JP7105693B2

JP7105693B2 - 潤滑グリース組成物

Info

Publication number: JP7105693B2
Application number: JP2018532896A
Authority: JP
Inventors: 渉澤口; 孝平松本
Original assignee: Nok Klueber Co Ltd
Current assignee: Nok Klueber Co Ltd
Priority date: 2016-08-08
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2022-07-25
Anticipated expiration: 2037-07-19
Also published as: CN109563429A; DE112017003959T5; WO2018030090A1; DE112017003959B4; JPWO2018030090A1; US20190169522A1; US10899990B2

Description

本発明は、優れた低温トルク特性、高温剪断安定性および高温離油特性を維持しつつ、高い静摩擦係数を有する潤滑グリース組成物に関する。

従来より、歯車および摺動部に使用される潤滑剤としてグリースが使用されている。近年、自動車部品、家電製品、電子情報機器、ＯＡ機器等では、軽量化、低コスト化を目的として、歯車および摺動部に樹脂部材が使用されることが多くなってきている。その中で、樹脂部材同士、又は、樹脂部材と金属部材との摺動部分に使用されるグリースには、低温トルク特性、高温剪断安定性および高温離油特性に優れることが要求されている。また近年、自動車やＯＡ機器の減速装置内の減速ギア部等において、静止時のすべり防止のため、グリースには高い静摩擦係数を有することも要求されている。

例えば、本出願人は、特許文献１において、樹脂部材同士または樹脂部材と金属部材との摺動部分に用いる潤滑グリース組成物を提案した。

特開２００９－１３３５１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている潤滑グリース組成物は、潤滑機能（動摩擦係数が低いこと）と共に静止機能（静摩擦係数が高いこと）を併せ持つ潤滑グリース組成物として開発したものの、静摩擦係数が０．０７程度と小さく、改良の余地があった。また、低温トルク特性、高温剪断安定性および高温離油特性を考慮して開発したものではない。

そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた低温トルク特性、高温剪断安定性および高温離油特性を維持しつつ、高い静摩擦係数を有する潤滑グリース組成物を提供することを目的とする。

本発明の潤滑グリース組成物は、基油と、増ちょう剤と、固体潤滑剤とを含有する潤滑グリース組成物であって、前記固体潤滑剤が、炭酸カルシウムであり、前記炭酸カルシウムの配合量が、潤滑グリース組成物の重量全体に対して１～６０重量％であり、前記炭酸カルシウムの平均粒子径が０．１～３０μｍであり、前記基油の動粘度が４０℃で１８～３００ｍｍ^２／ｓであり、混和ちょう度が２４０～３２０であることを特徴とする。

前記基油が、鉱油および合成炭化水素油の少なくとも１種であることが好ましい。

前記増ちょう剤が、金属石けん系化合物および複合金属石けん系化合物の少なくとも１種であることが好ましい。

また、樹脂部材同士、又は、樹脂部材と金属部材との摺動部分に使用されることが好ましい。

本発明の潤滑グリース組成物は、優れた低温トルク特性、高温剪断安定性および高温離油特性を維持しつつ、高い静摩擦係数を有する。特に、樹脂部材同士、又は、樹脂部材と金属部材との摺動部分に使用するのに適している。

本発明に係る潤滑グリース組成物は、基油と、増ちょう剤と、固体潤滑剤を含有する。

本発明に用いられる基油は特に限定されないが、例えば、鉱油、合成炭化水素油が挙げられる。基油は、それぞれ単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。鉱油としては、例えば、パラフィン系炭化水素、ナフテン系炭化水素、芳香族系炭化水素、オレフィン系炭化水素が挙げられる。合成炭化水素油としては、例えば、ポリα－オレフィン、エチレン・α－オレフィン共重合体、ポリブテン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン等が挙げられる。この中では、ポリα－オレフィンが好ましい。

基油の動粘度は、４０℃で１８～３００ｍｍ^２／ｓである。基油の動粘度が４０℃で１８ｍｍ^２／ｓ未満であると、高温離油特性が低下する。一方、基油の動粘度が４０℃で３００ｍｍ^２／ｓを超えると、低温トルク特性が劣り、低温環境下でスムーズに摺動しなくなる。なお、基油の動粘度は、ＪＩＳＫ２２８３に準拠して測定することができる。

本発明に用いられる増ちょう剤は特に限定されないが、例えば、金属石けん系化合物、複合金属石けん系化合物が挙げられる。増ちょう剤は、それぞれ単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。金属石けん系化合物としては、Ｌｉ石けん、Ｃａ石けん、アルミニウム石けんが挙げられるが、この中ではＬｉ石けんが好ましい。Ｌｉ石けんとしては、例えば、炭素数１２～２４の脂肪族モノカルボン酸のリチウム塩、少なくとも１個のヒドロキシ基を有する炭素数１２～２４の脂肪族モノカルボン酸のリチウム塩が挙げられ、ステアリン酸リチウム塩や１２－ヒドロキシステアリン酸リチウム塩が特に好ましい。また、複合金属石けん系化合物としては、Ｌｉ複合石けん、Ｃａ複合石けん、Ｂａ複合石けんが挙げられるが、この中では、Ｌｉ複合石けん、Ｂａ複合石けんが好ましい。Ｌｉ複合石けんとしては、例えば、脂肪族モノカルボン酸と脂肪族ジカルボン酸とのリチウム塩、２種以上の脂肪族モノカルボン酸のリチウム塩が挙げられる。Ｂａ複合石けんとしては、例えば、脂肪族ジカルボン酸とカルボン酸アミドとの塩が挙げられる。

本発明に用いられる固体潤滑剤は、炭酸カルシウムである。炭酸カルシウムの配合量は潤滑グリース組成物の重量全体に対して１～６０重量％である。炭酸カルシウムの配合量が、潤滑グリース組成物の重量全体に対して１重量％未満であると、潤滑グリース組成物の静摩擦係数が小さく、樹脂部材同士又は樹脂部材と金属部材との摺動部分に使用した場合に、静止時のすべりを防止することができない。一方、炭酸カルシウムの配合量が、潤滑グリース組成物の重量全体に対して６０重量％を超えると、潤滑グリース組成物が硬くなり過ぎて、低温トルク特性が低下する。また、炭酸カルシウムの平均粒子径は０．１～３０μｍである。炭酸カルシウムの平均粒子径が０．１μｍ未満であると、潤滑グリース組成物の静摩擦係数が小さく、樹脂部材同士又は樹脂部材と金属部材との摺動部分に使用した場合に、静止時のすべりを防止することができない。一方、炭酸カルシウムの平均粒子径が３０μｍを超えると、潤滑グリース組成物中に炭酸カルシウムが均一に分散できず、混和ちょう度が高くなり、高温離油特性が低下する。

本発明に係る潤滑グリース組成物は、混和ちょう度が２４０～３２０である。混和ちょう度が２４０未満であると、低温トルク特性が劣り、低温環境下でスムーズに摺動しなくなる。一方、混和ちょう度が３２０を超えると、高温離油特性が低下する。なお、混和ちょう度は、ＪＩＳＫ２２２０７に規定された測定方法に従い測定することができる。

本発明に係る潤滑グリース組成物は、その効果に影響を与えない範囲で添加剤を含有していてもよい。例えば、公知の酸化防止剤、極圧剤、防錆剤、腐食防止剤、粘度指数向上剤等を適宜選択して含有させることができる。

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酸化防止剤、さらにはリン酸系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤等が挙げられる。

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。

防錆剤としては、例えば脂肪酸、脂肪酸アミン、金属スルホネート、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、セバシン酸ナトリウム等が挙げられる。

粘度指数向上剤としては、ポリメタクリレート、エチレン－プロピレン共重合体、ポリイソブチレン、ポリアルキルスチレン、スチレン－イソプレン共重合体水素化物等が挙げられる。

本発明に係る潤滑グリース組成物は、基油と、増ちょう剤と、固体潤滑剤とを含有し、固体潤滑剤が炭酸カルシウムであり、炭酸カルシウムの配合量が、潤滑グリース組成物の重量全体に対して１～６０重量％であり、炭酸カルシウムの平均粒子径が０．１～３０μｍであり、基油は、４０℃動粘度が１８～３００ｍｍ^２／ｓであり、混和ちょう度が２４０～３２０であることにより、優れた低温トルク特性、高温剪断安定性および高温離油特性を維持しつつ、高い静摩擦係数を有する。特に、樹脂部材同士、又は、樹脂部材と金属部材との摺動部分に使用するのに適している。

以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明の好適な実施の形態を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（１）潤滑グリース組成物の調製方法
以下の各成分が表１及び表２で示す配合量（重量％）になるよう、潤滑グリース組成物（試料油）を調製した。

＜基油＞
ポリα－オレフィンＡ：製品名「ＤＵＲＡＳＹＮ１６４」（イネオスオリゴマーズジャパン社製、４０℃動粘度１８ｍｍ^２／ｓ）
ポリα－オレフィンＢ：製品名「ＤＵＲＡＳＹＮ１６６」（イネオスオリゴマーズジャパン社製、４０℃動粘度３０ｍｍ^２／ｓ）
ポリα－オレフィンＣ：製品名「ＤＵＲＡＳＹＮ１７４」（イネオスオリゴマーズジャパン社製、４０℃動粘度３９０ｍｍ^２／ｓ）
ポリα－オレフィンＤ：製品名「ＤＵＲＡＳＹＮ１６２」（イネオスオリゴマーズジャパン社製、４０℃動粘度５ｍｍ^２／ｓ）
＜増ちょう剤＞
増ちょう剤Ａ：Ｌｉ石けん（１２－ヒドロキシステアリン酸リチウム塩）
増ちょう剤Ｂ：Ｂａ複合石けん（セバシン酸とカルボン酸モノステアリルアミドのバリウム塩）
増ちょう剤Ｃ：Ｌｉ複合石けん（１２－ヒドロキシステアリン酸とアゼライン酸のリチウム塩）
＜固体潤滑剤＞
炭酸カルシウムＡ：製品名「＃２０００」（三共精粉社製、平均粒子径１．８μｍ）
炭酸カルシウムＢ：製品名「＃２００」（三共精粉社製、平均粒子径４．０μｍ）
炭酸カルシウムＣ：製品名「一級」（三共精粉社製、平均粒子径２０μｍ）
炭酸カルシウムＤ：製品名「ＳＦＴ－２０００」（三共精粉社製、平均粒子径３０μｍ）
炭酸カルシウムＥ：製品名「白艶華ＣＣ」（白石カルシウム社製、平均粒子径０．０５μｍ）
炭酸カルシウムＦ：製品名「Ｇ－１２０」（三共精粉社製、平均粒子径５０μｍ）
炭酸カルシウムＧ：製品名「カルシテックＶＩＧＯＴ－１０」（白石カルシウム社製、平均粒子径０．１μｍ）
ポリエチレンワックス：製品名「ＣＥＲＡＦＬＯＵＲ９２９」（ビックケミ－社製）
ポリテトラフルオロエチレン（表中「ＰＴＦＥ」）：製品名「ダイニオンＴＦ９２０７Ｚ」（住友スリーエム社製）
メラミンシアヌレート（表中「ＭＣＡ」）：製品名「ＭＣ－６０００」（日産化学社製）
なお、三共精粉社製の炭酸カルシウムの平均粒子径は、島津製作所社製SALD-2200（レーザー回折式、湿式）で測定した値である。また、白石カルシウム社製の炭酸カルシウムの平均粒子径は、Malvern社製マスターサイザー3000（レーザー回折式、湿式）で測定した値である。
＜酸化防止剤＞
フェニルナフチルアミン：製品名「ＶＡＮＬＵＢＥ８１」（三洋化成工業社製）
＜防錆剤＞
中性カルシウムスルホネート：製品名「ＮＡ－ＳＵＬＣＡ－１０８９」（ＫＩＮＧ社製）

具体的に、増ちょう剤Ａを含有する試料油の調製において、まず、基油と１２－ヒドロキシステアリン酸と水酸化リチウムを混合攪拌釜に加えた。なお、１２－ヒドロキシステアリン酸と水酸化リチウムの配合量は、増ちょう剤全量に対して１２－ヒドロキシステアリン酸８８重量％、水酸化リチウム１２重量％の割合になるよう調整した。約８０～１３０℃で加熱しながら攪拌し、けん化反応を行った。けん化反応を行った後、２００℃まで加熱し、その後、冷却した。生成したゲル状物質に、残りの成分を加え攪拌した後、ロールミル又は高圧ホモジナイザーで混練し、試料油を得た。

また、増ちょう剤Ｂを含有する試料油の調製において、まず、基油とセバシン酸とセバシン酸モノステアリルアミドを混合攪拌釜に加え、約８０～２００℃で加熱しながら攪拌した。水酸化バリウムを加え、けん化反応を行った。なお、セバシン酸とセバシン酸モノステアリルアミドと水酸化バリウムの配合量は、増ちょう剤全量に対してセバシン酸２７．５重量％、セバシン酸モノステアリルアミド４１．５重量％、水酸化バリウム３１重量％の割合になるよう調整した。けん化反応を行った後、冷却した。生成したゲル状物質に、残りの成分を加え攪拌した後、ロールミル又は高圧ホモジナイザーで混練し、試料油を得た。

また、増ちょう剤Ｃを含有する試料油の調製において、まず、基油と１２－ヒドロキシステアリン酸と水酸化リチウムを混合攪拌釜に加えた。約８０～１３０℃で加熱しながら攪拌し、けん化反応を行った。アゼライン酸を加え、８０～２００℃で加熱しながら攪拌し、再度けん化反応を行った。なお、１２－ヒドロキシステアリン酸とアゼライン酸と水酸化リチウムの配合量は、増ちょう剤全量に対して１２－ヒドロキシステアリン酸６３．５重量％、アゼライン酸１９重量％、水酸化リチウム１７．５重量％の割合になるよう調整した。けん化反応を行った後、冷却した。生成したゲル状物質に、残りの成分を加え攪拌した後、ロールミル又は高圧ホモジナイザーで混練し、試料油を得た。

（２）評価方法
（２－１）高温離油特性
ＪＩＳＫ２２２０：２０１３に規定される「１１離油度試験方法」に従い、試験温度１２０℃、試験時間２４時間の条件下で離油度を算出した。

（２－２）低温トルク特性
ＪＩＳＫ２２２０：２０１３に規定される「１８低温トルク試験方法」に従い、試験温度－４０℃の条件下で起動トルクを測定した。

（２－３）高温剪断安定性
レオメーター（ＡｎｔｏｎＰａａｒ社製）で、測定温度１００℃の条件下で剪断粘度を測定した。なお、剪断粘度とは、角度２°のコーンとプレートとの間に試料油を挟み、剪断速度を０ｓ^－１から６００ｓ^－１まで徐々に上げていき、剪断速度が６００ｓ^－１の時の粘度である。

（２－４）静摩擦係数
往復動試験機を用い、下部試験片上に試料油を塗布し、上から上部試験片を押しつけ往復動させた。往復動させた時の上部試験片と下部試験片との間に発生する摩擦力から静摩擦係数を測定した。試験条件を以下に示す。
上部試験片：直径１０ｍｍのポリオキシメチレン（ＰＯＭ）ボール
下部試験片：炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）プレート
試験荷重：３ｋｇｆ
試料油の塗布量：０．０５ｇ
摺動速度：１ｍｍ／ｓｅｃ
試験温度：８０℃
摺動距離：１０ｍｍ

（３）評価結果
評価結果を、表１および表２に示す。

表１より、実施例１～１３では、炭酸カルシウムの配合量が、潤滑グリース組成物の重量全体に対して１～６０重量％であり、炭酸カルシウムの平均粒子径が０．１～３０μｍであり、基油の動粘度が４０℃で１８～３００ｍｍ^２／ｓであり、混和ちょう度が２４０～３２０であるため、低温トルク特性、高温剪断安定性および高温離油特性に優れ、かつ、高い静摩擦係数を有することが分かった。

一方、比較例１では、炭酸カルシウムの平均粒子径が０．１μｍ未満であるため、静摩擦係数が０．１２と低かった。比較例２では、炭酸カルシウムの平均粒子径が３０μｍより大きいため、離油度が４．３重量％と高く、剪断粘度が８００ｍＰａ・ｓと低く、高温離油特性及び高温剪断安定性に劣ることが分かった。比較例３では、炭酸カルシウムの配合量が潤滑グリース組成物の重量全体に対して１重量％未満であるため、静摩擦係数が０．１２と低かった。比較例４では、炭酸カルシウムの配合量が潤滑グリース組成物の重量全体に対して６０重量％より多いため、低温トルクが７０Ｎ・ｃｍと高く、低温トルク特性に劣ることが分かった。比較例５では、増ちょう剤が含まれていないため、剪断粘度が１００ｍＰａ・ｓと低く、高温剪断安定性に劣る結果となった。比較例６では、炭酸カルシウムの代わりにＰＴＦＥとＭＣＡを含有させたため、静摩擦係数が０．０７と低かった。また、比較例７では、比較例６と同様に、炭酸カルシウムの代わりにＰＴＦＥとＭＣＡを含有させ、さらにＰＴＦＥとＭＣＡの配合量を増加させたため、混和ちょう度が小さくなった。また、低温トルクが５０Ｎ・ｃｍと高く、低温トルク特性に劣り、静摩擦係数も０．１２と低かった。比較例８では、混和ちょう度が３２０より大きいため、離油度が５．５重量％と高く、高温離油特性に劣ることが分かった。比較例９では、混和ちょう度が２４０より小さいため、低温トルクが６０Ｎ・ｃｍと高く、低温トルク特性に劣ることが分かった。比較例１０では、基油の動粘度が４０℃で３００ｍｍ^２／ｓより高いため、低温トルクが９５Ｎ・ｃｍと高く、低温トルク特性に劣ることが分かった。比較例１１では、基油の動粘度が４０℃で１８ｍｍ^２／ｓより低いため、離油度が５．７重量％と高く、高温離油特性に劣ることが分かった。比較例１２では、増ちょう剤が含まれていないため、離油度が６．５重量％と高く、剪断粘度が８０ｍＰａ・ｓと低く、高温離油特性及び高温剪断安定性に劣ることが分かった。

以上より、本発明に係る潤滑グリース組成物は、基油と、増ちょう剤と、固体潤滑剤とを含有する潤滑グリース組成物であって、固体潤滑剤が、炭酸カルシウムであり、炭酸カルシウムの配合量が、潤滑グリース組成物の重量全体に対して１～６０重量％であり、炭酸カルシウムの平均粒子径が０．１～３０μｍであり、基油の動粘度が４０℃で１８～３００ｍｍ^２／ｓであり、混和ちょう度が２４０～３２０であることにより、優れた低温トルク特性、高温剪断安定性および高温離油特性を維持しつつ、高い静摩擦係数を有する。

本発明に係る潤滑グリース組成物は、特に、樹脂部材同士、又は、樹脂部材と金属部材との摺動部分に使用するのに適していることから、種々の産業分野における機器・部品等に適用することができる。

具体的には、複写機、プリンター等の事務機器用部品、減速機・増速機、ギヤ、チェーン、モーター等の動力伝達装置、走行系部品、ＡＢＳ等の制動系部品、操舵系部品、変速機等の駆動系部品、パワーウィンドウモーター、パワーシートモーター、サンルーフモーター等の自動車補強部品、電子情報機器、携帯電話等のヒンジ部品、食品・薬品工業、鉄鋼、建設、ガラス工業、セメント工業、フィルムテンター等の化学・ゴム・樹脂工業、環境・動力設備、製紙・印刷工業、木材工業、繊維・アパレル工業における各種部品や相対運動する機械部品等に広く適用可能である。また、転がり軸受、スラスト軸受、動圧軸受、樹脂軸受、直動装置等の軸受等にも適用可能である。

Claims

基油と、増ちょう剤としてＢａ複合石けんと、固体潤滑剤とを含有する潤滑グリース組成物であって、
前記固体潤滑剤が、炭酸カルシウムであり、
前記炭酸カルシウムの配合量が、潤滑グリース組成物の重量全体に対して１～６０重量％であり、
前記炭酸カルシウムの平均粒子径が４～３０μｍであり、
前記基油の動粘度が４０℃で１８～３００ｍｍ^２／ｓであり、
混和ちょう度が２４０～３２０であることを特徴とする、潤滑グリース組成物。
前記基油が、鉱油および合成炭化水素油の少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１に記載の潤滑グリース組成物。
樹脂部材同士、又は、樹脂部材と金属部材との摺動部分に使用されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の潤滑グリース組成物。