WO2003006590A1 - Composition lubrifiante pour joint spherique et joint spherique - Google Patents

Composition lubrifiante pour joint spherique et joint spherique Download PDF

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Takashi Arai
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Description

ボールジョイント用潤滑剤組成物及ぴボールジョイント 技術分野
本発明は、 ポールジョイントに用いられる潤滑剤組成物及びポ一ルジョイントに関 し、詳しくは、自動車のステアリングゃサスペンション機構に使用される金属製ボール スタツドと合成樹脂製シートとを備えるポールジョイント用潤滑剤組成物及ぴ該組成 物を封入したポールジョィントに関する。
背景技術
自動車のステアリングゃサスペンション機構に用いられるボー ジョイントに封入 使用される潤滑剤としては、デュオミン Τ-ジォレートを基油に、 ジアミド化合物を配 合した組成物 (特公昭 62-54155号公報)、増ちよう剤のゥレア系化合物にポリエチレン ワックス、 パラフィンワックス、 マイクロクリスタリンワックス、 脂肪酸アミ ドヮッ クスを配合した組成物 (特開平 2-194095号公報)や、高速走行時のフラッタ現象を抑制 するために基油又はワックス類に、 アミドアミンィ匕合物と脂肪酸塩とを配合した組成 物 (特開平 6-240274号公報)が知られている。
これらの組成物は、 常温領域ではボールジョイントに必要な優れた低摩擦性能を有 しているが、 高温領域や低温領域では摩擦の上昇が生じる。
ところで、 近年の自動車技術の進歩により、 エンジンルーム内の温度上昇が顕著に なっており、 ポールジョイント用潤滑剤においても高温領域における低摩擦性が要求 されている。 一方、 ポールジョイント用潤滑剤が寒冷地において使用されるケースも 多くなっており、 このような場合には、 低温領域における低摩擦性も要求される。 発明の開示
本発明の目的は、 ボールジョイントにおける常温での低摩擦性能のみならず高温か ら低温までの摩擦性能に優れ、 かつ高温時のポールジョイントからの流出の恐れがな いポールジョイント用潤滑剤組成物及びポールジョイントを提供することにある。 本発明によれば、合成炭化水素油を含む基油と、增ちょう剤と、 式 (1)で表される化 合物の脂肪酸塩とを含むボールジョイント用潤滑剤組成物が提供される。
R1-丽 -R2-N2 (1)
(式中、 R1は炭素数:!〜 24の炭化水素基、 R2は炭素数 2〜4のアルキレン基を示す。 ) また本突明によれば、 金属製ポールスタッドと、 合成樹脂製シートとを備え、 上記 組成物が封入されたポールジョイントが提供される。
図面の簡単な説明
図 1は、 実施例及び比較例で行なった摩擦特性試験で用いたバウデン摩擦試験機の 概略図である。
発明の好ましい実施の形態
以下、 本発明の內容を詳細に説明する。
本発明の組成物における基油は、 合成炭化水素油である。
合成炭ィヒ水素油としては、 例えば、 ポリオレフイン油、 アルキルベンゼン油、 アル キルナフタレン油、 ビフエ二ノレ油、 ジフエニノレアルカン油、 ジ (アルキノレフェニル)ァ ルカン油が挙げられる。 これらの中でもポリオレフイン油が好ましく用いられる。 ポリオレフイン油としては、任意のものが使用できるが、 中でも炭素数 2〜： I2のォ レフインを 1種又は 2種以上重合させたものが好ましい。 また、 エチレン、 プロピレ ン、 1-ブテン、 2-ブテン、 イソブテン、 又は炭素数 5〜12の直鎖状末端ォレフィン (以 下、 α -ォレフィンと呼ぶ)を 1種又は 2種以上重合させたものがより好ましい。
これらの中でも、 エチレンとプロピレンとの共重合体；エチレンと炭素数 5〜； 12の -ォレフィンとの共重合体；ポリブテン、 ポリイソプテン又は、 炭素数 5〜： 12の α - ォレフィンの重合体が好ましく、エチレンと炭素数 5〜 12の a -ォレブインの共重合体、 炭素数 5〜12の -ォレフィンの重合体がより好ましい。
本発明の,祖成物に用いる基油としては、 上記ォレフィンの重合体を水素化処理した ものであっても良い。
上記合成炭化水素油は、 1種を単独で使用しても良いし、 2種以上の異なる合成炭 化水素油を混合して使用しても良い。
本発明の組成物に用いる基油の粘度は任意である力 100°Cにおける動粘度が通常 1 〜 讓 2八 好ましくは 2〜150mm2/s、 より好ましくは 5〜50mm2/sである。 本発明の組成物において基油の含有割合は特に制限はないが、 低温時の摩擦特性の 点からその下限値は、 組成物全量基準で 10重量％が好ましく、 20重量％がより好ま しく、 40重量％が更に好ましい。 また摩擦特性の点からその上限値は、組成物全量基 準で 87重量％が好ましく、 70重量％がより好ましく、 60重量％が更に好ましい。 本発明の組成物に用いる基油には、 合成炭化水素油以外のその他の基油、 例えば、 エステル油、 ポリグリコール油、 ポリフエ二ルェ一テル油等の含酸素系合成油や鉱油 を併用しても良い。 し力 し、 例えば、 鉱油を配合した場合では低温性能が低下する、 エステル油を配合した場合にはシート材に悪影響を与えること力 ら、 その他の基油の 含有割合は組成物全量基準で 15重量％以下が好ましく、 10重量％以下がより好まし く、 5重量％以下が更に好ましく、 含有しないことが最も好ましい。
本発明の組成物に用いる増ちよう剤は、 特に制限はなく任意のものが使用可能であ る。 例えば、 石けん系増ちよう剤、 ウレァ系増ちよう剤、 ベントン、 シリカゲル等が 挙げられる。 これらの中でも、 ボールジョイントのシート材を損傷させる恐れが少な いことから、 石けん系増ちよう剤、 ウレァ系増ちよう剤の使用が好ましい。
石けん系増ちよう剤としては、 例えば、 ナトリウム石けん、 カノレシゥム石けん、 了 ルミニゥム石けん、 リチウム石けんが挙げられるが、 中でも、 耐水性及び熱安定性の 点からリチウム石けんが好ましい。 リチウム石けんとしては、 例えば、 リチウムステ ァレート、 リチウム- 12-ヒドロキシステアレートが挙げられる。
ウレァ系増ちよ う剤としては、 例えば、 ゥレア化合物、 ウレァ * ウレタン化合物、 ウレタン化合物又はこれらの混合物が挙げられる。
ゥレア化合物、 ゥレア 'ウレタン化合物及びゥレタン化合物としては、 例えば、 ジ ゥレア化合物、 トリウレア化合物、 テ卜ラウレア化合物、ポリウレア化合物 (ジゥレア 化合物、 トリウレア化合物及びテトラウレア化合物は除く )、 ウレァ ·ウレタン化合物、 ジゥレタン化合物又はこれらの混合物等が挙げられる。 好ましくはジゥレア化合物、 ゥレア .ウレタン化合物、 ジウレタン化合物又はこれらの混合物が挙げられる。 具体 的には、 例えば、 式 (2)で表される化合物単独もしくはこれらの混合系が好ましい。
A-CONH-R3-NHCO-B (2)
式 (2)中、 R3は 2価の炭化水素基を示し、 A及ぴ Bは同一でも異なっていてもよく、 それぞれ- NHR4、 -NR¾6又は- OR7を示す。 ここで、 〜 は同一でも異なっていて もよく、 それぞれ炭素数 6〜 20の炭化水素残基を示す。
式 (2)中の R3は、 好ましくは炭素数 6〜20、 特に好ましくは炭素数 6〜15の 2価の 炭化水素基である。 2価の炭化水素基としては、 例えば、 直鎖状又は分枝状のアルキ レン基、 直鎖状又は分枝状のアルケニレン基、 シクロアルキレン基、 芳香族基が挙げ られる。 R3の具体例としては、 エチレン基、 2，2-ジメチル -4-メチルへキシレン基又は 下記式で表される基が挙げられ、 中でも式 (a)又は (b)が特に好ましい。 ( a ) ( b )
Figure imgf000006_0001
OHO 、c¾
Figure imgf000006_0002
Figure imgf000006_0003
Figure imgf000006_0004
Figure imgf000006_0005
上記 R4〜！ l7としては、例えば、直鎖状又は分枝状のアルキル基、直鎖状又は分枝状 のアルケニル基、 シクロアルキル基、 アルキルシクロアルキル基、 ァリール基、 アル キルァリール基、 ァリールアルキル基が挙げられる。.具体例としては、 へキシル基、 ヘプチル基、 ォクチル基、 ノニル基、 デシル基、 ゥンデシル基、 ドデシル基、 トリデ シル基、 テトラデシル基、 ペンタデシル基、 へキサデシル基、 ヘプタデシル基、 オタ タデシル基、 ノナデシル基、 エイコシル基等の直鎖状又は分枝状のアルキル基；へキ セニル基、 ヘプテュル基、 ォクテュル基、 ノネニル基、 デセニル基、 ゥンデセニル基、 ドデセニル基、 トリデセニル基、 テトラデセニル基、 ペンタデセ-ル基、 へキサデセ ニル基、 ヘプタデセニル基、 ォクタデセニル基、 ノナデセニル基、 エイコセニル基等 の直鎖状又は分枝状のアルケニル基；シクロへキシル基；メチルシクロへキシル基、 ジメチルシク口へキシル基、 ェチルシク口へキシル基、 ジェチルシク口へキシル基、 クロへキシル基、 ブチルシクロへキシル基、 アミルシクロへキシル基、 アミルメチル シクロへキシル基、 へキシルシクロへキシノレ基、 ヘプチルシクロへキシル基、 ォクチ ノレシク口へキシノレ基、 ノ二ルシク口へキシル基、 デシ/レシクロへキシル基、 ゥンデシ ルシク口へキシル基、 ドデシルシク口へキシル基、 トリデシルシク口へキシル基、 テ トラデシルシクロへキシル基等のアルキルシクロアルキル基；フエニル基、 ナフチル 基等のァリール基； トルィル基、 ェチルフエニル基、 キシリル基、 プロピノレフェニノレ 基、 クメニル基、 メチルナフチル基、 ェチルナフチル基、 ジメチルナフチル基、 プロ ピルナフチル基等のアルキルァリール基；ベンジル基、 メチルベンジノレ基、 ェチルベ ンジル基等のァリールアルキル基等が挙げられる。これらの中でもシク口へキシル基、 オタタデシル基及びトルィル基の使用が特に好ましい。
上記ジゥレア化合物、 ゥレア . ウレタンィ匕合物又はジウレタン化合物を製造するに は、 例えば、 式 OCN-R3-NCOで表されるジイソシァネートと、 式 R4NH2、 R 6NH 又は R7OHで表されるィ匕合物もしくはこれらの混合物とを、基油中で 10〜200°Cで反 応させることにより得られる。 この際: 3〜R7は、 式 (2)の R3〜： R7と同じ意味である。 本発明の組成物において増ちよう剤の含有割合は任意である力 高温での摩擦性能 の点並びに高温時にジョイント部からの漏えいを防ぐ点からその下限値は、 組成物全 量基準で 3重量％が好ましく、 5重量％がより好ましく、 10重量％が更に好ましい。 また低温での摩擦性能の点、 並びに作業性、 特にジョイント部への充填の点からその 上限値は、組成物全量基準で 30重量％が好ましく、 25重量％がより好ましく、 20重 量％が更に好ましい。
本発明の組成物は、式 (1)で表される化合物の脂肪酸塩、即ち、式 (1)で表される化合 物と脂肪酸との塩を含有する。 式 (1)において、 R1は炭素数 1〜24の炭化水素基を示す。 これらの中でも、 炭素数 12〜： 18のアルキル基、 炭素数 12〜 18のアルケニル基、 炭素数 12〜 18のアルカジエ ニル基等が好ましい。 また、 R1は、牛脂脂肪酸の炭化水素残基のような天然油脂由来 の残基であっても良い。
式 (1)において、 は炭素数 2〜4のアルキレン基を示すが、 これらの中でも入手性 の点からエチレン基が好ましい。
前記脂肪酸としては、 例えば、 炭素数 1〜24の脂肪酸が挙げられる。 該脂肪酸は、 直鎖状又は分岐鎖状のいずれでも良く、また飽和又は不飽和のいずれであつても良い。 これらの中でも、 入手性及ぴ摩擦性能の点でォレイン酸が最も好ましい。
前記脂肪酸塩は、式 (1)で表される化合物と脂肪酸とを任意の混合比で反応させるこ とにより得られる。 その混合比は任意であるが、式ひ)で表される化合物 1モルに対し て、 脂肪酸 2モルが好ましい。
本発明の組成物において、式 (1)で表されるィ匕合物の脂肪酸塩の含有割合は任意であ るが、 常温での摩擦性能の点からその下限値は、 糸且成物全量基準で 10重量％が好ま しく、 20重量％がより好ましく、 30重量％が更に好ましい。 また低温及び高温での 摩擦性能の点からその上限値は、 組成物全量基準で 87重量％が好ましく、 70重量％ がより好ましく、 50重量％が更に好ましい。
本発明の組成物では、 その性質を損なうことがない限り、 更に性能を向上させるた めに必要に応じて、 固体潤滑剤、 極圧剤、 酸化防止剤、 油性剤、 さび止め剤、 粘度指 数向上剤、 ワックス類等を含有させることができる。
固体潤滑剤としては、 例えば、 黒鉛、 フッ化黒鉛、 ポリテトラフロロエチレン、 二 硫ィ匕モリブデン、 硫化アンチモン、 アルカリ金属ほう酸塩、 アルカリ土類金属ほう酸 塩等が挙げられる。
極圧剤としては、 例えば、 ジアルキルジチォリン酸亜鉛、 ジァリールジチォリン酸 亜鈴等の有機亜鈴化合物；ホスフェート、 ホスフアイト類が拳げられる。
酸化防止剤としては、 例えば、 2，6-ジ -t-ブチルフエノール、 2，6-ジ -t-ブチル -P-タレ ゾール等のフエノール系化合物；ジアルキルジフエ二ルァミン、 フエニル - α -ナフチ ルァミン、 Ρ-アルキルフエニル - α -ナフチルァミン等のアミン系化合物；硫黄系化合 物；フエノチアジン系化合物が挙げられる。
油性剤としては、例えば、 ラウリルァミン、 ミリスチルァミン、パルミチルァミン、 ステアリルァミン、 ォレイルァミン等のアミン類；ラウリルアルコール、 ミリスチル ァノレコール、 パルミチルアルコール、 ステアリルアルコール、 ォレイルアルコール等 の高級アルコール類；ラウリン酸、 ミリスチン酸、 パルミチン酸、 ステアリン酸、 ォ レイン酸等の高級脂肪酸類；ラゥリン酸メチル、 ミリスチン酸メチル、 パルミチン酸 メチル、 ステアリン酸メチル、 ォレイン酸メチル等の脂肪酸エステル類；ラウリルァ ミ ド、 ミリスチルアミ ド、 パルミチルアミ ド、 ステアリルアミ ド、 ォレイルアミド等 のアミド類；油脂が挙げられる。
さぴ止め剤としては、 例えば、 金属石けん類；ソルビタン脂肪酸エステル等の多価 アルコール部分エステル類；ァミン類； リン酸； リン酸塩が挙げられる。
粘度指数向上剤としては、 例えば、 ポリメタタリレート、 ポリイソブチレン、 ポリ スチレンが挙げられる。
ワックス類としては、 例えば、 天然ワックス、 鉱油系ないしは合成系の各種ヮック スが例示でき、 具体的にはモンタンワックス、 カルナゥパワックス、 高級脂肪酸のァ ミ ド化合物、 パラフィンワックス、 マイクロクリスタリンワックス、 ポリオレフイン ワックス、 エステ/レワックスが挙げられる。
本発明の組成物は、 合成炭化水素油を基油とし、 増ちよう剤、 及び特定の脂肪酸塩 を含有するので、 ボールジョイントにおいて、 従来のボールジョイント用グリースの 特徴である常温での低摩擦性能に加えて、 低 ぴ高温においても優れた低摩擦特性 を示し、 各種ポールジョイントに有用である。
本発明のボールジョイントは、金属製ポールスタッドと合成樹脂製シートとを備え、 上述の本発明の潤滑油組成物が封入されたポールジョイントであり、 その構造は、 例 えば、 自動車のステアリング、 サスペンション機構に使用される公知のボールジョイ ントの構造等が挙げられ、 特に限定されない。
ポーノレジョイントへの本発明の潤滑油組成物の封入は、 公知の方法等により行うこ とができる。
実施例
以下本発明を、 実施例及び比較例により更に具体的に説明するが、 本発明はこれら に限定されない。
実施例 1〜7及び比較例 1〜5
表 1に示す組成により、 実施例及ぴ比較例の組成物をそれぞれ調製した。 尚、 調製 は、まず、基油と増ちよう剤とを加熱溶融した後、その他の添加剤を加えて溶解させ、 ロールミルに通して行った。 組成物に用いた各成分を以下に示す。 なお、 表 1におい て各成分の数値の単位は重量％である。 ポリ α -ォレブイン油 (100°C動粘度： 8mm2/s)、
エチレン- α -ォレフィンのオリゴマー (100。C動粘度： 2000mm2Zs)、
鉱油 (100°C動粘度： lOmmVs)
増ちよう剤
ウレァ系増ちよう剤：ジゥレア化合物、
リチウム石験： リチウムステアレート
添加剤
デュオミン T-ジォレート：式 (1)において R1が牛脂脂肪酸の炭化水素基、 R2がェチレ ン基である化合物とォレイン酸との塩 (モル比 1： 2)、
ジアミド化合物：エチレンジァミンとォレイン酸とのジアミ ド化合物
その他の添加剤：以下の添加剤の混合物 (含有割合は、 全て組成物全量基準） 酸化防止剤 1(ョシノックス BHT (商品名)、吉富ファインケミカル社製) 1重量％、酸化 防止剤 2(IrganoxL101 (商品名)、 チバ ·スペシャルティケミカルズ社製) 0.5重量0ん さび止め剤 (ペレテックス OS100滴品名)、 ミヨシ油脂ネ: t )0.45重量0 /0、 及び金属不 活性化剤 (Irgamet滴品名) 39、 チパ ·スペシャルティケミカルズ社製) 0.05重量。 /0 次いで、調整した実施例 1〜5及び比較例 1〜3の潤滑剤組成物並びに市販のポール ジョイント用グリース (比較例 4及び 5)に対して、 以下に示す方法により摩擦係数及 び滴点を測定した。 結果を表 1に示す。
摩擦特性試験方法：パゥデン試験
摩擦特性の試験装置としては、 市販のバウデン摩擦試験機を用いた。 図 1に概略図 を示す。 本試験機は、 水平方向に往復動する試料台 10に摺動部材 11を固定し、 ホル ダ一に固定された鋼球 12を、図 1に示すとおり上部から摺動部材 11に圧着できる構 成を有する。 摺動部材 11が固定されている試料台 10を矢印 Hの水平方向に往復動 させ、鋼球 12のホルダーに接続したストレインゲージ式荷重検出器 13で摩擦力を測 定、 記録計で記録する。 圧着荷重は、 個 14を選択することにより変更が可能であ り、 試料台 10の平均移動速度も無段階に設定可能である。 試料の供給方法は、 試験 前に試料油を摺動部材 11に 0.5g塗りつける方法を採った。
尚、試験条件は水平移動速度 3.6mm/s、 荷重 4.9Nとし、 鋼球 12には市販の玉軸 受用鋼球 5Z32ィンチ精密球を、 摺動部材 11にはポリアセタール樹脂を用い、 摺動 初期の摩 数を測定した。
髙温特性：滴点試験
滴点試験は、 J1S K2220 5.4.2に規定する試験機を用い、試験条件は 5.4.4に従って 行なった。
Figure imgf000011_0001
表 1より、 本発明に関わる実施例 1 7の組成物は常温のみならず高温から低温ま で低い摩 数を示し、 また適性な滴点を示している。 これに対して、 基油及ぴ増ち よう剤を用いていない組成物 (比較例 1)や基油として鉱油を用い、増ちよう剤を配合し ない組成物 (比較例 2)は、低温での摩擦係数が大きく、滴点が低いことが判る。 また、 基油として鉱油を用いた組成物 (比較例 3)においては、低温での摩聽数が大きいこと が判る。 更に、 比較例 4及ぴ 5の市販品は常温のみならず高温及び低温における摩擦 係数が本発明の糸且成物よりも大きいことが判る。

Claims

請求の範囲
1)合成炭化水素油を含む基油と、 増ちよう剤と、 式 (1)で表される化合物の脂肪酸塩 とを含むボールジョイント用潤滑剤組成物。
R1-NH-R2-NH2 (1)
(式中、 H1は炭素数 1〜24の炭ィヒ水素基、 R2は炭素数 2〜4のアルキレン基を示す。 )
2)合成炭ィ匕水素油が、エチレンとプロピレンとの共重合体、エチレンと炭素数 5〜12 の α -ォレフインとの共重合体、 ポリブテン、 ポリイソプテン、 炭素数 5〜12の α - ォレフィンの重合体及ぴこれらの混合物からなる群より選択される請求の範囲 1の 組成物。
3)増ちよう剤が、石けん系増ちよう剤、 ウレァ系增ちょう剤及ぴこれらの混合物から なる群より選択される請求の範囲 1の組成物。
4)糸且成物全量基準で、 基油を 10〜87重量％、 増ちよう剤を 3〜30重量％、 式 (1)で 表される化合物の脂肪酸塩を 10〜87重量％含む請求の範囲 1の組成物。
5)固体潤滑剤、 極圧剤、 酸ィ匕防止剤、 油性剤、 さび止め剤、粘度指数向上剤、 ヮック ス類及びこれらの混合物からなる群より選択される添加剤を更に含む請求の範囲 1 の組成物。
6)金属製ポールスタツドと、合成樹脂製シートとを備え、請求の範囲 1の組成物が封 入されたポールジョイント。
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