JP2003206491A - 低トルクグリース組成物 - Google Patents
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Abstract
定な特性を有する自動車や航空機のモータ軸受に好適に
利用で出来、しかも低温度で高荷重低トルク性のグリー
ス組成物を提供する。 【解決手段】(a)一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rはすべて整数であり、合計が25〜45の整数を表
す)で表される25mm2/sec以下の動粘度(40
℃)を有する直鎖状パーフルオロポリエーテル油及び
(b)一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rはすべて整数であり、合計が100〜200の整数を
表す)で表される250mm2/sec以上の動粘度
(40℃)を有する直鎖状パーフルオロポリエーテル油
を含有する基油(c)ポリテトラフルオロエチレン増ち
ょう剤を含有してなる動粘度(40℃)40〜150m
m2/secの低トルクグリース組成物。
Description
組成物に関するものである。さらに詳しくは、パーフル
オロポリエーテル油を基油とし、ポリテトラフルオロエ
チレンを増ちょう剤として用いた低トルクグリース組成
物及びこれを用いた自動車用または航空機用のモータ軸
受に関する。本発明は電制スロットルモーターに用いら
れる軸受用グリース組成物に関する。さらに詳しくは、
本発明のグリースを軸受に封入した場合、低温時のトル
クが小さく、寿命が長くなり、低温から高温にまで使用
される優れた特性を有するフッ素グリース組成物に関す
る。
グリースに要求される特性は、厳寒の極地や灼熱の砂漠
などで想定される温度であるマイナス40℃〜180℃
の広範囲の温度で、一定の特性が要求されている。この
ような特性を満たすべく種々の研究がされてきたが、ま
だまだ改善の余地はのこされているのが実情である。自
動車とくに、電制スロットルモーターに用いられる軸受
用グリース組成物に対する要求性能としては、トルク
(室温時および低温時の回転トルク)が小さいこと、音
響性能が優れていること、漏洩(揮発)が少ないこと、
長寿命であること、高温から低温(-40℃から180℃)ま
で使用できること等が挙げられ、特に過酷な要求性能が
求められる軸受けには、高温での耐久性、酸化安定性、
耐薬品性、低温性などに優れているフッ素グリースが用
いられている。
ルオロポリエーテルを基油として、テトラフルオロエチ
レン共重合体を増稠剤として用い、その他少量の防錆
剤、腐食防止剤で構成されている。さらに低温性が要求
される部分については、優れた低温特性を有する直鎖状
のパーフルオロポリエーテル油が使用されている。近年
は要求性能が厳しくなり、これらのフッ素グリースでも
耐荷重低温トルク性能、耐久性を満足させることは出来
ない。こうした過酷な要求性能を満たすために、例えば
液体フッ素化ポリマーと双峰粒度分布を有する六方格子
窒化ホウ素粉末を含む増稠剤とを含むグリース組成物
(特開平7-102274)が提案されており、これによって耐
熱性、軸受耐久性には優れた特性を有するが、低温トル
ク特性については何ら言及されていない。
グリース組成物は、マイナス40℃〜180℃の広範囲
の温度で安定な特性を有する自動車や航空機のモータ軸
受に好適に利用で出来、しかも低温度で高荷重低トルク
性のグリース組成物を開発すべく鋭意研究した結果、従
来のパーフルオロポリエーテル油を基油としたグリース
組成物に比して格段に優れた低トルクのグリース組成物
及びこれを用いた自動車用とくに電制スロットルモータ
ー用モータ軸受または航空機用のモータ軸受に適した低
トルクグリース組成物を提供するものである。本発明者
は、電制スロットルモーターに用いられる軸受に要求さ
れる性能すなわち、高荷重低温時の低トルク、長寿命の
軸受に用いられる転がり軸受用フッ素グリース組成物を
開発すべく鋭意研究を続けた。
用いるパーフルオロポリエーテル油を、分枝状のポリマ
ーを含まない直鎖状のポリマーのみに限定した上、分子
量の大きいポリマーと分子量の小さいポリマーを配合
し、増ちょう剤としてテトラフルオロエチレン微粉末を
用いることにより、目的が達成されることを見出し、本
発明を完成させるに至った。
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rは0、又は10以下の整数を表す)で表される25m
m2/sec以下の動粘度(40℃)を有する直鎖状パ
ーフルオロポリエーテル油及び(b)一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rは0、又は10〜200の整数を表す)で表される2
50mm2/sec以上の動粘度(40℃)を有する直
鎖状パーフルオロポリエーテル油を含有する基油(c)
ポリテトラフルオロエチレン増ちょう剤を含有してなる
動粘度(40℃)40〜150mm2/secの低トル
クグリース組成物とすることにより、低トルクでマイナ
ス40℃〜180℃の広範囲の温度で安定な特性を有す
るグリース組成物を得ることが出来た。
る直鎖状パーフルオロポリエーテル油としては、一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rは200以下の整数を表す)において、r=0で表さ
れる分子構造の直鎖状パーフルオロポリエーテル油を用
いるのが良い。何故ならば、化学式(C3F6O)rを
含む直鎖パーフルオロポリエーテル油は、化学式(C3
F6O)rを含まない直鎖パーフルオロポリエーテル油
と比べ粘度指数が低いため、低温時の粘度が高くなり、
トルクを上昇させる原因となるからである。したがって
r=0で表される分子構造の直鎖状パーフルオロポリエ
ーテル油を用いれば、さらに低温時のトルクを低減させ
ることができる。具体的には次のようなものが用いられ
る。 RfO(CF2CF2O)m(CF2O)nRf m+n:3〜200 m/n:10〜90/90〜10これは、テトラフルオロエチレンの
光酸化重合で生成した先駆体を完全にフッ素化すること
によって得られる。
テル油は、分子量が小さく動粘度(40℃)(JIS K-22
83;-40℃)が25mm2/秒以下のもの、好ましくは5〜25mm2
/秒のものが用いられる。これよりも低い動粘度(40
℃)のものは、蒸発量が多いため耐熱用グリースとして
用いることが出来ない。(b)成分の直鎖状パーフルオ
ロポリエーテル油は、分子量が大きく動粘度(40℃)
(JIS K-2283;-40℃)が250mm2/秒以上のもの、好まし
くは250〜500mm2/秒のものが混合して用いられる。これ
より動粘度(40℃)が高いものは、流動点(JIS K-22
83)が高くなり、通常の使用方法では低温時のトルクを
高くする原因となる。これらの異なる粘度を持つパーフ
ルオロポリエーテル油は、それぞれ異なった特性を持
つ。パーフルオロポリエーテル油(a)は、高粘度指
数、低温トルク性能および低摩擦特性を有するが耐熱性
には劣る。一方パーフルオロポリエーテル油(b)は、
低温トルク性能こそ劣るが、低揮発性、高温での油膜保
持性が優れている。
のパーフルオロポリエーテル油を混合して基油とするこ
とによって両者の性質、つまり低温トルク性能を維持し
ながら、耐久性を持つ兼ね備えた性質を持たせることが
できる。パーフルオロポリエーテル油(a)にパーフル
オロポリエーテル油(b)を適宜混合することによって
パーフルオロポリエーテル油(a)の低温トルク性能を
維持しつつ、耐摩耗性、耐久性を付与することができ
る。パーフルオロポリエーテル油(a)とパーフルオロ
ポリエーテル油(b)の配合率は、使用条件に合わせて
適宜可能だが、両者の長所を維持し兼ね備えるために
は、パーフルオロポリエーテル油(a)/パーフルオロ
ポリエーテル油(b)=90〜10/10〜90である
ことが好ましい。
ルオロポリエーテル油(a)と、分子量が大きいパーフ
ルオロポリエーテル油(b)の中間に当たる分子量の直
鎖状のパーフルオロポリエーテル油のみを基油とした
時、我々の予想に反して、トルクが大きいグリースとな
ってしまった。しかし、(a)と(b)の中間に当たる
分子量の直鎖状のパーフルオロポリエーテル油も、基油
全体の20質量%以下程度は存在していても、本発明の
低トルクグリース組成物の目的はあるていどは達成でき
る。
ン増ちょう剤は、テトラフルオロエチレンを分子量調整
剤の存在下に共重合させることによって得られ、融点が
310〜330℃の範囲に限定したテロマーが得られ
る。例えば溶液重合、乳化重合、懸濁重合などの方法に
よって重合され、高分子量ポリテトラフルオロエチレン
を熱分解、γ線照射、機械粉砕等などの方法で処理さ
れ、数平均分子量が約1000〜500000程度のも
のが用いられる。得られたポリテトラフルオロエチレン
は、一般に平均一次粒子径が500μm以下のもの、好
ましくは約0.05〜20μmの平均一次粒子径を有す
る。
う剤は、粒子径が小さいものと粒子径が大きいものの組
み合わせが望ましい。すなわち、(d)0.5μm以下
の粒子径のもの5〜95質量%及び(e)5μm以上の
粒子径のもの95〜5質量%より構成されるものが良
い。(d)0.5μm以下の粒子径のものとしては、乳
化重合法ポリテトラフルオロエチレン(分子量10〜20
万、一次粒子径0.2μm)又は溶液重合法ポリテトラフル
オロエチレン(分子量10〜20万、一次粒子径0.1μmが挙
げられる。(e)5μm以上の粒子径のものとしては、
増ちょう剤としてポリテトラフルオロエチレンは、グリ
ース組成物全体の1〜60質量%、好ましくは5〜30
質量%の割合で配合される。
に応じ周知の防錆剤、腐食防止剤を併用しても良い。防
錆剤としては、例えば脂肪酸、脂肪酸石けん、脂肪酸ア
ミン、アルキルスルホン酸塩、酸化パラフィン、ポリオ
キシアルキルエーテル、スルホン酸ナトリウム、スルホ
ン酸バリウム、スルホン酸カリウム、スルホン酸カルシ
ウム、アルキルナフタレン、亜硝酸ナトリウム、硝酸ナ
トリウム等が挙げられる。また、腐食防止剤としては、
例えばベンゾトリアゾール、ベンゾイミダゾール、チア
ジアゾール等が挙げられる。本発明の潤滑グリース組成
物の製造方法には特に制限はなく、例えば2種のパーフ
ルオロポリエーテル混合油にポリテトラフルオロエチレ
ンおよび添加剤を所定量混合し、三本ロールもしくは高
圧ホモジナイザーで十分に混錬することによって得られ
る。
おりである。 (1)(a)一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rはすべて整数であり、合計が25〜45の整数を表
す)で表される25mm2/sec以下の動粘度(40
℃)を有する直鎖状パーフルオロポリエーテル油及び
(b)一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rはすべて整数であり、合計が100〜200の整数を
表す)で表される250mm2/sec以上の動粘度
(40℃)を有する直鎖状パーフルオロポリエーテル油
を含有する基油(c)ポリテトラフルオロエチレン増ち
ょう剤を含有してなる動粘度(40℃)40〜150m
m2/secの低トルクグリース組成物。 (2)一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rはすべて整数であり、r=0、p+qの合計25〜2
00の整数を表す)で表される分子構造の直鎖状パーフ
ルオロポリエーテル油を(a)成分及び(b)成分とし
て用いる上記1に記載された動粘度(40℃)40〜1
50mm2/secの低トルクグリース組成物。 (3)(c)ポリテトラフルオロエチレン増ちょう剤
が、(d)0.5μm以下の粒子径のもの5〜95質量
%及び(e)5μm以上の粒子径のもの95〜5質量%
より構成される上記1又は上記2に記載された動粘度
(40℃)40〜150mm2/secの低トルクグリ
ース組成物。 (4) (f)一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rはすべて整数であり、合計50〜80の整数を表す)
で表される動粘度(40℃)40〜150mm2/se
cの動粘度(40℃)を有する直鎖状パーフルオロポリ
エーテル油を、基油全体の20質量%以下含んでなる上
記1ないし上記3のいずれかひとつに記載した動粘度
(40℃)40〜150mm2/secの低トルクグリ
ース組成物。 (5) 防錆剤及び/又は腐食防止剤を添加した上記1
ないし上記4のいずれかひとつに記載した動粘度(40
℃)40〜150mm2/secの低トルクグリース組
成物。 (6) 上記1ないし上記4のいずれかひとつに記載さ
れた動粘度(40℃)40〜150mm2/secの低
トルクグリース組成物を自動車用電制スロットルモータ
用軸受に用いること。 (7) 上記1ないし上記4のいずれかひとつに記載さ
れた動粘度(40℃)40〜150mm2/secの低
トルクグリース組成物を航空機用モータ軸受に用いるこ
と。
はこれらの実施例に拘束されるものではない。本発明で
用いられる基油に用いられたパーフルオロポリエーテル
油は次のとおりである。 (基油)一般式:RfO(CF2CF2O)m(CF2
O)nRfで表されるパーフルオロポリエーテルであっ
て、以下の4種類を用意した。 A−1 :動粘度(40℃) 15mm2/sec m+
n=35 A−2:動粘度(40℃) 70mm2/sec m+
n=60 A−3:動粘度(40℃) 85mm2/sec m+
n=70 A−4:動粘度(40℃) 320mm2/sec m
+n=110このうち、本発明の(a)成分としては、
A−1を用い、(b)成分としてはA−4を用いた。 (増ちょう剤) B−1:乳化重合法ポリテトラフルオロエチレン(分子
量10〜20万、一次粒子径0.2μm) B−2:溶液重合法ポリテトラフルオロエチレン(分子
量10〜20万、一次粒子径0.1μm) B−3:懸濁重合法ポリテトラフルオロエチレン(分子
量5〜10万、一次粒子径13μm) このうち、本発明の(d)成分としてB−1及び/又は
B−2を用い、(e)成分としてはB−3を用いた。
テルA−1(a成分)及びA−4(b成分)を3:1の
質量比率で混合することにより、動粘度(40℃)45
mm2/secの基油を調製した。増ちょう剤としてポ
リテトラフルオロエチレンB−2を組成物全体の20質
量%加えて、三本ロールで十分に混錬することによって
グリース組成物を得た。以下同様に、実施例2〜12、
比較例1〜3についてグリースを作成した。配合割合を
表1にまとめて示す。
グリース組成物について、次の各項目の測定を行なっ
た。 (1) 低温トルク試験-1 ゴムシール板付き深溝玉軸受(内径φ8、外形φ22、幅7
mm)に上記のグリースを軸受空間容積の30%を占めるよ
うに封入した。そして、1800rpmで10秒間回転させた
後、与圧20Nで-40℃の恒温槽に2時間放置し、その後に
内輪回転速度300rpmで回転させた時のトルク値を測定し
た。また、回転開始から10秒間での最大トルクを起動ト
ルクとし、また測定開始から5分後のトルク値とし評価
した。 (2) 低温トルク試験-2 ゴムシール板付き深溝玉軸受(内径φ8、外形φ22、幅7
mm)に上記のグリースを軸受空間容積の30%を占めるよ
うに封入した。そして、1800rpmで10秒間回転させた
後、与圧300Nで-40℃の恒温槽に2時間放置し、その後に
内輪回転速度300rpmで回転させた時のトルク値を測定し
た。また、回転開始から10秒間での最大トルクを起動ト
ルクとし、また測定開始から5分後のトルク値とし評価
した。その結果を表2にまとめて示す。
が大きく粘度の高い直鎖状のパーフルオロポリエーテル
と分子量が小さい粘度の低い直鎖状のパーフルオロポリ
エーテルを混合して基油とし、これにポリテトラフルオ
ロエチレンを増稠剤としたグリース組成物は、高荷重の
低温に置いても低トルクの特性を発揮することが解っ
た。とりわけ、粒子径の異なるポリテトラフルオロエチ
レンを増稠剤とするとより効果的であることがわかる。
従来のフッ素グリースではなし得なかった高荷重低温ト
ルク性、耐久性を軸受に付与することができる。
Claims (6)
- 【請求項1】(a)一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rはすべて整数であり、合計が25〜45の整数を表
す)で表される25mm2/sec以下の動粘度(40
℃)を有する直鎖状パーフルオロポリエーテル油及び
(b)一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rはすべて整数であり、合計が100〜200の整数を
表す)で表される250mm2/sec以上の動粘度
(40℃)を有する直鎖状パーフルオロポリエーテル油
を含有する基油(c)ポリテトラフルオロエチレン増ち
ょう剤を含有してなる動粘度(40℃)40〜150m
m2/secの低トルクグリース組成物。 - 【請求項2】一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rはすべて整数であり、r=0、p+qの合計25〜2
00の整数を表す)で表される分子構造の直鎖状パーフ
ルオロポリエーテル油を(a)成分及び(b)成分とし
て用いる請求項1に記載された動粘度(40℃)40〜
150mm2/secの低トルクグリース組成物。 - 【請求項3】 (c)ポリテトラフルオロエチレン増ち
ょう剤が、(d)0.5μm以下の粒子径のもの5〜9
5質量%及び(e)5μm以上の粒子径のもの95〜5
質量%より構成される請求項1又は請求項2に記載され
た動粘度(40℃)40〜150mm2/secの低ト
ルクグリース組成物。 - 【請求項4】(f)一般式 RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)
rRf (式中、Rfはパーフルオロ低級アルキル基、p、q、
rはすべて整数であり、合計50〜80の整数を表す)
で表される動粘度(40℃)40〜150mm2/se
cの動粘度(40℃)を有する直鎖状パーフルオロポリ
エーテル油を、基油全体の20質量%以下含んでなる請
求項1ないし請求項3のいずれかひとつに記載した動粘
度(40℃)40〜150mm2/secの低トルクグ
リース組成物。 - 【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれかひと
つに記載された動粘度(40℃)40〜150mm2/
secの低トルクグリース組成物を自動車用電制スロッ
トルモータ用軸受に用いること。 - 【請求項6】 請求項1ないし請求項4のいずれかひと
つに記載された動粘度(40℃)40〜150mm2/
secの低トルクグリース組成物を航空機用モータ軸受
に用いること。
Priority Applications (5)
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JP2002006792A JP3875108B2 (ja) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | 低トルクグリース組成物 |
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