CN106398810A - 电梯缆绳用润滑脂、电梯缆绳、曳引式电梯和曳引式电梯的保养方法 - Google Patents

电梯缆绳用润滑脂、电梯缆绳、曳引式电梯和曳引式电梯的保养方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可以得到兼备高曳引特性和高耐磨损性的电梯缆绳的电梯缆绳用润滑脂、以及使用了该电梯缆绳用润滑脂的电梯缆绳、曳引式电梯以及曳引式电梯的保养方法。本发明的电梯缆绳用润滑脂含有基础油和触变性赋予剂,上述触变性赋予剂是在1个分子中具有亲水基和疏水基的化合物,溶解在上述基础油中而形成固态的组合物,该组合物显示触变性。

Description

电梯缆绳用润滑脂、电梯缆绳、曳引式电梯和曳引式电梯的保 养方法
技术领域
本发明涉及电梯缆绳用润滑脂、电梯缆绳、曳引式电梯和曳引式电梯的保养方法。
背景技术
近年来,面向中低层建筑物的电梯使用无机械室的曳引式电梯。曳引式电梯由于无机械室而使得电梯搭载的设计布局的自由度提高,也可以设置在目前难以设置的窄小空间。因此,在装置的创设和更新时得到普及。
图1是表示曳引式电梯的一例的示意图。1是轿厢,2是平衡重(平衡重物),3是与提升绞车(未图示)连接的绳轮(sheave),4是缆绳(钢缆),5a、5b分别是悬挂轿厢、平衡重的悬挂滑轮,6是固定于顶部的滑轮,7是升降通路。缆绳4的一端被固定在升降通路7的顶部,按照轿厢的悬挂滑轮5a、顶部滑轮6、绳轮3、顶部滑轮6、平衡重的悬挂滑轮5b的顺序绕线,另一端被固定在升降通路的顶部。经由缆绳4,由轿厢1和平衡重2产生的张力之差、与缆绳4和绳轮3之间产生的摩擦力平衡。
电梯缆绳例如通常为JIS G 3525中规定的缆绳。缆绳是在由合成纤维或天然纤维构成的芯缆的周围配置6根或8根左右的股线、将它们绞合而成的结构。另外,股线是将多根钢丝绞合而成的。在缆绳受到张力时,为了抑制由于钢丝股线在将芯缆压缩的方向作用力而产生的钢丝彼此之间的摩擦和磨损、以及在缆绳-绳轮间形成油膜(保持润滑性),在缆绳表面涂布具有粘性的油或润滑脂状的油。在图1的电梯中,提高缆绳4的张力以使得缆绳4与绳轮3的接触部的接触面压(Hertz面压)升高时,缆绳4表面的油在接触部形成弹性流体润滑膜,提升绞车的动力通过接触部被传递至缆绳4。这是被称为曳引驱动的驱动方式之一,通过缆绳4运动而驱动轿厢1和平衡重2,引起电梯的升降(轿厢1的升降)。
最近,正在研究缆绳直径小的缆绳的应用。通过缆绳的细径化,绳轮的直径和盘绕角度变小,可以进一步实现电梯的小型化。另一方面,缆绳的细径化使得缆绳-绳轮间的接触面积变小,缆绳的动力传递(曳引)降低。通过曳引而产生的缆绳的驱动力(曳引力)由缆绳与绳轮的接触面压和油(油膜)的曳引系数之积表示。相对于接触面积的窄小化,为了获得曳引力,需要提高缆绳-绳轮接触部的接触面压、或替换成曳引系数高的油。
在此,通过缆绳的细线化,接触部的接触面压上升,但另一方面缆绳的拉伸强度降低。虽然接触面压可以通过加重轿厢等而增加,但对缆绳的负荷也升高,因此,必须考虑缆绳的安全率而进行调整。另外,除装置的小型化之外,从节能化和长寿命化的观点出发,也对于轿厢等的轻量化进行着研究,在提高接触面压的方法中技术上的限制多。因此,需求相对于接触面积的窄小化能够得到优异的曳引特性的油和润滑脂等的应用。
作为使用高曳引缆绳的曳引式电梯的一例,在专利文献1中公开了一种曳引式电梯装置,以聚丁烯和液态聚异丁烯的单独一种或组合作为基剂、用增稠剂将其固定,将具有需要的滴点、稠度的软固态油剂或润滑脂状油剂至少涂布在上述缆绳。另外,在专利文献2中公开了一种曳引润滑脂组合物,其是在曳引驱动机构(除了工作机械之外,作为变速装置使用的行星辊式曳引驱动机构)中使用的润滑脂组合物,为α-烷基苯乙烯2~3聚体氢化物,通过使增稠剂分散在由规定式表示的至少1种化合物构成的基础油中而成。
在专利文献3中公开了一种由圆盘状化合物构成的增稠剂,其中,在分子内具有圆盘状母核和从该圆盘状母核以放射状伸出的三个以上的侧链基,上述圆盘状母核和/或上述侧链基含有至少一个互变异构基,上述三个以上的侧链基中的至少一个侧链基在其末端部具有选自氧、碳、氮、硅和硫的原子以直链状或支链状连结20个原子以上的长链基。
在专利文献4中公开了一种润滑脂组合物,其含有具有圆盘状母核的圆盘状化合物的至少一种、增稠剂的至少一种和基础油,40℃时的混合稠度在480以下。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开昭58-176298号公报
专利文献2:日本特开2000-8058号公报
专利文献3:日本特开2008-195799号公报
专利文献4:日本特开2008-195800号公报
发明内容
为了确保电梯的安全性以及减少电梯的保养检查次数等,希望电梯缆绳除了具有高曳引特性之外,还具有高耐磨损性。为了实现电梯缆绳的高耐磨损性,考虑在缆绳-绳轮间设置缆绳-绳轮间的油膜的保持(润滑性保持)力高的电梯缆绳油或润滑脂。
专利文献1的润滑脂中所含的聚丁烯和液态聚异丁烯具有虽然曳引特性优异(曳引系数高)、但由于是直链状烃在高面压下分子容易变形、油膜的厚度容易变薄的特征。由此容易发生油膜破裂,结果,缆绳与绳轮的接触表面上磨损容易发展,可能导致缆绳寿命比使用通用的矿物油系曳引润滑脂时还短。另外,在缆绳与绳轮之间的油膜变薄时,提升绞车的动力不能顺利地传递至缆绳,还可能引起电梯的制动不良。
专利文献2的润滑脂被用于工作机械或变速机等变速装置,在200℃以上的高温区域使用,因此,如果不为这样的高温,则不能发挥曳引性能。即,存在用于在室温~100℃左右工作的电梯的缆绳时不能发挥高曳引性能的问题。
专利文献3和4中所公开的润滑脂被用于内燃机和工作机械等机械器具或部件的滑动部等,以表现低摩擦性和耐磨损性(高润滑性)为目的,并不使用曳引特性高的基础油。即,可能无法充分地实现电梯缆绳用润滑脂所需求的高曳引特性和高耐磨损性的并存。
如上所述,在现有的技术中,对电梯缆绳赋予高曳引特性、并且赋予高耐磨损性的研究尚不充分,期望进一步的改善。
本发明的目的在于,鉴于上述情况,提供一种可以得到兼备高曳引特性和高耐磨损性的电梯缆绳的电梯缆绳用润滑脂、使用该电梯缆绳用润滑脂的电梯缆绳、曳引式电梯和曳引式电梯的保养方法。
为了实现上述目的,本发明提供一种电梯缆绳用润滑脂,其含有基础油和触变性赋予剂,上述触变性赋予剂是在1个分子中具有亲水基和疏水基的化合物,溶解在上述基础油中而形成固态的组合物,该组合物显示触变性。
另外,本发明提供一种电梯缆绳,其包括将多根钢丝绞合而形成的股线、和芯缆,以上述芯缆为中心,在上述芯缆的周围绞合有多根上述股线,上述股线涂布或浸渗有上述的本发明的电梯缆绳用润滑脂。
另外,本发明提供一种曳引式电梯,其具备:缆绳、卷起上述缆绳的提升绞车、与上述缆绳连接的平衡重、与上述缆绳连接并且通过上述缆绳被卷起而受到驱动的轿厢,上述缆绳为上述的本发明的电梯缆绳。
另外,本发明还提供一种曳引式电梯的保养方法,上述曳引式电梯具备:缆绳、卷起上述缆绳的提升绞车、与上述缆绳连接的平衡重、与上述缆绳连接并且通过上述缆绳被卷起而受到驱动的轿厢,在该保养方法中,将上述的本发明的电梯缆绳用润滑脂涂布于上述缆绳。
发明效果
根据本发明,能够提供一种可以得到兼备高曳引特性和高耐磨损性的电梯缆绳的电梯缆绳用润滑脂、使用该电梯缆绳用润滑脂的电梯缆绳、曳引式电梯和曳引式电梯的保养方法。
附图说明
图1是表示曳引式电梯的一例的示意图。
图2是表示本发明的电梯缆绳的剖面的一例的示意图。
符号说明
1:轿厢;2:平衡重(平衡重物);3:与提升绞车连接的绳轮:4:缆绳;5a:悬挂轿厢的悬挂滑轮:5b:悬挂平衡重的悬挂滑轮;6:固定于顶部的滑轮;7:升降通路:8:芯缆;9:股线;10a、10b、10c:钢丝;11:润滑脂(股线9的表面)。
具体实施方式
以下,使用附图对本发明的实施方式进行说明。但是,本发明不限定于这里例示的实施方式,在不变更要点的范围内能够适当组合或改良。
[电梯缆绳用润滑脂]
如上所述,本发明的电梯缆绳用润滑脂含有基础油和触变性赋予剂。基础油含有在分子结构中具有多个环状烃的环烷化合物(多环烷烃化合物)等,触变性赋予剂溶解在基础油中而形成固态的组合物。
包含在分子结构中具有能够形成氢键的结构、通过溶解在油等中而形成具有触变性的半固态的组合物的化合物(触变性赋予剂)。其中,本发明的电梯缆绳用润滑脂还可以进一步含有增粘剂、蜡等增稠剂或用于赋予防锈等功能的添加剂。
以下,对本发明的电梯缆绳用润滑脂(以下,也称为“触变性润滑脂”)的各构成成分进行详细说明。其中,在本说明书中,将单独的基础油或利用增粘剂使基础油增粘后的高粘度的油称为“缆绳油”,将含有基础油和触变性赋予剂、且在没有剪切的状态下为固态的油称为“润滑脂(触变性润滑脂)”。
(1)基础油
在本发明中,就基础油而言,只要是能够作为构成被涂布于电梯缆绳、通过与绳轮的接触受到剪切而液化的触变性润滑脂的物质即可,能够没有特别限制地使用。最佳的形态为多环烷烃化合物。多环烷烃化合物是指在分子结构中具有多个环状烃的一系列的化合物。具体而言,为下述通式(1)所示的至少1种的化合物。
通式(1)中,n表示0~4的整数;X、X'、X”表示具有单环的环状烃或具有桥连结构的环状烃,R、R'表示直接键合或碳原子数1~3的亚烷基,Q表示氢原子、碳原子数1~3的亚烷基或环状烃;X、X'、X”、R、R'、Q分别独立地选择,在侧链上可以具有碳原子数1~3的烷基或环状烃。
通式(1)所示的化合物是具有多个环己基骨架等环状烃、环彼此经由烃或直接键合、从而具有非常大的体积的分子结构(空间位阻大)的化合物。该化合物在剪断阻力大、面压增加时也能够维持油膜的厚度,因而能够实现高曳引特性和高耐磨损性。
作为通式(1)所示的多环烷烃化合物的例子,可以列举各种化合物,作为优选的化合物,为下述通式(2)~(7)所示的至少1种。
式中,R1~R7由通式(8)~(10)所示的烃基构成,式中,R1'~R12'分别独立地选自氢、碳原子数1~3的烷基、单环环己基或具有桥连结构的环己基;n1~n15对应于环状烃的结构表示0~9或0~11的整数,Q1~Q15分别独立地选自碳原子数1~3的烷基、单环环己基或具有桥连结构的环己基,在n1~n15为2以上的整数时,多个Q1~Q15分别独立地选择;Q1'~Q3'分别独立地选自氢原子、碳原子数1~3的烷基、单环环己基或具有桥连结构的环己基。
在通式(2)~(7)的化合物中,式中R1'~R12'和Q1~Q15的烷基具体为甲基、乙基、正丙基和异丙基。R1'~R12'更优选为氢或甲基,特别优选与环己基邻接的碳原子被甲基化的基团。通式(2)~(7)的化合物既可以分别单独使用,也可以以任意的组合和比例混合使用。
作为通式(2)~(7)的优选例,为含有2~4个环状化合物的化合物,具体而言,可以列举联二环己烷、1,2-二环己基丙烷、1,2-二环己基-2-甲基丙烷、2,3-二环己基丁烷、2,3-二环己基-2-甲基丁烷、2,3-二环己基-2,3-二甲基丁烷、1,3-二环己基丁烷、1,3-二环己基-3-甲基丁烷、2,4-二环己基戊烷、2,4-二环己基-2-甲基戊烷、2,4-二环己基-2,4-二甲基戊烷、1,3-二环己基-2-甲基丁烷、2,4-二环己基-2,3-二甲基丁烷、2,4-二环己基-2,3-二甲基戊烷、2,4,6-三环己基-2,4-二甲基庚烷、2,4,6-三环己基-2-甲基己烷、2,4,6-三环己基-2,4,6-三甲基庚烷、2,4,6,8-四环己基-2,4,6,8-四甲基壬烷、双环[2.2.1]庚-2-烯、2-亚甲基双环[2.2.1]庚烷、2-甲基双环[2.2.1]庚-2-烯、2-亚甲基-3-甲基双环[2.2.1]庚烷、3-亚甲基-2-甲基双环[2.2.1]庚烷、2,3-二甲基双环[2.2.1]庚-2-烯、2-亚甲基-7-甲基双环[2.2.1]庚烷、3-亚甲基-7-甲基双环[2.2.1]庚烷、2,7-二甲基双环[2.2.1]庚-2-烯、2-亚甲基-5-甲基双环[2.2.1]庚烷、3-亚甲基-5-甲基双环[2.2.1]庚烷、2,5-二甲基双环[2.2.1]庚-2-烯、2-亚甲基-6-甲基双环[2.2.1]庚烷、3-亚甲基-6-甲基双环[2.2.1]庚烷、2,6-二甲基双环[2.2.1]庚-2-烯、2-亚甲基-1-甲基双环[2.2.1]庚烷、3-亚甲基-1-甲基双环[2.2.1]庚烷、1,2-二甲基双环[2.2.1]庚-2-烯、2-亚甲基-4-甲基双环[2.2.1]庚烷、3-亚甲基-4-甲基双环[2.2.1]庚烷、2,4-二甲基双环[2.2.1]庚-2-烯、2-亚甲基-3,7-二甲基双环[2.2.1]庚烷、3-亚甲基-2,7-二甲基双环[2.2.1]庚烷、2,3,7-三甲基双环[2.2.1]庚-2-烯、2-亚甲基-3,6-二甲基双环[2.2.1]庚烷、3-亚甲基-2,6-二甲基双环[2.2.1]庚烷、2-亚甲基-3,3-二甲基双环[2.2.1]庚烷、3-亚甲基-2,2-二甲基双环[2.2.1]庚烷、2,3,6-三甲基双环[2.2.1]庚-2-烯、2-亚甲基-3-乙基双环[2.2.1]庚烷、3-亚甲基-2-乙基双环[2.2.1]庚烷和2-甲基-3-乙基双环[2.2.1]庚-2-烯等。
通式(2)~(7)所示的化合物均为含有多个脂环式烃的分子结构,具有环彼此之间直接键合或通过烃桥连而成的结构。因此,分子的空间位阻大,即使承受高的压力也不易发生变形,形成对于缆绳-绳轮间的接触而言充分的厚度的油膜。另一方面,单独为基础油时也有粘性低的情况,油在接触部的贴附弱,因此,从绳轮传递动力时引起油膜破裂,产生缆绳的磨损。因此,需要在接触部维持油膜的构造,需要提高基础油的粘性的策略。
通式(2)~(7)的化合物的制造方法没有特别限定,可采用公知或任意的方法。例如,可以列举:将α-甲基苯乙烯或苯乙烯等进行二聚化反应或三聚化反应,之后,通过氢化来制作的方法;或制造环烷系合成润滑油的方法。另外,可以含有在制造的过程中生成的四聚体化合物等,但有时分子量大的多聚体以固体的形态获得,因此,更优选二聚体或三聚体化合物。
另外,作为多环环烷类的其它示例,可以列举二聚体以上的环状单萜烯类的氢化物(加氢物)和二聚体以上的环状单萜烯类衍生物的氢化物。作为环状单萜烯类及其衍生物(环状单类萜类)的示例,可以列举各种物质,作为优选的物质,可以列举二烯类、具有桥连结构的环状烃类以及它们的混合物。已知它们是以异戊二烯为结构单元的烃,并且根据分子结构而具有结构异构体、映像异构体(d体、l体)。上述二烯类和具有桥连结构的环状烃类,其多聚体合成的反应性比较高。另外,由于具有大量环状结构,可以形成空间位阻大的基础油。并且,上述化合物也作为由植物或昆虫、菌类等产生的生物体物质而被人所知,由于是来自天然物的化合物,能够由非石油系原料制造,从这一点来看,在节省资源方面是有利的。
二烯类是具有环己烷环的1,2位、1,3位或1,4位上分别取代有甲基和异丙基的结构、并且具有2个碳-碳双键的化合物。具体可以列举:柠檬萜、异柠檬萜、α-萜品烯、β-萜品烯、γ-萜品烯、萜品油烯、α-水芹烯、β-水芹烯以及它们的映像异构体。另外,同样也可以列举导入有烷基或羟基等取代基的衍生物。
具有桥连结构的环状烃类可以列举α-蒎烯、β-蒎烯、莰烯、冰片烯、葑烯、桧烯以及它们的映像异构体。另外,同样也可以列举导入有烷基或羟基等取代基的衍生物。
另外,关于含有上述所示的环状单萜烯类及其衍生物的混合物,也同样可以作为基础油使用。具体而言,可以列举作为对二烯类的异构体混合物的松油精(dipentene)、作为α-蒎烯和β-蒎烯的混合物的松节油等的精油。在本发明所示的范围内,对基础油的原料没有特别限制。
本发明中的二聚体以上的环状单萜烯类及其衍生物是将环状单萜烯类或环状单类萜类进行多聚化反应而得到的化合物(多聚体),可以是一种多聚体,也可以是含有多种多聚体的混合物(例如含有柠檬萜的多聚体和α-萜品烯的多聚体的混合物)。另外,也可以为由不同种类的环状单萜烯类和环状单类萜类构成的多聚体。例如,可以为将α-蒎烯(环状单萜烯类)与β-蒎烯(环状单萜烯类)进行多聚化而成的物质、或将柠檬萜(环状单萜烯类)与其衍生物(环状单类萜类)进行多聚化而成的物质。另外,多聚体只要为二聚体以上,就没有特别限制,也可以为含有单元数(构成多聚体的单体的数目)不同的多聚体的混合物(例如二聚体和三聚体的混合物),但有时分子量大的多聚体以固体形态获得。在以固体形态获得的情况下,如果溶解于溶剂中等调节粘度,就能够使用,但此时基础油薄,存在曳引特性降低的可能性。因此,更优选为二聚体或三聚体化合物。其中,多聚体的单元数依赖于多聚化反应前的单体的双键的位置。
对于上述的环状单萜烯类或其衍生物,在催化剂存在下进行多聚化反应,得到多聚体。用于多聚化反应的催化剂没有特别限制,通常使用酸性催化剂。具体有盐酸、硫酸、对甲苯磺酸、氯化铝、氯化铁(II)、氯化锡(II)、沸石、二氧化硅、氧化铝、阳离子交换树脂和杂多酸等。在反应容器中投入环状单萜烯类或其衍生物和上述催化剂,进行多聚化反应。另外,以使催化剂分散为目的,可以使用正己烷、环己烷、甲苯或1,2-二乙氧基乙烷等溶剂。另外,可以根据需要加入酯类、酮类或二醇类等反应调节剂。
接着,对通过上述步骤得到的二聚体以上的环状单萜烯类或其衍生物,进行氢化反应,得到二聚体以上的环状单萜烯类的氢化物或二聚体以上的环状单萜烯类衍生物的氢化物,作为目标基础油。氢化反应可以按照通常方法进行。例如,通过在适于氢化反应的金属催化剂(镍、钌、钯、铂、铑或铱等)的存在下流通氢气并进行加热,进行氢化反应(接触氢化)。另外,也可以根据分子结构而采用使用氢化锂铝、硼氢化钠、三乙基硼氢化锂或硼氢化锂等酸根型氢化配位化合物的氢化物还原,进行氢化反应。通常利用使用金属催化剂的不均匀体系接触氢化而进行,但根据起始物质的双键的位置,有时利用该方法难以还原,更容易发生氢化物还原(均匀体系氢化),因此,氢化反应优选根据各化合物的分子结构而选择适合的方法。
上述的本发明的基础油是具有多个环状烃、环彼此通过烃或直接键合而具有非常大体积的分子结构(立体位阻大)的化合物。通过将该化合物作为基础油,能够得到兼备高曳引特性和高耐磨损性的电梯缆绳和使用该电梯缆绳的曳引式电梯。
另外,本发明的基础油中,以后述的触变性赋予剂的相溶性、基础油粘度和缆绳润滑脂稳定性、曳引的调节等为目的,除了合成环烷化合物之外,还可以使用适当配合有矿物油(石蜡油、环烷油)、合成酯油、合成醚油、合成烃油等的混合油,或将这些油作为基础油使用。这些基础油可以根据电梯的设计方案进行选择。
(2)触变性赋予剂
本发明的电梯缆绳用润滑脂中,为了将上述基础油固化,添加有触变性赋予剂。触变性赋予剂是在1个分子中具有亲水基和疏水基的化合物,具有溶解于基础油时,在溶液中通过氢键而使得分子彼此形成结构,形成固态的组合物(润滑脂)的特性。本发明的润滑脂具有通过在缆绳-绳轮间施加剪切力,触变性赋予剂的氢键断裂而容易软化的触变性,成为高粘度的液态组合物。由此,保护缆绳-绳轮间的接触面的油膜的形成变得容易,使得缆绳的耐磨损性提高。另外,通过去除剪切应力,再次形成氢键而形成的结构,成为固态组合物,因此,维持在缆绳上的附着性,使得缆绳的耐磨损性提高。
本发明的润滑脂的触变性,在以室温(25℃)左右为主的电梯升降通路所采用的温度条件下可以展现,而不需要加热,兼备在缆绳表面的高密合化和缆绳-绳轮接触面的油膜稳定化。这是在将现有的蜡用作增稠剂的电梯缆绳用润滑脂中看不到的优点。虽然部分金属皂系的润滑脂具有触变性,但由于加热熔融和冷却工艺的限制多,因此,不适于后述的电梯缆绳的制造工艺。
本发明的润滑脂即使在电梯的规格缩小而导致工作环境温度降低或在寒冷地区等低温环境下,也能够通过剪切稳定地软化并形成油膜,由此能够确保曳引特性和附着性。
如上所述,在本发明中,通过将多环烷烃化合物作为基础油,与将含有石蜡的矿物油或聚丁烯等链状烃作为基础油的情况相比,显示出添加少量油就能够固化(成为固态)的倾向。推测这是由于多环烷烃化合物的大体积的分子骨架成为空间位阻,与矿物油或链状烃相比,触变性赋予剂的相溶性降低,容易因氢键而形成结构的缘故。另外,由于用少量的触变性赋予剂进行固化,因此,本发明的触变性润滑脂可以不损害基础油的曳引特性地使用。此外,本发明的触变性润滑脂不依赖于加热熔融和冷却的条件,能够以良好的再现性得到具有触变性的润滑脂,因此,对电梯缆绳的制造工艺的适合性高。
作为本发明的触变性赋予剂,只要是可溶于基础油、将基础油固化的物质,就可以没有特别限制地使用。作为触变性赋予剂的示例,有脂肪酸酰胺、脂肪酸二酰胺、脂肪酸三酰胺、脂肪酸四酰胺、氧化聚烯烃和进行了氢化的蓖麻籽油等。这些触变性赋予剂的种类和含量(配合比)需要考虑缆绳油对曳引系数的影响和对缆绳的贴附性(附着性)而确定。
上述触变性赋予剂中,特别是脂肪酸酰胺、脂肪酸二酰胺与多环烷烃化合物具有适当的相溶性,并且由氢键形成的结构优异,是更优选的示例。具体而言,为下述通式(11)、(12)所示的化合物。
通式(11)、(12)的化合物中,R1”为氢或碳原子数1~24的烷基,R3”为碳原子数1~8的烃基,R2”、R4”和R5”为碳原子数4~24的烃基。为了与基础油的相溶性、并且促进由氢键形成结构等,它们的侧链上可以具有烷基、羟基、苯基等取代基。特别优选在R2”、R4”和R5”的侧链上具有羟基。通式(11)、(12)的化合物既可以单独使用,也可以以任意的组合和比例混合使用。通式(11)和(12)中,R1”、2”、4”、5”(烃基),几乎不会因碳原子数的增减而引起润滑脂特性的变化,碳原子数优选为12~22。R3”(二胺结构)优选为2~6。通过控制触变性赋予剂的结构(烃基的碳原子数),能够控制润滑脂特性(润滑脂的固化容易程度、软化容易程度和蠕变恢复特性等)。
作为通式(11)、(12)的优选的示例,为单胺或二胺与脂肪酸的反应生成物。作为单胺,可以列举:甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、2-丁胺、2-甲基丙胺、叔丁胺、戊胺、2-戊胺、3-戊胺、2-甲基丁胺、3-甲基丁胺、新戊胺、己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十一烷基胺、月桂胺、十三烷基胺、肉豆蔻胺、十五烷基胺、软脂胺、十七烷基胺、硬脂胺、十九烷基胺、花生胺、廿一烷基胺、山嵛胺、廿三烷基胺、环己胺、苯基胺等。作为二胺,可以列举:乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,3-戊二胺、1,5-戊二胺、1,6-己二胺、2-甲基-1,5-戊二胺、1,7-庚二胺、1,8-辛二胺、六氢邻苯二甲二胺、六氢间苯二甲二胺、六氢对苯二甲二胺、1,2-苯二胺、1,3-苯二胺、1,4-苯二胺等。作为脂肪酸的示例,可以列举:丁酸、戊酸、新戊酸、氢化当归酸、异戊酸、异己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、月桂酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、十五烷基酸、软脂酸、十七烷酸、硬脂酸、十九烷酸、花生酸、廿一烷酸、山嵛酸、廿三烷基酸、廿四烷酸、羟基硬脂酸等。另外,也包括它们的异构体、或羧酰卤、羧酸酐、活性酯等的衍生物。上述之中,特别优选的是羟基硬脂酸、乙二胺和1,6-己二胺。
触变性赋予剂的最佳的配合比相对于触变性润滑脂总体的重量优选为0.5~25质量%,更优选为1~10质量%。低于0.5质量%低于时,不能将基础油固化,另外,大于20质量%时,基础油变薄而导致曳引特性降低。为了容易以少量将油固化,优选考虑电梯的设计面压、对曳引系数的影响、润滑脂制造的容易程度等而选择配合条件。
触变性润滑脂的不混合稠度和滴点优选考虑对缆绳的加工性和长期附着性,优选不混合稠度为200~400,滴点为30~110℃。不混合稠度和滴点主要通过触变性赋予剂的种类、配合比和相溶性等进行控制。
本发明的润滑脂具有因加热而液化、因冷却而固化的性质。作为将触变性润滑脂应用于缆绳的方法,可以通过将触变性润滑脂加热熔融,对芯缆或钢丝股线、缆绳进行浸渍、涂布、喷吹而进行。另外,可以通过在制作缆绳时,在芯缆和钢丝股线的绞合口(露出口)进行加热熔融而使润滑脂浸渗涂布于缆绳。
另外,通过利用触变性润滑脂的触变性,例如通过在升降中的电梯缆绳或绳轮等工作中的部件的表面上,以直接接触的方式组装块状的触变性润滑脂,也能够将触变性润滑脂直接转印到缆绳或绳轮的表面。
(3)增粘剂
上述的本发明的基础油(多环烷烃化合物)表现出高曳引特性,另一方面,缆绳油单独为基础油时也有粘性低的情况。在粘性低时,油在接触部的贴附性(附着性)变弱,在从绳轮传递动力时,引起油膜破裂,容易产生缆绳的磨损。因此,需要在接触部维持油膜的结构,需要提高基础油的粘性的策略。本发明中,为了提高基础油的粘性,可以适当使用增粘剂。
在此,多环烷烃化合物及其衍生物中,有时分子量大的多聚体以粘性高的液体或固体的形态获得。特别是四聚体以上的化合物大多为固体,虽然难以单独以基础油使用,但分子量大的多聚体具有对基础油的高溶解性和高曳引特性,因此,通过与二聚体、三聚体的化合物混合,四聚体以上的化合物起到增粘剂的作用,仅通过基础油成分就能够兼备增粘剂的功能。另外,例如形成接触面压低的条件、或基础油使用单体就具有充分的粘性的化合物等能够抑制油膜破裂的条件,也能够不使用增粘剂地构成触变性润滑脂。因此,在本发明中,增粘剂不是必须的成分,可以对应于基础油的成分和接触面压等电梯缆绳的工作条件,根据需要使用。
增粘剂优选重均分子量(Mw)在500以上100,000以下。通过加入这样的增粘剂,即使是粘性低的基础油,也能够显示对于接触部的充分的贴附性,对于电梯那样受到高接触面压的缆绳-绳轮间的接触,也能够维持足够的油膜厚度。由此,成为曳引特性和耐磨损性优异的触变性润滑脂。
通常分子量越大的增粘剂,增粘效果越大,能够以少量的添加增加粘性,但是,在受到高的接触面压时分子的主链容易断裂。因此,该技术领域中不怎么使用分子量大的增粘剂。但是,上述基础油的空间位阻大,可以认为油膜也变厚。由此,油膜成为缓冲材料,对增粘剂的损伤降低,因而能够增大分子量。另一方面,分子量越大的增粘剂溶解性越低,因此,增粘剂的期望的重均分子量在1,000以上100,000以下,更优选在5,000以上50,000以下,进一步优选在8,000以上30,000以下。
增粘剂可以使用正链烷烃、聚-α-烯烃等的异链烷烃、环戊二烯系石油树脂等的多环烷烃化合物、芳香烃以及它们的共聚物等。只要是重均分子量在1,000以上100,000以下、且在基础油中溶解或分散的增粘剂即可。特别是环戊二烯等的多环烷烃化合物和聚异丁烯等的异链烷烃显示与基础油相当的曳引特性,故而更加优选。
另外,增粘剂的含量可以根据设计方案等适当调节,优选为触变性润滑脂的1~40质量%。低于1质量%时,不能得到增粘剂的效果,大于40质量%时,难以在基础油中均匀地溶解,并且基础油的成分变薄,因此,可能导致触变性润滑脂的曳引特性降低。另外,作为缆绳油使用的情况下,增粘剂的含量相对于基础油优选为5~60质量%。低于5质量%时,不能得到增粘剂的效果,大于60质量%时,可能导致粘度升高。通过改变增粘剂的分子量和添加量,可以任意地调节缆绳油的粘度。
(4)增稠剂等
在本发明的润滑脂中不是必须成分,但可以根据电梯的设计上需要的触变性润滑脂的不混合稠度、滴点和触变性等适当加入增稠剂。增稠剂只要能够在触变性润滑脂中混合即可,能够没有特别限制地使用,作为增稠剂的示例,有:矿物油系蜡(微蜡(微晶蜡)、石蜡和矿脂等)、合成烃蜡(用费-托法将煤的分解气体合成而得到的物质)、烯烃衍生物的聚合物蜡(聚乙烯蜡、α-烯烃蜡)、脂肪酸衍生物的蜡(酰胺蜡、酮蜡)、矿物系蜡(褐煤酸蜡)、动物系蜡(蜜蜡、鲸蜡)和植物系蜡(巴西棕榈蜡、Hollow)等。这些蜡的种类和含量需要考虑对曳引系数的影响、触变性和对缆绳的贴附性而确定。增稠剂的最佳含量优选与触变性赋予剂为同等程度,为触变性润滑脂的0.5~25质量%,更优选为1~10质量%。
另外,在上述的缆绳油和润滑脂中,只要不使曳引系数降低,可以为了赋予防锈、抗氧化和抑制磨损等功能而添加添加剂。
作为防锈剂的示例,例如有磺酸化合物的金属盐和胺类。作为抗氧化剂的示例,例如,有2,6-二叔丁基对甲酚等的酚系抗氧化剂、烷基化二苯胺等胺系抗氧化剂和二烷基二硫代磷酸锌等的有机硫系抗氧化剂。作为磨损抑制剂的示例,例如有微粒石墨、二硫化钼、二烷基二硫代磷酸锌和聚四氟乙烯粉末等。另外,作为触变性润滑脂的相溶性调节剂和金属界面的油性剂,也可以使用阴离子系表面活性剂(脂肪酸钠等)、非离子系表面活性剂(山梨糖醇酐脂肪酸酯等)和两性离子表面活性剂(烷基氨基脂肪酸盐等)。
[电梯缆绳]
图2是表示电梯缆绳的一例的剖面的示意图。如图2所示,电梯缆绳4通过以由合成纤维或天然纤维构成的芯缆8为中心、绞合多根钢丝股线(以下也简称为“股线”)9而形成,上述钢丝股线9通过将多根钢丝(10a、10b和10c)绞合而成。图2中,在芯缆8的周围配置6根股线9,但也可以配置8根股线9。
通过将上述的本发明的触变性润滑脂配置于缆绳4的表面(在图2中为股线9的表面11),可以得到相对于电梯的缆绳-绳轮间的接触具有足够的油膜厚度和贴附性、曳引特性和耐磨损性优异的缆绳。在本发明中,如果将触变性润滑脂至少覆盖在股线9的表面,就能够获得本发明的效果,但通过使芯缆8的表面或内部也浸渗本发明的触变性润滑脂,在缆绳使用时触变性润滑脂能够逐渐从芯缆8向股线9表面供给,能够长期维持缆绳的性能(曳引特性和耐磨损性)。另外,如果使股线9内部也浸渗触变性润滑脂,就能够进一步保持大量的缆绳油或触变性润滑脂,因此,能够更长期地维持缆绳的性能。
另外,通过使芯缆8浸渗缆绳油、使股线9被覆或浸渗粘性比缆绳油高的触变性润滑脂,能够将流动性高的缆绳油有效地从芯缆8向股线9供给,另一方面,能够对与外部装置接触的股线9赋予高的贴附性,所以,在芯缆8和股线9中可以分开使用缆绳油和触变性润滑脂。当然,也可以在芯缆8的内部、表面、股线9的内部和表面全部配置触变性润滑脂。在该情况下,由于全部使用相同的触变性润滑脂,在生产率方面是有利的。
作为将触变性润滑脂应用于电梯缆绳的方法,可以通过将触变性润滑脂加热熔融,与缆绳油同样地对芯缆8或钢丝股线9、缆绳4进行浸渍、涂布、喷吹而进行。另外,可以通过在制作缆绳时,在芯缆8和钢丝股线9的绞合口(露出口)将触变性润滑脂加热熔融,从而使触变性润滑脂浸渗涂布于缆绳。本发明的触变性润滑脂可以不依赖于加热熔融和冷却的条件而进行脂化,触变性的再现性也优异,能够应对广泛的制造工艺。
对缆绳油的粘性进行深入研究,结果,以40℃的运动粘度计优选为40mm2/s以上,更优选为50~1,000mm2/s。在缆绳油的粘性升高时,贴附性升高,但缆绳油从芯缆8向股线9的供给不易发生,因此,与缆绳或电梯的方式一致地适当选择。作为将缆绳油应用于缆绳的方法,可以与触变性润滑脂同样地通过对芯缆或缆绳将缆绳油浸渍、涂布、喷吹而进行。另外,作为电梯缆绳的维护油,也可以在常温下直接向缆绳给油。
[曳引式电梯]
关于本发明的曳引式电梯,将图1中示出了一例的曳引式电梯的缆绳4作为上述的本发明的电梯缆绳。本发明的曳引式电梯由于触变性润滑脂的曳引系数高,因此,与现有的电梯相比,可以实现装置的小型化和缆绳细线化。另外,由于电梯缆绳的耐磨损性高,因此,可以减少缆绳的更换次数。
此外,通过利用本发明的触变性润滑脂的触变性,还可以向缆绳或绳轮等电梯部件的表面连续地供给触变性润滑脂。这利用了触变性润滑脂受到剪切而软化的性质,可以将触变性润滑脂直接转印于电梯部件的表面。触变性润滑脂只要具有适当的稠度、混合稠度、且包括与电梯部件直接接触的结构,就能够没有特别限制地使用。由此,能够削减维护频率和保养中的操作工序、抑制电梯缆绳等的磨损、实现电梯的长寿命化。该结构的设置位置没有特别限制,可以考虑电梯的设计方案、维护的容易性等而使用。
实施例
以下,使用实施例和比较例具体地对本发明进行说明,但本发明并不限定于这些实施例。下面记载缆绳油和触变性润滑脂的评价方法。
(1)缆绳油的运动粘度、稠度和滴点的测定
缆绳油的运动粘度(40、100℃)基于JIS标准(JIS K2283)测定。另外,触变性润滑脂的稠度(不混合稠度、混合稠度和混合稠度测定后(30分钟后)的不混合稠度)和滴点基于JIS标准(JIS K2220)测定。另外,根据缆绳油的40℃和100℃的运动粘度的值,基于JIS标准(JIS K 2283)评价粘度指数。另外,根据缆绳油的40℃的运动粘度的值,基于ISO(International Organization for Standardization)3448,评价粘度等级。
其中,“不混合稠度”是不破坏润滑脂的形状地装填在规定的器具中,测定润滑脂的硬度而得到的值,是表示静置时润滑脂的硬度的值。另外,“混合稠度”是将润滑脂用规定的器具在1分钟内混合60次,测定润滑脂的硬度而得到的值,是表示受到剪切时的润滑脂的硬度的值。另外,“混合稠度测定后(30分钟后)的不混合稠度”是表示润滑脂在剪切后的硬度的恢复特性(蠕变恢复特性)的值。这些值分别越低,硬度越硬。
(2)缆绳油和触变性润滑脂的曳引系数测定
曳引系数测定使用BallonDisk试验装置进行。本试验装置具有球和盘双方转动的部件,能够任意改变滑动速度、转动速度。测定条件为荷重30N(Hertz面压:0.82GPa)、转动速度:500mm/s、温度30℃、滑动速度:0~1000mm/s,改变滑动速度测定曳引系数,将其最大值(μmax)作为试样的曳引系数。
转动体的材质使用JIS标准(JIS G 4805:2008)的高碳素铬轴承钢钢材(SUJ2钢材)。
(3)法莱克斯(Falex)磨损试验
缆绳油的极压试验使用法莱克斯摩擦磨损试验装置,参考ASTM(America Societyfor Testing and Materials)-D2670来进行。试验片的材质为碳素钢(轴颈销(6.35mm):镍铬钢钢材(SAE3135)、V型块:含硫易切削钢(AISI1137)),对于用油浸渍过的试验片,在恒定速度和荷重条件下(转动速度:290min-1、温度:70℃,、试运转:89N、5min,主测定:445N、3h)进行。磨损量根据负荷部件的棘轮的刻度变化通过计算销和块的合计磨损深度来求得。
(4)凝胶过滤层析测定
增粘剂的重均分子量(Mw)通过凝胶过滤层析(GPC:Gel PermeationChromatography)装置(溶剂:四氢呋喃、聚苯乙烯标准)测定。
(基础油1~3的合成)
在10升(以下将升记作“L”)的玻璃制反应容器中,加入α-甲基苯乙烯5kg、作为催化剂的12-钨酸100g,以50℃加热1小时,进行搅拌使其反应后,用20℃的水浴进行冷却,将固体催化剂过滤分离。将该滤液加入200L高压釜中,进一步添加环己烷100kg、含有Pd的活性炭载体的氢化催化剂(载持5质量%Pd)(以下将该催化剂记作“Pd/C氢化催化剂”)500g,密闭后,以氢压60kg/cm2(G)、180℃进行氢化8小时,冷却至室温,过滤分离催化剂。
通过凝胶过滤层析分析所得到的生成物,二聚体成分(2,4-二环己基-2-甲基戊烷:基础油1)生成48.2质量%、三聚体成分(2,4,6-三环己基-2,4-二甲基庚烷:基础油2)生成32.3质量%、四聚体成分(基础油3)生成9.7质量%。将全部反应液装入旋转蒸发器,馏去单体(环己烷)和轻质成分,接着,通过减压蒸馏分取各成分。
(触变性赋予剂1的合成)
在3L的玻璃制反应容器中,将乙二胺30g和12-羟基硬脂酸300g溶解于间二甲苯,加入作为催化剂的氯化铁(III)6水合物15g,加热回流10小时。将生成物过滤分离之后,通过重结晶将生成物分离、精制。利用凝胶过滤层析分析所得到的生成物,得到脂肪酸二酰胺(N,N'-亚乙基-双-12-羟基硬脂酰胺:触变性赋予剂1)。
(实施例1~3、比较例1)
制备在基础油1~3中添加了作为增粘剂的固体聚异丁烯(重均分子量9,000)的缆绳油,再加入触变性赋予剂1,制作触变性润滑脂。在表1中表示缆绳油和触变性润滑脂的配合比和特性评价结果。其中,关于表1的组成,“%”指“质量%”。
【表1】
缆绳油、触变性润滑脂的组成和特性的评价结果
在任一个实施例中,均显示与缆绳油同等的曳引系数,为动力传递性能优异的触变性润滑脂。另外,可以认为因触变性赋予剂而具有适当的不混合稠度,缆绳表面的贴附性也高。另外,通过混合而软化的触变性润滑脂在30分钟左右几乎恢复到原来的硬度(稠度),表现出对于剪切的蠕变恢复特性也优异的性能。
另外,作为比较例1,表示使用作为一般的电梯缆绳用润滑脂的红缆绳润滑脂(redrope grease)的结果。红缆绳润滑脂是以蜡为主体的润滑脂,不含触变性赋予剂。实施例1~3的触变性润滑脂的曳引系数在比较例1的2倍以上,与现有的电梯缆绳用润滑脂相比,表现出极其优异的曳引性能。此外,不混合稠度均为同等程度,但施加剪切之后的不混合稠度(混合稠度测定后的不混合稠度),结果却有很大差异。在实施例1~3中,稠度增加,暗示了表现触变性。由此,保护缆绳-绳轮间的接触面的油膜的形成变得容易,可以认为也与耐磨损性的提高相关。另一方面,在比较例1中,混合稠度没有变化。可以认为对于剪切结构不发生变化,由此可见润滑脂以硬的状态存在于接触面,可能会因油膜破裂而发生磨损。这样,可以认为与现有的电梯缆绳用润滑脂相比,本发明的触变性润滑脂是在高曳引和油膜形成方面进行了特化的方式,与现有的润滑脂方式存在很大差异。
(比较例2)
为了与实施例1中使用的缆绳油相比较,准备聚异丁烯(poly isobutylene)油(重均分子量700)。对于上述实施例1的缆绳油、基础油1和比较例2的聚异丁烯油,测定缆绳油的运动粘度(40℃和100℃),评价粘度指数和ISO粘度等级。另外,测定缆绳油的曳引系数(30℃)和磨损量。在表2中表示评价结果。
【表2】
实施例1的缆绳油、基础油1和比较例2的特性的评价结果
在此,实施例1中使用的缆绳油和比较例2的聚异丁烯油均为ISO粘度等级(ISO3448)中的VG100,任一种油的曳引系数均显示高值,但根据法莱克斯磨损试验结果,与实施例1中使用的缆绳油相比,基础油1单体因烧结导致装置停止,比较例2发生2倍以上的磨损。基础油1是实施例1的缆绳油的基础油,但在单体时油的粘性低,因此,可以推测对试验片界面的贴附性低,因油膜破裂而产生烧结。由次表明:为了相对于面压稳定且牢固地维持油膜,必须提高缆绳油的粘性。
另一方面,尽管比较例2的聚异丁烯油具有粘性,但是,磨损量增大。可以认为虽然聚异丁烯油显示对界面的贴附性,但是,聚异丁烯的分子结构为直链状,油膜比实施例1薄。因此,在面压高的条件下油膜容易破裂,磨损量增大。
由以上的结果证实:实施例所示的使用基础油的缆绳油兼备高曳引特性和高耐磨损性。
(实施例4)
在实施例4中,制备使用基础油1和作为增粘剂的苯乙烯弹性体(苯乙烯-乙烯共聚物、苯乙烯共聚比:约70%、重均分子量:80,000)的缆绳油,再加入触变性赋予剂1,制作触变性润滑脂。在表1中一并记载缆绳油和触变性润滑脂的配合比以及物性评价结果。如表1所示,在使用分子结构不同的增粘剂的情况下,也表现出高曳引特性和触变性、蠕变恢复特性。
(实施例5和6)
在实施例5和6中,表示不添加增粘剂、仅由基础油和触变性赋予剂构成的触变性润滑脂。在表1中一并记载缆绳油和触变性润滑脂的配合比以及物性评价结果。与其它实施例的触变性润滑脂同样,表现出高曳引特性和触变性、蠕变恢复特性。由于实施例5和6含有大量(40%以上)的作为四聚体成分的基础油3,因此,可以认为该四聚体成分起到增粘剂的作用,缆绳油显示与其它实施例同等的粘度。
(实施例7~10)
实施例7~10中改变实施例1的触变性赋予剂的含量。在表3中一并记载触变性润滑脂的组成和特性的评价结果。显示因触变性赋予剂的添加量,混合稠度、不混合稠度发生变化,能够控制触变性。另外,与其它实施例同样,也维持高曳引特性。表明可以通过触变性赋予剂的添加量,对应于缆绳的要求性能而使触变性润滑脂的稠度、触变性、蠕变恢复特性灵活地变化。
【表3】
缆绳油、触变性润滑脂的组成和特性的评价结果
(实施例11~12)
在实施例11~12中,在实施例1的触变性润滑脂中加入作为增稠剂的、以支链烃或饱和环状烃为主骨架的蜡。在表3中一并记载触变性润滑脂的组成和特性的评价结果。通过加入蜡,显示出稠度、混合稠度降低、蠕变恢复特性也升高的倾向。可以认为这是由于通过添加蜡,触变性润滑脂整体形成网状结构,油的保持性不高的缘故。另外,由于添加量少,所以没有看到添加蜡时担心的曳引性能的降低,维持了优异的性能。其中,对石蜡(熔点69℃)、合成烃蜡(熔点102℃)也获得了同样的结果。
(实施例13、14)
在实施例13、14中,在实施例1的基础油中加入VG-100等级的矿物油系油(环烷油)、合成油(聚异丁烯油)。在表3中一并记载触变性润滑脂的组成和特性的评价结果。为了使触变性润滑脂固化,需要添加触变性赋予剂5%以上,暗示了与实施例1的基础油相比,相溶性不同。另外,尽管触变性赋予剂的含量比实施例1少,但是,稠度、混合稠度比实施例1高,是柔软的润滑脂。可以推测通过在多环烷烃化合物中混合上述的油,触变性赋予剂的相溶性、氢键的强度等发生变化,触变性润滑脂的稠度发生变化。显示混合稠度因基础油的配合比而发生变化,能够调节成适合缆绳设计条件的触变性润滑脂。
(触变性赋予剂2的合成)
在玻璃制反应容器中,对于在酸催化剂中进行了甲基酯化的12-羟基硬脂酸150g,使用浓氨水(25~28%)进行酰胺化,将生成物提取之后,通过重结晶进行分离、精制。利用凝胶过滤层析分析所得到的生成物,得到了脂肪酸酰胺(12-羟基硬脂酰胺:触变性赋予剂2)。
(触变性赋予剂3的合成)
在3L的玻璃制反应容器中,将硬脂胺100g和硬脂酸100g溶解于间二甲苯中,加入作为催化剂的氯化铁(III)6水合物15g,加热回流10小时。将生成物过滤分离之后,通过重结晶将生成物分离、精制。利用凝胶过滤层析分析所得到的生成物,得到了脂肪酸酰胺(N-硬脂基硬脂酰胺:触变性赋予剂3)。
(触变性赋予剂4的合成)
在3L的玻璃制反应容器中,将乙二胺30g和山嵛酸300g溶解于间二甲苯中,加入作为催化剂的氯化铁(III)6水合物15g,加热回流10小时。将生成物过滤分离之后,通过重结晶将生成物分离、精制。
利用凝胶过滤层析分析所得到的生成物,得到了脂肪酸二酰胺(N,N'-亚乙基-双山嵛酰胺:触变性赋予剂4)。
(触变性赋予剂5的合成)
在3L的玻璃制反应容器中,将1,6-己二胺30g和12-羟基硬脂酸300g溶解于间二甲苯,加入作为催化剂的氯化铁(III)6水合物15g,加热回流10小时。将生成物过滤分离之后,通过重结晶将生成物分离、精制。利用凝胶过滤层析分析所得到的生成物,得到了脂肪酸二酰胺(N,N'-六亚甲基-双-12-羟基硬脂酰胺:触变性赋予剂5)。
(实施例15~18)
实施例15~18中改变实施例1的触变性赋予剂。在表4中一并记载触变性润滑脂的组成和特性的评价结果。由单胺构成的实施例15、16和由不具有羟基的二胺构成的实施例17,与实施例1相比,显示混合稠度、不混合稠度高,蠕变恢复特性优异的倾向。二胺的碳原子数多的实施例18与实施例1相比,显示混合稠度降低、不混合稠度升高的倾向。推测这是由于触变赋予剂与基础油的相分离、触变赋予剂彼此之间的氢键的强度等产生影响,触变性润滑脂的性质发生变化的缘故。由于任意实施例均维持高曳引特性,因此,通过与缆绳设计条件相应地选择触变性赋予剂,能够控制触变性润滑脂的物性。
【表4】
缆绳油、触变性润滑脂的组成和特性的评价结果
(基础油4的合成)
在带搅拌器的10L高压釜中加入α-甲基苯乙烯二聚体1000g、环己烷5000g、Pd/C氢化催化剂10g并密封。用氢气将高压釜内保持在0.1MPa,在室温(25℃)搅拌18小时。之后,将高压釜开封,将Pd/C氢化催化剂过滤分离之后,蒸馏除去环己烷,得到2-甲基-2,4-二苯基戊烷1125g。
接着,在安装有氯化钙管、冷却管和滴液漏斗的10L的三口反应容器中加入该2-甲基-2,4-二苯基戊烷1000g和AlCl3100g。一边进行搅拌,一边用30分钟从滴液漏斗滴加二异丁烯2000g,之后,升温至60℃,搅拌3小时。一边用冰浴将反应容器冷却,一边用30分钟滴加蒸馏水3000g,使AlCl3分解。之后静置,将有机层分离,利用无水Na2SO4进行脱水,从而得到含有2-甲基-2,4-二苯基戊烷的烷基化体和二异丁烯的多聚体的混合物3000g。
将该反应液总量、环己烷30000g、N-113镍系氢化催化剂300g加入高压釜中并密封,以氢压6.1MPa、200℃进行2小时环上氢化,冷却后,将催化剂过滤分离,蒸馏除去环己烷。利用减压蒸馏对反应液进行蒸馏,以2mmHg、165~180℃得到馏分1600g(2-甲基-2,4-二苯基戊烷的烷基化体的氢化物:基础油4)。
基础油4是多种物质混合而成的,基础油4中所含的主要的物质是基础油A、基础油B、基础油C、基础油D。在基础油成分4中,基础油A和基础油B的含量以合计量计为20质量%,基础油C和基础油D的含量以合计量计为60质量%。基础油A~D分别为下述物质。
基础油A:exo-2-甲基-exo-3-甲基-endo-2-[(endo-3-甲基双环[2.2.1]庚-exo-2-基)甲基]双环[2.2.1]庚烷
基础油B:exo-2-甲基-exo-3-甲基-endo-2-[(endo-2-甲基双环[2.2.1]庚-exo-3-基)甲基]双环[2.2.1]庚烷
基础油C:endo-2-甲基-exo-3-甲基-exo-2-[(exo-3-甲基双环[2.2.1]庚-exo-2-基)甲基]双环[2.2.1]庚烷
基础油D:endo-2-甲基-exo-3-甲基-exo-2-[(exo-2-甲基双环[2.2.1]庚-exo-3-基)甲基]双环[2.2.1]庚烷
(基础油5的合成)
在2L的不锈钢制高压釜中装入丁烯醛561g和二环戊二烯352g,以170℃搅拌3小时使其反应。将反应溶液冷却至室温后,加入阮来镍催化剂18g,以氢压9kg/cm2(G)、150℃进行4小时氢化。冷却后,将催化剂过滤分离,其后,对滤液进行减压蒸馏,得到105℃/20mmHg馏分500g。
接着,加入γ-氧化铝20g,以反应温度285℃进行脱水反应,得到450g的生成物。并在1L的四口烧瓶中加入三氟化硼二乙醚配位化合物8g和脱水反应生成物400g,一边进行搅拌,一边以20℃进行4小时的二聚化反应。将该反应混合物用稀NaOH水溶液和饱和食盐水清洗之后,在1升高压釜中加入氢化用Ni/硅藻土催化剂12g,以氢压30kg/cm2(G),反应温度250℃、反应时间6小时进行氢化反应。反应结束后,通过过滤除去催化剂,在减压下对滤液进行蒸馏,从而得到目标二聚体氢化物200g的混合物(基础油5)。
(基础油6~8的合成)
在10L的玻璃制反应容器中加入D-柠檬萜1kg、1,2-二乙氧基乙烷100ml和作为催化剂的阳离子交换树脂100g,以50℃加热6小时,进行搅拌使其反应之后,用20℃的水浴进行冷却,将固体催化剂过滤分离。利用旋转蒸发器回收溶剂和未反应的原料,将反应液500g加入1L高压釜中,加入氢化用镍催化剂50g,密闭后,以氢压50kg/cm2(G)、160℃进行4小时氢化,自然冷却至室温,将催化剂过滤分离。
利用凝胶过滤层析分析所得到的生成物,生成二聚体成分(基础油6)51.2质量%、三聚体成分(基础油7)35.3质量%、四聚体成分(基础油8)13.5质量%。对全部反应液进行减压蒸馏,分取各成分。
(基础油9的合成)
在10L的玻璃制反应容器中加入β-蒎烯1kg、环己烷200mL、1,2-二乙氧基乙烷100ml和作为催化剂的阳离子交换树脂100g,以40℃加热6小时,进行搅拌使其反应之后,用20℃的水浴进行冷却,将固体催化剂过滤分离。利用旋转蒸发器回收溶剂和未反应的原料,将反应液500g加入1L高压釜中,加入氢化用镍催化剂50g,密闭后,以氢压50kg/cm2(G)、120℃进行4小时氢化,自然冷却至室温,将催化剂过滤分离。利用凝胶过滤层析分析所得到的生成物,生成二聚体成分(基础油9)。对全部反应液进行减压蒸馏,仅分取二聚体成分。
(基础油10的合成)
在10L的玻璃制反应容器中加入莰烯1kg、环己烷200mL、1,2-二乙氧基乙烷100ml和作为催化剂的阳离子交换树脂100g,以50℃加热6小时,进行搅拌使其反应之后,用20℃的水浴进行冷却,将固体催化剂过滤分离。利用旋转蒸发器回收溶剂和未反应的原料,将反应液500g加入1L高压釜中,加入氢化用镍催化剂50g,密闭后,以氢压50kg/cm2(G)、110℃进行4小时氢化,自然冷却至室温,将催化剂过滤分离。利用凝胶过滤层析分析所得到的生成物,生成二聚体成分(基础油10)。对全部反应液进行减压蒸馏,仅分取二聚体成分。
(基础油11的合成)
在10L的玻璃制反应容器中加入萜品油烯1kg、环己烷200mL、1,2-二乙氧基乙烷100ml和作为催化剂的阳离子交换树脂100g,以60℃加热6小时,进行搅拌使其反应之后,用20℃的水浴进行冷却,将固体催化剂过滤分离。利用旋转蒸发器回收溶剂和未反应的原料,在1L高压釜中加入反应液500g,加入氢化用镍催化剂50g,密闭后,以氢压50kg/cm2(G)、120℃进行4小时氢化,自然冷却至室温,将催化剂过滤分离。利用凝胶过滤层析分析所得到的生成物,生成二聚体成分(基础油11)。对全部反应液进行减压蒸馏,仅分取二聚体成分。
(基础油12~14的合成)
在10L的玻璃制反应容器中加入松油精(对二烯类的异构体混合物)1kg、1,2-二乙氧基乙烷100ml和作为催化剂的阳离子交换树脂100g,以60℃加热6小时,进行搅拌使其反应之后,用20℃的水浴进行冷却,将固体催化剂过滤分离。利用旋转蒸发器回收溶剂和未反应的原料,将反应液500g加入1L高压釜中,加入氢化用镍催化剂50g,密闭后,以氢压50kg/cm2(G)、160℃进行4小时氢化,自然冷却至室温,将催化剂过滤分离。利用凝胶过滤层析分析所得到的生成物,生成二聚体成分(基础油12)66.3%、三聚体成分(基础油13)21.3%、四聚体成分(基础油14)12.4%。对全部反应液进行减压蒸馏,分取各成分。
(基础油15的合成)
在10L的玻璃制反应容器中加入松节油(α-蒎烯90%、β-蒎烯5%、其他5%)1kg、环己烷200mL、1,2-二乙氧基乙烷100ml和作为催化剂的阳离子交换树脂100g,以40℃加热6小时,进行搅拌使其反应之后,用20℃的水浴进行冷却,将固体催化剂过滤分离。利用旋转蒸发器回收溶剂和未反应的原料,将反应液500g加入1L高压釜中,加入氢化用镍催化剂50g,密闭后,以氢压50kg/cm2(G)、120℃进行4小时氢化,自然冷却至室温,将催化剂过滤分离。
利用凝胶过滤层析分析所得到的生成物,生成二聚体成分(基础油15)。对全部反应液进行减压蒸馏,仅分取二聚体成分。
(实施例15~26)
实施例15~26中将实施例1的基础油变更为其它的多环烷烃化合物。在表5中表示实施例15~26的触变性润滑脂的组成,在表6中表示实施例15~26的特性的评价结果。这些实施例均与实施例1同样,显示出高的曳引系数和触变性、蠕变恢复特性。
【表5】
缆绳油、触变性润滑脂的组成
【表6】
缆绳油、触变性润滑脂的特性的评价结果
(实施例27~29)
实施例27中将实施例1的基础油变更为多环烷烃化合物以外的化合物(环烷油),实施例28和29中改变实施例1的触变性赋予剂的含量。在表7中表示实施例27~29的触变性润滑脂的组成和特性的评价结果。这些实施例均与实施例1同样,显示出高的曳引系数和触变性、蠕变恢复特性。
【表7】
缆绳油、触变性润滑脂的组成和特性的评价结果
另外,配合了上述实施例所示的缆绳油或润滑脂的缆绳能够用于图1所示的电梯。缆绳具有如下结构:一端固定于升降通路的顶部,缆绳依次绕过轿厢的悬挂滑轮、固定于顶部的绳轮、连接于提升绞车的绳轮、固定于顶部的滑轮、连接于平衡重的悬挂滑轮,另一端固定于升降通路的顶部。这是具有通过提升绞车转动来通过绳轮驱动缆绳、驱动平衡重和轿厢的结构的、曳引式电梯的例子。本发明的电梯缆绳显示兼备高曳引特性和高耐磨损性的性能,因此,特别是对于伴随缆绳细线化的曳引特性降低、和因磨损而导致的缆绳寿命降低,发挥优异的性能。
并且,通过在不影响缆绳油和润滑脂的曳引系数的范围内添加添加剂,能够赋予防锈、抗氧化、抑制磨损等的功能,能够满足装置的小型化、省维护化等的需求性能。
并且,也可以通过利用本发明的触变性润滑脂的触变性,对缆绳或绳轮等电梯部件的表面连续地供给触变性润滑脂。通过加入触变性润滑脂与电梯部件直接接触的机构,能够在使用电梯的状态下向缆绳等的表面供给触变性润滑脂。另外,由于利用润滑脂的触变性,因此,不需要现有的电梯用缆绳润滑脂那样的加热等的工艺,可以利用简便的装置来实现。由此,能够削减维护频率和保养所需的操作工序、抑制电梯缆绳等的磨损、实现电梯的长寿命化。
如以上的说明可以证实:根据本发明,能够提供一种可以得到兼备高曳引特性和高耐磨损性的电梯缆绳的电梯缆绳用润滑脂。并且表明通过使用本发明的电梯缆绳用润滑脂,能够提高兼备高曳引特性和高耐磨损性的电梯缆绳、和使用该缆绳的曳引式电梯。还表明可以提供使用本发明的电梯缆绳油或电梯缆绳用润滑脂的曳引式电梯的保养方法。
此外,上述的实施例是用于帮助本发明理解的具体说明,本发明不限定于具备所说明的全部构成。例如,可以将某实施例的构成的一部分替换成其它实施例的构成,也可以在某实施例的构成中加入其它实施例的构成。并且,可以对于各实施例的构成的一部分进行删除、替换成其它构成、追加其它构成。

Claims (16)

1.一种电梯缆绳用润滑脂,其特征在于:
含有基础油和触变性赋予剂,
所述触变性赋予剂是在1个分子中具有亲水基和疏水基的化合物,溶解在所述基础油中而形成固态的组合物,该组合物显示触变性。
2.根据权利要求1所述的电梯缆绳用润滑脂,其特征在于:
所述电梯缆绳用润滑脂在受到剪切力时发生液化,在去除所述剪切力时再形成固态。
3.根据权利要求1所述的电梯缆绳用润滑脂,其特征在于:
所述基础油含有下述通式(1)所示的多环烷烃化合物中的至少1种,
通式(1)
式中,n表示0~4的整数;X、X'、X”表示具有单环的环状烃或具有桥连结构的环状烃,R、R'表示直接键合或碳原子数1~3的亚烷基,Q表示氢原子、碳原子数1~3的亚烷基或环状烃;X、X'、X”、R、R'、Q在侧链上可以具有碳原子数1~3的烷基或环状烃,分别独立地选择。
4.根据权利要求1所述的电梯缆绳用润滑脂,其特征在于:
所述基础油含有下述通式(2)~(7)所示的多环烷烃化合物中的至少一种,
通式(2)
通式(3)
通式(4)
通式
通式(6)
通式(7)
通式(8)
通式(9)
通式(10)
式中,R1~R7由通式(8)~(10)所示的烃基构成,
式中,R1′~R12′分别独立地选自氢、碳原子数1~3的烷基、单环环己基或具有桥连结构的环己基;n1~n15对应于环状烃的结构表示0~9或0~11的整数,Q1~Q15分别独立地选自碳原子数1~3的烷基、单环环己基或具有桥连结构的环己基,在n1~n15为2以上的整数时,多个Q1~Q15分别独立地选择;Q1'~Q3'分别独立地选自氢原子、碳原子数1~3的烷基、单环环己基或具有桥连结构的环己基。
5.根据权利要求1所述的电梯缆绳用润滑脂,其特征在于:
所述触变性赋予剂含有下述通式(11)或(12)所示的至少1种化合物0.5~25质量%,
通式(11)
通式(12)
式中,R1”为氢或碳原子数1~24的烷基,R3”为碳原子数1~8的烃基,R2”、R4”和R5”分别独立地选自碳原子数4~24的烃基;侧链上可以具有烷基、羟基、苯基等取代基。
6.根据权利要求1所述的电梯缆绳用润滑脂,其特征在于:
所述触变性赋予剂为羟基硬脂酸、乙二胺或1,6-己二胺。
7.根据权利要求1所述的电梯缆绳用润滑脂,其特征在于:
还含有重均分子量在500以上100,000以下的增粘剂。
8.根据权利要求5所述的电梯缆绳用润滑脂,其特征在于:
作为所述增粘剂,含有直链烃、支链烃、饱和环状烃和芳香烃中的至少1种5~40质量%。
9.根据权利要求1所述的电梯缆绳用润滑脂,其特征在于:
还含有作为增稠剂的矿物油系烃蜡或合成烃蜡0.5~25质量%。
10.根据权利要求1所述的电梯缆绳用润滑脂,其特征在于:
还含有矿物油、合成酯油、合成醚油或合成烃油。
11.根据权利要求1所述的电梯缆绳用润滑脂,其特征在于:
所述电梯缆绳用润滑脂的不混合稠度为200~400,混合稠度高于不混合稠度,滴点在30℃以上120℃以下。
12.一种电梯缆绳,其特征在于:
包括将多根钢丝绞合而形成的股线、和芯缆,
以所述芯缆为中心,在所述芯缆的周围绞合有多根所述股线,
所述股线涂布或浸渗有权利要求1所述的所述电梯缆绳用润滑脂。
13.根据权利要求12所述的电梯缆绳,其特征在于:
所述芯缆浸渗有含有多环烷烃化合物的油,所述股线涂布或浸渗有所述电梯缆绳用润滑脂。
14.一种曳引式电梯,其特征在于,具备:
缆绳、卷起所述缆绳的提升绞车、与所述缆绳连接的平衡重、和与所述缆绳连接并且通过所述缆绳被卷起而受到驱动的轿厢,
所述缆绳为权利要求12所述的电梯缆绳。
15.根据权利要求14所述的曳引式电梯,其特征在于:
还具备将权利要求1所述的所述电梯缆绳用润滑脂涂布于所述缆绳的机构。
16.一种曳引式电梯的保养方法,其特征在于:
所述曳引式电梯具备:缆绳、卷起所述缆绳的提升绞车、与所述缆绳连接的平衡重、与所述缆绳连接并且通过所述缆绳被卷起而受到驱动的轿厢,
在该保养方法中,将权利要求1所述的所述电梯缆绳用润滑脂涂布于所述缆绳。
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