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JP2008297367A - Foamed solid lubricant and method for producing the same - Google Patents

Foamed solid lubricant and method for producing the same Download PDF

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JP2008297367A
JP2008297367A JP2007142670A JP2007142670A JP2008297367A JP 2008297367 A JP2008297367 A JP 2008297367A JP 2007142670 A JP2007142670 A JP 2007142670A JP 2007142670 A JP2007142670 A JP 2007142670A JP 2008297367 A JP2008297367 A JP 2008297367A
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JP
Japan
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solid lubricant
foaming
urethane prepolymer
foamed
mixture
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2007142670A
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Japanese (ja)
Inventor
Mika Obara
美香 小原
Yoshihide Himeno
芳英 姫野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
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Priority to PCT/JP2008/059696 priority patent/WO2008146804A1/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a foamed solid lubricant which can also be used at a place on which external stress such as compression or bending acts and where the employment of a solid lubricant has been difficult conventionally, and to provide a method for producing the same. <P>SOLUTION: This foamed solid lubricant produced by foaming and curing a mixture of a lubricating component, a urethane prepolymer having isocyanate groups in the molecule, a curing agent, and a foaming agent is characterized in that the lubricating component is at least one lubricating component selected from lubricants and greases; the urethane prepolymer has an isocyanate group content of ≥2 wt.% to <6 wt%; the foaming agent is water; the lubricating component is contained in an amount of 30 to 70 wt.% based on the total amount of the mixture; and an open cell rate is ≥50% after foamed. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は発泡固形潤滑剤およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a foamed solid lubricant and a method for producing the same.

自動車や産業用機械では潤滑油またはグリースを回転部や摺動部などの潤滑箇所に供給する必要があるが、潤滑油やグリースを用いる温度などの使用条件によっては潤滑剤が潤滑箇所から飛散し、または垂れ落ちるといった問題点がある。そこで潤滑油やグリースの使用が困難な環境では軸受などに固形潤滑剤を用いることが多い。このような潤滑剤を軸受に封入して固化させ、使用することで軸受寿命を向上できる事例がこれまでに報告されている(特許文献1〜特許文献3参照)。
また、ポリウレタン原料であるポリオールとジイソシアネートとを潤滑成分中で反応させた自己潤滑性のポリウレタンエラストマーが知られている(特許文献4参照)。
このような固形潤滑剤は、軸受に封入して固化させると、潤滑油を徐々に染み出させるものであり、これを用いると潤滑油の補充のためのメンテナンスが不要になり、水分の多い厳しい使用環境や強い慣性力の働く環境などでも軸受寿命の長期化に役立つ場合が多い。
しかしながら、例えば等速ジョイントの駆動部のように圧縮、屈曲などの外部の応力が高い頻度で繰り返し印加されるような部位に対してこのような潤滑剤組成物を使用した場合、変形が困難であるため非常に大きな駆動力を必要とするか、非常に大きな応力が固形潤滑剤に加わった結果、破損や破壊に至ることがあるため使用は困難である。このような場所においても使用可能な固形潤滑剤の開発が求められている。しかし、固形潤滑剤の強度と充填率は通常、相反するものであるので、潤滑剤を高充填率で保持することが困難であり、長寿命化を妨げる可能性がある。
In automobiles and industrial machinery, it is necessary to supply lubricating oil or grease to lubricated parts such as rotating parts and sliding parts, but depending on the operating conditions such as the temperature at which the lubricating oil or grease is used, the lubricant may scatter from the lubricated parts. Or there is a problem of dripping. Therefore, in an environment where it is difficult to use lubricating oil or grease, solid lubricants are often used for bearings. There have been reported cases in which such a lubricant is sealed in a bearing, solidified, and used to improve the bearing life (see Patent Documents 1 to 3).
Also known is a self-lubricating polyurethane elastomer obtained by reacting a polyurethane raw material polyol and diisocyanate in a lubricating component (see Patent Document 4).
Such a solid lubricant gradually exudes lubricating oil when it is sealed in a bearing and solidified. If this is used, maintenance for replenishing the lubricating oil becomes unnecessary, and there is a lot of moisture. In many cases, it is useful for extending the life of the bearing even in environments where it is used or where there is a strong inertia.
However, when such a lubricant composition is used for a portion where external stress such as compression and bending is repeatedly applied at a high frequency, such as a drive unit of a constant velocity joint, deformation is difficult. Therefore, it is difficult to use because it requires a very large driving force or may be damaged or broken as a result of applying a very large stress to the solid lubricant. There is a demand for the development of solid lubricants that can be used in such places. However, since the strength and the filling rate of the solid lubricant are usually contradictory, it is difficult to maintain the lubricant at a high filling rate, and there is a possibility that the extension of the service life may be hindered.

固形潤滑剤に高い柔軟性を付与する手法の1つとして固形成分の発泡化が挙げられる。固形成分を発泡化させることで外部応力に対する見かけの弾性力が改善され、変形を許容する材料となる。これまでにもこのような潤滑剤含有発泡体を軸受や等速ジョイントなどの内外輪結合体に用いた例が報告されている(特許文献5参照)。
特許文献5に開示されている潤滑剤はジョイントの屈曲により変形するブーツに追従して固形潤滑剤が圧縮される。そこで固形潤滑剤より滲み出た液状潤滑剤が必要部位に供給され、良好な潤滑を可能にするものである。ここで報告されている潤滑剤の含有方法はあらかじめ発泡させた樹脂に潤滑油を含浸させるという後含浸型のものである。後含浸型の場合には潤滑油が固形成分に含まれていないため、潤滑油保持力が小さく、高速条件下で使用した場合には潤滑油が一度に抜け出てしまうという問題がある。このような発泡潤滑剤においては短時間での潤滑や密閉空間においては使用可能であるものの、長時間での潤滑や開放空間で使用すると潤滑油の供給不足となり、使用することはできない。
また、油保持性が高くないため、潤滑油の放出と発泡体への吸収を繰り返しながら潤滑剤は絶えず空間内を流動する。このような場合、潤滑剤やそれに含まれる添加剤の化学的性質によってはブーツ材を攻撃、劣化させる可能性があり、潤滑剤またはブーツ材のどちらか一方の材料選択が制限されるという問題がある。また、後含浸に伴う製造工程の工数増加や、製造時間の増加、それらに伴うコストアップは避けられないという問題がある。
One of the methods for imparting high flexibility to a solid lubricant is foaming of a solid component. By foaming the solid component, the apparent elastic force against the external stress is improved, and the material allows deformation. There has been reported an example in which such a lubricant-containing foam is used for an inner / outer ring assembly such as a bearing or a constant velocity joint (see Patent Document 5).
In the lubricant disclosed in Patent Document 5, the solid lubricant is compressed following the boot that is deformed by the bending of the joint. Therefore, the liquid lubricant that has oozed out of the solid lubricant is supplied to the necessary part, and good lubrication is possible. The lubricant containing method reported here is a post-impregnation type in which a prefoamed resin is impregnated with a lubricating oil. In the case of the post-impregnation type, since the lubricating oil is not contained in the solid component, there is a problem that the lubricating oil retention force is small, and the lubricating oil comes out at a time when used under high speed conditions. Such foamed lubricants can be used in a short period of lubrication or in an enclosed space, but if used in a long period of lubrication or in an open space, the supply of lubricating oil becomes insufficient and cannot be used.
Further, since the oil retention is not high, the lubricant constantly flows in the space while repeating the release of the lubricating oil and the absorption into the foam. In such a case, depending on the chemical properties of the lubricant and the additives contained therein, there is a possibility that the boot material may be attacked and deteriorated, and there is a problem that the material selection of either the lubricant or the boot material is limited. is there. In addition, there are problems in that the number of man-hours in the manufacturing process associated with post-impregnation, the increase in manufacturing time, and the cost increase associated therewith are unavoidable.

一方、ポリオール成分とイソシアネート成分とで生成されるポリウレタン樹脂内に潤滑油を含ませた潤滑性組成物が知られている(特許文献6〜特許文献8参照)。
また、瀝青などによる油展が可能な原料として水酸基末端ポリジエン化合物がこれまでに報告されている(特許文献9参照)。
しかしながら、圧縮・屈曲などの外部応力の働く部位において使用できるようなゴム弾性を有し、潤滑剤の保持性が高く、かつ大きな変形を許容する発泡固形潤滑剤は知られていない。
特開平6−41569号公報 特開平6−172770号公報 特開2000−319681号公報 特開平11−286601号公報 特開平9−42297号公報 特開昭60−173010号公報 特開昭62−241997号公報 特開平8−3259号公報 特開昭58−189243号公報
On the other hand, a lubricating composition in which a lubricating oil is contained in a polyurethane resin produced from a polyol component and an isocyanate component is known (see Patent Documents 6 to 8).
In addition, a hydroxyl-terminated polydiene compound has been reported as a raw material that can be oil-extended by bitumen or the like (see Patent Document 9).
However, there is no known solid foamed lubricant that has rubber elasticity that can be used at sites where external stress such as compression and bending acts, has high lubricant retention, and allows large deformation.
JP-A-6-41569 JP-A-6-172770 JP 2000-319681 A JP-A-11-286601 Japanese Patent Laid-Open No. 9-42297 JP-A-60-173010 Japanese Patent Laid-Open No. 62-241997 JP-A-8-3259 JP 58-189243 A

本発明は、このような問題に対処するためになされたものであり、従来では固形潤滑剤の使用が困難であった圧縮・屈曲などの外部応力の働く場所においても使用可能な発泡固形潤滑剤およびその製造方法の提供を目的とする。   The present invention has been made in order to cope with such problems, and is a foamed solid lubricant that can be used even in places where external stress such as compression / bending, where it has been difficult to use solid lubricants in the past. And it aims at provision of the manufacturing method.

圧縮・屈曲などの外部応力の働く場所においても、潤滑剤の保持性が高く、かつ大きな変形を許容する発泡固形潤滑剤について研究を進めたところ、発泡体内に潤滑剤が保持されるだけでは不十分であり、固形樹脂成分内にも潤滑油等を含有させ、潤滑剤保持力を高める必要があることが分かった。大きな変形を許容することができ、潤滑剤保持力を高めることで、工業的に汎用されているようなグリース潤滑と比較して、必要量を必要箇所に供給することが可能である。本発明はこのような知見に基づきなされたものである。すなわち本発明の発泡固形潤滑剤は、潤滑成分と、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させてなる発泡固形潤滑剤であって、上記潤滑成分は潤滑油およびグリースから選ばれた少なくとも1つの潤滑成分であり、上記ウレタンプレポリマーはイソシアネート基含有量が 2 重量%以上 6 重量%未満であり、上記発泡剤が水であり、上記混合物は、混合物全体に対して、上記潤滑成分を 30 〜 70 重量%含み、発泡後の連続気泡率が 50 %以上であることを特徴とする。
また、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーは、エステル系ウレタンプレポリマー、カプロラクトン系ウレタンプレポリマー、およびエーテル系ウレタンプレポリマーから選ばれた少なくとも1つのウレタンプレポリマーであることを特徴とする。
Even in places where external stress such as compression and bending acts, research on foamed solid lubricants that have high lubricant retention and allow large deformations is not sufficient. It has been found that it is sufficient, and it is necessary to include a lubricating oil or the like in the solid resin component to increase the lubricant retention. A large amount of deformation can be allowed, and by increasing the lubricant holding power, it is possible to supply a necessary amount to a necessary portion as compared with grease lubrication that is widely used in industry. The present invention has been made based on such findings. That is, the foamed solid lubricant of the present invention is a foamed solid lubricant obtained by foaming and curing a mixture containing a lubricating component, a urethane prepolymer having an isocyanate group in the molecule, a curing agent, and a foaming agent. The lubricating component is at least one lubricating component selected from lubricating oils and greases, the urethane prepolymer has an isocyanate group content of 2% by weight or more and less than 6% by weight, the foaming agent is water, The mixture is characterized by containing 30 to 70% by weight of the lubricating component with respect to the whole mixture and having an open cell ratio after foaming of 50% or more.
The urethane prepolymer having an isocyanate group in the molecule is at least one urethane prepolymer selected from an ester urethane prepolymer, a caprolactone urethane prepolymer, and an ether urethane prepolymer.

発泡固形潤滑剤において、ウレタンプレポリマーに含まれるイソシアネート基と、該イソシアネート基と反応する上記硬化剤の官能基との割合が当量比で(硬化剤の官能基/NCO)=1/(1.1〜2.5)の範囲であることを特徴とする。
また、発泡剤である水の水酸基と、上記硬化剤の官能基との割合が当量比で(水の水酸基/硬化剤の官能基)=1/(0.7〜2.0)の範囲であることを特徴とする。
In the foamed solid lubricant, the ratio of the isocyanate group contained in the urethane prepolymer and the functional group of the curing agent that reacts with the isocyanate group is an equivalent ratio (functional group of curing agent / NCO) = 1 / (1.1- 2.5).
Further, the ratio of the hydroxyl group of water as a blowing agent and the functional group of the curing agent is an equivalent ratio (water hydroxyl group / functional group of the curing agent) = 1 / (0.7 to 2.0). And

発泡固形潤滑剤において、上記硬化剤が芳香族ポリアミノ化合物であることを特徴とする。特に該芳香族ポリアミノ化合物がアミノ基の隣接位に置換基を有する芳香族ポリアミノ化合物であることを特徴とする。
発泡固形潤滑剤において、上記潤滑成分と、上記ウレタンプレポリマーと、上記硬化剤と、上記発泡剤とを含む混合物は、摺動部材の周囲、または成形用型内に充填された後に、発泡・硬化されてなることを特徴とする。
In the foamed solid lubricant, the curing agent is an aromatic polyamino compound. In particular, the aromatic polyamino compound is an aromatic polyamino compound having a substituent at the position adjacent to the amino group.
In the foamed solid lubricant, the mixture containing the lubricating component, the urethane prepolymer, the curing agent, and the foaming agent is filled with the periphery of the sliding member or in the molding die. It is characterized by being cured.

本発明の発泡固形潤滑剤の製造方法は、潤滑成分と、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む成分を混合して混合物を得る混合工程と、上記混合物の発泡・硬化が完了する前に、上前記混合物を摺動部材の周囲、または成形用型内に充填する充填工程と、上記充填された上記混合物を発泡・硬化させる発泡・硬化工程とを備えることを特徴とする。   The method for producing a foamed solid lubricant of the present invention includes a mixing step of obtaining a mixture by mixing a lubricating component, a urethane prepolymer having an isocyanate group in the molecule, a curing agent, and a foaming agent, Before the foaming / curing of the mixture is completed, a filling step of filling the mixture into the periphery of the sliding member or in a mold, and a foaming / curing step of foaming / curing the filled mixture are performed. It is characterized by providing.

本発明の発泡固形潤滑剤は、潤滑成分と、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む、発泡固形潤滑剤を生成するための混合物を発泡・硬化させてなるので、潤滑成分が発泡・硬化した固形成分内に保持される。この固形成分を発泡させることで、外部応力に対する自在な変形を可能にし、特に柔軟性を向上させることができる。この潤滑成分は主として固形成分に存在し、例えば圧縮、屈曲、ねじり、膨張などの外的な因子によって潤滑成分を必要部位に徐放することができる。
また、上記発泡固形潤滑剤は摺動部もしくは転動部の周囲、または成形用型内に混合物を充填して、発泡・硬化させてなるので、切削等の後加工が不要であり、潤滑成分保持力に優れる。
以上の結果、本発明の発泡固形潤滑剤を等速ジョイントに用いることで、従来のグリース使用量の低減によるコストダウン、ブーツ材への負荷低減、等速ジョイントの軽量化とコンパクト化を可能にすることができ、工業的に有利な経済的側面だけでなく環境に対する負荷低減、設計の自由度という複数の観点からも社会的重要度の高い技術となる。
The foamed solid lubricant of the present invention is obtained by foaming and curing a mixture for producing a foamed solid lubricant comprising a lubricating component, a urethane prepolymer having an isocyanate group in the molecule, a curing agent, and a foaming agent. Therefore, the lubricating component is held in the foamed / cured solid component. By foaming this solid component, free deformation with respect to external stress is possible, and in particular, flexibility can be improved. This lubricating component is mainly present in the solid component, and the lubricating component can be gradually released to the required site by external factors such as compression, bending, twisting, and expansion.
The foamed solid lubricant is foamed and hardened by filling the mixture around the sliding part or rolling part or in the molding die, so there is no need for post-processing such as cutting. Excellent holding power.
As a result of the above, by using the solid foamed lubricant of the present invention for constant velocity joints, it is possible to reduce costs by reducing the amount of conventional grease, reduce the load on boot materials, and reduce the weight and size of constant velocity joints. The technology is highly socially important not only from economically advantageous industrial aspects, but also from a plurality of viewpoints, such as environmental load reduction and design freedom.

また、発泡固形潤滑剤の製造方法は、上記混合工程と、充填工程と、発泡・硬化工程とを備えるので、潤滑剤を保持した発泡・硬化物である発泡固形潤滑剤を直接製造することができ、切削や後含浸などの後加工の必要がない。その結果、生産効率が向上し、安価に製造できる。   Moreover, since the manufacturing method of a foaming solid lubricant is provided with the said mixing process, a filling process, and a foaming / curing process, it is possible to directly produce a foaming solid lubricant that is a foamed / cured product holding a lubricant. And there is no need for post-processing such as cutting or post-impregnation. As a result, the production efficiency is improved and it can be manufactured at a low cost.

本発明の発泡固形潤滑剤に用いられる固形成分には耐熱性および柔軟性に優れ、低コスト化が可能となるウレタンプレポリマーを用いるのが好ましい。
本発明の発泡固形潤滑剤は、上記ウレタンプレポリマーが発泡・硬化して多孔質化された固形物であり、かつ潤滑成分を樹脂内部に吸蔵してなる発泡固形潤滑剤である。なお、潤滑成分が発泡・硬化した固形成分内に吸蔵されるとは、後述する潤滑油やグリースなどの液体・半固体状の潤滑成分が発泡・硬化した固形成分中にウレタンプレポリマーや硬化剤と反応することなく、化合物にならないで含まれることをいう。この発泡固形潤滑剤は潤滑剤保持力に優れ、外力による変形を受けても潤滑油染み出し量を必要最小限に抑制し、かつ安価に製造できる。
As the solid component used in the foamed solid lubricant of the present invention, it is preferable to use a urethane prepolymer that is excellent in heat resistance and flexibility and can be reduced in cost.
The foamed solid lubricant of the present invention is a foamed solid lubricant in which the urethane prepolymer is foamed and cured to be porous, and a lubricating component is occluded inside the resin. It should be noted that the lubrication component is occluded in the foamed / cured solid component is a urethane prepolymer or a curing agent in the solid component obtained by foaming / curing a liquid / semi-solid lubricant component such as a lubricating oil or grease described later. It does not react with, and does not become a compound. This foamed solid lubricant is excellent in lubricant retention, and can be produced at a low cost while suppressing the amount of lubricating oil oozing out even if it is deformed by an external force.

本発明に使用できるウレタンプレポリマーは、活性水素基を有する化合物とポリイソシアネートとの反応によって得られ、イソシアネート基は、分子鎖末端であっても、あるいは分子鎖内から分岐した側鎖末端に含まれていてもよい。また、ウレタンプレポリマーは分子鎖内にウレタン結合を有していてもよい。
反応するモノマー(=活性水素基を有する化合物)の種類によって、カプロラクトン系、エステル系、エーテル系などに分類される。エーテル系にはタケネートL−1170(三井化学ポリウレタン社製)、L−1158(三井化学ポリウレタン社製)、コロネート4090(日本ポリウレタン社製)がある。また、エステル系としてはコロネート4047(日本ポリウレタン社製)などがあり、カプロラクトン系にはタケネートL-1350(三井化学ポリウレタン社製)、タケネートL-1680(三井化学ポリウレタン社製)、サイアナプレン7−QM(三井化学ポリウレタン社製)、プラクセルEP1130(ダイセル化学工業社製)などが挙げられる。
また、末端基をイソシアネート基に変性したオリゴマーやプレポリマー化合物も使用することが出来る。このような化合物としては末端イソシアネート変性ポリエーテルポリオールや水酸基末端ポリブタジエンのイソシアネート変性体が挙げられる。末端イソシアネート変性ポリエーテルポリオールにはコロネート1050(日本ポリウレタン社製)などが挙げられる。また、水酸基末端ポリブタジエンのイソシアネート変性体にはpoly-bd MC50(出光興産社製)やpoly-bd HTP9(出光興産社製)が挙げられる。
これらウレタンプレポリマーは目的とする機械的性質などに応じて2種類以上を混合して使用することができる。
The urethane prepolymer that can be used in the present invention is obtained by a reaction between a compound having an active hydrogen group and a polyisocyanate, and the isocyanate group is contained at the end of the molecular chain or at the end of the side chain branched from within the molecular chain. It may be. The urethane prepolymer may have a urethane bond in the molecular chain.
Depending on the type of monomer (= compound having an active hydrogen group) to be reacted, it is classified into caprolactone, ester and ether. There are Takenate L-1170 (manufactured by Mitsui Chemicals Polyurethanes), L-1158 (manufactured by Mitsui Chemicals Polyurethanes), and Coronate 4090 (manufactured by Nippon Polyurethanes) as ethers. Coronate 4047 (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) is used as the ester system, and Takenate L-1350 (manufactured by Mitsui Chemical Polyurethane Co., Ltd.), Takenate L-1680 (manufactured by Mitsui Chemical Polyurethane Co., Ltd.), and Sianaprene 7-QM are used as the caprolactone system. (Manufactured by Mitsui Chemicals Polyurethane), Plaxel EP1130 (manufactured by Daicel Chemical Industries) and the like.
In addition, oligomers or prepolymer compounds whose terminal groups are modified to isocyanate groups can also be used. Examples of such a compound include a terminal isocyanate-modified polyether polyol and an isocyanate-modified product of a hydroxyl group-terminated polybutadiene. Examples of the terminal isocyanate-modified polyether polyol include Coronate 1050 (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.). Moreover, poly-bd MC50 (manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.) and poly-bd HTP9 (manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.) can be mentioned as isocyanate-modified products of hydroxyl-terminated polybutadiene.
These urethane prepolymers can be used in combination of two or more depending on the desired mechanical properties.

本発明は、イソシアネート基含有量が 2 重量%以上 6 重量%未満のウレタンプレポリマーを使用できる。イソシアネート基(NCO)の含有量が 2 重量%未満であると発泡性と弾力性の両立が難しくなるし、 6 重量%以上であると硬度が大きくなりすぎて反発弾性が大きくなり外力による変形を受けるときに発熱等を起こしやすくなる。
また、イソシアネート基は、フェノール類、ラクタム類、アルコール類、オキシム類などのブロック剤でイソシアネート基をブロックしたブロックイソシアネート等を使用することができる。
In the present invention, a urethane prepolymer having an isocyanate group content of 2 wt% or more and less than 6 wt% can be used. If the isocyanate group (NCO) content is less than 2% by weight, it will be difficult to achieve both foamability and elasticity, and if it is more than 6% by weight, the hardness will be too high and the impact resilience will increase and deformation due to external force will occur. It becomes easy to generate heat when receiving.
Moreover, the isocyanate group can use the block isocyanate etc. which blocked the isocyanate group with blocking agents, such as phenols, lactams, alcohols, and oximes.

上記ウレタンプレポリマーを硬化させる硬化剤としては、活性水素を有する化合物が好ましく、官能基がアミノ基であるポリアミノ化合物、官能基が水酸基であるポリオール化合物が挙げられる。
ポリアミノ化合物としては、3,3′-ジクロロ-4,4′-ジアミノジフェニルメタン(以下、MOCAと記す)、3,3′-ジメチル-4,4′-ジアミノジフェニルメタン、3,3′-ジメトキシ-4,4′-ジアミノジフェニルメタン、4,4′-ジアミノ-3,3′-ジエチル-5,5′-ジメチルジフェニルメタン、トリメチレン-ビス-(4-アミノベンゾアート)、ビス(メチルチオ)-2,4-トルエンジアミン、ビス(メチルチオ)-2,6-トルエンジアミン、メチルチオトルエンジアミン、3,5-ジエチルトルエン-2,4-ジアミン、3,5-ジエチルトルエン-2,6-ジアミンに代表される芳香族ポリアミノ化合物が挙げられる。
The curing agent for curing the urethane prepolymer is preferably a compound having active hydrogen, and examples thereof include a polyamino compound having a functional group as an amino group and a polyol compound having a functional group as a hydroxyl group.
Polyamino compounds include 3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane (hereinafter referred to as MOCA), 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, and 3,3'-dimethoxy-4. , 4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diamino-3,3'-diethyl-5,5'-dimethyldiphenylmethane, trimethylene-bis- (4-aminobenzoate), bis (methylthio) -2,4- Aromatics typified by toluenediamine, bis (methylthio) -2,6-toluenediamine, methylthiotoluenediamine, 3,5-diethyltoluene-2,4-diamine, 3,5-diethyltoluene-2,6-diamine Examples include polyamino compounds.

上記ポリアミノ化合物の中でも芳香族アミノ化合物が低コストであり、物性が優れているため、好ましく、特にアミノ基の隣接位に置換基を有する芳香族ジアミノ化合物が好ましい。本発明においては、発泡と共に硬化させる工程を経るため、隣接位の置換基によりアミノ基の反応性が抑制されるためと考えられる。   Among the polyamino compounds, aromatic amino compounds are preferable because of low cost and excellent physical properties, and aromatic diamino compounds having a substituent at the position adjacent to the amino group are particularly preferable. In the present invention, it is considered that the reactivity of the amino group is suppressed by the substituent at the adjacent position because it undergoes a step of curing together with foaming.

ウレタンプレポリマーをポリアミノ化合物で硬化させるとウレタンおよびウレア結合を分子内に有する発泡固形潤滑剤となる。ウレア結合を生成させることによって分子中のウレタン結合密度を下げることになり、伸びや反発弾性が向上する。また、ウレア結合を生成させることによって剛性を与えることができる。   When the urethane prepolymer is cured with a polyamino compound, it becomes a foamed solid lubricant having urethane and urea bonds in the molecule. By generating urea bonds, the urethane bond density in the molecule is lowered, and elongation and impact resilience are improved. Moreover, rigidity can be provided by generating a urea bond.

ポリオール化合物としては、1,4-ブタングリコールやトリメチロールプロパンに代表される低分子ポリオール、ポリエーテルポリオール、ひまし油系ポリオール、ポリエステル系ポリオールが挙げられる。ポリオール化合物の中ではトリメチロールプロパンが好ましい。   Examples of the polyol compound include low molecular polyols such as 1,4-butane glycol and trimethylolpropane, polyether polyols, castor oil polyols, and polyester polyols. Of the polyol compounds, trimethylolpropane is preferred.

ウレタンプレポリマーに含まれるイソシアネート基(−NCO)と、該イソシアネート基と反応する硬化剤の官能基との割合は、官能基がアミノ基または水酸基である場合、当量比で(硬化剤の官能基/NCO)=1/(1.1〜2.5)の範囲である。
ウレタンプレポリマーに含まれるイソシアネート基と硬化剤のアミノ基(−NH2)または水酸基(−OH)、そして発泡剤である水の水酸基(−OH)との割合で発泡固形潤滑剤の発泡倍率や柔軟性、弾力性等が定まる。硬化剤のアミノ基(−NH2)または水酸基(−OH)とウレタンプレポリマーのイソシアネート基(−NCO)とを当量で反応させると、発泡剤である水と反応するイソシアネート基(−NCO)が消失してしまうため、(硬化剤の官能基/NCO)=1/(1.1〜2.5)の範囲が好ましい。また、発泡剤である水の水酸基と、硬化剤の官能基との割合が当量比で(水の水酸基/硬化剤の官能基)=1/(0.7〜2.0)の範囲である。
上記範囲よりも硬化剤の量が少なくなると発泡固形潤滑剤の強度等の物性が著しく低下するばかりでなく、ウレタンエラストマーとして硬化しない場合もある。
The ratio of the isocyanate group (—NCO) contained in the urethane prepolymer and the functional group of the curing agent that reacts with the isocyanate group is an equivalent ratio when the functional group is an amino group or a hydroxyl group (functional group of the curing agent). /NCO)=1/(1.1 to 2.5).
The ratio of the isocyanate group contained in the urethane prepolymer, the amino group (—NH 2 ) or hydroxyl group (—OH) of the curing agent, and the hydroxyl group of water (—OH) as the foaming agent, Flexibility, elasticity, etc. are determined. When the amino group (—NH 2 ) or hydroxyl group (—OH) of the curing agent is reacted with the isocyanate group (—NCO) of the urethane prepolymer in an equivalent amount, an isocyanate group (—NCO) that reacts with water as the foaming agent is formed. Since it will disappear, the range of (functional group of curing agent / NCO) = 1 / (1.1 to 2.5) is preferable. Moreover, the ratio of the hydroxyl group of water which is a foaming agent and the functional group of a hardening | curing agent is the range of (hydroxyl group of water / functional group of a hardening | curing agent) = 1 / (0.7-2.0) by an equivalent ratio.
If the amount of the curing agent is less than the above range, not only the physical properties such as the strength of the foamed solid lubricant are remarkably lowered, but also the urethane elastomer may not be cured.

本発明に使用できる潤滑成分は、発泡体を形成する固形成分を溶解しないものであれば使用することができる。潤滑成分としては、例えば潤滑油、グリース、ワックスなどを単独でもしくは混合して使用できる。特に好ましいものとして炭化水素系潤滑油、炭化水素系グリース、または炭化水素系潤滑油と炭化水素系グリースとの混合物が挙げられる。
炭化水素系潤滑油としては、パラフィン系やナフテン系の鉱物油、炭化水素系合成油、GTL基油等が挙げられる。これらは単独でも混合油としても使用できる。また、エステル系合成油、エーテル系合成油、フッ素油、シリコーン油等も使用することができる。これらは単独でも混合油としても使用できる。
炭化水素系グリースは炭化水素油を基油とするグリースであり、基油としては上述の炭化水素系潤滑油を挙げることができる。増ちょう剤としては、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けん、カルシウム石けん、カルシウムコンプレックス石けん、アルミニウム石けん、アルミニウムコンプレックス石けん等の石けん類、ジウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア系化合物が挙げられるが、特に限定されるものではない。ジウレア化合物はジイソシアネートとモノアミンの反応で、ポリウレア化合物はジイソシアネートとポリアミンの反応で、それぞれ得られる。また、エステル系合成油、エーテル系合成油、GTL基油、フッ素油、シリコーン油等を基油としたグリースも使用できる。
The lubricating component that can be used in the present invention can be used as long as it does not dissolve the solid component forming the foam. As the lubricating component, for example, lubricating oil, grease, wax or the like can be used alone or in combination. Particularly preferred are hydrocarbon-based lubricants, hydrocarbon-based greases, or mixtures of hydrocarbon-based lubricants and hydrocarbon-based greases.
Examples of the hydrocarbon-based lubricating oil include paraffinic and naphthenic mineral oils, hydrocarbon-based synthetic oils, GTL base oils, and the like. These can be used alone or as a mixed oil. In addition, ester synthetic oils, ether synthetic oils, fluorine oils, silicone oils and the like can also be used. These can be used alone or as a mixed oil.
The hydrocarbon-based grease is a grease having a hydrocarbon oil as a base oil, and examples of the base oil include the above-described hydrocarbon-based lubricating oil. Examples of the thickener include lithium soaps, lithium complex soaps, calcium soaps, calcium complex soaps, aluminum soaps, aluminum complex soaps, and other urea compounds such as diurea compounds and polyurea compounds. It is not a thing. The diurea compound is obtained by the reaction of diisocyanate and monoamine, and the polyurea compound is obtained by the reaction of diisocyanate and polyamine. In addition, greases based on ester-based synthetic oils, ether-based synthetic oils, GTL base oils, fluorine oils, silicone oils and the like can also be used.

上記潤滑成分には、炭化水素系合成ワックス、ポリエチレンワックス、高級脂肪酸エステル系ワックス、高級脂肪酸アミド系ワックス、ケトン・アミン類、水素硬化油などを混合して使用することができる。   As the lubricating component, hydrocarbon synthetic wax, polyethylene wax, higher fatty acid ester wax, higher fatty acid amide wax, ketone / amines, hydrogenated oil, and the like can be mixed and used.

本発明の発泡固形潤滑剤を発泡させる手段は、原料にイソシアネート化合物を用いることから、イソシアネート化合物と反応して二酸化炭素ガスを発生させる水を用いることが好ましい。
また、必要に応じて触媒を使用することが好ましく、例えば、3級アミン系触媒や有機金属触媒などが用いられる。3級アミン系触媒としてはモノアミン類、ジアミン類、トリアミン類、環状アミン類、アルコールアミン類、エーテルアミン類、イミダゾール誘導体、酸ブロックアミン触媒などが挙げられる。
また、有機金属触媒としてはスタナオクタエート、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレート、ジブチルチンメルカプチド、ジブチルチンチオカルボキシレート、ジブチルチンマレエート、ジオクチルチンジメルカプチド、ジオクチルチンチオカルボキシレート、オクテン酸塩などが挙げられる。また、反応のバランスを整えるなどの目的でこれら複数種類を混合して用いてもよい。
Since the means for foaming the foamed solid lubricant of the present invention uses an isocyanate compound as a raw material, it is preferable to use water that reacts with the isocyanate compound to generate carbon dioxide gas.
Moreover, it is preferable to use a catalyst as needed, for example, a tertiary amine catalyst or an organometallic catalyst is used. Examples of the tertiary amine catalyst include monoamines, diamines, triamines, cyclic amines, alcohol amines, ether amines, imidazole derivatives, and acid block amine catalysts.
Examples of organometallic catalysts include stanaoctate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin mercaptide, dibutyltin thiocarboxylate, dibutyltin maleate, dioctyltin dimercaptide, dioctyltin thiocarboxylate, octenoate, etc. Is mentioned. Moreover, you may mix and use these multiple types for the purpose of adjusting the balance of reaction.

本発明の発泡固形潤滑剤は、上記潤滑成分と、ウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させて得られる。
上記潤滑成分の配合割合は、混合物全体に対して、 30 重量%〜70 重量%、好ましくは 40 重量%〜60 重量%である。潤滑成分が 30 重量%未満であると、潤滑油などの供給量が少なく発泡固形潤滑剤としての機能を発揮できず、70 重量%より多いときには固化しない場合がある。
The foamed solid lubricant of the present invention is obtained by foaming and curing a mixture containing the above-mentioned lubricating component, urethane prepolymer, curing agent, and foaming agent.
The blending ratio of the lubricating component is 30% to 70% by weight, preferably 40% to 60% by weight, based on the entire mixture. If the lubricating component is less than 30% by weight, the supply amount of lubricating oil or the like is so small that it cannot function as a foamed solid lubricant, and if it exceeds 70% by weight, it may not solidify.

本発明において発泡固形潤滑剤の発泡後の連続気泡率が 50 %以上であり、好ましくは 50 %以上 90 %以下である。連続気泡率が 50 %未満の場合は、樹脂成分(固形成分)の潤滑油が一時的に独立気泡中に取り込まれている割合が多くなり、必要な時に外部へ供給されない場合がある。なお、 90 %をこえると潤滑剤の保油性の低下および潤滑剤の放出量が多くなることで長期使用に不利となったり、発泡固形潤滑剤自体の強度(耐久性)が低下したりするおそれがでる。   In the present invention, the open cell ratio of the foamed solid lubricant after foaming is 50% or more, preferably 50% or more and 90% or less. When the open cell ratio is less than 50%, the ratio of the resin component (solid component) lubricating oil temporarily taken up into the closed cells increases and may not be supplied to the outside when necessary. If it exceeds 90%, it may be disadvantageous for long-term use due to a decrease in the oil retention of the lubricant and an increase in the amount of lubricant released, or the strength (durability) of the foamed solid lubricant itself may decrease. I get out.

本発明の発泡固形潤滑剤の連続気泡率は以下の手順で算出できる。
(1)発泡硬化した発泡固形潤滑剤を適当な大きさにカットし、試料Aを得る。試料Aの重量を測定する。
(2)Aを 3 時間ソックスレー洗浄(溶剤:石油ベンジン)する。その後 80℃で 2 時間恒温槽に放置し、有機溶剤を完全に乾燥させ、試料Bを得る。試料Bの重量を測定する。
(3)連続気泡率を以下の手順で算出する。
連続気泡率=(1−(試料Bの樹脂成分重量−試料Aの樹脂成分重量)/試料Aの潤滑成分重量)×100
なお、試料A、Bの樹脂成分重量、潤滑成分重量は、試料A、Bの重量に組成の仕込み割合を乗じて算出する。
連続していない独立気泡中に取り込まれた潤滑成分は 3 時間ソックスレー洗浄では外部へ放出されないため試料Bの重量を減少させることがないので、上記の操作で試料Bの重量減少分は連続気泡からの潤滑成分の放出によるものとして連続気泡率が算出できる。
The open cell ratio of the foamed solid lubricant of the present invention can be calculated by the following procedure.
(1) The foamed solid lubricant that has been foam-cured is cut into an appropriate size to obtain sample A. The weight of sample A is measured.
(2) A is soxhlet washed (solvent: petroleum benzine) for 3 hours. Thereafter, the sample is left in a thermostatic bath at 80 ° C. for 2 hours to completely dry the organic solvent, and sample B is obtained. The weight of sample B is measured.
(3) The open cell ratio is calculated by the following procedure.
Open cell ratio = (1− (weight of resin component of sample B−weight of resin component of sample A) / weight of lubricating component of sample A) × 100
The resin component weight and the lubrication component weight of Samples A and B are calculated by multiplying the weights of Samples A and B by the composition charge ratio.
Lubricating components taken into discontinuous closed cells are not released to the outside by Soxhlet cleaning for 3 hours, so the weight of sample B is not reduced. The open cell ratio can be calculated as a result of the release of the lubricating component.

本発明において発泡固形潤滑剤には必要に応じて顔料や帯電防止剤、難燃剤、防黴剤やフィラーなどの各種添加剤等を添加することができる。
さらに二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤、有機モリブデン等の摩擦調整剤、アミン、脂肪酸、油脂類等の油性剤、アミン系、フェノール系などの酸化防止剤、石油スルフォネート、ジノニルナフタレンスルフォネート、ソルビタンエステルなどの錆止め剤、イオウ系、イオウ−リン系などの極圧剤、有機亜鉛、リン系などの摩耗防止剤、ベンゾトリアゾール、亜硝酸ソーダなどの金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレンなどの粘度指数向上剤などの各種添加剤を含んでいてもよい。
In the present invention, various additives such as pigments, antistatic agents, flame retardants, antifungal agents and fillers can be added to the foamed solid lubricant as necessary.
In addition, solid lubricants such as molybdenum disulfide and graphite, friction modifiers such as organic molybdenum, oily agents such as amines, fatty acids, and fats, antioxidants such as amines and phenols, petroleum sulfonates, dinonylnaphthalene sulfone Antirust agents such as nates and sorbitan esters, extreme pressure agents such as sulfur and sulfur-phosphorus, antiwear agents such as organic zinc and phosphorus, metal deactivators such as benzotriazole and sodium nitrite, polymethacrylate, polystyrene Various additives such as a viscosity index improver such as

本発明において潤滑油などの潤滑成分存在下で発泡反応と硬化反応とを同時に行なう反応型含浸法を用いることが、潤滑成分の高充填化と材料物性の高伸化を同時に両立させるためには望ましい。これは発泡体形成段階において発泡体に形成された気泡に潤滑剤が均一に含浸されるとともに、潤滑成分が発泡・硬化した固形成分内に吸蔵されることにより潤滑剤の高充填化と材料物性の高伸化が両立するものと考えられる。
これに対してあらかじめ発泡体を製造しておき、これに潤滑剤を含浸させる後含浸法では潤滑剤保持力が十分でなく、短時間で潤滑剤が放出され長期的に使用すると潤滑剤が供給不足となる。
In the present invention, using a reactive impregnation method in which a foaming reaction and a curing reaction are simultaneously performed in the presence of a lubricating component such as a lubricating oil, in order to simultaneously achieve a high filling of the lubricating component and a high elongation of material properties at the same time. desirable. This is because the lubricant is uniformly impregnated into the foam formed in the foam during the foam formation stage, and the lubricant is occluded in the foamed / cured solid component, so that the lubricant is highly filled and the material properties It is considered that the high elongation of both is compatible.
On the other hand, after the foam is manufactured in advance, the post-impregnation method in which the lubricant is impregnated does not have sufficient lubricant holding power, and the lubricant is released in a short period of time and supplied when used for a long time. It becomes insufficient.

本発明の発泡固形潤滑剤の製造方法は、潤滑成分と、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む成分を混合して混合物を得る混合工程と、上記混合物の発泡・硬化が完了する前に、上記混合物を摺動部材の周囲、または成形用型内に充填する充填工程と、上記充填された上記混合物を発泡・硬化させる発泡・硬化工程とを備える。
上記混合工程において、ウレタンプレポリマーと、硬化剤と、潤滑成分と、発泡剤とを混合する方法は、特に限定されることなく、例えばヘンシェルミキサー、リボンミキサー、ジューサーミキサー等、一般に用いられる撹拌機を使用して混合することができる。
混合物は硬化剤および発泡剤により速やかに硬化するため、硬化剤および発泡剤を除く他の成分を撹拌機へ投入し、最後に硬化剤および発泡剤を投入することが望ましい。
The method for producing a foamed solid lubricant of the present invention includes a mixing step of obtaining a mixture by mixing a lubricating component, a urethane prepolymer having an isocyanate group in the molecule, a curing agent, and a foaming agent, Before the foaming / curing of the mixture is completed, a filling step of filling the mixture around the sliding member or in a mold and a foaming / curing step of foaming / curing the filled mixture are provided. .
In the mixing step, the method of mixing the urethane prepolymer, the curing agent, the lubricating component, and the foaming agent is not particularly limited, and a commonly used agitator such as a Henschel mixer, a ribbon mixer, a juicer mixer, or the like. Can be mixed using.
Since the mixture is quickly cured by the curing agent and the foaming agent, it is desirable to add the other components except the curing agent and the foaming agent to the stirrer and finally the curing agent and the foaming agent.

上記充填工程において、ウレタンプレポリマーと、硬化剤と、潤滑成分と、発泡剤とを含む混合物を混合物の発泡・硬化が完了する前に摺動部材の周囲または、成形用型内に充填する。摺動部材の周囲、または成形用型内に充填された混合物中のイソシアネートと水との化学反応により生成する二酸化炭素を発泡剤とするウレタンプレポリマーの発泡と、また混合物中のウレタンプレポリマーと、硬化剤とによる硬化反応とが同時に進行し、充填空間の形状を有する発泡・硬化物である発泡体が摺動部材の周囲、または成形用金型内で形成される。この潤滑成分が含浸された発泡体が本発明の発泡固形潤滑剤である。   In the filling step, the mixture containing the urethane prepolymer, the curing agent, the lubricating component, and the foaming agent is filled around the sliding member or in the molding die before the foaming and curing of the mixture is completed. Foaming of a urethane prepolymer using a carbon dioxide produced by a chemical reaction between isocyanate and water in a mixture filled in a molding die around a sliding member, and a urethane prepolymer in the mixture The curing reaction with the curing agent proceeds at the same time, and a foam, which is a foamed / cured product having the shape of the filling space, is formed around the sliding member or in the molding die. The foam impregnated with this lubricating component is the foamed solid lubricant of the present invention.

上記製造方法において、市販のシリコーン系整泡剤などの界面活性剤を使用し、各原料分子を均一に分散させておくことが望ましい。また、この整泡剤の種類によって表面張力を制御し、生じる気泡の種類を連続気泡または独立気泡に制御することが可能となる。このような界面活性剤としては陰イオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤、陽イオン系界面活性剤、両性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。   In the above production method, it is desirable to use a surfactant such as a commercially available silicone foam stabilizer and to uniformly disperse each raw material molecule. Further, the surface tension can be controlled by the type of the foam stabilizer, and the type of the generated bubbles can be controlled to open cells or closed cells. Examples of such surfactants include anionic surfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, silicone surfactants, and fluorine surfactants.

また、上記製造方法において摺動部材を有する機材としては軸受や等速ジョイント、ボールねじやリニアガイド、球面ブッシュ等があり、これらの機材の摺動部材の周囲に、潤滑成分と、ウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を充填後に発泡・硬化させて、発泡固形潤滑剤が封入された機材を直接製造することができる。   In addition, as the equipment having the sliding member in the above manufacturing method, there are a bearing, a constant velocity joint, a ball screw, a linear guide, a spherical bush, and the like. And a mixture containing a curing agent and a foaming agent can be foamed and cured after filling to directly manufacture a device in which the foamed solid lubricant is enclosed.

また、上記製造方法において成形用金型や摺動部材を有する機材(以下、成形用金型等と記す)を用いずに成形することもできる。この場合は発泡・硬化物を裁断や研削等で目的の形状に後加工する必要がある。また、成形用金型等を用いない場合は潤滑成分が発泡・硬化物中に保持されにくいので、潤滑剤量が不足する場合は目的の形状に後加工した後、潤滑剤を後含浸する必要がある。また、硬化した発泡体に潤滑剤を後含浸しても、潤滑剤保持性が成形用金型等を用いる方法に比べて低下することや、発泡体のハンドリング時に潤滑剤が漏出しやすい等の不具合が生じやすい。
以上のことから本発明においては、品質面、作業面、コスト面で混合物を成形用金型等に充填する方法を採用することが好ましい。
Moreover, it can also shape | mold without using the apparatus (henceforth a shaping die etc.) which has a shaping die and a sliding member in the said manufacturing method. In this case, it is necessary to post-process the foamed / cured product into a desired shape by cutting or grinding. In addition, when a molding die is not used, the lubricating component is difficult to be retained in the foamed / cured product, so if the amount of lubricant is insufficient, it is necessary to post-impregnate the lubricant after post-processing to the desired shape There is. In addition, even if the cured foam is post-impregnated with a lubricant, the lubricant retention is reduced compared to a method using a molding die or the like, and the lubricant is likely to leak when handling the foam. Problems are likely to occur.
From the above, in the present invention, it is preferable to adopt a method of filling the mixture into a molding die or the like in terms of quality, work and cost.

本発明において、発泡固形潤滑剤中に含浸された状態で含まれる潤滑成分は、外力による発泡体の変形によっても急激に染み出すことがなく、潤滑成分を効率よく染み出させて用いることができる。その結果、潤滑成分量は必要最小限でよく、しかも長期間にわたって潤滑性能を保つことができる。   In the present invention, the lubricating component contained in the foamed solid lubricant in an impregnated state does not exude suddenly even when the foam is deformed by an external force, and the lubricating component can be efficiently exuded and used. . As a result, the amount of the lubricating component may be minimized, and the lubricating performance can be maintained for a long period.

実施例および比較例に用いた潤滑成分、ウレタンプレポリマー、硬化剤、発泡剤、触媒を以下に示す。なお、( )内は表中での略号を表す。
潤滑成分
潤滑油(潤滑油1):タービン100(パラフィン系鉱油、新日本石油社製)
潤滑油(潤滑油2):クリセフ150(ナフテン系鉱油、新日本石油社製)
潤滑油(潤滑油3):シンフルード801(ポリ−α−オレフィン、新日鉄化学社製) 潤滑グリース(グリース):パイロノックユニバーサルN6C(新日本石油社製)
ウレタンプレポリマー
カプロラクタン系ウレタンプレポリマー1(プレポリマー1):プラクセルEP1130(NCO 3.3 %、ダイセル化学工業社製)
エーテル系ウレタンプレポリマー(プレポリマー2):コロネート4090(NCO 4.3 %、日本ポリウレタン社製)
エステル系ウレタンプレポリマー(プレポリマー3):コロネート4047(NCO 4.3 %、日本ポリウレタン社製)
カプロラクタン系ウレタンプレポリマー(プレポリマー4):タケネートL-1350(NCO 2.3 %、三井化学ポリウレタン社製)
エーテル系ウレタンプレポリマー(プレポリマー5):タケネートL-1170(NCO 2.4 %、三井化学ポリウレタン社製)
カプロラクタン系ウレタンプレポリマー(プレポリマー6):タケネートL-1680(NCO 3.2 %、三井化学ポリウレタン社製)
カプロラクタン系ウレタンプレポリマー(プレポリマー7):サイアナプレン7−QM(NCO 2.3 %、三井化学ポリウレタン社製)
エーテル系ウレタンプレポリマー(プレポリマー8):タケネートL-1158(NCO 4.4 %、三井化学ポリウレタン社製)
硬化剤
MOCA(MOCA):イハラキュアミンMT(イハラケミカル社製)
トリメチレン-ビス-(4-アミノベンゾアート)(CUA−4):CUA−4(イハラケミカル社製)
ビス(メチルチオ)-2,4-トルエンジアミン、ビス(メチルチオ)-2,6-トルエンジアミンおよびメチルチオトルエンジアミンの混合物(エタキュア300):エタキュア300(アルベマール社製)
トリメチロールプロパン:試薬
発泡剤(発泡剤) イオン交換水
整泡剤(整泡剤) SRX298(東レダウ社製)
触媒(触媒) DM70(東ソー社製)
Lubricating components, urethane prepolymers, curing agents, foaming agents, and catalysts used in Examples and Comparative Examples are shown below. In addition, () represents an abbreviation in the table.
Lubricating component Lubricating oil (lubricating oil 1): Turbine 100 (paraffinic mineral oil, manufactured by Nippon Oil Corporation)
Lubricating oil (lubricating oil 2): Crisef 150 (Naphthenic mineral oil, manufactured by Nippon Oil Corporation)
Lubricating oil (lubricating oil 3): Shin fluid 801 (poly-α-olefin, manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) Lubricating grease (grease): Pyronock Universal N6C (manufactured by Nippon Oil Corporation)
Urethane prepolymer Caprolactan-based urethane prepolymer 1 (prepolymer 1): Plaxel EP1130 (NCO 3.3%, manufactured by Daicel Chemical Industries)
Ether-based urethane prepolymer (Prepolymer 2): Coronate 4090 (NCO 4.3%, manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.)
Ester urethane prepolymer (Prepolymer 3): Coronate 4047 (NCO 4.3%, manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.)
Caprolactan urethane prepolymer (Prepolymer 4): Takenate L-1350 (NCO 2.3%, manufactured by Mitsui Chemicals Polyurethanes)
Ether-based urethane prepolymer (Prepolymer 5): Takenate L-1170 (NCO 2.4%, manufactured by Mitsui Chemicals Polyurethanes)
Caprolactan urethane prepolymer (prepolymer 6): Takenate L-1680 (NCO 3.2%, manufactured by Mitsui Chemicals Polyurethanes)
Caprolactan urethane prepolymer (Prepolymer 7): Cyanaprene 7-QM (NCO 2.3%, manufactured by Mitsui Chemicals Polyurethanes)
Ether-based urethane prepolymer (Prepolymer 8): Takenate L-1158 (NCO 4.4%, manufactured by Mitsui Chemicals Polyurethanes)
Hardener MOCA (MOCA): Iharacamine MT (manufactured by Ihara Chemical)
Trimethylene-bis- (4-aminobenzoate) (CUA-4): CUA-4 (manufactured by Ihara Chemical)
Mixture of bis (methylthio) -2,4-toluenediamine, bis (methylthio) -2,6-toluenediamine and methylthiotoluenediamine (Etacure 300): Etacure 300 (manufactured by Albemarle)
Trimethylolpropane: Reagent blowing agent (foaming agent) Ion exchange water foam stabilizer (foam stabilizer) SRX298 (manufactured by Toray Dow)
Catalyst (catalyst) DM70 (manufactured by Tosoh Corporation)

実施例1〜3、6、7、9、10、12〜17、19〜20、比較例1〜3
80 ℃のポリテトラフルオロエチレン製ビーカ(直径 70 mm×高さ 150 mm )内で、硬化剤、アミン触媒および発泡剤を除く原料を表1〜表3に示す配合割合でよく混合した。次に、120 ℃で溶解したMOCAをビーカ内に投入してよく攪拌した。続いてアミン触媒および発泡剤(比較例2のみ発泡剤なし)を投入し攪拌した。数秒後に発泡反応が始まり、100 ℃で 30 分間放置し硬化させて円柱試験片を得た。この試験片を目視および光学顕微鏡を用いて観察した。試験片に 30 Nの力を試験片の円柱軸方向に印加したときに油が滲み出す形状の弾性ゴムの発泡体であるものを優れた発泡固形潤滑剤であると評価して「○」印を表1〜表3に併記した。
また、連続気泡率を上述の方法で、遠心力油分離評価を以下の方法で測定した。結果を表1〜表3に併記した。
遠心力油分離評価試験
潤滑剤の徐放性を調べるために、遠心力油分離を測定した。遠心力油分離はロータ半径75mm、回転速度 1500 rpm/min の条件で 1 時間回転させた時の油充填量に対する油減少率を示した。
Examples 1-3, 6, 7, 9, 10, 12-17, 19-20, Comparative Examples 1-3
In a polytetrafluoroethylene beaker (diameter 70 mm × height 150 mm) at 80 ° C., the raw materials excluding the curing agent, amine catalyst and foaming agent were mixed well at the blending ratios shown in Tables 1 to 3. Next, MOCA dissolved at 120 ° C. was put into a beaker and well stirred. Subsequently, an amine catalyst and a foaming agent (only Comparative Example 2 had no foaming agent) were added and stirred. After a few seconds, the foaming reaction started, and it was left to cure at 100 ° C. for 30 minutes to obtain a cylindrical specimen. This test piece was observed visually and using an optical microscope. Evaluated as an excellent foamed solid lubricant that is an elastic rubber foam in which oil oozes out when a force of 30 N is applied to the specimen in the direction of the cylinder axis of the specimen. Are also shown in Tables 1 to 3.
Further, the open cell ratio was measured by the above-described method, and the centrifugal oil separation evaluation was measured by the following method. The results are shown in Tables 1 to 3.
Centrifugal oil separation evaluation test Centrifugal oil separation was measured in order to examine the sustained release of the lubricant. Centrifugal oil separation showed the oil reduction rate relative to the oil filling amount when rotated for 1 hour under the conditions of a rotor radius of 75 mm and a rotational speed of 1500 rpm / min.

実施例4
100 ℃のポリテトラフルオロエチレン製ビーカ(直径 70 mm×高さ 150 mm )内で、硬化剤、アミン触媒および発泡剤を除く原料を表1に示す配合割合でよく混合した。次に、140 ℃で溶解したトリメチレン-ビス(4-アミノベンゾアート)をビーカ内に投入し、よく攪拌した。続いてアミン触媒および発泡剤を投入し攪拌した。数秒後に発泡反応が始まり、100 ℃で 30 分間放置し硬化させて円柱試験片を得た。この試験片を目視および光学顕微鏡を用いて観察した。試験片に 30 Nの力を試験片の円柱軸方向に印加したときに油が滲み出す形状の弾性ゴムの発泡体であるものを優れた発泡固形潤滑剤であると評価して「○」印を表1に併記した。
Example 4
In a polytetrafluoroethylene beaker (diameter: 70 mm × height: 150 mm) at 100 ° C., raw materials excluding the curing agent, amine catalyst and blowing agent were mixed well at the blending ratio shown in Table 1. Next, trimethylene-bis (4-aminobenzoate) dissolved at 140 ° C. was put into a beaker and stirred well. Subsequently, an amine catalyst and a blowing agent were added and stirred. After a few seconds, the foaming reaction started, and it was allowed to stand at 100 ° C. for 30 minutes to be cured to obtain a cylindrical test piece. This test piece was observed visually and using an optical microscope. Evaluated as an excellent foamed solid lubricant by an elastic rubber foam that exudes oil when a force of 30 N is applied to the specimen in the direction of the cylinder axis of the specimen. Is also shown in Table 1.

実施例5、11、18
80 ℃のポリテトラフルオロエチレン製ビーカ(直径 70 mm×高さ 150 mm )内で、硬化剤、アミン触媒および発泡剤を除く原料を表1〜表3に示す配合割合でよく混合した。次に、エタキュア300をビーカ内に投入し、よく攪拌した。続いてアミン触媒および発泡剤を投入し攪拌した。数秒後に発泡反応が始まり、100 ℃で30 分間放置し硬化させて円柱試験片を得た。この試験片を目視および光学顕微鏡を用いて観察した。試験片に 30 Nの力を試験片の円柱軸方向に印加したときに油が滲み出す形状の弾性ゴムの発泡体であるものを優れた発泡固形潤滑剤であると評価して「○」印を表1に併記した。
Examples 5, 11, 18
In a polytetrafluoroethylene beaker (diameter 70 mm × height 150 mm) at 80 ° C., the raw materials excluding the curing agent, amine catalyst and foaming agent were mixed well at the blending ratios shown in Tables 1 to 3. Next, Etacure 300 was put into a beaker and stirred well. Subsequently, an amine catalyst and a blowing agent were added and stirred. After a few seconds, the foaming reaction started and allowed to stand at 100 ° C. for 30 minutes to cure to obtain a cylindrical test piece. This test piece was observed visually and using an optical microscope. Evaluated as an excellent foamed solid lubricant that is an elastic rubber foam in which oil oozes out when a force of 30 N is applied to the specimen in the direction of the cylinder axis of the specimen. Is also shown in Table 1.

実施例8
100 ℃のポリテトラフルオロエチレン製ビーカ(直径70 mm×高さ 150 mm )内で、硬化剤、アミン触媒および発泡剤を除く原料を表2に示す配合割合でよく混合した。次に、トリメチロールプロパンをビーカ内に投入し、よく攪拌した。続いてアミン触媒および発泡剤を投入し攪拌した。数秒後に発泡反応が始まり、100 ℃で 30 分間放置し硬化させて円柱試験片を得た。この試験片を目視および光学顕微鏡を用いて観察した。試験片に 30 Nの力を試験片の円柱軸方向に印加したときに油が滲み出す形状の弾性ゴムの発泡体であるものを優れた発泡固形潤滑剤であると評価して「○」印を表1に併記した。
Example 8
In a polytetrafluoroethylene beaker (diameter 70 mm × height 150 mm) at 100 ° C., raw materials excluding the curing agent, amine catalyst and foaming agent were mixed well in the blending ratio shown in Table 2. Next, trimethylolpropane was put into the beaker and stirred well. Subsequently, an amine catalyst and a blowing agent were added and stirred. After a few seconds, the foaming reaction started, and it was allowed to stand at 100 ° C. for 30 minutes to be cured to obtain a cylindrical test piece. This test piece was observed visually and using an optical microscope. Evaluated as an excellent foamed solid lubricant by an elastic rubber foam that exudes oil when a force of 30 N is applied to the specimen in the direction of the cylinder axis of the specimen. Is also shown in Table 1.

Figure 2008297367
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表1に示すように、実施例1〜実施例20では指で押したとき相当する力を加えたときに油が滲み出す形状の弾性ゴムの発泡体であり、優れた発泡固形潤滑剤であると認められたが、比較例1では発泡はしたものの一部固化せず、また比較例2では樹脂分と潤滑剤が分離してしまい発泡固形潤滑剤としては機能しないことがわかった。比較例3は、弾性に欠けた。また、実施例1〜実施例20は、遠心力下において潤滑剤成分が(即時に発泡体より抜け出てしまわず)徐放されることがわかった。   As shown in Table 1, Examples 1 to 20 are foams of elastic rubber having a shape in which oil oozes out when a corresponding force is applied when pressed with a finger, and is an excellent foamed solid lubricant. However, in Comparative Example 1, it was foamed but partially solidified. In Comparative Example 2, it was found that the resin component and the lubricant were separated and did not function as a foamed solid lubricant. Comparative Example 3 lacked elasticity. In addition, in Examples 1 to 20, it was found that the lubricant component was released gradually under a centrifugal force (without immediately leaving the foam).

本発明の発泡固形潤滑剤は、外力による発泡体の変形によっても急激に染み出すことがなく、潤滑成分を効率よく染み出させて用いることができる。その結果、潤滑成分量は必要最小限でよく、しかも長寿命である。このため摺動部材を有する撚線機、電動機器、印刷機、自動車部品、電装補機、建設機械等の各種産業用機械の軸受や自在継手の固形潤滑剤として好適に利用できる。   The foamed solid lubricant of the present invention does not exude rapidly even when the foam is deformed by an external force, and can be used by exuding the lubricating component efficiently. As a result, the amount of the lubricating component may be minimized and the service life is long. For this reason, it can be suitably used as a solid lubricant for bearings and universal joints of various industrial machines such as a stranded wire machine having a sliding member, an electric device, a printing machine, an automobile part, an electrical accessory, and a construction machine.

Claims (8)

潤滑成分と、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させてなる発泡固形潤滑剤であって、
前記潤滑成分は潤滑油およびグリースから選ばれた少なくとも1つの潤滑成分であり、
前記ウレタンプレポリマーはイソシアネート基含有量が 2 重量%以上 6 重量%未満であり、
前記発泡剤が水であり、
前記混合物は、混合物全体に対して、前記潤滑成分を 30 〜 70 重量%含み、発泡後の連続気泡率が 50 %以上であることを特徴とする発泡固形潤滑剤。
A foamed solid lubricant formed by foaming and curing a mixture containing a lubricating component, a urethane prepolymer having an isocyanate group in the molecule, a curing agent, and a foaming agent,
The lubricating component is at least one lubricating component selected from lubricating oil and grease;
The urethane prepolymer has an isocyanate group content of 2 wt% or more and less than 6 wt%,
The blowing agent is water;
The foamed solid lubricant, wherein the mixture contains 30 to 70% by weight of the lubricating component with respect to the whole mixture, and the open cell ratio after foaming is 50% or more.
前記ウレタンプレポリマーは、エステル系ウレタンプレポリマー、カプロラクトン系ウレタンプレポリマー、およびエーテル系ウレタンプレポリマーから選ばれた少なくとも1つのウレタンプレポリマーであることを特徴とする請求項1記載の発泡固形潤滑剤。   The foamed solid lubricant according to claim 1, wherein the urethane prepolymer is at least one urethane prepolymer selected from an ester urethane prepolymer, a caprolactone urethane prepolymer, and an ether urethane prepolymer. . 前記イソシアネート基と、該イソシアネート基と反応する前記硬化剤の官能基との割合が当量比で(硬化剤の官能基/NCO)=1/(1.1〜2.5)の範囲であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の発泡固形潤滑剤。   The ratio of the isocyanate group and the functional group of the curing agent that reacts with the isocyanate group is an equivalent ratio (functional group of the curing agent / NCO) = 1 / (1.1 to 2.5). The foamed solid lubricant according to claim 1 or 2. 前記水の水酸基と、前記硬化剤の官能基との割合が当量比で(水の水酸基/硬化剤の官能基)=1/(0.7〜2.0)の範囲であることを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3記載の発泡固形潤滑剤。   The ratio between the hydroxyl group of water and the functional group of the curing agent is an equivalent ratio (water hydroxyl group / functional group of the curing agent) = 1 / (0.7 to 2.0). The foamed solid lubricant according to claim 2 or claim 3. 前記硬化剤が芳香族ポリアミノ化合物であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項記載の発泡固形潤滑剤。   The foamed solid lubricant according to any one of claims 1 to 4, wherein the curing agent is an aromatic polyamino compound. 前記芳香族ポリアミノ化合物がアミノ基の隣接位に置換基を有する芳香族ポリアミノ化合物であることを特徴とする請求項5記載の発泡固形潤滑剤。   6. The foamed solid lubricant according to claim 5, wherein the aromatic polyamino compound is an aromatic polyamino compound having a substituent at a position adjacent to an amino group. 前記混合物は、摺動部材の周囲、または成形用型内に充填された後に、発泡・硬化されてなることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項記載の発泡固形潤滑剤。   The foamed solid lubricant according to any one of claims 1 to 6, wherein the mixture is foamed and hardened after being filled around a sliding member or in a molding die. . 請求項1ないし請求項7のいずれか一項記載の発泡固形潤滑剤の製造方法であって
潤滑成分と、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む成分を混合して混合物を得る混合工程と、
前記混合物の発泡・硬化が完了する前に、前記混合物を摺動部材の周囲、または成形用型内に充填する充填工程と、
前記充填された前記混合物を発泡・硬化させる発泡・硬化工程とを備えることを特徴とする発泡固形潤滑剤の製造方法。
It is a manufacturing method of the foaming solid lubricant as described in any one of Claims 1 thru | or 7, Comprising: The component containing a lubrication component, the urethane prepolymer which has an isocyanate group in a molecule | numerator, a hardening | curing agent, and a foaming agent. Mixing step to obtain a mixture by mixing
A filling step of filling the mixture around a sliding member or in a mold before foaming / curing of the mixture is completed;
A foaming solid lubricant manufacturing method comprising: a foaming / curing step of foaming / curing the filled mixture.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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