JP2005120312A

JP2005120312A - 電気接点用グリース組成物

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Publication number: JP2005120312A
Application number: JP2003359394A
Authority: JP
Inventors: Masato Aida; 正人會田; Ryo Sato; 涼佐藤; Yoshio Yoshida; 喜郎吉田; Makoto Oishi; 信大石; Takeshi Sasaki; 剛佐々木; Hiroshi Kimura; 浩木村
Original assignee: Alps Electric Co Ltd; Kyodo Yushi Co Ltd
Current assignee: Kyodo Yushi Co Ltd; Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2005-05-12

Abstract

【課題】広温度域作動力特性に優れ、かつ鉛フリーリフローはんだ付け等の高温度にさらされても、その後の接触安定性が良好な電気接点用グリース組成物を提供すること。
【解決手段】合成炭化水素油を含有する基油と、炭素原子数１２〜２４の水酸基を有する高級脂肪酸のリチウム塩と、炭素原子数４〜１２の二塩基酸のリチウム塩からなるリチウムコンプレックス石鹸を含有する増ちょう剤と、示差熱重量分析による重量減少の補外開始温度が２２０℃以上であるフェノール系酸化防止剤を含むことを特徴とする電気接点用グリース組成物。

Description

本発明は電子機器におけるスイッチなどの摺動電気接点に用いられる潤滑グリース組成物に関する。特にはんだ付けにおける高温度環境下にさらされ、導通する電流が微小電流から数アンペア程度までの接点に優れた特性を有する電気接点用グリース組成物に関する。

スイッチなどの摺動電気接点には、潤滑を目的としてグリースが使用されることが多い。その中で、シリコーン油を基油としたグリースは、安定した広高温度域作動力特性を示すが、アークが発生する回路定格では、シリコーンの低分子量成分の蒸発・酸化により、絶縁物であるシリカ（ＳｉＯ２）を生成し、接触障害を生じるという欠点がある。

また、基油に鉱油や合成炭化水素油を使用し、増ちょう剤として金属石鹸を使用したグリースにおいては、アークへの影響はないものの、基油の粘度変化が大きく、広温度域作動力特性を発揮することが困難である。
これらの問題を回避するグリースとしては、基油に鉱油や合成炭化水素油を使用し、増ちょう剤としてウレア化合物を含有する増ちょう剤を含むグリースが報告されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、近年の環境問題に対する鉛フリー化の動きから、電気部品の基板へのはんだ付けには、従来の鉛入りはんだに比べ融点の高い鉛フリーはんだを使用するようになり、特にリフローはんだ付け工程においては、グリースが塗布されている金属接点部の温度が、金属石鹸やウレア化合物を含有する増ちょう剤の融点を超え、安定な電気接点特性が得られない場合があり、更なる検討が必要となってきている。

特開２０００−１０９８６２

従って、本発明の目的は、広温度域作動力特性に優れ、かつリフローはんだ付け（特に鉛フリーリフローはんだ付け）等の高温度にさらされても、その後の接触安定性が良好な電気接点用グリース組成物を提供することである。

本発明は以下のグリース組成物を提供するものである。
１．合成炭化水素油を含有する基油と、炭素原子数１２〜２４の水酸基を有する高級脂肪酸のリチウム塩と、炭素原子数４〜１２の二塩基酸のリチウム塩からなるリチウムコンプレックス石鹸を含有する増ちょう剤と、示差熱重量分析による重量減少の補外開始温度が２２０℃以上であるフェノール系酸化防止剤を含むことを特徴とする電気接点用グリース組成物。
２．炭素原子数１２〜２４の水酸基を有する高級脂肪酸のリチウム塩と、炭素原子数４〜１２の二塩基酸のリチウム塩のモル比が、１：１〜８：１である上記１記載の電気接点用グリース組成物。
３．リチウムコンプレックス石鹸の含有量が５〜２５質量％である、上記１又は２記載の電気接点用グリース組成物。
４．フェノール系酸化防止剤の含有量が０．１〜５質量％である、上記１〜３のいずれか１項記載の電気接点用グリース組成物。
５．基油の４０℃の動粘度が５〜７０mm²/s である、上記１〜４のいずれか１項記載の電気接点用グリース組成物。

本発明の電気接点用グリース組成物は、広温度域作動力特性に優れ、かつリフローはんだ付け（特に鉛フリーリフローはんだ付け）等の高温度にさらされても、その後の接触安定性が良好であり、導通する電流が微小電流から数アンペア程度までの電気接点に優れた特性を有する。

本発明の基油に使用する合成炭化水素油としては、分子構造が炭素と水素からなるもので、例えばＰＡＯ（ポリαオレフィン）、ポリブテン、ポリエチレン、αオレフィンとエチレンの共重合体など、オレフィンの重合物が挙げられる。基油として合成炭化水素油を使用することにより、樹脂に応力割れを発生させることがない。本発明に使用する基油は、４０℃の動粘度が好ましくは５〜７０mm²/s 、さらに好ましくは３０〜７０mm²/sである。動粘度が高すぎると、潤滑油膜が厚くなり電気が通り難くなる、即ち接触安定性に悪影響を与える。
本発明の基油は、合成炭化水素油のみで構成されていてもよいが、鉱油や他の合成油を含むこともできる。本発明の基油中の、合成炭化水素油の含有量は、好ましくは８０質量％以上、更に好ましくは８５質量％以上、最も好ましくは９０質量％以上である。基油の含有量が８０質量未満では、グリースの流動性が低下し、電気的な接触が不安定になる傾向がある。

本発明のグリース組成物に使用する増ちょう剤は、炭素原子数１２〜２４の水酸基を有する高級脂肪酸のリチウム塩と、炭素原子数４〜１２の二塩基酸のリチウム塩からなるリチウムコンプレックス石鹸を含有する。炭素原子数１２〜２４の水酸基を有する高級脂肪酸の具体例としては、ヒドロキシステアリン酸、例えば、９−ヒドロキシステアリン酸、１０−ヒドロキシステアリン酸、１２−ヒドロキシステアリン酸、及び９−、１０−位に二重結合をもつリシノレイン酸が挙げられる。特に好ましいものは、１２−ヒドロキシステアリン酸である。
炭素原子数４〜１２の二塩基酸の具体例としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピリメン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等が挙げられる。特に好ましいものは、アゼライン酸である。
炭素原子数１２〜２４の水酸基を有する高級脂肪酸のリチウム塩と、炭素原子数４〜１２の二塩基酸のリチウム塩からなるリチウムコンプレックス石鹸の含有量は、好ましくは５〜２５質量％であり、さらに好ましくは１０〜２０質量％である。５質量％未満では組成物が液体に近くなり、２５質量％を超えると組成物が硬くなり過ぎる傾向がある。
高級脂肪酸のリチウム塩と二塩基酸のリチウム塩のモル比は、好ましくは１：１〜１：８、さらに好ましくは１：１〜１：４、最も好ましくは１：２〜１：３である。

本発明のグリース組成物はさらに酸化防止剤を含む。本発明のグリース組成物に添加する酸化防止剤は、はんだリフロー時の増ちょう剤の分解防止を目的とするものである。リフロー条件は、これまでの鉛入りはんだで２２０〜２３０℃、鉛フリーはんだで２６０〜２８０℃となり、鉛フリーはんだに対応させるためには、電気接点用グリースにおいてもより高い耐熱性能が求められる。
そのため本発明のグリース組成物に使用される酸化防止剤は、示差熱重量分析（大気内にて昇温速度１０℃／分）での重量減少の補外開始温度が、２２０℃以上であり、好ましくは２６０℃以上、さらに好ましくは２８０℃以上である。このような酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、例えば、４，４’−メチレンビス−２，６−ジ−tert−ブチルフェノール（補外開始温度２２５℃）、オクタデシル３−（３，５−ジ−tert−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート（補外開始温度２９５℃）、等が挙げられる。
本発明のグリース組成物中の酸化防止剤の含有量は、好ましくは０．１〜５質量％、さらに好ましくは１．０〜３．０質量％である。酸化防止剤の含有量が５質量％を超えると高温湿放置後の接触安定性が悪くなる傾向があり、また、０．１質量％未満では、本発明の効果が発揮されにくい。
以下実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。

（試験グリース）
表１に示す質量比で下記の基油、増ちょう剤、添加剤を含有するグリース組成物を調製し、その特性を以下の方法により評価した。
基油
合成炭化水素油(PAO1)：動粘度（40℃）３０ mm²/s
合成炭化水素油(PAO2)：動粘度（40℃）６０ mm²/s
合成炭化水素油(PAO3)：動粘度（40℃）７０ mm²/s
ポリオールエステル油(PE)：動粘度（40℃）３３ mm²/s
増ちょう剤
１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム(C18Li)
アゼライン酸二リチウム(C9Li)
脂肪族ジウレア(MDI/C8)（MDIとｎ−オクチルアミンから調製）
酸化防止剤１：オクタデシル３−（３，５−ジ−tert−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート（補外開始温度２９５℃）
酸化防止剤２：２，６−ジターシャリブチル−４−メチルフェノール（補外開始温度１４５℃）
（試験方法）

樹脂ベンディング試験（グリースによる樹脂の応力割れを評価）
6.35×12.7×127 mmのＡＢＳ樹脂製試験片の中央部に変位３mmの曲げ応力を与え、この中央凸部に試験グリースを塗布する。これを８０℃の温度に４時間放置し、折れ、亀裂、ひび割れなどの発生の有無を確認する。
○：異常なし
△：微細なひび割れ
×：折れ
広温度域作動力特性試験
試験スイッチに、グリースを塗布し、−４０℃に２時間放置したあと、その温度で作動荷重を測定する。作動力は、作動荷重を接点数で割り算出する。
○：作動力２０ｇｆ未満
△：作動力２０〜１００ｇｆ
×：作動力１００ｇｆ超

高温溶解性試験
銀メッキした試験片にグリースを塗布し、所定の温度に金属板を加温する。塗布したグリースの形状の変化より、グリースの組成変化を判断する。
○：２６０℃以上で変化なし
△：２３０〜２６０℃で流れる
×：２３０℃以下で流れる
接触安定性試験
高温湿放置
銀メッキした試験片にグリースを塗布し、６０℃９５％ＲＨの高温湿度槽内に１２０時間放置した後、槽外に出し、室温にて２時間放置後、先端がＲ０．５の銀メッキ棒を加重２０ｇｆで接触させ、接触抵抗を４端子法で測定する。
○：接触抵抗０．１Ω未満
△：接触抵抗０．１〜１０Ω
×：接触抵抗１０Ω以上
リフロー後
試験スイッチにグリースを塗布し、Ｍａｘ.２６０℃のリフロー条件にてはんだ付けを行い、１日室温にて放置後、電気接触の安定度をオシロスコープにより観察する。
○：バウンス発生せず
△：１msec以下のバウンス発生
×：１msec以上のバウンス発生

評価欄中の「−」は試験をしなかったことを意味する。

表１から以下のことがわかる。
高級脂肪酸リチウム塩を含むが二塩基性リチウム塩を含まない増ちょう剤を使用した比較例１のグリース組成物は、高温溶解性が低く２３０℃以下で溶解した。
脂肪族ジウレアの増ちょう剤を使用した比較例２のグリース組成物は、高温溶解性が低く２３０℃以下で溶解した。
基油にポリオールエステル油を使用した比較例３のグリース組成物は、樹脂ベンディング試験でＡＢＳ樹脂製試験片が折れた。
補外開始温度が１４５℃のフェノール系酸化防止剤を使用した比較例４のグリース組成物は、リフロー後の接触安定性が１０Ω以上となり、１ｍｓｅｃのバウンスが発生した。
これに対して所定の基油、増ちょう剤及び酸化防止剤を含有する実施例１〜４のグリース組成物は、樹脂ベンディング試験、広温度域作動力特性、高温溶解性、接触安定性のすべてにおいて良好な結果を与えた。

Claims

合成炭化水素油を含有する基油と、炭素原子数１２〜２４の水酸基を有する高級脂肪酸のリチウム塩と、炭素原子数４〜１２の二塩基酸のリチウム塩からなるリチウムコンプレックス石鹸を含有する増ちょう剤と、示差熱重量分析による重量減少の補外開始温度が２２０℃以上であるフェノール系酸化防止剤を含むことを特徴とする電気接点用グリース組成物。
炭素原子数１２〜２４の水酸基を有する高級脂肪酸のリチウム塩と、炭素原子数４〜１２の二塩基酸のリチウム塩のモル比が、１：１〜８：１である請求項１記載の電気接点用グリース組成物。
リチウムコンプレックス石鹸の含有量が５〜２５質量％である、請求項１又は２記載の電気接点用グリース組成物。
フェノール系酸化防止剤の含有量が０．１〜５質量％である、請求項１〜３のいずれか１項記載の電気接点用グリース組成物。
基油の４０℃の動粘度が５〜７０mm²/s である、請求項１〜４のいずれか１項記載の電気接点用グリース組成物。