树脂润滑用润滑脂组合物和树脂滑动部件

文档序号:1516599 发布日期:2020-02-11 浏览:30次 >En<

阅读说明:本技术 树脂润滑用润滑脂组合物和树脂滑动部件 (Grease composition for resin lubrication and resin sliding member ) 是由 浅井佑介 山本大贵 北岛啄也 纲基次郎 于 2019-06-12 设计创作,主要内容包括:本发明提供对树脂滑动面的附着性和润滑特性优异的润滑脂组合物、以及使用该润滑脂组合物而抑制了摩擦·磨损、实现长寿命化的树脂滑动部件。一种树脂润滑用润滑脂组合物(G)以及具有使用了该润滑脂组合物(G)的树脂制的滑动面的树脂滑动部件(滑动开关101),该树脂润滑用润滑脂组合物(G)含有作为基础油的氟系基础油和合成烃油、作为增稠剂的氟系增稠剂和锂皂增稠剂或锂复合皂增稠剂、作为添加剂的极压添加剂。(The invention provides a grease composition having excellent adhesion to a resin sliding surface and excellent lubricating properties, and a resin sliding member using the grease composition, wherein friction and wear are suppressed, and a long life is achieved. A grease composition (G) for resin lubrication, which contains a fluorine-based base oil and a synthetic hydrocarbon oil as base oils, a fluorine-based thickener and a lithium soap thickener or a lithium complex soap thickener as thickeners, and an extreme pressure additive as additives, and a resin sliding member (sliding switch 101) having a resin sliding surface using the grease composition (G).)

树脂润滑用润滑脂组合物和树脂滑动部件

技术领域

本发明涉及树脂润滑用润滑脂组合物和树脂滑动部件。

背景技术

在专利文献1中提出了实现了防水性的提高的滑动开关(树脂滑动部件)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2016-139589号公报

发明内容

在容易与水接触的环境下,如果使用具有树脂制的滑动面(以下称为树脂滑动面)的滑动部件,则存在涂布于该滑动面的润滑脂组合物容易从滑动面被去除的趋势。

润滑脂组合物从树脂滑动面被去除则有可能会引起滑动面的摩擦力的急剧上升、磨损量的增加,进而会带来具备该树脂滑动面的产品的寿命变短之类的不良影响。

因此,迫切期望一种即便在容易与水接触的环境下,例如水中的环境下使用树脂滑动部件时也不会从滑动面被去除、能够实现摩擦·磨损的抑制的润滑脂。

本发明是鉴于这样的状况而进行的,其目的在于提供一种尤其是在容易与水接触的环境下对树脂滑动面的附着性也优异且润滑脂自身的润滑性优异的润滑脂组合物,并且提供通过使用该润滑脂组合物而能够抑制摩擦·磨损,实现产品的长寿命化的树脂滑动部件。

本发明人等为了实现上述目的进行了深入研究,结果发现通过配合作为基础油的氟系基础油和合成烃油、作为增稠剂的氟系增稠剂和锂皂增稠剂或锂复合皂增稠剂、进而配合极压添加剂,能够得到附着性优异且润滑特性优异的润滑脂组合物,从而完成了本发明。

即本发明的一个方式涉及一种树脂润滑用润滑脂组合物,其含有作为基础油的氟系基础油和合成烃油、作为增稠剂的氟系增稠剂和锂皂增稠剂或锂复合皂增稠剂、作为添加剂的极压添加剂,上述合成烃油的40℃的运动粘度为30~220mm2/s。

其中作为本发明的优选的方式,上述极压添加剂优选为选自磷系添加剂和高分子酯系添加剂中的至少一种。

此外,上述树脂润滑用润滑脂组合物的工作锥入度优选为265~340。

另外本发明还涉及一种具有使用上述树脂润滑用润滑脂组合物的树脂制的滑动面的树脂滑动部件。

其中作为本发明的优选的方式,可举出上述树脂滑动部件为滑动开关或者齿轮装置。

根据本发明,具有上述构成的树脂润滑用润滑脂组合物的对其使用位置(滑动面)的附着性提高,并且赋予优异的润滑特性。因此,通过将本发明的树脂润滑用润滑脂组合物用于树脂滑动部件,能够抑制润滑脂从树脂滑动部件的滑动面被去除,能够保持润滑脂自身具有的优异的润滑特性,抑制滑动面的摩擦·磨损,进而实现树脂滑动部件的长寿命化。

附图说明

图1是说明本发明的滑动部件的一个方式(滑动开关)的结构的示意图,图1中的(a)表示从正面观察滑动开关时的截面图(开关断开),图1中的(b)表示从正面观察滑动开关时的截面图(开关接通)。

图2是说明本发明的滑动部件的一个方式(多级齿轮装置)的结构的示意图,图2中的(a)表示多级齿轮装置的主视图,图2中的(b)表示多级齿轮装置的侧视图(包含部分截面)。

图3是实施例中实施的摩擦磨损试验所用的装置的示意图。

图4是实施例中实施的粘度测定试验所用的流变仪装置的示意图。

图5表示在摩擦磨损试验中观察到的实施例2和比较例3的润滑脂组合物的摩擦系数的位移的行为(实施例2:图5中的(a),比较例3:图5中的(b))。

图6表示在实施例1~4以及比较例8和9的润滑脂组合物中,相对于使用的合成烃油(聚α烯烃)的40℃的运动粘度值的、所测定的润滑脂组合物的粘度值(Pa·s)。

图7表示在实施例1~4以及比较例8和9的润滑脂组合物中,相对于使用的合成烃油(聚α烯烃)的40℃的运动粘度值的、所测定的润滑脂组合物的摩擦系数值。

图8表示在实施例1~8以及比较例1~11的润滑脂组合物中,相对于测定的粘度值(Pa·s)的摩擦系数值。

符号说明

101…滑动开关、102…壳体、103…盖、104…第一防水膜、105…第二防水膜、106…第一固定接点、107…第二固定接点、108…第三固定接点、109…可动接点、110…滑块、110a…凸部、113…接点操作部、114…棘轮弹簧、114a…凸部201…多级树脂齿轮装置、202…第一级齿轮、203…第二级齿轮、204…第二级齿轮的轴、204a…轴承部(润滑脂涂布部)、205…第三级齿轮、206…第三级齿轮的轴、206a…轴承部(润滑脂涂布部)、X…第一级齿轮与第二级齿轮的啮合部、Y…第二级齿轮与第三级齿轮的啮合部、211…电机、211a…电机输出轴、212…促动器输出轴

具体实施方式

如上所述,在与水接触的环境下,例如水中的环境下、容易产生结露的环境下(以下统称为水接触环境),存在容易发生润滑脂从涂布面剥离的问题。例如,基于专利文献1中公开的滑动开关在水接触环境下使用的可能性,为了提高防水性,设置了树脂制的防水片,如下所述,该滑动开关介由该防水片执行开关的开合。此时为了提高防水片与滑块的润滑性或者滑块与其它接触面的润滑性,使用润滑脂。但是,如果润滑脂的附着性不足,则在开关的使用(开合的执行)期间润滑脂会被去除,由此可能导致滑块与防水片等的摩擦力上升,产生防水片等的磨损·破损,结果导致滑动开关的短寿命化。

另外即便是上述的滑动开关以外的滑动部件,在水接触环境下使用时,也会产生润滑脂从滑动面的剥离,同样担心滑动面的摩擦力上升,产生磨损量的增加、滑动部件的破损。

为了解决这样的问题,本发明人等研究了对树脂制的滑动面的附着性优异的润滑脂组合物,结果发现通过配合含有作为基础油的氟系基础油和合成烃油、作为增稠剂的氟系增稠剂和锂皂增稠剂或锂复合皂增稠剂、以及极压添加剂的润滑脂,特别是可提高在水接触环境下的润滑脂的附着性,并且润滑特性也优异。

本发明涉及的树脂润滑用润滑脂组合物的特征如下所述,通过组合特定的基础油、特定的增稠剂和极压添加剂配合而成。以下进行具体的说明。

[树脂滑动部件]

作为可使用本发明涉及的树脂润滑用润滑脂组合物的树脂滑动部件,没有特别限定,例如可举出滑动开关、齿轮装置、轴承等。

作为本发明对象的树脂滑动部件,只要为其至少一部具有树脂制的滑动面的滑动部件就没有特别限定。因此,不仅如上所述的滑动开关、齿轮装置、轴承,还包含各种滑动部件,这些滑动部件也是本发明的对象。

而且本发明的树脂滑动部件具有使用后述的树脂润滑用润滑脂组合物的树脂制的滑动面(通过涂布或封入该润滑脂组合物而接触,从而至少一部分被该树脂润滑用润滑脂组合物覆盖的树脂滑动面)。

以下参照附图,对树脂滑动部件的优选的实施方式分别进行详细说明,但本发明不限于以下的实施方式。

[滑动开关]

在图1中示出了从正面观察本发明的优选实施方式的滑动开关101的截面。

在图1所示的一个例子中,滑动开关101中设置有:壳体102、盖103、第一防水膜104、第二防止膜105、第一固定接点106、第二固定接点107、第三固定接点108、可动接点109、滑块110、接点操作部113以及棘轮弹簧(click spring)114。

如图1所示,壳体102和盖103结合而构成外壳。壳体102由绝缘性的材料形成,盖103由不锈钢等金属形成。应予说明,盖103也可以由绝缘性的材料形成。

如下所述,第一防水膜104和第二防水膜105是为了提高滑动开关101的防水性而设置的,如图1所示,第一防水膜104安装于壳体102的外表面,第二防水膜205安装于壳体102的内部。

另外,第一固定接点106、第二固定接点107以及第三固定接点108在第一防水膜104与第二防水膜105之间固定于壳体102上。第一固定接点106、第二固定接点107以及第三固定接点108介由壳体102而相互分离,从而电绝缘,它们由导电性的材料形成。应予说明,虽未图示,但第一固定接点106的端部、第二固定接点107的端部以及第三固定接点108的端部分别在壳体102的底部露出,作为与外部电路连接的连接端子使用。

可动接点109由导电性的材料形成。如图1所示,可动接点109能够在从第一固定接点106和第二固定接点107分离的分离位置(接通位置,图1中的(a))到与第一固定接点106及第二固定接点107接触的接触位置(断开位置,图1中的(b))之间位移。可动接点109由弹性部件形成,该弹性部件构成为在无负荷状态(图1中的(a))下处于分离位置。

滑块110由绝缘性的树脂材料形成。如图1中的(a)所示,滑块110被支承于壳体102的内部。滑块110能够在断开位置与接通位置之间沿着壳体102的长边方向移动(在图1中的(a)中,两个箭头所示的范围为滑块110的可移动范围)。

应予说明,盖103以沿着壳体102的长边方向延伸的方式具备滑动槽103a,滑动槽103a以引导滑块110在断开位置与接通位置之间的移动的方式构成。

另外,在滑块110设置有接点操作部113。接点操作部113构成为通过使滑块110从断开位置向接通位置移动,从而介由第二防水膜105使可动接点109从分离位置向接触位置位移。

图1中的(b)示出了使滑块110从图1中的(a)所示的状态沿着滑动槽103a向接通位置移动的状态。伴随滑块110的移动,设置于滑块110的接点操作部113介由第二防水膜105使可动接点109位移。若可动接点109与第一固定接点106及第二固定接点107接触,则第一固定接点106和第二固定接点107介由可动接点109进行电连接。

在解除第一固定接点106和第二固定接点107的导通状态时,将上述的操作反过来进行即可。即,使滑块110沿着滑动槽103a朝向断开位置移动,由此解除接点操作部113对可动接点109的按压。可动接点109通过自身的弹性复原力而恢复至分离位置。即,可动接点109、第一固定接点106以及第二固定接点107的接触状态被解除。

根据如上所述的结构,第一固定接点106、第二固定接点107以及可动接点109配置于第一防水膜104与第二防水膜105之间,两者的接触或分离是通过设置于滑块110的接点操作部113介由第二防水膜105进行的。水分能从外部通过滑动槽103a的开口向壳体102内侵入。

另外,滑动开关101具备一对棘轮弹簧114(弹性部件)。各棘轮弹簧114具备凸部114a。另一方面,滑块110具备一对凸部110a。

如上所述,当滑块110在断开位置与接通位置之间移动时,滑块110的各凸部110a使对置的棘轮弹簧114弹性变形的同时,使该棘轮弹簧114的凸部114a沿壳体102的短边方向(图1的纸面垂直方向)位移。若滑块110的各凸部110a通过对置的棘轮弹簧114的凸部114a,则因该棘轮弹簧114的弹性复原力,滑块110向接通位置或者断开位置的移动得到支援,并且赋予开关敲击感。

在滑动开关101中,第二防水膜例如由尼龙等聚酰胺树脂、聚邻苯二甲酰胺(PPA)树脂材料形成。另外,滑块110例如可以由聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)等绝缘性的树脂材料形成。

在本方式的滑动开关101中,本发明涉及的树脂润滑用润滑脂组合物G被分别涂布于滑块110中的接点操作部113的与第二防水膜105接触的接触位置(滑块110的下部为树脂滑动面)、和滑块110的各凸部110a(树脂滑动面)。即,在滑动开关101的树脂滑动面涂布树脂润滑用润滑脂组合物G。在滑动开关101中,使用了即便在水从滑动槽103a浸入壳体102内的环境下也对后述的树脂滑动面的附着性优异且润滑脂自身的润滑性也优异的润滑脂组合物G。因此,在滑动开关101中,可抑制摩擦·磨损,实现长寿命化。

[齿轮装置]

作为本发明的优选实施方式的齿轮装置的一个例子,对促动器所具备的多级齿轮装置进行说明。

应予说明,使用本发明涉及的树脂润滑用润滑脂组合物的“多级齿轮装置”是指具备至少任一个齿轮为树脂制的齿轮的多级的齿轮装置,在该多级齿轮装置中,树脂制齿轮可以与例如金属制齿轮等由树脂以外的材料构成的齿轮混用,另外也可以仅由树脂制齿轮构成。

而且,后述的树脂润滑用润滑脂组合物分别涂布于上述树脂制的齿轮的轴承部以及树脂制的齿轮与树脂制或由树脂以外的材料构成的齿轮的啮合部。

图2是促动器所具备的多级齿轮装置201的示意图,图2中的(a)是多级齿轮装置201的主视图,图2中的(b)是多级齿轮装置201的侧视图(包括局部截面)。应予说明,在图2中的(b)中,除了多级齿轮装置201之外,也图示了电机211、其输出轴211a以及促动器输出轴212。

图2所示的多级齿轮装置201具备:可一体旋转地安装于电机211的输出轴211a的第一级齿轮202、与第一级齿轮202啮合的第二级齿轮203、以及与第二级齿轮203啮合的第三级齿轮205。另外,在图2中分别图示了第二级齿轮203的轴204、第三级齿轮205的轴206,而且也图示了前述的促动器的输出轴212。

在本实施方式中,在图2中的第一级齿轮202与第二级齿轮203的啮合部X、第二级齿轮203与第三级齿轮205的啮合部Y、第二级齿轮203的轴承部204a、以及第三级齿轮205的轴承部206a涂布后述的树脂润滑用润滑脂组合物。

在上述多级齿轮装置201中,构成该装置的轴,即,多级齿轮装置的各轴(204、206)、电机的输出轴202a和促动器的输出轴212可以为金属制或者树脂制的任一种,但例如也可以为以下的构成。

例如,电机211的输出轴211a是金属制的旋转的轴。输出轴211a和第一级齿轮202被固定,第一级齿轮202与输出轴211a一起旋转,因此在第一级齿轮202与输出轴211a之间不存在相对旋转的轴承部。

另一方面,第二级齿轮203的轴204和第三级齿轮205的轴206均为树脂制且为固定轴。而且,第二级齿轮203和第三级齿轮205一边相对于各自的固定轴滑动一边旋转。因此,在第二级齿轮203与第二级齿轮的轴204(固定轴)之间的轴承部204a、以及第三级齿轮205与第三级齿轮的轴206(固定轴)之间的轴承部206a上分别涂布后述的树脂润滑用润滑脂组合物,并且在齿轮彼此的啮合部X、Y上也进行涂布

此外,能够作为构成这些齿轮装置(齿轮、齿轮的轴)、以及具备该齿轮装置的促动器(电机的输出轴、基础部件、外装部件(外壳)、促动器的输出轴等)的树脂部件的树脂,可举出聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、ABS树脂(ABS)、聚甲醛(POM)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、酚醛树脂(PF)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)等。

本实施方式的齿轮装置可适用于在车载用的空调处理系统等中使用的促动器。在车载用的空调处理系统中,在-40℃~100℃的大范围内进行使用,而在上述的温度周期中使用时,存在促动器内部结露,在齿面和润滑脂附着水滴的情况。

另外,本实施方式的齿轮装置例如也适用于便座、便盖的自动开闭装置等中使用的促动器。在便座等自动开闭装置中,存在清洗等时促动器浸水的情况。

即便为这样的容易与水接触的环境下使用的齿轮装置,通过使用本发明的树脂润滑用润滑脂组合物,也能够抑制摩擦·磨损,实现产品的长寿命化。

[树脂润滑用润滑脂组合物]

对本发明的树脂润滑用润滑脂组合物进行说明。

<基础油>

在本实施方式涉及的树脂润滑用润滑脂组合物中,使用氟系基础油和合成烃油作为基础油。

作为氟系基础油,例如可举出以全氟聚醚(PFPE)为主成分的氟系基础油。应予说明,PFPE为通式:RfO(CF2O)p(C2F4O)q(C3F6O)rRf(Rf:全氟低级烷基,p、q、r:整数)表示的化合物。

应予说明,全氟聚醚大致分为直链型和侧链型,直链型与侧链型相比,运动粘度的温度依赖性小。这意味着直链型在低温环境下粘度比侧链型低,在高温环境下粘度比侧链型大。例如假定在高温环境下使用的情况下,从抑制润滑脂从使用位置的流出及随之产生的枯竭的观点考虑,优选在高温环境下的粘度高,即,优选使用直链型的全氟聚醚。

作为上述合成烃油,例如优选正链烷烃、异链烷烃、聚丁烯、聚异丁烯、1-癸烯低聚物、1-癸烯与乙烯的共低聚物等聚α烯烃(PAO)。

此外,本发明人等对用于满足作为附着性指标的润滑脂组合物的最适粘度和作为润滑特性指标的最适摩擦系数值的构成进行了研究,结果发现除了润滑脂组合物的组成以外,合成烃油的运动粘度值也是一个重要因素。

作为一个例子,在含有特定的基础油和增稠剂以及极压添加剂的润滑脂组合物中使合成烃油(聚α烯烃)的40℃的运动粘度值进行各种变化(18~300mm2/s),将润滑脂组合物的粘度测定试验的结果示于图6,将摩擦磨损试验的结果示于图7。

如图6所示,确认了显示下述行为:润滑脂组合物中的合成烃油的40℃的运动粘度低于50mm2/s时,润滑脂组合物自身的粘度开始急剧下降,低于30mm2/s时粘度小于4Pa·s。另外,如图7所示,确认了显示出下述行为:合成烃油的40℃的运动粘度超过100mm2/s时,润滑脂组合物的摩擦系数开始急剧上升,超过220mm2/s时摩擦系数大于0.1。

如图6和图7的这些结果所示,确认了在含有氟系基础油和合成烃油、氟系增稠剂和锂皂增稠剂以及极压添加剂的树脂润滑用润滑脂组合物中,使合成烃油的40℃的运动粘度为30~220mm2/s时,粘度测定试验(附着性)和摩擦磨损试验(润滑特性)两者均佳。在图6和图7中,由与横轴(运动粘度)平行的箭头表示的范围表示在粘度测定试验和摩擦磨损试验的任一试验中均可得到良好特性的、合成烃油的40℃的运动粘度的范围。

另外,图8表示在后述的实施例和比较例中制备的各种润滑脂组合物中,相对于测定的粘度值(Pa·s)的摩擦系数值,图8中,位于最适区域内(粘度4.0Pa·s以上且摩擦系数0.1以下)的润滑脂组合物是在粘度测定试验和摩擦磨损试验的任一试验中均可得到良好特性的润滑脂组合物。

如以上的结果所示,在本发明的树脂润滑用润滑脂组合物中,上述合成烃油的40℃的运动粘度优选为30~220mm2/s的范围。其中优选40℃的运动粘度为50~200mm2/s的范围,最优选在50~100mm2/s的范围的合成烃油。

上述氟系基础油与合成烃油的配合比例没有特别限定,例如相对于基础油的合计量100质量%,氟系基础油:合成烃油=95~5质量%:5~95质量%,例如可以为氟系基础油:合成烃油=90~10质量%:10~90质量%,优选氟系基础油:合成烃油=80~20质量%:20~80质量%,特别优选氟系基础油:合成烃油=75~22质量%:78~25质量%等。

另外,相对于本发明的润滑脂组合物的总量,合计了氟系基础油和合成烃油的基础油整体的比例可以为70~90质量%,例如可以为75~95质量%、80~85质量%。

<增稠剂>

在本发明的润滑脂组合物中,添加氟系增稠剂和锂皂增稠剂或锂复合皂增稠剂作为增稠剂。

其中,相对于润滑脂组合物的总量,优选以1~20质量%,例如5~15质量%含有氟系增稠剂,以1~15质量%,例如3~9质量%含有锂皂增稠剂或锂复合皂增稠剂。

应予说明,优选以氟系增稠剂和锂皂增稠剂或锂复合皂增稠剂的合计量(增稠剂合计量)相对于树脂润滑用润滑脂组合物的总量为2~35质量%,例如为5~30质量%,优选为10~30质量%,特别优选为10~20质量%的方式配合。

<氟系增稠剂>

作为氟系增稠剂,优选氟树脂粒子,例如优选使用聚四氟乙烯(PTFE)的粒子。PTFE为四氟乙烯的聚合物,由通式:[C2F4]n(n:聚合度)表示。

此外,作为可采用的氟系增稠剂,例如可举出全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)、四氟乙烯全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)。

上述PTFE粒子的大小没有特别限定,例如可以使用平均粒径为0.1μm~100μm的聚四氟乙烯。另外PTFE粒子的形状没有特别限定,可以为球状、多面形状、针状等。

上述氟系增稠剂以相对于润滑脂组合物的总量为1~20质量%、优选为5~15质量%的方式使用。

<锂皂增稠剂·锂复合皂增稠剂>

本发明中,在上述的氟系增稠剂的基础上使用锂皂增稠剂。

作为上述锂皂增稠剂,可以使用脂肪族单羧酸的锂盐。

上述脂肪族羧酸可以为直链、支链、饱和、不饱和中的任一种,一般可以使用碳原子数2~30左右,例如碳原子数12~24的脂肪酸。

具体而言,可举出丁酸、己酸、辛酸、壬酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、山萮酸等饱和脂肪酸;油酸、亚油酸、亚麻酸、蓖麻油酸(ricinoleic acid)等不饱和脂肪酸。

其中,作为上述锂皂增稠剂,可举出硬脂酸、月桂酸、蓖麻油酸的锂盐或者上述酸被羟基取代而得的化合物的锂盐作为代表例。

应予说明,本发明中,可以使用锂复合皂增稠剂代替锂皂增稠剂。

锂复合皂增稠剂是通过组合高级脂肪酸与二元酸或无机酸(硼酸等)等而使耐热性提高为高于锂皂增稠剂的。

锂复合皂增稠剂例如可以通过使氢氧化锂与含有至少一个羟基的碳原子数12~24左右的脂肪族单羧酸和碳原子数2~12左右的脂肪族二羧酸反应而得到。

作为上述的含有至少一个羟基的碳原子数12~24的脂肪族单羧酸,例如可举出羟基月桂酸、羟基棕榈酸、羟基硬脂酸、羟基油酸、羟基花生酸、羟基山萮酸、羟基二十四酸等。

另外,作为碳原子数2~12的脂肪族二羧酸,例如可举出草酸、丙二酸、琥珀酸、甲基琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、九亚甲基二羧酸、十亚甲基二羧酸等。

这些单羧酸和二羧酸可以单独或者混合2种以上使用。

其中,作为上述锂复合皂增稠剂,可举出氢氧化锂与羟基硬脂酸和壬二酸组合反应而得的物质作为代表例。

上述锂皂增稠剂或锂复合皂增稠剂以相对于润滑脂组合物的总量为1~15质量%、优选为3~9质量%的量使用。

<极压添加剂>

本发明的树脂润滑用润滑脂含有极压添加剂(极压剂)。

已知极压添加剂通过与金属表面反应而形成润滑膜,从而具有减少金属表面的摩擦、磨损、防止烧蚀这样的功能。因此,认为即便对树脂滑动面使用配合了极压添加剂的树脂润滑用润滑脂,也不会对树脂滑动面起到任何作用。然而,本发明中发现在对树脂滑动面使用的润滑脂组合物中配合极压添加剂的情况下,将其涂布于树脂滑动面的情况下摩擦系数也下降,因此进行了配合。

作为上述极压添加剂,例如可举出磷系化合物、硫系化合物、氯系化合物、硫系化合物的金属盐、高分子酯等。

其中,本发明中,作为极压添加剂,优选使用磷系化合物(磷系添加剂)和高分子酯(高分子酯系添加剂)中的至少一种,它们可以进行各种并用。

作为上述磷系添加剂,可举出磷酸酯、亚磷酸酯、磷酸酯胺盐、硫代磷酸酯等。

作为优选的磷系添加剂,例如可举出磷酸三甲苯酯(TCP)、磷酸三苯酯、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、三油醇磷酸酯等磷酸三酯、三苯氧基硫化膦(TPPS)等硫代磷酸三酯,它们可以通过市售品的形式获得。

另外,作为上述高分子酯,例如可举出脂肪族1元羧酸和2元羧酸与多元醇的酯。作为上述高分子酯的具体例,例如可举出Croda Japan公司制的PERFAD(注册商标)系列、PRIOLUBE(注册商标)系列等,但不限于这些。

上述极压添加剂以相对于润滑脂组合物的总量为0.1~10质量%、优选为0.1~5质量%、例如为0.5~3质量%的量使用。

<其它添加剂>

另外,在树脂润滑用润滑脂组合物中,除上述必需成分以外,根据需要在不损害本发明的效果的范围内可以含有润滑脂组合物中通常使用的添加剂。

作为这样的添加剂的例子,可举出抗氧化剂、金属钝化剂、防锈剂、油性改良剂、粘度指数改进剂、增粘剂等。

含有这些其它的添加剂时,其添加量(合计量)通常相对于润滑脂组合物的总量为0.1~10质量%。

例如作为上述抗氧化剂,例如可举出十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2,4-双-(正辛硫基)-6-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、三乙二醇-双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯]、1,6-己二醇-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2,2-硫代-二亚乙基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、N,N’-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基-氢化肉桂酰胺)等受阻酚系抗氧化剂;2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和4,4-亚甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)等酚系抗氧化剂;三苯胺、苯基-α-萘胺、烷基化苯基-α-萘胺、吩噻嗪、烷基化吩噻嗪等胺系抗氧化剂等。

作为金属钝化剂,可举出苯并***、亚硝酸钠等。

本发明的树脂润滑用润滑脂组合物可以通过将上述各种基础油、各种增稠剂和极压添加剂按照规定的比例混合,并根据需要配合其它添加剂而得到。

另外,也可以通过配合由氟系基础油和氟系增稠剂构成的氟系润滑脂、由合成烃油和锂皂增稠剂(或者锂复合皂增稠剂)构成的锂皂润滑脂(或者锂复合皂润滑脂)这2种基础润滑脂与极压添加剂和根据需要的其它添加剂,得到树脂润滑用润滑脂组合物。或者,通过配合上述基础润滑脂中的1种与其余的基础油、增稠剂和极压添加剂以及根据需要的其它添加剂,也可以制造树脂润滑用润滑脂组合物。

通常,相对于基础润滑脂的增稠剂的含量为10~30质量%左右,例如在上述2种基础润滑脂中,相对于各基础润滑脂的各增稠剂的含量分别可以为氟系增稠剂:15~30质量%,锂皂或锂复合皂系的增稠剂:10~20质量%。

为了用于树脂制的滑动面,本发明的树脂润滑用润滑脂组合物是较柔软的润滑脂,优选工作锥入度为265~340的范围。

本发明不限于本说明书中记载的实施方式、具体的实施例,在专利申请要求保护的范围中记载的技术思想的范围内可以进行各种变更、变形。

实施例

以下,通过实施例对本发明进行更详细的说明。但是,本发明并不限定于此。

〔树脂润滑用润滑脂组合物的评价〕

按照下述各表所示的配合量制备实施例1~实施例8和比较例1~比较例11中使用的润滑脂组合物。

应予说明,润滑脂的制备中使用的各成分的详细情况及其简称如下。

(a)基础油

(a1)氟系基础油:直链全氟聚醚(PFPE)油(在40℃的运动粘度:85mm2/s)

(a2)合成烃油:聚α烯烃(PAO)

(a2-1)PAO1(在40℃的运动粘度:200mm2/s)

(a2-2)PAO2(在40℃的运动粘度:100mm2/s)

(a2-3)PAO3(在40℃的运动粘度:48mm2/s)

(a2-4)PAO4(在40℃的运动粘度:30mm2/s)

(a2-5)PAO5(在40℃的运动粘度:300mm2/s)

(a2-6)PAO6(在40℃的运动粘度:38mm2/s)

(b)增稠剂

(b1)氟系增稠剂:PTFE(聚四氟乙烯)树脂,粒径0.3μm~25μm

应予说明,PTFE树脂的平均粒径是基于JIS Z 8825中的<粒径解析-激光衍射·散射法>,使用激光衍射散射式粒度分布测定机((株)堀场制作所制,型号:LA-920),作为溶剂使用用于分散PTFE树脂的氟系的表面活性剂而测定的。

(b2)Li皂增稠剂:12OHLi皂(12-羟基硬脂酸锂)

(b3)Ba复合皂增稠剂:癸二酸与单硬脂酰胺的钡复合皂

(b4)脲系增稠剂:含有脂肪族脲的脲化合物

(c)添加剂

(c1)极压添加剂

(c1-1)磷系极压添加剂1:磷酸三甲苯酯(TCP),产品名“Tritolyl Phosphate”,富士膜和光纯药株式会社制

(c1-2)磷系极压添加剂2:三苯氧基硫化膦(TPPS),产品名“IRGALUBE TPPT”,BASF JAPAN株式会社

(c1-3)高分子酯系极压添加剂,产品名“Perfad 8400”,Croda Japan株式会社制

(c2)抗氧化剂:二芳基胺系抗氧化剂,产品名“IRGANOX L57”,BASF JAPAN株式会社

关于得到的润滑脂组合物的特性,按照以下的步骤评价润滑特性(摩擦磨损试验)和附着性(粘度测定试验)。

应予说明,上述实施例和比较例的润滑脂组合物的工作锥入度均为280。(基于JISK 2220 7的测定)。

<试验方法>

1.润滑特性评价:摩擦磨损试验

如图3中示出的摩擦磨损试验的示意图所示,在平板上设置尼龙片,在其上涂布各润滑脂组合物而制成层叠试料,使该层叠试料浸在水中。在浸水的状态下,以规定的载荷使探头(树脂柱)在该层叠试料的尼龙片的表面滑动,测定此时的摩擦系数。在1000次滑动的滑动循环期间,实施测定,将得到的值的最大值作为各测定中的摩擦系数。

对各实施例和比较例的润滑脂组合物分别进行各3次试验,将3次的平均值作为各润滑脂组合物的摩擦系数,按照下述所示的评价基准,评价润滑特性。

另外图5中示出在实施例2和比较例3的润滑脂组合物中,在探头的滑动时观测到的摩擦系数的位移的行为(实施例2:图5中的(a),比较例3:图5中的(b))。

<试验条件>

·测定装置:新东科学株式会社制载荷变化型摩擦磨损试验系统HHS2000

·测定条件:水中试验

·探头:树脂柱(柱直径:2.5mm,柱种类:PPA树脂)

·进给规格(Feed scale):1mm

·载荷:1000g

·滑动速度:1.0mm/秒

·滑动循环:1000次滑动

<评价基准>

在本实施例的试验条件下,摩擦系数越低,表示润滑特性越优异。

应予说明,已确认了如果摩擦系数值大于0.1,则在后述的开关实机试验中防水膜产生破裂,因此优选为0.1以下。

A(优选):摩擦系数为0.1以下

N(不良):摩擦系数大于0.1

2.附着性评价:粘度测定试验

使用图4所示的流变仪/旋转粘度计,参照DIN51810,按照以下的步骤和试验条件进行粘度测定。

<试验顺序>

在下部板上涂布各润滑脂组合物后,使板整体浸水。以锥板的前端与下部板成为规定的间隙的方式,使锥板从上部下降,去除多余的润滑脂。以300s-1使锥板旋转,实施1分钟粘度测定,将1分钟后的测定值作为各测定中的粘度值。

对各实施例和比较例的润滑脂组合物分别各进行3次试验,将3次的平均值作为各润滑脂组合物的粘度值,按照下述所示的评价基准,评价附着性。

<试验条件>

·测定装置:流变仪/旋转粘度计(Anton Paar公司制MCR302)

·测定条件:水中试验

·测定温度:25℃

·测定夹具:直径25mm的锥板(型号:CP25-1/TG)

·下部板与锥板(前端)的间隙:0.108mm

·剪切速度:300[1/s]

·测定时间:1分钟

<评价基准>

在本实施例的试验条件下,粘度越高,表示附着性越优异。

应予说明,如果粘度测定值小于4Pa·s,则附着性变差,润滑脂经时被去除,加快磨损,可能成为具有开关的触感(敲击感)下降的趋势的润滑脂,因此优选为4.0Pa·s以上。

A(优选):粘度为4.0Pa·s以上

N(不良):粘度小于4.0Pa·s

将结果示于表1和表2。应予说明,表中的配合量:质量%为相对于组合物的总质量的值。

另外图6和图7中分别示出在实施例1~4及比较例8和9的润滑脂组合物中,相对于使用的合成烃油(聚α烯烃)的40℃的运动粘度值的、所测定的润滑脂组合物的粘度值(Pa·s)(图6)或者摩擦系数值(图7)。

此外图8中示出在实施例1~8和比较例1~11的润滑脂组合物中,相对于测定的粘度值(Pa·s)的摩擦系数值。

[表1]

Figure BDA0002091589270000171

注:*1 括号内的数值表示40℃的运动粘度

*2 A(优选):摩擦系数为0.1以下 N(不良):摩擦系数大于0.1

*3 A(优选):粘度为4.0Pa·s以上 N(不良):粘度小于4.0Pa·s

[表2]

Figure BDA0002091589270000181

注:*1 括号内的数值表示40℃的运动粘度

*2 A(优选):摩擦系数为0.1以下 N(不良):摩擦系数大于0.1

*3 A(优选):粘度为4.0Pa·s以上 N(不良):粘度小于4.0Pa·s

如上所述,图5是表示在实施例2和比较例3的润滑脂组合物中,在探头的滑动时观测到的摩擦系数的位移的行为的图(实施例2:图5中的(a),比较例3:图5中的(b))。

如图5所示,最高的摩擦系数值与探头启动的瞬间或者静止的瞬间的静摩擦系数对应,由该图也能够明确地确认实施例2(图5中的(a))与比较例3(图5中的(b))相比,将摩擦系数抑制得较低。

另外如上所述,图6是合成烃油(聚α烯烃)的40℃的运动粘度值在18~300mm2/s变化的润滑脂组合物(实施例1~4、比较例8和9)中的润滑脂组合物的粘度测定试验的结果。

图6所示的坐标图的横轴为合成烃油(聚α烯烃)的40℃的运动粘度值(mm2/s),纵轴为测定的粘度值(Pa·s)。

应予说明,图6中,与横轴平行的箭头表示在粘度测定试验和后述的摩擦磨损试验的任一试验中均可得到良好特性的、合成烃油的40℃的运动粘度的范围。

如图6所示,确认了下述行为:合成烃油的40℃的运动粘度低于50mm2/s时,润滑脂组合物自身的粘度开始急剧下降,低于30mm2/s时粘度小于4Pa·s。即,润滑脂组合物的附着性在合成烃油的40℃的运动粘度为30mm2/s以上时,得到良好的特性(粘度:4Pa·s以上)。

图7是合成烃油(聚α烯烃)的40℃的运动粘度值在18~300mm2/s变化的润滑脂组合物(实施例1~4、比较例8和9)中的润滑脂组合物的摩擦磨损试验的结果。

图7所示的坐标图的横轴为合成烃油(聚α烯烃)的40℃的运动粘度值(mm2/s),纵轴为测定的摩擦系数值。

应予说明,图7中,与横轴平行的箭头表示在摩擦磨损试验和上述的粘度测定试验的任一试验中均可得到良好特性的、合成烃油的40℃的运动粘度的范围。

如图7所示,确认了下述行为:合成烃油的40℃的运动粘度超过100mm2/s时,润滑脂组合物的摩擦系数开始急剧的上升,超过220mm2/s时摩擦系数大于0.1。即,润滑脂组合物的润滑特性在合成烃油的40℃的运动粘度为220mm2/s以下时,可得到良好的特性(摩擦系数:0.1以下)。

图8表示在实施例1~8和比较例1~11中制备的各种润滑脂组合物中相对于测定的粘度值(Pa·s)的摩擦系数值。图8中,位于最适区域内的润滑脂组合物在粘度测定试验和摩擦磨损试验的任一试验中均可得到良好的特性。

如表1所示,确认了实施例1~8的润滑脂组合物均粘度为4Pa·s以上,摩擦系数为0.1以下,附着性优异,并且润滑特性也优异。

另外如实施例3、实施例5和实施例6所示,极压添加剂为磷系添加剂和高分子酯系添加剂时,均可得到优选的结果。

此外,如实施例3、实施例7、实施例8所示,即便在使氟系基础油/氟系增稠剂和合成烃油/锂皂增稠剂以宽泛的比例变化的情况下,也可得到附着性和润滑特性优异的结果。

另一方面,如表2所示,由氟系基础油和氟系增稠剂构成的比较例1的润滑脂组合物得到下述结果:摩擦系数为0.1以下,润滑特性优异,但是粘度远低于4Pa·s(1.2Pa·s),附着性非常差。

另外,含有合成烃油、锂皂增稠剂和极压添加剂、但不含氟系基础油和增稠剂的比较例2~4的润滑脂组合物得到下述结果:粘度为4Pa·s以上(4.8~5.1Pa·s),附着性优异,但是摩擦系数大于0.1(0.1382~0.1694),润滑特性不足。

另外,合成烃油的40℃的运动粘度较低的比较例5(30mm2/s)得到下述结果:不仅润滑特性(摩擦系数:0.112)差,附着性(粘度:3.8Pa·s)也差,不满足任何特性。

此外,在实施例3的润滑脂组合物中使用钡复合皂增稠剂(比较例6)或者脲系增稠剂(比较例7)代替锂皂增稠剂的润滑脂组合物得到下述结果:粘度为4Pa·s以上(4.6~4.9Pa·s),满足附着性,但是摩擦系数大于0.1(0.1181~0.1292),与实施例3相比较润滑特性差。即确认了为了满足本发明的目的中的特别是润滑特性,优选选择锂皂增稠剂。

另外,相对于合成烃油的40℃的运动粘度为30~200mm2/s的范围内的润滑脂组合物(实施例1~4)而言,使用具有大于上述范围的运动粘度值的合成烃油的比较例8(300mm2/s)得到摩擦系数高(0.1103)的结果,另一方面,使用具有低于上述范围的运动粘度值的合成烃油的比较例9(18mm2/s)得到粘度低(3.4Pa·s)的结果,确认了优选的合成烃油的运动粘度的范围。

而且,相对于配合了磷系添加剂或者高分子酯系的极压添加剂的润滑脂组合物(实施例2、3、5和6)而言,没有配合这些极压添加剂的比较例10和11的润滑脂组合物得到摩擦系数大于0.1(0.1218~0.1323)、润滑特性不足的结果。实施例2、3、5和6的润滑脂组合物的摩擦系数为0.1以下(0.0864~0.0948),通过配合极压添加剂,能够减少3成左右的摩擦系数。

如上所述,极压添加剂一般是出于减少金属的二面间的摩擦、磨损或者防止烧蚀的目的而配合的添加剂,但本发明中发现即便用于树脂滑动面的情况下,摩擦系数也下降。

〔使用实机的性能评价〕

使用实施例和比较例的润滑脂组合物,实施了使用滑动开关实机和齿轮装置实机的试验。应予说明,在以下的说明中,将润滑脂组合物的例子编号作为本机的评价的例子编号。

<滑动开关>

使用实施例3、比较例1和比较例6的润滑脂组合物,实施使用滑动开关实机的试验。

使用图1所示的滑动开关101,在规定位置:滑块110中的接点操作部113的与第二防水膜105的接触位置(滑块110的下部:树脂滑动面)以及滑块110的各凸部110a(树脂滑动面)涂布上述的各润滑脂组合物,在水中实施2万次循环的开关动作。应予说明,滑块110由PPA树脂构成,第二防水膜105由PPA树脂构成。观察试验后的第二防水膜105的状态,并且确认2万次循环后的开关时的扭矩感(操作感)。

实施例3中,即便在水中操作了2万次循环的滑动开关后,也没有发生防水膜的破裂,另外,2万次循环后的开关时的扭矩感减少的程度也抑制在20%,较低。

另一方面,比较例1中,在上述试验后也没有发生防水膜的破裂,但随着滑块树脂的磨损,观察到的开关时的扭矩感的减少大,减少率达到50%左右。

另外,比较例6中,开关时的扭矩感的减少被抑制在30%左右,但在防水膜与滑块的接触部,特别是起动/停止部(在图1的(b)中,接点操作部113介由第二防水膜105使可动接点109位移时的、可动接点109与第二防水膜105接触的部分),因开关动作产生的磨损而产生破裂。

根据以上的结果,确认了将实施例3的润滑脂组合物用于树脂滑动面的滑动开关即便在水接触环境下也能抑制润滑脂从树脂滑动面被去除,能够保持优异的润滑特性。

<齿轮装置>

使用实施例3、比较例1和比较例7的润滑脂组合物,实施使用齿轮装置实机的试验。

使用图2所示的多级齿轮装置201,在第一级齿轮220与第二级齿轮203的啮合部X、第二级齿轮203与第三级齿轮205的啮合部Y、第二级齿轮203的轴承部204a、以及第三级齿轮205的轴承部206a涂布上述的各润滑脂组合物,实施以下所示的耐久性试验。应予说明,第一级齿轮220、第二级齿轮203、第二级齿轮203的轴承部204a、第三级齿轮205、第三级齿轮205的轴承部206a由PPA树脂构成。

·负荷载荷:35Ncm

·环境温度:-30℃~85℃(通过温度变化引起的结露而接触水的环境下)

·试验步骤:在促动器输出轴212设置臂和锤(负荷载荷),在上述温度条件下,使安装于促动器输出轴212的臂和锤的往返运动(输出侧的1/2旋转:CW、CCW1次的往返运动)连续动作45000次(1次约15秒)。

测定试验开始前后的齿轮装置的输出扭矩,求出变化率。

实施例3中得到了试验开始初期和试验后的扭矩变化率小、润滑特性的耐久性优异的良好结果。

另一方面,比较例1中,试验后的输出扭矩与开始前相比大致减少了60%。试验结束后,将齿轮装置分解,结果在应该涂布有润滑脂组合物的齿轮的啮合部(齿面)没有附着润滑脂组合物,发生了润滑不良,从而导致摩擦力的上升、以及输出扭矩的减少。

另外比较例7中,如表2所示,确认了润滑脂组合物自身的摩擦系数高,在试验开始前初始扭矩已经较低,润滑性特性差。

如上确认了含有氟系基础油和合成烃油、氟系增稠剂和锂皂增稠剂以及极压添加剂的本发明的树脂润滑用润滑脂组合物对树脂滑动面的附着性和润滑特性优异,发现可提供一种通过使用该润滑脂组合物而能够抑制摩擦·磨损,可实现长寿命化的树脂滑动部件。

以上,对最好的实施方式进行了详细说明,但本发明不限于上述实施方式,在能够实现本发明目的的范围进行的变形、改进等也包含在本发明中。

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