KR20210034016A - 도전성 윤활제 - Google Patents
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Abstract
넓은 온도 범위에 있어서 액정성을 나타내고, 낮은 운동 마찰 계수를 유지하고, 도전성을 갖고, 증발, 분해 등에 의한 손실이 거의 없고, 청결한 외관을 갖고, 형광을 발하기 때문에, 열화나 누설을 즉시 발견할 수 있다는 특성을 겸비하는 도전성 윤활제를 제공한다. 식 (1):
[식 중, R11 및 R21은 동일하거나 또는 다르고, 수소 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이며, R12, R13, R22 및 R23은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다]로 표시되는 화합물 (1)을 적어도 1종 포함하는 도전성 윤활제로 한다.
[식 중, R11 및 R21은 동일하거나 또는 다르고, 수소 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이며, R12, R13, R22 및 R23은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다]로 표시되는 화합물 (1)을 적어도 1종 포함하는 도전성 윤활제로 한다.
Description
본 발명은, 도전성 윤활제에 관한 것이다.
윤활제란, 일반적으로 기계의 가동 부분에 도포하여, 상접하는 부품간의 마찰을 저감시키고, 마찰열의 발생을 방지하여, 부품끼리의 접촉 부분에 응력이 집중되는 것을 억제할 뿐 아니라, 밀봉, 방청, 방진 등의 역할도 담당하는 물질이다. 윤활제에는 윤활유나 그리스가 포함되고, 윤활유는 통상적으로 석유 정제물 등의 혼합유이지만, 그리스는 윤활제막이 부착된 상태로 유지하는 것이 곤란한 접동면(예를 들어, 미끄럼 베어링이나 구름 베어링)에 적용할 목적으로, 윤활유를 증조제에 유지시켜, 틱소트로피성을 부여한 것이다.
이러한 윤활제에는, 저마찰 계수를 나타내는 것은 말할 필요도 없고, 사용 가능한 온도 범위가 넓은 것, 장기간에 걸쳐 증발, 분해 등에 의한 손실이 적은 것 등 다양한 특성이 요구된다. 또한, 윤활제가 회전 마찰에 의해 부품간에서 발생하는 정전기를 놓아줄 수 있는 도전성을 갖는 것은 유리한 것인 바, 카본이나 금속 분말 등을 혼입하지 않아도, 도전성을 갖는 윤활제가 얻어진다면 매우 유용할 것이다.
특허문헌 1 및 2에는, 분자 양쪽 말단에 에스테르 구조를 갖는 디에스테르형의 윤활유 화합물이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3 내지 6에는, 액정 화합물을 윤활제로서 사용하는 것이 제안되어 있다. 특허문헌 7에는, 도전성을 갖는 액정 화합물을 포함하는 윤활제가 기재되어 있지만, 실온에서 액정성을 나타내는 화합물이라고는 할 수 없었다.
그러나 관용의 그리스를 대신하는 윤활제로서는, 윤활성(저마찰 계수), 내열성, 장기간에 걸쳐 증발량이 적은 내구성, 회전 마찰에 의해 부품간에서 발생하는 정전기를 놓아줄 수 있는 도전성, 카본이나 금속 분말 등을 포함하지 않는 것에 의한 청결한 외관 등의 특성에 있어서 개선이 불충분하였다.
여기에서 본 발명은, 카본이나 금속 분말 등을 배합하지 않아도 도전성을 갖고, 넓은 온도 범위에 있어서 유효하고, 또한 장기간에 걸쳐 증발, 분해 등에 의한 손실이 적은 윤활제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로는 내열성에 대하여는, 140℃ 이상, 바람직하게는 200℃ 이상, 보다 바람직하게는 230℃ 이상, 더욱 바람직하게는 250℃ 이상, 가장 바람직하게는 300℃ 이상의 온도에 있어서 안정된 것이 바람직하다. 한편, 저온 특성으로서는, 30℃ 이하, 바람직하게는 -50℃ 정도까지 사용 가능한 것이 바람직하다. 또한, 도전성에 대하여는, 적어도 회전 마찰에 의해 부품간에서 발생하는 정전기를 놓아줄 수 있을 정도가 필요하고, 예를 들어 전극 면적 1cm2, 전극간 거리 5㎛의 셀에 주입하고, 전극간에 5V의 전압을 인가하였을 때, 30℃ 내지 300℃의 범위에 있어서 0.001μA 이상, 보다 바람직하게는 0.01μA 이상, 더욱 바람직하게는 0.07μA 이상의 도전성을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 도전성을 부여하기 위해 카본이나 금속을 첨가할 필요가 없음으로써, 경제 합리성을 만족시킴과 함께, 사용 개시 시에는 청결한 외관을 나타내기 때문에, 산화 열화(황변)가 발생한 경우에 조기에 발견할 수 있는 이점이 있다. 추가로 또한, 화합물 자체가 형광 물질임으로써, 예를 들어 장파장의 자외선을 방사하는 전등인 블랙 라이트로부터의 광을 쏘임으로써, 윤활제 누설과 같은 문제를 즉시 발견할 수 있는 이점도 있다. 말할 필요도 없이, 본래의 윤활 성능을 만족시킬 필요가 있고, 운동 마찰 계수가 0.13 이하인 것이 바람직하다.
게다가, 윤활성 액정 화합물을 수종류나 혼합하여 사용하는 것은 아니고, 가능한 한 소수, 바람직하게는 1종 또는 2종, 궁극적으로는 1종의 액정 화합물의 배합으로 상기와 같은 특성을 달성할 수 있는 것이 바람직하다. 이것을 위해서는, 넓은 온도 범위에 있어서 액정성을 나타내는 화합물의 화학 구조를 적절하게 설계하는 것이 중요하다.
또한, 풍력 발전, 극지, 우주 관련 용도과 같이, 윤활제의 교환이 매우 곤란한 환경 하에서 사용되는 경우, 장기간에 걸쳐 증발, 분해 등에 의한 손실이 적은 윤활제는 매우 유용하다.
본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 1 분자 중에, 도전성을 담당하는 특정한 방향족 환 구조와, 당해 환 구조에 연결된 윤활성을 담당하는 특정한 쇄상 기를 적절하게 배치한 화합물이 상기 목적을 달성하는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉 본 발명은 이하를 포함한다.
[1] 식 (1):
[식 중,
R11 및 R21은 동일하거나 또는 다르고, 수소, 기 -OR 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이며,
R12, R13, R22 및 R23은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OR 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다]
로 표시되는 화합물 (1)을 적어도 1종 포함하는 도전성 윤활제.
[2] R11, R12, R13, R21, R22 및 R23은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12임)인, 식 (1)로 표시되는 화합물 (1)을 1종 포함하는, [1]에 기재된 도전성 윤활제.
[3] R11, R12 및 R13이 -CH=CH-기에 대하여 파라 위치 및 2개소의 메타 위치에 치환되고, R21, R22 및 R23이 -CH=CH-기에 대하여 파라 위치 및 2개소의 메타 위치에 치환되는, 식 (1)로 표시되는 화합물 (1)을 1종 포함하는, [2]에 기재된 도전성 윤활제.
[4] R11 및 R21은 수소이며,
R12, R13, R22 및 R23은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)인,
식 (1)로 표시되는 화합물 (1)을 2종 이상 포함하는, [1]에 기재된 도전성 윤활제.
[5] R12 및 R13이 -CH=CH-기에 대하여 파라 위치 및 1개소의 메타 위치에 치환되고, R22 및 R23이 -CH=CH-기에 대하여 파라 위치 및 1개소의 메타 위치에 치환되는, 식 (1)로 표시되는 화합물 (1)을 2종 이상 포함하는, [4]에 기재된 도전성 윤활제.
[6] 식 (1)에 있어서의 -CH=CH-에 결합하는 기가 트랜스의 위치 관계에 있는, [1] 내지 [5] 중 어느 한 항에 기재된 도전성 윤활제.
[7] 식 (1)로 표시되는 화합물 (1)이 -50℃로부터 +300℃의 온도 범위에 있어서 스멕틱 액정상을 나타내는, [1]에 기재된 도전성 윤활제.
[8] 전극 면적 1cm2, 전극간 거리 5㎛의 셀에 주입하고, 전극간에 5V의 전압을 인가하였을 때, 30℃ 내지 300℃의 온도 범위에 있어서 0.07μA 이상의 도전성을 갖는, [1] 내지 [7] 중 어느 한 항에 기재된 도전성 윤활제.
[9] 전극 면적 1cm2, 전극간 거리 5㎛의 셀에 주입하고, 전극간에 5V의 전압을 인가하였을 때, 30℃ 내지 90℃의 온도 범위에 있어서 10,000μA 이상의 도전성을 갖는, [2] 또는 [3]에 기재된 도전성 윤활제.
[10] 카본 및 금속을 모두 포함하지 않는, [1] 내지 [9] 중 어느 한 항에 기재된 도전성 윤활제.
[11] 식 (1)로 표시되는 화합물 (1)이 형광 물질인, [1] 내지 [10] 중 어느 한 항에 기재된 도전성 윤활제.
[12] 식 (1)로 표시되는 화합물 (1)이 식 (1'):
[식 중, R11, R12, R13, R21, R22 및 R23은 식 (1) 중의 R11, R12, R13, R21, R22 및 R23과 동일한 의미이다]
로 표시되는 트랜스체인, [1] 내지 [11] 중 어느 한 항에 기재된 도전성 윤활제.
[13] 식 (1):
[식 중,
R11 및 R21은 동일하거나 또는 다르고, 수소, 기 -OR 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이며,
R12, R13, R22 및 R23은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OR 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다]
로 표시되는 화합물 (1)의 도전성 윤활제의 제조를 위한 사용.
[14] 서로 접촉하여 상대 운동하는 복수의 기계 요소와, 해당 기계 요소의 접촉면의 적어도 일부에 배치된, [1] 내지 [12] 중 어느 한 항에 기재된 도전성 윤활제를 갖는 기계 장치.
본 발명에 따르면, 저마찰 계수를 나타내고, 내열성이 우수하고, 넓은 온도 범위(적어도 -50℃로부터 +300℃까지)에서 윤활 효과를 갖고, 장기간에 걸쳐 손실이 적고, 카본 분말이나 금속 분말 등을 혼입하지 않아도 도전성을 갖고, 자외선의 조사에 의해 형광을 발하고, 증조제를 사용하지 않고 관용의 그리스에 대체 가능한, 신규의 윤활제가 제공된다.
도 1은 본 발명에 관한 도전성 윤활제용 화합물의 시차 열분석 데이터이다.
도 2는 본 발명에 관한 도전성 윤활제용 화합물의 도전성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 관한 도전성 윤활제용 화합물의 형광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 관한 도전성 윤활제용 화합물의 도전성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 관한 도전성 윤활제용 화합물의 형광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
본 발명에 따르면,
식 (1):
[식 중,
R11 및 R21은 동일하거나 또는 다르고, 수소, 기 -OR 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이며,
R12, R13, R22 및 R23은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OR 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다]
로 표시되는 화합물 (1)을 적어도 1종 포함하는 도전성 윤활제가 제공된다.
식 (1)로 표시되는 화합물 (1)은 1 분자 중에, 도전성을 담당하는 특정한 π 전자 공액계 코어 구조(1,4-비스[(페닐)에테닐]벤젠, 이하 「3환 골격 구조」라 칭하는 경우가 있음)와, 코어 구조에 연결된 윤활성을 담당하는 특정한 쇄상 기를 적절하게 배치한 화합물이다.
식 (1)에 있어서, 3환 골격 구조는 π 전자가 22개의 공액계를 포함하고, π 전자 공액계가 넓어져 있음으로써 강직한 평판 구조를 취하고, 이 때문에, 화합물 (1)의 각 분자는 π 전자 공액계가 서로 중첩되도록 얇게 중첩되어 집합하게 된다. 그 결과, 화합물 (1)은 원하는 온도 범위(후기하는 실시예에 있어서 구체적으로 나타냄)에서 액정상(특히 스멕틱 액정상)을 형성할 수 있다. 이와 같이, 3환 골격 구조는 화합물 (1)에 있어서의 액정 형성 요소(코어 구조)가 되지만, 화합물 (1)은 중첩된 π 전자 공액계를 통해 도전성을 발휘한다.
[쇄상 기 R11, R12, R13, R21, R22 및 R23]
식 (1)에 있어서, R11, R12, R13, R21, R22 및 R23은 코어 구조에 연결되고, 분자의 윤활성을 담당하는 쇄상 기이다.
R11 및 R21은 동일하거나 또는 다르고, 수소, 기 -OR 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, 바람직하게는 6≤n≤10이며, R'는 메틸 또는 에틸이며, 바람직하게는 메틸임)이며,
R12, R13, R22 및 R23은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OR 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, 바람직하게는 6≤n≤10이며, R'는 메틸 또는 에틸이며, 바람직하게는 메틸임)이다.
R의 예로서는, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 1-메틸-n-부틸기, 2-메틸-n-부틸기, 3-메틸-n-부틸기, 1,1-디메틸-n-프로필기, 1,2-디메틸-n-프로필기, 2,2-디메틸-n-프로필기, 1-에틸-n-프로필기, n-헥실기, 1-메틸-n-펜틸기, 2-메틸-n-펜틸기, 3-메틸-n-펜틸기, 4-메틸-n-펜틸기, 1,1-디메틸-n-부틸기, 1,2-디메틸-n-부틸기, 1,3-디메틸-n-부틸기, 2,2-디메틸-n-부틸기, 2,3-디메틸-n-부틸기, 3,3-디메틸-n-부틸기, 1-에틸-n-부틸기, 2-에틸-n-부틸기, 1,1,2-트리메틸-n-프로필기, 1, 2,2-트리메틸-n-프로필기, 1-에틸-1-메틸-n-프로필기, 1-에틸-2-메틸-n-프로필기, n-헵틸기, 1-메틸-n-헥실기, 2-메틸-n-헥실기, 3-메틸-n-헥실기, 1,1-디메틸-n-펜틸기, 1,2-디메틸-n-펜틸기, 1,3-디메틸-n-펜틸기, 2,2-디메틸-n-펜틸기, 2,3-디메틸-n-펜틸기, 3,3-디메틸-n-펜틸기, 1-에틸-n-펜틸기, 2-에틸-n-펜틸기, 3-에틸-n-펜틸기, 1-메틸-1-에틸-n-부틸기, 1-메틸-2-에틸-n-부틸기, 1-에틸-2-메틸-n-부틸기, 2-메틸-2-에틸-n-부틸기, 2-에틸-3-메틸-n-부틸기, n-옥틸기, 1-메틸-n-헵틸기, 2-메틸-n-헵틸기, 3-메틸-n-헵틸기, 1,1-디메틸-n-헥실기, 1,2-디메틸-n-헥실기, 1,3-디메틸-n-헥실기, 2,2-디메틸-n-헥실기, 2,3-디메틸-n-헥실기, 3,3-디메틸-n-헥실기, 1-에틸-n-헥실기, 2-에틸-n-헥실기, 3-에틸-n-헥실기, 1-메틸-1-에틸-n-펜틸기, 1-메틸-2-에틸-n-펜틸기, 1-메틸-3-에틸-n-펜틸기, 2-메틸-2-에틸-n-펜틸기, 2-메틸-3-에틸-n-펜틸기, 3-메틸-3-에틸-n-펜틸기, n-노닐기, n-데실기, n-운데실기, n-도데실기 등을 들 수 있다.
R은 분지쇄여도 되지만, 화합물 (1)의 분자의 긴밀한 집합을 방해하고, 상기한 바와 같은 3환 골격 구조의 기능, 즉 중첩된 π 전자 공액계를 통해 도전성을 발휘하는 기능을 손상시키지 않을 정도의 큰 부피에 머무는 것이 바람직하다.
쇄상 기 R11, R12, R13, R21, R22 및 R23을 적절하게 선택함으로써, 분자 전체의 사이즈(장경)나 극성을 조절할 수 있다. 이하에, 특히 바람직한 선택에 대하여 설명한다.
[R11 및 R21이 수소이며, R12, R13, R22 및 R23이 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR인 화합물]
R11 및 R21이 수소인 경우, 3환 골격 구조의 양단에 있는 벤젠환의 치환기는 합계로 4개가 된다. 이하, 이러한 화합물을 「4 치환 화합물」이라 칭하는 경우가 있다.
수소가 아닌 4개의 치환기(R12, R13, R22 및 R23)는, 3환 골격 구조의 일단부에 있는 벤젠환에 3개, 타단부에 있는 벤젠환에 1개가 되도록 비대상으로 배치하는 것도 가능하지만, 합성상의 사정 등에 의해, 3환 골격 구조의 일단부에 있는 벤젠환에 2개, 타단부에 있는 벤젠환에 2개가 되도록 대상으로 배치하는 쪽이 편의하다.
이러한 경우, 치환 위치는 각 벤젠환의 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,4-, 3,5-가 있지만, 3,4위의 치환이 바람직하다.
각 벤젠환의 3,4위에 치환기를 갖는 4 치환 화합물에는, 이하의 입체 이성체가 존재하지만, 본 발명에 있어서는 이들 중 한쪽을 사용해도 되고, 양쪽의 혼합물을 사용해도 된다.
[R11, R12, R13, R21, R22 및 R23이 기 -OR인 화합물]
R11, R12, R13, R21, R22 및 R23이 기 -OR인 경우, 3환 골격 구조의 양단에 있는 벤젠환의 치환기는 합계로 6개가 된다. 이하, 이러한 화합물을 「6 치환 화합물」이라 칭하는 경우가 있다.
6개의 치환기(R11, R12, R13, R21, R22 및 R23)는, 3환 골격 구조의 일단부에 있는 벤젠환에 4개, 타단부에 있는 벤젠환에 2개가 되도록 비대상으로 배치하는 것도 가능하지만, 합성상의 사정 등에 의해, 3환 골격 구조의 일단부에 있는 벤젠환에 3개, 타단부에 있는 벤젠환에 3개가 되도록 대상으로 배치하는 쪽이 편의하다.
이러한 경우, 치환 위치는 각 벤젠환의 2,3,4-, 2,3,5-, 2,4,5-, 3,4,5-, 2,3,6-, 2,4,6-가 있지만, 이하와 같이 3,4,5위의 치환이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 식 (1)로 표시되는 화합물 (1)은 단독으로 사용해도 되지만, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 예를 들어, 4 치환 화합물의 2종 이상을 혼합하여 사용하는 양태, 4 치환 화합물 1종 이상과 6 치환 화합물 1종 이상을 혼합하여 사용하는 양태, 4 치환 화합물 또는 6 치환 화합물을 각각 단독으로 사용하는 양태 등을 들 수 있다.
[화합물의 합성]
본 발명에 관한 식 (1)로 표시되는 화합물 (1)의 제조 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 공지된 반응을 조합함으로써 합성할 수 있다.
알코올 화합물(예를 들어 R12-OH)이나 페놀 화합물(예를 들어 HO-[3환 골격 구조]-OH)과 알칼리 금속이나 알칼리 금속 알코올레이트를 사용하여, 할로겐 화합물(예를 들어 R12-X나 X-[3환 골격 구조]-X(X는 염소 원자, 브롬 원자 또는 요오드 원자 등의 할로겐 원자))과 반응시키는 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 일본 특허 제5916916호에 기재된 방법에 준하여 조제할 수 있다.
특히, 본 발명에 관한 식 (1)로 표시되는 화합물 (1)은, 이하와 같이 하여 조제할 수 있다.
식
[식 중,
R11은 수소, 기 -OR 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이며,
R12 및 R13은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OR 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다]
으로 표시되는 화합물을 적어도 1종,
식
[식 중,
R21은 수소, 기 -OR 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이며,
R22 및 R23은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OR 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다]
으로 표시되는 화합물을 적어도 1종, 및
식
으로 표시되는 화합물을 적절한 반응 조건 하에 반응시켜, 하기 화합물
[식 중, R11, R12, R13, R21, R22 및 R23은 위에서 정의한 바와 같다]
의 몰비 1:2:1의 혼합물을 얻는다.
또한, 상기 알칼리 금속으로서는, 탄산칼륨, 수산화칼륨, 수산화나트륨 등을 들 수 있다. 또한 상기 알칼리 금속 알코올레이트로서는, 나트륨에틸레이트, 나트륨메틸레이트, tert-부톡시나트륨, tert-부톡시칼륨 등을 들 수 있다.
또한, 상기 반응에는 종래 공지된 각종 유기 용매가 사용 가능하고, 예를 들어 디에틸에테르, 테트라히드로푸란(THF), 아세톤, 톨루엔이 사용 가능하다.
다른 방법으로서, 이하와 같이 하여 조제할 수도 있다.
식
[식 중,
R11은 수소, 기 -OR 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이며,
R12 및 R13은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OR 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다]
으로 표시되는 화합물을 적어도 1종,
식
[식 중,
R21은 수소, 기 -OR 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이며,
R22 및 R23은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OR 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다]
으로 표시되는 화합물을 적어도 1종, 및
식
으로 표시되는 테레프탈알데히드를 적절한 반응 조건 하에 반응시켜, 하기 화합물
[식 중, R11, R12, R13, R21, R22 및 R23은 위에서 정의한 바와 같다]
의 몰비 1:2:1의 혼합물을 얻는다.
[도전성 윤활제의 특징]
본 발명에 관한 도전성 윤활제의 평균 운동 마찰 계수는, 100℃에서 측정하였을 때, 바람직하게는 0.13 이하이다.
본 발명에 관한 도전성 윤활제는, 전극 면적 1cm2, 전극간 거리 5㎛의 셀에 주입하고, 전극간에 5V의 전압을 인가하였을 때, 바람직하게는 30℃ 내지 300℃의 범위에 있어서 0.001μA 이상, 보다 바람직하게는 0.01μA 이상, 더욱 바람직하게는 0.07μA 이상의 도전성을 갖는다. 이러한 도전성을 발휘시키기 위해서, 일부러 카본이나 금속 분말 등을 배합할 필요는 없다. 이 때문에, 본 발명에 관한 도전성 윤활제의 외관은 매우 청결하고, 장기간 연속 사용에 의해 산화 열화(황변)가 발생한 경우에 조기에 발견할 수 있다. 추가로 또한, 화합물 자체가 형광 물질임으로써, 예를 들어 장파장의 자외선을 방사하는 전등인 블랙 라이트로부터의 광을 쏘임으로써, 윤활제 누설과 같은 문제를 즉시 발견할 수도 있다.
또한, 본 발명에 관한 도전성 윤활제는 휘발성이 매우 작고(예를 들어, 100℃에서 1개월 가열 후의 중량 감소가 1％ 이하), 관용의 그리스 등에 비교하여 장기간 보충하지 않고 사용 계속이 가능하다는 이점도 갖는다.
본 발명에 관한 도전성 윤활제를, 관용의 그리스가 적용되고 있는 용도에 제공하는 경우, 본 발명에 관한 도전성 윤활제에는 증조제를 사용할 필요가 없다. 이것에 의해 제조 공정이 단축될 뿐만 아니라, 증조제의 부적절한 선택에서 기인하여 발생하는 경향이 있던 내수성이나 전단 안정성의 저하의 문제를 피할 수 있다.
[도전성 윤활제의 조제]
본 발명의 도전성 윤활제가, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에 있어서 포함해도 되는 기타 성분에 대하여, 차례로 설명한다. 이들은 기본적으로 윤활제의 함유 성분으로서 종래 공지된 물질이며, 그 함유량은 특별히 달리 언급하지 않는 한, 종래 공지된 범위에서 당업자가 적절히 선택할 수 있다. 또한, 어느 성분도 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
(액정 화합물)
본 발명에 관한 화합물 (1)은 액정 화합물이지만, 본 발명의 도전성 윤활제는 그 이외의 액정 화합물을 함유해도 된다.
그러한 액정 화합물로서는, 스멕틱상 혹은 네마틱상을 나타내는 액정 화합물, 알킬술폰산, 나피온막계의 구조를 갖는 화합물, 알킬카르복실산, 알킬술폰산 등을 들 수 있다. 또한, 일본 특허 제5916916호나 일본 특허 공개 제2017-105874호 명세서에 기재된 액정 화합물도 적합하게 배합할 수 있다.
이들 성분의 병용은, 본 발명의 도전성 윤활제에 포함되는 액정 화합물이 액정상을 형성하는 온도 범위를 더욱 넓힐 수 있는 것이며, 상술한 액정상 형성에 의한 이점을 넓은 온도 범위에서 향수할 수 있을 가능성이 있다.
(기유)
본 발명의 화합물 (1)을 첨가제로서 도전성 윤활제에 포함하는 경우, 기유로서는, 종래 공지된 각종 윤활제 기유를 사용할 수 있다.
상기 기유로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 광유, 고정제 광유, 합성 탄화수소유, 파라핀계 광유, 알킬디페닐에테르유, 에스테르유, 실리콘유, 나프텐계 광유 및 불소유 등을 사용할 수 있다. 이러한 기유의 본 발명 도전성 윤활제에 있어서의 함유량은, 통상 80 내지 99중량％이다.
(기타 첨가제)
본 발명의 화합물을 기유로서 윤활제에 포함하는 경우, 종래 공지된 각종 첨가제를 첨가 가능하다.
그 밖에도, 본 발명의 도전성 윤활제에 첨가 가능한 첨가제로서는, 베어링유, 기어유 및 작동유 등의 윤활제에 사용되고 있는 각종 첨가제, 즉 극압제, 배향 흡착제, 마모 방지제, 마모 조정제, 유성제, 산화 방지제, 점도 지수 향상제, 유동점 강하제, 청정 분산제, 금속 불활성화제, 부식 방지제, 방청제, 소포제, 고체 윤활제 등을 들 수 있다.
상기 극압제의 예로서는, 염소계 화합물, 황계 화합물, 인산계 화합물, 히드록시카르복실산 유도체 및 유기 금속계 극압제를 들 수 있다. 극압제를 첨가함으로써, 본 발명의 도전성 윤활제의 내마모성이 향상된다.
상기 배향 흡착제의 예로서는, 실란 커플링제, 티타늄 커플링제, 알루미늄 커플링제 등의 각종 커플링제로 대표되는 유기 실란이나 유기 티타늄, 유기 알루미늄 등을 들 수 있다. 배향 흡착제를 첨가함으로써, 본 발명의 도전성 윤활제에 포함되는 액정 화합물의 액정 배향을 강화하여, 본 발명의 도전성 윤활제로부터 형성되는 피막의 두께와 그 강도가 강화될 수 있다.
본 발명의 도전성 윤활제는, 이상 설명한 본 발명의 화합물이나 기타 성분을 종래 공지된 방법으로 혼합함으로써 조제할 수 있다. 본 발명의 도전성 윤활제의 조제 방법의 일례를 나타내면, 이하와 같다.
도전성 윤활제의 구성 성분을 통상의 방법으로 혼합하고, 그 후 필요에 따라서 롤 밀, 탈포 처리, 필터 처리 등을 행하여 본 발명의 도전성 윤활제를 얻는다. 혹은, 도전성 윤활제의 기름 성분을 먼저 혼합하고, 이어서 첨가제 등의 기타 성분을 첨가하여 혼합하고, 필요에 따라서 상기 탈포 처리 등을 행함으로써도, 도전성 윤활제를 조제할 수 있다.
[도전성 윤활제의 용도]
본 발명의 도전성 윤활제는, 상술한 바와 같이 넓은 온도 범위에 있어서 양호한 저점도를 나타내고, 또한 운동 마찰 계수도 작으므로, 종래는 그리스가 적용되고 있던 각종 기계 장치에 있어서의 윤활제로서 사용 가능하다.
기계 장치는 일반적으로 서로 접촉하여 상대 운동하는 복수의 기계 요소를 갖지만, 이 기계 요소의 접촉면의 적어도 일부에 본 발명의 도전성 윤활제를 배치함으로써, 상기 복수의 기계 요소의 접촉에 의한 마찰을 저감시켜, 상대 운동을 원활하게 할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 접촉이란, 복수의 물체가 직접 접해 있는 경우뿐만 아니라, 본 발명의 도전성 윤활제에 의해 형성되는 피막 등, 어떠한 물질의 개재를 받아 간접적으로 접해 있는 경우를 포함한다. 즉, 본 발명의 도전성 윤활제가 복수의 기계 요소의 접촉면에 배치되었을 경우, 당해 조성물을 포함하는 피막이 복수의 기계 요소 사이에 형성되어, 기계 요소의 직접적 접촉이 없어진다. 이에 의해, 기계 요소끼리의 마찰에 의한 마모나 시징을 적합하게 방지할 수 있다.
본 발명의 도전성 윤활제를 상기 복수의 기계 요소의 접촉면에 배치하는 방법은 당업자에게 공지되어 있다. 그러한 방법으로서 예를 들어, 상기 접촉면에의 조성물의 도포, 상기 기계 요소의 접촉면을 포함하는, 기계 요소가 근접해 있는 일정 영역에의 상기 조성물의 충전을 들 수 있다.
또한, 상기 기계 요소란, 각종 기계 장치를 구성하는 요소(부품 등)이며, 종래 윤활제에 의한 윤활이 행해지고 있는 것, 특히 그리스가 적용되어 있는 것, 및 장래 윤활제, 특히 그리스에 의한 윤활이 행해질 가능성이 있는 것을 포함한다.
상기 복수의 기계 요소의 접촉면, 더 넓게 말하면 기계 요소의 접촉 부위는 평면이어도 곡면이어도 되고, 그러한 면의 적어도 일부에 요철이 있어도 되고, 구멍부가 존재해도 된다. 또한 기계 요소의 접촉 부위를 구성하는 각 기계 요소의 부위에는, 각종 개질 등 표면 처리가 이루어져 있어도 된다. 기계 요소의 재질도 특별히 한정되지 않고, 금속 재료, 혹은 유기·무기 재료 등 어느 재료로 구성되어 있어도 된다. 또한, 기계 요소의 한쪽과 다른 쪽에서, 구성 재료의 종류가 달라도 된다.
이러한 각종 기계 요소를 갖는 기계 장치의 예로서는, 운송용 기계, 가공용 기계, 컴퓨터 관련 기기, 복사기 등의 사무 관련 기기 그리고 가정용 제품 등을 들 수 있고, 본 발명의 도전성 윤활제는, 예를 들어 이들 각종 기계 장치의 베어링 윤활을 위해 적합하게 이용할 수 있다.
상기 베어링의 구체예로서는, 전동팬 모터 및 와이퍼 모터 등의 자동차 전장품에 사용되는 베어링; 물 펌프 및 전자 클러치 장치 등의 자동차 엔진 보조 기기 등이나 구동계에 사용되는 구름 베어링; 산업 기계 장치용이 소형 내지 대형의 범용 모터 등의 회전 장치에 사용되는 구름 베어링; 공작 기계의 주축 베어링 등의 고속 고정밀도 회전 베어링, 에어컨 팬 모터 및 세탁기 등의 가정 전화 제품의 모터나 회전 장치에 사용되는 구름 베어링; HDD 장치 및 DVD 장치 등의 컴퓨터 관련 기기의 회전부에 사용되는 구름 베어링; 복사기 및 자동 개찰 장치 등의 사무기의 회전부에 사용되는 구름 베어링; 그리고, 전철 및 화차의 차축 베어링을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 도전성 윤활제는, 자동차의 CVJ 장치나 전자 전기 제어의 파워 스티어링 장치 등에 사용되는 수지 풀리의 윤활, 그리고 리니어 가이드나 볼 나사 등의 각종 전동 장치의 기계 요소 윤활에 사용할 수 있다.
본 발명의 도전성 윤활제는, 예를 들어 자동차 등의 차량의 엔진유, 기어유, 자동차용 작동유, 선박·항공기용 윤활유, 기계유, 터빈유, 유압 작동유, 스핀들유, 압축기·진공 펌프유, 냉동기유 및 금속 가공용 윤활유제, 또한 힌지유, 미싱유 및 접동면유, 나아가 HDD 장치의 플래터용 윤활제(수평 자기 기록 방식 및 열 어시스트 기록 기술 등을 이용한 수직 자기 기록 방식에 사용되는 것을 포함함), 자기 기록 매체용 윤활제, 마이크로머신용 윤활제나 인공 뼈용 윤활제 등에도 이용할 수 있다. 또한, 풍력 발전, 극지, 우주 관련 용도과 같이, 윤활제의 교환이 매우 곤란한 환경 하에서 사용되는 경우, 장기간에 걸쳐 증발, 분해 등에 의한 손실이 적은 본 발명의 윤활제는 특히 유용하다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명이 이들에 의해 한정되는 것은 전혀 아니다.
[각종 물성의 측정]
시험품의 각종 물성은 이하의 방법에 의해 행하였다.
(화합물의 구조 확인)
1H-NMR로 행하였다.
(화합물의 운동 마찰 계수)
화합물의 운동 마찰 계수는 시판되고 있는 운동 마찰 계수 측정 장치로 측정할 수 있지만, 본 명세서에 있어서 운동 마찰 계수는 신토 가가쿠 가부시키가이샤제 표면성 측정기 「TYPE: 14FW」를 사용하여 측정한다.
본 발명에 관한 화합물의 운동 마찰 계수는, 온도에 의해 영향을 받기 때문에, 상기 운동 마찰 계수는 소정의 측정 온도(100℃)에서 측정한다.
구체적으로는, 상기 표면성 측정기의 이동대에 스테인리스판을 고정하여 시료를 늘어뜨리고, 이하의 조건에서, 고정한 볼로 점압을 가하여 왕복 운동에 의한 마모를 반복하고, 왕복 횟수 100회마다에 있어서의 운동 마찰 계수를 1800회까지 측정하고, 그들의 평균값(평균 운동 마찰 계수)을 산출한다. 이 평균값을, 본 발명에 관한 화합물의 평균 운동 마찰 계수로 한다.
측정 조건은 이하와 같다.
수직 하중: 100g
마찰 속도: 600mm/min
왕복 횟수: 1800
왕복 스트로크: 5mm
가중 변환기 용량: 19.61N
마찰 상대재: SUS304 스테인리스구 직경 10mm
샘플량: 0.2mL
(화합물의 액정성)
편광 현미경을 사용한 관찰에 의해, 유리 상태, 액정 상태(스멕틱상) 등을 판단하였다.
(화합물의 도전성)
전극간 거리를 5㎛로 설정한 면적 1cm2의 ITO 전극간에 시료를 주입하고, 전압 인가 전류 측정 장치로서 어드밴테스트 ADCMT 6241A, 온도 컨트롤러로서 메톨러 FP900 서모 시스템을 각각 사용하여, 인가 전압 5V, 30℃로부터 300℃의 온도 범위에서 전류값을 측정하였다. 측정은 액정의 고정화를 확인하기 위해서, 각 2회 행하였다.
(화합물의 형광 스펙트럼)
F-7000형 분광 형광 광도계(가부시키가이샤 히타치 하이테크 사이언스제)를 사용하여, 하기 조건에서 행하였다.
여기 파장: 371.0nm
형광 개시 파장: 200.0nm
형광 종료 파장: 700.0nm
스캔 스피드: 240nm/min.
여기측 슬릿: 5.0nm
형광측 슬릿: 5.0nm
포토말 전압: 400V
[화합물의 합성]
본 발명에 관한 화합물의 합성예를 이하에 나타낸다.
[합성예 1 액정 화합물 (9-1)의 합성]
처음에, 알데히드 원료를 조제한다.
500mL의 삼각 플라스크에, 3,4-디히드록시벤즈알데히드(5) 5.5g(0.040mol), 탄산칼륨 16.6g(0.12mol)을 DMF 150mL에 용해시키고, 질소 분위기 하에 실리콘 욕에서 50℃로 1시간 교반하였다. 그 후, 브롬 화합물 (4-1) 27.0g(0.10mol)을 첨가하고, 실리콘 욕 중 80℃에서 48시간 교반하였다.
반응 용액을 10％ 냉희염산 300mL에 주입하고, 1L의 분액 깔대기를 사용하여 디에틸에테르 300mL로 추출하였다. 얻어진 에테르층은 증류수 300mL로 세정하였다. 수층은 디에틸에테르 100mL로 재추출하였다. 얻어진 에테르층을 합하여, 무수황산나트륨을 첨가하여, 밤새 탈수하였다.
흡인 여과에 의해 무수 황산나트륨을 제거하고, 증발기에서 용매를 감압 제거하였다. 미반응된 브롬 화합물 (4-1)을 증발기(200℃ 유욕)에서 감압 제거하였다. 잔사를 메탄올로 세정하고, 가용부로부터 목적물 (6-1)을 얻었다.
결과는 이하와 같다.
이론 수량: 20.3g
수량: 19.8g
수율: 98％
형상: 갈색의 고체
이어서, 상기 알데히드 원료로부터 액정 화합물을 얻는다.
300mL의 삼각 플라스크에 알데히드 화합물 (6-1)을 4.1g(0.0080mol), 화합물 (8)을 1.5g(0.0040mol), 용매로서 THF를 50mL 첨가하였다. 거기에 THF 50mL에 용해시킨 칼륨-t-부톡시드 1.4g(0.012mol)을 한 방울씩 적하하고, 질소 분위기 하 30℃에서 24시간 교반하였다.
염산을 5mL 첨가한 후 THF를 증발시켜 감압 제거하였다. 그 후, 얻어진 고체를 메탄올, 헥산으로 세정을 행하였다.
그 후, 잔사를 THF 10 내지 20mL에 용해시키고, 증류수 200mL를 첨가하여 초음파 세정을 행하고, 냉장고에 밤새 넣었다. 용기의 벽면에 석출된 목적물을 데칸테이션에 의해 얻었다. 또한, 목적물의 양이 부족하다면, 증류수를 증발기에서 농축시키고 나서, 다시 밤새 냉장고에 넣어 목적물을 얻어도 된다. 필요에 따라서 칼럼 크로마토그래피를 행하여, 목적물 (9-1)을 얻었다.
결과는 이하와 같다.
이론 수량: 4.3g
수량: 1.7g
수율: 40％
형상: 황색, 점성이 있는 고체
상기 방법에 준하여 합성된 식 (9-1)의 화합물의 구조를 하기에 나타낸다.
[합성예 2 액정 화합물의 합성]
할로겐화물 원료를 조제하고, 테레프탈알데히드를 사용하여 커플링하여 액정 화합물을 얻는다.
300mL의 삼각 플라스크를 사용하여 테레프탈알데히드 (1-8) 1.94g(0.015mol)과 화합물 (3-6) 19.93g(0.03mol)을 THF에 용해시켰다. 염기로서 칼륨-t-부톡시드 6.8g(0.06mol)을 THF 50mL에 용해시켜, 실온에서 40분에 걸쳐 적하하였다. 그 후, 질소 분위기 하에서 밤새 교반하였다.
반응 후, THF를 증발기에서 감압 제거하고, 잔사에는 메탄올 150mL를 첨가하여 여과에 의해 메탄올 불용부를 얻었다. 이것을, 또한 메탄올 100mL로 초음파 세정을 수회 반복하여, 얻어진 목적물 (3-7)은 진공에서 밤새 건조시켰다.
결과는 이하와 같다.
수량: 18.2g
수율: 99.4％
형상: 담황색 고체
또한 아세톤에 의해 정제함으로써, 2개의 -CH=CH-에 결합하는 기가 모두 트랜스의 위치 관계에 있는 화합물(1H-NMR에 의해 확인함)이 담황색 분말 고체로서 얻어졌다. 또한, 트랜스체만으로 구성함으로써, 집합체를 생성하기 쉬워지고, 증발하기 어려우며, 도전성도 향상시킬 수 있다. 한편, 시스체가 포함되면 당해 작용이 저해될 우려가 있다.
[화합물의 액정성]
편광 현미경에 의해 액정성을 관찰한 결과를 하기 표에 나타낸다.
-50℃로부터 +300℃ 이상의 넓은 범위에서 스멕틱 액정상을 나타내는 것을 알았다. 상온에서 액정상을 나타내는 것은 본 발명에 관한 화합물의 현저한 특징 중 하나이다.
화합물 번호 [9-1-1]의 시차 열분석의 결과를 도 1에 도시한다. 59.59℃에 변곡점을 갖는 곡선이 DTA 곡선이며, 400℃ 부근으로부터 하강하고 있는 곡선이 TG 곡선이다. 60℃ 부근과 420℃ 부근에서 구조의 변화가 발생하지만, 그 사이에는 안정된 것을 나타낸다. 30℃로부터 300℃의 온도 범위에서 증발, 분해 등을 일으키지 않는 것도 본 발명에 관한 화합물의 현저한 특징 중 하나이다.
[화합물의 도전성]
화합물 번호 [9-1-1], [9-1-2], [9-1-3], [9-1-4], [9-1-5]의 도전성의 온도에 의한 변화를 하기 표 3 내지 7에 나타낸다.
이와 같이, 30℃로부터 300℃라는 넓은 온도 범위에 있어서 도전성을 나타내는 것은 본 발명에 관한 화합물의 현저한 특징 중 하나이다. 화합물 번호 [3-7]의 도전성의 온도에 의한 변화는 도 2에 도시한다. 양단의 벤젠환에 각 3개의 치환기를 갖는 이 화합물은, 30℃로부터 90℃의 범위에서 10,000μA 이상, 30℃로부터 100℃의 범위에서도 7,500μA 이상의 높은 도전성을 발현하는 점에 현저한 특징을 갖는다.
[화합물의 운동 마찰 계수]
화합물 번호 [9-1-6] 및 종래 넓게 윤활유로서 사용되고 있는 DOS(하기 구조식: 디옥틸세바케이트)에 대하여 운동 마찰 계수의 측정을 행하였다. 결과를 하기 표 8에 나타낸다.
[화합물의 형광 스펙트럼]
화합물 번호 [9-1-3] 및 [9-1-4]의 형광 스펙트럼의 측정 결과를 각각 도 3의 (A) 및 (B)에 나타내었다. 420.8nm 및 443.6nm에 피크가 관찰되어, 청색 형광을 발하는 것을 알 수 있다. 장파장의 자외선을 방사하는 전등인 블랙 라이트로부터의 광을 쏘여, 화합물 번호 [9-1-3] 및 [9-1-4]를 발광시키고, 그 발광의 유무를 확인함으로써, 윤활제 누설과 같은 문제를 즉시 발견할 수 있는 것은 본 발명에 관한 화합물의 현저한 특징 중 하나이다.
본 발명에 관한 액정 화합물은, 넓은 온도 범위에 있어서 액정성을 나타내고, 낮은 운동 마찰 계수를 유지하고, 도전성을 갖고, 증발, 분해 등에 의한 손실이 거의 없으며, 청결한 외관을 갖고, 형광을 발하기 때문에, 열화나 누설을 즉시 발견할 수 있다는 특성을 겸비하기 때문에, 도전성 윤활제 원료로서 매우 유용하다.
윤활제는 일반적으로 기계의 가동 부분에 도포됨으로써, 상접하는 부품간의 마찰을 저감시켜, 마찰열의 발생을 방지하고, 부품끼리의 접촉 부분에 응력이 집중되는 것을 억제하는 물질이다. 또한, 윤활제는 밀봉, 방청, 방진 등의 역할도 담당하는 물질이다. 윤활제에는, 윤활유나 그리스가 포함된다. 윤활유는 통상적으로 석유 정제물 등의 혼합유이다. 한편, 그리스는 윤활제막이 부착된 상태로 유지하는 것이 곤란한 접동면(예를 들어, 미끄럼 베어링이나 구름 베어링)에 적용할 목적으로, 윤활유를 증조제에 유지시켜, 틱소트로피성을 부여한 것이다.
이러한 윤활제에는, 저마찰 계수를 나타내는 것은 말할 필요도 없고, 사용 가능한 온도 범위가 넓은 것, 장기간에 걸쳐 증발, 분해 등에 의한 손실이 적은 것 등 다양한 특성이 요구된다.
특허문헌 1에는 액정 화합물과 그리스를 혼합한 베어링용 윤활제가 기재되어 있다. 특허문헌 2 내지 5에는, 특정한 액정 화합물을 사용함으로써, 넓은 온도 범위에 있어서 유효하고, 장기간에 걸쳐 증발량이 적은 윤활제를 제조할 수 있는 것이 기재되어 있다. 특허문헌 5에는, 2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물을 혼합한 액정 혼합물을 포함하여 이루어지는 내열 도전성 윤활제가 기재되어 있다. 동 문헌에 의하면, 2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물을 1:1의 비율로 혼합함으로써, -50℃ 내지 +220℃의 범위에서 액정성을 나타내는 윤활제를 제조할 수 있는 것이 기재되어 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2004-359848호 공보
[특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2015-199934호 공보
[특허문헌 3] 일본 특허 공개 제2016-130316호 공보
[특허문헌 4] 일본 특허 공개 제2016-150954호 공보
[특허문헌 5] 일본 특허 공개 제2017-105874호 공보
[발명의 내용]
[발명이 해결하고자 하는 과제]
본 발명은, 저발진성이 요구되는 클린 환경 하, 우주 공간 등의 고진공 하, 혹은 고온 하에서의 사용에 적합한 윤활제 조성물 및 그 윤활제 조성물을 봉입한 베어링을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[과제의 해결 수단]
본 발명자들은, 어떤 특정한 구조를 갖는 2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물을 특정한 비율로 혼합함으로써, 윤활제로서 우수한 성능을 발휘할 수 있는 액정 혼합물이 얻어지는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다. 즉, 본 발명은 이하를 포함한다.
[1]
이하의 식 (1)로 표시되는 2환 액정 화합물 중 적어도 1종과, 이하의 식 (2)로 표시되는 3환 액정 화합물 중 적어도 1종을 포함하고, 상기 2환 액정 화합물과 상기 3환 액정 화합물의 혼합비가 질량비로 95:5 내지 15:85인 윤활제 조성물.
식 (1):
[식 중,
R1 및 R2는 동일하거나 또는 다르고, 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다]
식 (2):
[식 중,
R11 및 R21은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20임)이며,
R12, R13, R22 및 R23은 동일하거나 또는 다르고, 수소, 또는 기 -OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20임)이다]
[2]
상기 식 (1)에 있어서, 1≤n≤15이며, R'는 메틸인, [1]에 기재된 윤활제 조성물.
[3]
상기 3환 액정 화합물은, 이하의 식 (3) 내지 (5)로 표시되는 화합물 중 적어도 1종인, [1] 또는 [2]에 기재된 윤활제 조성물.
[4]
상기 3환 액정 화합물보다도 상기 2환 액정 화합물을 많이 포함하는, [1] 내지 [3] 중 어느 것에 기재된 윤활제 조성물.
[5]
온도 100℃의 분위기에 있어서 600시간 경과 후의 잔존율이 95％ 이상인, [1] 내지 [4] 중 어느 것에 기재된 윤활제 조성물.
[6]
온도 25℃, 압력 10-5Pa의 분위기에 있어서 1000시간 경과 후의 잔존율이 95％ 이상인, [1] 내지 [5] 중 어느 것에 기재된 윤활제 조성물.
[7]
[1] 내지 [6] 중 어느 것에 기재된 윤활제 조성물이 봉입된 베어링.
[발명의 효과]
본 발명에 따르면, 클린 환경 하, 고진공 하, 혹은 고온 하에서의 사용에 적합한 윤활제 조성물 및 그 윤활제 조성물을 봉입한 베어링을 제공할 수 있다.
[도면의 간단한 설명]
도 4는 베어링의 사시도이다.
도 5는 유동성 시험에 사용한 장치의 모식도이다.
도 6은 포화 증기압 측정 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 승온 시 압력 측정 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 직동 안내 유닛의 사시도이다.
도 9는 발진성 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
[발명을 실시하기 위한 형태]
본 발명에 따르면, 이하의 식 (1)로 표시되는 2환 액정 화합물 중 적어도 1종과, 이하의 식 (2)로 표시되는 3환 액정 화합물 중 적어도 1종을 포함하고, 상기 2환 액정 화합물과 상기 3환 액정 화합물의 혼합비가 질량비로 95:5 내지 15:85인 윤활제 조성물이 제공된다.
식 (1):
[식 중,
R1 및 R2는 동일하거나 또는 다르고, 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다]
식 (2):
[식 중,
R11 및 R21은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20임)이며,
R12, R13, R22 및 R23은 동일하거나 또는 다르고, 수소, 또는 기 -OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20임)이다]
식 (1) 및 (2)에 있어서, R1, R2, R11, R12, R13, R21, R22 및 R23은 코어 구조에 연결되고, 분자의 윤활성을 담당하는 쇄상 기이다. R1, R2, R11, R12, R13, R21, R22 및 R23을 적절하게 선택함으로써, 분자 전체의 사이즈(장경)나 극성을 조절할 수 있다.
식 (1) 및 (2)에 있어서의 R의 예로서는, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 1-메틸-n-부틸기, 2-메틸-n-부틸기, 3-메틸-n-부틸기, 1,1-디메틸-n-프로필기, 1,2-디메틸-n-프로필기, 2,2-디메틸-n-프로필기, 1-에틸-n-프로필기, n-헥실기, 1-메틸-n-펜틸기, 2-메틸-n-펜틸기, 3-메틸-n-펜틸기, 4-메틸-n-펜틸기, 1,1-디메틸-n-부틸기, 1,2-디메틸-n-부틸기, 1,3-디메틸-n-부틸기, 2,2-디메틸-n-부틸기, 2,3-디메틸-n-부틸기, 3,3-디메틸-n-부틸기, 1-에틸-n-부틸기, 2-에틸-n-부틸기, 1,1,2-트리메틸-n-프로필기, 1, 2,2-트리메틸-n-프로필기, 1-에틸-1-메틸-n-프로필기, 1-에틸-2-메틸-n-프로필기, n-헵틸기, 1-메틸-n-헥실기, 2-메틸-n-헥실기, 3-메틸-n-헥실기, 1,1-디메틸-n-펜틸기, 1,2-디메틸-n-펜틸기, 1,3-디메틸-n-펜틸기, 2,2-디메틸-n-펜틸기, 2,3-디메틸-n-펜틸기, 3,3-디메틸-n-펜틸기, 1-에틸-n-펜틸기, 2-에틸-n-펜틸기, 3-에틸-n-펜틸기, 1-메틸-1-에틸-n-부틸기, 1-메틸-2-에틸-n-부틸기, 1-에틸-2-메틸-n-부틸기, 2-메틸-2-에틸-n-부틸기, 2-에틸-3-메틸-n-부틸기, n-옥틸기, 1-메틸-n-헵틸기, 2-메틸-n-헵틸기, 3-메틸-n-헵틸기, 1,1-디메틸-n-헥실기, 1,2-디메틸-n-헥실기, 1,3-디메틸-n-헥실기, 2,2-디메틸-n-헥실기, 2,3-디메틸-n-헥실기, 3,3-디메틸-n-헥실기, 1-에틸-n-헥실기, 2-에틸-n-헥실기, 3-에틸-n-헥실기, 1-메틸-1-에틸-n-펜틸기, 1-메틸-2-에틸-n-펜틸기, 1-메틸-3-에틸-n-펜틸기, 2-메틸-2-에틸-n-펜틸기, 2-메틸-3-에틸-n-펜틸기, 3-메틸-3-에칠-n-펜틸기, n-노닐기, n-데실기, n-운데실기, n-도데실기 등을 들 수 있다.
식 (1)에 있어서, R1 및 R2는 동일하거나 또는 다르고, 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, 바람직하게는 1≤n≤15이며, 보다 바람직하게는 4≤n≤12이며, 특히 바람직하게는 8≤n≤10이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다.
식 (1)에 있어서, 바람직하게는 1≤n≤15이며, R'는 메틸이다.
식 (2)에 있어서, R11 및 R21은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, 바람직하게는 4≤n≤16이며, 보다 바람직하게는 8≤n≤12임)이다.
식 (2)에 있어서, R12, R13, R22 및 R23은 동일하거나 또는 다르고, 수소, 또는 기 -OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, 바람직하게는 4≤n≤16이며, 보다 바람직하게는 8≤n≤12임)이다.
식 (2)로 표시되는 3환 액정 화합물은, 이하의 식 (3) 내지 (5)로 표시되는 화합물 중 적어도 1종인 것이 바람직하다.
식 (1)로 표시되는 2환 액정 화합물은, 예를 들어 이하의 식 (6) 내지 (8)로 표시되는 화합물 중 적어도 1종인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 식 (2)로 표시되는 3환 액정 화합물은 단독으로 사용해도 되지만, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 예를 들어, 상기 식 (3) 내지 (5)로 표시되는 화합물 중 어느 것을 단독으로 사용해도 되지만, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 또한, 상기 식 (3) 내지 (5)로 표시되는 화합물을 모두 혼합하여 사용해도 된다.
본 발명에 있어서, 식 (1)로 표시되는 2환 액정 화합물은 단독으로 사용해도 되지만, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 예를 들어, 상기 식 (6) 내지 (8)로 표시되는 화합물 중 어느 것을 단독으로 사용해도 되지만, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 또한, 상기 식 (6) 내지 (8)로 표시되는 화합물을 모두 혼합하여 사용해도 된다.
식 (1)로 표시되는 2환 액정 화합물 및 식 (2)로 표시되는 3환 액정 화합물의 제조 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 공지된 반응을 조합함으로써 제조할 수 있다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제2017-105874호 공보에 기재된 방법에 준하여 제조할 수 있다.
본 발명에 관한 윤활제 조성물은 매우 증발하기 어렵기 때문에(예를 들어, 온도 100℃의 분위기에 있어서 600시간 경과 후의 잔존율이 95％ 이상), 범용의 그리스 등에 비교하여 장기간 보충하지 않고 계속 사용이 가능하다는 이점을 갖는다.
본 발명에 관한 윤활제 조성물은 고진공 하에 있어서 매우 증발하기 어렵기 때문에(예를 들어, 온도 25℃, 압력 10-5Pa의 분위기에서 1000시간 경과 후의 잔존율이 95％ 이상), 우주 공간 등의 고진공 하에 있어서 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명에 관한 윤활제 조성물은 발진성이 매우 낮기 때문에, 예를 들어 높은 청정도가 요구되는 클린 룸 내에 설치되는 반도체 제조 장치에 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명에 관한 윤활제 조성물은 증발하기 어렵고, 발진성이 낮다. 또한, 본 발명에 관한 윤활제 조성물은 고진공 하 또는 고온 하에 있어서 안정적으로 성능을 발휘할 수 있다. 따라서, 본 발명에 관한 윤활제 조성물은 베어링용의 윤활제로서 우수한 성능을 발휘할 수 있다.
본 발명에 관한 윤활제 조성물을 봉입한 베어링은, 예를 들어 클린 룸 내에 설치되는 반도체 제조 장치에 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 관한 윤활제 조성물을 봉입한 베어링은, 우주 공간 등의 고진공 하에서 설치되는 기계나 장치에 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 관한 윤활제 조성물을 봉입한 베어링은, 정밀 기계, 메인터넌스가 어려운 풍력 발전 장치, 면진 장치 등에 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 윤활제 조성물을 봉입한 베어링의 구체예로서는, 전동팬 모터 및 와이퍼 모터 등의 자동차 전장품에 사용되는 베어링, 물 펌프 및 전자 클러치 장치 등의 자동차 엔진 보조 기기 등이나 구동계에 사용되는 구름 베어링, 산업 기계 장치용의 소형 내지 대형의 범용 모터 등의 회전 장치에 사용되는 구름 베어링, 공작 기계의 주축 베어링 등의 고속 고정밀도 회전 베어링, 에어컨 팬 모터 및 세탁기 등의 가정 전화 제품의 모터나 회전 장치에 사용되는 구름 베어링, HDD 장치 및 DVD 장치 등의 컴퓨터 관련 기기의 회전부에 사용되는 구름 베어링, 복사기 및 자동 개찰 장치 등의 사무기의 회전부에 사용되는 구름 베어링, 그리고 전철 및 화차의 차축 베어링을 들 수 있다.
본 발명의 윤활제 조성물이, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에 있어서 포함해도 되는 기타 성분에 대하여, 차례로 설명한다. 이들은 기본적으로 윤활제의 함유 성분으로서 종래 공지된 물질이며, 그 함유량은, 특별히 달리 언급하지 않는 한, 종래 공지된 범위에서 당업자가 적절히 선택할 수 있다. 또한, 어느 성분도 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
(액정 화합물)
식 (1) 및 (2)로 표시되는 화합물은 액정 화합물이지만, 본 발명의 윤활제 조성물은 그 이외의 액정 화합물을 함유해도 된다.
그러한 액정 화합물로서는, 스멕틱상 혹은 네마틱상을 나타내는 액정 화합물, 알킬술폰산, 나피온막계의 구조를 갖는 화합물, 알킬카르복실산, 알킬술폰산 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명의 윤활제 조성물은 일본 특허 제5916916호나 일본 특허 공개 제2017-105874호 명세서에 기재된 액정 화합물을 함유해도 된다.
(기유)
본 발명의 윤활제 조성물과, 종래 공지된 각종 윤활제 기유를 혼합하여 사용해도 된다.
상기 기유의 예로서는, 특별히 한정되지 않지만, 광유, 고정제 광유, 합성 탄화수소유, 파라핀계 광유, 알킬디페닐에테르유, 에스테르유, 실리콘유, 나프텐계 광유 및 불소유 등을 들 수 있다.
(기타 첨가제)
그 밖에도, 본 발명의 윤활제 조성물에 첨가 가능한 첨가제로서는, 베어링유, 기어유 및 작동유 등의 윤활제에 사용되고 있는 각종 첨가제, 즉 극압제, 배향 흡착제, 마모 방지제, 마모 조정제, 유성제, 산화 방지제, 점도 지수 향상제, 유동점 강하제, 청정 분산제, 금속 불활성화제, 부식 방지제, 방청제, 소포제, 고체 윤활제 등을 들 수 있다.
상기 극압제의 예로서는, 염소계 화합물, 황계 화합물, 인산계 화합물, 히드록시카르복실산 유도체 및 유기 금속계 극압제를 들 수 있다. 극압제를 첨가함으로써, 본 발명의 도전성 윤활제의 내마모성이 향상된다.
상기 배향 흡착제의 예로서는, 실란 커플링제, 티타늄 커플링제, 알루미늄 커플링제 등의 각종 커플링제로 대표되는 유기 실란이나 유기 티타늄, 유기 알루미늄 등을 들 수 있다. 배향 흡착제를 첨가함으로써, 본 발명의 윤활제 조성물에 포함되는 액정 화합물의 액정 배향을 강화하여, 본 발명의 윤활제 조성물로 형성되는 피막의 두께와 그 강도가 강화될 수 있다.
본 발명의 윤활제 조성물은, 식 (1) 및 (2)로 표시되는 화합물이나 기타 성분을 종래 공지된 방법으로 혼합함으로써 조제할 수 있다. 본 발명의 윤활제 조성물의 조제 방법의 일례를 나타내면, 이하와 같다.
윤활제 조성물의 구성 성분을 통상의 방법으로 혼합하고, 그 후 필요에 따라서 롤 밀, 탈포 처리, 필터 처리 등을 행하여 본 발명의 윤활제 조성물을 얻는다. 혹은, 윤활제 조성물의 기름 성분을 먼저 혼합하고, 이어서 첨가제 등의 기타 성분을 첨가하여 혼합하고, 필요에 따라서 상기 탈포 처리 등을 행함으로써도, 윤활제 조성물을 조제할 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 더욱 구체적인 실시예에 대하여 설명하지만, 본 발명이 이들에 의해 한정되는 것은 전혀 아니다.
[윤활제 조성물의 조제]
2환 액정 화합물로서, 이하의 식 (6) 내지 (8)로 표시되는 화합물의 혼합물을 준비하였다. 식 (6) 내지 (8)로 표시되는 화합물의 혼합비는 약 1:2:1(몰비)이다.
3환 액정 화합물로서, 이하의 식 (3) 내지 (5)로 표시되는 화합물의 혼합물을 준비하였다. 식 (3) 내지 (5)로 표시되는 화합물의 혼합비는 약 1:2:1(몰비)이다.
상기에서 준비한 2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물을 200℃로 가열하여 각종 비율로 혼합함으로써, 윤활제 조성물을 조제하였다. 조제한 윤활제 조성물을 사용하여, 이하에 설명하는 시험을 행하였다.
[상온에서의 유연성 시험]
윤활제 조성물을 상온(25℃)으로 냉각시킨 후, 스파튤러로 수회 교반하고, 베어링에 봉입하는 시험을 행하였다. 시험에는 볼 스플라인 베어링을 사용하였다.
볼 스플라인 베어링은, 예를 들어 도 4에 도시한 바와 같이, 복수의 전동체(12)를 통해 축(14)을 따라서 직선 이동 가능한 외통(16)을 갖는 소형의 볼 스플라인 베어링(10)이다. 축(14)의 외주면에는, 복수의 전동체(12)가 구름 주행하는 궤도 홈(14a)이 축방향을 따라서 형성되어 있다. 복수의 전동체(12)는, 축(14)의 외주면에 형성된 궤도 홈(14a)과, 외통(16)의 내면 사이에 유지되어 있다. 외통(16)의 단부에는, 복수의 전동체(12)를 방향 전환시키기 위한 엔드캡(18)이 나사 고정 등으로 고정되어 있다. 궤도 홈(14a)을 따라서 구름 주행하는 복수의 전동체(12)는, 엔드캡(18)에 형성된 방향 전환로에서 방향 전환함으로써 무한 순환하게 되어 있다.
윤활제 조성물을 베어링(10)에 봉입할 때에는, 축(14)을 외통(16)으로부터 발취한 후, 외통(16)의 내측에 유지되어 있는 복수의 전동체(12)에 윤활제 조성물을 도포하였다. 복수의 전동체(12)에 윤활제 조성물을 도포한 후, 도 4에 도시한 바와 같이 축(14)에 외통(16)을 다시 조립하였다.
그리고, 윤활제 조성물을 베어링(10)에 봉입하고, 전동체가 순환할 수 있는지 여부에 의해, 윤활제 조성물의 상온에서의 유연성을 판정하였다. 판정 기준은 이하와 같다. 또한, 시험에는 축 직경이 4mm인 소형의 볼 스플라인 베어링(닛본 톰슨 가부시키가이샤제 「LSAG4」)을 사용하였다.
A: 전동체가 순환 가능하고, 윤활제 조성물에 매우 유연성이 있다.
B: 전동체가 순환 가능하고, 윤활제 조성물에 유연성이 있다.
C: 전동체가 순환 불가하며, 윤활제 조성물에 유연성이 없고, 부서지기 쉽다.
이하의 표 1에, 윤활제 조성물에 포함되는 2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물의 혼합비와, 그 윤활제 조성물의 상온에서의 유연성 시험의 결과를 나타낸다.
[표 1]
표 1에 나타내는 결과로부터, 2환 액정 화합물이 3환 액정 화합물보다도 많이 포함되어 있는 쪽이, 윤활제 조성물의 유연성이 향상되는 경향이 있는 것이 판명되었다. 특히, 2환 액정 화합물의 혼합비가 70 이상(단, 2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물의 합계를 100으로 함)인 경우, 윤활제 조성물이 충분한 유연성을 갖고 있으며, 윤활제 조성물을 베어링에 봉입하는 것이 용이하였다. 반대로, 2환 액정 화합물의 혼합비가 10 이하인 경우, 윤활제 조성물이 딱딱해지기 때문에, 전동체가 베어링 내를 순환할 수 없었다.
[가열 시의 유동성 시험]
윤활제 조성물을 가열하였을 때의 유동성을 확인하는 시험을 행하였다. 시험에 사용한 장치를 도 5에 도시한다.
시험에서는, 먼저 윤활제 조성물(약 5mg)을 슬라이드 글래스 상에 부착시켰다. 슬라이드 글래스의 경사각은 70°로 설정하였다. 윤활제 조성물은, 슬라이드 글래스의 상단으로부터 20mm의 위치에 부착시켰다. 슬라이드 글래스 상에 윤활제 조성물을 부착시킨 후, 슬라이드 글래스를 오븐 내에서 소정의 온도에 도달할 때까지 가열하였다. 가열한 슬라이드 글래스를 10분간 방치한 후, 슬라이드 글래스 상에 부착시킨 윤활제 조성물을 눈으로 보아 관찰함으로써, 윤활제 조성물의 유동성을 판정하였다. 판정 기준은 이하와 같다.
○: 슬라이드 글래스 상에서 윤활제 조성물이 늘어져 있지 있다.
×: 슬라이드 글래스 상에서 윤활제 조성물이 늘어져 있다.
이하의 표 2 및 표 3에, 윤활제 조성물에 포함되는 2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물의 혼합비(질량비)와, 그 윤활제 조성물의 가열 시의 유동성 시험의 결과를 나타낸다. 표 2 중의 시료 번호는 표 3 중의 시료 번호에 대응한다.
[표 2]
[표 3]
표 2 및 표 3에 나타내는 결과로부터, 3환 액정 화합물의 혼합비가 20 이상(단, 2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물의 합계를 100으로 함)인 경우, 슬라이드 글래스가 110℃로 가열된 경우에도 윤활제 조성물의 늘어짐이 발생하지 않는 것이 판명되었다. 따라서, 예를 들어 진공 장치의 베이킹 시의 고온(100℃ 정도)에서도 늘어짐이 발생하지 않는 윤활제 조성물을 얻기 위해서는, 3환 액정 화합물의 혼합비가 20 이상인 것이 바람직한 것이 판명되었다.
[고온 하 내구성 시험]
윤활제 조성물을 도 4에 나타내는 베어링(10)에 봉입하고, 외통(16)을 가열하면서 고정한 상태에서 축(14)을 연속적으로 왕복 이동시키는 시험을 행하였다. 시험 중의 베어링(10)의 진동값이 설정값을 초과한 경우, 혹은, 마모분의 이상 발생을 확인한 시점에서 시험을 정지하고, 그 시점의 주행 거리를 측정하였다. 기타 시험 조건은 이하와 같다. 또한, 비교예로서, 시판되고 있는 시클로펜탄계 진공용 윤활제 및 불소계 진공용 윤활제를 각각 베어링에 봉입하고, 마찬가지의 시험을 행하였다. 이들 시험의 결과를, 이하의 표 4에 나타낸다.
(시험 조건)
외통의 가열 온도: 80℃
하중: 중예압(中豫壓)
스트로크: 50mm
최고 속도: 1m/s
윤활제 조성물의 봉입량: 3mg
[표 4]
표 4에 나타내는 결과로부터, 3환 액정 화합물보다도 2환 액정 화합물을 많이 포함하는 쪽이, 윤활제 조성물의 고온 하에서 내구성이 향상되는 것이 판명되었다. 특히, 2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물의 혼합비가 80:20 내지 60:40인 경우, 윤활제 조성물의 고온 하에서 내구성이 현저하게 높은 것이 판명되었다. 또한, 2환 액정 화합물의 혼합비가 40 이상(단, 2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물의 합계를 100으로 함)인 경우, 시판되고 있는 진공용 윤활제와 동등 이상의 고온 하 내구성을 갖는 윤활제 조성물이 얻어지는 것이 판명되었다.
[고온 하 증발 시험]
2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물의 혼합비(질량비)가 6:4인 윤활제 조성물을 준비하였다. 준비한 윤활제 조성물을 100℃, 대기압의 환경 하에 770시간 방치하고, 이하의 식에 의해, 윤활제 조성물의 잔존율을 측정하였다.
잔존율(％)=
(윤활제 조성물의 잔존량(g)/윤활제 조성물의 초기량(g))×100
또한, 비교예로서, 시판되고 있는 시클로펜탄계 진공용 윤활제 및 불소계 진공용 윤활제를 사용하여 마찬가지의 측정을 행하였다. 이들 측정 결과를, 이하의 표 5에 나타낸다.
[표 5]
표 5에 나타내는 결과로부터, 본 발명의 윤활제 조성물은 770시간 경과 후의 잔존율이 100％이며, 100℃의 고온 하에서도 거의 증발하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 한편, 시클로펜탄계 진공용 윤활제의 770시간 경과 후의 잔존율은 92％이며, 증발에 의해 그의 8％가 상실되어 있었다. 이들 결과로부터, 본 발명의 윤활제 조성물은 매우 증발하기 어려우므로, 범용의 그리스 등에 비교하여 장기간 보충하지 않고 계속 사용이 가능한 것을 확인할 수 있었다.
[진공 환경 하 증발 시험]
2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물의 혼합비가 6:4(질량비)인 윤활제 조성물을 준비하였다. 준비한 윤활제 조성물을 23℃, 4.0×10-5Pa의 고진공 분위기 하에 1092시간 방치하고, 상기에 나타낸 식에 의해, 윤활제 조성물의 잔존율(％)을 측정하였다. 측정 결과를, 이하의 표 6에 나타낸다.
[표 6]
표 6에 나타내는 결과로부터, 본 발명의 윤활제 조성물은 1092시간 경과 후의 잔존율이 100％이며, 고진공 분위기 하에서도 거의 증발하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 이 결과로부터, 본 발명의 윤활제 조성물은 고진공 하에 있어서 증발하기 어렵기 때문에, 우주 공간 등의 고진공 하에 있어서 안정적으로 성능을 발휘할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
[포화 증기압 측정 시험]
2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물의 혼합비가 6:4(질량비)인 윤활제 조성물을 준비하였다. 준비한 윤활제 조성물의 포화 증기압과 질량의 변화를, 포화 증기압 평가 장치(VPE-9000, 가부시키가이샤 알박제)를 사용하여 측정하였다. 측정 조건은 이하와 같다.
(측정 조건)
채취량: 20mg
진공도: 0.0012Pa
승온 속도: 2℃/min
증발 개시 온도: 질량이 1％ 감소한 시점의 온도
또한, 비교예로서, 시판되고 있는 시클로펜탄계 진공용 윤활제를 사용하여 마찬가지의 측정을 행하였다. 이들 측정 결과를, 도 6에 나타낸다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 윤활제 조성물의 증발 개시 온도는 180℃이고, 243℃에서의 포화 증기압(최대 증기압)은 1.49×10-1Pa였다. 이에 비해, 시클로펜탄계 진공용 윤활제의 증발 개시 온도는 91℃이고, 259℃에서의 포화 증기압(최대 증기압)은 2.26×10-1Pa였다. 이 결과로부터, 본 발명의 윤활제 조성물은 시판되고 있는 진공용 윤활제보다도 증발하기 어려운 것을 확인할 수 있었다.
[승온 시 압력 측정 시험]
2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물의 혼합비가 6:4(질량비)인 윤활제 조성물을 준비하였다. 준비한 윤활제 조성물을 가열하였을 때의 압력 변화(전압)를, 포화 증기압 평가 장치(VPE-9000, 가부시키가이샤 알박제)를 사용하여 측정하였다. 측정 조건은 이하와 같다.
(측정 조건)
측정 온도: 실온 내지 200℃
승온 속도: 10℃/min
측정 개시 시의 압력: 약 1.0×10-5Pa
또한, 비교예로서, 시판되고 있는 시클로펜탄계 진공용 윤활제 및 불소계 진공용 윤활제를 사용하여 마찬가지의 측정을 행하였다. 이들 측정 결과를, 도 7에 나타낸다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 윤활제 조성물은 200℃ 근방까지 전압이 거의 변화되지 않았다. 이에 비해, 시클로펜탄계 진공용 윤활제는 약 90℃에서 전압이 급격하게 상승하여 증발하기 쉬운 것을 확인할 수 있었다. 이들 결과로부터, 본 발명의 윤활제 조성물은 시판되고 있는 시클로펜탄계 진공용 윤활제에 비해 매우 증발하기 어렵고, 실온 내지 200℃에서 전압이 안정되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
[발진성 시험]
윤활제 조성물을 봉입한 직동 안내 유닛을 연속적으로 동작시킴으로써, 윤활제 조성물의 발진성을 평가하는 시험을 행하였다. 시험에 사용한 직동 안내 유닛을 도 8에 나타낸다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 직동 안내 유닛(20)은, 복수의 전동체(22)를 통해 트랙 레일(24)을 따라서 직선 이동 가능한 슬라이더(26)를 갖는 소형의 직동 안내 유닛(닛본 톰슨 가부시키가이샤제 「LWL9」)이다. 트랙 레일(24)의 양측면에는, 복수의 전동체(22)가 구름 주행하는 궤도 홈(24a)이 길이 방향을 따라서 형성되어 있다. 복수의 전동체(22)는, 트랙 레일(24)의 양측면에 형성된 궤도 홈(24a)과, 슬라이더(26)의 내면과의 사이에 유지되어 있다. 슬라이더(26)의 단부에는, 복수의 전동체(22)를 방향 전환시키기 위한 엔드캡(28)이 나사 고정 등으로 고정되어 있다. 궤도 홈(24a)을 따라서 구름 주행하는 복수의 전동체(22)는, 엔드캡(28)에 형성된 방향 전환로에서 방향 전환함으로써 무한 순환하게 되어 있다.
시험에서는, 먼저 2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물의 혼합비가 6:4(질량비)인 윤활제 조성물과, 2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물의 혼합비가 8:2(질량비)인 윤활제 조성물을 준비하였다. 준비한 윤활제 조성물을 각각 직동 안내 유닛(20)에 봉입하였다. 윤활제 조성물을 직동 안내 유닛(20)에 봉입할 때에는, 트랙 레일(24)를 슬라이더(26)로부터 발취한 후, 슬라이더(26)의 내측에 유지되어 있는 복수의 전동체(22)에 윤활제 조성물을 도포하였다. 복수의 전동체(22)에 윤활제 조성물을 도포한 후, 도 8에 나타내는 바와 같이, 슬라이더(26)를 트랙 레일(24)에 다시 조립하였다.
다음에, 윤활제 조성물을 봉입한 직동 안내 유닛(20)을 챔버 내에서 연속적으로 왕복 동작시켰다. 직동 안내 유닛(20)을 동작시키고 있는 동안, 챔버 내에 HEPA 필터를 통과시킨 클린 에어를 다운 플로우 방식으로 보내옴과 함께, 챔버로부터 배출되는 배기 중의 입자수를, 이하의 표 7에 나타내는 입자경 범위마다 측정하였다. 입자수의 측정에는, 파티클 카운터(리온 가부시키가이샤제, KC-22A)를 사용하였다. 기타 측정 조건은 이하와 같다.
(측정 조건)
직동 안내 유닛의 이동 거리: 500mm
최고 속도: 1m/s
부하: 80N
풍량(샘플링 공기량): 0.38m3/min
측정 시간: 24시간
또한, 비교예로서, 시판되고 있는 시클로펜탄계 진공용 윤활제 및 탄화수소계 저발진용 윤활제를 각각 직동 안내 유닛(20)에 봉입하고, 마찬가지의 시험을 행하였다. 이들 시험의 결과를, 이하의 표 7 및 도 9에 나타낸다.
[표 7]
표 7 및 도 9에 나타내는 결과로부터, 본 발명의 윤활제 조성물은 발진량이 매우 작고, 시판되고 있는 시클로펜탄계 진공용 윤활제 혹은 탄화수소계 저발진용 윤활제와 비교해도 충분히 발진성이 낮은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 2환 액정 화합물이 적은 윤활제 조성물(6:4) 쪽이, 발진성이 보다 낮은 것을 확인할 수 있었다.
본 발명의 윤활 조성물에 2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물의 혼합비는 질량비로, 95:5 내지 15:85이다. 본 발명의 윤활 조성물은 바람직하게는 3환 액정 화합물보다 2환 액정 화합물을 많이 포함한다. 2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물의 혼합비는, 보다 바람직하게는 80:20 내지 60:40으로 할 수 있다.
[부호의 설명]
10 베어링
12 전동체
14 축
16 외통
18 엔드캡
20 직동 안내 유닛
22 전동체
24 트랙 레일
26 슬라이더
28 엔드캡
본 발명자들은, 어떤 특정한 구조를 갖는 2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물을 혼합함으로써, 윤활제로서 우수한 성능을 발휘할 수 있는 액정 혼합물이 얻어지는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다. 즉, 본 발명은 이하를 포함한다.
[1]
이하의 식 (1)로 표시되는 2환 액정 화합물 중 적어도 1종과, 이하의 식 (2)로 표시되는 3환 액정 화합물 중 적어도 1종과, 이하의 식 (3)으로 표시되는 3환 액정 화합물 중 적어도 1종을 포함하는 윤활제 조성물.
식 (1):
[식 중,
R1 및 R2는 동일하거나 또는 다르고, 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다]
식 (2):
[식 중,
R11 및 R21은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20임)이며,
R12, R13, R22 및 R23은 동일하거나 또는 다르고, 수소, 또는 기 -OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20임)이다]
식 (3):
[식 중,
R31 및 R41은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이며,
R32, R33, R42 및 R43은 동일하거나 또는 다르고, 수소, 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다]
[2]
상기 식 (1)에 있어서, 1≤n≤15이며, R'는 메틸인, [1]에 기재된 윤활제 조성물.
[3]
상기 식 (3)에 있어서, R32 또는 R33 및 R42 또는 R43은 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤15이며, R'는 메틸임)인, [1] 또는 [2]에 기재된 윤활제 조성물.
[4]
상기 식 (2)로 표시되는 3환 액정 화합물은, 이하의 식 (4) 내지 (6)으로 표시되는 화합물 중 적어도 1종인, [1] 내지 [3] 중 어느 것에 기재된 윤활제 조성물.
[5]
상기 식 (3)으로 표시되는 3환 액정 화합물은, 이하의 식 (7) 및 (8)로 표시되는 화합물 중 적어도 1종인, [1] 내지 [4] 중 어느 것에 기재된 윤활제 조성물.
[6]
상기 식 (1)로 표시되는 2환 액정 화합물과, 상기 식 (2)로 표시되는 3환 액정 화합물 및 상기 식 (3)으로 표시되는 3환 액정 화합물의 합계의 혼합비가, 질량비로 60:40 내지 4:96인, [1] 내지 [5] 중 어느 것에 기재된 윤활제 조성물.
[7]
상기 2환 액정 화합물의 함유량이 4 내지 40wt％이며, 상기 식 (3)으로 표시되는 3환 액정 화합물의 함유량이 20 내지 64wt％인, [1] 내지 [6] 중 어느 것에 기재된 윤활제 조성물.
[8]
[1] 내지 [7] 중 어느 것에 기재된 윤활제 조성물이 봉입된 베어링.
[발명의 효과]
본 발명에 따르면, 클린 환경 하, 고진공 하, 혹은 고온 하에서의 사용에 적합한 윤활제 조성물 및 그 윤활제 조성물을 봉입한 베어링을 제공할 수 있다.
[도면의 간단한 설명]
도 10은 베어링의 사시도이다.
도 11은 유동성 시험에 사용한 장치의 모식도이다.
도 12는 승온 시 압력 측정 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 직동 안내 유닛의 사시도이다.
도 14는 발진성 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
[발명을 실시하기 위한 형태]
본 발명에 따르면, 이하의 식 (1)로 표시되는 2환 액정 화합물 중 적어도 1종과, 이하의 식 (2)로 표시되는 3환 액정 화합물 중 적어도 1종과, 이하의 식 (3)으로 표시되는 3환 액정 화합물 중 적어도 1종을 포함하는 윤활제 조성물이 제공된다.
식 (1):
[식 중,
R1 및 R2는 동일하거나 또는 다르고, 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다]
식 (2):
[식 중,
R11 및 R21은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20임)이며,
R12, R13, R22 및 R23은 동일하거나 또는 다르고, 수소, 또는 기 -OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20임)이다]
식 (3):
[식 중,
R31 및 R41은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이며,
R32, R33, R42 및 R43은 동일하거나 또는 다르고, 수소, 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다]
식 (1) 내지 (3)에 있어서, R1, R2, R11, R12, R13, R21, R22, R23, R31, R32, R33, R41, R42 및 R43은 코어 구조에 연결되고, 분자의 윤활성을 담당하는 쇄상 기이다. R1, R2, R11, R12, R13, R21, R22, R23, R31, R32, R33, R41, R42 및 R43을 적절하게 선택함으로써, 분자 전체의 사이즈(장경)나 극성을 조절할 수 있다.
식 (1) 내지 (3)에 있어서의 R의 예로서는, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 1-메틸-n-부틸기, 2-메틸-n-부틸기, 3-메틸-n-부틸기, 1,1-디메틸-n-프로필기, 1,2-디메틸-n-프로필기, 2,2-디메틸-n-프로필기, 1-에틸-n-프로필기, n-헥실기, 1-메틸-n-펜틸기, 2-메틸-n-펜틸기, 3-메틸-n-펜틸기, 4-메틸-n-펜틸기, 1,1-디메틸-n-부틸기, 1,2-디메틸-n-부틸기, 1,3-디메틸-n-부틸기, 2,2-디메틸-n-부틸기, 2,3-디메틸-n-부틸기, 3,3-디메틸-n-부틸기, 1-에틸-n-부틸기, 2-에틸-n-부틸기, 1,1,2-트리메틸-n-프로필기, 1, 2,2-트리메틸-n-프로필기, 1-에틸-1-메틸-n-프로필기, 1-에틸-2-메틸-n-프로필기, n-헵틸기, 1-메틸-n-헥실기, 2-메틸-n-헥실기, 3-메틸-n-헥실기, 1,1-디메틸-n-펜틸기, 1,2-디메틸-n-펜틸기, 1,3-디메틸-n-펜틸기, 2,2-디메틸-n-펜틸기, 2,3-디메틸-n-펜틸기, 3,3-디메틸-n-펜틸기, 1-에틸-n-펜틸기, 2-에틸-n-펜틸기, 3-에틸-n-펜틸기, 1-메틸-1-에틸-n-부틸기, 1-메틸-2-에틸-n-부틸기, 1-에틸-2-메틸-n-부틸기, 2-메틸-2-에틸-n-부틸기, 2-에틸-3-메틸-n-부틸기, n-옥틸기, 1-메틸-n-헵틸기, 2-메틸-n-헵틸기, 3-메틸-n-헵틸기, 1,1-디메틸-n-헥실기, 1,2-디메틸-n-헥실기, 1,3-디메틸-n-헥실기, 2,2-디메틸-n-헥실기, 2,3-디메틸-n-헥실기, 3,3-디메틸-n-헥실기, 1-에틸-n-헥실기, 2-에틸-n-헥실기, 3-에틸-n-헥실기, 1-메틸-1-에틸-n-펜틸기, 1-메틸-2-에틸-n-펜틸기, 1-메틸-3-에틸-n-펜틸기, 2-메틸-2-에틸-n-펜틸기, 2-메틸-3-에틸-n-펜틸기, 3-메틸-3-에틸-n-펜틸기, n-노닐기, n-데실기, n-운데실기, n-도데실기 등을 들 수 있다.
식 (1)에 있어서, R1 및 R2는 동일하거나 또는 다르고, 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, 바람직하게는 1≤n≤15이며, 보다 바람직하게는 4≤n≤12이며, 특히 바람직하게는 8≤n≤10이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다.
식 (1)에 있어서, 바람직하게는 1≤n≤15이며, R'는 메틸이다.
식 (2)에 있어서, R11 및 R21은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, 바람직하게는 4≤n≤16이며, 보다 바람직하게는 8≤n≤12임)이다.
식 (2)에 있어서, R12, R13, R22 및 R23은 동일하거나 또는 다르고, 수소, 또는 기 -OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, 바람직하게는 4≤n≤16이며, 보다 바람직하게는 8≤n≤12임)이다.
식 (3)에 있어서, R31 및 R41은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, 바람직하게는 4≤n≤16이며, 보다 바람직하게는 4≤n≤12이며, 특히 바람직하게는 6≤n≤8이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다.
식 (3)에 있어서, R32, R33, R42 및 R43은 동일하거나 또는 다르고, 수소, 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, 바람직하게는 4≤n≤16이며, 보다 바람직하게는 4≤n≤12이며, 특히 바람직하게는 6≤n≤8이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다.
또한, 식 (3)에 있어서, 바람직하게는 R32 또는 R33 및 R42 또는 R43은 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤15이며, R'는 메틸임)이다.
식 (2)로 표시되는 3환 액정 화합물은, 이하의 식 (4) 내지 (6)으로 표시되는 화합물 중 적어도 1종인 것이 바람직하다.
식 (3)으로 표시되는 3환 액정 화합물은, 이하의 식 (7) 및 (8)로 표시되는 화합물 중 적어도 1종인 것이 바람직하다.
식 (1)로 표시되는 2환 액정 화합물은, 이하의 식 (9) 내지 (11)로 표시되는 화합물 중 적어도 1종인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 식 (2)로 표시되는 3환 액정 화합물은 단독으로 사용해도 되지만, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 예를 들어, 상기 식 (4) 내지 (6)으로 표시되는 화합물 중 어느 것을 단독으로 사용해도 되지만, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 또한, 상기 식 (4) 내지 (6)으로 표시되는 화합물을 모두 혼합하여 사용해도 된다.
본 발명에 있어서, 식 (3)으로 표시되는 3환 액정 화합물은 단독으로 사용해도 되지만, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 예를 들어, 상기 식 (7) 및 (8)로 표시되는 화합물 중 어느 것을 단독으로 사용해도 되지만, 이들을 혼합하여 사용해도 된다.
본 발명에 있어서, 식 (1)로 표시되는 2환 액정 화합물은 단독으로 사용해도 되지만, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 예를 들어, 상기 식 (9) 내지 (11)로 표시되는 화합물 중 어느 것을 단독으로 사용해도 되지만, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 또한, 상기 식 (9) 내지 (11)로 표시되는 화합물을 모두 혼합하여 사용해도 된다.
식 (1)로 표시되는 2환 액정 화합물 및 식 (2)로 표시되는 3환 액정 화합물의 제조 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 공지된 반응을 조합함으로써 제조할 수 있다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제2017-105874호 공보에 기재된 방법에 준하여 제조할 수 있다.
식 (3)으로 표시되는 3환 액정 화합물의 제조 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 공지된 반응을 조합함으로써 제조할 수 있다. 식 (3)으로 표시되는 3환 액정 화합물의 제조 방법의 일례를 나타내면, 이하와 같다.
알코올 화합물(예를 들어 R31-OH)이나 페놀 화합물(예를 들어 HO-[3환 골격 구조]-OH)과 알칼리 금속이나 알칼리 금속 알코올레이트를 사용하여, 할로겐 화합물(예를 들어 R31-X나 X-[3환 골격 구조]-X(X는 염소 원자, 브롬 원자 또는 요오드 원자 등의 할로겐 원자))과 반응시키는 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 일본 특허 제5916916호에 기재된 방법에 준하여 조제할 수 있다.
특히, 식 (3)으로 표시되는 3환 액정 화합물은, 이하와 같이 하여 조제할 수 있다.
식
[식 중,
R31은 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이며,
R32 및 R33은 동일하거나 또는 다르고, 수소, 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다]
으로 표시되는 화합물을 적어도 1종,
식
[식 중,
R41은 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이며,
R42 및 R43은 동일하거나 또는 다르고, 수소, 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다]
으로 표시되는 화합물을 적어도 1종, 및
식
으로 표시되는 화합물을 적절한 반응 조건 하에 반응시켜, 하기 화합물
[식 중, R31, R32, R33, R41, R42 및 R43은 위에서 정의한 바와 같다]
의 몰비 1:2:1의 혼합물을 얻는다.
또한, 상기 알칼리 금속으로서는, 탄산칼륨, 수산화칼륨, 수산화나트륨 등을 들 수 있다. 또한 상기 알칼리 금속 알코올레이트로서는, 나트륨에틸레이트, 나트륨메틸레이트, tert-부톡시나트륨, tert-부톡시칼륨 등을 들 수 있다.
또한, 상기 반응에는 종래 공지된 각종 유기 용매가 사용 가능하고, 예를 들어 디에틸에테르, 테트라히드로푸란(THF), 아세톤, 톨루엔이 사용 가능하다.
다른 방법으로서, 이하와 같이 하여 조제할 수도 있다.
식
[식 중,
R31은 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이며,
R32 및 R33은 동일하거나 또는 다르고, 수소, 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다]
으로 표시되는 화합물을 적어도 1종,
식
[식 중,
R41은 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이며,
R42 및 R43은 동일하거나 또는 다르고, 수소, 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 1≤n≤20이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다]
으로 표시되는 화합물을 적어도 1종, 및
식
으로 표시되는 테레프탈알데히드를 적절한 반응 조건 하에 반응시켜, 하기 화합물
[식 중, R31, R32, R33, R41, R42 및 R43은 위에서 정의한 바와 같다]
의 몰비 1:2:1의 혼합물을 얻는다.
본 발명에 관한 윤활제 조성물은 매우 증발하기 어렵기 때문에(예를 들어, 온도 100℃의 분위기에 있어서 600시간 경과 후의 잔존율이 95％ 이상), 범용의 그리스 등에 비교하여 장기간 보충하지 않고 계속 사용이 가능하다는 이점을 갖는다.
본 발명에 관한 윤활제 조성물은 고진공 하에 있어서 증발하기 어렵기 때문에(예를 들어, 온도 25℃, 압력 10-5Pa의 분위기에서 1000시간 경과 후의 잔존율이 95％ 이상), 우주 공간 등의 고진공 하에 있어서 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명에 관한 윤활제 조성물은 발진성이 매우 낮기 때문에, 예를 들어 높은 청정도가 요구되는 클린 룸 내에 설치되는 반도체 제조 장치에의 사용에게 적합하다.
본 발명에 관한 윤활제 조성물은 증발하기 어렵고, 발진성이 낮다. 또한, 본 발명에 관한 윤활제 조성물은 고진공 하 또는 고온 하에 있어서 안정적으로 성능을 발휘할 수 있다. 따라서, 본 발명에 관한 윤활제 조성물은 베어링용의 윤활제로서 우수한 성능을 발휘할 수 있다.
본 발명에 관한 윤활제 조성물을 봉입한 베어링은, 예를 들어 클린 룸 내에 설치되는 반도체 제조 장치에 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 관한 윤활제 조성물을 봉입한 베어링은, 우주 공간 등의 고진공 하에서 설치되는 기계나 장치에 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 관한 윤활제 조성물을 봉입한 베어링은, 정밀 기계, 메인터넌스가 어려운 풍력 발전 장치, 면진 장치 등에 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 윤활제 조성물을 봉입한 베어링의 구체예로서는, 전동팬 모터 및 와이퍼 모터 등의 자동차 전장품에 사용되는 베어링, 물 펌프 및 전자 클러치 장치 등의 자동차 엔진 보조 기기 등이나 구동계에 사용되는 구름 베어링, 산업 기계 장치용의 소형 내지 대형의 범용 모터 등의 회전 장치에 사용되는 구름 베어링, 공작 기계의 주축 베어링 등의 고속 고정밀도 회전 베어링, 에어컨 팬 모터 및 세탁기 등의 가정 전화 제품의 모터나 회전 장치에 사용되는 구름 베어링, HDD 장치 및 DVD 장치 등의 컴퓨터 관련 기기의 회전부에 사용되는 구름 베어링, 복사기 및 자동 개찰 장치 등의 사무기의 회전부에 사용되는 구름 베어링, 그리고 전철 및 화차의 차축 베어링을 들 수 있다.
본 발명의 윤활제 조성물이, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에 있어서 포함해도 되는 기타 성분에 대하여, 차례로 설명한다. 이들은 기본적으로 윤활제의 함유 성분으로서 종래 공지된 물질이며, 그 함유량은 특별히 달리 언급하지 않는 한, 종래 공지된 범위에서 당업자가 적절히 선택할 수 있다. 또한, 어느 성분도 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
(액정 화합물)
식 (1) 내지 (3)으로 표시되는 화합물은 액정 화합물이지만, 본 발명의 윤활제 조성물은 그 이외의 액정 화합물을 함유해도 된다.
그러한 액정 화합물로서는, 스멕틱상 혹은 네마틱상을 나타내는 액정 화합물, 알킬술폰산, 나피온막계의 구조를 갖는 화합물, 알킬카르복실산, 알킬술폰산 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명의 윤활제 조성물은 일본 특허 제5916916호나 일본 특허 공개 제2017-105874호 명세서에 기재된 액정 화합물을 함유해도 된다.
(기유)
본 발명의 윤활제 조성물과, 종래 공지된 각종 윤활제 기유를 혼합하여 사용해도 된다.
상기 기유의 예로서는, 특별히 한정되지 않지만, 광유, 고정제 광유, 합성 탄화수소유, 파라핀계 광유, 알킬디페닐에테르유, 에스테르유, 실리콘유, 나프텐계 광유 및 불소유 등을 들 수 있다.
(기타 첨가제)
그 밖에도, 본 발명의 윤활제 조성물에 첨가 가능한 첨가제로서는, 베어링유, 기어유 및 작동유 등의 윤활제에 사용되고 있는 각종 첨가제, 즉 극압제, 배향 흡착제, 마모 방지제, 마모 조정제, 유성제, 산화 방지제, 점도 지수 향상제, 유동점 강하제, 청정 분산제, 금속 불활성화제, 부식 방지제, 방청제, 소포제, 고체 윤활제 등을 들 수 있다.
상기 극압제의 예로서는, 염소계 화합물, 황계 화합물, 인산계 화합물, 히드록시카르복실산 유도체 및 유기 금속계 극압제를 들 수 있다. 극압제를 첨가함으로써, 본 발명의 도전성 윤활제의 내마모성이 향상된다.
상기 배향 흡착제의 예로서는, 실란 커플링제, 티타늄 커플링제, 알루미늄 커플링제 등의 각종 커플링제로 대표되는 유기 실란이나 유기 티타늄, 유기 알루미늄 등을 들 수 있다. 배향 흡착제를 첨가함으로써, 본 발명의 윤활제 조성물에 포함되는 액정 화합물의 액정 배향을 강화하여, 본 발명의 윤활제 조성물로 형성되는 피막의 두께와 그 강도가 강화될 수 있다.
본 발명의 윤활제 조성물은, 식 (1) 내지 (3)으로 표시되는 화합물이나 기타 성분을 종래 공지된 방법으로 혼합함으로써 조제할 수 있다. 본 발명의 윤활제 조성물의 조제 방법의 일례를 나타내면, 이하와 같다.
윤활제 조성물의 구성 성분을 통상의 방법으로 혼합하고, 그 후 필요에 따라서 롤 밀, 탈포 처리, 필터 처리 등을 행하여 본 발명의 윤활제 조성물을 얻는다. 혹은, 윤활제 조성물의 기름 성분을 먼저 혼합하고, 이어서 첨가제 등의 기타 성분을 첨가하여 혼합하고, 필요에 따라서 상기 탈포 처리 등을 행함으로써도, 윤활제 조성물을 조제할 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 더욱 구체적인 실시예에 대하여 설명하지만, 본 발명이 이들에 의해 한정되는 것은 전혀 아니다.
[윤활제 조성물의 조제]
식 (1)로 표시되는 2환 액정 화합물로서, 이하의 식 (9) 내지 (11)로 표시되는 화합물의 혼합물을 준비하였다. 식 (9) 내지 (11)로 표시되는 화합물의 혼합비는 약 1:2:1(몰비)이다.
식 (2)로 표시되는 3환 액정 화합물로서, 이하의 식 (4) 내지 (6)으로 표시되는 화합물의 혼합물을 준비하였다. 식 (4) 내지 (6)으로 표시되는 화합물의 혼합비는 약 1:2:1(몰비)이다.
식 (3)으로 표시되는 3환 액정 화합물로서, 이하의 식 (7) 및 (8)로 표시되는 화합물을 각각 준비하였다.
즉, 2환 액정 화합물(식 (9) 내지 (11)로 표시되는 화합물의 혼합물)과, 3종류의 3환 액정 화합물을 준비하였다. 3종류의 3환 액정 화합물을, 이하 다음과 같이 칭하는 것으로 한다.
3환 액정 화합물 LC1: 식 (4) 내지 (6)으로 표시되는 화합물의 혼합물
3환 액정 화합물 LC2: 식 (7)로 표시되는 화합물
3환 액정 화합물 LC3: 식 (8)로 표시되는 화합물
상기에서 준비한 2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물 LC1 내지 LC3을 200℃로 가열하여 각종 비율로 혼합함으로써, 이하의 표 1에 나타내는 윤활제 조성물(시료 번호 1 내지 23)을 조제하였다. 표 중의 숫자는 질량％를 나타낸다.
[표 1]
조제한 윤활제 조성물을 사용하여, 이하의 복수 종류의 시험을 행하였다.
[상온에서의 유연성 시험]
윤활제 조성물을 상온(25℃)으로 냉각시킨 후, 스파튤러로 수회 교반하고, 베어링에 봉입하는 시험을 행하였다. 시험에는 볼 스플라인 베어링을 사용하였다.
볼 스플라인 베어링은, 예를 들어 도 10에 도시한 바와 같이, 복수의 전동체(12)를 통해 축(14)을 따라서 직선 이동 가능한 외통(16)을 갖는 소형의 볼 스플라인 베어링(10)이다. 축(14)의 외주면에는, 복수의 전동체(12)가 구름 주행하는 궤도 홈(14a)이 축방향을 따라서 형성되어 있다. 복수의 전동체(12)는, 축(14)의 외주면에 형성된 궤도 홈(14a)과, 외통(16)의 내면 사이에 유지되어 있다. 외통(16)의 단부에는, 복수의 전동체(12)를 방향 전환시키기 위한 엔드캡(18)이 나사 고정 등으로 고정되어 있다. 궤도 홈(14a)을 따라서 구름 주행하는 복수의 전동체(12)는, 엔드캡(18)에 형성된 방향 전환로에서 방향 전환함으로써 무한 순환하게 되어 있다.
윤활제 조성물을 베어링(10)에 봉입할 때에는, 축(14)을 외통(16)으로부터 발취한 후, 외통(16)의 내측에 유지되어 있는 복수의 전동체(12)에 윤활제 조성물을 도포하였다. 복수의 전동체(12)에 윤활제 조성물을 도포한 후, 도 10에 도시한 바와 같이 축(14)에 외통(16)을 다시 조립하였다.
그리고, 윤활제 조성물을 베어링(10)에 봉입하고, 전동체가 순환할 수 있는지 여부에 의해, 윤활제 조성물의 상온에서의 유연성을 판정하였다. 판정 기준은 이하와 같다. 또한, 시험에는 축 직경이 4mm인 소형의 볼 스플라인 베어링(닛본 톰슨 가부시키가이샤제 「LSAG4」)을 사용하였다.
A: 전동체가 순환 가능하고, 윤활제 조성물에 매우 유연성이 있다.
B: 전동체가 순환 가능하고, 윤활제 조성물에 유연성이 있다.
C: 전동체가 순환 불가하며, 윤활제 조성물에 유연성이 없고, 부서지기 쉽다.
상기 표 1에, 윤활제 조성물의 상온에서의 유연성 시험의 결과를 나타낸다.
표 1에 나타내는 결과로부터, 2환 액정 화합물과, 3환 액정 화합물 LC1과, 3환 액정 화합물 LC2 및 LC3 중 적어도 한쪽을 포함하는 본 발명의 윤활제 조성물(시료 번호 2, 3, 4, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 14, 15, 16, 18, 19, 20, 21)은 적당한 유연성을 갖고, 베어링에 봉입해도 전동체가 순환 가능한 상태이었다.
특히, 2환 액정 화합물과, 3환 액정 화합물 LC1 내지 LC3의 합계의 혼합비가, 질량비로 60:40 내지 4:96인 경우(시료 번호 2, 3, 4, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 14, 15, 16, 18, 19, 20, 21), 윤활제 조성물이 충분한 유연성을 갖고 있으며, 윤활제 조성물을 베어링에 봉입하는 것이 용이하였다.
[가열 시의 유동성 시험]
윤활제 조성물을 가열하였을 때의 유동성을 확인하는 시험을 행하였다. 시험에 사용한 장치를 도 11에 도시한다.
시험에서는, 먼저 윤활제 조성물(약 5mg)을 슬라이드 글래스 상에 부착시켰다. 슬라이드 글래스의 경사각은 70°로 설정하였다. 윤활제 조성물은 슬라이드 글래스의 상단으로부터 20mm의 위치에 부착시켰다. 슬라이드 글래스 상에 윤활제 조성물을 부착시킨 후, 슬라이드 글래스를 오븐 내에서 소정의 온도에 도달할 때까지 가열하였다. 가열한 슬라이드 글래스를 10분간 방치한 후, 슬라이드 글래스 상에 부착시킨 윤활제 조성물을 눈으로 보아 관찰함으로써, 윤활제 조성물의 유동성을 판정하였다. 판정 기준은 이하와 같다.
○: 슬라이드 글래스 상에서 윤활제 조성물이 늘어져 있지 있다.
×: 슬라이드 글래스 상에서 윤활제 조성물이 늘어져 있다.
이하의 표 2에, 윤활제 조성물의 가열 시의 유동성 시험의 결과를 나타낸다. 표 2 중의 시료 번호는 표 1 중의 시료 번호에 대응한다.
[표 2]
표 2에 나타내는 결과로부터, 본 발명의 윤활제 조성물은, 2환 액정 화합물의 함유량이 45wt％를 초과하는 경우(시료 번호 2, 3, 4), 115℃로 가열되면 융해(액화)되어 늘어져버리는 것이 판명되었다. 따라서, 예를 들어 진공 장치의 베이킹 시의 고온(100℃ 정도)에서도 늘어짐이 발생하지 않는 윤활제 조성물을 얻기 위해서는, 윤활제 조성물에 포함되는 2환 액정 화합물의 함유량이 4 내지 40wt％인 것이 바람직한 것이 판명되었다.
이상의 시험 결과로부터, 상온에서 베어링에 봉입하는 것이 용이하고, 또한 예를 들어 100℃의 고온에서도 베어링으로부터 늘어지지 않는 윤활제 조성물을 얻기 위해서는, 2환 액정 화합물의 함유량이 4 내지 40wt％이며, 3환 액정 화합물 LC2 및 LC3의 함유량이 20 내지 64wt％인 것이 바람직한 것이 판명되었다.
[고온 하 내구성 시험]
상기에서 준비한 2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물 LC1 내지 LC3을 이하의 표 3에 나타내는 질량비로 혼합하여 윤활제 조성물을 조제하였다. 조제한 윤활제 조성물을, 도 10에 나타내는 베어링(10)에 봉입하고, 외통(16)을 가열하면서 고정한 상태에서 축(14)을 연속적으로 왕복 이동시키는 시험을 행하였다. 시험 중의 베어링(10)의 진동값이 설정값을 초과한 경우, 혹은 마모분의 이상 발생을 확인한 시점에서 시험을 정지하고, 그 시점의 주행 거리를 측정하였다. 기타 시험 조건은 이하와 같다. 또한, 비교예로서, 시판되고 있는 시클로펜탄계 진공용 윤활제 및 불소계 진공용 윤활제를 각각 베어링에 봉입하고, 마찬가지의 시험을 행하였다. 이들 시험의 결과를, 이하의 표 3에 나타낸다.
(시험 조건)
외통의 가열 온도: 80℃
하중: 중예압
스트로크: 50mm
최고 속도: 1m/s
윤활제 조성물의 봉입량: 3mg
[표 3]
표 3에 나타내는 결과로부터, 2환 액정 화합물과, 3환 액정 화합물 LC1 내지 LC3을 함유하는 본 발명의 윤활제 조성물은, 베어링용의 윤활제로서 충분한 고온 하 내구성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
[승온 시 압력 측정 시험]
2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물 LC1의 혼합비가 질량비로 60:40인 윤활제 조성물 (1)을 준비하였다. 또한, 2환 액정 화합물, 3환 액정 화합물 LC1, 3환 액정 화합물 LC2 및 3환 액정 화합물 LC3의 혼합비가 질량비로 1:1:1:1인 윤활제 조성물 (2)를 준비하였다. 준비한 윤활제 조성물을 가열하였을 때의 압력 변화(전압)를, 포화 증기압 평가 장치(VPE-9000, 가부시키가이샤 알박제)를 사용하여 측정하였다. 측정 조건은 이하와 같다.
(측정 조건)
측정 온도: 실온 내지 200℃
승온 속도: 10℃/min
측정 개시 시의 압력: 약 1.0×10-5Pa
또한, 비교예로서, 시판되고 있는 시클로펜탄계 진공용 윤활제 및 불소계 진공용 윤활제를 사용하여 마찬가지의 측정을 행하였다. 이들 측정 결과를, 도 12에 나타낸다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 윤활제 조성물 (2)는 200℃ 근방까지 전압이 거의 변화되지 않았다. 이에 비해, 시클로펜탄계 진공용 윤활제는 약 90℃에서 전압이 급격하게 상승하여 증발하기 쉬운 것을 확인할 수 있었다. 이들 결과로부터, 본 발명의 윤활제 조성물은 시판되고 있는 시클로펜탄계 진공용 윤활제에 비해 증발하기 어렵고, 실온 내지 200℃에서 전압이 안정되어 있음을 확인할 수 있었다.
[발진성 시험]
윤활제 조성물을 봉입한 직동 안내 유닛을 연속적으로 동작시킴으로써, 윤활제 조성물의 발진성을 평가하는 시험을 행하였다. 시험에 사용한 직동 안내 유닛을 도 13에 나타낸다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 직동 안내 유닛(20)은, 복수의 전동체(22)를 통해 트랙 레일(24)을 따라서 직선 이동 가능한 슬라이더(26)를 갖는 소형의 직동 안내 유닛(닛본 톰슨 가부시키가이샤제 「LWL9」)이다. 트랙 레일(24)의 양측면에는, 복수의 전동체(22)가 구름 주행하는 궤도 홈(24a)이 길이 방향을 따라서 형성되어 있다. 복수의 전동체(22)는, 트랙 레일(24)의 양측면에 형성된 궤도 홈(24a)과, 슬라이더(26)의 내면 사이에 유지되어 있다. 슬라이더(26)의 단부에는, 복수의 전동체(22)를 방향 전환시키기 위한 엔드캡(28)이 나사 고정 등으로 고정되어 있다. 궤도 홈(24a)을 따라서 구름 주행하는 복수의 전동체(22)는, 엔드캡(28)에 형성된 방향 전환로에서 방향 전환함으로써 무한 순환하게 되어 있다.
시험에서는, 먼저 이하의 3종류의 윤활제 조성물을 준비하였다.
윤활제 조성물 (1): 2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물 LC1의 혼합비가 질량비로 60:40인 윤활제 조성물
윤활제 조성물 (2): 2환 액정 화합물, 3환 액정 화합물 LC1, 3환 액정 화합물 LC2 및 3환 액정 화합물 LC3의 혼합비가 질량비로 1:1:1:1인 윤활제 조성물
윤활제 조성물 (3): 2환 액정 화합물과 3환 액정 화합물 LC1의 혼합비가 질량비로 80:20인 윤활제 조성물
준비한 윤활제 조성물을, 각각 직동 안내 유닛(20)에 봉입하였다. 윤활제 조성물을 직동 안내 유닛(20)에 봉입할 때에는, 트랙 레일(24)를 슬라이더(26)로부터 발취한 후, 슬라이더(26)의 내측에 유지되어 있는 복수의 전동체(22)에 윤활제 조성물을 도포하였다. 복수의 전동체(22)에 윤활제 조성물을 도포한 후, 도 13에 나타내는 바와 같이, 슬라이더(26)를 트랙 레일(24)에 다시 조립하였다.
다음에, 윤활제 조성물을 봉입한 직동 안내 유닛(20)을 챔버 내에서 연속적으로 왕복 동작시켰다. 직동 안내 유닛(20)을 동작시키고 있는 동안, 챔버 내에 HEPA 필터를 통과시킨 클린 에어를 다운 플로우 방식으로 보내옴과 함께, 챔버로부터 배출되는 배기 중의 입자수를, 이하의 표 4에 나타내는 입자경 범위마다 측정하였다. 입자수의 측정에는, 파티클 카운터(리온 가부시키가이샤제, KC-22A)를 사용하였다. 기타 측정 조건은 이하와 같다.
(측정 조건)
직동 안내 유닛의 이동 거리: 500mm
최고 속도: 1m/s
부하: 80N
풍량(샘플링 공기량): 0.38m3/min
측정 시간: 24시간
또한, 비교예로서, 시판되고 있는 시클로펜탄계 진공용 윤활제 및 탄화수소계 저발진용 윤활제를 각각 직동 안내 유닛(20)에 봉입하고, 마찬가지의 시험을 행하였다. 이들 시험의 결과를, 이하의 표 4 및 도 14에 도시한다.
[표 4]
표 4 및 도 14에 나타내는 결과로부터, 본 발명의 윤활제 조성물 (2)는 다른 윤활제 조성물(1), (3)과 비교하여, 발진량이 매우 작고, 예를 들어 클린 환경 하에서 사용하는 베어링용의 윤활제로서 우수한 성능을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 본 발명의 윤활제 조성물 (2)는, 시판되고 있는 시클로펜탄계 진공용 윤활제 혹은 탄화수소계 저발진용 윤활제와 비교해도 충분히 발진성이 낮은 것을 확인할 수 있었다.
[부호의 설명]
10 베어링
12 전동체
14 축
16 외통
18 엔드캡
20 직동 안내 유닛
22 전동체
24 트랙 레일
26 슬라이더
28 엔드캡
Claims (14)
- 식 (1):
[식 중,
R11 및 R21은 동일하거나 또는 다르고, 수소, 기 -OR 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이며,
R12, R13, R22 및 R23은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OR 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다]
로 표시되는 화합물 (1)을 적어도 1종 포함하는 도전성 윤활제. - 제1항에 있어서, R11, R12, R13, R21, R22 및 R23은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12임)인, 식 (1)로 표시되는 화합물 (1)을 적어도 1종 포함하는 도전성 윤활제.
- 제2항에 있어서, R11, R12 및 R13이 -CH=CH-기에 대하여 파라 위치 및 2개소의 메타 위치에 치환되고, R21, R22 및 R23이 -CH=CH-기에 대하여 파라 위치 및 2개소의 메타 위치에 치환되는, 식 (1)로 표시되는 화합물 (1)을 적어도 1종 포함하는 도전성 윤활제.
- 제1항에 있어서, R11 및 R21은 수소이며,
R12, R13, R22 및 R23은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)인,
식 (1)로 표시되는 화합물 (1)을 적어도 1종 포함하는 도전성 윤활제. - 제4항에 있어서, R12 및 R13이 -CH=CH-기에 대하여 파라 위치 및 1개소의 메타 위치에 치환되고, R22 및 R23이 -CH=CH-기에 대하여 파라 위치 및 1개소의 메타 위치에 치환되는, 식 (1)로 표시되는 화합물 (1)을 적어도 1종 포함하는 도전성 윤활제.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 식 (1)에 있어서의 -CH=CH-에 결합하는 기가 트랜스의 위치 관계에 있는 도전성 윤활제.
- 제1항에 있어서, 식 (1)로 표시되는 화합물 (1)이 -50℃로부터 +300℃의 온도 범위에 있어서 스멕틱 액정상을 나타내는 도전성 윤활제.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 전극 면적 1cm2, 전극간 거리 5㎛의 셀에 주입하고, 전극간에 5V의 전압을 인가하였을 때, 30℃ 내지 300℃의 온도 범위에 있어서 0.07μA 이상의 도전성을 갖는 도전성 윤활제.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 전극 면적 1cm2, 전극간 거리 5㎛의 셀에 주입하고, 전극간에 5V의 전압을 인가하였을 때, 30℃ 내지 90℃의 온도 범위에 있어서 10,000μA 이상의 도전성을 갖는 도전성 윤활제.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 카본 및 금속을 모두 포함하지 않는 도전성 윤활제.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 식 (1)로 표시되는 화합물 (1)이 형광 물질인 도전성 윤활제.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 식 (1)로 표시되는 화합물 (1)이 식 (1'):
[식 중, R11, R12, R13, R21, R22 및 R23은 식 (1) 중의 R11, R12, R13, R21, R22 및 R23과 동일한 의미이다]
로 표시되는 트랜스체인 도전성 윤활제. - 식 (1):
[식 중,
R11 및 R21은 동일하거나 또는 다르고, 수소, 기 -OR 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이며,
R12, R13, R22 및 R23은 동일하거나 또는 다르고, 기 -OR 또는 기 -OCH2CH2CH(R')CH2CH2OR(R은 직쇄 또는 분지쇄의 CnH2n+1이며, 4≤n≤12이며, R'는 메틸 또는 에틸임)이다]
로 표시되는 화합물 (1)의 도전성 윤활제의 제조를 위한 사용. - 서로 접촉하여 상대 운동하는 복수의 기계 요소와, 해당 기계 요소의 접촉면의 적어도 일부에 배치된 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 윤활제를 갖는 기계 장치.
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