JP2008239840A - 潤滑剤組成物およびこれを用いた潤滑システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】%Cpが70以下である炭化水素基油、リン酸エステル、及びシリコーンから選択される少なくとも1種である液状基油を10〜98.9質量%、アルカリ土類金属塩を1〜20質量%、及びアミド化合物を0.1〜89質量%含み、常温で半固体状である潤滑剤組成物、及びかかる潤滑剤組成物を伝動要素機構に用いた潤滑システム。
【選択図】なし
Description
これらの、課題に対し、本発明者は、熱可逆性ゲル状の潤滑性を有する組成物及び軸受用潤滑剤及びこれらを用いた軸受システムを提案している(特許文献2)が、ノート型パソコンや携帯電話器のヒンジ及び機械式無段変速機などの伝動要素機構に対して高い動摩擦係数と優れた耐摩耗性を示す潤滑剤を熱望する動きには依然根強いものがある。
(1)%Cpが70以下である炭化水素基油、リン酸エステル、及びシリコーンから選択される少なくとも1種である液状基油を10〜98.9質量%、アルカリ土類金属塩を1〜20質量%、及びアミド化合物を0.1〜89質量%含み、常温で半固体状であることを特徴とする潤滑剤組成物。
(4)一般式(1)〜(3)で表されるアミド化合物は、R1、R2、R3、R4、R5及びR6が、それぞれ独立して炭素数12〜20の飽和鎖状炭化水素基を有する、又はR2は水素であるアミド化合物及び/又はR1とR2、R3とR4、及びR5とR6の少なくともいずれか一方が炭素数12〜20の不飽和鎖状炭化水素基を有するアミド化合物である(3)に記載の潤滑剤組成物。
(6)伝動要素機構として、特には、所定の角度保持が求められるヒンジ、トラクション係数が高い油剤によって動力伝達を行う機械式無段変速機などが挙げられる。
なお、ここで「常温」とは室内の普通の温度を意味し、具体的には、−20〜50℃、より一般的には−10〜30℃程度の温度環境をいう。
該潤滑剤組成物は、高い動摩擦係数が得られ、例えば、0.1〜0.3、特には0.14〜0.20、更には0.15〜0.18を示すものが好ましい。
本発明に用いる液状基油は、%Cpが70以下である炭化水素基油、リン酸エステル、及びシリコーンから選択される少なくとも1種である。炭化水素基油、リン酸エステル、及びシリコーンは単独または2種以上の混合油として用いることができる。
%Cpが70以下である炭化水素基油としては、アルキルナフテン、アルキルベンゼンが好ましく用いられ、鉱油基油を用いることもできる。炭化水素基油は、炭化水素化合物からなり、ナフテン、アロマの環状の炭化水素を多く含むこと、すなわち、%Cnと%Caの和が30を超えることが必要である。炭化水素基油の粘度指数は、80以下が、特には20以下が好ましく、通常は−400以上である。液状基油の物性は、特に限定するものではないが、好ましくは40℃における動粘度が5〜5000mm2/s、より好ましく50〜3000mm2/s、更に好ましくは500〜2000mm2/sである。なお、%Ca、%Cp及び%Cnは、ASTM D3238に規定されるn-d-M環分析によって求められるものである。
液状基油は、仕上がりの常温で半固体状である潤滑剤組成物に10〜98.9質量%、好ましくは30〜97質量%、更に好ましくは70〜93質量%含まれるよう配合する。液状基油の配合量が、この範囲未満では、基油としての高い動摩擦特性が得られず好ましくない。
本発明には、動摩擦係数を高めるため、Ca、Ba、Mgなどのアルカリ土類金属塩、好ましくは、アルカリ土類金属の有機酸塩を用いる。有機酸としては、カルボン酸、スルホン酸、フェノール、ホスホン酸、サリチル酸などを用いることができる。なかでも、スルホネート塩、フィネート塩、サリシレート塩から選択される少なくとも1種以上のアルカリ土類金属塩か好ましく、さらに、Caのアルカリ土類金属のスルホネート、フィネート、サリシレートなどを、特にはスルホネートを好ましく用いることができる。これらは、金属系清浄分散剤として市販されている。これらアルカリ土類金属塩は、炭酸塩からなる過塩基成分が含まれていても良く、具体的には全塩基価が5〜400mgKOH/g、特には50〜400mgKOH/gであるアルカリ土類金属塩がより好ましく用いることができる。
アルカリ土類金属塩は、仕上がりの常温で半固体状である潤滑剤組成物に1〜20質量%、好ましくは2〜20質量%、更に好ましくは2〜10質量%含まれるよう配合する。金属塩の配合量が、この範囲未満では、摩擦特性への効果的な寄与が得られず、一方、この範囲を超えて配合しても摩擦特性への寄与効果が頭打ちとなりコスト高になるため、好ましくない。
本発明に用いるアミド化合物は、アミド基(−NH−CO−)を1つ以上有する脂肪酸アミド化合物であり、次の式(1)で表されるアミド基が1個のモノアミド、及び式(2)及び(3)で表されるアミド基を2個有するビスアミドを好ましく用いることができる。モノアミドとビスアミドを組み合わせて用いることが好ましい。
式中、R1及びR2は、それぞれ独立して、炭素数5〜25の飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基であり、さらに、R2は水素であってもよい。
式(2)で表されるアミド化合物として、具体的には、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスイソステアリン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、メチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、m−キシリレンビスステアリン酸アミド等が挙げられる。式(3)で表されるアミド化合物として、具体的には、N,N’−ジステアリルセバシン酸アミドなどが挙げられる。
アミド化合物は、仕上がりの常温で半固体状である潤滑剤組成物に0.1〜90質量%、好ましくは1〜50質量%、更に好ましくは5〜20質量含まれるように配合する。アミド化合物の配合量が、この範囲未満では、常温でゲル状の組成物を形成することができず、一方、この範囲を超えて配合しても硬くなり過ぎてハンドリングしにくく、好ましくない。
本発明の常温で半固体状である潤滑剤組成物は、特に限定するものではないが、液状基油、金属塩及びアミド化合物を上記の配合割合で均一に混合することによって調製することができる。例えば、液状基油、金属塩、アミド化合物をそれぞれ所定量計り取り融点以上に加熱して液体状態で均一になるよう攪拌した後、冷却して半固体状にすることにより得ることができる。
したがって従来の液状トラクション油の代替として十分使用でき、例えば、ギヤ、ベルト、チェーン、ワイヤーロープ、ヒンジ、機械式無段変速機などの伝動要素機構に、それも高負荷の伝動要素機構に好適に使用することができる。特に好ましい用途としては、所望の角度保持が求められる開閉式のラップトップパソコン、携帯電話や電子辞書などのヒンジ、動摩擦係数が高い潤滑剤によって動力伝達を行う機械式無段変速機などが挙げられる。
実施例及び比較例用の潤滑剤組成物を調製するために次の3種類の液状基油を用いた。
基油A:合成ナフテン(テクケム社製Techtrac M3Conc)
基油B:ソフトアルキルベンゼン(動粘度(40℃):32mm2/s)
基油C:α−オレフィンオリゴマー(Mobil社製SHF−400)
この3種類の液状基油の物性を表1に示す。なお、これらの液状基油には、酸化防止剤、摩耗防止剤などの添加剤があらかじめ所定量配合されており、潤滑油としての基本性能(酸化防止、摩耗防止など)を有している。
液状基油に配合し、半固体状化するために以下のアミド化合物を用いた。
アミドA:エチレンビスオレイン酸アミド(日本化成製、スリパックスO、融点119℃)
アミドB:エチレンビスステアリン酸アミド(日本化成製、スリパックスE、融点145℃)
アルカリ土類金属塩としては次の2種類の化合物を用いた。
Caスルホネート:全塩基価300mgKOH/g
Caサリシレート:全塩基価70mgKOH/g
本願発明の潤滑剤組成物と比較するため、比較例4として市販のリチウム(Li)グリース(ジャパンエナジー製、リゾニックスグリースNo.2、ちょう度番号2号(混和ちょう度範囲265〜295))を用いた。
上記液状基油として基油A(合成ナフテン)、基油B(アルキルベンゼン)、および基油C(α−オレフィンオリゴマー)を、アミド化合物としてアミドA(エチレンビスオレイン酸アミド)及びアミドB(エチレンビスステアリン酸アミド)を、そしてアルカリ土類金属塩としてCaスルホネート及びCaサリシレートを用いて実施例1〜6及び比較例3の供試油(潤滑剤組成物)を以下の手順で調製した。
実施例1〜6及び比較例1〜4の各潤滑剤組成物の評価試験(摩擦係数の測定など)を以下に記した方法に従って実施した。その結果を表2の下部に示す。
(1)SRV試験
ASTM D5706に規定されているボールオンディスク型SRV摩擦試験機を用いた。ボールは、材質がSUJ−2の直径10mmのボールベアリング用鋼球を用い、またディスクは、材質がSUJ−2の直径24mm、厚さ7.85mmの円盤状の試験片を用いた。なお、ディスクの表面は粗さ(RZ)が0.45〜0.65μmであるラッピング仕上げを施した。摩擦試験は、荷重50N、振幅数50Hz、振幅幅1mm、温度40℃で行い、摩擦開始直後の静摩擦係数、及び15分経過時の動摩擦係数を測定し、摩擦停止後、試験球の摩耗痕を測定した。
直径70mmのガラス製シャーレに各供試サンプルを2g秤量し、液体状のサンプルはそのまま、半固体状のサンプルは均一に薄くのばして、120℃の高温槽に静置した。200時間経過時の質量変化より蒸発減量(質量%)を求めた。
一方、基油Aを用いた比較例1、2の常温で液体のサンプルは、それぞれ静摩擦係数と動摩擦係数がともに0.16であった。摩耗痕径は0.38〜0.37mmと実施例より若干大きいが、耐摩耗性に優れている。しかし、基油Cを用いた比較例3と汎用グリースの比較例4は、ともに静摩擦係数0.10、動摩擦係数0.07と総じて実施例に比べて低い摩擦係数を示した。試験球の摩耗痕径は、比較例3は0.36mmと小さかったが、比較例4は0.45mmと大きい摩耗を示した。
半固体状である実施例1〜6の蒸発減量は、比較例1〜3に比べてはるかに少ないことがわかる。実施例4のグリースは、半固体状であるにもかかわらず、蒸発減量が最も多く、しかも120℃、200時間静置で油と増ちょう剤が分離した。
以上の結果から、本発明の実施例では、極少量の潤滑剤であっても高い動摩擦係数を示し、耐摩耗性も優れ、かつ薄膜状に塗布されても高温下で蒸発しにくく長期にわたって摺動部に摩擦被膜が形成されることがわかる。
Claims (6)
- %Cpが70以下である炭化水素基油、リン酸エステル、及びシリコーンから選択される少なくとも1種の液状基油を10〜98.9質量%、アルカリ土類金属塩を1〜20質量%、及びアミド化合物を0.1〜89質量%含み、常温で半固体状であることを特徴とする潤滑剤組成物。
- アルカリ土類金属塩が、全塩基価が5〜400mgKOH/gであるスルホネート塩、フィネート塩、サリシレート塩から選択される少なくとも1種以上である請求項1に記載の潤滑剤組成物。
- アミド化合物が、下記の一般式(1)〜(3)で表される少なくとも1種の化合物である請求項1又は2に記載の潤滑剤組成物、
- 一般式(1)〜(3)で表されるアミド化合物は、R1、R2、R3、R4、R5及びR6が、それぞれ独立して炭素数12〜20の飽和鎖状炭化水素基、又はR2は水素であるアミド化合物及び/又はR1とR2、R3とR4、及びR5とR6の少なくともいずれか一方が炭素数12〜20の不飽和鎖状炭化水素基であるアミド化合物である請求項3に記載の潤滑剤組成物。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の潤滑剤組成物を伝動要素機構に用いたことを特徴とする潤滑システム。
- 伝動要素機構が、ヒンジ又は機械式無段変速機である請求項5に記載の潤滑システム。
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