JPH10298579A

JPH10298579A - グリース組成物

Info

Publication number: JPH10298579A
Application number: JP10909797A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ueno; 賢治植野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 1998-11-10

Abstract

(57)【要約】【課題】高温下においても特性の変化が小さく、水分と
接触する部位に用いても特性の変化が小さい、耐久性に
優れたグリースとする。【解決手段】増稠剤に水酸化モリブデンと脂肪酸とホウ
酸エステルを反応させて得られたモリブデン−ホウ素化
合物石鹸を少なくとも含む構成とした。モリブデン−ホ
ウ素化合物石鹸は潤滑性に優れ、水分の存在下でもほと
んど分解せず、高温下での使用においても増稠剤として
の特性の変化がほとんどない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の駆動系、
シャーシ部品などの摺動部に潤滑剤として用いられるグ
リース組成物の組成の改良に関する。本発明のグリース
組成物は、等速ジョイントやボールジョイントなど、特
に水と接触しやすい摺動部の潤滑剤として有用である。

【０００２】

【従来の技術】自動車の駆動系、シャーシ部品などの摺
動部には、耐摩耗性、極圧性、低摩擦性などを付与する
ために、潤滑剤としてグリースの利用が増加している。
このグリースは基本的に基油と増稠剤とからなり、増稠
剤としてはリチウム石鹸、カルシウム石鹸、アルミニウ
ム石鹸などが利用されている。そして上記した各種性能
をより向上させるために、これらの成分の組成の改良や
各種添加剤の添加などが提案されている。

【０００３】例えば特開平７−２８６１８８号公報に
は、添加剤として低分子量ポリエチレンを基油１００重
量部に対し１〜５重量部添加した継手用グリース組成物
が開示されている。また同公報には、低分子量ポリエチ
レンに加えて、ホウ素化合物、並びにジアルキルジチオ
燐酸亜鉛、モリブデンジチオカルバメート及び硫黄−燐
系極圧添加剤よりなる群から選ばれた極圧添加剤を配合
することが望ましいことも記載されている。

【０００４】この公報に記載の低分子量ポリエチレンを
添加したグリース組成物によれば、潤滑性に優れ、また
摺動部からの漏洩が減少し、かつ長寿命のグリースとな
る。またホウ素化合物の添加により耐摩耗性が向上し、
グリースの色を非黒色とすることができるため汚れの原
因となるのが防止される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】グリースは、長期間使
用すると潤滑性能が低下することが知られている。この
原因は、基油が蒸発や膜透過などにより減少すること、
あるいは添加剤に変質や消耗が生じることに起因すると
考えられている。特に極圧添加剤は反応性が高いために
変質しやすく、かつコストや溶解性などが不十分である
ために添加量に制限があり、これらの理由により長寿命
化が困難となっている。

【０００６】さらに増稠剤として従来より一般に用いら
れているリチウム石鹸、カルシウム石鹸、アルミニウム
石鹸などは融点が比較的低いために、高温下で用いられ
るグリースでは増稠性が低下するため用いることが困難
である。またこれらの金属石鹸を用いたグリースでは、
水分と接触する部位に使用すると増稠性が低下してグリ
ースとしての機能が低下するという不具合がある。

【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、高温下においても特性の変化が小さく、水
分と接触する部位に用いても特性の変化が小さい、耐久
性に優れたグリースとすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、グリースの
構成要素である基油、増稠剤及び添加剤のうち、消耗、
蒸発などの変化が最も小さな増稠剤に着目し、増稠剤そ
のものに潤滑性を付与することを想起した。そして各種
増稠剤について鋭意研究した結果、モリブデン−ホウ素
化合物石鹸がきわめて好ましい特性をもつことを発見
し、本発明を完成したものである。

【０００９】すなわち上記課題を解決する請求項１に記
載のグリース組成物の特徴は、基油と増稠剤とからなる
グリース組成物において、増稠剤として少なくともモリ
ブデン−ホウ素化合物石鹸を含むことにある。また請求
項２に記載のグリース組成物の特徴は、請求項１に記載
のグリース組成物において、モリブデン−ホウ素化合物
石鹸は、水酸化モリブデンと脂肪酸の合計１００重量部
に対してホウ酸エステルを３〜７重量部配合し反応させ
て得られたものであることにある。

【００１０】

【発明の実施の形態】モリブデンは固体潤滑剤として広
く用いられているから、増稠剤としてモリブデン石鹸を
用いることは容易に想起される。ところがモリブデン石
鹸は、水分の存在下で分解しやすく、固体モリブデンが
分離するという不具合がある。したがってモリブデン石
鹸を増稠剤として用いたグリースでは、使用中に増稠性
が低下して漏洩が生じたり潤滑性が低下してしまう。

【００１１】そこで本発明のグリース組成物では、増稠
剤として少なくともモリブデン−ホウ素化合物石鹸を含
んでいる。モリブデン−ホウ素化合物石鹸は水分の存在
下でもほとんど分解せず、高温下での使用においても増
稠剤としての特性の変化がほとんどない。したがって増
稠剤として少なくともモリブデン−ホウ素化合物石鹸を
含む本発明のグリース組成物では、水分と接触する部位
に用い、かつ高温下で長期間使用しても、特性の低下が
ほとんど生じず耐久性にきわめて優れている。

【００１２】そしてモリブデン−ホウ素化合物石鹸を増
稠剤として含むグリースは、添加剤を使用しなくとも高
い潤滑性を示し、添加剤に起因する耐久性の低下を回避
することができる。このモリブデン−ホウ素化合物石鹸
とは、ＭｏＢ石鹸、ＭｏＢ₂石鹸及びＭｏ ₂Ｂ石鹸から
選ばれるものである。このモリブデン−ホウ素化合物石
鹸は、例えば水酸化モリブデンなどの無機モリブデン源
とステアリン酸などの脂肪酸とホウ酸エステルなどのホ
ウ素源とを混合してけん化反応させることにより製造す
ることができる。

【００１３】モリブデンの金属石鹸を製造する場合、モ
リブデン源としては無機化合物である必要があり、水酸
化モリブデンを用いることができる。また脂肪酸として
は、炭素数１７のステアリン酸を始めとして炭素数５〜
２２の脂肪酸を用いることができる。またホウ素源とし
ては、オルトホウ酸、ホウ酸エステル、有機ホウ素化合
物などを用いることが可能であるが、水分を取り込みや
すい性質をもつホウ酸エステルが特に好ましい。

【００１４】なお、水酸化モリブデンと脂肪酸との反応
においては、水酸化モリブデン（Ｍｏ（ＯＨ）₃）はき
わめて不安定な化合物であり、容易に分解して水とモリ
ブデン固体に分離するため、けん化反応が十分生じな
い。しかしホウ酸エステルを配合すると、ホウ酸エステ
ルの水分を取り込む性質により水酸化モリブデンと脂肪
酸との反応が助長され、増稠性をもつモリブデン−ホウ
素化合物石鹸が得られる。

【００１５】この場合において、請求項２に記載された
ように、水酸化モリブデンと脂肪酸の合計１００重量部
に対してホウ酸エステルを３〜７重量部配合して反応さ
せたモリブデン−ホウ素化合物石鹸が特に好ましい特性
をもつ。ホウ酸エステルの添加量がこの範囲より少ない
と潤滑特性が低下し、この範囲より多くなると固体のホ
ウ酸の生成により摺動部の摩耗量が増大してしまう。

【００１６】このモリブデン−ホウ素化合物石鹸の添加
量は、必要とするグリースの粘度によって異なるが基油
１００重量部に対して１０〜３０重量部程度で一般的な
グリースの粘度とすることができる。モリブデン−ホウ
素化合物石鹸が１０重量部より少ないと粘度が低くなり
すぎてグリースとしては適さず、３０重量部より多くな
ると粘度が高すぎてグリースとしての取り扱い作業性が
低下する。

【００１７】基油としては、従来のグリースに用いられ
ているものを用いることができ、ポリα−オレフィン、
ポリブテン合成スクワランなどの合成炭化水素系基油、
二塩基酸ジエステル、ネオペンチルポリオールエステル
などのポリオールエステル系基油、アルキルフォスフェ
ートエステル、アリルフォスフェートエステルなどの燐
酸エステル系基油、ポリエチレングリコール、ポリプロ
ピレングリコール、ポリエチレングリコールエステル、
ポリエチレングリコールエーテルなどのポリグリコール
系基油、あるいはナフテン系鉱油、パラフィン系鉱油、
芳香族系鉱油、高度生成鉱油などの鉱油系基油などから
選択して用いることができる。このうち１種類でもよい
し、複数種類併用することもできる。

【００１８】増稠剤とは、基油中に分散してミセル構造
をとることにより半固体状を呈する役割を担うものであ
り、本発明では少なくともモリブデン−ホウ素化合物石
鹸を含んでいる。増稠剤全体をモリブデン−ホウ素化合
物石鹸から構成することが望ましいが、他の増稠剤を併
用することもできる。併用できる他の増稠剤としては、
ナトリウム石鹸、リチウム石鹸、カルシウム石鹸、カル
シウムコンプレックス石鹸、アルミニウムコンプレック
ス石鹸、リチウムコンプレックス石鹸などの石鹸系増稠
剤、有機ベントナイト、超微粒子シリカ、ナトリウムテ
レフタレート、尿素系化合物、ポリテトラフルオロエチ
レンなどの非石鹸系増稠剤が例示される。

【００１９】増稠剤中にはモリブデン−ホウ素化合物石
鹸を８０重量％以上用いることが好ましい。モリブデン
−ホウ素化合物石鹸がこれより少なくなるとモリブデン
−ホウ素化合物石鹸の効果が得られず、耐久性が低下す
る。前記したように増稠剤をモリブデン−ホウ素化合物
石鹸１００％で構成することが望ましい。本発明のグリ
ース組成物には、基油と増稠剤以外に、必要により酸化
防止剤、防錆剤などの通常添加される添加剤を混合する
こともできる。酸化防止剤としては、2,6-ジ−t-ブチル
パラクレゾール、4,4'メチレンビス（2,6-ジ−t-ブチル
フェノール）、4,4'メチレンビス（6-t-ブチル−o-クレ
ゾール）などのフェノール系や、p,p'−ジオクチルジフ
ェニルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、フェノ
チアジンなどの芳香族アミン系の連鎖停止型酸化防止
剤、硫化油脂、ベンジルサルファイド、ジアセチルサル
ファイドなどの硫黄系や、ジアルキルジチオ燐酸亜鉛、
ジアリルジチオ燐酸亜鉛などの硫黄、燐系の過酸化物分
解型酸化防止剤、N,N'ジサリチルデン−1,2-ジアミノプ
ロパン、ベンゾトリアゾール、２（n-ドデシルジチオ）
ベンズイミダゾールなどの金属不活性型酸化防止剤の１
種又は２種以上を用いることができる。

【００２０】また防錆剤としては、バリウムナフタレン
スルフォネートなどのスルフォネート系、N-アルキルト
リメチレンジアミンジオレエート、脂肪族アミン−ナフ
テン酸縮合物などのアミン系、各種ナフテン酸塩類、オ
レイルザルコシンなどを１種又は２種以上用いることが
できる。

【００２１】

【実施例】以下、試験例、実施例及び比較例により本発
明を具体的に説明する。（試験例１）基油としてのパラフィン系鉱油が７５重量
％、増稠剤としてのＬｉ石鹸が２０重量％からなり、さ
らに添加剤としてモリブデンジチオカルバメートが５重
量％添加された等速ジョイント用グリースを用い、使用
中の各構成要素の変化率を調査した。試験条件は、等速
ジョイントベンチ耐久試験機を用い、回転数６０００ｒ
ｐｍ、荷重４００Ｎ、温度１００℃の条件で行った。結
果を図１に示す。

【００２２】なお、基油については動粘度の変化率を測
定し、増稠剤についてはその含有量の変化率を測定し、
添加剤についてはその含有量の変化率を測定した。図１
より、基油は時間にほぼ比例して動粘度が低下してい
る。これは、上記のような高速・高温条件下では、剪断
及び熱劣化が生じたためである。また添加剤は１０００
時間までの初期に減量が大きく、それ以後はほぼ飽和し
ている。これは、摩擦面のなじみができていない初期に
おいて添加剤が特に反応し、また熱によっても分解する
が、摩擦面に添加剤による皮膜が形成されてからは反応
がほとんど生じないためである。一方、増稠剤の変化率
は基油及び添加剤に比べて小さく、使用中の特性変化は
増稠剤が最も小さいことがわかる。また熱による増稠剤
の溶解も見られなかった。

【００２３】この試験結果より、基油を固定してグリー
スの性能の経時変化を小さくするには、添加剤を用い
ず、増稠剤に添加剤の機能をもたせることが有効である
と考えられる。（試験例２）そこで固体潤滑剤として広く用いられ、添
加剤として有用なモリブデンを増稠剤として用いること
を想起し、モリブデン石鹸を製造する実験を行った。結
果を表１に示す。

【００２４】＜サンプル１＞反応装置として１０ｋｇの
けん化釜を用い、モリブデンジチオカルバメートが１０
重量％、ステアリン酸が８重量％、パラフィン系鉱油が
８２重量％となるように投入して、１３０℃で２時間加
熱反応させ、次いで１３０℃から室温まで３時間かけて
冷却した。

【００２５】しかしながら、モリブデンジチオカルバメ
ートは有機金属化合物であるために、ステアリン酸との
反応が全く生じずモリブデン石鹸は製造できなかった。＜サンプル２＞そこでモリブデンジチオカルバメートの
代わりに水酸化モリブデンを１０重量％用いたこと以外
はサンプル１と同様にして反応させた。ところが反応系
において水分が分離し、モリブデン石鹸は製造できなか
った。

【００２６】これは、水酸化モリブデンがきわめて不安
定な化合物であるために、分解しやすく水分とモリブデ
ン固体とに分離するためである。なお、水酸化モリブデ
ンの量がステアリン酸よりも多めになっているのは、反
応系をアルカリ性に保つためである。以下のサンプルも
同様である。＜サンプル３＞そこで、水酸化モリブデンから分離した
水分を吸収することを想起し、水分を吸収しやすい物質
としてホウ酸エステル（ＭＴＧボレート）をさらに２重
量％添加し、パラフィン系鉱油を２重量％減らしたこと
以外はサンプル２と同様にして反応させた。これにより
けん化反応が円滑に進行し、増稠剤が製造できた。な
お、ホウ素自体に耐摩耗性向上効果があるので、ホウ酸
エステルを用いることでグリースの潤滑性が一層向上す
ることが期待される。

【００２７】＜サンプル４，５＞また上記ホウ酸エステ
ルの添加量を５重量％及び８重量％と変化させて同様に
反応させたところ、いずれも増稠剤が製造できた。サン
プル３〜５の反応式は、次式に示すようになると推定さ
れ、モリブデン−ホウ素化合物石鹸が形成される。な
お、ホウ酸エステルは水分を吸収することによりホウ酸
を生成し、その反応は平衡反応である。そして生成した
ホウ酸は耐摩耗性向上に効果があり、このようにして得
られたモリブデン−ホウ素化合物石鹸を増稠剤としたグ
リースは、添加剤を不要として優れた潤滑性を有してい
る。

【００２８】 Mo(OH)₃ ＋ RCOOH ＋｛R［O-(CH₂)_x］_y-O｝₃B → 水酸化モリブデン＋ステアリン酸＋ホウ酸エステル → ｛［Mo(OH)₃+RCOOH］＋ H₃BO₃｝＋ 3R［O-(CH₂)_x］_y-OH モリブデン石鹸＋ホウ酸＋残渣（モリブデン−ホウ素化合物石鹸）＜サンプル６＞なお、サンプル１の組成にさらにホウ酸
エステルを５重量％添加し、パラフィン系鉱油を５重量
％減らしたこと以外はサンプル１と同様に反応させた
が、サンプル１と同様にモリブデンジチオカルバメート
は有機金属化合物であるために、ステアリン酸との反応
が全く生じずモリブデン石鹸は製造できなかった。つま
りモリブデンジチオカルバメートを用いたのでは、ホウ
酸エステルの添加は全く意味がない。

【００２９】

【表１】

【００３０】（実施例１）そこで、パラフィン系鉱油１
００重量部に対して、サンプル４で製造されホウ酸エス
テルを５重量％用いたモリブデン−ホウ素化合物石鹸２
０重量部を混合し、スクリュー付きけん化釜で混練して
グリースを調製した。添加剤は使用していない。

【００３１】得られたグリースの潤滑性を評価するた
め、耐摩耗試験を行った。詳しくは、シェル４球摩耗試
験機を用い、回転数３０００ｒｐｍ、荷重１００ｋｇ、
温度７０℃、時間１時間の条件で摩耗量を測定した。結
果を図２に示す。（実施例２〜７）またホウ酸エステルの添加量を１〜１
０重量％の範囲で種々変化させたこと以外はサンプル３
〜５と同様にしてそれぞれのモリブデン−ホウ素化合物
石鹸を製造し、上記と同様にそれぞれのモリブデン−ホ
ウ素化合物石鹸を用いて、実施例２〜７のグリースを調
製した。そして同様に摩耗量を測定し、結果を図２に示
す。

【００３２】図２より、ホウ酸エステルの添加量が３〜
７重量％で調製されたモリブデン−ホウ素化合物石鹸を
用いたグリースでは、摩耗量が１０μｍ以下となってき
わめて潤滑性に優れていることがわかる。一方、ホウ酸
エステルの添加量が３重量％未満で調製されたモリブデ
ン−ホウ素化合物石鹸では、ホウ素の絶対量に不足する
ためほぼモリブデン単独の潤滑性となり、耐摩耗性が低
下する。またホウ酸エステルの添加量が７重量％を越え
て調製されたモリブデン−ホウ素化合物石鹸では、生成
した固体のホウ酸がアブレッシブ材として作用したため
耐摩耗性に対して逆効果となっている。

【００３３】（比較例）一方、パラフィン系鉱油１００
重量部と、Ｌｉ石鹸２０重量部と、モリブデンジチオカ
ルバメート５重量部を混合し、スクリュー付きけん化釜
で混練して比較例のグリースを調製した。この比較例の
グリースは、使用初期においては実施例１のグリースと
同等の潤滑特性を有している。

【００３４】（試験例３）実施例１と比較例のグリース
を用い、耐久性試験を行った。等速ジョイントベンチ耐
久試験機を用い、回転数６０００ｒｐｍ、荷重４００
Ｎ、温度１００℃の条件で２０００時間の耐久試験を行
った。その結果、比較例のグリースでは１０００時間の
耐久試験でフレーキングが発生したが、実施例１のグリ
ースでは２０００時間経過後もフレーキングの発生がな
く、きわめて耐久性に優れていることが確認された。

【００３５】

【発明の効果】すなわち本発明のグリース組成物によれ
ば、長期間使用後も安定した潤滑性を示し、耐久性に優
れている。またモリブデン−ホウ素化合物石鹸は耐熱性
に優れているため、従来より高い温度条件まで使用が可
能となり、使用可能な温度域が格段に拡がる。

【００３６】さらに水分が混入しても、混入した水分は
ホウ酸エステルの平衡反応に吸収されるため、水分混入
が考えられる自動車の駆動系やシャーシ系部品の摺動部
に用いても高い潤滑性が確保される。また高価な添加剤
を用いなくてもよいので、コスト面からも多大な効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】試験例１における耐久試験時間と特性変化率と
の関係を示すグラフである。

【図２】実施例及び比較例のグリースにおいてホウ酸エ
ステルの添加量と摩耗量との関係を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ１０Ｍ 121:04） (Ｃ１０Ｍ 121/04 113:08 115:00 117:02）Ｃ１０Ｎ 10:12 20:00 30:00 30:08 40:04 50:10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基油と増稠剤とからなるグリース組成物
において、該増稠剤として少なくともモリブデン−ホウ
素化合物石鹸を含むことを特徴とするグリース組成物。
【請求項２】前記モリブデン−ホウ素化合物石鹸は、
水酸化モリブデンと脂肪酸の合計１００重量部に対して
ホウ酸エステルを３〜７重量部配合し反応させて得られ
たものであることを特徴とする請求項１記載のグリース
組成物。