JP6124196B2

JP6124196B2 - 潤滑剤組成物

Info

Publication number: JP6124196B2
Application number: JP2012280835A
Authority: JP
Inventors: 裕太宮川; 哲宏北原
Original assignee: Nok Klueber Co Ltd
Current assignee: Nok Klueber Co Ltd
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2032-12-25
Also published as: JP2014125492A

Description

本発明は、潤滑剤組成物に関する。さらに詳しくは、例えば、ゴム製部品の組み付けに使用される潤滑剤組成物に関する。

一般に、オイルシール、Ｏリング、パッキン等のシール用部材をシャフト等に組み付ける際には、挿入時のカジリや傷付きによるシール性悪化防止のため、オイル、グリース、ワックス等の潤滑剤が塗布されている。しかし、このような潤滑剤を用いた場合、塗布作業の際に周辺に飛散してしまい現場環境が悪化するといった問題がある。このような背景から、近年では作業環境のクリーン化を目的としてオイル・グリースレス化のニーズが高まりつつある。また、潤滑剤を用いた場合、組み付け時の挿入抵抗を低減させるだけでなく、組み付け後のシール性を確保するべくシール用部材が滑らないようにすることが要求されている。

潤滑剤として、例えば、末端水酸基を含有するポリシロキサンとシリルイソシアネートとの反応生成物、イソシアネート基と反応性を有する官能基を含有するオリゴマーとシリルイソシアネートとの反応生成物、シリルイソシアネートオリゴマー、有機溶媒可溶性ゴムよりなる表面処理剤（特許文献１）、特定の非相溶性シリコーンオイルを配合したオイルブリード性シリコーンゴム（特許文献２，３，４）がある。

特開２０００−６３７４４号公報特開平０６−１６９３８号公報特開平０６−９３１８６号公報特開２０００−０３４４１１号公報

特許文献１では、表面処理剤を用いることにより、作業環境の改善やシール用部材の組み付け性を向上させているが、表面処理剤の主成分がトルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン等の有機溶剤であり、環境負荷が大きいため取り扱いが容易でない。また、表面処理被膜を形成させるために熱処理が必要となり、設備投資やランニングコストがかかる点で、経済性に劣る。

また、特許文献２、３、４では、ゴム表層にオイル成分をブリードさせて、組み付けの際の挿入抵抗を低減させているが、短時間で十分なブリードオイルをゴム表層にブリードさせるためには、ブリードオイルの配合量をある程度多くしなければならない。結果として、ゴム自体の機械的強度が低下してしまう。

したがって、本発明は、表面処理を必要とせず、簡単に塗布することができ、従来使用されていた組み付け用オイル・グリースと同程度の挿入抵抗低減を実現しつつ、組み付け後のシール性を確保し得る、環境負荷の少ない水系の潤滑剤組成物を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明者らは、以下の潤滑剤組成物を提供する。

（１）水性媒体と高分子増粘剤を含む潤滑剤組成物であって、温度２５℃、シェアレート１ｓ^−１における見掛け粘度が８００〜８０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする潤滑剤組成物。
（２）前記高分子増粘剤は、ポリアクリル酸系化合物であることを特徴とする、（１）に記載の潤滑剤組成物。
（３）前記ポリアクリル酸系化合物は、カルボキシビニルポリマーの塩であることを特徴とする、（２）に記載の潤滑剤組成物。
（４）前記ポリアクリル酸系化合物の含有量は、前記水性媒体１００重量部に対して０．０２〜０．３重量部であることを特徴とする、（２）又は（３）に記載の潤滑剤組成物。
（５）前記高分子増粘剤は、多糖類誘導体であることを特徴とする、（１）に記載の潤滑剤組成物。
（６）前記多糖類誘導体は、ヒドロキシエチルセルロースであることを特徴とする、（５）に記載の潤滑剤組成物。
（７）前記多糖類誘導体の含有量は、前記水性媒体１００重量部に対して０．１〜１．５重量部であることを特徴とする、（５）又は（６）に記載の潤滑剤組成物。
（８）シール用部材の組み付けに使用されることを特徴とする、（１）〜（７）のいずれかに記載の潤滑剤組成物。
（９）前記シール用部材が、ゴム製であることを特徴とする、（８）に記載の潤滑剤組成物。
（１０）シール用部材と被組付部材との接触面に、水性媒体と高分子増粘剤を含み、かつ、温度２５℃、シェアレート１ｓ^−１における見掛け粘度が８００〜８０００ｍＰａ・ｓである潤滑剤組成物を塗布し、前記シール用部材を被組付部材に組み付けることを特徴とする組み付け方法。
（１１）前記潤滑剤組成物をシール用部材に塗布した後、前記潤滑剤組成物が乾燥する前に、前記シール用部材を被組付部材に組み付けることを特徴とする、（１０）に記載の組み付け方法。

本発明の潤滑剤組成物は、表面処理を必要とせず、簡単に塗布することができる。また、本発明の潤滑剤組成物は、シール用部材を組み付ける際の挿入抵抗を低下させ、さらに、組み付け後のシール性を維持することができる。また、本発明の潤滑剤組成物は、環境負荷が少ない。

以下、本発明を実施形態に即して詳細に説明する。

（潤滑剤組成物）
本発明の潤滑剤組成物は、水性媒体と高分子増粘剤とを含む。

本発明で使用される高分子増粘剤は、水と混合することにより増粘性を発揮する高分子化合物であれば特に限定されないが、ポリアクリル酸系化合物、多糖類誘導体等が好ましい。これらの高分子増粘剤は、単独で用いてもよく、複数を組み合わせて用いてもよい。高分子増粘剤の重量平均分子量は、５０万〜２００万であるのが好ましい。重量平均分子量が５０万未満の場合には、増粘効果が得られにくい。また、重量平均分子量が２００万を超えると、溶解性が低下してしまう。

ポリアクリル酸系化合物とは、主として含まれているモノマー構成単位がアクリル酸であるポリマーであって、その塩も含まれる。すなわち、ポリアクリル酸系化合物は、アクリル酸のみを重合したホモポリマーでもよく、アクリル酸と他のモノマーとを重合したコポリマーでもよい。他のモノマーとしては、例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステルやマレイン酸等が挙げられる。

また、ポリアクリル酸系化合物は、一部が架橋した構造を有していてもよい。架橋剤、例えば、少なくとも２つのエチレン性不飽和基を有するモノマー、又はエポキシ基とエチレン性不飽和基を少なくとも１つずつ有するモノマーを、アクリル酸等のモノマーと重合することにより架橋した構造のポリマーを得ることができる。架橋型ポリアクリル酸系化合物は、三次元網目構造を形成することで、水を取り込んだ際の増粘効果が高い。

また、ポリアクリル酸系化合物が塩である場合、ポリマーに含まれるカルボキシル基の一部のみが中和したものでも、全部が中和したものでもよい。塩の種類は特に限定されないが、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、モノエタノールアミン塩、ジエタノールアミン塩、トリエタノールアミン塩、ジイソプロパノールアミン塩、ジ（２−エチルヘキシル）アミン塩、アミノメチルプロパノール塩、トリエチルアミン塩、テトラヒドロキシプロピルエチレンジアミン塩等が挙げられる。市場入手性、及び水性媒体中での溶解安定性の点で、トリエタノールアミン塩がより好ましい。これらの塩は、ポリマーに中和剤を作用させることにより形成できる。中和剤の添加量は、潤滑剤組成物のｐＨが４〜１１になるように調整するのが好ましい。

ポリアクリル酸系化合物としては、より具体的に、アクリル酸コポリマー又はその塩、カルボキシビニルポリマー又はその塩、アルキル変性カルボキシビニルポリマー又はその塩が挙げられる。低濃度で優れた増粘効果を示す点で、カルボキシビニルポリマーの塩がより好ましい。

多糖類誘導体とは、多糖類のヒドロキシ基の一部又は全てに置換基を導入したものである。多糖類誘導体としては、例えば、セルロース誘導体、グアーガム誘導体、スターチ誘導体が挙げられるが、特にセルロース誘導体が好ましい。また、セルロース誘導体としては、例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロースが挙げられる。その中でも、水に溶解しやすく、均一な水性溶液を迅速に得やすい点で、ヒドロキシエチルセルロースがより好ましい。なお、ヒドロキシセルロースは、公知の方法で製造することができるが、例えば、セルロースを塩基で処理した後に酸化エチレンと反応させて製造することができる。

本発明の潤滑剤組成物における高分子増粘剤の含有量は、特に限定されないが、高分子増粘剤がポリアクリル酸系化合物であるときは、水性媒体１００重量部に対して０．０２〜０．３重量部であるのが好ましい。また、高分子増粘剤が多糖類誘導体であるときは、水性媒体１００重量部に対して０．１〜１．５重量部であるのが好ましい。高分子増粘剤の含有量は、潤滑剤組成物の見掛け粘度（２５℃、シェアレート１ｓ^−１）が８００〜８０００Ｐａ・ｓになるように適宜調整される。潤滑剤組成物の見掛け粘度（２５℃、シェアレート１ｓ^−１）は、より好ましくは、１５００〜６５００Ｐａ・ｓである。見掛け粘度が８００〜８０００Ｐａ・ｓであると、組み付けの際に挿入部に水又は溶剤膜が形成され、挿入抵抗を低減させることができる。さらに、塗布作業性も良好となる。一方、見掛け粘度が８００Ｐａ・ｓより低いと、組み付けの際に摩擦抵抗が大きくなってしまい、シール用部材のカジリや傷付きが発生してしまう。また、見掛け粘度が８０００Ｐａ・ｓより高いと、塗布作業性に悪影響を及ぼし、かつ、組み付け後に高分子増粘剤が異物として残り、シール用部材のシール機能を低下させてしまう。

本発明で使用される水性媒体は、水を必須成分として含有していればよく、他の有機溶剤を含有していてもよい。水性媒体は、好ましくは、水、又は、水とアルコール系溶剤の混合溶媒である。特に、高分子増粘剤としてポリアクリル酸系化合物を用いる場合には、組み付け後の乾燥性の向上を目的として揮発性の高いアルコール系溶剤を含有させるのがよい。揮発性の高いアルコール系溶剤としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールが挙げられる。さらに、環境や人体への影響を考慮すると、イソプロピルアルコールが好ましい。有機溶剤の含有量は、組み付け後の乾燥効果に影響を与えない範囲で適宜調整することができる。これらの有機溶媒は、単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

本発明の潤滑剤組成物は、シール用部材に塗布されることにより、シール用部材を組み付ける際の挿入抵抗が低減する。さらに、挿入後に、滑剤組成物に含まれる水性媒体が揮発してシール用部材の摩擦係数が高くなるため、組み付け後のシール性を維持することができる。

（潤滑剤組成物の製造方法）
本発明の潤滑剤組成物の製造方法は、特に限定されないが、水性媒体と高分子増粘剤とその他添加剤を所定量配合し、ディゾルバー等の攪拌機やボールミル、サンドミル、アジホモミキサー等を適宜組み合わせて混合分散させるのが好ましい。

（組み付け方法）
本発明におけるシール部材の組み付け方法では、シール用部材と被組付部材との接触面に潤滑剤組成物が塗布される。具体的には、潤滑剤組成物をシール用部材又は被組付部材に塗布した後、潤滑剤組成物が乾燥する前に、シール用部材を被組付部材に組み付ける。シール用部材とは、例えば、オイルシール、Ｏリング、パッキン等のゴム製、プラスチック製部材である。また、本発明の潤滑剤組成物は、軸受、プッシュ、メカニカルシール等の金属製部材にも適用される。本発明の潤滑剤組成物を塗布すると、シール用部材の被組付部材への組み付けが容易となる。すなわち、本発明の潤滑剤組成物は、組み付け用潤滑剤組成物である。塗布方法は、特に限定されないが、例えばスプレー法、ディッピング法、フローコート法、ディスペンザー法、スピンコート法が挙げられる。それぞれの塗布方法に応じて、潤滑剤組成物の製造時又は塗布前に、溶剤により粘度の調整をすることができる。

［潤滑剤組成物の調製］
表１における高分子増粘剤（Ａ）、高分子増粘剤（Ｂ）、中和剤の詳細を下記に示す。
高分子増粘剤（Ａ）：カルボキシビニルポリマー（ＡｑｕｐｅｃＨＶ−５０１、住友精化（株）製）
高分子増粘剤（Ｂ）：ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣＡＸ−１５、住友精化（株）製）
中和剤：トリエタノールアミン（和光純薬工業（株）製）

（実施例１〜３）
水：イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）＝１：１の混合溶剤を攪拌しながら、表１の配合率になるように高分子増粘剤（Ａ）を加え、さらに均一な粘度になるまで攪拌した。攪拌を続けた状態で、高分子増粘剤（Ａ）に対して１．５倍量の中和剤を加えて、均一な分散液を得た。得られた分散液の評価結果を表１に示す。なお、表１における配合率の単位は、重量部であり、水性媒体（水とＩＰＡとの合計量）１００重量部を基準として表記したものである。

（実施例４〜６）
水を攪拌しながら、表１の配合率になるように高分子増粘剤（Ｂ）を加え、さらに均一な粘度になるまで攪拌して、均一な分散液を得た。得られた分散液の評価結果を表１に示す。

（比較例１）
潤滑剤組成物を塗布しない場合の評価結果を表１に示す。

（比較例２）
高分子増粘剤を配合せず、水：ＩＰＡ＝１：１の混合液のみを用いた場合の評価結果を表１に示す。

（比較例３、４）
実施例１〜３と同様の方法で、表１の配合率になるように高分子増粘剤（Ａ）を加え、均一な分散液を得た。得られた分散液の評価結果を表１に示す。

（比較例５）
汎用組み付け用オイルとして、シリコーンオイルを用いた場合の評価結果を表１に示す。

［潤滑剤組成物の試験方法］
（１）粘度測定
見掛け粘度は、ＡｎｔｏｎＰａａｒ社製レオメータＭＣＲ３０１を用いて測定した。温度２５℃の条件下、せん断速度を０．００１〜４７０ｓ^−１で加速させていき、シェアレートが１ｓ^−１のときのせん断粘度を見掛け粘度とした。
（２）摩擦係数の測定
荷重：２００ｇ、
速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ、
摺動距離：５０ｍｍ、
圧子：φ１０ｍｍＳＵＳ球、
相手材：潤滑剤組成物を０．５ｍｌ塗布したゴム材（ＦＫＭ）
新東科学社製ＨＥＩＤＯＮ表面性試験機を使用し、上記条件下で往復動を行い、往路側の動摩擦係数を測定し、５回の平均値を算出した。なお、動摩擦係数は、塗布直後と、６０℃で３時間静置させて水及びＩＰＡを揮発させた後（乾燥後）との２パターンを測定した。
（３）塗布作業性
潤滑剤組成物をゴム材（ＦＫＭ）に３，４滴滴下し、薄く塗り広げた際のレベリング性を目視で判断した。

［潤滑剤組成物の評価結果］

実施例１〜３のとおり、潤滑剤組成物の見掛け粘度が８００〜８０００ｍＰａ・ｓである場合には、塗布直後の摩擦係数が低く、乾燥後の摩擦係数が高い値を示し、塗布作業性も良好であった。一方、潤滑剤組成物を塗布していない比較例１では、塗布直後の摩擦係数が１．５と非常に高い値を示した。また、高分子増粘剤を含有していない比較例２では、塗布作業性は良好であるが、見掛け粘度が低いため十分な溶剤膜を形成することができなかった。その結果、塗布直後の摩擦係数が高い値を示した。また、比較例３では、塗布作業性は良好であるが、カルボキシビニルポリマーの配合率が低いため十分な見掛け粘度が得られず、塗布直後の摩擦係数が高い値を示した。また、比較例４では、塗布直後の摩擦係数は低く良好であるが、カルボキシビニルポリマーの配合率が高いため塗布作業性が悪く、塗布後にポリマー成分が目視で判断できるほど析出してしまい、乾燥後の摩擦係数も低い値を示した。また、汎用組み付け用オイルを用いた比較例５では、塗布直後の摩擦係数は低く良好であるが、組み付け後もオイル成分が残った。また、乾燥後の摩擦係数も低いため、組み付けたシール用部材が組み付け位置から外れやすく、シール性等に悪影響を及ぼすことが懸念される。

以上のとおり、本発明の潤滑剤組成物は、良好な摩擦係数および塗布作業性を有している。このため、挿入抵抗の低減、及び組み付け後のシール性の確保を目的とした組み付け用潤滑剤組成物として有用である。

本発明の潤滑剤組成物は、組み付け用途に使用できる。より具体的に、Ｏリング、オイルシール、ガスケット、パッキン等のゴム製又は樹脂製部材を、金属製の被組付部材に組み付ける際に使用できる。また、転がり軸受、すべり軸受、ブッシュ、メカニカルシール等の金属製部材を、金属製の被組付部材に組み付ける際に使用できる。

Claims

水性媒体と、架橋型ポリアクリル酸系化合物であるカルボキシビニルポリマーの塩を含む潤滑剤組成物であって、温度２５℃、シェアレート１ｓ^−１における見掛け粘度が８００〜８０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする潤滑剤組成物。
前記カルボキシビニルポリマーの塩の含有量は、前記水性媒体１００重量部に対して０．０２〜０．３重量部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。
シール用部材の組み付けに使用され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。
前記シール用部材が、ゴム製であることを特徴とする、請求項３に記載の潤滑剤組成物。
シール用部材と被組付部材との接触面に、水性媒体と、架橋型ポリアクリル酸系化合物であるカルボキシビニルポリマーの塩を含み、かつ、温度２５℃、シェアレート１ｓ^−１における見掛け粘度が８００〜８０００ｍＰａ・ｓである潤滑剤組成物を塗布し、前記シール用部材を被組付部材に組み付けることを特徴とする組み付け方法。
前記潤滑剤組成物をシール用部材に塗布した後、前記潤滑剤組成物が乾燥する前に、前記シール用部材を被組付部材に組み付けることを特徴とする、請求項５に記載の組み付け方法。