JP2016069455A - 熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑油特性に影響を与えることなく液化温度を任意に調整できる熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物およびその方法を提供する。【解決手段】液状潤滑油基油、脂肪族アミド、および脂肪族炭化水素アルコールを含有する熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物および液状潤滑油基油および脂肪族アミドを含有する熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物に脂肪族炭化水素アルコールを添加して、前記熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物の液化温度を低下させる方法。【選択図】なし

Description

本発明は、脂肪族アミドを含有する熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物に関する。

使用バルク温度領域では、グリースと同様に半固体ゲル状であるが、摺動接触部位など局所的高温領域になると均一に溶解し、グリースの欠点である異物の析出がなく、グリースでは実現不可能な卓越した低摩擦特性を示し、大幅な省エネ性能を示す熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物が知られている（特許文献１〜４参照）。この熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物は、数十〜百数十℃の融点をもつビスアミドやモノアミドを潤滑油基油に所定量配合することにより、グリースと類似した半固体状ゲルとなるため油漏れ、油の飛散を防止でき、かつ潤滑摺動部で融点以上になるとビスアミドやモノアミドが溶解するが、異物が析出するグリースの欠点は起こりえず、それとともに、ビスアミドやモノアミドの持つ低摩擦特性を活用するものである。

ところで、潤滑剤は使用する潤滑部位に応じて、また、その作動状況に応じて、潤滑剤の適切な液化温度の設計が必要となる。しかし、このような潤滑剤の液化温度は、含有される脂肪族アミドの融点で決定され、融点は脂肪族アミドの分子構造に依存する。基油の含有量や種類を変えることによって液化温度は数度の範囲で変わるものの、用途に応じた硬さに仕上げるためには基油と脂肪族アミドを一定の比率で配合する必要があり、さらに用途に応じた要求性能を満たすためには基油の種類の変更は難しい。このため、使用する潤滑部位に応じ、使用態様に適した任意の液化温度の潤滑剤を得ることができなかった。
また、脂肪族アミドの分子構造は、潤滑特性に影響を与えるため、潤滑条件に最適な脂肪族アミドを設定すると、その液化温度は一義的に決まるため、潤滑条件に最適な液化温度に設定することができなかった。

国際公開２００６／０５１６７１号 国際公開２００７／１１６６４２号 特開２００８‐２３１２９３号公報 特開２００８‐２３９８４０号公報

本発明は、上記現状に鑑みなされたもので、潤滑特性に影響を与えることなく液化温度を任意に調整できる熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物およびその方法を提供するものである。

本発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意研究を進めた結果、特定のアルコールを含有させることにより、潤滑特性に影響を与えることなく、その含有量に応じて、潤滑剤の液化温度を低下できることを見出した。
本発明は、かかる知見に基づきなされたもので、次の通りである。

〔１〕液状潤滑油基油、脂肪族アミド、および脂肪族炭化水素アルコールを含有する熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物。
〔２〕脂肪族アミドを液状潤滑油基油１００質量部に対して、０.０１〜５００質量部配合する上記〔１〕に記載の熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物。
〔３〕脂肪族炭化水素アルコールを脂肪族アミド１質量部に対して、０.０５〜５質量部添加する上記〔１〕または〔２〕に記載の熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物。
〔４〕脂肪族炭化水素アルコールが炭素数４〜２０の脂肪族アルコールである上記〔１〕〜〔３〕のいずれか１項に記載の熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物。

〔５〕脂肪族アミドが下記一般式（１）〜（３）で表される少なくとも１種の化合物である上記〔１〕〜〔４〕のいずれか１項に記載の熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物。
Ｒ^１‐ＣＯ‐ＮＨ‐Ａ^１‐ＮＨ‐ＣＯ‐Ｒ^２ （１）
Ｒ^３‐ＮＨ‐ＣＯ‐Ａ^２‐ＣＯ‐ＮＨ‐Ｒ^４ （２）
Ｒ^５‐ＣＯ‐ＮＨ‐Ｒ^６ （３）
（上記式中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５は、それぞれ独立して、炭素数５〜２５の飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基、Ｒ^６は水素または炭素数５〜２５の飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基、Ａ^１、Ａ^２は、炭素数１〜１０のアルキレン基、フェニレン基又はアルキルフェニレン基、あるいはこれらが組み合わされたかたちである炭素数１〜１０の２価の炭化水素基を示す。）
〔６〕液状潤滑油基油および脂肪族アミドを含有する熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物に脂肪族炭化水素アルコールを添加して、前記熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物の液化温度を低下させる方法。

本発明は、脂肪族炭化水素アルコールと脂肪族アミドの相互作用により、熱可逆性ゲル状潤滑剤の液化温度を変えることができるため、所望の液化温度を有する熱可逆性ゲル状潤滑剤を簡便に得ることができる。

本発明は、液状潤滑油基油および脂肪族アミドを含有する熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物に脂肪族炭化水素アルコールを含有させたものである。
［液状潤滑油基油］
液状潤滑油基油としては、通常、潤滑油として使用されるものであれば、鉱油系、合成油系、あるいはそれらの混合物のいずれも使用することができる。
液状潤滑油基油は、４０℃における動粘度が３〜５００ｍｍ^２／ｓのものが使用でき、８〜１００ｍｍ^２／ｓのものがより好ましい。さらに、好ましくは、粘度指数は９０以上、より好ましくは９５〜２５０であり、好ましくは、流動点は−１０℃以下、より好ましくは−１５〜−７０℃であり、引火点が１５０℃以上が好ましい。
なお、液状潤滑油基油が混合物の場合、該混合物として上記物性を満足するものであれば、混合前の油が引火点以外の上記物性の範囲を外れるものであっても使用することができる。

鉱油系潤滑油基油は、通常、原油を常圧蒸留し、あるいはさらに減圧蒸留して得られる留出油を各種の精製プロセスで精製した潤滑油留分を基油とし、これをそのまま、或いはこれに各種の添加剤等を調合して調製される。前記精製プロセスは、水素化精製、溶剤抽出、溶剤脱ろう、水素化脱ろう、硫酸洗浄、白土処理などであり、これらを適宜の順序で組み合わせて処理して、本発明に好適な鉱油系潤滑油基油を得ることができる。異なる原油あるいは留出油を、異なるプロセスの組合せ、順序により得られた、性状の異なる複数の精製油の混合物も好適な鉱油系潤滑油基油として用いることができる。

合成油系潤滑油基油は、耐熱性の高い、例えば、ポリ‐α‐オレフィン（ＰＡＯ）、脂肪酸エステル、低分子量エチレン・α‐オレフィン共重合体、シリコーン油、フッ素化油、アルキルナフタレンなどを単独であるいは組み合わせて基油として用いることができる。さらに、これらをそのまま、或いはこれに各種の添加剤等を調合して調製されるものが使用できる。
なお、鉱油系潤滑油基油、合成油系潤滑油基油は、それぞれ単独で用いてもよいし、両者を適宜の割合で混合して用いることもできる。

［脂肪族アミド］
脂肪族アミドは、ビスアミドまたはモノアミドを挙げることができる。
本発明におけるビスアミドは、ジアミンの酸アミドでも、ジ酸の酸アミドのいずれでも良い。好ましく用いられるビスアミドは、融点が８０〜１８０℃、より好ましくは、１００〜１７０℃、分子量が２４２〜９３２、より好ましくは、２９８〜８７６である。
好ましく用いられるジアミンの酸アミドは、下記一般式（１）で表されるものである。
Ｒ^１‐ＣＯ‐ＮＨ‐Ａ^１‐ＮＨ‐ＣＯ‐Ｒ^２ （１）
ここで、Ｒ^１、Ｒ^２は、それぞれ独立して、炭素数５〜２５の飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基であり、Ａ^１は、炭素数１〜１０のアルキレン基、フェニレン基又はアルキルフェニレン基、あるいはこれらが組み合わされたかたちである炭素数１〜１０の２価の炭化水素基である。

好ましく用いられるジ酸の酸アミドは、下記一般式（２）で表されるものである。
Ｒ^３‐ＮＨ‐ＣＯ‐Ａ^２‐ＣＯ‐ＮＨ‐Ｒ^４ （２）
ここで、Ｒ^３、Ｒ^４は、それぞれ独立して、炭素数５〜２５の飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基であり、Ａ^２は、炭素数１〜１０のアルキレン基、フェニレン基又はアルキルフェニレン基、あるいはこれらが組み合わされたかたちである炭素数１〜１０の２価の炭化水素基である。

ジアミンの酸アミドとしては、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスイソステアリン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、メチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、ｍ‐キシリレンビスステアリン酸アミド等が好ましく、また、ジ酸の酸アミドは、Ｎ,Ｎ’‐ジステアリルセバシン酸アミド等が好ましい。これらのなかでも、エチレンビスステアリン酸アミドが特に好ましい。

モノアミドとしては、一般式（３）で表されるものが好ましく用いられる。
Ｒ^５−ＣＯ−ＮＨ−Ｒ^６ （３）
ここで、Ｒ^５は炭素数５〜２５の飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基、Ｒ^６は水素または炭素数５〜２５の飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基である。
具体的には、ラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミド等の飽和脂肪酸アミド、オレイン酸アミドやエルカ酸アミドなどの不飽和脂肪酸アミド、及びステアリルステアリン酸アミドやオレイルオレイン酸アミド等の長鎖脂肪酸と長鎖アミンによる置換アミド類（上記一般式でＲ^６が水素でないモノアミド）のいずれでも良い。しかし、高温で使用されることを考えると、ビスアミドに近い分子量を持つ置換アミドが好ましい。好ましく用いられるモノアミドは、融点が３０〜１３０℃、より好ましくは５０〜１２０℃であり、さらに分子量が１１５〜７４５、より好ましくは１５７〜６８９である。

本発明の熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物に配合される脂肪族アミドの量は、液状潤滑油基油１００質量部に対して合計量で０.０１〜５００質量部が好ましく、０.０５〜２５０質量部がより好ましい。０.０１質量部以上とすることによりゲル状で充分な低摩擦特性が得られ、５００質量部以下とすることにより摺動部における液状潤滑油基油の量を十分に保持でき、摩擦の増大を防止できる。

［脂肪族炭化水素アルコール］
脂肪族炭化水素アルコールは、脂肪族炭化水素の少なくとも一つの水素が水酸基に置換したものである。この脂肪族炭化水素は飽和でも不飽和でも、また、直鎖でも、分岐鎖でも良い。この炭素数は４〜２０が好ましく、６〜１８がより好ましい。
この脂肪族炭化水素アルコールは炭化水素鎖の末端の水素が水酸基に置換したもの、また、水酸基を一つ有する一価アルコールが好ましく、特には、炭化水素鎖の末端の水素が一つだけ水酸基に置換した一価アルコール、いわゆる脂肪族アルコールがより好ましい。
本発明の熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物に配合される脂肪族炭化水素アルコールの量は、脂肪族アミドの合計量１質量部に対して０.０５〜５質量部が好ましく、０.１〜２質量部がより好ましい。脂肪族炭化水素アルコールの配合量が０.０５質量部以下では、液化温度の低下が小さく、５質量部以上とすると潤滑特性に影響を与えるため、好ましくない。
なお、この脂肪族炭化水素アルコールは、その種類や脂肪族アミドの種類、添加量および液状潤滑油基油により、液化温度の低下の程度は異なるが、同一のアミド含有潤滑剤においては、添加量に応じて、すなわち、添加量を多くすると、より低下させることができる。

［その他の添加剤］
本発明の熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物には、必要に応じて、摩擦調整剤、酸化防止剤、摩耗防止剤、錆止め剤、流動点降下剤、金属不活性化剤、消泡剤、粘着性を付与する付着剤など、潤滑油に一般的に使用される添加剤を配合できる。

〔調製方法〕
本発明の熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物は、所定量の液状潤滑油基油、脂肪族アミドおよび脂肪族炭化水素アルコール、その他の添加剤を配合、混合した後に、脂肪族アミドの融点以上に加熱し、冷却して調製しても良く、液状潤滑油基油と脂肪族アミドを混合し、加熱溶融したところに、脂肪族炭化水素アルコール、その他の添加剤を配合、混合し、冷却しても良い。
なお、上記加熱は、脂肪族アミドの融点より５℃以上にすることが好ましく、１０℃以上がより好ましい。

このように、脂肪族アミドを少なくとも液状潤滑油基油の存在下に、一度脂肪族アミドの融点以上に加熱して、冷却すると、三次元網目構造を形成する脂肪族アミド化合物中に液状潤滑油基油が保持されて半固体状のゲルとなっているが、微視的には液状潤滑油基油は、網目構造内を自由に動き回っている。これは、例えば、多孔質の細い空隙にゲル状の潤滑性を有する組成物が接触する場合、毛細管現象によって、ゲル中の液状潤滑油基油がゲルから細い空隙に移動できることを示し、又は逆に液状潤滑油基油がシステムに余分に存在している場合、ゲルの三次元構造が毛細管現象となって、ゲル内にこれら余分の液状潤滑油基油を取り込むことを示している。
そして、ここに、脂肪族炭化水素アルコールを含有させると、脂肪族アミドとの相互作用により、ゲル状潤滑剤の液化温度が低下する。この液化温度の低下の大きさは、添加量に依存する。

（実施例１）
次に示す各成分を表１に示す割合（質量％）で配合、混合し、融点以上（配合されるアミドの融点のうち、最も高い融点よりも１０℃高い温度）に加熱し、撹拌後、均一に溶解したことを確認し、室温まで冷却して、潤滑剤を調製した。熱特性、潤滑性の評価を行い、表１に併せて示す。

［A］液状潤滑油基油
A1：鉱油系潤滑油基油（４０℃動粘度：４３.６mm²/s、粘度指数：１３１）
A2：ポリ‐α‐オレフィン（４０℃動粘度：２９.５mm²/s、粘度指数：１３６）
A3：ポリオールエステル（ネオペンチルグリコールとイソステアリン酸とのエステル、４０℃動粘度：４５.９mm²/s、粘度指数：１５０）
［B］脂肪族アミド
B1：モノアミド：オレイン酸アミド［融点：７５℃、分子量：２８１］
B2：ビスアミド：エチレンビスステアリン酸アミド[融点：１４５℃、分子量：５９２]
［C］脂肪族炭化水素アルコール
C1：２‐エチル１‐ヘキサノール
C2：１‐ドデカノール
［D］その他
D1：イソステアリン酸

［熱特性の評価］
調製した潤滑剤１０ｇを５０ｍｌガラス製のビーカーに採り、再び１５０℃の恒温槽内で１時間加熱静置し、均一に溶解させ、その後、室温まで冷却し、加熱前後のゲルの均一性を評価した。状態が均一ゲル状で試験前と同じ状態である場合を○と判定し、分離や不均一なゲル状となった場合を×と判定した。
この試料を恒温槽にて、２０℃から、２℃／分で昇温し、目視で、液化したと判断されたときの温度を液化温度とした。

［潤滑性の評価］
耐摩耗性について、シェル４球耐摩耗性試験（ＡＳＴＭＤ４１７２）を行った。試験条件は、回転数が１２００ｒｐｍ、荷重を４０ｋｇｆ／ｃｍ²、温度が５０℃、時間を６０ｍｉｎとし、試験終了後のボール摩耗痕径（ｍｍ）を測定した。
また摩擦特性についてはボール／ディスク型のＳＲＶ試験にて、荷重１００Ｎ、振動数５０Ｈｚ、振幅１.５ｍｍ、温度４０℃にて試験開始から１５分経過後の摩擦係数を測定した。ＳＲＶ試験に用いた試験機は、ＡＳＴＭＤ５７０６にしたがったものであり、ボール及びディスクの材質は、ＳＵＪ−２である。

これらの結果、脂肪族炭化水素アルコールを含有させた実施例１〜８は、これらを含まない比較例１〜４に比べて液化温度が低下し、その低下の程度は、配合量に依存していることが分かる。そして、脂肪族炭化水素アルコールを含有させても、潤滑特性に殆ど影響を与えないか、むしろ良くなっていることが分かる。一方、比較例５に示すように、脂肪酸であるイソステアリン酸を含有させると、液化温度の低下効果は認められるが、脂肪族炭化水素アルコールに比べてその効果は小さく、また、潤滑特性が著しく悪化している。

本発明の熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物は従来のグリース代替として使用できることに加えて、例えば、軸受、ギヤ、運動ねじ、直動テーブル、カム、ベルト、チェーン、ワイヤーロープなどの伝動要素機構に、それも高負荷の伝動要素機構に好適に使用することができる。特には、スプラインプロペラシャフト、等速ジョイントなどが挙げられ、各種輸送機械システム、さらには自動車のハブ軸受、パワーステアリングなどの用途にも適用できる。

Claims (6)

1. 液状潤滑油基油、脂肪族アミド、および脂肪族炭化水素アルコールを含有する熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物。
2. 脂肪族アミドを液状潤滑油基油１００質量部に対して、０.０１〜５００質量部配合する請求項１に記載の熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物。
3. 脂肪族炭化水素アルコールを脂肪族アミド１質量部に対して、０.０５〜５質量部添加する請求項１または２に記載の熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物。
4. 脂肪族炭化水素アルコールが炭素数４〜２０の脂肪族アルコールである請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物。
5. 脂肪族アミドが下記一般式（１）〜（３）で表される少なくとも１種の化合物である請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物。
   Ｒ^１‐ＣＯ‐ＮＨ‐Ａ^１‐ＮＨ‐ＣＯ‐Ｒ^２ （１）
   Ｒ^３‐ＮＨ‐ＣＯ‐Ａ^２‐ＣＯ‐ＮＨ‐Ｒ^４ （２）
   Ｒ^５‐ＣＯ‐ＮＨ‐Ｒ^６ （３）
   （上記式中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５は、それぞれ独立して、炭素数５〜２５の飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基、Ｒ^６は水素または炭素数５〜２５の飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基、Ａ^１、Ａ^２は、炭素数１〜１０のアルキレン基、フェニレン基又はアルキルフェニレン基、あるいはこれらが組み合わされたかたちである炭素数１〜１０の２価の炭化水素基を示す。）
6. 液状潤滑油基油および脂肪族アミドを含有する熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物に脂肪族炭化水素アルコールを添加して、前記熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物の液化温度を低下させる方法。