CN113811593A

CN113811593A - 润滑方法

Info

Publication number: CN113811593A
Application number: CN202080034043.5A
Authority: CN
Inventors: 辰巳刚; 设乐裕治
Original assignee: Eneos Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2019-05-09
Filing date: 2020-04-28
Publication date: 2021-12-17
Anticipated expiration: 2040-04-28
Also published as: CN113811593B; JPWO2020226106A1; SG11202112231PA; KR20220003074A; WO2020226106A1

Abstract

公开一种使用润滑油组合物对一对滑动构件进行润滑的润滑方法。该润滑方法中，一对滑动构件中的至少一者为包含工程塑料的构件，润滑油组合物含有润滑油基础油和抗磨剂，所述抗磨剂选自由作为构成元素包含磷并且不含硫的抗磨剂、作为构成元素包含硫并且不含磷的抗磨剂、以及作为构成元素包含磷和硫的抗磨剂组成的组中的至少1种。

Description

润滑方法

技术领域

本发明涉及润滑方法。

背景技术

在具有金属材料作为滑动构件的机械装置等中，为了对滑动构件进行润滑，使用各种润滑剂。作为润滑剂，使用根据需要而配混有各种添加剂的润滑油、润滑脂等。

近年，从以节约燃油消耗等为背景的部件的轻量化、加工的容易性等观点出发，作为滑动构件，在很多用途中研究了树脂材料的使用。但是，树脂材料比金属材料机械强度差，存在发生磨耗、破损等的情况。

例如，专利文献1中公开了将润滑剂(冷冻机油)应用于由聚苯硫醚等形成的滑动部分、或者具有聚合物涂膜或无机涂膜的滑动部分的方案，所述润滑剂包含选自矿物油、合成脂环式烃化合物及合成芳香族烃化合物中的至少1种作为主成分、且含有40℃下的运动粘度为1～8mm²/s的基础油。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2007/058072号

发明内容

发明要解决的问题

使用树脂材料(特别是包含工程塑料的构件)作为滑动构件的情况下，与使用金属材料的情况相比，必须提高滑动性。但是，以往的润滑方法从提高滑动性的观点出发可以说未必是充分的，有改善的余地。

本发明是鉴于这样的情况而作出的，其目的在于，提供在使用树脂材料作为滑动构件的情况下可以提高滑动性的润滑方法。

用于解决问题的方案

本发明提供一种润滑方法，其使用润滑油组合物对一对滑动构件进行润滑。该润滑方法中，一对滑动构件的至少一者为包含工程塑料的构件，润滑油组合物含有润滑油基础油和抗磨剂，所述抗磨剂选自由作为构成元素包含磷并且不含硫的抗磨剂、作为构成元素包含硫并且不含磷的抗磨剂、以及作为构成元素包含磷和硫的抗磨剂组成的组中的至少1种。根据这样的润滑方法，在从轻量化的观点出发而使用树脂材料作为滑动构件的情况下，能够降低滑动构件间的摩擦系数、并且提高耐磨耗性，可提高滑动性。

一对滑动构件优选一者为包含工程塑料的构件、另一者为包含铁系材料的构件。

发明的效果

根据本发明，提供在使用树脂材料作为滑动构件的情况下可提高滑动性的润滑方法。

具体实施方式

以下，详细地对用于实施本发明的方式进行说明。但是，本发明并不限定于以下的实施方式。

一个实施方式的润滑方法为使用润滑油组合物对(对向地相对运动的)一对滑动构件进行润滑的方法。

本实施方式的润滑方法中，一对滑动构件中的至少一者为包含工程塑料(以下，有时称为“engineering plastic”。)的构件。工程塑料通常是指：耐热性为100℃以上、强度为50MPa以上、弯曲模量为2.4GPa以上的塑料。工程塑料中还包含耐热性为150℃以上的超级工程塑料(以下，有时称为“Super engineering plastic”。)。

作为工程塑料，没有特别限制，例如，可列举出聚碳酸酯(PC)、改性聚苯醚(m-PPE)等非晶性树脂、聚缩醛(POM)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等(半)结晶性树脂等。这些之中，工程塑料为聚缩醛(POM)或聚酰胺(PA)为宜。

工程塑料可以为超级工程塑料。作为超级工程塑料，没有特别限制，例如，可列举出聚苯砜(PPSU)、聚砜(PSF)、聚芳酯(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)等非晶性树脂、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、液晶聚合物(LCP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)等(半)结晶性树脂等。这些之中，超级工程塑料为聚醚醚酮(PEEK)为宜。

PEEK是将苯环彼此用醚键或羰基连接的结构的半结晶性聚合物的1种。PEEK例如为具有下述式(A)所示的结构单元的聚合物。

PEEK的数均分子量Mn例如可以为20000～50000，PEEK的重均分子量Mw例如可以为60000～150000。表示分子量分布的Mw/Mn可以为2～4。需要说明的是，数均分子量Mn及重均分子量Mw是指通过GPC法测定的数值，为聚苯乙烯基准的相对值。

滑动构件可以为由工程塑料形成的构件，从进一步提高滑动性的观点出发，滑动构件可以为除工程塑料以外还包含固体润滑剂、增强纤维、填充剂、添加剂等作为其他成分的构件。

作为固体润滑剂，例如，可列举出氮化硼、二硫化钼、氟树脂、碳系固体润滑剂(石墨、炭黑等)等。

在滑动构件包含固体润滑剂的情况下，其含量以滑动构件总量为基准可以为0.1～30质量％或0.5～20质量％。固体润滑剂的含量以滑动构件总量为基准为30质量％以下时，在利用混合物制作粒料的工序中，不易产生不良情况，能够防止作为滑动构件的冲击强度等力学物性显著降低。固体润滑剂的含量以滑动构件总量为基准为0.1质量％以上时，能够充分获得包含固体润滑剂的效果。

作为增强纤维，例如，可列举出玻璃纤维、碳纤维(Carbon fiber)、芳纶纤维、各种晶须等纤维状物等。这些之中，从能够进一步提高滑动性的方面出发，增强纤维优选为玻璃纤维、碳纤维、或芳纶纤维，从能够进一步抑制滑动时的滑动构件的磨耗的方面出发，更优选为碳纤维或芳纶纤维。

在滑动构件包含增强纤维的情况下，其含量以滑动构件总量为基准可以为0.1～80质量％以下或0.5～70质量％以下。增强纤维的含量以构件总量为基准为80质量％以下时，在利用混合物制作粒料的工序中，不易产生不良情况，能够防止作为滑动构件的冲击强度等力学物性显著降低。增强纤维的含量以滑动构件总量为基准为0.1质量％以上时，能够充分得到包含增强纤维的效果。

作为填充剂，例如，可列举出滑石、云母、玻璃片(glass flake)、粘土、绢云母、碳酸钙、硫酸钙、硅酸钙、二氧化硅、氧化铝、氢氧化铝、氢氧化钙、钛酸钾、氧化钛、氟碳树脂纤维、氟碳树脂、硫酸钡、各种晶须等。

作为添加剂，例如，可列举出着色剂、分散剂、增塑剂、抗氧化剂、固化剂、阻燃剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、抗静电剂、表面活性剂等。

填充剂及添加剂的含量的总和没有特别限定，以滑动构件总量为基准，可以为10质量％以下或5质量％以下。

滑动构件还可以在不明显损害本发明效果的范围内包含除工程塑料以外的聚合物。作为除工程塑料以外的聚合物，例如，可列举出聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂等。

对于对向地相对运动的一对滑动构件而言，可以滑动构件两者均为包含工程塑料的构件，也可以滑动构件中的一者为包含工程塑料的构件、而另一者为包含工程塑料的构件以外的构件。作为这样的构件，例如，可列举出铁系材料、铝系材料、镁系材料等金属系材料、除工程塑料以外的聚合物、塑料、碳等非金属系材料等。这些之中，从能够进一步提高滑动性的方面出发，滑动构件中的另一者优选为包含金属系材料的构件、更优选为包含铁系材料的构件。

在滑动构件中的一者为包含工程塑料的构件、另一者为包含金属系材料的构件的情况下，对于本实施方式的润滑方法而言，即使为表面粗糙度(算术平均粗糙度Ra)大的包含金属系材料的构件，也能够提高滑动性。包含金属系材料的构件的表面粗糙度(算术平均粗糙度Ra)例如可以为0.05μm以上、0.1μm以上、或0.3μm以上。

本实施方式的润滑方法使用润滑油组合物对上述的滑动构件进行润滑。润滑油组合物含有润滑油基础油和规定的抗磨剂。

作为润滑油基础油，例如，可列举出烃油、含氧油等。作为烃油，例如，可列举出矿物油系烃油、合成系烃油等。作为含氧油，例如，可列举出酯、醚、碳酸酯、酮、硅酮、聚硅氧烷等。润滑油基础油可以单独使用1种，也可以以任意比例组合使用2种以上。润滑油基础油优选包含烃油(矿物油系烃油或合成系烃油)。

作为矿物油系烃油，例如，可列举出通过将溶剂脱沥青、溶剂提取、氢化分解、溶剂脱蜡、接触脱蜡、氢化纯化、硫酸清洗、白土处理等纯化处理单独使用或适宜组合2种以上来对将原油常压蒸馏和/或减压蒸馏而得到的润滑油馏分进行纯化而得到的烷烃系矿物油(正构烷烃、异构烷烃等)、环烷烃系矿物油、芳香族系矿物油等。

作为合成系烃油，例如，可列举出烷基苯、烷基萘、聚α-烯烃(PAO)、聚丁烯、乙烯-α-烯烃共聚物等。

从滑动性的观点出发，润滑油基础油的40℃运动粘度例如可以为1mm²/s以上、5mm²/s以上、或10mm²/s以上，可以为1000mm²/s以下、600mm²/s以下、200mm²/s以下、100mm²/s以下、或50mm²/s以下。需要说明的是，本说明书中，40℃运动粘度是指依据JIS K 2283：2000测定的40℃下的运动粘度。

本实施方式的润滑方法中使用的润滑油基础油的100℃运动粘度、粘度指数、NOACK蒸发量、闪点、倾点等其他物性可以适宜进行设定。

润滑油基础油的含量以润滑油组合物总量为基准例如可以为70质量％以上、80质量％以上、85质量％以上、90质量％以上、95质量％以上、或97质量％以上，可以为99.9质量％以下、99.7质量％以下、或99.5质量％以下。

抗磨剂为选自由作为构成元素包含磷并且不含硫的抗磨剂(以下，有时称为“第1抗磨剂”。)、作为构成元素包含硫并且不含磷的抗磨剂(以下，有时称为“第2抗磨剂”。)、以及作为构成元素包含磷和硫的抗磨剂(以下，有时称为“第3抗磨剂”。)组成的组中的至少1种。

作为第1抗磨剂，例如，可列举出二烷基磷酸锌；亚磷酸酯(亚磷酸单(烷基或芳基)酯、亚磷酸二(烷基或芳基)酯、亚磷酸三(烷基或芳基)酯等)(phosphite)；磷酸酯(磷酸单(烷基或芳基)酯、磷酸二(烷基或芳基)酯、磷酸三(烷基或芳基)酯等)(Phosphate)；磷酸酯或亚磷酸酯的胺盐、金属盐、衍生物；缩合磷酸酯；膦酸酯等。第1抗磨剂例如可以为磷酸酯(Phosphate)或其金属盐。

作为磷酸二烷基酯的锌盐(二烷基磷酸锌)，例如，可以为下述式(C)所示的化合物。

式(C)中，R²¹～R²⁴各自独立地表示直链状或支链状的烷基。烷基的碳数可以为1以上或3以上，可以为24以下、12以下、或8以下。

作为亚磷酸酯，例如，可列举出亚磷酸二丁酯、亚磷酸二戊酯、亚磷酸二己酯、亚磷酸二庚酯、亚磷酸二辛酯、亚磷酸二壬酯、亚磷酸二癸酯、亚磷酸二(十一烷基)酯、亚磷酸二(十二烷基)酯、亚磷酸二油基酯、亚磷酸二苯酯、亚磷酸二甲苯酯等亚磷酸二(烷基或芳基)酯；亚磷酸三丁酯、亚磷酸三戊酯、亚磷酸三己酯、亚磷酸三庚酯、亚磷酸三辛酯、亚磷酸三壬酯、亚磷酸三癸酯、亚磷酸三(十一烷基)酯、亚磷酸三(十二烷基)酯、亚磷酸三油基酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三甲苯酯等亚磷酸三(烷基或芳基)酯等。烷基可以为直链状，也可以为支链状，可以具有不饱和键。

作为磷酸酯，例如，可列举出：磷酸二乙酯、磷酸二丁酯、磷酸二戊酯、磷酸二己酯、磷酸二庚酯、磷酸二辛酯、磷酸二壬酯、磷酸二癸酯、磷酸二(十一烷基)酯、磷酸二(十二烷基)酯、磷酸二油基酯、磷酸二苯酯、磷酸二甲苯酯等磷酸二(烷基或芳基)酯；磷酸三丁酯、磷酸三戊酯、磷酸三己酯、磷酸三庚酯、磷酸三辛酯、磷酸三壬酯、磷酸三癸酯、磷酸三(十一烷基)酯、磷酸三(十二烷基)酯、磷酸三(十三烷基)酯、磷酸三(十四烷基)酯、磷酸三(十五烷基)酯、磷酸三(十六烷基)酯、磷酸三(十七烷基)酯、磷酸三(十八烷基)酯、磷酸三油基酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三(乙基苯基)酯、磷酸三(丙基苯基)酯、磷酸三(丁基苯基)酯、磷酸三(二甲苯基)酯、磷酸甲苯基二苯基酯、磷酸(二甲苯基)二苯基酯等磷酸三(烷基或芳基)酯等。烷基可以为直链状，也可以为支链状，可以具有不饱和键。

作为缩合磷酸酯，例如，可列举出间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、间苯二酚双[二(二甲苯基)磷酸酯]、双酚A双(二苯基磷酸酯)等。

作为膦酸酯，例如，可列举出膦酰基乙酸二烷基酯、膦酸二烷基羟基甲酯、膦酸二烷基羟基乙酯、膦酸二烷基羟基十一烷基酯等。这些膦酸酯的烷基例如可以是碳数为1～20的直链或支链脂肪族基团等。

作为第2抗磨剂，例如，可列举出二硫代氨基甲酸酯、二硫代氨基甲酸锌、二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)、二硫化物、硫化烯烃、硫化油脂等。第2抗磨剂例如可以为硫化烯烃。

作为第3抗磨剂，例如，可列举出：二烷基二硫代磷酸锌(ZnDTP)；硫代亚磷酸酯；二硫代亚磷酸酯；三硫代亚磷酸酯；硫代磷酸酯；二硫代磷酸酯；三硫代磷酸酯；硫代亚磷酸酯、二硫代亚磷酸酯、三硫代亚磷酸酯、硫代磷酸酯、二硫代磷酸酯、或三硫代磷酸酯的胺盐、金属盐、衍生物等。第3抗磨剂例如可以为二烷基二硫代磷酸锌(ZnDTP)。

二烷基二硫代磷酸锌(ZnDTP)例如可以为下述式(B)所示的化合物。

式(B)中，R¹¹～R¹⁴各自独立地表示直链状或支链状的烷基。烷基的碳数可以为1以上或3以上，也可以为24以下、12以下、或8以下。

抗磨剂为选自由第1抗磨剂、第2抗磨剂及第3抗磨剂组成的组中的至少1种。抗磨剂优选为第1抗磨剂或第3抗磨剂。

抗磨剂的含量以润滑油组合物总量为基准例如可以为0.01质量％以上、0.05质量％以上、0.1质量％以上、0.3质量％以上、或0.5质量％以上，可以为20质量％以下、15质量％以下、10质量％以下、5质量％以下、或3质量％以下。

润滑油组合物可以根据其目的进一步含有通常使用的任意润滑油用添加剂。作为这样的润滑油用添加剂，例如，可列举出抗氧化剂、消泡剂、金属减活剂、粘度指数改进剂、降凝剂、清洁分散剂、酸捕捉剂、防锈剂等。这些润滑油用添加剂的含量以润滑油组合物总量为基准例如可以为0.1～20质量％。

从滑动性的观点出发，润滑油组合物的40℃运动粘度例如可以为1mm²/s以上、5mm²/s以上、或10mm²/s以上，可以为1000mm²/s以下、600mm²/s以下、200mm²/s以下、100mm²/s以下、或50mm²/s以下。

本实施方式的润滑方法中使用的润滑油组合物的100℃运动粘度、粘度指数、NOACK蒸发量、闪点、倾点等其他物性可以适宜进行设定。

本实施方式的润滑方法可以应用于各种装置的润滑系统。作为所述润滑系统，例如，可列举出用于对(电动)汽车、铁路、航空器等运输机械、工作机械、机器人等工业机械、洗衣机、冰箱、室内空调器、吸尘器等家电产品、钟表、照相机等精密机械等机械装置中的需要润滑性的部分进行润滑的润滑系统等。作为需要润滑性的部分，例如，可列举出齿轮、轴承、泵、叶片/转子、活塞环等部件彼此接触并滑动的部分(滑动部)等。作为包含该滑动部的机械装置，可列举出引擎、变速箱、压缩机、液压机构、马达等。作为包含该滑动部的机械装置，除此之外还可列举出包含各种冷却介质的压缩机系统等。

润滑系统中将润滑油组合物供给至滑动构件的方法没有特别限制。润滑系统例如可以为具备贮存部和供给部的系统，所述贮存部收纳润滑油组合物；所述供给部从贮存部向滑动构件供给润滑油组合物。供给部可以为通过泵等供给手段向滑动构件供给润滑油组合物的循环式的供给部。润滑系统可以为使滑动构件浸渍润滑油组合物的系统。润滑系统也可以为如冰箱、室内空调器等冷却介质循环系统中的压缩机那样在具备滑动构件的容器内填充有润滑油组合物的系统。

实施例

以下，举出实施例更具体地对本发明进行说明。但是，本发明不限定于这些实施例。

(实施例1-1、1-2及比较例1-1、1-2)

(实施例2-1～2-4及比较例2-1)

(实施例3-1～3-3及比较例3-1、3-2)

<润滑油组合物的制备>

将表1、表2、及表3所示的润滑油基础油及抗磨剂混合，由此制备润滑油组合物。需要说明的是，表1、表2、及表3所示的数值是指质量份。

各成分的详情如下。

[润滑油基础油]

润滑油基础油1：聚α-烯烃(PAO、商品名：Durasyn-164、INEOS公司制、40℃运动粘度：17.5mm²/s、100℃运动粘度：4.0mm²/s)

润滑油基础油2：聚α-烯烃(PAO、商品名：Durasyn-168、INEOS公司制、40℃运动粘度：46.0mm²/s、100℃运动粘度：8.0mm²/s)

润滑油基础油3：矿物油系烃油(API 1509，基于Appendix E的基础油分类：GroupIII、40℃运动粘度：20.3mm²/s、100℃运动粘度：4.3mm²/s、粘度指数：121、15℃密度：0.836g/cm³)

润滑油基础油4：矿物油系烃油(API 1509，基于Appendix E的基础油分类：GroupI、40℃运动粘度：3.4mm²/s、100℃运动粘度：1.3mm²/s、粘度指数：84、15℃密度：0.830g/cm³)

[抗磨剂]

比较抗磨剂：N-油酰基肌氨酸(商品名：Sarkosyl O、BASF公司制)

抗磨剂1-1：磷酸三甲苯酯(商品名：TCP、大八化学工业株式会社制、第1抗磨剂)

抗磨剂1-2：亚磷酸二油基酯(商品名：JP-218-OR、城北化学工业株式会社制、第1抗磨剂)

抗磨剂1-3：磷酸二正丁基锌(磷含量：13.2质量％、硫含量：0质量％、锌含量：13质量％、第1抗磨剂)

抗磨剂2-1：硫化烯烃(商品名：GS-440L、DIC株式会社制、第2抗磨剂)

抗磨剂3-1：二烷基二硫代磷酸锌(ZnDTP、商品名：HiTEC653、Afton ChemicalCorporation制、第3抗磨剂)

<摩擦特性的评价>

对上述中制作的润滑油组合物，使用MTM(Mini Traction Machine)试验机(PCSInstruments公司制)，在以下的条件下进行摩擦特性试验，求出最后10分钟的平均的摩擦系数(μ)。需要说明的是，对于球，使用下述钢球：准备1/2英寸、高碳铬轴承钢(AISI52100)、硬度800-920HV、表面粗糙度<0.02μm的市售的钢球，通过喷丸对其进行处理，由此将表面调整为以算术平均粗糙度(Ra)计0.5μm的钢球。另外，对于盘，使用对无填充剂添加的聚醚醚酮(PEEK、超级工程塑料、Solvay公司制KetaSpire(注册商标)KT-820NT)进行注射成形并调整为长度40mm×宽度40mm×厚度2mm的尺寸的PEEK片作为盘(PEEK盘)。将结果示于表1、表2及表3。摩擦系数越小，表示摩擦特性越优异。

油温：25℃

载荷：50N

圆周速度：0.5m/s

打滑率：50％

试验时间：60分钟

<磨耗特性的评价>

测定上述摩擦特性试验后的盘的磨耗痕的深度并求出体积磨耗量。将结果示于表1、表2及表3。体积磨耗量越小，表示磨耗特性越优异。

[表1]

[表2]

[表3]

(比较例4-1、4-2)

<润滑油组合物的制备>

将表4所示的润滑油基础油及抗磨剂混合，由此制备润滑油组合物。需要说明的是，表4所示的数值是指质量份。另外，各成分的详情与上述同样。

<摩擦特性的评价及磨耗特性的评价>

对于上述中制作的润滑油组合物，将PEEK盘变更为钢盘(PCS公司制标准钢盘、材质：AISI52100)，除此以外，与上述同样地操作，进行摩擦特性的评价及磨耗特性的评价。将结果示于表4。为了对比，也一并示出比较例2-1及实施例2-3的数据。

[表4]

如表1、表2及表3所示，对于使用含有特定抗磨剂的润滑油组合物的实施例，与仅使用润滑油基础油的比较例及使用不含有特定抗磨剂的润滑油组合物的比较例相比，能够降低滑动构件间的摩擦系数，能够减少体积磨耗量。另外，如表4所示，在滑动构件的一对组合为钢球及钢盘的情况下，添加了特定抗磨剂的比较例4-2与未添加特定抗磨剂的比较例4-1相比，在摩擦特性及磨耗特性的方面差。另一方面，在滑动构件的一对组合为钢球及PEEK盘的情况下，尽管与比较例4-1和比较例4-2的盘的种类不同而引起体积磨耗量的绝对值有差异，但添加了特定抗磨剂的实施例2-3与未添加特定抗磨剂的比较例2-1相比，在摩擦特性及磨耗特性的方面优异。由此明确了，使用特定的抗磨剂所带来的滑动性的提高是在一对滑动构件中的至少一者为包含工程塑料的构件的情况下有特异性地表现的效果。根据以上可确认：本发明的润滑方法在使用树脂材料作为滑动构件的情况下可提高滑动性。

Claims

1.一种润滑方法，其使用润滑油组合物对一对滑动构件进行润滑，

所述一对滑动构件中的至少一者为包含工程塑料的构件，

所述润滑油组合物含有润滑油基础油和抗磨剂，所述抗磨剂选自由作为构成元素包含磷并且不含硫的抗磨剂、作为构成元素包含硫并且不含磷的抗磨剂、以及作为构成元素包含磷和硫的抗磨剂组成的组中的至少1种。

2.根据权利要求1所述的润滑方法，其中，所述一对滑动构件中的一者为包含工程塑料的构件，另一者为包含铁系材料的构件。