JP5490041B2 - 樹脂用グリース組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、樹脂を使用した軸受、ギヤ等の樹脂摺動部の潤滑箇所へ適用できる耐摩耗性に優れた樹脂用グリース組成物に関する。
樹脂を使用した軸受やギヤ等の樹脂摺動部に適用するグリース組成物には、潤滑膜を形成するＺｎＤＴＰ硫黄系及びリン系等の極圧添加剤を配合しても、金属表面と反応する等して潤滑効果が期待できないため、通常、固体潤滑剤を配合している。このような樹脂用グリース組成物に使用される固体潤滑剤としてはポリテトラフルオロエチレン樹脂（以下、「ＰＴＦＥ樹脂」または「ＰＴＦＥ」ということがある。）粉末が最も多く用いられている（特許文献１、特許文献２参照。）。また、窒化ホウ素や黒鉛などの固体潤滑剤を配合した技術も開発されている（特許文献３参照。）。
ところで、樹脂はその種類により摺動特性が異なるが、ＰＴＦＥ樹脂や高密度ポリエチレン樹脂（以下、「高密度ＰＥ樹脂」ということがある。）は、特に低摩擦性に優れているため、低摩擦を目的とする摺動部に使用されている。そして、これらの樹脂は、摩擦時に分子配向をとった後、表面層が小片として剥離（摩耗）することにより低摩擦性を示す機構になっている。しかしながら、この剥離した摩耗粉が増えすぎると、グリースを硬化させ、本来の性能を充分に発揮できなくなる場合がある。したがって、このような樹脂を使用する箇所では、樹脂の摩耗を抑制することが重要であり、より一層の樹脂の摩耗抑制効果に優れた樹脂用グリース組成物が要望されている。
このような樹脂用グリースとしては、すでに窒化ホウ素や黒鉛等の層状構造を有する化合物粉末とＰＴＦＥ樹脂粉末とを特定の比率で含有する樹脂用グリース組成物（特許文献３）が開発されており、ＰＴＦＥ樹脂や高密度ＰＥ樹脂摺動部における耐摩耗性向上効果が確認されている。しかしながら、この技術は、ＰＴＦＥ樹脂や高密度ＰＥ樹脂の耐摩耗性と同時にＰＢＴ樹脂の摩擦特性についても向上させるものであり、ＰＴＦＥ樹脂や高密度ＰＥ樹脂等の樹脂の耐摩耗性の向上という点についてのみ着眼した場合、さらなる向上が望まれていた。
本発明は、樹脂摺動部に適用する際に耐摩耗性に優れたグリース組成物を提供することを目的とするものであり、特にＰＴＦＥ樹脂摺動部の耐摩耗性を特に向上させることができるグリース組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するために、鋭意検討を重ねた結果、フッ化カルシウム粉末を１〜２０質量％を含有させることにより、樹脂用グリース組成物の摩耗防止性を向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、４０℃の動粘度が１〜２０００ｍｍ２／ｓの鉱油系潤滑油基油及び合成系潤滑油基油から選ばれる少なくとも１種の基油並びに増ちょう剤、及びフッ化カルシウム粉末を１〜２０質量％含有することを特徴とする樹脂摺動部で使用される樹脂用グリース組成物を提供する。
また、本発明は、上記樹脂用グリース組成物に、さらにポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末を５〜３０質量％含有することを特徴とする樹脂用グリース組成物を提供する。
また、本発明は、上記樹脂用グリース組成物において増ちょう剤が、鱗片状粒子状のリチウム石けん系増ちょう剤であることを特徴とする樹脂用グリース組成物を提供する。
また、本発明は、上記樹脂用グリース組成物において、基油が、シリコーン油である樹脂用グリース組成物を提供する。
また、本発明は、上記樹脂用グリース組成物において、樹脂摺動部が、ポリテトラフルオロエチレン樹脂又は高密度ポリエチレン樹脂を使用している摺動部である樹脂用グリース組成物を提供する。
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本発明の樹脂用グリース組成物は、樹脂摺動部における樹脂の耐摩耗性に優れている。従って、本発明の樹脂用グリース組成物は、実用上極めて有用である。
（１）基油
本発明に使用する基油としては、通常グリースに使用される鉱油系潤滑油基油、合成系潤滑油基油又はこれらの混合系のものなどの種々の潤滑油基油が用いられるが、４０℃における動粘度の値が、１〜２０００ｍｍ２／ｓが好ましく、より好ましくは５〜１５００ｍｍ２／ｓ、さらに好ましくは１０〜１５００ｍｍ２／ｓであり、よりさらに好ましくは１１０〜１３００ｍｍ２／ｓであり、特に好ましくは１５０〜１２００ｍｍ２／ｓである。動粘度が、１ｍｍ２／ｓより小さいと耐摩耗性が低くなる傾向にある。動粘度が２０００ｍｍ２／ｓより大きいと流動性が悪くなり、グリース本来の性能が出にくくなる傾向にある。
鉱油系潤滑油基油としては、例えば原油の潤滑油留分を溶剤精製、水素化精製など種々の精製方法の１種で、又は２種以上を適宜組み合わせて精製したものが挙げられる。
本発明に使用する基油としては、通常グリースに使用される鉱油系潤滑油基油、合成系潤滑油基油又はこれらの混合系のものなどの種々の潤滑油基油が用いられるが、４０℃における動粘度の値が、１〜２０００ｍｍ２／ｓが好ましく、より好ましくは５〜１５００ｍｍ２／ｓ、さらに好ましくは１０〜１５００ｍｍ２／ｓであり、よりさらに好ましくは１１０〜１３００ｍｍ２／ｓであり、特に好ましくは１５０〜１２００ｍｍ２／ｓである。動粘度が、１ｍｍ２／ｓより小さいと耐摩耗性が低くなる傾向にある。動粘度が２０００ｍｍ２／ｓより大きいと流動性が悪くなり、グリース本来の性能が出にくくなる傾向にある。
鉱油系潤滑油基油としては、例えば原油の潤滑油留分を溶剤精製、水素化精製など種々の精製方法の１種で、又は２種以上を適宜組み合わせて精製したものが挙げられる。
合成系潤滑油基油としては、例えば炭素数３〜１２のα−オレフィンの重合体であるα−オレフィンオリゴマー、２−エチルヘキシルセバケート、ジオクチルセバケートを始めとするセバケート、アゼレート、アジペートなどの炭素数４〜１２のジアルキルジエステル類、１−トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールと炭素数３〜１２の一塩基酸から得られるエステルを始めとするポリオール類、炭素数９〜４０のアルキル基を有するアルキルベンゼン類、ブチルアルコールをプロピレンオキシドと縮合させることにより得られるポリグリコールなどのポリグリコール類、約２〜５個のエーテル連鎖及び約３〜６個のフェニル基を有するポリフェニルエーテルなどのフェニルエーテル類、ジメチルポリシロキサン、メチルエチルポリシロキサン、ジエチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、エチルフェニルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサンなどの鎖状ポリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサンシロキサン、テトラデカメチルシクロヘプタシロキサンなどの環状ポリシロキサン、前記ポリシロキサンのアミノ変性ポリシロキサン、ポリエーテル変性ポリシロキサン、アルキル変性ポリシロキサン、フッ素変性ポリシロキサンなどの変性ポリシロキサンなどのシリコーン油が挙げられる。その中でも、特にジメチルポリシロキサン（ジメチルシリコーン）が好ましい。
上記鉱油系潤滑油基油及び合成系潤滑油基油は１種単独であるいは２種以上を混合して使用することができるが、グリースを使用する摺動部の樹脂の種類によっては、基油により樹脂自体の強度を低下させる可能性があるため、樹脂用グリースとしては、α−オレフィンオリゴマーまたはシリコーン油を使用することが好ましい。また、耐摩耗性及び耐熱性の観点からは、シリコーン油を使用することが特に好ましい。
また、基油の量は、要求特性に応じて適宜選定することができるが、グリース組成物全体量に対して通常５５〜９８質量％の範囲であり、好ましくは６０〜９５質量％の範囲である。
また、基油の量は、要求特性に応じて適宜選定することができるが、グリース組成物全体量に対して通常５５〜９８質量％の範囲であり、好ましくは６０〜９５質量％の範囲である。
（２）フッ化カルシウム粉末
本発明に使用するフッ化カルシウム粉末としてはどのようなものであってもよく、その主成分がフッ化カルシウムである蛍石粉末を用いることもできる。フッ化カルシウム粉末として蛍石粉末を使用する際、フッ化カルシウム粉末の含有量が９５質量％以上のものが好ましく、９８質量％以上がより好ましく、９９質量％以上が特に好ましい。
本発明に使用するフッ化カルシウム粉末としてはどのようなものであってもよく、その主成分がフッ化カルシウムである蛍石粉末を用いることもできる。フッ化カルシウム粉末として蛍石粉末を使用する際、フッ化カルシウム粉末の含有量が９５質量％以上のものが好ましく、９８質量％以上がより好ましく、９９質量％以上が特に好ましい。
フッ化カルシウム粉末の平均粒径は、０．１〜２５μｍが好ましく、２．１〜２０μｍがより好ましく、３．０〜１５μｍがさらに好ましく、４．０〜１０μｍが特に好ましい。
フッ化カルシウム粉末のグリース組成物全体量に対する含有量は、その下限値は１質量％以上であるが、好ましくは２質量％以上であり、より好ましくは３質量％以上である。フッ化カルシウム粉末の含有量の上限値は、２０質量％以下であるが、好ましくは１５質量％以下であり、更に好ましくは７質量％以下である。配合量が１質量％未満では所定の耐摩耗性が得られず、配合量が２０質量％を超えるとグリース自体が硬くなり、その結果トルクの増大や寿命が短くなったり、相対的に油分が減少することで部分的に潤滑性が低下するおそれがある。また効果も飽和してしまう傾向にある。
（３）ＰＴＦＥ樹脂粉末
本発明においてはＰＴＦＥ樹脂粉末を配合することにより、より一層耐摩耗性を向上させることができる。本発明で使用するＰＴＦＥ樹脂粉末は、フッ素系の代表的な樹脂の粉末である。ＰＴＦＥ樹脂は、全体として帯状構造を持っており、その帯が板状結晶部分と非晶質部分がサンドイッチ状に交互に配置されているバンド構造といわれる構造をとっているものである。
本発明においてはＰＴＦＥ樹脂粉末を配合することにより、より一層耐摩耗性を向上させることができる。本発明で使用するＰＴＦＥ樹脂粉末は、フッ素系の代表的な樹脂の粉末である。ＰＴＦＥ樹脂は、全体として帯状構造を持っており、その帯が板状結晶部分と非晶質部分がサンドイッチ状に交互に配置されているバンド構造といわれる構造をとっているものである。
ＰＴＦＥ樹脂粉末の平均粒径は、０．１〜２５μｍが好ましく、１．５〜２０μｍがより好ましく、１．９〜１５μｍが特に好ましい。
ＰＴＦＥ樹脂粉末のグリース組成物全体量に対する含有量は、その下限値は５質量％以上であるが、好ましくは１０質量％以上であり、より好ましくは１２質量％以上である。ＰＴＦＥ樹脂粉末の含有量の上限値は、３０質量％以下であるが、好ましくは２０質量％以下であり、更に好ましくは１５質量％以下である。配合量を５質量％以上とすることで耐摩耗性を向上させることができる。ただし、配合量が３０質量％を超えると、グリース自体が硬くなり、その結果トルクの増大や寿命が短くなったり、相対的に油分が減少することで部分的に潤滑性が低下するおそれがある。また効果も飽和してしまう傾向にある。
本発明においてＰＴＦＥ樹脂粉末を用いた場合、そのフッ化カルシウム粉末とＰＴＦＥ樹脂粉末の配合比については特に限定はないが、より一層摩耗防止性を向上させるという観点から、フッ化カルシウム粉末とＰＴＦＥ樹脂粉末の質量比は１０：９０〜６０：４０とすることが好ましく、２０：８０〜５０：５０とすることがより好ましく、２０：８０〜４０：６０とすることが特に好ましい。
（４）増ちょう剤
本発明の樹脂用グリース組成物において使用される増ちょう剤については特に限定はなく、例えば通常グリースの増ちょう剤として使用される金属石けん系増ちょう剤、複合体金属石けん系増ちょう剤及びポリウレア等が挙げられるが、この内、リチウム石けん系増ちょう剤を用いることが好ましい。
リチウム石けん系増ちょう剤としては、リチウム−１２−ヒドロキシステアレート等の水酸基を有する脂肪族カルボン酸リチウム塩、リチウムステアレート等の脂肪族カルボン酸リチウム塩またはそれらの混合物などが挙げられるが、耐久性の観点からリチウムステアレートが特に好ましい。
本発明の樹脂用グリース組成物において使用される増ちょう剤については特に限定はなく、例えば通常グリースの増ちょう剤として使用される金属石けん系増ちょう剤、複合体金属石けん系増ちょう剤及びポリウレア等が挙げられるが、この内、リチウム石けん系増ちょう剤を用いることが好ましい。
リチウム石けん系増ちょう剤としては、リチウム−１２−ヒドロキシステアレート等の水酸基を有する脂肪族カルボン酸リチウム塩、リチウムステアレート等の脂肪族カルボン酸リチウム塩またはそれらの混合物などが挙げられるが、耐久性の観点からリチウムステアレートが特に好ましい。
また、リチウム石けん系増ちょう剤は、通常、鱗片状粒子状のリチウム石けんを基油からなる溶媒中に配合し、２００℃付近まで加熱させ、基油中にリチウム石けんを溶解させた後、冷却して結晶化させる、いわゆる再結晶をさせることにより、リチウム石けん系増ちょう剤自体が繊維状になるように製造されるが、本発明においては、摩擦特性向上の観点から繊維状のリチウム石けん系増ちょう剤ではなく、９０〜１５０℃付近で基油中に分散させた鱗片状粒子状のリチウム石けん系増ちょう剤を用いることが好ましい。この時、鱗片状粒子状のリチウム石けんを基油中へ撹拌分散させるための温度については、好ましくは９０〜１５０℃であり、より好ましくは９０〜１４０℃であり、更に好ましくは９５〜１３０℃である。温度が低すぎるとリチウム石けんの基油中への分散性が低下する傾向にある。また、温度が高すぎるとリチウム石けんの一部が繊維状となる可能性があり、所定の鱗片状粒子状のリチウム石けん系増ちょう剤ができなくなる可能性がある。
本発明の樹脂用グリース組成物において使用される増ちょう剤は、本発明にちょう度を付与させるもので、好ましい配合量はグリース組成物全体量に対して５〜５０質量％、より好ましくは１０〜４０質量％である。配合量が５質量％以上とすることで摩擦特性が良好となる傾向にある。また、配合量を５０質量％以下とすることで製品グリースの寿命が良好となる傾向にある。
また、本発明の樹脂用グリース組成物は、上記各成分と基油と増ちょう剤を配合することにより製造されるものであるが、必要に応じて、各種添加剤を適宜配合することができる。
また、本発明の樹脂用グリース組成物は、上記各成分と基油と増ちょう剤を配合することにより製造されるものであるが、必要に応じて、各種添加剤を適宜配合することができる。
（５）その他の添加剤
添加剤としては、例えば、アルカリ土類金属スルホネート、アルカリ土類金属フェネート、アルカリ土類金属サリシレートなどの金属系清浄剤；アルケニルこはく酸イミド、アルケニルこはく酸イミド硼素化変性物などの分散剤；亜鉛系、硫黄系、リン系、アミン系、エステル系などの各種摩耗防止剤；ポリメタクリレート系、エチレンプロピレン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体の水素化物あるいはポリイソブチレン等の各種粘度指数向上剤；２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾールなどのアルキルフェノール類、４，４’−メチレンビス−（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）などのビスフェノール類、ｎ−オクタデシル−３−（４’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）プロピオネートなどのフェノール系化合物、ナフチルアミン類やジアルキルジフェニルアミン類などの芳香族アミン化合物などの各種酸化防止剤；硫化オレフィン、硫化油脂などの極圧剤；ステアリン酸などのカルボン酸、ジカルボン酸、金属石鹸、カルボン酸アミン塩、重質スルホン酸の金属塩、多価アルコールのカルボン酸部分エステルなどの各種錆止め剤；ベンゾトリアゾール、ベンゾイミダゾールなどの各種腐食防止剤などが挙げられる。添加剤は、１種単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
添加剤としては、例えば、アルカリ土類金属スルホネート、アルカリ土類金属フェネート、アルカリ土類金属サリシレートなどの金属系清浄剤；アルケニルこはく酸イミド、アルケニルこはく酸イミド硼素化変性物などの分散剤；亜鉛系、硫黄系、リン系、アミン系、エステル系などの各種摩耗防止剤；ポリメタクリレート系、エチレンプロピレン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体の水素化物あるいはポリイソブチレン等の各種粘度指数向上剤；２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾールなどのアルキルフェノール類、４，４’−メチレンビス−（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）などのビスフェノール類、ｎ−オクタデシル−３−（４’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）プロピオネートなどのフェノール系化合物、ナフチルアミン類やジアルキルジフェニルアミン類などの芳香族アミン化合物などの各種酸化防止剤；硫化オレフィン、硫化油脂などの極圧剤；ステアリン酸などのカルボン酸、ジカルボン酸、金属石鹸、カルボン酸アミン塩、重質スルホン酸の金属塩、多価アルコールのカルボン酸部分エステルなどの各種錆止め剤；ベンゾトリアゾール、ベンゾイミダゾールなどの各種腐食防止剤などが挙げられる。添加剤は、１種単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
（６）用途
本発明の樹脂用グリース組成物は、種々の樹脂を使用している摺動部に用いることができるが、摩擦時に分子配向をとった後、表面層が小片として剥離（摩耗）することにより低摩擦性を示す性状を有する樹脂に好ましく適用でき、特にＰＴＦＥ樹脂又は高密度ＰＥ樹脂の摺動部に好適に用いることができる。
本発明の樹脂用グリース組成物は、種々の樹脂を使用している摺動部に用いることができるが、摩擦時に分子配向をとった後、表面層が小片として剥離（摩耗）することにより低摩擦性を示す性状を有する樹脂に好ましく適用でき、特にＰＴＦＥ樹脂又は高密度ＰＥ樹脂の摺動部に好適に用いることができる。
次に、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例により何ら限定されるものではない。
（実施例１〜７及び比較例１〜６）
実施例及び比較例では、以下に示す＊１〜＊７成分を表１に示した配合量（質量）の割合で含有させたグリース組成物を調製した。なお、グリース組成物は、＊１〜＊７の各成分を適宜混合し、ミル処理を行ってグリース中に増ちょう剤を均一に分散させ、調製した。具体的には、耐熱容器に表中の基油、固体潤滑剤及びその他添加剤とリチウム−ステアレートを同時に投入し、約１００℃付近でリチウム−ステアレートを充分に撹拌分散させた後、ミル処理を行うことにより鱗片状粒子状のリチウム−ステアレートを基油中に混合分散させたグリース組成物を調製した。
得られたグリース組成物は、それぞれ樹脂の耐摩耗性評価を行った。
実施例及び比較例では、以下に示す＊１〜＊７成分を表１に示した配合量（質量）の割合で含有させたグリース組成物を調製した。なお、グリース組成物は、＊１〜＊７の各成分を適宜混合し、ミル処理を行ってグリース中に増ちょう剤を均一に分散させ、調製した。具体的には、耐熱容器に表中の基油、固体潤滑剤及びその他添加剤とリチウム−ステアレートを同時に投入し、約１００℃付近でリチウム−ステアレートを充分に撹拌分散させた後、ミル処理を行うことにより鱗片状粒子状のリチウム−ステアレートを基油中に混合分散させたグリース組成物を調製した。
得られたグリース組成物は、それぞれ樹脂の耐摩耗性評価を行った。
＊１：リチウム−ステアレート（堺化学社製、「Ｓ−７０００」）
＊２：シリコーン油（４０℃動粘度：３８０ｍｍ２／ｓのジメチルシリコーン（ジメチルポリシロキサン））
＊３：フッ化カルシウム粉末（蛍石粉末、三共精粉社製、「ＨＯ−＃１００」、平均粒径６．５μｍ、フッ化カルシウム粉末含有量９９質量％以上）
＊４：窒化ホウ素粉末（電気化学工業社製、「ＧＰ」、平均粒径１．５μｍ）
＊５：平均粒径２．０μｍのＰＴＦＥ樹脂粉末
＊６：酸化防止剤（アミン系酸化防止剤）
＊２：シリコーン油（４０℃動粘度：３８０ｍｍ２／ｓのジメチルシリコーン（ジメチルポリシロキサン））
＊３：フッ化カルシウム粉末（蛍石粉末、三共精粉社製、「ＨＯ−＃１００」、平均粒径６．５μｍ、フッ化カルシウム粉末含有量９９質量％以上）
＊４：窒化ホウ素粉末（電気化学工業社製、「ＧＰ」、平均粒径１．５μｍ）
＊５：平均粒径２．０μｍのＰＴＦＥ樹脂粉末
＊６：酸化防止剤（アミン系酸化防止剤）
（測定方法）
耐摩耗性試験
ファレックス型摩擦試験機を用いて行った。試験は、鋼製のピンとＰＴＦＥ樹脂製ブロックを用いてＰＴＦＥ樹脂摺動部にグリースを０．５ｇ塗布し、ピン回転数５００ｒｐｍ、温度は成りゆきの下で、締め付け荷重５０Ｎで５分間ならし運転を行い、次いで１００Ｎで５５分間本運転を行った。評価は、試験前後のブロックの重量減（摩耗量）を測定した。
耐摩耗性試験
ファレックス型摩擦試験機を用いて行った。試験は、鋼製のピンとＰＴＦＥ樹脂製ブロックを用いてＰＴＦＥ樹脂摺動部にグリースを０．５ｇ塗布し、ピン回転数５００ｒｐｍ、温度は成りゆきの下で、締め付け荷重５０Ｎで５分間ならし運転を行い、次いで１００Ｎで５５分間本運転を行った。評価は、試験前後のブロックの重量減（摩耗量）を測定した。
Claims (5)
- ４０℃の動粘度が１〜２０００ｍｍ２／ｓの鉱油系潤滑油基油及び合成系潤滑油基油から選ばれる少なくとも１種の基油並びに増ちょう剤、及びフッ化カルシウム粉末を１〜２０質量％含有することを特徴とする樹脂摺動部で使用される樹脂用グリース組成物。
- ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末を５〜３０質量％含有することを特徴とする請求項１に記載の樹脂用グリース組成物。
- 上記樹脂用グリース組成物において増ちょう剤が、鱗片状粒子状のリチウム石けん系増ちょう剤であることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂用グリース組成物。
- 基油が、シリコーン油であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂用グリース組成物。
- 樹脂摺動部が、ポリテトラフルオロエチレン樹脂又は高密度ポリエチレン樹脂を使用している摺動部である請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂用グリース組成物。
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