JP6913566B2 - グリース組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、高いトルク伝達性能と優れた凝着防止性能が要求される潤滑部、具体的には回転動力の伝達および遮断を行う電磁クラッチの潤滑部等に好適に使用できるグリース組成物に関する。
従来、車両用空調装置の圧縮機は、走行用エンジンからベルトを介して駆動力を得ており、その作動制御は電磁クラッチのオン、オフによるトルク伝達のオン、オフで行うのが一般的である。
電磁クラッチは、走行用エンジンから出力される回転駆動力によって回転する磁性材料であるロータ（駆動側回転体）と、ロータと連結されることによって回転する磁性材料であるアーマチュアと、通電されることによってロータとアーマチュアとを連結させる電磁力を発生させる電磁石とを有している。アーマチュアはハブを介して圧縮機の回転軸に連結されており、アーマチュアが電磁石の電磁力によって吸引されてロータと連結することでトルクを伝達し、圧縮機の回転軸が回転して圧縮機が作動する。
電磁クラッチのロータとアーマチュアとが連結すると、接触面を通して両磁性材料間に吸引力が作用して互いが接合する。両磁性材料の表面は、微視的には平滑でないため、両磁性材料同士は真実接触部で接触している。真実接触部では結合（凝着）が生じ、それを引き離すのに要するせん断力が摩擦力として作用する。凝着部においてせん断や破壊が起こると、磁性材料表面から材料が徐々に失われていく、いわゆる凝着摩耗がおこり、やがて面荒れが発生する。この面荒れにより、異音（所謂面荒れ異音）が発生するという問題があった。また、更に凝着摩耗が進むと最終的には摺動面がくっついて離れなくなってしまうという問題もあった。
そのため摩擦面には一般的に潤滑剤が塗布されており、リンとイオウを含んだ極圧潤滑剤（特許文献１）や、リン化合物と特定の有機酸塩とを含有する潤滑油組成物（特許文献２）等が知られている。
電磁クラッチは、走行用エンジンから出力される回転駆動力によって回転する磁性材料であるロータ（駆動側回転体）と、ロータと連結されることによって回転する磁性材料であるアーマチュアと、通電されることによってロータとアーマチュアとを連結させる電磁力を発生させる電磁石とを有している。アーマチュアはハブを介して圧縮機の回転軸に連結されており、アーマチュアが電磁石の電磁力によって吸引されてロータと連結することでトルクを伝達し、圧縮機の回転軸が回転して圧縮機が作動する。
電磁クラッチのロータとアーマチュアとが連結すると、接触面を通して両磁性材料間に吸引力が作用して互いが接合する。両磁性材料の表面は、微視的には平滑でないため、両磁性材料同士は真実接触部で接触している。真実接触部では結合（凝着）が生じ、それを引き離すのに要するせん断力が摩擦力として作用する。凝着部においてせん断や破壊が起こると、磁性材料表面から材料が徐々に失われていく、いわゆる凝着摩耗がおこり、やがて面荒れが発生する。この面荒れにより、異音（所謂面荒れ異音）が発生するという問題があった。また、更に凝着摩耗が進むと最終的には摺動面がくっついて離れなくなってしまうという問題もあった。
そのため摩擦面には一般的に潤滑剤が塗布されており、リンとイオウを含んだ極圧潤滑剤（特許文献１）や、リン化合物と特定の有機酸塩とを含有する潤滑油組成物（特許文献２）等が知られている。
近年の自動車の軽量化に伴い、電磁クラッチも小型化、軽量化が求められ、使用条件が過酷化している。そのため、電磁クラッチには従来に比べてより高いトルク伝達性能と優れた凝着防止性能が要求されている。
よって、本発明が解決しようとする課題は、高いトルク伝達性能と優れた凝着防止性能とを両立するグリース組成物を提供することである。
よって、本発明が解決しようとする課題は、高いトルク伝達性能と優れた凝着防止性能とを両立するグリース組成物を提供することである。
本発明者らはこの課題に対し、グリース中に特定量以上の硫黄分を含有するグリース組成物で対処できることを見出した。すなわち、本発明により、以下のグリース組成物を提供する：
１．基油及び増ちょう剤を含み、組成物の全質量を基準にして、硫黄元素に換算して５質量％以上の硫黄分を含むことを特徴とする、自動車のマグネットクラッチ用グリース組成物。
２．前記基油が、硫化脂肪酸、硫化油脂、及びポリサルファイドから選ばれる少なくとも１種である前記１項記載のグリース組成物。
３．前記増ちょう剤として金属の酸化物を含む前記１又は２項記載のグリース組成物。
４．前記金属の酸化物がシリカである前記３項記載のグリース組成物。
５．前記シリカの１次粒径が３００ｎｍ以下である前記４項記載のグリース組成物。
１．基油及び増ちょう剤を含み、組成物の全質量を基準にして、硫黄元素に換算して５質量％以上の硫黄分を含むことを特徴とする、自動車のマグネットクラッチ用グリース組成物。
２．前記基油が、硫化脂肪酸、硫化油脂、及びポリサルファイドから選ばれる少なくとも１種である前記１項記載のグリース組成物。
３．前記増ちょう剤として金属の酸化物を含む前記１又は２項記載のグリース組成物。
４．前記金属の酸化物がシリカである前記３項記載のグリース組成物。
５．前記シリカの１次粒径が３００ｎｍ以下である前記４項記載のグリース組成物。
本発明のグリース組成物は、トルク伝達性と凝着防止性に優れる。
本発明のグリース組成物は、硫黄元素に換算して５質量％以上の硫黄分を含むことを特徴とする。
本発明の硫黄分は、トルク伝達性と凝着防止性の観点から、硫黄元素換算で５質量％以上であるのが好ましく、１０質量％以上であるのがより好ましい。２０質量％以上であることが更に好ましく、３０質量％であることが最も好ましい。耐腐食性の観点から、５０質量％以下であるのが好ましい。
本発明で用いられる基油としては、その構造中に硫黄原子を有する硫黄系化合物を用いることができる。このような硫黄系化合物としては、硫化脂肪酸、硫化油脂、ポリサルファイドから選ばれる少なくとも１種が好ましい。硫化油脂、ポリサルファイドがより好ましい。
硫化脂肪酸は、脂肪酸の硫化物をいう。代表的な化合物は、下記式（１）又は（２）により表される（式中、ＲはＨであり、ｘは１以上の数である）。商業的に入手できる硫化脂肪酸としては、例えば、ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ−５５０、ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ−５２０（以上ＤＩＣ製）、Ａｄｄｉｔｉｎ ＲＣ２７１５（ラインケミー製）、ＳＯＲ−Ｂ（マルニ製油製）があげられる。
本発明の硫黄分は、トルク伝達性と凝着防止性の観点から、硫黄元素換算で５質量％以上であるのが好ましく、１０質量％以上であるのがより好ましい。２０質量％以上であることが更に好ましく、３０質量％であることが最も好ましい。耐腐食性の観点から、５０質量％以下であるのが好ましい。
本発明で用いられる基油としては、その構造中に硫黄原子を有する硫黄系化合物を用いることができる。このような硫黄系化合物としては、硫化脂肪酸、硫化油脂、ポリサルファイドから選ばれる少なくとも１種が好ましい。硫化油脂、ポリサルファイドがより好ましい。
硫化脂肪酸は、脂肪酸の硫化物をいう。代表的な化合物は、下記式（１）又は（２）により表される（式中、ＲはＨであり、ｘは１以上の数である）。商業的に入手できる硫化脂肪酸としては、例えば、ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ−５５０、ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ−５２０（以上ＤＩＣ製）、Ａｄｄｉｔｉｎ ＲＣ２７１５（ラインケミー製）、ＳＯＲ−Ｂ（マルニ製油製）があげられる。
硫化油脂は硫化エステルともいい、脂肪酸グリセリンエステルおよび脂肪酸エステルの硫化物をいう。代表的な化合物は、下記式（１）又は（２）により表される（式中、Ｒは炭化水素基であり、ｘは１以上の数である）。商業的に入手できる硫化油脂ないし硫化エステルとしては、例えば、ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ−１１０、ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ−２１０、ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ−２４０、ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ−２１５、ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ−２２５、ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ−２３５、ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ−２３５Ｓ、ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ−２４５、ＤＡＩＬＵＢＥ ＦＳ−２００（以上ＤＩＣ製）、Ａｄｄｉｔｉｎ ＲＣ２４１１、Ａｄｄｉｔｉｎ ＲＣ２４１５、Ａｄｄｉｔｉｎ ＲＣ２４１８、Ａｄｄｉｔｉｎ ＲＣ２３１０、Ａｄｄｉｔｉｎ ＲＣ２３１５、Ａｄｄｉｔｉｎ ＲＣ２３１７（以上ラインケミー製）、Ｌ−１８Ａ、１０Ｂ（以上マルニ製油製）があげられる。
ポリサルファイドは、一般式Ｒ−Ｓｎ−Ｒ’（式中、Ｒ及びＲ’は互いに同一でも異なっていてもよく、直鎖又は分岐アルキル基（前記アルキル基はフェニル基等の芳香環、シクロヘキシル基等のシクロアルカンで置換されていてもよく、及び／又は鎖中に硫黄などのヘテロ原子を含んでいてもよい）等の炭化水素基を表す。ｎは２以上の数である）で表われる化合物をいう。なお、オレフィンの硫化物であって、その硫化物が混合物である場合を硫化オレフィンと呼び、その硫化物が単一物である場合をポリサルファイドと区別して呼ぶこともあるようであるが、本明細書では、硫化物が混合物であるか単一物であるかにより両者を区別せず、硫化オレフィンはポリサルファイドの下位概念として扱う。代表的なポリサルファイドは、下記式（３）〜（６）により表される（式中、Ｒは炭化水素基である）。商業的に入手できるポリサルファイドとしては、例えば、ＤＡＩＬＵＢＥ ＩＳ−３０、ＤＡＩＬＵＢＥ ＩＳ−３５、ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ−４４０Ｌ、ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ−４２０（以上ＤＩＣ製）、Ａｄｄｉｔｉｎ ＲＣ２５２０、Ａｄｄｉｔｉｎ ＲＣ２５４０、Ａｄｄｉｔｉｎ ＲＣ２５４１、Ａｄｄｉｔｉｎ ＲＣ２９４０（以上ラインケミー製）、ＴＮＰＳ５３７、ＴＢＰＳ４５４（以上シェブロンフィリップス製）、ＴＰＳ３２、ＴＰＳ４４（アルケマ製）があげられる。炭化水素部分がオレフィンのみからなるポリオレフィンを特に硫化オレフィンと呼ぶこともある。
ポリサルファイドは、一般式Ｒ−Ｓｎ−Ｒ’（式中、Ｒ及びＲ’は互いに同一でも異なっていてもよく、直鎖又は分岐アルキル基（前記アルキル基はフェニル基等の芳香環、シクロヘキシル基等のシクロアルカンで置換されていてもよく、及び／又は鎖中に硫黄などのヘテロ原子を含んでいてもよい）等の炭化水素基を表す。ｎは２以上の数である）で表われる化合物をいう。なお、オレフィンの硫化物であって、その硫化物が混合物である場合を硫化オレフィンと呼び、その硫化物が単一物である場合をポリサルファイドと区別して呼ぶこともあるようであるが、本明細書では、硫化物が混合物であるか単一物であるかにより両者を区別せず、硫化オレフィンはポリサルファイドの下位概念として扱う。代表的なポリサルファイドは、下記式（３）〜（６）により表される（式中、Ｒは炭化水素基である）。商業的に入手できるポリサルファイドとしては、例えば、ＤＡＩＬＵＢＥ ＩＳ−３０、ＤＡＩＬＵＢＥ ＩＳ−３５、ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ−４４０Ｌ、ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ−４２０（以上ＤＩＣ製）、Ａｄｄｉｔｉｎ ＲＣ２５２０、Ａｄｄｉｔｉｎ ＲＣ２５４０、Ａｄｄｉｔｉｎ ＲＣ２５４１、Ａｄｄｉｔｉｎ ＲＣ２９４０（以上ラインケミー製）、ＴＮＰＳ５３７、ＴＢＰＳ４５４（以上シェブロンフィリップス製）、ＴＰＳ３２、ＴＰＳ４４（アルケマ製）があげられる。炭化水素部分がオレフィンのみからなるポリオレフィンを特に硫化オレフィンと呼ぶこともある。
本発明の組成物は、硫黄分が硫黄元素換算で５質量％以上であれば、その構造中に硫黄原子を有する合成油に加え、グリースに慣用的に使用される別の基油をさらに含んでいてもよい。併用できる基油としては、鉱油及び合成油、例えばジエステル、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αオレフィン（ＰＡＯ）、ポリブデン等の合成炭化水素油；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、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；フッ素化油があげられる。
本発明の基油の４０℃における動粘度は、耐熱性および低温性の観点から、１０〜２００ｍｍ2／ｓであるのが好ましく、１５〜１００ｍｍ2／ｓであるのがより好ましい。２０〜５０ｍｍ2／ｓであるのが更に好ましい。なお、本明細書において、動粘度は、ＪＩＳ Ｋ２２２０ ２３．に従って測定した値をいう。
本発明の組成物における基油の割合は、組成物の全質量を基準として、５０〜９５質量％であるのが好ましく、７５〜９５質量％であるのがより好ましい。８５〜９５質量％であるのが更に好ましい。
本発明の基油の４０℃における動粘度は、耐熱性および低温性の観点から、１０〜２００ｍｍ2／ｓであるのが好ましく、１５〜１００ｍｍ2／ｓであるのがより好ましい。２０〜５０ｍｍ2／ｓであるのが更に好ましい。なお、本明細書において、動粘度は、ＪＩＳ Ｋ２２２０ ２３．に従って測定した値をいう。
本発明の組成物における基油の割合は、組成物の全質量を基準として、５０〜９５質量％であるのが好ましく、７５〜９５質量％であるのがより好ましい。８５〜９５質量％であるのが更に好ましい。
本発明において使用できる増ちょう剤は特に限定されない。具体的には、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、ジウレアに代表されるウレア系増ちょう剤、シリカに代表される無機系増ちょう剤、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に代表される有機系増ちょう剤等が挙げられる。トルク伝達性の観点から増ちょう剤がウレア等のウレア系増ちょう剤またはシリカ等の無機系増ちょう剤を含むのが好ましく、シリカ等の無機系増ちょう剤を含むのがより好ましい。増ちょう剤がシリカを含むのが更に好ましい。増ちょう剤がシリカのみからなるのが最も好ましい。
本発明において増ちょう剤として用いられるシリカは、耐摩耗性の観点から、１次粒径が３００ｎｍ以下であるのが好ましく、１００ｎｍ以下であるのがより好ましい。５０ｎｍ以下であるのがさらに好ましい。トルク伝達性の観点から、５ｎｍ以上であるのが好ましい。１０〜１２μｍ程度であるのが特に好ましい。なお、本明細書において、シリカの１次粒径は、電子顕微鏡観察写真より粒子直径を解析した平均値をいう。
本発明において増ちょう剤として用いられるシリカは、耐摩耗性の観点から、１次粒径が３００ｎｍ以下であるのが好ましく、１００ｎｍ以下であるのがより好ましい。５０ｎｍ以下であるのがさらに好ましい。トルク伝達性の観点から、５ｎｍ以上であるのが好ましい。１０〜１２μｍ程度であるのが特に好ましい。なお、本明細書において、シリカの１次粒径は、電子顕微鏡観察写真より粒子直径を解析した平均値をいう。
本発明において増ちょう剤として用いられるシリカは、シラン等により疎水性の表面処理がされていてもよい。耐水性の観点から、ジメチルジクロロシランにより表面処理されているのが好ましい。
増ちょう剤の含有量は、本発明のグリース組成物の全質量を基準として、好ましくは５〜２５質量％、より好ましくは７〜２０質量％である。５質量％以上あると、グリースが適度な硬さを有し、潤滑部からの漏洩を防止して、十分な潤滑寿命を満足することができる。一方、２５質量％以下で好適な流動性を担保し、潤滑部への流入も円滑であり、十分な潤滑性を満足することができる。
増ちょう剤の含有量は、本発明のグリース組成物の全質量を基準として、好ましくは５〜２５質量％、より好ましくは７〜２０質量％である。５質量％以上あると、グリースが適度な硬さを有し、潤滑部からの漏洩を防止して、十分な潤滑寿命を満足することができる。一方、２５質量％以下で好適な流動性を担保し、潤滑部への流入も円滑であり、十分な潤滑性を満足することができる。
本発明のグリース組成物には必要に応じて汎用の添加剤を添加しても良い。例えば、錆止め剤、耐荷重添加剤、酸化防止剤などを必要に応じて含有することができる。錆止め剤としては、亜鉛スルホネート、カルシウムスルホネートの有機スルホン酸塩等があげられる。耐荷重添加剤としては、二硫化モリブデン、ジチオリン酸塩、ジチオカルバミン酸塩等があげられる。本発明の硫黄分は添加剤由来でもよい。酸化防止剤としては、アミン系酸化防止剤及びフェノール系酸化防止剤系があげられる。これら任意の添加剤の含有量は、本発明のグリース組成物の全質量を基準として、通常、０．５〜５質量％である。
本発明のグリース組成物の混和ちょう度は、使用目的に合わせて調整されるが、好ましくは２００〜４００である。漏洩性と潤滑部への流動性の観点からは、２５０〜３５０がより好ましい。なお、本明細書における混和ちょう度はＪＩＳ Ｋ ２２２０ ７．により測定される６０回混和ちょう度をいう。
本発明のグリース組成物は、高い摩擦係数と優れた凝着防止性を要求される潤滑部、詳しくはクラッチやトルクリミッタ機構の潤滑部に好適に使用される。より具体的には自動車のマグネットクラッチに好適に用いることができる。潤滑部の表面が鋼である部材であるのが好ましい。
〔グリース組成物の調製〕
実施例１〜３，５〜７及び比較例１〜４
表１及び表２に示した増ちょう剤及び基油を容器中で混合し、撹拌しながら昇温及び冷却して、ベースグリースを得た。得られたベースグリースを３本ロールミルで混練し、６０回混和ちょう度（試験方法ＪＩＳ Ｋ２２２０ ７．）が３００になるように調製し、グリース組成物を得た。
実施例４
表１に示した基油中で、４．４’−ジフェニルメタンジイソシアネート１モルに対オクタデシルアミン２モルの比率で反応させ、ベースグリースを得た。得られたベースグリースを３本ロールミルで混練し、６０回混和ちょう度（試験方法ＪＩＳ Ｋ２２２０ ７．）が３００になるように調製し、グリース組成物を得た。
上で調製したグリース組成物を下記試験に供した。試験結果を表１及び表２に示す。
実施例１〜３，５〜７及び比較例１〜４
表１及び表２に示した増ちょう剤及び基油を容器中で混合し、撹拌しながら昇温及び冷却して、ベースグリースを得た。得られたベースグリースを３本ロールミルで混練し、６０回混和ちょう度（試験方法ＪＩＳ Ｋ２２２０ ７．）が３００になるように調製し、グリース組成物を得た。
実施例４
表１に示した基油中で、４．４’−ジフェニルメタンジイソシアネート１モルに対オクタデシルアミン２モルの比率で反応させ、ベースグリースを得た。得られたベースグリースを３本ロールミルで混練し、６０回混和ちょう度（試験方法ＪＩＳ Ｋ２２２０ ７．）が３００になるように調製し、グリース組成物を得た。
上で調製したグリース組成物を下記試験に供した。試験結果を表１及び表２に示す。
〔トルク伝達性能〕
試験には線接触型の摩擦摩耗試験機を用いる。試験片をもう片方の試験片に面接触させ、この状態で荷重を加えながら試験片を回転させることにより、発生する摩擦力から試験開始初期の最大摩擦係数を求める。
試験条件は以下の通りである。
荷重 ：９００ Ｎ
回転数 ：１ ｒｐｍ
判定基準 ：０．１３≦μ ○○○
０．１１≦μ＜０．１３ ○○
０．０９≦μ＜０．１１ ○
μ＜０．０９ ×
試験には線接触型の摩擦摩耗試験機を用いる。試験片をもう片方の試験片に面接触させ、この状態で荷重を加えながら試験片を回転させることにより、発生する摩擦力から試験開始初期の最大摩擦係数を求める。
試験条件は以下の通りである。
荷重 ：９００ Ｎ
回転数 ：１ ｒｐｍ
判定基準 ：０．１３≦μ ○○○
０．１１≦μ＜０．１３ ○○
０．０９≦μ＜０．１１ ○
μ＜０．０９ ×
〔凝着防止性能〕
試験には線接触型の摩擦摩耗試験機を用いる。試験片をもう片方の試験片に線接触させ、この状態で荷重を加えながら試験片を回転させる。荷重を徐々に増加させ、摩擦係数が０．５以上に上昇しない限界荷重を測定する。
試験条件は以下の通りである。
回転数 ：５００ ｒｐｍ
判定基準 ：５００Ｎ≦限界荷重 ○○
４００Ｎ≦限界荷重＜５００Ｎ ○
限界荷重＜４００Ｎ ×
試験には線接触型の摩擦摩耗試験機を用いる。試験片をもう片方の試験片に線接触させ、この状態で荷重を加えながら試験片を回転させる。荷重を徐々に増加させ、摩擦係数が０．５以上に上昇しない限界荷重を測定する。
試験条件は以下の通りである。
回転数 ：５００ ｒｐｍ
判定基準 ：５００Ｎ≦限界荷重 ○○
４００Ｎ≦限界荷重＜５００Ｎ ○
限界荷重＜４００Ｎ ×
〔硫黄量の測定〕
グリース組成物中の硫黄量は、ＪＩＳ Ｋ ２５４１−３に従って測定した。表１及び表２中の質量％は、グリース組成物の全質量を基準とした値である。
〔基油の動粘度の測定〕
基油の４０℃における動粘度は、ＪＩＳ Ｋ２２２０ ２３．に従って測定した。
グリース組成物中の硫黄量は、ＪＩＳ Ｋ ２５４１−３に従って測定した。表１及び表２中の質量％は、グリース組成物の全質量を基準とした値である。
〔基油の動粘度の測定〕
基油の４０℃における動粘度は、ＪＩＳ Ｋ２２２０ ２３．に従って測定した。
Claims (4)
- 基油及び増ちょう剤を含み、組成物の全質量を基準にして、硫黄元素に換算して５質量％以上の硫黄分を含むことを特徴とする、自動車のマグネットクラッチ用グリース組成物であって、前記基油が、硫化脂肪酸、硫化油脂、及びポリサルファイドから選ばれる少なくとも１種である、前記グリース組成物。
- 前記増ちょう剤として金属の酸化物を含む請求項１記載のグリース組成物。
- 前記金属の酸化物がシリカである請求項２記載のグリース組成物。
- 前記シリカの１次粒径が３００ｎｍ以下である請求項３記載のグリース組成物。
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