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JP7203973B2 - 潤滑剤組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、摺動部で発生する音の低減効果が優れた、樹脂-樹脂摺動部または樹脂-金属摺動部用の潤滑剤組成物に関する。
従来から、樹脂-樹脂摺動部または樹脂-金属摺動部には、摩擦摩耗特性の向上を目的として潤滑剤組成物が使用されてきた。樹脂-樹脂摺動部としては例えば、ステアリングロールコネクタのフラットケーブルや回転部などが挙げられる。しかし、従来の潤滑剤組成物は摩擦摩耗特性の改善を目的として使用されており、ケーブル同士やケーブルとケースがぶつかった時に摺動部で発生する音(以下、「打音」と記載する場合がある。)の低減については十分に検討されてこなかった。
特許文献1(特許第4883920号公報)は、基油としてパーフルオロポリエーテル油、増ちょう剤としてメラミンシアヌレートおよびポリテトラフルオロエチレンを含有するグリース組成物を開示する(請求項1、段落[0008])。
特許文献2(特許第6218127号公報)は、直鎖構造のパーフルオロポリエーテル油を含む基油と、メラミンシアヌレートとを含有する樹脂-樹脂摺動用潤滑剤組成物を開示する(請求項1)。
特許第4883920号公報 特許第6218127号公報
しかし、特許文献1のグリース組成物は、軸受用、特に転がり軸受用のものであり、高温下においても長寿命とすることを目的としており、打音の低減について検討されていなかった。
また、特許文献2の樹脂-樹脂摺動用潤滑剤組成物は、樹脂部材同士(樹脂-樹脂)の摺動において優れた潤滑性能を発揮することが可能な潤滑剤組成物を提供することを目的としており、打音の低減において更に改善の余地があった。
本発明の要旨構成は、以下のとおりである。
[1]側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油を含む基油と、
増ちょう剤として、一次粒子径が1μm以上のポリテトラフルオロエチレン、およびメラミンシアヌレートと
を含有する、樹脂-樹脂摺動部または樹脂-金属摺動部用の潤滑剤組成物。
[2]前記パーフルオロポリエーテル油は、前記側鎖として-CFを含む、上記[1]に記載の潤滑剤組成物。
[3]前記パーフルオロポリエーテル油は、下記一般式(1)~(3)からなる群から選択される少なくとも一種のパーフルオロポリエーテル油である、上記[1]または[2]に記載の潤滑剤組成物。
RfO[CF(CF)CFO]Rf (1)
(上記一般式(1)において、RfおよびRfはそれぞれ独立して炭素数1~5のパーフルオロアルキル基を表し、mは2~200の整数を表す。)
F(CF(CF)CFO)CFCF (2)
(上記一般式(2)において、nは10~60の整数を表す。)
CF[(OCF(CF)CF(OCF]OCF (3)
(上記一般式(3)において、o+pは5~50の整数を表す。)
[4]前記潤滑剤組成物中のポリテトラフルオロエチレンの含量が、1~50質量%である、上記[1]から[3]までの何れか1つに記載の潤滑剤組成物。
[5]前記潤滑剤組成物中のメラミンシアヌレートの含量が、3~25質量%である、上記[1]から[4]までの何れか1つに記載の潤滑剤組成物。
摺動部で発生する音(打音)の低減効果が優れた、樹脂-樹脂摺動部または樹脂-金属摺動部用の潤滑剤組成物を提供することができる。
一実施形態に係る樹脂-樹脂摺動部(樹脂部材同士の摺動部)または樹脂-金属摺動部(樹脂部材と金属部材の摺動部)用の潤滑剤組成物は、側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油(PFPE)を含む基油と、増ちょう剤として、一次粒子径が1μm以上のポリテトラフルオロエチレン、およびメラミンシアヌレートとを含有する。一実施形態の潤滑剤組成物は、側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油、一次粒子径が1μm以上のポリテトラフルオロエチレン、およびメラミンシアヌレートを含有する。このように、圧力がかかったときに粘度が高くなりやすい側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油と、基油との親和性が異なる2種類の増ちょう剤を組み合わせることで、これらの相乗作用により潤滑剤組成物は良好なクッション性を示して打音を低減することができる。また、側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油(PFPE)、ポリテトラフルオロエチレンおよびメラミンシアヌレートは化学的に安定であるため、樹脂-樹脂摺動部および樹脂-金属摺動部に潤滑剤組成物を塗布した場合であっても、これらの摺動部を構成する材料に劣化などの悪影響を及ぼすことがない。
以下では、一実施形態の潤滑剤組成物を構成する各成分を説明する。
(基油)
一実施形態の潤滑剤組成物に用いられる基油は、側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油を含む。側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油は、単独で用いてもよいし、複数種のものを混合して用いてもよい。
基油の40℃での動粘度は10~2000mm/sであることが好ましく、15~1300mm/sであることがより好ましく、60~420mm/sであることがさらに好ましい。なお、基油の40℃での動粘度は、JIS K 2283に準拠して測定することができる。基油の40℃での動粘度がこれらの範囲内であることにより、潤滑剤組成物の取り扱い性を向上させることができる。
側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油は、炭素原子に結合する全ての水素原子がフッ素原子に置換されており、側鎖を有し、かつポリエーテル構造を有するものであれば特に限定されない。ここで、「側鎖」とは、最長の炭素鎖である主鎖から分岐し、かつ1個以上の炭素原子を有する基を表す。パーフルオロポリエーテル油は主鎖の1箇所または複数の箇所に側鎖を有してもよい。典型的には、パーフルオロポリエーテル油は主鎖中にエーテル基として-C2aO-(aは整数である。)で表される二価の基を有する。この二価の基としては例えば、-CFO-、-CO-、-CO-を挙げることができる。パーフルオロポリエーテル油は主鎖中に、-O-、-C2b-(bは整数である。)その他の二価の基を有することができる。また、上記二価のエーテル基の1個または複数の炭素原子に側鎖が結合していてもよいし、主鎖の末端部に側鎖が結合していてもよい。側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油の主鎖の末端基は、炭素原子に結合する全ての水素原子がフッ素原子に置換されているものであれば特に限定されないが、-OC2c+1、-C2c+1(cは整数である。)などを挙げることができる。パーフルオロポリエーテル油は、側鎖として-C2d+1(dは1~5の整数である。)を含むことが好ましく、パールフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルフルオロペンチル基などが挙げられる。これらの側鎖のうち、パーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基が好ましく、パーフルオロメチル基(-CF)がより好ましい。
また、側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油は、下記一般式(1)~(3)からなる群から選択される少なくとも一種のパーフルオロポリエーテル油であることがより好ましい。
RfO[CF(CF)CFO]Rf (1)
(上記一般式(1)において、RfおよびRfはそれぞれ独立して炭素数1~5のパーフルオロアルキル基を表し、mは2~200の整数を表す。)
F(CF(CF)CFO)CFCF (2)
(上記一般式(2)において、nは10~60の整数を表す。)
CF[(OCF(CF)CF(OCF]OCF (3)
(上記一般式(3)において、o+pは5~50の整数を表す。)
上記一般式(1)~(3)で表される側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油を用いることにより、潤滑剤組成物はさらに優れた打音の低減効果を有することができる。
側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油は例えば、フッ化セシウム等のフルオライドイオン供給体を触媒として、ヘキサフルオロプロピレンオキシド等をアニオン重合させ、次いで、得られた末端-CFXCOF基を有する酸フルオライド化合物をフッ素ガスで処理することにより得ることができる。
基油は、側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油以外の油性成分を含むことができ、例えば側鎖を有しない(直鎖構造を有する)パーフルオロポリエーテル油を含むことができる。直鎖構造を有するパーフルオロポリエーテル油は特に限定されず例えば、下記一般式(4)~(6)からなる群から選択された少なくとも一種のパーフルオロポリエーテル油(PFPE)を用いることができる。
F(CFCFCFO)CFCF (4)
(上記一般式(4)において、qは2~200の整数を表す。)
RfO[CFCFO]Rf (5)
(上記一般式(5)において、rは2~200の数を表し、Rf及びRfはそれぞれ独立して炭素数1~5のパーフルオロアルキル基を表す。)
RfO(CFCFO)(CFO)Rf (6)
(上記一般式(6)において、s及びtはs+t=3~200を満たす数を表し、Rf及びRfはそれぞれ独立して炭素数1~5のパーフルオロアルキル基を表す。)
一実施形態の潤滑剤組成物は基油として、本発明の目的を害しない範囲で、パーフルオロポリエーテル油以外の油性成分を含むことができる。パーフルオロポリエーテル油と併用可能な油性成分としては、合成炭化水素油、エステル系合成油、エーテル系合成油、およびグリコール系合成油からなる群から選択される少なくとも1種の合成油を挙げることができる。合成炭化水素油としては、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、およびアルキルナフタレンなどから選ばれる少なくとも1種を用いることができる。エステル系合成油としては、例えば、ジエステルやポリオールエステル、芳香族エステル等のエステルなどから選ばれる少なくとも1種又は2種以上の混合物を用いることができる。エーテル系合成油としては、アルキルジフェニルエーテル等などから選ばれる少なくとも1種を用いることができる。グリコール系合成油としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどから選ばれる少なくとも1種を用いることができる。
一実施形態の潤滑剤組成物中の基油の含量は40~90質量%が好ましく、50~85質量%がより好ましく、55~80質量%がさらに好ましい。基油の含量がこれらの範囲内であることによって、潤滑剤組成物は優れた打音低減効果と潤滑性能を両立させることができる。また、潤滑剤組成物が基油として側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油以外の油性成分を含む場合、基油100質量部中の側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油の含有量は10質量部以上が好ましく、30質量部以上がより好ましく、40質量部以上がさらに好ましい。側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油の含有量は上記範囲内であることによって、潤滑剤組成物はより優れた打音の低減効果を有することができる。
(増ちょう剤)
一実施形態の潤滑剤組成物は、増ちょう剤として、一次粒子径が1μm以上のポリテトラフルオロエチレンと、メラミンシアヌレートとを含む。ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)としては例えば、テトラフルオロエチレンの乳化重合、懸濁重合、溶液重合などの方法によって得られたPTFEを用いることができる。ポリテトラフルオロエチレンの一次粒子径は1μm以上であり、1~100μmであることが好ましく、1~30μmであることがより好ましい。ポリテトラフルオロエチレンの一次粒子径が1μm以上であることによって、基油との親和性が異なる2種類の増ちょう剤を組み合わせたときに発揮されるクッション性が高まり、打音の低減効果をより向上させることができる。なお、ポリテトラフルオロエチレンの一次粒子径は、電子顕微鏡によってポリテトラフルオロエチレン粒子の写真を撮影した後、該写真を画像解析することによって測定できる。また、市販のポリテトラフルオロエチレンを使用することができる。市販のポリテトラフルオロエチレンとしては例えば、MP-1300-J(三井デュポン社製)、KTL-8N、KTL-20N(何れも、株式会社喜多村製)、セフラルルーブ(登録商標) I(セントラル硝子社製)、TF9025(3M社製)、フルオロGS125、フルオロGT130(何れも、Shamrock社製)を挙げることができる。
一実施形態の潤滑剤組成物中のポリテトラフルオロエチレンの含量は、1~50質量%であることが好ましく、10~40質量%であることがより好ましく、15~35質量%であることがさらに好ましい。ポリテトラフルオロエチレンの含量が上記の範囲内であることによって、潤滑剤組成物は優れた打音の低減効果を有することができる。
メラミンシアヌレートは特に限定されるものではなく、公知のメラミンシアヌレートを用いることができる。具体的には、特公昭45-5595号公報、特公昭61-34430号公報、特開平05-310716号公報、及び特開平07-224049号公報等に記載されたものを好適に使用することができる。また、市販のメラミンシアヌレートとしては、MCA-1(三菱化学社製)、MC-4000、MC-6000、MC-8100(何れも、日産化学社製)などを挙げることができる。
一実施形態の潤滑剤組成物中のメラミンシアヌレートの含量は、3~25質量%であることが好ましく、3~20質量%であることがより好ましく、3~10質量%であることがさらに好ましい。メラミンシアヌレートの含量が3質量%以上であることによって、潤滑剤組成物は優れた打音の低減効果を有することができる。また、メラミンシアヌレートの含量が25質量%以下であることによって、潤滑剤組成物は適度な混和ちょう度を有することができる。
また、潤滑剤組成物中の、ポリテトラフルオロエチレンとメラミンシアヌレートの質量比は30:70~90:10であることが好ましく、60:40~90:10であることがより好ましい。
一実施形態の潤滑剤組成物は、本発明の目的を害しない範囲でポリテトラフルオロエチレンおよびメラミンシアヌレート以外の増ちょう剤を含むことができる。このような増ちょう剤としては例えば、金属石けん系増ちょう剤、カーボンブラック、アエロジル、ベントン、テレフタラメート、ウレア、フタロシアニンなどを挙げることができる。
(その他の成分)
一実施形態に係る潤滑剤組成物は、本発明の効果に影響を与えない範囲でその他の添加剤を含有していてもよい。例えば、潤滑剤組成物は、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を挙げることができる。
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、セバシン酸ナトリウム等を挙げることができる。
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を挙げることができる。
(摺動部)
一実施形態の潤滑剤組成物は樹脂-樹脂摺動部(樹脂部材同士の摺動部)または樹脂-金属摺動部(樹脂部材と金属部材の摺動部)に塗布等をすることによって使用するものである。樹脂-樹脂摺動部および樹脂-金属摺動部を構成する樹脂材料としては特に限定されないが例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ABS樹脂(ABS)、ポリアセタール(POM)、ナイロン(PA)、ポリカーボネート(PC)、フェノール樹脂(PF)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等を挙げることができる。また、樹脂-金属摺動部を構成する金属材料としては特に限定されず、摺動部の用途や目的に応じて適宜、好適な金属材料を選択することができる。
潤滑剤組成物は例えば、自動車、機械、電気・電子機器などを構成する各種機械部品の樹脂-樹脂摺動部または樹脂-金属摺動部に使用することができる。より具体的には、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、ステアリング装置、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することができる。好適には、自動車のステアリング装置に組み込まれるクロックスプリング回転コネクタの摺動部に潤滑剤組成物を使用することができる。
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。
表1及び表2の実施例1~9および比較例1~5で示す配合量(質量%)となるように、下記に記載される基油と増ちょう剤を混合した後、得られた混合物を三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潤滑剤組成物を調製した。
<基油>
基油1:製品名「バリエルタ(登録商標)J25 FLUID」(NOKクリューバー社製、40℃動粘度25mm/s)、側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油 RfO[CF(CF)CFO]Rf
基油2:製品名「バリエルタ(登録商標)J130 FLUID」(NOKクリューバー社製、40℃動粘度130mm/s)、側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油 RfO[CF(CF)CFO]Rf
基油3:製品名「フォンブリン(登録商標) YR1500」(ソルベイスペシャルティポリマーズ社製、40℃動粘度420mm/s)、側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油 CF[(OCF(CF)CF(OCF]OCF
基油4:製品名「フォンブリン(登録商標) M03」(ソルベイスペシャルティポリマーズ社製、40℃動粘度17mm/s)、側鎖を有しない(直鎖構造を有する)パーフルオロポリエーテル油 RfO(CFCFO)s(CFO)tRf
基油5:製品名「フォンブリン(登録商標) M15」(ソルベイスペシャルティポリマーズ社製、40℃動粘度85mm/s)、側鎖を有しない(直鎖構造を有する)パーフルオロポリエーテル油 RfO(CFCFO)s(CFO)tRf
基油6:製品名「フォンブリン(登録商標) M30」(ソルベイスペシャルティポリマーズ社製、40℃動粘度159mm/s)、側鎖を有しない(直鎖構造を有する)パーフルオロポリエーテル油 RfO(CFCFO)s(CFO)tRf
基油7:製品名「デムナム(登録商標)S200」(ダイキン工業社製、40℃動粘度200mm/s)、側鎖を有しない(直鎖構造を有する)パーフルオロポリエーテル油 F(CFCFCFO)qCFCF
<増ちょう剤>
メラミンシアヌレート:製品名「MC-6000」(日産化学社製)、平均粒径d50=2μm
ポリテトラフルオロエチレン:製品名「ルブロン(登録商標)L-2」(ダイキン工業社製)、一次粒子径φ=約0.2μm
ポリテトラフルオロエチレン:製品名「Fluoro GS 100」(Shamrock社製)、一次粒子径φ=約4μm
得られた潤滑剤組成物を以下の方法に従って評価した。
打音低減特性:市販の自動車に内蔵されているステアリングロールコネクタ内の摺動部に1台当たり約720mgの潤滑剤組成物を塗布し、室温にて手動で1分間あたり60回転の速度で回転させた。この時に、ステアリングロールコネクタから0.05m、離れた位置に立っている人間が該ステアリングロールコネクタからの打音を聞き取れるか否かで、打音の有無を検証した。下記表1および2において、打音が発生しなかった場合を「○」、打音が発生した場合を「×」として示す。
Figure 0007203973000001
Figure 0007203973000002
表1より、実施例1~9では、側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油を含む基油と、増ちょう剤として、一次粒子径が1μm以上のポリテトラフルオロエチレンおよびメラミンシアヌレートとを含有する潤滑剤組成物であるため、優れた打音低減特性を有することが分かった。
一方、比較例1の潤滑剤組成物はメラミンシアヌレートを含有せず、比較例2の潤滑剤組成物は側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油およびポリテトラフルオロエチレンを含有しないため、打音低減特性が悪かった。比較例3の潤滑剤組成物は側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油を含有せず、比較例4の潤滑剤組成物はポリテトラフルオロエチレンを含有しないため、打音低減特性が悪かった。また、比較例5の潤滑剤組成物はポリテトラフルオロエチレンの一次粒子径が1.0μm未満であったため、打音低減特性が悪かった。

Claims (5)

  1. 側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油を含む基油と、
    増ちょう剤として、一次粒子径が1μm以上のポリテトラフルオロエチレン、およびメラミンシアヌレートと
    を含有する、樹脂-樹脂摺動部または樹脂-金属摺動部用の潤滑剤組成物であって、
    前記樹脂-樹脂摺動部または樹脂-金属摺動部は、複写機もしくはプリンターの事務機器用部品、減速機、増速機、ギヤ、チェーン、モーター、走行系部品、ABSの制動系部品、変速機の駆動系部品、ステアリング装置の自動車部品、パワーウィンドウモーターの自動車部品、パワーシートモーターの自動車部品、サンルーフモーターの自動車部品、あるいは、電子情報機器もしくは携帯電話のヒンジ部品である、潤滑剤組成物
  2. 前記パーフルオロポリエーテル油は、前記側鎖として-CFを含む、請求項1に記載の潤滑剤組成物。
  3. 前記パーフルオロポリエーテル油は、下記一般式(1)~(3)からなる群から選択される少なくとも一種のパーフルオロポリエーテル油である、請求項1または2に記載の潤滑剤組成物。
    RfO[CF(CF)CFO]Rf (1)
    (上記一般式(1)において、RfおよびRfはそれぞれ独立して炭素数1~5のパーフルオロアルキル基を表し、mは2~200の整数を表す。)
    F(CF(CF)CFO)CFCF (2)
    (上記一般式(2)において、nは10~60の整数を表す。)
    CF[(OCF(CF)CF(OCF]OCF (3)
    (上記一般式(3)において、o+pは5~50の整数を表す。)
  4. 前記潤滑剤組成物中のポリテトラフルオロエチレンの含量が、1~50質量%である、請求項1から3までの何れか1項に記載の潤滑剤組成物。
  5. 前記潤滑剤組成物中のメラミンシアヌレートの含量が、3~25質量%である、請求項1から4までの何れか1項に記載の潤滑剤組成物。
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