JP6383993B2 - シリコーングリース組成物 - Google Patents
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Description
エンジスタータのクラッチは、クラッチアウタとクラッチインナ、クラッチアウタの回転をクラッチインナへ伝達するためにクラッチアウタとクラッチインナとの間に形成されたくさび状空間に配置されたローラ、ローラをくさび状空間の狭い方に付勢するためのスプリングで構成される。クラッチアウタが回転するとローラはくさび状空間の狭い方に移動し、クラッチアウタとクラッチインナの間に挟まることでクラッチインナへ回転が伝達される(トルク伝達状態)。従ってこの箇所に使用されるグリース組成物は、クラッチアウタとクラッチインナとローラが滑らないように高い摩擦係数が求められる。
これまでに、摩擦係数0.18以上の基油としてシリコーン油を含むオーバーランニングクラッチ用グリース(特許文献1)や、所定割合のフェニル基又はメチル基を有するオルガノポリシロキサンを基油としたグリース組成物(特許文献2,3)、所定の動粘度を有するジメチルシリコーン基油を1〜40重量%の割合で含む基油と、金属酸化物の微粒子と、増ちょう剤とを含むトラクショングリース組成物(特許文献4)が知られている。これは、シリコーン油の摩擦係数が高いことによるが、シリコーン油の表面張力は20〜25dyn/cm2と他の油に比べ小さいため、潤滑膜を形成しにくく、そして境界潤滑状態に成り易いという特徴があるためである。
また、クラッチインナの回転速度がクラッチアウタに比べて高くなると、ローラはスプリングを圧縮しながらくさび状空間の広い方へ自動的に移動するので回転は伝達されなくなる(トルク非伝達状態)。この際クラッチアウタ、クラッチインナ、ローラの間で相対回転が発生するので滑り状態となる。従ってこの箇所に使用されるグリース組成物は、耐摩耗性も求められる。
従って、本発明は、耐摩耗性を低下することなく、高摩擦性を向上させたシリコーングリース組成物を提供することを課題とする。
すなわち、本発明により、以下のグリース組成物を提供する:
1. 増ちょう剤と、基油としてシリコーン油と、摩擦調整剤としてモース硬度が6以下の金属酸化物とを含み、前記シリコーン油が、基油の全質量を基準にして50質量%以上であるシリコーングリース組成物。
2. 前記金属酸化物のモース硬度が2〜6である前記1項記載のシリコーングリース組成物。
3. 前記金属酸化物が、酸化マグネシウム又は酸化亜鉛又は酸化モリブデンである前記1又は2項記載のシリコーングリース組成物。
4. 前記金属酸化物の含有量が、組成物の全質量を基準にして0.1〜10質量%である前記1〜3のいずれか1項記載のシリコーングリース組成物。
本発明のグリース組成物に使用する基油はシリコーン油である。
シリコーン油としては、具体的にはジメチルシリコーン油、メチルフェニルシリコーン油(フェニル変性シリコーン油)、メチルハイドロジェンシリコーン油、ポリエーテル変性シリコーン油、アラルキル変性シリコーン油、フロロアルキル変性シリコーン油、アルキル変性シリコーン油、脂肪酸エステル変性シリコーン油等が挙げられる。好ましくはジメチルシリコーン油、メチルフェニルシリコーン油である。特に好ましいのは下記一般式(1)で表されるシリコーン油である。
(CH3)3SiO-[-Si(R1)(R2)-O-]n -Si(CH3)3 (1)
(式中のR1、R2は、それぞれ独立してメチル基またはフェニル基を示し、全有機基に占めるメチル基の割合は、50〜100モル%である)
また、上記一般式(1)中のR1、R2はそれぞれ独立してメチル基またはフェニル基を示し、全有機基に占めるメチル基の割合は、50〜100モル%である。これは、メチル基の含有量が全有機基に対して50モル%未満では、温度による粘度変化が大きく、流動点も上昇し、低温でのトルクが大きくなるためであり、好ましくは60〜100モル%、より好ましくは80〜98%、より好ましくは90〜95%の範囲とすることが良い。
シリコーン油の含有量は、組成物の全質量に対して55〜90質量%であるのが好ましい。70〜90質量%であるのがより好ましい。このような量でシリコーン油が含まれると、高い摩擦係数を示すため好ましい。
本発明のグリース組成物に使用する増ちょう剤は特に限定されない。具体的には、リチウム石けんや複合リチウム石けんに代表される石けん系増ちょう剤、ジウレアに代表されるウレア系増ちょう剤、有機化クレイやシリカに代表される無機系増ちょう剤、ポリテトラフルオロエチレン及びメラミンシアヌレートに代表される有機系増ちょう剤等が挙げられ、これらの群から選ばれる少なくとも一種を使用することが出来る。好ましくは、シリカ、リチウム石けん、複合リチウム石けん及びウレア化合物からなる群から選ばれる。特に好ましいのは、ウレア化合物である。ウレア化合物では、ジウレア系増ちょう剤が好ましく、特に下記一般式(2)で表されるものが好ましい。
R3-NHCONH-R4-NHCONH-R5 (2)
式中、R3、R5は同一もしくは異なる炭素数4〜20の1価の炭化水素残基を示し、例えば脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基である。R4は炭素数6〜15の2価の芳香族炭化水素基を示す。
2質量%未満では液状となり、グリースとして使用できない。また35質量%を超えると得られたグリースは硬すぎて、低温トルクが大きくなり実用上好ましくない。
本発明のグリース組成物は、摩擦調整剤としてモース硬度6以下の金属酸化物を含む。 摩擦調整剤として金属酸化物を添加すると、金属酸化物が潤滑面に介在することで油膜が切れやすくなり摩擦係数が高くなる。モース硬度が6以下の金属酸化物を使用することで、潤滑部材が鋼である場合でも、鋼の損傷を抑制し摩擦係数を高くすることができる。具体的には酸化マグネシウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化スカンジウム、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化銅、酸化亜鉛、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化ストロンチウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化テクネチウム、酸化ルテニウム、酸化ロジウム、酸化パラジウム、酸化銀、酸化インジウム、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化テルル、酸化バリウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化タングステン、酸化レニウム、酸化鉛、酸化ケイ素が挙げられる。好ましくは酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化モリブデンである。金属酸化物のモース硬度は6以下が好ましい。モース硬度2〜6がより好ましく、モース硬度4〜6がより好ましい。モース硬度が6を超えると、トルク非伝達状態での空転時の摩耗量が大きくなるため好ましくない。
金属酸化物の平均粒径は10μm以下が好ましい。5μm以下がより好ましく、2μm以下がより好ましい。平均粒径が10μm以下を超えると、潤滑面への介在が困難になるため、十分な効果が期待できなくなる。なお、本明細書において、平均粒径は、N2吸着によりBET換算法により算出することができる。
金属酸化物の添加量は、組成物の全質量を基準として、0.1〜10.0質量%が好ましい。0.3質量%〜7.0質量%がより好ましく、0.5質量%〜5.0質量%がより好ましい。1.0〜3.0質量%が特に好ましい。0.1質量%未満では十分な効果が期待できず、10.0質量%を超えると効果は頭打ちとなりコスト的に不利になる。
その他の添加剤としては、酸化防止剤、防錆剤、金属不活性化剤、清浄分散剤、極圧添加剤、消泡剤、抗乳化剤、油性向上剤、固体潤滑剤など、グリース組成物に通常使用される添加剤が挙げられる。これらは単独又は2種以上混合して用いることができる。なお、これら添加剤は必要に応じて添加され、その添加量は、一般的には0.01〜10質量%であるが、本発明の目的を損なわない程度であれば特に限定されるものではない。
<ちょう度>
本発明のグリース組成物の混和ちょう度は好ましくは200〜400であり、さらに好ましくは230〜380であり、最も好ましくは250〜350である。
更に特に、増ちょう剤が、上記式(2-1)、(2-2)、(2-3)中で表される3種のジウレアの混合物であり、基油が、上記式(1)中、R1、R2はそれぞれ独立してメチル基またはフェニル基を示し、全有機基に占めるメチル基の割合は、50〜100モル%であるシリコーン油であり、かつ他の基油を含まず、摩擦調整剤が、酸化マグネシウム又は酸化亜鉛又は酸化モリブデンであり、摩擦調整剤の含有量が、組成物の全質量を基準として0.1〜10質量%であるシリコーングリース組成物が好ましい。
とりわけ、増ちょう剤が、上記式(2-1)、(2-2)、(2-3)中で表される3種のジウレアの混合物であり、基油が、上記式(1)中、R1、R2はそれぞれ独立してメチル基またはフェニル基を示し、全有機基に占めるメチル基の割合が、95モル%であるシリコーン油であり、かつ他の基油を含まず、摩擦調整剤が、酸化マグネシウムであり、摩擦調整剤の含有量が、組成物の全質量を基準として1.0〜3.0質量%であるシリコーングリース組成物が好ましい。
・基油
式(1)中、R1及びR2がメチル基またはフェニル基であり、全有機基に占めるメチル基の割合が95モル%であるシリコーン油を用いた。
・増ちょう剤
ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネートと、シクロヘキシルアミン及びオクタデシルアミンアミンとから製造される脂環脂肪族ジウレアを用いた。
・摩擦調整剤
酸化マグネシウム(モース硬度:5〜6、平均粒径0.5μm)
酸化亜鉛(モース硬度:4〜5、平均粒径0.2μm)
酸化モリブデン(モース硬度:2〜3、平均粒径2.1μm)
酸化チタン(モース硬度:7〜8、平均粒径0.15μm)
窒化ホウ素(モース硬度:10、平均粒径4μm)
基油中で、ジフェニルメタンジイソシアネートに所定量のアミン(シクロヘキシルアミン、オクタデシルアミン)を反応させたものをベースグリースとし、そこに、基油と添加剤を加え、混和ちょう度が300(JIS K2220)となるようにミル処理してグリースを調製した。
・低速高負荷摩擦試験
この試験は、クラッチのトルク伝達状態の潤滑条件を想定したものである。
ASTM D 2670に規定されるFalex試験機を用いて行った。ジャーナルおよびブロックに試験グリースを塗布し、あらかじめ既定の荷重で挟み込み、約1秒間ジャーナルを回転させる。発生する摩擦力を記録し、ここから起動0.001秒後の初期摩擦係数を求める。試験片、試験条件は以下の通りである。
ジャーナル :外径φ1/4n, SAE3135STEEL, Rb87〜91
ブロック :AISI1137STEEL, Rc20-24
面圧 :200 kgf/mm2
周速 :0.096 m/sec
この試験は、クラッチのトルク非伝達状態の潤滑条件を想定したものである。
ASTM D 2714に規定されるLFW#1試験機を用いる。リングにコロをあてがい、荷重を負荷し、リングを回転させてコロに生じた摩耗をマイクロメータで測定した。試験片、試験条件は以下の通りである。
リング :外径φ35mm×幅8.7mm、SAE4620STEEL, Rc58〜63, RMS6〜12
コロ :コロ軸受用円筒コロ,φ6mm×6mm, SUJ−2
面圧 :10 kgf/mm2
周速 :12.8 m/sec
・低速高負荷摩擦試験 摩擦係数
◎:0.030≦μ
○:0.025≦μ<0.030
△:0.020≦μ<0.025
×:μ<0.020
○:<6mm
×:≧6mm
結果を表1及び表2に示す。なお、表中、増ちょう剤及び摩擦調節剤の質量%は、グリース組成物の全質量を基準とする値である。残部は基油である。
Claims (4)
- 増ちょう剤と、基油としてシリコーン油と、摩擦調整剤としてモース硬度が6以下の金属酸化物とを含み、
前記増ちょう剤が、ジウレア系増ちょう剤であり、
前記シリコーン油が、基油の全質量を基準にして50質量%以上であり、
前記金属酸化物の平均粒径が、2μm以下であり、
前記金属酸化物の含有量が、組成物の全質量を基準にして0.1〜10質量%であるシリコーングリース組成物。 - 前記金属酸化物のモース硬度が2〜6である請求項1記載のシリコーングリース組成物。
- 前記金属酸化物が、酸化マグネシウム又は酸化亜鉛又は酸化モリブデンである請求項1又は2記載のシリコーングリース組成物。
- 前記増ちょう剤が、下記式:
R3-NHCONH-R4-NHCONH-R5
(式中、R3、R5は同一もしくは異なる炭素数4〜20の1価の脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基を示し、R4は炭素数6〜15の2価の芳香族炭化水素基を示す)
で表される請求項1〜3のいずれか1項記載のシリコーングリース組成物。
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