JP6749647B2

JP6749647B2 - グリース組成物

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Publication number: JP6749647B2
Application number: JP2017235507A
Authority: JP
Inventors: 孝志村上; 裕行天利
Original assignee: Nippeco Ltd
Current assignee: Nippeco Ltd
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2020-09-02
Anticipated expiration: 2037-12-07
Also published as: JP2019099767A

Description

本発明は、非延焼性に優れたグリース組成物に関する。

鉄鋼設備等の機械装置の軸受等には、集中給脂方式で多量のグリースが供給され、潤滑が行われている。機械装置が作動している環境が鉄鋼設備等の高温環境である場合には、機械装置の軸受等から漏洩したグリースに高温のスケールが飛散し混入すると、グリースに着火し、それに起因する火災が問題視されている。

特許文献１には、潤滑ベース油と、リチウム石けん、カルシウム石けん、若しくはナトリウム石けん又はこれらの混合物から選ばれた増粘剤と、グリース組成物を基にして１〜７重量％の酸化カルシウム、並びに炭酸カリウム、炭酸水素カリウム及び硫酸カリウムから選ばれたグリース組成物を基にして１〜７重量％のカリウム化合物を含む混合物の難燃添加剤を含有するグリース組成物が記載されている。

特許文献２には、軟膏缶燃焼試験で自己消火時間が５分間以内の自己消火性グリース組成物であって、基油と増ちょう剤を含み、グリース組成物の液体成分の引火点が２７０℃以上であり、基油が、鉱物油単独または鉱物油と合成油の混合物であり、基油が、ポリスチレン換算で１０００から３０００の分子量を示す減圧蒸留残渣油を２０質量％以上含む自己消火性グリース組成物が記載されている。

特許文献３には、基油として４０℃の動粘度が１〜２０００ｍｍ^２／ｓの特定のリン含有化合物を全基油量に対し５０質量％以上含有し、増ちょう剤として（Ａ）炭素数１２〜２４のヒドロキシ脂肪酸のリチウム塩及び（Ｂ）特定のリン酸類化合物のリチウム塩からなる複合体リチウム石けんを含有する難燃性グリース組成物が記載されている。

特許文献４には、水とポリアルキレングリコールと吸水性ポリマーとを含む難燃性グリース組成物であって、吸水性ポリマー以外の増ちょう剤を含まず、水の含有量が３０〜５０質量％の範囲にあり、潤滑剤基油の動粘度が４０℃で５０〜２００ｍｍ^２／ｓである難燃性グリース組成物が記載されている。

特許文献５には、液状潤滑油又は半固体状潤滑剤に、耐火性・難燃性付与剤として第三リン酸カルシウムを含有する潤滑剤組成物が記載され、該液状潤滑油は、鉱油、合成油、動植物油の少なくとも１種であること、該半固体状潤滑剤は、該液状潤滑油に増ちょう剤を配合したものであることが記載されている。

特許文献６には、（１）２０〜８０重量％の範囲の基油、（２）２０〜８０重量％の範囲のスルホン酸カルシウム及びリチウムベースの石鹸からなる群から選択される少なくとも１種類のグリース増稠剤、及び（３）特定重量範囲の濃度の水を含む耐火性潤滑グリース組成物が記載されている。

特許第２９９９５５３号公報特許第４２６８７８９号公報特許第４９５４７６３号公報特許第５６８６６３１号公報特開２００９−２８６９５１号公報特表２０１１−５２２１０９号公報

特許文献１は、グリース組成物に難燃性を付与するために、炭酸カリウム等の粉体の難燃添加剤をグリース組成物に配合するので、集中給脂方式の配管においてプラッギングが起こってしまう恐れがある。また、難燃添加剤の粉体によって軸受等の部品の摩耗が促進され、設備寿命を短くする恐れがある。

特許文献２には、基油に高分子量の減圧蒸留残渣油を２０質量％以上含む自己消火性グリース組成物が記載されているが、このような粘度の高い鉱物油を用いるため、グリース組成物の低温粘度が増大し、寒冷地では集中給脂の際に圧送圧力が過大になり、圧送不良を引き起こす懸念がある。

特許文献３には、基油としてリン含有化合物を用いた難燃性グリース組成物が記載されているが、リン含有化合物の動粘度が小さすぎると難燃性及び自己消火性が低くなり、動粘度が大きすぎると流動性が悪くなり、グリース本来の性能が出にくくなると記載されているように、リン含有化合物の動粘度を特定範囲に制御する必要があり、また、基油としてリン含有化合物の含有量を全基油量に対して５０質量％以上必要とされており、鉱油系のグリースに比べて取り扱い、コスト上、実用性に問題がある。

特許文献４には、水とポリアルキレングリーコールと吸水ポリマーを含有する難燃性グリース組成物が記載されているが、該難燃性グリース組成物は水を含むため、通常のグリースにおいて増ちょう剤として使用されているリチウム石けんやジウレア化合物は、水との馴染み性が悪く、使用できないことに加えて、水を含有しているため、製鉄設備の機械装置のような１００℃を超える高温環境下に長時間放置されると、水が散逸して難燃性が消失してしまう恐れや、水が水蒸気となり配管内の圧力が上昇してしまう問題がある。

特許文献５は、耐火性・難燃性付与剤として第三リン酸カルシウムを配合するため、粉体である第三リン酸カルシウムは、集中給脂方式での配管でプラッギングを起こし、また、すべり軸受では、該耐火性・難燃性付与剤の粉体によって部品の摩耗が促進され、設備寿命を短くする恐れがある。

特許文献６は、該難燃性グリース組成物は水を含むため、通常のグリースにおいて増ちょう剤として使用されているリチウム石けんやジウレア化合物は、水との馴染み性が悪く、使用できないことに加えて、水を含有しているため、製鉄設備の機械装置のような１００℃を超える高温環境下に長時間放置されると、水が散逸して難燃性が消失してしまう恐れや、水が水蒸気となり配管内の圧力が上昇してしまう問題がある。

本発明は、上記した従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、鉄鋼設備等の機械装置の軸受等の潤滑部位から漏れ出て堆積した潤滑グリース組成物が、高温に晒されたり、高温のスケールが飛散して混入し、潤滑グリース組成物が着火しても延焼しなく、機械装置の軸受等の集中給脂方式の配管においてプラッギングが起こり難い非延焼性グリース組成物を提供することを目的とする。

また、本発明は、優れた非延焼性及び低温粘度性能を有しているので、低温から高温までの広範囲の温度で良好に使用できる非延焼性グリース組成物を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、基油と増ちょう剤を含む非延焼性グリース組成物であって、基油が植物油を含む非延焼性グリース組成物である。

また、本発明は、前記基油が、鉱油と植物油、又は、鉱油と合成油と植物油の混合物である非延焼性グリース組成物である。

本発明は、前記鉱油が、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油から選択されるものである非延焼性グリース組成物である。

本発明は、前記合成油が、合成炭化水素油、ジフェニルエーテル油、エステル類、グリコール類からなる群から選択されるものである非延焼性グリース組成物である。

本発明は、前記植物油が、ヒマワリ油、菜種油、ヒマシ油、アマニ油、トウモロコシ油、紅花油、大豆油、落花生油、レスケレラ油、パーム油、オリーブ油若しくは前記植物油の混合物からなる群から選択される少なくとも１種類からなるもの又はこれらを改質したものである非延焼性グリース組成物である。

本発明は、前記植物油を全基油量に対して５〜１００質量％含むものである非延焼性グリース組成物である。

さらに、本発明は、前記増ちょう剤が、金属石けん系増ちょう剤、ウレア系増ちょう剤、無機系増ちょう剤、有機系増ちょう剤からなる群から選択される少なくとも１種類からなる非延焼性グリース組成物である。

本発明のグリース組成物は、上記のように構成されているので、優れた非延焼性及び低温粘度を有することによって、潤滑環境の厳しい機械設備、高温のスケールが飛散するような厳しい環境に設置された鉄鋼設備に設けた摺動部や回転部に組み込まれた軸受等に適用することが可能になり、高温のスケールが漏れ出て堆積した潤滑グリースに混入や侵入しても、延焼し難いので、作業現場の安全性を向上することができる。また、本発明のグリース組成物は、良好な低温粘度性能を備えているので、寒冷地での圧送不良の懸念が少ない。また、固体添加剤を用いていないため、機械装置の軸受等に集中給脂するための配管等のプラッギングが起こり難いという効果を有する。さらに水を含有しないため、水蒸気による配管内の圧力上昇を引き起こすこともない。

本発明のグリース組成物は、基油として、植物油を含むことを特徴とし、前記植物油として、ヒマワリ油、菜種油、ヒマシ油、アマニ油、トウモロコシ油、紅花油、大豆油、落花生油、レスケレラ油、パーム油、オリーブ油若しくは前記植物油の混合物からなる群から選択される少なくとも１種類からなるもの又はこれらを改質したものを用いることができる。植物油の多くは、不飽和結合を有しているが、その精製工程で水素化等の処理により不飽和度を小さくすることが可能である。本発明においては、非延焼性、熱安定性等から、オレイン酸を高い割合で含む植物油が好ましく用いられる。植物油としては、オレイン酸を６０質量％以上含有するものが好ましく、７０質量％以上含有するものがより好ましい。このような、オレイン酸を高い割合で含む植物油として、高オレイン酸キャノーラ油、高オレイン酸菜種油、高オレイン酸ひまわり油、高オレイン酸大豆油などを好ましく例示することができ、高オレイン酸菜種油（ＨＬ菜種油）が特に好ましく用いられる。また、植物油は、品種改良や植物油中の不飽和脂肪酸の二重結合の一部を水添（水素付加）して改質することができる。このような改質によって一般的な植物油よりも酸化安定性を向上させることができる。

植物油は、全基油量に対して５〜１００質量％含むものである。好ましくは５〜７０質量％、より好ましくは１０〜５０質量％含むものである。

基油としては、パラフィン系鉱油を主に用い、低粘度のものから高粘度のものまで各種のものを用いることができる。パラフィン系鉱油は、パラフィン系炭化水素を多く含む原油の常圧蒸留残渣油を原料に減圧蒸留、溶剤脱れき処理、溶剤精製又は水素精製処理を行って、ニュートラル油等の各種パラフィン系鉱油が製造される。また減圧蒸留残渣油を脱れき精製したものは、ブライトストック（ＢｒｉｇｈｔＳｔｏｃｋ）と呼ばれている。ブライトストックは、原油の減圧蒸留残渣油を溶剤脱れき、溶剤抽出、溶剤脱ろう、水素精製して製造される高粘度潤滑油基油である。ブライトストックは、ニュートラル油に比べて粘度、分子量は大きく、ニュートラル油等の潤滑油基油と混合して、目的とする粘度の潤滑油を製造するときに用いられる。本発明によれば、ブライトストックは、基油全量に対して、１〜２０質量％用いられ、好ましくは５〜２０質量％、より好ましくは１０〜２０質量％用いられる。ブライトストックの外観は蛍光色が強く、透明で緑を帯びた明るい褐色をしており、常温では非常に粘い油で、動粘度が４０℃で４５０〜５５０ｍｍ^２／ｓ程度のものが生産されている。

増ちょう剤は、金属石けん系増ちょう剤、ウレア系増ちょう剤、無機系増ちょう剤、有機系増ちょう剤からなる群から選択される少なくとも１種類を用いる。配合量は基油との親和性、グリースの硬さにより変化するが、３〜２０質量％、好ましくは３〜１０質量％、より好ましくは５〜８質量％である。また、本発明の基油は植物油を含んでいるので、増ちょう剤との相溶性がよく、特に着火源がグリース組成物に混入しても、グリースが溶けやすくなるため、結果として、熱の分散性が高く、着火しても燃焼時間が短い。

本発明のグリース組成物には、酸化防止剤、防錆剤、極圧剤、増粘剤、流動点降下剤、防腐剤、消泡剤等の通常グリース組成物に用いられる添加剤を含有させることができる。
例えば、防錆剤として、スルフォン酸金属塩、ソルビタンモノオレート等の多価アルコールの部分エステル、ラノリン脂肪酸ペンタエリスリトールエステル、２-メルカプトチアジアゾールなどをグリースの全量基準で、０．１〜５質量％使用できる。
また酸化防止剤として、４,４’-テトラメチル-ジ-アミノジフェニルメタン、α-ナフチルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、２,６-ジ-ターシャリーブチル-ｐ-クレゾール、２,４-ジメチル-６-ターシャリーブチルフェノールなどをグリースの全量基準で、０．１〜５質量％使用できる。

本発明のグリース組成物は、高温環境下で使用できる。すなわち、３００℃程度で使用でき、好ましくは２５０℃以下で使用できる。また、鉄鋼設備の圧延ロールの軸受等の使用において、９００℃〜９５０℃程度の着火源が混入してしまった場合においても延焼のリスクを下げることができる。さらに、本発明のグリース組成物は、前記したように良好な低温粘度性能を備えているので、寒冷地での使用にも適しており、結果として低温から高温までの広範囲の温度環境下で良好に使用できる。

本発明のグリース組成物の着火試験の評価は以下の方法により行う。
試験温度に設定した電気炉で３／４インチ鋼球を９００℃に加熱しておき、グリース２０．０ｇをメンタム缶(内径５３ｍｍ、深さ２０ｍｍ)に入れ、次いでドラフト内でメンタム缶に、鋼球１個を落下させて、その時の着火の有無と、着火した場合はその燃焼継続時間を測定し、この燃焼継続時間の長短により非延焼性を評価する。
本発明の実施例において着火試験は、ウレア系増ちょう剤の場合、１２０秒以下、リチウム石けん系増ちょう剤の場合、６０秒以下のものを非延焼性ありと評価した。

本発明のグリース組成物の低温粘度の測定は以下の方法により行う。
低温粘度は、０℃における見掛け粘度をレオメーター装置を用いて測定した。０℃でせん断速度を１から１０００ｓ^-1まで変化させていった際の１０ｓ^-1と１００ｓ^-1の粘度を評価した。せん断速度はひずみ速度ともよばれ、ひずみを与える速度であり、その単位がｓ^-1になる。
また、本発明の実施例において低温粘度は、ウレア系増ちょう剤及びリチウム石けん系増ちょう剤の場合とも、１０ｓ^-1における粘度と１００ｓ^-1における粘度とがいずれとも１００Ｐａ・ｓ以下となるものを圧送性に優れると評価した。

実施例１〜９、比較例１〜５
表１及び表２に示すように、基油、増ちょう剤他を各種、各量で使用してグリース組成物を製造し、その着火試験及び低温粘度性能を評価した。

鉱油（Ｎ７００）：１００℃の動粘度１３．６ｍｍ^２／ｓ、コスモ石油ルブリカンツ（株）製
鉱油（Ｎ４６０）：１００℃の動粘度３３．３ｍｍ^２／ｓ、ＪＸＴＧエネルギー（株）製
増ちょう剤（ウレア）：オクチルアミンとジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）を反応させたもの
増ちょう剤（リチウム石けん）：水酸化リチウムとヒマシ硬化油を反応させたもの
防錆剤：ラノリン脂肪酸ペンタエリスリトールエステル
酸化防止剤：オクチル化ジフェニルアミン

上記結果から、基油に植物油を含有させると、非延焼性に優れると共に低温粘度性能に優れた効果を有している。すなわち、本発明は、鉄鋼設備等の機械装置の軸受等から漏れ出て下に蓄積した潤滑グリース組成物に高温のスケールが飛散して混入してきたり、高温雰囲気に晒されたりしても、潤滑グリース組成物が延焼し難く、また機械装置の集中給脂の配管等においてプラッギングが起こり難い非延焼性潤滑グリース組成物である。
また、本発明のグリース組成物は、優れた低温粘度性能を備えているので、寒冷地での使用にも適しており、結果として、低温から高温までの広範囲の温度環境下で良好に使用できる。

Claims

基油と増ちょう剤を含む集中給脂用の非延焼性グリース組成物であって、
前記基油が、鉱油と植物油の混合物であり、
前記植物油が、菜種油又はこれを改質したものであり、
前記植物油を全基油量に対して５〜７０質量％含むものであり、
前記増ちょう剤が、ウレア系増ちょう剤又はリチウム石けん系増ちょう剤のみからなり、
前記増ちょう剤の配合量は３〜２０質量％である
集中給脂用の非延焼性グリース組成物。
前記鉱油が、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油から選択されるものである請求項１記載の集中給脂用の非延焼性グリース組成物。
前記植物油を全基油量に対して１０〜５０質量％含むものである請求項１又は２記載の集中給脂用の非延焼性グリース組成物。