JP6388610B2 - 異物除去潤滑組成物、異物除去潤滑組成物の塗布部材、及び、異物除去潤滑組成物の使用方法 - Google Patents

異物除去潤滑組成物、異物除去潤滑組成物の塗布部材、及び、異物除去潤滑組成物の使用方法 Download PDF

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この発明は、異物除去潤滑組成物、異物除去潤滑組成物の塗布部材、及び、異物除去潤滑組成物の使用方法に関する。
ドアロック機構、ウインドレギュレータ、シートレール、及び、サンルーフ等の自動車部品、及び各種機器における摺動部を備えた部材には、潤滑油、或いは、グリースが使用されている。
ところで、粉塵、砂等の異物が潤滑油、或いは、グリースに混入すると、摺動部材の摩耗が促進し、場合によっては異音を発生させてしまうという問題点があった。
特開2008−38047号公報
従来の技術として、例えば、高架橋樹脂添加グリース組成物による潤滑性の向上が知られている(特許文献1参照)。
しかしながら、上記高架橋樹脂添加グリース組成物には、粉塵、砂等の異物を除去する作用がないため、摩耗、異音を抑えることはできなかった。
そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、異物除去効果が高く、潤滑性を従来に比べて向上させることが可能な異物除去潤滑組成物、異物除去潤滑組成物の塗布部材、及び、異物除去潤滑組成物の使用方法を提供することを目的とする。
本発明における異物除去潤滑組成物は、ドアロック機構、ウインドレギュレータ、シートレール、及びサンルーフの各自動車部品に適用される異物除去潤滑組成物であって、パーフルオロアルキル基含有化合物と、潤滑油或いはグリースの潤滑成分と、を含み、前記パーフルオロアルキル基含有化合物は、パーフルオロアルキル基、並びに、前記パーフルオロアルキル基よりも前記潤滑成分への親和性が高い親油基を有し、前記パーフルオロアルキル基の炭素数は6以下であることを特徴とする。
本発明では、前記パーフルオロアルキル基含有化合物は、前記異物除去潤滑組成物を100重量部としたとき、0.01重量部以上10重量部以下の範囲で含有されることが好ましい。
また本発明では、下記一般式(1)で表されるパーフルオロアルキル基含有化合物を含有することができる。
Rf−X−Y (1)
ただし、Rfは、炭素数C2〜C6のパーフルオロアルキル基であり、Xは、エチレンオキサイド(CO)、カルボニル(COO)、及び、スルフォニル(SO)の少なくともいずれか1種を持つ結合基あり、Yは、親油基である。
また本発明では、下記一般式(2)で表されるメタクリル酸、或いは、下記一般式(3)で表されるアクリル酸、さらにその共重合体の基本骨格から構成されるパーフルオロアルキル基含有オリゴマー化合物を含有することができる。
あるいは本発明では、下記一般式(4)で表されるパーフルオロアルキル基含有化合物を含有することができる。
また本発明では、前記異物除去潤滑組成物の内部には、浮遊する前記パーフルオロアルキル基含有化合物の前記パーフルオロアルキル基を内側に前記親油基を外側としたミセル構造を有することが好ましい。
また本発明では、前記パーフルオロアルキル基は、前記異物除去潤滑組成物に混入される異物の表面を覆うように配列されることが好ましい
本発明では、前記潤滑成分として、鉱物油、合成炭化水素油、ジエステル油、ポリオールエステル油、エーテル油、グリコール油、シリコーン油、及び、フッ素油のうち、少なくともいずれか1種から選択されることが好ましい。
また、前記グリースに含まれる増ちょう剤は、リチウム石けん、カルシウム石けん、ナトリウム石けん、アルミニウム石けん、リチウム複合石けん、カルシウム複合石けん、アルミニウム複合石けん、ウレア化合物、有機化ベントナイト、ポリテトラフルオロエチレン、シリカゲル、ナトリウムテレフタラメートのうち、少なくともいずれか1種から選択されることが好ましい。
また本発明では、前記パーフルオロアルキル基含有化合物と、前記潤滑油とを含む前記異物除去潤滑組成物に対し、JIS Z 8901に定められた、少なくとも7種或いは8種を備えた異物を加えた場合に、前記異物の沈降が観測されることが好ましい。
また本発明では、前記パーフルオロアルキル基含有化合物と、前記グリースの潤滑成分とを含む前記異物除去潤滑組成物に対し、JIS Z 8901に定められた、少なくとも1種或いは2種を備えた異物を加えて測定した摩擦係数は、前記パーフルオロアルキル基含有化合物を含まず、前記異物を加えた潤滑組成物の摩擦係数に比べて小さくすることができる。
また本発明では、前記パーフルオロアルキル基含有化合物と、前記グリースの潤滑成分とを含む前記異物除去潤滑組成物に対し、JIS Z 8901に定められた、少なくとも1種或いは2種を備えた異物を加えて測定した初期時の摩擦係数をμ1、前記異物を加えずに測定した初期時の摩擦係数をμ0としたとき、{(μ1−μ0)/μ0}×100で示される前記摩擦係数の変化率(%)は、45%未満であることが好ましい。
また本発明では、上記に記載の異物除去潤滑組成物が、塵埃を含む環境下に置かれたとき、塵埃の除去効果が適切に発揮される。
また、前記塵埃は、前記異物除去潤滑組成物の50%以下の体積比率とされることが好ましい。また、前記塵埃には、SiOが主成分として含まれることが好ましい。
また本発明における異物除去潤滑組成物の塗布部材は、上記に記載の異物除去潤滑組成物を塗布した部材が、塵埃を含む環境下に置かれることを特徴とする。
また本発明における異物除去潤滑組成物の使用方法は、上記に記載の異物除去潤滑組成物を塗布した部材が、塵埃を含む環境下にて使用されることを特徴とする。
本発明の異物除去潤滑組成物は、パーフルオロアルキル基を有するパーフルオロアルキル基含有化合物を含有することで、異物除去効果を高めることができ、従来に比べて潤滑性を向上させることができる。
グリース中のパーフルオロアルキル基含有化合物の挙動を示す模式図である。 異物が混入されたグリース中のパーフルオロアルキル基含有化合物の挙動を示す模式図である。 比較例1と実施例1の各試料の異物の混合状態を示す写真である。 図3の模式図である。 比較例1のSEM−EDXの定性分析結果である。 実施例1のSEM−EDXの定性分析結果である。 往復摺動試験方法を説明するための模式図である。 実施例11と比較例4との摺動速度に対する、異物を含まない状態での、往復摺動回数と摩擦係数との関係を示すグラフである。 実施例11と比較例4との摺動速度に対する、異物を含んだ状態での、往復摺動回数と摩擦係数との関係を示すグラフである。
以下、本発明の一実施の形態(以下、「実施の形態」と略記する。)について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
本発明者らは、ドアロック機構、ウインドレギュレータ、シートレール、サンルーフ等の自動車部品、及び各種機器における摺動部を備えた部材に対して、潤滑油、或いは、グリースに各種の添加剤を配合し、粉塵、砂等の異物を含有した際の潤滑性を試験した。
その結果、固体潤滑剤については、一般的に固体で物理的な接触を防ぎ(摩耗)、転がり作用、分子間の滑り作用によって摩擦の低減及び固体で衝撃緩和をもたらす。しかしながら、摩耗、異音の発生を抑制することができず、異物混入時の潤滑性を飛躍的に向上させることはできなかった。また、スラッジを除去する作用のある清浄分散剤についても、異物の分散効果が発揮されるものの摩耗、異音の発生を抑制することができず、異物混入時の潤滑性を飛躍的に向上させるには至らなかった。
そこで本発明者らは、異物除去潤滑組成物について誠意研究した結果、パーフルオロアルキル基含有化合物を含有した潤滑組成物を用いることで、従来に比べて効果的に、潤滑性を向上させることができることを見出した。
本実施の形態における異物除去潤滑組成物は、パーフルオロアルキル基を有するパーフルオロアルキル基含有化合物を含有することを特徴とする。
パーフルオロアルキル基含有化合物を含有した異物除去潤滑組成物を用いた際の、異物除去のメカニズムについては、以下のように推測される。
図1は、グリース中のパーフルオロアルキル基含有化合物の挙動を示す模式図である。図1に示すように、異物除去潤滑組成物としてのグリースG中に含まれるパーフルオロアルキル基含有化合物Sは、例えば、パーフルオロアルキル基Rfと、親油基Lとを持つ。親油基Lは、パーフルオロアルキル基Rfよりも油への親和性が高い。親油基Lはδ+に帯電し、パーフルオロアルキル基Rfは、δ−に帯電している。これはパーフルオロアルキル基Rfがフッ素元素を含有し、電気陰性度からδ−に分極するためである。
パーフルオロアルキル基Rfは、グリース(潤滑油)への親和性が親油基Lより小さいため、図1に示すようにグリース表面から外方に向けてパーフルオロアルキル基Rfが配列しやすくなる。なお図示していないが、パーフルオロアルキル基Rfは、グリースGを塗布する塗布面1を備える部材側でも配列している。また、グリース内部では、できる限り表面エネルギーを小さく保とうとするために、パーフルオロアルキル基Rfを内側に親油基Lを外側としたミセル構造にて配列している。
図2は、異物が混入されたグリース中のパーフルオロアルキル基含有化合物の挙動を示す模式図である。図2は、異物CがグリースG内に混入した様子を示す。異物Cは、例えばSiOを主成分とし、異物Cの表面はδ−に分極している。このため図2に示すように、異物Cには、電気的に中和するように、親油基(δ+)Lが吸着している。よって、パーフルオロアルキル基Rfが異物Cの外側(吸着側とは反対側)に配列した状態とされる。外側にパーフルオロアルキル基Rfが配列された異物Cは、グリースGとの親和性が小さい。その結果、異物Cは、グリースG中に浮遊しているような状態になり、グリースG表面方向に移行する作用が生じる(図2の矢印にて示す)。これにより異物Cは、グリースGの外部へ除去されやすい状態におかれる。そして、グリースGから除去された異物Cは、グリースGとの親和性の低いパーフルオロアルキル基Rfに外周面が覆われた状態となるため、グリースG中に混入しにくくなる(図2の×印を参照)。
上記した異物除去作用は、例えば、部材同士が大きく移動するレールとスライダーのような摺動関係にある場合には、特に効果的である。すなわち、半固形状のグリースであっても、摺動により流動化し、パーフルオロアルキル基で覆われた異物(図2参照)は、速やかにグリースの表面に移動し、外部へ排出されやすくなっている。また、パーフルオロアルキル基含有化合物自体も、摺動面と接する表面に被膜を形成するため、異物除去潤滑組成物に潤滑性をより効果的に付与することが出来る。
本実施の形態において、パーフルオロアルキル基含有化合物は、異物除去潤滑組成物を100重量部としたとき、0.01重量部以上10重量部以下の範囲で含有されることが好ましい。パーフルオロアルキル基含有化合物の含有量が0.01重量部よりも少ないと、異物除去効果が低減し、潤滑性向上の効果が不十分である。また、パーフルオロアルキル基含有化合物の含有量が10重量部を超えると、異物除去潤滑組成物中に占めるパーフルオロアルキル基含有化合物の含有量が多すぎて、潤滑組成物が持つ本来の潤滑性能が低下してしまう。また、パーフルオロアルキル基含有化合物をこれ以上多く含有しても、含有量に応じた目的の効果の更なる向上が得られず、価格も高価となるために実用的ではない。また、パーフルオロアルキル基含有化合物は、0.05重量部以上10重量部以下の範囲で含有されることがより好ましい。
(パーフルオロアルキル基含有化合物)
本実施の形態では、例えば、以下のパーフルオロアルキル基含有化合物を提示することが出来る。
すなわち、本実施の形態では、下記一般式(1)で表されるパーフルオロアルキル基含有化合物を含有することが出来る。
Rf−X−Y (1)
ただし、Rfは、炭素数C2〜C6のパーフルオロアルキル基であり、Xは、エチレンオキサイド(CO)、カルボニル(COO)、及び、スルフォニル(SO)の少なくともいずれか1種を持つ結合基としての化合物であり、Yは、親水基或いは親油基を持つ化合物である。
親油基は、例えば、直鎖アルキルC8〜C18、分岐鎖アルキルC8〜C18、アルキルベンゼンC6〜C16、アルキルナフタレン、ペルフルオロアルキルC4〜C9、ポリプロピレンオキサイドH−[OCH(CH)CH]n−OH、ポリシロキサンH−[OSi(CH]n−OH等が挙げられる。
また親水基は、イオン性タイプ、非イオンタイプ、両イオン性タイプがあり、イオン性タイプでは例えば、カルボキシル基−CO−、サルフェート−OSO−、スルホネート−SO−、ピリジニウム−NR、第四級アンモニウムR等が挙げられる。また、非イオンタイプでは、例えば、脂肪酸−COH、第一級アルコール−CHOH、第二級アルコール−CRHOH、第三級アルコール−CROH、エーテル−COC−、ポリエチレンオキサイド−[OCHCH]n−OH等が挙げられる。また、両イオン性タイプでは、例えば、アミンオキサイド−NHCO、アミノ酸−N(R´)RCO等が挙げられる。
親水基或いは親油基は、単独でまたは2種類以上を組み合わせて用いることができ、その使用量は特に限定されず、塗布適性に応じてその量を選定することができる。
或いは、下記一般式(2)で表されるメタクリル酸、或いは、下記一般式(3)で表されるアクリル酸、さらにその共重合体の基本骨格から構成されるパーフルオロアルキル基含有オリゴマー化合物を含有することが出来る。
又は、下記一般式(4)で表されるパーフルオロアルキル基含有化合物を含有することができる。
上記に挙げたパーフルオロアルキル基含有化合物は、単独で或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。このとき、混合比率、使用量は限定されず、塗布適性に応じて適宜調整することが出来る。
ところで、パーフルオロアルキル基含有化合物は、一般的に、製造段階で原料や中間体として、パーフルオロオクタン酸及びパーフルオロオクタンスルホン酸が使用される。またこれらパーフルオロオクタン酸及びパーフルオロオクタンスルホン酸は前記パーフルオロアルキル基含有化合物が熱分解した際にも発生する。これらパーフルオロオクタンスルホン酸及びパーフルオロオクタン酸は環境中で極めて安定に存在するため、環境保全の観点から関連する企業において製造・使用を禁止する自主規制がなされている。したがって、その製造段階において原料及び中間体、及びその分解物に規制の対象となるパーフルオロオクタン酸及びパーフルオロオクタンスルホン酸を含ないパーフルオロアルキル基含有化合物が好ましい。具体的には、パーフルオロアルキル基は炭素数が6以下であることが好適である。
(潤滑油タイプ、グリースタイプ)
本実施の形態の異物除去潤滑組成物は、パーフルオロアルキル基含有化合物と、潤滑油或いはグリースの潤滑成分と、を含むことを特徴とする。すなわち、潤滑油タイプとしては、パーフルオロアルキル基含有化合物と、潤滑成分としての潤滑油と、を含む。また、グリースタイプとしては、パーフルオロアルキル基含有化合物と、潤滑成分としての基油及び増ちょう剤と、を含む。
パーフルオロアルキル基含有化合物の含有量や、潤滑成分量は、使用用途に応じて、パーフルオロアルキル基含有化合物を、0.01重量部〜10重量部とした含有量の範囲内で適宜、調整することができる。
潤滑成分として、鉱物油、合成炭化水素油、ジエステル油、ポリオールエステル油、エーテル油、グリコール油、シリコーン油、及び、フッ素油のうち、少なくともいずれか1種から選択されることが好ましい。これら潤滑成分は、単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができ、その使用量は特に限定されず、塗布適性に応じてその量を選定することができる。潤滑成分は広温度範囲で使用できる点、ゴム・樹脂への適合性、添加剤との相溶性から、ポリαオレフィン及びエチレンαオレフィンオリゴマーが特に好ましい。
本実施の形態のグリースに含まれる増ちょう剤は、リチウム石けん、カルシウム石けん、ナトリウム石けん、アルミニウム石けん、リチウム複合石けん、カルシウム複合石けん、アルミニウム複合石けん、ウレア化合物、有機化ベントナイト、ポリテトラフルオロエチレン、シリカゲル、ナトリウムテレフタラメートのうち、少なくともいずれか1種から選択されることが好ましい。増ちょう剤は、せん断安定性から、ステアリン酸リチウム、及び/又は、12−ヒドロキシステアリン酸リチウムであることが好ましい。リチウム石けんは、脂肪酸又はその誘導体と水酸化リチウムとのけん化反応物である。用いられる脂肪酸は、炭素数が2〜22の飽和又は不飽和の脂肪酸及びそれらの誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種である。また、前記の脂肪酸又はその誘導体と水酸化リチウムとを反応させた「石けん」が市販されており、これを用いることもできる。
また、必要に応じて、酸化防止剤、防錆剤、金属腐食防止剤、油性剤、耐摩耗剤、極圧剤、固体潤滑剤などを添加することができる。これら添加物の含有量は、0.01重量部〜30重量部程度の範囲内に収められる。酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール、アルキル化ジフェニルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン等から選択することができる。防錆剤としては、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、又は多価アルコールのカルボン酸部分エステル等から選択することができる。金属腐食防止剤としては、ベンゾトリアゾール又はベンゾイミダゾール等から選択することができる。油性剤としては、ラウリルアミンなどのアミン類、ミリスチルアルコールなどの高級アルコール類、パルミチン酸などの高級脂肪酸類、ステアリン酸メチルなどの脂肪酸エステル類、又はオレイルアミドなどのアミド類等から選択することができる。耐摩耗剤としては、亜鉛系、硫黄系、リン系、アミン系、又はエステル系等から選択することができる。極圧剤としては、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジアルキルジチオリン酸モリブデン、硫化オレフィン、硫化油脂、メチルトリクロロステアレート、塩素化ナフタレン、ヨウ素化ベンジル、フルオロアルキルポリシロキサン、又は、ナフテン酸鉛等から選択することができる。また、固体潤滑剤としては、黒鉛、フッ化黒鉛、ポリテトラフルオロエチレン、メラミンシアヌレート、二硫化モリブデン、硫化アンチモン等から選択することができる。
(異物除去効果)
本実施の形態において、異物を特に限定するものでないが、例えば異物は、SiO(二酸化ケイ素)を主成分としている。SiOは、中心にSi があり、その周囲に4個のOが取り囲むSiO四面体が連結した結晶構造を構成する。Siの電気陰性度は1.8であり、Oの電気陰性度は3.5であり、両者には1.7の電気陰性度の差がある。このため、SiOは、陰性(δ−)に分極している。
本実施の形態では、後述の実験にて詳述するように、パーフルオロアルキル基含有化合物と、潤滑油とを含む異物除去潤滑組成物(潤滑油タイプ)に対し、少なくとも、JIS Z 8901に定められた7種或いは8種を備えた異物を加えた。JIS Z 8901に定められた7種及び8種は、いずれもSiOを主成分として含んでいる。そして、異物を混入しても、本実施の形態の潤滑油では、異物の沈降が観測された。すなわち本実施の形態の異物除去潤滑組成物では、異物が潤滑組成物内に取り込まれず、異物除去効果が確認された。
また、後述の実験にて詳述するように、パーフルオロアルキル基含有化合物と、グリースの潤滑成分とを含む異物除去潤滑組成物(グリース)に対し、JIS Z 8901に定められた少なくとも1種或いは2種を備えた異物を加えて摩擦係数を測定した。その結果、本実施の形態のグリースは、パーフルオロアルキル基含有化合物を含まず、異物を加えた従来の潤滑組成物の摩擦係数に比べて小さいことがわかった。JIS Z 8901に定められた1種及び2種は、いずれもSiOを主成分として含んでいる。
また、後述の実験にて詳述するように、パーフルオロアルキル基含有化合物と、グリースの潤滑成分とを含む異物除去潤滑組成物(グリース)に対し、JIS Z 8901に定められた少なくとも1種又は2種を備えた異物を加えて初期の摩擦係数μ1を測定した。また、異物を加えない状態での初期時の摩擦係数μ0も測定した。そして、{(μ1−μ0)/μ0}×100で示される摩擦係数の変化率(%)を求めたところ、本実施の形態のグリースでは、初期時の摩擦係数の変化率が、45%未満にできることがわかった。ここで「初期時」とは、往復摺動回数を、5回以上50回以下とした摺動条件を指す。また、本実施の形態では、変化率が、40%未満であることが好ましく、30%未満であることがより好ましく、20%未満であることが更に好ましい。
本実施の形態の異物除去潤滑組成物を用いることで、異物除去潤滑組成物を潤滑面に塗布し、摺動部材を摺動させた際、異物除去効果により、摩擦係数を安定して低い状態を保つことが出来る。このため、本実施の形態の異物除去潤滑組成物を用いることで、従来に比べて、安定して高い潤滑性を得ることが出来る。
なお、後述の実験に示すように、JIS Z 8901に定められた1種、2種、7種及び8種のうち少なくとも2種類以上を所定の割合で混合させた異物を用いて、上記した異物の沈降観察や摩擦係数の実験を行うことが出来る。このときの混合割合は特に限定されるものではない。例えば、後述する実験に示すように、JIS Z 8901に定められた1種、2種、7種及び8種を1:1:1:1の割合で混合することが出来る。
本実施の形態の異物除去潤滑組成物は、塵埃を含む環境下に置かれても、異物除去効果により高く安定した潤滑性を保つことができる。「塵埃を含む環境下」とは、例えば、塵埃が、異物除去潤滑組成物の50%以下の体積比率にて含まれる環境下である。すなわち本実施の形態の異物除去潤滑組成物であれば、塵埃が、異物除去潤滑組成物の体積比率で50%程度まで含まれていても、異物除去効果が適切に発揮されうる。本実施の形態では、塵埃が、異物除去潤滑組成物の体積比率で0.01%程度以上含まれた環境下において、従来の潤滑組成物とは、明らかに摩擦係数が低くなる等、異物除去効果が顕著に現れる。
また、本実施の形態の異物除去潤滑組成物は、ドアロック機構、ウインドレギュレータ、シートレール、及び、サンルーフ等の自動車部品、及び各種機器における摺動部を備えた部材には、潤滑油、或いは、グリースとして使用される。このような自動車部品及び摺動部を備えた部材が、上記した塵埃を含む環境下に置かれても、本実施の形態の異物除去潤滑組成物を用いることで、異物除去効果が適切に発揮され、従来に比べて、安定して高い潤滑性を得ることができる。
以下、本発明の効果を明確にするために実施した実施例により本発明を詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
[潤滑油タイプ]
以下の表1、及び表2に示す配合で、潤滑油タイプとしての実施例1〜実施例10、比較例1〜比較例3を調製した。使用した原料は以下の通りである。
(実施例1)
フッ素系表面活性剤A 平均分子量4480:1.0重量部
潤滑油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):97.8重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤(下記の一般式(5)参照):0.2重量部
粉塵 (JIS Z 8901 1種、2種、7種、8種を1:1:1:1で混合):1.0重量部
(実施例2)
フッ素系表面活性剤A 平均分子量4480:0.01重量部
潤滑油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):98.8重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤:0.2重量部
粉塵 (JIS Z 8901 1種、2種、7種、8種を1:1:1:1で混合):1.0重量部
(実施例3)
フッ素系表面活性剤A 平均分子量4480:5.0重量部
潤滑油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):64.8重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤:0.2重量部
粉塵 (JIS Z 8901 1種、2種、7種、8種を1:1:1:1で混合):30.0重量部
(実施例4)
フッ素系表面活性剤B 平均分子量1490:1.0重量部
潤滑油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):97.8重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤:0.2重量部
粉塵 (JIS Z 8901 2種、8種を1:1で混合):1.0重量部
(実施例5)
フッ素系表面活性剤C 部分フッ素化アルコール置換グリコール:1.0重量部
潤滑油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):97.8重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤:0.2重量部
粉塵 (JIS Z 8901 1種、2種、7種、8種を1:1:1:1で混合):1.0重量部
(実施例6)
フッ素系表面活性剤D パーフルオロアルキルトリアルキルアンモニウム塩(粘度(25℃)6.7mPa・s):1.0重量部
潤滑油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):97.8重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤:0.2重量部
粉塵 (JIS Z 8901 1種、2種、7種、8種を1:1:1:1で混合):1.0重量部
(実施例7)
フッ素系表面活性剤E パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物(粘度(25℃)430mPa・s):1.0重量部
潤滑油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):97.8重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤:0.2重量部
粉塵 (JIS Z 8901 1種、2種、7種、8種を1:1:1:1で混合):1.0重量部
(実施例8)
フッ素系表面活性剤F パーフルオロアルキル含有オリゴマー(比重(25℃)1.26):1.0重量部
潤滑油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):97.8重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤:0.2重量部
粉塵 (JIS Z 8901 1種、2種、7種、8種を1:1:1:1で混合):1.0重量部
(実施例9)
フッ素系表面活性剤A 平均分子量4480:0.005重量部
潤滑油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):98.8重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤:0.2重量部
粉塵 (JIS Z 8901 1種、2種、7種、8種を1:1:1:1で混合):1.0重量部
(実施例10)
フッ素系表面活性剤B 平均分子量1490:0.005重量部
潤滑油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):98.8重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤:0.2重量部
粉塵 (JIS Z 8901 1種、2種、7種、8種を1:1:1:1で混合):1.0重量部
(比較例1)
潤滑油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):98.8重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤:0.2重量部
粉塵 (JIS Z 8901 1種、2種、7種、8種を1:1:1:1で混合):1.0重量部
(比較例2)
清浄分散剤A 過塩基性金属Caスルホネート(粘度(100℃)52cSt):1重量部
潤滑油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):97.8重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤:0.2重量部
粉塵 (JIS Z 8901 1種、2種、7種、8種を1:1:1:1で混合):1.0重量部
(比較例3)
清浄分散剤B コハク酸イミド(粘度(100℃)570cSt):1重量部
潤滑油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):97.8重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤:0.2重量部
粉塵 (JIS Z 8901 1種、2種、7種、8種を1:1:1:1で混合):1.0重量部
ここで、フッ素系表面活性剤A、及び、フッ素系表面活性剤Bは、出願当初の特許請求の範囲の請求項5に記載のパーフルオロアルキル基含有化合物を含有している。また、フッ素系表面活性剤C、フッ素系表面活性剤D、及び、フッ素系表面活性剤Eは、出願当初の特許請求の範囲の請求項3に記載のパーフルオロアルキル基含有化合物を含有している。フッ素系表面活性剤Fは、出願当初の特許請求の範囲の請求項4に記載のパーフルオロアルキル基含有化合物を含有している。
実施例1〜実施例10及び比較例1〜比較例3では、各原料をスクリュー瓶に秤量し、攪拌混合した。
表1及び表2に示す○は、スクリュー瓶の底に粉塵の分離沈降が観察された。一方、△は、スクリュー瓶の底に粉塵の分離沈降が見られるものの、粉塵を同じ量だけ添加した○の評価の実施例よりも粉塵の沈降量が少なかった。×は、スクリュー瓶の底に粉塵の分離沈降が観察されなかった。
図3は、比較例1と実施例1の各試料の異物の混合状態を示す写真である。図4は、図3の模式図である。図3、図4に示す左側の写真及び模式図は、比較例1であり、右側の写真及び模式図は、実施例1である。図3、図4に示すように、比較例1は、溶液全体が濁った状態になり、異物除去がなされていないことが観察された。このように濁った状態になるのは、JIS Z 8901のうち粒径が小さい7種や8種が潤滑油内で混合した状態を保つためである。一方、図3、図4に示すように、実施例1は、溶液全体が半透明な状態になっており、異物は潤滑油から排除されて底に沈降していることが確認された。表2に示す「粉塵の分離沈降」が△の評価の実施例9、及び実施例10では、○の評価の実施例よりも異物の沈降量が少なかった。
続いて、ガラス板(SiO)に、上記した実施例1と比較例1の各試料を塗布した。次に、石油ベンジンに浸漬させ、脱脂した。その後、石油ベンジンを乾燥させ、ガラス板表面をSEM−EDXにて観察した。
図5は、比較例1のSEM−EDXの定性分析結果である。図6は、実施例1のSEM−EDXの定性分析結果である。
図5の比較例1に対し、図6の定性分析により、実施例1ではフッ素が検出されており、ガラス表面にフッ素が吸着していることがわかった。
[グリースタイプ]
以下の表3、表4に示す配合で、グリースタイプとして、実施例11〜実施例18、比較例4を調製した。使用した原料は以下の通りである。
(実施例11)
フッ素系表面活性剤A 平均分子量4480:0.5重量部
基油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):77.3重量部
増ちょう剤 リチウム石けん(12−ヒドロキシステアリン酸リチウム):7.0重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤:0.2重量部
固体潤滑剤A ポリテトラフルオロエチレン(平均粒径6.5μm):5.0重量部
固体潤滑剤B メラミンシアヌレート(平均粒径3.1μm):5.0重量部
固体潤滑剤C 超高分子量ポリエチレン(平均粒径30μm):5.0重量部
粉塵 (JIS Z 8901 1種、2種、7種、8種を1:1:1:1で混合):2.0重量部
なお、粉塵は、グリース調製後に混合した。以下の試料においても同様である。
(実施例12)
フッ素系表面活性剤A 平均分子量4480:1.0重量部
基油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):76.8重量部
増ちょう剤 リチウム石けん(12−ヒドロキシステアリン酸リチウム):7.0重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤:0.2重量部
固体潤滑剤A ポリテトラフルオロエチレン(平均粒径6.5μm):5.0重量部
固体潤滑剤B メラミンシアヌレート(平均粒径3.1μm):5.0重量部
固体潤滑剤C 超高分子量ポリエチレン(平均粒径30μm):5.0重量部
粉塵 (JIS Z 8901 1種、2種、7種、8種を1:1:1:1で混合):15.0重量部
(実施例13)
フッ素系表面活性剤A 平均分子量4480:0.01重量部
基油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):77.8重量部
増ちょう剤 リチウム石けん(12−ヒドロキシステアリン酸リチウム):7.0重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤:0.2重量部
固体潤滑剤A ポリテトラフルオロエチレン(平均粒径6.5μm):5.0重量部
固体潤滑剤B メラミンシアヌレート(平均粒径3.1μm):5.0重量部
固体潤滑剤C 超高分子量ポリエチレン(平均粒径30μm):5.0重量部
粉塵 (JIS Z 8901 1種、2種、7種、8種を1:1:1:1で混合):2.0重量部
(実施例14)
フッ素系表面活性剤A 平均分子量4480:10.0重量部
基油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):67.8重量部
増ちょう剤 リチウム石けん(12−ヒドロキシステアリン酸リチウム):7.0重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤:0.2重量部
固体潤滑剤A ポリテトラフルオロエチレン(平均粒径6.5μm):5.0重量部
固体潤滑剤B メラミンシアヌレート(平均粒径3.1μm):5.0重量部
固体潤滑剤C 超高分子量ポリエチレン(平均粒径30μm):5.0重量部
粉塵 (JIS Z 8901 2種、8種を1:1で混合):2.0重量部
(実施例15)
フッ素系表面活性剤B 平均分子量1490:1.0重量部
基油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):76.8重量部
増ちょう剤 リチウム石けん(12−ヒドロキシステアリン酸リチウム):7.0重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤:0.2重量部
固体潤滑剤A ポリテトラフルオロエチレン(平均粒径6.5μm):5.0重量部
固体潤滑剤B メラミンシアヌレート(平均粒径3.1μm):5.0重量部
固体潤滑剤C 超高分子量ポリエチレン(平均粒径30μm):5.0重量部
グリース調製後に粉塵を混合
粉塵 (JIS Z 8901 1種、2種、7種、8種を1:1:1:1で混合):2.0重量部
(実施例16)
フッ素系表面活性剤C 部分フッ素化アルコール置換グリコール:1.0重量部
基油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):76.8重量部
増ちょう剤 リチウム石けん(12−ヒドロキシステアリン酸リチウム):7.0重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤:0.2重量部
固体潤滑剤A ポリテトラフルオロエチレン(平均粒径6.5μm):5.0重量部
固体潤滑剤B メラミンシアヌレート(平均粒径3.1μm):5.0重量部
固体潤滑剤C 超高分子量ポリエチレン(平均粒径30μm):5.0重量部
粉塵 (JIS Z 8901 1種、2種、7種、8種を1:1:1:1で混合):2.0重量部
(実施例17)
フッ素系表面活性剤A 平均分子量4480:0.005重量部
基油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):77.8重量部
増ちょう剤 リチウム石けん(12−ヒドロキシステアリン酸リチウム):7.0重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤:0.2重量部
固体潤滑剤A ポリテトラフルオロエチレン(平均粒径6.5μm):5.0重量部
固体潤滑剤B メラミンシアヌレート(平均粒径3.1μm):5.0重量部
固体潤滑剤C 超高分子量ポリエチレン(平均粒径30μm):5.0重量部
粉塵 (JIS Z 8901 1種、2種、7種、8種を1:1:1:1で混合):2.0重量部
(実施例18)
フッ素系表面活性剤B 平均分子量1490:0.005重量部
基油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):77.8重量部
増ちょう剤 リチウム石けん(12−ヒドロキシステアリン酸リチウム):7.0重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤:0.2重量部
固体潤滑剤A ポリテトラフルオロエチレン(平均粒径6.5μm):5.0重量部
固体潤滑剤B メラミンシアヌレート(平均粒径3.1μm):5.0重量部
固体潤滑剤C 超高分子量ポリエチレン(平均粒径30μm):5.0重量部
粉塵 (JIS Z 8901 1種、2種、7種、8種を1:1:1:1で混合):2.0重量部
(比較例4)
基油 ポリαオレフィン(動粘度(40℃):30mm/s):79.8重量部
増ちょう剤 リチウム石けん(12−ヒドロキシステアリン酸リチウム):10.0重量部
酸化防止剤 ヒンダードフェノール系酸化防止剤:0.2重量部
固体潤滑剤D 超高分子量ポリエチレン(平均粒径10μm):10.0重量部
粉塵 (JIS Z 8901 1種、2種、7種、8種を1:1:1:1で混合):2.0重量部
基油の存在下、リチウム石けんを合成し、攪拌しながら温度を上昇させた。次いで、80℃以下に冷却した後、各種添加剤を処方して、三段ロールミル、ディスパーミルやコロイドミル等を使用することにより均一なグリース組成物を得ることができた。
混和ちょう度は、280〜310の間にて調整した。なお、試験方法はJIS K 2220に基づく。混和ちょう度調整後に、規定量の粉塵をグリース中に混合した。
<グリースの評価方法>
グリースは粘ちょう状物質であるため、潤滑油のような粉塵の沈降で評価することはできない。そのため、摩擦係数にて評価した。
<摩擦係数の実験条件>
試験片:PA66GF30ピン(φ4mm)/Al板
荷重:1000gf
グリース塗布膜厚:0.2mm
試験温度:室温
摺動速度:10mm/sec
摺動幅:20mm/片道
摺動回数:10往復
図7は、往復摺動試験方法を説明するための模式図である。図7に示す符号3は、固定ピンを示し、符号4は、Al板を示す。そして、Al板4を、A方向に往復摺動させた。
各試料において、粉塵添加前と粉塵添加後の各動摩擦係数を測定し、下記の計算式で摩擦係数の変化率を算出した。
すなわち、10回往復摺動後における粉塵混合後動摩擦係数を、μ1とし、10回往復摺動後における粉塵混合前動摩擦係数をμ0とした。そして、摩擦係数変化率(%)を、{(μ1−μ0)/μ0}×100にて求めた。その実験結果が以下の表3、表4に示されている。
ここで、表3及び表4に示す「変化率」欄の◎は、変化率が30%未満を示し、○は、変化率が30%以上40%未満を示し、△は、変化率が40%以上45%未満であることを示し、×は、変化率が45%以上であることを示す。
表3、表4に示すように、初期時における摩擦係数の変化率は、実施例では45%未満に抑えることができるとわかった。また、実施例11〜実施例16では、変化率を40%未満に抑えることができるとわかった。また、実施例11及び実施例14では、変化率を30%未満に抑えることができるとわかった。ここで、摺動回数を10往復させた状態で摩擦係数を測定しており、すなわち初期状態を少しだけ摺動させた状態としたのは最初の数回は、摺動部材とグリースとのなじみが低く、摩擦係数のばらつきが大きいためである。
次に、実施例11及び比較例4の各試料を用いて、摺動速度を1mm/s、及び、10mm/sと変化させた際の、往復摺動回数と摩擦係数との関係について調べた。なお摩擦係数の実験条件は、上記の摺動速度回数及び摺動回数を除いて同じとした。
図8は、実施例11と比較例4との摺動速度に対する、異物を含まない状態での、往復摺動回数と摩擦係数との関係を示すグラフである。一方、図9は、実施例11と比較例4との摺動速度に対する、異物を含んだ状態での、往復摺動回数と摩擦係数との関係を示すグラフである。
図8に示すように、異物を含まない状態では、実施例11及び比較例4ともに、摺動速度によって摩擦係数は大きく変化しないが、実施例11のほうが比較例4に比べて、摩擦係数を低く抑えることができるとわかった。
次に図9に示すように、異物を含んだ状態でも、実施例11では、摺動速度によって摩擦係数は大きく変化しないことがわかった。これに対して、比較例4では、特に摺動速度が低速になるほど摩擦係数が不安定になることがわかった。
本発明における異物除去潤滑組成物を、ドアロック機構、ウインドレギュレータ、シートレール、及び、サンルーフ等の自動車部品、及び各種機器における摺動部を備えた部材の潤滑油、或いは、グリースとして好ましく適用することができる。
1 塗布面
3 固定ピン
4 Al板

Claims (19)

  1. ドアロック機構、ウインドレギュレータ、シートレール、及びサンルーフの各自動車部品に適用される異物除去潤滑組成物であって、
    パーフルオロアルキル基含有化合物と、潤滑油或いはグリースの潤滑成分と、を含み、前記パーフルオロアルキル基含有化合物は、パーフルオロアルキル基、並びに、前記パーフルオロアルキル基よりも前記潤滑成分への親和性が高い親油基を有し、前記パーフルオロアルキル基の炭素数は6以下であることを特徴とする異物除去潤滑組成物。
  2. 下記一般式(1)で表されるパーフルオロアルキル基含有化合物を含有することを特徴とする請求項に記載の異物除去潤滑組成物。
    Rf−X−Y (1)
    ただし、Rfは、炭素数C2〜C6のパーフルオロアルキル基であり、Xは、エチレンオキサイド(CO)、カルボニル(COO)、及び、スルフォニル(SO)の少なくともいずれか1種を持つ結合基あり、Yは、親油基である。
  3. 下記一般式(2)で表されるメタクリル酸、或いは、下記一般式(3)で表されるアクリル酸、さらにその共重合体の基本骨格から構成されるパーフルオロアルキル基含有オリゴマー化合物を含有することを特徴とする請求項に記載の異物除去潤滑組成物。
  4. 下記一般式(4)で表されるパーフルオロアルキル基含有化合物を含有することを特徴とする請求項に記載の異物除去潤滑組成物。
    ただし、nは1〜2の整数、Rfは炭素数2〜4のパーフルオロアルキル基、X及びYは1以上の整数であり、X+Yが4〜20の整数である。
  5. パーフルオロアルキル基含有化合物と、潤滑油或いはグリースの潤滑成分と、を含み、前記パーフルオロアルキル基含有化合物は、パーフルオロアルキル基、並びに、前記パーフルオロアルキル基よりも前記潤滑成分への親和性が高い親油基を有し、前記パーフルオロアルキル基の炭素数は6以下であり、
    下記一般式(1)で表されるパーフルオロアルキル基含有化合物を含有することを特徴とする異物除去潤滑組成物。
    Rf−X−Y (1)
    ただし、Rfは、炭素数C2〜C6のパーフルオロアルキル基であり、Xは、カルボニル(COO)、及び、スルフォニル(SO )の少なくともいずれか1種を持つ結合基であり、Yは、親油基である。
  6. パーフルオロアルキル基含有化合物と、潤滑油或いはグリースの潤滑成分と、を含み、前記パーフルオロアルキル基含有化合物は、パーフルオロアルキル基、並びに、前記パーフルオロアルキル基よりも前記潤滑成分への親和性が高い親油基を有し、前記パーフルオロアルキル基の炭素数は6以下であり、
    下記一般式(4)で表されるパーフルオロアルキル基含有化合物を含有することを特徴とする異物除去潤滑組成物。
    ただし、nは1〜2の整数、Rfは炭素数2〜4のパーフルオロアルキル基、X及びYは1以上の整数であり、X+Yが4〜20の整数である。
  7. 前記パーフルオロアルキル基含有化合物は、前記異物除去潤滑組成物を100重量部としたとき、0.01重量部以上10重量部以下の範囲で含有されることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の異物除去潤滑組成物。
  8. 前記異物除去潤滑組成物の内部には、浮遊する前記パーフルオロアルキル基含有化合物の前記パーフルオロアルキル基を内側に前記親油基を外側としたミセル構造を有することを特徴とする請求項1から請求項のいずれかに記載の異物除去潤滑組成物。
  9. 前記パーフルオロアルキル基は、前記異物除去潤滑組成物に混入される異物の表面を覆うように配列されることを特徴とする請求項1から請求項のいずれかに記載の異物除去潤滑組成物。
  10. 前記潤滑成分として、鉱物油、合成炭化水素油、ジエステル油、ポリオールエステル油、エーテル油、グリコール油、シリコーン油、及び、フッ素油のうち、少なくともいずれか1種から選択されることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載の異物除去潤滑組成物。
  11. 前記グリースに含まれる増ちょう剤は、リチウム石けん、カルシウム石けん、ナトリウム石けん、アルミニウム石けん、リチウム複合石けん、カルシウム複合石けん、アルミニウム複合石けん、ウレア化合物、有機化ベントナイト、ポリテトラフルオロエチレン、シリカゲル、ナトリウムテレフタラメートのうち、少なくともいずれか1種から選択されることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれかに記載の異物除去潤滑組成物。
  12. 前記パーフルオロアルキル基含有化合物と、前記潤滑油とを含む前記異物除去潤滑組成物に対し、JIS Z 8901に定められた、少なくとも7種或いは8種を備えた異物を加えた場合に、前記異物の沈降が観測されることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれかに記載の異物除去潤滑組成物。
  13. 前記パーフルオロアルキル基含有化合物と、前記グリースの潤滑成分とを含む前記異物除去潤滑組成物に対し、JIS Z 8901に定められた、少なくとも1種或いは2種を備えた異物を加えて測定した摩擦係数は、前記パーフルオロアルキル基含有化合物を含まず、前記異物を加えた潤滑組成物の摩擦係数に比べて小さいことを特徴とする請求項1から請求項11のいずれかに記載の異物除去潤滑組成物。
  14. 前記パーフルオロアルキル基含有化合物と、前記グリースの潤滑成分とを含む前記異物除去潤滑組成物に対し、JIS Z 8901に定められた、少なくとも1種或いは2種を備えた異物を加えて測定した初期時の摩擦係数をμ1、前記異物を加えずに測定した初期時の摩擦係数をμ0としたとき、{(μ1−μ0)/μ0}×100で示される前記摩擦係数の変化率(%)は、45%未満であることを特徴とする請求項1から請求項11、或いは請求項13のいずれかに記載の異物除去潤滑組成物。
  15. 請求項1から請求項14のいずれかに記載の異物除去潤滑組成物が、塵埃を含む環境下に置かれることを特徴とする異物除去潤滑組成物。
  16. 前記塵埃は、前記異物除去潤滑組成物の50%以下の体積比率とされることを特徴とする請求項15に記載の異物除去潤滑組成物。
  17. 前記塵埃には、SiOが主成分として含まれることを特徴とする請求項15又は請求項16に記載の異物除去潤滑組成物。
  18. 請求項1から請求項14のいずれかに記載の異物除去潤滑組成物を塗布した部材が、塵埃を含む環境下に置かれることを特徴とする異物除去潤滑組成物の塗布部材。
  19. 請求項1から請求項14のいずれかに記載の異物除去潤滑組成物を塗布した部材が、塵埃を含む環境下にて使用されることを特徴とする異物除去潤滑組成物の使用方法。
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