JP4809626B2 - ウレア系潤滑グリース組成物 - Google Patents
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Description
これらの機械の品質ならびに特性の向上は、設計で対応する部分も勿論多いが、摺動部においての作動状態や摩擦変動などの挙動は潤滑剤が大きく関係しており、円滑な作動状態や粘りある動き、または、人間が感覚的に感じる挙動などについては、潤滑剤の要素が非常に大きい。
またステアリングを切り返して操舵する場合には、軽やかであり且つ安定した操舵感を与えるものでなければならない。
また、工作機械のXYテーブルなどは加工物を正確に精度よく仕上げるため、安定した作動性は極めて重要であり、油膜変動や油膜切れなどの摩擦現象を生じた場合は、工作物の品質の低下に繋がり加工精度の信頼性を損なう。
これ以外にも、自動車の冷却ファンの軸受やステアリング装置の各種歯車ならびに軸受およびラックガイドの摺動部、ボールジョイントやエアコンのコンプレッサーの軸受等があり、これらの自動車部品は、頻繁に稼動と停止を繰り返しているため、摩擦変動が起き易い潤滑環境にあると言える。また、建設機械のパワーショベルやブルドーザーのバケットピンや、旋回歯車、クレーンのブームの摺動部も同様に稼動と停止を繰り返しているため、摩擦変動が起き易い潤滑環境にある。更に、鉄鋼設備などのテーブルローラーは鋼材の通過時には回転し、通過後には回転が停止するなどを繰り返しており、また鍛造プレスのジャーナル軸受などもエキセン軸は材料を加工する時にのみクランクが稼動し、加工物をプレスする工程をとっているため、ここで使用される軸受は、常に作動、停止が繰り返し行われる条件にあるため、摩擦やトルク変動が起き易い環境と言える。
また、転動体を介在する各種ころがり軸受やボールネジなどは、転動体が介在する軌道面の距離が内径と外径に差があることから、そこに介在するボールやコロ等の転動体と起動面の間ですべりが生じ、またリテーナーが存在しないボールネジ等に代表されるボールが複数配列された機構においては、介在する複数のボールがお互いに接触し回転することから、その接触面においては、相対すべりが生じ、また、正転から逆転に作動する過程において、ボールとボールの間隔にずれが生ずることでボールが整然と回転状態に移行するまでに時間的誤差が生じ、グリースの油膜や粘弾性が不足するとスティックスリップ等の摩擦変動が起き易い状況になる。
特許文献1には、粘度が40℃で500〜2000cstのポリ−α−オレフィン系合成油にパラフィンワックスや脂肪酸アミドワックスとウレア増ちょう剤を配合したボールジョイントグリース組成物を適用することで、自動車などのボールジョントの作動トルクが小さくなる技術が開示されているが、該特許文献のウレア化合物と脂肪酸アミドワックスの部分が本発明のグリース組成物の一部に近似する程度であり、本発明の増ちょう剤成分とする3つの化合物を組み合わせた潤滑グリース組成物とは異なり、また得られる作用効果も該特許文献ではトルクが低くなる事のみが発明の効果として開示されているが、本発明では、機械部品の摺動部において、時折発生する不整な摩擦変動を減少させ安定した摩擦特性を与える効果を提供するものであり、該特許文献とは全く異なる発明の効果を奏するものである。
特許文献2には、ウレア系増ちょう剤を含有するグリースであって、基油として特定の水素化脱ろう基油を用い、パラフィンワックスや脂肪酸アミドワックスを用いたボールジョイントグリース組成物が、自動車などのボールジョントの作動トルクが小さく、ダストブーツゴムに悪影響を与えないとする技術が開示されているが、該特許文献のウレア化合物と脂肪酸アミドワックスの部分が本発明のグリース組成物の一部に近似する程度であり、本発明の増ちょう剤成分及び発明の効果は全く異なる。
特許文献3には、増ちよう剤と基油とを主成分としてなるグリースに、水酸基を含む脂肪酸、または多価アルコールの脂肪酸エステルの少なくとも1種類を、全量の1〜10重量%添加して成る樹脂潤滑用グリース組成物を使用することにより、金属と樹脂との潤滑において油膜の十分な膜厚を確保するとともに、パワーステアリング装置の如き動力伝達機構に適用した場合でも長時間の使用に際してもトルク変動の発生が抑制される技術が開示されている。しかし、本発明のグリース組成物と該特許文献のグリース組成物では、一部の用途と効果が近似する程度で基本的にそのグリース組成物は全く異なる。
特許文献4には、基油と増ちょう剤を主成分とするグリース組成物において、増ちょう剤がウレア化合物とリチウム石けんとの混合物より成ることを特徴とするグリース組成物の作用によって、優れた音響性能と耐フレッチング性を有する効果が開示されているが、該特許文献のウレア化合物とリチウム石けんが、本発明のグリース組成物の一部に近似する程度であり、基本的に、その増ちょう剤の構成成分は異なり発明の効果も全く異なる。
特許文献5には、基油と増ちょう剤とを含有するグリース組成物において、前記増ちょう剤をポリウレアと金属石けんとで構成したことを特徴とするグリース組成物は、低いトルクで優れた音響性能を有することに加え、高温においても発塵が少なく、転動装置に有効である技術が開示されている。しかし、該特許文献のウレア化合物と金属石けんが、本発明のグリース組成物の一部に近似する程度であり、基本的に、その増ちょう剤の構成成分は異なり発明の効果も全く異なる。
特許文献6には、電動モーターによる補助出力を、減速歯車機構を介して車両のステアリング機構に伝達する電動パワーステアリング装置であって、前記減速歯車機構の従動歯車が、金属製芯管の外周に、樹脂組成物からなり外周面にギア歯が形成された樹脂部を一体に設けてなり、かつ、分子構造中に極性を有する基を導入したワックスを含有するジウレア化合物等の増ちょう剤を用いたグリース組成物により該減速歯車機構が潤滑されていることを特徴とした電動パワーステアリング装置であり、該減速歯車機構の摺動部である樹脂部材と金属部材との間のすべり潤滑が長期にわたり良好に維持され操舵感に優れた装置について開示されている。しかし、本発明のグリース組成物と該特許文献のグリース組成物では、ジウレア化合物と一部の添加剤成分が本発明のグリース組成物の一部に近似する程度で、基本的にそのグリース組成物は異なり、発明の効果ならびに形態も全く異なる。
特許文献7には、電動モーターによる補助出力を、減速歯車機構を介して車両のステアリング機構に伝達する電動パワーステアリング装置であって、前記従動歯車は、金属製芯管の外周と、ギヤが形成された樹脂組成物とを一体に設けてなる該歯車間にウレア化合物を増ちょう剤として金属石けんを添加剤として含むグリースを介在させたことを特徴とする電動パワーステアリング装置の技術が開示されている。しかし、本発明のグリース組成物と該特許文献のグリース組成物では、ジウレア化合物と添加剤として含有する金属石けんが本発明のグリース組成物の一部に近似する程度で、基本的にそのグリース組成物は異なり、発明の効果ならびに形態も全く異なる。
本発明者らは機械の摺動部での挙動を調査研究した結果、ころがり滑り摩擦を生ずる構成部品において、潤滑グリースの差異によって不整な摩擦変動が起き易い状態になる事を見出し、またこの不整な摩擦変動は潤滑グリースの増ちょう剤構造に係る粘弾性などの差異に大きく関係することを発見し、更なる鋭意研究を重ねた結果、今まで適用したことがない3成分の新規な増ちょう剤配合を用いた事により得られた潤滑グリース組成物が、機械の転がり滑りの摺動部において時折発生する不整な摩擦変動を大幅に縮減でき、安定した摩擦特性と潤滑状態が維持出来る事を見出し本発明に至ったものである。
(a)ウレア系化合物を構成する直鎖状炭化水素基の10〜70モル%が不飽和成分であり、原料となる1級アミンの全アミン価が200〜500の範囲であり、平均分子量が500〜1000であるウレア系化合物、
(b)脂肪酸金属塩、
(c)一般式(I)〜(II)に示される脂肪族アミドおよび脂肪族ビスアミドよりなる群から選ばれた少なくとも1種類以上のアミド化合物
R1CONH2 ………………(I)
R1CONHR2NHCOR1………(II)
(但し、R1は炭素数15〜17の飽和または不飽和のアルキル基を示し、R2はメチレン基またはエチレン基を示す。)
の混合物からなり、
(a)および(b)ならびに(c)の配合比率は
a/(b+c)=0.20〜10の関係にあり、それぞれ
(1)(a)成分が1〜10の配合比、
(2)(b)成分が0.5〜2.5の配合比、
(3)(c)成分が0.5〜2.5の配合比、
である混合増ちょう剤を全体量の2〜30重量%混合せしめたことを特徴とする転がり滑りの摺動部用潤滑グリース組成物に関する。
R1CONH2 ………………(I)
R1CONHR2NHCOR1………(II)
(但し、R1は炭素数15〜17の飽和または不飽和のアルキル基を示し、R2はメチレン基またはエチレン基を示す。)
の混合物からなり、例えばN,N′エチレンビスステアリルアミド、N,N′メチレンビスステアリルアミド、ステアリルアミド、オレイルアミド等がある。
a/(b+c)=0.20〜10の関係にあり、それぞれ
(1)(a)成分が1〜10の配合比、
(2)(b)成分が0.5〜2.5の配合比、
(3)(c)成分が0.5〜2.5の配合比、
であるが、a/(b+c)が0.20未満の場合は、ウレア成分が少なくなり、耐熱性が不足し、a/(b+c)が10を越える場合は、十分な摩擦変動の縮減効果が得られなくなる。
また、(a)成分が1未満の場合は、a/(b+c)の関係と相関し、ウレア成分が少なくなり、耐熱性が不足し、10を越える場合は、十分な摩擦変動の縮減効果が得られなくなる。更に、(b)成分および(c)成分がそれぞれ、0.5未満の場合は、十分な摩擦変動の縮減効果が得られなくなり、2.5を越えると、脂肪酸金属塩とアミド化合物の量が多くなるが、その割には、摩擦変動の縮減効果はそれ程向上せず、逆に摩擦トルクが上昇したり、ウレア成分も少なくなることから耐熱性が不足したりする。
合成油の具体例としては、α−オレフィンオリゴマーやポリブテン等のポリオレフィン、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール、ジ−2−エチルヘキシルセバケートやジ−2−エチルヘキシルアジペート等のジエステル、トリメチロールプロパンエステルやペンタエリスリトールエステル等のポリオールエステル、パーフルオロアルキルエーテル、シリコーン油、ポリフェニルエーテル等が挙げられ、植物油の代表例としては、ひまし油や菜種油が挙げられる。
これら基油は、単独又は混合して使用することができる。
これら例示は本発明を何等限定するものではない。
例えば、酸化防止剤としては、2,6−ジターシャリブチル−4−メチルフェノール、2,6−ジターシャリブチルパラクレゾール、P,P′−ジオクチルジフェニルアミン、N−フェニル−α−ナフチルアミン、フェノチアジンなどがある。
防錆剤としては、酸化パラフィン、カルボン酸金属塩、スルフォン酸金属塩、カルボン酸エステル、スルフォン酸エステル、サリチル酸エステル、コハク酸エステル、ソルビタンエステルや各種アミン塩などがある。
油性剤や極圧剤並びに耐摩耗剤としては、硫化ジアルキルジチオリン酸亜鉛、硫化ジアリルジチオリン酸亜鉛、硫化ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジアリルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジアルキルジチオリン酸モリブテン、硫化ジアリルジチオリン酸モリブテン、硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブテン、硫化ジアリルジチオカルバミン酸モリブテン、有機モリブテン錯体、硫化オレフィン、トリフェニルフォスフェート、トリフェニルフォスフォロチオネート、トリクレジンフォスフェート、その他リン酸エステル類、硫化油脂類などがある。
固体潤滑剤としては、二硫化モリブテン、グラファイト、窒化ホウ素、メラミンシアヌレート、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、二硫化タングステン、フッ化黒鉛などがある。
金属不活性剤としては、N,N′ジサリチリデン−1,2−ジアミノプロパン、ベンゾトリアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、チアジアゾールなどがある。ポリマーとしては、ポリブテン、ポリイソブテン、ポリイソブチレン、ポリイソプレン、ポリメタクリレートなどが挙げられるが、これらは発明を限定するものではない。
表1に示す配合割合にて、密閉式グリース試作装置に基油と各種イソシアネートとを張り込み、攪拌しながら60℃まで加熱し、各種アミン或いはステアリルアルコールを基油に混合溶解した原料をホッパーより加え反応させた。更に攪拌しながら170℃まで加熱し30分間保持し反応を完結させた。その後速やかに冷却し、その冷却工程中にて、表1に示す配合割合の脂肪酸金属塩とアミド化合物を攪拌混合し80℃まで冷却した。更に酸化防止剤として、オクチルジフェニルアミンをそれぞれ1.0%外割にて添加し、約60℃まで放冷後、ホモジナイザーにて処理してグリースを得た。また、実施例3〜6のグリースについては、更に添加剤として有機モリブテン錯体1.5%、1級Znジチオホスフェート1.0%、Znジチオカーバメート1.0%を外割にて添加し供試グリースとした。
表2に示す配合割合にて、密閉式グリース試作装置に基油と各種イソシアネートとを張り込み、攪拌しながら60℃まで加熱し、各種アミンと基油を混合溶解した原料をホッパーより加え反応させた。更に攪拌しながら170℃まで加熱し30分間保持し反応を完結させた。その後速やかに冷却し、その冷却工程中にて、表2に示す配合割合の脂肪酸金属塩および/またはアミド化合物を攪拌混合し80℃まで冷却した。
更に酸化防止剤として、オクチルジフェニルアミンをそれぞれ1.0%外割にて添加し、約60℃まで放冷後、ホモジナイザーにて処理してグリースを得た。
また、比較例1〜4のグリースについては、更に添加剤として有機モリブテン錯体1.5%、1級Znジチオホスフェート1.0%、Znジチオカーバメート1.0%を外割にて添加し供試グリースとした。
比較例5
表2に示す比較例5は、市販品のリチウム系合成油グリースである。
イソシアネートAは、トルレンジイソシアネートであり2.4異性体と2.6位異性体が80%:20%の混合割合のもので、分子量は174.16である。
イソシアネートBは、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネートで、分子量250.26である。
アミンAは、炭素数8の飽和アルキル基を主体(90%以上)とする平均分子量130の直鎖状一級アミン(工業用カプリルアミン)。
アミンBは、炭素数18の飽和アルキル基を主体(90%以上)とする平均分子量270の直鎖状一級アミン(工業用ステアリルアミン)。
アミンCは、炭素数18の不飽和アルキル基が約50%ならびに炭素数18から炭素数14の飽和もしくは不飽和アルキル基を含有する平均分子量255の直鎖状一級アミン(工業用牛脂アミン)。
アミンDは、炭素数18の不飽和アルキル基を主体(70%以上)とする平均分子量260の直鎖状一級アミン(工業用オレイルアミン)。
アミンEは、エチレンジアミンである。
また、ウレタンを合成させるために用いる原料であるアルコールAとは、ステアリルアルコールである。
(b)の脂肪酸金属塩については、
脂肪酸金属塩Aは、12−ヒドロキシステアリン酸のリチウム塩である。
脂肪酸金属塩Bは、ステアリン酸のリチウム塩である。
脂肪酸金属塩Cは、ステアリン酸のカルシウム塩である。
脂肪酸金属塩Dは、ステアリン酸のアルミニウム塩である。
脂肪酸金属塩Eは、ステアリン酸のマグネシウム塩である。
(c)のアミド化合物については、
アミドAは、ステアリルアミドである。
アミドBは、N,N′エチレンビスステアリルアミドである。
また、実施例及び比較例に示す鉱油の40℃の動粘度は、101.5mm2/sで流動点は−15℃であり、合成炭化水素油A(CASNo.68037−01−4)の40℃の動粘度は、14.94mm2/sで流動点は−67.7℃である。また、合成炭化水素油B(CASNo.68037−01−4)の40℃の動粘度は、396.2mm2/sで流動点は−36℃である。
1.ちょう度:JIS K2220
2.滴点 :JIS K2220
3.離油度 :JIS K2220B法で、条件は100℃、24時間である。
4.摩擦変動試験
図1に示す測定装置を用い、ボールねじナット2を往復動させ、その時に発生する
摩擦力をロードセル6を介してひずみ検出器8に入力および記録させる。ボールネジ
ナット2を往復動させる事により、ボールねじ1は回転するが、その時に、定常的に
回転している状態の摩擦力を定常摩擦力とし、その定常摩擦力の30%を越える摩擦
力を変動摩擦力として、ひずみ検出器8によりカウントさせ、試験中の変動摩擦力が
発生した頻度を摩擦変動発生率として算出する。
尚、ボールねじ1の外径は29mmねじ部の長さは約225mmである。またボー
ルねじ1とボールねじナット2の間には転動体であるボール3が複数列存在するが、
このボール3の外径は4.0mmである。この複数列存在するボールは螺旋路を経由
して元の起動に戻る一般的な構造である。検出する摩擦力は、このボールとボール接
触部および/またはボールとボールねじの転動部および/またはボールとボールねじ
ナットの転動部および/またはボールと螺旋路の摺動部で発生する摩擦力を検出する
測定装置である。
5.SRV摩擦試験
ASTMD5707に準拠し下記条件にて試験を行った。測定は試験中の平均摩擦
係数と試験後のテストプレートの摩耗深さを測定し共試グリースの判定を行った。
荷重:700N
温度:50℃
時間:60分
振幅距離:500μ
振幅速度:15Hz
本発明の潤滑グリース組成物は、転がり滑り摩擦面にて発生する不整な摩擦変動が大幅に縮減し低く安定した摩擦特性を示した。
本発明の潤滑グリース組成物は、SRVなど代表的な摩擦摩耗試験においても、その摩擦係数は低く安定しており、油膜切れなどの異常な摩擦上昇もなく、尚且つ摩耗も小さい優れた潤滑特性を示した。
1a ボールねじ溝
2 ボールねじナット
2a ナットねじ溝
3 ボール
4 螺旋路
5 支持軸受
6 ロードセル
7 稼動方向
8 ひづみ検出器
Claims (1)
- 増ちょう剤成分として
(a)ウレア系化合物を構成する直鎖状炭化水素基の10〜70モル%が不飽和成分であり、原料となる1級アミンの全アミン価が200〜500の範囲であり、平均分子量が500〜1000であるウレア系化合物、
(b)脂肪酸金属塩、
(c)一般式(I)〜(II)に示される脂肪族アミドおよび脂肪族ビスアミドよりなる群から選ばれた少なくとも1種類以上のアミド化合物
R1CONH2 ………………(I)
R1CONHR2NHCOR1………(II)
(但し、R1は炭素数15〜17の飽和または不飽和のアルキル基を示し、R2はメチレン基またはエチレン基を示す。)
の混合物からなり、
(a)および(b)ならびに(c)の配合比率は
a/(b+c)=0.20〜10の関係にあり、それぞれ
(1)(a)成分が1〜10の配合比、
(2)(b)成分が0.5〜2.5の配合比、
(3)(c)成分が0.5〜2.5の配合比、
である混合増ちょう剤を全体量の2〜30重量%混合せしめたことを特徴とする転がり滑りの摺動部用潤滑グリース組成物。
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