JP2005008744A - グリース組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(a)基油、(b)ウレア系増ちょう剤、(c)(i−1)モリブデンジチオカーバメート、(i−2)亜鉛ジチオカーバメート、(ii−1)モリブデンジチオフォスフェートおよび(ii−2)亜鉛ジチオフォスフェートよりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物および(d)脂肪酸金属塩を含有することを特徴とするグリース組成物。
【選択図】 なし
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、グリース組成物に関するものであり、特に潤滑部位における摩擦低減特性に優れ、例えばボールねじ、各種ギヤ、鉄鋼における圧延機の軸受等に好適なグリース組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
グリースは、自動車、建設機械、工作機械等に代表される様々な機械の摺動部に使用されるが、機械の小型化や高性能化から、より摩擦特性に優れたグリースが求められている。
【0003】
ボールねじは、直線運動をする多くの機械部品に使用されているが、多数のボールが転動して動力を伝える構造のため、ボールと転動面とは転がりと滑り摩擦が混在した非常に複雑な潤滑形態をとる。代表的なボールねじの使用例としては、工作機械や射出成形機、あるいは自動車電動パワーステアリングの動力アシスト装置があげられる。
【0004】
工作機械のボールねじは、機械加工をするベッドを作動する部分に使用されているが、摩擦熱による温度の変動やトルクの変動は工作物の加工精度に大きく影響するため、使用されるグリースは、摩擦係数が低いところで安定したものでなくてはならない。
【0005】
射出成形機のボールねじは、特に電動成形機の射出部において摩擦摩耗特性が重要で、摩擦特性が十分でない場合はショットにムラがでて品質が不安定になるため、使用されるグリースには摩擦特性に優れていることが求められる。
【0006】
近年急速に自動車に採用されている電動パワーステアリング装置にもボールねじは使用されているが、本部品はハンドルの微妙な操舵感に直接影響するため、摩擦特性に優れた潤滑剤が要求される。
【0007】
その他の用途としては、鉄鋼設備における機械装置が挙げられる。鉄鋼業界においても、省エネルギー、省力化、省資源、公害対策の要求から、グリースについても耐熱性や耐摩耗性はもとより、摩擦を低減することで省エネルギーに貢献できるグリースが求められている。鉄鋼工場にはいろいろな機械設備があり、その環境条件によりグリースへの要求性能も若干異なるが、グリース需要の大部分を占める圧延工程では、圧延機の軸受、摺動面の潤滑において、摩擦特性に優れたグリースが要求される。
【0008】
このような課題に対処するため、市場では硫化油脂や硫化オレフィンとジチオリン酸亜鉛を組み合わせた硫黄−リン系極圧剤、鉛系添加剤および二硫化モリブデンを含有するリチウム系極圧グリースが主に使用されており、最近では用途によっては耐熱性に優れたウレアグリースを使用する例も増えてきている。この様な状況の中で、代表的な先行技術としては、特許文献1〜3が挙げられる。
【0009】
特許文献1の発明は、ウレア系増ちょう剤と、基油粘度300mm2/s(40℃)の鉱油もしくは合成油で構成される、ボールねじ用グリース組成物であって、このグリース組成物の混和ちょう度を300以上とすることにより、耐久性など潤滑性の改善をはかったものであるが、より優れた潤滑性能を発揮するには、摩擦特性に優れた添加剤を選定、配合することが不可欠である。
【0010】
特許文献2の発明は、特定のジウレア化合物を増ちょう剤とし、基油に鉱油を使用することで、潤滑性の改善を図った自動車、鉄鋼用グリース組成物であるが、近年の高度化した鉄鋼設備や自動車等では、十分な潤滑性能が得られていないのが現状である。
【0011】
また、摩擦特性に優れたウレアグリース組成物の例としては、特許文献3〜7がある。これはウレアグリースに、添加剤として硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデンとその他の成分を併用することで摩擦特性の向上を図った発明であるが、近年の厳しい市場要求においては、より摩擦を低減させることが強く求められている。
【0012】
【特許文献1】
特開2001−49274号公報
【特許文献2】
特開平1−170690号公報
【特許文献3】
特開平10−121080号
【特許文献4】
特開平6−57283号公報
【特許文献5】
特開平6−330072号公報
【特許文献6】
特開平11−172276号公報
【特許文献7】
特開平10−147791号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ウレアグリースに特定の添加剤を組み合わせることで、潤滑部位における摩擦を大幅に低減でき、摩擦特性、潤滑性能の優れた新規なグリース組成物を提供する点にある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明においては、摩擦摩耗試験機の一つであるFALEX試験機を用いてグリースの摩擦係数を測定し、各種添加剤やその組み合わせの評価を実施した。その結果、(a)基油、(b)ウレア系増ちょう剤、(c)(i−1)モリブデンジチオカーバメート、(i−2)亜鉛ジチオカーバメート、(ii−1)モリブデンジチオフォスフェート、(ii−2)亜鉛ジチオフォスフェートよりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物、および(d)脂肪酸金属塩、
を含有することを特徴とするグリース組成物が摩擦の低減に効果があることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0015】
すなわち、本発明の第1は、
(a)基油、
(b)ウレア系増ちょう剤、
(c)(i−1)下記一般式(1)
【化5】
(式中、R1とR2は、アルキル基およびアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基であり、m+n=4であり、かつmは0〜3、nは4〜1である。)
で示されるモリブデンジチオカーバメート、
(i−2)下記一般式(2)
【化6】
(式中、R3とR4は、アルキル基およびアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基である。)
で示される亜鉛ジチオカーバメート、
(ii−1)下記一般式(3)
【化7】
(式中、R5とR6は、アルキル基およびアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基であり、m+n=4であり、かつmは0〜3、nは4〜1である。)
で示されるモリブデンジチオフォスフェート、
(ii−2)下記一般式(4)
【化8】
(式中、R7とR8は、アルキル基およびアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基である。)
で示される亜鉛ジチオフォスフェート、
よりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物、
(d)脂肪酸金属塩、
を含有することを特徴とするグリース組成物に関する。
本発明の第2は、全組成中、(b)成分が2〜35重量%、(c)成分が0.5〜10重量%、(d)成分が0.1〜10重量%である請求項1記載のグリース組成物に関する。
【0016】
上記(a)成分の基油としては、鉱物油又は/及び合成油が挙げられる。合成油の具体例としては、α−オレフィンオリゴマーやポリブテン等のポリオレフィン、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール、ジ−2−エチルヘキシルセバケートやジ−2−エチルヘキシルアジペート等のジエステル、トリメチロールプロパンエステルやペンタエリスリトールエステル等のポリオールエステル、パーフルオロアルキルエーテル、シリコーン油、ポリフェニルエーテル等の単独または混合油が挙げられるが、これらは発明を限定するものではない。
【0017】
前記(b)成分のウレア系増ちょう剤としては、ジウレア、トリウレア、テトラウレア化合物が挙げられ、また、ウレア・ウレタン化合物も含まれる。ジウレア化合物の代表的な例としては、ジイソシアネートとモノアミンを反応させたものであり、ジイソシアネートとしては、ジフェニルメタンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルジイソシアネート、フェニルジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等が挙げられ、モノアミンとしては、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、オレイルアミン等が挙げられるが、従来公知のウレア系増ちょう剤のいずれをも使用することができる。
【0018】
(b)成分のウレア系増ちょう剤が2重量%を下廻る場合には、増ちょう効果が少なく、グリース状になりにくい。35重量%を上廻る場合には、グリースは硬くなりすぎて充分な潤滑効果が得られない。また、価格も嵩むことになる。
【0019】
前記(c)成分における一般式(1)〜(4)におけるR1とR2、R3とR4、R5とR6、R7とR8は、アルキル基およびアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基であるが、前記アルキル基は、直鎖、分岐または環状のアルキル基あるいはアリールアルキル基であることができ、炭素数は1〜24のものであることが好ましい。また、アリール基としては、無置換、またはアルキル置換のアリール基であることができる。
【0020】
前記(c)成分の(i−1)モリブデンジチオカーバメートの具体例としては、硫化ジエチルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジプロピルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジブチルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジペンチルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジヘキシルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジデシルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジイソブチルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジ(2−エチルヘキシル)ジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジアミルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジラウリルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジステアリルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジフェニルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジトリルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジキシリルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジエチルフェニルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジプロピルフェニルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジブチルフェニルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジペンチルフェニルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジヘキシルフェニルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジヘプチルフェニルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジオクチルフェニルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジノニルフェニルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジデシルフェニルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジドデシルフェニルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジテトラデシルフェニルジチオカルバミン酸モリブデン、硫化ジヘキサデシルフェニルジチオカルバミン酸モリブデン等が挙げられる。
【0021】
前記(c)成分の(i−2)亜鉛ジチオカーバメートの具体例としては、硫化ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジプロピルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジペンチルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジヘキシルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジデシルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジイソブチルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジ(2−エチルヘキシル)ジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジアミルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジラウリルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジステアリルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジフェニルジチオカルバミン酸亜鉛等、硫化ジトリルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジキシリルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジエチルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジプロピルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジブチルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジペンチルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジヘキシルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジヘプチルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジオクチルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジノニルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジデシルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジドデシルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジテトラデシルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジヘキサデシルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛等が挙げられる。
【0022】
前記(c)成分の(ii−1)モリブデンジチオフォスフェートの具体例としては、硫化ジエチルジチオリン酸モリブデン、硫化ジプロピルジチオリン酸モリブデン、硫化ジブチルジチオリン酸モリブデン、硫化ジペンチルジチオリン酸モリブデン、硫化ジヘキシルジチオリン酸モリブデン、硫化ジデシルジチオリン酸モリブデン、硫化ジイソブチルジチオリン酸モリブデン、硫化ジ(2−エチルヘキシル)ジチオリン酸モリブデン、硫化ジアミルジチオリン酸モリブデン、硫化ジラウリルジチオリン酸モリブデン、硫化ジステアリルジチオリン酸モリブデン等、硫化ジフェニルジチオリン酸モリブデン等、硫化ジトリルジチオリン酸モリブデン、硫化ジキシリルジチオリン酸モリブデン、硫化ジエチルフェニルジチオリン酸モリブデン、硫化ジプロピルフェニルジチオリン酸モリブデン、硫化ジブチルフェニルジチオリン酸モリブデン、硫化ジペンチルフェニルジチオリン酸モリブデン、硫化ジヘキシルフェニルジチオリン酸モリブデン、硫化ジヘプチルフェニルジチオリン酸モリブデン、硫化ジオクチルフェニルジチオリン酸モリブデン、硫化ジノニルフェニルジチオリン酸モリブデン、硫化ジデシルフェニルジチオリン酸モリブデン、硫化ジドデシルフェニルジチオリン酸モリブデン、硫化ジテトラデシルフェニルジチオリン酸モリブデン、硫化ジヘキサデシルフェニルジチオリン酸モリブデン等が挙げられる。
【0023】
(ii−2)亜鉛ジチオフォスフェートの具体例としては、硫化ジエチルジチオリン酸亜鉛、硫化ジプロピルジチオリン酸亜鉛、硫化ジブチルジチオリン酸亜鉛、硫化ジペンチルジチオリン酸亜鉛、硫化ジヘキシルジチオリン酸亜鉛、硫化ジデシルジチオリン酸亜鉛、硫化ジイソブチルジチオリン酸亜鉛、硫化ジ(2−エチルヘキシル)ジチオリン酸亜鉛、硫化ジアミルジチオリン酸亜鉛、硫化ジラウリルジチオリン酸亜鉛、硫化ジステアリルジチオリン酸亜鉛、硫化ジフェニルジチオリン酸亜鉛等、硫化ジトリルジチオリン酸亜鉛、硫化ジキシリルジチオリン酸亜鉛、硫化ジエチルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジプロピルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジブチルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジペンチルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジヘキシルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジヘプチルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジオクチルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジノニルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジデシルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジドデシルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジテトラデシルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジヘキサデシルフェニルジチオリン酸亜鉛等が挙げられる。
【0024】
前記(c)成分の添加量は、全重量に対し、0.5〜10重量%、好ましくは0.5〜5重量%である。10重量%より多く配合しても、摩擦係数の低減効果が望めないか、かえって悪くなる場合もある。また、経済的にも不利である。0.5重量%を下廻る場合には、摩擦特性の向上について効果は認められない。
【0025】
前記(d)成分の脂肪酸金属塩としては、例えば、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、12−ヒドロキシステアリン酸、アラキン酸、ベヘニン酸、リグノセリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、リシノール酸等の炭素数6〜24、直鎖状の飽和もしくは不飽和である脂肪族モノカルボン酸(一個のヒドロキシル基を含んでも可)と、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、亜鉛、バリウム等の金属とを反応させたものである。特に好ましいのは、炭素数12〜18の飽和または不飽和の脂肪族モノカルボン酸と、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、もしくは亜鉛の脂肪酸金属塩である。
【0026】
(d)成分の脂肪酸金属塩の添加量は、全量に対し、0.1〜10重量%、好ましくは0.1〜5重量%である。10重量%より多く配合しても摩擦特性の低減効果は期待できないことに加え、価格も嵩むことになる。更に、グリースの硬さが増加し、本来意図するちょう度が得難くなる。0.1重量%を下廻る場合には、十分な摩擦特性の向上は認められない。
【0027】
また、本発明の組成物には、さらに酸化防止剤、防錆剤、極圧剤、ポリマー等の添加剤を加えることができる。
【0028】
【実施例】
以下に、実施例および比較例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。なお、表中の組成の欄の数字は、いずれも重量%である。
表1〜5に示す実施例と比較例は、以下に記載する基グリースに添加剤として脂肪酸の金属塩を溶融して添加した後、さらにモリブデンジチオカーバメート、亜鉛ジチオカーバメート、モリブデンジチオフォスフェート、亜鉛ジチオフォスフェートよりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を加え、3本ロールミルにより均一化処理したものである。
【0029】
実施例1〜7はモリブデンジチオカーバメート(Mo−DTC)に各種脂肪酸金属塩を組み合わせたグリース組成物、実施例8〜9はモリブデンジチオフォスフェート(Mo−DTP)と各種脂肪酸金属塩を組み合わせたグリース組成物、実施例10〜12は亜鉛ジチオカーバメート(Zn―DTC)もしくは亜鉛ジチオフォスフェート(Zn−DTP)と各種脂肪酸金属塩を組み合わせたグリース組成物、実施例13〜15は請求項1中の(c)成分から2種の化合物を選択し、各種脂肪酸金属塩と組み合わせたグリース組成物である。さらに、比較例1〜4は、モリブデンジチオカーバメートもしくはモリブデンジチオフォスフェート、または脂肪酸金属塩をそれぞれ単独で配合したグリース組成物、比較例5は、モリブデンジチオカーバメートとモリブデンジチオフォスフェートを組み合わせグリース組成物、比較例6〜7はリチウムグリースにモリブデンジチオカーバメートもしくはモリブデンジチオフォスフェートと脂肪酸金属塩を組み合わせたグリース組成物、比較例8〜10は請求項1中の(c)成分から選ばれる2種の化合物のみを組み合わせたグリース組成物である。
【0030】
下記の実施例や比較例で使用するウレアグリースは100℃の動粘度が約15mm2/sの鉱油(5100g)中で、1モルの4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート(292.2g)と2モルのオクチルアミン(607.8g)を反応させ、生成したウレア化合物を均一に分散処理して得られた基グリースである。このグリースにおけるウレア化合物の含有量は15重量%となるように調整してある。
【0031】
下記の比較例で使用するリチウムグリースは、100℃の動粘度が約15mm2/sの鉱油(4900g)を加熱し、ステアリン酸リチウム100gを溶解し、均一に分散することにより得られた基グリースである。このグリースにおけるリチウム化合物の含有量は10重量%になるよう調整してある。
【0032】
表中のちょう度、滴点、摩擦係数について以下の試験を行い、評価した。
(1)ちょう度
JIS K2220のちょう度試験法に基づき測定した。
(2)滴点
JIS K2220の滴点試験法に基づき測定した。
(3)摩擦係数
下記条件でファレックス(FALEX)試験を行い、摩擦係数を測定した(1969年に制定された英国標準規格IPの241番目の試験法)。なお、試験時間は15分間とし、終了時(15分後)の摩擦係数を求めた。
【0033】
試験条件
回転数:290rpm
荷重 :200lb
温度 :室温
時間 :15分
グリース:試験片にグリースを約1g塗布。
神鋼造機株式会社製 ファレックス型摩擦試験機を使用。
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】
【0036】
【表3】
【0037】
【表4】
【0038】
【表5】
【0039】
ウレアグリースに、Mo−DTC、Zn−DTC、Mo−DTP、およびZn−DTPよりなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物と各種の脂肪酸金属塩を組み合わせた実施例1〜15は、それぞれを単独で配合した比較例1〜4、Mo−DTCとMo−DTPは用いるが、脂肪酸金属塩を用いない比較例5、基グリースをリチウムにした比較例6〜7、Mo−DTC、Mo−DTP、Zn−DTCおよびZn−DTPから選ばれる2種のみを組み合わせた比較例8〜10と比較し、優れた摩擦係数が得られていることが明らかである。よって、基グリースはウレアグリース、添加剤はMo−DTC、Mo−DTP、Zn−DTCおよびZn−DTPより選ばれる1種以上の化合物と脂肪酸金属塩を組み合わせた配合のみが摩擦低減に有効であることが判る。
【0040】
【発明の効果】
本発明により、グリース潤滑部位における摩擦係数を大幅に低減でき、摩擦特性に非常に優れたグリース組成物を得ることができた。
Claims (2)
- (a)基油、
(b)ウレア系増ちょう剤、
(c)(i−1)下記一般式(1)
で示されるモリブデンジチオカーバメート、
(i−2)下記一般式(2)
で示される亜鉛ジチオカーバメート、
(ii−1)下記一般式(3)
で示されるモリブデンジチオフォスフェート、
(ii−2)下記一般式(4)
で示される亜鉛ジチオフォスフェート、
よりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物、
(d)脂肪酸金属塩、
を含有することを特徴とするグリース組成物。 - 全組成中、(b)成分が2〜35重量%、(c)成分が0.5〜10重量%、(d)成分が0.1〜10重量%である請求項1記載のグリース組成物。
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