WO2010024056A1 - グリース組成物 - Google Patents

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grease composition
nanoparticles
friction
base oil
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馬渕　豊
中川　明
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日産自動車株式会社
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    • C10N2050/10—Semi-solids; greasy

Definitions

  • the present invention relates to a grease composition, and more particularly to a grease composition containing nanoparticles and applied to sliding parts.
  • a grease composition is suitably used for lubricating, for example, general industrial machines, sliding parts of automobiles and electrical products (slide bearings such as motors and rolling bearings), and machine components that generate friction.
  • lubricants are used in various mechanical devices to reduce the friction coefficient of the sliding mechanism. Reducing the friction coefficient by improving the lubricant not only improves the operating efficiency and prolongs the life of the member, but also leads to quietness and low vibration.
  • a lubricating oil composition is disclosed (see Patent Document 1).
  • MoDTC molybdenum dithiocarbamate
  • JP 2006-241443 A Japanese Patent Laid-Open No. 4-130193
  • the present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object thereof is to provide a grease composition capable of expressing a low friction coefficient in a wide temperature range from a low temperature range to a high temperature range. .
  • the present inventors have made extensive studies focusing on a low friction mechanism based on physical adsorption that does not rely on a chemical reaction.
  • the base oil has at least one metal selected from the group consisting of lithium, calcium, magnesium and aluminum and at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carboxyl group and a carboxylate metal base in the molecular structure. It has been found that the above object can be achieved by, for example, mixing a metal soap-based thickener composed of a fatty acid containing at least one selected from the group consisting of oxides, carbides and diamond. The present invention has been completed.
  • the grease composition of the present invention comprises a base oil, at least one metal selected from the group consisting of lithium, calcium, magnesium and aluminum, and a hydroxyl group, a carboxyl group and a carboxylate metal base in the molecular structure.
  • a metal soap thickener comprising at least one fatty acid selected from the group, and at least one nanoparticle selected from the group consisting of oxide, carbide and diamond, To do.
  • the grease composition of the present invention comprises a base oil, at least one metal selected from the group consisting of lithium, calcium, magnesium and aluminum, and a group consisting of hydroxyl group, carboxyl group and carboxylate metal base in the molecular structure.
  • a metal soap-based thickener comprising at least one selected fatty acid, and at least one nanoparticle selected from the group consisting of oxides, carbides and diamonds.
  • a metal comprising a base oil containing at least one metal selected from lithium, calcium, magnesium and aluminum and a fatty acid containing a hydroxyl group, a carboxyl group and a carboxylate metal base in the molecular structure.
  • a soap-based thickener and a nanoparticle composed of at least one of oxide, carbide and diamond coexist, the metal soap-based thickener becomes a hydroxyl group at the terminal or side chain in the molecular structure. Since it contains a carboxyl group and a carboxylate metal base, it has polarity and is adsorbed on the surface of nanoparticles having high surface energy. This reduces the energy of the entire system.
  • Nanoparticles adsorbing such a thickener are dispersed in the grease without aggregating with each other.
  • Nanoparticles adsorbing thickeners containing hydroxyl groups, carboxyl groups, and metal carboxylates suppress the direct contact (metal contact) of parts when they are caught in the friction site, resulting in friction. The coefficient can be greatly reduced.
  • the nanoparticles adsorbing such a thickener not only suppress the direct contact between the surface protrusions when entangled in the friction site, but are also pressed against the friction surface, so that the tribo with low shearing force is applied. It becomes a film, reduces the shear resistance between the friction surfaces, and as a result, the friction coefficient can be greatly reduced.
  • the surface energy may be reduced due to adsorption to the surface of the production stage, solvent, and oils and fats in the atmosphere at the powder stage. It is considered that a thickener containing a hydroxyl group, a carboxyl group, or a carboxylic acid metal base in the grease composition can be adsorbed by exposing.
  • base oil for example, mineral oil or synthetic oil can be used. These base oils are preferably the main component in the grease composition, but are not particularly limited.
  • the “main component” means 50% by mass or more based on the total amount of the grease composition.
  • mineral oil examples include solvent distillation, oil extraction, hydrocracking, solvent dewaxing, hydrorefining, sulfuric acid washing, clay treatment, etc. And paraffinic, naphthenic, and normal paraffinic oils that are purified by appropriately combining these purification processes.
  • Mineral oils are generally solvent-refined or hydrorefined, but advanced hydrocracking processes and GTL Wax (gas-to-liquid wax) that can further reduce aromatic content are used. What was manufactured by the method of isomerization can also be used.
  • the synthetic oil examples include ⁇ -olefin oligomer oil and polyolefin (PAO) oil such as polybutene.
  • PAO polyolefin
  • monoester oil ditridecyl glutarate, dioctyl adipate, diisodecyl adipate, ditridecyl adipate, dibutyl sebacate, di ( 2-ethylhexyl) sebacate, di (2-ethylhexyl) adipate
  • diester oils such as methylacetylricinoleate, dioctylsebacate, trimethylolpropane caprylate, trimethylolpropane pelargonate, pentaerythritol-2-ethylhexanoate, penta Polyol ester (POE) oil such as erythritol pelargonate, aromatic ester oil such as trioctyl trimellitate, tride
  • polyglycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene glycol monoether, polypropylene glycol monoether, monoalkyl triphenyl ether, alkyl diphenyl ether, dialkyl diphenyl ether, tetraphenyl ether, pentaphenyl ether, monoalkyl tetraphenyl ether
  • ether oils such as phenyl ether oils such as dialkyltetraphenyl ether.
  • other synthetic oils such as perfluoroalkyl ether and silicone oil can be used. These may be used alone or in combination.
  • ester oils containing hydroxyl groups and base oils containing ether oils are involved in the adsorption of metal soap thickeners to nanoparticles, and as a result, the coefficient of friction can be further greatly reduced. Therefore, it is desirable.
  • the kinematic viscosity of the base oil is not particularly limited, but the kinematic viscosity of the base oil at 100 ° C. is preferably 2 mm 2 / s or more, and preferably 20 mm 2 / s or less. Dissipation of the base oil can be suppressed by setting the kinematic viscosity of the base oil at 100 ° C. to 2 mm 2 / s or more. On the other hand, by setting the kinematic viscosity of the base oil at 100 ° C. to 20 mm 2 / s or less, the oil film thickness can be ensured, metal contact can be suppressed, and friction can be reduced.
  • the thickener includes a metal related to lithium, calcium, magnesium or aluminum or any combination thereof and a fatty acid containing a group based on a hydroxyl group, a carboxyl group or a carboxylate metal base, or any combination thereof. It is necessary to be a metal soap thickener consisting of It should be noted that the case of having a plurality of one kind of group is also included in the technical scope of the present invention.
  • metal soap thickener examples include lithium salts of higher fatty acids, calcium salts, magnesium salts, aluminum salts, and at least one of these and lithium salts of lower fatty acids, calcium salts, magnesium salts, aluminum salts. Mention may be made of complex salts with at least one.
  • the thickener include, but are not limited to, lithium stearate, calcium stearate, magnesium stearate, aluminum stearate, lithium hydroxystearate and the like.
  • the content of the thickener in the grease composition is not particularly limited, but is preferably 2 to 35% by mass based on the total amount of the grease composition.
  • the content of the thickener is less than 2% by mass, the thickening effect is small and it may be difficult to form a grease.
  • the content of the thickener exceeds 35% by mass, the grease composition may become too hard to obtain a sufficient lubricating effect.
  • Nanoparticles require that the average particle size of primary particles is nano-order (specifically, the average particle size of primary particles is 1 to 100 nm), and the average particle size of primary particles is 1 to 30 nm. Is preferably 1 to 10 nm, more preferably 1 to 5 nm. If the average primary particle diameter of the nanoparticles is outside the above range, a remarkably low friction coefficient may not be obtained, and it may be a factor that accelerates wear.
  • the average primary particle diameter can be measured by observation with a transmission electron microscope (TEM) after drying the nanoparticles as a powder.
  • TEM transmission electron microscope
  • the nanoparticles need to be oxides, carbides, diamonds, or a mixture thereof.
  • the oxide examples include aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide, cerium oxide, yttrium oxide, zinc oxide, copper oxide, holmium oxide, bismuth oxide, cobalt oxide, iron oxide, manganese oxide, or a mixture thereof as appropriate.
  • the oxide include metal oxides, nonmetal oxides such as silicon oxide, and a mixture of metal oxides and nonmetal oxides.
  • carbide examples include metal carbide such as vanadium carbide, tungsten carbide, and titanium carbide, and non-metal carbide such as silicon carbide (SiC). These may be used alone or in combination.
  • Nanoparticles made of single-crystal diamond can adsorb thickeners having hydroxyl groups, carboxyl groups, and metal carboxylates more easily due to dangling bonds on the surface layer of SP3, and the friction coefficient can be greatly reduced. it can.
  • nanoparticles such as oxides, carbides, and diamonds (cluster diamonds) whose average primary particle size is 30 nm or less are generally high in surface energy of oxides, carbides, and diamonds, and are nanosized.
  • the ratio of the surface area to the volume is extremely high, the surface energy of the system becomes very high, and the thickener described above can be more easily adsorbed.
  • the coefficient of friction can be greatly reduced.
  • single-crystal diamond nanoparticles whose average particle size of primary particles obtained by crushing cluster diamond is 5 nm or less are removed from the amorphous component that bonds the diamond particles by crushing.
  • the content of the nanoparticles in the grease composition is not particularly limited, but is preferably 0.001 to 0.2% by mass based on the total amount of the grease composition.
  • the content of the nanoparticles is less than 0.001% by mass, a significant decrease in the friction coefficient may not be observed, and even if the content exceeds 0.2% by mass, the effect of reducing the friction coefficient is not expanded. There is a possibility that sedimentation of the insoluble matter and opponent aggression may increase.
  • the content of the nanoparticles exceeds 0.1% by mass, the viscosity increases and the viscous resistance increases, so the friction coefficient may rather increase.
  • the grease composition of the present invention may contain a fatty acid ester.
  • fatty acid ester examples include fatty acid esters having a linear or branched hydrocarbon group preferably having 6 to 30 carbon atoms, more preferably 8 to 24 carbon atoms, and still more preferably 10 to 20 carbon atoms. Can do. When the carbon number is outside the range of 6 to 30, the friction reducing effect may not be sufficiently obtained.
  • straight chain or branched hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms include hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group.
  • the alkyl group and alkenyl group include all conceivable linear structures and branched structures, and the position of the double
  • fatty acid esters examples include esters of fatty acids having 6 to 30 carbon atoms with aliphatic monohydric alcohols or aliphatic polyhydric alcohols.
  • GMO glycerol monooleate
  • sorbitan monooleate sorbitan diolate
  • sorbitan diolate examples of fatty acid esters
  • a fatty acid ester containing a hydroxyl group is desirable because it participates in the adsorption of the metal soap thickener to the nanoparticles, and as a result, the friction coefficient can be further greatly reduced.
  • the content of the fatty acid ester in the grease composition is not particularly limited, but is preferably 0.05 to 3.0% by mass, more preferably 0.1 to 2.0% by mass based on the total amount of the grease composition. More preferably, it is 0.5 to 1.4% by mass. If the content of the fatty acid ester is less than 0.05% by mass, the friction reducing effect tends to be small, and if it exceeds 3.0% by mass, the solubility in the base oil and the storage stability are remarkably deteriorated and precipitates are generated. Since it is easy to do, it is not preferable.
  • additives such as an extreme pressure agent, an antioxidant, a rust inhibitor, an adhesive, and a structural stabilizer can be added to the grease composition of the present invention.
  • extreme pressure agents include sulfurized olefins, chlorinated paraffins, dialkyldithiophosphates, dialkyldithiocarbamates, phosphate esters, molybdenum disulfide, and graphite.
  • antioxidants examples include aromatic amines such as phenyl- ⁇ -naphthylamine, phenols such as di-t-butyl-p-cresol, phenothiazine, dialkyldithiophosphates, and dialkyldithiocarbamates. it can.
  • rust preventive examples include sulfonates such as barium naphthalene sulfonate, amines such as N-alkyltrimethylenediaminediolate and aliphatic amine-naphthenic acid condensate, various naphthenates, and amino acids such as oleylsarcosine. Derivatives, sodium nitrite, benzotriazoles and the like can be mentioned.
  • Examples of the pressure-sensitive adhesive include polymers such as polyisobutylene and olefin copolymers.
  • structure stabilizers include higher alcohols.
  • Example 1 To mineral oil (40 ° C kinematic viscosity: 30 mm 2 / s) as a base oil, lithium hydroxystearate as a thickener is added so as to be 25% by mass based on the total amount of the grease composition, and SiC is used as nanoparticles. (Average particle diameter of primary particles: 7 nm) was added so as to be 0.1% by mass based on the total amount of the grease composition to obtain a grease composition of Example 1.
  • Example 2 The grease of Example 2 was repeated by repeating the same operation as in Example 1, except that SiC (average particle size of primary particles: 7 nm) as nanoparticles was changed to SiC (average particle size of primary particles: 28 nm). A composition was obtained.
  • Example 3 Lithium stearate 12 hydroxy as a thickener was replaced with lithium stearate, and SiC (average particle size of primary particles: 7 nm) as nanoparticles was replaced with diamond (average particle size of primary particles: 5 nm, single crystal). Except for this, the same operation as in Example 1 was repeated to obtain a grease composition of Example 3.
  • Example 4 Mineral oil as a base oil (kinematic viscosity at 40 °C: 30mm 2 / s) of diester: instead (kinematic viscosity at 40 °C 30mm 2 / s), the 12-hydroxy lithium stearate as thickener lithium stearate
  • SiC average particle size of primary particles: 7 nm
  • diamond average particle size of primary particles: 5 nm, single crystal
  • Example 5 Mineral oil as a base oil (kinematic viscosity at 40 °C: 30mm 2 / s) the PAO: instead (kinematic viscosity at 40 °C 30.6mm 2 / s), the average particle diameter of SiC (primary particles as nanoparticles:
  • the grease composition of Example 5 was obtained by repeating the same operation as in Example 1 except that 7 nm) was replaced with diamond (average particle size of primary particles: 5 nm, single crystal).
  • Example 6 Mineral oil as a base oil: (the kinematic viscosity at 40 °C 30mm 2 / s) PAO ( kinematic viscosity at 40 °C: 30.6mm 2 / s, PAO6) instead of the average grain SiC (primary particles as nanoparticles (Diameter: 7 nm) is replaced with diamond (average particle diameter of primary particles: 5 nm, single crystal), and the nanoparticles are added so as to be 0.05% by mass based on the total amount of the grease composition.
  • the grease composition of Example 6 was obtained by repeating the same operation as in Example 1 except that was added so as to be 1% by mass based on the total amount of the grease composition.
  • Example 7 Mineral oil as a base oil: (the kinematic viscosity at 40 °C 30mm 2 / s) PAO : instead (kinematic viscosity at 40 °C 30.6mm 2 / s, PAO6 ), the 12-hydroxy lithium stearate as thickener
  • SiC average particle size of primary particles: 7 nm
  • diamond average particle size of primary particles: 5 nm, single crystal
  • Example 8 Mineral oil as a base oil: (the kinematic viscosity at 40 °C 30mm 2 / s) POE : instead (kinematic viscosity at 40 °C 30mm 2 / s), the 12-hydroxy lithium stearate as a thickener in aluminum stearate
  • SiC average particle size of primary particles: 7 nm
  • diamond average particle size of primary particles: 5 nm, single crystal
  • the grease composition of Example 8 was obtained by repeating the same operation as in Example 1 except that it was added so as to be.
  • Example 9 Mineral oil as a base oil: (the kinematic viscosity at 40 °C 30mm 2 / s) PAO ( kinematic viscosity at 40 °C: 30.6mm 2 / s, PAO6) instead of the average grain SiC (primary particles as nanoparticles (Diameter: 7 nm) is replaced with a mixture of diamond (average particle size of primary particles: 5 nm, single crystal) and SiC (average particle size of primary particles: 7 nm), and diamond is 0.1% by mass based on the total amount of the grease composition.
  • the grease composition of Example 9 was obtained by repeating the same operation as in Example 1 except that SiC was added to 0.03% by mass based on the total amount of the grease composition. It was.
  • Example 10 Mineral oil as a base oil: (the kinematic viscosity at 40 °C 30mm 2 / s) PAO ( kinematic viscosity at 40 °C: 30.6mm 2 / s, PAO6) instead of the average grain SiC (primary particles as nanoparticles).
  • a grease composition of Example 10 was obtained by repeating the same operation as in Example 1 except that Al 2 O 3 (average particle diameter: 18 nm) was changed to Al 2 O 3 (diameter: 7 nm).
  • Comparative Example 1 A grease composition of Comparative Example 1 was obtained by repeating the same operation as in Example 1 except that SiC (average particle diameter of primary particles: 7 nm) as nanoparticles was not added.
  • Comparative Example 2 The same operation as Example 1 was repeated except that lithium stearate 12 hydroxy as a thickener was replaced with aluminum stearate and SiC (average particle diameter of primary particles: 7 nm) was not added as nanoparticles. Thus, a grease composition of Comparative Example 2 was obtained.
  • Comparative Example 3 The grease of Comparative Example 3 was repeated by repeating the same operation as in Example 1 except that SiC (average particle size of primary particles: 7 nm) as nanoparticles was changed to SiC (average particle size of primary particles: 300 nm). A composition was obtained.
  • Comparative Example 4 Comparative Example was repeated by repeating the same operation as in Example 1 except that SiC (average particle size of primary particles: 7 nm) as nanoparticles was changed to Al 2 O 3 (average particle size of primary particles: 200 nm). A grease composition of 4 was obtained.
  • Comparative Example 5 Mineral oil as a base oil: (the kinematic viscosity at 40 °C 30mm 2 / s) POE : instead (kinematic viscosity at 40 °C 30mm 2 / s), the 12-hydroxy lithium stearate as thickener lithium stearate Instead, a grease composition of Comparative Example 5 was obtained by repeating the same operation as in Example 1 except that SiC (average particle diameter of primary particles: 7 nm) as nanoparticles was not added.
  • Comparative Example 6 Mineral oil as a base oil (kinematic viscosity at 40 °C: 30mm 2 / s) a diester instead (kinematic viscosity at 40 °C 30mm 2 / s), the 12-hydroxystearic lithium phosphate as a thickening agent to lithium stearate Instead, a grease composition of Comparative Example 6 was obtained by repeating the same operation as in Example 1 except that SiC (average particle diameter of primary particles: 7 nm) as nanoparticles was not added.
  • SiC average particle diameter of primary particles: 7 nm
  • Comparative Example 8 Mineral oil as a base oil: (the kinematic viscosity at 40 °C 30mm 2 / s) PAO : instead (kinematic viscosity at 40 °C 30.6mm 2 / s, PAO6 ), the 12-hydroxy lithium stearate as thickener
  • a grease composition of Comparative Example 8 was obtained by repeating the same operation as in Example 1 except that SiC (nanoparticles average particle diameter: 7 nm) was not added instead of calcium stearate. .
  • test piece As an example of the contact surface of the low friction motion system, a test piece for SRV friction tester manufactured by Optimol Co., Ltd. was prepared.
  • FIG. 1 is an explanatory perspective view showing the outline of the SRV friction test.
  • a disk 10 (diameter: 22 mm, thickness: 7.9 mm) and a pin 11 (diameter: 15 mm, width: 22 mm) made of SUJ2 material were used as test pieces. Note that the surface roughness of both the disk 10 and the pin 11 was set to about Ra0.05 by polishing.
  • SRV friction test The obtained test piece was set on an SRV testing machine manufactured by Optimol Co., Ltd., and the grease composition of each example was applied to a disk friction part, and an SRV friction test was performed under the following test conditions.
  • the pin 11 In the SRV friction test, as shown in FIG. 1, the pin 11 is arranged on the disk 10, and the weight of the pin 11 is applied in the direction of arrow A (vertical direction) while the pin 11 is inserted in the direction of arrow B (horizontal direction). Slide on 10 surfaces.
  • the friction coefficient in the SRV friction test and the maximum wear amount of the disk after the test were measured.
  • the “friction coefficient” the average value of the friction coefficient for the last 5 minutes out of the test time of 30 minutes was used.
  • the “maximum wear amount” a value obtained by measuring the maximum wear amount (depth) of the disc friction portion after the test by measuring a step with the non-sliding portion was used.
  • Table 1 shows the specifications and evaluation results (friction coefficient in SRV friction test, maximum wear amount of disk after test) of the grease composition of each example.
  • Examples 1 and 2 using SiC as nanoparticles and Example 10 using Al 2 O 3 as nanoparticles showed lower friction coefficients than Comparative Examples 1-9.
  • Examples 3 to 9 using single crystal diamond as the nanoparticles showed an even lower friction coefficient.
  • Example 4 using a diester which is an example of an ester oil as a base oil, Example 8 using POE as a base oil, and GMO which is one of fatty acid esters as a friction modifier as an additive were used.
  • Example 6 showed a significantly lower coefficient of friction than other specifications.
  • Example 9 was obtained by dispersing two types of nanoparticles, but showed a significantly lower coefficient of friction than Comparative Examples 1 to 9 as in other specifications. Therefore, it can be seen that the grease compositions of Examples 1 to 10 have better friction reduction and lubrication effects than Comparative Examples 1 to 9.
  • Comparative Examples 1, 2, and 5 to 8 did not contain nanoparticles, and the friction coefficient showed a high value of about 0.1 to 0.14.
  • Comparative Examples 5 and 6 use ester oil as the base oil, it can be seen that the friction coefficient at the level of Examples 1 to 10 cannot be reached simply by changing the base oil.
  • Comparative Example 7 uses GMO, which is one type of fatty acid ester, as a friction modifier, but simply improving the friction modifier does not lead to the low friction coefficient of Examples 1-10. I understand that.
  • the grease composition of Comparative Example 3 contains SiC particles, and the grease composition of Comparative Example 4 contains Al 2 O 3 particles.
  • the primary particles have a large average particle size of 200 to 300 nm, and have a low friction coefficient after the start of the test. Although shown (not shown in the table), at the end of the test, the friction coefficient increased due to the deterioration of the surface roughness accompanying wear, and the friction coefficient was significantly higher than in Examples 1 to 10. Moreover, the amount of wear after the test was remarkably large, and it was at a level where it could not be used as a grease composition.
  • the grease composition of Comparative Example 9 has a conventional specification to which MoDTC was added. Under the low temperature conditions as in this test, the friction coefficient was higher than that of Examples 1 to 9, and the effect was not sufficiently obtained.
  • the grease composition of the present invention includes a base oil, at least one metal selected from the group consisting of lithium, calcium, magnesium, and aluminum, and a hydroxyl group, a carboxyl group, and a carboxylate metal base in the molecular structure.
  • a metal soap thickener comprising at least one fatty acid selected from the group consisting of and a nanoparticle consisting of at least one selected from the group consisting of oxide, carbide and diamond.
  • a low friction coefficient can be expressed in a wide temperature range from a low temperature range to a high temperature range.
  • the grease composition of the present invention exhibits an action without a chemical reaction, it is difficult to be affected by thermal deterioration and can achieve a long life.
  • the grease composition of the present invention can be applied without limitation to the contact surfaces that relatively move in opposition to various mechanical devices that require low friction performance, and contributes widely to energy saving measures in various fields. be able to. Specifically, by applying to the constant velocity joint part, low friction can be realized and vibration during operation can be sufficiently suppressed over the entire operating condition.

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Abstract

　本発明のグリース組成物は、基油と、リチウム、カルシウム、マグネシウム及びアルミニウムから成る群より選ばれる少なくとも１種の金属と分子構造中にヒドロキシル基、カルボキシル基、及びカルボン酸金属塩基から成る群より選ばれる少なくとも１種を含む脂肪酸類とから成る金属石鹸系の増ちょう剤と、酸化物、炭化物及びダイヤモンドから成る群より選ばれる少なくとも１種から成るナノ粒子とを含む。

Description

グリース組成物
　本発明は、グリース組成物に係り、更に詳細には、ナノ粒子を含有し、摺動部品に適用されるグリース組成物に関する。かかるグリース組成物は、例えば一般工業機械、自動車や電気製品の摺動部品（モーターなどのすべり軸受けやころがり軸受け）、摩擦が生じる機械構成部品の潤滑に好適に用いられる。
　従来、各種の機械装置において、摺動機構の摩擦係数を低減するために潤滑剤が用いられている。潤滑剤の改良により摩擦係数を低減することは、作動効率の向上や部材の長寿命化をもたらす他、静粛化、低振動化にも繋がる。
　例えば、内燃機関の摺動部品に使われる鋼製品に対して使用した際に、特に、摩擦係数を有意に低減することができ、省燃費化を実現し得るものとして、ナノ粒子を含有する液体状の潤滑油組成物が開示されている（特許文献１参照。）
　一方、自動車用ドライブシャフトの等速ジョイントに対して使用した際に、特に、構造部品の発する振動音の抑制を実現し得るものとして、有機モリブデン系添加剤の一例であるモリブデンヂチオカルバメート（ＭｏＤＴＣ）などの固体潤滑性を持つ添加剤を含有する等速ジョイント用グリースが開示されている（特許文献２参照。）。
特開２００６－２４１４４３号公報 特開平４－１３０１９３号公報
　しかしながら、グリースで用いられているＭｏＤＴＣは、化学変化を伴い作用するため、グリース及び摺動部品の温度の低い始動時や低負荷運転時においては、その効果が限られてしまう。このため使用条件によってはグリースによる摩擦低減効果が十分に得られないという問題点があった。また、グリースは、一般的に、液体潤滑剤に増ちょう剤などの添加剤を分散して固体から半固体状することにより調製されるが、単にナノ粒子含有潤滑油組成物をグリース状にしただけでは、グリースに含まれる添加剤との組み合わせによって必ずしも十分な摩擦低減効果を得られない。
　本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、低温域から高温域まで広範囲な温度域で低い摩擦係数を発現し得るグリース組成物を提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記目的を達成するため、化学反応に頼らない、物理吸着による低摩擦メカニズムに着目し、鋭意検討を重ねた。その結果、基油に、リチウム、カルシウム、マグネシウム及びアルミニウムから成る群より選ばれる少なくとも１種の金属と分子構造中にヒドロキシル基、カルボキシル基、及びカルボン酸金属塩基から成る群より選ばれる少なくとも１種を含む脂肪酸類とから成る金属石鹸系の増ちょう剤と、酸化物、炭化物及びダイヤモンドから成る群より選ばれる少なくとも１種から成るナノ粒子とを混合させることなどにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
　即ち、本発明のグリース組成物は、基油と、リチウム、カルシウム、マグネシウム及びアルミニウムから成る群より選ばれる少なくとも１種の金属と分子構造中にヒドロキシル基、カルボキシル基、及びカルボン酸金属塩基から成る群より選ばれる少なくとも１種を含む脂肪酸類とから成る金属石鹸系の増ちょう剤と、酸化物、炭化物及びダイヤモンドから成る群より選ばれる少なくとも１種から成るナノ粒子と、を含むことを特徴とする。
ＳＲＶ摩擦試験の要領を示す斜視説明図である。
　以下、本発明について詳細に説明する。
　本発明のグリース組成物は、基油と、リチウム、カルシウム、マグネシウム及びアルミニウムから成る群より選ばれる少なくとも１種の金属と分子構造中にヒドロキシル基、カルボキシル基、及びカルボン酸金属塩基から成る群より選ばれる少なくとも１種を含む脂肪酸類とから成る金属石鹸系の増ちょう剤と、酸化物、炭化物及びダイヤモンドから成る群より選ばれる少なくとも１種から成るナノ粒子とを含むものである。このような構成とすることにより、グリース組成物は、化学変化を伴い作用するＭｏＤＴＣを必須の添加剤とすることなく、低温域から高温域まで広範囲な温度域で低い摩擦係数を発現し得る。また、化学反応を伴わないで作用を示すため、熱劣化の影響を受けにくく、グリース組成物の長寿命化を実現することができる。
　現時点においては、本発明のグリース組成物の摩擦低減・潤滑効果は、以下のメカニズムにより得られると推定している。
　基油中に、リチウム、カルシウム、マグネシウム及びアルミニウムのうちの少なくとも１種の金属と分子構造中にヒドロキシル基、カルボキシル基、及びカルボン酸金属塩基のうちの少なくとも１種を含む脂肪酸類とから成る金属石鹸系の増ちょう剤と、酸化物、炭化物及びダイヤモンドのうちの少なくとも１種から成るナノ粒子とを共存させると、金属石鹸系の増ちょう剤は、分子構造中の末端又は側鎖にヒドロキシル基やカルボキシル基、カルボン酸金属塩基を含んでいるため、極性を有することとなり、表面エネルギーの高いナノ粒子の表面に吸着される。これにより、系全体のエネルギーが低下する。そして、このような増ちょう剤を吸着したナノ粒子は、互いに凝集することなく、グリース中に分散する。ヒドロキシル基やカルボキシル基、カルボン酸金属塩基を含む増ちょう剤を吸着したナノ粒子は、摩擦部位に巻き込まれた際に、部品同士が直接接触（メタルコンタクト）することを抑制し、結果として、摩擦係数を大幅に低減することができる。また、このような増ちょう剤を吸着したナノ粒子は、摩擦部位に巻き込まれた際に、表面突起間の直接接触を抑制するだけでなく、摩擦面に押し付けられることにより、せん断力の低いトライボフィルムとなり、摩擦面同士のせん断抵抗を減らし、結果として、摩擦係数を大幅に低減することができる。ナノ粒子は、表面が活性であるため、粉末の段階において、製造段階や溶媒や、大気中の油脂類などの表面への吸着によって、表面エネルギーが低下することも考えられるが、摩擦により絶えず新生面が露出することにより、グリース組成物中のヒドロキシル基やカルボキシル基、カルボン酸金属塩基を含む増ちょう剤を吸着することができると考えている。
　尚、上記のメカニズムはあくまでも推測に基づくものである。従って、上記のメカニズム以外のメカニズムにより上記の効果が得られていたとしても、本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。
　基油としては、例えば鉱物油や合成油を用いることができる。これらの基油がグリース組成物において主成分であることが望ましいが、特に限定されるものではない。尚、「主成分」とは、グリース組成物全量基準で５０質量％以上であることをいう。
　鉱物油の具体例としては、原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られた油留分を溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、水素化精製、硫酸洗浄、白土処理等の精製処理を適宜組み合わせて精製したパラフィン系、ナフテン系、ノルマルパラフィン系の油などを挙げることができる。鉱物油としては、溶剤精製や水素化精製処理したものが一般的であるが、芳香族分をより低減することが可能な高度水素化分解プロセスやＧＴＬ　Ｗａｘ（ガス・トゥー・リキッド・ワックス）を異性化する手法で製造したものを用いることもできる。
　合成油の具体例としては、例えばα－オレフィンオリゴマー油、ポリブテンなどのポリオレフィン（ＰＡＯ）油を挙げることができる。また、例えばステアリン酸やオレイン酸等にアルキル基を加えたもの（炭素数１０～２０）であるモノエステル油、ジトリデシルグルタレート、ジオクチルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジブチルセバケート、ジ（２－エチルヘキシル）セバケート、ジ（２－エチルヘキシル）アジペート、メチルアセチルリシノレート、ジオクチルセバケートなどのジエステル油、トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、ペンタエリスリトール－２－エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールペラルゴネートなどのポリオールエステル（ＰＯＥ）油、トリオクチルトリメリテート、トリデシルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテートなどの芳香族エステル油、一塩基酸及び二塩基酸の混合脂肪酸と多価アルコールとのオリゴエステルなどのコンプレックスエステル油等のエステル油を挙げることができる。更に、例えば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モノエーテル、ポリプロピレングリコールモノエーテル等のポリグリコールや、モノアルキルトリフェニルエーテル、アルキルジフェニルエーテル、ジアルキルジフェニルエーテル、テトラフェニルエーテル、ペンタフェニルエーテル、モノアルキルテトラフェニルエーテル、ジアルキルテトラフェニルエーテルなどのフェニルエーテル油等のエーテル油などを挙げることができる。しかしながら、これらに限定されるものではない。即ち、パーフルオロアルキルエーテルやシリコーン油などその他の合成油を用いることもできる。これらは単独で用いてもよく、複数を混合して用いてもよい。
　その中でも、ヒドロキシル基を含むエステル油やエーテル油を含む基油は、金属石鹸系の増ちょう剤のナノ粒子への吸着に関与して、結果として、摩擦係数をさらに大幅に低減することができるため、望ましい。
　また、基油の動粘度は、特に制限されるものではないが、１００℃における基油の動粘度は、２ｍｍ2／ｓ以上であることが好ましく、２０ｍｍ2／ｓ以下であることが好ましい。１００℃における基油の動粘度を２ｍｍ2／ｓ以上とすることによって基油の散逸を抑えることができる。一方、１００℃における基油の動粘度を２０ｍｍ2／ｓ以下とすることによって、油膜厚さが確保され金属接触を抑え摩擦低減につなげることができる。
　増ちょう剤は、上述の通り、リチウム、カルシウム、マグネシウム若しくはアルミニウム又はこれらの任意の組み合わせに係る金属とヒドロキシル基、カルボキシル基若しくはカルボン酸金属塩基又はこれらの任意の組み合わせに係る基を含む脂肪酸類とから成る金属石鹸系の増ちょう剤であることを要する。尚、一種の基を複数有する場合も本発明の技術的範囲に含まれる。
　金属石鹸系の増ちょう剤としては、例えば高級脂肪酸のリチウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、アルミニウム塩や、これらのうち少なくとも１つと低級脂肪酸のリチウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、アルミニウム塩のうちの少なくとも１つとの複合塩を挙げることができる。増ちょう剤の好適例としては、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ヒドロキシステアリン酸リチウムなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
　グリース組成物中の増ちょう剤の含有量は、特に制限されないが、グリース組成物全量基準で、２～３５質量％であることが好ましい。増ちょう剤の含有量が２質量％未満の場合には、増ちょう効果が少なく、グリース状になりにくいことがある。増ちょう剤の含有量が３５質量％を超える場合には、グリース組成物は硬くなり過ぎて十分な潤滑効果が得られないことがある。
　ナノ粒子は、一次粒子の平均粒径がナノオーダーであること（具体的には、一次粒子の平均粒径が１～１００ｎｍ）を要し、一次粒子の平均粒径が１～３０ｎｍであることが好ましく、１～１０ｎｍであることがより好ましく、１～５ｎｍであることが更に好ましい。ナノ粒子の平均一次粒子径が上記範囲外では著しく低い摩擦係数が得られないことがある他、摩耗を加速する要因となることがある。尚、平均一次粒子径は、ナノ粒子を紛体として乾燥化した後、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の観察により測定することができる。
　また、ナノ粒子としては、上述の通り、酸化物、炭化物若しくはダイヤモンド又はこれらの混合物であることを要する。
　酸化物としては、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化チタン、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化亜鉛、酸化銅、酸化ホルミウム、酸化ビスマス、酸化コバルト、酸化鉄若しくは酸化マンガン又はこれらを適宜混合した金属酸化物や、酸化ケイ素などの非金属酸化物、更には金属酸化物と非金属酸化物を混合したものを挙げることができる。
　炭化物としては、例えばバナジウムカーバイド、タングステンカーバイド、チタンカーバイドなどの金属炭化物やシリコンカーバイド（ＳｉＣ）などの非金属炭化物を挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、複数を混合して用いてもよい。
　ダイヤモンドとしては、特に単結晶のダイヤモンドを適用することが望ましい。単結晶のダイヤモンドから成るナノ粒子は、ＳＰ３構造表層のダングリングボンドにより、ヒドロキシル基やカルボキシル基、カルボン酸金属塩基を有する増ちょう剤をより吸着し易くなり、摩擦係数を大幅に低減することができる。
　特に、一次粒子の平均粒径が３０ｎｍ以下である酸化物や炭化物、ダイヤモンド（クラスターダイヤモンド）などのナノ粒子は、一般的に酸化物や炭化物、ダイヤモンド自体の表面エネルギーが高いのに加え、ナノサイズとすることで体積に対する表面積の割合が極めて高いため、系としての表面エネルギーが非常に高くなり、上述した増ちょう剤をより吸着し易くなる。結果として、摩擦係数を大幅に低減することができる。その中でも、クラスターダイヤモンドを解砕して得られる一次粒子の平均粒径が５ｎｍ以下である単結晶のダイヤモンドのナノ粒子は、解砕によりダイヤモンド粒子同士を結合する非晶質成分が除去され、結晶性の高い粒子のみが抽出されたものであり、ダイヤモンド表面のダングリングボンドにより、表面エネルギーが非常に高くなり、上述した増ちょう剤をより吸着し易くなる。このようなナノ粒子は、摩擦部位に巻き込まれた際に、部品同士が直接接触することを抑制し、結果として、摩擦係数を大幅に低減することができる。
　グリース組成物中のナノ粒子の含有量は、特に制限はないが、グリース組成物全量基準で、０．００１～０．２質量％であることが好ましい。ナノ粒子の含有量が０．００１質量％未満の場合には、摩擦係数の顕著な低下が認められないことがあり、０．２質量％を超えても摩擦係数低減効果は拡大せず、むしろ不溶解分の沈降や相手攻撃性が増加する場合があり得る。また、ナノ粒子の含有量が０．１質量％を超えると、粘度が増加し、粘性抵抗が増すことから、むしろ摩擦係数が上昇する場合があり得る。
　本発明のグリース組成物は、脂肪酸エステルを含んでいてもよい。
　脂肪酸エステルとしては、例えば、好ましくは炭素数６～３０、より好ましくは炭素数８～２４、更に好ましくは炭素数１０～２０の直鎖状又は分枝状炭化水素基を有する脂肪酸エステルを挙げることができる。炭素数が６～３０の範囲外のときは、摩擦低減効果が十分に得られない可能性がある。
　炭素数６～３０の直鎖状又は分枝状炭化水素基としては、具体的には、へキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、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、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基、トリコシル基、テトラコシル基、ペンタコシル基、ヘキサコシル基、ヘプタコシル基、オクタコシル基、ノナコシル基及びトリアコンチル基等のアルキル基や、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基、ノナデセニル基、イコセニル基、ヘンイコセニル基、ドコセニル基、トリコセニル基、テトラコセニル基、ペンタコセニル基、ヘキサコセニル基、ヘプタコセニル基、オクタコセニル基、ノナコセニル基及びトリアコンテニル基等のアルケニル基などを挙げることができる。上記アルキル基及びアルケニル基には、考えられる全ての直鎖状構造及び分枝状構造が含まれ、また、アルケニル基における二重結合の位置は任意である。
　また、脂肪酸エステルとしては、かかる炭素数６～３０の炭化水素基を有する脂肪酸と脂肪族１価アルコール又は脂肪族多価アルコールとのエステルなどを例示でき、具体的には、グリセリンモノオレート（ＧＭＯ）、グリセリンジオレート、ソルビタンモノオレート及びソルビタンジオレートなどを特に好ましい例として挙げることができる。その中でも、ヒドロキシル基を含む脂肪酸エステルが、金属石鹸系の増ちょう剤のナノ粒子への吸着に関与して、結果として、摩擦係数をさらに大幅に低減することができるため、望ましい。
　グリース組成物中の脂肪酸エステルの含有量は、特に制限されないが、グリース組成物全量基準で、好ましくは０．０５～３．０質量％であり、より好ましくは０．１～２．０質量％、更に好ましくは０．５～１．４質量％である。脂肪酸エステルの含有量が０．０５質量％未満であると摩擦低減効果が小さくなり易く、３．０質量％を超えると基油への溶解性や貯蔵安定性が著しく悪化し、沈殿物が発生し易いので、好ましくない。
　更に、本発明のグリース組成物には、極圧剤、酸化防止剤、防錆剤、粘着剤、構造安定剤など種々の添加剤を加えることができる。
　極圧剤としては、例えば、硫化オレフィン、塩素化パラフィン、ジアルキルジチオリン酸塩類、ジアルキルジチオカルバミン酸塩類、リン酸エステル類、二硫化モリブデン、グラファイトなどを挙げることができる。
　酸化防止剤としては、例えば、フェニル－α－ナフチルアミンなどの芳香族アミン類、ジ－ｔ－ブチル－ｐ－クレゾールなどのフェノール類、フェノチアジン、ジアルキルジチオリン酸塩類、ジアルキルジチオカルバミン酸塩類などを挙げることができる。
　防錆剤としては、例えば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類、Ｎ－アルキルトリメチレンジアミンジオレートや脂肪族アミン－ナフテン酸縮合物などのアミン類、各種ナフテン酸塩類、オレイルザルコシンなどのアミノ酸誘導体、亜硝酸ナトリウム、ベンゾトリアゾール類などを挙げることができる。
　粘着剤としては、例えば、ポリイソブチレンやオレフィン共重合体などのポリマーを挙げることができる。
　構造安定剤としては、例えば高級アルコール類を挙げることができる。
　以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
　［グリース組成物の調製］
　下記の手順により、各種グリース組成物を調製した。
　（実施例１）
　基油としての鉱物油（４０℃における動粘度：３０ｍｍ2／ｓ）に、増ちょう剤として１２ヒドロキシステアリン酸リチウムをグリース組成物全量基準で２５質量％となるように添加し、ナノ粒子としてＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：７ｎｍ）をグリース組成物全量基準で０．１質量％となるように添加して、実施例１のグリース組成物を得た。
　（実施例２）
　ナノ粒子としてのＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：７ｎｍ）をＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：２８ｎｍ）に替えたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、実施例２のグリース組成物を得た。
　（実施例３）
　増ちょう剤としての１２ヒドロキシステアリン酸リチウムをステアリン酸リチウムに替え、ナノ粒子としてのＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：７ｎｍ）をダイヤモンド（一次粒子の平均粒径：５ｎｍ、単結晶）に替えたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、実施例３のグリース組成物を得た。
　（実施例４）
　基油としての鉱物油（４０℃における動粘度：３０ｍｍ2／ｓ）をジエステル（４０℃における動粘度：３０ｍｍ2／ｓ）に替え、増ちょう剤としての１２ヒドロキシステアリン酸リチウムをステアリン酸リチウムに替え、ナノ粒子としてのＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：７ｎｍ）をダイヤモンド（一次粒子の平均粒径：５ｎｍ、単結晶）に替えたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、実施例４のグリース組成物を得た。
　（実施例５）
　基油としての鉱物油（４０℃における動粘度：３０ｍｍ2／ｓ）をＰＡＯ（４０℃における動粘度：３０．６ｍｍ2／ｓ）に替え、ナノ粒子としてのＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：７ｎｍ）をダイヤモンド（一次粒子の平均粒径：５ｎｍ、単結晶）に替えたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、実施例５のグリース組成物を得た。
　（実施例６）
　基油としての鉱物油（４０℃における動粘度：３０ｍｍ2／ｓ）をＰＡＯ（４０℃における動粘度：３０．６ｍｍ2／ｓ、ＰＡＯ６）に替え、ナノ粒子としてのＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：７ｎｍ）をダイヤモンド（一次粒子の平均粒径：５ｎｍ、単結晶）に替え、そのナノ粒子をグリース組成物全量基準で０．０５質量％となるように添加し、更に、添加剤としてＧＭＯをグリース組成物全量基準で１質量％となるように添加したこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、実施例６のグリース組成物を得た。
　（実施例７）
　基油としての鉱物油（４０℃における動粘度：３０ｍｍ2／ｓ）をＰＡＯ（４０℃における動粘度：３０．６ｍｍ2／ｓ、ＰＡＯ６）に替え、増ちょう剤としての１２ヒドロキシステアリン酸リチウムをステアリン酸カルシウムに替え、ナノ粒子としてのＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：７ｎｍ）をダイヤモンド（一次粒子の平均粒径：５ｎｍ、単結晶）に替えたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、実施例７のグリース組成物を得た。
　（実施例８）
　基油としての鉱物油（４０℃における動粘度：３０ｍｍ2／ｓ）をＰＯＥ（４０℃における動粘度：３０ｍｍ2／ｓ）に替え、増ちょう剤としての１２ヒドロキシステアリン酸リチウムをステアリン酸アルミニウムに替え、ナノ粒子としてのＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：７ｎｍ）をダイヤモンド（一次粒子の平均粒径：５ｎｍ、単結晶）に替え、そのナノ粒子をグリース組成物全量基準で０．０４質量％となるように添加したこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、実施例８のグリース組成物を得た。
　（実施例９）
　基油としての鉱物油（４０℃における動粘度：３０ｍｍ2／ｓ）をＰＡＯ（４０℃における動粘度：３０．６ｍｍ2／ｓ、ＰＡＯ６）に替え、ナノ粒子としてのＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：７ｎｍ）をダイヤモンド（一次粒子の平均粒径：５ｎｍ、単結晶）とＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：７ｎｍ）との混合物に替え、ダイヤモンドをグリース組成物全量基準で０．１質量％となるように添加し、ＳｉＣをグリース組成物全量基準で０．０３質量％となるように添加したこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、実施例９のグリース組成物を得た。
　（実施例１０）
　基油としての鉱物油（４０℃における動粘度：３０ｍｍ2／ｓ）をＰＡＯ（４０℃における動粘度：３０．６ｍｍ2／ｓ、ＰＡＯ６）に替え、ナノ粒子としてのＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：７ｎｍ）をＡｌ2Ｏ3（一次粒子の平均粒径：１８ｎｍ）に替えたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、実施例１０のグリース組成物を得た。
　（比較例１）
　ナノ粒子としてのＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：７ｎｍ）を添加しなかったこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、比較例１のグリース組成物を得た。
　（比較例２）
　増ちょう剤としての１２ヒドロキシステアリン酸リチウムをステアリン酸アルミニウムに替え、ナノ粒子としてのＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：７ｎｍ）を添加しなかったこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、比較例２のグリース組成物を得た。
　（比較例３）
　ナノ粒子としてのＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：７ｎｍ）をＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：３００ｎｍ）に替えたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、比較例３のグリース組成物を得た。
　（比較例４）
　ナノ粒子としてのＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：７ｎｍ）をＡｌ2Ｏ3（一次粒子の平均粒径：２００ｎｍ）に替えたこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、比較例４のグリース組成物を得た。
　（比較例５）
　基油としての鉱物油（４０℃における動粘度：３０ｍｍ2／ｓ）をＰＯＥ（４０℃における動粘度：３０ｍｍ2／ｓ）に替え、増ちょう剤としての１２ヒドロキシステアリン酸リチウムをステアリン酸リチウムに替え、ナノ粒子としてのＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：７ｎｍ）を添加しなかったこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、比較例５のグリース組成物を得た。
　（比較例６）
　基油としての鉱物油（４０℃における動粘度：３０ｍｍ2／ｓ）をジエステル（４０℃における動粘度：３０ｍｍ2／ｓ）に替え、増ちょう剤としての１２ヒドロキシステアリン酸リチウムをステアリン酸リチウムに替え、ナノ粒子としてのＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：７ｎｍ）を添加しなかったこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、比較例６のグリース組成物を得た。
　（比較例７）
　基油としての鉱物油（４０℃における動粘度：３０ｍｍ2／ｓ）をＰＡＯ（４０℃における動粘度：３０．６ｍｍ2／ｓ、ＰＡＯ６）に替え、ナノ粒子としてのＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：７ｎｍ）を添加せず、添加剤としてのＧＭＯをグリース組成物全量基準で１質量％となるように添加したこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、比較例７のグリース組成物を得た。
　（比較例８）
　基油としての鉱物油（４０℃における動粘度：３０ｍｍ2／ｓ）をＰＡＯ（４０℃における動粘度：３０．６ｍｍ2／ｓ、ＰＡＯ６）に替え、増ちょう剤としての１２ヒドロキシステアリン酸リチウムをステアリン酸カルシウムに替え、ナノ粒子としてのＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：７ｎｍ）を添加しなかったこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、比較例８のグリース組成物を得た。
　（比較例９）
　基油としての鉱物油（４０℃における動粘度：３０ｍｍ2／ｓ）をＰＡＯ（４０℃における動粘度：３０．６ｍｍ2／ｓ、ＰＡＯ６）に替え、ナノ粒子としてのＳｉＣ（一次粒子の平均粒径：７ｎｍ）を添加せず、添加剤としてのＭｏＤＴＣをグリース組成物全量基準でＭｏ重量部で０．０７質量％となるように添加したこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、比較例９のグリース組成物を得た。
　［性能評価］
　（試験片の作製）
　低摩擦運動システムの接触面の一例として、オプチモール社製ＳＲＶ摩擦試験機用の試験片を作製した。
　図１は、ＳＲＶ摩擦試験の要領を示す斜視説明図である。図１に示すように、試験片として、ＳＵＪ２材から成るディスク１０（径：２２ｍｍ、厚さ：７．９ｍｍ）とピン１１（径：１５ｍｍ、幅：２２ｍｍ）を用いた。尚、ディスク１０及びピン１１の双方は研磨加工により表面粗さをＲａ０．０５程度とした。
　（ＳＲＶ摩擦試験）
　得られた試験片を、オプチモール社製ＳＲＶ試験機にセットし、各例のグリース組成物をディスク摩擦部位に塗布して、下記の試験条件にて、ＳＲＶ摩擦試験を行った。ＳＲＶ摩擦試験では、図１に示すように、ディスク１０上にピン１１を配置して、矢印Ａの方向（鉛直方向）に加重を加えながら、矢印Ｂの方向（水平方向）にピン１１をディスク１０の面上で摺動させた。
（試験条件）
・温度　：４０℃
・荷重　：１００Ｎ
・振幅　：３ｍｍ
・周波数　：１０Ｈｚ
・試験時間　：３０分間
・潤滑方法　：試験前にディスク摩擦部位にグリース組成物を０．２～０．３ｃｍ3塗布
　ＳＲＶ摩擦試験における摩擦係数、及び試験後のディスクの最大摩耗量を測定した。尚、「摩擦係数」としては、試験時間３０分間のうち、最後の５分間の摩擦係数の平均値を用いた。また、「最大摩耗量」としては、試験後にディスク摩擦部位の最大摩耗量（深さ）を未摺動部との段差測定により計測した値を用いた。
　各例のグリース組成物の仕様及び評価結果（ＳＲＶ摩擦試験における摩擦係数、試験後のディスクの最大摩耗量）を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、ナノ粒子としてＳｉＣを用いた実施例１及び２、ナノ粒子としてＡｌ2Ｏ3を用いた実施例１０は、いずれも比較例１～９より低い摩擦係数を示した。また、ナノ粒子として単結晶のダイヤモンドを用いた実施例３～９は、更に低い摩擦係数を示した。特に、基油にエステル油の一例であるジエステルを用いた実施例４、基油にＰＯＥを用いた実施例８、及び添加剤として摩擦調整剤である脂肪酸エステルの１種であるＧＭＯを用いた実施例６は、他の仕様に比べて著しく低い摩擦係数を示した。実施例９は２種のナノ粒子を分散したものであるが、他の仕様と同様に比較例１～９に対して著しく低い摩擦係数を示した。従って、実施例１～１０のグリース組成物は、比較例１～９より優れた摩擦低減・潤滑効果を有することが分かる。
　比較例１、２、５～８のグリース組成物はナノ粒子を含まないものであり、摩擦係数は０．１～０．１４程度の高い値を示した。特に、比較例５及び６は基油としてエステル油を用いたものであるが、単に基油の変更だけでは実施例１～１０のレベルの低い摩擦係数には至らないことが分かる。同様に、比較例７は摩擦調整剤として脂肪酸エステルの１種であるＧＭＯを用いたものであるが、単に摩擦調整剤のみの改善では実施例１～１０のレベルの低い摩擦係数には至らないことが分かる。比較例３のグリース組成物はＳｉＣ粒子を、比較例４のグリース組成物はＡｌ2Ｏ3粒子を含むものであるが、一次粒子の平均粒径が２００～３００ｎｍと大きく、試験開始後に低い摩擦係数を示したが（表には未記載）、試験末期は摩耗に伴う表面粗さの悪化で摩擦係数が上昇し、実施例１～１０に比べ大幅に高い摩擦係数となった。また、試験後の摩耗量は著しく多く、グリース組成物として使用できないレベルとなった。比較例９のグリース組成物はＭｏＤＴＣを添加した従来の仕様であり、本試験のような低温の条件では、実施例１～９に比べ摩擦係数が高く、その効果が十分に得られなかった。
　上述の通り、本発明のグリース組成物は、基油に、リチウム、カルシウム、マグネシウム及びアルミニウムから成る群より選ばれる少なくとも１種の金属と分子構造中にヒドロキシル基、カルボキシル基、及びカルボン酸金属塩基から成る群より選ばれる少なくとも１種を含む脂肪酸類とから成る金属石鹸系の増ちょう剤と、酸化物、炭化物及びダイヤモンドから成る群より選ばれる少なくとも１種から成るナノ粒子とを混合させることにより、低温域から高温域まで広範囲な温度域で低い摩擦係数を発現することができる。また、本発明のグリース組成物は、化学反応を伴わないで作用を示すため、熱劣化の影響を受けにくく、長寿命化を実現することができる。
　本発明を具体的な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形・変更が可能である。
　本発明のグリース組成物は、低摩擦性能の要求される各種機械装置の対向して相対的に運動する接触面に限定なく適用することができ、また、様々な分野で幅広く省エネルギー対策に貢献することができる。具体的には、等速ジョイント部に適用することにより、低摩擦化を実現すると共に、運転時の振動を運転条件の全域で十分抑制することができる。

Claims (5)

  1. 基油と、リチウム、カルシウム、マグネシウム及びアルミニウムから成る群より選ばれる少なくとも１種の金属と分子構造中にヒドロキシル基、カルボキシル基、及びカルボン酸金属塩基から成る群より選ばれる少なくとも１種を含む脂肪酸類とから成る金属石鹸系の増ちょう剤と、酸化物、炭化物及びダイヤモンドから成る群より選ばれる少なくとも１種から成るナノ粒子と、を含むグリース組成物。
  2. ナノ粒子は、一次粒子の平均粒径が３０ｎｍ以下であるナノ粒子であることを特徴とする請求項１に記載のグリース組成物。
  3. ナノ粒子の少なくとも一部は、単結晶のダイヤモンドから成り、一次粒子の平均粒径が５ｎｍ以下であるナノ粒子である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のグリース組成物。
  4. 基油は、エステル油、エーテル油及びポリオレフィン油から成る群より選ばれる少なくとも１種を含む基油であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１つの項に記載のグリース組成物。
  5. 脂肪酸エステルを更に含む請求項１～４のいずれか１つの項に記載のグリース組成物。
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