JP6751833B2 - チェーン用潤滑剤 - Google Patents

Description

本発明は、チェーン用潤滑剤、特に、自転車のチェーンに用いて好適なチェーン用潤滑剤に関するものである。

チェーン用の潤滑剤に関し、鉱物系等の基油に石油樹脂とポリオレフィンおよびジアルキレンジチオリン酸亜鉛を特定割合で配合し有機溶剤と噴射剤を添加したエアゾール潤滑剤組成物がある（特許文献１）。また、液体状基油と、アミド化合物と、固体潤滑剤又は有機モリブデン化合物とを含む半固形状の潤滑剤組成物がある（特許文献２）。

特開平１１−３４３４９３号公報 特開２００８−２３１２９３号公報

チェーン等の伝導要素用の潤滑剤は、良好な潤滑性を有すること、付着した後に飛び散らない良好な付着性を有すること、潤滑性が長期間持続する持続性を有することなどが求められる。この点、従来の潤滑剤は、なお改良の余地があった。
そこで、本発明の目的は、チェーン用潤滑剤に求められる特性を向上させたチェーン用潤滑剤を提供することにある。

本発明者は、チェーン用潤滑剤について鋭意研究を重ね、高極性油及び低極性油をそれぞれ少なくとも一種含む合成油と、多孔質シリカとを含む組成の潤滑剤が、優れた潤滑性、付着性及び持続性を有することを見出し、本発明に至った。

上記知見に基づく本発明のチェーン用潤滑剤は、少なくとも一種の高極性油及び少なくとも一種の低極性油を含む２種以上の合成油と、多孔質シリカと、を含有し、 前記合成油が、各合成油のうち、最小のＳＰ値を有する油のＳＰ値と、最大のＳＰ値を有する油のＳＰ値との差の絶対値が０．５以上であり、前記合成油のうち、最小のＳＰ値を有する油のＳＰ値が７〜９であり、最大のＳＰ値を有する油のＳＰ値が９〜１１であることを特徴とする。

本発明のチェーン用潤滑剤においては、上記合成油は、各合成油のうち、４０℃における最小の動粘度の油の動粘度と、最大の動粘度の油の動粘度との差の絶対値が５０ｍｍ^２／ｓ以上であることが好ましい。
更に、本発明のチェーン用潤滑剤においては、上記合成油が、生分解性油であること、また、上記多孔質シリカが、籾殻シリカであることが好ましい。

本発明によれば、チェーン用潤滑剤の特性を向上させることができる。

実施例、参考例及び比較例のＢＰ試験における経過時間と摩擦係数との関係を示すグラフである。

以下、本発明のチェーン用潤滑剤（以下、「潤滑剤」と略称することがある。）をより具体的に説明する。本発明のチェーン用潤滑剤は、少なくとも一種の高極性油及び少なくとも一種の低極性油を含む２種以上の合成油と、多孔質シリカと、を含有する。

本発明の潤滑剤は、２種以上の合成油を含有する。合成油は鉱物油に比べて潤滑剤を純度高く製造することができ、よって、不純物による油切れを抑制して高い潤滑性を得ることができる。また、合成油は、鉱物油に比べて生分解性を有するので、地球環境に優しい潤滑剤とすることができる。

合成油は、ポリα−オレフィン、ポリブテン、ポリオールエステル、二塩基酸エステル、リン酸エステル、ポリフェニルエーテル、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ポリオキシアルキレングリコール、ネオペンチルグリコール、シリコーンオイル、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、フタル酸エステル、ポリアルコールエステル、トリメリット酸エステル、中鎖脂肪酸トリグリセライド、ペンタエリスリトールジオレイン酸エステル、更にはヒンダードエステルなどのオレフィン系、エステル系、その他の合成油を挙げることができる。より好ましくは、モノエステル、ジエステル、ポリオールエステル、脂肪酸エステル、ヒンダードエステル等のエステル系合成油である。

本発明の潤滑剤は、これらの合成油のうちの２種以上を含み、合成油は、少なくとも一種の高極性油及び少なくとも一種の低極性油を含む。高極性油は一般に粘度が高く、高極性油を含むことにより、本発明の潤滑剤はチェーンに付着させた後の飛び散りが抑制されて良好な付着性を有する。また、チェーンには、チェーンを洗浄したときの水や自転車走行中の雨水や水たまりから跳ねた水、また自転車の利用者の飲料水等の水分が付着している場合があり、このチェーンの水分が潤滑剤をチェーンに付着させるときの妨げとなる場合がある。この点、本発明の潤滑剤は、高極性油を含むことにより、高極性油がチェーン表面の水を置換して金属部分に付着する、すなわち、水置換性を有するので、潤滑剤をチェーンに付着させる付着性が高い。

また、本発明の潤滑剤は、低極性油を含むことにより、優れた潤滑性を有する。本発明の潤滑剤は、高極性油と低極性油とを含むことから、付着性については主に高極性油に担わせることで、潤滑性が良好な低極性油を選択することができ、よって良好な付着性と良好な潤滑性とを両立させることができる。

本発明における合成油の高極性、低極性については、各合成油のＳＰ値（溶解パラメータ）で評価することができる。本発明においては、各合成油のＳＰ値のうち、最小のＳＰ値を有する油のＳＰ値と最大のＳＰ値を有する油のＳＰ値との差の絶対値が０．５以上であることが好ましい。
なお、個々の合成油のＳＰ値は、計算法又は実験法により算出することができる。

本発明の潤滑剤は、最小のＳＰ値と最大のＳＰ値との差の絶対値が０．５以上であることにより良好な潤滑性と良好な付着性とを有することができる。２種以上の合成油の各合成油のＳＰ値（溶解パラメータ）のうち、最小のＳＰ値と最大のＳＰ値との差の絶対値は、０．５以上で本発明で所期した効果が十分に得られ、好ましくは０．８以上であり、より好ましくは１．２以上である。

また、本発明の潤滑剤に含まれる２種以上の合成油のうち、最小のＳＰ値を示すものは、そのＳＰ値が７〜９程度であることが好ましい。また、本発明の潤滑剤に含まれる２種以上の合成油のうち、最大のＳＰ値を示すものは、そのＳＰ値が９〜１１程度であることが好ましい。複数の合成油のうち、最小のＳＰ値を有するものと、最大の有するものとが、上記の好適なＳＰ値を有し、かつ、上述した最小のＳＰ値と最大のＳＰ値との差の絶対値が０．８以上であることが好ましい。

本発明の潤滑剤は、各合成油の４０℃における動粘度のうち、最小の動粘度と最大の動粘度との差の絶対値が５０ｍｍ^２／ｓ以上であることが好ましい。このことは、潤滑剤に含まれる２種以上の合成油のうち最大の動粘度を有する合成油と、最小の動粘度を有する合成油との、動粘度の差（絶対値）が５０ｍｍ^２／ｓ以上であることを意味する。

上述した最小の動粘度と最大の動粘度との差の絶対値が５０ｍｍ^２／ｓ以上であることにより、良好な潤滑性と良好な保持性とが得られる。より好ましくは、最小の動粘度と最大の動粘度との差の絶対値が８０ｍｍ^２／ｓ以上である。
なお、個々の合成油の４０℃における動粘度は、それぞれ１〜２００ｍｍ^２／ｓ程度であることが好ましい。

本発明の潤滑剤は、合成油と多孔質シリカを含み、他の成分は、実質的に含まない。したがって、２種以上の合成油の配合割合は、多孔質シリカの配合量を除いた残余の割合とすることができ、合計で８０〜９９質量％含むことが好ましい。８０質量％以上を含むことにより、付着性、潤滑性と持続性とが十分に得られる。９９質量％以下であることにより、多孔質シリカによる良好な持続性が十分に得られる。より好ましくは８７〜９７質量％程度である。

なお、合成油のうち、高極性油と低極性油との配合割合については、合成油の合計量を質量％で１００としたときに、高極性油を６０〜９５質量％程度、低極性油を５〜４０質量％程度とすることが、本発明の潤滑剤で所期した特性を得るために好ましい。

本発明の潤滑剤の合成油は、いずれも生分解性油であることが好ましい。生分解性油であれば、潤滑剤の給油時や潤滑剤がチェーンから飛び散った時でも生分解して地球環境に優しい潤滑剤とすることができる。生分解性油は、ＯＥＣＤ化学品テストガイドライン３０１Ｃによる試験方法において測定される生分解度が２８日以内で６０％以上のものが好ましく、そのような生分解油としては、エステル系合成油が挙げられる。

本発明の潤滑剤は、多孔質シリカを含む。多孔質シリカは、非結晶であって圧力を加えると崩壊するので固体潤滑剤として機能する。また、多孔質シリカは、多孔質部分に他の成分の合成油を含浸させることにより油分を包含するので、チェーンが油切れして流体潤滑から境界潤滑に移行したときに金属同士の間に介在して油分が染み出ることで潤滑剤としての機能を果たし、極圧での潤滑特性を改善して潤滑の優れた持続性を有する。また、上述したようにチェーンには、チェーンを洗浄したときの水や自転車走行中の雨水や水たまりから跳ねた水、また自転車の利用者の飲料水等の水分が付着している場合があり、このチェーンの水分が潤滑剤をチェーンに付着させるときの妨げとなる場合があるところ、多孔質シリカを含むことにより、チェーンに水分が付着して合成油成分が流出した場合でも多孔質シリカの固体潤滑又は多孔質シリカに包含された油分により、潤滑機能の持続性に優れる。本発明では、合成油の一成分として高極性油を含み、この高極性油がチェーンの金属部分との付着性を向上させているので、多孔質シリカもチェーンの金属部分に止まりやすく、よって潤滑の持続性をより向上させている。

更に、多孔質シリカを含むことにより、潤滑剤の粘度が増加するので、チェーン用潤滑剤として最適な粘度に調整することができる。多孔質シリカを添加せずに合成油のみで粘度調整した場合に比べて多孔質シリカを添加して成分調整した潤滑剤は、上述した多孔質シリカの固体潤滑剤としての機能によって、潤滑特性がより向上するので好ましい。

また、多孔質シリカは、他の固体潤滑剤、例えば二硫化モリブデンやＰＴＦＥと比較して、比重が合成油成分に近いので、静置状態で潤滑剤中での沈降が少なく、分散性に優れている。また、固体潤滑剤のフラーレンは、潤滑性に優れているが高価である。多孔質シリカは、フラーレンと同等の潤滑性を有しながら安価である。

多孔質シリカのなかでも、籾殻シリカが好ましい。籾殻シリカは、籾殻に由来した多孔質シリカであり、非結晶で圧力により容易に崩壊し、また、植物由来のシリカであるため自然環境に優しい。

多孔質シリカの配合量は、潤滑剤のうち１〜２０質量％の範囲が好ましい。１質量％以上で十分な潤滑性、持続性が得られ、２０質量％を超えると潤滑剤の粘度調整が難しくなる。好ましくは、５〜１５質量％である。

本発明の潤滑剤は、合成油及び多孔質シリカ以外の成分、例えば水置換剤や希釈剤等の液体添加物を実質的に含まない。従来のチェーン用潤滑剤では、洗浄後のチェーンに潤滑剤を付着させるときに、洗浄に用いられた水分が潤滑剤の付着の妨げとならないように、水置換剤を含むものがあった。しかし、水置換剤は、潤滑油に比べ潤滑性が無い為、摩擦係数の妨げになる。また、水置換剤を含む潤滑剤は、油膜が薄くなるので、油膜切れが生じ易くなる。これに対して、本発明の潤滑剤は、前述したように高極性油を含み、この高極性油が水置換性を有することから、水置換剤は不要である。また、希釈剤は、油膜を薄くするとともに一般に生分解性が低いので地球環境に好ましくない。この点、本発明の潤滑剤は、高極性油の他に低極性油を含むことから、希釈剤は不要である。

以下に実施例、比較例及び参考例により本発明を説明するが、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。

表１に示す成分組成を含む潤滑剤を調製した。なお表中の配合量の単位は質量％である。

表１中に示された合成油は、以下のものを用いた。
合成油１：
ペンタエリスリトールジオレイン酸エステル（ＳＰ値：１０．０、動粘度：１３０ｍｍ^２／ｓ）
合成油２：
モノエステル系合成油（ＳＰ値：８．５、動粘度：２．９ｍｍ^２／ｓ）

上記実施例、比較例及び参考例の潤滑剤１〜３について、以下のＢＰ（ボールプレート）試験を行って潤滑性、付着性及び持続性を評価した。
＜ＢＰ試験＞
オイルバスにＳＫ−５からなるチェーンプレートを置き、このチェーンプレート上に潤滑剤１〜３をそれぞれ２ｍＬ塗布し、その上にＳＵＪ−２からなる３／１６ｉｎｃｈの鋼球を、荷重１００ｇの下で往復運動させ、発生する摩擦力により摩擦抵抗を測定した。その結果を横軸に試験開始からの経過時間を、縦軸に摩擦係数値で表して図１に示す。

図１から、潤滑油だけの比較例の場合は、初期の潤滑から往復運動の摩擦により、油膜切れが進行し、時間の経過とともに摩擦係数は大きくなった。潤滑性のある固体潤滑剤としてフラーレンを添加した参考例は、比較例において摩擦係数が増加する時間以降もフラーレンの固体潤滑剤としての性能により、摩擦係数の向上が抑制された。籾殻シリカを含む実施例は、参考例と同様に時間の経過とともに摩擦係数の向上を抑えることができ、７００秒以降で比較例よりも摩擦係数が低く持続性に優れ、固体潤滑剤として、有効であることが示された。

本発明を利用することで、チェーンに適した潤滑剤を提供できる。

Claims (4)

1. 少なくとも一種の高極性油及び少なくとも一種の低極性油を含む２種以上の合成油と、多孔質シリカと、を含有し、
   前記合成油が、各合成油のうち、最小のＳＰ値を有する油のＳＰ値と、最大のＳＰ値を有する油のＳＰ値との差の絶対値が０．５以上であり、
   前記合成油のうち、最小のＳＰ値を有する油のＳＰ値が７〜９であり、最大のＳＰ値を有する油のＳＰ値が９〜１１であることを特徴とするチェーン用潤滑剤。
2. 前記合成油が、各合成油のうち、４０℃における最小の動粘度の油の動粘度と、最大の動粘度の油の動粘度との差の絶対値が５０ｍｍ^２／ｓ以上である請求項１記載のチェーン用潤滑剤。
3. 前記合成油が、生分解性油である請求項１または２記載のチェーン用潤滑剤。
4. 前記多孔質シリカが、籾殻シリカである請求項１〜３のいずれか一項に記載のチェーン用潤滑剤。