(57)【要約】【課題】リチウム系複合石けんまたはウレア系化合物を増ちょう剤として含有する潤滑グリース組成物であって、潤滑性、耐熱性、耐久性などの特性を同時に改善せしめたものを提供する。【解決手段】合成炭化水素油、エステル系合成油およびエーテル系合成油の少くとも一種よりなる基油、フッ素化油およびリチウム系複合石けんまたはウレア系化合物増ちょう剤を含有する潤滑グリース組成物。この潤滑グリース組成物中に、さらに固体潤滑剤、好ましくはポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末を含有せしめることより、潤滑性、耐久性などのなお一層の向上を図ることができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成炭化水素油、エステル系合成油およびエーテル系合成油の少くとも一種よりなる基油、フッ素化油およびリチウム系複合石けんまたはウレア系化合物増ちょう剤を含有してなる潤滑グリース組成物。
【請求項２】
基油として合成炭化水素油単独あるいはこれとエステル系合成油またはエーテル系合成油とが併用された請求項１記載の潤滑グリース組成物。
【請求項３】
さらに固体潤滑剤を含有せしめた請求項１または２記載の潤滑グリース組成物。
【請求項４】
固体潤滑剤としてポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末が用いられた請求項３記載の潤滑グリース組成物。
【請求項５】
摺動部分に適用される請求項１、２、３または４記載の潤滑グリース組成物。
【請求項６】
金属-樹脂摺動部分に適用される請求項５記載の潤滑グリース組成物。
【請求項７】
電動パワーステアリングの金属ウォーム-樹脂ホイール摺動部分に適用される請求項６記載の潤滑グリース組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑グリース組成物に関する。さらに詳しくは、金属-樹脂摺動部分などに好適に使用される潤滑グリース組成物。
【背景技術】
【０００２】
従来から摺動部分に使用される潤滑剤組成物としてグリースが使用されているが、近年自動車部品、家電製品、OA機器等では、軽量化、低コスト化を目的として摺動部分に樹脂製部品が使用されることが多くなってきている。このような樹脂摺動部分に潤滑剤として使用されるグリースは、従来の金属摺動部分に使用されていたグリースをそのまま使用しても、低摩擦係数化や耐久性の向上といった点で満足されない。
【０００３】
摺動部分の中でも、動力伝達機構部品、特に自動車等の当該部品では、樹脂製部品を使用した動力伝達機構が多く用いられるようになってきている。例えば、減速機構では、金属製ウォームギアと樹脂製ウォームホイールギアとが組合されて使用されている。このような摺動部分を有する動力伝達機構の内、金属製部材と樹脂製部材との潤滑に使用されるグリース組成物として、水酸基を有する脂肪酸または多価アルコール脂肪酸エステルを添加した樹脂潤滑用グリース組成物が提案されているが、このグリース組成物を高荷重下で使用すると摩擦係数が低減されず、耐久性の上で問題がみられる。
【特許文献１】特開平８−２０９１６７号公報
【０００４】
また、摺動部分で摩擦係数の低減や耐久性の向上などを目的として、モンタンワックスを含有する樹脂潤滑用グリース組成物が提案されており、このグリース組成物は耐摩耗性は向上せしめているが、高温使用時での耐久性に問題がみられる。
【特許文献２】特開２００２−３７１２９０号公報
【０００５】
さらに、極性ワックスの添加により、樹脂および金属表面の濡れ性を改善し、伝達効率(摩擦係数)を改善させる提案もなされているが、極性物質の使用によりホイール樹脂自体の耐久性を低下させる懸念がある。また、極性ワックス自体は基油に溶解しないため、加熱・冷却により凝集を起し、最終的には潤滑部分から排除されるばかりではなく、極性ワックスは周辺に配置されたゴム材料部分にも膨潤・収縮などの悪影響を与えるおそれがある。
【特許文献３】特開２００４−３０１２６８号公報
【０００６】
最近の傾向として、増ちょう剤としてリチウム系複合石けん、ウレア系化合物またはこれら両者を用いたグリースが提案されており、かかる増ちょう剤を含有するグリースは、摩擦係数、耐熱性、耐久性などの特性を同時に改善することを目的としている。
【特許文献４】特開２００４−２５０４８１号公報
【特許文献５】特開２００４−３１４９１６号公報
【０００７】
しかしながら、増ちょう剤としてリチウム系複合石けんおよびウレア系化合物の両者を併用したグリースの特性は、これらの増ちょう剤をそれぞれ単独で添加したグリースの中間の特性しか示さず、これはリチウム系複合石けん含有グリースの低摩擦係数特性をウレア系化合物含有グリースが阻害し、一方ウレア系化合物含有グリースの耐熱性、耐久性という特性をリチウム系複合石けん含有グリースが阻害しているものと考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、リチウム系複合石けんまたはウレア系化合物を増ちょう剤として含有する潤滑グリース組成物であって、潤滑性、耐熱性、耐久性などの特性を同時に改善せしめたものを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる本発明の目的は、合成炭化水素油、エステル系合成油およびエーテル系合成油の少くとも一種よりなる基油、フッ素化油およびリチウム系複合石けんまたはウレア系化合物増ちょう剤を含有する潤滑グリース組成物によって達成され、この潤滑グリース組成物中には、さらに固体潤滑剤を含有せしめることができる。
【発明の効果】
【００１０】
リチウム系複合石けんまたはウレア系化合物を増ちょう剤として含有する潤滑グリース組成物において、合成炭化水素油、エステル系合成油およびエーテル系合成油の少くとも一種よりなる基油にさらにフッ素化油を混合して用いることにより、潤滑性、耐熱性、耐久性などの特性を同時に改善せしめることができ、金属-樹脂摺動部分のギア、滑り軸受、摺動電気接点等に好適に用いられる。この潤滑グリース組成物中に、さらに固体潤滑剤、好ましくはポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末を含有せしめることより、潤滑性、耐久性などのなお一層の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
基油として用いられ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-オレフィンコオリゴマー、ポリブテンまたはこれらの水素化物、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン等が、エステル系合成油としては、ポリオールエステル、二塩基酸エステル、芳香族多価カルボン酸エステル、リン酸エステル、亜リン酸エステル、炭酸エステル等が、また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、ポリプロピレングリコール等がそれぞれ例示される。
【００１２】
樹脂製材料に対する影響を考慮すれば、通常は合成炭化水素油が使用されるが、そのような懸念がみられない場合には、エステル系合成油またはエーテル系合成油との併用も行われる。また、これらの基油は、40℃における動粘度(JIS K2283準拠)が約2〜1000mm2/秒、好ましくは約10〜500mm2/秒のものが一般に用いられる。
【００１３】
これらの基油には、基油98〜50、好ましくは95〜60に対してフッ素化油が2〜50、好ましくは5〜40となる重量比で混合され、用いられる。フッ素化油の混合割合がこれよりも少ない場合には、潤滑性や耐熱性が改善されず、一方これよりも多い割合で用いられると、グリースの安定性が悪くなる。
【００１４】
フッ素化油としては、40℃における動粘度(JIS K2283準拠)が約10〜1500mm2/秒、好ましくは約20〜500mm2/秒のものが一般に用いられ、より具体的には一般式
RfO(CF2O)x(C2F4O)y(C3F6O)zRf
で表わされるものが用いられる。具体的には、例えば下記一般式(1)〜(3)で表わされるようなものが用いられ、この他一般式(4)で表わされるようなものも用いられる。なお、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である。
(1) RfO(CF2CF2O)m(CF2O)nRf
ここで、m+n=3〜200、m:n=10〜90:90〜10であり、またCF2CF2O基およびCF2O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。
(2) RfO[CF(CF3)CF2O]p(CF2CF2O)q(CF2O)rRf
ここで、p+q+r=3〜200でqおよびrは0であり得、(q+r)/p=0〜2:1であり、またCF(CF3)CF2O基、CF2CF2O基およびCF2O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および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。
(3) RfO[CF(CF3)CF2O]s(CF2CF2O)tRf
ここで、s+t=2〜200でtは0であり得、t/s=0〜2:1であり、またCF(CF3)CF2O基およびCF2CF2O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および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、あるいはフッ化セシウム触媒の存在下にヘキサフルオロプロピレンオキサイドまたはテトラフルオロエチレンオキサイドをアニオン重合させ、得られた末端-CF(CF3)COF基を有する酸フロライド化合物をフッ素ガスで処理することによって得られる。
(4) F(CF2CF2CF2O)2〜100C2F5
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)nを紫外線照射下に約160〜300℃でフッ素ガスで処理することによって得られる。
【００１５】
増ちょう剤としては、(a)炭素数12〜24の脂肪族モノカルボン酸および／または少くとも1個のヒドロキシル基を含む炭素数12〜24の脂肪族モノカルボン酸と(b)炭素数2〜12の脂肪族ジカルボン酸またはそのジエステルおよび炭素数7〜24の芳香族モノカルボン酸またはそのエステルの少くとも一種とのリチウム系複合石けん等またはジウレア、トリウレア、テトラウレア、ウレア樹脂等のウレア系化合物が、潤滑グリース組成物中約1〜40重量％、好ましくは約3〜30重量％の割合で添加して用いられる。これ以下の添加割合では、グリースの流動性が大きく、潤滑部から漏洩してしまうようになり、一方これ以上の割合で添加して用いると、グリースが硬くなりすぎて、潤滑部への流入性が悪くなり好ましくない。リチウム系複合石けんまたはウレア系化合物以外の増ちょう剤を用いると、耐熱性と耐久性を同時に満足させることができないようになり、本発明の目的を達成することができない。
【００１６】
以上の各成分を必須成分とする潤滑グリース組成物中には、さらに固体潤滑剤、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂粉末、テトラフルオロエチレン〔TFE〕-ヘキサフルオロプロペン〔HFP〕共重合体粉末、パーフルオロアルキレン樹脂粉末、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、窒化ホウ素、フッ化ホウ素、窒化けい素等を添加して用いることが好ましく、特に好ましくはPTFE樹脂粉末、TFE-HFP共重合体粉末が、潤滑グリース組成物に対して約20重量％以下、好ましくは約1〜15重量％の割合で用いられる。
【００１７】
ポリテトラフルオロエチレンは、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て数平均分子量Mnを約1000〜1000000程度としたものが用いられる。また、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロペンとの共重合反応および低分子量化処理も、ポリテトラフルオロエチレンの場合と同様にして行われ、数平均分子量を約1000〜600000程度としたものが用いられる。なお、分子量の制御は、共重合反応時に連鎖移動剤を用いても行うことができる。得られた粉末状のフッ素樹脂は、一般に約500μm以下、好ましくは約0.1〜30μmの平均一次粒径を有する。
【００１８】
組成物中には、さらに従来潤滑剤に添加されている酸化防止剤、防錆剤、腐食防止剤、極圧剤、油性剤、粘度指数向上剤等のその他の添加剤を必要に応じて添加することができる。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、フェニチアジン、アルキル化フェニ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。
【００１９】
防錆剤としては、例えば脂肪酸、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、また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。
【００２０】
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イオウ系化合物、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イオウ系化合物金属塩、塩素化パラフィン、塩素化ジフェニル等の塩素系化合物などが挙げられる。
【００２１】
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。また、他の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、窒化ホウ素、窒化シラン等が挙げられる。
【００２２】
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。
【００２３】
組成物の調製は、基油およびフッ素化油に増ちょう剤、固体潤滑剤および他の必要な添加剤を所定量添加し、3本ロールまたは高圧ホモジナイザで十分に混練する方法等によって行われる。
【実施例】
【００２４】
次に、実施例について本発明を説明する。
【００２５】
実施例１〜２４
ピンオンディスク型試験機を用い、その金属ディスク上にグリースを塗布し、塗布面上に樹脂製のピンを押し付けて、回転させる。下のディスクを回転させ、樹脂製ピンとディスクとの間に発生する摩擦力から試験初期および試験終了前の摩擦係数をそれぞれ算出すると共に、耐久性を評価するために試験後の樹脂製ピンの摩耗量を測定した。
(ピンオンディスク型試験機)
上部試験片：ポリアミド製ピン(直径5mm、表面粗さRa 2μm)
下部試験片：S45C製プレート(表面粗さRa 2μm)
試験荷重：2kgf
グリース塗布量：0.05g
摺動速度：0.8m/秒
試験温度：100℃
試験距離：10000m
【００２６】
ベースグリースとしては、2％のアミン系酸化防止剤を配合したポリα-オレフィン油(40℃動粘度47mm2/秒)中に、増ちょう剤としてベースグリース中13重量％を占める量のLi複合石けん(ベースグリースA)または9重量％のジウレア(ベースグリースB)を配合したものが用いられた。
【００２７】
このベースグリースAまたはBに、基油、フッ素オイルおよび固体潤滑剤を添加、混合して、潤滑グリース組成物が調製された。
基油A：ペンタエリスリトール脂肪酸エステル系ポリオールエステル油(40℃動粘度
33mm2/秒)
基油B：アルキルジフェニルエーテル油(40℃動粘度100mm2/秒)
フッ素オイルA：RfO〔CF(CF3)CF2O〕pRf(40℃動粘度100mm2/秒)
フッ素オイルB：F(CF2CF2CF2O〕aC2F5(40℃動粘度65mm2/秒)
フッ素オイルC：RfO(CF2CF2)m(CF2O)nRf(40℃動粘度85mm2/秒)
固体潤滑剤A：PTFE樹脂粉末(一次粒子径0.3μm)
固体潤滑剤B：MoS2粉末(平均粒子径0.4μm)
固体潤滑剤C：グラファイト粉末(平均粒子径4μm)
【００２８】
潤滑グリース組成物の組成(重量部)および混和ちょう度(JIS K2220準拠のちょう度計により測定)、摺動試験(前記摩擦係数および摩耗量)についての測定結果は、次の表1〜3に示される。表1はフッ素オイルAを、表2はフッ素オイルBを、また表3はフッ素オイルCをそれぞれ使用した場合である。なお、ベースグリース(AまたはB)量は、組成物全体100重量部の残部となる。
表１                                 
実施例          １   ２   ３   ４   ５   ６   ７   ８ 
〔組成〕
ベースグリース(種類)   Ａ    Ａ    Ａ    Ａ    Ａ    Ｂ    Ｂ    Ｂ 
基油A                         3                 5                 4
基油B                                     3           8           
フッ素オイルA           7     5     6    10    30     8    11    31
固体潤滑剤A                   4           4    10     5           9
固体潤滑剤B                         3                              
固体潤滑剤C                               1                 4      
〔測定〕
混和ちょう度           298   270   276   264   288   271   271   290
摩擦係数
試験初期            0.09  0.06  0.08  0.06  0.05  0.07  0.08  0.05
試験終了後          0.11  0.08  0.10  0.08  0.07  0.09  0.10  0.07
摩耗量          (mg)   7.8   5.3   6.6   5.4   4.0   5.3   6.3   4.1
表２                                 
実施例          ９   10   11   12   13   14   15   16 
〔組成〕
ベースグリース(種類)   Ａ    Ａ    Ａ    Ｂ    Ｂ    Ｂ    Ｂ    Ｂ 
基油A                               2                 4            
基油B                         4                             2     2
フッ素オイルB           8     8    36     8    12     9     7    24
固体潤滑剤A             4     2    12           6           3     9
固体潤滑剤B                   2                       3            
固体潤滑剤C                                                 3     
〔測定〕
混和ちょう度           286   285   284   289   287   290   262   278
摩擦係数
試験初期            0.07  0.07  0.05  0.09  0.06  0.08  0.08  0.05
試験終了後          0.09  0.10  0.07  0.11  0.08  0.10  0.11  0.07
摩耗量          (mg)   5.6   6.0   4.1   7.9   5.4   6.6   6.4   4.5
表３                                 
実施例          17   18   19   20   21   22   23   24 
〔組成〕
ベースグリース(種類)   Ａ    Ａ    Ａ    Ａ    Ｂ    Ｂ    Ｂ    Ｂ 
基油A                   3           3                              
基油B                         4                             3     
フッ素オイルC           7     8    10    21    13     8     7    27
固体潤滑剤A                   6           7     6                 9
固体潤滑剤B                         7                 3            
固体潤滑剤C                                                 3      
〔測定〕
混和ちょう度           301   288   286   276   288   279   270   280
摩擦係数
試験初期            0.09  0.07  0.08  0.05  0.06  0.08  0.08  0.05
試験終了後          0.11  0.09  0.10  0.07  0.08  0.10  0.10  0.07
摩耗量          (mg)   7.9   5.3   6.6   4.6   6.7   5.3   6.3   4.5
【００２９】
比較例１
基油として前記アミン系酸化防止剤配合ポリα-オレフィン油を用い、増ちょう剤として組成物中9重量％を占める量のLi石けんを用いて、潤滑グリース組成物が調製された。上記各実施例と同様にして摩擦係数および摩耗量を測定すると、摩耗係数は試験初期0.11、試験終了前0.21、また摩耗量は17.7mgという値がそれぞれ得られた。
【００３０】
比較例２
基油として前記アミン系酸化防止剤配合ポリα-オレフィン油を用い、増ちょう剤として組成物中9重量％を占める量のジウレアを用いて、潤滑グリース組成物が調製された。上記各実施例と同様にして摩擦係数および摩耗量を測定すると、摩耗係数は試験初期0.14、試験終了前0.22、また摩耗量は20.5mgという値がそれぞれ得られた。
【手続補正書】
【提出日】平成18年5月12日(2006.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
フッ素化油としては、40℃における動粘度(JIS K2283準拠)が約10〜1500mm2/秒、好ましくは約20〜500mm2/秒のものが一般に用いられ、より具体的には一般式
RfO(CF2O)x(C2F4O)y(C3F6O)zRf
で表わされるものが用いられる。具体的には、例えば下記一般式(1)〜(3)で表わされるようなものが用いられ、この他一般式(4)で表わされるようなものも用いられる。なお、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である。
(1) RfO(CF2CF2O)m(CF2O)nRf
ここで、m+n=3〜200、m:n=10〜90:90〜10であり、またCF2CF2O基およびCF2O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。
(2) RfO[CF(CF3)CF2O]p(CF2CF2O)q(CF2O)rRf
ここで、p+q+r=3〜200でqおよびrは0であり得、(q+r)/p=0〜2であり、またCF(CF3)CF2O基、CF2CF2O基およびCF2O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および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。
(3) RfO[CF(CF3)CF2O]s(CF2CF2O)tRf
ここで、s+t=2〜200でtは0であり得、t/s=0〜2であり、またCF(CF3)CF2O基およびCF2CF2O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および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、あるいはフッ化セシウム触媒の存在下にヘキサフルオロプロピレンオキサイドまたはテトラフルオロエチレンオキサイドをアニオン重合させ、得られた末端-CF(CF3)COF基を有する酸フロライド化合物をフッ素ガスで処理することによって得られる。
(4) F(CF2CF2CF2O)2〜100C2F5
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)nを紫外線照射下に約160〜300℃でフッ素ガスで処理することによって得られる。