JP2009256401A - グリース組成物およびそのグリース組成物を用いた直動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】40℃の動粘度が60〜320mm2/sであるポリα―オレフィンと、増ちょう剤とを含むグリース組成物であって、前記ポリα―オレフィンが組成物全量基準で50質量%以上配合され、前記増ちょう剤は、水酸基を有さない炭素数10〜22の脂肪酸リチウム塩であり、無灰系ジチオカーバメートおよび/または亜鉛ジチオカーバメートが、硫黄分換算かつ組成物全量基準で0.1〜1.5質量%配合され、該グリース組成物におけるリン量が組成物全量基準で0.05質量%以下であり、混和ちょう度が265〜310である。
【選択図】なし
Description
そこで、このような用途に対し,グリースからの発塵を抑制した、いわゆる「低発塵グリース」が提案されている。例えば、増ちょう剤としてステアリン酸リチウム石けん10〜35質量%と、酸化パラフィン及びジフェニルハイドロゲンホスファイトよりなる群から選ばれた1種又は2種以上の化合物0.5〜15.0質量%とを配合したグリース組成物が提案されている(特許文献1参照)。また、増ちょう剤として、炭素数が10以上のヒドロキシル基を有していない脂肪酸のLi塩で、且つ、長さ及び直径が2μm以下の繊維状のものを組成物全体の15〜30質量%配合したグリース組成物が提案されている(特許文献2参照)。
そこで、本発明の目的は、高荷重下においても優れた潤滑性を有するとともに、発塵が少ないグリース組成物、およびそのグリース組成物を用いた直動装置を提供することにある。
〔1〕40℃の動粘度が60〜320mm2/sであるポリα―オレフィンと、増ちょう剤とを含むグリース組成物であって、前記ポリα―オレフィンを組成物全量基準で50質量%以上配合してなり、前記増ちょう剤は、水酸基を有さない炭素数10〜22の脂肪酸リチウム塩であり、無灰系ジチオカーバメートおよび/または亜鉛ジチオカーバメートが、硫黄分換算かつ組成物全量基準で0.1〜1.5質量%配合され、該グリース組成物におけるリン量が組成物全量基準で0.05質量%以下であり、混和ちょう度が265〜310であることを特徴とするグリース組成物。
〔2〕上記〔1〕に記載のグリース組成物において、前記脂肪酸リチウム塩がステアリン酸リチウムであることを特徴とするグリース組成物。
〔3〕上記〔1〕または〔2〕に記載のグリース組成物において、前記ポリα―オレフィンが、直鎖オレフィンのオリゴマーであることを特徴とするグリース組成物。
〔4〕上記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のグリース組成物において、該組成物がクリーン環境下で用いられる直動装置に使用されることを特徴とするグリース組成物。
〔5〕上記〔4〕に記載のグリース組成物において、前記直動装置がボールネジなどの転動装置を機械要素として含み、前記ボールネジなどの転動装置に該組成物が使用されることを特徴とするグリース組成物。
〔6〕上記〔4〕に記載のグリース組成物において、前記直動装置が歯車による減速機構を有し、前記歯車に該組成物が使用されることを特徴とするグリース組成物。
〔7〕上記〔4〕〜〔6〕のいずれかに記載のグリース組成物を用いたことを特徴とする直動装置。
本実施形態のグリース組成物(以下「本組成物」ともいう。)は、ポリα―オレフィンと、増ちょう剤とを含んで構成される。
ここでポリα―オレフィンとしては、潤滑油分野で用いられるものが適用可能である。ただし、40℃の動粘度は60〜320mm2/sであることが必要であり、好ましくは70〜200mm2/sである。40℃の動粘度が60mm2/s未満であると、耐荷重性能が低下する。一方、40℃の動粘度が320mm2/sを超えると耐摩耗性が低下し、特に、フレッチング摩耗が大きくなるおそれがある。
このポリα―オレフィンは、本組成物における基油に相当するものである。ポリα―オレフィンは、発塵が少ない上に粘度指数が高いので、基油として用いると温度変化に対する組成物の粘度変化が小さく、広範囲な温度に対して特性が変化しにくい。それ故、組成物全量基準で50質量%以上配合されていることが必要であり、好ましくは60質量%以上であり、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましく80質量%以上であり、もっとも好ましくは90質量%以上である。ポリα―オレフィンの含有量が50質量%未満であると、ポリα―オレフィンの特徴が損なわれてしまう。
このような合成油や基油としては、40℃での動粘度が前記したポリα―オレフィンと同じ範囲にあることが好ましい。
脂肪酸リチウム塩が水酸基を有してしまうと、発塵量が多くなって不都合である。また、脂肪酸リチウム塩の炭素数が9以下であると増ちょう効果が小さくなってしまい、グリース化が困難である。一方、脂肪酸リチウム塩の炭素数が23以上であると、製造が困難であり、入手も難しく工業製品として実用的でないので好ましくない。それ故、脂肪酸リチウム塩の好ましい炭素数は14〜20である。
このような脂肪酸リチウム塩としては、ステアリン酸リチウムを主体としたものが増ちょう効果が高く、耐熱性も優れる点で最も好ましい。
無灰系ジチオカーバメートとしては、メチレンビスジエチルジチオカーバメート、メチレンビスジブチルジチオカーバメート、メチレンビスジアミルジチオカーバメート、メチレンビスジアリールジチオカーバメート、チオカーバメート誘導体等が挙げられる。
亜鉛ジチオカーバメートとしては、亜鉛ジアミルジチオカーバメート、亜鉛ジアリールジチオカーバメート、亜鉛オキシサルファイドジチオカーバメート、亜鉛サルファイドジチオカーバメート等が挙げられる。特に、広く市販されており入手が容易な亜鉛ジアミルジチオカーバメートが好適である。
これらの化合物は、1種単独で用いても良いし、2種以上を複合的に用いても良い。
組成物中のリン量が組成物全量基準で0.05質量%を超えると、発塵が大きくなるおそれがある。従って、ZnDTP、硫黄−リン系極圧剤、あるいはTCP等のリン含有極圧剤の添加は好ましくない。仮に添加する場合は必要最小限に留めるべきである。
また、本組成物においては、混和ちょう度が265〜310(JIS K2220.7準拠)である。混和ちょう度が265未満であると、グリース組成物が「硬すぎる」ため耐摩耗性が低下する。特にフレッチング摩耗が大きくなる。一方、混和ちょう度が310を超えると、グリース組成物が「軟らかすぎる」ため、発塵が大きくなる。
酸化防止剤としては、例えばアルキル化ジフェニルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、アルキル化−α−ナフチルアミン等のアミン系酸化防止剤、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノール)等のフェノール系酸化防止剤等が挙げられ、これらは、通常0.05〜2質量%の割合で使用される。
防錆剤としては、亜硝酸ナトリウム、石油スルホネート、ソルビタンモノオレエート、脂肪酸石けん、アミン化合物等が挙げられる。
(グリース組成物の製造)
実施例および比較例の各グリース組成物を、以下のようにして製造した。各グリース組成物の配合組成を表1〜3に示す。
<実施例1〜7、比較例1〜5、比較例8〜13>
(1)表に示す配合比率の基油の一部(グリース仕上り量の50質量%)およびステアリン酸を、反応釜中で攪拌しながら加熱溶解させた。
(2)次に、表に示す水酸化リチウム(−水和物)を5倍水溶液としたものを、(1)の組成物に添加し、加熱混合した。
(3)グリース組成物の温度が200℃に達した後、5分間保持した。
(4)次に、残りの基油を添加した後、50℃/1時間の速度で80℃まで冷却し、表に示すように、酸化防止剤、防錆剤・極圧剤を添加混合した。
(5)さらに、室温まで自然放冷した後、ミリング処理を行い、表に示すちょう度のグリース組成物を得た。
(1)表に示す混合比率の基油の半量と、ジフェニルメタン-4,4'-ジイソシアネート(組成物全量の4.1質量%)を反応釜中で撹拝しながら60〜70℃で加熱溶解させた。
(2)基油の残量にラウリルアミン(組成物全量の6.0質量%)を溶解させたものを、(1)の組成物に添加し、加熱混合した。
(3)グリース組成物の温度が160℃に達した後、60分間保持した。
(4)50℃/1時間の速度で80℃まで冷却し、表に示すように、酸化防止剤、防錆剤・極圧剤を添加混合した。
(5)さらに、室温まで自然放冷した後、ミリング処理を行い、表に示すちょう度のグリース組成物を得た。
実施例1におけるステアリン酸を、12ヒドロキシステアリン酸に変更した他は、同一の製法で製造した。
(※2)ポリα―オレフィン、 動粘度(40℃) 63mm2/s、動粘度(100℃) 9.8mm2/s、密度(15℃) 0.835g/cm3
(※3)ポリα―オレフィン、動粘度(40℃) 396mm2/s、動粘度(100℃) 14mm2/s、密度(15℃) 0.849g/cm3
(※4)トリメリット酸−トリ−2エチルヘキシル
(※5)工業用ステアリン酸、ステアリン酸:パルミチン酸:ミリスチン酸:オレイン酸=64:30:5:1(質量%比)の混合物
(※6) ラウリルアミンとジフェニルメタン-4,4'-ジイソシアネートとの反応生成物
(※7)亜鉛ジアミルジチオカーバメート
(※8)メチレンビスジブチルジチオカーバメート
(※9)プライマリー−ジ(2エチルヘキシル)ジチオリン酸亜鉛
(※10)Lubrizol社製 Angramol 99
表1〜3中、極圧剤中の硫黄量とは、極圧剤に由来する硫黄のグリース組成物全量に対する含有率を示す。よって、基油や他の添加剤中に含まれる硫黄分は、含まれない。
上記した実施例・比較例のグリース組成物について性状、耐摩耗性および発塵性を評価した。具体的な評価方法を以下に示す。
混和ちょう度:JISK2220.7.5に規定される方法で測定した。
硫黄分:ASTM D1552に規定される方法で測定した.
フレッチング摩耗試験:ASTM D4170(潤滑グリースの耐フレッチング摩耗評価方法)に規定される試験機を用い、周波数のみ25Hzに変更して、周囲温度25℃で22時間の測定を行い、試験前後のベアリングの質量変化から摩耗量を算出した。
高速四球試験:ASTM D2596 に規定される方法で融着荷重を測定し、耐荷重性能を評価した。
発塵試験:クリーンルーム(ISO14644−1に規定されるclass2)内に設置されたボールネジを用いてグリース組成物からの発塵の程度を評価した。具体的には、ボールネジ(直径16mm、リード8mm)のネジ面全体に、20gのグリース組成物を充填し、ボール-ナット速度100mm/s、ストローク150mmの条件で50時間の運転を行った。往復の中心部のネジ直近に設置した吸気口から空気を採取(吸引速度3L/min)し、パーティクルカウンタ(リオン(株)製 KC−03B)により0.3μm以上の微粒子を計測し、発塵数とした。試験時間(50時間)の総計測数を、個/10Lの単位で表した。
ボールネジ負荷試験:図1に示す電動シリンダ10((株)ツバキエマソン製、パワーシリンダLPTB500H4)を用いて、ボールネジ負荷試験を行った。図2に、電動シリンダ10のボールネジ部11を拡大して示す。ボールネジ部11は、ボールナット111と、ネジシャフト112と、ボールとを含んで構成される。このネジシャフト112(ネジ面全体)にグリース組成物を40g充填し、荷重5000N、ストローク365mm、ロッド速度120mm/sの条件で、137000回往復(走行距離100km)させることにより、高荷重条件での潤滑性を評価した。具体的には、試験後にボールネジ部11を分解し、ネジ、ナットおよびボールの損傷を観察した。なお、このボールネジ負荷試験は、実施例1と比較例1のグリース組成物のみについて行った。
評価結果を表1〜3に示す。また、実施例1と比較例1におけるボールネジ負荷試験の結果は以下の通りである。
・ネジの状態
実施例1:剥離なし、比較例1:剥離あり(4列)
・ナットの状態
実施例1:摩耗なし、比較例1: 摩耗あり
・ボールの状態
実施例1:剥離なし、比較例1:剥離あり(20個)
一方、比較例1は、極圧剤としてZnDTCが配合されているものの、その添加量が少なすぎるので潤滑性が劣っている。比較例2では、ちょう度が小さすぎる(固すぎる)ので フレッチング摩耗が多い。比較例3は、逆にちょう度が大きすぎる(軟らかすぎる)ので発塵が多くなっている。比較例4では、基油の粘度が高すぎるので、フレッチング摩耗が大きい。比較例5では、逆に基油の粘度が低すぎるので、 耐荷重性能が悪化してしまう。比較例6では、増ちょう剤がウレアであるため発塵が多くなっている。比較例7では、増ちょう剤として水酸基を含むリチウムセッケンを用いているので発塵が多くなっている。比較例8では、極圧剤としてZnDTPを使用しているので、発塵が多い。比較例9では、極圧剤として硫黄−リン系添加剤を使用しているので発塵が多くなっている。比較例10、11では、極圧剤としてリン系添加剤を使用しており、耐荷重性能が不十分である。比較例12では、ZnDTCとリン系添加剤を併用しており、結果的にリン分の濃度が高くなりすぎて、発塵が多くなってしまう。比較例13では、基油としてエステルを使用しているので、発塵が多い。
Claims (7)
- 40℃の動粘度が60〜320mm2/sであるポリα―オレフィンと、増ちょう剤とを含むグリース組成物であって、前記ポリα―オレフィンを組成物全量基準で50質量%以上配合してなり、
前記増ちょう剤は、水酸基を有さない炭素数10〜22の脂肪酸リチウム塩であり、
無灰系ジチオカーバメートおよび/または亜鉛ジチオカーバメートが、硫黄分換算かつ組成物全量基準で0.1〜1.5質量%配合され、
該グリース組成物におけるリン量が組成物全量基準で0.05質量%以下であり、
混和ちょう度が265〜310である
ことを特徴とするグリース組成物。 - 請求項1に記載のグリース組成物において、
前記脂肪酸リチウム塩がステアリン酸リチウムである
ことを特徴とするグリース組成物。 - 請求項1または請求項2に記載のグリース組成物において、
前記ポリα―オレフィンが、直鎖オレフィンのオリゴマーである
ことを特徴とするグリース組成物。 - 請求項1〜請求項3のいずれかに記載のグリース組成物において、
該組成物がクリーン環境下で用いられる直動装置に使用される
ことを特徴とするグリース組成物。 - 請求項4に記載のグリース組成物において、
前記直動装置がボールネジなどの転動装置を機械要素として含み、
前記ボールネジなどの転動装置に該組成物が使用される
ことを特徴とするグリース組成物。 - 請求項4に記載のグリース組成物において、
前記直動装置が歯車による減速機構を有し、
前記歯車に該組成物が使用される
ことを特徴とするグリース組成物。 - 請求項4〜請求項6のいずれかに記載のグリース組成物を用いた
ことを特徴とする直動装置。
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