JPWO2013125510A1

JPWO2013125510A1 - グリースおよびグリースの軟化方法

Info

Publication number: JPWO2013125510A1
Application number: JP2014500709A
Authority: JP
Inventors: 関口　浩紀; 浩紀関口; 健太郎香村; 義幸末次; 祐輔中西; 行敏藤浪
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2013-02-19
Publication date: 2015-07-30
Also published as: WO2013125510A1; KR20140127241A; CN104169404A; US20150045273A1; EP2821465A1; EP2821465A4; TW201336983A

Abstract

本発明のグリースは、炭化水素を含んでなる基油に、増ちょう剤として下記式（１）で示されるジウレアを、組成物全量基準で１５質量％以上２５質量％以下配合してなり、混和ちょう度が１７０以上２９５以下である。Ｒ１ＮＨＣＯＮＨＲ２ＮＨＣＯＮＨＲ３（１）（Ｒ１、Ｒ３は、互いに異なり、炭素数６から１８までの炭化水素基である。Ｒ２は、炭素数６以上１３以下の二価芳香族炭化水素基である。）

Description

本発明はグリースおよびグリースの軟化方法に関し、詳しくは、クリーンルーム等で使用される低発塵グリースおよびそのグリースをさらに軟化する方法に関する。

半導体製造装置や液晶製造装置等の精密電子機器製造装置は、非常にクリーンな環境が求められるため、クリーンルーム内に設置されている。また、食品製造工場や医薬品製造工場等においても製品への異物の混入を避けるため、クリーンな環境が求められている。これらの環境下で用いられる機械・装置には、様々な軸受や摺動部、接合部があり、その潤滑部分には低発塵グリースが用いられている。

低発塵グリースとしては、例えばフッ素グリースが使用されている。しかしフッ素グリースは一般に高価であり、また潤滑性が不足している為、充填した軸受けのトルクが増大することがある。また、精密電子部品の製造において、ハロゲン成分の混入は好ましくない。さらに低発塵性も十分とは言えない。ハロゲンを含まない低発塵グリースとしては、リチウム石鹸グリースや、リチウムコンプレックス石鹸グリースも使用されている。例えば増ちょう剤として、炭素数が１０以上のヒドロキシル基を有していない脂肪酸のＬｉ塩でかつ、長さおよび直径が２μｍ以下の繊維状のものを組成物全体の１５〜３０％配合したグリースが提案されている（特許文献１参照）。これは金属塩を含む為、半導体製造装置に使用し、潤滑剤が飛散すると、製品不良を起す恐れがある。さらにこちらも低発塵性は十分とは言えない。

上記の問題点があるため、ウレアグリースも使用されている。例えば基油としてエステル油を５０％以上含み、脂肪族ジウレア増ちょう剤を２０％以上含み、混和ちょう度が２２０〜３００であるグリースが開示されている（特許文献２参照）。エステル油を多く含む為、耐加水分解性が懸念され、この場合寿命が短くなる。また、これらも低発塵性は十分とは言えない。
ウレアグリースとしては、エステルを含まない基油を使用した報告例もある。（特許文献３参照）。このグリースは混和ちょう度の適応範囲が１９０〜２３０と固いため、使用箇所への塗りやすさに難があり、またトルクの増大や潤滑性能の低下が懸念される。さらにこのグリースにおいても低発塵性は十分とは言えない。

特開２００４−３５２９５３特開２００５−２７２７６４特開平１１-１６６１９１

上述のように、従来のウレアグリースでは、適切なちょう度で発塵量を抑えることは困難であった。
本発明は、上記従来技術を踏まえ、より低発塵性のグリースを提供することを目的とする。また、グリースは、柔らかくなると（ちょう度が高くなると）一般に発塵性も上がるが、ちょう度を上げながら発塵性を低下させる方法を提供することも目的とする。

前記課題を解決すべく、本発明は、以下に示すグリースおよびグリースの軟化方法を提供するものである。
〔１〕炭化水素を含んでなる基油に、増ちょう剤として下記式（１）で示されるジウレアを組成物全量基準で１５質量％以上２５質量％以下配合してなり、
混和ちょう度が１７０以上２９５以下であることを特徴とするグリース。
Ｒ_１ＮＨＣＯＮＨＲ_２ＮＨＣＯＮＨＲ_３（１）
（Ｒ_１、Ｒ_３は、互いに異なり、炭素数６から１８までの炭化水素基である。Ｒ_２は、炭素数６以上１３以下の二価芳香族炭化水素基である。）
〔２〕本発明のグリースにおいて、混和ちょう度が２３０以上２６５以下であることを特徴とするグリース。
〔３〕本発明のグリースにおいて、前記炭化水素基が飽和炭化水素基であることを特徴とするグリース。
〔４〕本発明のグリースにおいて、前記飽和炭化水素基がアルキル基またはシクロアルキル基であることを特徴とするグリース。
〔５〕本発明のグリースにおいて、前記シクロアルキル基がシクロヘキシル基であることを特徴とするグリース。
〔６〕本発明のグリースにおいて、前記Ｒ_１、Ｒ_３がオクチル基またはシクロヘキシル基であることを特徴とするグリース。
〔７〕本発明のグリースにおいて、前記ジウレアにおけるシクロアルキル基の平均的割合が、アルキル基とシクロアルキル基の両官能基全量基準で、シクロアルキル基が８５モル％以下１５モル％以上であることを特徴とするグリース。
〔８〕本発明のグリースにおいて、前記シクロアルキル基の平均的割合が５０モル％以下１５モル％以上であることを特徴とするグリース。
〔９〕本発明のグリースにおいて、前記シクロアルキル基の平均的割合が８５モル％以下７５モル％以上であることを特徴とするグリース。
〔１０〕本発明のグリースにおいて、前記炭化水素が基油全量基準で９０質量％以上であることを特徴とするグリース。
〔１１〕本発明のグリースにおいて、前記炭化水素がポリα−オレフィンであることを特徴とするグリース。
〔１２〕本発明のグリースにおいて、基油の４０℃動粘度が４００ｍｍ^２／ｓ以下であることを特徴とするグリース。
〔１３〕本発明のグリースに遠心力をかけながら攪拌することを特徴とするグリースの軟化方法。

本発明のグリースは、増ちょう剤として特定構造のジウレアを所定量用いているので非常に発塵量が少なく、特にクリーンルーム内で使用される機械・装置用として好適である。また、グリースは、柔らかくなると（ちょう度が高くなると）一般に発塵量が増えるが、本発明のグリースに遠心力をかけながら攪拌することで、ちょう度がより高くなるにもかかわらず、発塵性のさらに低いグリースとすることが可能となる。

本発明のグリース（以下、「本グリース」ともいう。）は、炭化水素からなる基油に、増ちょう剤として特定構造のジウレアを配合してなるものである。
以下、詳細に説明する。

〔基油〕
本グリースを製造するために用いられる基油は、炭化水素を主成分として含むものである。基油がアルキルジフェニルエーテルのようなエーテル油や、エステル油であると発塵性が高くなってしまい好ましくない。さらにこれらの極性基を有する基油を用いると加水分解を生じ、グリースとしての機能を損なうおそれもある。それ故、これらの油種はできるだけ混入を避けることが好ましく、基油は、炭化水素を９０質量％以上含むことが好ましく、炭化水素のみからなることが最も望ましい。
基油として用いられる炭化水素としては、低発塵性の観点よりポリα−オレフィンが好ましい。
基油の４０℃動粘度は、４００ｍｍ^２／ｓ以下であることが好ましい。４０℃動粘度が４００ｍｍ^２／ｓを超えると、攪拌抵抗が増すためにトルクが過度に増大し、耐摩耗性が悪化する。特にフレッチング摩耗が増加するおそれがある。それ故、基油の４０℃動粘度は１００ｍｍ^２／ｓ以下が好ましく、５０ｍｍ^２／ｓ以下がより好ましい。
一方、基油の４０℃動粘度が１０ｍｍ^２／ｓ未満であると、揮発性が高くなり、また、耐荷重性能が低下するおそれがある。
基油の４０℃動粘度が１０ｍｍ^２／ｓ以上５０ｍｍ^２／ｓ以下であると、揮発性も十分低く、トルクを小さくできるため、荷重が小さい条件でグリースを使用する際に有利である。なお、基油の４０℃動粘度は、ＪＩＳＫ２２８３に準拠して測定すればよい。

〔増ちょう剤〕
本グリースを製造するために用いられる増ちょう剤は、下記式（１）で示されるジウレアである。
Ｒ_１ＮＨＣＯＮＨＲ_２ＮＨＣＯＮＨＲ_３（１）
ここで、Ｒ_１、Ｒ_３は、独立に炭素数６から１８までの炭化水素基である。式（１）のジウレアのＲ_１、Ｒ_３は互いに異なる。式（１）のジウレアは一般に混合物として使用される。また、互いに異なるとは、Ｒ_１、Ｒ_３の飽和炭化水素基の平均的割合が、いずれも１００モル％未満であることが示す。いずれかの官能基の平均的割合が１００モル％であると、好ましい混和ちょう度と低発塵性を両立できなくなるおそれがある。

特に、前記ジウレアにおけるシクロアルキル基の平均的割合が、アルキル基とシクロアルキル基の両官能基全量基準で、シクロアルキル基が８５モル％以下１５モル％以上であることが低発塵性の観点より好ましい。
また、前記シクロアルキル基の平均的割合が５０モル％以下１５モル％以上であるか、前記シクロアルキル基の平均的割合が８５モル％以下７５モル％以上であると好ましい。

ここで、炭素数６から１８までの炭化水素基とは飽和と不飽和があり、飽和炭化水素基としてはアルキル基、シクロアルキル基がある。不飽和炭化水素基としてはアルケ二ル基がある。アルキル基としては直鎖構造であることが好ましい。アルキル基としては低発塵性の点でオクチル基が好ましく、シクロアルキル基としては混和ちょう度と低発塵性のバランスの点でシクロヘキシル基が好ましい。アルケ二ル基としてはオレイル基等がある。
特に、Ｒ_１、Ｒ_３がオクチル基とシクロヘキシル基であることが好ましい。

Ｒ_２は、炭素数６以上１３以下の二価芳香族炭化水素基である。例えば、４，４’−ジフェニルメチル基やトルイル基が挙げられる。
上記した式（１）のジウレアは、芳香族ジイソシアネートとモノアミンとの反応により容易に製造することができる。芳香族ジイソシアネートとしてはジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネートやトリレンジイソシアネートが挙げられる。モノアミンとしては、オクチルアミンやシクロヘキシルアミンなどが挙げられる。

〔本グリース〕
本発明に係るグリースは、上述した基油に上述の増ちょう剤を配合し、混和ちょう度を１７５以上２９５以下、好ましくは１８０以上２７５以下、より好ましくは１８０以上２６５以下、さらに好ましくは２３０以上２６５以下としたものである。
ここで、増ちょう剤の配合量は、組成物全量基準で１５質量％以上２５質量％以下とすることが必要であり、１５質量％以上２０質量％以下とすることが好ましい。増ちょう剤の配合量が少ないと、混和ちょう度が高すぎるグリースとなり、発塵量が増加する。一方、増ちょう剤の配合量が多すぎると、混和ちょう度が低くて硬いグリースとなる。この場合発塵量は少ないが、摩擦面への介入性（しみ込みやすさ）が不足して、潤滑不良を引き起こすおそれがある。
なお、ジイソシアネートとアミンを当量混合して増ちょう剤を製造するとともに基油と混合してグリースを製造する場合は、増ちょう剤の配合量は、そのもととなるジイソシアネートとアミンの配合量である。
このような本発明のグリースは、増ちょう剤として特定構造のジウレアを所定量用いているので発塵性が非常に低く、しかも基油が炭化水素であるため耐加水分解性にも優れる。特に、混和ちょう度が２３０以上と柔らかく使用感に優れる領域でも発塵性が低いことが特徴である。また、ハロゲンや金属塩を含まなくてもよいので、精密電子機器用として好適である。

〔本グリースの軟化処理〕
本グリースは、遠心力下で攪拌することにより、混和ちょう度が上がり、その一方で発塵性が低下する。一般的に、グリースのちょう度を上げると発塵性が高くなるのでこのような性状のグリースとなることは特筆すべきことである。
好ましい遠心力は、２００Ｇ以上であり、より好ましくは３００Ｇ以上である。

本グリースには、本発明の目的が達成される範囲内で、必要に応じて、酸化防止剤、防錆剤、固体潤滑剤、充填剤、油性剤、および金属不活性化剤等の添加剤を配合してもよい。
酸化防止剤としては、例えば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、アルキル化−α−ナフチルアミン等のアミン系酸化防止剤、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、４，４’−メチレンビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）等のフェノール系酸化防止剤等が挙げられ、これらは、０．０５質量％以上２質量％以下程度の割合で使用される。
防錆剤としては、亜硝酸ナトリウム、石油スルホネート、ソルビタンモノオレエート、脂肪酸石けん、アミン化合物等が挙げられる。
固体潤滑剤としては、ポリイミド、ＰＴＦＥ、黒鉛、金属酸化物、窒化硼素、メラミンシアヌレート（ＭＣＡ）、二硫化モリブデン等が挙げられる。
以上のような各種添加剤は、単独で、または数種組み合わせて配合してもよい。

次に、実施例および比較例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの記載内容に何ら制限されるものではない。
具体的には後述する方法で各種グリースを製造し、特性を比較評価した。グリースの各特性は以下に示す方法に従って求めた。
（１）グリースの混和ちょう度
ＪＩＳＫ２２２０．７に準拠して測定した。
（２）発塵量（発塵試験）
クリーンルーム（ＩＳＯ１４６４４−１に規定されるｃｌａｓｓ２)内に設置されたボールネジを用いてグリースからの発塵の程度を評価した。具体的には、ボールネジ（直径１６ｍｍ、リード８ｍｍ）のネジ面全体に、1０ｇのグリースを充填し、ボール-ナット速度１００ｍｍ/s、ストローク１５０ｍｍの条件で５０時間の運転を行った。往復の中心部のネジ直近に設置した吸気口から空気を採取し（吸引速度３Ｌ／ｍｉｎ）、パーティクルカウンタ（リオン（株）製ＫＣ−０３Ｂ）により０．３μｍ以上の微粒子を計測して発塵数とした。試験時間（５０時間）の総計測数を、個／１０Ｌの単位で表し、以下の基準で評価した。
Ａ：０個／１０Ｌ〜５００個／１０Ｌ
Ｂ：５０１個／１０Ｌ〜１５００個／１０Ｌ
Ｃ：１５０１個／１０Ｌ以上

〔実施例１〕
グリースを、以下のようにして製造した。なお、基油として用いたポリα―オレフィンは、他の実施例および比較例でも同じであり、その性状は以下の通りである。
４０℃動粘度：４６ｍｍ^２／ｓ
１００℃動粘度：７．７ｍｍ^２／ｓ
ＶＩ：１３７
１５℃密度：０．８３ｇ／ｃｍ^３

（グリースの製造）
セパレートフラスコに、基油であるポリα―オレフィン１００ｇとジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ、三井化学製コスモネートＰＨ）２４．８ｇを加え、攪拌翼を入れた後、窒素気流下で６０℃、２５０ｒｐｍで加熱攪拌した。ＭＤＩが溶解した後（約１５分後）、基油５０ｇに溶解した混合アミン（オクチルアミン４．９６ｇ、シクロヘキシルアミン１５．３ｇ）をゆっくりと加え、全体が流動する程度に一度激しく攪拌し均一化させた。また、混合アミンの容器を残りの基油５．０ｇで洗浄してセパレートフラスコに加え、再び激しく攪拌した。
次に、反応液を１６０℃まで昇温し、最高温度に達した後、１時間保持した（保持の際１５分間に１回程度激しく攪拌して全体を均一化させた。）。その後、反応液の加熱をやめ、徐々に冷却した。室温まで冷却した後、３本ロールミルで２回仕上げ処理を行ってグリースを得た。

（グリースの軟化処理）
上述の方法で得られたグリースに対し、自転公転式撹拌機（クラボウ社製マゼルスター）で４００Ｇの遠心力をかけながら、２．５号から２号ちょう度になるまで撹拌した。このグリースの組成および評価結果を表１に示す。

〔実施例２〕
仕込む試薬量をＭＤＩ１８．９ｇ、オクチルアミン１１．３ｇ、シクロヘキシルアミン５．８０ｇとした以外は、実施例１と同様にしてグリースを製造し、同じ条件で軟化処理を行った。このグリースの組成および評価結果を表１に示す。

〔実施例３〕
仕込む試薬量をＭＤＩ２７．７ｇ、オクチルアミン２２．３ｇ、シクロヘキシルアミン４．０１ｇ、とした以外は、実施例１と同様にしてグリースを製造し、同じ条件で軟化処理を行った。このグリースの組成および評価結果を表１に示す。

〔実施例４〕
仕込む試薬量をＭＤＩ２７．７ｇ、オクチルアミン２２．３ｇ、シクロヘキシルアミン４．０１ｇとし、グリース製造中の攪拌翼の回転速度を２５０ｒｐｍから４００ｒｐｍに変更した以外は、実施例１と同様にしてグリースを製造した。ただし、得られたグリースの軟化処理は行わなかった。このグリースの組成および評価結果を表１に示す。

〔実施例５〕
仕込む試薬量をＭＤＩ２７．７ｇ、オクチルアミン２２．３ｇ、シクロヘキシルアミン４．０１ｇとした以外は、実施例１と同様にしてグリースを製造した。ただし、得られたグリースの軟化処理は行わなかった。このグリースの組成および評価結果を表１に示す。

〔比較例１〕
仕込む試薬量をＭＤＩ２１．３ｇ、オクチルアミン２１．３ｇ（シクロヘキシルアミン使用せず）とした以外は、実施例１と同様にしてグリースを製造し、同じ条件で軟化処理を行った。このグリースの組成および評価結果を表１に示す。

〔比較例２〕
仕込む試薬量をＭＤＩ３０．５ｇ、シクロヘキシルアミン２３．４ｇ（オクチルアミンを使用せず）とした以外は、実施例１と同様にしてグリースを製造し、同じ条件で軟化処理を行った。このグリースの組成および評価結果を表１に示す。

〔比較例３〕
仕込む試薬量をＭＤＩ１２．３ｇ、ｎーオクチルアミン９．８４ｇ、シクロヘキシルアミン１．８９ｇとした以外は、実施例１と同様にグリースを製造した。ただし、得られたグリースの軟化処理は行わなかった。このグリースの組成および評価結果を表１に示す。

〔比較例４〕
仕込む試薬をＭＤＩ１１．６ｇ、ｎーオクタデシルアミン２４．４ｇ（シクロヘキシルアミン、オクチルアミンは使用せず）とした以外は、実施例１と同様にグリースを製造した。ただし、得られたグリースの軟化処理は行わなかった。このグリースの組成および評価結果を表１に示す。
〔参考例〕
市販の低発塵グリース（ＴＨＫ社製ＡＦＥ−ＣＡ）の評価結果を表１に示す。

〔評価結果〕
実施例１〜５のグリースは、比較例１〜４および参考例（市販）のグリースに比べていずれも発塵性が極めて低いことがわかる。一方、比較例１、３は、グリースを製造する際に増ちょう剤の配合量が少ないため、混和ちょう度が好ましい値であっても発塵量が多い。比較例２は、混和ちょう度が本発明で規定する範囲を超えているため発塵量が多い。比較例４は、増ちょう剤量が少ないため、混和ちょう度が好ましい値であっても発塵量が少し多い。
なお、実施例４〜５のように、マゼルスターによる後処理（軟化処理）を行わなくとも発塵量は十分に低減されている。

Claims

炭化水素を含んでなる基油に、増ちょう剤として下記式（１）で示されるジウレアを組成物全量基準で１５質量％以上２５質量％以下配合してなり、
Ｒ_１ＮＨＣＯＮＨＲ_２ＮＨＣＯＮＨＲ_３（１）
（Ｒ_１、Ｒ_３は、互いに異なり、炭素数６から１８までの炭化水素基である。Ｒ_２は、炭素数６以上１３以下の二価芳香族炭化水素基である。）
混和ちょう度が１７０以上２９５以下である
ことを特徴とするグリース。
請求項１に記載のグリースにおいて、
混和ちょう度が２３０以上２６５以下である
ことを特徴とするグリース。
請求項１または請求項２に記載のグリースにおいて、
前記炭化水素基が飽和炭化水素基であることを特徴とするグリース。
請求項３に記載のグリースにおいて、
前記飽和炭化水素基がアルキル基またはシクロアルキル基である
ことを特徴とするグリース。
請求項４に記載のグリースにおいて、
前記シクロアルキル基がシクロヘキシル基である
ことを特徴とするグリース。
請求項４または請求項５に記載のグリースにおいて、
前記Ｒ_１、Ｒ_３がオクチル基またはシクロヘキシル基である
ことを特徴とするグリース。
請求項４から請求項６までのいずれか１項に記載のグリースにおいて、
前記ジウレアにおけるシクロアルキル基の平均的割合が、アルキル基とシクロアルキル基の両官能基全量基準で、シクロアルキル基が８５モル％以下１５モル％以上である
ことを特徴とするグリース。
請求項７に記載のグリースにおいて、
前記シクロアルキル基の平均的割合が５０モル％以下１５モル％以上である
ことを特徴とするグリース。
請求項７に記載のグリースにおいて、
前記シクロアルキル基の平均的割合が８５モル％以下７５モル％以上である
ことを特徴とするグリース。
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のグリースにおいて、
前記炭化水素が基油全量基準で９０質量％以上であることを特徴とするグリース。
請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載のグリースにおいて、
前記炭化水素がポリα−オレフィンである
ことを特徴とするグリース。
請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載のグリースにおいて、
基油の４０℃動粘度が４００ｍｍ^２／ｓ以下である
ことを特徴とするグリース。
請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載のグリースに遠心力をかけながら攪拌することを特徴とするグリースの軟化方法。