KR100592133B1 - 그리이스조성물 - Google Patents

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KR100592133B1 KR1019980057334A KR19980057334A KR100592133B1 KR 100592133 B1 KR100592133 B1 KR 100592133B1 KR 1019980057334 A KR1019980057334 A KR 1019980057334A KR 19980057334 A KR19980057334 A KR 19980057334A KR 100592133 B1 KR100592133 B1 KR 100592133B1
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다케카쓰 기타
히데카 스기모토
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이데미쓰 고산 가부시키가이샤
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M169/00Lubricating compositions characterised by containing as components a mixture of at least two types of ingredient selected from base-materials, thickeners or additives, covered by the preceding groups, each of these compounds being essential
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2050/00Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated
    • C10N2050/10Semi-solids; greasy

Abstract

기제 오일에, 증조제(增稠劑), 산화방지제 및 테레프탈산 리튬 등의 방향족 2염기산 또는 방향족 2염기산 금속염을 배합한 그리이스(grease) 조성물은, 적점(滴点)이 높고, 또한 산화수명이 우수하다.

Description

그리이스 조성물{GREASE COMPOSITION}
본 발명은 그리이스(grease) 조성물에 관한 것이고, 상세하게는 적점(滴点)이 높고, 산화수명이 긴 그리이스 조성물에 관한 것이다.
그리이스는, 자동차, 전기기기, 건설기계, 공작기계 등의 각종 기계에 광범위하게 사용되고 있지만, 매년 기계의 소형화, 고출력화, 경량화, 보수간략화가 요구되고, 그리이스의 윤활조건은 점점 엄격한 상황이 되어 있다. 기계의 소형화, 고출력화는 동일한 출력으로 치수 형상이 작게 되는 것을 의미하지만, 치수 형상이 작아지면, 기계 표면으로부터 방출되는 열량이 저하되기 때문에 윤활부분의 온도 상승을 초래한다. 또한, 경량화는 비금속과 같은 열전달이 어려운 재료가 이용되도록 하여, 점점 온도 상승을 조장하는 결과를 만든다. 또한, 보수의 간략화는 사용 수명의 연장을 의미하지만, 이 때문에 산화수명의 연장과 함께 윤활특성을 연장하는 것이 필요하게 된다. 이로부터, 적점이 높고, 산화수명이 길며, 윤활특성이 장기간 유지되는 그리이스가 요망되고 있다.
이제까지, 각종 고적점 그리이스가 제안되어 왔다. 예컨대, 일본 특허 공고 공보 제 88-19560호에는, 히드록시 지방산의 리튬염과 지방족 디카복실산의 리튬염 및 금속청정제를 혼합 분산시킨 그리이스가 개시되어 있지만, 상기 엄격한 조건에 적합하기에는 아직 불충분하다. 한편, 윤활특성의 수명연장의 개량도 제안되어 있다. 예컨대, 일본 특허 공개 공보 제 79-6002호에는, 지방산의 리튬비누와 방향족 카복실산 리튬비누를 혼합한 그리이스 조성물이 개시되어 있다. 그러나, 지방족 카복실산 리튬비누로서는, 구체적으로는 벤조산리튬이 있고, 이를 원료로 하여 수득된 그리이스는 적점이 아직까지 불충분하고, 윤활특성의 수명도 만족스러운 것은 아니다.
따라서, 본 발명에서는 상기 관점으로부터 발생된 것으로, 적점이 높고, 산화수명이 길며, 윤활특성이 장기간 유지되는 그리이스 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은, 기제 오일에 증조제(增稠劑), 디티오카바메이트계, 아민계 또는 페놀계 등의 산화방지제, 및 테레프탈산 리튬 등의 방향족 이염기산 또는 방향족 이염기산 금속염을 배합함으로써 제조되는 그리이스 조성물로서, 기제 오일 39 내지 97.6중량%, 증조제 2 내지 40중량%, 산화방지제 0.1 내지 10중량%, 방향족 이염기산 또는 방향족 이염기산 금속염 0.3 내지 21중량%로 이루어진다.
이하에서는, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
본 발명은, 기제 오일에 증조제, 산화방지제 및 방향족 이염기산 또는 방향족 이염기산 금속염을 배합하여 제조되는 그리이스 조성물이다.
여기서, 본 발명에 이용되는 기제 오일로서는, 특히 제한되는 것은 아니지만, 종래로부터 공지된 광유, 합성유중의 어느 것이라도 사용가능하고, 예컨대 파라핀계, 중간기(中間基)계 혹은 나프텐계 등의 광유, 또는 이들의 광유를 용제정제, 수소화정제한 정제광유, 또는 α-올레핀 등의 탄화수소계 합성유, 유지류 이외에, 합성 에스테르류, 합성 에테르 등을 사용하는 것이 가능하다. 이들 중에서도, 정제광유나 합성유가 바람직하다. 보다 구체적으로는, 기제 오일의 %CA는 1 이하, 바람직하게는 0.5 이하다. 또한, 기제 오일에 함유된 유황분은 20ppm이하, 바람직하게는 10ppm 이하이다. 추가로, 기제 오일의 점도는, 특히 제한되는 것은 아니지만, 통상 40℃에서 5 내지 500cst, 바람직하게는 20 내지 400cst 중에서 적절히 선택되어도 좋다.
다음으로, 증조제로서는, 특히 제한되는 것은 아니지만, 비누계, 비-비누계중 어느것이라도 사용될 수 있다. 비누계로는, 지방산을 알칼리 금속 혹은 알칼리 토금속 등의 금속수산화물에 비누화시킨 금속비누가 권고된다. 금속으로는, 나트륨, 칼륨, 리튬, 알루미늄 등이 권고되고, 지방산으로는, 유지나 이를 가수분해하여 글리세린을 제거한 조제지방산, 스테아르산 등의 모노카복실산, 12-히드록시스테아르산 등의 모노히드록시카복실산, 아젤라산 등의 이염기산이 권고된다. 이들중 탄소수 12 내지 24의 지방산이 적합하게 사용된다. 이들은, 단독으로 사용되어도 좋고, 복합하여 사용되어도 좋다.
구체적으로는, 12-히드록시스테아르산을 사용한 리튬비누나, 12-히드록시스테아르산과 아젤라산을 사용한 리튬 복합 비누가 적합하다. 이러한 증조제를 배합하는데에 있어서는, 기제 오일에 지방산과 상기 금속 수산화물을 투입하여, 기제 오일중에서 비누화시켜 배합하여도 좋다.
이 증조제는 그리이스 조성물중 통상 2 내지 40중량%, 바람직하게는 3 내지 20중량%로 배합한다. 증조제는, 조도(稠度)를 부여하기 위한 것으로, 배합량이 지나치게 작으면 원하는 조도가 수득되지 않고, 한편 배합량이 지나치게 많으면 그리이스의 윤활성이 저하된다.
본 발명에서는, 방향족 이염기산 또는 방향족 이염기산 금속염을 배합한다. 여기서, 방향족 이염기산 또는 방향족 이염기산 금속염의 방향족 이염기산으로는, 탄소수 8 내지 18의 이염기산을 사용할 수 있다. 예컨대, 테레프탈산, 프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카복실산이 권고되고, 바람직하게는 테레프탈산이다. 또한, 방향족 이염기산 금속염의 금속 기재로는, 금속을 함유하고, 방향족 이염기산과 반응하여 염을 형성하는 것이면, 특히 제한되지 않는다. 구체적으로는, 리튬, 나트륨 등의 알칼리 금속, 마그네슘, 칼슘 등의 알칼리 토금속, 구리 등의 Ib족 금속, 아연 등의 IIb족 금속의 수산화물, 탄산염 등을 권고할 수 있다. 금속 기재로는, 수산화리튬 등의 1수염, 탄산리튬, 수산화칼슘, 수산화아연 등이 바람직하고, 수산화리튬이 특히 바람직하다.
방향족 이염기산 또는 방향족 이염기산 금속염의 구체적인 예로는, 테레프탈산 리튬, 테레프탈산 나트륨, 테레프탈산 마그네슘, 테레프탈산 칼슘, 테레프탈산 아연, 이소프탈산 리튬, 이소프탈산 나트륨, 이소프탈산 마그네슘, 이소프탈산 칼슘, 이소프탈산 아연, 2,6-나프탈렌디카복실산 리튬, 2,6-나프탈렌디카복실산 나트륨, 2,6-나프탈렌디카복실산 마그네슘, 2,6-나프탈렌디카복실산 칼슘, 2,6-나프탈렌디카복실산 아연이 권고될 수 있다. 이들 중에서도, 테레프탈산 리튬, 테레프탈산 칼슘, 테레프탈산 아연, 이소프탈산 리튬, 이소프탈산 칼슘, 이소테레프탈산 아연, 2,6-나프탈렌디카복실산 리튬, 2,6-나프탈렌디카복실산 칼슘, 2,6-나프탈렌디카복실산 아연이 바람직하고, 테레프탈산 리튬이 특히 바람직하다.
방향족 이염기산, 또는 방향족 이염기산 금속염은, 방향족 이염기산 1당량에 대하여, 통상 금속 기재 0.8 내지 1.2당량 정도를 배합하여 수득된다. 예컨대, 테레프탈산 리튬염에는, 테레프탈산 1당량에 대하여, 통상 수산화리튬 1수염 0.8 내지 1.2당량정도, 바람직하게는 거의 동일한 당량(테레프탈산 4중량부에 대하여 수산화칼슘을 약 1.8중량부, 혹은 테레프탈산 2중량부에 대하여 수산화리튬 1수염을 약 1중량부)을 배합하는 것이 바람직하다.
이러한 방향족 이염기산 또는 방향족 이염기산 금속염의 배합에 의해 높은 적점의 그리이스가 수득된다.
이들 방향족 이염기산 또는 그의 금속염의 배합량은, 그리이스 조성물중 0.3 내지 21중량%, 바람직하게는 3 내지 9중량%이다. 배합량이 너무 작으면 산화수명이 개선되지 않고, 너무 많으면 베어링(bearing) 수명에 악영향을 미친다.
본 발명에서는, 산화방지제를 배합한다. 산화방지제로는 특히 제한되지 않지만, 예컨대 아민계 산화방지제, 페놀계 산화방지제가 권고된다.
아민계 산화방지제로는, 예컨대 모노옥틸디페닐아민; 모노노닐디페닐아민 등의 모노알킬디페닐아민계, 4,4'-디부틸디페닐아민; 4,4'-디펜틸디페닐아민; 4,4'-디헥실디페닐아민; 4,4'-디헵틸디페닐아민; 4,4'-디옥틸디페닐아민; 4,4'-디노닐디페닐아민 등의 디알킬디페닐아민계, 테트라부틸디페닐아민; 테트라헥실디페닐아민; 테트라옥틸디페닐아민; 테트라노닐디페닐아민 등의 폴리알킬디페닐아민계, α-나프틸아민; 페닐-α-나프틸아민; 부틸페닐-α-나프틸아민; 벤틸페닐-α-나프틸아민; 헥실페닐-α-나프틸아민; 헵틸페닐-α-나프틸아민; 옥틸페닐-α-나프틸아민; 노닐페닐-α-나프틸아민 등의 나프틸아민계를 권고할 수 있고, 이들중에서도 모노알킬디페닐아민계, 디알킬디페닐아민계, 나프틸아민계의 화합물이 적합하다.
페놀 산화방지제로는, 예컨대, 4,4'-메틸렌비스(2,6-디-3급-부틸페놀); 4,4'-비스(2,6-디-부틸페놀); 4,4'-비스(2-메틸-6-3급-부틸페놀); 2,2'-메틸렌비스(4-에틸-6-3급-부틸페놀); 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-3급-부틸페놀); 4,4'-부틸리덴비스(3-메틸-6-3급-부틸페놀); 4,4'-이소프로필리덴비스(2,6'-디-3급-부틸페놀); 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-노닐페놀); 2,2'-이소부틸리덴비스(4,6-디메틸페놀); 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-시클로헥실페놀) 등의 비스페놀계, 2,6-디-3급-부틸-4-메틸페놀; 2,6-디-3급-부틸-4-에틸페놀; 2,4-디메틸-6-3급-부틸페놀; 2,6-디-3급-아밀-p-크레졸 등의 알킬페놀계, 2,6-디-3급-부틸-4-(N,N'-디메틸아미노메틸페놀); 4,4'-티오비스(2-메틸-6-3급-부틸페놀); 4,4'-티오비스(3-메틸-6-3급-부틸페놀); 2,2'-티오비스(4-메틸-6-3급-부틸페놀); 비스(3-메틸-4-히드록시-5-3급-부틸벤질)설피드; 비스(3,5-디-3급-부틸-4-히드록시벤질)설피드; n-옥타데실-3-(4-히드록시-3,5-디-3급-부틸페닐)프로피오네이트; 2,2'-티오[디에틸-비스-3-(3,5-디-3급-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트]등을 권고할 수 있다. 이들 중에서, 특히 비스페놀 및 알킬페놀계의 화합물이 적합하다.
금속염계 산화방지제로는, 예컨대 하기 화학식 1로 표시되고, 보다 구체적으로는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물이다:
(상기 식에서,
M은 Ni, Zn 등의 금속이고,
x는 금속의 원자가 수이고,
R1 및 R2는 각각 탄소수 3 내지 20개의 알킬기 또는 알케닐기를 나타내고, R1 및 R2는 동일하거나 상이하여도 좋다.)
(상기 식에서,
R1 및 R2는 각각 탄소수 3 내지 20개의 알킬기 또는 알케닐기를 나타내고, R1 및 R2은 동일하거나 상이하여도 좋다)
특히 구체적으로는 니켈 디부틸디티오카바메이트, 아연 디부틸디티오카바메이트 등의 카바메이트계 산화방지제 또는 디알킬디티올산 아연, 디알킬디티올산 니켈 등의 인산 금속염계 산화방지제 등이 권고된다. 이들중에서도, 아민계 산화방지제, 페놀계 산화방지제, 카바메이트계 산화방지제가 바람직하다. 이들 산화방지제는, 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용될 수 있지만, 2종 이상의 산화방지제를 혼합하여 사용하는 것이 특히 바람직하다. 2종 이상의 산화방지제를 조합하여 사용하는 경우, 이 조합에는, 특히 제한되는 것은 아니지만, 아미노계 산화방지제, 페놀계 산화방지제 또는 카바메이트계 산화방지제중 각각의 계로부터 선택된 산화방지제를 2종 이상 조합하는 것이 바람직하고, 아미노계 산화방지제와 카바메이트계 산화방지제중 각각의 계로부터 선택된 산화방지제를 채용하는 것이 특히 바람직하다.
산화방지제의 배합량은, 통상 그리이스 조성물중 0.1 내지 10중량% 정도이고, 바람직하게는 0.2 내지 5중량%이다. 배합량이 너무 작으면, 원하는 산화방지 효과가 수득되지 않고, 너무 많으면 지나쳐서 열화가 진행된다.
본 발명에서는, 방향족 이염기산 또는 방향족 이염기산 금속염, 특히 테레프탈산 리튬염과 상기 산화방지제, 특히 2종 이상의 산화방지제를 채용하여 배합함으로써, 우수한 산화방지 성능을 발휘하고, 산화수명이 길게 되며, 윤활특성이 장기간 유지된다.
본 발명의 그리이스는, 예컨대 다음과 같이 제조될 수 있다. 우선, 기제 오일에 증조제를 배합한다. 증조제의 배합에 있어서, 기제 오일에 증조제 원료의 지방산을 혼합하고, 80 내지 110℃에서 수산화리튬 1수염 등의 금속 수산화물을 투입하여 증조제를 생성시켜 배합하여도 좋다. 이러한 기제 오일에 증조제를 배합한 후, 80 내지 110℃ 정도의 온도에서 테레프탈산 등의 방항족 이염기산 또는 방향족 이염기산과 수산화칼슘 또는 수산화리튬 1수염 등의 금속 기재를 투입하여 190 내지 215℃에서 가열한 후, 냉각하고, 산화방지제를 투입한다. 추가로, 배합 과정에 분산제를 첨가할 수도 있다.
여기서, 분산제로는, 예컨대 알칼리금속이나 알칼리 토금속의 설포네이트, 살리실레이트, 페네이트 혹은 포스포네이트를 염기성, 중성과 관계없이 사용할 수 있다. 여기서, 알칼리 금속으로는, 예컨대 리튬, 나트륨, 칼륨이 권고되고, 알칼리 토금속으로는 칼슘, 마그네슘, 바륨이 권고된다. 이들중, 나트륨, 바륨 또는 칼슘의 설포네이트가 바람직하다. 이 외의 분산제로는, 설폰산, 숙신산이미드, 상기 숙신산이미드를 보론화합물로 처리한 보론화 숙신산이미드 등도 바람직하게 사용될 수 있다. 이들은 단독으로 사용되어도 좋고, 복합하여 사용되어도 좋다.
이 분산제는, 증조제를 오일중에 균일하게 분산시키거나, 혹은 그리이스의 사용중에 생성되는 오일이나 불용분을 분산시키기 위한 것으로, 너무 적으면 효과가 나타나지 않고, 너무 많으면 내수성이 악화되는 문제가 있다. 따라서, 분산제의 배합량은, 그리이스 조성물중 통상 0.1 내지 5중량%이다.
본 발명의 그리이스 조성물에는, 이 외의 첨가제를 배합할 수 있다. 예컨대, 녹 방지제로는, 솔비탄에스테르, 산화왁스나 이의 금속염, 라놀린산 비누 등이 권고되고, 극압첨가제로는, 황화유지, 황화광유, 포스파이트, 산 포스파이트, 포스페이트, 디티오카밤산이나 그의 금속염, 디알킬디티오포스페이트 금속염 등이 권고되고, 유성제로는, 지방산 또는 그의 에스테르가 권고된다. 그 외의 목적에 해당하는 기타 첨가제를 배합하여도 좋다. 이러한 예로는 염료, 향료가 권고된다. 이들의 배합량은 통상 그리이스 조성물중 0.001 내지 10중량%이다. 추가로, 분산제중에는 청정제나 방청제로 사용되는 것도 있다. 이들 복수의 기능을 완수하는 첨가제를 적당히 조합하여 사용할 수 있다.
하기에, 본 발명을 실시예에 의해 추가로 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들의 예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예에 있어서 각종 성능 시험법
(1) 조도
JISK-2220에 준거하여 측정하였다.
(2) 적점
JISK-2220에 준거하여 측정하였다.
(3) 가속 산화시험
JISK-2220에 준거하고, 시험 온도 125℃에서 측정하였다. 우선, 그리이스 산화안정도 시험 장치를 사용하여, 조제한 그리이스에 구리 분말 5중량%를 첨가하고, 산소를 0.755MPa 봉입하고, 125℃에서 급격한 압력저하가 관찰될 때까지의 시간을 측정하고, 이를 산화수명으로 하였다.
(4) 베어링 수명 시험(ASTM D 1741)
6306 축받이를 사용하여, 규정하중(25lbs), 125℃, 20시간 운전/4시간 정지 사이클, 3500rpm으로 운전할 때, 인화되어 운전불능이 되는 시간수를 측정하였다.
[실시예 1 내지 6]
반응조에, 표 1에 제시된 배합 비율로 기제 오일, 증조제, 분산제를 투입하고, 교반하에 90℃까지 가열하고, 이어 표 1에 제시된 배합 비율로 테레프탈산과 수산화리튬 1수염을 투입하고, 190℃에서 처리한 후 표 1에 제시된 산화방지제를 투입하여 그리이스 조성물을 수득하였다. 각각에 대해 상기 시험을 수행하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교예 1]
테레프탈산리튬을 배합하지 않은 경우에 대하여, 표 1에 기재된 바와 같이 배합하고, 실시예 1과 동일하게 시험하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 7 내지 13]
반응조에, 표 2에 제시된 배합 비율로 기제 오일, 증조제, 분산제를 투입하고, 교반하에 90℃까지 가열하고, 이어 표 2에 제시된 배합 비율로 방향족 이염기산과 금속기재를 투입하고, 190℃로 처리한 후, 표 2에 제시된 산화방지제를 투입하여 그리이스 조성물을 수득하였다. 각각에 대하여 상기 시험을 수행하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
[비교예 2]
실시예 7에 있어서, 테레프탈산 대신에 아젤라산을 사용하고, 금속 기재로서 수산화칼슘 대신 수산화리튬 1수염을 사용함을 제외하고, 실시예 7과 동일하게 시험하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예와 비교예, 참고예로부터 이해되는 바와 같이, 본 발명의 그리이스 조성물은 적점이 높고, 또한 산화수명이 길며, 베어링 수명이 길고, 윤활특성이 장기간 유지된다. 이 때문에, 축받이용, 그외 광범위한 용도의 모터 그리이스 등으로서 적합하게 사용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 기제 오일 39 내지 97.6중량%, 증조제 2 내지 40중량%, 산화방지제 0.1 내지 10중량% 및 방향족 이염기산 또는 방향족 이염기산 금속염 0.3 내지 21중량%를 배합하여 이루어진 그리이스 조성물.
  2. 기제 오일 39 내지 97.6중량%, 증조제 2 내지 40중량%, 산화방지제 0.1 내지 10중량% 및 방향족 이염기산 또는 방향족 이염기산 금속염(단, 테레프탈산 리튬을 제외한다) 0.3 내지 21중량%를 배합하여 이루어진 그리이스 조성물.
  3. 기제 오일 39 내지 97.6중량%, 증조제 2 내지 40중량%, 산화방지제 0.1 내지 10중량% 및 테레프탈산 리튬염 0.3 내지 21중량%를 배합하여 이루어진 그리이스 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기제 오일의 %CA가 1 이하인 그리이스 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기제 오일에 함유된 유황분이 20ppm 이하인 그리이스 조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산화방지제가 디티오카바메이트계 산화방지제, 아민계 산화방지제 및 페놀계 산화방지제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 산화방지제인 그리이스 조성물.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산화방지제가 디티오카바메이트계 산화방지제, 아민계 산화방지제 또는 페놀계 산화방지제중 둘 이상의 계로부터 선택된 2종 이상의 산화방지제를 조합한 것인 그리이스 조성물.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산화방지제가 디티오카바메이트계 산화방지제로부터 선택된 1종 이상의 산화방지제 및 아민계 산화방지제로부터 선택된 1종 이상의 산화방지제를 조합하여 이루어진 그리이스 조성물.
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JPS61141795A (ja) * 1985-12-14 1986-06-28 Showa Shell Sekiyu Kk 音響特性が改善たれた高滴点リチウムコンプレツクスグリース組成物

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JPS61141795A (ja) * 1985-12-14 1986-06-28 Showa Shell Sekiyu Kk 音響特性が改善たれた高滴点リチウムコンプレツクスグリース組成物

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