JPH0641592B2 - 摺動スイッチ用導電性グリース - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、摺動しながら通電がおこなわれる常閉摺動ス
イッチおよび開閉時に電気アークを発生する切替摺動ス
イッチの信頼性と耐久性を著しく向上させる摺動スイッ
チ用導電性グリースに関する。

従来の技術 従来からこの種の摺動スイッチにおいては、摺動接点用
導電性グリースの経時的劣化等に起因して次の様な問題
がある。即ち、(i)接点面においてグリースが消失して
酸化膜が形成されたり、異物が形成されて電圧降下が増
大したり、(ii)アークによる接点金属の蒸発粉末および
グリースの炭化粉末が絶縁体に付着して絶縁劣化をもた
らし、（iii）接点のチャッタリングによって誘起電圧
が発生し、(iv)低温において高粘度のグリースが接点面
に付着して接触面が絶縁性になったり、また、(V)基油
の種類(エステルや芳香族系の基油等)によってはプラス
チック絶縁体がおかされることがある。

このため当該分野においては次の(a)〜(e)の特性を有す
るグリースの開発が要請されている。

(a)電気アークの発生点の接点面に高い電圧降下をもた
らす異物を生成しない、 (b)電気アーク等の高温下においても接点消耗や接点摩
耗が少ない、 (c)電気アーク等の高温で加熱されても炭化物残渣が少
い。

(d)高温で低抵抗値を示す負特性を示す抵抗体であり接
点のチャッタリングによっても誘起電圧を発生させな
い、 (e)低温から高温までの広範囲の温度、例えば−３０℃
〜１５０℃において使用可能である、 (f)ＰＣ、ＡＢＳ、ＰＭＭＡ等のプラスチックをおこさ
ない。

(g)離油度が小さくグリースの経時変化が少ない。

しかしながら、このような特性を兼有する摺動スイッチ
用導電性グリースは提供されていない。例えば、従来の
比較的良好な導電性グリースとしては、シリコン系基
油、炭化水素系基油またはポリグリコール系基油に有機
物親和性の第４級アンモニウム塩含有粘度鉱物を配合し
たグリースが知られているが、シリコン系のグリースは
(a)の条件を満足させず、炭化水素系のグリースは特に
(c)の特性が劣り、多量の炭化物残渣を生成させ、また
高温で炭化物を生成しないと言われているポリグリコー
ル系のグリースの場合でさえ比較的多くの炭化物が生成
するたけでなく、(b)の条件を満足させない又(g)の離油
度も５％前後と比較的大きいという問題が我々の評価で
はみられた。

発明が解決しようとする問題点 本発明はこのような事情に鑑み、上記の(a)〜(f)の特性
を兼有する摺動スイッチ用導電性グリースを提供するた
めになされたものである。

問題点を解決するための手段 即ち本発明は、アルキレンオキサイド−多価アルコール
付加重合オリゴマーおよび鎖状炭化水素オリゴマーをモ
ル比１：0.5〜1.5の割合で含む基油１００重量部、有機
物親和性の第４級アンモニウム塩含有粘土鉱物１０〜４
０重量部および高級脂肪酸のリチウム塩５〜２０重量部
含有する摺動スイッチ用導電性グリースに関する。

本発明に使用するアルキレンオキサイド−多価アルコー
ル付加重合オリゴマーは、アルキレンオキサイド、例え
ばエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレ
ンオキサイド、等から選択される１種もしくはそれ以上
の化合物を多価アルコール、例えばエチレングリコー
ル、プロピレングリコール等から選択される多価アルコ
ールを常法によって付加重合させることによって得られ
る親和性オリゴマーであって、分子量は通常３００〜４
０００、好ましくは１０００〜２０００である。

特に(5)の要求から好適なこの種の付加重合オリゴマー
としては次式： （式中、Ｒは炭素原子数１〜１８のヒドロキシアルキル
残基を示し、nは１〜４０の数を示す） で表わされるポリオキシプロピレングリーコールモノア
ルキルエーテルが例示される。

本発明に使用する鎖状炭化水素オリゴマーとしてはパラ
フィン系精製鉱油、α−オレフィン重合油、エチレン・
α−オレフィン重合油、等が挙げられるが、これらのオ
リゴマーの分子量は通常４００〜３０００、好ましくは
５００〜１５００である。

特に好適なこの種のオリゴマーとしては炭素原子数６〜
１２の水素化されたα−オレフィンオリゴマーまたはエ
チレン含有量が３０〜７０重量％のエチレン・α−オレ
フィンコオリゴマーが例示される。

本発明によるグリースの基油は上記のアルキレンオキサ
イド−多価アルコール付加重合オリゴマーと分子量が前
記オリゴマーの分子量の１／２〜１／３の鎖状炭化水素
オリゴマーをモル比１：0.2〜1.5の割合で含むもので、
該付加重合オリゴマーの配合量がこの範囲よりも多過ぎ
ると実験例では接点の摩耗量が増し又絶縁体への摩耗粉
の粘着がみられる。逆に少な過ぎると開閉電力が大きく
開閉時アークを発生する場合はアーク熱による基油の炭
化物残渣が増し、絶縁体に付着し、絶縁劣化をおこす。
混合する二種の基油のこの分子量のちがいはこの配合が
(e)の低温特性と(g)の離油度の特性に好適であるためで
ある。

本発明によるグリースは上記の基油１００重量部あたり
有機物親和性の第４級アンモニウム塩含有粘土鉱物１０
〜２０重量部および高級脂肪酸のリチウム塩５〜２０重
量部配合することによって調製される。

第４級アンモニウム塩含有粘土鉱物はグリースに導電性
を付与する添加剤であって、特に好適なものとしてはジ
メチルジオクタデシルアンモニウムモンモリロナイトお
よびジメチルペンチルオクタデシルアンモニウムヘクト
ライト(例えばクニミネ工業社のこの種の市販品)等が挙
げられるが、これらは所望により２種以上併用してもよ
い。

該第４級アンモニウム塩含有粘土鉱物の配合量が１０重
量部以下の場合にはグリースに十分な導電性を付与する
ことができず、２０重量部以上になるとグリースの稠度
が増しグリースの塗布性が悪くなると共にこの成分はア
ーク熱の高温にさらされた場合灰分として残り電気接点
間に残ることもあるので好ましくない。

高級脂肪酸のリチウム塩は増稠剤としての効果のほか
に、境界潤滑性を高めるために配合するが、これは絶縁
体用樹脂としてミネラルやガラス繊維等の無機質添加剤
を配合した樹脂を使用する場合があるからである。

このようなリチウム塩としてはステアリン酸リチウム、
１２ヒドロオキシステアリン酸リチウム及びステアリン
酸リチウムと１２ヒドロオキシステアリン酸リチウムの
混合石けんが特に好適出あり、その配合量は上記の基油
１００重量部に対して５〜３０重量部であって５重量以
下では接点及び絶縁体の摩耗が劣り、３０重量部以上で
はグリースの塗布性が悪くなる。

さらに本発明による摺動スイッチ用導電性グリースには
所望により、潤滑性をさらに向上させるために有機モリ
ブデン化合物、例えばモリブデンジチオカーバネートを
0.1〜５重量部配合してもよい。

本発明によるグリースには所望によりさらに常套の各種
の添加剤、ポリマー増粘剤等を適宜配合してグリースの
粘度指数や離油度等を調整してもよい。

本発明によるグリースは例えば第１図に示すような摺動
スイッチの接点摺動面に塗布するのに好適なグリースで
ある。即ち、該摺動スイッチは、樹脂系絶縁体(1)に固
定接点(2)を埋設し、該固定接点(2)と絶縁体(1)との間
にエアーギャップ(3)を設け、該平板固定子上を可動接
点(4)の接点部(4a)が摺動し、固定接点面(2a)と接離す
ることによりスイッチが開閉し、このスイッチの開閉時
に該エアーギャップ部による負荷直切りで数アンペア〜
数十アンペアの電流が開閉されて電気アークが発生する
ような構造を有するスイッチであって、本発明によるグ
リース(5)は該絶縁体(1)の表面および固定接点(2)の表
面(2a)に所定の厚みで塗布される。

以下、本発明を実施例によってさらに説明する。

実施例１〜３ 表−１の配合処方によって調製した本発明による摺動ス
イッチ用導電性グリース１(実施例１)、２(実施例２)お
よび３(実施例３)の性状を表−１に示す。

比較例１〜３ 表−１の配合処方によって調製した摺動スイッチ用導電
性グリース１′(比較例１)、２′(比較例２)および３′
(比較例３)の性状を表−１に示す。

グリースの性能試験 上記のようにして調製したグリース１〜３および１′〜
３′の性能を評価するために以下の試験をおこなった。

第１図に示す摺動スイッチに類似した第２図および第３
図に示す実験用の摺動スイッチを作成した。第２図に示
す固定子(10)は樹脂絶縁体(11)の中心に固定接点(12)お
よび９０度間隔をあけて固定接点(13)を埋設し、可動接
点(14)の摺動部に当たる固定接点(13)の両側部にエアー
ギャップ(15)を設けている。該固定子(10)は第３図に示
すように、回転モータ(16)の回転軸(17)に固定する一
方、基台(18)に固定した一対の可動接点(14),(19)を固
定子(10)上方に配置し、可動接点(19)の接点面(19a)を
固定子(10)の中央の固定接点(12)に常時接触させると共
に、可動接点(14)の接点部(14a)を上記固定接点(13)と
接離させ、よって、スイッチを開閉するようにしてい
る。

樹脂絶縁体(11)としてはミネラル配合ナイロン６６樹脂
成形体またはガラス繊維配合ポリエステル樹脂成形体を
使用し、接点(12)〜(14)および(19)には銅接点を使用し
た。

上記のようにして調製した各々のグリースを固定子(10)
の樹脂絶縁体(11)の表面並びに固定接点(12)および(13)
の表面に塗布した(塗布量：１０mg／cm²)。

試験条件は、スイッチ開閉時に十分な電気アークを発生
させるためにＤＣ２4.５Ｖ、１２０Ｗ、開閉速度１cm／
secとし、該条件下で５万回転以上の耐久試験をおこな
ってスイッチの耐久性能等(a′)〜(f′)を評価し、結果
を表−１に示す。

この場合、耐久性能等(a′)〜(f′)および(g′)は前記
のグリスの望ましい特性(a)〜(f)および(g)に対応する
もので、試験ＩおよびIIは絶縁体としてそれぞれミネラ
ル配合ナイロン６６樹脂(カオリン／タルク)(20／20％)
配合ナイロン６６)およびガラス繊維１２０％配合不飽
和ポリエステル樹脂を使用したときの評価である耐久性
能(a′)〜(f′)および(g′)の評価基準は次の通りであ
る。

(a′)；電圧降下が５０mV以下の場合をＡ、それ以上の
場合をＢとする。

(b′)；１５mgの可動接点を５万回摺動させたときの接
点摩耗量が2.5mg以下の場合をＡ、それ以上の場合をＢ
とする。

(c′)；エアーギャップから３mm点の絶縁抵抗が１０Ｍ
Ω以上の場合をＡとし、それ以下の場合をＢとする。

(d′)；接点の数μのチャッタリングによって誘起電圧
が発生しない場合をＡ、該誘起電圧が発生する場合をＢ
とする。

(e′)；−３０℃における始動トルクおよび回転トルク
がそれぞれ２０００gcm以下および１０００gcm以下の場
合Ａとし、これら以上の場合をＢとする。

(f′)；８０℃においてＰＣ、ＰＭＭＡおよびＡＢＳを
おかさない場合(限界応力の低下がない場合)をＡとし、
これらをおかす場合をＢとする。

(g′)；１００℃、２４Ｈでの値(％) さらに、一部の試料に関しては、上記の耐久試験におけ
る耐久回数と電圧降下もしくはエアーギャップから３mm
離れた点における絶縁抵抗との関係を第４図〜第１１図
に示す。これらの最大値及び最少値は第２図に示すテス
トサンプルの４ケ所で測定したものの値である。(いず
れの場合も樹脂絶縁体として(カオリン／タルク)(20／2
0％)配合ナイロン６６を使用した。即ち、第４図と第５
図はグリス１に関し、第６図と第７図はグリース１′に
関し、第８図と第９図はグリース２′に関し、第１０図
と第１１図はグリース３′に関する。

基油として鎖状炭化水素オリゴマーまたはアルキレンオ
キサイド−多価アルコール付加重合オリゴマーを単独で
使用した場合または両者を所定の割合で併用した場合に
は比較例１〜３の結果が示すように、前記の望ましい特
性(a)〜(g)を兼有する摺動スイッチ用導電性グリースは
得られないが、両者を所定の割合で併用した基油に第４
級アンモニウム塩含有粘土鉱物および高級脂肪酸のリチ
ウム塩を所定量配合した場合には実施例１〜３の結果が
示すように、該特性(a)〜(f)および(g)を兼有する摺動
スイッチ用導電性グリースが得られる。

例えば、α−オレフィン重合油を基油とするグリース
１′の場合には摩耗が増加し、摩耗粉が絶縁体に付着し
て絶縁劣化がもたらされ(第６図および第７図参照)、ポ
リオキシプロピレングリコールモノエーテルを基油とす
るグリース２′の場合には炭化物残渣が生じて絶縁劣化
がもたらされ(第８図および第９図参照)、またはα−オ
レフィン重合油にステアリン酸リチウムと潤滑性を向上
させる有機モリブデン化合物を配合した非導電性グリー
ス３′の場合には著しいグリースの炭化と接点の摩耗が
発生するが(第１０図および第１１図参照)、ポリオキシ
プロピレングリコールモノエーテルとα−オレフィン重
合油を所定の割合で混合した基油に所定量のステアリン
酸リチウム、第４級アンモニウム塩含有粘土鉱物および
有機モリブデン化合物を配合したグリース１の場合には
グリースの炭化や接点の消耗は極めて少なく、電圧降下
の増大や絶縁体の絶縁劣化もみられない(第４図および
第５図参照)。

従って、本発明によるグリースを使用することによって
摺動スイッチの信頼性と耐久性は大幅に改良される。

本発明によるグリースは小電流から大電流用の通電およ
び切替スイッチの接点および絶縁体の摺動面の潤滑グリ
ースとして好適なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による摺動接点用グリースを好適に使用
し得る接点摺動面を有する摺動スイッチの一態様を示す
模式的断面図である。 第２図はグリースの耐久性能試験に使用した摺動スイッ
チ固定子の平面図である。 第３図は第２図の要部を通る模式的断面図である。 第４図および第５図はグリース１を用いた耐久試験にお
ける耐久回数と電圧降下との関係および耐久回数と絶縁
抵抗との関係をそれぞれ示す。 第６図および第７図はグリース１′を用いた耐久試験に
おける耐久回数と電圧降下との関係および耐久回数と絶
縁抵抗との関係をそれぞれ示す。 第８図および第９図はグリース２′を用いた耐久試験に
おける耐久回数と電圧降下との関係および耐久回数と絶
縁抵抗との関係をそれぞれ示す。 第１０図および第１１図はグリース３′を用いた耐久試
験における耐久回数と電圧降下との関係および耐久回数
と絶縁抵抗との関係をそれぞれ示す。 (1)および(11)は樹脂絶縁体、(2)、(12)および(13)は固
定接点を示し、(3)および(15)はエアーギャップ、(4)、
(14)および(19)は可動接点、(5)は摺動接点用グリー
ス、(10)は固定子、(16)はモータを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｍ 107:34 107:10 117:02 113:10 115:08） Ｃ１０Ｎ 10:02 40:14 50:10 (72)発明者 保崎 喜久男 東京都大田区西蒲田１丁目16番５号 (56)参考文献 特開 昭59−142293（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−100654（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−16066（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−152196（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルキレンオキサイド−多価アルコール付
   加重合オリゴマーおよび鎖状炭化水素オリゴマーをモル
   比１：0.5〜1.5の割合で含む基油１００重量部、有機物
   親和性の第４級アンモニウム塩含有粘土鉱物１０〜２０
   重量部および高級脂肪酸のリチウム塩５〜２０重量部含
   有する摺動スイッチ用導電性グリース。
2. 【請求項２】アルキレンオキサイド−多価アルコール付
   加重合オリゴマーが次式： （式中、Ｒは炭素原子数１〜１８のヒドロキシアルキル
   残基を示し、ｎは１〜４０の数を示す）で表わされるポ
   リオキシプロピレングリコールモノアルキルエーテルで
   ある第１項記載のグリース。
3. 【請求項３】鎖状炭化水素オリゴマーが炭素原子数６〜
   １２の水素化されたα−オレフィンオリゴマーまたはエ
   チレン含有量が３０〜７０重量％のエチレン−α−オレ
   フィンコオリゴマーで、その分子量が前記２項に示した
   ポリオキシプロピレングリコールモノエーテルの分子量
   の1/2〜1/3である第１項記載のグリース。
4. 【請求項４】第４級アンモニウム塩含有粘土鉱物がジメ
   チルジオクタデシルアンモニウムモンモリロナイトおよ
   び／またはジメチルペンチルオクタデシルアンモニウム
   ヘクトライトである第１項記載のグリース。
5. 【請求項５】高級脂肪酸のリチウム塩がステアリン酸リ
   チウム石けんである第１項記載のグリース。