JP2009173814A - 水系潤滑剤組成物及び加工方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の水系潤滑剤組成物は、基油を含む水系溶媒又は分散剤及び防錆剤の少なくとも一方を含む水系溶媒中にフラーレン等のナノカーボン材料を含有する。また、本発明の加工方法は、本発明の潤滑剤組成物又はその希釈物を用いて被加工材の加工を行う。
【選択図】なし
Description
本発明の潤滑剤組成物に含まれる上記ナノカーボン材料の種類、構造及び形状には特に限定はない。上記ナノカーボン材料としては、例えば、カーボンナノチューブ(一枚のグラファイトシートがチューブ状に丸まった単層タイプ及びこのチューブが入れ子状に複数層重なった多層タイプ)、フラーレン、カーボンナノファイバ、カーボンナノ粒子(ナノホーンを含む)、CNナノチューブ、CN(ナノ)ファイバ、CNナノ粒子、BCNナノチューブ、BCN(ナノ)ファイバ、及びBCNナノ粒子が挙げられる。
本発明の加工方法は、本発明の潤滑剤組成物又はその希釈物(以下、単に「潤滑剤組成物等」という。)を用いて被加工材を加工する。本発明の加工方法では、必ずしも被加工物表面にナノカーボン材料を含む膜を形成する必要はない。また、本発明の加工方法では、ナノカーボン材料の塗布と潤滑剤組成物の塗布とを別工程とする必要はない。
以下に記載の方法により、本実施例で使用したフラーレン誘導体を合成した。
水酸化及びアミノ化フラーレンは、特開2007−176899号公報に記載の方法により合成した。C60フラーレン(商品名「nanom purplex ST」、フロンティアカーボン株式会社製)1.53g、30%過酸化水素水150ml、及び28%アンモニア水61mlを、冷却管付きの500mlナス型フラスコに入れ、60℃で12時間攪拌した。得られた懸濁液を遠心分離(3000rpm、20分間)することにより、上澄み液と沈殿物に分離した。この上澄み液にエタノール450mlを加え、析出した固体を遠心分離(10000rpm、15分間)により分離して取り出した。この固体を35mlの純水に溶解して、攪拌下でエタノール150mlに滴下した。析出した淡黄色懸濁物を、350mlのエタノールで2回超音波洗浄し、2日間常温で真空乾燥して、淡黄色の生成物である水酸化及びアミノ化フラーレン1.2gを得た。該生成物の元素分析値はC;34.9%、H;4.8%、N;11.3%であった。
水酸化フラーレンは、Long Y. Chiang and others : J. Org. Chem. 1994, 59, 3960-3968に記載の方法で合成した。C60フラーレン(商品名「nanom purplex ST」、フロンティアカーボン株式会社製)2.284g及び30%発煙硫酸12mlを、冷却管付きの100mlナスフラスコに入れ、65℃で6時間反応させた。反応物を氷冷した純水50mlに滴下し、得られた赤褐色懸濁物をNo.6ろ紙(保留粒子3ミクロン)で吸引ろ過した。ろ過物を100mlの純水に分散させ、85℃で5.5時間加熱・攪拌し、その後、室温まで冷却した。懸濁物を遠心分離(13000rpm、1時間)で沈降させた。この操作を上澄み液が中性になるまで4回行った。得られた沈降物を40℃で5時間真空乾燥し、赤褐色固体である水酸化フラーレン2.42gを得た。
硫酸化フラーレンは、Long Y. Chiang and others : J. Org. Chem. 1994, 59, 3960-3968の方法を参考にして合成した。上記(B)で得られた水酸化フラーレン1.01g及び30%発煙硫酸59mlを、200mlのナスフラスコに入れ、室温〜35℃で3日間攪拌した。得られた褐色液を、攪拌下で氷冷したエーテル600mlに滴下した。静置後、上澄み液を除き、残った濃縮液を遠心分離(10000rpm、15分間)し、沈降物を取り出した。この沈降物について、エーテル洗浄−遠心分離(10000rpm、15分間)を4回繰り返し、その後、4時間真空乾燥して、赤褐色の粉体である硫酸化フラーレン0.82gを得た。
フラーレンのγ−シクロデキストリン包接物は、Koichi Komatsu and others : J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1999, 2963-2966 を参考にして合成した。C60フラーレン(商品名「nanom purplex ST」、フロンティアカーボン株式会社製)0.2083g、γ−シクロデキストリン1.4237g、及び直径1.75mmの高純度ジルコニア球80gを、蓋付きの100ml金属製容器に入れ、プロペラ式攪拌機で攪拌した。攪拌条件は920rpm−30分間である。得られた茶褐色粉末を80mlの純水に分散させ、次いで0.65μメンブランフィルターで吸引ろ過した。紫色のろ液中のフラーレンを、紫外可視吸光光度計を用いて335nmの波長で定量した。ろ液中のフラーレン濃度は1180ppmであった。
基油として、ユシロ化学工業株式会社製水溶性切削油「FGE201」を用いた。基油、フラーレン及びフラーレン誘導体、硫黄系極圧添加剤(ポリスルフィド)、γ−シクロデキストリン、及び水を表1に示す割合で配合し、試料1〜8の各潤滑剤組成物を調製した。
上記試料1〜8の各潤滑剤組成物を用いて潤滑試験を行った。シェル高速四球試験機を用い、耐摩耗性、平均摩擦係数、及び耐荷重能を測定した。また、振り子試験機を用いて摩擦係数を測定した。耐摩耗性及び平均摩擦係数の評価条件、耐荷重能の評価条件、並びに摩擦係数の測定条件を表2に示す。以上の測定結果を表1に併記する。
Claims (7)
- 基油を含む水系溶媒又は分散剤及び防錆剤の少なくとも一方を含む水系溶媒中にナノカーボン材料を含有することを特徴とする水系潤滑剤組成物。
- 上記ナノカーボン材料がフラーレンである請求項1記載の水系潤滑剤組成物。
- 上記フラーレンが水溶性のフラーレン誘導体又はフラーレン包接物である請求項2記載の水系潤滑剤組成物。
- 水系潤滑油組成物100質量%中、上記ナノカーボン材料の含有量が0.01〜20質量%である請求項1乃至3のいずれかに記載の水系潤滑剤組成物。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載の水系潤滑剤組成物を希釈剤により希釈することにより得られ、水系潤滑剤組成物の希釈物100質量%中、上記ナノカーボン材料の含有量が0.01〜5質量%であることを特徴とする水系潤滑剤組成物。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載の水系潤滑剤組成物又はその希釈物を用いて被加工材を加工することを特徴とする加工方法。
- 上記水系潤滑剤組成物又はその希釈物は、上記被加工材の加工部位に液状で供給される請求項6記載の加工方法。
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