JP2010001326A - グリース状潤滑剤 - Google Patents

Abstract

【課題】 潤滑性に優れ、例えば中子タイプのランフラットタイヤ等の摺動部に好適に適用可能なグリース状潤滑剤を提供する。
【解決手段】ポリアルキレングリコールとシリコーンオイルとを基油とし、さらに増稠剤を含み、好ましくは（シリコーンオイル／ポリアルキレングリコール）で表される質量比が、１０／９０〜４０／６０、又は６０／４０〜９０／１０の範囲内であるグリース状潤滑剤である。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば中子タイプのランフラットタイヤ等の摺動部に好適に用いられるグリース状潤滑剤に関する。

近年、タイヤがパンクしてタイヤ内圧が０になっても、ある程度の距離を安心して走行できるようにしたランフラット用タイヤホイール組立体（以下、ランフラットタイヤという）が市場から要求されている。このランフラットタイヤの一つとして、タイヤの空気室内におけるリムの部分に、合成樹脂又は金属製の中子を取り付けた中子タイプのランフラットタイヤが知られている。
この中子タイプのランフラットタイヤの場合、ランフラット走行時にタイヤ内周面と中子が接触し、摩擦によって高温に発熱してタイヤ内周面と中子自体が摩耗してランフラットタイヤの耐久性が低下し、走行可能距離が少なくなるという問題がある。

そこで、タイヤ内周面と中子との間に潤滑剤を配して、タイヤ内周面と中子との間の摩擦を低減させる提案がなされている（例えば特許文献１、２参照）。
このうち、特許文献１には、グリース状の潤滑剤に６０℃〜９０℃の範囲に沸点を有する揮発性物質を添加することにより、潤滑成分による潤滑性能に加え、ランフラット走行時に発熱した部分を揮発性物質の気化熱により冷却することが記載されている。
又、特許文献２には、タイヤ内周面（クラウン部内面）に、ジメチルシリコーンオイル等に金属酸化物を加えたシリコーンコンパウンドを塗布することにより、クラウン部内面への保持性に優れ、難燃性を兼ね備えたことが記載されている。

特開２００５−３１９８３４号公報 特開平６−２７０６１７号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術の場合、潤滑剤中の揮発性物質の量が限定されるため、発熱の抑制効果が十分に持続できない。又、トラック等の高荷重な車両におけるランフラット走行では、タイヤ内周面と中子の摩擦がより強いため、従来の潤滑剤では潤滑性能が十分とはいえず、ランフラットタイヤの耐久性（走行可能距離）が依然として低いという問題がある。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、潤滑性に優れ、例えばランフラットタイヤ等の摺動部に好適に適用可能なグリース状潤滑剤の提供を目的とする。

本発明者らは、グリース状潤滑剤の組成について鋭意検討した結果、従来は相溶性が低いとして混合しなかった潤滑油（基油、ベースオイル）であるポリアルキレングリコールとシリコーンオイルとを組み合わせることで、潤滑性が格段に向上することを見出した。
すなわち、本発明のグリース状潤滑剤は、ポリアルキレングリコールとシリコーンオイルとを基油とし、さらに増稠剤を含む。

前記増稠剤は、石けん系増稠剤、複合石けん系増稠剤、ウレア系増稠剤、有機系増稠剤、及び無機系増稠剤の群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
（前記シリコーンオイル／前記ポリアルキレングリコール）で表される質量比が、１０／９０〜４０／６０、又は６０／４０〜９０／１０の範囲内であることが好ましい。
さらに固体潤滑剤を含むことが好ましい。

本発明のグリース状潤滑剤は、摺動部に好適に用いることができ、特に中子タイプのランフラットタイヤに好適に用いることができる。

本発明によれば、潤滑性に優れ、例えば中子タイプのランフラットタイヤ等の摺動部に好適に適用可能なグリース状潤滑剤が得られる。

以下、本発明の実施形態について説明する。本発明のグリース状潤滑剤は、ポリアルキレングリコールとシリコーンオイルとを基油とし、さらに増稠剤を含む。

<基油>
基油としてポリアルキレングリコールとシリコーンオイルとを混合したものを用いる。従来は相溶性が低いとして混合しなかった潤滑油（基油、ベースオイル）であるポリアルキレングリコールとシリコーンオイルとを組み合わせることで、潤滑性が格段に向上することが判明した。
この理由は明確ではないが、シリコーンオイルは表面張力が低く、潤滑対象物（特にタイヤ内面(ゴム)）に対する濡れ性がよく、一方でポリアルキレングリコールは表面張力が高く、潤滑対象物（特にタイヤ内面）に対する濡れ性に劣るが耐荷重性に優れる。そのため、両者の混合物は濡れ性と耐荷重性を併せ持つことが考えられる。

なお、ポリアルキレングリコールとシリコーンオイルとは相溶性が低く、両者を混合しても均一な混合体とはならず、部分的に相分離していることもある。しかしながら、グリース状潤滑剤としての用途であれば、液状の潤滑剤とは異なり、相分離が生じても問題とはならない。これは、そもそもグリースが増稠剤の構造（例えば繊維構造）の中に、基油を保持すると考えられるため、基油同士が部分的に分離してもグリースとしては混合状態を維持できるからである。

ポリアルキレングリコールとしては特に制限されないが、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリンが挙げられる。又、ポリアルキレングリコールの種類は、モノオール型、ジオール型、トリオール型、ジエーテル型、エステル型の何れでもよい。
シリコーンオイルとしては特に制限されないが、例えばジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルが挙げられる。又、シリコーンオイルの種類は、ストレートシリコーンオイルと変性シリコーンオイルの何れでもよい。

<増稠剤>
増稠剤は，上記基油を（半）固体状のグリースにするために用いられる。
増稠剤としては特に制限されないが、例えば石けん系増稠剤、複合石けん系増稠剤、ウレア系増稠剤、有機系増稠剤、及び無機系増稠剤の群から選ばれる少なくとも１種を用いることができる。
石けん系増稠剤としては、油脂類と金属水酸化物とを鹸化してなる金属せっけん（リチウム石けん、ナトリウム石けん、アルミニウム石けん、カルシウム石けん、バリウム石けん等）が挙げられる。油脂類の例としては、牛脂，パーム油，ヤシ油等の天然動植物油；ヒマシ硬化油のような天然動植物油を水添した硬化油；ステアリン酸のように例えば天然動植物油や硬化油を分解して得られる脂肪酸；カルボン酸；アジピン酸，セバシン酸等のジカルボン酸；二塩基酸；安息香酸，サルチル酸等の芳香族酸；芳香族カルボン酸；合成脂肪酸が挙げられる。金属水酸化物となる金属種としてはナトリウム，カルシウム，リチウム，アルミニウム，バリウム等が挙げられる。
複合石けん系増稠剤は、金属水酸化物と２種類以上の油脂類とを鹸化してなる複合石けんであり、リチウムコンプレックス、アルミニウムコンプレックス、カルシウムコンプレックス、バリウムコンプレックスが挙げられる。一般に複合石けん系増稠剤は、通常の石けん系増稠剤より細かい繊維構造を有し、耐熱性にも優れている。リチウムコンプレックスとしては脂肪酸と二塩基酸の混合体と、水酸化リチウムとを鹸化したものが例示される。

ウレア系増稠剤としては、芳香族ジウレア化合物、脂肪族ジウレア化合物、脂環式ジウレア化合物等のジウレア化合物；トリウレア化合物；テトラウレア化合物；ポリウレア化合物が挙げられる。
有機系増稠剤としては、ナトリウムテレフタラメート等のテレフタラメート；銅フタロシアニン等のフタロシアニン；ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のポリマーが挙げられる。
無機系増稠剤としては、ベントナイト、マイカ、シリカゲルが挙げられる。但し、ベントナイトとしては、有機ベントナイト（ベントナイトにアンモニウムカチオンを変性させたもの）を用いる。

上記した増稠剤は、単独または２種以上の混合物として用いることができる。

上記基油と上記増稠剤とを混合することにより、増稠剤の構造（例えば繊維構造）の中に、基油を保持した（半）固体状のグリース状潤滑剤が得られる。グリース状潤滑剤は通常は（半）固体状であるが、摩擦力が加わると流動して潤滑の機能を発揮する。
グリース状潤滑剤全体に対し、基油以外の成分の合計配合量が３０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることが更に好ましい。又、グリース状潤滑剤全体に対し、上記増稠剤の配合量は１０〜２０質量％であることが好ましい。
得られたグリース状潤滑剤の稠度は特に制限されないが、２５℃における稠度が２８５〜３２５であることが好ましい。

本発明のグリース状潤滑剤は、潤滑性に優れ、特に中子タイプのランフラットタイヤ等の摺動部に好適に用いることができる。
図１は、ランフラットタイヤの半径方向の断面図を示す。ランフラットタイヤ１０は、リム６を有するホイール（リムのみ図示）と、リム６の外周に取り付けられたタイヤ２と、タイヤ２の内室に配置された環状の中子４とを備えている。中子４は内径がリム６の中央部の外径とほぼ同一であり、リム６の中央部の外周に嵌合されている。中子４は中空構造をなし、中子４の外周面はほぼ平坦で、かつ外周面の軸方向中央が縮径の凹部を形成し、該凹部にバンド７が巻き付けられている。
ランフラットタイヤ１０がパンクするとタイヤ２の内圧が低下し、タイヤ２のクラウン部内面が中子４の外周面に接するようになる。従って、本発明のグリース状潤滑剤をクラウン部内面に潤滑層２０として塗布し、及び／又は本発明のグリース状潤滑剤を中子４外周面に潤滑層２１として塗布することにより、クラウン部内面と中子外周面との摺動による摩擦を低減し、ランフラットタイヤの耐久性（走行可能距離）を向上させることができる。

上記基油中、（シリコーンオイル／ポリアルキレングリコール）で表される質量比が、１０／９０〜４０／６０、又は６０／４０〜９０／１０の範囲内であると、潤滑性が向上するので好ましい。
上記質量比が１０／９０未満の場合、基油がほとんどポリアルキレングリコールで占められ、シリコーンオイルが少なくなって潤滑性の向上効果が不充分となることがある。上記質量比が９０／１０を超える場合、基油がほとんどシリコーンオイルで占められ、ポリアルキレングリコールが少なくなって潤滑性の向上効果が不充分となることがある。
上記質量比が４０／６０〜６０／４０の場合、ポリアルキレングリコールとシリコーンオイルの量がほぼ同じ（＝５０／５０）となり、原因は不明であるが潤滑性の向上効果が不充分となることがある。

本発明のグリース状潤滑剤は、さらに固体潤滑剤を含んでもよい。
固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、硫化アンチモン、グラファイト、フッ化黒鉛、雲母、窒化ホウ素等の層状結晶構造を有する無機潤滑剤；銅、ニッケル、鉛、錫、銀などの軟質金属；金属ホウ酸塩や金属リン酸塩等の金属塩；窒化珪素等の潤滑性セラミックス；メラミンシアヌレート(ＭＣＡ)、有機モリブデン等の層状結晶構造を有する有機潤滑剤；ポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)等のフッ素樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、高密度ポリオレフィン、ポリエステル等のポリマーが挙げられる。
上記した固体潤滑剤は、単独または２種以上の混合物として用いることができる。又、上記固体潤滑剤を粉末状にして本発明のグリース状潤滑剤に分散、混合することができる。
又、グリース状潤滑剤全体に対し、上記固体潤滑剤の配合量は１０質量％以下であることが好ましい。

本発明のグリース状潤滑剤は、さらに他の添加剤を含んでもよい。このような添加剤としては、グリース用添加剤として公知の粘度調整剤、酸化防止剤、金属不活性剤、光安定剤、防錆剤、構造安定剤、腐蝕防止剤、色相安定剤などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
又、グリース状潤滑剤全体に対し、上記添加剤の合計配合量は１質量％以下であることが好ましい。

以上のように、上記基油と上記増稠剤とを混合し、さらに必要に応じて上記固体潤滑剤や各種添加剤を混合して本発明のグリース状潤滑剤を製造することができる。
増稠剤として石けん系増稠剤又は複合石けん系増稠剤を用いる場合、上記基油中で水酸化リチウム等の金属水酸化物を鹸化させてグリースを得てもよく、上記基油中に既存の金属石けんを加えて鹸化させてもよい。
増稠剤としてウレア系増稠剤、有機系増稠剤、又は無機系増稠剤を用いる場合、上記基油とこれらの増稠剤とを混合，分散させてグリースを得ることができる。

本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、基油としてはポリアルキレングリコールとシリコーンオイルとを混合したものの他、シリコーンオイルとこれに相溶しないオイル（ポリアルファオレフィン（PAO）、ポリオールエステル等のエステル、フッ素系オイル）とを混合したものを用いることができる。

以下、実施例により本発明を更に詳述するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。また、実施例において示す「部」及び「％」は、特に明示しない限り重量部及び重量％を示す。
<グリース状潤滑剤の製造>
基油としてシリコーンオイルであるジメチルシリコーンオイルと、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）であるポリオキシプロピレングリコールモノアルキルエーテルとを表１に示す質量割合で混合し、さらに増稠剤（リチウム石けん）と、固体潤滑剤（PTFEとＭＣＡと水酸化カルシウムの混合物）と、酸化防止剤とを混合，分散させてグリース状潤滑剤を製造した。
グリース状潤滑剤全体に対し、増稠剤の配合量を１０％、固体潤滑剤の配合量を１０％、酸化防止剤の配合量を１％とし、残部を基油とした。

<潤滑性の評価 その１>
スラスト摩擦摩耗試験機（型式EFM-III-1020、オリエンティック社製）を用い、ＲＩＮＧ ＯＮ ＤＩＳＫ式で試験を行った。リングとしてＰＣ（ポリカーボネート）を用い、ディスクとして厚み２ｍｍのブチルゴム（タイガースポリマー社の品番TIKM6507）を用いた。
ディスク表面全体に、上記グリース状潤滑剤０．２ｇを均一に塗布した後、面圧１．２５ＭＰａ、周速１ｋｍ/ｈ（２５０ｒｐｍ）でディスクに荷重をかけて回転させ、試験を開始した。摩擦抵抗が所定の上限値を越えた時点で試験を終了し、そのときの時間を耐久時間とした。但し、試験は１２０分を上限とした。
得られた結果を表１に示す。

<潤滑性の評価 その２>
１３×８ １／２ＪＪのホイールに樹脂製中子を挿入し、２６５／４５Ｒ１３のタイヤを組み付けたランフラットホイールを用意し、上記グリース状潤滑剤（表２の配合割合）をタイヤの内周面に塗布し、このランフラットタイヤを１．５ｔ積みの小型トラックに装着し、実走行した。タイヤ内圧をほぼ０Ｋｐａとし、時速６５ｋｍ／ｈで走行し、走行不能になるまでの走行距離を測定した。
得られた結果を表２に示す。

表１、表２から明らかなように、基油中、（シリコーンオイル／ポリアルキレングリコール）で表される質量比が、１０／９０〜４０／６０、又は６０／４０〜９０／１０の範囲内であると、スラスト摩擦摩耗試験による耐久性が１０分以上となり、またランフラット実走行試験による耐久性もスラスト摩擦磨耗試験と同様の耐久性の向上を示し、他の配合割合とした場合に比べ、耐久性が向上することが判明した。

本発明のグリース状潤滑剤を適用した中子タイプのランフラットタイヤの一例を示す半径方向の断面図である。

符号の説明

２ タイヤ
４ 中子
６ リム
１０ ランフラットタイヤ
２０、２１ グリース状潤滑剤による潤滑層

Claims (6)

1. ポリアルキレングリコールとシリコーンオイルとを基油とし、さらに増稠剤を含むグリース状潤滑剤。
2. 前記増稠剤は、石けん系増稠剤、複合石けん系増稠剤、ウレア系増稠剤、有機系増稠剤、及び無機系増稠剤の群から選ばれる少なくとも１種である請求項１に記載のグリース状潤滑剤。
3. （前記シリコーンオイル／前記ポリアルキレングリコール）で表される質量比が、１０／９０〜４０／６０、又は６０／４０〜９０／１０の範囲内である請求項１または２に記載のグリース状潤滑剤。
4. さらに固体潤滑剤を含む請求項１ないし３のいずれかに記載のグリース状潤滑剤。
5. 摺動部用である請求項１ないし４のいずれかに記載のグリース状潤滑剤。
6. ランフラットタイヤ用である請求項５に記載のグリース状潤滑剤。

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