JP4444680B2 - 潤滑剤組成物 - Google Patents

Description

本発明は潤滑剤組成物に関し、特に極圧耐性や潤滑性能等において優れた性質を示すナノリテーナ又はナノベアリングを極圧部において自己組織化して形成する潤滑剤組成物に関するものである。

潤滑剤としては、液状の潤滑油、常温で半固体状或いは粘稠なペースト状のグリース及び粉末状の固体潤滑剤があるが、如何なる使用条件にも適合し得るような潤滑剤はない。添加剤として固体潤滑剤を配合することも行われているが、潤滑油やグリースに対して親和性が悪く潤滑基材中での分散安定性が劣るので添加剤を多量に必要とし、添加しても分離が起き、充分な極圧耐性や潤滑性能を発揮し得ない場合がある。

相対的に動く物体における摩擦抵抗を減少させ、消費エネルギーを節約するために従来より多種多様な潤滑剤が使われているが、すべてが潤滑基材の表面張力を利用したものである。このような観点から、非常に大きな荷重が作用する軸や軸受、歯車等に表面張力を維持するため固体潤滑剤（固体−樹脂グラフト重合複合材粉末）を添加剤として多量に使用（特開昭５６−１１２９９５号公報）しても、十分な極圧耐性や潤滑性能を発揮し得ない場合があった。また長期安定使用のため、粉末状固体潤滑材を基油に分散させてなる潤滑剤組成物において基油としてナフテン系油を使用することが提案（特開平１−９２２９６号公報）されている。しかしこの場合、使用する基油が制限されその用途範囲も制限される難点がある。
特開昭５６−１１２９９５号公報 特開平１−９２２９６号公報

石英超微粒子と摩擦抵抗の少ない超微粒子物質をエンジンオイルに添加してなる潤滑用材（特開平６−２７１８８２号公報）でその摩擦や損傷並びに焼付け等を防止することが出来るとのことであるがフッソ系樹脂微粒子では、球状微粒子が摩擦部に固定されないので長期安定効果を維持できず摺動部の耐久性を劣化してしまう恐れがあり亦騒音悪化を招いてしまう。
特開平６−２７１８８２

本発明は潤滑剤組成物、特に極圧耐性や潤滑性能等において優れた性質を示すナノリテーナ又はナノベアリングを極圧部において自己組織化して形成する潤滑剤組成物を提供することを目的とする。

本発明に関わる潤滑剤組成物は、モース硬度５以上で粒径３００ナノメーター（ｎｍ）以下の球状酸化物系セラミック０．０１〜４０重量％とブリネル硬さ試験値１７Ｈ_Ｂ以下で粒径５０マイクロメーター（μｍ）以下の球状金属０．０１〜４０重量％とが有機質潤滑基剤中に分散含有されていることを特徴とする。

本発明の潤滑剤組成物においては、粒径５０μｍ以下の球状金属微粒子表面に粒径３００ｎｍ以下のナノメータースケールの無機超微粒子が付着した状態で有機質潤滑基剤中に分散している。軸や軸受けなどの摺動部に極圧が作用すると、球状金属粒子が強制的に変形しナノメータースケールの薄膜を形成する。その薄膜にナノメータースケールの無機超微粒子がナノメータースケールのベアリングとして存在し著しく摩擦応力を軽減することが出来、摺動接点の磨耗を防止すると共に接触抵抗を安定化させ雑音の発生を防止する。

モース硬度５以上の球状酸化物系セラミックとしては、Ａｌ_２Ｏ_３、ＢｅＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ_２、ＴｈＯ_２、ＴｉＯ_２、ムライト、スピネル、フォルステライト、ジルコニア及びジルコンの中から選ばれる１種又は２種以上が挙げられる。モース硬度５未満であると、材質的に極圧に耐えられない。また粒径が３００ナノメーター（ｎｍ）を超えると、ナノリテーナ又はナノベアリングとしての効果を発揮できない。

ブリネル硬さ試験値１７Ｈ_Ｂ以下の金属としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｓｎ及びＺｎの中から選ばれた１種又は２種以上、或いはそれらの合金が挙げられる。
ブリネル硬さ試験値１７Ｈ_Ｂを超えると、極圧負荷時に変形してナノスケールの薄膜を形成する現象が起きにくい。

潤滑基材としいては、潤滑油類、有機溶媒、合成樹脂、糊類、膠類等から選択された一種類又は二種類以上の組み合わせからなるものが良い。

潤滑油類としては、パラフィン系、ナフテン系、又は芳香族系鉱油、オレフィン重合油、アルキル化芳香族油、ポリエーテル油、エステル油、ハロゲン化炭化水素油、シリコン油、フッソ化油、水素添加油等の合成油、動植物油脂、固形又は半固形状のパラフィン、アルコール等の潤滑剤及びそれらに金属石鹸、ソープレスソープ等の石鹸類を加えたグリース類を挙げることが出来る。

有機溶媒としては、炭化水素系溶媒、ハロゲン炭化水素系溶媒、アルコール、フェノールあるいはエーテル系溶媒、酸あるいはエステル系溶媒、アルデヒド、アセタールあるいはケトン類、含窒素化合物、イオウ化合物、シンナー類等を挙げることが出来る。

更に、合成樹脂類としては、フェノール樹脂、ＡＢＳ樹脂、アセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、ＤＶＢ樹脂、フラン樹脂、フッソ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコン樹脂、メタアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニール樹脂、ナイロン、メラミン樹脂、アクリル樹脂、合成ゴム、アスファルト、ピッチ、タール等を挙げることが出来る、更に糊類及び膠類としては、澱粉、寒天、膠、天然ゴム、天然樹脂、蛋白質等を挙げることが出来る。

潤滑基材を選択することにより、潤滑油、エンジンオイル、グリース、乾式潤滑剤として有効な潤滑剤組成物を得ることができる。

金属の球状微粒子は、特開２００２−３１７２１２号公報記載の方法で製造できる。

本発明における自己組織化とは、本発明の潤滑剤組成物が、その内包する特性に基づきかつ外部環境に応じて、極圧の摺動部に自動的にナノ超薄膜リテーナ・ナノベアリングを構成することを言う。

粒径２００ｎｍ以下の球状ＳｉＯ_２（モース硬度７）３０重量％、粒径３０μｍ以下の球状Ｃｕ（ブリネル硬さ試験値１７Ｈ_Ｂ以下）４０重量％及び有機質潤滑基剤としてのパラフィン系鉱油３０重量％を混合して本発明の潤滑剤組成物を得た。

［比較例１］
球状Ｃｕを加えなかった以外は実施例１と同様にして、即ち粒径２００ｎｍ以下の球状ＳｉＯ_２（モース硬度７）３０重量％及び有機質潤滑基剤としてのパラフィン系鉱油７０重量％を混合して潤滑剤組成物を得た。

［比較例２］
特開昭５６−１１２９９５号公報に記載された方法に従って潤滑剤組成物を調整した。

実施例１、比較例１及び比較例２の潤滑剤組成物を極圧試験機の摺動部に塗り極圧７５０Ｋｇｆ／ｃｍ^２をかけて極圧潤滑性を比較した。試験結果を表１に示す。比較例２の潤滑剤組成物を用いた場合は１分１０秒後に停止（停止直前の電流値は６．０Ａ：アンペア）、比較例１の潤滑剤組成物を用いた場合は６分１０秒後に停止（停止直前の電流値は６．０Ａ）したが、実施例１の潤滑剤組成物を用いた場合は６分１０秒後も順調に回転続行しており、電流値は５Ａのままであった。

Claims (2)

1. モース硬度５以上で粒径３００ナノメーター（ｎｍ）以下の球状酸化物系セラミック０．０１〜４０重量％と、ブリネル硬さ試験値１７ＨＢ以下で粒径５０マイクロメーター（μｍ）以下の球状金属０．０１〜４０重量％とが有機質潤滑基剤中に分散含有された薄膜ベアリング形成用潤滑剤組成物であって、
   前記球状酸化物系セラミックは、Ａｌ_２Ｏ_３、ＢｅＯ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ_２、ＴｈＯ_２、ＴｉＯ_２、ムライト、スピネル、フォルステライト、ジルコニア及びジルコンの中から選ばれた少なくとも１種であり、
   前記球状金属は、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｓｎ及びＺｎの中から選ばれた少なくも１種であり、
   軸又は軸受部に用いられ、前記球状金属粒子が強制的に変形され、前記球状酸化物系セラミックの前記粒径による薄膜ベアリングを構成する、
   潤滑剤組成物。
2. ナノリテーナ又はナノベアリングを極圧部において自己組織化して形成する潤滑剤組成物であって、前記潤滑剤組成物は、請求項１に記載されたものでなる、潤滑剤組成物。