CN113490733B - 润滑脂组合物、使用了该润滑脂组合物的滑动机构的润滑方法和装置 - Google Patents
润滑脂组合物、使用了该润滑脂组合物的滑动机构的润滑方法和装置 Download PDFInfo
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Abstract
课题在于,提供能够适当维持润滑部的动摩擦力且包含脲系增稠剂的润滑脂组合物,该润滑脂组合物含有基础油(A)和脲系增稠剂(B),前述基础油(A)的40℃运动粘度为100mm2/s以上,前述润滑脂组合物中的包含前述脲系增稠剂(B)的颗粒满足下述条件(I)。・条件(I):利用激光衍射/散射法对前述颗粒进行测定时的以面积基准计的算术平均粒径为2.0μm以下。
Description
技术领域
本发明涉及润滑脂组合物、使用了该润滑脂组合物的滑动机构的润滑方法和装置。
背景技术
作为润滑脂组合物,可列举出将锂皂用作增稠剂的润滑脂组合物(以下也称为“锂皂润滑脂”)和使用了脲系增稠剂的润滑脂组合物(以下也称为“脲润滑脂”)。作为锂皂润滑脂,可列举出专利文献1的物质,作为脲润滑脂,可列举出专利文献2的物质。
这些润滑脂组合物被广泛用于提高汽车和工作机械内的润滑部的润滑性。
另外,汽车中使用的润滑脂组合物重要的是不损害乘坐舒适性。
例如,球形接头用于弹簧托座的连杆机构的结合和转向装置的连杆机构的结合,因此,球形接头的润滑部所使用的润滑脂组合物对汽车的乘坐舒适性造成明显的影响。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-222516号公报
专利文献2:日本特开2009-293042号公报。
发明内容
发明所要解决的问题
专利文献1那样的锂皂润滑脂与脲润滑脂相比存在能够使乘坐舒适性良好的倾向。但是,锂皂润滑脂存在耐热性和氧化稳定性差的根本性问题。
由于锂皂润滑脂存在上述问题,因此,近年来寻求乘坐舒适性得以改善的脲润滑脂。
但是,脲润滑脂有时从球形接头的润滑部产生振动和声音,进而,有时无法充分降低该润滑部的摩擦,存在无法使乘坐舒适性良好的倾向。
如上所述,以往的脲润滑脂虽然耐热性和氧化稳定性良好,但无法充分降低润滑部的动摩擦力,另外,存在动摩擦力不均的问题。
因而,本发明的课题在于,提供能够适当维持润滑部的动摩擦力且包含脲系增稠剂的润滑脂组合物。
用于解决问题的方法
本发明人等针对使用脲润滑脂时的润滑部的动摩擦力进行了深入研究。其结果发现:原因在于脲润滑脂内包含的颗粒。并且,通过将该颗粒的平均粒径设为适当的范围,且将基础油设为特定的粘度,从而完成了能够适当维持润滑部的动摩擦力的润滑脂组合物。
即,本发明涉及下述[1]~[13]。
[1] 润滑脂组合物,其含有基础油(A)和脲系增稠剂(B),前述基础油(A)的40℃运动粘度为100mm2/s以上,前述润滑脂组合物中的包含前述脲系增稠剂(B)的颗粒满足下述条件(I)。
・条件(I):利用激光衍射/散射法对前述颗粒进行测定时的以面积基准计的算术平均粒径为2.0μm以下。
[2] 根据上述[1]所述的润滑脂组合物,其中,前述润滑脂组合物中的包含前述脲系增稠剂(B)的颗粒还满足下述条件(II)。
・条件(II):利用激光衍射/散射法对前述颗粒进行测定时的比表面积为1.0×105cm2/cm3以上。
[3] 根据上述[1]或[2]所述的润滑脂组合物,其中,前述基础油(A)的40℃运动粘度为150~700mm2/s。
[4] 根据上述[1]~[3]中任一项所述的润滑脂组合物,其中,前述基础油(A)是40℃运动粘度为10~50mm2/s的低粘度基础油(A1)、40℃运动粘度为200~700mm2/s的高粘度基础油(A2)和40℃运动粘度为30,000~45,000mm2/s的超高粘度基础油(A3)的混合基础油。
[5] 根据上述[1]~[4]中任一项所述的润滑脂组合物,其中,前述脲系增稠剂(B)为下述通式(b1)所示的化合物。
R1-NHCONH-R3-NHCONH-R2 (b1)
[通式(b1)中,R1和R2各自独立地表示碳原子数6~24的1价烃基,R1和R2任选相同或互不相同。R3表示碳原子数6~18的2价芳香族烃基。]。
[6] 根据上述[5]所述的润滑脂组合物,其中,作为前述通式(b1)所示的化合物,包含R1和R2为碳原子数6~24的1价链式烃基的化合物(b1-1)、R1和R2为碳原子数6~24的1价脂环式烃基的化合物(b1-2)、以及R1为碳原子数6~24的1价链式烃基且R2为碳原子数6~24的1价脂环式烃基的化合物(b1-3),
将前述化合物(b1-1)的含有率定义为α摩尔%、将前述化合物(b1-2)的含有率定义为β摩尔%、将前述化合物(b1-3)的含有率定义为γ摩尔%时,α+γ/2:β+γ/2为80:20~50:50。
[7] 根据上述[1]~[6]中任一项所述的润滑脂组合物,其中,前述脲系增稠剂(B)的含量以润滑脂组合物总量基准计为15质量%以下。
[8] 根据上述[1]~[7]中任一项所述的润滑脂组合物,其还包含选自肌氨酸衍生物(C1)、胺化合物(C2)和酰胺化合物(C3)中的1种以上的添加剂(C)。
[9] 根据上述[1]~[8]中任一项所述的润滑脂组合物,其工作锥入度为250以上。
[10] 根据上述[1]~[9]中任一项所述的润滑脂组合物,其用于金属材料与树脂材料发生滑动的滑动机构的润滑。
[11] 滑动机构的润滑方法,其中,对于金属材料与树脂材料发生滑动的滑动机构,添加上述[1]~[10]中任一项所述的润滑脂组合物。
[12] 装置,其具有金属材料与树脂材料发生滑动的滑动机构,所述装置是以能够对前述滑动机构的滑动面供给上述[1]~[10]中任一项所述的润滑脂组合物的方式构成的。
[13] 根据上述[12]所述的装置,其中,前述滑动机构为具有金属制的球头螺栓、外壳、以及配置在前述球头螺栓与前述外壳之间的树脂制的球座的球形接头。
发明效果
根据本发明,可提供能够适当维持润滑部的动摩擦力且包含脲系增稠剂的润滑脂组合物。
附图说明
图1是利用激光衍射/散射法对实施例1中制造的润滑脂组合物中的颗粒进行测定时的以面积基准计的粒径分布曲线。
图2是本发明的一个方式中使用的润滑脂制造装置的截面的示意图。
图3是图2的润滑脂制造装置的容器主体侧的第一凹凸部的与旋转轴正交的方向的截面的示意图。
具体实施方式
本说明书中,针对优选的数值范围(例如含量等的范围),阶段性记载的下限值和上限值可以分别独立地进行组合。例如,根据“优选为10~90、更优选为30~60”这一记载,可以将“优选的下限值(10)”与“更优选的上限值(60)”进行组合而设为“10~60”。
另外,本说明书中,实施例的数值是可用作上限值或下限值的数值。
[润滑脂组合物]
本发明的润滑脂组合物是含有基础油(A)和脲系增稠剂(B)的润滑脂组合物,前述基础油(A)的40℃运动粘度为100mm2/s以上,前述润滑脂组合物中的包含前述脲系增稠剂(B)的颗粒满足下述条件(I)。
・条件(I):利用激光衍射/散射法对前述颗粒进行测定时的以面积基准计的算术平均粒径为2.0μm以下。
<粒径>
关于本发明的润滑脂组合物,润滑脂组合物中的包含脲系增稠剂(B)的颗粒需要满足下述条件(I)。
・条件(I):利用激光衍射/散射法对前述颗粒进行测定时的以面积基准计的算术平均粒径为2.0μm以下。
也可以说上述条件(I)是表示润滑脂组合物中的脲系增稠剂(B)的聚集状态的参数。
此处,成为利用激光衍射/散射法进行测定的对象的“包含脲系增稠剂(B)的颗粒”是指润滑脂组合物中包含的脲系增稠剂(B)经聚集而成的颗粒。
需要说明的是,润滑脂组合物中包含除脲系增稠剂(B)之外的添加剂时,上述条件(I)中规定的粒径可通过利用激光衍射/散射法对未配混该添加剂且在相同条件下制备得到的润滑脂组合物进行测定来获得。其中,该添加剂在室温(25℃)下为液状时,也可以将配混有该添加剂的润滑脂组合物作为测定对象。
算术平均粒径超过2.0μm时,在润滑部,动摩擦力会增加或者动摩擦力会产生不均。
本发明的一个方式的润滑脂组合物的算术平均粒径优选为1.5μm以下、更优选为1.0μm以下、更优选为0.9μm以下、更优选为0.8μm以下、更优选为0.7μm以下、更优选为0.6μm以下。另外,通常为0.01μm以上。
<比表面积>
关于本发明的一个方式的润滑脂组合物,润滑脂组合物中的包含脲系增稠剂(B)的颗粒优选还满足下述条件(II)。
・条件(II):利用激光衍射/散射法对前述颗粒进行测定时的比表面积为1.0×105cm2/cm3以上。
比表面积更优选为1.2×105cm2/cm3以上、进一步优选为1.5×105cm2/cm3以上、更进一步优选为1.7×105cm2/cm3以上。需要说明的是,比表面积通常为1.0×106cm2/cm3以下。
比表面积是表示包含脲系增稠剂(B)的颗粒的微细化状态和大颗粒(团块)的存在的次要指标。即,算术平均粒径为2.0μm以下且比表面积为上述范围是表示包含脲系增稠剂(B)的颗粒的微细化状态更良好,进一步抑制大颗粒(团块)的存在。进而,比表面积大表示由颗粒实现的基础油(A)的保持力良好。
因此,比表面积为上述范围的本发明的一个方式的润滑脂组合物能够进一步提高通过将算术平均粒径设为2.0μm而实现的效果。另外,比表面积为上述范围的本发明的一个方式的润滑脂组合物能够容易地抑制自润滑部产生声音。
包含脲系增稠剂(B)的颗粒的算术平均粒径和比表面积的测定可利用例如实施例中记载的方法进行测定。
另外,包含脲系增稠剂(B)的颗粒的算术平均粒径和比表面积的值主要可通过制造润滑脂组合物时的剪切力的强弱来调整。
以下,边着眼于用于调整算术平均粒径和比表面积的具体手段,边针对本发明的润滑脂组合物中包含的各成分的详情进行说明。
<基础油(A)>
本发明的润滑脂组合物中包含的基础油(A)的40℃运动粘度需要为100mm2/s以上。需要说明的是,润滑脂组合物中包含的基础油(A)是指从润滑脂组合物中提取出的基础油的40℃运动粘度。基础油(A)的40℃运动粘度小于100mm2/s时,在润滑部,动摩擦力会增加或者动摩擦力会产生偏差。
需要说明的是,基础油(A)的40℃运动粘度过高时,存在低温转矩变高的倾向。因此,本发明的一个方式的基础油(A)的40℃运动粘度优选为100~1,000mm2/s、更优选为130~800mm2/s、进一步优选为150~700mm2/s。
如果基础油(A)的40℃运动粘度为100mm2/s以上,则矿物油和合成油均可使用。基础油(A)可以为混合基础油,此时,只要混合基础油的40℃运动粘度为100mm2/s以上即可。
作为矿物油,可列举出通过将对常压蒸馏的渣油(对链烷烃系原油、中间基系原油和环烷烃系原油等原油进行常压蒸馏而提取气体、汽油和煤油等后残留的油)进行减压蒸馏而得到的馏出油加以精制而得到的精制油。
作为用于获得精制油的精制方法,可列举出例如氢化改性处理、溶剂提取处理、溶剂脱蜡处理、氢化异构化脱蜡处理、氢化精加工处理、白土处理等。
作为合成油,可列举出例如烃系油、芳香族系油、酯系油和醚系油。另外,还可列举出通过对利用费托法等而制造的蜡(GTL蜡)进行异构化而得到的合成油等。
作为烃系油,可列举出例如正构链烷烃、异构链烷烃、聚丁烯、聚异丁烯、1-癸烯低聚物、1-癸烯与乙烯共聚低聚物等聚-α-烯烃(PAO)和它们的氢化物等。
作为芳香族系油,可列举出例如单烷基苯、二烷基苯等烷基苯;单烷基萘、二烷基萘、聚烷基萘等烷基萘等。
作为酯系油,可列举出癸二酸二丁酯、癸二酸二-2-乙基己酯、己二酸二辛酯、己二酸二异癸酯、己二酸二(十三烷基)酯、戊二酸二(十三烷基)酯、甲基乙酰基蓖麻油酸酯等二酯系油;偏苯三酸三辛酯、偏苯三酸三癸酯、均苯四酸四辛酯等芳香族酯系油;三羟甲基丙烷辛酸酯、三羟甲基丙烷壬酸酯、季戊四醇-2-乙基己酸酯、季戊四醇壬酸酯等多元醇酯系油;多元醇与二元酸与一元酸的混合脂肪酸形成的低聚酯等混合酯系油等。
作为醚系油,可列举出例如聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇单醚、聚丙二醇单醚等聚二醇;单烷基三苯基醚、烷基二苯基醚、二烷基二苯基醚、五苯基醚、四苯基醚、单烷基四苯基醚、二烷基四苯基醚等苯基醚系油等。
此处,对润滑脂组合物要求高温下的氧化稳定性时,优选使用合成油,更优选使用选自烃系油、酯系油和醚系油中的1种以上。另外,通过混合使用烃系油、酯系油和醚系油,从而也能够呈现耐热性、耐密封性和低温特性的平衡。
本发明的一个方式的基础油(A)优选为40℃运动粘度为10~50mm2/s的低粘度基础油(A1)、40℃运动粘度为200~700mm2/s的高粘度基础油(A2)和40℃运动粘度为30,000~45,000mm2/s的超高粘度基础油(A3)的混合基础油。
低粘度基础油(A1)的40℃运动粘度更优选为15~45mm2/s、进一步优选为20~40mm2/s。
高粘度基础油(A2)的40℃运动粘度更优选为250~600mm2/s、进一步优选为300~500mm2/s。
超高粘度基础油(A3)的40℃运动粘度更优选为32,000~43,000mm2/s、进一步优选为35,000~40,000mm2/s。
以低粘度基础油(A1)、高粘度基础油(A2)和超高粘度基础油(A3)的合计含量的总量(100质量%)基准计,低粘度基础油(A1)的含量优选为20~55质量%、更优选为25~45质量%、进一步优选为30~40质量%。
以低粘度基础油(A1)、高粘度基础油(A2)和超高粘度基础油(A3)的合计含量的总量(100质量%)基准计,高粘度基础油(A2)的含量优选为40~75质量%、更优选为45~70质量%、进一步优选为50~65质量%。
以低粘度基础油(A1)、高粘度基础油(A2)和超高粘度基础油(A3)的合计含量的总量(100质量%)基准计,超高粘度基础油(A3)的含量优选为1~25质量%、更优选为2~20质量%、进一步优选为3~18质量%。
制成上述那样的混合基础油时,低粘度基础油(A1)、高粘度基础油(A2)和超高粘度基础油(A3)优选制成组成类似的基础油。例如,低粘度基础油(A1)、高粘度基础油(A2)和超高粘度基础油(A3)优选均为烃系的合成油,更优选均为聚-α-烯烃或它们的氢化物。
需要说明的是,将低粘度基础油(A1)、高粘度基础油(A2)和超高粘度基础油(A3)均设为聚-α-烯烃或它们的氢化物时,聚-α-烯烃的粘度可通过重均分子量来调整。本说明书中,重均分子量是指通过凝胶渗透色谱(GPC)测定而求出的标准聚苯乙烯换算的分子量。
作为本发明的一个方式中使用的基础油(A)的粘度指数,优选为60以上、更优选为80以上、进一步优选为100以上。
需要说明的是,本说明书中,运动粘度和粘度指数是指按照JIS K2283:2000而测得或算出的值。
本发明的一个方式的润滑脂组合物中,基础油(A)的含量以该润滑脂组合物的总量(100质量%)基准计,优选为50质量%以上、更优选为55质量%以上、进一步优选为60质量%以上、更进一步优选为65质量%以上,另外,优选为98.5质量%以下、更优选为97质量%以下、进一步优选为95质量%以下、更进一步优选为93质量%以下。
<脲系增稠剂(B)>
本发明的润滑脂组合物中,作为增稠剂而包含脲系增稠剂(B)。不含脲系增稠剂(B)时,无法使耐热性和氧化稳定性良好。
脲系增稠剂(B)的含量以增稠剂的总量(100质量%)基准计优选为50质量%以上、更优选为70质量%以上、更优选为90质量%以上、更优选为95质量%以上、更优选为100质量%。
作为本发明的润滑脂组合物中包含的脲系增稠剂(B),只要是具有脲键的化合物即可,优选为具有两个脲键的二脲化合物,更优选为下述通式(b1)所示的二脲化合物。
R1-NHCONH-R3-NHCONH-R2 (b1)
[通式(b1)中,R1和R2各自独立地表示碳原子数6~24的1价烃基,R1和R2任选相同或互不相同。R3表示碳原子数6~18的2价芳香族烃基。]。
需要说明的是,本发明的一个方式中使用的脲系增稠剂(B)可以包含1种,也可以为2种以上的混合物。
作为可选作前述通式(b1)中的R1和R2的1价烃基的碳原子数,为6~24,优选为6~20、更优选为6~18。
另外,作为可选作R1和R2的1价烃基,可列举出1价链式烃基、1价脂环式烃基、1价芳香族烃基。这些之中,优选为1价链式烃基和1价脂环式烃基。需要说明的是,1价链式烃基和1价脂环式烃基可以为饱和,也可以为不饱和。
前述通式(b1)所示的化合物的一个适合方式包含R1和R2为碳原子数6~24的1价链式烃基的化合物(b1-1)、R1和R2为碳原子数6~24的1价脂环式烃基的化合物(b1-2)、以及R1为碳原子数6~24的1价链式烃基且R2为碳原子数6~24的1价脂环式烃基的化合物(b1-3),将前述化合物(b1-1)的含有率定义为α摩尔%、将前述化合物(b1-2)的含有率定义为β摩尔%、将前述化合物(b1-3)的含有率定义为γ摩尔%时,α+γ/2:β+γ/2为80:20~50:50。
前述通式(b1)所示的化合物中,通过将R1和R2的链式烃基设为规定以上的比例,从而能够使润滑脂组合物保持润滑,容易降低摩擦。该效果尤其是在滑动部等润滑部具有树脂材料的情况下是有效的。另外,前述通式(b1)所示的化合物中,通过将R1和R2的脂环式烃基设为规定以上的比例,从而在滑动部等润滑部具有金属材料的情况下,能够使润滑脂组合物容易残留于润滑部,能够容易地使防磨耗性良好。因此,通过将上述比值(α+γ/2:β+γ/2)设为上述范围,能够容易地长期维持优异的乘坐舒适性。该效果对于金属材料与树脂材料发生滑动的滑动机构而言极其有效。
上述比值(α+γ/2:β+γ/2)更优选为70:30~50:50、进一步优选为65:35~55:45。
作为1价饱和链式烃基,可列举出碳原子数6~24的直链或支链的烷基,具体而言,可列举出己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基等。
作为1价不饱和链式烃基,可列举出碳原子数6~24的直链或支链的烯基,具体而言,可列举出己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十二碳烯基、十三碳烯基、十四碳烯基、十五碳烯基、十六碳烯基、十八碳烯基、十九碳烯基、二十碳烯基、油烯基、香叶基、法呢基、亚油基等。
需要说明的是,1价饱和链式烃基和1价不饱和链式烃基可以为直链状,也可以为支链状。
作为1价饱和脂环式烃基,可列举出例如环己基、环庚基、环辛基、环壬基等环烷基;甲基环己基、二甲基环己基、乙基环己基、二乙基环己基、丙基环己基、异丙基环己基、1-甲基丙基环己基、丁基环己基、戊基环己基、戊基甲基环己基、己基环己基等被碳原子数1~6的烷基取代的环烷基(优选为被碳原子数1~6的烷基取代的环己基)等。
作为1价不饱和脂环式烃基,可列举出例如环己烯基、环庚烯基、环辛烯基等环烯基;甲基环己烯基、二甲基环己烯基、乙基环己烯基、二乙基环己烯基、丙基环己烯基等被碳原子数1~6的烷基取代的环烯基(优选为被碳原子数1~6的烷基取代的环己烯基)等。
作为1价芳香族烃基,可列举出例如苯基、联苯基、三联苯基、萘基、二苯基甲基、二苯基乙基、二苯基丙基、甲基苯基、二甲基苯基、乙基苯基、丙基苯基等。
作为可选作前述通式(b1)中的R3的2价芳香族烃基的碳原子数,为6~18,优选为6~15、更优选为6~13。
作为可选作R3的2价芳香族烃基,可列举出例如亚苯基、二苯基亚甲基、二苯基亚乙基、二苯基亚丙基、甲基亚苯基、二甲基亚苯基、乙基亚苯基等。
这些之中,优选为亚苯基、二苯基亚甲基、二苯基亚乙基或二苯基亚丙基,更优选为二苯基亚甲基。
本发明的一个方式的润滑脂组合物中,增稠剂(B)的含量以该润滑脂组合物的总量(100质量%)基准计,优选为15质量%以下、更优选为12质量%以下、进一步优选为10质量%以下,另外,优选为1质量%以上、更优选为2质量%以上、进一步优选为3质量%以上。
通过将增稠剂(B)的含量设为上述范围,能够容易地将润滑脂组合物的工作锥入度设为适当的范围。
<包含脲系增稠剂(B)的润滑脂组合物的制造方法>
脲系增稠剂(B)通常可通过使异氰酸酯化合物与单胺发生反应来获得。该反应优选为向使异氰酸酯化合物溶解于上述基础油(A)而得到的加热溶液x中添加使单胺溶解于基础油(A)而得到的溶液y的方法。
例如,合成前述通式(b1)所示的化合物时,可使用具有与前述通式(b1)中的R3所示的2价芳香族烃基相对应的基团的二异氰酸酯作为异氰酸酯化合物,且使用具有与R1和R2所示的1价烃基相对应的基团的胺作为单胺,并利用上述方法来合成期望的脲系增稠剂(B)。
需要说明的是,从使润滑脂组合物中的包含脲系增稠剂(B)的颗粒微细化的观点出发,优选使用下述[1]所示那样的润滑脂制造装置来制造润滑脂组合物。
[1] 润滑脂制造装置,其具备:
容器主体,其具有用于导入润滑脂原料的导入部和用于向外部喷出润滑脂的喷出部;以及
转子,其沿着前述容器主体的内周的轴向具有旋转轴,且以能够在前述容器主体的内部发生旋转的方式设置,
前述转子具备下述第一凹凸部:
(i)沿着前述转子的表面交替地设置有凹凸,该凹凸相对于前述旋转轴发生倾斜;
(ii)具有从前述导入部向前述喷出部方向输送的输送能力。
以下,针对上述[1]所述的润滑脂制造装置进行说明,但下述记载的视作“优选”的规定只要没有特别记载,就是从使润滑脂组合物中的包含脲系增稠剂(B)的颗粒微细化的观点出发的方式。
图2是本发明的一个方式中可使用的上述[1]的润滑脂制造装置的截面的示意图。
图2所示的润滑脂制造装置1具备:将润滑脂原料导入至内部的容器主体2;以及在容器主体2的内周的中心轴线上具有旋转轴12且以旋转轴12作为中心轴发生旋转的转子3。
转子3以旋转轴12作为中心轴发生高速旋转,在容器主体2的内部对润滑脂原料施加高剪切力。由此,制造包含脲系增稠剂的润滑脂。
如图2所示那样,容器主体2优选从上游侧起依次划分成导入部4、滞留部5、第一内周面6、第二内周面7和喷出部8。
如图2所示那样,容器主体2优选具有随着从导入部4朝向喷出部8而使内径依次扩大的圆锥台状的内周面。
成为容器主体2的一端的导入部4具备从容器主体2的外部导入润滑脂原料的多个溶液导入管4A、4B。
滞留部5是配置在导入部4的下游部且暂时滞留从导入部4导入的润滑脂原料的空间。若润滑脂原料在该滞留部5长时间滞留,则附着于滞留部5的内周面的润滑脂会形成大的团块,因此,优选尽可能在短时间内搬运至下游侧的第一内周面6。进一步优选不经由滞留部5地直接搬运至第一内周面6。
第一内周面6配置于与滞留部5邻接的下游部,第二内周面7配置于与第一内周面6邻接的下游部。详见后述,但在第一内周面6设置第一凹凸部9和在第二内周面7设置第二凹凸部10对于使第一内周面6和第二内周面7作为对润滑脂原料或润滑脂赋予高剪切力的高剪切部而发挥功能而言是优选的。
成为容器主体2的另一端的喷出部8是喷出用第一内周面6和第二内周面7进行了搅拌的润滑脂的部分,其具备喷出润滑脂的喷出口11。喷出口11沿着与旋转轴12正交的方向或大致正交的方向形成。由此,润滑脂从喷出口11沿着与旋转轴12正交的方向或大致正交的方向喷出。其中,喷出口11不一定与旋转轴12正交,也可以沿着与旋转轴12平行的方向或大致平行的方向形成。
转子3按照能够以容器主体2的圆锥台状的内周面的中心轴线作为旋转轴12发生旋转的方式设置,如图2所示那样,从上游部朝向下游部地观察容器主体2时,沿着逆时针发生旋转。
转子3具有随着容器主体2的圆锥台的内径扩大而扩大的外周面,转子3的外周面与容器主体2的圆锥台的内周面维持了一定的间隔。
在转子3的外周面设置有沿着转子3的表面交替设置有凹凸的转子的第一凹凸部13。
转子的第一凹凸部13从导入部4向喷出部8的方向相对于转子3的旋转轴12发生倾斜,具有从导入部4朝向喷出部8的方向输送的输送能力。即,转子的第一凹凸部13在转子3沿着图2所示方向发生旋转时沿着将溶液向下游侧挤出的方向发生倾斜。
将转子3的外周面的凹部13A的直径设为100时,转子的第一凹凸部13的凹部13A与凸部13B的高低差优选为0.3~30、更优选为0.5~15、进一步优选为2~7。
圆周方向上的转子的第一凹凸部13的凸部13B的数量优选为2~1000个、更优选为6~500个、进一步优选为12~200个。
转子3的与旋转轴12正交的截面中的转子的第一凹凸部13的凸部13B的宽度与凹部13A的宽度之比〔凸部的宽度/凹部的宽度〕优选为0.01~100、更优选为0.1~10、进一步优选为0.5~2。
转子的第一凹凸部13相对于旋转轴12的倾斜角度优选为2~85度、更优选为3~45度、进一步优选为5~20度。
优选在容器主体2的第一内周面6具备沿着内周面而形成多个凹凸的第一凹凸部9。
另外,容器主体2侧的第一凹凸部9的凹凸优选与转子的第一凹凸部13反向倾斜。
即,转子3的旋转轴12沿着图2所示的方向发生旋转时,容器主体2侧的第一凹凸部9的多个凹凸优选沿着将溶液向下游侧挤出的方向发生倾斜。利用容器主体2的第一内周面6所具备的具有多个凹凸的第一凹凸部9,从而进一步增强搅拌能力和喷出能力。
将容器内径(直径)设为100时,容器主体2侧的第一凹凸部9的凹凸深度优选为0.2~30、更优选为0.5~15、进一步优选为1~5。
容器主体2侧的第一凹凸部9的凹凸的条数优选为2~1000条、更优选为6~500条、进一步优选为12~200条。
容器主体2侧的第一凹凸部9的凹凸的凹部的宽度与槽间的凸部的宽度之比〔凹部的宽度/凸部的宽度〕优选为0.01~100、更优选为0.1~10、进一步优选为0.5~2以下。
容器主体2侧的第一凹凸部9的凹凸相对于旋转轴12的倾斜角度优选为2~85度、更优选为3~45度、进一步优选为5~20度。
需要说明的是,通过在容器主体2的第一内周面6具备第一凹凸部9,从而能够使第一内周面6作为对润滑脂原料或润滑脂赋予高剪切力的剪切部而发挥功能,但不一定设置第一凹凸部9。
优选在转子的第一凹凸部13的下游部的外周面设置有沿着转子3的表面交替设置有凹凸的转子的第二凹凸部14。
转子的第二凹凸部14相对于转子3的旋转轴12发生倾斜,具有从导入部4朝向喷出部8将溶液挤回至上游侧的输送抑制能力。
将转子3的外周面的凹部直径设为100时,转子的第二凹凸部14的高低差优选为0.3~30、更优选为0.5~15、进一步优选为2~7。
圆周方向上的转子的第二凹凸部14的凸部的数量优选为2~1000个、更优选为6~500个、进一步优选为12~200个。
转子3的与旋转轴正交的截面中的转子的第二凹凸部14的凸部的宽度与凹部的宽度之比〔凸部的宽度/凹部的宽度〕优选为0.01~100、更优选为0.1~10、进一步优选为0.5~2。
转子的第二凹凸部14相对于旋转轴12的倾斜角度优选为2~85度、更优选为3~45度、进一步优选为5~20度。
优选在容器主体2的第二内周面7具备与容器主体2侧的第一凹凸部9的凹凸的下游部邻接且形成有多个凹凸的第二凹凸部10。
凹凸优选在容器主体2的内周面形成多个,且各个凹凸沿着与转子的第二凹凸部14的倾斜方向相反的方向倾斜。
即,转子3的旋转轴12沿着图2所示的方向发生旋转时,容器主体2侧的第二凹凸部10的多个凹凸优选沿着将溶液挤回至上游侧的方向发生倾斜。利用容器主体2的第二内周面7所具备的第二凹凸部10的凹凸来进一步增强搅拌能力。另外,能够使容器主体的第二内周面7作为对润滑脂原料或润滑脂赋予高剪切力的剪切部而发挥功能。
将容器主体2的内径(直径)设为100时,容器主体2侧的第二凹凸部10的凹部的深度优选为0.2~30、更优选为0.5~15、进一步优选为1~5。
容器主体2侧的第二凹凸部10的凹部的条数优选为2~1000条、更优选为6~500条、进一步优选为12~200条。
转子3的与旋转轴12正交的截面中的容器主体2侧的第二凹凸部10的凹凸的凸部的宽度与凹部的宽度之比〔凸部的宽度/凹部的宽度〕优选为0.01~100、更优选为0.1~10、进一步优选为0.5~2以下。
容器主体2侧的第二凹凸部10相对于旋转轴12的倾斜角度优选为2~85度、更优选为3~45度、进一步优选为5~20度。
容器主体2侧的第一凹凸部9的长度与容器主体2侧的第二凹凸部10的长度之比〔第一凹凸部的长度/第二凹凸部的长度〕优选为2/1~20/1。
图3是润滑脂制造装置1的容器主体2侧的第一凹凸部9的与旋转轴12正交的方向的截面的图。
在图3所示的转子的第一凹凸部13设置有多个与第一凹凸部13的凸部13B的突出方向前端相比前端更向容器主体2的内周面侧突出的刮板15。另外,虽然省略图示,但第二凹凸部14也与第一凹凸部13同样地设置有多个凸部的前端向容器主体2的内周面侧突出的刮板。
刮板15用于刮取在容器主体2侧的第一凹凸部9和容器主体2侧的第二凹凸部10的内周面附着的润滑脂。
关于刮板15的前端的突出量相对于转子的第一凹凸部13的凸部13B的突出量,刮板15的前端的半径(R2)与凸部13B的前端的半径(R1)之比〔R2/R1〕优选超过1.005且小于2.0。
刮板15的数量优选为2~500个部位、更优选为2~50个部位、进一步优选为2~10个部位。
需要说明的是,图3所示的润滑脂制造装置1中,设置有刮板15,但也可以不设置,还可以间歇性地设置。
对于利用润滑脂制造装置1来制造包含脲系增稠剂(B)的润滑脂而言,通过从容器主体2的导入部4的溶液导入管4A、4B分别导入作为前述润滑脂原料的溶液x和溶液y,并使转子3高速旋转,从而能够制造包含脲系增稠剂(B)的润滑脂基材。
并且,即便向如此操作而得到的润滑脂基材中配混添加剂(C),也能够以算术平均粒径达到上述范围的方式,使润滑脂组合物中的脲系增稠剂微细化。
作为转子3的高速旋转条件,作为对润滑脂原料施加的剪切速度,优选为102s-1以上、更优选为103s-1以上、进一步优选为104s-1以上,另外,通常为107s-1以下。
另外,转子3的高速旋转时的剪切中的最高剪切速度(Max)与最低剪切速度(Min)之比(Max/Min)优选为100以下、更优选为50以下、进一步优选为10以下。
通过使对于混合液的剪切速度尽可能均匀,从而容易使润滑脂组合物中的脲系增稠剂或其前体微细化,形成更均匀的润滑脂结构。
此处,最高剪切速度(Max)是指对混合液赋予的最高的剪切速度,最低剪切速度(Min)是指对混合液赋予的最低的剪切速度,如下述那样地进行定义。
・最高剪切速度(Max)=(转子的第一凹凸部13的凸部13B前端的线速度)/(转子的第一凹凸部13的凸部13B前端与容器主体2的第一内周面6的第一凹凸部9的凸部的间隙A1)
・最低剪切速度(Min)=(转子的第一凹凸部13的凹部13A的线速度)/(转子的第一凹凸部13的凹部13A与容器主体2的第一内周面6的第一凹凸部9的凹部的间隙A2)。
需要说明的是,间隙A1和间隙A2如图3所示那样。
通过使润滑脂制造装置1具备刮板15,从而能够刮取在容器主体2的内周面附着的润滑脂,因此,能够防止在混炼中产生团块,能够连续且在短时间内制造使脲系增稠剂微细化而得到的润滑脂。
另外,刮板15通过刮取所附着的润滑脂而能够防止滞留润滑脂成为转子3的旋转阻力,因此,能够降低转子3的旋转转矩,能够降低驱动源的耗电量,并高效地进行润滑脂的连续制造。
容器主体2的内周面呈现内径随着从导入部4朝向喷出部8而扩大的圆锥台状,因此,具备离心力将润滑脂或润滑脂原料向下游方向排出的效果,能够降低转子3的旋转转矩,进行润滑脂的连续制造。
在转子3的外周面设置有转子的第一凹凸部13,转子的第一凹凸部13相对于转子3的旋转轴12发生倾斜,具有从导入部4向喷出部8输送的输送能力,转子的第二凹凸部14相对于转子3的旋转轴12发生倾斜,具有从导入部4向喷出部8输送的输送抑制能力,因此,能够对溶液赋予高剪切力,在配混添加剂后,也能够使润滑脂组合物中的包含脲系增稠剂(B)的颗粒微细化。
由于在容器主体2的第一内周面6形成有第一凹凸部9,且沿着与转子的第一凹凸部13相反的方向发生倾斜,因此,在转子的第一凹凸部13的效果的基础上,能够进一步将润滑脂或润滑脂原料向下游方向挤出,且进行充分的润滑脂原料的搅拌。因此,在配混添加剂后,也能够使润滑脂组合物中的包含脲系增稠剂(B)的颗粒微细化。
另外,通过在容器主体2的第二内周面7设置第二凹凸部10且在转子3的外周面设置转子的第二凹凸部14,从而能够防止必要量以上的润滑脂原料从容器主体的第一内周面6流出。因此,对溶液赋予高剪切力而使润滑脂原料高分散化,在配混添加剂后,也能够使包含脲系增稠剂(B)的颗粒微细化。
<添加剂(C)>
本发明的一个方式的润滑脂组合物优选包含选自肌氨酸衍生物(C1)、胺化合物(C2)和酰胺化合物(C3)中的1种以上的添加剂(C)。另外,如下述(1)~(4)那样,更优选包含选自肌氨酸衍生物(C1)、胺化合物(C2)和酰胺化合物(C3)中的2种以上,如下述(4)那样,进一步优选包含肌氨酸衍生物(C1)、胺化合物(C2)和酰胺化合物(C3)这3种。
(1)包含肌氨酸衍生物(C1)和胺化合物(C2)这2种。
(2)包含肌氨酸衍生物(C1)和酰胺化合物(C3)这2种。
(3)包含胺化合物(C2)和酰胺化合物(C3)这2种。
(4)包含肌氨酸衍生物(C1)、胺化合物(C2)和酰胺化合物(C3)这3种。
通过使润滑脂组合物包含选自肌氨酸衍生物(C1)、胺化合物(C2)和酰胺化合物(C3)中的1种以上的添加剂(C),能够使耐磨耗性更良好。尤其是,用于由金属材料和树脂材料构成的滑动部分的润滑时,提高树脂材料的耐磨耗性的效果大,进而,滑动速度为低速时、滑动部分承载的载荷较大时,能够增大提高树脂材料的耐磨耗性的效果。
本发明的一个方式中,添加剂(C)的含量以润滑脂组合物的总量(100质量%)基准计优选为0.1~10.0质量%、更优选为1.0~8.0质量%、进一步优选为3.0~6.0质量%。
<<肌氨酸衍生物(C1)>>
作为肌氨酸衍生物(C1),只要是键合有羧基的碳原子上键合有带甲基的氨基的α-氨基酸、且是N-甲基甘氨酸或具有N-甲基甘氨酸骨架的脂肪族氨基酸即可。
作为肌氨酸衍生物(C1),可列举出例如N-油酰基肌氨酸、N-硬脂酰基肌氨酸、N-月桂酰基肌氨酸、N-肉豆蔻酰基肌氨酸和N-棕榈酰基肌氨酸等。
这些肌氨酸衍生物(C1)可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
作为肌氨酸衍生物(C1),优选为下述通式(c-1)所示的化合物。
[化1]
[式(c-1)中,R为碳原子数1~30的烷基或碳原子数1~30的烯基。]。
式(c-1)的R的烷基和烯基的碳原子数为1~30,优选为6~27、更优选为10~24、进一步优选为12~20。该烷基可以为直链烷基,也可以为支链烷基。另外,该烯基可以为直链烯基,也可以为支链烯基。
作为肌氨酸衍生物(C1),优选为N-油酰基肌氨酸。
<<胺化合物(C2)>>
胺化合物(C2)只要是具有氨基的化合物即可,可列举出单胺、二胺、三胺等。
胺化合物(C2)可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
这些之中,作为本发明的一个方式中使用的胺化合物(C2),优选为单胺、更优选为脂肪族单胺。
作为本发明的一个方式中使用的脂肪族单胺,可列举出下述通式(c2-i)所示的伯脂肪族单胺、下述通式(c2-ii)所示的仲脂肪族单胺和下述通式(c2-iii)所示的叔脂肪族单胺。
[化2]
。
上述通式(c2-i)~(c2-iii)中,R1~R3各自独立地为烷基或烯基,优选为烯基。
作为可选作R1~R3的烷基和烯基的碳原子数,优选为8~22、更优选为10~20、进一步优选为12~18。
该烷基可以为直链烷基,也可以为支链烷基。
另外,该烯基可以为直链烯基,也可以为支链烯基。
作为前述通式(c2-i)所示的伯脂肪族单胺,可列举出例如辛胺、月桂胺、硬脂胺、油胺等。
作为前述通式(c2-ii)所示的仲脂肪族单胺,可列举出例如二辛胺、二月桂胺、二硬脂胺、二油胺等。
作为前述通式(c2-iii)所示的叔脂肪族单胺,可列举出例如三辛胺、三月桂胺、三硬脂胺、三油胺等。
作为本发明的一个方式中使用的胺化合物(C2),优选为前述通式(c2-i)所示的伯脂肪族单胺,更优选前述通式(c2-i)中的R1为碳原子数8~22的烯基的伯脂肪族单胺,进一步优选为油胺。
<<酰胺化合物(C3)>>
酰胺化合物(C3)只要是具有酰胺键的化合物即可,优选为使羧酸类与胺类发生反应而成的酸酰胺,更优选为脂肪酸酰胺。
酰胺化合物(C3)可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
作为羧酸类,可列举出直链或支链的饱和或不饱和的单羧酸,具体而言,可列举出庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、十二烷酸、十三烷酸、十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸、十七烷酸、十八烷酸、十九烷酸、二十烷酸、二十一烷酸、二十二烷酸、二十三烷酸、二十四烷酸等饱和脂肪酸;庚烯酸、辛烯酸、壬烯酸、癸烯酸、十一碳烯酸、十二碳烯酸、十三碳烯酸、十四碳烯酸、十五碳烯酸、十六碳烯酸、十七碳烯酸、十八碳烯酸(包含油酸)、十九碳烯酸、二十碳烯酸、二十一碳烯酸、二十二碳烯酸、二十三碳烯酸、二十四碳烯酸等不饱和脂肪酸等。
需要说明的是,这些饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸可以为直链和支链中的任一者。
另外,不饱和脂肪酸中具有的双键的位置是任意的。
作为羧酸类的碳原子数,优选为7~30、更优选为8~24、进一步优选为10~22。
作为胺类,可列举出例如烷基胺、烷醇胺、聚亚烷基多胺等。
作为烷基胺,可列举出例如单甲基胺、单乙基胺、单丙基胺、单丁基胺、单戊基胺、单己基胺、单庚基胺等伯脂肪族烷基胺类;二甲基胺、甲基乙基胺、二乙基胺、甲基丙基胺、乙基丙基胺、二丙基胺、甲基丁基胺、乙基丁基胺、丙基丁基胺、二丁基胺、二戊基胺、二己基胺、二庚基胺等仲脂肪族烷基胺类等。
需要说明的是,烷基胺所具有的烷基可以为直链和支链中的任一者。
作为烷醇胺,可列举出例如单甲醇胺、单乙醇胺、单丙醇胺、单丁醇胺、单戊醇胺、单己醇胺、二甲醇胺、甲醇乙醇胺、二乙醇胺、甲醇丙醇胺、乙醇丙醇胺、二丙醇胺、甲醇丁醇胺、乙醇丁醇胺、丙醇丁醇胺、二丁醇胺、二戊醇胺、二己醇胺等。
需要说明的是,烷醇胺所具有的烷醇基可以为直链和支链中的任一者。
聚亚烷基多胺可列举出例如二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、六乙烯七胺、四丙烯五胺、六丁烯七胺等。
<其它添加剂>
本发明的一个方式的润滑脂组合物可以在不损害本发明效果的范围内,含有通常向润滑脂中配混的除成分(C)之外的润滑脂用添加剂(其它添加剂)。
作为其它添加剂,可列举出例如抗氧化剂、防锈剂、极压剂、增稠剂、固体润滑剂、清净分散剂、防腐剂、金属惰化剂等。其它添加剂可分别单独使用,也可以组合使用2种以上。
作为抗氧化剂,可列举出例如酚系抗氧化剂等。
作为防锈剂,可列举出例如烯基琥珀酸多元醇酯等羧酸系防锈剂、硬脂酸锌、噻二唑及其衍生物、苯并三唑及其衍生物等。
作为极压剂,可列举出例如二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代磷酸钼、无灰系二硫代氨基甲酸酯、二硫代氨基甲酸锌、二硫代氨基甲酸钼等硫代氨基甲酸类;硫化油脂、硫化烯烃、多硫化物、硫代磷酸类、硫代萜烯类、二烷基硫代二丙酸酯类等硫化合物;磷酸三甲苯酯等磷酸酯;亚磷酸三苯酯等亚磷酸酯等。
作为增稠剂,可列举出例如聚甲基丙烯酸酯(PMA)、烯烃共聚物(OCP)、聚烷基苯乙烯(PAS)、苯乙烯-二烯共聚物(SCP)等。
作为固体润滑剂,可列举出例如聚酰亚胺、PTFE、石墨、金属氧化物、氮化硼、三聚氰胺氰脲酸酯(MCA)和二硫化钼等。
作为清净分散剂,可列举出例如琥珀酰亚胺、硼系琥珀酰亚胺等无灰分散剂。
作为防腐剂,可列举出例如苯并三唑系化合物、噻唑系化合物等。
作为金属惰化剂,可列举出例如苯并三唑系化合物等。
本发明的一个方式的润滑脂组合物中,其它添加剂的含量可根据添加剂的种类来适当设定,各自独立地以该润滑脂组合物的总量(100质量%)基准计,通常为0~10质量%、优选为0~7质量%、更优选为0~5质量%、更进一步优选为0~2质量%。
<添加剂的配混方法>
本发明的润滑脂组合物可通过将利用上述方法而合成的包含基础油(A)和脲系增稠剂(B)的润滑脂与添加剂(C)等各种添加剂进行混合来制造。例如,可通过在配混添加剂(C)等各种添加剂后进行搅拌、或者边搅拌该润滑脂边配混添加剂(C)等各种添加剂来制造。
<润滑脂组合物的物性>
本发明的一个方式的润滑脂组合物的25℃时的工作锥入度优选为250以上、更优选为270以上、进一步优选为300以上,另外,优选为480以下、更优选为450以下、进一步优选为430以下。
通过将工作锥入度设为250以上,能够容易地使防磨耗性良好。
需要说明的是,本说明书中,润滑脂组合物的工作锥入度是指按照ASTM D 217法并在25℃下测得的值。
作为本发明的一个方式的润滑脂组合物的滴点,优选为180℃以上、更优选为220℃以上、进一步优选为240℃以上、更进一步优选为260℃以上。
需要说明的是,本说明书中,润滑脂组合物的滴点是指按照JIS K2220 8:2013并在25℃下测得的值。
<润滑脂组合物的用途>
本发明的润滑脂组合物通过用于各种装置的轴承、滑动部、接合部等润滑部的润滑用途,除了能够适当维持润滑部的动摩擦力之外,低温转矩也优异,能够降低每种温度的转矩的偏差,且使耐磨耗性良好。该效果在用于滑动部的润滑用途时容易发挥,在用于金属材料与树脂材料发生滑动的滑动机构的润滑用途时能够更容易地发挥。
应用润滑脂组合物的装置的领域没有特别限定。可列举出例如汽车领域、办公设备领域、工作机械领域、风车领域、建设用领域和农业机械用领域等的装置。
在汽车用领域的应用中,可列举出例如散热器风扇电动机、风扇耦合器、交流发电机、导轮(idler pulley)、轮毂单元、水泵、电动车窗、刮水器、电动动力转向装置、驱动用电动机调速轮、球形接头、车轮轴承、齿槽部、等速万向节等装置内的轴承部分;门锁、门铰链、离合器助力器等装置内的轴承部分、齿轮部分、滑动部分等。
作为办公设备领域的装置内的润滑部分,可列举出例如打印机等装置内的定影辊、多角形马达等装置内的轴承和齿轮部分等。
作为工作机械领域的装置内的润滑部分,可列举出例如芯轴、伺服电机、工作用自动仪器等的减速机内的轴承部分等。
作为风车领域的装置内的润滑部分,可列举出例如叶片轴承和发电机等的轴承部分等。
作为建设用领域或农业机械用领域的装置内的润滑部分,可列举出例如球形接头、齿槽部等的轴承部分、齿轮部分和滑动部分等。
[装置]
本发明的装置是具有金属材料与树脂材料发生滑动的滑动机构的装置,其是以能够对前述滑动机构的滑动面进行上述本发明的供给的方式构成的。
金属材料优选为钢、不锈钢合金、铝合金等各种合金、铜。需要说明的是,金属材料可以置换成强度高的材料(例如陶瓷材料等)。
作为树脂材料,可以为天然树脂,也可以为合成树脂,优选为合成树脂的通用塑料(聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等)和工程塑料,从耐热性和机械强度的观点出发,更优选为工程塑料。
作为工程塑料,可列举出例如聚酰胺树脂、聚缩醛树脂(POM)、聚碳酸酯树脂、聚砜树脂、聚苯硫醚树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚醚酮树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、环氧树脂等合成树脂。
本发明的装置的一个方式中,前述滑动机构优选为具有金属制的球头螺栓、外壳、以及配置在前述球头螺栓与前述外壳之间的树脂制的球座的球形接头。通过将装置制成该构成,除了能够适当维持润滑部的动摩擦力之外,低温转矩也优异,能够降低每种温度的转矩的不均,且使耐磨耗性良好,因此,在用于车辆时,可显著发挥能够长期维持优异乘坐舒适性的效果。
本发明的装置的一个方式中,前述滑动机构优选为具有金属制的保持器、金属制的滚轮和树脂制的保持器的滚珠轴承。通过将装置制成该构成,除了能够适当维持润滑部的动摩擦力之外,低温转矩也优异,能够降低每种温度的转矩的不均,且使耐磨耗性良好,因此,在用于车辆时,可显著发挥能够长期维持优异乘坐舒适性的效果。
[滑动机构的润滑方法]
本发明的滑动机构的润滑方法中,对金属材料与树脂材料发生滑动的滑动机构添加上述本发明的润滑脂组合物。
根据本发明的滑动机构的润滑方法,能够适当维持润滑部的动摩擦力。前述滑动机构为具有金属制的球头螺栓、外壳、以及配置在前述球头螺栓与前述外壳之间的树脂制的球座的球形接头时,该效果除了能够适当维持润滑部的动摩擦力之外,低温转矩也优异,能够降低每种温度的转矩的不均,且使耐磨耗性良好,因此,在用于车辆时,可更显著地发挥能够长期维持优异乘坐舒适性的效果。另外,前述滑动机构为具有由金属材料和树脂材料构成的滑动部分的电动动力转向装置时,除了能够适当维持润滑部的动摩擦力之外,低温转矩也优异,能够降低每种温度的转矩的不均,且使耐磨耗性良好,因此,可显著发挥能够长期维持优异操纵性的效果。
实施例
针对本发明,在以下的实施例中更具体地进行说明,但本发明不限定于以下的实施例。
1. 各种物性值
各种物性值的测定方法如下所示。
(1)40℃运动粘度、100℃运动粘度、粘度指数
按照JIS K2283:2000进行测定和计算。
(2)工作锥入度
按照ASTM D 217法,在25℃下进行测定。
2. 基础油
实施例和比较例中使用的基础油(A)是将下述低粘度基础油(A1)、高粘度基础油(A2)和超高粘度基础油(A3)以表1中记载的量进行配混而得到的。
A1:重均分子量为555的PAO、40℃运动粘度:30mm2/s、100℃运动粘度:6mm2/s、粘度指数:132
A2:重均分子量为1400的PAO、40℃运动粘度:400mm2/s、100℃运动粘度:40mm2/s、粘度指数:149
A3:重均分子量为17,000的PAO、40℃运动粘度:37,500mm2/s、100℃运动粘度:2,000mm2/s、粘度指数:300。
3. 脲润滑脂的合成和润滑脂组合物的制备
[实施例1]
(1)脲润滑脂的合成
将使基础油(A1)与基础油(A2)以表1的比例配混而得到的混合基础油(40℃运动粘度:120mm2/s、100℃运动粘度:16mm2/s、粘度指数:142)加热至70℃。向经加热的混合基础油(A)50质量份中添加二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(MDI)3质量份,制备溶液x1。
另外,向同样将基础油(A1)与基础油(A2)以表1的比例进行配混并加热至70℃的混合基础油(40℃运动粘度:120mm2/s、100℃运动粘度:16mm2/s、粘度指数:142)50质量份中添加环己胺1质量份和硬脂胺3.5质量份,制备溶液y1。
并且,使用图2所示的润滑脂制造装置1,分别同时将加热至70℃的溶液x1从溶液导入管4A以150L/h的流量且将加热至70℃的溶液y1从溶液导入管4B以150L/h的流量导入至容器主体2内,在使转子3旋转的状态下,将溶液x1和溶液y1连续地向容器主体2内持续导入。需要说明的是,所使用的润滑脂制造装置1的转子3的转速设为8000rpm。
另外,此时的最高剪切速度(Max)设为10,500s-1,最高剪切速度(Max)与最低剪切速度(Min)之比〔Max/Min〕设为3.5,进行搅拌。
需要说明的是,所得脲润滑脂中包含的脲系增稠剂相当于前述通式(b1)中的R1和R2选自环己基和硬脂基(十八烷基)、R3为二苯基亚甲基的化合物。另外,脲系增稠剂的说明书正文的α+γ/2:β+γ/2为60:40。
(2)润滑脂组合物的制备
将上述(1)中得到的脲润滑脂(从图2所示的润滑脂制造装置1中喷出的物质)以160℃进行加热搅拌后,通过自然冷却而进行冷却,添加基础油(A3)和作为添加剂(C)的N-油酰基肌氨酸(C1)、油胺(C2)和烷基聚酰胺(C3),得到实施例1的润滑脂组合物。
需要说明的是,实施例1的润滑脂组合物中的各成分的含量如表1所示。
[实施例2]
将使基础油(A1)与基础油(A2)以表1的比例配混而得到的混合基础油(40℃运动粘度:140mm2/s、100℃运动粘度:18mm2/s、粘度指数:143)加热至70℃。向经加热的混合基础油(A)50质量份中添加二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(MDI)3质量份,制备溶液x2。
另外,向同样将基础油(A1)与基础油(A2)以表1的比例进行配混并加热至70℃的混合基础油(40℃运动粘度:140mm2/s、100℃运动粘度:18mm2/s、粘度指数:143)50质量份中添加环己胺1质量份和硬脂胺3.5质量份,制备溶液y2。
并且,除了将溶液x1和y1变更为溶液x2和y2之外,与实施例1同样操作,得到实施例2的润滑脂组合物。实施例2的润滑脂组合物中的各成分的含量如表1所示。
[实施例3]
将使基础油(A1)与基础油(A2)以表1的比例配混而得到的混合基础油(40℃运动粘度:90mm2/s、100℃运动粘度:13mm2/s、粘度指数:143)加热至70℃。向经加热的混合基础油(A)50质量份中添加二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(MDI)3质量份,制备溶液x3。
另外,向同样将基础油(A1)与基础油(A2)以表1的比例进行配混并加热至70℃的混合基础油(40℃运动粘度:90mm2/s、100℃运动粘度:13mm2/s、粘度指数:143)50质量份中添加环己胺1质量份和硬脂胺4质量份,制备溶液y3。
并且,除了将溶液x1和y1变更为溶液x3和y3之外,与实施例1同样操作,得到实施例3的润滑脂组合物。实施例3的润滑脂组合物中的各成分的含量如表1所示。
[比较例1]
将使基础油(A1)以表1的比例配混而得到的基础油(40℃运动粘度:30mm2/s、100℃运动粘度:6mm2/s、粘度指数:132)加热至70℃。向经加热的基础油(A)50质量份中添加二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(MDI)4质量份,制备溶液x4。
另外,向同样将基础油(A1)以表1的比例进行配混并加热至70℃的基础油(40℃运动粘度:30mm2/s、100℃运动粘度:6mm2/s、粘度指数:132)50质量份中添加环己胺1质量份和硬脂胺4质量份,制备溶液y4。
并且,除了将溶液x1和y1变更为溶液x4和y4之外,与实施例1同样操作,得到比较例1的润滑脂组合物。比较例1的润滑脂组合物中的各成分的含量如表1所示。
4. 测定、评价
针对实施例1~3和比较例1的润滑脂组合物,在测定从润滑脂组合物中提取的基础油的40℃运动粘度和润滑脂组合物的工作锥入度的同时,进行下述评价。另外,针对实施例1~3和比较例1的润滑脂组合物,进行包含脲系增稠剂(B)的颗粒的相关测定。将结果示于表1。
4-1. 粒径的相关测定
将实施例1~3和比较例1的润滑脂组合物充分混合,进行真空脱泡后,填充至1mL注射器中,从注射器中挤出0.10~0.15mL的润滑脂组合物,在糊剂皿用固定夹具的板状皿的表面承载所挤出的润滑脂组合物。并且,在润滑脂组合物上进一步重叠别的板状皿,用2片皿夹住润滑脂组合物而得到测定用皿。
使用激光衍射型粒径测定仪(堀场制作所公司制、商品名:LA-920),对测定用皿的润滑脂组合物中的颗粒(包含脲系增稠剂(B)的颗粒)的以面积基准计的算术平均粒径进行测定。需要说明的是,用作添加剂(C)的成分(C1)~(C3)均在室温(25℃)下溶解于液体和/或基础油,因此,不对润滑脂组合物中的颗粒(包含脲系增稠剂(B)的颗粒)的测定造成影响。
此处,“以面积基准计的算术平均粒径”是指对以面积基准计的粒径分布进行算术平均而得到的值。
将实施例1的润滑脂组合物中的颗粒的以面积基准计的粒径分布示于图1。以面积基准计的粒径分布是针对作为测定对象的颗粒整体的粒径频率分布,以由该粒径算出的面积(详细而言,是具有该粒径的颗粒的截面积)作为基准而示出的粒径分布。
另外,对以面积基准计的粒径分布进行算术平均而得到的值可通过下述式(1)来计算。
[数学式1]
上述式(1)中,J是指粒径的分割编号。q(J)是指频率分布值(单位:%)。X(J)为第J号粒径范围的代表直径(单位:μm)。
4-2. 比表面积
根据由4-1的测定得到的粒径分布,计算润滑脂组合物中的颗粒(包含脲系增稠剂(B)的颗粒)的比表面积(单位:cm2/cm3)。
4-3. 动摩擦力(动摩擦力的平均)
使用球盘(ball on disc)型的往复动摩擦试验机(Bowden Leben式),利用下述条件测定20次往复的动摩擦力(测定间隔:10s),计算各测定时间的动摩擦力的平均值(单位为“N”)。
・板材:聚缩醛(POM)
・球:SUJ-2(钢)
・载荷:4kgf
・滑动距离:10mm
・往复次数:20次
・速度:1mm/s
・温度:室温(25℃)。
4-4. 动摩擦力的不均
根据上述4-3的测定数据,计算各测定时间的动摩擦力的不均(标准偏差)。单位为“N”。其结果,将不均(标准偏差)小于0.01N的情况记作“A”,将0.01N以上且小于0.05N的情况记作“B”,将0.05N以上的情况记作“C”。
4-5. 声响测定
使用SKF公司的润滑脂专用声响测定设备(Grease Test Rig Be Quiet+),根据BeQuiet法来进行声响测定。测定基于该装置的测定说明书。具体而言,在室温(约25℃)下使用规定的深槽滚珠轴承(type608),在轴向的载荷为30N、转速为1800rpm的条件下评价声响特性。首先,在未封入润滑脂的状态下设置新的轴承,边施加规定的载荷边使其以规定转速发生旋转,得到声响数据。接着,对相同的轴承施加规定的载荷,边使其以规定的转速发生旋转,边反复导入润滑脂并鼓气,使润滑脂的封入结束。其后,施加规定的载荷,边使其以规定的转速发生旋转,边进行封入润滑脂时的声响测定,利用装置附带的程序来计算BQ分类。
进行100次(将10次为1组的测定进行10组)对各润滑脂组合物计算BQ分类的操作。进而,根据100次测定得到的BQ分类的比例来计算GN分类。GN分类被区分为GN4、GN3、GN2、GN1、GNX这五种。异响最少、声响特性最好的是GN4,GNX的声响特性最差。需要说明的是,声响特性良好是指不仅抑制滑动部的异响,且能够抑制振动,因此,可以说乘坐舒适性良好。
[表1]
表1
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根据实施例1~3与比较例1的对比可确认:基础油(A)的40℃运动粘度为100mm2/s以上且包含脲系增稠剂(B)的颗粒的以面积基准计的算术平均粒径为2.0μm以下的实施例1~3的润滑油组合物能够降低动摩擦力,且能够减少动摩擦力的不均。进而,根据实施例1和2与实施例3的对比可确认:包含脲系增稠剂(B)的颗粒的比表面积为1.0×105cm2/cm3以上的实施例1~2的润滑油组合物能够使声响特性更良好。
附图标记说明
1 润滑脂制造装置
2 容器主体
3 转子
4 导入部
4A、4B 溶液导入管
5 滞留部
6 第一凹凸部
7 第二凹凸部
8 喷出部
9 容器主体侧的第一凹凸部
10容器主体侧的第二凹凸部
11 喷出口
12 旋转轴
13 转子的第一凹凸部
13A 凹部
13B 凸部
14 转子的第二凹凸部
15 刮板
A1、A2 间隙
Claims (45)
1.润滑脂组合物,其用于金属材料与树脂材料发生滑动的滑动机构的润滑,
所述润滑脂组合物含有基础油(A)、脲系增稠剂(B)和添加剂(C),
所述基础油(A)的40℃运动粘度为100mm2/s以上且1000mm2/s以下,
所述基础油(A)是混合基础油,
所述添加剂(C)选自肌氨酸衍生物(C1)、胺化合物(C2)和酰胺化合物(C3)中的1种以上,
所述润滑脂组合物中的包含所述脲系增稠剂(B)的颗粒满足下述条件(I)和条件(II),
·条件(I):利用激光衍射/散射法对所述颗粒进行测定时的以面积基准计的算术平均粒径为2.0μm以下,
·条件(II):利用激光衍射/散射法对所述颗粒进行测定时的比表面积为1.0×105cm2/cm3以上。
2.根据权利要求1所述的润滑脂组合物,其中,所述算术平均粒径为0.01μm以上。
3.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,所述比表面积为1.2×105cm2/cm3以上。
4.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,所述比表面积为1.0×106cm2/cm3以下。
5.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,所述包含脲系增稠剂(B)的颗粒是润滑脂组合物中包含的脲系增稠剂(B)经聚集而成的颗粒。
6.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,所述基础油(A)的40℃运动粘度为150~700mm2/s。
7.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,所述基础油(A)是40℃运动粘度为15~45mm2/s的低粘度基础油(A1)、40℃运动粘度为250~600mm2/s的高粘度基础油(A2)和40℃运动粘度为32,000~43,000mm2/s的超高粘度基础油(A3)的混合基础油。
8.根据权利要求7所述的润滑脂组合物,其中,以所述低粘度基础油(A1)、所述高粘度基础油(A2)和所述超高粘度基础油(A3)的合计含量的总量100质量%基准计,所述低粘度基础油(A1)的含量为20~55质量%。
9.根据权利要求7所述的润滑脂组合物,其中,以所述低粘度基础油(A1)、所述高粘度基础油(A2)和所述超高粘度基础油(A3)的合计含量的总量100质量%基准计,所述高粘度基础油(A2)的含量为40~75质量%。
10.根据权利要求7所述的润滑脂组合物,其中,以所述低粘度基础油(A1)、所述高粘度基础油(A2)和所述超高粘度基础油(A3)的合计含量的总量100质量%基准计,所述超高粘度基础油(A3)的含量为1~25质量%。
11.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,所述基础油(A)包含矿物油或合成油。
12.根据权利要求11所述的润滑脂组合物,其中,所述矿物油为精制油。
13.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,所述基础油(A)为合成油。
14.根据权利要求13所述的润滑脂组合物,其中,所述合成油选自烃系油、芳香族系油、酯系油、醚系油、通过对利用费托法而制造的蜡进行异构化而得到的合成油。
15.根据权利要求13所述的润滑脂组合物,其中,所述合成油为醚系油。
16.根据权利要求7所述的润滑脂组合物,其中,所述低粘度基础油(A1)、所述高粘度基础油(A2)和所述超高粘度基础油(A3)均为聚-α-烯烃或它们的氢化物。
17.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,所述基础油(A)的粘度指数为60以上。
18.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,所述基础油(A)的含量以所述润滑脂组合物的总量100质量%基准计为50质量%以上且98.5质量%以下。
19.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,所述脲系增稠剂(B)为下述通式(b1)所示的化合物,
R1-NHCONH-R3-NHCONH-R2 (b1)
通式(b1)中,R1和R2各自独立地表示碳原子数6~24的1价烃基,R1和R2任选相同或互不相同;R3表示碳原子数6~18的2价芳香族烃基。
20.根据权利要求19所述的润滑脂组合物,其中,作为所述通式(b1)所示的化合物,包含R1和R2为碳原子数6~24的1价链式烃基的化合物(b1-1)、R1和R2为碳原子数6~24的1价脂环式烃基的化合物(b1-2)、以及R1为碳原子数6~24的1价链式烃基且R2为碳原子数6~24的1价脂环式烃基的化合物(b1-3),
将所述化合物(b1-1)的含有率定义为α摩尔%、将所述化合物(b1-2)的含有率定义为β摩尔%、将所述化合物(b1-3)的含有率定义为γ摩尔%时,α+γ/2:β+γ/2为80:20~50:50。
21.根据权利要求19所述的润滑脂组合物,其中,所述1价烃基为选自1价链式烃基、1价脂环式烃基、1价芳香族烃中的1种。
22.根据权利要求21所述的润滑脂组合物,其中,所述1价链式烃基为碳原子数6~24的直链或支链的烷基。
23.根据权利要求21所述的润滑脂组合物,其中,所述1价脂环式烃基选自环己基、环庚基、环辛基、环壬基、甲基环己基、二甲基环己基、乙基环己基、二乙基环己基、丙基环己基、异丙基环己基、1-甲基丙基环己基、丁基环己基、戊基环己基、戊基甲基环己基和己基环己基。
24.根据权利要求21所述的润滑脂组合物,其中,所述1价芳香族烃基选自苯基、联苯基、三联苯基、萘基、二苯基甲基、二苯基乙基、二苯基丙基、甲基苯基、二甲基苯基、乙基苯基、丙基苯基。
25.根据权利要求19所述的润滑脂组合物,其中,所述2价芳香族烃基选自亚苯基、二苯基亚甲基、二苯基亚乙基、二苯基亚丙基、甲基亚苯基、二甲基亚苯基、乙基亚苯基。
26.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,所述脲系增稠剂(B)的含量以增稠剂的总量100质量%基准计为50质量%以上。
27.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,所述脲系增稠剂(B)的含量以润滑脂组合物总量基准计为15质量%以下。
28.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,所述添加剂(C)选自肌氨酸衍生物(C1)、胺化合物(C2)和酰胺化合物(C3)中的2种以上。
29.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,所述添加剂(C)的含量以润滑脂组合物的总量100质量%基准计为0.1~10.0质量%。
30.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,所述肌氨酸衍生物(C1)为通式(c-1)所示的化合物,
式(c-1)中,R为碳原子数1~30的烷基或碳原子数1~30的烯基。
31.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,所述胺化合物(C2)为选自单胺、二胺、三胺的化合物。
32.根据权利要求31所述的润滑脂组合物,其中,所述单胺为选自通式(c2-i)所示的伯脂肪族单胺、通式(c2-ii)所示的仲脂肪族单胺和通式(c2-iii)所示的叔脂肪族单胺中的至少1种,
通式(c2-i)~(c2-iii)中,R1~R3各自独立地为烷基或烯基。
33.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,所述酰胺化合物(C3)为使羧酸类与胺类发生反应而成的酸酰胺。
34.根据权利要求33所述的润滑脂组合物,其中,所述羧酸类为直链或支链的饱和或不饱和的单羧酸,所述胺类选自烷基胺、烷醇胺和聚亚烷基多胺。
35.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,还包含选自抗氧化剂、防锈剂、极压剂、增稠剂、固体润滑剂、清净分散剂、防腐剂和金属惰化剂中的1种以上。
36.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,润滑脂组合物的工作锥入度为250以上。
37.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,润滑脂组合物的工作锥入度为480以下。
38.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其中,润滑脂组合物的滴点为180℃以上。
39.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其用于各种装置的轴承、滑动部、接合部的润滑部的润滑。
40.根据权利要求1或2所述的润滑脂组合物,其用于汽车领域、办公设备领域、工作机械领域、风车领域、建设用领域和农业机械用领域中的任一装置。
41.权利要求1~40中任一项所述的润滑脂组合物的制造方法,其中,所述润滑脂组合物包含脲系增稠剂(B),向使异氰酸酯化合物溶解于基础油(A)而得到的加热溶液x中添加使单胺溶解于基础油(A)而得到的溶液y,在包含脲系增稠剂(B)的润滑脂组合物中进一步混合添加剂(C)。
42.根据权利要求41所述的润滑脂组合物的制造方法,其中,使用润滑脂制造装置,所述润滑脂制造装置具备:
容器主体,其具有用于导入润滑脂原料的导入部和用于向外部喷出润滑脂的喷出部;以及
转子,其沿着所述容器主体的内周的轴向具有旋转轴,且以能够在所述容器主体的内部发生旋转的方式设置,
所述转子具备下述第一凹凸部:
(i)沿着所述转子的表面交替地设置有凹凸,该凹凸相对于所述旋转轴发生倾斜;
(ii)具有从所述导入部向所述喷出部方向输送的输送能力。
43.滑动机构的润滑方法,其中,对于金属材料与树脂材料发生滑动的滑动机构,添加权利要求1~40中任一项所述的润滑脂组合物。
44.装置,其具有金属材料与树脂材料发生滑动的滑动机构,所述装置是以能够对所述滑动机构的滑动面供给权利要求1~40中任一项所述的润滑脂组合物的方式构成的。
45.根据权利要求44所述的装置,其中,所述滑动机构为具有金属制的球头螺栓、外壳、以及配置在所述球头螺栓与所述外壳之间的树脂制的球座的球形接头。
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