(57)【要約】【課題】潤滑油保持力に優れ、外力による変形を受けても潤滑油染み出し量を必要最小限に抑制し、かつ安価に製造できる固形潤滑剤を提供する。【解決手段】樹脂と潤滑剤とを少なくとも含む混合物を焼成した多孔質固形潤滑剤であって、潤滑剤が樹脂の焼結体中に含浸されてなり、潤滑剤の配合割合は、樹脂 100 重量部に対し、10〜150 重量部であり、樹脂は熱可塑性エラストマーであり、上記樹脂は１辺が 1 mm 以下の樹脂ペレットであり、そのアスペクト比が 2 以上であり、多孔質固形潤滑剤の製造方法は、樹脂と潤滑剤とを少なくとも混合して混合物を得る混合工程と、得られた混合物を焼成する焼成工程とを備える。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂と潤滑剤とを少なくとも含む混合物を焼成した多孔質固形潤滑剤であって、
前記潤滑剤が前記樹脂の焼結体中に含浸されてなり、前記潤滑剤の配合割合は、前記樹脂 100 重量部に対し、10〜150 重量部であることを特徴とする多孔質固形潤滑剤。
【請求項２】
前記樹脂は、熱可塑性エラストマーであることを特徴とする請求項１記載の多孔質固形潤滑剤。
【請求項３】
前記熱可塑性エラストマーは、熱可塑性ポリウレタンエラストマー、または、熱可塑性ポリエステルエラストマーであることを特徴とする請求項２記載の多孔質固形潤滑剤。
【請求項４】
前記樹脂は１辺が 1 mm 以下の樹脂ペレットであることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の多孔質固形潤滑剤。
【請求項５】
前記樹脂ペレットは、そのアスペクト比が 2 以上であることを特徴とする請求項４記載の多孔質固形潤滑剤。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項記載の多孔質固形潤滑剤の製造方法であって、
樹脂と潤滑剤とを少なくとも混合して混合物を得る混合工程と、
得られた混合物を焼成する焼成工程と、を備えたことを特徴とする多孔質固形潤滑剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械装置の摺動部や回転部に潤滑剤を供給可能な多孔質固形潤滑剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車や産業用機械に代表されるようなほとんどの機械の摺動部や回転部において潤滑剤が使用されている。潤滑剤は大別して液体潤滑剤と固形潤滑剤に分けられるが、潤滑油を増ちょうさせて保形性を持たせたグリースや、液体潤滑剤を保持してその飛散や垂れ落ちを防止できる固形潤滑剤も知られている。
例えば、潤滑油やグリースに、超高分子量ポリオレフィン、またはウレタン樹脂およびその硬化剤を混合し、樹脂の分子間に液状の潤滑成分を保持させて徐々に染み出る物性を持たせた固形潤滑剤が知られている（特許文献１〜特許文献３参照）。
また、ポリウレタン原料であるポリオールとジイソシアネートとを潤滑成分中で反応させた自己潤滑性のポリウレタンエラストマーが知られている（特許文献４参照）。
このような固形潤滑剤は、軸受に封入して固化させると、潤滑油を徐々に染み出させるものであり、これを用いると潤滑油の補充のためのメンテナンスが不要になり、水分の多い厳しい使用環境や強い慣性力の働く環境などでも軸受寿命の長期化に役立つ場合が多い。
しかしながら、このような固形潤滑剤を、等速ジョイントの駆動部のような圧縮や屈曲などの外部応力が高い頻度で繰り返し加わる部位に使用すると、圧縮や屈曲に追従して変形させるために非常に大きな力が必要になり、または非常に大きな応力が固形潤滑剤に加わって、それを保持する部分にも機械的強度が必要になる。しかし、固形潤滑剤の強度と充填率は通常、相反するものであるので、潤滑剤を高充填率で保持することが困難であり、長寿命化を妨げる可能性がある。
【０００３】
そのため、圧縮や屈曲などの外部応力が高い頻度で繰り返し起こるような部位においても簡便に使用可能な固形潤滑剤が求められている。この対処例として、発泡して連通気孔を形成した柔軟な樹脂の気孔内に潤滑油を保持させた含油発泡体を軸受や等速ジョイントの内部に充填して使用する固形潤滑剤が知られている（特許文献５参照）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１〜特許文献４による固形潤滑剤は、潤滑油保持力は大きいが、柔軟な変形性に欠ける。また、特許文献５による固形潤滑剤は外力に応じる柔軟な変形性があって圧縮や屈曲変形にも追従することはできるが、潤滑油保持力が小さく、軸受などの高速条件で使用した場合には、潤滑油が急速に抜け出て枯渇する可能性もある。
このような固形潤滑剤は、短時間での潤滑や密閉空間においては使用可能であるが、長時間の潤滑を要する部分や開放空間で使用すると潤滑油が供給不足になり、または、油保持力が弱いと、余剰の潤滑油は気孔から放出および吸収を繰り返し、耐えず空間内を流動することになる。
このような固形潤滑剤から余剰に染み出した潤滑油は、ゴムなどの外装材に接すると、その素材を潤滑油やその添加剤が化学的に腐食または劣化するものもある。
また、このような固形潤滑剤を製造する工程では、潤滑油やグリースを確実に含浸させるために多くの製造工程が必要になり、これでは低コスト化の要求に応えることも困難である。
【特許文献１】特開平６−４１５６９号公報
【特許文献２】特開平６−１７２７７０号公報
【特許文献３】特開２０００−３１９６８１号公報
【特許文献４】特開平１１−２８６６０１号公報
【特許文献５】特開平９−４２２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような問題点に対処するためになされたものであり、潤滑油保持力に優れ、外力による変形を受けても潤滑油染み出し量を必要最小限に抑制し、かつ安価に製造できる固形潤滑剤の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の多孔質固形潤滑剤は、樹脂と潤滑剤とを少なくとも含む混合物を焼成した多孔質固形潤滑剤であって、上記潤滑剤が前記樹脂の焼結体中に含浸されてなり、上記潤滑剤の配合割合は、上記樹脂 100 重量部に対し、10〜150 重量部であることを特徴とする。
上記樹脂は熱可塑性エラストマーであることを特徴とする。また特に熱可塑性ポリウレタンエラストマーまたは、熱可塑性ポリエステルエラストマーであることを特徴とする。
上記樹脂は１辺が 1 mm 以下の樹脂ペレットであることを特徴とする。またそのアスペクト比が 2 以上であることを特徴とする。
【０００７】
本発明の多孔質固形潤滑剤の製造方法は、上記多孔質固形潤滑剤の製造方法であって、樹脂と潤滑剤とを少なくとも混合して混合物を得る混合工程と、得られた混合物を焼成する焼成工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の多孔質固形潤滑剤は、潤滑剤が樹脂の焼結体中に含浸されて成形されているので、潤滑油保持力に優れ、潤滑油染み出し量を必要最小限に抑制して、摺動部に対し供給することができる。
本発明の多孔質固形潤滑剤は、樹脂は熱可塑性エラストマーであり、焼結した粉体状の樹脂内部または間隙に潤滑剤を含浸するので、潤滑油保持力に優れ、外力による変形を受けても破壊することなく、かつ確実に摺動部に潤滑剤を供給することができる。
また、潤滑剤を必要とする場所にのみ潤滑剤を配置することができるので、潤滑剤の軽量化にも寄与することができる。
【０００９】
また、多孔質固形潤滑剤の製造方法は原料混合工程と樹脂の焼結工程とで潤滑剤の含浸を行なうことができるので、焼結体への後含浸工程が不要となり、生産効率が向上し、安価に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
潤滑油保持力に優れ、潤滑油染み出し量を必要最小限に抑制できる固形潤滑剤について鋭意検討の結果、潤滑剤と、粉体状樹脂との混合物を焼成した多孔質固形潤滑剤を得た。この多孔質固形潤滑剤は樹脂粉体同士の一部が溶融・固着して多孔質化された焼結体であり、かつ潤滑剤を樹脂粉体内部および空孔部に含浸してなる多孔質固形潤滑剤である。この多孔質固形潤滑剤は潤滑油保持力に優れ、外力による変形を受けても潤滑油染み出し量を必要最小限に抑制し、かつ安価に製造できることがわかった。本発明はこのような知見に基づくものである。
【００１１】
本発明の多孔質固形潤滑剤は、樹脂内に潤滑剤を含浸させるので、樹脂の柔軟性により、例えば圧縮、膨張、屈曲、ねじりなどの外力による変形により潤滑剤を染み出させて樹脂の分子間から外部に徐放できる。この際、染み出す潤滑油量は、外力の大きさに応じて弾性変形する程度を樹脂の選択などによって変えることにより、必要最小限にすることができる。
また、本発明の多孔質固形潤滑剤において樹脂は、粉体状ペレット同士の一部が溶融・固着し多孔質化しているので表面積が大きくなっており、染み出した余剰の潤滑油を再び気孔（粉体状ペレット間の空孔）内に一時的に保持することもできて染み出す潤滑油量は安定しており、また樹脂内に潤滑剤を含浸させると共に気孔内に含浸させることによって非多孔質の状態より潤滑油の保持量も多くなる。
その上、本発明の多孔質固形潤滑剤は、非多孔質体と比較して屈曲時に必要なエネルギーが非常に小さく、潤滑油を高密度に保持しながら柔軟な変形が可能である。また、多孔質な部分を多く持つため、軽量化の点でも有利である。
また、粉体状の樹脂と潤滑剤を混合して所定の温度で焼成するだけであるので、特別な設備も不要であり、任意の場所に充填することが可能である。
また、焼成温度をコントロールすることにより多孔質の密度を変化させることができる。
【００１２】
本発明の多孔質固形潤滑剤に用いる樹脂は熱可塑性エラストマーであることが望ましい。熱可塑性エラストマーであれば、構造体としての強度を保ちながら柔軟性を付与できるので、圧縮や屈曲などの外部応力が高い頻度で繰り返し加わる部位に使用すると、圧縮や屈曲に追従して変形しやすくなる。本発明に用いることができるエラストマーとしては、ポリオレフィン系（ＴＰＯ）（例えば、三井化学社製ミラストマー）、ポリスチレン系（ＴＰＳ）（例えば、三菱化学社製ラバロン）、ポリ塩化ビニル系（ＴＰＣＶ）（例えば、アプコ社製サンプレーン）、ポリエステル系（ＴＰＥＥ）（例えば、東レデュポン社製ハイトレル）、ポリウレタン系（ＴＰＵ）（例えば、ＢＡＳＦ社製エラストラン）、ポリアミド系（ＴＰＥＡ）（例えば、アルケマ社製ペバックス） 等を挙げることができる。これらの中で柔軟性と強度のバランスのとれた熱可塑性ポリウレタンエラストマー、熱可塑性ポリエステルエラストマーを用いることが好ましい。
【００１３】
本発明に用いる樹脂は１辺が 1 mm 以下の樹脂ペレットであることが好ましい。ここで樹脂ペレットは球状体もしくは短繊維状であり、この球状体もしくは短繊維状を平面視したときその最長径もしくは最長長さの平均長さを１辺とする。１辺が 1 mm より大きい樹脂ペレットの場合は多孔質の空間体積が小さくなり、保持できる潤滑剤が減少する。また、樹脂ペレット同士の接着点も減少するために、強度的に不利である。
【００１４】
本発明に用いる樹脂ペレットはアスペクト比が 2 以上の樹脂ペレットであることが好ましい。ここでアスペクト比は球状体もしくは短繊維状の樹脂ペレットを平面視したときの最長径もしくは最長長さの平均長さを最小径もしくは最短長さの平均長さで除した数値とする。アスペクト比が 2 より小さいと、多孔質の空間体積が小さくなり、保持できる潤滑剤が減少する。また、樹脂ペレット同士の接着点も減少するために、強度的に不利である。
【００１５】
本発明の多孔質固形潤滑剤に用いる潤滑剤としては、多孔質体を形成する樹脂を溶解しないものであれば種類を選ばずに使用することができるが、例えば潤滑油、グリース、ワックスなどを単独もしくは混合して用いてもよい。
本発明に使用する潤滑油としては、パラフィン系やナフテン系の鉱物油、エステル系合成油、エーテル系合成油、炭化水素系合成油、ＧＴＬ基油、フッ素油、シリコーン油等の普通に使用されている潤滑油またはそれらの混合油が挙げられる。
【００１６】
本発明に使用できるグリースは基油に増ちょう剤を加えたものであり、基油としては上述の潤滑油を挙げることができ、増ちょう剤としては、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けん、カルシウム石けんカルシウムコンプレックス石けん、アルミニウム石けん、アルミニウムコンプレックス石けん等の石けん類、ジウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア系化合物が挙げられるが、特に限定されるものではない。
ジウレア化合物は、例えばジイソシアネートとモノアミンの反応で得られる。ジイソシアネートとしては、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルジイソシアネート、フェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、オクタデカンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、へキサンジイソシアネート等が挙げられ、モノアミンとしては、オクチルアミン、ドデシルアミン、へキサデシルアミン、オクタデシルアミン、オレイルアミン、アニリン、p−トルイジン、シクロヘキシルアミン等が挙げられる。ポリウレア化合物は、例えば、ジイソシアネートとモノアミン、ジアミンとの反応で得られる。ジイソシアネート、モノアミンとしては、ジウレア化合物の生成に用いられるものと同様のものが挙げられ、ジアミンとしては、エチレンジアミン、プロパンジアミン、ブタンジアミン、ヘキサンジアミン、オクタンジアミン、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン等が挙げられる。
【００１７】
本発明に使用するワックスとしては炭化水素系合成ワックス、ポリエチレンワックス、脂肪酸エステル系ワックス、脂肪酸アミド系ワックス、ケトン・アミン類、水素硬化油などを用いることができる。これらのワックスに油を混合してもよく使用する油成分としては上述の潤滑油と同様のものを用いることができる。
【００１８】
本発明に用いる潤滑剤の配合量は、樹脂 100 重量部に対し、潤滑剤は 10 重量部〜150 重量部であることが好ましい。潤滑剤が 10 重量部より少ないと染み出さず、潤滑剤として機能しない。潤滑剤が 150 重量部より多いと、樹脂ペレットが潤滑剤に囲まれて、樹脂ペレット間での融着が不十分となり、焼結体として成立しない。
【００１９】
潤滑剤には、さらに二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤、有機モリブデン等の摩擦調整剤、アミン、脂肪酸、油脂類等の油性剤、アミン系、フェノール系などの酸化防止剤、石油スルフォネート、ジノニルナフタレンスルフォネート、ソルビタンエステルなどの錆止め剤、イオウ系、イオウ−リン系などの極圧剤、有機亜鉛、リン系などの摩耗防止剤、ベンゾトリアゾール、亜硝酸ソーダなどの金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレンなどの粘度指数向上剤などの各種添加剤を含んでいてもよい。
【００２０】
本発明の多孔質固形潤滑剤の製造方法において、樹脂と潤滑剤とを混合する方法は、特に限定されることなく、例えばヘンシェルミキサー、リボンミキサー、ジューサーミキサー等、一般に用いられる撹拌機を使用することができる。
【００２１】
本発明の多孔質固形潤滑剤の製造方法において、樹脂と潤滑剤とを混合して得られた混合物を焼成する方法は、混合物を成形用型内に充填後、焼成・成形してもよく、また成形用型を用いずに焼成・固化させることもできる。成形用型を用いずに焼成・固化した孔質固形潤滑剤は裁断や研削等の後加工により目的の形状にすることもできる。
本発明において焼成温度は、樹脂の融点〜融点 +30℃の範囲で選択することが望ましい。樹脂の融点より低いとペレットが溶融せず焼結体にならないし、樹脂の融点より高いと必要以上に溶融してしまい多孔質体になりにくい。また、ペレットの融点なき場合には、本固形潤滑剤の焼成温度は軟化開始温度 +10℃〜軟化開始温度 +50℃の範囲で選択することが望ましい。
【実施例】
【００２２】
実施例１〜実施例５および比較例１
表１に示す割合で樹脂ペレットと潤滑剤とを混合し、ポリテトラフルオロエチレン樹脂製の型に充填した後、表１に示す焼成条件で焼成し、多孔質固形潤滑剤である成形体を得た。
【００２３】
比較例２
表１に示す割合で樹脂ペレットと潤滑剤とを混合し、ポリテトラフルオロエチレン樹脂製の型に充填した後、表１に示す焼成条件で焼成したが、非常にもろく、固形状にはならなかった。
【００２４】
比較例３
表１に示す組成で、樹脂ペレットと潤滑剤とを 190℃にて混合・溶融し、射出成型にて成型して成形体を得た。しかし、多孔質にはならず、油の染み出しもなかった。
【００２５】
得られた成形体について以下に示す曲げ弾性率測定および遠心力油分離試験を実施した。結果を表１に併記する。
＜曲げ弾性率測定＞
曲げ弾性率の測定方法はＪＩＳ Ｋ ７２２１−１に準拠した。
＜遠心力油分離試験＞
成形体をロータ半径 75 mm、回転速度 1000 rpm の条件で 1 時間回転させることによって、成形体に遠心力を加えたときの潤滑油充填量に対する潤滑油残量を測定し、次式により潤滑油減少率として算出したものである。
潤滑油減少率（重量％）＝１００×（潤滑油充填量−潤滑油残量）／潤滑油充填量
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１に示すように、各実施例は油放出性も良く、かつ柔軟性も持ち合わせているので、屈曲や圧縮を受ける部位においても、潤滑に寄与する充分な潤滑剤を供給しながら屈曲や圧縮に追従することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の多孔質固形潤滑剤は、優れた潤滑性および外力に対する柔軟性と機械的強度とを有するので、撚線機、電動機器、印刷機、自動車部品、電装補機、建設機械等の各種産業用機械の軸受や等速ジョイント、各種産業用機械の潤滑部、自動車部品の潤滑部などに用いられる固形潤滑剤として好適に利用できる。