JP4811408B2 - グリース組成物 - Google Patents

Description

本発明は、グリース組成物に関する。更に詳しくは、相手材に対する耐摩耗性、防錆性(耐腐食性)などを改善したグリース組成物に関する。

グリースは、自動車、電気機器、建設機械、製造ライン、情報機器、産業機械、工作機械などの各種機械およびそれらを構成する各部品の潤滑に広く使用されている。特に、高温、低温および高荷重下などの過酷環境下で使用される潤滑剤としては、パーフルオロポリエーテル基油、フッ素樹脂および各種添加剤からなるフッ素系グリースが主に用いられる。

近年、機械の高速化、小型化、高性能化、軽量化に伴い、ますます過酷となる使用条件に対応すべく、これらのフッ素系グリースには様々な添加剤が配合されている。例えば、耐溶剤性、耐薬品性、離型性、耐摩耗性、耐摩擦性などの改善効果が良好であるフッ素系添加剤として、含フッ素有機リン化合物が知られており、本出願人は先に、特定のホスホン酸化合物を添加したパーフルオロポリエーテル基油を含フッ素系基油とした、耐摩耗性、防錆性などにすぐれた潤滑油組成物を提案している。しかるに、ホスホン酸基が片末端であるため、近年の高まる潤滑性、防錆性の要求を満足することが難しくなっているのが現状である。
特開２００３−０２７０７９号公報

フッ素系添加剤以外では、潤滑性を向上させるために固体潤滑剤、例えば黒鉛、二硫化モリブデン、窒化ホウ素等が知られており、また耐摩耗特性の向上を目的として有機モリブデン化合物を添加することが提案されている。しかるに、これらの添加剤にはそれぞれ特有な欠点を有している。例えば黒鉛は化学的に安定で安価であり、潤滑性にも優れているが、パーフルオロポリエーテル基油とフッ素樹脂に黒鉛を配合しても防錆性が得られず、また黒鉛特有の黒色により特定の用途以外での使用は敬遠されているのが現状である。

このほか、特許文献２では、不動態化酸化物を配合して軸受の転走面に酸化皮膜を形成させる方法が記載されているが、酸化皮膜が十分に形成されなければ十分な効果が得られないといった問題があり、近年の高まる耐熱性、耐摩耗特性、耐摩擦特性、防錆性といった要求を十分に満足することが困難である。
特許第２，８７８，７４９号公報

本発明の目的は、耐熱性を損なうことなく、すぐれた耐摩耗性、摩擦特性、耐荷重性、高温耐久性、耐腐食性などを改善せしめたグリース組成物を提供することにある。

かかる本発明の目的は、(A)パーフルオロポリエーテル基油、(B)増稠剤および(C)硫酸バリウムおよび／または酸化アンチモンを含有してなるグリース組成物であって、グリース組成物中(B)成分が0.1〜50重量%、(C)成分が1〜25重量%配合されたグリース組成物によって達成される。

本発明にかかるグリース組成物は、硫酸バリウムおよび酸化アンチモンの少くとも一種を添加することにより、耐熱性を損なうことなく、すぐれた耐摩耗性、摩擦特性、耐荷重性、高温耐久性、耐腐食性などを改善せしめるといったすぐれた効果を奏する。

パーフルオロポリエーテル基油は、一般式
RfO(CF₂O)p(C₂F₄O)q(C₃F₆O)rRf′
Rf,Rf′：同一または互いに異なる、炭素数1〜5のパーフルオロ低
級アルキル基
p,q,r：0または正の整数
で表わされ、具体的には次のようなものが単独であるいは混合して用いられる。
(a) RfO(CF₂CF₂O)m(CF₂O)nRf′
m+n：3〜200
m/n：10/90〜90/10
これは、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り得られる。
(b) RfO[CF(CF₃)CF₂O]mRf′
m：2〜200
これは、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、またはフッ化セシウム触媒の存在下に、ヘキサフルオロプロペンをアニオン重合させ、得られた末端CF(CF₃)COF基をフッ素ガスで処理することにより得られる。
(c) RfO[CF(CF₃)CF₂O]m(CF₂O)nRf′
m+n：3〜200
m/n：10/90〜90/10
これは、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。
これら以外にも、次のようなパーフルオロポリエーテル基油も用いられる。
F(CF₂CF₂CF₂O)mCF₂CF₃
m：2〜100
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(CH₂CF₂CF₂O)mを160〜300℃で紫外線照射下にフッ素ガスで処理することにより得られる。

これらのパーフルオロポリエーテル基油は、単独あるいは混合しても用いることができるが、その粘度(ASTM D446に対応するJIS K-2283;40℃)は約5〜2000mm²/秒、好ましくは約10〜1500mm²/秒であることが望ましい。これ以下の粘度のものは蒸発量が多く、耐熱用グリースに求められている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)という条件を満足できなくなる。一方、これ以上の粘度のものは、流動点(JIS K-2283)が10℃以上となり、通常の方法では低温起動時にベアリングが回転せず、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。

増稠剤としては、グリースに使用されている公知のフッ素樹脂、例えば一般に約500μm以下、好ましくは約0.1〜30μm、さらに好ましくは0.1〜10μmの平均一次粒径を有する粉末状の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)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂、好ましくはPTFE、FEPが、さらに好ましくはPTFEが、グリース組成物中約0.1〜50重量%、好ましくは約10〜40重量%の割合で添加されて用いられる。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、離油の悪化を招き、耐飛散性、耐漏洩性の向上が十分期待されない。一方、これ以上の割合で用いられると、グリース組成物が硬くなりすぎて、十分な潤滑性を発揮できなくなる。

ここでPTFE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1,000〜1,000,000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1,000〜500,000程度としたものが用いられ、好ましくは融点300℃以上のPTFEを得るために、数平均分子量Mnが10,000以上のものが用いられる。この分子量の制御は、共重合反応時に連鎖移動剤を用いて行われる。FEPについても、同様の方法により共重合反応および低分子量化処理され、数平均分子量Mnを約1,000〜600,000程度としたものが用いられる。

硫酸バリウムまたは酸化アンチモンとしては、平均一次粒子径(走査型電子顕微鏡により測定した値)が0.1〜20μm、好ましくは0.1〜10μmのものが、グリース組成物中約1〜25重量%、好ましくは約1〜15重量%の割合で添加して用いられる。硫酸バリウムまたは酸化アンチモンが、これ以下の割合で用いられると耐摩耗性、耐腐食性が悪化するようになり、一方これより多い割合で用いられると、グリース組成物が硬くなりすぎて十分な潤滑性を発揮できなくなる。

以上の必須成分に加えて、必要に応じて酸化防止剤、防錆剤、腐食防止剤、極圧剤、油性剤、固体潤滑剤などの従来潤滑剤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。

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、アルキルジフェニルアミン(アルキル基は炭素数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、アルキル化フェノチアジン等のアミン系の酸化防止剤などが単独または2種以上混合して用いられる。

防錆剤としては、例えば脂肪酸、脂肪酸石けん、アルキルスルホン酸塩、脂肪酸アミン、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を挙げることができる。

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、チアジアゾールなどを挙げることができる。

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などのリン系化合物、スルフィド類、ジスルフィド類などのイオウ系化合物、塩素化パラフィン、塩素化ジフェニルなどの塩素系化合物およびジアルキルジチオリン酸亜鉛(ZnDTP)、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン(MoDTP)などの金属有機化合物などを挙げることができる。

油性剤としては、例えば脂肪酸、高級アルコール、多価アルコール、多価アルコールエステル、脂肪族エステル、脂肪族アミン、脂肪酸モノグリセライドなどを挙げることができる。

固体潤滑剤としては、例えば二硫化モリブデン、グラファイト(黒鉛)、窒化ホウ素、窒化シランなどを挙げることができる。

組成物の調製は、例えばパーフルオロポリエーテル基油に増稠剤および硫酸バリウムまたは酸化アンチモンを含む各種添加剤を所定量配合し、十分攪拌した後、一般的に使用されている分散方法、例えば3本ロールミルもしくは高圧ホモジナイザで十分に分散させる方法によって行われる。

次に、実施例について本発明を説明する。

実施例１〜１３、比較例１〜３
前記調製方法を用い、(a)、(b)、(c)各成分を3本ロールミルを用いて混練し、グリース組成物を調製した。なお、基油(a)成分についてのカッコ内の値は、40℃での粘度を示している。

後記する各実施例および比較例で得られる組成物について、次の各項目の測定を行った。
蒸発損失率試験：36mm径のアルミ皿に、グリースを0.4g塗布したものについて、200℃、24時間後の蒸発損失率を測定
耐摩耗試験：シェル四球試験機を用い、3/4インチ、20等級の試験片について、温度：室温、油圧：2.0kgf／cm²、回転数：200rpmの条件下で30分間試験を行った後の摩耗痕径を測定
DIN 51802によるエムコー試験(腐食度):1306K軸受にグリースを10ml封入し、エムコー試験機に取り付け、試験機に蒸留水を30ml入れた後、回転数：80rpm、回転サイクル：8時間回転→16時間停止→8時間回転→16時間停止→8時間回転→108時間停止=合計164時間の条件で試験を行い、軸受外輪軌道面の腐食状態を、以下記載の基準に従って評価

各実施例および比較例の組成比(重量％)および各測定結果は、次の表に示される。

本発明にかかるグリース組成物は、従来、パーフルオロポリエーテルが用いられていた用途、例えば転がり軸受、滑り軸受、焼結軸受、ギヤ、バルブ、コック、オイルシール、電気接点等の回転、往復、滑り、揺動などあらゆる摺動形態で使用される用途、自動車部品、例えばアイドル回転数制御装置、排気ガス再循環装置、電子スロットル制御装置等の燃料噴射装置、ハブユニット、トラクションモーター、オルタネーター等に代表される耐熱性、低温性、耐荷重性が要求される用途、自動車の動力伝達装置、パワーウインドモーター、ワイパー等に代表される耐摩耗性や低摩擦特性が要求される用途、製造ラインの軸受、レーン、チェーン等に代表される耐摩耗性、低摩擦特性、耐熱性が要求される用途、情報機器のハードディスクドライブ、フレキシブルディスク記憶装置、コンパクトディスクドライブ、光磁気ディスクドライブに代表される高速、低摩擦係数、低アウトガスが要求される用途、事務機器としてのLBPスキャナーモーターに代表される事務機用モーター、その他家電用品、音響機器用品などで高温使用されるモーターなどに有効に用いられる。

Claims (3)

1. (A)パーフルオロポリエーテル基油、(B)増稠剤および(C)硫酸バリウムおよび／または酸化アンチモンを含有してなるグリース組成物であって、グリース組成物中(B)成分が0.1〜50重量%、(C)成分が1〜25重量%配合されたグリース組成物。
2. (B)成分増稠剤が、粉末状のポリテトラフルオロエチレンまたは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である請求項１記載のグリース組成物。
3. (C)成分である硫酸バリウム、酸化アンチモンまたはこれらの混合物の平均一次粒子径が、0.1〜20μmである請求項１記載のグリース組成物。