JP2011057762A

JP2011057762A - 潤滑剤組成物

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Publication number: JP2011057762A
Application number: JP2009206244A
Authority: JP
Inventors: Koichi Numazawa; 浩一沼澤; Koyo Ozaki; 幸洋尾崎; Tetsuya Kato; 哲也加藤; Norimitsu Tanaka; 宣光田中
Original assignee: Showa Shell Sekiyu KK
Current assignee: Showa Shell Sekiyu KK
Priority date: 2009-09-07
Filing date: 2009-09-07
Publication date: 2011-03-24
Anticipated expiration: 2029-09-07
Also published as: JP5620080B2

Abstract

【課題】耐荷重性、耐摩耗性に優れた潤滑剤組成物を提供する。
【解決手段】本発明は、鉱油および／または合成油の基油に増ちょう剤を加えたグリース組成物に、第三リン酸マグネシウムを含有させることによって潤滑剤組成物とする。
第三リン酸マグネシウムは全組成物に対して約１〜６０質量％程度使用される。この第三リン酸マグネシウムを含有するグリース状の潤滑剤組成物は、耐荷重特性、耐摩耗特性及び機械安定性に優れている。
【選択図】なし

Description

本発明は、潤滑剤組成物の改良に関し、特に、各種産業用機械、自動車等の潤滑箇所へ適用できる機械的安定性、耐荷重性に優れたグリース構造を有する潤滑剤組成物に関する。

近年、機械技術が益々発展する中で、機器は厳しい条件下で運転されるようになってきており、例えば、自動車工業などにおいて、高性能化と共に、小型化・軽量化に伴い、等速ジョイント、軸受、歯車などに使用される潤滑剤に、機械的安定性、耐荷重性及び潤滑性等の高品質化が強く要望されてきており、そうしたニーズを満たすために、増ちょう剤としてウレア化合物を使用したグリース組成物が開示されている（特許文献１）。
このウレア化合物を増ちょう剤として使用したグリース組成物は、滴点が高く、耐熱性に優れ、また常温から高温にいたるまでの機械的安定性および潤滑性に優れた性能を示し、現状において好ましい潤滑剤組成物の一つであると考えられている。

しかしながら、使用条件によっては、このウレア化合物を増ちょう剤として使用したグリース組成物であっても、その耐荷重性若しくは耐摩耗性が充分ではない場合があり、これを向上させるために、リン系、硫黄系に代表される極圧剤或いは耐摩耗剤と呼ばれる添加剤を添加することが行われている。

また、化学工場、焼付け塗装工場、製鉄・製鋼工場では、製造工程、作業工程が高温下にあると共に、製造および作業工程中に火花が散ったり、高温に加熱された飛散スケールがグリースと接触して着火する危険性があり、こうした火災防止のためにできるだけ難燃性に優れた潤滑グリースが望まれている。

特開昭６０−２３１７９６号公報

本発明は、機械的安定性、耐荷重性の良好な潤滑剤組成物を提供しようとするものである。

本発明者等は、グリース組成物に第三リン酸マグネシウムを含有させることによって、優れた耐荷重特性、耐摩耗性及び機械的安定性を発揮することを見出し、こうした知見に基づいて本発明を完成するに至った。
本発明は、鉱油および／または合成油の基油に増ちょう剤を加えたグリース組成物に、第三リン酸マグネシウムを含有させることによって、耐荷重特性、耐摩耗特性及び機械安定性に優れた潤滑剤組成物とするものである。

本発明によれば、耐荷重性、耐摩耗性に優れたグリース性能を有する潤滑剤組成物として、一般に使用される機械、軸受装置、直動装置、継手装置、歯車装置等に使用可能であることは当然ながら、より苛酷な圧力条件下で優れた性能を発揮することができる。例えば、鉄鋼産業、製紙工業、林業機械、農業機械、化学プラント、発電設備、乾燥炉、複写機、鉄道車両、シームレスパイプのネジジョイント等の各種部位に好適である。

また、自動車分野では、スターター、オルターネーター及び各種アクチュエーター部のエンジン周辺、プロペラシャフト、等速ジョイント（ＣＶＪ）、ホイールベアリング及びクラッチ等のパワートレイン、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）、制動装置、ボールジョイント、ドアヒンジ、ハンドル部、冷却ファンモーター、ブレーキのエキスパンダー等の各種部品その他の耐荷重性の要求される部位に好適に用いることができる。
その他の用途としては、ハードディスク軸受用、プラスチック潤滑用、カートリッジグリース等が挙げられるがこれらの用途にも好適である。

本発明の潤滑剤組成物に用いられる基油には、通常の潤滑油に使用される鉱油、合成油、これらの混合油を適宜使用することができ、その動粘度は１００℃において約２〜４０mm²／ｓ程度のものが好ましい。
特に、ＡＰＩ（ＡｍｅｒｉｃａｎＰｅｔｒｏｌｅｕｍＩｎｓｔｉｔｕｔｅ；米国石油協会）基油カテゴリーでグループ１、グループ２、グループ３、グループ４などに属する基油を、単独または混合物として使用することができる。

グループ１基油には、例えば、原油を常圧蒸留して得られる潤滑油留分に対して、溶剤精製、水素化精製、脱ろうなどの精製手段を適宜組み合わせて適用することにより得られるパラフィン系鉱油がある。

グループ２基油には、例えば、原油を常圧蒸留して得られる潤滑油留分に対して、水素化分解、脱ろうなどの精製手段を適宜組み合わせて適用することにより得られたパラフィン系鉱油がある。ガルフ社法などの水素化精製法により精製されたグループ２基油は、全イオウ分が１０ｐｐｍ未満、アロマ分が５％以下であり、本発明において好適に用いることができる。

グループ３基油およびグループ２プラス基油には、例えば、原油を常圧蒸留して得られる潤滑油留分に対して、高度水素化精製により製造されるパラフィン系鉱油や、脱ろうプロセスにて生成されるワックスをイソパラフィンに変換・脱ろうするＩＳＯＤＥＷＡＸプロセスにより精製された基油や、モービルＷＡＸ異性化プロセスにより精製された基油があり、これらも本発明において好適に用いることができる。

合成油としては、例えば、ポリオレフィン、セバシン酸ジオクチルの如き二塩基酸のジエステル、ポリオールエステル、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、エステル、ポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシアルキレングリコールエステル、ポリオキシアルキレングリコールエーテル、ポリフェニルエーテル、ジアルキルジフェニルエーテル、含フッ素化合物（パーフルオロポリエーテル、フッ素化ポリオレフィン等）、シリコーンなどが挙げられる。

上記ポリオレフィンには、各種オレフィンの重合物、又はこれらの水素化物が含まれる。オレフィンとしては任意のものが用いられるが、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン、炭素数５以上のα−オレフィンなどが挙げられる。ポリオレフィンの製造にあたっては、上記オレフィンの１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いても良い。特にポリα−オレフィン（ＰＡＯ）と呼ばれているポリオレフィンが好適であり、これはグループ４基油である。

天然ガスの液体燃料化技術のフィッシャートロプッシュ法により合成されたＧＴＬ（ガストゥリキッド）は、原油から精製された鉱油基油と比較して、硫黄分や芳香族分が極めて低く、パラフィン構成比率が極めて高いため、酸化安定性に優れ、蒸発損失も非常に小さいため、本発明の基油として好適に用いることができる。

上記鉱油、合成油、混合油などの基油に増ちょう剤を加えてグリース状態にする。
この増ちょう剤としては、アルカリ金属石けん、アルカリ金属複合石けん、アルカリ土類金属石けん、アルカリ土類金属複合石けん、アルカリ金属スルフォネート、アルカリ土類金属スルフォネート、アルミニウム石けん、アルミニウム複合石けん、ウレア化合物、テレフタラメート金属塩、ポリテトラフルオロエチレン、シリカエアロゲル、クレイなどが挙げられ、これらの１種または２種以上を併せて使用することができる。また、これら以外にも液状物質に粘ちょう効果を付与するものはいずれも使用できる。

上記増ちょう剤としては、特に、リチウム石けん、リチウム複合石けん、ウレア、ナトリウムテレフタラメート、アルミニウム複合石けんなどを用いると良い。
また、増ちょう剤を使用した市販のグリース製品を用いてもよく、特にウレアグリース、リチウム石けんグリース、リチウム複合石けんグリース、カルシウムスルフォネートグリース、アルミニウム複合石けんグリース、ナトリウムテレフタラメートグリース、クレイグリース、シリカエアロゲルグリースその他を用いることができる。

本発明に使用する第三リン酸マグネシウムは、Ｍｇ_３（ＰＯ_４）_２・８Ｈ_２Ｏで示されるものを使用することができる。以下、本発明において含有量を表示する場合にはＭｇ_３（ＰＯ_４）_２・８Ｈ_２Ｏに基づいた質量で表示するものとする。

この第三リン酸マグネシウムは、上記基油に増ちょう剤が加えられているグリース状態のものに加えられるが、潤滑剤組成物の全組成物に対して約１〜６０質量％、好ましくは約１〜５０質量％、さらに好ましくは約１〜４０質量％、一層好ましくは約１〜３０質量％を配合するようにすると良い。
第三リン酸マグネシウムの配合量が１質量％未満の場合には、耐荷重特性が充分に得られるようにならないし、また、６０質量％を越えても添加量の増大に伴う効果が見られない場合が多いし、製造も困難なことが多い。

本発明の潤滑剤組成物は、上記の鉱油、合成油、混合油の如き基油に、増ちょう剤、第三リン酸マグネシウムを加えてよく混合、混練することによって容易に得ることができる。また、上記基油に増ちょう剤を加えてグリース組成物を作り、このグリース組成物に第三リン酸マグネシウムを加えてよく混練することにより、この潤滑剤組成物を得ることもできる。

本発明の潤滑剤組成物には、上記成分に加えて、その用途に応じて防錆剤防食剤、酸化防止剤、極圧剤、固体潤滑剤、分散剤、界面活性剤、付着性向上剤（ポリマーなど）、油性剤、摩擦低減剤、耐摩耗剤その他の添加剤を適宜に併用することができる。
上記防錆剤防食剤としては一般に使用されるものが挙げられる。例えば、有機酸誘導体、中でも特にコハク酸エステル誘導体、アスパラギン酸誘導体、ザルコシン酸誘導体、４-ノニルフェノキシ酢酸等が好ましい。

また、有機アミン誘導体や有機アミド誘導体、中でも、ジエタノールアミン、モノアルキル一級アミン、ジアミン・ジ脂肪酸塩、ジアミン、イソステアリン酸のアミド、オレイン酸のアミド等が好ましいものとして挙げられる。
その他のものとして、スルフォン酸塩（Ｃａスルフォネート、Ｍｇスルフォネート、Ｂａスルフォネート等）、硫化脂肪酸、界面活性剤（ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート、ソルビタンモノラウレート、ステアリン酸・オレイン酸のモノ・ジグリセライド等）等も好ましいものとして挙げられる。
他にも、ナフテン酸塩、二塩基酸のアルカリ金属塩、二塩基酸のアルカリ土類金属塩若しくはベンゾトリアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、チオカーバメートから選ばれるものも良く、好ましいものとして、セバシン酸ナトリウム及びベンゾトリアゾール、或いはそれらを併用したものも挙げられる。

また、酸化防止剤としては、アミン系、フェノール系、ホスファイト系、硫黄系、ジアルキルジチオリン酸塩等の酸化防止剤を使用することができる。
極圧剤、耐摩耗剤としては、硫化油脂、硫化オレフィン、ジチオカルバミン酸亜鉛やジチオカルバミン酸モリブデン等のジチオカルバミン酸塩等の硫黄化合物や、リン酸エステル，酸性リン酸エステル，亜リン酸エステル，酸性亜リン酸エステル，リン酸エステルのアミン塩，亜リン酸エステルのアミン塩，酸性リン酸エステルのアミン塩，酸性亜リン酸エステルのアミン塩等のリン化合物や、チオリン酸エステル、ジチオリン酸亜鉛，ジチオリン酸モリブデン等のジチオリン酸塩等の硫黄リン化合物、モリブデンアミン化合物その他のモリブデン化合物等々の使用が可能である。
固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン、グラファイト、メラニンシアヌレート、窒化ホウ素、雲母、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などがあげられる。
上記したその他の添加剤は、勿論、市販の潤滑油または半固体状潤滑油中に、予め添加されている状態で使用することができる。

以下に実施例及び比較例を挙げて更に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
実施例及び比較例の作製に当り下記のグリースを用意した。
（１）ウレアグリース（ウレア化合物で形成した潤滑剤組成物）（比較例１）：
１００℃の動粘度が約３３ｍｍ^２／ｓ、４０℃の動粘度が約５００ｍｍ^２／ｓの精製鉱油（以下、精製鉱油（Ｉ）という。）９００ｇ中で、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート０.１４７モル（３６.８８ｇ）にオクチルアミン０.２９５モル（３８.１２ｇ）を反応させ、次にジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート０.０４モル（１０.０８ｇ）にラウリルアミン０.０８モル（１４.９２ｇ）を加えて反応させ、三本ロールミルで均一に分散処理して得たウレアグリース。ウレア化合物の含有量は1０質量％である。
（２）リチウム石けんグリース（比較例２）：
上記精製鉱油（Ｉ）５４００ｇ中で１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム６００ｇを溶解し、均一に分散処理して得たグリース。リチウム石けんの含有量は1０質量％である。
（３）リチウムコンプレックスグリース（比較例３）：
上記精製鉱油（Ｉ）４１６５ｇ中で１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム３５０ｇを水酸化リチウム５０.５ｇと反応させた後、アゼライン酸１２０.６５ｇを水酸化リチウム５９.０ｇと反応させ、均一に分散・処理することにより得たグリース。増ちょう剤の含有量は１０.４質量％である。
（４）ナトリウムテレフタラメートグリース（比較例４）：
上記精製鉱油（Ｉ）２７００ｇ中でＮ-オクタデシルテレフタラミン酸メチル２９４.５４gを水酸化ナトリウム２７.３６ｇと反応させ、均一に分散・処理することにより得たグリース。増ちょう剤の含有量は１０質量％である。
（５）アルミニウムコンプレックスグリース（比較例５）：
上記精製鉱油（Ｉ）４２７２ｇ中に安息香酸１５８.２２ｇとステアリン酸３３４.８ｇを溶解し、その後市販の環状アルミニウムオキサイドプロピレート潤滑液［商品名：川研ファインケミカル（株）製アルゴマー］２９３.６４ｇを加えて反応を行い、生成した石けんを均一に分散処理して得たグリース。アルミニウム複合石けんの含有量は約１１質量％である。安息香酸（ＢＡ）とステアリン酸（ＦＡ）のモル比をＢＡ／ＦＡ＝１．１および安息香酸とステアリン酸に対するアルミニウム（Ａｌ）のモル比を（ＢＡ+ＦＡ）／Ａｌ＝１．９とした。
（６）第三リン酸マグネシウム：Ｍｇ_３（ＰＯ_４）_２・８Ｈ_２Ｏ

（実施例１）
上記ウレアグリース（比較例１）に、第三リン酸マグネシウムが１０質量％となるように加えて室温で混練した後、三本ロールミルで処理し、均一状態に仕上げて潤滑剤組成物を得た。
（実施例２）
上記リチウム石けんグリース（比較例２）に、第三リン酸マグネシウムが１０質量％となるように加えて、実施例１と同様にして潤滑剤組成物を得た。
（実施例３）
上記リチウムコンプレックスグリース（比較例３）に、第三リン酸マグネシウムが１０質量％となるように加えて、実施例１と同様にして潤滑剤組成物を得た。
（実施例４）
上記ナトリウムテレフタラメートグリース（比較例４）に、第三リン酸マグネシウムが１０質量％となるように加えて、実施例１と同様にして潤滑剤組成物を得た。
（実施例５）
上記アルミニウムコンプレックスグリース（比較例５）に、第三リン酸マグネシウムが１０質量％となるように加えて、実施例１と同様にして潤滑剤組成物を得た。

（比較例１〜５）
上記の如く用意した各グリースを用いた。

（試験）
実施例１〜５、比較例１〜５について、その性能を比較するために下記の試験を行った。
（１）ちょう度：ＪＩＳＫ２２２０（ＡＳＴＭＤ１４０３）に規定するグリースの性状のちょう度について、混和ちょう度（２５℃、６０Ｗ）を測定した。
ちょう度は、数値の小さいものが、粘ちょう性が高いことを示している。
（２）シェル式四球極圧試験：ＡＳＴＭＤ２５９６に従い耐荷重能の試験を行った。
条件：回転数；１７７０±６０ｒｐｍ、
時間；１０秒、
温度；室温
試験項目：ＬＮＳＬ（最終非焼付荷重(Last Non-seizure Load)，単位kgf）及び
ＷＬ（融着荷重（Weld Load），単位kgf）を求めた。
数値が大きい程、耐荷重能に優れ極圧性が高いことを示している。

（試験結果）
実施例１〜５、比較例１〜５についての試験の結果を表１、表２に示す。

（考察）
表1、表２を比較してみると、実施例１，２，３のものでは対応比較例１，２，３とちょう度において殆ど変化が見られないが、実施例４，５では、対応比較例４，５に対して数値が下がり、少し硬くなっている。
シェル式四球耐荷重能において、実施例１〜５のものでは、対応比較例１〜５に対していずれもＬＮＳＬ（最終非焼付荷重）が大きくなっており、少なくとも６３kgf以上である。また、ＷＬ（融着荷重）は、実施例１，２，５では対応比較例１，２，５が１２６kgfであったものが２００kgfと大きくなっており、実施例３，４では対応比較例３，４が１６０kgfであったものが２５０kgfと夫々大きくなっている。このように実施例のものは、何れも比較例に比べて耐荷重性能において優良な結果が得られていることが判る。

Claims

鉱油および／または合成油の基油と、増ちょう剤と、第三リン酸マグネシウムを含有することを特徴とする潤滑剤組成物。
上記増ちょう剤がウレア化合物、アルカリ金属石けん、アルカリ金属複合石けん、アルカリ土類金属石けん、アルカリ土類金属複合石けん、アルカリ金属スルフォネート、アルカリ土類金属スルフォネート、アルミニウム石けん、アルミニウム複合石けん、テレフタラメート金属塩、ポリテトラフルオロエチレン、シリカエアロゲル、クレイの少なくとも１種以上である請求項１に記載の潤滑剤組成物。
上記増ちょう剤がウレア化合物、リチウム石けん、リチウム複合石けん、ナトリウムテレフタラメート、アルミニウム複合石けんのいずれかである請求項２に記載の潤滑剤組成物。
全組成物に対して第三リン酸マグネシウムが１〜６０質量％含まれている請求項１〜３のいずれかに記載の潤滑剤組成物。