JP2019137736A - 潤滑グリース組成物、クラッチおよびパワーウィンドウモーター - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明の目的は、高い静摩擦係数及び優れた耐久性を有する潤滑グリース組成物を提供することである。【解決手段】本発明の潤滑グリース組成物は、基油と、増ちょう剤と、固体潤滑剤とを含有する潤滑グリース組成物であって、基油は40℃での動粘度が600〜2000mm2/sである合成炭化水素油であり、増ちょう剤はバリウム複合石けんであり、固体潤滑剤はモース硬度が3〜6、平均粒子径が10〜40μmの無機微粒子である。【選択図】なし

Description

本発明は、高い静摩擦係数及び優れた耐久性を有する潤滑グリース組成物、該潤滑グリース組成物を有するクラッチ、および該クラッチを備えるパワーウィンドウモーターに関する。
従来より、歯車および摺動部に使用される潤滑剤としてグリースが使用されている。近年、自動車部品、家電製品、電子情報機器、OA機器等では、軽量化、低コスト化を目的として、歯車および摺動部に樹脂部材が使用されることが多くなってきている。また近年、自動車やOA機器の減速装置内の減速ギア部やクラッチ部等において、樹脂部材同士、又は、樹脂部材と金属部材との摺動部分に使用されるグリースには、静止時のすべり防止のため高い静摩擦係数を有することが要求されている。また、このようなグリースには、高い耐久性(静摩擦係数が経時的に変化しないこと、摺動部分が異音を発しないこと)も要求されている。
例えば、特許文献1(特許第5450935号公報)は、樹脂部材同士または樹脂部材と金属部材との摺動部分に用いる、高い静摩擦係数を有する潤滑グリース組成物を開示する。
また、特許文献2(特開2012−82952号公報)は、パワーウィンドウ装置の駆動源としてのモーターに搭載された逆転防止用のクラッチを開示する。クラッチは、環状のカラーの内側に、回転軸と一体回転する駆動側回転体と、ウォーム軸と一体回転する従動側回転体と、転動体とを備えている。従動側回転体は、カラーの内周面と対向する制御面を有し、該制御面とカラーの内周面との間に転動体が配置されている。このようなクラッチを備えたモータでは、回転軸の回転駆動により駆動側回転体が回転されると、転動体、従動側回転体及びウォーム軸が一体的に回転し、該ウォーム軸の回転に基づいて車両のウィンドウガラスが開閉される。一方、回転軸(駆動側回転体)の非回転駆動状態では、転動体が従動側回転体の制御面とカラーの内周面とに挟持されてくさびとなり、従動側回転体の回転が阻止(ロック)されるようになっている。これにより、例えばモータ駆動力以外の外力によって車両のウィンドウガラスが開閉されることを抑制できる。
ところで、カラーの内周面にはグリースが塗布される。回転軸(駆動側回転体)の非回転駆動状態における従動側回転体の回転時においては、カラーと転動体との間にグリースが入り込むことによって、カラーと転動体との間に働く摩擦力を向上させ、従動側回転体の制御面とカラーの内周面とによる転動体の挟持が外れて転動体が従動側回転体と連れ回りしてしまうことを阻止している。
特許第5450935号公報 特開2012−82952号公報
近年、潤滑グリース組成物に要求される特性が厳しくなっており、従来よりも更に高い静摩擦係数および優れた耐久性を有する潤滑グリース組成物が要望されていた。
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高い静摩擦係数および優れた耐久性を有する潤滑グリース組成物を提供することを目的とする。
本発明の要旨構成は、以下のとおりである。
[1]基油と、増ちょう剤と、固体潤滑剤とを含有する潤滑グリース組成物であって、
前記基油は、40℃での動粘度が600〜2000mm/sである合成炭化水素油であり、
前記増ちょう剤は、バリウム複合石けんであり、
前記固体潤滑剤は、モース硬度が3〜6、平均粒子径が10〜40μmの無機微粒子である、潤滑グリース組成物。
[2]前記固体潤滑剤の配合量が、潤滑グリース組成物の重量全体に対して10〜60重量%である、上記[1]に記載の潤滑グリース組成物。
[3]樹脂部材同士、又は、樹脂部材と金属部材との摺動部分に使用される、上記[1]または[2]に記載の潤滑グリース組成物。
[4]前記摺動部分は、クラッチの摺動部分である、上記[3]に記載の潤滑グリース組成物。
[5]上記[1]又は[2]に記載の潤滑グリース組成物を有するクラッチ。
[6]上記[1]又は[2]に記載の潤滑グリース組成物を有するクラッチを備えるパワーウィンドウモーター。
本発明の潤滑グリース組成物は、高い静摩擦係数および優れた耐久性を有する。本発明の潤滑グリース組成物は特に、樹脂部材同士、又は、樹脂部材と金属部材との摺動部分に使用するのに適している。
本発明に係る潤滑グリース組成物は、基油と、増ちょう剤と、固体潤滑剤を含有する。
本発明に用いられる基油は合成炭化水素油であれば特に限定されないが、例えば、ポリα−オレフィン、エチレン・α−オレフィンコオリゴマー、エチレン・α−オレフィン共重合体、ポリブテン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン等が挙げられる。これらの中では、ポリα−オレフィンが好ましい。基油は、それぞれ単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。
基油の40℃での動粘度は600〜2000mm/sである。基油の40℃での動粘度が600mm/s未満であると、潤滑グリース組成物の耐久性が低下する。一方、基油の40℃での動粘度が2000mm/sを超えると、静摩擦係数が低くなる。なお、基油の40℃での動粘度は、JIS K 2283に準拠して測定することができる。基油の40℃での動粘度は800〜1500mm/sであることが好ましい。基油の40℃での動粘度がこれらの範囲内であることにより、高い静摩擦係数でより耐久性に優れる潤滑グリース組成物とすることができる。
本発明に用いられる増ちょう剤は、バリウム複合石けんである。増ちょう剤としては、1種類のバリウム複合石けんを用いてもよいし、2種以上のバリウム複合石けんを用いてもよい。増ちょう剤としてバリウム複合石けんを用いることにより、高い静摩擦係数の潤滑グリース組成物とすることができる。バリウム複合石けんとしては、例えば、脂肪族ジカルボン酸とカルボン酸アミドとの塩が挙げられる。脂肪族ジカルボン酸としては例えば、セバシン酸、アゼライン酸等を挙げることができる。増ちょう剤の配合量は潤滑グリース組成物の重量全体に対して10〜30重量%であることが好ましい。増ちょう剤の配合量がこれらの範囲内であることによって、高い静摩擦係数の潤滑グリース組成物とすることができる。
本発明に用いられる固体潤滑剤は、モース硬度が3〜6、平均粒子径が10〜40μmの無機微粒子である。モース硬度とは鉱物に対する硬さの尺度で、その尺度は1から10まであり、最も硬い10がダイヤモンドである。測定方法は基準となっている鉱物で対象の試料を擦り、傷がつくか又はつかないか、を判定して硬度を決定する。また、無機微粒子の平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定する。無機微粒子のモース硬度が3未満であると潤滑グリース組成物の静摩擦係数が小さくなり、6を超えると潤滑グリース組成物の耐久性が悪化する。このようにモース硬度が3〜6、平均粒子径が10〜40μmの微粒子として、無機微粒子が有用である。無機微粒子の平均粒子径が10μm未満であると潤滑グリース組成物の静摩擦係数が小さくなり、40μmを超えると潤滑グリース組成物の耐久性が悪化する。
無機微粒子の平均粒子径は、20〜40μmが好ましい。無機微粒子の平均粒子径がこれらの範囲内であることによって、潤滑グリース組成物はより高い静摩擦係数を有することができる。無機微粒子としては例えば、炭酸カルシウム、蛍石、酸化マグネシウムなどを挙げることができる。
固体潤滑剤の配合量は潤滑グリース組成物の重量全体に対して10〜60重量%であることが好ましく、30〜50重量%であることがより好ましい。固体潤滑剤の配合量が、潤滑グリース組成物の重量全体に対して10重量%以上であると、潤滑グリース組成物の静摩擦係数が大きくなり、樹脂部材同士又は樹脂部材と金属部材との摺動部分に使用した場合に、静止時のすべりを効果的に防止することができる。また、固体潤滑剤の配合量が、潤滑グリース組成物の重量全体に対して60重量%以下であると、潤滑グリース組成物が硬くならず、低温トルク特性の低下を防止できる。
本発明に係る潤滑グリース組成物は、混和ちょう度が240〜320であることが好ましい。混和ちょう度が240以上であると、低温トルク特性に優れ、低温環境下でスムーズに摺動しやすくなる。また、混和ちょう度が320以下であると、高温離油特性が向上する。なお、混和ちょう度は、JIS K 2220 7に規定された測定方法に従い測定することができる。
本発明に係る潤滑グリース組成物は、その効果に影響を与えない範囲で添加剤を含有していてもよい。例えば、公知の酸化防止剤、極圧剤、防錆剤、腐食防止剤、粘度指数向上剤等を適宜選択して含有させることができる。
酸化防止剤としては、例えば2,6−ジ第3ブチル−4−メチルフェノール、4,4′−メチレンビス(2,6−ジ第3ブチルフェノール)等のフェノール系酸化防止剤、アルキルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、フェノチアジン、アルキル化フェニル−α−ナフチルアミン、アルキル化フェノチアジン等のアミン系酸化防止剤、さらにはリン酸系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤等が挙げられる。
極圧剤としては、例えばリン酸エステル、亜リン酸エステル、リン酸エステルアミン塩等のリン系化合物、スルフィド類、ジスルフィド類等の硫黄化合物、ジアルキルジチオリン酸金属塩、ジアルキルジチオカルバミン酸金属塩等の硫黄系金属塩、塩素化パラフィン、塩素化ジフェニル等の塩素化合物などが挙げられる。
防錆剤としては、例えば脂肪酸、脂肪酸アミン、金属スルホネート、アルキルスルホン酸金属塩、アルキルスルホン酸アミン塩、酸化パラフィン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等が挙げられる。
腐食防止剤としては、例えばベンゾトリアゾール、ベンゾイミダゾール、チアジアゾール、セバシン酸ナトリウム等が挙げられる。
粘度指数向上剤としては、ポリメタクリレート、エチレン−プロピレン共重合体、ポリイソブチレン、ポリアルキルスチレン、スチレン−イソプレン共重合体水素化物等が挙げられる。
本発明に係る潤滑グリース組成物は、基油と、増ちょう剤と、固体潤滑剤とを含有し、基油は40℃での動粘度が600〜2000mm/sである合成炭化水素油であり、増ちょう剤はバリウム複合石けんであり、固体潤滑剤はモース硬度が3〜6、平均粒子径が10〜40μmの無機微粒子である。これにより、本発明の潤滑グリース組成物は、高い静摩擦係数および優れた耐久性を有する。本発明の潤滑グリース組成物は特に、樹脂部材同士、又は、樹脂部材と金属部材との摺動部分に使用するのに適している。この摺動部分としては、クラッチの摺動部分が好ましい。クラッチが搭載される機器は特に限定されないが、パワーウィンドウモーターを挙げることができる。パワーウィンドウモーター内に搭載されたクラッチとしては例えば、パワーウィンドウモーターの回転駆動力を発生させる回転軸と、該回転軸から伝達される回転駆動力を減速する減速機構のウォーム軸とを連結し、外力によるモーターの逆転を防止する逆転防止用のクラッチを挙げることができる。
以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明の好適な実施の形態を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
(1)潤滑グリース組成物の調製方法
以下の各成分が表1及び表2で示す配合量(重量%)になるよう、潤滑グリース組成物(試料油)を調製した。各成分の種類を以下に記載する。
<基油>
基油A(合成炭化水素油)40℃動粘度600mm/s:製品名「DURASYN 166」(イネオスオリゴマーズジャパン社製、40℃動粘度30mm/s)と製品名「ルーカントHC−2000」(三井化学社製、40℃動粘度37500mm/s)の混合基油(DURASYN 166:ルーカントHC−2000=60重量%:40重量%)
基油B(合成炭化水素油)40℃動粘度1000mm/s:製品名「DURASYN 166」(イネオスオリゴマーズジャパン社製、40℃動粘度30mm/s)と製品名「ルーカントHC−2000」(三井化学社製、40℃動粘度37500mm/s)の混合基油(DURASYN 166:ルーカントHC−2000=55重量%:45重量%)
基油C(合成炭化水素油)40℃動粘度2000mm/s:製品名「DURASYN 166」(イネオスオリゴマーズジャパン社製、40℃動粘度30mm/s)と製品名「ルーカントHC−2000」(三井化学社製、40℃動粘度37500mm/s)の混合基油(DURASYN 166:ルーカントHC−2000=45重量%:55重量%)
基油D(合成炭化水素油):「DURASYN 166」(イネオスオリゴマーズジャパン社製、40℃動粘度30mm/s)
基油E(合成炭化水素油)40℃動粘度3000mm/s:製品名「DURASYN 166」(イネオスオリゴマーズジャパン社製、40℃動粘度30mm/s)と製品名「ルーカントHC−2000」(三井化学社製、40℃動粘度37500mm/s)の混合基油(DURASYN 166:ルーカントHC−2000=40重量%:60重量%)
<増ちょう剤>
増ちょう剤A:バリウム複合石けん
増ちょう剤B:リチウム石けん;製品名「Li−OHST」(勝田化工社製)
<固体潤滑剤>
固体潤滑剤A:炭酸カルシウム、製品名「SFT−2000」(三共精粉社製、モース硬度3〜4、平均粒子径30μm)
固体潤滑剤B:炭酸カルシウム、製品名「A」(三共精粉社製、モース硬度3〜4、平均粒子径10μm)
固体潤滑剤C:酸化マグネシウム、製品名「パイロキスマ3320」(協和化学工業社製、モース硬度4〜6、平均粒子径20μm)
固体潤滑剤D:シリカ、製品名「SP−4200」(三栄シリカ社製、モース硬度7、平均粒子径22μm)
固体潤滑剤E:マイカ、製品名「MK−300」(片倉コープアグリ社製、モース硬度2.8、平均粒子径15μm)
固体潤滑剤F:炭酸カルシウム、製品名「#3500」(三共精粉社製、モース硬度3〜4、平均粒子径1μm)
固体潤滑剤G:炭酸カルシウム、製品名「G−120」(三共精粉社製、モース硬度3〜4、平均粒子径50μm)
固体潤滑剤H:ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、製品名「ダイニオンTF9207Z」(スリーエムジャパン社製)
固体潤滑剤I:メラミンシアヌレート(MCA)、製品名「MC−6000」(日産化学工業社製)
<酸化防止剤>
フェニルナフチルアミン:製品名「VANLUBE81」(三洋化成工業社製)
<防錆剤>
中性カルシウムスルホネート:製品名「NA−SUL CA−1089」(KING社製)
増ちょう剤Aを含む潤滑グリース組成物は、以下のようにして調製した。
まず、混合撹拌釜内で、基油、セバシン酸およびカルボン酸モノステアリルアミドを配合し、約80〜200℃で加熱撹拌した。この後、水酸化バリウムを加えてけん化反応を行い、バリウム複合石けんを調製した。なお、増ちょう剤の各成分量は、増ちょう剤の全量に対してセバシン酸27.5質量%、カルボン酸モノステアリルアミド41.5質量%、および水酸化バリウム31質量%となる配合比で配合を行った。この後、バリウム複合石けんを冷却した後、生成したゲル状物質に各種の添加剤を加え撹拌した後、ロールミル又は高圧ホモジナイザーに通して潤滑グリース組成物を調製した。
増ちょう剤Bを含む潤滑グリース組成物は、以下のようにして調製した。
まず、混合攪拌釜で、基油、12−ヒドロキシステアリン酸、および水酸化リチウムを配合し、約80〜130℃で加熱しながら攪拌して、けん化反応を行い、リチウム石けんを調製した。なお、増ちょう剤の各成分量は、増ちょう剤の全量に対して12−ヒドロキシステアリン酸が88質量%、水酸化リチウムが12質量%となる配合比で配合を行った。この後、リチウム石けんを冷却した後、生成したゲル状物質に各種の添加剤を加え撹拌した後、ロールミル又は高圧ホモジナイザーに通して潤滑グリース組成物を調製した。
Figure 2019137736
Figure 2019137736
(2)評価方法
(2−1)静摩擦係数
往復動試験機を用い、下部試験片上に試料油を塗布し、上から上部試験片を押しつけ往復動させた。往復動させた時の上部試験片と下部試験片との間に発生する摩擦力から静摩擦係数を測定した。試験条件を以下に示す。
上部試験片:直径10mmのポリイミド(PI)ボール
下部試験片:クロムモリブデン鋼(SCM)プレート
試験荷重:10kgf
試料油の塗布量:0.05g
摺動速度:10mm/sec
試験温度:常温
摺動距離:10mm
評価基準:摺動1回目の静摩擦係数が0.15より大きい場合を「○」、0.15以下である場合を「×」とした。
(2−2)耐久性
潤滑グリース組成物において、(a)静摩擦係数が経時的に変化しない場合、および(b)摺動部分が異音を発しない場合、耐久性に優れたものと判断した。より具体的には、上記「(2−1)静摩擦係数」と同じ条件で試験を行い、摺動100回目の静摩擦係数が0.15より大きい場合に上記(a)の静摩擦係数が経時的に変化しないものと判断し、摺動100回目の動摩擦係数が0.15より小さい場合に上記(b)の摺動部分が異音を発していないもの、と判断した。そして、摺動100回目において、静摩擦係数が0.15より大きく、動摩擦係数が0.15より小さい場合に「○」と判断した。また、摺動100回目において、静摩擦係数が0.15以下の場合、動摩擦係数が0.15以上の場合、又は静摩擦係数が0.15以下かつ動摩擦係数が0.15以上の場合に「×」と判断した。
評価結果を、下記の表3および表4に示す。
Figure 2019137736
Figure 2019137736
表1より、実施例1〜6では、基油は40℃での動粘度が600〜2000mm/sである合成炭化水素油であり、増ちょう剤はバリウム複合石けんであり、固体潤滑剤はモース硬度が3〜6および平均粒子径が10〜40μmの無機微粒子であるため、高い静摩擦係数および優れた耐久性を有することが分かった。
一方、比較例1では、基油の40℃での動粘度が600mm/s未満であるため、耐久性が劣る潤滑グリース組成物となった。比較例2では、基油の40℃での動粘度が2000mm/sを超えるため、静摩擦係数が低く耐久性が劣る潤滑グリース組成物となった。比較例3では、固体潤滑剤のモース硬度が6を超えたため、耐久性が劣る潤滑グリース組成物となった。比較例4では、固体潤滑剤のモース硬度が3未満であるため、静摩擦係数が低く耐久性が劣る潤滑グリース組成物となった。比較例5では、増ちょう剤がリチウム石けんであるため、静摩擦係数が低くなった。比較例6では、固体潤滑剤の平均粒子径が10μm未満であるため、静摩擦係数が低く耐久性が劣る潤滑グリース組成物となった。比較例7では、固体潤滑剤の平均粒子径が40μmを超えるため、耐久性が劣る潤滑グリース組成物となった。比較例8では、固体潤滑剤が有機物質であるため、静摩擦係数が低く耐久性が劣る潤滑グリース組成物となった。比較例9では、基油の40℃での動粘度が600mm/s未満、増ちょう剤がリチウム石けん、固体潤滑剤が有機物質であるため、静摩擦係数が低く耐久性が劣る潤滑グリース組成物となった。
以上より、本発明に係る潤滑グリース組成物は、基油と、増ちょう剤と、固体潤滑剤とを含有する潤滑グリース組成物であって、基油は40℃での動粘度が600〜2000mm/sである合成炭化水素油であり、増ちょう剤はバリウム複合石けんであり、固体潤滑剤はモース硬度が3〜6、平均粒子径が10〜40μmの無機微粒子であることにより、高い静摩擦係数及び優れた耐久性を有する。
本発明に係る潤滑グリース組成物は、特に、樹脂部材同士、又は、樹脂部材と金属部材との摺動部分に使用するのに適していることから、種々の産業分野における機器・部品等に適用することができる。好ましくは、樹脂部材同士、又は、樹脂部材と金属部材との摺動部分は、クラッチの摺動部分であるのがよい。クラッチが搭載される機器は特に限定されないが、パワーウィンドウモーターを挙げることができる。パワーウィンドウモーター内に搭載されたクラッチとしては例えば、パワーウィンドウモーターの回転駆動力を発生させる回転軸と、該回転軸から伝達される回転駆動力を減速する減速機構のウォーム軸とを連結し外力によるモーターの逆転を防止する逆転防止用のクラッチを挙げることができる。
また、潤滑グリース組成物は例えば、複写機、プリンター等の事務機器用部品、減速機・増速機、ギヤ、チェーン、モーター等の動力伝達装置、走行系部品、ABS等の制動系部品、操舵系部品、変速機等の駆動系部品、パワーウィンドウモーター、パワーシートモーター、サンルーフモーター等の自動車補強部品、電子情報機器、携帯電話等のヒンジ部品、食品・薬品工業、鉄鋼、建設、ガラス工業、セメント工業、フィルムテンター等の化学・ゴム・樹脂工業、環境・動力設備、製紙・印刷工業、木材工業、繊維・アパレル工業における各種部品や相対運動する機械部品等に広く適用可能である。また、転がり軸受、スラスト軸受、動圧軸受、樹脂軸受、直動装置等の軸受等にも適用可能である。

Claims (6)

  1. 基油と、増ちょう剤と、固体潤滑剤とを含有する潤滑グリース組成物であって、
    前記基油は、40℃での動粘度が600〜2000mm/sである合成炭化水素油であり、
    前記増ちょう剤は、バリウム複合石けんであり、
    前記固体潤滑剤は、モース硬度が3〜6、平均粒子径が10〜40μmの無機微粒子である、潤滑グリース組成物。
  2. 前記固体潤滑剤の配合量が、潤滑グリース組成物の重量全体に対して10〜60重量%である、請求項1に記載の潤滑グリース組成物。
  3. 樹脂部材同士、又は、樹脂部材と金属部材との摺動部分に使用される、請求項1または2に記載の潤滑グリース組成物。
  4. 前記摺動部分は、クラッチの摺動部分である、請求項3に記載の潤滑グリース組成物。
  5. 請求項1又は2に記載の潤滑グリース組成物を有するクラッチ。
  6. 請求項1又は2に記載の潤滑グリース組成物を有するクラッチを備えるパワーウィンドウモーター。
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