WO2007007664A1 - 樹脂潤滑用グリース組成物及び減速装置 - Google Patents

樹脂潤滑用グリース組成物及び減速装置 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a grease composition for grease lubrication, and in particular, is a grease thread composition for resin lubrication intended to reduce frictional force, for example, an electric power steering (EPS) for automobiles.
  • EPS electric power steering
  • the present invention relates to a grease composition suitable for use, and a speed reducer in which the grease composition is enclosed.
  • a reduction mechanism of an electric power steering is composed of a worm gear made of steel and a wheel made of resin.
  • Polyamide nylon
  • the lubrication form is sliding between steel and resin.
  • Other lubrication mechanism parts include a reduction gear for a wiper motor, an actuator for a door lock, a power window motor, and the like, and engineering plastic is used as a grease material.
  • lubricant grease containing Ba composite soap as an additive is used, but grease based on poly olefin is used, but the lubricity and durability are not always satisfied.
  • the amount of engineering plastics used in automobiles, electrical appliances, precision equipment, etc. is expected to increase, and along with this, sliding lubrication and rolling sliding lubrication due to the combination of steel and resin are expected to increase.
  • Patent Document 1 describes an example of a dull composition having a reduced coefficient of friction using fatty acid metal soap as an increasing agent, but a sufficient low coefficient of friction effect is not obtained. Patent Document 1 also describes examples of fatty acid metal soaps that do not contain OH groups. To date, no fatty acid metal soap has been used as a powder additive in powder form.
  • Patent Document 2 describes a lubricating grease composition using Li ⁇ tearate and Li hydroxystearate as thickeners, both of which are used as thickeners. When metal soap is added, the technical idea is disclosed.
  • Patent Document 1 JP 2004-250481
  • Patent Document 2 JP 2002-363590 A
  • an object of the present invention is to provide a grease for grease lubrication, and in particular, exhibits a low coefficient of friction not only at room temperature but also in a high temperature atmosphere, and greatly extends the life of the grease gear. It is an object to provide a grease composition for lubricating oil.
  • Another object of the present invention is to provide a speed reducer in which the above grease composition is enclosed.
  • the present invention provides the following grease composition for grease lubrication.
  • a grease composition for grease lubrication containing a thickening agent and a base oil and, as an additive, a fatty acid metal soap containing no powdered OH group.
  • a reduction gear that encloses the grease composition for grease lubrication according to any one of 1 to 5 above.
  • the grease composition for lubrication of a resin according to the present invention contains a fatty acid metal soap containing no powdered OH group as an additive, and therefore has a low coefficient of friction not only at room temperature but also in a high temperature atmosphere. It is possible to greatly extend the life of the resin gear and the like. The reason why the coefficient of friction is reduced by the addition of powdered fatty acid metal soap containing no OH groups as an additive is not clear, but is presumed as follows.
  • the powdered fatty acid metal soap itself has a small surface agglomeration energy and has a layered structure.
  • shear is applied along a crystal having such a structure, the crystal is broken and slips easily along the layer. For this reason, by interposing between two objects where friction occurs, the frictional force is reduced and a lubricating effect is obtained.
  • fatty acid metal soap is a surface-active substance consisting of a polar part and a nonpolar part, a molecular adsorption film is formed on the metal surface by dispersing it in grease.
  • the particle size of the fatty acid metal soap is very small, it effectively prevents wear and friction due to direct contact between two objects that easily enter the lubrication part.
  • the fatty acid metal soap (hereinafter simply referred to as "fatty acid metal soap") that does not contain an OH group used as an additive in the grease composition of the present invention preferably has 6 to 24 carbon atoms, More preferably, a metal soap of 12-18 fatty acids is used. Specific examples of preferable fatty acids include stearic acid and palmitic acid.
  • metal soap examples include alkali metal soaps such as Na and K, alkaline earth metal soaps such as Mg and Ca, Zn soap, A1 soap, Li soap and the like.
  • metal stearate soaps in particular Na, Mg, Zn or A1 soaps of stearic acid.
  • the particle size of the fatty acid metal soap used in the present invention is preferably 1 to: LOO / z m, more preferably 3 to 20, and most preferably around 10 m.
  • the particle size exceeds 100 m, it will enter the lubrication zone, and it will be difficult to obtain good lubrication characteristics. If it is less than 1 ⁇ m, no effect will be seen.
  • Fatty acid metal soap is the original particle size even when dispersed in the grease composition, for example, Maintain a particle size of about 10 m.
  • the smaller the particle diameter the larger the surface area.
  • the amount of fatty acid metal soap added is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 1 to 10% by mass. If the amount is less than 1% by mass, the desired effect is insufficient, and even if added in excess of 20% by mass, the effect is saturated.
  • fatty acid metal soaps include releasability, gelation, water repellency, and surface activity.
  • Fatty acid metal soaps are widely used in various fields, and include applications such as plastic lubricants, pigment dispersants, rubber vulcanization accelerators, powder metallurgy, ceramics, paints, and pharmaceuticals.
  • metal stearic acid soap As a thickening agent for grease, metal stearic acid soap is already used. This is produced by reacting stearic acid with a metal compound in a grease base oil. To date, there has been no report on the use of additional fatty acid metal soap as a grease additive. In addition, there is no report that the coefficient of friction was as low as that used for grease lubrication.
  • the thickener used in the grease composition of the present invention is not particularly limited, and all thickeners can be used.
  • soap thickeners represented by Li soap and composite Li soap urea thickeners represented by diurea
  • inorganic thickeners represented by organic clay and silica urea thickeners represented by organic clay and silica
  • PTFE urea thickeners
  • organic thickeners Urea compounds are thickeners that can withstand high temperatures, and urea-based thickeners are particularly preferred in the present invention where use of urea-based grease is preferred for applications that require high temperature and high load conditions. is there.
  • the content of the thickener in the grease composition of the present invention varies depending on the type of the thickener.
  • the consistency of the grease composition of the present invention is preferably 235 to 415.
  • the amount is the amount necessary to obtain this consistency.
  • the content of the thickener is usually 1 to 30% by mass, preferably 3 to 20% by mass.
  • the base oil used in the grease composition of the present invention is not particularly limited, and all base oils including mineral oil can be used.
  • base oils including mineral oil
  • Various synthetic oils such as ester synthetic oils, synthetic hydrocarbon oils typified by polyolefins and polybutenes, alkyl diphenyl ethers, ether synthetic oils typified by polypropylene glycol, silicone oils and fluorinated oils can be used.
  • Particularly preferred is a synthetic hydrocarbon oil (polyolefin).
  • the grease composition of the present invention can be easily produced by mixing each of the above components and other additives in a desired blending ratio.
  • the thickening agents used are as follows.
  • isocyanate (MDI) 57.5 g was mixed with 425 g of base oil (PAO) and completely dissolved at 80 ° C.
  • PAO base oil
  • 92.5 g of amamine (octylamine and octadecylamine are mixed at a molar ratio of 5: 5) is mixed with 425 g of base oil (PAO) and completely dissolved at 80 ° C.
  • isocyanate Z base oil is dissolved.
  • the product was stirred and reacted at 80 ° C for 1 hour. After that, the temperature was raised to 165 ° C, and then the base grease was cooled without stirring.
  • PAO base oil
  • Base oil Polyolefin oil (8.0 ⁇ 2 @ 100 ° C)
  • Antioxidant Diphenylamine
  • Antifungal agent C a sulfonate Additive
  • the grease compositions of Comparative Examples 2 and 3 containing fatty acid metal soaps containing OH groups have a friction coefficient of 0.09, Comparative Example 4 containing PTFE, Comparative Example 5 containing Zn DTP, and a commercial product.
  • the coefficient of friction of the grease composition of Comparative Example 6 is as high as 0.14 to 0.16! /.

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Abstract

　増ちょう剤と基油を含み、添加剤として粉末状のＯＨ基を含まない脂肪酸金属石けんを含有する樹脂潤滑用グリース組成物及びこれを封入した減速装置を提供する。室温のみならず高温雰囲気下の中でも低い摩擦係数を示し、かつ樹脂ギア等の寿命を大幅に延命させることができる。

Description

明 細 書
樹脂潤滑用グリース組成物及び減速装置
技術分野
[0001] 本発明は、榭脂潤滑用グリース組成物に関し、特に、摩擦力の低減を目的とした榭 脂潤滑用グリース糸且成物であって、例えば自動車用の電動パワーステアリング (EPS )に使用するのに好適なグリース組成物、並びに該グリース組成物を封入した減速装 置に関するものである。
背景技術
[0002] 電動パワーステアリングの減速機構は鋼製のウォームギアと榭脂製のホイールから 構成される。ホイールの榭脂としては通常は、ポリアミド (ナイロン）が使用され、潤滑 形態は鋼と樹脂との滑りである。このような潤滑機構部品としては他にワイパーモータ 一用減速機やドアロック用ァクチユエ一ター、パワーウィンドモーター等があり榭脂材 にはエンジニアリングプラスチックが使用されている。
潤滑剤には Ba複合石けんを増ちよう剤とし、ポリひォレフインを基油としたグリース が使用されているが潤滑性および耐久寿命で必ずしも満足されていない。今後、自 動車、電化製品、精密機器などでエンジニアリングプラスチックの使用量増加が見込 まれ、これに伴い、鋼ー榭脂の組み合わせによる滑り潤滑および転がり滑り潤滑が増 えると予想される。
[0003] 榭脂ギアの破損は、その殆どが摩擦熱により榭脂材が軟ィ匕して摩耗が進行し寿命 に至る。特に高温雰囲気では雰囲気温度も加わるため摩擦熱による影響は非常に 大きい。鋼ー榭脂の組み合わせによる潤滑のメカニズムは現在のところあまり解明さ れておらず、鋼 鋼で代表される反応型添加剤では摩擦係数の低減効果が見られ な!、ことから PTFE (ポリテトラフルォロエチレン)などの軟らカ^、榭脂系添加剤や油性 剤などにより摩擦抵抗を緩和する方法が多く取られている。
特許文献 1には、脂肪酸金属石けんを増ちよう剤として摩擦係数を低減させたダリ ース組成物の例が記載されているが、充分な低摩擦係数効果は得られていない。ま た、特許文献 1には、 OH基を含まない脂肪酸金属石けんの実施例はなぐ OH基を 含まない脂肪酸金属石けんを、粉末状でグリースの添加剤として使用された例は今 までに報告されていない。
また特許文献 2には、増ちよう剤として Li^テアレートと Liヒドロキシステアレートを併 用した潤滑グリース組成物が記載されている力 両者は増ちよう剤として使用されて おり、粉末状の脂肪酸金属石けんを添加すると 、う技術思想は開示されて 、な 、。
[0004] 特許文献 1 :特開 2004— 250481
特許文献 2：特開 2002— 363590
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 従って、本発明の目的は、榭脂潤滑用グリースを提供することであり、特に、室温の みならず高温雰囲気下の中でも低い摩擦係数を示し、かつ榭脂ギア寿命を大幅に 延命させることができる榭脂潤滑用グリース組成物を提供することである。
本発明の他の目的は上記グリース組成物を封入した減速装置を提供することであ る。
課題を解決するための手段
[0006] 本発明は以下の榭脂潤滑用グリース組成物を提供するものである。
1.増ちよう剤と基油を含み、添加剤として、粉末状の OH基を含まない脂肪酸金属石 けんを含有する榭脂潤滑用グリース組成物。
2.基油が合成炭化水素油である上記 1記載の榭脂潤滑用グリース組成物。
3.鋼と榭脂との滑り潤滑用である上記 1又は 2記載の榭脂潤滑用グリース組成物。
4.榭脂がエンジニアリングプラスチックである上記 1〜3の 、ずれか 1項記載の榭脂 潤滑用グリース組成物。
5.グリース糸且成物中の OH基を含まない脂肪酸金属石けんの含有量力 0. 1〜20 質量％である上記 1〜4のいずれ力 1項記載の榭脂潤滑用グリース組成物。
6.上記 1〜5の 、ずれか 1項記載の榭脂潤滑用グリース組成物を封入した減速装置
7. 自動車用の電動パワーステアリング用である上記 6記載の減速装置。 発明の効果
[0007] 本発明の榭脂潤滑用グリース組成物は、添加剤として粉末状の OH基を含まな ヽ 脂肪酸金属石けんを含有しているため、室温のみならず高温雰囲気下の中でも低い 摩擦係数を示し、榭脂ギア等の寿命を大幅に延命させることができる。添加剤として 粉末状の OH基を含まない脂肪酸金属石けんを添加したことにより摩擦係数が低減 する理由は明らかではないが、次のように推察される。
粉末状の脂肪酸金属石けん自身が表面の凝集エネルギーの小さ!、層状の構造と なっており、このような構造の結晶に沿ってせん断を加えた場合、層間に沿って結晶 が割れて滑りやすい。このため摩擦の起こっている二つの物体間に介在させることで 摩擦力が低減され、潤滑効果が得られる。脂肪酸金属石けんが極性部分と無極性 部分よりなる界面活性物質であることから、グリースに分散させることで金属表面に分 子の吸着膜を形成する。また、脂肪酸金属石けんの粒子径が非常に小さいため潤滑 部に入り込み易ぐ二つの物体間の直接接触による摩耗'摩擦を効果的に防止する 発明を実施するための最良の形態
[0008] 本発明のグリース組成物に添加剤として使用する OH基を含まな 、脂肪酸金属石 けん (以下単に「脂肪酸金属石けん」とも 、う）としては、炭素原子数が好ましくは 6〜 24、さらに好ましくは 12〜18の脂肪酸の金属石けんが挙げられる。脂肪酸の好まし い具体例としてはステアリン酸、パルミチン酸等が挙げられる。
金属石けんとしては、 Na、 K等のアルカリ金属石けん、 Mg、 Ca等のアルカリ土類 金属石けん、 Zn石けん、 A1石けん、 Li石けん、等が挙げられる。
好ましいものは、ステアリン酸金属石けんであり、特にステアリン酸の Na, Mg, Zn 又は A1石けんが好ましい。
本発明に使用する脂肪酸金属石けんの粒径は、好ましくは 1〜： LOO /z mであり、さ らに好ましくは 3〜20であり、最も好ましくは 10 m前後である。
粒径が 100 mを超えると潤滑部へ進入しに《なり、良好な潤滑特性が得られに くぐまた 1 μ m未満にしても、効果の増大は見られない。
脂肪酸金属石けんは、グリース組成物中に分散された状態でも元の粒径、例えば、 約 10 mの粒径を維持する。また粒子径が小さいほど表面積が大きくなるため少量 でも優れた効果が期待される。
本発明のグリース組成物中、脂肪酸金属石けんの添加量は、好ましくは 0. 1〜20 質量％、より好ましくは、 1〜10質量％である。 0. 1質量％未満では目的とする効果 の発現が不十分であり、 20質量％を超えて添加しても効果が飽和してしまう。
[0009] 脂肪酸金属石けんの特性はその潤滑性の他に、離形性、ゲル化性や撥水性、界 面活性性などがある。脂肪酸金属石けんは各々の分野で広く使用され、プラスチック 用滑剤、顔料分散剤、ゴム加硫促進剤、粉末冶金、铸物、塗料、医薬品などの用途 があげられる。
グリースの増ちよう剤としては既にステアリン酸金属石けんが使用されている力 こ れはグリース基油中でステアリン酸と金属化合物を反応させて製造するものであり、 あら力じめ製造した粉末状の脂肪酸金属石けんをグリースの添加剤として更に添カロ して使用した例は今まで報告されていない。また、榭脂潤滑用として使用された例も なぐ低い摩擦係数を示したという報告は皆無である。
[0010] 本発明のグリース組成物に使用される増ちよう剤は、特に限定されず、全ての増ち よう剤が使用可能である。例えば、 Li石けんや複合 Li石けんに代表される石けん系増 ちょう剤、ジゥレアに代表されるゥレア系増ちよう剤、有機化クレイやシリカに代表され る無機系増ちよう剤、 PTFEに代表される有機系増ちよう剤などが挙げられる。ゥレア 化合物は高温に耐え得る増ちよう剤であり、高温，高負荷条件で要求される用途には ウレァ系グリースの使用が好ましぐ本発明においても、特に好ましいのはウレァ系増 ちょう剤である。
本発明のグリース組成物中の増ちよう剤の含有量は、増ちよう剤の種類により異なる 本発明のグリース組成物のちょう度は、 235〜415が好適であり、増ちよう剤の含有 量はこのちょう度を得るのに必要な量となる。本発明のグリース組成物中、増ちよう剤 の含有量は、通常 1〜30質量％、好ましくは 3〜20質量％である。
[0011] 本発明のグリース組成物に使用される基油も特に限定されず、鉱油を始めとした全 ての基油が使用可能である。その他、ジエステル，ポリオールエステルに代表される エステル系合成油、ポリひォレフイン，ポリブテンに代表される合成炭化水素油、アル キルジフエ-ルエーテル、ポリプロピレングリコールに代表されるエーテル系合成油、 シリコーン油、フッ素化油など各種合成油が使用可能である。特に好ましいものは合 成炭化水素油（ポリ aォレフィン)である。
[0012] 本発明のグリース組成物には、必要に応じて通常のグリース組成物に汎用されてい る全ての添加剤が使用可能であり、例えば、酸化防止剤、鲭止め剤、金属腐食防止 剤、油性剤耐摩耗剤、極圧剤、固体潤滑剤などを添加することができる。
本発明のグリース組成物は、上記各成分及びその他の添加剤を所望の配合割合 で混合することにより容易に製造することができる。
[0013] 実施例 1〜6及び比較例 1〜6
下記の表 1及び表 2に示す処方のグリース組成物を以下に示すように調製し、ちょう 度及び摩擦係数を測定した。比較例 6は巿販ダリースである。
使用した増ちよう剤は以下のとおりである。
[0014] ジゥレア
イソシァネート（MDI) 57. 5gを基油（PAO) 425gに混合して 80°Cで完全溶解させ た。別容器にァミン 92. 5g (ォクチルァミンとォクタデシルァミンをモル比 5 : 5で混合） を基油（PAO) 425gに混合して 80°Cで完全溶解させたのち、イソシァネート Z基油 溶解物と 80°Cで 1時間攪拌し、反応させた。その後 165°Cまで昇温した後、攪拌しな 力 冷却したものをベースグリースとした。
Liヒドロキシステアレート
プレフォームされた Liヒドロキシステアレート 150gに基油（PAO) 850gを混合して 2 30°Cまで昇温して完全溶解させた。その後、攪拌しながら冷却したものをベースダリ ースとした。
各ベースグリースに実施例、比較例に示す配合で添加剤および基油を加えて三本 ロールミルでちょう度 No.2グレードに調整した。
基油 （P A O ) ： ポリ ^ォレフイ ン油 （ 8 . 0隨 2 @ 1 0 0 °C ) 酸化防止剤 ： ジフェニールァ ミ ン
防锖剤 ： C a スルフォネート 添加剤
A:Mgステアレート（粒径 15 μ m)
B： Naステアレート（粒径 20 μ m)
C： Li^テアレート（粒径 3 μ m)
D:Mgヒドロキシステアレート（粒径 15 μ m)
E： Liヒドロキシステアレート（粒径 3 μ m)
Figure imgf000007_0001
G:ZnDTP (液体）
[0015] 評価試験方法
バウデン試験
水平に配置したプレート (S45C)上に試料グリース（lg)を塗布し、プレートに対し てピン（MCナイロン製 φ 5. 0の円柱）を垂直に接触させ、ピンに荷重をかけてプレー トを水平方向に摺動させたときにピンにかかる抵抗力 (摩擦力）を測定する。
試験条件
摺動速度 ： 1 mmZ s
摺動距離 ： 1 5mm
荷重 ： 1 O N (※面圧 0. 5MPa)
測定温度 ： 6 0°C
繰り返し数 ： n = 2
[0016] [表 1]
Figure imgf000007_0002
[0017] [表 2] 1 2 3 4 5 6
Ba複合石 增ちょ う剤 ジゥレア ジゥレア ジゥレア ジゥレア ジゥレア
けん 基油 動粘度 PA0 PA0 PA0 PA0 PA0 PA0 mm2/s@ 100°C 8. 0 8. 0 8. 0 8. 0 8. 0 6. 0 添加剤 なし E : 3 % F : 3 % G：3 % なし ちょ う度 277 289 282 281 276 276 摩擦係数 0. 18 0. 09 0. 09 0. 14 0. 15 0. 16 粉末状の OH基を含まない脂肪酸金属石けんを含有する本発明の実施例 1〜6の 榭脂潤滑用グリース組成物は摩擦係数が 0. 03〜0. 04と低い。これに対して粉末 状の OH基を含まな 、脂肪酸金属き 、、石けんを含有しな!、比較例 1のグリース組成物の 摩擦係数は 0. 18と高い。また、 OH基を含む脂肪酸金属石けんを含有する比較例 2 及び 3のグリース組成物の摩擦係数は 0. 09であり、 PTFEを含有する比較例 4、 Zn DTPを含有する比較例 5及び市販品である比較例 6のグリース組成物の摩擦係数は 0. 14〜0. 16と高!/、。
上記結果は、粉末状の OH基を含まない脂肪酸金属石けんを含有させることにより 、榭脂潤滑用グリース組成物の摩擦係数を顕著に低減しうることを示して 、る。

Claims

請求の範囲
[1] 増ちよう剤と基油を含み、添加剤として、粉末状の OH基を含まな ヽ脂肪酸金属石 けんを含有する榭脂潤滑用グリース組成物。
[2] 基油が合成炭化水素油である請求項 1記載の榭脂潤滑用グリース組成物。
[3] 鋼と榭脂との滑り潤滑用である請求項 1又は 2記載の榭脂潤滑用グリース組成物。
[4] 榭脂がエンジニアリングプラスチックである請求項 1〜3の 、ずれか 1項記載の榭脂 潤滑用グリース組成物。
[5] グリース組成物中の OH基を含まない脂肪酸金属石けんの含有量力 0. 1〜20質 量％である請求項 1〜4のいずれ力 1項記載の榭脂潤滑用グリース組成物。
[6] 請求項 1〜5の 、ずれか 1項記載の榭脂潤滑用グリース組成物を封入した減速装 置。
[7] 自動車用の電動パワーステアリング用である請求項 6記載の減速装置。
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