JP2011524924A - 潤滑グリース組成物 - Google Patents

Abstract

（ａ）基油と、（ｂ）（ｉ）Ｃ_１２〜Ｃ_２４ヒドロキシカルボン酸から選ばれた第一カルボン酸のリチウム石鹸及び（ｉｉ）分岐Ｃ_１２〜Ｃ_２４カルボン酸、Ｃ_１２〜Ｃ_２４ジヒドロキシカルボン酸及びそれらの混合物から選ばれた第二カルボン酸のリチウム石鹸を含む増粘剤系とを含有する潤滑グリース組成物。該組成物は離油及び剪断安定特性を向上すると共に、グリースの寿命を向上し、再潤滑間隔を増大する。
【選択図】図１

Description

発明の分野
本発明は潤滑グリース組成物、特に離油（又は離液）（oil bleeding）及び剪断安定特性を向上すると共に、グリースの寿命を向上し、再潤滑間隔を増大するリチウム石鹸で増粘した潤滑グリース組成物に関する。

発明の背景
潤滑の主な目的は、互いに動く固体表面を分離して摩擦及び摩耗を低減することである。この目的で最も多く使用される材料は油及びグリースである。潤滑剤の選択は、特定の用途により殆ど決定される。

潤滑グリースは、高圧が存在する所、ベアリングからの油滴落下が望ましくない所、或いは接触表面の動きが断続的でベアリング中に分離膜を維持するのが困難な所に使用される。設計の簡素化、シール要求の減少及びメンテナンスの必要性減少により、電気モーター、家庭用器具、自動車のホイールベアリング、機械器具又は航空機付属品のボール及びローラーベアリングを潤滑するには、殆どまず一般的にグリースが考えられる。グリースは小ギアの駆動の潤滑や多くの低速滑動用にも使用される。

潤滑グリースは油のような液体潤滑剤及び増粘剤を主成分とする。グリースの配合には普通、油潤滑用に選択されるのと本質的に同じ種類の油が使用される。増粘剤としては、脂肪酸のリチウム、カルシウム、ナトリウム、アルミニウム及びバリウム石鹸が最も普通に使用されている。

更なる高性能に対する要求が絶えず増大していることから、優れた潤滑特性を有し、特に離油が減少し、剪断安定性が向上し、寿命が増大したグリースを提供することが望ましい。

本発明によれば（ａ）基油と、（ｂ）（ｉ）Ｃ_１２〜Ｃ_２４ヒドロキシカルボン酸から選ばれた第一カルボン酸のリチウム石鹸及び（ｉｉ）分岐Ｃ_１２〜Ｃ_２４カルボン酸、Ｃ_１２〜Ｃ_２４ジヒドロキシカルボン酸及びそれらの混合物から選ばれた第二カルボン酸のリチウム石鹸を含む増粘剤系とを含有する潤滑グリース組成物が提供される。

本発明のグリース組成物は、離油が減少し、剪断安定性が向上し、しかもグリース寿命が増大することが意外にも見出された。したがって、このグリースを採用することにより、グリースを塗布すべき機械部品に対し十分な潤滑を維持するのに必要な再塗布の数がかなり減少する。

したがって、本発明は以下に説明するように、離油を低減するため、潤滑組成物を使用する方法を更に提供する。

本発明によれば、以下に説明するように、剪断安定性を改良するため、潤滑組成物を使用する方法が更に提供される。

発明の詳細な説明
本発明の潤滑グリースは必須成分として基油を含有する。本発明のグリース組成物に使用される基油については特に制限はなく、各種の従来の基油が都合良く使用できる。基油は鉱物源でも合成源でもよい。鉱物源の基油は、例えば溶剤精製又は水素化処理により製造された鉱油であってよい。合成源の基油は、Ｃ_１０〜Ｃ_５０炭化水素重合体、例えばα−オレフィンの液体重合体の混合物であってよい。基油は、従来のエステル、例えばポリオールエステルであってよい。基油はこれら油の混合物であってもよい。好ましくは基油は、Ｒｏｙａｌ Ｄｕｔｃｈ／Ｓｈｅｌｌ企業グループから名称“ＨＶＩ”又は“ＭＶＩＮ”で販売されている鉱油起源のものである。合成炭化水素基油、例えばＲｏｙａｌ Ｄｕｔｃｈ／Ｓｈｅｌｌ企業グループから名称“ＸＨＶＩ”（商標）で販売されているものも使用できる。

この潤滑組成物は、基油を、潤滑組成物の合計重量に対し３０重量％以上、好ましくは５０重量％以上、更に好ましくは７０重量％以上含有することが好ましい。

潤滑グリース組成物は、基油の他、更に（ｉ）Ｃ_１２〜Ｃ_２４ヒドロキシカルボン酸から選ばれた第一カルボン酸のリチウム石鹸及び（ｉｉ）Ｃ_１２〜Ｃ_２４分岐カルボン酸、Ｃ_１２〜Ｃ_２４ジヒドロキシカルボン酸及びそれらの混合物から選ばれた第二カルボン酸のリチウム石鹸を含む増粘剤系を含有する。

このグリース中に存在する増粘剤系の量は、組成物に対し好ましくは２〜３０重量％、好ましくは５〜２０重量％である。

更に好ましくは前記Ｃ_１２〜Ｃ_２４ヒドロキシカルボン酸のリチウム石鹸はＣ_１６〜Ｃ_２０ヒドロキシ脂肪酸である。特に好ましいヒドロキシ脂肪酸は、ヒドロキシステアリン酸、例えば９−ヒドロキシステアリン酸、１０−ヒドロキシステアリン酸又は１２−ヒドロキシステアリン酸、更に好ましくは後者である。９−１０位に二重結合を有する１２−ヒドロキシステアリン酸の不飽和形であるリシノール酸も使用できる。他の好適なヒドロキシ脂肪酸としては１２−ヒドロキシベヘン酸及び１０−ヒドロキシパルミチン酸が含まれる。

増粘剤は、Ｃ_１２〜Ｃ_２４ヒドロキシカルボン酸のリチウム石鹸の他に更に、Ｃ_１２〜Ｃ_２４分岐カルボン酸、Ｃ_１２〜Ｃ_２４ジヒドロキシカルボン酸及びそれらの混合物から選ばれた第二カルボン酸のリチウム石鹸を含有する。

好ましくはＣ_１２〜Ｃ_２４分岐カルボン酸はＣ_１６〜Ｃ_２０分岐カルボン酸である。特に好ましい分岐カルボン酸はイソステアリン酸である。
好ましくはＣ_１２〜Ｃ_２４ジヒドロキシカルボン酸はＣ_１６〜Ｃ_２０ジヒドロキシカルボン酸である。特に好ましいジヒドロキシカルボン酸はジヒドロキシステアリン酸、例えば９，１０−ジヒドロキシステアリン酸である。

ここで好ましい実施態様では、第二カルボン酸はＣ_１２〜Ｃ_２４分岐カルボン酸、
特にイソステアリン酸である。
理論により制限されることを望むものではないが、第二カルボン酸は、優れた潤滑特性を示すグリースを付与するため、Ｃ_１２〜Ｃ_２４ヒドロキシカルボン酸の結晶化を改変するものと考えられる。

第一カルボン酸と第二カルボン酸とは２０：１〜１：１、好ましくは１０：１〜１：１、更に好ましくは８：１〜３：１の重量比で存在する。

ここでグリース組成物中の他の成分は重合体である。いずれの好適な重合体も使用できるが、好ましくは基油に溶解し又は溶解できるものである。ここで使用される好ましい重合体は、鉱油に容易に溶解するものである。

ここで使用される好適な重合体としては、エチレン及びオレフィンの重合体及び共重合体が含まれる。このような重合体の例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソブチレン、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンエラストマー）等が含まれる。アクリル酸の重合体及び共重合体もここで使用するのに好適である。ここで使用される特に好ましい重合体はエチレン及びオレフィンの重合体及び共重合体、特にポリエチレン及びＥＰＤＭである。

ＥＰＤＭ重合体の例はＤｕＰｏｎｔ Ｄｏｗ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ Ｓ．Ａ．から市販されているＮｏｒｄｅｌ ＮＲ２４５である。ポリアクリレート重合体の例は、ＢＡＳＦ株式会社，Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ，ドイツから市販されているＬｕｗａｘ ＥＡＳ ５及びＬｕｗａｘ ＥＳ ９１０１４である。ポリエチレン型重合体の例は、Ｅｑｕｉｓｔａｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ＬＰ，米国テキサス州ヒューストンから市販されているＰｅｔｏｒｔｈｅｎｅ ＮＡ ２０４−０００及びＵｌｔｒａｐｏｌｙｍｅｒｓ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ ＧｍｂＨから市販されているＬｕｐｏｌｅｎｅ ＰＥ ＬＤ １８００Ｓである。

ここで使用される重合体の分子量は、１５０，０００〜７００，０００の範囲が好ましく、更に好ましくは１５０，０００〜５００，０００の範囲である。

重合体は、好ましくは組成物に対し約０．０１〜約１０重量％、好ましくは約０．１〜約５重量％、更に好ましくは約０．１〜約２重量％の量で存在する。

本発明の潤滑組成物には、グリースに特定の所望特性、例えば酸化安定性、粘稠性、極圧特性及び腐食防止性を付与するため、各種従来のグリース添加剤を、通常この利用分野で使用される量で取込んでよい。好適な添加剤としては、１種以上の極圧／摩耗防止剤、例えばジアルキル又はジアリールジチオ燐酸亜鉛のような亜鉛塩、ボレート（borate）、置換チアジアゾール、例えばジアルコキシアミンと置換有機ホスフェートとの反応により作製した高分子窒素／燐化合物、アミンホスフェート、天然又は合成源の硫化マッコウクジラ油、硫化ラード、硫化エステル、硫化脂肪酸エステル、及び類似の硫化材料、オルガノホスフェート、例えば式（ＯＲ）_３Ｐ＝Ｏ（但し、Ｒはアルキル、アリール又はアラルキル基）、及びトリフェニルフォスフォロチオネート；アルキルサリチル酸又はアルキルアリールスルホン酸カルシウム又はマグネシウムのような１種以上の過剰塩基金属含有洗浄剤；ポリイソブテニル無水琥珀酸とアミン又はエステルとの反応生成物のような１種以上の無灰分分散剤；ヒンダードフェノール又はアミン、例えばフェニルα−ナフチルアミンのような１種以上の酸化防止剤；１種以上の錆防止剤；１種以上の摩擦改良剤；１種以上の粘度指数向上剤；１種以上の流動点降下剤；及び１種以上の粘着剤が含まれる。グラファイト、微粉砕二硫化モリブデン、タルク、金属粉、及びポリエチレンワックスのような各種重合体も特殊な特性を付与するために添加してよい。

摩擦レベルを低減するため、当業者は有機モリブデンをベースとする配合物を使用することに心がけてきたし、またこのような潤滑組成物の特許文献に多数の提案がなされている。
本発明を以下の実施例を参照して説明する。

下記手順に従って実施例及び比較例の潤滑グリースを製造した。
基油の５０％を、１２−ヒドロキシステアリン酸、イソステアリン酸（存在すれば）及び水酸化リチウム一水和物及び水１００ｍｌと一緒にオートクレーブに装入した。オートクレーブを閉じ、１４５℃に加熱した。通気温度に達した後、通気バルブを開き、水蒸気を３０分間開放した。水蒸気圧が０バールになった時、通気バルブを開けたまま、２１５℃の温度まで加熱を開始した。２１５℃の温度に達した後、オートクレーブを、１℃／分のジャケット冷却により１６５℃に達するまで冷却した。１６５℃に達した後、基油の残り５０％を、溶解した重合体（存在すれば）と一緒に、この容器に装入した。次いで、生成物を８０℃に冷却し、添加剤を全て容器に装入した。次いで、生成物を３本ロールミルで均質化した。

比較例Ａ〜Ｆ
比較グリースＡ〜Ｆの配合物を下記表１に示す。

１．Ｓｈｅｌｌ Ｏｉｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている、４０℃での粘度が１１０ｍ^２ｓ^−１で粘度指数が９５の鉱油

実施例１〜６
本発明による実施例１〜６の配合物を下記表２に示す。

１．Ｓｈｅｌｌ Ｏｉｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている、４０℃での粘度が１１０ｍ^２ｓ^−１で粘度指数が９５の鉱油

実施例７〜１２
本発明による実施例７〜１２の配合物を下記表３に示す。

１．Ｓｈｅｌｌ Ｏｉｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている、４０℃での粘度が１１０ｍ^２ｓ^−１で粘度指数が９５の鉱油
２．Ｕｌｔｒａｐｏｌｙｍｅｒｓ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ ＧｍｂＨから市販されているポリエチレン重合体

潤滑特性の測定
各種異なる潤滑特性を測定するため、実施例１〜１２及び比較例Ａ〜Ｆのグリースについて各種標準試験法を行なった。使用した各種試験法は以下の通りである。

ＤＩＮ ＩＳＯ ２１３７を用いて未混和稠度を測定した。ＤＩＮ ＩＳＯ ２１３７を用いて混和稠度を測定した。
ＩＳＯ ２１３７／ＡＳＴＭ−Ｄ１８３１を用いて、ロール試験（rolltest）後の混和稠度を測定した。
ＩＳＯ ２１３７／ＡＳＴＭ−Ｄ１８３１を用いて混和稠度差を測定した。
ＤＩＮ ５１８１７を用いて離油を測定した。
ＤＩＮ ５８３９７−２を用いて拡がり（spreading）挙動を測定した。

圧力下の油分離及び圧力下の石鹸層厚さを測定するために使用した試験法は、Ｗｉｌｌｙ Ｖｏｇｅｌ ＡＧ，ベルリン，ドイツからの“Ｆｅｔｔｌ−Ｔｅｓｔｇｅｒａｔ ＦＴＧ ２ ｎａｃｈ Ｖｏｇｅｌ／Ｍａｒａｗｅ”Ｐｒｏｆｇｅｒａｔ ｆｕｒ ｄｉｅ Ｅｒｔｍｉｔｔｌｕｎｇ ｄｅｒ Ｏｌａｕｓｓｃｈｅｉｄｕｎ ｂｅｌ Ｆｅｔｔｓｃｈｍｉｅｒｓｔｏｆｆｅｎ ｕｎｔｅｒ Ｄｒｕｃｋｂｅｌａｓｔｕｎｇ“ ｍｉｔ ｄｅｍ Ｎａｃｈｗｅｉｓ ｄｅｒ Ｅｉｎｄｉｃｋｅｒａｕｓｈａｒｔｕｎｇ”と題する操作便覧に見出される。装置及び試験法は下記２つの文献にも記載されている。Ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｅ ｕｎｄ Ｓｃｈｍｉｅｒｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｋ，４１．Ｊａｈｒｇａｎｇ，４／１９９４，ｐｐ．２０９−２１２及びＴｒｉｂｏｌｏｇｉｅ ｕｎｄ Ｓｃｈｍｉｅｒｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｋ，４２．Ｊａｈｒｇａｎｇ，６／１９９５，ｐｐ．３０６−３１０．

これらの測定の結果を下記表４、５、６に示す。

３．２５℃で測定
４．８０℃で５０時間行なう。
５．４０℃で１８時間行なう。
６．４０℃で７日間行なう。
７．１２０℃で１８時間行なう。
８．１２０℃で７日間行なう。
９．４０℃で行なう。

３．２５℃で測定
４．８０℃で５０時間行なう。
５．４０℃で１８時間行なう。
６．４０℃で７日間行なう。
７．１２０℃で１８時間行なう。
８．１２０℃で７日間行なう。
９．４０℃で行なう。

３．２５℃で測定
４．８０℃で５０時間行なう。
５．４０℃で１８時間行なう。
６．４０℃で７日間行なう。
７．１２０℃で１８時間行なう。
８．１２０℃で７日間行なう。
９．４０℃で行なう。

表４、５、６の結果を図１〜６に図示する。各図において、ｘ軸は混和稠度である。混和稠度が高いほど、グリースは柔らかい。グラフの各線は、各指定グリースについてのデータ点の回帰線である。各図には、３つの回帰線、即ち、比較例Ａ〜Ｆについての回帰線、実施例１〜６についての回帰線及び実施例７〜１２についての回帰線が示される。

試験した各グリースについての混和稠度（ｘ軸）に対してロール試験後の混和稠度差（ｙ軸）をプロットした図で、試験したグリース配合物の剪断安定性を示す。

試験した各グリースについての混和稠度（ｘ軸）に対して離油％（４０℃で７日間測定）（ｙ軸）をプロットした図である。 前記混和稠度（ｘ軸）に対して離油％（１２０℃で７日間測定）（ｙ軸）をプロットした図である。

前記混和稠度（ｘ軸）に対して油拡がり（時間）（ｙ軸）をプロットした図である。 前記混和稠度（ｘ軸）に対して圧力下の油分離（ｙ軸）をプロットした図である。 前記混和稠度（ｘ軸）に対して圧力下の石鹸層厚さ（ｍｍ）（ｙ軸）をプロットした図である。

検討結果
表４〜６のデータ及び図１〜６から、本発明のグリース（イソステアリン酸及び１２−ヒドロキシステアリン酸のリチウム塩を含む）は、従来のグリース（１２−ヒドロキシステアリン酸のリチウム塩を含むが、イソステアリン酸のリチウム塩を含まない）に比べて、潤滑特性、特に剪断安定性、離油、油拡がり及び油分離特性が向上したことが判る。また図１〜６から、イソステアリン酸及び１２−ヒドロキシステアリン酸のリチウム塩を含む増粘剤系の他に、少量の重合体を含むグリースは、イソステアリン酸及び１２−ヒドロキシステアリン酸のリチウム塩を含むが、重合体を含まないグリースに比べて一般に潤滑特性が向上（剪断安定性が向上し、離油が減少し、油拡がりが向上し、油分離が減少）したことが判る。

米国特許第３，０２６，５６８号 米国特許第５，２５４，３８５号 ＥＰ １３６１２５６ ＵＳ ２００８／００１５２８８ ＥＰ １７９５１０

Claims (13)

1. （ａ）基油と、（ｂ）（ｉ）Ｃ_１２〜Ｃ_２４ヒドロキシカルボン酸から選ばれた第一カルボン酸のリチウム石鹸及び（ｉｉ）分岐Ｃ_１２〜Ｃ_２４カルボン酸、Ｃ_１２〜Ｃ_２４ジヒドロキシカルボン酸及びそれらの混合物から選ばれた第二カルボン酸のリチウム石鹸を含む増粘剤系とを含有する潤滑グリース組成物。
2. 前記ヒドロキシカルボン酸がＣ_１６〜Ｃ_２０ヒドロキシカルボン酸である請求項１に記載の潤滑グリース組成物。
3. 前記ヒドロキシカルボン酸がヒドロキシステアリン酸である請求項１又は２に記載の潤滑グリース組成物。
4. 前記ヒドロキシカルボン酸が１２−ヒドロキシステアリン酸である請求項１〜３のいずれか１項に記載の潤滑グリース組成物。
5. 前記第二カルボン酸が分岐Ｃ_１２〜Ｃ_２４カルボン酸である請求項１〜４のいずれか1項に記載の潤滑グリース組成物。
6. 前記分岐カルボン酸が分岐Ｃ_１６〜Ｃ_２０カルボン酸である請求項１〜５のいずれか１項に記載の潤滑グリース組成物。
7. 前記分岐カルボン酸がイソステアリン酸である請求項１〜６のいずれか１項に記載の潤滑グリース組成物。
8. 前記第一カルボン酸と第二カルボン酸とが２０：１〜１：１の重量比で存在する請求項１〜７のいずれか1項に記載の潤滑グリース組成物。
9. エチレン及びオレフィンの重合体及び共重合体、並びにアクリル酸の重合体及び共重合体から選ばれた重合体を更に含有する請求項１〜８のいずれか１項に記載の潤滑グリース組成物。
10. 前記選ばれた重合体の分子量が１５０，０００〜７００，０００である請求項９に記載の潤滑グリース組成物。
11. 前記基油が鉱油である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の潤滑グリース組成物。
12. 離油を低減するために、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の潤滑グリース組成物を使用する方法。
13. 剪断安定性を改良するために、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の潤滑グリース組成物を使用する方法。