JP5405060B2 - 潤滑グリース組成物 - Google Patents

Description

この発明は，例えば，耐熱性が必要とされる軸受，摺動部等の潤滑箇所で使用される潤滑グリース組成物に関する。

一般的に，フッ素系グリースは，熱酸化安定性が高く，温度特性に優れたパーフルオロポリエーテルを基油とし，化学的に非常に安定したポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂，シリカゲル等を増ちょう剤とし，上記基油に上記増ちょう剤を混合すると共に，所望の特性を持つ添加剤を少量添加して製造される。これらのフッ素系グリースは，低温性，耐熱性，酸化安定性，耐薬品性，耐樹脂性等の特性に優れ，長寿命であるため耐久性が要求される精密機器，測定機器等の各種の装置の回転部，摺動部等の潤滑部位に使用されている。

また，グリース組成物として，高温での潤滑性能と耐熱性を向上させたものが知られている。該グリース組成物は，分子骨格中に特定量のフッ素原子を含有するジウレア化合物を増ちょう剤として用いたものであり，高温における潤滑寿命を向上させたものである（例えば，特許文献１参照）。

また，グリース組成物として，厳しい作業条件下でも良好な潤滑性を有するものが知られている。該グリース組成物は，２５〜７５ｗｔ％の窒化ホウ素が平均粒度２〜５０μｍを持ち，７５〜２５ｗｔ％の窒化ホウ素が平均粒度０．０１〜１μｍを持つ双峰粒度分布を有する六方格子窒化ホウ素粉末を含む増粘剤５〜４５ｗｔ％，及び５５〜９５ｗｔ％の液体フッ素化ポリマー油を含むものである（例えば，特許文献２参照）。

また，潤滑剤組成物として，転がり軸受の長寿命化を可能にしたものが知られている。該潤滑剤組成物は，潤滑基油としてのフッ素系合成油に，フッ素樹脂系増ちょう剤と，摩耗防止剤としての有機アンチモン化合物，又は有機モリブデン化合物とを添加したものであり，特に，過酷な条件下で使用される転がり軸受に用いて早期の疲労寿命に至るのを防止し，それ自体の耐熱性にも優れたものである（例えば，特許文献３参照）。

また，含フッ素有機リン化合物を添加した潤滑油組成物が知られている。該潤滑油組成物は，パーフルオロポリエーテル基油に，一般式ＲｆＲＰＯ（ＯＲ’）₂ で表される含フッ素有機リン化合物を添加したものである。一般式のＲｆはパーフルオロポリエーテル基であり，Ｒは炭素数２〜６のアルキレン基であり，Ｒ’は水素原子，炭素数１〜６のアルキル基，シクロヘキシル基，ビニル基，フェニル基，トリル基，ベンジル基，フェニルエチル基又はこれらのハロゲン原子置換基である（例えば，特許文献４参照）。

また，飛散しにくく且つ優れた高温性能を有するグリース組成物が知られている。該グリース組成物は，金属石けん２０〜９０質量％とＰＴＦＥ８０〜１０質量％とからなる増ちょう剤を，鉱油及び合成油の少なくとも一方３０〜８０質量％と，パーフルオロポリエーテル油７０〜２０質量％とからなる基油に混合したものである（例えば，特許文献５参照）。

また，本出願人は，極圧性及び耐摩耗性に優れた性状を示す潤滑グリース組成物を開発し，先に特許出願したものがある。該潤滑グリース組成物は，基油としてのパーフルオロポリエーテルに，増ちょう剤としての脂肪酸金属塩とフッ素樹脂とを混合したものであり，優れた耐荷重性能及び耐久性を有するフッ素系グリースの長所を活かしたものである（例えば，特許文献６参照）。
特許第３７３６５９６公報 特許第３５１５１７３公報 特開２０００−３０３０８８号公報 特開２００３−２７０７９号公報 特開２００４−１２３７９７公報 特開２００７−１５４０８４号公報

しかしながら，従来のフッ素系グリース組成物は，基油及び増ちょう剤にフッ素系化合物を用いた場合に，ほとんどの潤滑材料と排他的に作用するため，潤滑箇所の部材とのなじみが悪く，高い耐摩耗性と潤滑性がグリースに要求される摺動箇所では，グリースの十分な膜厚が形成されず，グリースの油膜強度が維持されず，部材に対して摩耗等のカジリを生じることがあり，そのため非常にマイルドな摺動条件の潤滑箇所でのみ使用が可能であるという問題があった。

また，フッ素系グリースは，耐摩耗性，潤滑性を向上させるため，炭化水素油や脂肪酸金属塩等の物質を混合した場合に，常温付近ではそれらが有効に作用し，性能向上を図ることができるが，高温条件下では，炭化水素油や脂肪酸金属塩等の物質の耐熱性の低さから，常温付近で発揮できる性能と同様な性能を維持することが困難であった。

この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，フッ素系化合物のみで構成されているフッ素系グリースと潤滑部位の部材とのなじみの悪さから生じる耐摩耗性や潤滑性の悪さを改善し，高温においても良好な潤滑性や耐摩耗性を発揮し維持できる耐熱性を有する潤滑グリース組成物を提供することである。

この発明は，基油としてのパーフルオロポリエーテルに，アルキルテレフタラメート塩とフッ素樹脂から成る増ちょう剤が２質量％〜６０質量％配合して混合されており， 前記アルキルテレフタラメート塩を構成する金属がアルミニウム，亜鉛，カリウム，カルシウム，ストロンチウム，チタン，鉄，銅，ナトリウム，バリウム，マグネシウム，リチウムから選択される少なくとも１種であり，前記アルキルテレフタラメート塩を構成するアルキル基が炭素数８〜２２であり，
前記増ちょう剤は，前記アルキルテレフタラメート塩が５質量％〜９５質量％と前記フッ素樹脂が９５質量％〜５質量％との混合割合から成る混合物であることを特徴とする潤滑グリース組成物に関する。

また，この潤滑グリース組成物において，添加剤が１種又は２種以上，即ち少なくとも１種添加されているものである。更に，前記添加剤は，酸化防止剤，防錆剤，腐食防止剤，極圧剤，油性剤，各種の固体潤滑剤から選択される少なくとも１種，即ち１種又は２種以上が添加されているものである。

この潤滑グリース組成物は，上記のように構成されており，増ちょう剤としてアルキルテレフタラメート塩とフッ素樹脂を組み合わせた混合物を用いることにより，それらが持つ特性の相乗効果によってフッ素樹脂の単独又はアルキルテレフタラメート塩の単独では得られない耐摩耗性，潤滑性，耐荷重性能，耐久性等を向上させることができ，特に，耐熱性を向上させることができ，また，潤滑部位の材質が鋼である場合には，高温下での優れた潤滑性能を発揮することができる。また，この潤滑グリース組成物は，一般的な炭化水素系グリースで使用される添加剤を添加した際に，従来のフッ素系グリースに比べて，なじみ性が向上していることにより，選択添加された添加剤の有する性能効果を十分に発揮させることができるものになった。

この発明による潤滑グリース組成物は，特に，基油としてのパーフルオロポリエーテルを選定すると共に，増ちょう剤としてのアルキルテレフタラメート塩とフッ素樹脂とを選定した混合物を用い，これらを混合して製造されている。この潤滑グリース組成物において，基油として用いられるパーフルオロポリエーテルは，市販されているものであり，入手が可能な直鎖タイプ及び／又は側鎖タイプを用いることができる。これらの基油としてのパーフルオロポリエーテルは，各種のものが存在するが，単独及び／又は混合したものを用いることができるものであり，各種の装置に対して潤滑グリースを使用する用途によって使い分けることが望ましいものである。

この潤滑グリース組成物は，上記の基油としてのパーフルオロポリエーテルに，増ちょう剤としてアルキルテレフタラメート塩とフッ素樹脂との混合物を，所定の配合割合で混合して製造することができ，具体的には，増ちょう剤を２質量％〜６０質量％の割合で基油のパーフルオロポリエーテルに配合することにより，所望の特性，即ち，耐熱性を維持したままで潤滑性能と耐摩耗性を最も発揮させることができる。また，この潤滑グリース組成物は，潤滑グリースの使用目的に合わせて，潤滑グリースには適正な硬さを付与させることができるものであり，基油と増ちょう剤との配合割合による後述の特性を考慮して適正にコントロールすることができる。

この潤滑グリース組成物において，基油に対して増ちょう剤が２質量％以下の場合には，グリース組成物がかなり軟らかくなり，グリースとしての機能を果たすことができない。基油に対して増ちょう剤が２質量％〜６質量％未満の範囲の場合には，グリース組成物が一般的な用途に適したものより軟らかいので，例えば，低トルクや流動性が求められる特殊な使用用途に適したものになる。基油に対して増ちょう剤が６質量％以上〜４０質量％未満の範囲の場合には，グリース組成物が一般的な用途に適したものとなり，例えば，機械器具に組み込まれた軸受や歯車装置等の潤滑に適したものになる。基油に対して増ちょう剤が４０質量％以上〜６０質量％未満の範囲の場合には，グリース組成物が一般的な用途に適したものより硬くなるので，低発塵性が求められる特殊な使用用途に適したものになる。基油に対して増ちょう剤が６０質量％を超える場合には，グリース組成物がかなり硬くなり，グリースとしての機能を果たすことができなくなる。上記のことを考慮すると，増ちょう剤は，基油に対して２質量％〜６０質量％の範囲でパーフルオロポリエーテルに配合したものであれば，各種のパーフルオロポリエーテルや各種のフッ素樹脂に対して良好に対応できる特性を持つ潤滑グリースを得ることができる。

また，増ちょう剤の構成成分であるアルキルテレフタラメート塩とフッ素樹脂との比率を変えることにより，グリースの使用部位に合わせた性状の異なるグリースを得ることができるものである。増ちょう剤は，アルキルテレフタラメート塩が５質量％〜９５質量％と，フッ素樹脂が９５質量％〜５質量％との配合割合から成る混合物で構成することが望ましい。フッ素樹脂がアルキルテレフタラメート塩に対して９５質量％以上である場合には，アルキルテレフタラメート塩との相乗効果が得られないものとなり，また，一般的な炭化水素系グリースで使用される種々の添加剤とのなじみが悪くなり，配合効果が得られなくなる。フッ素樹脂がアルキルテレフタラメート塩に対して５質量％以下である場合には，アルキルテレフタラメート塩との相乗効果が得られないものとなり，また，耐久性が悪化することになる。

この潤滑グリース組成物において，アルキルテレフタラメート塩を構成するアルキルテレフタラメートは，炭素数が８〜２２の範囲のものを単独又は組み合わせて使用する。アルキルテレフタラメート塩を構成する金属は，典型金属及び／又は遷移金属，好ましくは，アルミニウム，亜鉛，カリウム，カルシウム，ストロンチウム，チタン，鉄，銅，ナトリウム，バリウム，マグネシウム，リチウム等から選択された単独又は２種以上を混合して用いられる。

この潤滑グリース組成物において，フッ素樹脂としては，従来，広く固体潤滑剤として用いられているポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ），テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ），テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ），ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ），ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）等から選択された単独又は２種以上混合して用いられる。この潤滑グリース組成物では，フッ素樹脂は，上記のものを使用用途により適正な分子量や粒径を変えて使用することができる。

この潤滑グリース組成物は，以上の各成分を必須成分とする組成物中には，更に，種々の添加剤を添加することができる。添加剤としては，例えば，酸化防止剤，防錆剤，腐食防止剤，極圧剤，油性剤，他の固体潤滑剤等の従来から一般的に潤滑剤に添加されている添加剤を必要に応じて添加することができる。

この潤滑グリース組成物の調整は，（Ａ）パーフルオロポリエーテル基油に増ちょう剤及び他の必要な添加剤を所定量添加し，適当な装置による混練及びミリングする方法，又は（Ｂ）加熱撹拌が可能な反応釜にパーフルオロポリエーテル基油にフッ素樹脂及びアルキルテレフタラメートを混合して加熱し，そこに所定量の金属水酸化物水溶液を添加して金属塩化反応させ，これを冷却した後に，適当な装置による混練及びミリングする方法等によって調製することができる。

以下，実施例及び比較例を示し，本発明を具体的に説明する。
まず，この潤滑グリース組成物の試料として，実施例１，実施例２，実施例３，実施例４，及び実施例５を調製した。また，この発明による潤滑グリース組成物の比較のため，比較例１，比較例２，及び比較例３を調製した。
原料としては，下記のａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，及びｈを使用した。
ａ：パーフルオロポリエーテル
基油として使用。直鎖タイプで粘度は４０℃で８５ｍｍ² ／ｓ。
ｂ：パーフルオロポリエーテル
基油として使用。側鎖タイプで粘度は４０℃で８０ｍｍ² ／ｓ。
ｃ：ポリアルファオレフィン
基油として使用。粘度は，４０℃で４２０ｍｍ² ／ｓ。
ｄ：ポリテトラフルオロエチレン
増ちょう剤として使用，平均粒子径３μｍ〜７μｍ。
ｅ：ナトリウムオクタデシルテレフタラメート
増ちょう剤として使用。
ｆ：リチウムステアレート
増ちょう剤として使用。
ｇ：硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン
粉末固体状であり添加剤として使用。
ｈ：ジアルキルジチオリン酸亜鉛
液状であり添加剤として使用。

〔実施例１〕
基油ａを７５質量％，増ちょう剤ｄを２０質量％，増ちょう剤ｅを５質量％からなるグリース。
〔実施例２〕
基油ｂを７５質量％，増ちょう剤ｄを２０質量％，増ちょう剤ｅを５質量％からなるグリース。
〔実施例３〕
基油ａを７２質量％，増ちょう剤ｄを２０質量％，増ちょう剤ｅを５質量％，添加剤ｇを２質量％，添加剤ｈを１質量％からなるグリース。
〔実施例４〕
基油ａを９２質量％，増ちょう剤ｄを１質量％，増ちょう剤ｅを４質量％，添加剤ｇを２質量％，添加剤ｈを１質量％からなるグリース。
〔実施例５〕
基油ｂを５２質量％，増ちょう剤ｄを３７質量％，増ちょう剤ｅを８質量％，添加剤ｇを２質量％，添加剤ｈを１質量％からなるグリース。

〔比較例１〕
基油ａを７２質量％，増ちょう剤ｄを２８質量％からなるグリース。
〔比較例２〕
基油ａを２５質量％，基油ｃを５０質量％，増ちょう剤ｄを２０質量％，増ちょう剤ｆを５質量％からなるグリース。
〔比較例３〕
基油ａを７２質量％，増ちょう剤ｄを２０質量％，増ちょう剤ｆを５質量％，添加剤ｇを２質量％，添加剤ｈを１質量％からなるグリース。

実施例１，実施例２，実施例３，実施例４，及び実施例５について，下記の各種試験方法によってそれぞれ評価した。それらの結果を表１に示す。
〔ちょう度（不飽和）〕
耐熱性の評価として，グリースを２５℃及び２００℃で２時間保持し，不混和ちょう度を測定した。２５℃のちょう度と２００℃のちょう度の差が大きいグリースは，温度上昇による軟化が大きいグリースであり，高温になると潤滑部から流出しやすく潤滑性に悪影響が出ると考えられる。
〔高速四球耐摩耗〕
高速四球試験機を用いて試験片を下記の条件下で摩耗試験を行い，試験後の摩耗痕径（ｍｍ）を測定した。
試験片：ＳＵＪ２（１／２インチ），２８等級
試験条件：回転数１２００回／分，荷重３９２．３Ｎ，温度７５℃，試験時間６０分間

また，比較例１，比較例２，及び比較例３について，上記の各種試験方法によってそれぞれ評価した。それらの結果を表２に示す。

基油にパーフルオロポリエーテル，増ちょう剤にポリテトラフルオロエチレンとナトリウムオクタデシルテレフタラメートを混合した実施例１，２，及び添加剤を加えた実施例３，４，５は，パーフルオロポリエーテル，ポリテトラフルオロエチレンのフッ素系成分のみで構成されている比較例１より耐摩耗性が優れている。
また，パーフルオロエーテル，ポリテトラフルオロエチレンに合成炭化水素油や金属石けん，添加剤を加えた比較例２，３は，耐摩耗性が実施例１〜３とほぼ同等であるが，ちょう度の試験結果から２００℃での軟化度合いが大きく耐熱性が悪い結果であった。
実施例１〜３は，耐摩耗性が良好で，且つ，２００℃でのちょう度の軟化度合いが少なく耐熱性も良かった。実施例４は，ちょう度が軟らかいため耐熱性の評価には不向きであるが，耐摩耗性は評価した中で一番良好であった。実施例５は，耐摩耗性がやや劣るものの，２００℃での軟化度合いがほとんど無く，耐熱性が良好であった。

この発明による潤滑グリース組成物は，耐摩耗性や耐熱性が要求される軸受部，回転部，摺動部等の潤滑部位の基材表面に塗布して適用して好ましいものである。

Claims (3)

1. 基油としてのパーフルオロポリエーテルに，アルキルテレフタラメート塩とフッ素樹脂から成る増ちょう剤が２質量％〜６０質量％配合して混合されており， 前記アルキルテレフタラメート塩を構成する金属がアルミニウム，亜鉛，カリウム，カルシウム，ストロンチウム，チタン，鉄，銅，ナトリウム，バリウム，マグネシウム，リチウムから選択される少なくとも１種であり，前記アルキルテレフタラメート塩を構成するアルキル基が炭素数８〜２２であり，
   前記増ちょう剤は，前記アルキルテレフタラメート塩が５質量％〜９５質量％と前記フッ素樹脂が９５質量％〜５質量％との混合割合から成る混合物であることを特徴とする潤滑グリース組成物。
2. 添加剤が一種又は２種以上添加されていることを特徴とする請求項１に記載の潤滑グリース組成物。
3. 前記添加剤は，酸化防止剤，防錆剤，腐食防止剤，極圧剤，油性剤，各種の固体潤滑剤から選択される少なくとも１種が添加されていることを特徴とする請求項２に記載の潤滑グリース組成物。