させたものであるから、簡易な構
造で良好な特性を得ることができ、特に動圧発生用の潤
滑流体と磁気シール用の流体とを一つの流体で兼用する
ようにした装置の実現性および信頼性を向上させること
ができる。
【００３５】さらに請求項３ないし請求項６の発明のよ
うに、ゲル化防止剤、粘度温度指数向上剤、金属不活性
剤を添加することによって、特に粘度および高温ゲル化
等の特性を一層向上させることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｍ 105:38 125:10） Ｃ１０Ｎ 30:02 30:10 30:14 40:02 40:14 40:34 (72)発明者 小林 敏宏 長野県諏訪郡下諏訪町5329番地 株式会社 三協精機製作所内 (72)発明者 清水 和也 神奈川県藤沢市桐原町９番地 タイホー工 業株式会社中央研究所内 (72)発明者 松村 雄介 東京都港区高輪二丁目21番44号 タイホー 工業株式会社内 (72)発明者 小野山 益弘 神奈川県伊勢原市東大竹997−10 (72)発明者 長野 克己 愛知県知多市つつじが丘４丁目４番地の12

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 動圧により軸を支承する動圧軸受の潤滑
    流体として用いられるものであって、磁性粒子を基油溶
    媒中に分散させてなる動圧軸受用潤滑流体組成物におい
    て、 前記基油溶媒には、ポリ−α−オレフィン水素化物（Ｐ
    ＡＯ）とポリオールエステルが含有されていることを特
    徴とする動圧軸受用潤滑流体組成物。
  2. 【請求項２】 ポリオールエステルの配合割合が、７０
    ％未満の範囲であることを特徴とする請求項１の動圧軸
    受用潤滑流体組成物。
  3. 【請求項３】 基油溶媒に、ゲル化防止剤が添加されて
    いることを特徴とする請求項１もしくは請求項２の動圧
    軸受用潤滑流体組成物。
  4. 【請求項４】 請求項３記載のゲル化防止剤が、酸化防
    止剤であることを特徴とする動圧軸受用潤滑流体組成
    物。
  5. 【請求項５】 基油溶媒に、粘度指数向上剤が所定量添
    加されていることを特徴とする請求項１もしくは請求項
    ２の動圧軸受用潤滑流体組成物。
  6. 【請求項６】 基油溶媒に、金属不活性剤が所定量添加
    されていることを特徴とする請求項１もしくは請求項２
    の動圧軸受用潤滑流体組成物。
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