JP5127240B2 - 潤滑剤組成物とそれを用いた減速機ならびに電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
(1) 1分子中に活性水素基を3つ有する3官能のポリカプロラクトンポリオール、および1分子中に活性水素基を2つ有する2官能のポリカプロラクトンポリオールからなる群より選ばれた少なくとも1種を含み、かつ、活性水素基1つあたりの数平均分子量が250〜1300であるポリオール成分と、
(2) 分子中にイソシアヌレート骨格を有し、かつ1分子中にNCO基を3つ以上有するイソシアネートと、
を反応させて合成された、架橋構造を有するポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子と、潤滑剤とを含有することを特徴とする潤滑剤組成物である。
ポリカプロラクトンポリオールとして、1分子中に活性水素基を3つ有する3官能のポリカプロラクトンポリオール、および1分子中に活性水素基を2つ有する2官能のポリカプロラクトンポリオールからなる群より選ばれた少なくとも1種を用いていること、および
イソシアネートとして、分子中にイソシアヌレート骨格を有し、かつ、1分子中にNCO基を3つ以上有する多官能のイソシアネートを用いていること、
から、分子の架橋密度が、従来に比べて高くなる傾向にある。
そのため、前記ポリカプロラクトン型ポリウレタン樹脂は、前記のように分子の架橋密度が高いことと、分子中にイソシアヌレート骨格を導入していることとが相まって、従来のポリエステル型ポリウレタン樹脂に比べて、耐熱性、耐湿性、および耐水性に優れていると共に、緩衝材粒子の弾性と強度とを、従来に比べて、大幅に向上して、その耐久性を改善することもできる。
(i) 数平均分子量の異なる2種以上の、3官能のポリカプロラクトンポリオールを、活性水素基1つあたりの数平均分子量が250〜1300の範囲内となるように併用するか、
(ii) 3官能のポリカプロラクトンポリオールと、1分子中に活性水素基を2つ有する2官能のポリカプロラクトンポリオールとを、活性水素基1つあたりの数平均分子量が250〜1300の範囲内となるように併用するか、あるいは
(iii) カルボン酸またはその誘導体(酸無水物、ポリエステル等)とポリオールとの反応生成物であるポリエステルポリオールと、3官能のポリカプロラクトンポリオールとを、活性水素基1つあたりの数平均分子量が250〜1300の範囲内となり、かつ、式(a):
で求められる、ポリカプロラクトンポリオールの、両ポリオールの総量中に占める割合RP(質量%)が50質量%を超える範囲内となるように併用する
ことによって、先に説明した種々の特性を維持しながら、ポリカプロラクトン型ポリウレタン樹脂に、併用するポリオール成分に基づく、様々な、新たな特性を付与することができる。
本発明の潤滑剤組成物は、少なくとも、
(1) 1分子中に活性水素基を3つ有する3官能のポリカプロラクトンポリオール、および1分子中に活性水素基を2つ有する2官能のポリカプロラクトンポリオールからなる群より選ばれた少なくとも1種を含み、かつ、活性水素基1つあたりの数平均分子量が250〜1300であるポリオール成分と、
(2) 分子中にイソシアヌレート骨格を有し、かつ1分子中にNCO基を3つ以上有するイソシアネートと、
を反応させて合成された、架橋構造を有するポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子と、潤滑剤とを含有することを特徴とするものである。
で求められる、ポリカプロラクトンポリオールの、両ポリオールの総量中に占める割合RP(質量%)が50質量%を超える範囲内である必要がある。割合RPが前記範囲未満では、ポリオール成分として、ポリカプロラクトンポリオールを用いたことによる、先に説明した、ポリウレタン樹脂のガラス転移温度を引き下げて、低温環境下で、緩衝材粒子が脆化して弾性を失う温度を低下させる効果が得られなくなってしまう。
すなわち、それぞれのポリオールとして、活性水素基1つあたりの数平均分子量が前記範囲内となるものを用いてもよいし、少なくとも1種は、前記数平均分子量が、前記範囲を外れるものを用いることもできる。いずれの場合においても、ポリオール成分全体としてみたときに、活性水素基1つあたりの数平均分子量が250〜1300の範囲内となるように、各ポリオールの数平均分子量と配合割合を調整すればよい。
図1は、本発明の一実施の形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図1を参照して、電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール等の操舵部材2に連結しているステアリングシャフト3と、前記ステアリングシャフト3に自在継手4を介して連結される中間軸5と、前記中間軸5に自在継手6を介して連結されるピニオン軸7と、前記ピニオン軸7の端部近傍に設けられたピニオン歯7aに噛み合うラック歯8aを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラックバー8とを有しており、前記ピニオン軸7とラックバー8とによって、操舵機構としてのラックアンドピニオン機構Aが構成されている。
図2を参照して、ウォーム軸18は、電動モータ16の回転軸16aに、スプライン継手34を介して連結された状態で、ハウジング9によって保持される第1および第2の転がり軸受20、21によって、それぞれ、回転自在に支持されている。前記第1および第2の転がり軸受20、21の内輪22、23は、ウォーム軸18の、対応するくびれ部に嵌合されている。外輪24、25は、ハウジング9の軸受保持孔26、27に、それぞれ保持されている。ハウジング9は、ウォーム軸18の周面の一部に対して、径方向に対向する部分9aを含んでいる。
(3官能のポリカプロラクトンポリオール)
3官能のポリカプロラクトンポリオールとしては、ε−カプロラクトンを、重合開始剤としてトリメチロールプロパンを用いて開環重合させて合成した、活性水素基数nPが3で、かつ数平均分子量MP、活性水素基1つあたりの数平均分子量MP/nP、および水酸基価が表1に示す値である、3PCL1〜3PCL8の8種のポリカプロラクトンポリオールを用意した。
2官能のポリカプロラクトンポリオールとしては、ε−カプロラクトンを、重合開始剤としてエチレングリコールを用いて開環重合させて合成した、活性水素基数nPが2で、かつ数平均分子量MP、活性水素基1つあたりの数平均分子量MP/nP、および水酸基価が表1に示す値である、2PCL1、2PCL2の2種のポリカプロラクトンポリオールを用意した。
カルボン酸またはその誘導体とポリオールとの反応生成物であるポリエステルポリオールとして、脂肪族ポリエステルポリオールとしてのポリブチレングリコールアジピン酸エステル〔活性水素基数nP:2、数平均分子量MP:2000、活性水素基1つあたりの数平均分子量MP/nP:1000、水酸基価:56.1mgKOH/g、2PEP1〕と、芳香族ポリエステルポリオールとしてのポリヘキサメチレングリコールイソフタル酸エステル〔活性水素基数nP:2、数平均分子量MP:1000、活性水素基1つあたりの数平均分子量MP/nP:500、水酸基価:112.2mgKOH/g、2PEP2〕とを用意した。
(実施例1)
ポリオール成分としては、前記表1に示した3官能のポリカプロラクトンポリオール3PCL3〔活性水素基数nP:3、数平均分子量MP:800、活性水素基1つあたりの数平均分子量MP/nP:266.7、水酸基価:210.4mgKOH/g〕を用いた。窒素置換した1リットルのフラスコ中に、前記ポリカプロラクトンポリオール570gと、分散媒としてのイソオクタン995gと、分散安定剤〔日本ポリウレタン工業(株)製のN−5741〕10gとを仕込んだ。
ポリオール成分として、表1に示した3官能のポリカプロラクトンポリオール3PCL1、3PCL2、3PCL4〜3PCL8のいずれか1種を用いると共に、各成分の仕込み量を、表2に示す値としたこと以外は、実施例1と同様にして緩衝材粒子980gを製造した。また、分散媒と、分散安定剤とを除く同一処方でポリカプロラクトン型ポリウレタン樹脂のシートを作製した。そして、前記緩衝材粒子およびシートについて、先に説明した各特性を評価した。結果を、実施例1の結果と併せて表2に示す。
実施例1〜5、比較例1〜3で製造した緩衝材粒子を、ポリαオレフィン油にカルシウムスルフォネートを添加したグリース〔動粘度(40℃):48mm2/s〕に配合して、潤滑剤組成物としてのグリースを調製した。緩衝材粒子の含有量は、グリースの総量の30質量%とした。次に、前記グリースを、140℃の恒温槽中で加熱して、加熱開始から168時間後、336時間後、504時間後、1008時間後、および1440時間後にグリースから分離した緩衝材粒子の弾性率を、下記の方法で測定した。
図3に示すように、各実施例、比較例で作製した緩衝材粒子101を、平面状とされた石英製のベース102上に載置し、その上から、先端面が平面状とされた石英製の検出棒103の、前記先端面を、緩衝材粒子101に当接させた状態で、前記緩衝材粒子101を、検出棒103によって、一定の荷重Fを加えて、ベース102の方向に圧縮した際の、前記ベース102の表面と、検出棒103の先端面との間の間隔Gを測定し、測定結果から、式(b):
F=(21/2/3)・S3/2・R1/2・E/(1−ν2) (b)
〔式中、Rは緩衝材粒子101の圧縮前の半径、Sは、緩衝材粒子101の半径Rと、前記間隔Gとから、式(c):
S=2R−G (c)
によって求められる、緩衝材粒子101の圧縮変形量、Eは緩衝材粒子101の弾性率、νはポアソン比(=0.49)を示す。〕
に基づいて、緩衝材粒子101の弾性率Eを求めた。
ΔE(%)=(1−E/E0)×100 (d)
により、弾性率の維持率ΔE(%)を求めた。結果を図4に示す。図より、前記比較例3の緩衝材粒子は、グリースに添加して高温で保持した際に、実施例1〜5、比較例1、2に比べて、弾性率の低下が大きかったことから、耐熱性が十分でないことが確認された。
ポリオール成分として、表3に示すように、3官能のポリカプロラクトンポリオールを2種ずつ併用すると共に、併用するポリカプロラクトンポリオールの、活性水素基1つあたりの数平均分子量MP/nPと、仕込量とを調整することで、ポリオール成分の全体としての、活性水素基1つあたりの数平均分子量MP/nPを、表3に示す値とし、なおかつ、各成分の仕込み量を、表3に示す値としたこと以外は、実施例1と同様にして緩衝材粒子980gを製造した。また、分散媒と、分散安定剤とを除く同一処方でポリカプロラクトン型ポリウレタン樹脂のシートを作製した。そして、前記緩衝材粒子およびシートについて、先に説明した各特性を評価した。結果を表3に示す。
ポリオール成分として、表4に示すように、3官能のポリカプロラクトンポリオールと、2官能のポリカプロラクトンポリオール、または2官能のポリエステルポリオールとを併用すると共に、併用するポリオールの、活性水素基1つあたりの数平均分子量MP/nPと、仕込量とを調整することで、ポリオール成分の全体としての、活性水素基1つあたりの数平均分子量MP/nPを、表4に示す値とし、なおかつ、各成分の仕込み量を、表4に示す値としたこと以外は、実施例1と同様にして緩衝材粒子980gを製造した。また、分散媒と、分散安定剤とを除く同一処方でポリカプロラクトン型ポリウレタン樹脂のシートを作製した。そして、前記緩衝材粒子およびシートについて、先に説明した各特性を評価した。結果を表4に示す。
イソシアネートとして、表5に示すように、3量化変性イソシアネートC−HXと、ヘキサメチレンジイソシアネート〔NCO基数nC:2、数平均分子量MC:168.2、NCO基1つあたりの数平均分子量MC/nC:84.1、NCO基含量:50.0%、HDI〕とを併用するか、または前記HDIを単独で使用すると共に、各成分の仕込み量を、表5に示す値としたこと以外は、実施例2と同様にして緩衝材粒子980gを製造した。また、分散媒と、分散安定剤とを除く同一処方でポリカプロラクトン型ポリウレタン樹脂のシートを作製した。そして、前記緩衝材粒子およびシートについて、先に説明した各特性を評価した。結果を、実施例2の結果と併せて表5に示す。
1分子中に活性水素基を3つ以上有する架橋剤としてのトリメチロールプロパン〔活性水素基数nL:3、数平均分子量ML:134.2、活性水素基1つあたりの数平均分子量ML/nL:44.7、水酸基価:1254.5mgKOH/g、TMP〕を、ポリオール成分に対するモル比が、表6に示す値となるように添加すると共に、各成分の仕込み量を、表6に示す値としたこと以外は、実施例2と同様にして緩衝材粒子980gを製造した。また、分散媒と、分散安定剤とを除く同一処方でポリカプロラクトン型ポリウレタン樹脂のシートを作製した。そして、前記緩衝材粒子およびシートについて、先に説明した各特性を評価した。結果を、実施例2の結果と併せて表6に示す。
ポリオール成分として、表7に示すように、2官能のポリカプロラクトンポリオールを単独で使用し、かつイソシアネートとして3量化変性イソシアネートC−HXを使用すると共に、各成分の仕込み量を、表7に示す値としたこと以外は、実施例1と同様にして緩衝材粒子980gを製造した。また、分散媒と、分散安定剤とを除く同一処方でポリカプロラクトン型ポリウレタン樹脂のシートを作製した。そして、前記緩衝材粒子およびシートについて、先に説明した各特性を評価した。
ポリオール成分として、表7に示すように、2官能のポリエステルポリオールを単独で使用し、かつイソシアネートとして3量化変性イソシアネートC−HXを使用すると共に、各成分の仕込み量を、表7に示す値としたこと以外は、実施例1と同様にして緩衝材粒子980gを製造した。また、分散媒と、分散安定剤とを除く同一処方でポリカプロラクトン型ポリウレタン樹脂のシートを作製した。そして、前記緩衝材粒子およびシートについて、先に説明した各特性を評価した。
特許文献4に記載された従来の緩衝材粒子を再現するために、ポリオール成分として、2種の2官能のポリエステルポリオールを併用し、かつイソシアネートとしてHDIを使用すると共に、架橋剤としてTMPを用い、各成分の仕込み量を、表7に示す値としたこと以外は、実施例1と同様にして緩衝材粒子980gを製造した。また、分散媒と、分散安定剤とを除く同一処方でポリカプロラクトン型ポリウレタン樹脂のシートを作製した。そして、前記緩衝材粒子およびシートについて、先に説明した各特性を評価した。以上の結果を表7に示す。
Claims (9)
- 少なくとも、
(1) 1分子中に活性水素基を3つ有する3官能のポリカプロラクトンポリオール、および1分子中に活性水素基を2つ有する2官能のポリカプロラクトンポリオールからなる群より選ばれた少なくとも1種を含み、かつ、活性水素基1つあたりの数平均分子量が250〜1300であるポリオール成分と、
(2) 分子中にイソシアヌレート骨格を有し、かつ1分子中にNCO基を3つ以上有するイソシアネートと、
を反応させて合成された、架橋構造を有するポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子と、潤滑剤とを含有することを特徴とする潤滑剤組成物。 - 前記ポリウレタン樹脂の原料であるポリオール成分として、数平均分子量の異なる2種以上の、3官能のポリカプロラクトンポリオールが、活性水素基1つあたりの数平均分子量が250〜1300の範囲内となるように併用されている請求項1に記載の潤滑剤組成物。
- 前記ポリウレタン樹脂の原料であるポリオール成分として、3官能のポリカプロラクトンポリオールと2官能のポリカプロラクトンポリオールとが、活性水素基1つあたりの数平均分子量が250〜1300の範囲内となるように併用されている請求項1に記載の潤滑剤組成物。
- 1分子中に活性水素基を3つ以上有する架橋剤が併用されていると共に、前記架橋剤の、前記ポリオール成分に対するモル比が2.0倍未満の範囲内である請求項1ないし4のいずれか1項に記載の潤滑剤組成物。
- ポリウレタン樹脂の原料としてのポリカプロラクトンポリオールが、1分子中に活性水素基を2つ有する2官能のポリカプロラクトンポリオールである請求項1に記載の潤滑剤組成物。
- 緩衝材粒子が、ポリオール成分を、分散媒中に、液滴状に分散させた状態で、少なくともイソシアネートと反応させて合成されたポリウレタン樹脂からなる球状の粒子である請求項1ないし6のいずれか1項に記載の潤滑剤組成物。
- 小歯車と大歯車とを備え、前記両歯車の噛み合い部分を含む領域に、請求項1ないし7のいずれか1項に記載の潤滑剤組成物を充填したことを特徴とする減速機。
- 操舵補助用のモータの出力を、請求項8に記載の減速機を介して減速して、舵取機構に伝達することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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