JP2008231385A - 含油潤滑組成物及び該含油潤滑組成物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】混合したときに良好に溶解し、機械的強度及び耐摩耗性が良好であり、この含油潤滑組成物をスプロケット等の固形潤滑剤として用いた場合に、長期に、摩擦面に潤滑油が供給される含油潤滑組成物及びその製造方法を提供する。
【解決課題】本発明の含油潤滑組成物は、超高分子量ポリオレフィン４１を０質量％超過、８質量％以下、低分子量ポリオレフィン４２を０質量％超過、１０質量％以下、及び動粘度がＩＳＯの粘度等級で３２０以上である鉱油又は合成炭化水素油４３を８２質量％以上１００質量％未満含有する。超高分子量ポリオレフィンと低分子量ポリオレフィンとは、総質量に対し５質量％以上１０質量％以下含むのが好ましい。超高分子量ポリオレフィン４１と低分子量ポリオレフィン４２とをドライ混合した後、鉱油又は合成炭化水素油４３に混合し、加熱し、溶融させて得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばスプロケット等の固形潤滑剤として用いられる含油潤滑組成物及び該含油潤滑組成物の製造方法に関する。

従来、動力伝達機構等のスプロケット軸に組み付け固定されるスプロケットは、スプロケット歯部に摩耗等の損傷が生じた場合に交換されるが、スプロケットの使用負荷及び使用時間により、スプロケット軸との接触部分において強固な焼き付きが生じることがあり、ハンマー等を用いてスプロケット軸から取り外すのが困難になるという問題が生じていた。

そこで、特許文献１には、このようなスプロケット歯部に摩耗等の損傷が生じたスプロケットをスプロケット軸から強制的に取り外すための取り外し専用工具の発明が開示されている。
特許文献２には、摩耗等の損傷が生じた歯部のみを交換可能にした特殊形状のスプロケットの発明が開示されている。

特許文献３には、インナーリング及びアウターリングのテーパー面で締結し、スプロケットをスプロケット軸に取り外し自在に固定する回転体固定具の発明が開示されている。

しかし、特許文献１に係る発明の場合、取り外すときに大きな労力を要し、スプロケットの取り外し時にのみ必要である前記専用工具を別途管理しなければならないという問題があった。
そして、特許文献２に係る発明の場合、スプロケットの構造が複雑化して取り扱いにくくなり、スプロケットが高価になるという問題があった。
特許文献３に係る発明の場合、スプロケットを取り付けるための部品点数が多くなり、スプロケットが高価になるという問題があった。

前記特許文献１〜３の発明は、スプロケットとスプロケット軸との間の接触部分において焼き付きが生じた場合の事後対策であるので、予め、焼き付きを防止することが求められている。
特許文献４には、スプロケットに被動軸を間隙を有した状態で嵌め、スプロケットの軸方向の両端側にシール材を配し、被動軸の端面及び中心部に、グリース注入孔を設け、該グリース注入孔からグリースを注入するように構成されたスプロケット取付構造の発明が開示されている。
しかし、特許文献４に係る発明の場合、シーリングを要し、定期的にグリースを補強する必要があり、メンテナンスが煩雑であるという問題があった。

特許文献５には、スプロケット等の固形潤滑剤として用いられ得る、潤滑組成物及び該潤滑組成物の製造方法の発明が開示されている。この潤滑組成物は、具体的には、ゲル状であって、鉱質潤滑油と１００万〜５００万までの分子量を有するポリエチレン、ポリプロピレン若しくはポリブチレン、又はこれらの混合物である高分子量ポリオレフィンとからなる。
特開２００２−３６１５７１号公報 特公昭６１−２８８６２号公報 特開平１０−３７９７１号公報 特開平６−８０２３０号公報 特公昭４７−３４５５号公報

特許文献５の潤滑組成物において、ゲル状の潤滑組成物を得るには、高価な高分子量ポリオレフィンを略５〜９０質量％含有しなければならず、その量が多くなる程、溶融粘度が大きくなるため、熱伝導に時間がかかり、加熱溶解に時間がかかるという問題があった。
また、この潤滑組成物の潤滑性を改善するために、ゼリー状の組成物を得ようとする場合は、分子量が１０００〜１０万である低分子量ポリオレフィンを略１０質量％まで含有する必要があり、剛性のあるゲル状の組成物を得ようとする場合は、前記低分子量ポリオレフィンを略１０〜４０質量％含有する必要があるが、これを含有することにより、スプロケット等に用いたときに潤滑剤（鉱質潤滑油）の総放出量が減少するという問題があった。

そして、この特許文献５の潤滑組成物において、高分子量ポリオレフィンと低分子量ポリオレフィンと鉱質潤滑油とを混和し、加熱溶解して均質な混合流体を得るためには、長時間混合しなければならず、ポリオレフィンと鉱質潤滑油との混合物を加熱している間、混合物からポリオレフィンが沈殿して析出しないようにしなければならないという問題があった。

図４は、この潤滑組成物９を示す模式図である。
潤滑組成物９は容器８に収容されており、高分子量ポリオレフィン９１と、該高分子量ポリオレフィンより小径である低分子量ポリオレフィン９２と、鉱油９３との混合物である。
高分子量ポリオレフィン９１の融点は略１３６℃であり、低分子量ポリオレフィン９２の融点は略１０７〜１３１℃であり、これらが分散混合されて存在するため、高分子量ポリオレフィン９１の難流動性と低熱伝導性とが相まって、図４に示すように高分子量ポリオレフィン９１は凝集塊状となって析出しやすく、上述したように、十分な時間と混合とが必要とされている。

さらに、潤滑組成物９の鉱油９３として、粘度分類で、ＳＡＥ（アメリカ合衆国自動車技術会）のNo. １０〜４０（エンジン油：ＩＳＯ ＶＧ（国際標準化機構 粘度分類）３２〜１５０）、又はＳＡＥのNo. ９０（ギヤ油：ＩＳＯ ＶＧ１５０〜２２０）のものが用いられている。
このように鉱油９３の動粘度が低く、分子量差に依存して、ポリオレフィンとの相溶性が悪く、固化後の乖離性が大きく、潤滑剤の放出（しみ出し）が早くなるという問題があった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、超高分子量ポリオレフィンを０質量％超過、８質量％以下、低分子量ポリオレフィンを０質量％超過、１０質量％以下、及び動粘度がＩＳＯの粘度等級で３２０以上である鉱油又は合成炭化水素油を８２質量％以上１００質量％未満含むように構成することにより、混合したときに良好に溶解し、機械的強度及び耐摩耗性が良好であり、この含油潤滑組成物をスプロケット等の固形潤滑剤として用いた場合に、運動エネルギーによる発熱でポリオレフィンが徐々に軟化して、鉱油又は合成炭化水素油を摩擦面に徐々に放出するため、長期に及んで、摩擦面に鉱油又は合成炭化水素油が供給される含油潤滑組成物を提供することを目的とする。

そして、本発明は、超高分子量ポリオレフィンと低分子量ポリオレフィンとを、総質量に対し５質量％以上１０質量％以下含むように構成することにより、融点以上に加温しても形がくずれにくく、潤滑時に摩擦面にさらに良好に鉱油又は合成炭化水素油が供給される含油潤滑組成物を提供することを目的とする。

そして、本発明は、超高分子量ポリオレフィンと該超高分子量ポリオレフィンより小径である低分子量ポリオレフィンとをドライ混合する過程と、この混合物を動粘度がＩＳＯの粘度等級で３２０以上である鉱油又は合成炭化水素油に加える過程と、混合物を加熱し、溶融させる過程とを有することにより、超高分子量ポリオレフィンの表面が低分子量ポリオレフィンで覆われた会合体が鉱油又は合成炭化水素油中に分散することになり、この会合体は表層部（低分子量オレフィン）が溶解して、それが芯部（高分子量ポリオレフィン）に溶け込んでいるため、溶融粘度が低く、凝集力が弱いので、凝集塊となりにくく、短時間で混合物を溶解させることができる含油潤滑組成物の製造方法を提供することを目的とする。

第１発明に係る含油潤滑組成物は、超高分子量ポリオレフィンを０質量％超過、８質量％以下、低分子量ポリオレフィンを０質量％超過、１０質量％以下、及び動粘度がＩＳＯの粘度等級で３２０以上である鉱油又は合成炭化水素油を８２質量％以上１００質量％未満
含むことを特徴とする。

ここで、超高分子量ポリオレフィンとは、平均分子量が５０万〜６００万であるものをいい、低分子量ポリオレフィンは、平均分子量が９００〜数十万であるものをいう。
本発明においては、超高分子量ポリオレフィンを０質量％超過、８質量％以下含み、従来の含油潤滑組成物より含有量が少なくてすむので、この含油潤滑組成物の加熱混合時の溶解が早くなる。
また、鉱油又は合成炭化水素油の及び動粘度がＩＳＯの粘度等級で３２０以上であるので、ポリオレフィンとの相溶性が向上しており、固化後の乖離が抑制されている。
そして、各成分を上述のように配合しているので、機械的強度及び耐摩耗性が良好であり、この含油潤滑組成物をスプロケット等の固形潤滑剤として用いた場合に、運動エネルギーによる発熱でポリオレフィンが徐々に軟化して、鉱油又は合成炭化水素油を摩擦面に徐々に放出するため、長期に及んで、摩擦面に鉱油又は合成炭化水素油が供給される。

第２発明に係る含油潤滑組成物は、第１発明において、前記超高分子量ポリオレフィンと低分子量ポリオレフィンとを、総質量に対し５質量％以上１０質量％以下含むことを特徴とする。

本発明においては、超高分子量ポリオレフィンと低分子量ポリオレフィンとを、総質量に対し５質量％以上１０質量％以下含むので、融点以上に加温しても形がくずれにくく、潤滑時に摩擦面にさらに良好に鉱油又は合成炭化水素油が供給される。

第３発明の含油潤滑組成物の製造方法は、超高分子量ポリオレフィンと該超高分子量ポリオレフィンより小径である低分子量ポリオレフィンとをドライ混合する過程と、該過程により得られた混合物を、動粘度がＩＳＯの粘度等級で３２０以上である鉱油又は合成炭化水素油に加える過程と、該過程により得られた混合物を加熱し、溶融させる過程とを有することを特徴とする。

本発明においては、超高分子量ポリオレフィンと該超高分子量ポリオレフィンより小径である低分子量ポリオレフィンとをドライ混合し、摩擦帯電させた後、鉱油又は合成炭化水素油に加えて加熱混合溶融するので、超高分子量ポリオレフィンの表面が低分子量ポリオレフィンで覆われた会合体が鉱油又は合成炭化水素油中に分散することになる。この会合体は溶融粘度が低く、凝集力が弱いため、凝集塊となりにくく、長時間、強力に混合しなくても、混合物を溶解させることができる。

第１発明によれば、超高分子量ポリオレフィンを０質量％超過、８質量％以下、低分子量ポリオレフィンを０質量％超過、１０質量％以下、及び動粘度がＩＳＯの粘度等級で３２０以上である、鉱油又は合成炭化水素油を８２質量％以上１００質量％未満含むので、混合したときに良好に溶解し、機械的強度及び耐摩耗性が良好であり、この含油潤滑組成物をスプロケット等の固形潤滑剤として用いた場合に、運動エネルギーによる発熱でポリオレフィンが徐々に軟化して、鉱油又は合成炭化水素油を摩擦面に徐々に放出するため、長期に及んで、摩擦面に鉱油又は合成炭化水素油が供給され、焼き付きが良好に防止される。

第２発明によれば、超高分子量ポリオレフィンと低分子量ポリオレフィンとを、総質量に対し５質量％以上１０質量％以下含むので、融点以上に加温しても形がくずれにくく、摩擦面にさらに良好に鉱油又は合成炭化水素油が供給される。

第３発明によれば、超高分子量ポリオレフィンと該超高分子量ポリオレフィンより小径である低分子量ポリオレフィンとをドライ混合する過程と、動粘度がＩＳＯの粘度等級で３２０以上である鉱油又は合成炭化水素油に加える過程と、混合物を加熱し、溶融させる過程とを有するので、超高分子量ポリオレフィンの表面が低分子量ポリオレフィンで覆われた会合体が鉱油又は合成炭化水素油中に分散することになり、この会合体は溶融粘度が低く、凝集力が弱いので、凝集塊となりにくく、短時間で混合物を溶解させることができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
本発明に係る含油潤滑組成物は、超高分子量ポリオレフィンを０質量％超過、８質量％以下、低分子量ポリオレフィンを０質量％超過、１０質量％以下、及び動粘度がＩＳＯの粘度等級で３２０以上である鉱油又は合成炭化水素油を８２質量％以上１００質量％未満含有する。

超高分子量ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、共重合体を含むポリエチレン、ポリプロピレン若しくはポリブチレン、又はこれらの混合物が挙げられるが、静的には衝撃値（アイゾットノッチ付）が強いという観点、動的には枝分かれ及び二重結合の存在が滑性を低下させるという観点から、超高分子量ポリエチレンが好ましい。
低分子量ポリオレフィンとしては、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、Ｌ−ＬＤＰＥ（直鎖状低密度ポリエチレン）、ポリエチレンワックス等が挙げられる。
鉱油又は合成炭化水素油としては、ブライトストック、ポリαオレフィン等が挙げられる。
本発明に係る含油潤滑組成物の超高分子量ポリオレフィンの含有量は、０質量％超過、８質量％以下であるので、従来の含油潤滑組成物より少なく、この含油潤滑組成物を製造するときに、加熱混合時の溶解が早くなる。
また、鉱油又は合成炭化水素油の及び動粘度がＩＳＯの粘度等級で３２０以上であるので、ポリオレフィンとの相溶性が向上しており、固化後の乖離が抑制されている。
そして、各成分を上述のように配合しているので、機械的強度及び耐摩耗性が良好であり、この含油潤滑組成物をスプロケット等の固形潤滑剤として用いた場合に、運動エネルギーによる発熱でポリオレフィンが徐々に軟化して、鉱油又は合成炭化水素油を摩擦面に徐々に放出するため、長期に及んで、摩擦面に鉱油又は合成炭化水素油が供給される。

本発明に係る含油潤滑組成物は、好ましくは、超高分子量ポリオレフィンと低分子量ポリオレフィンとを、総質量に対し５質量％以上１０質量％以下含有する。
この場合、融点以上に加温しても形がくずれにくく、潤滑時に摩擦面にさらに良好に鉱油又は合成炭化水素油が供給される。

本発明に係る含油潤滑組成物は、超高分子量ポリオレフィンと該超高分子量ポリオレフィンより小径である低分子量ポリオレフィンとをドライ混合する第１過程、該第１過程により得られた混合物を、動粘度がＩＳＯの粘度等級で３２０以上である鉱油又は合成炭化水素油に加える第２過程と、該第２過程により得られた混合物を加熱し、溶融させる第３過程とを有する。

図１は、本発明に係る含油潤滑組成物４を示す模式図である。
潤滑組成物４は容器６に収容されており、超高分子量ポリオレフィン４１と、該超高分子量ポリオレフィン４１より小径である低分子量ポリオレフィン４２と、鉱油又は合成炭化水素油４３との混合物である。
前記第１過程において、超高分子量ポリオレフィン４１と低分子量ポリオレフィン４２とをドライ混合するので、摩擦により静電気が帯電し、図１に示すように、超高分子量ポリオレフィン４１の表面が低分子量ポリオレフィン４２で覆われた会合体４４が鉱油又は合成炭化水素油４３中に分散することになる。
この会合体４４は、超高分子量ポリオレフィン４１の外周に低分子量ポリオレフィン４２が存在するので凝集力が弱く（溶融粘度が低く）、凝集塊となりにくく、鉱油又は合成炭化水素油４３中に分散しやすいので、短時間でこれらの混合物を溶解させることができる。

以下に、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ−ＰＥ）（三井化学（株）製、商品名：ハイゼックスミリオン１４５Ｍ、分子量：略１００万）１０ｇと、低分子量ポリエチレン（ＨＤＰＥ：高密度ポリエチレン）（三井化学（株）製、商品名：ハイゼックス７０００Ｆ、分子量：略７万）１０ｇとをドライ混合した後、この混合物を鉱油（出光興産（株）製、商品名：ダイアナフレシアＰ４３０）１８０ｇに加え、１５０℃に昇温した。これらの混合物は略３分後に完全に溶解した（溶解性：○）。

［実施例２］
前記ＵＨＭＷ−ＰＥ１６ｇとＨＤＰＥ４ｇとをドライ混合した後、この混合物を前記鉱油（出光興産（株）製、商品名「ダイアナフレシアＰ４３０」）１８０ｇに加え、１５０℃に昇温した。これらの混合物は略３分後には完全には溶解していなかったが、もう少し加温するか時間をかければ溶解すると考えられる状態であった（溶解性：△）。

［比較例１］
前記鉱油１８０ｇを１５０℃に昇温した後、前記ＨＤＰＥ２０ｇを投入した。略１分後に、完全に溶解した（溶解性：○）。
前記鉱油１８０ｇに前記ＨＤＰＥ２０ｇを混合した後、１５０℃に昇温した。略３分後に、完全に溶解した（溶解性：○）。

［比較例２］
前記鉱油１８０ｇを１５０℃に昇温した後、前記ＵＨＭＷ−ＰＥ２０ｇを投入し、略１分間攪拌したが、ペースト状であり、溶解しなかった（溶解性：×）。
前記鉱油１８０ｇに前記ＵＨＭＷ−ＰＥ２０ｇを混合した後、１５０℃に昇温し、略３分間攪拌したが、ＵＨＭＷ−ＰＥは凝集塊状となって析出した。１７０℃まで昇温し、略１分間攪拌したが、変わらなかった（溶解性：×）。

［比較例３］
前記鉱油１９０ｇを１５０℃に昇温した後、前記ＵＨＭＷ−ＰＥ１０ｇを投入し、略１分間攪拌したが、ＵＨＭＷ−ＰＥは凝集塊状となって析出した（溶解性：×）。

上述の実施例１，２及び比較例１，２，３の各成分の配合量（質量％）と溶解性を観察した結果とを下記の表１に示す。

表１より、ＵＨＭＷ−ＰＥの限界配合量は８質量％であり、ＨＤＰＥは１０質量％まで配合できることが分かる。
比較例１においては、ＨＤＰＥを単独で１０質量％添加した場合、溶融粘度が低いので、溶解することが確認された。
比較例２において、前者の鉱油を１５０℃に昇温した後、ＵＨＭＷ−ＰＥを添加する場合は、表層のみ溶けてペースト状になり、後者の鉱油とＵＨＭＷ−ＰＥとを混合後、１５０℃に昇温する場合は、少しずつ溶解しながら昇温されるので、ペースト状にはならなかった。いずれにしてもＵＨＭＷ−ＰＥを１０質量％含む場合、完全溶解しないか、溶解するのに長時間を要することが分かった。
また、比較例３により、ＵＨＭＷ−ＰＥ単独では含有量を５質量％にしても、溶解しないことが確認された。

以下に、実施例１の含油潤滑組成物をスプロケットに用いた場合につき説明する。
図２は、スプロケット１を示す平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線で切り欠いた斜視図である。
このスプロケット１は、スプロケット歯部２と、該スプロケット歯部２に一体成形されたボス部３とを備え、該ボス部３の軸孔内周面３１に形成されたキー溝３２が、動力伝達機構等のスプロケット軸Ｓにキーを介して組み付け固定されるように構成されている。そして、スプロケット歯部２に摩耗損傷が生じた場合、及びスプロケット歯数を変更する必要がある場合に組み付け交換できるように構成されている。

ボス部３内には、スプロケット軸Ｓとの間の接触部分に生じ得る焼き付きを防止するために、本発明の含油潤滑組成物４が、ボス部３の軸孔内周面３１からボス部３内に向けて放射状に、キー溝３２を除く４箇所に、一部が露出した状態で分散配置されている。

以上のように、実施例１の含油潤滑組成物４がボス部３の軸孔内周面３１に向けて一部が露出した状態で配置されているので、動力伝達時に生じる運動エネルギー等の発熱で含油潤滑組成物４が徐々に軟化し、軸孔内周面３１とスプロケット軸Ｓとの間隙に油膜が形成されるため、焼き付きが防止される。
油膜は、軸孔内周面３１のキー溝３２を除く接触部分全体に形成されるので、キーが抜け出すこともなく、ボス部３の軸孔内周面３１との接触部分の焼き付きが長期に及んで抑制される。
そして、含油潤滑組成物４のポリエチレンが徐々に軟化して鉱油（潤滑剤）を放散させるため、軸孔内周面３１とスプロケット軸Ｓとの間隙に油膜を形成し得る鉱油を絶えず供給することができる。また、過度にスプロケット軸Ｓとの接触部分の温度が高くなった場合、鉱油の放散量が増加して焼き付きを良好に防止することができる。

本発明に係る含油潤滑組成物を示す模式図である。 スプロケットを示す平面図である。 図２のＡ−Ａ線で切り欠いた斜視図である。 従来の潤滑組成物を示す模式図である。

符号の説明

１ スプロケット
２ スプロケット歯部
３ ボス部
３１ 軸孔内周面
３２ キー溝
４ 含油潤滑組成物
４１ 超高分子量ポリオレフィン
４２ 低分子量ポリオレフィン
４３ 鉱油又は合成炭化水素油

Claims (3)

1. 超高分子量ポリオレフィンを０質量％超過、８質量％以下、
   低分子量ポリオレフィンを０質量％超過、１０質量％以下、及び
   動粘度がＩＳＯの粘度等級で３２０以上である鉱油又は合成炭化水素油を８２質量％以上１００質量％未満
   含むことを特徴とする含油潤滑組成物。
2. 前記超高分子量ポリオレフィンと低分子量ポリオレフィンとを、総質量に対し５質量％以上１０質量％以下含む請求項１に記載の含油潤滑組成物。
3. 超高分子量ポリオレフィンと該超高分子量ポリオレフィンより小径である低分子量ポリオレフィンとをドライ混合する過程と、
   該過程により得られた混合物を、動粘度がＩＳＯの粘度等級で３２０以上である鉱油又は合成炭化水素油に加える過程と、
   該過程により得られた混合物を加熱し、溶融させる過程と
   を有することを特徴とする含油潤滑組成物の製造方法。

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