(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリース組成物の全重量を基準として３０〜９０重量％の基油及び増粘剤としての０．５〜１５重量％のアルミニウム複合石鹸を含有するグリース組成物であって、添加剤として、（ｉ）１〜１５重量％のグラファイト、（ｉｉ）３〜１５重量％の二硫化モリブデン、（ｉｉｉ）１〜１５重量％の炭酸カルシウム、及び（ｉｖ）０．１〜１５重量％の硫化ビスマスを更に含む、グリース組成物。
【請求項２】
前記グリース組成物の全重量を基準として、３〜１２重量％のグラファイトを含む、請求項１に記載のグリース組成物。
【請求項３】
前記グリース組成物の全重量を基準として、３〜１２重量％の二硫化モリブデンを含む、請求項１または請求項２に記載のグリース組成物。
【請求項４】
前記グリース組成物の全重量を基準として、３〜１２重量％の炭酸カルシウムを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のグリース組成物。
【請求項５】
前記グリース組成物の全重量を基準として、０．５〜１０重量％の硫化ビスマスを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のグリース組成物。
【請求項６】
硫化ビスマスが、１０μｍ以上の粒子径Ｄ５０及び４０μｍ以上のＤ９０を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のグリース組成物。
【請求項７】
前記基油が、ポリブテン、パラフィン系基油、及びナフテン系基油のブレンドを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のグリース組成物。
【請求項８】
前記グリース組成物の全重量を基準として、１重量％〜１０重量％のアルミニウム複合石鹸増粘剤を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載のグリース組成物。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のグリース組成物の極圧（ＥＰ）潤滑剤としての使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリース組成物に関し、より詳細には、高負荷の高温及び極圧（ＥＰ）条件で使用するためのアルミニウム複合グリース組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
摺動及び／または回転動作を受ける機械部品は、対向する表面を別々に維持するため、摩擦を最小限にするため、及び冷却効果を提供するために潤滑を必要とする。潤滑剤はまた、作業領域の清掃、腐食の防止、及び油圧機械式エネルギー伝達の提供において役に立つ場合がある。そのため、潤滑油またはグリースは機械寿命を長引かせ、メンテナンス間隔を延ばす上で重要な役割を果たす。
【０００３】
また、近年、機械技術、材料技術、及び機械加工精度における進歩に伴い、疲労故障及び材料への損傷が著しく低減したので、機械の寿命は潤滑油またはグリースの性能に大きく影響される。したがって、グリースの潤滑性質を高め、それに伴う問題を解決することは、機械の品質及び信頼性の向上に著しく貢献する場合がある。
【０００４】
グリースが使用されるべき機械の特定の使用及び性能特性は、グリースの所望の性質を決定する。例えば、採鉱及び採石の用途では、高温で稼動し、衝撃荷重を受ける、ゆっくり動くが高荷重の軸受及びリンク機構に関連して、優れた摩耗保護と長い軸受寿命を提供することが必要である。しばしば、採鉱及び採石の稼動は、広まっている湿潤または乾燥気候を有し得る持続的な氷点下温度に曝される地域または砂漠のような地域などの極端な環境において行われる。様々な内的及び外的影響下で良好に機能するグリース組成物を提供する際に、これらの要因の全てが考慮されなければならない。
【０００５】
特に有用なグリースは、潤滑油と複合石鹸との組み合わせに基づいている。複合石鹸はグリース増粘剤として頻繁に使用され、それらの単純な石鹸相当物と比較して優れた耐温度性を提供する。典型的には、複合石鹸は、少なくとも２つの異種の脂肪酸、通常は短鎖脂肪酸石鹸と長鎖脂肪酸石鹸との組み合わせから誘導される。このような石鹸は、金属水酸化物と特定の脂肪酸（複数可）との鹸化により作製することができ、これはしばしば潤滑基油の一部で行われる一方で、混合物はブレンドされるか、またはかき混ぜられて反応を開始させる。石鹸が形成されると、潤滑基油の残量が加えられ得る。最終グリース組成物の所望の性質に応じて１種以上の添加剤を導入してよい。
【０００６】
アルミニウム複合グリースは、低温でのポンプによる汲み上げが容易であることからとりわけ有用であり、良好な可逆性性質を有する、すなわち、繰り返し加熱及び冷却された後に正常な稠度に戻る能力を有することが知られている。アルミニウム複合グリースの別の利点は、軸受からの洗い落とし及び実質的に平坦な表面から洗い流されることに対する抵抗性の両方の観点からのその優れた耐水性である。
【０００７】
極端な周囲温度だけでなく極端な稼動条件に付されるオープンギア機械を潤滑にする場合には特別な課題がある。したがって、そのような機械における使用のための性質の所望のバランスを提供するために、１種以上の添加剤を導入することによりアルミニウム複合グリースを改質することが必要とされる。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、採鉱産業において使用される掘削機及びショベル等のオープンギア機械において使用するための改善されたアルミニウム複合グリース組成物を提供することであり、とりわけ、摩耗及び溶接荷重性質の必須のバランスを示す、極端な圧力下で高いレベルまで機能するグリース組成物を作り出すという上記の課題に対処することである。
【発明の概要】
【０００９】
第１の態様から、本発明は、基油及びアルミニウム複合石鹸増粘剤を含む、オープンギアの使用のためのグリース組成物であって、添加剤として、グラファイト、二硫化モリブデン、炭酸カルシウム、及び硫化ビスマスを更に含む、グリース組成物に属する。
【００１０】
本発明によれば、グリース組成物は、高荷重のオープンギアに使用された場合に、改善された性質を提供する。より具体的には、また驚くべきことに、グラファイトと炭酸カルシウムとの組み合わせと共に、硫化ビスマスならびに二硫化モリブデンの組み合わせを含有する潤滑組成物が、ＡＳＴＭ  Ｄ２５９６及びＤＩＮ  ５１３５０−５Ｅに従う４ボール試験により測定されるオープンギア機械における高荷重及び耐摩耗性質において予想外の改善を示すことが本発明により見出された。
【００１１】
特に、本発明によるグリース組成物は、単一の添加剤または他の組み合わせを含む組成物と比較して、荷重、摩耗、及び摩擦性能の改善されたバランスを実証している。
【００１２】
そのため、オープンギア装置に使用される場合の有益な耐摩耗効果は、ギアを交換する頻度を低減するのに役立ち、そのため、装置のダウンタイムも短くなる結果となる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のグリース組成物は、基油、アルミニウム複合石鹸増粘剤、ならびに添加剤としてグラファイト、二硫化モリブデン、炭酸カルシウム、及び硫化ビスマスを、必須構成成分として含有する。
【００１４】
好ましくは、本発明による組成物は、グリース組成物の全重量を基準として、１〜１５重量％、より好ましくは３〜１２重量％、最も好ましくは約５〜１０重量％の量のグラファイトを含む。グラファイトは、天然グラファイトまたは合成グラファイトであってよく、好ましくは粉末形態のものであってよい。例えば、グラファイトの好ましい供給源は、ＣＡＳ番号７７８２−４２−５で、Ｂｒａｎｗｅｌｌ  Ｇｒａｐｈｉｔｅ  Ｌｔｄから入手可能であるものなど、約２．２ｇ／ｍｌの密度ならびに５μｍの粒子径Ｄ５０及び１５μｍのＤ９０を有する。
【００１５】
本発明の組成物に使用される炭酸カルシウムは、グリース組成物の全重量を基準として、１〜１５重量％、より好ましくは３〜１２重量％、最も好ましくは約５〜１０重量％の量で含まれることが好ましい。炭酸カルシウムは、好ましくは粉末形態で使用され、天然（重質炭酸カルシウムとして）または合成（沈降炭酸カルシウムとして）であってよい。様々な炭酸カルシウムの多形のうち、方解石が本発明の組成物に使用するのにとりわけ好ましい。炭酸カルシウムの好ましい供給源は、ＣＡＳ番号４７１−３４−１で、Ｏｍｙａ  ＡＧから商品名Ｈｙｄｒｏｃａｒｂ  ＯＧで入手可能であるものなど、約２．７ｇ／ｍｌの密度ならびに１μｍの粒子径Ｄ５０及び８μｍのＤ９０を有する。
【００１６】
本発明の組成物に使用される二硫化モリブデンは、グリース組成物の全重量を基準として、１〜１５重量％、より好ましくは３〜１２重量％、最も好ましくは約５〜１０重量％の量で含まれることが好ましい。二硫化モリブデンは、好ましくは粉末形態で使用され、理想的には＞９８％の純度のグレードのものであり、例えば、チオモリブデン酸アンモニウム（ＡＴＭ）の分解または鉱物モリブデナイトの精製に由来してよい。二硫化モリブデンの好ましい供給源は、ＣＡＳ番号１３１７−３３−５で、Ｃｌｉｍａｘ  Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ  Ｃｏ．，から供給されているものなど、約４．９ｇ／ｍｌの密度、及び５μｍの粒子径Ｄ５０及び１０μｍのＤ９０を有する。
【００１７】
本発明の組成物に使用される硫化ビスマスは、グリース組成物の全重量を基準として、０．１〜１５重量％、より好ましくは０．５〜１０重量％、最も好ましくは約１〜５重量％の量で含まれることが好ましい。
【００１８】
硫化ビスマスは、粒子径に基づく形態を含むいくつかの異なる形態で市販されている。硫化ビスマスは、好ましくは粉末形態で使用され、天然供給源に由来し得る（輝蒼鉛鉱からなど）か、または合成的に生成され得る。
【００１９】
ＣＡＳ番号１３４５−０７−９で、Ｔｒｉｂｏｔｅｃｃ  ＧｍｂＨによりＴｒｉｂｏｔｅｃｃ  ＢＩＳ８３の商品名で供給されているものなどの、１０μｍの粒子径Ｄ５０及び４０μｍのＤ９０を有する硫化ビスマスがとりわけ好適であることが判明している。硫化ビスマスは、好ましくは約６．９ｇ／ｍｌの密度を有する。
【００２０】
硫化ビスマスは、好ましくは、グラファイト、炭酸カルシウム、及び二硫化モリブデン添加剤の粒子径より少なくとも約５０％大きい粒子径を有する。例えば、硫化ビスマスは、１０μｍ以上の粒子径Ｄ５０及び／または４０μｍ以上のＤ９０を有してよく、グラファイト、炭酸カルシウム、及び二硫化モリブデンは、好ましくは、５μｍ以下の粒子径Ｄ５０及び／または１５μｍ以下のＤ９０を有する。
【００２１】
本発明に使用される基油組成物に関して特に制限はなく、様々な従来の鉱物油及び合成油を好都合に使用してよい。本発明に使用される基油組成物は、１種以上の鉱物油及び／または１種以上の合成油の混合物を含んでよい。
【００２２】
本発明のグリース組成物に使用するための鉱物油は、グループＩ、グループＩＩ、及びグループＩＩＩの基油のいずれかを含む。「グループＩ」基油、「グループＩＩ」基油、及び「グループＩＩＩ」基油とは、米国石油協会（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ：ＡＰＩ）のカテゴリーＩ、ＩＩ、及びＩＩＩの定義による潤滑油基油を意味する。このようなＡＰＩカテゴリーは、ＡＰＩ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ  １５０９、１５版、Ａｐｐｅｎｄｉｘ  Ｅ、２００２年４月に定義されている。
【００２３】
本発明での使用に特に好適な鉱物油として、液体石油及び水素化仕上げプロセス及び／または脱ろうにより更に精製されてよいパラフィン系、ナフテン系、または混合パラフィン系／ナフテン系タイプの溶媒処理または酸処理された鉱物潤滑油が挙げられる。
【００２４】
本発明のグリース組成物中の基油またはその成分として好都合に使用してよい他の好適な鉱物油として、例えば、ＥＰ０７７６９５９、ＥＰ０６６８３４２、ＷＯ９７／２１７８８、ＷＯ００／１５７３６、ＷＯ００／１４１８８、ＷＯ００／１４１８７、ＷＯ００／１４１８３、ＷＯ００／１４１７９、ＷＯ００／０８１１５、ＷＯ９９／４１３３２、ＥＰ１０２９０２９、ＷＯ０１／１８１５６、及びＷＯ０１／５７１６６に開示されたものなどのフィッシャー・トロプシュ誘導基油が挙げられる。
【００２５】
本発明のグリース組成物に使用してよい合成油として、グループＩＶ基油、とりわけオレフィンオリゴマー（ＰＡＯ）などの炭化水素油、ならびに、二塩基酸エステル、ポリオールエステル、脱ろうされたろう状ラフィネート、及びポリブテンなどのグループＶ基油が挙げられる。「ＸＨＶＩ」（商標）との称号でＳｈｅｌｌ  Ｇｒｏｕｐにより販売されている合成炭化水素基油を好都合に使用することができる。
【００２６】
本発明の潤滑組成物中に組み込まれる基油の全量は、潤滑組成物の全量に対して、好ましくは、３０〜９５重量％の範囲、より好ましくは４５〜９０重量％の範囲の量、最も好ましくは６０〜８５重量％の範囲の量である。本明細書で定義される全ての百分率は、潤滑組成物の全重量に対するものとして表される。
【００２７】
好ましくは、本発明のグリース組成物は、４０℃で３，６００ｃＳｔの最小基油粘度を有する。このような粘度は、極端な圧力の使用を可能にし、優れた接着性、フィルム、及び被覆性を提供し、ポンプまたは噴霧手段による適用を容易にする。
【００２８】
本発明の好ましい組成物において、基油は、その実質的成分として、理想的には基油の主成分としてポリブテンを含む。例えば、ポリブテンは、グリース組成物の全重量を基準として、好ましくは、２０重量％〜５０重量％の量、より好ましくは３０重量％〜４５重量％の量、最も好ましくは３５〜４０重量％の量で含まれる。本発明の組成物に使用するための好ましいポリブテンは、ＣＡＳ番号９００３−２９−６で、ＩＮＥＯＳにより供給されているものなど、およそ０．９ｇ／ｍｌの密度を有する。
【００２９】
本発明のグリース組成物の基油はまた、グリース組成物の全重量を基準として、パラフィン系基油を、好ましくは１０重量％〜４０重量％量で、より好ましくは１５重量％〜３０重量％の量で、最も好ましくは２０重量％〜２５重量％の量で含む。組成物に使用するためのパラフィン系基油の例は、ＣＡＳ番号６４７４２−６５−０で、Ｓｈｅｌｌにより供給されているものなどの、溶媒脱ろう重パラフィン系石油蒸留油である。
【００３０】
組成物には他の蒸留基油が含まれていてよく、例えば、水素処理された重質ナフテン系蒸留油が挙げられ、その一例はＣＡＳ番号６４７４２−５２−５でＮｙｎａｓにより供給されているものである。存在する場合、後者は、通常、重質パラフィン系蒸留油と比較して少ない量で、好ましくは組成物の全重量を基準として５重量％以下の量で、最も好ましくは１重量％以下の量で含まれる。
【００３１】
有利には、基油は、組成物の全重量を基準として、とりわけ１〜１５重量％の範囲の量で、より好ましくは５重量％〜１０重量％の量で、ナフテン系基油を更に含んでよい。本発明のグリース組成物に使用するためのナフテン系油の例は、ＣＡＳ番号６４７４２−５２−５でＳｈｅｌｌにより供給されているものである。
【００３２】
本発明による組成物に含まれるアルミニウム複合石鹸増粘剤は、グリース組成物の全重量を基準として、好ましくは、０．５重量％〜１５重量％、より好ましくは１重量％〜１０重量％、最も好ましくは２重量％〜８重量％の量で添加される。好ましくは、複合石鹸は、異種の酸及びアルミニウム源を基油または基油の一部または基油成分に添加することによりその場で形成される。
【００３３】
増粘剤は、好ましくは、ステアリン酸、パルミチン酸、リノール酸、及びトール油酸などの１２〜２５個の炭素原子を有する長鎖脂肪酸と、安息香酸、トルイル酸、及びエチル安息香酸などの１０個以下の炭素原子を有する芳香族カルボン酸とから形成される。本発明で使用するための特に好ましいアルミニウム複合石鹸増粘剤は、ステアリン酸及び安息香酸から誘導されるものである。例えば、このような増粘剤は、アルミニウムアシレート、ステアリン酸、及び安息香酸から誘導することができる。
【００３４】
本発明のグリース組成物には、他の従来の添加剤が好ましくは５重量％以下の量で含まれていてよい。このような従来の添加剤として、例えば、腐食抑制剤、金属不活性化剤、清浄剤、消泡剤、ポリマー、着色剤、及び撥水剤が挙げられるが、これらに限定されない。
【００３５】
腐食抑制剤としてジメルカプトチアジアゾールまたはその誘導体を使用することがとりわけ好ましい。
【００３６】
本態様のグリース組成物は、一般的に知られているグリース生成方法を使用して生成してよい。例えば、基油（複数可）及び脂肪酸成分をグリース生成槽に添加し、その後にアルミニウム塩を添加してよく、そこで鹸化が生じて基油中に複合石鹸が発生する。全ての成分が融解することを確実にし、その後に組成物を脱水するために加熱を使用してよい。ブレンドは激しい攪拌により行われ、混合物は室温に戻される。添加剤は、増粘成分と同時に、または鹸化後に導入してもよい。得られたグリース組成物の均質化が必要とされる場合があり、その場合には、典型的には、３本ロールミルなどのロールミキサーを使用して実行される。
【実施例】
【００３７】
これより実施例を参照して本発明を説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００３８】
本発明によるグリース組成物は、全ての量が組成物の全重量を基準として重量％で表されている以下のものを混合することにより調製する。
【表１】
0006674472.tif 000002
【００３９】
本発明によるグリース組成物の使用を含む現場試行は、カナダのＳｈｅｌｌ  Ａｌｂｉａｎ  Ｓａｎｄｓで電気ロープショベル（ＣＡＴ７４９５ＨＦショベル）のホイストギアリングシステムに組成物を配置することにより行った。生成許可に従って、定期的な検査及び温度の読み取りは６ヶ月（およそ４，０００時間）にわたって行われた。試行に入って５ヶ月までで行われたギアの検査では、塑性変形が起こらず、摩耗パターンも観察されなかったことが示された。グリースの被覆性及び性能は非常に優れていると考えられた。