JP2017160358A - 等速ジョイント用グリース組成物及び等速ジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】熱やせん断を受けても初期と変わらぬ摩擦特性を維持する等速ジョイント用グリース組成物の提供。【解決手段】鉱油を含む基油、式（１）で表される増ちょう剤、及びＲ１−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ２−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ３ （１）（式中、Ｒ２はＣ６〜１５の２価の芳香族炭化水素基であり、Ｒ１及びＲ３は、互いに同一でも異なっていてもよく、Ｃ６又は７のアリール基又はシクロヘキシル基である。）式（２）で表され、２５℃で液体である有機モリブデン系化合物、[Ｒ3Ｒ4Ｎ−ＣＳ−Ｓ]2−Ｍｏ2ＯmＳn（２）（式中、Ｒ3，Ｒ4は、互いに同一でも異なっていても良く、それぞれＣ１１〜２０の直鎖又は分岐アルキル基である。ｍは０〜３、ｎは１〜４であり、ｍ＋ｎ＝４である。）を含有し、前記組成物が、組成物の全質量を基準として、有機モリブデン系化合物を４〜１０質量％含有する、前記グリース組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、等速ジョイント用グリース組成物及び等速ジョイントに関する。

有機銅系化合物と有機モリブデン化合物もしくは有機亜鉛系化合物または両者を併用することによりグリースの摩擦係数が低下し、誘起スラスト(軸力)を低減することが可能であることが報告されている（特許文献１）。

特開2002-80878号公報

しかし、ジョイント内でグリースが熱やせん断によるダメージを受けることで初期の摩擦特性が経時的に低下しスティックスリップ現象が発生してしまう。スティックスリップは、摺動面が起動し始めに引っ掛かりを起こす現象を指す。摺動面の停止中は理論上油膜厚さがゼロになってしまうため、起動し始めにこの現象が起こる。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、熱やせん断を受けても初期と変わらぬ摩擦特性を維持することにより、耐スティックスリップ特性を維持する等速ジョイント用グリース組成物を提供することである。

本発明者らは、ジチオカルバミン酸モリブデンの構造、具体的には炭素鎖の鎖長及び常温での状態、およびグリース組成物に対する含有量を最適化することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明により、以下のグリース組成物を提供する：
１．増ちょう剤、基油、添加剤として有機モリブデン系化合物を含有する等速ジョイント用グリース組成物であって、
基油が鉱油を含み、
増ちょう剤が下記式（１）で表されるジウレア化合物であり、
Ｒ１−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ２−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ３ （１）
（式（１）中、Ｒ２は炭素数６〜１５の２価の芳香族炭化水素基であり、Ｒ１及びＲ３は、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素数６又は７のアリール基又はシクロヘキシル基である。）
有機モリブデン系化合物が下記式（２）で表され、２５℃で液体であるジチオカルバミン酸モリブデンであり、及び
[Ｒ₃Ｒ₄Ｎ−ＣＳ−Ｓ]₂−Ｍｏ₂Ｏ_mＳ_n （２）
（式（２）中、Ｒ₃，Ｒ₄は、互いに同一でも異なっていても良く、それぞれ炭素数が１１〜２０の直鎖又は分岐アルキル基である。ｍは０〜３、ｎは１〜４であり、ｍ＋ｎ＝４である。）
前記組成物が、組成物の全質量を基準として、有機モリブデン系化合物を４〜１０質量％含有する、前記グリース組成物。
２．前記基油の４０℃における動粘度が１００〜１５０ｍｍ²／ｓである、前記１項記載の等速ジョイント用グリース組成物。
３．添加剤としてさらに有機スルホン酸金属塩および硫化油脂を含む、前記１又は２項記載の等速ジョイント用グリース組成物。
４．有機スルホン酸金属塩がカルシウム塩である、前記３項記載の等速ジョイント用グリース組成物。
５．前記１〜４のいずれか１項記載のグリース組成物を封入した、等速ジョイント。

本発明によれば、熱やせん断を受けてもグリース組成物の摩擦特性を維持することにより、耐スティックスリップ特性を維持することが可能である。本発明のグリース組成物はまた、耐摩耗性にも優れる。

＜増ちょう剤＞
本発明のグリース組成物に使用される増ちょう剤は、下記式（１）で表されるジウレア化合物である。
Ｒ１−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ２−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ３ （１）
式中、Ｒ２は炭素数６〜１５の２価の芳香族炭化水素基である。式中、Ｒ１及びＲ３は、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素数６又は７のアリール基又はシクロヘキシル基である。
式（１）のジウレア化合物は、例えば、基油中で、所定のジイソシアネートと、所定のモノアミンとを反応させることにより得ることができる。ジイソシアネートの好ましい具体例は、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、トリレンジイソシアネートである。モノアミンとしては、炭素数６又は７の芳香族アミン、炭素数６又は７の脂環式アミン又はこれらの混合物が挙げられる。芳香族アミンの具体例としては、アニリン、ｐ−トルイジン及びナフチルアミン等が挙げられる。脂環式アミンの具体例としては、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン等が挙げられる。このうち、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネートと、アニリン及びシクロヘキシルアミンとの反応生成物がとりわけ好ましい。この反応生成物は、以下の式で表される３つの化合物の混合物である。

本発明のグリース組成物中の増ちょう剤の含有量は、好ましくは１０〜２５質量％、より好ましくは１０〜２０質量％である。本発明のグリース組成物の混和ちょう度は、２５０〜４００が好適であり、２５０〜３５０がより好ましい。

＜基油＞
本発明のグリース組成物に使用される基油は、鉱油を含むこと以外、特に限定されない。基油は、単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
鉱油としては、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油、これらの混合物を使用することができる。このうち、パラフィン系鉱油が好ましい。
合成油としては、ジエステル、ポリオールエステルに代表されるエステル系合成油；ポリα オレフィン、ポリブテンに代表される合成炭化水素油；アルキルジフェニルエーテル、ポリプロピレングリコールに代表されるエーテル系合成油；シリコーン油、フッ素化油など各種合成油が使用できる。
基油としては、鉱油が好ましい。とりわけパラフィン系鉱油が好ましい。
本発明における基油の動粘度は特に限定されない。必要に応じて基油動粘度を選定することができる。４０℃の基油動粘度が５０〜５００ｍｍ²／ｓであるのが好ましく、５０〜３００ｍｍ²／ｓであるのがより好ましく、１００〜１５０ｍｍ²／ｓであるのがさらに好ましい。
本発明のグリース組成物中の基油の含有量は、５０〜９５質量％が好ましく、６０〜９０質量％がより好ましい。

＜添加剤＞
有機モリブデン系化合物は、下記式（２）で表されるジチオカルバミン酸モリブデンであって、２５℃で液体である。
[Ｒ₃Ｒ₄Ｎ−ＣＳ−Ｓ]₂−Ｍｏ₂Ｏ_mＳ_n （２）
式中、Ｒ₃，Ｒ₄は、互いに同一でも異なっていても良く、それぞれ炭素数が１１〜２０の直鎖又は分岐アルキル基、好ましくは炭素数１１〜１８の直鎖又は分岐アルキル基であり、より好ましくは炭素数１１〜１５の直鎖又は分岐アルキル基である。ｍは０〜３、ｎは１〜４であり、ｍ＋ｎ＝４である。ジチオカルバミン酸モリブデンは一般的に、分解反応により反応被膜を形成し、その被膜が摺動部材同士の接触を防ぐところ、炭素数が本発明で規定する範囲内であれば、分解反応速度が緩やかであり、換言すれば、ジチオカルバミン酸モリブデンの消費速度が遅いため、反応膜を摺動部材表面に適度に形成することが可能となることから、長期間使用しても摩擦特性を維持することができる。一方、炭素数が１１未満の場合、分解反応速度（つまり、反応膜形成の速度）が速く、ジチオカルバミン酸モリブデンの消費速度が速く、満足のいく反応膜を形成できなかったり、長時間摩擦特性を維持することができなくなったりする。また固体のジチオカルバミン酸モリブデンの場合、熱やせん断を受けるとグリース組成物の摩擦特性を維持することができなくなる。これは、熱やせん断により粒径が変化し、摺動部品の金属表面に形成される反応膜が変化したためと推測される。一方、液体のジチオカルバミン酸モリブデンの場合、熱やせん断により粒径が変化しないため、摺動部品の金属表面に形成される反応膜が変化しにくく、グリース組成物の摩擦特性を維持することができる。

有機モリブデン系化合物の含有量は、グリース組成物の全質量を基準にして、４〜１０質量％である。グリース組成物中の有機モリブデン系化合物の含有量が上記範囲にあると、グリースが熱やせん断を受けても初期と変わらない摩擦特性を維持し、耐スティックスリップ性を維持することができる。
有機モリブデン系化合物の含有量は、グリース組成物の全質量を基準にして、好ましくは４〜８質量％であり、さらに好ましくは４〜６質量％である。

＜その他の添加剤＞
上記添加剤に加え、必要に応じてその他の添加剤が使用可能であり、フェノール系、アミン系に代表される酸化防止剤、ベンゾトリアゾールに代表される金属腐食防止剤、亜硝酸ソーダなどの無機不働態化剤、スルホネート系、コハク酸系、アミン系、カルボン酸塩、酸化亜鉛などの固体添加剤に代表される錆止め剤、脂肪酸、脂肪酸エステル、リン酸エステル、ひまし油などに代表される油性剤、ポリテトラフルオロエチレンや二硫化モリブデンに代表される固体潤滑剤などが挙げられる。これらの成分の使用量は、通常０．１〜２０質量％程度、好ましくは０．５〜１０質量％である。
特に、有機スルホン酸金属塩および硫化油脂を含むことが好ましい。有機スルホン酸金属塩はカルシウム塩であることがより好ましく、アルキルナフタレンスルホン酸カルシウム塩が特に好ましい。ジノニルナフタレンスルホン酸カルシウム塩が最も好ましい。有機スルホン酸金属塩は、組成物の全質量を基準として、０．５〜５質量％含まれるのが好ましい。硫化油脂は硫黄分が３０〜５０質量％であることが好ましく、４０〜５０質量％であることがより好ましく、４０〜４５質量％であることが最も好ましい。硫化油脂は、組成物の全質量を基準として、０．１〜５質量％含まれるのが好ましい。

＜混和ちょう度＞
本発明のグリース組成物の混和ちょう度は、好ましくは２５０〜４００、より好ましくは２５０〜３５０である。

基油中で、ジフェニルメタンジイソシアネートとアミン（シクロヘキシルアミン及びアニリン）とを反応させ、昇温、冷却した後、必要な添加剤を混合し、３本ロールミルで混練し、混和ちょう度３００（６０回往復混和、ＪＩＳ Ｋ２２２０）のグリース組成物を製造した。
調製したグリース組成物の加熱せん断前後のμｓ及びμｄを、ＳＲＶ試験機を用いて下記表２の試験条件により測定した。結果を下記表３に示す。なお、グリース組成物は、表１に記載した条件下において、ＡＳＴＭ Ｄ１８３１に規定されるロール安定度試験を行うことにより加熱し、せん断を加えた。また、μｓは静摩擦係数を、μｄは動摩擦係数を示し、静摩擦係数と動摩擦係数との差は、耐スティックスリップ性を表す。

＜評価基準＞
摩擦特性
○：加熱せん断後のμsおよびμdが０．０７５〜０．０８５
×：加熱せん断後のμsおよびμdのいずれか又は両方が上記範囲外
耐スティックスリップ性
○：加熱せん断後のμs-μdが０．０１２以下
×：加熱せん断後のμs-μdが０．０１２超

＜総合評価＞
○：摩擦特性及び耐スティックスリップ性のいずれも○
×：摩擦特性及び耐スティックスリップ性のいずれか又は両方が×

Claims (5)

1. 増ちょう剤、基油、添加剤として有機モリブデン系化合物を含有する等速ジョイント用グリース組成物であって、
   基油が鉱油を含み、
   増ちょう剤が下記式（１）で表されるジウレア化合物であり、
   Ｒ１−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ２−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ３ （１）
   （式（１）中、Ｒ２は炭素数６〜１５の２価の芳香族炭化水素基であり、Ｒ１及びＲ３は、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素数６又は７のアリール基又はシクロヘキシル基である。）
   有機モリブデン系化合物が下記式（２）で表され、２５℃で液体であるジチオカルバミン酸モリブデンであり、及び
   [Ｒ₃Ｒ₄Ｎ−ＣＳ−Ｓ]₂−Ｍｏ₂Ｏ_mＳ_n （２）
   （式（２）中、Ｒ₃，Ｒ₄は、互いに同一でも異なっていても良く、それぞれ炭素数が１１〜２０の直鎖又は分岐アルキル基である。ｍは０〜３、ｎは１〜４であり、ｍ＋ｎ＝４である。）
   前記組成物が、組成物の全質量を基準として、有機モリブデン系化合物を４〜１０質量％含有する、前記グリース組成物。
2. 前記基油の４０℃における動粘度が１００〜１５０ｍｍ²／ｓである、請求項１記載の等速ジョイント用グリース組成物。
3. 添加剤としてさらに有機スルホン酸金属塩および硫化油脂を含む、請求項１又は２記載の等速ジョイント用グリース組成物。
4. 有機スルホン酸金属塩がカルシウム塩である、請求項３記載の等速ジョイント用グリース組成物。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載のグリース組成物を封入した、等速ジョイント。