JP2017008218A - 潤滑剤組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】環境調和型の成分を活用して、高い耐荷重性能を有し、長期間に亘ってその潤滑性能を維持することができ、接触及び経口しても安全な潤滑剤組成物を提供する。
【解決手段】本発明に係る潤滑剤組成物は、植物由来油脂を含む基油に、リグニン化合物を含有してなることを特徴とする。リグニン化合物としては、リグニンスルホン酸金属塩、草本系ソーダリグニン、クラフトリグニン、及びリグノフェノール誘導体からなる群から選択される１種以上であることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、潤滑剤組成物に関し、より詳しくは植物由来油脂にリグニン化合物を分散させた、高い安全性を有するとともに優れた耐荷重性を示す潤滑剤組成物に関する。

潤滑剤は、機械の接触面の摩擦を少なくするために使用される。近年、潤滑環境が過酷化する中で、潤滑剤のますますの高性能化、及び、接触・経口に対する安全性が要求されている。

現在、潤滑剤組成物の主要成分として、無機系固体潤滑剤である二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）や、グラファイト、石油系由来原料であるジアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）等が多用されているが、多種多様な潤滑環境に対応するには十分ではない（例えば、非特許文献１、２を参照）。また、今後は、原料の供給安定性が良く、さらに接触及び経口しても安全な潤滑剤が求められている。

そのなかで、特許文献１には、機械部品の潤滑に使用可能であって、食べても害のない潤滑グリースとして、基油に飽和脂肪酸トリグリセライドを含有し、ステアリン酸マグネシウムを増ちょう剤とする潤滑グリース組成物が提案されている。

しかしながら、この潤滑剤組成物では、耐摩耗性及び耐極圧性に効果的な添加剤（非特許文献１及び２を参照）を任意に付与することができないため、その潤滑面にトライボフィルムを形成させることができず、長期間に亘って安定的に潤滑性能を維持することができないという問題がある。

特開２０１３−１３６７１５号公報

Fish、 G.、 NLGI SPOKESMAN、 63(9)、14-29 (1999) Risdon、 T. J.、NLGI SPOKESMAN、69(12)、14-17 (2006) Tai、 S.、 J. Nakano and N. Migita、 The Japan Wood Research Society、 13(6)、 257-262 (1967) Abe、 I. and M. Funaoka、 The Japan Wood Research Society、 36(7)、 545-552(1990) Meshitsuka、 G.、 K. Kawakami and J. Nakano、 The Japan Wood Research Society、 17(8)、362-367 (1971) Mohamad Ibrahim、M.N.、S.B. Chuah and W.D. Wan Rosli、AJSTD、21(1)、57-67 （2004） Funaoka、 M. and I. Abe、 Bulletin of the Mie University Forests、 12、 27-39 (1983)

そこで、本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、環境調和型の成分を活用して、高い耐荷重性能を有し、長期間に亘ってその潤滑性能を維持することができ、接触及び経口しても安全な潤滑剤組成物を提供することを目的とする。

本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、木質系植物資源等の天然リグニンを含有する材料（リグニン含有材料）から化学変換処理して得られるリグニン化合物を、植物由来油脂を基油とした潤滑剤中に分散させることで、高耐荷重性を有して長期的に潤滑性能を発現でき、また接触及び経口しても安全な潤滑剤組成物となることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下のようなものを提供する。

（１）本発明の第１の発明は、植物由来油脂を含む基油に、リグニン化合物を含有してなることを特徴とする潤滑剤組成物である。

（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、前記リグニン化合物は、リグニンスルホン酸金属塩、草本系ソーダリグニン、クラフトリグニン、及びリグノフェノール誘導体からなる群から選択される１種以上であることを特徴とする潤滑剤組成物である。

（３）本発明の第３の発明は、第１又は第２の発明において、当該潤滑剤組成物中に、前記リグニン化合物を１〜３０質量％の割合で含有してなることを特徴とする潤滑剤組成物である。

本発明に係る潤滑剤組成物によれば、高い耐荷重性能を有し、長期間に亘ってその潤滑性能を維持することができ、しかも、接触及び経口しても極めて安全であって、環境に対する負荷も少ない。

以下、本発明に係る潤滑剤組成物の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について以下の順序で詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において種々の変更が可能である。
１．潤滑剤組成物
１−１．植物由来油脂系潤滑剤について
１−２．リグニン化合物について
２．潤滑剤組成物の製造方法
３．実施例

≪１．潤滑剤組成物≫
本実施の形態に係る潤滑剤組成物は、高耐荷重性を有するものであり、建機、等速ジョイント、ベアリング等の各種機構に適用したときに、長期間に亘って安定的に高い耐荷重性能を維持することを可能にし、これら各種機構の長寿命化を実現するものである。しかも、この潤滑剤組成物は、人体等に接触したり、偶発的に経口してしまう可能性がある潤滑環境下でも、高い安全性を確保しながら、長期に亘って優れた潤滑性能を発揮させることができるものである。

具体的に、この潤滑剤組成物は、オイル又はグリースを構成する基油として植物由来油脂を含む基油を用い、この基油にリグニン化合物を含有してなることを特徴とする。

＜１−１．植物由来油脂系潤滑剤について＞
潤滑剤組成物を構成する成分として、オイル（潤滑油）とは、主成分とする基油に任意に添加剤を含有させた混合物をいう。また、グリースとは、主成分とする基油に増ちょう剤と任意に添加剤とを含有させた混合物をいう。

基油（ベースオイル）は、上述のように、オイル基剤又はグリース基剤の主成分をなすものである。本実施の形態に係る潤滑剤組成物においては、この基油として、植物から抽出される植物由来油脂を含むものを用いる。具体的には、ヒマシ油、菜種油、ハマナ油、大豆油、パーム油、ヤシ油、アマニ油、オリーブ油のような植物由来油脂が挙げられる。

このように、主成分である基油として植物由来油脂を用いることによって、高い安全性を有する潤滑組成物とすることができ、食品機械用の部材等に好適に用いることができる。ここで、本実施の形態においては、このような植物由来油脂により構成される基油に、リグニン化合物を含有することを特徴としており、これにより、高い安全性を確保しながら、植物由来油脂のみでは奏し得ない優れた潤滑性能を発揮させることができる。

グリース基剤を構成する増ちょう剤は、油を保持するために必要な素材であり、従来から一般的に使用されているものを用いることができる。増ちょう剤は、石鹸系と非石鹸系とに大別でき、石鹸系としては、例えばリチウム石鹸、リチウム複合石鹸、カルシウム石鹸、カルシウム複合石鹸、アルミニウム石鹸、アルミニウム複合石鹸が挙げられ、非石鹸系としては、例えば有機ベントナイト、シリカ等が挙げられる。その中でも特に、より人体に対して安全性が高いという観点から、ステアリン酸と安息香酸と水酸化アルミニウムとを原料とするアルミニウム複合石鹸や、シリカ等を用いることが好ましい。なお、これらの増ちょう剤は、１種類を単独で又は２種以上を併せて用いることができる。

なお、グリース基剤における基油と増ちょう剤との配合割合は、特に限定されるものではなく、所望のグリース硬度を得るために任意に定めることができる。例えば、グリース硬度を硬くするためには基油の割合を少なくし、一方で柔らかくするためには基油の割合を多くすることで調整することができる。

また、オイル基剤又はグリース基剤には、必要に応じて、環境や人体等に影響を与えない植物由来物質である潤滑油や、各種の添加剤、例えば、酸化防止剤、腐食防止剤、防錆剤、耐摩擦摩耗添加剤、極圧添加剤、油性剤、固体潤滑剤等を添加配合することができる。具体的には、例えば、ＮＳＦガイドラインの「ＮＳＦ Ｈ１」や「ＮＳＦ ＨＸ１」の規定により認証を受けた添加剤等を用いることが好ましい。

＜１−２．リグニン化合物について＞
本実施の形態に係る潤滑剤組成物は、上述したように、オイル又はグリースを構成する植物由来油脂を含む基油に、リグニン化合物を含有してなる。

リグニン化合物は、天然リグニンを含有する草本系、木本系（樹木系）植物を原料（リグニン含有材料）として、そのリグニン含有材料を化学処理することによって誘導される有機高分子化合物である。このリグニン化合物は、紙・パルプ製造やバイオエタノール製造等において産出される副産物である。なお、リグニン化合物は、芳香族系原料への変換、炭素系素材への応用、フェノール樹脂及び接着剤等への応用活用が検討されている（例えば、非特許文献３及び４を参照）。

天然リグニンは、植物の細胞壁等の中に存在し、セルロースミクロフィブリルと強固な相互侵入高分子編目（ＩＰＮ）構造を形成しており、パルプ製造やバイオエタノール製造等において、そのＩＰＮ構造が低分子に解放される。この天然リグニンのＩＰＮ構造の解放のための手法としては、アルカリ処理等の様々な方法が知られている（例えば、非特許文献５〜７を参照）。

本実施の形態に係る潤滑剤組成物では、化学処理して誘導されるリグニン化合物を、オイル基剤やグリース基剤に含有させる。このような潤滑剤組成物によれば、摺動時の圧力がかかった状態で、組成物中のリグニン化合物が金属表面に吸着してトライボフィルムを形成するようになる。そして、リグニン化合物のトライボフィルムが形成されると、そのリグニン化合物が極圧状態を緩和させる作用を奏するようになり、このことにより、従来の極圧剤を添加した潤滑剤や二硫化モリブデン等の固体潤滑剤を添加した潤滑剤と同等以上に、高い耐荷重性を有し、長期に亘って優れた潤滑性能を発揮するようになる。

また、化学処理により誘導されるリグニン化合物は、極めて安全な物質であり、例えば半致死量（ラット）の数値は７０００ｍｇ／ｋｇより高い。これは、食塩の約２倍以上の安全性を意味する。したがって、本実施の形態においては、植物由来油脂により構成される基油にリグニン化合物を含有させることによって、接触したり、偶発的に経口してしまった場合でも、人体等に害を及ぼすことがなく極めて安全性高く使用することができる。

さらに、このようなリグニン化合物は、樹木系植物や草本系植物等のいずれの植物からも誘導可能な環境調和型高分子であるため、原料としての供給安定性が高く、潤滑剤組成物のコストを効果的に低減させるとともに環境や人体等への負荷も低減させることができる。そして、当然の如く、植物資源を活用するものであるため、資源の有効活用としての社会的意義は大きく、資源循環型社会の形成に大きく貢献することができる。

具体的に、リグニン含有材料を化学処理して誘導されるリグニン化合物としては、草本系植物等から水酸化ナトリウム等のアルカリ水溶液のみを用いた処理により誘導される草本系ソーダリグニンや、水酸化ナトリウム等のアルカリ水溶液及び硫化ナトリウム（硫化ナトリウム含有アルカリ水溶液）を用いた処理により誘導されるクラフトリグニン、亜硫酸法から誘導されるリグニンスルホン酸金属塩、相分離系変換システムから誘導されるリグノフェノール誘導体であることが好ましい。

このようなリグニン化合物は、１種類を単独で又は２種以上を併せて用いて、オイル基剤やグリース基剤に含有させることができる。

また、リグニン化合物の含有量としては、特に限定されないが、当該潤滑剤組成物中に１〜３０質量％の割合で含有させることが好ましい。また、より高い耐荷重性（極圧性）及び潤滑剤組成物の安定性の観点を考慮すると、組成物中に３〜２０質量％の割合で含有させることがより好ましく、５〜１０質量％の割合で含有させることが特に好ましい。リグニン化合物の含有量が１質量％未満であると、耐荷重性能が十分に向上しない可能性がある。一方で、リグニン化合物の含有量が３０質量％を超えると、ペースト状になってしまう可能性があり、良好な潤滑環境を形成できなくなることがある。

≪２．潤滑剤組成物の製造方法≫
本実施の形態に係る潤滑剤組成物は、上述したように、オイル又はグリースを構成する植物由来油脂を含む基油に、リグニン化合物を含有してなる。この潤滑剤組成物は、従来の潤滑剤組成物と同様に周知の一般的な方法により製造することができる。

具体的には、例えば、グリース組成物を製造するにあたっては、植物由来油脂の基油と、増ちょう剤と、リグニン含有材料を化学処理して誘導したリグニン化合物とを混練し、分散させて、さらに必要に応じて各種の添加剤を加えて混練する。これにより、植物由来油脂の基油にリグニン化合物を分散させた潤滑剤組成物を得ることができる。

混練処理においては、例えば万能撹拌機、ホモジナイザー、コロイドミル、ロールミル等の周知の撹拌・分散処理装置を用いて行うことができる。なお、上述のように各成分を順に添加して混練することに限られず、各成分を同時に混練するようにしてもよい。

≪３．実施例≫
以下に、本発明の実施例を示してさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

＜潤滑剤組成物（グリース組成物）の製造＞
［実施例１］
植物由来油脂である基油としてヒマシ油を用い、増ちょう剤であるシリカと、リグニン化合物であるリグニンスルホン酸ナトリウム塩とを、稠度がＮＬＧＩ Ｎｏ．２（ＪＩＳ規格に定められた稠度）程度になるように下記表１に示す割合で配合し、万能撹拌機により混錬して、三本ロールで分散させた。その後、混合・脱泡することによってグリース組成物を製造した。

なお、基油であるヒマシ油は、伊藤製油株式会社製の「ヒマシ油 工１」を使用した。また、増ちょう剤であるシリカは、日本アエロジル株式会社製の「ＡＥＲＯＳＩＬ Ｒ９７２」を使用した。また、リグニン化合物であるリグニンスルホン酸ナトリウム塩は、シグマアルドリッチジャパン株式会社製の「リグニンスルホン酸ナトリウム塩（商品名）」を使用した。

［比較例１］
比較例１では、基油としてのヒマシ油と、増ちょう剤であるシリカとを、実施例１と同様に稠度がＮＬＧＩ Ｎｏ．２程度になるように下記表１に示す割合で配合し、万能撹拌機により混錬して、三本ロールで分散させた。その後、混合・脱泡することでグリース組成物を製造した。

＜グリースの一般性状試験、耐荷重性試験、並びにその結果＞
実施例１及び比較例１にて得られたグリース組成物について、一般性状試験及び耐荷重性試験を行った。一般性状試験としては、ＪＩＳ Ｋ２２２０に規定された方法に基づいてちょう度及び滴点測定を実施した。また、耐荷重性試験としては、ＡＳＴＭ Ｄ ２５９６により規定された方法に基づいてシェル式四球試験を実施し、最大非焼付荷重（ＬＮＬ、Ｎ）及び融着荷重（ＷＬ、Ｎ）を測定した。また、痕径から荷重摩耗指数（ＬＷＩ、Ｎ）を算出した。

下記表２に、一般性状試験及び耐荷重性試験の結果をそれぞれ示す。

耐荷重性試験について、表２に示されるように、リグニン化合物であるリグニンスルホン酸金属塩を含有させた実施例１のグリース組成物では、高い融着荷重、最大非焼付荷重、及び荷重摩耗指数を示した。また、基油として植物由来油脂を用い、その基油に環境調和型分子であるリグニン化合物を分散配合させていることにより、高い安全性を有しながら、効果的に耐荷重性能を発揮させることができることが分かった。

一方で、植物由来油脂であるヒマシ油を基油として増ちょう剤を含有させたのみの比較例１のグリース組成物では、グリースとしては有効な性状を維持できたものの、十分な耐荷重性能は得られなかった。

以上の結果から分かるように、植物由来油脂を基油とし、そこにリグニン化合物を含有させた潤滑剤組成物では、高い安全性を有しながら、優れた耐荷重性を示すことが明確に確認された。このような潤滑剤組成物によれば、摺動部材等の機械的な圧力が加わる機械部材や、接触・経口の可能性があって高い安全性が求められる食品機械の部材等に適用した場合でも、高い安全性を確保しながら、優れた潤滑性能を維持できることが分かった。

Claims (3)

1. 植物由来油脂を含む基油に、リグニン化合物を含有してなることを特徴とする潤滑剤組成物。
2. 前記リグニン化合物は、リグニンスルホン酸金属塩、草本系ソーダリグニン、クラフトリグニン、及びリグノフェノール誘導体からなる群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の潤滑剤組成物。
3. 当該潤滑剤組成物中に、前記リグニン化合物を１〜３０質量％の割合で含有してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の潤滑剤組成物。