JP2022150443A - グリース組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐摩擦性を有するとともに耐摩耗性にも優れたグリース組成物を提供する。【解決手段】本発明は、基油と、増ちょう剤とを含むベースグリースに、モリブデンジチオカーバメート（ＭｏＤＴＣ）と、ジアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）とが配合され、ＺｎＤＴＰ（亜鉛換算量）に対するＭｏＤＴＣ（モリブデン換算量）の配合割合が重量比で０．５～２．０である、グリース組成物である。【選択図】なし
Description
本発明は、耐摩擦性を有するとともに耐摩耗性に優れたグリース組成物に関する。
グリースは、主にすべり軸受けやころがり軸受け（ベアリング）、あるいは接触面が動くために潤滑剤の膜を付着した状態に保つのが難しい摺動面に用いられる。通常、グリースは、潤滑油基油に、増ちょう剤や必要に応じて添加剤を配合して調製されている。
近年、自動車や電気機器等の機械技術の進歩に伴い、各種機器は小型軽量化、高出力化、ロングライフ化の傾向あり、運転条件が過酷になってきている。これに伴い、各種機器に使用されるグリースも潤滑性等の要求性能が高まっている。
グリースの潤滑性の改善のため、基油、増ちょう剤、添加剤の選択が種々提案されている。例えば、耐摩擦性、耐摩耗性を向上させることを目的として、リン酸エステル、ジチオリン酸亜鉛等の摩耗防止剤や、モリブデン化合物等の摩擦制御剤、長鎖脂肪酸エステル、脂肪酸アミド等の油性向上剤、有機硫黄、有機ハロゲン化合物等の極圧剤などが一般的に使用されている。
しかしながら、例えば、上述したジチオリン酸亜鉛等の亜鉛化合物は、耐摩耗性の付与に優れているものの摩擦低減効果との両立はできない。また、摩擦制御剤であるモリブデン化合物は、摩擦低減効果は高いものの、摩耗を防止する効果は小さく、またスラッジの原因物質となる問題があった。
また、本発明者による研究の結果、摩擦制御剤であるＭｏＤＴＰ（モリブデンジチオカーバメート）と、摩耗防止剤であるＺｎＤＴＰ（ジアルキルジチオリン酸）とを併用すると、塗布面におけるＭｏ膜、Ｚｎ膜の形成が阻害される場合があることがわかった。運転条件が過酷化してますますの性能向上が求められる中、耐摩擦性と耐摩耗性とを両立させたグリース組成物の開発にはまだ課題があった。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、耐摩擦性を有するとともに耐摩耗性にも優れたグリース組成物を提供することを目的とする。
本発明者は、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、グリース組成物において、添加剤として配合するＭｏＤＴＰとＺｎＤＴＰとの配合割合を特定の範囲とすることによって、耐摩擦性と耐摩耗性とを両立させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
（１）本発明の第１の発明は、基油と、増ちょう剤とを含むベースグリースに、モリブデンジチオカーバメート（ＭｏＤＴＣ）と、ジアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）とが配合され、前記ＺｎＤＴＰ（亜鉛換算量）に対する前記ＭｏＤＴＣ（モリブデン換算量）の配合割合が重量比で０．５～２．０である、グリース組成物である。
本発明によれば、耐摩擦性を有するとともに耐摩耗性にも優れたグリース組成物を提供することができる。
以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更が可能である。
≪１．グリース組成物≫
本実施の形態に係るグリース組成物は、基油と、増ちょう剤とを含むベースグリースに、モリブデンジチオカーバメート（ＭｏＤＴＣ）と、ジアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）とが配合されてなるものである。そして、グリース組成物中において、ＭｏＤＴＣ（モリブデン換算量）に対するｎＤＴＰ（亜鉛換算量）の配合割合が重量比で０．５～２．０であることを特徴としている。
本実施の形態に係るグリース組成物は、基油と、増ちょう剤とを含むベースグリースに、モリブデンジチオカーバメート（ＭｏＤＴＣ）と、ジアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）とが配合されてなるものである。そして、グリース組成物中において、ＭｏＤＴＣ（モリブデン換算量）に対するｎＤＴＰ（亜鉛換算量）の配合割合が重量比で０．５～２．０であることを特徴としている。
［基油］
基油（ベースオイル）は、グリースの主成分をなすものであり、後述する増ちょう剤と共にベースグリース（基グリース）を構成する。
基油（ベースオイル）は、グリースの主成分をなすものであり、後述する増ちょう剤と共にベースグリース（基グリース）を構成する。
基油としては、特に限定されるものではなく、従来から一般的に使用されているものを用いることができる。例えば、鉱物油、エーテル油系合成油、エステル系合成油、及び炭化水素合成油等の潤滑油、又はそれらの合成油が挙げられる。その中でも、エステル油系合成油、炭化水素合成油を用いることが好ましい。エステル油系合成油としては、ポリオールエステル油、リン酸エステル油、ポリマーエステル油、芳香族エステル油、炭酸エステル油、ジエステル油、ポリグリコール油等が挙げられる。炭化水素系合成油としては、ポリα－オレフィン（ＰＡＯ）等が挙げられる。
基油としては、１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。例えば、粘度の異なる２種類以上を併用して基油を構成するようにしてもよい。
グリース組成物中の基油の含有量としては、特に限定されず、ベースグリースを構成する後述の増ちょう剤との配合割合を考慮して決定することができる。例えば、組成物中に５０質量％以上の割合とすることができ、６０質量％以上とすることが好ましく、７０質量％以上とすることがより好ましい。なお、上限値は特に限定されず、後述する配合成分の効果を損なわせない範囲で設定すればよく、例えば９５質量％以下程度とする。
［増ちょう剤］
増ちょう剤は、グリースにおいて油を保持するために必要な材料であり、基油と共にベースグリースを構成する。増ちょう剤としては、特に限定されるものではなく従来から一般的に使用されているものを用いることができる。
増ちょう剤は、グリースにおいて油を保持するために必要な材料であり、基油と共にベースグリースを構成する。増ちょう剤としては、特に限定されるものではなく従来から一般的に使用されているものを用いることができる。
具体的に、増ちょう剤としては、石鹸系と非石鹸系との大別でき、石鹸系としては、例えばリチウム石鹸、リチウム複合石鹸、カルシウム石鹸、カルシウム複合石鹸、アルミニウム石鹸、アルミニウム複合石鹸が挙げられ、非石鹸系としては、例えばウレア、ナトリウムテレフタラート、フッ素樹脂、有機ベントナイト、シリカゲル等が挙げられる。これらの増ちょう剤は、１種単独で又は２種以上を併せて用いることができる。
グリース組成物中の増ちょう剤の含有量としては、特に限定されず、ベースグリースを構成する上述の基油の配合割合を考慮して決定することができる。
［モリブデンジチオカーバメート（ＭｏＤＴＣ）］
本実施の形態に係るグリース組成物は、モリブデンジチオカーバメート（以下、「ＭｏＤＴＣ」と表記する）が配合されている。
本実施の形態に係るグリース組成物は、モリブデンジチオカーバメート（以下、「ＭｏＤＴＣ」と表記する）が配合されている。
ＭｏＤＴＣは、有機モリブデン化合物であり、摩擦調整剤（低減剤）として作用する。ＭｏＤＴＣは、グリースを塗布した摩擦面における摩擦により、層状構造の結晶からなる二硫化モリブデン（Ｍｏ２Ｓ）の被膜を形成させ、その被膜により摩擦を低減する。
具体的に、ＭｏＤＴＣとしては、硫化モリブデンジエチルジチオカーバメート、硫化モリブデンジプロピルジチオカーバメート、硫化モリブデンジブチルジチオカーバメート、硫化モリブデンジペンチルジチオカーバメート、硫化モリブデンジヘキシルジチオカーバメート、硫化モリブデンジオクチルジチオカーバメート、硫化モリブデンジデシルジチオカーバメート、硫化モリブデンジドデシルジチオカーバメート、硫化モリブデンジ（ブチルフェニル）ジチオカーバメート、硫化モリブデンジ（ノニルフェニル）ジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジエチルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジプロピルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジブチルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジペンチルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジヘキシルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジオクチルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジデシルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジドデシルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジ（ブチルフェニル）ジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジ（ノニルフェニル）ジチオカーバメート、及びこれらの混合物等が挙げられる。
グリース組成物におけるＭｏＤＴＣの配合量は、後述するジアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）との重量比が特定の範囲内である限りにおいて特に限定されない。具体的には、モリブデン換算量で１０００ｐｐｍ以上であることが好ましく、２０００ｐｐｍ以上であることがより好ましく、３０００ｐｐｍ以上であることが特に好ましい。
［ジアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）］
本実施の形態に係るグリース組成物は、ジアルキルジチオリン酸亜鉛（以下、「ＺｎＤＴＰ」と表記する）が配合されている。
本実施の形態に係るグリース組成物は、ジアルキルジチオリン酸亜鉛（以下、「ＺｎＤＴＰ」と表記する）が配合されている。
ＺｎＤＴＰは、下記一般式で表される化合物であり、耐摩耗剤として作用する。ＺｎＤＴＰは、グリースを塗布した摩擦面における摩擦により、リン酸亜鉛の被膜を形成させ、その被膜により摩耗を低減する。
上記の一般式において、Ｒ１～Ｒ４は炭化水素基（アルキル基）であり、同一であっても異なるものであってもよい。例えば、Ｒ１～Ｒ４としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、第２級ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、４－メチルペンチル基、ヘキシル基、２－エチルヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、イソデシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、エイコシル基、ドコシル基、テトラコシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、ペンチルフェニル基、ヘキシルフェニル基、ヘプチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ドデシルフェニル基、テトラデシルフェニル基、ヘキサデシルフェニル基、オクタデシルフェニル基、ベンジル基が挙げられる。
グリース組成物におけるＺｎＤＴＰの配合量は、ＭｏＤＴＣとの重量比が特定の範囲内である限りにおいて特に限定されない。具体的には、亜鉛換算量で５００ｐｐｍ以上であることが好ましく、３０００ｐｐｍ以上であることがより好ましく、６０００ｐｐｍ以上であることが特に好ましい。
［ＭｏＤＴＣとＺｎＤＴＰとの重量比］
本実施の形態に係るグリース組成物は、ＺｎＤＴＰ（亜鉛換算量）に対するＭｏＤＴＣ（モリブデン換算量）の配合割合が重量比で０．５～２．０である。
本実施の形態に係るグリース組成物は、ＺｎＤＴＰ（亜鉛換算量）に対するＭｏＤＴＣ（モリブデン換算量）の配合割合が重量比で０．５～２．０である。
本発明者による検討の結果、ＭｏＤＴＣとＺｎＤＴＰとの配合割合が、二硫化モリブデンの被膜（以下「Ｍｏ膜」ともいう）とリン酸亜鉛の被膜（以下「Ｚｎ膜」ともいう）のそれぞれの膜形成に影響を与えることがわかった。すなわち、グリース組成物において、ＺｎＤＴＰに対してＭｏＤＴＣの配合割合が大きすぎるとＭｏ膜がＺｎ膜の形成を阻害し、一方で、ＭｏＤＴＣに対してＺｎＤＴＰの配合割合が大きすぎるとＺｎ膜がＭｏ膜の形成を阻害するとともに、意外にもＺｎ膜自体の形成も十分に行われないことがわかった。このことから、グリース組成物を塗布する摩擦面において、摩耗を抑えながら低摩擦を実現するために、ＺｎＤＴＰに対するＭｏＤＴＣの配合割合を特定の範囲とすることが重要であることを見出した。
具体的には、上述のように、ＺｎＤＴＰに対するＭｏＤＴＣの配合割合を重量比（以下「Ｍｏ／Ｚｎ比」ともいう）で０．５～２．０の範囲とする。Ｍｏ／Ｚｎ比が２．０よりも大きいと、Ｚｎ膜の形成が阻害されて摩耗を効果的に抑制することができない。また、Ｍｏ／Ｚｎ比が０．５未満であると、Ｍｏ膜の形成が阻害されて摩擦を効果的に低減できない。また、Ｚｎ膜自体の形成も十分に行われず、摩耗を抑制することができない。
また、Ｍｏ／Ｚｎ比に関して、下限値は、０．７以上であることが好ましく、１．０以上であることがより好ましい。また、上限値は、１．８以下であることが好ましく、１．５以下であることがより好ましい。
［その他］
本実施の形態に係るグリース組成物では、上述した各成分に加え、更に、潤滑油やグリースに一般的に用いられている各種添加剤、例えば、極圧剤、酸化防止剤、防錆剤、ポリマー添加剤等を必要に応じて配合することができる。また、上述した成分以外の摩擦調整剤、耐摩耗剤、及び固体潤滑剤等の添加剤を更に添加することもできる。これらの添加剤を含有させる場合の含有量は、それぞれ、グリース組成物の全量中、０．１質量％～１０質量％程度の割合とすることが好ましい。
本実施の形態に係るグリース組成物では、上述した各成分に加え、更に、潤滑油やグリースに一般的に用いられている各種添加剤、例えば、極圧剤、酸化防止剤、防錆剤、ポリマー添加剤等を必要に応じて配合することができる。また、上述した成分以外の摩擦調整剤、耐摩耗剤、及び固体潤滑剤等の添加剤を更に添加することもできる。これらの添加剤を含有させる場合の含有量は、それぞれ、グリース組成物の全量中、０．１質量％～１０質量％程度の割合とすることが好ましい。
なお、上述した添加剤は、基油と、増ちょう剤と共に、ベースグリースを構成する成分として含有させてもよいことは言うまでもない。
≪２．グリース組成物の製造方法≫
本実施の形態に係るグリース組成物は、上述したように、基油と増ちょう剤とを含むベースグリースに、モリブデンジチオカーバメート（ＭｏＤＴＣ）と、ジアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）とが配合されてなり、ＭｏＤＴＣ（モリブデン換算量）に対するｎＤＴＰ（亜鉛換算量）の配合割合が重量比で０．５～２．０である。このグリース組成物は、従来のグリース組成物と同様に、周知の方法により製造することができる。
本実施の形態に係るグリース組成物は、上述したように、基油と増ちょう剤とを含むベースグリースに、モリブデンジチオカーバメート（ＭｏＤＴＣ）と、ジアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）とが配合されてなり、ＭｏＤＴＣ（モリブデン換算量）に対するｎＤＴＰ（亜鉛換算量）の配合割合が重量比で０．５～２．０である。このグリース組成物は、従来のグリース組成物と同様に、周知の方法により製造することができる。
具体的には、例えば、基油と、金属石鹸等の増ちょう剤とを混練してベースグリースを作製し、このベースグリースに、ＭｏＤＴＣとＺｎＤＴＰとを所定の配合割合となるように添加して分散させ、さらに必要に応じて各種の添加剤を加えて混練することにより得ることができる。
混練処理においては、例えば三本ロール、万能撹拌機、ホモジナイザー、コロイドミル等の周知の撹拌・分散処理装置を用いて行うことができる。なお、上述のように各成分を順に添加して混練することに限られず、各成分を同時に添加し混練してもよい。
以下、本発明の実施例を示してより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
［グリース組成物の製造］
実施例、比較例において、下記表１に示す組成となるようにグリース組成物を製造した。具体的には、先ず、基油及び脂肪酸をビーカーに一定量秤量し、脂肪酸が溶融するまで撹拌しながら加熱した。アルカリを使用して１次及び２次けん化反応を生じさせ、完全に水分を除去した後、所定の温度まで昇温し、その後自然冷却してベースグリースを作製した。次に、作製したベースグリースと、ＭｏＤＴＣと、ＺｎＤＴＰとを秤量し、撹拌処理及び分散処理を施してグリース組成物を製造した。撹拌は、万能撹拌機を用いて行った。また、分散処理は、三本ロールミルを用いて行った。なお、基油としては鉱物油及びポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）を用い、上述のようにして、リチウム複合石鹸を増ちょう剤として含有するベースグリースとした。
実施例、比較例において、下記表１に示す組成となるようにグリース組成物を製造した。具体的には、先ず、基油及び脂肪酸をビーカーに一定量秤量し、脂肪酸が溶融するまで撹拌しながら加熱した。アルカリを使用して１次及び２次けん化反応を生じさせ、完全に水分を除去した後、所定の温度まで昇温し、その後自然冷却してベースグリースを作製した。次に、作製したベースグリースと、ＭｏＤＴＣと、ＺｎＤＴＰとを秤量し、撹拌処理及び分散処理を施してグリース組成物を製造した。撹拌は、万能撹拌機を用いて行った。また、分散処理は、三本ロールミルを用いて行った。なお、基油としては鉱物油及びポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）を用い、上述のようにして、リチウム複合石鹸を増ちょう剤として含有するベースグリースとした。
［評価試験］
（ＳＲＶ試験）
ＳＲＶ試験機を用い、製造したグリース組成物に対して下記の試験条件で潤滑性試験を行った。この試験により、３０分間の平均摩擦係数を測定した。また、形成された摩耗痕に基づいて摩耗痕径を測定した。
・試験器 ：ＳＲＶ試験機
・接触形態 ：ボールオンディスク
・テストピース ：ボール ＳＵＪ－２（φ10mm）
ディスク ＳＵＪ－２（φ24.0×7.9mm）
・グリース塗布量：８０μｍ（膜厚）
・荷重 ：８０Ｎ
・振幅 ：１．５ｍｍ
・振動数 ：５０Ｈｚ
・温度 ：８０℃
・時間 ：１８０分
（ＳＲＶ試験）
ＳＲＶ試験機を用い、製造したグリース組成物に対して下記の試験条件で潤滑性試験を行った。この試験により、３０分間の平均摩擦係数を測定した。また、形成された摩耗痕に基づいて摩耗痕径を測定した。
・試験器 ：ＳＲＶ試験機
・接触形態 ：ボールオンディスク
・テストピース ：ボール ＳＵＪ－２（φ10mm）
ディスク ＳＵＪ－２（φ24.0×7.9mm）
・グリース塗布量：８０μｍ（膜厚）
・荷重 ：８０Ｎ
・振幅 ：１．５ｍｍ
・振動数 ：５０Ｈｚ
・温度 ：８０℃
・時間 ：１８０分
［結果］
下記表１に、グリース組成物の組成を示すとともに、評価結果を示す。
下記表１に、グリース組成物の組成を示すとともに、評価結果を示す。
表１に示す結果からわかるように、グリース組成物中のＭｏＤＴＣ（モリブデン換算量）とＺｎＤＴＰ（亜鉛換算量）の配合割合に関して、Ｍｏ／Ｚｎで表される重量比が０．５～２．０である実施例では、摩擦係数を有効に低減し、また摩耗痕も小さく摩耗を有効に抑制することができた。
これに対して、Ｍｏ／Ｚｎを０．２とした比較例３では、実施例に比べて摩擦係数が大きくなったとともに、摩耗痕も大きくなった。また、Ｍｏ／Ｚｎを３．０とした比較例４では、摩擦係数は低く抑えられたものの、摩耗を抑制できず大きな摩耗痕が形成された。さらに、Ｍｏ／Ｚｎを４．０以上とした比較例５～７では、摩擦係数が大きくなったとともに、摩耗痕も大きくなった。これらの比較例の結果は、摩擦面においてＭｏ膜とＺｎ膜の形成が阻害されたことによると考えられる。
ここで、比較例２では、ＭｏＤＴＣのみを配合したグリース組成物であったため、摩擦係数は低減されたものの、ＺｎＤＴＰが配合されていないため摩耗は発生して大きな摩耗痕径が形成された。一方で、比較例３のグリース組成物は、ＺｎＤＴＰを配合したものであるが、意外にも、摩耗痕径が比較例２と同等に大きくなり摩耗を有効に抑制できなかった。このことは、ＭｏＤＴＣの含有量が少なくＭｏ／Ｚｎが０．５未満であったことにより、Ｚｎ膜の形成が十分に行われなかったためであると考えられる。
Claims (1)
- 基油と、増ちょう剤とを含むベースグリースに、
モリブデンジチオカーバメート（ＭｏＤＴＣ）と、ジアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）とが配合され、
前記ＺｎＤＴＰ（亜鉛換算量）に対する前記ＭｏＤＴＣ（モリブデン換算量）の配合割合が重量比で０．５～２．０である、
グリース組成物。
Priority Applications (1)
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| JP2021053042A JP2022150443A (ja) | 2021-03-26 | 2021-03-26 | グリース組成物 |
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| JP2021053042A JP2022150443A (ja) | 2021-03-26 | 2021-03-26 | グリース組成物 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2022150443A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117210264A (zh) * | 2023-09-14 | 2023-12-12 | 山东北方淄特特种油股份有限公司 | 一种具有低摩擦系数的改性润滑脂和应用 |
-
2021
- 2021-03-26 JP JP2021053042A patent/JP2022150443A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117210264A (zh) * | 2023-09-14 | 2023-12-12 | 山东北方淄特特种油股份有限公司 | 一种具有低摩擦系数的改性润滑脂和应用 |
| CN117210264B (zh) * | 2023-09-14 | 2024-04-26 | 山东北方淄特特种油股份有限公司 | 一种具有低摩擦系数的改性润滑脂和应用 |
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