(57)【要約】ボールジョイントにおける常温での低摩擦性能のみならず高温から低温までの摩擦性能に優れかつ高温時にボールジョイントからの流出の恐れのないボールジョイント用潤滑剤組成物及び該組成物を封入したボールジョイントであって、該潤滑剤組成物は、合成炭化水素油を含む基油と、増ちょう剤と、式（１）で表される化合物の脂肪酸塩とを含有する。Ｒ１−ＮＨ−Ｒ２−ＮＨ２  （１）（Ｒ１：Ｃ１〜２４の炭化水素基、Ｒ２：Ｃ２〜４のアルキレン基）【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成炭化水素油を含む基油と、増ちょう剤と、式（１）で表される化合物の脂肪酸塩とを含むボールジョイント用潤滑剤組成物。
Ｒ１−ＮＨ−Ｒ２−ＮＨ２    （１）
（式中、Ｒ１は炭素数１〜２４の炭化水素基、Ｒ２は炭素数２〜４のアルキレン基を示す。）
【請求項２】
合成炭化水素油が、エチレンとプロピレンとの共重合体、エチレンと炭素数５〜１２のα−オレフィンとの共重合体、ポリブテン、ポリイソブテン、炭素数５〜１２のα−オレフィンの重合体及びこれらの混合物からなる群より選択される請求の範囲１の組成物。
【請求項３】
増ちょう剤が、石けん系増ちょう剤、ウレア系増ちょう剤及びこれらの混合物からなる群より選択される請求の範囲１の組成物。
【請求項４】
組成物全量基準で、基油を１０〜８７重量％、増ちょう剤を３〜３０重量％、式（１）で表される化合物の脂肪酸塩を１０〜８７重量％含む請求の範囲１の組成物。
【請求項５】
固体潤滑剤、極圧剤、酸化防止剤、油性剤、さび止め剤、粘度指数向上剤、ワックス類及びこれらの混合物からなる群より選択される添加剤を更に含む請求の範囲１の組成物。
【請求項６】
金属製ボールスタッドと、合成樹脂製シートとを備え、請求の範囲１の組成物が封入されたボールジョイント。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、ボールジョイントに用いられる潤滑剤組成物及びボールジョイントに関し、詳しくは、自動車のステアリングやサスペンション機構に使用される金属製ボールスタッドと合成樹脂製シートとを備えるボールジョイント用潤滑剤組成物及び該組成物を封入したボールジョイントに関する。
背景技術
自動車のステアリングやサスペンション機構に用いられるボールジョイントに封入使用される潤滑剤としては、デュオミンＴ−ジオレートを基油に、ジアミド化合物を配合した組成物（特公昭６２−５４１５５号公報）、増ちょう剤のウレア系化合物にポリエチレンワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、脂肪酸アミドワックスを配合した組成物（特開平２−１９４０９５号公報）や、高速走行時のフラッタ現象を抑制するために基油又はワックス類に、アミドアミン化合物と脂肪酸塩とを配合した組成物（特開平６−２４０２７４号公報）が知られている。
これらの組成物は、常温領域ではボールジョイントに必要な優れた低摩擦性能を有しているが、高温領域や低温領域では摩擦の上昇が生じる。
ところで、近年の自動車技術の進歩により、エンジンルーム内の温度上昇が顕著になっており、ボールジョイント用潤滑剤においても高温領域における低摩擦性が要求されている。一方、ボールジョイント用潤滑剤が寒冷地において使用されるケースも多くなっており、このような場合には、低温領域における低摩擦性も要求される。
発明の開示
本発明の目的は、ボールジョイントにおける常温での低摩擦性能のみならず高温から低温までの摩擦性能に優れ、かつ高温時のボールジョイントからの流出の恐れがないボールジョイント用潤滑剤組成物及びボールジョイントを提供することにある。
本発明によれば、合成炭化水素油を含む基油と、増ちょう剤と、式（１）で表される化合物の脂肪酸塩とを含むボールジョイント用潤滑剤組成物が提供される。
Ｒ１−ＮＨ−Ｒ２−Ｎ２  （１）
（式中、Ｒ１は炭素数１〜２４の炭化水素基、Ｒ２は炭素数２〜４のアルキレン基を示す。）
また本発明によれば、金属製ボールスタッドと、合成樹脂製シートとを備え、上記組成物が封入されたボールジョイントが提供される。
発明の好ましい実施の形態
以下、本発明の内容を詳細に説明する。
本発明の組成物における基油は、合成炭化水素油である。
合成炭化水素油としては、例えば、ポリオレフィン油、アルキルベンゼン油、アルキルナフタレン油、ビフェニル油、ジフェニルアルカン油、ジ（アルキルフェニル）アルカン油が挙げられる。これらの中でもポリオレフィン油が好ましく用いられる。
ポリオレフィン油としては、任意のものが使用できるが、中でも炭素数２〜１２のオレフィンを１種又は２種以上重合させたものが好ましい。また、エチレン、プロピレン、１−ブテン、２−ブテン、イソブテン、又は炭素数５〜１２の直鎖状末端オレフィン（以下、α−オレフィンと呼ぶ）を１種又は２種以上重合させたものがより好ましい。
これらの中でも、エチレンとプロピレンとの共重合体；エチレンと炭素数５〜１２のα−オレフィンとの共重合体；ポリブテン、ポリイソブテン又は、炭素数５〜１２のα−オレフィンの重合体が好ましく、エチレンと炭素数５〜１２のα−オレフィンの共重合体、炭素数５〜１２のα−オレフィンの重合体がより好ましい。
本発明の組成物に用いる基油としては、上記オレフィンの重合体を水素化処理したものであっても良い。
上記合成炭化水素油は、１種を単独で使用しても良いし、２種以上の異なる合成炭化水素油を混合して使用しても良い。
本発明の組成物に用いる基油の粘度は任意であるが、１００℃における動粘度が通常１〜６００ｍｍ２／ｓ、好ましくは２〜１５０ｍｍ２／ｓ、より好ましくは５〜５０ｍｍ２／ｓである。
本発明の組成物において基油の含有割合は特に制限はないが、低温時の摩擦特性の点からその下限値は、組成物全量基準で１０重量％が好ましく、２０重量％がより好ましく、４０重量％が更に好ましい。また摩擦特性の点からその上限値は、組成物全量基準で８７重量％が好ましく、７０重量％がより好ましく、６０重量％が更に好ましい。
本発明の組成物に用いる基油には、合成炭化水素油以外のその他の基油、例えば、エステル油、ポリグリコール油、ポリフェニルエーテル油等の含酸素系合成油や鉱油を併用しても良い。しかし、例えば、鉱油を配合した場合では低温性能が低下する、エステル油を配合した場合にはシート材に悪影響を与えることから、その他の基油の含有割合は組成物全量基準で１５重量％以下が好ましく、１０重量％以下がより好ましく、５重量％以下が更に好ましく、含有しないことが最も好ましい。
本発明の組成物に用いる増ちょう剤は、特に制限はなく任意のものが使用可能である。例えば、石けん系増ちょう剤、ウレア系増ちょう剤、ベントン、シリカゲル等が挙げられる。これらの中でも、ボールジョイントのシート材を損傷させる恐れが少ないことから、石けん系増ちょう剤、ウレア系増ちょう剤の使用が好ましい。
石けん系増ちょう剤としては、例えば、ナトリウム石けん、カルシウム石けん、アルミニウム石けん、リチウム石けんが挙げられるが、中でも、耐水性及び熱安定性の点からリチウム石けんが好ましい。リチウム石けんとしては、例えば、リチウムステアレート、リチウム−１２−ヒドロキシステアレートが挙げられる。
ウレア系増ちょう剤としては、例えば、ウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ウレタン化合物又はこれらの混合物が挙げられる。
ウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物及びウレタン化合物としては、例えば、ジウレア化合物、トリウレア化合物、テトラウレア化合物、ポリウレア化合物（ジウレア化合物、トリウレア化合物及びテトラウレア化合物は除く）、ウレア・ウレタン化合物、ジウレタン化合物又はこれらの混合物等が挙げられる。好ましくはジウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ジウレタン化合物又はこれらの混合物が挙げられる。具体的には、例えば、式（２）で表される化合物単独もしくはこれらの混合系が好ましい。
Ａ−ＣＯＮＨ−Ｒ３−ＮＨＣＯ−Ｂ  （２）
式（２）中、Ｒ３は２価の炭化水素基を示し、Ａ及びＢは同一でも異なっていてもよく、それぞれ−ＮＨＲ４、−ＮＲ５Ｒ６又は−ＯＲ７を示す。ここで、Ｒ４〜Ｒ７は同一でも異なっていてもよく、それぞれ炭素数６〜２０の炭化水素残基を示す。
式（２）中のＲ３は、好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１５の２価の炭化水素基である。２価の炭化水素基としては、例えば、直鎖状又は分枝状のアルキレン基、直鎖状又は分枝状のアルケニレン基、シクロアルキレン基、芳香族基が挙げられる。Ｒ３の具体例としては、エチレン基、２，２−ジメチル−４−メチルヘキシレン基又は下記式で表される基が挙げられ、中でも式（ａ）又は（ｂ）が特に好ましい。
2003006590.tif 000002
上記Ｒ４〜Ｒ７としては、例えば、直鎖状又は分枝状のアルキル基、直鎖状又は分枝状のアルケニル基、シクロアルキル基、アルキルシクロアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アリールアルキル基が挙げられる。具体例としては、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基等の直鎖状又は分枝状のアルキル基；ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基、ノナデセニル基、エイコセニル基等の直鎖状又は分枝状のアルケニル基；シクロヘキシル基；メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル基、ジエチルシクロヘキシル基、プロピルシクロヘキシル基、イソプロピルシクロヘキシル基、１−メチル−３−プロピルシクロヘキシル基、ブチルシクロヘキシル基、アミルシクロヘキシル基、アミルメチルシクロヘキシル基、ヘキシルシクロヘキシル基、ヘプチルシクロヘキシル基、オクチルシクロヘキシル基、ノニルシクロヘキシル基、デシルシクロヘキシル基、ウンデシルシクロヘキシル基、ドデシルシクロヘキシル基、トリデシルシクロヘキシル基、テトラデシルシクロヘキシル基等のアルキルシクロアルキル基；フェニル基、ナフチル基等のアリール基；トルイル基、エチルフェニル基、キシリル基、プロピルフェニル基、クメニル基、メチルナフチル基、エチルナフチル基、ジメチルナフチル基、プロピルナフチル基等のアルキルアリール基；ベンジル基、メチルベンジル基、エチルベンジル基等のアリールアルキル基等が挙げられる。これらの中でもシクロヘキシル基、オクタデシル基及びトルイル基の使用が特に好ましい。
上記ジウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物又はジウレタン化合物を製造するには、例えば、式ＯＣＮ−Ｒ３−ＮＣＯで表されるジイソシアネートと、式Ｒ４ＮＨ２、Ｒ５Ｒ６ＮＨ又はＲ７ＯＨで表される化合物もしくはこれらの混合物とを、基油中で１０〜２００℃で反応させることにより得られる。この際Ｒ３〜Ｒ７は、式（２）のＲ３〜Ｒ７と同じ意味である。
本発明の組成物において増ちょう剤の含有割合は任意であるが、高温での摩擦性能の点並びに高温時にジョイント部からの漏えいを防ぐ点からその下限値は、組成物全量基準で３重量％が好ましく、５重量％がより好ましく、１０重量％が更に好ましい。また低温での摩擦性能の点、並びに作業性、特にジョイント部への充填の点からその上限値は、組成物全量基準で３０重量％が好ましく、２５重量％がより好ましく、２０重量％が更に好ましい。
本発明の組成物は、式（１）で表される化合物の脂肪酸塩、即ち、式（１）で表される化合物と脂肪酸との塩を含有する。
式（１）において、Ｒ１は炭素数１〜２４の炭化水素基を示す。これらの中でも、炭素数１２〜１８のアルキル基、炭素数１２〜１８のアルケニル基、炭素数１２〜１８のアルカジエニル基等が好ましい。また、Ｒ１は、牛脂脂肪酸の炭化水素残基のような天然油脂由来の残基であっても良い。
式（１）において、Ｒ２は炭素数２〜４のアルキレン基を示すが、これらの中でも入手性の点からエチレン基が好ましい。
前記脂肪酸としては、例えば、炭素数１〜２４の脂肪酸が挙げられる。該脂肪酸は、直鎖状又は分岐鎖状のいずれでも良く、また飽和又は不飽和のいずれであっても良い。これらの中でも、入手性及び摩擦性能の点でオレイン酸が最も好ましい。
前記脂肪酸塩は、式（１）で表される化合物と脂肪酸とを任意の混合比で反応させることにより得られる。その混合比は任意であるが、式（１）で表される化合物１モルに対して、脂肪酸２モルが好ましい。
本発明の組成物において、式（１）で表される化合物の脂肪酸塩の含有割合は任意であるが、常温での摩擦性能の点からその下限値は、組成物全量基準で１０重量％が好ましく、２０重量％がより好ましく、３０重量％が更に好ましい。また低温及び高温での摩擦性能の点からその上限値は、組成物全量基準で８７重量％が好ましく、７０重量％がより好ましく、５０重量％が更に好ましい。
本発明の組成物では、その性質を損なうことがない限り、更に性能を向上させるために必要に応じて、固体潤滑剤、極圧剤、酸化防止剤、油性剤、さび止め剤、粘度指数向上剤、ワックス類等を含有させることができる。
固体潤滑剤としては、例えば、黒鉛、フッ化黒鉛、ポリテトラフロロエチレン、二硫化モリブデン、硫化アンチモン、アルカリ金属ほう酸塩、アルカリ土類金属ほう酸塩等が挙げられる。
極圧剤としては、例えば、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジアリールジチオリン酸亜鉛等の有機亜鉛化合物；ホスフェート、ホスファイト類が挙げられる。
酸化防止剤としては、例えば、２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール等のフェノール系化合物；ジアルキルジフェニルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、ｐ−アルキルフェニル−α−ナフチルアミン等のアミン系化合物；硫黄系化合物；フェノチアジン系化合物が挙げられる。
油性剤としては、例えば、ラウリルアミン、ミリスチルアミン、パルミチルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン等のアミン類；ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコール等の高級アルコール類；ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等の高級脂肪酸類；ラウリン酸メチル、ミリスチン酸メチル、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル、オレイン酸メチル等の脂肪酸エステル類；ラウリルアミド、ミリスチルアミド、パルミチルアミド、ステアリルアミド、オレイルアミド等のアミド類；油脂が挙げられる。
さび止め剤としては、例えば、金属石けん類；ソルビタン脂肪酸エステル等の多価アルコール部分エステル類；アミン類；リン酸；リン酸塩が挙げられる。
粘度指数向上剤としては、例えば、ポリメタクリレート、ポリイソブチレン、ポリスチレンが挙げられる。
ワックス類としては、例えば、天然ワックス、鉱油系ないしは合成系の各種ワックスが例示でき、具体的にはモンタンワックス、カルナウバワックス、高級脂肪酸のアミド化合物、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリオレフィンワックス、エステルワックスが挙げられる。
本発明の組成物は、合成炭化水素油を基油とし、増ちょう剤、及び特定の脂肪酸塩を含有するので、ボールジョイントにおいて、従来のボールジョイント用グリースの特徴である常温での低摩擦性能に加えて、低温及び高温においても優れた低摩擦特性を示し、各種ボールジョイントに有用である。
本発明のボールジョイントは、金属製ボールスタッドと合成樹脂製シートとを備え、上述の本発明の潤滑油組成物が封入されたボールジョイントであり、その構造は、例えば、自動車のステアリング、サスペンション機構に使用される公知のボールジョイントの構造等が挙げられ、特に限定されない。
ボールジョイントへの本発明の潤滑油組成物の封入は、公知の方法等により行うことができる。
実施例
以下本発明を、実施例及び比較例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
実施例１〜７及び比較例１〜５
表１に示す組成により、実施例及び比較例の組成物をそれぞれ調製した。尚、調製は、まず、基油と増ちょう剤とを加熱溶融した後、その他の添加剤を加えて溶解させ、ロールミルに通して行った。組成物に用いた各成分を以下に示す。なお、表１において各成分の数値の単位は重量％である。
基油
ポリα−オレフィン油（１００℃動粘度：８ｍｍ２／ｓ）、
エチレン−α−オレフィンのオリゴマー（１００℃動粘度：２０００ｍｍ２／ｓ）、
鉱油（１００℃動粘度：１０ｍｍ２／ｓ）
増ちょう剤
ウレア系増ちょう剤：ジウレア化合物、
リチウム石鹸：リチウムステアレート
添加剤
デュオミンＴ−ジオレート：式（１）においてＲ１が牛脂脂肪酸の炭化水素基、Ｒ２がエチレン基である化合物とオレイン酸との塩（モル比１：２）、
ジアミド化合物：エチレンジアミンとオレイン酸とのジアミド化合物
その他の添加剤：以下の添加剤の混合物（含有割合は、全て組成物全量基準）
酸化防止剤１（ヨシノックスＢＨＴ（商品名）、吉富ファインケミカル社製）１重量％、酸化防止剤２（ＩｒｇａｎｏｘＬ１０１（商品名）、チバ・スペシャルティケミカルズ社製）０．５重量％、さび止め剤（ペレテックスＯＳ１００（商品名）、ミヨシ油脂社製）０．４５重量％、及び金属不活性化剤（Ｉｒｇａｍｅｔ（商品名）３９、チバ・スペシャルティケミカルズ社製）０．０５重量％
次いで、調整した実施例１〜５及び比較例１〜３の潤滑剤組成物並びに市販のボールジョイント用グリース（比較例４及び５）に対して、以下に示す方法により摩擦係数及び滴点を測定した。結果を表１に示す。
摩擦特性試験方法：バウデン試験
摩擦特性の試験装置としては、市販のバウデン摩擦試験機を用いた。図１に概略図を示す。本試験機は、水平方向に往復動する試料台１０に摺動部材１１を固定し、ホルダーに固定された鋼球１２を、図１に示すとおり上部から摺動部材１１に圧着できる構成を有する。摺動部材１１が固定されている試料台１０を矢印Ｈの水平方向に往復動させ、鋼球１２のホルダーに接続したストレインゲージ式荷重検出器１３で摩擦力を測定、記録計で記録する。圧着荷重は、分銅１４を選択することにより変更が可能であり、試料台１０の平均移動速度も無段階に設定可能である。試料の供給方法は、試験前に試料油を摺動部材１１に０．５ｇ塗りつける方法を採った。
尚、試験条件は水平移動速度３．６ｍｍ／ｓ、荷重４．９Ｎとし、鋼球１２には市販の玉軸受用鋼球５／３２インチ精密球を、摺動部材１１にはポリアセタール樹脂を用い、摺動初期の摩擦係数を測定した。
高温特性：滴点試験
滴点試験は、ＪＩＳ  Ｋ２２２０  ５．４．２に規定する試験機を用い、試験条件は５．４．４に従って行なった。
2003006590.tif 000003
表１より、本発明に関わる実施例１〜７の組成物は常温のみならず高温から低温まで低い摩擦係数を示し、また適性な滴点を示している。これに対して、基油及び増ちょう剤を用いていない組成物（比較例１）や基油として鉱油を用い、増ちょう剤を配合しない組成物（比較例２）は、低温での摩擦係数が大きく、滴点が低いことが判る。また、基油として鉱油を用いた組成物（比較例３）においては、低温での摩擦係数が大きいことが判る。更に、比較例４及び５の市販品は常温のみならず高温及び低温における摩擦係数が本発明の組成物よりも大きいことが判る。
【図面の簡単な説明】
図１は、実施例及び比較例で行なった摩擦特性試験で用いたバウデン摩擦試験機の概略図である。
【図１】
2003006590.tif 000004
【国際調査報告】
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2003006590.tif 000006
2003006590.tif 000007
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