JP2009286951A - 潤滑剤組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】難燃性、耐火性に優れた潤滑剤組成物を提供する。
【解決手段】液状潤滑油又は半固体状潤滑剤に、耐火性・難燃性付与剤として第三リン酸カルシウムを含有させて潤滑剤組成物とする。この第三リン酸カルシウムは全組成物に対して０．１〜６０質量％使用するとよい。この潤滑剤組成物は難燃性及び耐火性に優れており、また第三リン酸カルシウムは生態系への悪影響もほとんどないことから、種々の分野に広範囲に使用することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、潤滑剤組成物の改良に関し、特に産業用機械等の潤滑箇所へ適用できる難燃性・耐火性に優れた潤滑剤組成物に関する。

近年、機械技術が益々発展する中で、機器は高速・高温・高荷重条件下で運転されるようになってきている。したがって、このような箇所に使用している潤滑剤組成物は、劣化や異物の混入等により軟化するので、高温箇所へ垂れ落ちることを想定しなければならない。また、火元のあるような苛酷な条件下で、ころがり軸受、すべり軸受、ギヤー駆動部等へ潤滑剤を充填するような場合もある。
そこで、このような火災危険性のある箇所へ用いる潤滑剤は、より難燃性という特性を有するものであるとともに、たとえ着火しかけたとしてもすぐに自己消火すること、すなわち耐火性に優れていることが望まれる。

従来、このような箇所に用いられる潤滑剤としては、鉱油を基油としたリチウム石けんやウレア等を含有した潤滑剤が使用されている。
これらの難燃性、耐火性向上のためには、添加剤の配合技術によるもの（特許文献１）、増ちょう剤や基油の組成の改良によるもの（特許文献２、特許文献３）などが試みられているが、未だ充分に満足のいくものが得られていない。
特開平８−１９９１８３号公報 特開平２００４−６７８４３号公報 特表平６−５１１２７７号公報

本発明は、これまでに得ることが難しかった難燃性・耐火性を有している潤滑剤組成物を得ようとするものである。また、更に、潤滑性能、耐水性、防錆性等の総合性能に優れた潤滑剤組成物を得ようとするものである。

本発明者等は、潤滑剤類の試験、研究の過程において第三リン酸カルシウムを加えた潤滑剤組成物が、極めて優れた難燃性・耐火性を有することを見出し、こうした知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は潤滑剤組成物中に難燃性・耐火性付与剤として第三リン酸カルシウムを含有させるものである。
この第三リン酸カルシウムは、通常、全組成物に対して約０．１〜６０質量％程度を使用するとよい。この第三リン酸カルシウムは液状潤滑油又は半固体状潤滑剤に加えられて本潤滑剤組成物にされる。

本発明によれば、極めて優れた難燃性能および耐火性能を発揮する潤滑剤組成物を得ることができ、この潤滑剤組成物は、第三リン酸カルシウムを鉱油、合成油、動植物油等の他、各種の添加剤を含む従来一般の潤滑油その他の液状潤滑油に加えることによって容易に得ることができる。また、増ちょう剤以外の各種の添加剤を含んでいたり、含んでいない半固体状潤滑剤に加えて混合することによっても容易に得られる。上記液状潤滑油と混合する場合には、第三リン酸カルシウムに増ちょう効果があるため、混合時の分散性が良好で一層使用し易い。
更に、この第三リン酸カルシウムを含む潤滑剤組成物は、苛酷な条件下での摩耗の低減、摩擦係数の低減や温度上昇の抑制、各種材料、例えば、ゴムや樹脂材料との適合性の改善を図ることにも有効である。

本発明の潤滑剤組成物は、用途として、より苛酷な温度条件下で使用される場合に好適であるが、勿論、一般に使用される機械、軸受、直動装置、継手、歯車等に使用可能であることは当然である。
その用途としては、例えば、パワーショベル、ブルドーザー、クレーン車等の建設機械、鉄鋼、製紙工業、林業、農業機械、化学プラント、発電設備、乾燥炉、複写機、鉄道車両、シームレスパイプのネジジョイント等の各種高温部位に好適に用いることができる。
また、例えば、自動車では、スターター、オルターネーター及び各種アクチュエーター部のエンジン周辺、プロペラシャフト、等速ジョイント（ＣＶＪ）、ホイールベアリング及びクラッチ等のパワートレイン、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）、制動装置、ボールジョイント、ドアヒンジ、ハンドル部、冷却ファンモーター、ブレーキのエキスパンダー等の各種部品のような非常に高温の部位に用いるのに好適である。
その他の用途としては、ハードディスク軸受用、プラスチック潤滑用、カートリッジグリース等が挙げられる。
そして、上記第三リン酸カルシウムは生態系への悪影響もほとんどないことから、更に種々の分野に広範囲に使用することができる。

本発明における第三リン酸カルシウムは、一般的には〔Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２〕_３・Ｃａ（ＯＨ）_２で表わされるヒドロキシアパタイト組成の化学構造を有しているものであるが、Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２で表されるものを使用することもできる。
本発明において下記する実施例などにおいては、〔Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２〕_３・Ｃａ（ＯＨ）_２を用いており、含有量もこれに基づく質量で表示している。

上記第三リン酸カルシウムを含有させるものとしては、液状潤滑油であっても、半固体状潤滑剤であっても、いずれでも使用することができる。
液状潤滑油としては、鉱油、合成油、動植物油などが挙げられ、各種の添加剤をすでに含んでいる一般の潤滑油を用いることもできる。
上記した、半固体状の潤滑剤組成物、或いは、液状の潤滑油に用いられる基油としては、通常の潤滑油に使用される鉱油、合成油、動植物油、これらの混合油を適宜使用することができる。
特に、ＡＰＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ；米国石油協会）基油カテゴリーでグループ１、グループ２、グループ３、グループ４などに属する基油を、単独または混合物として使用することができる。

グループ１基油には、例えば、原油を常圧蒸留して得られる潤滑油留分に対して、溶剤精製、水素化精製、脱ろうなどの精製手段を適宜組み合わせて適用することにより得られるパラフィン系鉱油がある。

グループ２基油には、例えば、原油を常圧蒸留して得られる潤滑油留分に対して、水素化分解、脱ろうなどの精製手段を適宜組み合わせて適用することにより得られたパラフィン系鉱油がある。ガルフ社法などの水素化精製法により精製されたグループ２基油は、全イオウ分が１０ｐｐｍ未満、アロマ分が５％以下であり、本発明において好適に用いることができる。

グループ３基油およびグループ２プラス基油には、例えば、原油を常圧蒸留して得られる潤滑油留分に対して、高度水素化精製により製造されるパラフィン系鉱油や、脱ろうプロセスにて生成されるワックスをイソパラフィンに変換・脱ろうするＩＳＯＤＥＷＡＸプロセスにより精製された基油や、モービルＷＡＸ異性化プロセスにより精製された基油があり、これらも本発明において好適に用いることができる。

合成油としては、例えば、ポリオレフィン、セバシン酸ジオクチルの如き二塩基酸のジエステル、ポリオールエステル、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、エステル、ポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシアルキレングリコールエステル、ポリオキシアルキレングリコールエーテル、ポリフェニルエーテル、ジアルキルジフェニルエーテル、含フッ素化合物（パーフルオロポリエーテル、フッ素化ポリオレフィン等）、シリコーンなどが挙げられる。

上記ポリオレフィンには、各種オレフィンの重合物、又はこれらの水素化物が含まれる。オレフィンとしては任意のものが用いられるが、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン、炭素数５以上のα−オレフィンなどが挙げられる。ポリオレフィンの製造にあたっては、上記オレフィンの１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いても良い。特にポリα−オレフィン（ＰＡＯ）と呼ばれているポリオレフィンが好適であり、これはグループ４基油である。

天然ガスの液体燃料化技術のフィッシャートロプッシュ法により合成されたＧＴＬ（ガストゥリキッド）は、原油から精製された鉱油基油と比較して、硫黄分や芳香族分が極めて低く、パラフィン構成比率が極めて高いため、酸化安定性に優れ、蒸発損失も非常に小さいため、本発明の基油として好適に用いることができる。

半固体状潤滑剤としては、グリースやペースト、コンパウンドなどが挙げられる。半固体状とするために液状潤滑油に加える増ちょう剤（粘ちょう剤）としては、ウレア化合物、アルカリ金属石けん、アルカリ金属複合石けん、アルカリ土類金属石けん、アルカリ土類金属複合石けん、アルカリ金属スルフォネート、アルカリ土類金属スルフォネート、アルミニウム石けん、アルミニウム複合石けん、テレフタラメート金属塩、クレイ、ポリテトラフルオロエチレン、シリカ（酸化ケイ素）などが上げられ、これらの１種または２種以上を併せて使用することができ、これ以外にも液状物質に粘ちょう効果を付与するものはいずれも使用できる。
これら半固体状潤滑剤は、各種の添加剤を含んでいる市販グリースその他の製品を用いてもよく、特にウレアグリース、リチウム石けんグリース、リチウム複合石けんグリース、カルシウムスルフォネートグリース、アルミニウム複合石けんグリース、バリウム複合石けんグリース、ナトリウムテレフタラメートグリース、クレイグリース、シリカグリース、ポリテトラフルオロエチレングリースなどを用いると効果が高い。

本発明の潤滑剤組成物は、上記液状潤滑油や半固体状潤滑剤に第三リン酸カルシウムを加えてよく混合、混練することによって容易に得ることができる。第三リン酸カルシウムを加える量が増えていくに従って、潤滑剤組成物の粘ちょう度が増していく。
この第三リン酸カルシウムの使用量は、潤滑剤組成物の全組成物量に対して、約０．１〜６０質量％、好ましくは約０．５〜５０質量％、さらに好ましくは約２〜４０質量％を配合するようにすると良い。これによって、粘ちょう度の増したグリース状の潤滑剤組成物を得ることができる。
組成物全量に対して、第三リン酸カルシウムの配合量が１質量％未満の場合には、通常グリースと言われているような状態にはならないが、粘ちょう度の増加は見られるので、得られた状態に適合する用途に用いることができる。また、４０質量％を越える場合には潤滑剤組成物が硬くなるが、その状態に合った適宜の用途に用いることができる。

本発明の潤滑剤組成物には、更に、その用途に応じて防錆剤、防食剤、酸化防止剤、極圧剤、固体潤滑剤、分散剤、界面活性剤、付着性向上剤（ポリマーなど）、油性剤、摩擦低減剤、耐摩耗剤その他の添加剤を適宜に併用することができる。
上記防錆剤、防食剤としては一般に使用されるものが挙げられる。例えば、有機酸誘導体を用いることができ、中でも特にコハク酸エステル誘導体、アスパラギン酸誘導体、ザルコシン酸誘導体、４-ノニルフェノキシ酢酸等が好ましいものとして挙げられる。
また、有機アミン誘導体や有機アミド誘導体があり、中でも、ジエタノールアミン、モノアルキル一級アミン、ジアミン・ジ脂肪酸塩、ジアミン、イソステアリン酸のアミド、オレイン酸のアミド等が好ましいものとして挙げられる。
その他のものとして、スルフォン酸塩（Ｃａスルフォネート、Ｎａスルフォネート、Ｂａスルフォネート等）、硫化脂肪酸、界面活性剤（ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート、ソルビタンモノラウレート、ステアリン酸・オレイン酸のモノ・ジグリセライド等）等も好ましいものとして挙げられる。
他にも、ナフテン酸塩、二塩基酸のアルカリ金属塩、二塩基酸のアルカリ土類金属塩若しくはベンゾトリアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、チオカーバメートから選ばれるものも良く、好ましいものとして、セバシン酸ナトリウム及びベンゾトリアゾール、或いはそれらを併用したものも挙げられる。

また、酸化防止剤としては、アミン系、フェノール系、ホスファイト系、硫黄系、ジアルキルジチオリン酸塩等の酸化防止剤を使用することができる。
極圧剤、耐摩耗剤としては、硫化油脂、硫化オレフィン、ジチオカルバミン酸亜鉛やジチオカルバミン酸モリブデン等のジチオカルバミン酸塩等の硫黄化合物や、リン酸エステル，酸性リン酸エステル，亜リン酸エステル，酸性亜リン酸エステル，リン酸エステルのアミン塩，亜リン酸エステルのアミン塩，酸性リン酸エステルのアミン塩，酸性亜リン酸エステルのアミン塩等のリン化合物や、チオリン酸エステル、ジチオリン酸亜鉛，ジチオリン酸モリブデン等のジチオリン酸塩等の硫黄リン化合物、モリブデンアミン化合物その他のモリブデン化合物等々の使用が可能である。
固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン、グラファイト、メラミンシアヌレート、窒化ホウ素、雲母、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などがあげられる。
上記したその他の添加剤は、勿論、市販の液状潤滑油または半固体状潤滑剤中に、予め添加されている状態で使用することができる。

以下に実施例及び比較例を挙げて更に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
実施例及び比較例のために下記の試料（市販のグリース）を用意した。
１．市販のリチウム石けんグリース：昭和シェル石油株式会社製 アルバニヤＥＰ１(比較例１)
２．市販のリチウム複合石けんグリース ：昭和シェル石油株式会社製 アルビダＥＰ１（比較例２）
３．市販のウレアグリース：新日本石油株式会社製 ＥＮＳグリース（比較例３）
４．市販のクレイグリース：昭和シェル石油株式会社製 ダリナＲＬ−２（比較例４）
５．市販のナトリウムテレフタラメートグリース：昭和シェル石油株式会社製 バリアントＭ３（比較例５）
６．市販のバリウム複合石けんグリース：ＮＯＫクリューバー製 ＩＳＯＦＬＥＸ ＮＢＵ―１５（比較例６）
７．市販のシリカグリース：コスモ石油株式会社製 コスモスペシャルグリースＨ１（比較例７）

（実施例１〜２１）
表１〜７に示すように、上記した試料１〜７の市販のグリースに、第三リン酸カルシウムを２〜１０質量％となるように加えて室温で混練した後、三本ロールミルで処理し、均一状態に仕上げて潤滑剤組成物を得た。
（実施例２２）
パラフィン系鉱油（１００℃の動粘度が約１５ｍｍ²／ｓ）９０質量％に１０質量％の第三リン酸カルシウムを加えて室温で混練した。
（実施例２３）
市販のポリアルファ−オレフィン油（ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ製 ＳＨＦ４０３，１００℃の動粘度が約４０ｍｍ²／ｓ）９０質量％に１０質量％の第三リン酸カルシウムを加えて室温で混練した。
（実施例２４）
市販のアルキルジフェニルエーテル油（株式会社松村石油研究所製 モレスコハイルーブ ＬＢ−１００（１００℃の動粘度が約１２．６ｍｍ²/ｓ））９０質量％に１０質量％の第三リン酸カルシウムを加えて室温で混練した。

（試験）
実施例１〜２４、比較例１〜７について、難燃性・耐火性を調べるために、下記のマッチ棒燃焼性試験を行って評価した。
マッチ棒燃焼性試験は、ＮＬＧＩ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ Ｇｒｅａｓｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）Ｓｐｏｋｅｓｍａｎ Ｎｏｖ，１９８８に紹介された方法に準じて行った。
先ず、ＪＩＳ Ｋ２２２０（ＡＳＴＭ Ｄ９４２）の酸化安定度試験に用いるガラス製容器に、実施例又は比較例を４±0.01ｇを詰め、その上に火の付いたマッチ棒を１本のせ、燃焼性を観察した。評価は下記によった。
（１）激しく燃える
（２）燃えない

（考察）
表1〜表８に示すように、比較例１〜７に示す市販のグリースに第三リン酸カルシウムが２質量％、５質量％、１０質量％となるように加えて調製した実施例１〜実施例２４の潤滑剤組成物はマッチ棒燃焼性試験においていずれも燃えないのに対して、比較例１〜７のものは激しく燃えることが判明した。
このように、液状潤滑油や半固体状潤滑剤に、第三リン酸カルシウムを含有させることによって、難燃性・耐火性において大きな効果を挙げていることがわかる。

Claims (6)

1. 難燃性・耐火性付与剤として第三リン酸カルシウムを含有することを特徴とする潤滑剤組成物。
2. 全組成物に対して０．１〜６０質量％の第三リン酸カルシウムを含む請求項１に記載の潤滑剤組成物。
3. 潤滑剤組成物中には液状潤滑油又は半固体状潤滑剤が含まれている請求項２に記載の潤滑剤組成物。
4. 上記液状潤滑油が、鉱油、合成油、動植物油の少なくとも１種である請求項３に記載の潤滑剤組成物。
5. 上記半固体状潤滑剤が、上記液状潤滑油に、ウレア化合物、アルカリ金属石けん、アルカリ金属複合石けん、アルカリ土類金属石けん、アルカリ土類金属複合石けん、アルカリ金属スルフォネート、アルカリ土類金属スルフォネート、アルミニウム石けん、アルミニウム複合石けん、テレフタラメート金属塩、クレイ、ポリテトラフルオロエチレン、シリカ(酸化ケイ素）の少なくとも１種の増ちょう剤を含有するものである請求項３または４に記載の潤滑剤組成物。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の潤滑剤組成物が潤滑剤として使用されている軸受、直動装置、継手または歯車。