JP2008255273A

JP2008255273A - 潤滑油組成物

Info

Publication number: JP2008255273A
Application number: JP2007100606A
Authority: JP
Inventors: Miyuki Hashida; 幸橋田; Toshio Nitta; 敏夫新田
Original assignee: Nok Klueber Co Ltd
Current assignee: Nok Klueber Co Ltd
Priority date: 2007-04-06
Filing date: 2007-04-06
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2027-04-06
Also published as: JP5391526B2

Abstract

【課題】摺動始動時の摩擦係数の低減を可能とする潤滑油組成物を提供する。
【解決手段】合成油からなる基油に、金属石けんまたは金属複合石けんを0.1〜5重量％の割合で配合してなる潤滑油組成物。この潤滑油組成物は、回転もしくは往復摺動始動時の摩擦係数の低減を可能とするといったすぐれた効果を奏する。これは、摺動停止時にも、金属(複合)石けんが摺動部に維持されているためであり、これによって摺動起動時の摩擦係数、さらにはトルクの低減を図ることができる。摺動起動時における摩擦係数の低減によって、ひいては適用部材の長寿命化をも達成することが可能となる。
【選択図】なし

Description

本発明は、潤滑油組成物に関する。さらに詳しくは、摺動始動時の摩擦係数の低減を可能とする潤滑油組成物に関する。

焼結含油軸受は、金属粉が焼き固められた無数の空孔に潤滑油を含浸させ、シャフトが回転するときに発生する圧力によって、回転時には軸受内の潤滑油が滲み出し、停止時には圧力が低下し、さらに毛細管作用によって潤滑油が軸受内に吸収されるというポンプ作用で潤滑油が保持されているのが一つの特徴である。その機構のために、起動時には十分な潤滑油が摺動部へ供給されず、より金属接触が起きやすい厳しい条件下におかれる。

また、回転トルクを低減するために有利な低粘度基油を用いた潤滑油を使用した場合には、摺動部に十分な油膜が得られずシャフトの回転軸が安定しない軸ぶれが発生しやすい。一方、軸ぶれを抑えるために、高粘度基油を配合した場合には、回転トルクの増大を招く。

かかる問題を解決するために、一般的には潤滑油に油性剤、摩耗防止剤、極圧剤などを配合することが行われているが、これらが機能を発揮する以前の使用初期の段階において、効果を発揮させることは難しい。また、これらの添加剤は、金属や樹脂などの摺動部材を腐食させたり、浸食したりする場合があり、焼結軸受のような非常に大きな表面積における金属粉との接触下や、樹脂部材との接触する用途への展開には問題がある。
特開２００２−１８００７８号公報特許第３，４３３，４０２号公報

本発明の目的は、摺動始動時の摩擦係数の低減を可能とする潤滑油組成物を提供することにある。

かかる本発明の目的は、合成油からなる基油に、金属石けんまたは金属複合石けんを0.1〜5重量％の割合で配合してなる潤滑油組成物によって達成される。

本発明の潤滑油組成物は、回転もしくは往復摺動始動時の摩擦係数の低減を可能とするといったすぐれた効果を奏する。これは、摺動停止時にも、金属(複合)石けんが摺動部に維持されているためであり、これによって摺動起動時の摩擦係数、さらにはトルクの低減を図ることができる。摺動起動時における摩擦係数の低減によって、ひいては適用部材の長寿命化をも達成することが可能となる。かかる効果を奏する本発明の潤滑油組成物は、摩耗防止剤等を過度に配合することなく所望の効果を発揮することができるため、金属製あるいは樹脂製のいずれの摺動部材に対しても悪影響を及ぼすことが無く、これらの部材に対して有効に適用することができる。また、低粘度基油を使用した場合にも金属(複合)石けんが油膜厚さを維持し、例えば回転時の軸ぶれを低減するといった効果を奏し、高粘度基油を配合した場合のように、回転トルクの増大を招くこともない。

基油としては、合成炭化水素油、エステル系合成油およびグリコール油、ジフェニルエーテル油、ポリオキシエチレン油の少くとも一種が、好ましくはこれらの混合油が用いられる。合成炭化水素油としては、ポリα-オレフィン、エチレン-α-オレフィンコオリゴマー、ポリブテンまたはこれらの水素化物、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン等が、エステル系合成油としては、ポリオールエステル、二塩基性脂肪酸エステル、芳香族多価カルボン酸エステル、リン酸エステル、亜リン酸エステル、炭酸エステル等が、またグリコール油としては、ポリオキシプロピレングリコールモノエーテル、ポリ(オキシエチレン-オキシプロピレン)グリコールモノエーテル等がそれぞれ例示される。二種以上の基油が混合して用いられる場合には、エステル系合成油が約60〜95重量％の割合で用いられることが好ましい。

これらの基油は、40℃における動粘度(JIS K2283準拠)が約20〜800mm²/秒のものが一般に用いられる。このうち軸受、ブッシュ用途にあっては、約20〜250mm²/秒、好ましくは約20〜100mm²/秒のものが用いられ、またチェーンオイル、ギヤオイルなどあまり低温性を必要とはせず、耐熱性を重視する用途にあっては、約100〜800mm²/秒、好ましくは約100〜400mm²/秒のものが用いられる。ここで、軸受、ブッシュ用途としてこれ以上の動粘度の基油を用いると、低温流動性が悪化し、低温域でのトルクの上昇が生じるようになり、一方これ以下の動粘度の基油を用いると、揮発性の点で十分ではなく、さらに高温条件下において十分な油膜を保持することができない。また、あまり低温性を必要とはせず、耐熱性を重視するチェーン、ギヤ用途にあっては、これ以上の動粘度の基油を用いると、耐熱性の点では満足されるものの、広範な使用温度範囲内において良好な摺動特性を得るという観点からは好ましくなく、一方これ以下の動粘度の基油をを用いると、耐熱性を十分に満足させることができない。

基油には、金属石けんまたは金属複合石けん、好ましくはリチウム石けんまたはリチウム複合石けんが0.1〜5重量％、好ましくは0.5〜3重量％の割合で配合して用いられる。金属(複合)石けんが、これより少ない割合で用いられると、石けん同士が絡み合わず、自己凝集してしまうため、均一な分散液を得ることができず、摺動始動時の摩擦係数の低減といった目的を達成することができない。一方これより多い割合で用いられると、組成物の見掛け粘度が高くなりすぎるため、例えば多孔質軸受けに含浸することが困難となる。

リチウム石けんとしては、(a)炭素数12〜24の脂肪族モノカルボン酸および／または少くとも1個のヒドロキシル基を含む炭素数12〜24の脂肪族モノカルボン酸のリチウム塩が、またリチウム複合石けんとしては、(a)成分脂肪族モノカルボン酸2種以上または(a)成分脂肪族モノカルボン酸と(b)炭素数2〜12の脂肪族ジカルボン酸またはそのジエステルおよび炭素数7〜24の芳香族モノカルボン酸またはそのエステルの少くとも一種等が用いられる。金属石けんとしては、リチウム石けんの他にバリウム石けん、バリウム複合石けん、カルシウム石けん、カルシウム複合石けん、アルミニウム石けん、アルミニウム複合石けん等が用いられる。

組成物中には、予め潤滑油に添加する形で、さらに従来潤滑油に添加されている酸化防止剤、防錆剤、腐食防止剤、極圧剤、油性剤、固体潤滑剤、粘度指数向上剤等のその他の添加剤を必要に応じて添加し、潤滑油剤を形成させることができる。酸化防止剤としては、例えば2,6-ジ第3ブチル-4-メチルフェノール、4,4′-メチレンビス(2,6-ジ第3ブチルフェノール)等のフェノール系の酸化防止剤、アルキルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、フェニル-α-ナフチルアミン、フェノチアジン、アルキル化フェニル-α-ナフチルアミン、フェニチアジン、アルキル化フェニチアジン等のアミン系の酸化防止剤、さらにはリン酸系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤などが挙げられる。

防錆剤としては、例えば脂肪酸、脂肪酸アミン、アルキルスルホン酸金属塩、アルキルスルホン酸アミン塩、酸化パラフィン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等が挙げられ、また腐食防止剤としては、例えばベンゾトリアゾール、ベンゾイミダゾール、チアジアゾール等が挙げられる。

極圧剤としては、例えばリン酸エステル、亜リン酸エステル、リン酸エステルアミン塩等のリン系化合物、スルフィド類、ジスルフィド類等のイオウ系化合物、ジアルキルジチオリン酸金属塩、ジアルキルジチオカルバミン酸金属塩等のイオウ系化合物金属塩、塩素化パラフィン、塩素化ジフェニル等の塩素系化合物などが挙げられる。

油性剤としては、例えば脂肪酸またはそのエステル、高級アルコール、多価アルコールまたはそのエステル、脂肪族アミン、脂肪酸モノグリセライド、モンタンワックス、アミド系ワックス等が挙げられる。また、固体潤滑剤としては、例えば二硫化モリブデン、グラファイト、窒化ホウ素、窒化シラン等が挙げられる。

粘度指数向上剤としては、ポリメタクリレート、エチレン-プロピレン共重合体、ポリイソブチレン、ポリアルキルスチレン、スチレン-イソプレン共重合体水素化物等が挙げられる。

組成物の調製は、基油に予め他の必要な添加剤を添加した潤滑油組成物に金属(複合)石けんを所定量添加し、ホモミキサ、3本ロールまたは高圧ホモジナイザで十分に混練する方法等によって行われる。

次に、実施例について本発明を説明する。

比較例１
合成炭化水素油(イノビーン製品PAO 2、40℃動粘度；5mm²/秒) 45.1重量％
合成炭化水素油(同社製品PAO 4、40℃動粘度；19mm²/秒) 53.8 〃
アミン系酸化防止剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製品 1.0 〃
イルガノックスL57)
合成Caスルフォネート 0.1 〃
以上の各成分をホモミキサで配合して、潤滑油組成物を調製した。

比較例２
比較例１において、合成炭化水素油(PAO 2，PAO 4)の代わりに合成炭化水素油(イノビーン製品PAO 6、40℃動粘度；31mm²/秒)74.2重量％および合成炭化水素油(同社製品PAO 40、40℃動粘度；390mm²/秒)24.7重量％が用いられた。

比較例３
比較例１において、合成炭化水素油(PAO 2，PAO 4)の代わりに、ビス(2-エチルヘキシル)セバケート(大八化学製品DOS、40℃動粘度；12mm²/秒)98.9重量％が用いられた。

比較例４
比較例１において、合成炭化水素油(PAO 2，PAO 4)の代わりに合成炭化水素油(イノビーン製品PAO 6、40℃動粘度；31mm²/秒)18.8重量％、合成炭化水素油(同社製品PAO 40、40℃動粘度；390mm²/秒)5.7重量％およびトリメチロールプロパンC₈〜C₁₂カルボン酸エステル(コグニス製品、40℃動粘度；18mm²/秒)66.4重量％が用いられ、さらにペンタエリスリトールC₆〜C₉カルボン酸エステル中にて合成したPMA系粘度指数向上剤(Mw=250,000)8.0重量％が用いられた。

比較例５
比較例１において、合成炭化水素油(PAO 2，PAO 4)の代わりに、ポリ(オキシエチレン・オキシプロピレン)グリコール・モノエーテル(三洋化成製品、40℃動粘度；135mm²/秒)98.9重量％が用いられた。

以上の各比較例で得られた潤滑油組成物について、動粘度、粘度指数、流動点の測定およびSRV摩擦試験(微振動条件下での起動および安定時の摩擦係数の測定)が行われた。
動粘度：JIS K2283準拠、40℃および100℃において測定
粘度指数：JIS K2283準拠、40℃および100℃の動粘度より算出
流動点：JIS K2269準拠
SRV摩擦試験：SRV摩擦試験機を用いて、下部試験片をSUJ2製ディスク、上部試験片を10mm径のSUJ2製球とし、これらを点接触させ、振動数50Hz、振幅2mm、荷重100N、温度80℃の条件下で、起動時および安定時の摩擦係数をに測定(試験温度を80℃としたのは、油膜を保持されにくくするためである)

以上の比較例１〜５で得られた結果は、次の表１に示される。
表１
比較例
測定項目１２３４５
動粘度
40℃ (mm²/s) 10 56 12 60 136
100℃ (mm²/s) 3 9 3 13 25
粘度指数 105 140 130 201 219
流動点 (℃) -60.0 -55.0 -70.0 -55.0 -35.0
SRV摩擦試験
起動時摩擦係数 0.405 0.415 0.205 0.290 0.181
安定時摩擦係数 0.170 0.175 0.115 0.150 0.135

実施例１
比較例１で調製された潤滑油組成物99.0重量％に、12-ヒドロキシステアリン酸リチウム塩1.0重量％が添加された。

実施例２
比較例２で調製された潤滑油組成物97.0重量％に、Ba複合石けん(12-ヒドロキシステアリン酸バリウムとセバシン酸との複合石けん)3.0重量％が添加された。

実施例３
比較例２で調製された潤滑油組成物99.0重量％に、12-ヒドロキシステアリン酸リチウム塩1.0重量％が添加された。

実施例４
比較例２で調製された潤滑油組成物98.0重量％に、12-ヒドロキシステアリン酸リチウム塩2.0重量％が添加された。

実施例５
比較例２で調製された潤滑油組成物98.0重量％に、Li複合石けん(12-ヒドロキシステアリン酸リチウムとアゼライン酸との複合石けん)2.0重量％が添加された。

実施例６
比較例３で調製された潤滑油組成物99.2重量％に、12-ヒドロキシステアリン酸リチウム塩0.8重量％が添加された。

実施例７
比較例４で調製された潤滑油組成物99.5重量％に、12-ヒドロキシステアリン酸リチウム塩0.5重量％が添加された。

実施例８
比較例４で調製された潤滑油組成物97.0重量％に、12-ヒドロキシステアリン酸リチウム塩3.0重量％が添加された。

実施例９
比較例５で調製された潤滑油組成物99.0重量％に、12-ヒドロキシステアリン酸リチウム塩1.0重量％が添加された。

実施例１０
比較例５で調製された潤滑油組成物97.0重量％に、Ba複合石けん(12-ヒドロキシステアリン酸バリウムとセバシン酸との複合石けん)3.0重量％が添加された。

各実施例で得られた潤滑油組成物について、流動性の検討およびSRV摩擦試験の測定が行われた。ここで、流動性は、コーンプレート型レオメータを使用して、25℃、300/秒の条件下における粘度を測定し、5,000mPa・秒以下のものを流動性良好と判断することのより評価した。

得られた結果は、次の表２に示される。ここで、流動性についてはすべての実施例において良好であった。
表２
実施例
測定項目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
SRV摩擦試験
起動時摩擦係数 0.208 0.170 0.203 0.176 0.186 0.133 0.189 0.150 0.151 0.147
安定時摩擦係数 0.165 0.178 0.179 0.174 0.177 0.115 0.151 0.147 0.133 0.135

比較例６
比較例１で調製された潤滑油組成物99.95重量％に、12-ヒドロキシステアリン酸リチウム塩0.05重量％が添加された。

比較例７
比較例２で調製された潤滑油組成物99.95重量％に、Ba複合石けん(12-ヒドロキシステアリン酸バリウムとセバシン酸との複合石けん)0.05重量％が添加された。

比較例８
比較例３で調製された潤滑油組成物99.95重量％に、12-ヒドロキシステアリン酸リチウム塩0.05重量％が添加された。

比較例９
比較例４で調製された潤滑油組成物99.95重量％に、12-ヒドロキシステアリン酸リチウム塩0.05重量％が添加された。

比較例１０
比較例５で調製された潤滑油組成物99.95重量％に、12-ヒドロキシステアリン酸リチウム塩0.05重量％が添加された。

比較例１１
比較例１で調製された潤滑油組成物92.0重量％に、12-ヒドロキシステアリン酸リチウム塩8.0重量％が添加された。

比較例１２
比較例３で調製された潤滑油組成物92.0重量％に、Li複合石けん(12-ヒドロキシステアリン酸リチウムとアゼライン酸との複合石けん)8.0重量％が添加された。

比較例１３
比較例４で調製された潤滑油組成物92.0重量％に、Ba複合石けん(12-ヒドロキシステアリン酸バリウムとセバシン酸との複合石けん)8.0重量％が添加された。

比較例６〜１０で得られた潤滑油組成物は、均一化が不可であったため流動性の検討およびSRV試験が行われず、また同１１〜１３で得られた潤滑油組成物は、流動性が悪く、SRV試験が行われなかった。

本発明の潤滑油組成物は、軸受、ブッシュ、チェーンまたはギヤに適用される潤滑油として有効に用いられる。

Claims

合成油からなる基油に、金属石けんまたは金属複合石けんを0.1〜5重量％の割合で配合してなる潤滑油組成物。
合成油が合成炭化水素油、エステル系合成油およびグリコール油の少くとも一種である請求項１記載の潤滑油組成物。
軸受、ブッシュ、チェーンまたはギヤに用いられる請求項１記載の潤滑油組成物。