JP2008208199A

JP2008208199A - 樹脂潤滑用グリース組成物及び減速装置

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Publication number: JP2008208199A
Application number: JP2007045462A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yamazaki; 聡山崎
Original assignee: Kyodo Yushi Co Ltd
Current assignee: Kyodo Yushi Co Ltd
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2027-02-26
Also published as: JP5259962B2

Abstract

【課題】低い摩擦係数を示し、かつ樹脂ギア寿命を大幅に延命させることができる樹脂潤滑用グリース組成物及びこれを封入した減速装置を提供すること。
【解決手段】増ちょう剤と基油を含み、添加剤として下記一般式で示されるカルボン酸アマイド系ワックスを含有する樹脂潤滑用グリース組成物及びこれを封入した減速装置。
ＲＣＯＮＨ₂
（式中、Ｒは炭素数１１〜２１のアルキル基および／またはアルケニル基を表す。）
【選択図】なし

Description

本発明は、樹脂潤滑用グリース組成物に関し、特に、摩擦力の低減を目的とした樹脂潤滑用グリース組成物であって、例えば自動車用の電動パワーステアリング（ＥＰＳ）に使用するのに好適なグリース組成物、並びに該グリース組成物を封入した減速装置に関するものである。

電動パワーステアリングの減速機構は鋼製のウォームギアと樹脂製のホイールから構成される。ホイールの樹脂としては通常は、ポリアミド（ナイロン）が使用され、潤滑形態は鋼と樹脂との滑りである。このような潤滑機構部品としては他にワイパーモーター用減速機やドアロック用アクチュエーター、パワーウインドモーター等があり樹脂材にはエンジニアリングプラスチックが使用されている。
潤滑剤にはＢａ複合石けんを増ちょう剤とし、ポリαオレフィンを基油としたグリースが使用されているが潤滑性および耐久寿命で必ずしも満足されていない。今後、自動車、電化製品、精密機器などでエンジニアリングプラスチックの使用量増加が見込まれ、これに伴い、鋼−樹脂の組み合わせによる滑り潤滑および転がり滑り潤滑が増えると予想される。

樹脂ギアの破損は、その殆どが摩擦熱により樹脂材が軟化して摩耗が進行し、寿命に至るというものである。特に高温雰囲気では雰囲気温度も加わるため摩擦熱による影響は非常に大きい。鋼−樹脂の組み合わせによる潤滑のメカニズムは現在のところあまり解明されておらず、鋼−鋼で代表される反応型添加剤では摩擦係数の低減効果が見られないことからＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン)などの軟らかい樹脂系添加剤や油性剤などにより摩擦抵抗を緩和する方法が多く取られている。
例えば、基油と増ちょう剤とワックス、フッ素樹脂粉末、無機微粒子および固体潤滑剤の少なくとも一種とを含有する樹脂潤滑用グリース組成物が提案されている（例えば、特許文献１）。
また、珪素化合物を含有する潤滑剤またはその潤滑剤に増ちょう剤として金属石けんおよびウレア化合物の少なくとも一種を配合した樹脂潤滑用グリース組成物が提案されている（例えば、特許文献２）。特定の合成系基油とジウレア系増ちょう剤からなる減速ギヤ用潤滑グリース組成物、またその潤滑グリース組成物に増ちょう剤として金属複合石けんまたは金属石けんを含有させることが提案されている（例えば、特許文献３）。増ちょう剤としてＬｉステアレートとＬｉヒドロキシステアレートを併用した潤滑グリース組成物が提案されている（例えば、特許文献４）。
しかし、これらはいずれも樹脂ギア寿命の延命化につながるだけの低い摩擦係数を示すには不十分であり、未だユーザーの満足するものは得られていないのが実情である。

特開２００５−２４７９７１特開２００５−６８３１６特開２００４−２５０４８１特開２００２−３６３５９０

本発明の目的は、低い摩擦係数を示し、かつ樹脂ギア寿命を大幅に延命させることができる樹脂潤滑用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上記グリース組成物を封入した減速装置を提供することである。

本発明は以下の樹脂潤滑用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み、添加剤としてカルボン酸アマイド系ワックスを含有する樹脂潤滑用グリース組成物。
２．カルボン酸アマイド系ワックスが下記一般式（１）で示されることを特徴とする上記１記載の樹脂潤滑用グリース組成物。
ＲＣＯＮＨ₂ （１）
（式中、Ｒは炭素数１１〜２１のアルキル基および／またはアルケニル基を表す。）
３．増ちょう剤がウレア化合物である上記１または２記載の樹脂潤滑用グリース組成物。
４．基油が合成炭化水素油である上記１〜３のいずれか１項記載の樹脂潤滑用グリース組成物。
５．カルボン酸アマイド系ワックスの含有量が、０．１〜２０質量％である上記１〜４のいずれか１項記載の樹脂潤滑用グリース組成物。
６．鋼と樹脂との滑り潤滑用である上記１〜５のいずれか１項記載の樹脂潤滑用グリース組成物。
７．樹脂がエンジニアリングプラスチックである上記１〜６のいずれか１項記載の樹脂潤滑用グリース組成物。
８．上記１〜７のいずれか１項記載の樹脂潤滑用グリース組成物を封入した減速装置。
９．自動車用の電動パワーステアリング用である上記８記載の減速装置。

本発明の樹脂潤滑用グリース組成物は、添加剤としてカルボン酸アマイド系ワックスを含有しているため、低い摩擦係数を示し、樹脂ギア等の寿命を大幅に延命させることができる。添加剤としてカルボン酸アマイド系ワックスを添加したことにより摩擦係数が低減する理由は明らかではないが、カルボン酸アマイド系ワックスのアマイド基が金属表面に吸着し、表面に強固な分子膜を形成することにより、この分子膜が滑剤として作用し、摺動時に生じる摩擦力を低減すると考えられる。

本発明のグリース組成物に添加剤として使用するカルボン酸アマイド系ワックスは、上記一般式（１）で示されるものが好ましい。式中のＲは、炭素数が１１〜２１、好ましくは１３〜１９、さらに好ましくは１５〜１７のアルキル基および／またはアルケニル基である。カルボン酸アマイド系ワックスの好ましい具体例は、パルミチン酸アマイド、ステアリン酸アマイドおよびパルミチン酸アマイドとステアリン酸アマイドの混合体である。

本発明のグリース組成物中、カルボン酸アマイド系ワックスの添加量は、グリース組成物全体の質量に対して、好ましくは０．１〜２０質量％、より好ましくは１〜１０質量％である。０．１質量％未満では目的とする効果の発現が不十分であり、２０質量％を超えて添加しても効果が飽和してしまう。

本発明のグリース組成物に使用される増ちょう剤は、特に限定されず、全ての増ちょう剤が使用可能である。例えば、Ｌｉ石けんや複合Ｌｉ石けんに代表される石けん系増ちょう剤、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。ウレア化合物は高温に耐え得る増ちょう剤であり、高温・高負荷条件で要求される用途にはウレア系グリースの使用が好ましく、本発明においても、特に好ましいのはウレア系増ちょう剤である。

本発明におけるグリース組成物中の増ちょう剤の含有量は、増ちょう剤の種類により異なる。
本発明のグリース組成物のちょう度は、２３５〜４１５が好適であり、増ちょう剤の含有量はこのちょう度を得るのに必要な量となる。本発明のグリース組成物中、増ちょう剤の含有量は、グリース組成物全体の質量に対して、通常１〜３０質量％、好ましくは３〜２０質量％である。

本発明のグリース組成物に使用される基油も特に限定されず、鉱油を始めとした全ての基油が使用可能である。その他、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。特に好ましいものは、各種樹脂材との相性（適合性）などからポリαオレフィンに代表される合成炭化水素油である。

本発明のグリース組成物には、必要に応じて通常のグリース組成物に汎用されている全ての添加剤が使用可能であり、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、固体潤滑剤などを添加することができる。
本発明のグリース組成物は、上記各成分及びその他の添加剤を所望の配合割合で混合することにより容易に製造することができる。

電動パワーステアリングの減速機構は鋼製のウォームギアと樹脂製のホイールから構成されており、ホイールの樹脂としては一般的にはポリアミド樹脂（ナイロン）が使用されているが、本発明のグリース組成物により潤滑される樹脂の種類は、特にポリアミド樹脂（ナイロン）に限定されるものではない。このような潤滑機構部品としては他にワイパーモーター用減速機やドアロック用アクチュエーター、パワーウインドモーター等があり樹脂材にはエンジニアリングプラスチックが使用されている。例えば、ポリアセタール樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂などであるが、本発明のグリース組成物はそれらのエンジニアリングプラスチックに対しても有効である。

以下、実施例によって本発明をさらに詳述するが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することはすべて本発明の技術範囲に包含される。

実施例１〜９および比較例１〜７
下記の表１および表２に示す処方のグリース組成物を以下に示すように調製し、ちょう度及び摩擦係数を測定した。比較例６および７は市場実績グリース（電動パワーステアリングギア用）である。
使用した増ちょう剤は以下のとおりである。

［ジウレア］
イソシアネート（ＭＤＩ）５７．５ｇを基油（ＰＡＯ）４２５ｇに混合して８０℃で完全溶解させた。別容器にアミン９２．５ｇ（オクチルアミンとオクタデシルアミンをモル比５：５で混合）を基油（ＰＡＯ）４２５ｇに混合して８０℃で完全溶解させたのち、イソシアネート／基油溶解物と８０℃で１時間攪拌し、反応させた。その後１６５℃まで昇温した後、攪拌しながら冷却したものをベースグリースとした。（増ちょう剤量１５％）

各ベースグリースに実施例、比較例に示す配合で添加剤および基油を加えて三本ロールミルでちょう度No.２グレードに調整した。（増ちょう剤量１０．０％）

［Ｌｉヒドロキシステアレート］
基油に対し、（１）ヒマシ硬化油を８０℃で完全溶解させる。別容器に（２）水酸化リチウムを８０℃の純水で完全溶解させ、（１）と（２）を加え反応させ、よく攪拌した。その後２３０℃まで昇温し、攪拌しながら１００℃以下まで冷却し、これをベースグリースとした。（増ちょう剤量１８％）

各ベースグリースに実施例、比較例に示す配合で添加剤および基油を加えて三本ロールミルでちょう度No.２グレードに調整した。（増ちょう剤量９．０％）

［基油］
ポリαオレフィン油（ＰＡＯ）：８．０mm²/s ＠１００℃
エステル（ジ−２エチルヘキシルセバケート）：３．２ mm²/s ＠１００℃

［酸化防止剤］
ジフェニルアミン２．０％

［防錆剤］
Ｃａスルホネート０．５％

［添加剤］
Ａ…カルボン酸アマイド系ワックス
Ａ１…パルミチン酸アマイド
Ａ２…ステアリン酸アマイド
Ａ３…パルミチン酸アマイドとステアリン酸アマイドの１：１（質量比）混合物
Ｂ… モンタン酸ワックス
Ｃ… ポリエチレンワックス
Ｄ… 酸化ポリエチレンワックス
Ｅ… ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）
Ｆ… ステアリン酸リチウム（Ｌｉ−ｓｔ）
Ｇ… シリコーン油

［評価試験方法］
摩擦係数μ（室温）の測定
Ｆａｌｅｘ αモデル試験（図１参照）
図１においてＰは荷重、ｎは回転数を示す。
試験概略
図１に示すリングとブロックとの組み合わせで、リング表面に試料グリースを塗布し、規定荷重で規定時間回転させたときの動摩擦係数を測定する。
試験条件
試験片：リングＳ−１０（ASTM指定品）（HRC 58-63，RMS 0.15-0.30μm）
ブロック６６ナイロン（ガラス繊維２５％配合品）
回転数：３７ｒｐｍ（リング径：35mm，周速：68mm/s）
荷重：９．８N
測定温度：２５℃
試験時間：５ｍｉｎ

[合否判定]
摩擦係数μ（室温） ○：0.050以下 △：0.050超0.053未満 ×：0.053以上

カルボン酸アマイド系ワックスを含む実施例１〜９のグリースはすべて摩擦係数が低いのに対してこれを含まない比較例１〜７のグリースは摩擦係数が高い。

摩擦係数μ（室温）の測定に使用したＦａｌｅｘ αモデル試験の装置の概要を示す図である。

Claims

増ちょう剤と基油を含み、添加剤としてカルボン酸アマイド系ワックスを含有する樹脂潤滑用グリース組成物。
カルボン酸アマイド系ワックスが下記一般式（１）で示されることを特徴とする請求項１記載の樹脂潤滑用グリース組成物。
ＲＣＯＮＨ₂ （１）
（式中、Ｒは炭素数１１〜２１のアルキル基および／またはアルケニル基を表す。）
増ちょう剤がウレア化合物である請求項１または２記載の樹脂潤滑用グリース組成物。
基油が合成炭化水素油である請求項1〜３のいずれか１項記載の樹脂潤滑用グリース組成物。
カルボン酸アマイド系ワックスの含有量が、０．１〜２０質量％である請求項１〜４のいずれか１項記載の樹脂潤滑用グリース組成物。
鋼と樹脂との滑り潤滑用である請求項１〜５のいずれか１項記載の樹脂潤滑用グリース組成物。
樹脂がエンジニアリングプラスチックである請求項１〜６のいずれか１項記載の樹脂潤滑用グリース組成物。
請求項１〜７のいずれか１項記載の樹脂潤滑用グリース組成物を封入した減速装置。
自動車用の電動パワーステアリング用である請求項８記載の減速装置。