CN108699478A - 球窝接头用润滑脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够减少滑动部中的球座的磨损、且与防尘罩的相适性也优异的球窝接头用润滑脂组合物。球窝接头用润滑脂组合物包含基础油、增稠剂和添加剂，所述基础油包含乙烯‑α‑烯烃共聚物，所述基础油在40℃的运动粘度为2,000～6,000mm2/s，所述添加剂包含具有极性的蜡(例如，单酰胺蜡、酯蜡)。

Description

球窝接头用润滑脂组合物
技术领域
本发明涉及球窝接头用润滑脂组合物。
背景技术
球窝接头是起到关节作用的部件，例如在汽车中，其用于改变车辆方向的转向装置、支撑车身的悬架装置、以及其他连杆部件。
图1显示球窝接头的代表性结构的截面。球窝接头具备：具有沿轴向延伸的销部和通过颈缩部与该销部在轴向连结的球部的球头销1；以能够旋转且能够摆动的方式保持该球头销的球部的球座2；容纳该球座的有底圆筒状的壳体3；以及通过该壳体的开口端的盖槽而安装的防尘罩4。
在球窝接头中，伴随球部的滑动，球座2逐渐磨损，因此在滑动部涂布润滑脂组合物。作为该润滑脂组合物，要求对球座的磨损少的润滑脂组合物。
防尘罩4为了防止来自外部的粉尘、泥水等侵入而设置，并且在内部封入有润滑脂组合物。但是，根据所封入的润滑脂组合物的种类，有时防尘罩膨胀或收缩而破损。在防尘罩破损的情况下，来自外部的粉尘、泥水等异物会侵入滑动部。因此，要求与防尘罩的相适性优异的润滑脂组合物。
近年来，球窝接头被小型化，滑动部的高表面压力化正在发展。因此，提出了与对以往的润滑脂组合物的润滑性的要求相比更严格的要求。另外，除了优异的润滑性以外，还必须满足与防尘罩的相适性等其他诸特性。
作为以往的球窝接头用润滑剂组合物，例如在专利文献1(日本特开平6-240274号公报)中记载了一种在基础油或蜡类中含有50重量％以上的脂肪酸盐的球窝接头用润滑剂组合物，该脂肪酸盐通过在特定的酰胺胺化合物上加成特定的聚合脂肪酸和油酸而得到。该润滑剂组合物被认为具有在降低初期动作转矩的同时抑制高速行驶时的颤振现象的特性(频率特性)([0010]段)。但是，对于该润滑剂组合物，不能充分地满足润滑性、与防尘罩的相适性。
另外，在专利文献2(日本专利第4199109号)中记载了一种球窝接头用润滑剂组合物，其包含含有合成烃油的基础油、增稠剂、和由R1-NH-R2-N2表示的特定脂肪酸盐。该润滑剂组合物除了在常温下的低摩擦性以外，还显示在低温和高温下也优异的低摩擦性([0022]段)。但是，该润滑剂组合物也不能充分地满足润滑性、与防尘罩的相适性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-240274号公报
专利文献2：日本专利第4199109号
发明内容
发明要解决的课题
本发明的课题在于提供能够减少滑动部中的球座的磨损、且与防尘罩的相适性也优异的润滑脂组合物。
用于解决课题的方法
本发明人等进行了深入研究，结果发现：通过选定了基础油的种类和运动粘度、以及添加剂的种类的润滑脂组合物，能够解决上述课题，从而完成了本发明。
即，本发明的要旨如下所述。
(1)一种润滑脂组合物，其为包含基础油、增稠剂和添加剂的球窝接头用润滑脂组合物，上述基础油包含乙烯-α-烯烃共聚物，上述基础油在40℃的运动粘度为2,000～6,000mm2/s，上述添加剂包含具有极性的蜡。
(2)根据(1)所述的润滑脂组合物，具有极性的蜡为选自单酰胺蜡和酯蜡的至少一种。
(3)根据(1)或(2)所述的润滑脂组合物，具有极性的蜡为选自硬脂酰胺和氢化蓖麻油的至少一种。
(4)根据(1)～(3)中任一项所述的润滑脂组合物，乙烯-α-烯烃共聚物在40℃的运动粘度为2,000～40,000mm2/s。
(5)根据(1)～(4)中任一项所述的润滑脂组合物，乙烯-α-烯烃共聚物的含有率相对于基础油总量为70质量％以上。
(6)根据(1)～(5)中任一项所述的润滑脂组合物，具有极性的蜡的含有率相对于润滑脂组合物总量为1～20质量％。
(7)根据(1)～(6)中任一项所述的润滑脂组合物，添加剂进一步包含选自聚四氟乙烯和三聚氰胺氰脲酸酯的至少一种固体润滑剂。
发明效果
本发明的润滑脂组合物与以往的润滑脂组合物相比，球头销与球座(例如，树脂制球座)之间的润滑性(例如，树脂润滑性)优异。另外，本发明的润滑脂组合物除了上述润滑性以外，还能够同时满足与防尘罩的相适性、低温下的低转矩性、频率依赖性等其他特性。
附图说明
图1是表示球窝接头的代表性结构的截面图。
具体实施方式
[球窝接头用润滑脂组合物]
本发明的球窝接头用润滑脂组合物包含基础油、增稠剂和添加剂。以下，对各成分进行说明。
(基础油)
在本发明中，从减少由球窝接头的球头销(金属构件)与球座(树脂或弹性体构件)之间的滑动引起的球座(树脂或弹性体构件)磨损而提高润滑性的观点考虑，基础油至少包含乙烯-α-烯烃共聚物。如果使用乙烯-α-烯烃共聚物，则低温下的低转矩性优异。另外，使用乙烯-α-烯烃共聚物也能够满足频率依赖性。适合作为封入汽车用球窝接头中的润滑脂组合物的基础油。
乙烯-α-烯烃共聚物只要是乙烯与碳原子数3以上的α-烯烃的共聚物就没有特别限制。作为上述α-烯烃，可以例示辛烯、癸烯、十二烯等直链状或支链状的α-烯烃。这些α-烯烃可以单独使用或组合两种以上来使用。
乙烯-α-烯烃共聚物在40℃的运动粘度没有特别限制，例如可以选自2,000～40,000mm2/s的范围，优选为3,000～35,000mm2/s(例如，4,000～30,000mm2/s)，更优选为5,000～25,000mm2/s(例如，6,000～20,000mm2/s)，特别优选为7,000～17,000mm2/s(例如，9,850～15,000mm2/s)。如果乙烯-α-烯烃共聚物在40℃的运动粘度处于上述范围，则不仅润滑性，低温下的低转矩性也能够提高。需要说明的是，在40℃的运动粘度通过依据JIS K 2283的方法来测定。
基础油可以由乙烯-α-烯烃共聚物单独构成，也可以将乙烯-α-烯烃共聚物和除其以外的基础油组合而构成。相对于基础油的总量，乙烯-α-烯烃共聚物的含有率没有特别限制，优选为60质量％以上(例如，65～95质量％)，更优选为70质量％以上(例如，70～90质量％)。
作为除乙烯-α-烯烃共聚物以外的基础油，可以使用合成烃油(例如，聚(1-癸烯)等聚α-烯烃、聚丁烯)、醚系合成油(例如，烷基二苯醚、聚丙二醇)、酯系合成油(例如，二酯、多元醇酯)、有机硅油、氟油等各种合成油。这些基础油可以单独使用或组合两种以上来使用。在这些基础油中，优选合成烃油，更优选聚(1-癸烯)等聚α-烯烃(PAO)。
除乙烯-α-烯烃共聚物以外的基础油在40℃的运动粘度没有特别限制，例如可以选自10～200mm2/s的范围，优选为15～100mm2/s，更优选为19～50mm2/s。
从润滑性的观点考虑，需要确保油膜厚度，期望基础油整体的运动粘度高。另外，从频率依赖性的观点考虑，需要提高复弹性模量，期望基础油整体的运动粘度高。因此，基础油在40℃的运动粘度必须设为至少2,000mm2/s以上，优选为2,200mm2/s以上，更优选为2,400mm2/s以上，特别优选为2,600mm2/s以上。
另一方面，从低温下的低转矩性的观点考虑，期望基础油整体的运动粘度低。因此，基础油在40℃的运动粘度至少为6,000mm2/s以下，优选为5,500mm2/s以下，特别优选为5,400mm2/s以下。
相对于润滑脂组合物的总量，基础油的含有率没有特别限制，例如可以选自50～99质量％的范围，优选为70～98质量％，更优选为80～95质量％，特别优选为89～93质量％。
(增稠剂)
在本发明中，可以使用所有的增稠剂。作为增稠剂，可以例示皂系增稠剂、脲系增稠剂(例如，脂肪族二脲、脂环族二脲、芳香族二脲)、无机系增稠剂(例如，有机化粘土、二氧化硅)、有机系增稠剂(例如，聚四氟乙烯)等。这些增稠剂可以单独使用或组合两种以上来使用。这些增稠剂中，优选皂系增稠剂、脂肪族二脲系增稠剂[例如，4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯与脂肪族胺(辛胺和/或硬脂胺等)的反应产物]，特别优选为皂系增稠剂。
皂系增稠剂将脂肪酸的碱金属盐(锂盐、钠盐等)或碱土类金属盐(钙盐等)作为基体。优选的皂系增稠剂为将脂肪酸的锂盐作为基体的锂皂系增稠剂。
作为锂皂系增稠剂，可以例示锂皂[例如，高级脂肪酸的锂盐(例如，硬脂酸锂、羟基硬脂酸锂)]、锂复合皂[例如，高级脂肪酸的锂盐(例如，硬脂酸锂、羟基硬脂酸锂)与二元酸的锂盐的复合盐]等。
这些锂皂系增稠剂中，优选硬脂酸锂、羟基硬脂酸锂，特别优选羟基硬脂酸锂。羟基硬脂酸锂由于能够以比硬脂酸锂少的量得到相同的稠度，因此能够减少起因于增稠剂的搅拌阻力，得到良好的低转矩性。
相对于润滑脂组合物的总量，增稠剂的含有率没有特别限制，例如可以选自10质量％以下的范围，优选为1～8质量％，更优选为2～5质量％。
(添加剂)
(A)具有极性的蜡
在本发明中，从除了润滑性以外还满足与防尘罩(例如，氯丁橡胶制防尘罩)的相适性的观点考虑，添加剂至少包含具有极性的蜡。需要说明的是，在润滑脂组合物中完全没有配合蜡的情况、在润滑脂组合物中包含不具有极性的蜡的情况下，由于防尘罩材中的增塑剂溶出到润滑脂中，因此防尘罩收缩并硬化，不能充分地满足与防尘罩的相适性。
具有极性的蜡没有特别限制，例如可列举单酰胺蜡(具有一个酰胺键的蜡)、酯蜡(具有至少一个酯键的蜡)、酮蜡、氧化聚乙烯蜡、它们的组合。这些蜡中，优选单酰胺蜡和/或酯蜡。在将单酰胺蜡和酯蜡组合使用的情况下，单酰胺蜡与酯蜡的含有比(质量比)例如可以选自1/99～99/1的范围，优选为10/90～90/10，更优选为20/80～80/20。
作为上述单酰胺蜡，可以例示高级脂肪酸酰胺，例如硬脂酰胺、油酸酰胺、它们的组合。作为上述酯蜡，可以例示高级脂肪酸酯，例如褐煤酸酯、氢化蓖麻油等。在具有极性的蜡中，优选为选自硬脂酰胺和氢化蓖麻油的至少一种，特别优选为氢化蓖麻油。
相对于润滑脂组合物的总量，具有极性的蜡的含有率(在使用多个具有极性的蜡时为总含有率)没有特别限制，例如可以选自1～20质量％的范围，优选为2～15质量％，更优选为3～10质量％(例如，5～10质量％)。如果具有极性的蜡的含量过少，则渗透到防尘罩材中的蜡变得不足，有可能不能抑制防尘罩的收缩。另外，如果具有极性的蜡的含量过多，则润滑脂变硬，低温下的低转矩性有可能劣化。
(B)其他添加剂
本发明的润滑脂组合物除了包含具有极性的蜡以外，还可以进一步包含其他添加剂。作为其他添加剂，只要不阻碍本发明的效果就没有特别限制，可以例示固体润滑剂、抗氧化剂、防锈剂、金属防腐蚀剂、油性剂、耐磨损剂、极压剂等。这些添加剂可以单独使用或组合两种以上来使用。在这些添加剂中，优选固体润滑剂、抗氧化剂。
(B1)固体润滑剂
如果在润滑脂组合物中配合固体润滑剂，则能够进一步提高润滑性。作为固体润滑剂，可以使用氟系、硫系、碳系等各种固体润滑剂。具体地说，可以例示聚四氟乙烯、三聚氰胺氰脲酸酯、二硫化钼、石墨等。这些固体润滑剂可以单独使用或组合两种以上来使用。在这些固体润滑剂中，优选为选自聚四氟乙烯和三聚氰胺氰脲酸酯的至少一种，特别优选为聚四氟乙烯与三聚氰胺氰脲酸酯的组合。在该组合中，聚四氟乙烯与三聚氰胺氰脲酸酯的含有比(质量比)例如可以选自前者/后者＝30/70～30/70的范围，优选为40/60～60/40(例如，50/50～60/40)。
相对于润滑脂组合物总量，固体润滑剂的含有率(在使用多种固体润滑剂时为总含有率)没有特别限制，例如可以选自0.1～10质量％的范围，优选为0.5～8质量％，更优选为1～5质量％。
(B2)抗氧化剂
作为抗氧化剂，可以使用已知会抑制润滑脂的氧化劣化的成分例如酚系抗氧化剂、胺系抗氧化剂等。酚系抗氧化剂和胺系抗氧化剂可以各自单独使用，但优选将两者组合来使用。在该组合中，酚系抗氧化剂与胺系抗氧化剂的含有比(质量比)例如可以选自前者/后者＝30/70～30/70的范围，优选为40/60～60/40(例如，50/50～60/40)。
作为上述酚系抗氧化剂，优选为十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯。作为上述胺系抗氧化剂，优选为烷基二苯胺。
相对于润滑脂组合物总量，抗氧化剂的含有率(在使用多个抗氧化剂时为总含有率)没有特别限制，例如可以选自0.1～10质量％的范围，优选为0.5～8质量％，更优选为1～5质量％。
(稠度)
本发明的润滑脂组合物的混合稠度例如为250～350，优选为280～320(例如，300～320)。需要说明的是，如JIS K 2220中所定义，混合稠度为使用规定的混合器将试样往复混合60次后立即测定的值。
[球窝接头]
球窝接头具有封入有上述润滑脂组合物的结构。
更具体地说，例如如图1所示，球窝接头具备：具有沿轴向延伸的销部和通过颈缩部(连接部)与该销部在轴向连结的球部的球头销1；以能够旋转且能够摆动的方式保持该球头销的球部的球座2；容纳该球座的有底圆筒状的壳体3；以及通过该壳体的开口端的盖槽而安装的防尘罩4。
球头销1的材质为金属，作为金属的种类，可列举钢铁(钢)等。球座2的材质为树脂或弹性体。作为树脂的种类，可列举聚乙烯(PE)等通用树脂；聚缩醛(POM)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PBT)等工程塑料；聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)等超级工程塑料等。作为弹性体的种类，可列举聚酯弹性体、聚氨酯弹性体等。
在上述球窝接头中，球头销1与球座2之间可滑动。由于球头销1的材质为金属，球座2的材质为树脂或弹性体，因此两者滑动时，球座会磨损。上述润滑脂组合物例如可以封入于球头销与球座之间，通过该封入能够显著减少球座的磨损。
防尘罩4的材质为橡胶(氯丁橡胶等)、弹性体(聚氨酯弹性体等)。如果将以往的润滑脂组合物封入防尘罩内，则防尘罩膨胀或收缩而破损，存在来自外部的粉尘、泥水等异物向滑动部侵入这样的问题。但是，本发明的润滑脂组合物由于能够抑制防尘罩的膨胀或收缩，因此封入防尘罩内，能够向滑动部供给润滑脂，或保持罩形状。
需要说明的是，球窝接头的结构不限于图1所示的结构，只要是本领域技术人员就能够进行各种设计变更。例如，也可以由两部分(轴承座和坐垫座)构成球座。本发明的润滑脂组合物可以适用于各种结构的球窝接头。
如上所述，本发明的润滑脂组合物能够抑制滑动部中的球座的磨损、且与防尘罩的相适性也优异，因此可以适合用作球窝接头用润滑脂组合物。另外，本发明的润滑脂组合物在低温下的低转矩性也优异。进一步，本发明的润滑脂组合物能够满足频率依赖性。因此可以适合用作用于汽车用球窝接头的润滑脂组合物。
实施例
以下，基于实施例更详细地说明本发明，但本发明不限于这些实施例。
＜试验润滑脂＞
1.锂皂润滑脂
(实施例1～4、6～8、比较例1～2)
在表1和表2所示的基础油中混合锂皂，并进行加热和溶解、冷却，制成基体润滑脂。将预定量的蜡与基础油混合，将其加入基体润滑脂中并充分混合。进一步将预定量的抗氧化剂加入基体润滑脂中并充分混合。最后使用三辊研磨机进行混炼，制造混合稠度300(JIS K 2220)的润滑脂组合物。
(实施例9)
在表1所示的基础油中混合锂皂，并进行加热和溶解、冷却，制成基体润滑脂。将预定量的蜡与基础油混合，将其加入基体润滑脂中并充分混合。进一步将预定量的固体润滑剂和抗氧化剂加入基体润滑脂中并充分混合。最后使用三辊研磨机进行混炼，制造混合稠度300(JIS K 2220)的润滑脂组合物。
2.脲润滑脂
(实施例5)
在表1所示的基础油中，使二苯基甲烷二异氰酸酯与胺(辛胺和硬脂胺)反应，并进行升温、冷却，制成基体润滑脂。将预定量的蜡与基础油混合，将其加入基体润滑脂中并充分混合。进一步将预定量的抗氧化剂加入基体润滑脂中并充分混合。最后使用三辊研磨机进行混炼，制造混合稠度300(JIS K 2220)的润滑脂组合物。
＜树脂润滑性＞
将各试验润滑脂应用于金属(AISI 52100钢铁)圆板，在下述的试验条件下使滑动构件(聚缩醛)在上述圆板上滑动，从而进行SRV试验(依据ASTMD7420-10)。按照下述的判定基准评价各试验润滑脂的树脂润滑性。
(试验条件)温度：50℃，振幅：0.1mm，频率：50Hz，时间：12h
载荷：首先以50N进行30秒钟的磨合试验(慣らし試験)，然后上升至1500N。
(判定基准)磨损量为1.0mg以下设为合格，超过1.0mg设为不合格。
0.4mg以下：◎(合格)；
超过0.4mg且1.0mg以下：○(合格)；
超过1.0mg：×(不合格)
＜与防尘罩的相适性(相对CR材性)＞
对于各试验润滑脂，在下述的试验条件下进行后备箱材(boot material)浸渍试验，测定浸渍前后的CR(氯丁橡胶)材的体积变化，按照下述的判定基准评价与防尘罩的相适性。
(试验条件)试验片：CR橡胶，温度：120℃，时间：168h
(判定基准)将体积变化率为±15.0％以内的物质设为合格，超过±15.0％设为不合格。
±10.0％以内：◎(合格)；
超过±10.0且±15.0％以内：○(合格)；
超过±15.0％：×(不合格)
＜低温低转矩性＞
对于各试验润滑脂，在下述的试验条件下进行低温转矩试验(JIS K 222018.)，按照下述的判定基准评价低温低转矩性。
(试验条件)温度：-30℃
(判定基准)将起动转矩为500mN·m以下和旋转转矩为300mN·m以下设为合格，将起动转矩超过500mN·m和旋转转矩超过300mN·m设为不合格。
起动转矩400mN·m以下、旋转转矩240mN·m以下：◎(合格)
起动转矩超过400mN·m且500mN·m以下、旋转转矩超过240mN·m且300mN·m以下：○(合格)
起动转矩超过500mN·m、旋转转矩超过300mN·m：×(不合格)
[表1]
[表2]
由表1和表2可知，实施例的润滑脂组合物与比较例的润滑脂组合物相比，树脂润滑性以及与防尘罩的相适性优异。另外，实施例的润滑脂组合物也满足低温低转矩性。

Claims (7)

1.一种润滑脂组合物，其为包含基础油、增稠剂和添加剂的球窝接头用润滑脂组合物，
所述基础油包含乙烯-α-烯烃共聚物，并且所述基础油在40℃的运动粘度为2,000～6,000mm2/s，
所述添加剂包含具有极性的蜡。
2.根据权利要求1所述的润滑脂组合物，具有极性的蜡为选自单酰胺蜡和酯蜡的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物，具有极性的蜡为选自硬脂酰胺和氢化蓖麻油的至少一种。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的润滑脂组合物，乙烯-α-烯烃共聚物在40℃的运动粘度为2,000～40,000mm2/s。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的润滑脂组合物，乙烯-α-烯烃共聚物的含有率相对于基础油总量为70质量％以上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的润滑脂组合物，具有极性的蜡的含有率相对于润滑脂组合物总量为1～20质量％。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的润滑脂组合物，添加剂进一步包含选自聚四氟乙烯和三聚氰胺氰脲酸酯的至少一种固体润滑剂。
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