JP2006096814A - 耐フレッチング性に優れるグリース組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐フレッチング性に優れたグリース組成物を提供すること。
【解決手段】 増ちょう剤と基油を含むグリース組成物において、基油として、４０℃の動粘度が４〜２５mm²/sの低粘度油１〜１０質量％と、４０℃の動粘度が２５mm²/s超の高粘度油９９〜９０質量％からなるものを使用することを特徴とするグリース組成物。

Description

本発明は、耐フレッチング性に優れる潤滑グリース組成物に関する。

自動車や電機製品、各種機械部品や機械製品は鉄道やトラックで搬送される場合が多い。この搬送時、レールの継ぎ目や悪路に起因する振動のために、グリースが塗布された潤滑部品にフレッチングが発生することがある。
フレッチングは微小振幅下で発生する表面損傷であり、大気中では酸化摩耗粉を生成し、そのアブレッシブ作用により激しい摩耗を生じることが多いといわれている（非特許文献１）。
この対策としては、（１）相対滑り量を低減する、（２）両面の分離、直接接触の防止、（３）リン酸塩皮膜などによる接触面の被覆又は潤滑油・グリースの供給による表面間の凝着の防止、等が提案されている（非特許文献１）。
実際に使用される耐フレッチング性に優れたグリースは、自動車用ホイールベアリング用グリースの開発・検討において提案されたものが多い。例えば、増ちょう剤として芳香族ジウレアを用い、ちょう度を軟らかくしたものが、従来のＬｉ石けんグリースに比べて、著しく改善された耐フレッチング性を有する等の報告がされている（非特許文献２）。
このように、現実的には増ちょう剤の種類の変更（芳香族ウレア皮膜による上記（２）の効果）や、ちょう度を軟らかくすること（グリースの潤滑部への流入を良くする）等により耐フレッチング性の向上が図られている。

しかし、芳香族ジウレアは、流動性に劣り、たとえば軸受に使用した場合、深溝玉軸受では長寿命を呈するものの、アンギュラ玉軸受では潤滑部への流入不足から潤滑寿命が短いという欠点を有し、使用できる軸受が限られる。したがって、増ちょう剤の変更による耐フレッチング性の改善は、得られたグリースが汎用性に欠けるという問題がある。
また、ちょう度を軟らかくすると、グリースの漏洩の問題が生じ、漏れが問題となる箇所へは使用できない。したがって、これもグリースとして汎用性に欠けるという問題がある。

山本雄二・兼田▲さだ▼宏著、「トライボロジー」、理工学社、２００１年２月２５日発行、２０１頁 T.Endo：Eurogrease，November/December(1997）25）

従って、本発明の目的は耐フレッチング性に優れたグリース組成物を提供することである。
本発明の他の目的は、増ちょう剤に依存することなく、適度なちょう度を有し、耐フレッチング性に優れたグリース組成物を提供することである。
本発明はまた、潤滑箇所を含む部品や製品が振動しても、振動によるフレッチング摩耗を低減ないし防止することができるグリース組成物を提供することである。

本発明者は、グリース組成物の基油に低粘度の基油を少量ブレンドすることにより耐フレッチング性に優れたグリース組成物が得られることを見いだし本発明を完成した。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．増ちょう剤と基油を含むグリース組成物において、基油として、４０℃の動粘度が４〜２５mm²/sの低粘度油１〜１０質量％と、４０℃の動粘度が２５mm²/s超の高粘度油９９〜９０質量％からなるものを使用することを特徴とするグリース組成物。
２．基油（全体）の４０℃の動粘度が、５０〜４００mm²/sであることを特徴とする上記１記載のグリース組成物。
３．増ちょう剤がウレア化合物であることを特徴とする、上記１又は２記載のグリース組成物。
４．増ちょう剤が、Ｌｉコンプレックス石けんであることを特徴とする、上記１〜３のいずれか１項記載のグリース組成物。

本発明のグリース組成物は、耐フレッチング性に優れており、種々の増ちょう剤を使用することができ、またちょう度を軟らかくしなくても優れた耐フレッチング性を示し、振動によるフレッチング摩耗を低減ないし防止することができる。
従って、本発明のグリース組成物は、種々の機械部品、例えば、転がり軸受、ボールねじ、直動案内軸受、各種のギヤ、カム、等速ジョイント、ジャーナル軸受（滑り軸受）、ピストン、ねじ、ロープ、チェーンなどの潤滑に使用できる。

本発明の基油に使用される４０℃の動粘度が４〜２５mm²/sの低粘度油としては、鉱物油（例えば、スピンドル油クラスの潤滑油）、エステル系合成油（例えば、ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）、ジオクチルセバケート（ＤＯＳ）、ジイソデシルアジペート（ＤＩＤＡ）などに代表されるジエステル油）、低粘度のポリオールエステル油、さらには低粘度のＰＡＯ等が挙げられる。
フレッチングを低減するには、グリースの供給による表面間の凝着の防止が有効であるが、先に述べたように、グリースは流動性に劣り、潤滑部への流入が劣ることが欠点である。本発明は、４０℃の動粘度が４〜２５mm²/sという低粘度油を基油全体に対して１〜１０質量％混合したことにより、この潤滑部への流入を改善したものである。この低粘度油分、すなわち低分子量成分の基油がグリースからにじみ出し、必要な潤滑部へ流入し潤滑を良好にしたものと考えられる。

低粘度油は、低粘度であるため高温で蒸発し易いなど耐熱性には優れていない。しかし、本発明は、機械部品等が完成し、出荷されるときの搬送時、すなわち機械部品等の使用前にフレッチングが生じるのを低減ないし防止することを目的とするものであるから、使用時、例えば、高温で使用されるときに蒸発してもグリースの潤滑性能には悪影響を与えない。使用時には耐熱性に優れない成分（低粘度油）が蒸発してしまっているため、蒸発しやすいと言う特性はグリース性能という観点からはプラスに作用する。
従って、低粘度油の配合量は、潤滑部に浸透し、機械部品等の使用前の初期フレッチング性を低減ないし防止するのに必要な量であればよく、全基油の質量に対して１〜１０質量％、好ましくは２〜７質量％が適当である。１質量％未満では所期の効果が発現しない場合があり、１０質量％を超えても効果が頭打ちになるほか、耐熱性が低下し、低粘度油が蒸発した後には油分の不足という悪影響もある。
低粘度油の４０℃の動粘度は、４〜２５mm²/s、好ましくは５〜２０mm²/sである。４mm²/s未満では蒸発が早くなりすぎるという点で好ましくなく、２５mm²/sを超えると目的とする耐フレッチング性改善効果が低くなるという点で好ましくない。

本発明のグリース組成物の基油の他の成分である４０℃の動粘度が２５mm²/s超の高粘度油としては、鉱油を始めとする全ての基油が使用可能である。例えば、ジエステル、ポリオールエステルに代表されるエステル系合成油、ポリαオレフィン、ポリブテンに代表される合成炭化水素油、アルキルジフェニルエーテル、ポリプロピレングリコールに代表されるエーテル系合成油、シリコーン油、フッ素化油など各種合成油が使用可能である。
本発明のグリース組成物に使用する基油（低粘度油及び高粘度油を含む基油全体）の４０℃の動粘度は、５０〜５００mm²/s、好ましくは７０〜２００mm²/sである。５０mm²/s未満では油膜が薄くなり潤滑性が十分でなくなるという点で好ましくなく、５００mm²/sを超えるとトルクが大きくなるという点で好ましくない。

本発明のグリース組成物に使用される増ちょう剤も特に制限されず、全ての増ちょう剤が使用可能である。例えば、Ｌｉ石けんやＬｉコンプレックス石けんに代表される石けん増ちょう剤、ジウレアに代表されるウレア系増ちょう剤、有機化クレイやシリカに代表される無機系増ちょう剤、ＰＴＦＥに代表される有機系増ちょう剤などが挙げられる。耐熱性に優れ、欠点が少なく、かつ高価でなく、実用性に優れているという点で、ウレア系増ちょう剤、Ｌｉコンプレックス石けんが好ましい。
増ちょう剤の使用量は、目的のちょう度が達成されるの必要な量であり、通常はグリース組成物の全体に対して５〜２５質量％である。

本発明のグリース組成物には、通常のグリース組成物に使用される種々の添加剤を必要に応じて含有させることができる。このような添加剤としては、例えば、酸化防止剤、錆止め剤、金属腐食防止剤、油性剤、耐摩耗剤、極圧剤、固体潤滑剤などが挙げられる。

前述の通り、フレッチングの対策には、グリース組成物の供給による表面間の凝着の防止が有効である。従来のグリース組成物は流動性に劣り、潤滑部への流入が劣るが、本発明のグリース組成物は、低粘度油を少量含有するため、この低粘度油がグリース組成物からにじみ出し、必要な潤滑部へ流入し耐フレッチング性が向上するものと考えられる。

実施例１〜４、比較例１〜３
表１及び２に示す成分を含むグリース組成物を常法により調製した。増ちょう剤として、脂肪族ジウレア、又はＬｉコンプレックス石けんを使用した。
基油の主成分（４０℃の動粘度が２５mm²/s超の高粘度油）としては、鉱油Ａ〜Ｃ（全てＰ系鉱油)を使用した。
また基油の副成分（４０℃の動粘度が４〜２５mm²/sの低粘度油）としては、鉱油Ｄ、２種のＰＡＯ（ポリαオレフイン油）、ＤＯＳ（ジエステル油）を使用した。括弧内の数字は、４０℃の動粘度（mm²/s）を示す。
基油全体の４０℃の動粘度は１００mm²/sとした。
基油全体と増ちょう剤の総量に対して、添加剤として、極圧添加剤（亜鉛ジチオホスフェート）１．０質量％、錆止め剤（無機不働態化剤）０．５質量％、酸化防止剤（ヒンダードフェノール）０．３質量％を使用した。

試験方法
ちょう度はJIS K2220に準拠し、３００に統一した。
耐フレッチング性は、Fafnir friction oxidation test（ASTM D 4170準拠）（耐フレッチング性を評価する規格試験）により評価した。下記試験スラスト軸受２組に試験グリースを塗布し、規定の揺動運転を行い、摩耗量（フレッチング摩耗による試験軸受レースの質量減）を求めた。
［試験条件］
軸受 ：ＡＮＤＲＥＷＳ Ｗ ５／８
荷重 ：２４５０Ｎ（５５０ｌｂｆ）（面圧：１８６１ＭＰａ）
揺動角 ：０．２ｒａｄ（１２゜）
揺動サイクル：２５Ｈｚ
時間 ：２２ｈ
温度 ：室温
グリース封入量 ：軸受１組当たり１．０ｇ
摩耗量 ：軸受１組当たりのレース質量減（試験軸受レースの総質量減／２）
結果を表１及び２に示す。

４〜２５mm²/sの低粘度油を１〜１０質量％混合した実施例１〜４は、摩耗量がいずれも、２．０mg以下であり、低粘度油を含まない比較例１〜３に比べ顕著な改善が認められる。
この改善は、ウレア系増ちょう剤、Ｌｉコンプレックス増ちょう剤の両者とも認められる。したがって、増ちょう剤によらず、ちょう度を軟らかくすることなしに、耐フレッチング性を改善することができた。

Claims (4)

1. 増ちょう剤と基油を含むグリース組成物において、基油として、４０℃の動粘度が４〜２５mm²/sの低粘度油１〜１０質量％と、４０℃の動粘度が２５mm²/s超の高粘度油９９〜９０質量％からなるものを使用することを特徴とするグリース組成物。
2. 基油全体の４０℃の動粘度が、５０〜４００mm²/sであることを特徴とする請求項１記載のグリース組成物。
3. 増ちょう剤がウレア化合物であることを特徴とする、請求項１又は２記載のグリース組成物。
4. 増ちょう剤が、Ｌｉコンプレックス石けんであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載のグリース組成物。