JP6908030B2

JP6908030B2 - 潤滑剤、及び潤滑方法

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Publication number: JP6908030B2
Application number: JP2018514248A
Authority: JP
Inventors: 記靖大槻; 中野　靖之; 靖之中野
Original assignee: Zeon Corp
Current assignee: Zeon Corp
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2017-04-11
Publication date: 2021-07-21
Anticipated expiration: 2037-04-11
Also published as: JPWO2017187970A1; WO2017187970A1

Description

本発明は、潤滑剤、及び潤滑方法に関する。本発明は、特には、液封式真空ポンプのロータとハウジングとの間やメカニカルシールの固定環と回転環との間などにおいて好適に使用し得る潤滑剤、及び当該潤滑剤を用いた潤滑方法に関する。

潤滑剤は、滑り合う二つの固体間の摩擦、摩耗を減少させることができるため、産業機械をはじめとする幅広い対象物に使用されている。そして、従来、潤滑剤としては、基油として鉱油を含む潤滑剤が多用されていた。

しかし、昨今の地球環境問題に対する関心の高まりにつれ、潤滑剤には、より環境負荷が低いことが求められている。そのため、近年では、潤滑剤の組成について様々な検討がなされている。

具体的には、例えば、特許文献１には、ポリα−オレフィンからなる基油に対して、ザルコシン酸誘導体及び酸性リン酸エステルアミン塩から選ばれる少なくとも１種と、アミン系酸化防止剤と、ベンゾトリアゾール系化合物とを配合した潤滑油組成物が開示されている。そして、特許文献１では、潤滑油組成物中に含まれている金属元素、リン元素、硫黄元素、及び窒素元素の量を少なくすることにより、環境負荷を低減している。

特開２０１５−１８９８８７号公報

しかし、特許文献１に記載の従来の潤滑油組成物は、生分解性が低く、環境に与える負荷を十分に低減することができなかった。

そこで、本発明は、優れた生分解性を有し、環境負荷を低減することが可能な潤滑剤を提供することを目的とする。
また、本発明は、環境負荷の低い潤滑方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決することを目的として鋭意検討を行った。そして、本発明者らは、基油として所定の化合物を使用することにより優れた生分解性を有する潤滑剤が得られることを見出し、本発明を完成させた。

即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の潤滑剤は、下記式（１）：

〔式（１）中、Ｒ¹は、炭素数１以上１２以下のアルキル基、炭素数２以上１２以下のアルケニル基または炭素数１以上１２以下のハロゲン化アルキル基であり、Ｒ²は、水素原子、炭素数１以上８以下のアルキル基または下記式（２）〜（５）：

［式（２）〜（５）中、Ｒ³およびＲ⁴は、水素原子、炭素数１以上８以下のアルキル基または下記式（６）：

（式（６）中、Ｒ⁵は、炭素数１以上１２以下のアルキル基、炭素数２以上１２以下のアルケニル基または炭素数１以上１２以下のハロゲン化アルキル基である。）で表される一価の基であり、同一でも異なっていてもよく、「＊」は結合手であることを示す。］の何れかで表される一価の基である。〕で表される化合物を基油として含むことを特徴とする。基油として上記化合物を含む潤滑剤は、生分解性が高く、環境に与える負荷を低減することができる。

ここで、本発明の潤滑剤は、前記Ｒ¹が、ｎ−ペンチル基または２−ペンテニル基であることが好ましい。Ｒ¹が上記所定の官能基である化合物は、生分解性が更に優れていると共に、安全性にも優れているからである。

また、本発明の潤滑剤は、前記Ｒ²が、炭素数１以上８以下のアルキル基であることが好ましい。Ｒ²が上記所定の官能基である化合物は、生分解性が更に優れていると共に、安全性にも優れているからである。

また、本発明の潤滑剤は、前記化合物が、ジャスモン酸メチルまたはジヒドロジャスモン酸メチルであることが好ましい。ジャスモン酸メチルまたはジヒドロジャスモン酸メチルは、生分解性に特に優れていると共に、安全性および流動性にも優れているからである。

また、本発明の潤滑剤は、酸化防止剤を更に含有し、前記酸化防止剤が、アスコルビン酸、トコフェロール、エリソルビン酸ナトリウム、没食子酸プロピル、亜硫酸ナトリウム、クロロゲン酸、カテキン、ローズマリー抽出物、ジブチルヒドロキシトルエン、およびブチルヒドロキシアニソールからなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。酸化防止剤として上述した成分を使用すれば、潤滑剤の生分解性が低下するのを抑制することができるからである。

また、本発明の潤滑剤は、粘度調整剤を更に含有し、前記粘度調整剤が、多糖類、植物油、動物油、および増粘多糖類からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。粘度調整剤として上述した種類の成分を使用すれば、潤滑剤の生分解性が低下するのを抑制することができるからである。

そして、本発明の潤滑剤は、前記化合物を８０質量％以上含有することが好ましい。潤滑剤中の上記化合物の含有割合が上記下限以上であれば、生分解性を十分に向上させ、環境負荷を更に低減することができるからである。

また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の潤滑方法は、上述したいずれかの潤滑剤を用いることを特徴とする。上述した潤滑剤を使用すれば、所望の潤滑効果を低い環境負荷で得られる。

ここで、本発明の潤滑方法は、メカニカルシールの固定環と回転環との間で前記潤滑剤を用いることが好ましい。上述した潤滑剤を上記所定箇所で使用すれば、メカニカルシール部分にて所望の潤滑効果を低い環境負荷で得られるからである。

また、本発明の潤滑方法は、液封式真空ポンプのロータとハウジングとの間で前記潤滑剤を用いることが好ましい。上述した潤滑剤を上記所定箇所で使用すれば、液封式真空ポンプのロータとハウジングとの間にて所望の潤滑効果を低い環境負荷で得られるからである。

本発明によれば、優れた生分解性を有し、環境負荷を低減することが可能な潤滑剤を提供することができる。
また、本発明によれば、環境負荷の低い潤滑方法を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
ここで、本発明の潤滑剤は、任意の対象物における任意の箇所間を潤滑し、当該箇所間の摩擦および摩耗を低減させる際に用いることができる。そして、本発明の潤滑剤は、例えば本発明の潤滑方法において好適に使用される。

（潤滑剤）
本発明の潤滑剤は、下記式（１）で表される化合物を基油として含んでおり、生分解性に優れている。なお、本発明の潤滑剤は、任意に添加剤を更に含有していてもよい。

＜化合物＞

［Ｒ¹］
ここで、上記式（１）中において、Ｒ¹は、炭素数１以上１２以下のアルキル基、炭素数２以上１２以下のアルケニル基または炭素数１以上１２以下のハロゲン化アルキル基である。なお、本発明において「ハロゲン化アルキル基」とは、アルキル基の水素の少なくとも一部が、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群より選択される少なくとも一種で置換された基を指す。また、Ｒ¹が炭素数２以上１２以下のアルケニル基である場合には、潤滑剤中に含まれている上記化合物は、シス体であってもよいし、トランス体であってもよいし、それらの混合物であってもよい。

中でも、潤滑剤の安全性の観点からは、Ｒ¹は、炭素数１以上８以下のアルキル基、炭素数２以上８以下のアルケニル基または炭素数１以上８以下のハロゲン化アルキル基であることが好ましく、炭素数１以上８以下のアルキル基、炭素数２以上８以下のアルケニル基または炭素数１以上８以下のフッ素化アルキル基であることがより好ましい。また、潤滑剤の生分解性をより高める観点からは、Ｒ¹は、炭素数１以上８以下のアルキル基または炭素数２以上８以下のアルケニル基であることが更に好ましく、ｎ−ペンチル基（−ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₃）または２−ペンテニル基（−ＣＨ₂ＣＨ＝ＣＨＣＨ₂ＣＨ₃）であることが特に好ましい。更に、潤滑剤のコストを低減する観点からは、Ｒ¹は、炭素数１以上８以下のアルキル基であることが好ましく、ｎ−ペンチル基であることがより好ましい。

［Ｒ²］
Ｒ²は、水素原子、炭素数１以上８以下のアルキル基または下記式（２）〜（５）：

［式（２）〜（５）中、Ｒ³は、水素原子、炭素数１以上８以下のアルキル基または下記式（６）：

（式（６）中、Ｒ⁵は、炭素数１以上１２以下のアルキル基、炭素数２以上１２以下のアルケニル基または炭素数１以上１２以下のハロゲン化アルキル基である。）で表される一価の基であり、式（５）中、Ｒ⁴は、水素原子、炭素数１以上８以下のアルキル基または下記式（６）：

（式（６）中、Ｒ⁵は、炭素数１以上１２以下のアルキル基、炭素数２以上１２以下のアルケニル基または炭素数１以上１２以下のハロゲン化アルキル基である。）で表される一価の基であり、式（５）においてＲ³およびＲ⁴は同一でも異なっていてもよく、「＊」は結合手であることを示す。］の何れかで表される一価の基である。

ここで、潤滑剤をより容易に得る観点からは、上記式（１）中のＲ¹および上記式（６）中のＲ⁵は同一であることが好ましい。

なお、Ｒ²が炭素数２以上１２以下のアルケニル基を有する場合には、潤滑剤中に含まれている上記化合物は、シス体であってもよいし、トランス体であってもよいし、それらの混合物であってもよい。

中でも、潤滑剤の生分解性および安全性の観点からは、Ｒ²は、炭素数１以上８以下のアルキル基であることが好ましく、炭素数１以上４以下のアルキル基であることがより好ましく、メチル基であることが更に好ましい。

そして、上述した化合物としては、ジャスモン酸エステルおよびジヒドロジャスモン酸エステルが好ましく、ジャスモン酸メチルおよびジヒドロジャスモン酸メチルがより好ましい。これらの化合物は、生分解性に優れているだけでなく、引火性および毒性が低く、安全性にも優れているからである。また、化学的安定性も高く、流動性にも優れているからである。中でも、入手の容易性およびコストの観点からは、化合物としては、ジヒドロジャスモン酸メチルが特に好ましい。
なお、上述した化合物は、少量の不純物を含有していてもよい。化合物が不純物を含有する場合は、当該不純物の含有割合は、化合物１００質量％に対して１０質量％以下であることが好ましい。

［含有割合］
また、上述した化合物の含有割合は、潤滑剤１００質量％に対して、通常５０質量％以上であり、８０質量％以上であることが好ましく、９５質量％以上であることがより好ましく、９９質量％以上であることが更に好ましく、１００質量％であってもよい。化合物の含有割合が上記下限以上であれば、潤滑剤が更に優れた生分解性を有し、環境負荷を更に低減することが可能になるからである。

＜添加剤＞
本発明の潤滑剤は、基油としての上述した所定の化合物に加え、１種又は２種以上の添加剤を更に含むことができる。添加剤を併用すれば、潤滑剤に所望の特性を更に付与することができる。
ここで、添加剤としては、特に制限されることなく、例えば、酸化防止剤、粘度調整剤、粘度指数向上剤、界面活性剤、極圧剤、摩擦低減剤、流動点降下剤、分散剤、洗浄剤、担体流体、染料、マーカー、腐食抑制剤、殺生物剤、帯電防止添加剤、抗力低下剤、抗乳化剤、乳化剤、曇り防止剤、氷結防止添加剤、アンチノック添加剤、アンチバルブシートセッション添加剤、潤滑添加剤、摩耗防止剤、消泡剤等が挙げられる。
なお、潤滑剤が有する高い生分解性を確保し、環境負荷を低減する観点からは、添加剤としては、生分解性が良好な添加剤が好ましい。

ここで、生分解性の良好な酸化防止剤としては、特に制限されることなく、例えば、ビタミンＣ（アスコルビン酸）、ビタミンＥ（トコフェロール）、エリソルビン酸ナトリウム、没食子酸プロピル、亜硫酸ナトリウム、コーヒー豆抽出物（クロロゲン酸）、緑茶抽出物（カテキン）、ローズマリー抽出物、ジブチルヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）、ブチルヒドロキシアニソール（ＢＨＡ）等が挙げられる。

また、生分解性の良好な粘度調整剤としては、特に制限されることなく、例えば、シクロデキストリン等の多糖類；サラダ油、白絞油、コーン油、大豆油、ごま油、菜種油（キャノーラ油）、こめ油、糠油、椿油、サフラワー油（ベニバナ油）、ヤシ油（パーム核油）、綿実油、ひまわり油、エゴマ油（荏油）、アマニ油、オリーブオイル、ピーナッツオイル、アーモンドオイル、アボカドオイル、ヘーゼルナッツオイル、ウォルナッツオイル、グレープシードオイル、カカオバター、ピーナッツバター、パーム油、ひまし油等の植物油；豚脂、牛脂、鶏油、兎脂、羊脂、馬脂等の動物油；ペクチン、グアーガム（グァーガム）、キサンタンガム、タマリンドガム、カラギーナン、プロピレングリコール、カルボキシメチルセルロース等の増粘多糖類；等が挙げられる。

また、生分解性の良好な粘度指数向上剤としては、特に制限されることなく、例えば、ポリメタクリレート、デンプン、セルロース、ポリビニルアルコール、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリグリコール酸等が挙げられる。

更に、生分解性の良好な界面活性剤としては、特に制限されることなく、例えば、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、レシチン、サポニン、カゼインナトリウム、オキシエチレン脂肪酸アルコール、オレイン酸ナトリウム及びモルホリン脂肪酸塩、ポリオキシエチレン高級脂肪酸アルコール等が挙げられる。

これらの添加剤は、１種類を単独で任意の配合量で用いてもよく、任意の２種類以上を任意の配合量で組み合わせて併用してもよい。

［配合割合］
本願の潤滑剤に含まれ得る添加剤の配合割合は、潤滑剤１００質量％に対して２０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることがより好ましく、１質量％以下であることが更に好ましく、０質量％であってもよい。添加剤の配合割合を上記上限以下にすれば、潤滑剤に所望の特性を付与しつつ、優れた生分解性を確保して環境負荷を低減することができるからである。

＜調製方法＞
本発明の潤滑剤は、上述した各種成分を任意の方法で混合、撹拌することにより調製することができる。

（潤滑方法）
本発明の潤滑方法は、上述した潤滑剤を用いることを特徴とする。具体的には、本発明の潤滑方法では、前記潤滑剤を使用し、例えば回転部材と固定部材との間の摺動面などを潤滑することができる。

中でも、本発明の潤滑方法では、ロータリーポンプ、油拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）、イオンポンプ、コンプレッサー、撹拌式薄膜蒸留器、遠心薄膜蒸留器などの各種装置が有するメカニカルシールの固定環と回転環との間や、液封式真空ポンプのロータとハウジングとの間などを好適に潤滑することができる。
なお、液封式真空ポンプに用いる場合、本発明の潤滑剤は、シール液としての機能も発揮する。

以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
そして、潤滑剤を用いた対象箇所における耐摩耗性は目視観察により確認した。また、シール性については、ゲージから潤滑剤の液レベルを読み取ることにより液漏れの程度を確認した。

（実施例１）
＜潤滑剤の準備＞
潤滑剤として、日本ゼオン株式会社製ＣＬＡＩＧＥＯＮ（登録商標、ジヒドロジャスモン酸メチルを９８．０質量％以上含有）を準備した。
なお、準備した潤滑剤は、生物化学的酸素要求量から求めた２８日後の分解度が８８％であり、良好な生分解性を示していた。ここで、分解度は、潤滑剤が完全に酸化された場合に必要とされる酸素要求量の理論値（ＴＯＤ、ｍｇ）に対する、潤滑剤の生物化学的酸素要求量の測定値（ＢＯＤ、ｍｇ）の割合（％）として算出した。
＜潤滑剤の付与＞
次に、上述の通り準備した潤滑剤を、薄膜蒸留器（日立製作所製、製品名「遠心薄膜蒸留器」）が有するメカニカルシール部分に付与した。具体的には、当該薄膜蒸留装置の回転軸に設置した回転環と、当該回転環に相接する固定環とからなるメカニカルシール部分に対し、石油ポンプおよびビーカーを用いて、潤滑剤を付与した。ここで、潤滑剤の付与条件は、温度２５℃の環境下とした。
続けて、当該潤滑剤を付与したメカニカルシール部分を有する薄膜蒸留器を、ジャケット部にスチームを吹き込みながら、減圧条件下で、回転速度２２５ｒｐｍで連続して１年間運転を行った。なお、メカニカルシール部分と接する当該薄膜蒸留器内部には、薄膜蒸留用にジヒドロジャスモン酸メチルが投入されていた。
＜耐摩耗性およびシール性の確認＞
そして、上述の通り運転を行った薄膜蒸留器からメカニカルシール部分を取り出して、当該部分を目視観察した。その結果、メカニカルシールにおける、回転環と固定環とが擦り合わさる摺動面に摩耗は見受けられず、潤滑剤が優れた耐摩耗性を有することが確認された。また、当該メカニカルシール部分からの潤滑剤の漏れ出しの程度は、数ｐｐｍオーダーであり、潤滑剤として一般的に用いられている鉱油の場合と同程度の良好なシール性が確認された。

（実施例２）
潤滑剤の付与において、薄膜蒸留器に替えて、ロータリーポンプ（荏原製作所製、製品名「渦巻ポンプ」）を用いた。また、潤滑剤を付与したメカニカルシール部分を有するロータリーポンプを、減圧条件下で、回転速度１７６５ｒｐｍで連続して１年間運転を行った以外は実施例１と同様にして、潤滑剤を準備し、付与した。
なお、準備した潤滑剤は、実施例１と同様に、良好な生分解性を示していた。また、メカニカルシール部分と接するロータリーポンプ内部にはジヒドロジャスモン酸メチルが投入されていた。
＜耐摩耗性およびシール性の確認＞
そして、実施例１と同様にしてメカニカルシール部分を目視観察した。その結果、メカニカルシールにおける摺動面に摩耗は見受けられず、潤滑剤が優れた耐摩耗性を有することが確認された。また、当該メカニカルシール部分からの潤滑剤の漏れ出しの程度は、数ｐｐｍオーダーであり、潤滑剤として一般的に用いられている鉱油の場合と同程度の良好なシール性が確認された。

Claims

下記式（１）：

〔式（１）中、Ｒ¹は、炭素数１以上１２以下のアルキル基、炭素数２以上１２以下のアルケニル基または炭素数１以上１２以下のハロゲン化アルキル基であり、Ｒ²は、水素原子、炭素数１以上８以下のアルキル基または下記式（２）〜（５）：

［式（２）〜（５）中、Ｒ³およびＲ⁴は、水素原子、炭素数１以上８以下のアルキル基または下記式（６）：

（式（６）中、Ｒ⁵は、炭素数１以上１２以下のアルキル基、炭素数２以上１２以下のアルケニル基または炭素数１以上１２以下のハロゲン化アルキル基である。）で表される一価の基であり、同一でも異なっていてもよく、「＊」は結合手であることを示す。］の何れかで表される一価の基である。〕で表される化合物を基油として含む、潤滑剤。
前記Ｒ¹が、ｎ−ペンチル基または２−ペンテニル基である、請求項１に記載の潤滑剤。
前記Ｒ²が、炭素数１以上８以下のアルキル基である、請求項１または２に記載の潤滑剤。
前記化合物が、ジャスモン酸メチルまたはジヒドロジャスモン酸メチルである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の潤滑剤。
酸化防止剤を更に含有し、
前記酸化防止剤が、アスコルビン酸、トコフェロール、エリソルビン酸ナトリウム、没食子酸プロピル、亜硫酸ナトリウム、クロロゲン酸、カテキン、ローズマリー抽出物、ジブチルヒドロキシトルエン、およびブチルヒドロキシアニソールからなる群より選択される少なくとも一種である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の潤滑剤。
粘度調整剤を更に含有し、
前記粘度調整剤が、多糖類、植物油、動物油、および増粘多糖類からなる群より選択される少なくとも一種である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の潤滑剤。
前記化合物を８０質量％以上含有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の潤滑剤。
請求項１〜７のいずれか一項に記載の潤滑剤を用いる、潤滑方法。
メカニカルシールの固定環と回転環との間で前記潤滑剤を用いる、請求項８に記載の潤滑方法。
液封式真空ポンプのロータとハウジングとの間で前記潤滑剤を用いる、請求項８に記載の潤滑方法。