JP2019065207A - グリース組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
基油と、増ちょう剤としてカルシウム複合石けんと、を含有するグリース組成物において、前記カルシウム複合石けんを構成するカルボン酸として、置換又は非置換のC18〜22の直鎖状高級モノ脂肪酸と、置換又は非置換のベンゼン環を有する芳香族モノカルボン酸と、C2〜4の直鎖状飽和低級モノ脂肪酸と、置換又は非置換の飽和ジカルボン酸と、を含むことを特徴とするグリース組成物である。
本発明(2)は、
グリース組成物の全増ちょう剤に占めるジカルボン酸カルシウム化合物の重量比が、5〜70%である、前記発明(1)のグリース組成物である。
本発明(3)は、
置換又は非置換の飽和ジカルボン酸の炭素数が、4〜20である、前記発明(1)又は(2)のグリース組成物である。
[基油]
本形態のグリース組成物に用いられる基油は、特に限定されない。例えば、通常のグリース組成物に使用される鉱油、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。具体例としては、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等に属する基油を、単独又は混合物として使用してもよい。
本形態において使用される増ちょう剤は、複数のカルボン酸を特定の塩基(典型的には水酸化カルシウム)と反応させたカルシウム複合石けんである。ここで、本形態に係るカルシウム複合石けんにおける「複合」とは、複数のカルボン酸を用いているという意味である。本形態に係るカルシウム複合石けんのカルボン酸源としては、(1)高級脂肪酸、(2)芳香族モノカルボン酸、(3)低級脂肪酸及び(4)ジカルボン酸の4種全てが用いられる。なお、本発明の効果を阻害しない範囲で、これら以外のカルボン酸を使用してもよい。以下、当該カルシウム複合石けんのカルボン酸部分(アニオン部分)について詳述する。
本形態のグリース組成物には、上記のカルシウム複合石けんと共に他の増ちょう剤を併用することができる。こうした他の増ちょう剤としては、第三リン酸カルシウム、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(カルシウム複合石けん以外のもの)、アルカリ金属スルホネート、アルカリ土類金属スルホネート、その他の金属石けん、テレフタラメート金属塩、クレイ、シリカエアロゲル等のシリカ(酸化ケイ素)、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂等を挙げることができ、これらの1種又は2種以上を併せて使用することができる。また、これら以外にも液状物質に粘ちょう効果を付与できるものはいずれも使用することができる。
本形態のグリース組成物には、更に任意の酸化防止剤、防錆剤、油性剤、極圧剤、耐摩耗剤、固体潤滑剤、金属不活性剤、ポリマー、金属系清浄剤、非金属系清浄剤、消泡剤、着色剤、撥水剤等の添加剤を、グリース組成物全体を100質量部として、任意の成分全体で約0.1〜20質量部加えることができる。例えば、酸化防止剤としては、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチルパラクレゾール、p,p’−ジオクチルジフェニルアミン、N−フェニル−α−ナフチルアミン、フェノチアジン等がある。例えば、防錆剤としては、酸化パラフィン、カルボン酸金属塩、スルフォン酸金属塩、カルボン酸エステル、スルフォン酸エステル、サリチル酸エステル、コハク酸エステル、ソルビタンエステルや各種アミン塩等がある。例えば、油性剤や極圧剤並びに耐摩耗剤としては、硫化ジアルキルジチオリン酸亜鉛、硫化ジアリルジチオリン酸亜鉛、硫化ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジアリルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジアルキルジチオリン酸モリブテン、硫化ジアリルジチオリン酸モリブテン、硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブテン、硫化ジアリルジチオカルバミン酸モリブテン、有機モリブテン錯体、硫化オレフィン、トリフェニルフォスフェート、トリフェニルフォスフォロチオネート、トリクレジンフォスフェート、その他リン酸エステル類、硫化油脂類等がある。例えば、固体潤滑剤としては、二硫化モリブテン、グラファイト、窒化ホウ素、メラミンシアヌレート、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、二硫化タングステン、フッ化黒鉛等がある。例えば、金属不活性剤としては、N,N’ジサリチリデン−1,2−ジアミノプロパン、ベンゾトリアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、チアジアゾール等がある。例えば、ポリマーとしては、ポリブテン、ポリイソブテン、ポリイソブチレン、ポリイソプレン、ポリメタクリレート等が挙げられる。例えば、金属系清浄剤として、金属スルホネート、金属サリチレート、金属フィネート等を挙げることができる。例えば、非金属系清浄剤として、コハク酸イミド等を挙げることができる。例えば、消泡剤として、メチルシリコーン、ジメチルシリコーン、フルオロシリコーン、ポリアクリレート等を挙げることができる。
次に、本形態に係るグリース組成物における配合量を説明する。
基油の配合量としては、グリース組成物全体の量を100質量部として、好ましくは60〜99質量部であり、より好ましくは70〜97質量部であり、更に好ましくは80〜95質量部である。
カルシウム複合石けんの配合量としては、グリース組成物全体の量を100質量部として、好ましくは1〜40質量部であり、更に好ましくは3〜25質量部である。
本形態のグリース組成物は、一般的に行われるグリースの製造方法で製造することができる。その製造方法は特に限定されないが、例えば、製造例1として、グリース製造釜内に、基油と、高級脂肪酸、低級脂肪酸及び芳香族モノカルボン酸を混入し、60〜90℃の温度で内容物を溶解させる。次に、あらかじめ適当量の蒸留水に溶解分散させた水酸化カルシウムを前記釜内に入れる。各種カルボン酸と塩基性カルシウム(典型的には水酸化カルシウム)がけん化反応し、徐々に石けんが基油中で生成され、更に加熱することによって、脱水を完了させる。続いて、前記釜内にジカルボン酸を混入し、前記同様に蒸留水に溶解分散させた水酸化カルシウムを前記釜内に入れてけん化反応させ、脱水を完了させることで、グリース増ちょう剤を形成する。脱水完了後、180〜220℃の温度まで加熱し、十分に撹拌混合させた後、室温まで冷却させる。その後、分散機(例えば、三本ロールミル等)を使用して、均質なグリース組成物を得る。或いは、製造例2として、グリース製造釜内に、基油と、高級脂肪酸、低級脂肪酸、芳香族モノカルボン酸及びジカルボン酸である有機酸をすべて混入し、60〜90℃の温度で内容物を溶解させる。次に、あらかじめ適当量の蒸留水に溶解分散させた塩基性カルシウム(典型的には水酸化カルシウム)を前記釜内に入れ、けん化反応させ、石けんが基油中で徐々に生成される。更に加熱を加え脱水を完了させることによってグリース増ちょう剤を形成する。脱水完了後、180〜220℃の温度まで加熱し、十分に撹拌混合させた後、室温まで冷却させる。その後、分散機(例えば、三本ロールミル等)を使用して、均質なグリース組成物を得る。ここで、グリース組成物中のジカルボン酸カルシウム化合物の量は、増ちょう剤原料中のジカルボン酸の量に依存することから、製造例1ならびに製造例2の異なる製造方法においても、生成するジカルボン酸カルシウム化合物の量に大きな違いは生じないものと考えられる。したがって、グリース組成物中のジカルボン酸カルシウム化合物の量は、配合するジカルボン酸の量によって操作可能となる。なお、塩基性カルシウム(典型的には水酸化カルシウム)の量は、配合するカルボン酸の量を踏まえて適宜設定すればよい。
(滴点)
本形態のグリース組成物は、滴点が180℃以上又は超となるものが好ましく、210℃以上となるものがより好ましく、250℃以上となるものが更に好ましく、260℃超又は以上となるものが特に好ましい。グリース組成物の滴点が180℃以上(通常のカルシウムグリースと比較して50℃以上高い温度)であれば、潤滑上の問題、例えば、高温での粘性喪失やそれに伴う漏洩、焼付け等が生じる可能性を抑えられると考えられる。尚、滴点は、粘性を有するグリースが、温度を上げてゆくと増ちょう剤構造を失う温度をいう。ここで、滴点の測定は、JIS K 2220 8に従って行うことができる。
本形態のグリースは、ちょう度試験において、好ましくは000号〜6号(85〜475)のちょう度であり、より好ましくは0号〜4号(175〜385)のちょう度であり、更に好ましくは1号〜3号(220〜340)のちょう度である。尚、ちょう度はグリースの外観的硬さを表す。ここで、ちょう度の測定方法は、JIS K 2220 7に従って混和ちょう度の測定を行うことができる。
本形態のグリースは、ロール安定度試験(25℃、24h)において、試験前後のグリースの混和ちょう度の差(絶対値)が80以下となるものが好ましく、70以下となるものがより好ましく、60以下となるものが更に好ましい。また、ロール安定度試験(100℃、24h)において、試験前後のグリースの混和ちょう度の差(絶対値)が100以下となるものが好ましく、90以下となるものがより好ましく、80以下となるものが更に好ましい。なお、ロール安定度試験は、供試グリース50gを、本装置にいて一定時間混練した後にグリースのちょう度(硬さ)を測定する事により、グリースのせん断安定性を評価するものであり、グリース組成物において、せん断安定性は潤滑機能やグリースの物理挙動を維持するために重要な要素である。せん断安定性が劣ると、機械の潤滑箇所からグリースが流出し易くなり、所望の潤滑を与える事ができず、寿命が短くなったり、また、グリースが飛散することで機械の周辺を汚染し、作業環境を悪化させたりする。ここで、せん断安定性の評価に用いるロール安定度試験の測定は、ASTM D1831に従って行う事ができる。
本形態のグリース組成物は、せん断安定性に優れるため、一般に使用される機械、軸受、歯車等に使用可能であることはもちろん、より苛酷な条件下、例えば、高温条件下でも優れた性能を発揮することができる。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等の潤滑に好適に用いることができる。更に、パワーショベル、ブルドーザー、クレーン車等の建設機械、鉄鋼産業、製紙工業、林業機械、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・高荷重部位に用いることも好ましい。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が、これらの用途にも好適である。
本実施例及び比較例で用いた原料は以下の通りである。なお、実施例1〜実施例8及び比較例1〜3の分量は、特に記載がなければ以下の表1に記載の通りである。尚、表1で記載した原料の量{特に、水酸化カルシウム及び各種カルボン酸(高級脂肪酸、芳香族モノカルボン酸、低級脂肪酸及び自カルボン酸)}は、試薬の量である。よって、組成物における実際の成分量は、表1での数値及び下記で述べる純度に基づき算出される。
・水酸化カルシウム:純度96.0%の特級試薬である。
・ステアリン酸:C18の直鎖アルキル飽和脂肪酸で純度95.0%の特級試薬である。
・安息香酸:純度99.5%の特級試薬である。
・酢酸:炭素数2のアルキル脂肪酸で純度99.7%の特級試薬である。
・酒石酸:炭素数4の直鎖ジカルボン酸で純度99.0%以上の特級試薬である。
・アジピン酸:炭素数6の直鎖ジカルボン酸で純度99.5%以上の特級試薬である。
・アゼライン酸:炭素数9の直鎖ジカルボン酸で純度80.0%以上の特級試薬である。
・セバシン酸:炭素数10の直鎖ジカルボン酸で純度98.0%以上の特級試薬である。
・エイコサ二酸:炭素数20の直鎖ジカルボン酸で純度75.0%以上の岡村製油株式会社製SL−20である。
・基油A:脱ろう溶剤精製により得られたパラフィン系鉱油で、グループ1に属するものであり、100℃動粘度が11.25mm2/s、粘度指数が97のものである。
・基油B:脱ろう溶剤精製により得られたナフテン系鉱油で、グループ1に属するものであり、100℃動粘度が10.71mm2/s、粘度指数が30.34のものである。
・基油C: フィッシャートロプシュ法により合成されたGTL(ガストゥリキッド)で、グループ3に属するものであり、100℃動粘度が7.77mm2/s、粘度指数が148のものである。
基油とジカルボン酸以外のカルボン酸を釜内で加熱し、内容物を溶解させた。次に、あらかじめ適当量の蒸留水に溶解分散させた水酸化カルシウムを釜内に入れた。この時、各種カルボン酸と水酸化カルシウムがけん化反応し、徐々に石けんが基油中で生成され、更に加熱することによって、脱水を完了させた。続いて、ジカルボン酸として酒石酸を釜内に混入し、前記同様に蒸留水を溶解分散させた水酸化カルシウムを釜内に入れ、けん化反応させ、脱水を完了させることで、グリース増ちょう剤を形成させた。脱水完了後、200℃までグリースを加熱し、十分に撹拌混合させた後、室温まで冷却させた。その後、三本ロールミルを使用して、均質な2.5号ちょう度のグリースを得た。
配合する原料を、表1に示すものとした以外は、実施例1と同様にグリース組成物を調製した。
Claims (3)
- 基油と、増ちょう剤としてカルシウム複合石けんと、を含有するグリース組成物において、前記カルシウム複合石けんを構成するカルボン酸として、置換又は非置換のC18〜22の直鎖状高級モノ脂肪酸と、置換又は非置換のベンゼン環を有する芳香族モノカルボン酸と、C2〜4の直鎖状飽和低級モノ脂肪酸と、置換又は非置換の飽和ジカルボン酸と、を含むことを特徴とするグリース組成物。
- グリース組成物の全増ちょう剤に占めるジカルボン酸カルシウム化合物の重量比が、5〜70%である、請求項1記載のグリース組成物。
- 置換又は非置換の飽和ジカルボン酸の炭素数が、4〜20である、請求項1又は2記載のグリース組成物。
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