JP6055746B2

JP6055746B2 - グリース

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Publication number: JP6055746B2
Application number: JP2013192833A
Authority: JP
Inventors: 孝仁高根; 師山岸
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2013-09-18
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2033-09-18
Also published as: EP3045516A1; JP2015059153A; EP3045516A4; EP3045516B1; CN105531358A; US20160237374A1; US10760030B2; WO2015041227A1; CN105531358B; BR112016005148B1

Description

本発明は、フッ素系合成油を基油とするグリースに関する。

フッ素系合成油を基油とする、いわゆるフッ素系グリースは油溶性に劣ることから、炭化水素系潤滑剤で汎用される各種添加剤の使用が制限される。例えば、耐摩耗性や防錆機能をフッ素グリースに付与する場合は、無機不働態化剤の亜硝酸ナトリウムが古くから使用されてきた。しかしながら、亜硝酸ナトリウムは酸性条件下で第二級アミンと反応してＮ−ニトロソアミンを生成することが知られている。Ｎ−ニトロソアミンは環境負荷物質であることから亜硝酸ナトリウムに代わりうる添加剤が求められている。
そこで、増ちょう剤として脂肪族ジカルボン酸金属塩、モノアミドモノカルボン酸金属塩またはモノエステルカルボン酸金属塩の少なくとも一種を添加したフッ素系グリースが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１には、このフッ素系グリースによれば、耐摩耗性、耐漏洩性、洗浄性などにすぐれ、しかもコスト的にも満足し得るフッ素系グリースを提供できると記載されている。また増ちょう剤としてポリテトラフルオロエチレンと、錆止め剤としてセバシン酸金属塩等の脂肪酸金属塩を添加したフッ素系グリースが提案されている（特許文献２参照）。特許文献２には、蒸発特性と防錆性に優れたフッ素系グリースを提供できると記載されている。

特開２００１−３５４９８６号公報特開２００８−０１３６５２号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載されたフッ素系グリースは、必ずしも耐摩耗性が十分ではない。また、特許文献２のフッ素系グリースは、有機酸金属塩が添加されているので、耐熱性が十分ではない。
本発明は、防錆性を有し、かつ耐摩耗性に優れ、環境負荷も低いフッ素系グリースを提供することを目的とする。

前記課題を解決すべく、本発明は、以下のようなグリースを提供するものである。
（１）フッ素系合成油を基油とするグリースであって、リン酸塩、タングステン酸塩、硫酸塩および亜硫酸塩から選ばれる１種以上の無機酸塩を配合してなり、前記無機酸塩がアルカリ金属塩であることを特徴とするグリース。
（２）上述の（１）に記載のグリースにおいて、前記リン酸塩が、オルトリン酸塩、リン酸水素塩、ポリリン酸塩、亜リン酸塩、およびメタリン酸塩の少なくともいずれかであることを特徴とするグリース。
（３）フッ素系合成油を基油とするグリースであって、無機酸塩を配合してなり、前記無機酸塩がリン酸塩とタングステン酸塩であり、前記リン酸塩およびタングステン酸塩がともにアルカリ金属塩であることを特徴とするグリース。
（４）上述の（３）に記載のグリースにおいて、前記リン酸塩がリン酸水素塩、ピロリン酸塩、トリポリリン酸塩、およびテトラポリリン酸塩の少なくともいずれかであることを特徴とするグリース。
（５）上述の（３）または（４）に記載のグリースにおいて、前記アルカリ金属塩として、同じアルカリ金属の塩を用いることを特徴とするグリース。
（６）上述の（３）または（４）に記載のグリースにおいて、無機酸塩がナトリウム塩であることを特徴とするグリース。
（７）上述の（１）から（６）までのいずれか１つに記載のグリースにおいて、前記無機酸塩の配合量がグリース全量基準で０．５質量％以上１５質量％以下であることを特徴とするグリース。
（８）上述の（１）から（７）までのいずれか１つに記載のグリースにおいて、前記フッ素系合成油がパーフルオロアルキルポリエーテル油であることを特徴とするグリース。

本発明によれば、耐摩耗性に優れたフッ素グリースを提供することができる。

本発明のグリース（以下、「本グリース」ともいう。）は、フッ素系合成油を基油とするグリースであって、リン酸塩、タングステン酸塩、硫酸塩および亜硫酸塩から選ばれる１種以上の無機酸塩を配合してなることを特徴とする。以下、詳細に説明する。

本グリースは、いわゆるフッ素系グリースであり、基油として使用されるフッ素系合成油は、その分子中にフッ素を含有し、潤滑油として使用できるフッ素系合成油であれば制限はない。特に、不活性で、蒸気圧が低い、パーフルオロアルキルポリエーテル油が基油として好ましく適用できる。パーフルオロアルキルポリエーテル油としては、４０℃動粘度が５ｍｍ^２／ｓ以上１０００ｍｍ^２／ｓ以下であることが好ましく、５０ｍｍ^２／ｓ以上１０００ｍｍ^２／ｓ以下であることがより好ましく、７０ｍｍ^２／ｓ以上８００ｍｍ^２／ｓ以下であることがさらに好ましい。４０℃動粘度が上記範囲であると、流動点と蒸発量のバランスに優れる。
本グリースにおける基油の割合は、グリース全量基準で５０質量％以上９８質量％以下が好ましく、６５質量％以上８５質量％以下であることがより好ましい。

本グリースに使用される増ちょう剤としては、フッ素系合成油に分散して、グリース状（半固体状）にできる固体であれば使用可能である。例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ三フッ化エチレンに代表されるフッ素樹脂、Ｌｉセッケン、Ｃａセッケン、Ａｌセッケンに代表される金属セッケン、Ｌｉ複合セッケン、Ｃａ複合セッケン、Ａｌ複合セッケンに代表される複合セッケン、ウレア化合物、ウレタン化合物、ベントナイト、珪素化合物、ナトリウムテレフタレート、メラミンシアヌレート、カーボンブラックなどが挙げられる。特に耐熱性に優れているポリテトラフルオロエチレン、シリカ、メラミンシアヌレート、カーボンブラックなどが好ましい。
本グリースにおける増ちょう剤の割合は、グリース全量を基準として、好ましくは１〜４９質量％、さらに好ましくは１０〜４０質量％である。増ちょう剤の割合が１質量以上であると十分な流動性を有するようになり、４９質量％以下であると硬くなりすぎることもない。すなわち、増ちょう剤の割合が上記範囲であると流動性と硬さ（柔らかさ）のバランスに優れる。

本グリースには、無機酸塩としてリン酸塩、タングステン酸塩、硫酸塩および亜硫酸塩から選ばれる１種以上の無機酸塩が配合される。これらの無機酸塩は耐摩耗性を効果的に向上させる。
上記したリン酸塩としては、オルトリン酸塩、リン酸水素塩、ポリリン酸塩、亜リン酸塩、およびメタリン酸塩などが好ましく使用できる。ポリリン酸塩としてはピロリン酸塩（二リン酸塩）、トリポリリン酸塩、およびテトラポリリン酸塩などが挙げられる。これらのリン酸塩のなかでも効果の観点より、リン酸水素塩、ピロリン酸塩（二リン酸塩）、トリポリリン酸塩、およびテトラポリリン酸塩が好ましい。

タングステン酸塩としては、例えば、タングステン酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、タングステン酸カリウム、タングステン酸ルビジウム、タングステン酸セシウム、タングステン酸マグネシウム、タングステン酸カルシウム、タングステン酸ストロンチウム、タングステン酸バリウム、タングステン酸ジルコニウム、タングステン酸マンガン、タングステン酸鉄、タングステン酸コバルト、タングステン酸ニッケル、タングステン酸銅、タングステン酸銀、タングステン酸亜鉛、タングステン酸カドミウム、およびタングステン酸アンモニウムなどが挙げられる。
ここで、上記したリン酸塩とタングステン酸塩を併用すると、その相乗効果により耐摩耗性を格段に向上させることができる。その際、リン酸塩としてはリン酸水素塩、ピロリン酸塩（二リン酸塩）、トリポリリン酸塩、およびテトラポリリン酸塩が好ましい。また、これらの塩としてはともにアルカリ金属塩であることが好ましく、ともにナトリウム塩であることがより好ましい。

硫酸塩としては、例えば、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸ルビジウム、硫酸セシウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、および硫酸アンモニウムなどが挙げられる。
亜硫酸塩としては、例えば、亜硫酸リチウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸ルビジウム、亜硫酸セシウム、亜硫酸マグネシウム、亜硫酸カルシウム、および亜硫酸アンモニウムなどが挙げられる。

上記した各無機酸塩の中では、効果の観点よりアルカリ金属塩が好ましい。アルカリ金属塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩およびリチウム塩が好ましく挙げられ、特にナトリウム塩が好ましい。
上記した無機酸塩の好ましい配合量は０．５質量％以上１５質量％以下であり、より好ましい配合量は０．８質量％以上１２質量％以下であり、さらに好ましい配合量は２質量％以上８質量％以下である。
また、無機酸塩としてピロリン酸塩、特にピロリン酸ナトリウムを用いた場合は、０．８質量％以上８質量％以下程度が好ましい。タングステン酸塩、特にタングステン酸ナトリウムを用いた場合は、２質量％以上１２質量％以下程度が好ましい。

本グリースにはさらに、酸化防止剤、防錆剤、腐食防止剤、極圧剤、および油性剤等のグリースに汎用的に添加されている添加剤を必要に応じて添加することができる。

酸化防止剤としては、例えば、アルキルジフェニルアミン(アルキル基の炭素数が４以上２０以下のものが好ましい)、トリフェニルアミン、フェニル-α-ナフチルアミン、フェノチアジン、アルキル化フェニル-α-ナフチルアミン、およびアルキル化フェノチアジン等のアミン系の酸化防止剤、２,６-ジ第３ブチル-４-メチルフェノールや４,４’-メチレンビス(２,６-ジ第３ブチルフェノール)等のフェノール系酸化防止剤、あるいは硫黄系酸化防止剤が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
酸化防止剤の配合量は、特に限定されないが、グリース全量基準で０．０５質量％以上７質量％以下であることが好ましい。

防錆剤としては、例えば脂肪酸、脂肪酸セッケン、脂肪酸アミン塩、アルキルスルホン酸塩、酸化パラフィン、およびポリオキシアルキルエーテル等が挙げられる。
防錆剤の配合量は、特に限定されないがグリース全量基準で０．１質量％以上２質量％以下程度が好ましい。
また腐食防止剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系、トリルトリアゾール系、チアジアゾール系、およびイミダゾール系の各種化合物が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
腐食防止剤の配合量は、特に限定されないが、グリース全量基準で、０．０１質量％以上３質量％以下であることが好ましく、０．０１質量％以上１質量％以下であることがより好ましい。

極圧剤としては、例えば例えば、硫黄系の極圧剤、リン系の極圧剤が挙げられる。硫黄系の極圧剤としては、例えば、硫化オレフィン、硫化油脂、硫化エステル、チオカーボネート類、ジチオカーバメート類、ポリスルフィド類が挙げられる。リン系の極圧剤としては、例えば、亜リン酸エステル類、リン酸エステル類、ホスホン酸エステル類、およびこれらのアミン塩または金属塩が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
極圧剤の配合量は、特に限定されないが、グリース全量基準で、０．１質量％以上２０質量％以下であることが好ましい。

油性剤としては、例えば、脂肪族モノカルボン酸、重合脂肪酸、ヒドロキシ脂肪酸、脂肪族モノアルコール、脂肪族モノアミン、脂肪族モノカルボン酸アミド、多価アルコールと脂肪族モノカルボン酸との部分エステルが挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
油性剤の配合量は、特に限定されないが、組成物全量基準で、０．０１質量％以上１０質量％以下の範囲であることが好ましい。

本グリースを製造（調製）するには、例えば、フッ素系合成油（パーフルオロアルキルポリエーテル油等）に、増ちょう剤（含前駆体）、無機酸塩および他の必要な添加剤を所定量添加して加熱・攪拌することによりグリース化を行い、さらに必要に応じて、３本ロール等で混練すればよい。
本発明のグリースは、高温で、苛酷な条件下で使用される軸受（転がり軸受や滑り軸受等）、ギヤ、ピン−ブッシュ、ボールねじ、リニアガイド、および各種摺動部等に有効である。

以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は実施例などの内容に何ら限定されるものではない。
〔実施例１〜１４、比較例１〜３、参考例１〜３〕
以下の表１に示す無機酸塩を所定量配合して各試験グリースを調製した。なお、基油としては４０℃動粘度が４００ｍｍ^２／ｓのパーフルオロポリエーテルを用い、増ちょう剤としては、ポリテトラフルオロエチレンを２５質量％配合した。

〔評価方法〕
ＤＩＮ５１８３４に記載のボールオンディスク試験機を用い、ディスク上に各試験グリースを塗布した後、以下の条件で摩擦試験を行い、試験開始６０分後の摩耗痕直径の縦横平均値（単位ｍｍ）を求めた。結果を表１に示す。
温度：１９０℃
荷重：５０Ｎ
振幅：１ｍｍ
振幅数：５０Ｈｚ
ボール径：１０ｍｍ

〔評価結果〕

実施例１〜１４に係る本発明のグリースは、所定の無機酸塩が配合されているので、環境負荷の問題もなく、参考例の亜硝酸ナトリウム（環境負荷が大）と比較しても遜色のない優れた耐摩耗性を示す。
比較例１〜３のグリースは、本発明に係る所定の無機酸塩が配合されていないので耐摩耗性に劣る。

〔実施例１５〜１７〕
表２には、ピロリン酸ナトリウムとタングステン酸ナトリウムを併用した試験グリースについて、表１の試験グリースと同様に耐摩耗性を評価した結果を示す。

〔評価結果〕
無機酸塩としてピロリン酸ナトリウム単独（５．０質量％）で添加した実施例３と、タングステン酸ナトリウム単独（５．０質量％）で添加した実施例６にくらべ、同じ添加量（合計量５．０質量％）である実施例１６の摩耗痕径が著しく小さく、これらの添加剤の相乗効果があることが理解できる。

Claims

フッ素系合成油を基油とするグリースであって、
リン酸塩、タングステン酸塩、硫酸塩および亜硫酸塩から選ばれる１種以上の無機酸塩を配合してなり、
前記無機酸塩がアルカリ金属塩である
ことを特徴とするグリース。
請求項１に記載のグリースにおいて、
前記リン酸塩が、オルトリン酸塩、リン酸水素塩、ポリリン酸塩、亜リン酸塩、およびメタリン酸塩の少なくともいずれかである
ことを特徴とするグリース。
フッ素系合成油を基油とするグリースであって、
無機酸塩を配合してなり、
前記無機酸塩がリン酸塩とタングステン酸塩であり、
前記リン酸塩およびタングステン酸塩がともにアルカリ金属塩である
ことを特徴とするグリース。
請求項３に記載のグリースにおいて、
前記リン酸塩がリン酸水素塩、ピロリン酸塩、トリポリリン酸塩、およびテトラポリリン酸塩の少なくともいずれかである
ことを特徴とするグリース。
請求項３または請求項４に記載のグリースにおいて、
前記アルカリ金属塩として、同じアルカリ金属の塩を用いることを特徴とするグリース。
請求項３または請求項４に記載のグリースにおいて、
無機酸塩がナトリウム塩である
ことを特徴とするグリース。
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のグリースにおいて、
前記無機酸塩の配合量がグリース全量基準で０．５質量％以上１５質量％以下である
ことを特徴とするグリース。
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のグリースにおいて、
前記フッ素系合成油がパーフルオロアルキルポリエーテル油である
ことを特徴とするグリース。