JP6683484B2 - グリース組成物 - Google Patents
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Description
[1]
増ちょう剤として、ウレア化合物と、
基油{例えば、アメリカ石油協会(API)が定める基油カテゴリーにおいてグループ1〜5に属する潤滑油又はこれらの混合油}と、
添加剤の第一成分として、アルカリ土類金属サリシレート、及び/又は、アルカリ土類金属フェネートと、
添加剤の第二成分として、ステアリン酸金属塩である金属石けんと、
添加剤の第三成分として、カルシウムスルホネート、及び/又は、亜鉛ナフテネートと
を含有するグリース組成物。
[2]
前記第三成分として、カルシウムスルホネート及び亜鉛ナフテネートの両方を含有する、[1]のグリース組成物。
[3]
更に、アルキル有機酸及び/又はアルキル有機酸エステルを含有する、[1]又は[2]のグリース組成物。
[4]
増ちょう剤が、ジウレア又はテトラウレアである、[1]から[3]のいずれか一つのグリース組成物。
[5]
前記ウレア化合物の配合量が、グリース組成物全体を100質量部として0.5〜50質量部である、[1]から[4]のいずれか一つのグリース組成物。
[6]
前記第一成分の配合量が、グリース組成物全体を100質量部として0.1〜10質量部である、[1]から[5]のいずれか一つのグリース組成物。
[7]
前記第一成分のBNが、5〜600mgKOH/gである、[1]から[6]のいずれか一つのグリース組成物。
[8]
前記第二成分の配合量が、グリース組成物全体を100質量部として0.1〜10質量部である、[1]から[7]のいずれか一つのグリース組成物。
[9]
前記第三成分の配合量が、グリース組成物全体を100質量部として0.1〜10質量部である、[1]から[8]のいずれか一つのグリース組成物。
[基油]
本形態のグリース組成物に用いられる基油は、特に限定されない。例えば、通常のグリース組成物に使用される鉱油、合成油、動植物油、これらの混合油を適宜使用することができる。具体例としては、API(アメリカ石油協会、American Petroleum Institute)の基油カテゴリーでグループ1〜5のものを挙げることができる。ここで、APIの基油カテゴリーとは、潤滑油基油の指針を作成するためにアメリカ石油協会によって定義された基油材料の広範な分類である。
本形態において使用されるウレア増ちょう剤は、公知のウレア増ちょう剤である限り特に限定されないが、好適には、ジイソシアネート1molと1級モノアミン2molとを反応させて得たジウレア増ちょう剤、モノイソシアネート2molと1級ジアミン2molとを反応させて得たジウレア増ちょう剤、又は、ジイソシアネート2molと1級モノアミン2molならびに1級ジアミン1molとを反応させて得たテトラウレア増ちょう剤、或いは、ジイソシアネート2molと1級モノアミン1mol及び1級ジアミン1mol更に高級アルコール1molとを反応させて得たトリウレアモノウレタン増ちょう剤等である。より好適には、ジウレア又はテトラウレア増ちょう剤である。これらを1種又は2種以上組み合わせて用いてもよい。
本形態のグリース組成物には、上記の増ちょう剤(ウレア)と共に、ウレア化合物以外の増ちょう剤(他の増ちょう剤)を用いてもよい。こうした他の増ちょう剤としては、第三リン酸カルシウム、アルカリ金属石けん、アルカリ金属複合石けん、アルカリ土類金属石けん、アルカリ土類金属複合石けん、アルカリ金属スルホネート、アルカリ土類金属スルホネート、その他の金属石けん、テレフタラメート金属塩、モノウレア、トリウレアモノウレタンやジウレア又はテトラウレア以外のポリウレア、又は、クレイ、シリカエアロゲル等のシリカ(酸化ケイ素)、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂等を挙げることができ、これらの1種又は2種以上を併せて使用することができる。また、これら以外にも液状物質に粘ちょう効果を付与できるものはいずれも使用することができる。
本形態のグリース組成物は、上記の増ちょう剤(ウレア)を含有するグリースに、特定の添加剤(第一成分、第二成分、第三成分)を加えたものである。ウレア系グリース組成物にこれら添加剤を添加する事により、長期間の耐水性寿命と優れた耐水潤滑摩耗性能との両立を実現できる。
本形態に使用される添加剤の第一成分は、アルカリ土類金属サリシレート、及び/又は、アルカリ土類金属フェネートである。
本形態に使用される添加剤の第二成分は、金属石けんであり、具体的にはステアリン酸金属塩である。ここで、非水溶性のステアリン酸金属塩としては、例えば、アルカリ金属(例えばリチウム)、アルカリ土類金属(例えばマグネシウム、カルシウム、バリウム)、アルミニウム、亜鉛等の塩が挙げられ、カルシウム及び/又はマグネシウムの塩が特に好ましく用いられる。尚、当該成分は、1種又は複数種組み合わせて用いてもよい。
本形態に使用される添加剤の第三成分は、カルシウムスルホネート、及び/又は、亜鉛ナフテネートである。
本形態のグリース組成物には、更に任意の酸化防止剤、防錆剤、油性剤、極圧剤、耐摩耗剤、固体潤滑剤、金属不活性剤、ポリマー、非金属系清浄剤、着色剤、撥水剤等の添加剤を、グリース組成物全体を100質量部として、任意の成分全体で約0.1〜20質量部加えることができる。例えば、酸化防止剤としては、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチルパラクレゾール、p,p’−ジオクチルジフェニルアミン、N−フェニル−α−ナフチルアミン、フェノチアジン等がある。例えば、防錆剤としては、酸化パラフィン、カルボン酸金属塩、スルフォホン酸金属塩、カルボン酸エステル、スルフォホン酸エステル、サリチル酸エステル、コハク酸エステル、ソルビタンエステルや各種アミン塩等がある。例えば、油性剤や極圧剤並びに耐摩耗剤としては、硫化ジアルキルジチオリン酸亜鉛、硫化ジアリルジチオリン酸亜鉛、硫化ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジアリルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジアルキルジチオリン酸モリブテン、硫化ジアリルジチオリン酸モリブテン、硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブテン、硫化ジアリルジチオカルバミン酸モリブテン、有機モリブテン錯体、硫化オレフィン、トリフェニルフォスフェート、トリフェニルフォスフォロチオネート、トリクレジンフォスフェート、その他リン酸エステル類、硫化油脂類等がある。例えば、固体潤滑剤としては、二硫化モリブテン、グラファイト、窒化ホウ素、メラミンシアヌレート、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、二硫化タングステン、フッ化黒鉛等がある。例えば、金属不活性剤としては、N,N’ジサリチリデン−1,2−ジアミノプロパン、ベンゾトリアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、チアジアゾール等がある。例えば、ポリマーとしては、ポリブテン、ポリイソブテン、ポリイソブチレン、ポリイソプレン、ポリメタクリレート等が挙げられる。例えば、非金属系清浄剤として、コハク酸イミド等を挙げることができる。
次に、本形態に係るグリース組成物における、基油、増ちょう剤及び添加剤の配合量を説明する。尚、任意の成分の配合量に関しては、必要であれば上述の配合量にて適宜配合すればよい。
基油の配合量としては、グリース組成物全体を100質量部として、好ましくは50〜95質量部であり、より好ましくは60〜90質量部であり、更に好ましくは70〜85質量部である。
増ちょう剤全体の配合量としては、グリース組成物全体を100質量部として、好ましくは3〜50質量部、より好ましくは5〜40質量部、更に好ましくは7〜30質量部配合することができる。また、前記ウレア化合物の配合量は、グリース組成物全体を100質量部として0.5〜50質量部であることが好適である。前記ウレア化合物の配合量が、0.5質量部より少ないと、グリースとしての十分な硬さを保つことが難しくなり、水の混入如何にかかわらず、潤滑部位から流出し易くなり、目的とする潤滑性能を発揮できなくなる。また、50質量部より多いと、グリースが硬くなり過ぎて、基油の供給が不十分となり、潤滑性能が低下する可能性がある。またコストも嵩むことになる。
(第一成分)
添加剤として第一成分の、アルカリ土類金属サリシレート及び/又はアルカリ土類金属フェネートである金属系清浄剤の配合量は、グリース組成物全体を100質量部として、好ましくは0.1〜10質量部であり、より好ましくは0.3〜7質量部であり、更に好ましくは0.5〜5質量部である。金属系清浄剤の配合量が、0.1質量部より少ないと、グリースの硬さには変化は及ぼさない(軟化させない)ものの、グリースに混入した水の、粒子を十分に分散させることができず、安定した潤滑膜を維持することが困難になる場合がある。また、10質量部より多いと、水の分散性は向上するものの、グリースはせん断により軟化する傾向が大きくなり、潤滑部位から流出し易くなることで、目的とする潤滑性能を発揮できなくなる場合がある。
添加剤として第二成分の、非水溶性のステアリン酸金属である金属石けんの配合量は、グリース組成物全体を100質量部として、好ましくは0.1〜10質量部であり、より好ましくは0.3〜7質量部であり、更に好ましくは0.5〜5質量部である。金属石けんの配合量が、0.1質量部より少ないと、グリースに混入した水の、粒子を十分に分散させることができず、安定した潤滑膜を維持することが困難になる場合がある。また、10質量部より多いと、水の分散性は向上するものの、コストが嵩むだけで、それ以上の効果は期待できない。
添加剤として第三成分の、カルシウムスルホネート及び/又は亜鉛ナフテネートの配合量は、グリース組成物全体を100質量部として、好ましくは0.1〜10質量部であり、より好ましくは0.3〜7質量部であり、更に好ましくは0.5〜5質量部である。これらの添加剤の配合量が、0.1質量部より少ないと、上述した効果を発揮することが難しくなる場合があり、10質量部より多いと、錆の発生等の抑制は期待できるが、グリースはせん断により軟化流出しやすくなり、目的とする潤滑性能を得ることが難しくなる場合がある。
[混和ちょう度]
本形態のグリース組成物は、混和ちょう度試験において、好ましくは00号〜4号(175〜430)のちょう度であり、更に好ましくは2号〜3号(220〜295)のちょう度である。尚、ちょう度はグリースの外観的硬さを表す。ここで、ちょう度としては、JIS K 2220 7に従って測定された混和ちょう度の値を用いる。
本形態のグリース組成物は、滴点においての性能上の関連性はないが、ウレアグリースの増ちょう剤構造が本来の結合に達している指標として、180℃以上又は超となるものが好ましい。尚、滴点は、粘性を有するグリースが、温度を上げてゆくと増ちょう剤構造を失う温度をいう。ここで、滴点の測定は、JIS K 2220 8に従って行うことができる。
本形態のグリース組成物は、ロール安定度試験後の混和ちょう度試験において、好ましくは、試験後のちょう度が395以下であって、かつ、試験前と試験後の差が90以内であり、更に好ましくは、試験後のちょう度が355以下であって、かつ、試験前と試験後の差が70以内である。試験後のちょう度が395を超えると、グリースが軸受等の潤滑部位からの漏えいし易くなり摺動部への潤滑グリースの供給ができなくなる場合がある。また、試験前と試験後の差が90を超えると、そもそも増ちょう剤構造がせん断に対して安定とは言えず、長時間の使用で軟化が激しくなり流出が加速される場合がある。ここで、含水時のせん断安定性はASTM D1831に規定のロール安定度試験法に準拠し実施した。具体的には、予め供試グリースに蒸留水を10%内割にて配合し(グリース90%に対して蒸留を水10%)、均質に分散させた。このグリースを50g計量し、ロール安定度試験に供試し、40℃で24時間せん断を加えた。その後グリース取り出し、25℃にて混和ちょう度を測定した。尚、テスト前後の混和ちょう度のとは、試験後の混和ちょう度の値から試験前の混和ちょう度の値を差し引いた値である。
本形態のグリース組成物は、耐水潤滑寿命試験においての潤滑寿命が、好ましくは180分以上の時間であり、より好ましくは240分以上であり、更に好ましくは、300分以上の寿命時間である。ここで耐水潤滑寿命試験の方法は下記のとおりである。図1は、の耐水潤滑寿命試験機の概要を示した図である。当該図に示すように、本試験機は、ハウジング内に水を注入しながら、軸受の潤滑寿命を評価する試験機である。この方法はJIS K 2220 5.12に規定する水洗耐水度試験機を改良したものである。具体的には、JISの様に、循環水を試験用玉軸受外輪押さえ(シール板)に噴射(300ml/min)するものではなく、直接ハウジング内に蒸留水を注入することで、清浄で確実に、より正確な量の水を注入する事が出来、試験の信頼性が向上し、正確な潤滑寿命を測定出来るように改良したものである。具体的な方法としては、試験軸受に供試グリースを5.0g充填し、軸受をハウジングに組み付け後、40℃に加温した蒸留水を毎分100mlハウジングに注入しながら、3,000rpmで運転する。注入した水は試験軸受内を通って外に放出される。グリースの寿命は、供試グリースの潤滑不良により軸受が高トルクになり、軸受を駆動しているモーターの電流が安定回転時の200%を超えた時に制御装置が作動し、駆動モーターが停止した時の時間を寿命とし、また試験前後の軸受の重量を計量し、軸受摩耗量として算出した。
(試験条件)
試験軸受:No.22208EAE4(自動調心ころ軸受)
グリース充填量:5.0g
回転数:3,000rpm
ラジアル荷重:15kgf
水温:40℃
水量:100ml/min
本形態のグリース組成物は、一般に使用される機械、軸受、歯車等に使用可能であることはもちろん、よりグリース潤滑において苛酷な環境下、例えば、水分が混入される可能性のある用途にて優れた性能を発揮することができる。例えば、自動車では、ウォターポンプ、冷却ファンモーター、スターター、オルターネーター及び各種アクチュエーター部のエンジン周辺、プロペラシャフト、等速ジョイント(CVJ)、ホイールベアリング及びクラッチ等のパワートレイン、電動パワーステアリング(EPS)、電動パワーウィンドウ、制動装置、ボールジョイント、ドアヒンジ、ハンドル部、ブレーキのエキスパンダー等の各種部品等の潤滑に好適に用いることができる。更に、パワーショベル、ブルドーザー、クレーン車等の建設機械、鉄鋼産業、製紙工業、林業機械、農業機械、化学プラント、発電設備、鉄道車両、等の水分が混入する可能性のある各種軸や勘合部に用いることも好ましい。その他の用途としては、シームレスパイプのネジジョイントや船外機の軸受等も挙げられるが、これらの用途にも好適である。
本実施例1〜7及び比較例1〜3で用いた原料は以下の通りである。
・基油A:米国石油協会(API:American Petroleum Institute)にて分類されるグループ1に属する脱ろう溶剤精製により得られたパラフィン系鉱油(100℃の動粘度が11.25mm2/s、粘度指数が97のもの)と、グループ5に属するナフテン系鉱油(100℃の動粘度が10.71mm2/s、粘度指数が30のもの)を、80質量部対20質量部の割合で混合したものである。
(増ちょう剤)
・ウレアA:4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネートとオクチルアミン及びラウリルアミンより合成されたジウレア増ちょう剤である。
・ウレアB:4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネートとオクチルアミン及びオレイルアミンより合成されたジウレア増ちょう剤である。
・ウレアC:4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネートとステアリルアミン及びヘキサメチレンジアミンより合成されたテトラウレア増ちょう剤である。
(添加剤)
・添加剤A:カルシウムサリシレート(INFINEUM社製、M7125)(BN350mgKOH/g)
・添加剤B:カルシウムサリシレート(INFINEUM社製、M7121)(BN225mgKOH/g)
・添加剤C:カルシウムフィネート(LUBRIZOL社製、Lz6490)(BN145mgKOH/g)
・添加剤D:カルシウム12ヒドロキシステアレート(堺化学工業社製、SC−12H)
・添加剤E:カルシウムステアレート(日油社製、カルシウムステアレート)
・添加剤F:カルシウムスルホネート(KING社製、Na−sul729)(BN0.26mgKOH/g)
・添加剤G:カルシウムスルホネート(LUBRIZOL社製、Lz5342)(BN307mgKOH/g)
・添加剤H:亜鉛ナフテネート(DIC社製DAILUBEZ510)
・添加剤I:アルキル有機酸/アルキル有機酸エステル及び亜鉛・カルシウム複合塩(KING社製、K−CORR G−1086A)
・添加剤J:ナトリウムスルフォネート(LUBRIZOL社製、Lz5318A)(BN448mgKOH/g)
表1に示した組成に従い、既知の方法にて、実施例1〜7及び比較例1〜3に係るグリース組成物を得た。
実施例及び比較例について、滴点、混和ちょう度試験、ロール安定度試験、耐水潤滑寿命試験について、前述の試験方法により各試験を行った。得られた実施例及び比較例の各グリースの性質も表1に記す。実施例及び比較例のグリースのちょう度は何れも2号或いは2.5号ちょう度である。滴点は、何れのグリースともに220℃以上でウレアグリースとして遜色のない値である。耐水性の指標については、グリース中に水10%を混合したサンプルにて実施したロール安定度試験、ならびに耐水潤滑寿命試験の結果にて判定できるが、その結果は、実施例のグリースは何れも比較例のグリースよりも優れた潤滑性を示した。具体的には、すべての実施例に係るグリースは、耐水潤滑寿命が400分を超える長い時間であり、且つ、耐水潤滑耐摩耗試験において、20mgを大幅に下回る軸受摩耗量を実現できた。尚、同一系での検証試験により、アルキル有機酸やアルキル有機酸エステルを含有し且つカルシウムスルホネート及び亜鉛ナフテネートの両方を含有する「実施例6」が最も優れた耐水潤滑耐摩耗性を有し、次いで、カルシウムスルホネート及び亜鉛ナフテネートの両方を含有する「実施例5」が優れた耐水潤滑耐摩耗性を有し、次いで、カルシウムスルホネート及び亜鉛ナフテネートのいずれかを含有する「実施例1」及び「実施例4」が優れた耐水潤滑耐摩耗性を有する、という結果となった。他方、比較例に係るグリースは、耐水潤滑寿命及び耐水潤滑耐摩耗性のいずれか又は両方が劣った結果となった。
Claims (6)
- 増ちょう剤として、ウレア化合物と、
基油と、
添加剤の第一成分として、アルカリ土類金属サリシレート、及び/又は、アルカリ土類金属フェネートと、
添加剤の第二成分として、ステアリン酸金属塩である金属石けんと、
添加剤の第三成分として、カルシウムスルホネート、及び/又は、亜鉛ナフテネートと
を含有するグリース組成物であって、
前記第一成分の配合量が、グリース組成物全体を100質量部として0.1〜10質量部であり、
前記第二成分の配合量が、グリース組成物全体を100質量部として0.1〜10質量部であり、
前記第三成分の配合量が、グリース組成物全体を100質量部として0.1〜10質量部である
グリース組成物。 - 前記第三成分として、カルシウムスルホネート及び亜鉛ナフテネートの両方を含有する、請求項1記載のグリース組成物。
- 更に、アルキル有機酸及び/又はアルキル有機酸エステルを含有する、請求項1又は2記載のグリース組成物。
- 増ちょう剤が、ジウレア又はテトラウレアである、請求項1から3のいずれか一項記載のグリース組成物。
- 前記ウレア化合物の配合量が、グリース組成物全体を100質量部として0.5〜50質量部である、請求項1から4のいずれか一項記載のグリース組成物。
- 前記第一成分のBNが、5〜600mgKOH/gである、請求項1から5のいずれか一項記載のグリース組成物。
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