JP2025166310A - 潤滑組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】非フッ素系界面活性剤を使用して、異物を分離しやすくした潤滑組成物を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明における潤滑組成物は、基油と、ＨＬＢ値が５よりも大きい非フッ素系界面活性剤と、を含有することを特徴とする。また、本発明では、ＨＬＢ値が８以上であることが好ましい。また、非フッ素系界面活性剤は、ポリオキシアルキルエーテル化合物、アセチレングリコール化合物、モノエタノールアミド化合物、或いは、ソルビタン酸エステル化合物のうち、少なくとも１種を含むことが好ましい。
【選択図】なし

Description

この発明は、潤滑組成物に関する。

特許文献１には、パーフルオロアルキル基を有するパーフルオロアルキル基含有化合物を含有する異物除去潤滑組成物が開示されている。特許文献１によれば、異物除去効果を高めることができるとしている。

特許第６３８８６１０号

近年、フッ素系化合物に関する規制により、使用制限を受ける恐れがあることを踏まえ、フッ素系化合物に代わる代替材料を検討する必要があった。
そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、非フッ素系界面活性剤を使用して、異物を分離しやすくした潤滑組成物を提供することを目的とする。

本発明の潤滑組成物は、基油と、ＨＬＢ値が５よりも大きい非フッ素系界面活性剤と、を含有することを特徴とする。

本発明では、ＨＬＢ値が８以上であることが好ましい。また、本発明では、前記非フッ素系界面活性剤は、ポリオキシアルキルエーテル化合物、アセチレングリコール化合物、モノエタノールアミド化合物、或いは、ソルビタン酸エステル化合物のうち、少なくとも１種を含むことが好ましい。

また、本発明では、前記非フッ素系界面活性剤は、２５質量％以下含まれることが好ましい。また、本発明では、前記非フッ素系界面活性剤は、０．０１質量％以上含まれることが好ましい。
また、本発明では、さらに、増ちょう剤を含み、半固体状のグリースにできる。

本発明の潤滑組成物は、環境中で難分解物質であるフッ素系界面活性剤ではなく、非フッ素系界面活性剤を含有することで、環境にやさしく、且つ、非フッ素系界面活性剤のＨＬＢ値が５よりも大きいものを選定することで、異物を分離しやすくでき、ひいては異物除去を期待できる。

以下、本発明の一実施の形態（以下、「実施の形態」と略記する。）について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。

＜本実施の形態に至る経緯＞
自動車部品や、各種機器における摺動部を備えた部材に塗布する潤滑組成物に砂塵等の塵埃（異物）が混入すると潤滑性が著しく低下し、早い摺動回数で異音が発生するなどの不具合が生じる。

そのため、混入した異物を潤滑組成物中から分離し、ひいては、該潤滑組成物の外部へ排除できる異物除去潤滑組成物が求められる。加えて、環境問題にも配慮して、規制対象となる物質、特に、フッ素系化合物を潤滑組成物中に含まないとともに、フッ素系化合物を含む特許文献１と異物排除効果が同等以上（好ましくは、特許文献１より異物排除効果が高い）の潤滑組成物を検討した。

そして、本発明者らは、添加剤として非フッ素系界面活性剤を検討したところ、ＨＬＢ値が潤滑性と強く関連付けられていることに着目し、本発明に至った。

＜本実施の形態における潤滑組成物＞
本実施の形態における潤滑組成物は、基油と、ＨＬＢ値が５よりも大きい非フッ素系界面活性剤と、を含有することを特徴とする。

ＨＬＢ値は、非イオン性界面活性剤の水と油への親和性の度合いを表す値であり、分子の親水性部分と親油性部分とのバランス（ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｅ－ｌｉｐｏｐｈｉｌｅ ｂａｌａｎｃｅ）を表す。ＨＬＢ値は、下記に示すグリフィン式により求めることができる。
グリフィン式＝２０×親水部の式量の総和／分子量

ＨＬＢ値は、０～２０までの値を取り、０に近いほど親油性が高く、２０に近いほど親水性が高い。

本実施の形態では、ＨＬＢ値が５よりも大きい非フッ素系界面活性剤を添加することが好ましく、ＨＬＢ値は、８以上であることがより好ましく、９以上であることがさらに好ましく、９．５以上であることがさらにより好ましい。
ＨＬＢ値の上限値を限定するものではないが、１９以下であることが好ましく、１７以下であることがより好ましい。

ＨＬＢ値が５より大きい非フッ素系界面活性剤を含有した潤滑組成物を用いることで、異物を分離し、ひいては外部へ除去できる。そのメカニズムは定かでないが、以下のように推測される。

すなわち、潤滑組成物が液状の場合、非フッ素系界面活性剤は、親油基と親水基を持ち、異物が混入した際、異物に吸着し、親水基同士の相互作用により異物の凝集を引き起こし、異物が基油に分散しにくくなり、やがて中で沈降し、外部へ放出されやすくなると予測される。また、粘ちょう状であるグリースの場合、液状の組成物と違い沈降による除去が難しいが、メカニズムとして、非フッ素系界面活性剤は、異物を凝集させ大きな凝集物を形成することで、摺動面へ異物が混入しにくくなり異物が除去されることが予想される。

本実施の形態では、ＨＬＢ値が５よりも大きい非フッ素系界面活性剤を添加することで、凝集→除去のメカニズムが起こりやすくなり、異物分離効果及び異物除去効果に優れた潤滑組成物を構成できる。

（非フッ素系界面活性剤）
ＨＬＢ値が５より大きく、好ましくは８以上である非フッ素系界面活性剤であれば、特に材料を限定するものではないが、例えば、ポリオキシアルキルエーテル化合物、アセチレングリコール化合物、モノエタノールアミド化合物、或いは、ソルビタン酸エステル化合物のうち、少なくとも１種を含むことが好適である。

非フッ素系界面活性剤の動粘度は、温度２５℃で、５ｍｍ^２／ｓ以上であることが好ましく、１０ｍｍ^２／ｓ以上であることがより好ましく、５０ｍｍ^２／ｓ以上であることがさらに好ましく、１００ｍｍ^２／ｓ以上であることがさらにより好ましい。分子量が大きく粘度が高いほど、異物が凝集した際の脱離エネルギーが大きくなり、異物の再分散を防ぐことができ効果的であると考えられる。

本実施の形態では、ＨＬＢ値が５より大きい非フッ素系界面活性剤を２種以上含むことができる。また、ＨＬＢ値が５より大きい非フッ素系界面活性剤以外に、ＨＬＢ値が５以下の非フッ素系界面活性剤を含めてもよい。なお、ＨＬＢ値が５以下の非フッ素系界面活性剤は防錆剤等の他の目的で添加される。また、規制の基準値を下回る添加量であれば、潤滑性の更なる向上の観点で、フッ素系界面活性剤を含めてもよい。

本実施の形態の潤滑組成物に添加される非フッ素系界面活性剤の添加量は、潤滑組成物全体の中で、２５質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましく、１５質量％以下であることがさらに好ましく、１０質量％以下であることがさらにより好ましい。これにより、潤滑性とともに、潤滑性以外の特性（例えば、耐水性など）を良好に維持でき、さらに製造コストを抑えることができる。

また、非フッ素系界面活性剤の添加量の下限値を限定するものではないが、潤滑組成物全体の中で、０．０１質量％以上であることが好ましく、０．０５質量％以上であることがより好ましく、０．１質量％以上であることがさらに好ましい。これにより、異物の分離沈降、異物除去効果を適切に図ることができる。

（基油）
基油は、潤滑成分として必須成分である。

基油の動粘度は、特に限定するものではないが、温度が２０℃～４０℃の範囲内で、１０ｍｍ^２／ｓ～５０００ｍｍ^２／ｓ程度であることが好ましい。なお、複数の基油を混合する場合、各基油の動粘度を上記範囲内で調整する。

基油を限定するものではないが、例えば、鉱物油、合成炭化水素油、ジエステル油、ポリオールエステル油、エーテル油、グリコール油、シリコーン油、及び、フッ素油のうち、少なくともいずれか１種を例示できる。これら潤滑成分を、単独で又は２種類以上を組み合わせて用いることが可能である。なお、フッ素油を用いる場合は、規制の基準値を下回る添加量であることが好ましい。

基油は、広温度範囲で使用できる点、ゴムや樹脂への適合性、添加剤との相溶性、コストから、ポリαオレフィン、シリコーン油を用いることが特に好ましい。これらは、対部材の面で使用しやすい。

基油の含有量を限定するものではない。潤滑油であれば、界面活性剤を除いた残量、或いは、界面活性剤及び添加剤を除いた残量が、基油の含有量となる。グリースであれば、界面活性剤及び増ちょう剤を除いた残量、或いは、界面活性剤、増ちょう剤及び添加剤を除いた残量が、基油の含有量となる。

（増ちょう剤）
グリースに含まれる増ちょう剤を特に限定するものではないが、例えば、リチウム石けん、カルシウム石けん、ナトリウム石けん、アルミニウム石けん、リチウム複合石けん、カルシウム複合石けん、アルミニウム複合石けん、ウレア化合物、有機化ベントナイト、ポリテトラフルオロエチレン、シリカゲル、及び、ナトリウムテレフタラメートのうち、少なくともいずれか１種を選択できる。なお、ポリテトラフルオロエチレンを用いる場合は、規制の基準値を下回る添加量であることが好ましい。

（その他添加剤）
また、必要に応じて、酸化防止剤、防錆剤、金属腐食防止剤、増粘剤、油性剤、耐摩耗剤、極圧剤、固体潤滑剤などを添加することができる。これら添加物の含有量は、０．０１質量％～３０質量％程度の範囲内に収められる。酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール、アルキル化ジフェニルアミン、フェニル－α－ナフチルアミン等から選択することができる。防錆剤としては、ステアリン酸などのカルボン酸、ジカルボン酸、金属石鹸、カルボン酸アミン塩、重質スルホン酸の金属塩、又は多価アルコールのカルボン酸部分エステル等から選択することができる。金属腐食防止剤としては、ベンゾトリアゾール又はベンゾイミダゾール等から選択することができる。増粘剤としては、ポリブテン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリイソプレン、スチレン系エラストマー等から選択することができる。油性剤としては、ラウリルアミンなどのアミン類、ミリスチルアルコールなどの高級アルコール類、パルミチン酸などの高級脂肪酸類、ステアリン酸メチルなどの脂肪酸エステル類、又はオレイルアミドなどのアミド類等から選択することができる。耐摩耗剤としては、亜鉛系、硫黄系、リン系、アミン系、又はエステル系等から選択することができる。極圧剤としては、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジアルキルジチオリン酸モリブデン、硫化オレフィン、硫化油脂、メチルトリクロロステアレート、塩素化ナフタレン、ヨウ素化ベンジル、フルオロアルキルポリシロキサン、又は、ナフテン酸鉛等から選択することができる。また、固体潤滑剤としては、黒鉛、フッ化黒鉛、ポリテトラフルオロエチレン、メラミンシアヌレート、二硫化モリブデン、硫化アンチモン、ポリエチレン等から選択することができる。なお、フルオロアルキルポリシロキサンやポリテトラフルオロエチレンなどフッ素系材料を添加する場合は、規制の基準値を下回る添加量であることが好ましい。

＜異物除去効果＞
本実施の形態において、異物を特に限定するものでないが、例えば、異物は、ＳｉＯ_２（二酸化ケイ素）を主成分とする砂塵等の塵埃である。ＳｉＯ_２は、中心にＳｉ^４＋があり、その周囲に４個のＯが取り囲むＳｉＯ_４四面体が連結した結晶構造を構成する。

本実施の形態では、ＨＬＢ値が５よりも大きい非フッ素系界面活性剤と、基油とを含む異物除去潤滑組成物（潤滑油タイプ）に対し、複数の砂塵（異物）を加えて実験を行った。砂塵は、ＳｉＯ_２を主成分として含んでいる。そして、異物を混入しても、本実施の形態の潤滑油では、異物の分離・沈降が観測された。すなわち、本実施の形態の潤滑組成物では、異物が潤滑組成物内に取り込まれず、異物を外部へ除去することが可能である。

また、異物が混入したグリースにおいて、異音が発生し始めた摺動回数を延ばすことができ、異音防止効果が認められた。具体的には、摺動回数を２５００回以上、好ましくは３０００回以上、より好ましくは３５００回以上にできた。これにより、グリースにおいても、異物除去効果が発揮されたと推測できる。

以上により、本実施の形態の潤滑組成物を用いることで、潤滑組成物を潤滑面に塗布し、摺動部材を摺動させた際、異物を分離して外部へ排出しやすくでき、安定して高い潤滑性を得ることが出来る。

本実施の形態の潤滑組成物は、塵埃を含む環境下に置かれても、異物除去効果により高く安定した潤滑性を保つことができる。「塵埃を含む環境下」とは、例えば、塵埃が、潤滑組成物の５０％以下の体積比率にて含まれる環境下である。すなわち、本実施の形態の潤滑組成物であれば、塵埃が、潤滑組成物の体積比率で５０％程度まで含まれていても、異物除去効果が適切に発揮されうる。本実施の形態では、塵埃が、潤滑組成物の体積比率で０．０１％程度以上含まれた環境下において、異物除去効果が顕著に現れる。

＜用途＞
本実施の形態の潤滑組成物は、ドアロック機構、ウインドレギュレータ、シートレール、及び、サンルーフ等の自動車部品、及び各種機器における摺動部を備えた部材には、潤滑油、或いは、グリースとして使用される。このような自動車部品及び摺動部を備えた部材が、上記した塵埃を含む環境下に置かれても、本実施の形態の潤滑組成物を用いることで、塵埃を分離して外部へ放出しやすくでき、従来に比べて、安定して高い潤滑性を得ることができる。

以下、本発明の効果を明確にするために実施した実施例により本発明を詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。

＜潤滑油の実験＞
以下の表１に示す構成成分を加えて潤滑油の実施例１～実施例１３、比較例１～比較例４を調製した。

表１に示すように、比較例１は、基油のみで構成した。比較例２は、フッ素系界面活性剤を含んでいる。一方、比較例３、４は、非フッ素系界面活性剤を含むが、ＨＬＢ値が、４或いは５であった。

実施例１～実施例１３では、ＨＬＢ値が５より大きい非フッ素系界面活性剤を添加した。

実施例１～実施例７では、非フッ素系界面活性剤の含有量を固定し、添加する非フッ素系界面活性剤の種類を変えた。実施例８、９では、基油を変えた。実施例１０～実施例１３では、非フッ素系界面活性剤の含有量を変化させた。

実験では、表１に示す各配合比の潤滑組成物を、異物ととともにスクリュー瓶に加え、このとき、表１に示す潤滑組成物が９８質量部、砂塵が２質量部となるように調整した。

混合した異物は、複数の砂塵を加えた。砂塵の粒子径は、５～２１２μｍ程度であった。

そして、スクリュー瓶に加えた異物混合潤滑油を攪拌混合し、表１に示すように、砂塵の分離沈降状況を評価した。

表１に示すように、比較例１、３、４では、ほとんどの砂塵が分散したままであり、評価は×とした。

実施例１０は、比較例１、３、４に比べて分散を解消でき沈降がみられたが、評価○とした実施例に比べてやや分散していたので、評価は△とした。

実施例１、７～９、１１は、スクリュー瓶の底に砂塵の分離沈降がみられたが、評価◎とした実施例と比較して砂塵の沈降量が少なかったので、評価を○とした。

一方、実施例２～６では、スクリュー瓶の底に十分に砂塵の分離沈降が観察された。すなわち、潤滑油は透明で、砂塵の分散は見られなかったので、評価を◎とした。実施例２～６と同様に比較例２も評価は◎であったが、比較例２は、フッ素系界面活性剤を使用したものであり、本実施例には該当しない。

＜グリースの実験＞
以下の表２に示す構成成分を加えてグリースの実施例１４～実施例２０、比較例５を調製した。

比較例５は、比較例２の構成成分に基づいてグリースにしたものであり、実施例１４は、実施例１の構成成分に基づいてグリースにしたものであり、実施例１５は、実施例４の構成成分に基づいてグリースにしたものであり、実施例１６は、実施例６の構成成分に基づいてグリースにしたものであり、実施例１７は、実施例７の構成成分に基づいてグリースにしたものであった。

また、実施例１８～実施例２０は、実施例１４～実施例１７で使用した増ちょう剤とは別の増ちょう剤とし、添加するソルビタン酸エステル化合物の含有量を変化させた。

実験では、粒子径が１～２４９μｍの砂塵を１０％混合した混合グリースを用い、以下の評価を行った。

＜グリースの評価方法＞
グリースは、粘ちょう状物質（半固体状）であるため、潤滑油のような粉塵の沈降で評価することはできない。そのため、往復摺動試験にて評価した。

＜往復摺動試験条件＞
部材：ＳＰＣＣ鋼板／ＰＡ６６（ＧＦ３０％) φ４ｍｍピン
塗布方法：試験グリースをＳＰＣＣ鋼板に薄膜塗布（厚み：約０．２ｍｍ）
摺動距離：２０ｍｍ
摺動速度：２０ｍｍ／ｓ
荷重：４０００ｇ
摺動回数：１５０００回

上記した往復摺動試験により、異音が発生し始めた摺動回数を測定した。異音が発生し始めた摺動回数が３０００回未満のとき、評価を×にし、異音が発生し始めた摺動回数が３０００回以上５０００回未満のとき、評価を○にし、異音が発生し始めた摺動回数が５０００回以上のとき、評価を◎とした。

表２に示すように、比較例５は、評価が×であったが、実施例１４～実施例２０はいずれも評価が○か◎であった。

また、実施例１４～実施例２０の異音防止効果は、表１で示す砂塵の分離沈降とほぼ傾向が一致することがわかった。このため、ＨＬＢ値が５よりも大きい非フッ素系界面活性剤を含む潤滑組成物を用い、好ましくはＨＬＢ値が８以上の非フッ素系界面活性剤を含む潤滑組成物を用いることで、異物を分離でき、ひいては、異物除去効果を促進でき、異音防止効果を発揮することが可能である。

また、非フッ素系界面活性剤の添加量は、多くすると異物除去効果を見込めるものの、潤滑性以外の特性や、製造コスト等も考慮して、非フッ素系界面活性剤の添加量を０．０１質量％以上２５質量％以下に設定し、好ましくは、０．０５質量％以上１０質量％以下に設定した。

本発明における潤滑組成物は、自動車部品や精密機器の摺動部品に好ましく適用できる。本発明における潤滑組成物を用いることで、異物の分離及び除去効果を期待でき、異音防止効果を有することができる。したがって、上記した自動車部品や精密機器に対し、高度な品質にて安全性にも配慮した潤滑性能を得ることが可能である。

Claims (6)

1. 基油と、
   ＨＬＢ値が５よりも大きい非フッ素系界面活性剤と、
   を含有することを特徴とする潤滑組成物。
2. ＨＬＢ値が８以上である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の潤滑組成物。
3. 前記非フッ素系界面活性剤は、ポリオキシアルキルエーテル化合物、アセチレングリコール化合物、モノエタノールアミド化合物、或いは、ソルビタン酸エステル化合物のうち、少なくとも１種を含む、
   ことを特徴とする請求項１記載の潤滑組成物。
4. 前記非フッ素系界面活性剤は、２５質量％以下含まれる、
   ことを特徴とする請求項１記載の潤滑組成物。
5. 前記非フッ素系界面活性剤は、０．０１質量％以上含まれる、
   ことを特徴とする請求項１記載の潤滑組成物。
6. さらに、増ちょう剤を含み、半固体状であることを特徴とする請求項１記載の潤滑組成物。