JP7153476B2 - 潤滑油組成物、及び含浸軸受 - Google Patents
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Description
含浸軸受は、一般的に、原料である金属粉末を、混合、成形、焼結、及びサイジング等の各工程を経て多孔質の金属体に成形した後、含浸装置を用いて、当該金属体に潤滑油を真空含油して製造されたものであって、自己給油の状態で使用される滑り軸受である。
含浸軸受は、回転軸の回転に起因するポンピング作用により、多孔質の金属体に含浸されていた潤滑油が回転軸と軸受内面との摺動面に供給され、潤滑を行うものであって、耐久性や剛性に優れるだけでなく、生産コストも低く抑えられるという利点もある。
例えば、特許文献1には、所定の炭素数の二塩基酸と一級アルコールとから構成されるエステルを基油として、SP値が9.2以上、質量平均分子量が10万~100万の(メタ)アクリル酸アルキル重合体を所定量含有し、100℃動粘度を9.3~11.5mm2/sに調製した、含浸軸受用の潤滑油組成物について記載されている。
自動車用の電動モータは、北欧や北米等の寒冷地では-40℃程度の低温環境下でも駆動することが要求される。このような低温環境下で用いられる潤滑油組成物は、粘度が上昇するため、低温流動性の悪化が問題となる。
その一方で、エンジン駆動時のエンジンルーム内は高温となるため、当該潤滑油組成物には、高温環境下でも優れた潤滑性が求められる。
ところで、本発明者の検討によれば、低温時と高温時の温度差が大きく、温度変化が激しい環境下で使用される含浸軸受用の潤滑油組成物は、浸潤性が低下し、金属体の細孔から潤滑油組成物を安定的に供給し難くなる場合があり、鳴きの発生頻度が高まるということが分かった。
そのため、低温時と高温時との温度変化が激しい環境下でも、優れた浸潤性を維持し得る含浸軸受用の潤滑油組成物が求められる。
なお、上述の特許文献1では、上記のような浸潤性に関する検討は行われていない。
[1]エステル系油(A1)を含む基油(A)と、アルキル(メタ)アクリレートに由来する構成単位(b)を有する重合体(B)とを含有する潤滑油組成物であって、
重合体(B)の含有量が、前記潤滑油組成物の全量基準で、0.1~10.0質量%であり、
前記潤滑油組成物の粘度指数が350以上であり、
前記潤滑油組成物の-40℃におけるBF粘度が4000mPa・s以下であり、
含浸軸受に用いられる、
潤滑油組成物。
[2]上記[1]に記載の潤滑油組成物を含浸させた、含浸軸受。
本明細書において、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法で測定される標準ポリスチレン換算の値であり、具体的には実施例に記載の方法により測定された値を意味する。
本明細書において、例えば、「アルキル(メタ)アクリレート」とは、「アルキルアクリレート」及び「アルキルメタクリレート」の双方を示す語として用いており、他の類似用語や同様の標記についても、同じである。
本発明の潤滑油組成物は、エステル系油(A1)を含む基油(A)と、アルキル(メタ)アクリレートに由来する構成単位(b)を有する重合体(B)とを含有する潤滑油組成物である。
そして、本発明の潤滑油組成物は、含浸軸受に好適に使用し得るように、下記要件(I)及び(II)を満たすように調製されたものである。
・要件(I):前記潤滑油組成物の粘度指数が350以上である。
・要件(II):前記潤滑油組成物の-40℃におけるBF粘度が4000mPa・s以下である。
なお、本明細書において、BF粘度は、ASTM D2983に準拠して測定した値を意味する。
しかしながら、上述のとおり、低温時と高温時の温度差が大きく、温度変化が激しい環境下で使用される含浸軸受用の潤滑油組成物において、粘度指数を300程度と高粘度指数化したとしても、浸潤性が不十分となり、金属体の細孔から安定的に供給し難くなる場合があり、鳴きの発生頻度が高くなることが分かった。
また、本発明の潤滑油組成物は、粘度指数が350以上に調製されたものであるため、低温領域から高温領域の広範な温度環境下での使用に際して、良好な潤滑性を発現することができる。
-40℃程度の低温環境下では、潤滑油組成物の粘度が上昇し、流動性の悪化が問題となると共に、低温環境下での浸潤性も低下し、鳴きの発生頻度が高まる等の弊害が生じ得る。
このような問題に対して、本発明の潤滑油組成物は、要件(II)で規定するとおり、-40℃におけるBF粘度が4000mPa・s以下に調製することで、含浸軸受に用いた際の-40℃程度の低温環境下における浸潤性を良好とすることができる。
また、基油(A)と重合体(B)との相溶性によっては、要件(I)及び(II)を満たす潤滑油組成物の調製が困難となる場合がある。つまり、低温環境下、及び、低温時と高温時との温度変化が激しい環境下における、潤滑油組成物の浸潤性の改善するためには、基油(A)と重合体(B)との相溶性を考慮し、要件(I)及び(II)を満たすように調製する必要がある。
・重合体(B)が、アルキル(メタ)アクリレートに由来する構成単位(b)を有するものであること。
・重合体(B)の含有量を、潤滑油組成物の全量基準で、0.1~10.0質量%となるように調製していること。
なお、上記の事項以外にも、エステル系油(A)の種類や、重合体(B)の構成単位(b)のアルキル(メタ)アクリレートの種類、重合体(B)の構成単位の含有割合、重合体(B)の分子量等を適宜考慮することで、上記要件(I)及び(II)を満たす潤滑油組成物とすることができる。
具体的な調製方法については、後述の成分(A)及び(B)の項目に記載のとおりである。
本明細書において、流動点は、JIS K2269:1987に準拠して測定された値を意味する。
以下、本発明の一態様の潤滑油組成物に含まれる各成分の詳細について説明する。
本発明の一態様の潤滑油組成物は、エステル系油(A1)を含む基油(A)を含有する。
基油(A)として、エステル系油(A1)を含有することで、重合体(B)との相溶性が向上し、上記要件(I)及び(II)の潤滑油組成物に調製し易くなる。
上記観点から、本発明の一態様で用いる基油(A)中のエステル系油(A1)の含有量としては、基油(A)の全量(100質量%)基準で、好ましくは60~100質量%、より好ましくは75~100質量%、更に好ましくは90~100質量%、より更に好ましくは95~100質量%である。
なお、本発明の一態様において、基油(A)として、2種以上の基油を組み合わせた混合油を用いる場合、当該混合油の動粘度及び粘度指数が上記範囲であることが好ましい。
エステル系油(A1)としては、エステル結合を有する化合物が挙げられ、例えば、二塩基酸エステル、ポリオールエステル、芳香族エステル、リン酸エステル等が挙げられる。
上記エステル系油は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
つまり、本発明の一態様において、重合体(B)との相溶性をより向上させ、上記要件(I)及び(II)を満たす潤滑油組成物とする観点から、基油(A)が、二塩基酸エステル(A11)を含有することが好ましい。
上記観点から、本発明の一態様で用いる基油(A)中の二塩基酸エステル(A11)の含有量としては、基油(A)の全量(100質量%)基準で、好ましくは60~100質量%、より好ましくは75~100質量%、更に好ましくは90~100質量%、より更に好ましくは95~100質量%である。
また、R3は、炭素数2~20(好ましくは4~16、より好ましくは6~13、更に好ましくは8~12)のアルキレン基である。
なお、当該アルキル基は、直鎖アルキル基であってもよく、分岐鎖アルキル基であってもよいが、分岐鎖アルキル基であることが好ましい。
なお、当該アルキレン基は、直鎖アルキレン基であってもよく、分岐鎖アルキレン基であってもよいが、直鎖アルキレン基であることが好ましい。
本発明の一態様の潤滑油組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、基油(A)として、エステル系油(A1)以外の合成油を含有してもよい。
エステル系油(A1)以外の合成油としては、例えば、α-オレフィン単独重合体、又はα-オレフィン共重合体(例えば、エチレン-α-オレフィン共重合体等の炭素数8~14のα-オレフィン共重合体)等のポリα-オレフィン;イソパラフィン;ポリアルキレングリコール、ポリフェニルエーテル等の各種エーテル;アルキルベンゼン;アルキルナフタレン;等が挙げられる。
これらの合成油は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記観点から、基油(A)中の鉱油の含有量は、基油(A)の全量(100質量%)基準で、好ましくは5質量%未満、より好ましくは2質量%未満、更に好ましくは1質量%未満、より更に好ましくは0.01質量%未満、特に好ましくは0質量%である。
本発明の潤滑油組成物は、アルキル(メタ)アクリレートに由来する構成単位(b)を有する重合体(B)を含有する。重合体(B)は、粘度指数向上剤としての役割を担うものである。
そして、本発明の潤滑油組成物において、重合体(B)の含有量は、前記潤滑油組成物の全量(100質量%)基準で、0.1~10.0質量%であることを要する。
一方、重合体(B)の含有量が10.0質量%超であると、要件(I)を満たす潤滑油組成物とし易くなるが、要件(II)を満たすような潤滑油組成物に調製することが難しくなる。つまり、-40℃程度の低温環境下において、多量の重合体(B)が存在に起因したBF粘度の上昇を招き易い。
ただし、本明細書において、上記「重合体(B)の含有量」は、希釈油で希釈された溶液においては、希釈油の質量を除外した、重合体(B)を構成する樹脂分に換算した含有量である。
重合体(B)の分子量分布が小さくなる程、基油(A)との溶解性が良好となると共に、低温環境下で重合体(B)の凝集が抑制され易くなる。そのため、重合体(B)の分子量分布が2.2以下であれば、要件(I)及び(II)を満たす潤滑油組成物に調製し易くなる。
なお、重合体(B)の分子量分布(Mw/Mn)は、下限値としては特に制限はないが、通常1.05以上、好ましくは1.10以上、より好ましくは1.15以上である。
ただし、本発明の一態様で用いる重合体(B)において、構成単位(b)の含有量としては、重合体の(B)の構成単位の全量(100モル%)基準で、好ましくは70~100モル%、より好ましくは80~100モル%、更に好ましくは90~100モル%、より更に好ましくは95~100モル%である。
構成単位(b1)の含有量は、上記観点から、重合体の(B)の構成単位の全量(100モル%)基準で、好ましくは70~99モル%、より好ましくは75~97モル%、更に好ましくは80~95モル%、より更に好ましくは85~93モル%である。
重合体(B)が、分岐鎖アルキル基を有することで、低温環境下で重合体(B)の凝集が抑制され易く、潤滑油組成物の高粘度指数化にも寄与し得る。また、当該分岐鎖アルキル基の炭素数が25以上であることで、重合体(B)の含有量が比較的少量であっても、高粘度指数化された潤滑油組成物が得られ易くなるため、要件(I)及び(II)を満たす潤滑油組成物に調製し易くなる。
本発明の一態様の潤滑油組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、更に成分(B)以外の潤滑油用添加剤を含有してもよい。
このような潤滑油用添加剤としては、例えば、酸化防止剤、金属系清浄剤、分散剤、摩擦調整剤、耐摩耗剤、極圧剤、流動点降下剤、消泡剤、防錆剤、金属不活性化剤、帯電防止剤等が挙げられる。
また、上記の添加剤としての機能を複数有する化合物(例えば、耐摩耗剤及び極圧剤としての機能を有する化合物)を用いてもよい。
さらに、各潤滑油用添加剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
具体的な成分(B)以外の粘度指数向上剤の含有量としては、成分(B)の全量100質量部に対して、好ましくは0~10質量部、より好ましくは0~5質量部、更に好ましくは0~1質量部、より更に好ましくは0~0.1質量部である。
本発明の潤滑油組成物は、低温領域から高温領域の広範な温度環境下での使用において優れた潤滑性を有し、低温時と高温時との温度変化が激しい環境下でも、優れた浸潤性を維持し得る。
そのため、本発明の潤滑油組成物は、自動車電装機器、家電機器、及びOA事務機器等の機器に組み込まれる含浸軸受に好適に使用し得るが、自動車に搭載される電動モータに組み込まれる含浸軸受として好適に使用し得る。
特に、本発明の潤滑油組成物は、北欧や北米等の寒冷地では-40℃程度の低温環境下で使用されると共に、低温時と高温時の温度差が大きく、温度変化が激しい環境下で使用される含浸軸受に用いられることがより好ましい。
[1]上述の本発明の潤滑油組成物を含浸された、含浸軸受。
[2]含浸軸受用の潤滑油として、上述の本発明の潤滑油組成物を用いる、潤滑油組成物の使用。
JIS K2283:2000に準拠して測定及び算出した。
(2)重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)
ゲル浸透クロマトグラフ装置(アジレント社製、「1260型HPLC」)を用いて、下記の条件下で測定し、標準ポリスチレン換算にて測定した値を用いた。
(測定条件)
・カラム:「Shodex LF404」を2本、順次連結したもの。
・カラム温度:35℃
・展開溶媒:クロロホルム
・流速:0.3mL/min
(3)BF粘度
ASTM D2983に準拠して測定した。
(4)流動点
JIS K2269:1987に準拠して測定した。
表1に示す種類及び配合量の基油、重合体、及び各種添加剤を添加し、潤滑油組成物をそれぞれ調製した。なお、表1の記載において、重合体及び各種添加剤の配合量は、希釈油を除いた有効成分換算(樹脂分換算)での配合量である。
また、潤滑油組成物の調製に使用した、基油、重合体、及び各種添加剤の詳細は以下のとおりである。
・二塩基酸エステル:ドデカン二酸ビス(2-エチルヘキシル)、前記一般式(a-1)中のR1及びR2が2-エチルヘキシル基、R3がデシレン基(-(CH2)10-)である化合物。40℃動粘度=13.9mm2/s、100℃動粘度=3.71mm2/s、粘度指数=163。
・PMA(1):メチルアクリレート/炭素数28~32の分岐鎖アルキル基を有するアルキルアクリレート=88/12(モル%)の含有量比となるように重合してなる重合体。Mw=59万、Mw/Mn=1.9。
・PMA(2):メチルアクリレート/炭素数28~32の分岐鎖アルキル基を有するアルキルアクリレート=90/10(モル%)の含有量比となるように重合してなる重合体。Mw=49万、Mw/Mn=1.8。
・PMA(3):メチルアクリレート/炭素数12~18の直鎖アルキル基を有するアルキルアクリレート=72/28(モル%)の含有量比となるように重合してなる重合体。Mw=31万、Mw/Mn=2.4。
・PMA(4):メチルアクリレート/炭素数16の直鎖アルキル基を有するアルキルアクリレート/炭素数24の分岐鎖アルキル基を有するアルキルアクリレート=67/22/11(モル%)の含有量比となるように重合してなる重合体。Mw=51万、Mw/Mn=3.2。
・PMA(5):メチルアクリレート/炭素数14~16の直鎖アルキル基を有するアルキルアクリレート=48/52(モル%)の含有量比となるように重合してなる重合体。Mw=40万、Mw/Mn=2.4。
・PMA(6):メチルアクリレート/炭素数24の分岐鎖アルキル基を有するアルキルアクリレート=87/13(モル%)の含有量比となるように重合してなる重合体。Mw=42万、Mw/Mn=2.3。
・酸化防止剤(1):アミン系酸化防止剤。
・酸化防止剤(2):フェノール系酸化防止剤。
・分散剤:ポリブテニルコハク酸イミド。
・極圧剤:硫黄・リン系極圧剤。
・金属不活性化剤:ベンゾトリアゾール
また、比較例1~3の潤滑油組成物は、上記の事項に加え、-40℃におけるBF粘度が高いため、低温環境下での流動性及び浸潤性に問題がある結果となった。そのため、これらの潤滑油組成物を含浸軸受に用いた場合に、低温環境下での使用時に、鳴きの発生頻度が高くなると推測される。
Claims (11)
- エステル系油(A1)を含む基油(A)と、アルキル(メタ)アクリレートに由来する構成単位(b)を有する重合体(B)とを含有する潤滑油組成物であって、
前記重合体(B)が、前記構成単位(b)として、メチル(メタ)アクリレートに由来する構成単位(b1)及び炭素数25以上の分岐鎖アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートに由来する構成単位(b2)を有し、
前記構成単位(b1)及び(b2)の合計含有量が、前記重合体(B)の構成単位の全量(100モル%)基準で、95~100モル%であり、
前記重合体(B)の含有量が、前記潤滑油組成物の全量基準で、0.1~10.0質量%であり、
前記潤滑油組成物の粘度指数が350以上であり、
前記潤滑油組成物の-40℃におけるBF粘度が4000mPa・s以下であり、
含浸軸受に用いられる、
潤滑油組成物。 - 前記重合体(B)の重量平均分子量(Mw)が、35万以上である、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 前記重合体(B)の分子量分布(Mw/Mn)(Mw:重合体(B)の重量平均分子量、Mn:重合体(B)の数平均分子量)が、2.2以下である、請求項1又は2に記載の潤滑油組成物。
- 前記構成単位(b1)の含有量が、前記重合体(B)の構成単位の全量(100モル%)基準で、70~99モル%である、請求項1~3のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
- 前記構成単位(b2)の含有量が、前記重合体(B)の構成単位の全量(100モル%)基準で、0.1~30モル%である、請求項1~4のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
- 前記基油(A)が、二塩基酸エステル(A11)を含有する、請求項1~5のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
- 前記基油(A)中の鉱油の含有量が、前記基油(A)の全量基準で、5質量%未満である、請求項1~6のいずれか一項に記載の潤滑油組成物
- 前記潤滑油組成物の流動点が、-40℃以下である、請求項1~7のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
- 前記潤滑油組成物の100℃における動粘度が、10.0~15.0mm2/sである、請求項1~8のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
- 更に酸化防止剤、金属系清浄剤、分散剤、摩擦調整剤、耐摩耗剤、極圧剤、流動点降下剤、消泡剤、防錆剤、金属不活性化剤及び帯電防止剤から選ばれる少なくとも1種を含有する、請求項1~9のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載の潤滑油組成物を含浸された、含浸軸受。
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