(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
40℃における動粘度が50〜1500mm2/秒であり、ポリマーのくり返し単位として(CF2O)n基を含有しないパーフルオロポリエーテル油を基油とし、アルミニウム材摺動部材と接触する用途に用いられる潤滑剤。
【請求項２】
40℃における動粘度が50〜250mm2/秒であるパーフルオロポリエーテル油が基油として用いられた請求項１記載の潤滑剤。
【請求項３】
パーフルオロポリエーテル基油が、一般式
F(CF2CF2CF2O)mC2F5
(ここで、mは2〜100の整数である)で表わされるパーフルオロポリエーテル油(A)および一般式
RfO〔CF(CF3)CF2O〕p(CF2CF2O)qRf′
(ここで、RfおよびRf′は同一または互いに異なる炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基であり、p+q=2〜200、q/p=0〜2でqは0であり得、CF(CF3)CF2O基およびCF2CF2O基は主鎖中にランダムに結合されている)で表わされるパーフルオロポリエーテル油(B)の少くとも一種である請求項１記載の潤滑剤。
【請求項４】
パーフルオロポリエーテル基油が、一般式
F(CF2CF2CF2O)mC2F5
(ここで、mは2〜100の整数である)で表わされるパーフルオロポリエーテル油(A)および一般式
RfO〔CF(CF3)CF2O〕p(CF2CF2O)qRf′
(ここで、RfおよびRf′は同一または互いに異なる炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基であり、p+q=2〜200、q/p=0〜2でqは0であり得、CF(CF3)CF2O基およびCF2CF2O基は主鎖中にランダムに結合されている)で表わされるパーフルオロポリエーテル油(B)の少くとも一種である請求項２記載の潤滑剤。
【請求項５】
潤滑油である請求項１記載の潤滑剤。
【請求項６】
潤滑油である請求項２記載の潤滑剤。
【請求項７】
増稠剤がさらに混合され、グリースとして用いられる請求項１記載の潤滑剤。
【請求項８】
増稠剤がフッ素樹脂粉末である請求項７記載の潤滑剤。
【請求項９】
増稠剤がさらに混合され、グリースとして用いられる請求項２記載の潤滑剤。
【請求項１０】
増稠剤がフッ素樹脂粉末である請求項９記載の潤滑剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑剤に関する。さらに詳しくは、アルミニウム材を使用した摺動部材と接触する用途に用いられる、潤滑油またはグリースよりなる潤滑剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の軸受としては、転がり軸受よりも廉価な焼結含油軸受を使用するケースが増えてきており、このような焼結含油軸受に使用される潤滑剤は、特に高温耐久性と低温特性が重要視されるという、潤滑剤にとってはより厳しい環境下に置かれることになる。この種の目的には、パーフルオロポリエーテル油を基油とする潤滑油組成物が用いられているが、このような基油も非常に大きな表面積を有する数種類もの金属や固体潤滑剤と接触共存することになり、パーフルオロポリエーテル油でもその構造によって、安定した高温特性を維持できなくなるものが出てきている。
【特許文献１】特許第２，５９５，５８３号公報
【０００３】
アルミニウムは、軽い割に比強度が大きく、これを合金としあるいは加工を施すことによってさらなる強度を得ることができ、さらに耐食性を有することから、摺動部材を始め自動車部品や航空・船舶用部品、家電製品、電動工具類等に至るまで、様々な用途で使用されている。これらは、各種機械の軽量化や高速回転部品や摺動部品の作業効率を高め、省燃費性にも寄与している。これらアルミニウム材を使用した摺動部材においても、それらに使用される潤滑剤がすぐれた性能を安定して維持できることが要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らは、パーフルオロポリエーテル油の高温特性はその構造によるばかりではなく、アルミニウム材摺動部材との接触によっても、その高温特性が急激に低下するという事実を見出した。
【０００５】
本発明の目的は、摺動部材としてアルミニウム材を使用する用途に用いられた場合においても、高温特性(高温耐久性)が著しく損なわれることのない潤滑剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる本発明の目的は、40℃における動粘度が50〜1500mm2/秒、好ましくは50〜250mm2/秒、特に好ましくは65〜200mm2/秒であり、ポリマーのくり返し単位として(CF2O)n基を含有しないパーフルオロポリエーテル油を基油とし、アルミニウム材摺動部材と接触する用途に用いられる潤滑剤によって達成される。潤滑剤は、潤滑油あるいはグリースのいずれの形態であってもよい。ここで、パーフルオロポリエーテル基油としては、次のような一般式で表わされるパーフルオロポリエーテル油が用いられる。
F(CF2CF2CF2O)mC2F5
RfO〔CF(CF3)CF2O〕p(CF2CF2O)qRf′
【発明の効果】
【０００７】
パーフルオロポリエーテル油の高温特性(高温耐久性)は、摺動部材としてアルミニウム材を使用する用途に用いられた場合にも、その特性を急激に低下させるが、このような用途に用いられた場合にも、本発明の潤滑剤は高温特性が著しく損なわれるようなこともない。すなわち、アルミニウム材摺動部材共存下において、150℃あるいは200℃を超える高温条件下で本発明の潤滑剤が使用されても、長期にわたって揮発性や安定性を維持し、各種摺動において潤滑性を発揮することにより、使用部品の長寿命化を達成することができる。
【０００８】
この潤滑剤は、転がり軸受、滑り軸受、焼結軸受、ギャ、バルブ、コック、オイルシール、ロール、電気接点等の摺動部個体間接触部の潤滑にも使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
基油としては、40℃における動粘度(JIS K2283準拠；ASTM D445対応)が50〜1500mm2/秒、好ましくは50〜250mm2/秒、特に好ましくは65〜200mm2/秒であり、ポリマーのくり返し単位として(CF2O)n基を含有しないものが用いられる。後記実施例の結果に示される如く、アルミニウム材の共存下において、本発明に係る潤滑剤の250℃という高温における重量減少量は許容される範囲内であり、また-40℃における動粘度においても然りである。
【００１０】
ポリマーのくり返し単位として(CF2O)n基を含有しないパーフルオロポリエーテル油(基油)としては、例えば次のようなものが挙げられる。
(A) F(CF2CF2CF2O)mC2F5
(B) RfO〔CF(CF3)CF2O〕p(CF2CF2O)qRf′
Rf、Rf′：同一または互いに異なる炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基
【００１１】
パーフルオロポリエーテル油(A)：フッ化セシウム触媒存在下に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160〜300℃の紫外線照射下でフッ素ガス処理することにより得られる。これは、40℃における動粘度が5〜2000mm2/秒の範囲にあるものを使用することができ、このようなものはパーフルオロポリエーテル油(A)の一般式でm=2〜100という条件を満足させる。
【００１２】
パーフルオロポリエーテル油(B)：ヘキサフルオロプロピレンまたはこれとテトラフルオロエチレンと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存在下にヘキサフルオロプロピレンオキサイドまたはこれとテトラフルオロエチレンオキサイドと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。これは、40℃における動粘度が5〜2000mm2/秒の範囲にあるものを使用することができ、このようなものはパーフルオロポリエーテル油(B)の一般式でp+q=2〜200、q/p=0〜2という条件を満足させる。
【００１３】
ただし、動粘度が50以下のものは、蒸発損失率(重量減少率)が大きくなり、また油膜強度が低下するなど、寿命の低下や摩耗・焼付けの原因ともなることがあり、一方1500以上の動粘度のものは、流動点が非常に高くなり、十分な低温特性を得ることができないばかりではなく、粘性抵抗の増加により消費動力やトルクが大きくなるという不具合を生ずることがあるので、基油としては40℃における動粘度が50〜1500mm2/秒であれば十分な耐熱安定性を発揮することができ、特に例えば-40℃のような低温条件下で、良好な低温特性が要求される場合には、50〜250mm2/秒、好ましくは65〜200mm2/秒のパーフルオロポリエーテル油に限定して使用される。このような動粘度を有するパーフルオロポリエーテル油は、十分な耐蒸発損失特性や低温特性を満足させるばかりではなく、200℃を超えるような高温条件下での安定した使用を可能としている。ただし、2種類以上のパーフルオロポリエーテル油を混合して用いることもでき、その場合には混合基油の40℃における動粘度がこのような範囲内にあればよい。
【００１４】
このような基油には、増稠剤が添加されて用いられ、好ましくはフッ素樹脂が用いられる。フッ素樹脂としては、従来から潤滑剤として用いられているポリテトラフルオロエチレン、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、パーフルオロアルキレン樹脂等が用いられる。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、数平均分子量Mnを約1000〜1000000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1000〜500000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Mn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。粉末状フッ素樹脂の添加は、油膜形成能、耐飛散・漏洩性、防錆性を付与し、なお一層潤滑性や耐久性を向上させることができる。
【００１５】
また、フッ素樹脂以外の増稠剤として、Li石けん等の金属石けん、ウレア樹脂、ベントナイト等の鉱物、有機顔料、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド等も使用できるが、耐熱性、潤滑性の面から考えると、脂肪族ジカルボン酸金属塩、モノアミドモノカルボン酸金属塩、モノエステルカルボン酸金属塩、ジウレア、トリウレア、テトラウレア等が用いられる。
【００１６】
これらのフッ素樹脂粉末等の増稠剤は、パーフルオロポリエーテル油基油に増稠剤を加えた組成物全体の0.1〜40重量％、好ましくは0.5〜30重量％の割合で添加混合される。これ以上の添加割合では、組成物が硬くなりすぎて、軸受等に封入できなくなってしまい、一方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、見掛け粘度の低下、基油への分散性の悪化を招き、油膜形成能、耐飛散・漏洩性、防錆性の向上が十分期待されない。増稠剤の添加割合が基油との合計量中10重量％弱程度からはグリースを形成し、後記実施例および比較例においては、増稠剤の割合が5重量％以下の場合には“液状グリース”の範疇で流動性を示すので、低温特性の評価は基油混合物の低温粘度として示している。一方、増稠剤の割合が30重量％の例では、グリースの範疇で半固体状になるので、低温特性の評価は低温トルクの評価結果として示されている。
【００１７】
さらに、本発明の目的が損なわれない範囲内で、従来知られているフッ素系添加剤、例えばパーフルオロポリエーテル油の末端をアルコール、カルボン酸またはそのエステル、アミン、アミド、リン酸またはそのエステル、ホスホン酸またはそのエステル、イソシアネートとアルコールまたはアミンとの反応生成物等で置換した化合物を、必要に応じ用途に応じて配合して用いることもできる。
【００１８】
潤滑剤基油中にはさらに、フッ素樹脂を添加したことにより、従来はパーフルオロポリエーテル油と相溶性がなかった種々の非フッ素系添加剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、無灰系分散剤、金属系清浄剤、酸化防止剤、防錆剤、腐食防止剤、消泡剤、極圧剤、油性剤、摩擦調整剤、固体潤滑剤等の従来潤滑剤に添加されている添加剤を必要に応じて添加することができる。
【００１９】
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、炭素数4〜20のアルキル基を有する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-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が挙げられる。
【００２０】
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、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。
【００２１】
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が挙げられる。
【００２２】
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これらのエステル、脂肪族アミン、脂肪酸モノグリセライド等が挙げられる。
【００２３】
また、固体潤滑剤としては、例えばグラファイト、二硫化モリブデン、窒素ホウ素、窒素シラン等が挙げられ、グラファイトや二硫化モリブデンを固体潤滑剤として用いた場合にも、パーフルオロポリエーテル基油の耐熱経時変化の低下を有効に防止することができる。
【００２４】
パーフルオロポリエーテル基油に増稠剤を添加して形成される組成物の調製は、例えば次のような調製方法がとられる。
(a)パーフルオロポリエーテル基油に増稠剤をそれぞれ所定量配合し、3本ロールもしくは高圧ホモジナイザで十分に混練する方法、(b)加熱攪拌が可能な反応釜に、パーフルオロポリエーテル油と脂肪族カルボン酸とを加えて加熱溶融させ、そこに金属水酸化物(およびアミド化合物またはアルコール化合物)を所定量添加して金属塩化反応(およびアミド化反応またはエステル化反応)させて冷却した後、3本ロールもしくは高圧ホモジナイザで十分に混練する方法、あるいは(c)加熱攪拌が可能な反応釜に、パーフルオロポリエーテル油とイソシアネートを加えて加熱し、そこにアミンを所定量添加して反応させ冷却した後、3本ロールもしくは高圧ホモジナイザで十分に混練する方法などによって行われる。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例により本発明を更に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。
【００２６】
実施例
種々の40℃における動粘度を有する下記パーフルオロポリエーテル基油(A)または(B)に、アルミニウム粉末(和光純薬製品；純度99.5％、粒径53〜150μm)を試料中10重量％となる量を混合し、この試験用試料を37mm径のガラス製シャーレに0.6g採取して薄膜状に均一に塗布した後、250℃の恒温槽内に静置して、100時間経過後のガラス製シャーレ全体の重量を測定し、オイルの重量減少率を算出した。
パーフルオロポリエーテル油(A)：F(CF2CF2CF2O)mC2F5
40℃における動粘度  (A-1)   65mm2/秒
(A-2)  100mm2/秒
(A-3)  200mm2/秒
(A-4)   23mm2/秒
パーフルオロポリエーテル油(B)：RfO〔CF(CF3)CF2O〕pRf′
40℃における動粘度  (B-1)  180mm2/秒
(B-2)  400mm2/秒
(B-3)   25mm2/秒
(B-4) 1200mm2/秒
パーフルオロポリエーテル油(C)：RfO(CF2CF2O)m(CF2O)nRf′
40℃における動粘度         140mm2/秒
【００２７】
なお、フッ素樹脂粉末としては乳化重合法ポリテトラフルオロエチレン粉末(Mn約50000〜100000、平均一次粒径0.2μm)が用いられた。
【００２８】
得られた結果は、基油の種類および量(重量部)およびフッ素樹脂の量(重量部)と共に、基油または基油-フッ素樹脂混合物の40℃動粘度および流動点(JIS K2269準拠；ASTM D97対応)、オイル(基油)の重量減少率および低温粘度(JIS K2283準拠、-40℃における動粘度；ASTM D445対応)として、次の表１に示される。なお、No.1〜12は実施例であり、No.13〜15は比較例である。
0004697225.tif 000002
【００２９】
以上の結果から、40℃動粘度が50mm2/秒未満のものを用いた場合(No.13、14)、250℃における重量減少率が著しく増大することが分かる。また、ポリマーのくり返し単位として(CF2O)n基を含むものを用いた場合(No.15)には、250℃、100時間後の重量減少率が大きく、試料の大部分が消失してしまうことが分かる。これに対して、40℃動粘度が50〜1500mm2/秒の範囲内のものでは、250℃という高温における重量減少量は許容される範囲内であり、さらに40℃動粘度が50〜250mm2/秒の範囲内のものでは、-40℃における動粘度においても然りである(No.1〜10)。
【００３０】
さらに、A-1 70重量部−フッ素樹脂30重量部(No.21)、A-2 70重量部−フッ素樹脂30重量部(No.22)、B-2 70重量部−フッ素樹脂30重量部(No.23)およびB-3 70重量部−フッ素樹脂30重量部(No.24)よりなるグリースについて、以上の各項目の他に低温トルク試験(JIS K2220.5.14準拠、-40℃で起動時および定常時の値を測定；ASTM D1478対応)を行った。得られた結果は、次の表２に示される。なお、No.24は比較例である。
0004697225.tif 000003