WO2016175258A1 - グリース、機構部品、及びグリースの製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a grease, a mechanical component using the grease, and a method for manufacturing the grease.
- Grease is easier to seal than lubricating oil, and is widely used for lubrication of various sliding parts of automobiles and various industrial machines because the machine can be made smaller and lighter.
- grease is mainly composed of a base oil and a thickener, the solid nature of the grease is imparted by the thickener, and the performance of the grease varies greatly depending on the thickener used.
- thickeners examples include fatty acid metal salts such as lithium soap and diurea compounds (see, for example, Patent Document 1).
- diurea compounds have problems in terms of environment and safety to the human body.
- isocyanate compounds that are raw materials for diurea compounds have mutagenic properties and are harmful to the human body.
- many greases using lithium soap, which is a fatty acid metal salt have a low dropping point, and many are not suitable for use at high temperatures.
- Patent Document 2 discloses a biodegradable grease composition that has biodegradability and is excellent in lubricity, heat resistance, and durability, and a base oil and at least one of chitosan and chitin.
- the grease composition characterized by containing as follows is disclosed.
- flaky or powdery chitosan or chitin having a particle size of 4 to 10 ⁇ m is used as a thickener.
- the present invention was made in order to solve the above problems, and has a low environmental load, excellent safety to the human body, an appropriate blending consistency, and a high dropping point, It is another object of the present invention to provide a mechanical component using the grease and a method for producing the grease.
- the present inventors use hydrophilic nanofibers that have a low environmental load and are excellent in safety to the human body, and the thickness of hydrophilic nanofibers of a predetermined thickness is dispersed.
- the present inventors have found that the above problems can be solved and completed the present invention. That is, the present invention relates to the following [1] to [4].
- [1] A grease containing a base oil and hydrophilic nanofibers, in which hydrophilic nanofibers having a thickness (d) of 0.01 to 500 nm are dispersed.
- Step (1) An aqueous dispersion obtained by blending hydrophilic nanofibers having an average thickness (d ′) of 0.01 to 500 nm in water, a base oil, and a dispersion solvent are mixed, and the mixed liquid is mixed. Preparing step.
- the grease of the present invention has a low environmental load, is excellent in safety to the human body, has an appropriate blending consistency, and has a high dropping point.
- the grease of the present invention is a grease (first grease) containing a base oil and hydrophilic nanofibers having a thickness (d) of 0.01 to 500 nm.
- the grease according to another aspect of the present invention is a grease (second grease) obtained by mixing hydrophilic nanofibers having a thickness (d ′) of 0.01 to 500 nm and a base oil.
- an aqueous dispersion obtained by mixing hydrophilic nanofibers having a thickness (d ′) of 0.01 to 500 nm in water, a base oil, and a dispersion solvent are mixed. It is preferable that the obtained grease.
- the second grease may be a grease obtained by removing at least water from the mixed solution after preparing the mixed solution, and removing water and the dispersion solvent from the mixed solution.
- the grease obtained in (1) may be used.
- the details of the aqueous dispersion, the dispersion solvent, and the like are as described in the item “Method for producing grease of the present invention” below.
- the thickness (d) of the hydrophilic nanofibers contained in the grease (that is, the thickness (d) of the hydrophilic nanofibers dispersed in the base oil) is defined.
- the grease of No. 2 defines the thickness (d ′) of the hydrophilic nanofiber before mixing with the base oil.
- the content of the hydrophilic nanofiber is small means that the content of the hydrophilic nanofiber is 20 mass% or less (preferably 15 mass%) based on the total amount of grease (100 mass%). Mass% or less, more preferably 10 mass% or less).
- the “first grease” and the “second grease” are collectively referred to as “the grease of the present invention” or “the grease of one embodiment of the present invention”.
- the grease of one embodiment of the present invention does not impair the effects of the present invention, and is in the range of considering the influence on safety to the human body. You may contain the various additive mix
- the total content of the base oil and the hydrophilic nanofibers in the grease of one embodiment of the present invention is preferably 40% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, based on the total amount (100% by mass) of the grease. More preferably, it is 70 mass% or more, More preferably, it is 80 mass% or more, More preferably, it is 90 mass% or more.
- hydrophilic nanofibers preferable shape such as thickness (d ′), suitable forming material, preferred content range, etc.
- base oil Details (preferred types, properties, ranges of contents, etc.) and details (types, ranges of contents, etc.) of various additives blended with the hydrophilic nanofiber and the base oil are the same as each other.
- the base oil contained in the grease of the present invention is appropriately selected depending on the application, and examples thereof include mineral oil, synthetic oil, and liquid paraffin.
- the base oil may be a base oil composed of only one kind, or may be a mixed base oil using two or more kinds in combination.
- mineral oil examples include, for example, paraffinic mineral oil, intermediate-based mineral oil, or naphthenic mineral oil and other crude oils obtained by atmospheric distillation or atmospheric residue; distillates obtained by distilling these atmospheric residues under reduced pressure;
- the refined oil (more specifically, solvent refining) has been subjected to one or more purification processes such as solvent removal, solvent extraction, hydrocracking, solvent dewaxing, catalytic dewaxing, hydrorefining, etc.
- mineral oils classified into Group 3 of the API (American Petroleum Institute) base oil category are preferable.
- synthetic oils examples include hydrocarbon oils, aromatic oils, ester oils, ether oils, vegetable oils, animal oils, fatty acid esters, and the like.
- hydrocarbon oils examples include normal paraffins, isoparaffins, polybutenes, polyisobutylenes, 1-decene oligomers, poly- ⁇ -olefins (PAO) such as 1-decene and ethylene co-oligomers, and hydrides thereof. .
- aromatic oil examples include alkylbenzenes such as monoalkylbenzene and dialkylbenzene; alkylnaphthalenes such as monoalkylnaphthalene, dialkylnaphthalene and polyalkylnaphthalene;
- ester oils include dibutyl sebacate, di-2-ethylhexyl sebacate, dioctyl adipate, diisodecyl adipate, ditridecyl adipate, ditridecyl glutarate, and methyl acetyl ricinolate; trioctyl trimellitate, tri Aromatic ester oils such as decyl trimellitate and tetraoctyl pyromellitate; polyol esters such as trimethylolpropane caprylate, trimethylolpropane verargonate, pentaerythritol-2-ethylhexanoate, pentaerythritol verargonate Base oils; complex ester base oils such as oligoesters of polyhydric alcohols and mixed fatty acids of dibasic acids and monobasic acids; and the like.
- ether oil examples include polyglycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene glycol monoether, and polypropylene glycol monoether; monoalkyl triphenyl ether, alkyl diphenyl ether, dialkyl diphenyl ether, pentaphenyl ether, tetraphenyl ether, monoalkyl And phenyl ether oils such as tetraphenyl ether and dialkyl tetraphenyl ether.
- polyglycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene glycol monoether, and polypropylene glycol monoether
- monoalkyl triphenyl ether alkyl diphenyl ether, dialkyl diphenyl ether, pentaphenyl ether, tetraphenyl ether, monoalkyl
- phenyl ether oils such as tetraphenyl ether and dialkyl tetraphenyl ether.
- the vegetable oil is an oil derived from a plant, specifically, rapeseed oil, peanut oil, corn oil, cottonseed oil, canola oil, soybean oil, sunflower oil, palm oil, palm oil, safflower oil, Examples are camellia oil, olive oil, peanut oil and the like.
- Animal oils are oils derived from animals, and specifically include lard, cow leg oil, sage oil, sardine oil, herring oil and the like.
- the fatty acid constituting the fatty acid ester is preferably a fatty acid having 8 to 22 carbon atoms, specifically, caprylic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, behenic acid, erucic acid, palmitolein.
- examples include acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, isostearic acid, arachidic acid, ricinoleic acid, 12-hydroxystearic acid and the like.
- Specific fatty acid esters include glycerin fatty acid esters, polyglycerin fatty acid esters, and propylene glycol fatty acid esters.
- glycerol fatty acid ester examples include glycerol monooleate, glycerol monostearate, glycerol monocaprylate, glycerol dioleate, glycerol distearate, and glycerol dicaprylate.
- polyglycerol fatty acid esters examples include diglycerol monooleate, diglycerol monoisostearate, diglycerol dioleate, diglycerol trioleate, diglycerol monostearate, diglycerol distearate, and diglycerol tristearate.
- Diglycerol triisostearate diglycerol monocaprylate, diglycerol dicaprylate, diglycerol tricaprylate, triglycerol monooleate, triglycerol dioleate, triglycerol trioleate, triglycerol tetraoleate, tri Glycerol monostearate, triglycerol distearate, triglycerol tristearate, triglycerol tetrastearate, triglycerol monocaprylate, triglycerol di Prelate, triglycerin tricaprylate, triglycerin tetracaprylate, diglycerin monooleic acid monostearate, diglycerin monooleic acid distearic acid ester, diglycerin monocaprylic acid monostearic acid ester, triglycerin monooleic acid monostearate Acid ester, triglycerin dioleic acid di
- propylene glycol fatty acid ester examples include propylene glycol monooleate, propylene glycol monostearate, propylene glycol monocaprylate, propylene glycol monolaurate, and the like.
- liquid paraffin examples include C m H n (m, where n is an integer of 1 or more, where n ⁇ 2m + 2), an alicyclic hydrocarbon compound having a ring structure, or a mixture thereof.
- the base oil contained in the grease of one embodiment of the present invention includes mineral oils, synthetic oils, and vegetable oils classified into Group 3 of the API base oil category from the viewpoint of affinity with hydrophilic nanofibers. It is preferable that 1 or more types chosen from animal oil, fatty acid ester, and a liquid paraffin are included.
- the kinematic viscosity at 40 ° C. of the base oil used in one embodiment of the present invention is preferably 10 to 400 mm 2 / s, more preferably 15 to 300 mm 2 / s, still more preferably 20 to 200 mm 2 / s, and still more preferably. Is 20 to 130 mm 2 / s. If the kinematic viscosity is 10 mm 2 / s or more, it is possible to suppress the phenomenon that the grease is oil-separated. On the other hand, if the kinematic viscosity is 400 mm 2 / s or less, oil is easily supplied to the sliding portion.
- the base oil used in the present invention may be a mixed base oil prepared by combining a high-viscosity base oil and a low-viscosity base oil and adjusting the kinematic viscosity to the above range.
- the viscosity index of the base oil used in one embodiment of the present invention is preferably 60 or more, more preferably 70 or more, and still more preferably 80 or more.
- the kinematic viscosity and viscosity index at 40 ° C. mean values measured in accordance with JIS K2283: 2003.
- the content of the base oil contained in the grease of one embodiment of the present invention is preferably 40% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and further preferably 60% by mass, based on the total amount (100% by mass) of the grease. As described above, it is more preferably 70% by mass or more, and preferably 99.9% by mass or less.
- the hydrophilic nanofiber means a fibrous material composed of a forming material containing a hydrophilic compound and having a thickness of 500 nm or less, and includes a flake-like material, a powder-like material, and a particulate material.
- a “hydrophilic nanofiber” is determined by molding the target nanofiber (fibrous material) into a sheet-like material and dropping a water droplet onto the surface of the sheet-like material. When the contact angle with water is 90 ° or less, or (2) when the dropped water droplet is quickly absorbed by the sheet, the nanofiber is judged to be a “hydrophilic nanofiber”.
- the “thickness” of the hydrophilic nanofiber is the same as the thickness of a general fibrous material, but is perpendicular to the tangential direction at any point on the side surface of the hydrophilic nanofiber.
- the cut surface is a circle or an ellipse
- the diameter or major axis is the cut surface.
- the cut surface is a polygon
- the diameter of the circumscribed circle of the polygon is indicated.
- the hydrophilic nanofibers having a thickness (d) of 0.01 to 500 nm are dispersed, the hydrophilic nanofibers are formed in a higher order structure in the base oil. Can also be uniformly dispersed. As a result, although the content of the hydrophilic nanofiber is small, a grease having an appropriate blending degree and a high dropping point can be obtained.
- thickness (d) indicates the thickness of the hydrophilic nanofiber dispersed in the base oil, and “hydrophilic nanofiber as a raw material before blending in the base oil described later” It is distinguished from “thickness (d ′)”.
- the thickness (d) of the hydrophilic nanofibers dispersed in the base oil is 0.01 to 500 nm. From the above viewpoint, it is preferably 0.1 to 300 nm, more preferably 1 to 200 nm, and still more preferably. Is 2 to 100 nm.
- the hydrophilic structure dispersed in the base oil is easily formed from the viewpoint of forming a high-order structure with hydrophilic nanofibers and making the hydrophilic nanofibers uniformly dispersed.
- the average thickness (d) of 10 hydrophilic nanofibers arbitrarily selected from nanofibers is 0.01 to 500 nm (more preferably 0.1 to 300 nm, still more preferably 1 to 200 nm, and still more preferably).
- the number of hydrophilic nanofibers having a thickness (d) in the above-mentioned range is 10 or more (10) ( More preferably, 5 or more, and even more preferably 7 or more), and all of the selected 10 hydrophilic nanofibers (d) are hydrophilic nanofibers within the above range. Is more preferable.
- the aspect ratio of the hydrophilic nanofibers contained in the grease of the present invention is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, and still more preferably 15 or more.
- the “aspect ratio” is the ratio of the length to the thickness of the hydrophilic nanofiber to be observed [length / thickness], and the “length” of the hydrophilic nanofiber is the hydrophilic property. The distance between the two most distant points of the nanofiber.
- the thickness of the hydrophilic nanofiber to be observed is measured. It is only necessary to measure the length of only the part where the aspect ratio is possible and the aspect ratio of the part is within the above range.
- the average aspect ratio (hereinafter also referred to as “average aspect ratio”) of 10 arbitrarily selected hydrophilic nanofibers is 5 or more (more preferably). Is preferably 10 or more, more preferably 15 or more.
- the thickness (d ′) of the hydrophilic nanofiber as a raw material before mixing with the base oil is preferably 0.01 to 500 nm, more preferably 0.1 to 300 nm, still more preferably 1 to 200 nm, and still more. Preferably, it is 2 to 100 nm. Further, the average aspect ratio of the hydrophilic nanofibers as a raw material before mixing with the base oil is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, and further preferably 15 or more.
- the “thickness (d)” of the hydrophilic nanofibers dispersed in the base oil and the “thickness (d ′” of the hydrophilic nanofiber as a raw material before blending in the base oil is a value measured using an electron microscope or the like.
- the hydrophilic nanofiber used in one embodiment of the present invention only needs to be formed of a forming material containing a hydrophilic compound.
- the hydrophilic compound include a compound having a functional group having a hydrogen bonding hydroxyl group such as a hydroxyl group and an amino group, and a metal oxide.
- the hydrophilic nanofibers used in one embodiment of the present invention are various from the viewpoint of making the grease low in environmental burden and excellent in safety to the human body, and improving the affinity with the base oil. It preferably contains saccharides, more preferably contains one or more polysaccharides selected from cellulose, carboxymethylcellulose, chitin, and chitosan, and more preferably contains cellulose.
- lignin and hemicellulose may be contained as cellulose.
- modified cellulose for example, lignocellulose etc.
- modified cellulose modified by lignin or hemicellulose and containing a structure derived from lignin or hemicellulose may be used.
- the hydrophilic nanofiber used in one embodiment of the present invention may be a nanofiber whose surface is modified. More specifically, with respect to the surface of the hydrophilic nanofiber, one or more selected from esterification, phosphorylation, urethanization, carbamidation, etherification, carboxymethylation, TEMPO oxidation, and periodate oxidation Hydrophilic nanofibers that have been subjected to modification treatment can also be used.
- the polysaccharide content is preferably 60 to 100% by mass, more preferably 70 to 100% by mass, based on the total amount (100% by mass) of the hydrophilic nanofibers. %, More preferably 80 to 100% by mass, and still more preferably 90 to 100% by mass.
- the degree of polymerization of the polysaccharide is preferably 50 to 3000, more preferably 100 to 1500, still more preferably 150 to 1000, and still more preferably 200 to 800.
- the degree of polymerization of the polysaccharide polymer means a value measured by a viscosity method.
- the content of hydrophilic nanofibers is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 17% by mass, and still more preferably based on the total amount (100% by mass) of the grease. Is 0.7 to 15% by mass, more preferably 1.0 to 10% by mass.
- the content of the hydrophilic nanofiber is 0.1% by mass or more, a grease having an appropriate blending degree and a high dropping point can be obtained.
- the content of the hydrophilic nanofiber is 20% by mass or less, a grease having excellent wear resistance can be obtained.
- the grease of one embodiment of the present invention may further contain various additives blended with general greases within a range that does not impair the effects of the present invention.
- various additives include, for example, a rust inhibitor, an antioxidant, a lubricity improver, a thickener, a modifier, a dispersion aid, a cleaning dispersant, a corrosion inhibitor, an antifoaming agent, an extreme pressure agent, Examples thereof include metal deactivators. These various additives may be used alone or in combination of two or more.
- the grease of one embodiment of the present invention may contain a dispersion solvent and water used for the formation of grease within a range in which the grease state can be maintained.
- the total content of the dispersion solvent and water is preferably 0 to 60% by mass, more preferably 0 to 30% by mass, based on the total amount (100% by mass) of the grease.
- the content is preferably 0 to 10% by mass, and more preferably 0 to 5% by mass.
- the rust inhibitor examples include a carboxylic acid rust inhibitor, an amine rust inhibitor, and a carboxylate rust inhibitor.
- the content of the rust preventive agent is preferably 0.1 to 10.0% by mass based on the total amount (100% by mass) of the grease. More preferred is 0.3 to 8.0% by mass, and further more preferred is 1.0 to 5.0% by mass.
- antioxidant examples include amine-based antioxidants, phenol-based antioxidants, sulfur-based antioxidants, and zinc dithiophosphate.
- the content of the antioxidant is preferably 0.05 to 10% by mass, more preferably based on the total amount (100% by mass) of the grease. Is 0.1 to 7% by mass, more preferably 0.2 to 5% by mass.
- the lubricity improver examples include sulfur compounds (sulfurized oils and fats, sulfurized olefins, polysulfides, sulfurized mineral oils, thiophosphoric acids such as triphenylphosphorothioate, thiocarbamic acids, thioterpenes, dialkylthiodipropionates, etc.), phosphate esters And phosphites (tricresyl phosphate, triphenyl phosphite, etc.).
- the content of the lubricity improver is preferably 0.01 to 20% by mass, based on the total amount (100% by mass) of the grease. More preferred is 0.1 to 10% by mass, and further more preferred is 0.2 to 5% by mass.
- the thickener increases the viscosity of the base oil as necessary, and is added to adjust the base oil containing the thickener to an appropriate kinematic viscosity.
- the thickener include polymethacrylate (PMA), olefin copolymer (OCP), polyalkylstyrene (PAS), styrene-diene copolymer (SCP), and the like.
- PMA polymethacrylate
- OCP olefin copolymer
- PAS polyalkylstyrene
- SCP styrene-diene copolymer
- the content of the thickener is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably based on the total amount (100% by mass) of the grease. Is 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.2 to 5% by mass.
- the grease of one embodiment of the present invention may be a water-resistant grease by adding a modifier in order to control the hydrophilicity of the hydrophilic nanofibers.
- a modifier those utilizing electrostatic interaction are known, and examples thereof include cationic surfactants such as alkyl ketene dimer, fatty acid bisamide, a mixture of rosin emulsion and ammonium sulfate, and polymethacrylate. It is done. Of these modifiers, polymethacrylate is preferred.
- the content of the modifier is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably based on the total amount of the grease (100% by mass). Is 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.2 to 5% by mass.
- dispersion aid examples include succinic acid half ester, urea, various surfactants, and the like.
- the content of the modifier is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably based on the total amount of the grease (100% by mass). Is 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.2 to 5% by mass.
- each content of these additives is preferably 0.01 to 20% by mass based on the total amount (100% by mass) of the grease. More preferably, the content is 0.1 to 10% by mass, and still more preferably 0.2 to 5% by mass.
- the grease of the present invention In the grease of the present invention, a higher order structure is easily formed by hydrophilic nanofibers, and the hydrophilic nanofibers are uniformly dispersed. Therefore, the grease of the present invention has an appropriate blending consistency and a high dropping point even if the content of hydrophilic nanofibers is small.
- the blending degree of the grease according to one embodiment of the present invention at 25 ° C. is preferably 130 to 475, more preferably 160 from the viewpoint of setting the hardness of the grease within an appropriate range and improving low temperature torque characteristics and wear resistance.
- To 445 more preferably 175 to 430, still more preferably 200 to 350.
- the grease penetration is a value measured in accordance with JIS K2220 7: 2013.
- the dropping point of the grease of one embodiment of the present invention is preferably 180 ° C. or higher, more preferably 200 ° C. or higher, and still more preferably 220 ° C. or higher.
- the dropping point of grease is a value measured in accordance with JIS K2220 8: 2013.
- the grease production method of the present invention preferably has at least the following step (1), and more preferably has the following steps (1) and (2).
- Step (1) An aqueous dispersion obtained by blending hydrophilic nanofibers having a thickness (d ′) of 0.01 to 500 nm in water, a base oil, and a dispersion solvent are mixed to prepare a mixed liquid.
- Step (2) A step of removing water from the mixed solution. The grease obtained through these steps suppresses aggregation of hydrophilic nanofibers in the base oil and maintains the shape of the fibers while maintaining the shape of the hydrophilic nanofibers having a thickness (d) of 0.01 to 500 nm.
- Fibers can be dispersed.
- a higher order structure is formed by hydrophilic nanofibers, and a grease in which hydrophilic nanofibers are uniformly dispersed can be manufactured.
- steps (1) and (2) will be described.
- step (1) an aqueous dispersion obtained by blending hydrophilic nanofibers having a thickness (d ′) of 0.01 to 500 nm in water, a base oil, and a dispersion solvent are mixed to prepare a mixture. It is a process to do.
- the details of the hydrophilic nanofiber and the base oil used in the step (1) are as described above.
- the “thickness (d ′)” used herein indicates the thickness of the hydrophilic nanofiber as a raw material before blending in the base oil or water as described above.
- the preferred range of d ′) is the same as above.
- the solid concentration of the aqueous dispersion formed by blending hydrophilic nanofibers is usually 0.1 to 70% by mass, preferably 0.1 to 65% by mass, based on the total amount (100% by mass) of the aqueous dispersion. %, More preferably 0.1 to 60% by mass, still more preferably 0.5 to 55% by mass, and still more preferably 1.0 to 50% by mass.
- the aqueous dispersion can be prepared by mixing hydrophilic nanofibers in water, a surfactant or the like as necessary, and thoroughly stirring manually or by a stirrer.
- the dispersion solvent may be any solvent that is compatible with both water and oil, but N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMAc), and N-methylpyrrolidone (NMP) Aprotic polar solvent such as propanol; alcohols such as propanol, ethylene glycol, propylene glycol, and hexylene glycol; one or more selected from surfactants such as polyglycerin fatty acid ester and sorbitan acid ester are preferable.
- Aprotic polar solvent such as propanol
- alcohols such as propanol, ethylene glycol, propylene glycol, and hexylene glycol
- surfactants such as polyglycerin fatty acid ester and sorbitan acid ester are preferable.
- the amount of the dispersion solvent in the mixed solution prepared in step (1) is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.5 to 40% by mass, based on the total amount (100% by mass) of the mixed solution. More preferably, it is 1.0 to 30% by mass.
- the amount of water in the mixed solution prepared in step (1) is preferably 1 to 60% by mass, more preferably 3 to 50% by mass, and still more preferably 5%, based on the total amount (100% by mass) of the mixed solution. ⁇ 40% by weight.
- the mixing ratio of water and the dispersion solvent [water / dispersion solvent] in the mixed solution prepared in the step (1) is preferably 0.01 to 600, more preferably 0.05 to 400 in terms of mass ratio. More preferably, it is 0.1 to 300, and still more preferably 0.2 to 200.
- the mixture may contain the above-mentioned various additives blended in general grease, together with an aqueous dispersion obtained by blending hydrophilic nanofibers, a base oil, and a dispersion solvent. These components can be mixed and sufficiently stirred manually or by a stirrer to prepare a mixture.
- the following step (2) may be omitted and a dispersion solvent and water may be contained.
- the grease of the present invention can be obtained through a post-treatment step such as homogenization using a roll mill or the like.
- Step (2) is a step of removing at least water from the mixed solution prepared in step (1).
- the dispersion solvent may be removed from the mixed solution together with water.
- a method of removing water and the dispersion solvent a method of heating the mixture and evaporating and removing water and the dispersion solvent is preferable.
- conditions for evaporating and removing water it is preferable to heat the mixture at a temperature range of 0 to 100 ° C. in an environment where the pressure is 0.001 to 0.1 MPa.
- the conditions for evaporating and removing the dispersion solvent are as follows.
- the pressure range is 0.001 to 0.1 MPa, and the temperature range is [boiling point of dispersion solvent (° C.)] ⁇ 120 ° C. to [boiling point of dispersion solvent ( ° C)] It is preferred to heat the mixture at ⁇ 0 ° C. Note that the evaporation and removal of water and the dispersion solvent may be performed by atmospheric distillation.
- the grease of the present invention can be obtained through a post-treatment step such as homogenization using a roll mill or the like, if necessary.
- the grease of the present invention has a low environmental load, is excellent in safety to the human body, has an appropriate penetration, and has a high dropping point.
- the grease of the present invention has an appropriate blending consistency and a high dropping point even when the content of the hydrophilic nanofiber as a thickener is small, so that the wear resistance can be improved. .
- the mechanical parts using the grease of the present invention have few problems in environmental protection and safety to the human body even if the grease is scattered or leaked, and the lubrication characteristics are maintained for a long time even at high temperatures. obtain.
- Examples of mechanical parts using the grease of the present invention include bearings and gears, and more specifically, various bearings such as slide bearings, rolling bearings, oil-impregnated bearings, fluid bearings, gears, internal combustion engines, brakes, and torques.
- Transmission equipment parts, fluid couplings, compression equipment parts, chains, hydraulic equipment parts, vacuum pump equipment parts, watch parts, hard disk parts, refrigerator parts, cutting machine parts, rolling mill parts, drawing drawing Examples include machine parts, parts for rolling machines, parts for forging machines, parts for heat treatment machines, parts for heating media, parts for washing machines, parts for shock absorber machines, parts for sealing devices, and the like.
- the grease of one embodiment of the present invention is also suitable for lubrication of sliding parts such as bearings and gears of food machinery.
- the present invention also provides the following mechanical parts and methods of using grease.
- the mechanical component (1) is preferably a mechanical component incorporated in a food machine such as mixing food ingredients or manufacturing food.
- the “grease” used in the above (1) and (2) is the grease of the present invention, and the details are as described above.
- DMF N, N-dimethylformamide.
- DMAc N, N-dimethylacetamide.
- Example 1 180 g of the CNF dispersion (1) which is a hydrophilic nanofiber dispersion (of which CNF amount: 3.6 g), 140 g of the aromatic ester oil which is a base oil, and 150 g of DMF which is a dispersion solvent are mixed. The mixture was sufficiently stirred at 0 ° C. Then, the mixed liquid is heated to 70 ° C. in an environment of 0.01 MPa, water is evaporated and removed from the mixed liquid, and further heated to 110 ° C. in an environment of 0.01 MPa. Was also removed by evaporation. Next, after cooling to room temperature (25 ° C.), a homogenization treatment was performed using a three-roll mill to obtain a grease having a CNF content of 2.5 mass%.
- CNF dispersion (1) which is a hydrophilic nanofiber dispersion (of which CNF amount: 3.6 g)
- 140 g of the aromatic ester oil which is a base oil 140 g of the aromatic ester oil which is a base oil
- the thickness (d) of 10 CNFs arbitrarily selected from the CNFs dispersed in the obtained grease is 20 to 50 nm (the average value of the thickness (d) is 35 nm).
- the CNF had an aspect ratio of 100 or more (average aspect ratio was 100 or more).
- the penetration of the grease was 273, and the dropping point was 250 ° C.
- Example 2 A grease with a CNF content of 2.5 mass% was obtained in the same manner as in Example 1 except that the CNF dispersion (2) was used as the hydrophilic nanofiber dispersion.
- the thickness (d) of 10 CNFs arbitrarily selected from the CNFs dispersed in the obtained grease is 20 to 50 nm (the average value of the thickness (d) is 35 nm).
- the CNF had an aspect ratio of 100 or more (average aspect ratio was 100 or more).
- the penetration of the grease was 259, and the dropping point was 258 ° C.
- Example 3 A grease having a CNF content of 2.5 mass% was obtained in the same manner as in Example 1 except that DMAc was used as the dispersion solvent.
- the thickness (d) of 10 CNFs arbitrarily selected from the CNTs dispersed in the obtained grease is 20 to 50 nm (the average value of the thickness (d) is 35 nm).
- the CNF had an aspect ratio of 100 or more (average aspect ratio was 100 or more). Further, the penetration of the grease was 273, and the dropping point was 245 ° C.
- Comparative Example 1 60 g of cellulose powder (particle size 38 ⁇ m, passing through 400 mesh, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 90 g of aromatic ester oil were mixed and sufficiently stirred at 25 ° C. Homogenization was performed using a three roll mill to obtain a grease having a cellulose powder content of 40% by mass. The resulting grease had a consistency of 289 and a dropping point of 300 ° C. or higher (burned and hardened during measurement). In addition, floating of particles larger than the oil film thickness was observed on the surface of the obtained grease.
- Reference example 1 In 100 g of aromatic ester oil, 15 g of diphenylmethane-4,4′-diisocyanate (MDI) was blended and dissolved by heating at 70 ° C. to prepare an MDI solution. Further, 15 g of octylamine was blended in 70 g of aromatic ester oil in another reactor and dissolved by heating at 70 ° C. to prepare an octylamine solution. Then, the above-mentioned MDI solution was charged into a grease production kettle, and the above-mentioned octylamine solution was added dropwise with vigorous stirring, followed by heating and reaction. And when reaction temperature reached 160 degreeC, it hold
- MDI dipheny
- the greases of Examples 1 to 3 contained a hydrophilic nanofiber as a thickener in a small amount of 2.5% by mass, the same penetration and drops as the grease of Reference Example 1 were obtained. The result was a point. Since the greases of Examples 1 to 3 use hydrophilic nanofibers as thickeners, the hydrophilic nanofibers have low environmental impact, are excellent in safety to the human body, and have a thickness larger than the oil film thickness. Since the content of is small, it is considered that the wear resistance is excellent. On the other hand, according to Comparative Example 1, it can be seen that in order to obtain a grease having a high consistency using cellulose powder as a thickener, it is necessary to blend a large amount of cellulose powder as much as 40% by mass.
- the grease obtained in Comparative Example 1 contains a large amount of 40% by mass of cellulose powder, floating of large particles is observed on the surface, and it is difficult to say that the cellulose powder is uniformly dispersed. there were. Therefore, it is considered that the grease is inferior in wear resistance.
- Lignocellulose dispersion An aqueous dispersion containing 2.0% by mass of lignocellulose nanofibers. The thickness (d ′) of the lignocellulose nanofibers is 20 to 50 nm (average value 35 nm), and the aspect ratio is 100 or more (average value 100 or more).
- Esterified cellulose dispersion An aqueous dispersion containing 2.0% by mass of esterified cellulose nanofibers.
- the nanofibers contained in the dispersion liquid each have a “contact angle with water of 90 ° or less” or “when water droplets are dropped on the surface of the sheet-like material formed by molding each nanofiber” or “ The result was that water droplets dripped before the measurement of the contact angle were absorbed by the sheet. Therefore, any nanofiber corresponds to the “hydrophilic nanofiber” in the present invention.
- PMA Polymethacrylate
- -Succinic acid half ester used as a dispersion aid.
- Urea Used as a dispersion aid.
- Examples 4 to 13 A base oil, a thickener, various additives, and a dispersion solvent having the types and blending amounts shown in Table 1 were mixed and sufficiently stirred at 25 ° C. to prepare a mixed solution.
- the compounding quantity of the thickener shown in Table 1 is a solid content compounding quantity of the thickener contained in the said dispersion liquid except a solvent.
- the mixed liquid is heated to 70 ° C. in an environment of 0.01 MPa, water is evaporated and removed from the mixed liquid, and further heated to 110 ° C. in an environment of 0.01 MPa to disperse from the mixed liquid.
- the solvent was also removed by evaporation.
- homogenization treatment was performed using a three-roll mill, and greases (a) to (j) having thickener concentrations shown in Table 1 were obtained.
- the greases (a) to (j) obtained in Examples 4 to 13 had an appropriate blending consistency and a high dropping point.
- the thickness (d) of 10 various CNFs arbitrarily selected from various CNFs dispersed in each grease is 20 to 50 nm (average value is 35 nm).
- the aspect ratios of the 10 various CNFs were all 100 or more (the average value was also 100 or more).
- the greases (b) and (d) are excellent in water resistance.
- Examples 14 to 16 About the types of base oils, thickeners, and dispersion solvents shown in Table 2, they are blended in the prepared grease so that the content of each component is the amount shown in Table 2, and sufficiently stirred at 25 ° C. Thus, a mixed solution was prepared.
- the content of the thickener shown in Table 2 is the solid content of the thickener excluding the solvent in the dispersion.
- the said liquid mixture was heated to 70 degreeC under the environment of 0.01 MPa, and water was removed by evaporation from the said liquid mixture.
- distribution solvent shown in Table 2 the operation to evaporate and remove was not performed but it was left as it was.
- Example 17 About the types of base oils, thickeners, and dispersion solvents shown in Table 2, they are blended in the prepared grease so that the content of each component is the amount shown in Table 2, and sufficiently stirred at 25 ° C. Thus, a mixed solution was prepared.
- the content of the thickener shown in Table 2 is the solid content of the thickener excluding the solvent in the dispersion.
- the homogenization process was performed with respect to the said liquid mixture as it was using a 3 roll mill, and the grease (n) of the thickener concentration shown in Table 2 was obtained.
- the content of water in the grease (n) is 38.0% by mass, and the water is derived from the dispersion added as a thickener.
- Example 14 grease can be formed even in the state where the dispersion solvent remains, and the obtained greases (k) to (m) have an appropriate blending consistency and a high dropping point. became.
- Example 17 grease can be formed even in a state where water remains, and the obtained grease (n) has an appropriate blending consistency.
- the dropping point of grease (n) could not be measured due to the boiling point of water contained in the grease (n), but the property that CNF used as a thickener is difficult to thermally decompose. Considering this, it is considered that the grease has excellent heat resistance.
- the thickness (d) of 10 CNFs arbitrarily selected from CNFs dispersed in each grease is 20 to 50 nm (average value is 35 nm).
- the aspect ratio of each of the 10 various CNFs was 100 or more (the average value was also 100 or more).
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Abstract
基油と、親水性ナノファイバーとを含有し、太さ(d)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーが分散しているグリースを提供する。当該グリースは、環境負荷が低く、人体への安全性にも優れると共に、適度な混和ちょう度を有し、高い滴点を有するため、耐熱性にも優れる。
Description
本発明は、グリース、及び当該グリースを用いた機構部品、並びにグリースの製造方法に関する。
グリースは、潤滑油に比べて封止が容易であり、適用される機械の小型化や軽量化ができる等の理由から、自動車や各種産業機械の種々の摺動部分の潤滑のために広く使用されている。
グリースは、主に基油及び増ちょう剤から構成されるが、グリースの固体的な性質は、増ちょう剤によって付与され、グリースの性能は、使用する増ちょう剤によって大きく変わってくる。
グリースは、主に基油及び増ちょう剤から構成されるが、グリースの固体的な性質は、増ちょう剤によって付与され、グリースの性能は、使用する増ちょう剤によって大きく変わってくる。
一般的に広く使用されている増ちょう剤としては、リチウム石けん等の脂肪酸金属塩や、ジウレア化合物が挙げられる(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、ジウレア化合物は、環境面や人体への安全面において問題があり、特に、ジウレア化合物の原料であるイソシアネート系化合物は、変異原性を持ち、人体にとって有害である。また、脂肪酸金属塩であるリチウム石けんを用いたグリースは、滴点が低いものが多く、高温となる部位での使用には適さないものが多い。
しかしながら、ジウレア化合物は、環境面や人体への安全面において問題があり、特に、ジウレア化合物の原料であるイソシアネート系化合物は、変異原性を持ち、人体にとって有害である。また、脂肪酸金属塩であるリチウム石けんを用いたグリースは、滴点が低いものが多く、高温となる部位での使用には適さないものが多い。
近年、環境負荷が低く、人体への安全性にも優れる、生分解性を有する増ちょう剤を用いたグリースが開発されている。
例えば、特許文献2には、生分解性を有すると共に、潤滑性、耐熱性、及び耐久性に優れた生分解性のグリース組成物として、基油と共に、キトサン及びキチンの少なくとも一方を増ちょう剤として含有することを特徴とするグリース組成物が開示されている。
特許文献2にて具体的に開示されたグリース組成物では、増ちょう剤として、粒径が4~10μmのフレーク状又はパウダー状のキトサンもしくはキチンが使用されている。
例えば、特許文献2には、生分解性を有すると共に、潤滑性、耐熱性、及び耐久性に優れた生分解性のグリース組成物として、基油と共に、キトサン及びキチンの少なくとも一方を増ちょう剤として含有することを特徴とするグリース組成物が開示されている。
特許文献2にて具体的に開示されたグリース組成物では、増ちょう剤として、粒径が4~10μmのフレーク状又はパウダー状のキトサンもしくはキチンが使用されている。
ところで、特許文献2にて具体的に開示されたグリース組成物について、増ちょう剤として添加しているフレーク状又はパウダー状のキトサンもしくはキチンを、混和ちょう度が273となるまで配合しているが、具体的な配合量の開示は無い。
一般的に、キトサンやキチン等の生分解性の増ちょう剤は、基油との相溶性が低く、混和ちょう度が高いグリースを得るためには、増ちょう剤を多量(35~50質量%程度)に添加する必要がある。特許文献2に記載されたような、生分解性の増ちょう剤を多量に含むグリース組成物は、固形分が多いために、油膜厚さよりも大きい粒子、つまり増ちょう剤の一部が浮いてしまい、耐摩耗性が劣る傾向にある。
一般的に、キトサンやキチン等の生分解性の増ちょう剤は、基油との相溶性が低く、混和ちょう度が高いグリースを得るためには、増ちょう剤を多量(35~50質量%程度)に添加する必要がある。特許文献2に記載されたような、生分解性の増ちょう剤を多量に含むグリース組成物は、固形分が多いために、油膜厚さよりも大きい粒子、つまり増ちょう剤の一部が浮いてしまい、耐摩耗性が劣る傾向にある。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、環境負荷が低く、人体への安全性にも優れると共に、適度な混和ちょう度を有し、高い滴点を有するグリース、及び当該グリースを用いた機構部品、並びにグリースの製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、増ちょう剤として、環境負荷が低く、人体への安全性にも優れる、親水性ナノファイバーを用い、所定の太さの親水性ナノファイバーの太さが分散しているグリースが、上記の課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、下記〔1〕~〔4〕に関する。
〔1〕基油と、親水性ナノファイバーとを含有し、太さ(d)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーが分散している、グリース。
〔2〕太さ(d’)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーと、基油とを混合して得られる、グリース。
〔3〕上記〔1〕又は〔2〕に記載のグリースを用いた、機構部品。
〔4〕下記工程(1)を有する、グリースの製造方法。
工程(1):太さの平均(d’)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーを水中に配合してなる水分散液と、基油と、分散溶媒とを混合し、混合液を調製する工程。
すなわち、本発明は、下記〔1〕~〔4〕に関する。
〔1〕基油と、親水性ナノファイバーとを含有し、太さ(d)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーが分散している、グリース。
〔2〕太さ(d’)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーと、基油とを混合して得られる、グリース。
〔3〕上記〔1〕又は〔2〕に記載のグリースを用いた、機構部品。
〔4〕下記工程(1)を有する、グリースの製造方法。
工程(1):太さの平均(d’)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーを水中に配合してなる水分散液と、基油と、分散溶媒とを混合し、混合液を調製する工程。
本発明のグリースは、環境負荷が低く、人体への安全性にも優れると共に、適度な混和ちょう度を有し、高い滴点を有する。
〔本発明のグリースの態様〕
本発明のグリースは、基油と、太さ(d)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーとを含有するグリース(第1のグリース)である。
本発明の別態様のグリースは、太さ(d’)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーと、基油とを混合して得られるグリース(第2のグリース)である。
なお、上記の第2のグリースにおいては、太さ(d’)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーを水中に配合してなる水分散液と、基油と、分散溶媒とを混合して得られたグリースであることが好ましい。なお、第2のグリースにおいては、当該混合液を調製した後、当該混合液から少なくとも水を除去することで得られるグリースであってもよく、当該混合液から水及び当該分散溶媒を除去することで得られるグリースであってもよい。
上記の水分散液や分散溶媒等の詳細は、以下の「本発明のグリースの製造方法」の項目での記載のとおりである。
本発明のグリースは、基油と、太さ(d)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーとを含有するグリース(第1のグリース)である。
本発明の別態様のグリースは、太さ(d’)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーと、基油とを混合して得られるグリース(第2のグリース)である。
なお、上記の第2のグリースにおいては、太さ(d’)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーを水中に配合してなる水分散液と、基油と、分散溶媒とを混合して得られたグリースであることが好ましい。なお、第2のグリースにおいては、当該混合液を調製した後、当該混合液から少なくとも水を除去することで得られるグリースであってもよく、当該混合液から水及び当該分散溶媒を除去することで得られるグリースであってもよい。
上記の水分散液や分散溶媒等の詳細は、以下の「本発明のグリースの製造方法」の項目での記載のとおりである。
第1のグリースでは、当該グリースに含有している親水性ナノファイバーの太さ(d)(つまり、基油中に分散している親水性ナノファイバーの太さ(d))を規定し、第2のグリースでは、基油と混合前の親水性ナノファイバーの太さ(d’)を規定している。
当該規定を満たすことで、基油中で、親水性ナノファイバーが高次構造を形成しつつ、且つ、親水性ナノファイバーを均一に分散させ易い。その結果、親水性ナノファイバーの含有量が少量であっても、適度な混和ちょう度を有し、高い滴点を有するため、耐熱性に優れたグリースとすることができる。
なお、本明細書において、「親水性ナノファイバーの含有量が少量」とは、当該親水性ナノファイバーの含有量が、グリースの全量(100質量%)基準で、20質量%以下(好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下)であることを意味する。
また、本明細書において、これら「第1のグリース」及び「第2のグリース」をまとめて、「本発明のグリース」又は「本発明の一態様のグリース」ともいう。
当該規定を満たすことで、基油中で、親水性ナノファイバーが高次構造を形成しつつ、且つ、親水性ナノファイバーを均一に分散させ易い。その結果、親水性ナノファイバーの含有量が少量であっても、適度な混和ちょう度を有し、高い滴点を有するため、耐熱性に優れたグリースとすることができる。
なお、本明細書において、「親水性ナノファイバーの含有量が少量」とは、当該親水性ナノファイバーの含有量が、グリースの全量(100質量%)基準で、20質量%以下(好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下)であることを意味する。
また、本明細書において、これら「第1のグリース」及び「第2のグリース」をまとめて、「本発明のグリース」又は「本発明の一態様のグリース」ともいう。
本発明の一態様のグリースは、基油及び親水性ナノファイバーと共に、本発明の効果を損なわず、人体への安全性への影響を考慮した範囲において、食品や食品添加物、さらに一般的なグリースに配合される各種添加剤を含有してもよい。
本発明の一態様のグリースにおける、基油及び前記親水性ナノファイバーの合計含有量は、当該グリースの全量(100質量%)基準で、好ましくは40質量%以上、より好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上、より更に好ましくは90質量%以上である。
以下、本発明のグリースに含まれる各成分について説明する。
なお、本発明の第1及び第2のグリースにおいて、親水性ナノファイバーの詳細(太さ(d’)等の好適な形状、好適な形成材料、好適な含有量の範囲等)や基油の詳細(好適な種類、性状、及び含有量の範囲等)、及び親水性ナノファイバーと基油と共に配合される各種添加剤の詳細(種類や含有量の範囲等)等は、互いに同じである。
なお、本発明の第1及び第2のグリースにおいて、親水性ナノファイバーの詳細(太さ(d’)等の好適な形状、好適な形成材料、好適な含有量の範囲等)や基油の詳細(好適な種類、性状、及び含有量の範囲等)、及び親水性ナノファイバーと基油と共に配合される各種添加剤の詳細(種類や含有量の範囲等)等は、互いに同じである。
<基油>
本発明のグリースに含まれる基油としては、用途に応じて適宜選択され、例えば、鉱油、合成油、及び流動パラフィン等が挙げられる。
当該基油は、1種のみからなる基油であってもよく、2種以上を併用した混合基油であってもよい。
本発明のグリースに含まれる基油としては、用途に応じて適宜選択され、例えば、鉱油、合成油、及び流動パラフィン等が挙げられる。
当該基油は、1種のみからなる基油であってもよく、2種以上を併用した混合基油であってもよい。
鉱油としては、例えば、パラフィン系鉱油、中間基系鉱油、又はナフテン系鉱油等の原油を常圧蒸留もしくは常圧残油;これらの常圧残油を減圧蒸留して得られる留出油;これらの留出油を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精製等の精製処理の一つ以上の処理を施した精製油(具体的には溶剤精製油、水添精製油、脱ロウ処理油、白土処理油等);フィッシャー・トロプシュ法等により製造されるワックス(GTLワックス(Gas To Liquids WAX))を異性化することで得られる鉱油ワックス;等が挙げられる。
これらの鉱油の中でも、API(米国石油協会)基油カテゴリーのグループ3に分類される鉱油が好ましい。
これらの鉱油の中でも、API(米国石油協会)基油カテゴリーのグループ3に分類される鉱油が好ましい。
合成油としては、例えば、炭化水素系油、芳香族系油、エステル系油、エーテル系油、植物性油、動物性油、脂肪酸エステル等が挙げられる。
炭化水素系油としては、例えば、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ポリブテン、ポリイソブチレン、1-デセンオリゴマー、1-デセンとエチレンコオリゴマー等のポリ-α-オレフィン(PAO)及びこれらの水素化物等が挙げられる。
芳香族系油としては、例えば、モノアルキルベンゼン、ジアルキルベンゼン等のアルキルベンゼン;モノアルキルナフタレン、ジアルキルナフタレン、ポリアルキルナフタレン等のアルキルナフタレン;等が挙げられる。
エステル系油としては、ジブチルセバケート、ジ-2-エチルヘキシルセバケート、ジオクチルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジトリデシルグルタレート、メチルアセチルリシノレート等のジエステル系油;トリオクチルトリメリテート、トリデシルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテート等の芳香族エステル系油;トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンベラルゴネート、ペンタエリスリトール-2-エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールベラルゴネート等のポリオールエステル系油;多価アルコールと二塩基酸及び一塩基酸の混合脂肪酸とのオリゴエステル等のコンプレックスエステル系油;等が挙げられる。
エーテル系油としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールモノエーテル、ポリプロピレングリコールモノエーテル等のポリグリコール;モノアルキルトリフェニルエーテル、アルキルジフェニルエーテル、ジアルキルジフェニルエーテル、ペンタフェニルエーテル、テトラフェニルエーテル、モノアルキルテトラフェニルエーテル、ジアルキルテトラフェニルエーテル等のフェニルエーテル系油;等が挙げられる。
植物性油としては、植物に由来する油類であって、具体的には、菜種油、ピーナッツ油、コーン油、綿実油、キャノーラ油、大豆油、ヒマワリ油、パーム油、やし油、ベニバナ油、ツバキ油、オリーブ油、落花生油等が挙げられる。
動物性油としては、動物に由来する油類であって、具体的には、ラード、牛脚油、サナギ油、イワシ油、ニシン油等が挙げられる。
脂肪酸エステルを構成する脂肪酸としては、炭素数が8~22の脂肪酸が好ましく、具体的には、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、エルカ酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、イソステアリン酸、アラキン酸、リシノール酸、12-ヒドロキシステアリン酸等が挙げられる。
具体的な脂肪酸エステルとしては、グリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、及びプロピレングリコール脂肪酸エステル等が挙げられる。
具体的な脂肪酸エステルとしては、グリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、及びプロピレングリコール脂肪酸エステル等が挙げられる。
グリセリン脂肪酸エステルには、例えば、グリセリンモノオレエート、グリセリンモノステアレート、グリセリンモノカプリレート、グリセリンジオレエート、グリセリンジステアレート、グリセリンジカプリレート等が挙げられる。
ポリグリセリン脂肪酸エステルには、例えば、ジグリセリンモノオレエート、ジグリセリンモノイソステアレート、ジグリセリンジオレエート、ジグリセリントリオレエート、ジグリセリンモノステアレート、ジグリセリンジステアレート、ジグリセリントリステアレート、ジグリセリントリイソステアレート、ジグリセリンモノカプリレート、ジグリセリンジカプリレート、ジグリセリントリカプリレート、トリグリセリンモノオレエート、トリグリセリンジオレエート、トリグリセリントリオレエート、トリグリセリンテトラオレエート、トリグリセリンモノステアレート、トリグリセリンジステアレート、トリグリセリントリステアレート、トリグリセリンテトラステアレート、トリグリセリンモノカプリレート、トリグリセリンジカプリレート、トリグリセリントリカプリレート、トリグリセリンテトラカプリレート、ジグリセリンモノオレイン酸モノステアリン酸エステル、ジグリセリンモノオレイン酸ジステアリン酸エステル、ジグリセリンモノカプリル酸モノステアリン酸エステル、トリグリセリンモノオレイン酸モノステアリン酸エステル、トリグリセリンジオレイン酸ジステアリン酸エステル、トリグリセリンジオレイン酸モノステアリン酸エステル、トリグリセリンモノオレイン酸モノステアリン酸モノカプリル酸エステル、ジグリセリンモノラウリレート、ジグリセリンジラウリレート、トリグリセリンモノラウリレート、トリグリセリントリラウリレート、トリグリセリントリラウリレート、ジグリセリンモノミリスチレート、ジグリセリンジミリスチレート、トリグリセリンモノミリスチレート、トリグリセリンジミリスチレート、トリグリセリントリミリスチレート、ジグリセリンモノリノレート、ジグリセリンジリノレート、トリグリセリンモノリノレート、トリグリセリンジリノレート、トリグリセリントリリノレート、デカグリセリンモノオレエート、デカグリセリンモノステアレート、デカグリセリンモノカプリル酸モノオレイン酸エステル等が挙げられる。
プロピレングリコール脂肪酸エステルには、例えば、プロピレングリコールモノオレエート、プロピレングリコールモノステアレート、プロピレングリコールモノカプリレート、プロピレングリコールモノラウリレート等が挙げられる。
流動パラフィンとしては、CmHn(m、nは1以上の整数、ただしn<2m+2)で示される分岐構造、環構造を有する脂環式炭化水素化合物又はそれらの混合物が挙げられる。
これらの中でも、本発明の一態様のグリースに含まれる基油としては、親水性ナノファイバーとの親和性の観点から、API基油カテゴリーのグループ3に分類される鉱油、合成油、植物性油、動物性油、脂肪酸エステル、及び流動パラフィンから選ばれる1種以上を含むことが好ましい。
本発明の一態様で用いる基油の40℃における動粘度としては、好ましくは10~400mm2/s、より好ましくは15~300mm2/s、更に好ましくは20~200mm2/s、より更に好ましくは20~130mm2/sである。
当該動粘度が10mm2/s以上であれば、グリースが油分離してしまう現象を抑制することができる。一方、当該動粘度が400mm2/s以下であれば、摺動部分へ油が供給され易い。
なお、本発明で用いる基油は、高粘度の基油と、低粘度の基油とを組み合わせて、動粘度を上記範囲に調製した混合基油を用いてもよい。
当該動粘度が10mm2/s以上であれば、グリースが油分離してしまう現象を抑制することができる。一方、当該動粘度が400mm2/s以下であれば、摺動部分へ油が供給され易い。
なお、本発明で用いる基油は、高粘度の基油と、低粘度の基油とを組み合わせて、動粘度を上記範囲に調製した混合基油を用いてもよい。
本発明の一態様で用いる基油の粘度指数としては、好ましくは60以上、より好ましくは70以上、更に好ましくは80以上である。
なお、本発明において、40℃における動粘度及び粘度指数は、JIS K2283:2003に準拠して測定した値を意味する。
なお、本発明において、40℃における動粘度及び粘度指数は、JIS K2283:2003に準拠して測定した値を意味する。
本発明の一態様のグリースに含まれる基油の含有量は、当該グリースの全量(100質量%)基準で、好ましくは40質量%以上、より好ましくは50質量%以上、更に好ましくは60質量%以上、より更に好ましくは70質量%以上であり、また、好ましくは99.9質量%以下である。
<親水性ナノファイバー>
本発明において、親水性ナノファイバーとは、親水性を有する化合物を含む形成材料から構成され、太さが500nm以下の繊維状物を意味し、フレーク状物、パウダー状物、及び粒子状物とは区別される。
また、本発明において、「親水性ナノファイバー」か否かは、対象となるナノファイバー(繊維状物)をシート状物に成型し、当該シート状物の表面に水滴を滴下した際、(1)水との接触角が90°以下である、あるいは(2)滴下した水滴がシート状物に速やかに吸収された場合、当該ナノファイバーを「親水性ナノファイバー」であると判断する。
さらに、本発明において、親水性ナノファイバーの「太さ」とは、一般的な繊維状物の太さと同じであるが、親水性ナノファイバーの側面上の任意の点における接線方向に対して垂直に切断したときの切断面において、当該切断面が円又は楕円であれば、直径又は長径であり、当該切断面が多角形であれば、当該多角形の外接円の直径を指す。
本発明において、親水性ナノファイバーとは、親水性を有する化合物を含む形成材料から構成され、太さが500nm以下の繊維状物を意味し、フレーク状物、パウダー状物、及び粒子状物とは区別される。
また、本発明において、「親水性ナノファイバー」か否かは、対象となるナノファイバー(繊維状物)をシート状物に成型し、当該シート状物の表面に水滴を滴下した際、(1)水との接触角が90°以下である、あるいは(2)滴下した水滴がシート状物に速やかに吸収された場合、当該ナノファイバーを「親水性ナノファイバー」であると判断する。
さらに、本発明において、親水性ナノファイバーの「太さ」とは、一般的な繊維状物の太さと同じであるが、親水性ナノファイバーの側面上の任意の点における接線方向に対して垂直に切断したときの切断面において、当該切断面が円又は楕円であれば、直径又は長径であり、当該切断面が多角形であれば、当該多角形の外接円の直径を指す。
増ちょう剤として、数μmサイズのフレーク状、パウダー状、又は粒子状の親水性化合物を、基油に配合した場合、基油中において、親水性化合物が凝集し、いわゆる「ダマ」となり易い。その結果、得られるグリースの表面上には、親水性化合物の凝集物が析出し、分散状態が不均一となり易い。この場合、得られるグリースの混和ちょう度を上げるためには、多量の親水性化合物の添加が必要となるが、油膜厚さよりも大きい粒子を含むために、耐摩耗性が劣るグリースとなってしまう。
一方、本発明のグリースは、太さ(d)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーが分散しているために、基油中において、親水性ナノファイバーは、高次構造が形成しつつも、均一に分散させることができる。その結果、親水性ナノファイバーの含有量が少量であるにも関わらず、適度な混和ちょう度を有し、高い滴点を有するグリースとすることができる。
一方、本発明のグリースは、太さ(d)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーが分散しているために、基油中において、親水性ナノファイバーは、高次構造が形成しつつも、均一に分散させることができる。その結果、親水性ナノファイバーの含有量が少量であるにも関わらず、適度な混和ちょう度を有し、高い滴点を有するグリースとすることができる。
本発明において、「太さ(d)」は、基油中に分散している親水性ナノファイバーの太さを示し、後述の基油中に配合される前の原料としての「親水性ナノファイバーの太さ(d’)」とは区別される。
基油中に分散している親水性ナノファイバーの太さ(d)は、0.01~500nmであるが、上記観点から、好ましくは0.1~300nm、より好ましくは1~200nm、更に好ましくは2~100nmである。
基油中に分散している親水性ナノファイバーの太さ(d)は、0.01~500nmであるが、上記観点から、好ましくは0.1~300nm、より好ましくは1~200nm、更に好ましくは2~100nmである。
なお、本発明のグリースは、少なくとも太さ(d)が上記範囲の親水性ナノファイバーの分散が確認されればよく、太さ(d)が上記範囲から外れた親水性ナノファイバーが分散していてもよい。
ただし、本発明の一態様のグリースにおいて、親水性ナノファイバーによる高次構造が形成され易く、親水性ナノファイバーを均一に分散させたグリースとする観点から、基油中に分散している親水性ナノファイバーから任意に選択した10本の親水性ナノファイバーの太さ(d)の平均値が、0.01~500nm(より好ましくは0.1~300nm、更に好ましくは1~200nm、より更に好ましくは2~100nm)であることが好ましい。
また、上記観点から、本発明のグリース中に含まれる親水性ナノファイバーのうち、任意に選択した10本中、太さ(d)が上記範囲の親水性ナノファイバーの本数が、1本以上(より好ましくは5本以上、更に好ましくは7本以上)存在することが好ましく、選択した10本の親水性ナノファイバーの太さ(d)のいずれもが、上記範囲の親水性ナノファイバーであることがより好ましい。
ただし、本発明の一態様のグリースにおいて、親水性ナノファイバーによる高次構造が形成され易く、親水性ナノファイバーを均一に分散させたグリースとする観点から、基油中に分散している親水性ナノファイバーから任意に選択した10本の親水性ナノファイバーの太さ(d)の平均値が、0.01~500nm(より好ましくは0.1~300nm、更に好ましくは1~200nm、より更に好ましくは2~100nm)であることが好ましい。
また、上記観点から、本発明のグリース中に含まれる親水性ナノファイバーのうち、任意に選択した10本中、太さ(d)が上記範囲の親水性ナノファイバーの本数が、1本以上(より好ましくは5本以上、更に好ましくは7本以上)存在することが好ましく、選択した10本の親水性ナノファイバーの太さ(d)のいずれもが、上記範囲の親水性ナノファイバーであることがより好ましい。
本発明のグリースに含まれる親水性ナノファイバーのアスペクト比としては、好ましくは5以上、より好ましくは10以上、更に好ましくは15以上である。
なお、「アスペクト比」とは、観察対象である親水性ナノファイバーの太さに対する長さの割合〔長さ/太さ〕であり、親水性ナノファイバーの「長さ」とは、当該親水性ナノファイバーの最も離れた2点間の距離を指す。
また、観察対象となる親水性ナノファイバーの一部分が、他の親水性ナノファイバーと接触して「長さ」の認定が難しい場合には、観察対象の親水性ナノファイバーのうち、太さの測定が可能な部分のみの長さを測定し、当該部分のアスペクト比が上記範囲であればよい。
さらに、本発明のグリースに含まれる親水性ナノファイバーのうち、任意に選択した10本の親水性ナノファイバーのアスペクト比の平均値(以下、「平均アスペクト比」ともいう)が5以上(より好ましくは10以上、更に好ましくは15以上)であることが好ましい。
なお、「アスペクト比」とは、観察対象である親水性ナノファイバーの太さに対する長さの割合〔長さ/太さ〕であり、親水性ナノファイバーの「長さ」とは、当該親水性ナノファイバーの最も離れた2点間の距離を指す。
また、観察対象となる親水性ナノファイバーの一部分が、他の親水性ナノファイバーと接触して「長さ」の認定が難しい場合には、観察対象の親水性ナノファイバーのうち、太さの測定が可能な部分のみの長さを測定し、当該部分のアスペクト比が上記範囲であればよい。
さらに、本発明のグリースに含まれる親水性ナノファイバーのうち、任意に選択した10本の親水性ナノファイバーのアスペクト比の平均値(以下、「平均アスペクト比」ともいう)が5以上(より好ましくは10以上、更に好ましくは15以上)であることが好ましい。
基油と混合する前の原料としての親水性ナノファイバーの太さ(d’)としては、好ましくは0.01~500nm、より好ましくは0.1~300nm、更に好ましくは1~200nm、より更に好ましくは2~100nmである。
また、基油と混合する前の原料としての親水性ナノファイバーの平均アスペクト比としては、好ましくは5以上、より好ましくは10以上、更に好ましくは15以上である。
また、基油と混合する前の原料としての親水性ナノファイバーの平均アスペクト比としては、好ましくは5以上、より好ましくは10以上、更に好ましくは15以上である。
なお、本発明において、基油中に分散している親水性ナノファイバーの「太さ(d)」及び基油中に配合される前の原料としての親水性ナノファイバーの「太さ(d’)」、並びに、これらの親水性ナノファイバーのアスペクト比は、電子顕微鏡等を用いて測定した値である。
本発明の一態様で用いる親水性ナノファイバーは、親水性を有する化合物を含む形成材料から構成されていればよい。親水性を有する化合物としては、水酸基、アミノ基等の水素結合性水酸基を有する官能基を有する化合物、金属酸化物等が挙げられる。
ただし、環境負荷が低く、人体への安全性にも優れるグリースとする観点、及び、基油との親和性を良好とする観点から、本発明の一態様で用いる親水性ナノファイバーとしては、多糖類を含むことが好ましく、セルロース、カルボキシメチルセルロース、キチン、及びキトサンから選ばれる1種以上の多糖類を含むことがより好ましく、セルロースを含むことが更に好ましい。
ただし、環境負荷が低く、人体への安全性にも優れるグリースとする観点、及び、基油との親和性を良好とする観点から、本発明の一態様で用いる親水性ナノファイバーとしては、多糖類を含むことが好ましく、セルロース、カルボキシメチルセルロース、キチン、及びキトサンから選ばれる1種以上の多糖類を含むことがより好ましく、セルロースを含むことが更に好ましい。
なお、セルロースとしては、リグニンやヘミセルロースが含有していてもよい。また、リグニンやヘミセルロースにより改質し、リグニンやヘミセルロースに由来の構造を含む変性セルロース(例えば、リグノセルロース等)であってもよい。
また、本発明の一態様で用いる親水性ナノファイバーは、その表面に対して改質処理を施されたものを用いてもよい。
より具体的には、親水性ナノファイバーの表面に対して、エステル化、リン酸化、ウレタン化、カルバミド化、エーテル化、カルボキシメチル化、TEMPO酸化、及び過ヨウ素酸酸化から選ばれる1種以上の改質処理を施した親水性ナノファイバーを用いることもできる。
より具体的には、親水性ナノファイバーの表面に対して、エステル化、リン酸化、ウレタン化、カルバミド化、エーテル化、カルボキシメチル化、TEMPO酸化、及び過ヨウ素酸酸化から選ばれる1種以上の改質処理を施した親水性ナノファイバーを用いることもできる。
本発明の一態様で用いる親水性ナノファイバーにおいて、多糖類の含有量としては、親水性ナノファイバーの全量(100質量%)基準で、好ましくは60~100質量%、より好ましくは70~100質量%、更に好ましくは80~100質量%、より更に好ましくは90~100質量%である。
多糖類の重合度としては、好ましくは50~3000、より好ましくは100~1500、更に好ましくは150~1000、より更に好ましくは200~800である。
なお、本発明において、多糖高分子の重合度は、粘度法により測定された値を意味する。
なお、本発明において、多糖高分子の重合度は、粘度法により測定された値を意味する。
本発明のグリースにおいて、親水性ナノファイバーの含有量は、当該グリースの全量(100質量%)基準で、好ましくは0.1~20質量%、より好ましくは0.5~17質量%、更に好ましくは0.7~15質量%、より更に好ましくは1.0~10質量%である。
親水性ナノファイバーの含有量が0.1質量%以上であれば、適度な混和ちょう度を有し、高い滴点を有するグリースとすることができる。
一方、親水性ナノファイバーの含有量が20質量%以下であれば、耐摩耗性に優れたグリースとすることができる。
親水性ナノファイバーの含有量が0.1質量%以上であれば、適度な混和ちょう度を有し、高い滴点を有するグリースとすることができる。
一方、親水性ナノファイバーの含有量が20質量%以下であれば、耐摩耗性に優れたグリースとすることができる。
<各種添加剤>
本発明の一態様のグリースにおいて、本発明の効果を損なわれない範囲で、さらに一般的なグリースに配合される各種添加剤を含有してもよい。
当該各種添加剤としては、例えば、防錆剤、酸化防止剤、潤滑性向上剤、増粘剤、改質剤、分散補助剤、清浄分散剤、腐食防止剤、消泡剤、極圧剤、金属不活性剤等が挙げられる。
なお、これらの各種添加剤は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の一態様のグリースにおいて、本発明の効果を損なわれない範囲で、さらに一般的なグリースに配合される各種添加剤を含有してもよい。
当該各種添加剤としては、例えば、防錆剤、酸化防止剤、潤滑性向上剤、増粘剤、改質剤、分散補助剤、清浄分散剤、腐食防止剤、消泡剤、極圧剤、金属不活性剤等が挙げられる。
なお、これらの各種添加剤は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、本発明の一態様のグリースにおいて、グリース状態を維持できる範囲で、グリース化の際に用いた、分散溶媒及び水を含有してもよい。
本発明の一態様のグリースにおいて、分散溶媒及び水の合計含有量としては、当該グリースの全量(100質量%)基準で、好ましくは0~60質量%、より好ましくは0~30質量%、更に好ましくは0~10質量%、より更に好ましくは0~5質量%である。
本発明の一態様のグリースにおいて、分散溶媒及び水の合計含有量としては、当該グリースの全量(100質量%)基準で、好ましくは0~60質量%、より好ましくは0~30質量%、更に好ましくは0~10質量%、より更に好ましくは0~5質量%である。
(防錆剤)
防錆剤としては、例えば、カルボン酸系防錆剤、アミン系防錆剤、カルボン酸塩系防錆剤等が挙げられる。
本発明の一態様のグリースが、防錆剤を含有する場合において、防錆剤の含有量は、当該グリースの全量(100質量%)基準で、好ましくは0.1~10.0質量%、より好ましくは0.3~8.0質量%、更に好ましくは1.0~5.0質量%である。
防錆剤としては、例えば、カルボン酸系防錆剤、アミン系防錆剤、カルボン酸塩系防錆剤等が挙げられる。
本発明の一態様のグリースが、防錆剤を含有する場合において、防錆剤の含有量は、当該グリースの全量(100質量%)基準で、好ましくは0.1~10.0質量%、より好ましくは0.3~8.0質量%、更に好ましくは1.0~5.0質量%である。
(酸化防止剤)
酸化防止剤としては、例えば、アミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、ジチオリン酸亜鉛等が挙げられる。
本発明の一態様のグリースが、酸化防止剤を含有する場合において、酸化防止剤の含有量は、当該グリースの全量(100質量%)基準で、好ましくは0.05~10質量%、より好ましくは0.1~7質量%、更に好ましくは0.2~5質量%である。
酸化防止剤としては、例えば、アミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、ジチオリン酸亜鉛等が挙げられる。
本発明の一態様のグリースが、酸化防止剤を含有する場合において、酸化防止剤の含有量は、当該グリースの全量(100質量%)基準で、好ましくは0.05~10質量%、より好ましくは0.1~7質量%、更に好ましくは0.2~5質量%である。
(潤滑性向上剤)
潤滑性向上剤としては、例えば、硫黄化合物(硫化油脂、硫化オレフィン、ポリサルファイド、硫化鉱油、トリフェニルホスホロチオエート等のチオリン酸類、チオカルバミン酸類、チオテルペン類、ジアルキルチオジプロピオネート類等)、リン酸エステル、亜リン酸エステル(トリクレジルホスフェート、トリフェニルフォスファイト等)等が挙げられる。
本発明の一態様のグリースが、潤滑性向上剤を含有する場合において、潤滑性向上剤の含有量は、当該グリースの全量(100質量%)基準で、好ましくは0.01~20質量%、より好ましくは0.1~10質量%、更に好ましくは0.2~5質量%である。
潤滑性向上剤としては、例えば、硫黄化合物(硫化油脂、硫化オレフィン、ポリサルファイド、硫化鉱油、トリフェニルホスホロチオエート等のチオリン酸類、チオカルバミン酸類、チオテルペン類、ジアルキルチオジプロピオネート類等)、リン酸エステル、亜リン酸エステル(トリクレジルホスフェート、トリフェニルフォスファイト等)等が挙げられる。
本発明の一態様のグリースが、潤滑性向上剤を含有する場合において、潤滑性向上剤の含有量は、当該グリースの全量(100質量%)基準で、好ましくは0.01~20質量%、より好ましくは0.1~10質量%、更に好ましくは0.2~5質量%である。
(増粘剤)
増粘剤は、前記基油の粘度を必要に応じて高めるものであり、増粘剤を含む基油を適正な動粘度に調整するために配合するものである。
増粘剤としては、例えば、ポリメタクリレート(PMA)、オレフィン共重合体(OCP)、ポリアルキルスチレン(PAS)、スチレン-ジエン共重合体(SCP)等が挙げられる。
本発明の一態様のグリースが、増粘剤を含有する場合において、増粘剤の含有量は、当該グリースの全量(100質量%)基準で、好ましくは0.01~20質量%、より好ましくは0.1~10質量%、更に好ましくは0.2~5質量%である。
増粘剤は、前記基油の粘度を必要に応じて高めるものであり、増粘剤を含む基油を適正な動粘度に調整するために配合するものである。
増粘剤としては、例えば、ポリメタクリレート(PMA)、オレフィン共重合体(OCP)、ポリアルキルスチレン(PAS)、スチレン-ジエン共重合体(SCP)等が挙げられる。
本発明の一態様のグリースが、増粘剤を含有する場合において、増粘剤の含有量は、当該グリースの全量(100質量%)基準で、好ましくは0.01~20質量%、より好ましくは0.1~10質量%、更に好ましくは0.2~5質量%である。
(改質剤)
本発明の一態様のグリースは、親水性ナノファイバーの親水性を制御するために、改質剤を加えて、耐水性のグリースとしてもよい。
改質剤としては、静電相互作用を利用したものが知られており、例えば、アルキルケテンダイマー、脂肪酸ビスアミド、ロジンエマルションと硫酸アンモニウムとの混合物等のカチオン型界面活性剤や、ポリメタクリレート等が挙げられる。
これらの改質剤の中でも、ポリメタクリレートが好ましい。
本発明の一態様のグリースが、改質剤を含有する場合において、改質剤の含有量は、当該グリースの全量(100質量%)基準で、好ましくは0.01~20質量%、より好ましくは0.1~10質量%、更に好ましくは0.2~5質量%である。
本発明の一態様のグリースは、親水性ナノファイバーの親水性を制御するために、改質剤を加えて、耐水性のグリースとしてもよい。
改質剤としては、静電相互作用を利用したものが知られており、例えば、アルキルケテンダイマー、脂肪酸ビスアミド、ロジンエマルションと硫酸アンモニウムとの混合物等のカチオン型界面活性剤や、ポリメタクリレート等が挙げられる。
これらの改質剤の中でも、ポリメタクリレートが好ましい。
本発明の一態様のグリースが、改質剤を含有する場合において、改質剤の含有量は、当該グリースの全量(100質量%)基準で、好ましくは0.01~20質量%、より好ましくは0.1~10質量%、更に好ましくは0.2~5質量%である。
(分散補助剤)
分散補助剤としては、例えば、コハク酸ハーフエステル、尿素、各種界面活性剤等が挙げられる。
本発明の一態様のグリースが、改質剤を含有する場合において、改質剤の含有量は、当該グリースの全量(100質量%)基準で、好ましくは0.01~20質量%、より好ましくは0.1~10質量%、更に好ましくは0.2~5質量%である。
分散補助剤としては、例えば、コハク酸ハーフエステル、尿素、各種界面活性剤等が挙げられる。
本発明の一態様のグリースが、改質剤を含有する場合において、改質剤の含有量は、当該グリースの全量(100質量%)基準で、好ましくは0.01~20質量%、より好ましくは0.1~10質量%、更に好ましくは0.2~5質量%である。
(清浄分散剤、腐食防止剤、消泡剤、極圧剤、金属不活性剤)
清浄分散剤としては、例えば、こはく酸イミド、ボロン系こはく酸イミド等が挙げられる。
腐食防止剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系化合物、チアゾール系化合物等が挙げられる。
消泡剤としては、例えば、シリコーン系化合物、フッ素化シリコーン系化合物等が挙げられる。
極圧剤としては、例えば、リン系化合物、ジチオリン酸亜鉛、有機モリブデン等が挙げられる。
金属不活性剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
本発明の一態様のグリースが、これらの添加剤を含有する場合において、これらの添加剤の各含有量は、当該グリースの全量(100質量%)基準で、好ましくは0.01~20質量%、より好ましくは0.1~10質量%、更に好ましくは0.2~5質量%である。
清浄分散剤としては、例えば、こはく酸イミド、ボロン系こはく酸イミド等が挙げられる。
腐食防止剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系化合物、チアゾール系化合物等が挙げられる。
消泡剤としては、例えば、シリコーン系化合物、フッ素化シリコーン系化合物等が挙げられる。
極圧剤としては、例えば、リン系化合物、ジチオリン酸亜鉛、有機モリブデン等が挙げられる。
金属不活性剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
本発明の一態様のグリースが、これらの添加剤を含有する場合において、これらの添加剤の各含有量は、当該グリースの全量(100質量%)基準で、好ましくは0.01~20質量%、より好ましくは0.1~10質量%、更に好ましくは0.2~5質量%である。
〔本発明のグリースの特性〕
本発明のグリースは、親水性ナノファイバーによる高次構造が形成され易く、親水性ナノファイバーが均一に分散している。そのため、本発明のグリースは、親水性ナノファイバーの含有量が少量であっても、適度な混和ちょう度を有し、高い滴点を有する。
本発明のグリースは、親水性ナノファイバーによる高次構造が形成され易く、親水性ナノファイバーが均一に分散している。そのため、本発明のグリースは、親水性ナノファイバーの含有量が少量であっても、適度な混和ちょう度を有し、高い滴点を有する。
本発明の一態様のグリースの25℃における混和ちょう度としては、グリースの硬さを適度な範囲とし、低温トルク特性、耐摩耗を良好とする観点から、好ましくは130~475、より好ましくは160~445、更に好ましくは175~430、より更に好ましくは200~350である。
なお、本明細書において、グリースの混和ちょう度は、JIS K2220 7:2013に準拠して測定された値である。
なお、本明細書において、グリースの混和ちょう度は、JIS K2220 7:2013に準拠して測定された値である。
本発明の一態様のグリースの滴点としては、好ましくは180℃以上、より好ましくは200℃以上、更に好ましくは220℃以上である。
なお、本明細書において、グリースの滴点は、JIS K2220 8:2013に準拠して測定した値である。
なお、本明細書において、グリースの滴点は、JIS K2220 8:2013に準拠して測定した値である。
〔本発明のグリースの製造方法〕
本発明のグリースの製造方法は、少なくとも下記工程(1)を有することが好ましく、下記工程(1)及び(2)を有することがより好ましい。
工程(1):太さ(d’)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーを水中に配合してなる水分散液と、基油と、分散溶媒とを混合し、混合液を調製する工程。
工程(2):前記混合液から、水を除去する工程。
このような工程を経て得られるグリースは、基油中において、親水性ナノファイバー同士の凝集を抑制し、繊維形状を維持した状態で、太さ(d)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーを分散させることができる。その結果、基油中において、親水性ナノファイバーによる高次構造が形成し、親水性ナノファイバーを均一に分散させたグリースを製造することができる。
以下、工程(1)及び(2)について説明する。
本発明のグリースの製造方法は、少なくとも下記工程(1)を有することが好ましく、下記工程(1)及び(2)を有することがより好ましい。
工程(1):太さ(d’)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーを水中に配合してなる水分散液と、基油と、分散溶媒とを混合し、混合液を調製する工程。
工程(2):前記混合液から、水を除去する工程。
このような工程を経て得られるグリースは、基油中において、親水性ナノファイバー同士の凝集を抑制し、繊維形状を維持した状態で、太さ(d)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーを分散させることができる。その結果、基油中において、親水性ナノファイバーによる高次構造が形成し、親水性ナノファイバーを均一に分散させたグリースを製造することができる。
以下、工程(1)及び(2)について説明する。
<工程(1)>
工程(1)は、太さ(d’)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーを水中に配合してなる水分散液と、基油と、分散溶媒とを混合し、混合液を調製する工程である。
工程(1)で用いる親水性ナノファイバー及び基油の詳細は、上述のとおりである。
なお、ここでいう「太さ(d’)」は、上述のとおり、基油中や水中に配合される前の原料としての親水性ナノファイバーの太さを示すものであり、「太さ(d’)」の好適範囲は、上記と同じである。
工程(1)は、太さ(d’)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーを水中に配合してなる水分散液と、基油と、分散溶媒とを混合し、混合液を調製する工程である。
工程(1)で用いる親水性ナノファイバー及び基油の詳細は、上述のとおりである。
なお、ここでいう「太さ(d’)」は、上述のとおり、基油中や水中に配合される前の原料としての親水性ナノファイバーの太さを示すものであり、「太さ(d’)」の好適範囲は、上記と同じである。
親水性ナノファイバーを配合してなる水分散液の固形分濃度としては、当該水分散液の全量(100質量%)基準で、通常0.1~70質量%、好ましくは0.1~65質量%、より好ましくは0.1~60質量%、更に好ましくは0.5~55質量%、より更に好ましくは1.0~50質量%である。
当該水分散液は、水中に親水性ナノファイバーや、必要に応じて界面活性剤等を配合し、手動もしくは撹拌機により、十分に撹拌をして、調製することができる。
当該水分散液は、水中に親水性ナノファイバーや、必要に応じて界面活性剤等を配合し、手動もしくは撹拌機により、十分に撹拌をして、調製することができる。
分散溶媒としては、水及び油の双方と相溶性が良好な溶媒であればよいが、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)、及びN-メチルピロリドン(NMP)等の非プロトン性極性溶媒;プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、及びヘキシレングリコール等のアルコール類;ポリグリセリン脂肪酸エステル、及びソルビタン酸エステル等の界面活性剤から選ばれる1種以上が好ましい。
工程(1)で調製する混合液における、分散溶媒の配合量は、混合液の全量(100質量%)基準で、好ましくは0.1~50質量%、より好ましくは0.5~40質量%、更に好ましくは1.0~30質量%である。
工程(1)で調製する混合液における、水の配合量は、混合液の全量(100質量%)基準で、好ましくは1~60質量%、より好ましくは3~50質量%、更に好ましくは5~40質量%である。
工程(1)で調製する混合液中における、水と分散溶媒との配合量比〔水/分散溶媒〕としては、質量比で、好ましくは0.01~600、より好ましくは0.05~400、更に好ましくは0.1~300、より更に好ましくは0.2~200である。
混合物は、親水性ナノファイバーを配合してなる水分散液、基油及び分散溶媒と共に、一般的なグリースに配合される上述の各種添加剤を添加してもよい。これらの成分を混合し、手動もしくは撹拌機により、十分に撹拌をして、混合物を調製することができる。
なお、工程(1)後に得られたグリースが、グリース状態を維持できる状態であれば、以下の工程(2)を行わず、分散溶媒及び水を含有してもよい。この場合、ロールミル等を用いた均一化等の後処理工程を経て、本発明のグリースを得ることができる。
<工程(2)>
工程(2)は、工程(1)で調製した混合液から、少なくとも水を除去する工程である。
なお、本工程において、当該混合液から、水と共に分散溶媒を除去してもよい。
水及び分散溶媒を除去する方法としては、混合物を加熱して、水及び分散溶媒を蒸発除去する方法が好ましい。
水を蒸発除去する際の条件としては、圧力が0.001~0.1MPaの環境下で、温度範囲を0~100℃にて混合物を加熱することが好ましい。
また、分散溶媒を蒸発除去する際の条件としては、圧力が0.001~0.1MPaの環境下で、温度範囲を[分散溶媒の沸点(℃)]-120℃~[分散溶媒の沸点(℃)]-0℃にて混合物を加熱することが好ましい。
なお、水及び分散溶媒の蒸発除去は、常圧蒸留によって行ってもよい。
工程(2)は、工程(1)で調製した混合液から、少なくとも水を除去する工程である。
なお、本工程において、当該混合液から、水と共に分散溶媒を除去してもよい。
水及び分散溶媒を除去する方法としては、混合物を加熱して、水及び分散溶媒を蒸発除去する方法が好ましい。
水を蒸発除去する際の条件としては、圧力が0.001~0.1MPaの環境下で、温度範囲を0~100℃にて混合物を加熱することが好ましい。
また、分散溶媒を蒸発除去する際の条件としては、圧力が0.001~0.1MPaの環境下で、温度範囲を[分散溶媒の沸点(℃)]-120℃~[分散溶媒の沸点(℃)]-0℃にて混合物を加熱することが好ましい。
なお、水及び分散溶媒の蒸発除去は、常圧蒸留によって行ってもよい。
混合物から水及び分散溶媒を除去した後、必要に応じて、ロールミル等を用いた均一化等の後処理工程を経て、本発明のグリースを得ることができる。
〔本発明のグリースを用いた機構部品〕
本発明のグリースは、環境負荷が低く、人体への安全性にも優れると共に、適度な混和ちょう度を有し、高い滴点を有する。また、本発明のグリースは、増ちょう剤である親水性ナノファイバーの含有量が少量であっても、適度な混和ちょう度を有し、高い滴点を有するため、耐摩耗性も向上し得る。
そのため、本発明のグリースを用いた機構部品は、グリースが飛散や漏洩したとしても、環境保全や人体への安全性における問題が少なく、高温であっても潤滑特性が長期間維持されたものとなり得る。
本発明のグリースは、環境負荷が低く、人体への安全性にも優れると共に、適度な混和ちょう度を有し、高い滴点を有する。また、本発明のグリースは、増ちょう剤である親水性ナノファイバーの含有量が少量であっても、適度な混和ちょう度を有し、高い滴点を有するため、耐摩耗性も向上し得る。
そのため、本発明のグリースを用いた機構部品は、グリースが飛散や漏洩したとしても、環境保全や人体への安全性における問題が少なく、高温であっても潤滑特性が長期間維持されたものとなり得る。
本発明のグリースを用いた機構部品としては、軸受や歯車等が挙げられ、より具体的には、すべり軸受、ころがり軸受、含油軸受、流体軸受等の各種軸受、歯車、内燃機関、ブレーキ、トルク伝達装置用部品、流体継ぎ手、圧縮装置用部品、チェーン、油圧装置用部品、真空ポンプ装置用部品、時計部品、ハードディスク用部品、冷凍機用部品、切削機用部品、圧延機用部品、絞り抽伸機用部品、転造機用部品、鍛造機用部品、熱処理機用部品、熱媒体用部品、洗浄機用部品、ショックアブソーバ機用部品、密封装置用部品等が挙げられる。
なお、本発明の一態様のグリースは、食品機械の軸受や歯車等の摺動部分の潤滑用途としても好適である。
なお、本発明の一態様のグリースは、食品機械の軸受や歯車等の摺動部分の潤滑用途としても好適である。
以上の事項から、本発明は、以下の機構部品及びグリースの使用方法も提供する。
(1)本発明のグリースを用いた、機構部品。
(2)本発明のグリースを食品機械の機構部品の潤滑に使用する、グリースの使用方法。
上記(1)の機構部品は、食品原料の混合や食品の製造等の食品機械に組み込まれた機構部品であることが好ましい。
また、上記(1)及び(2)で用いる「グリース」は、本発明のグリースであって、詳しくは上述のとおりである。
(1)本発明のグリースを用いた、機構部品。
(2)本発明のグリースを食品機械の機構部品の潤滑に使用する、グリースの使用方法。
上記(1)の機構部品は、食品原料の混合や食品の製造等の食品機械に組み込まれた機構部品であることが好ましい。
また、上記(1)及び(2)で用いる「グリース」は、本発明のグリースであって、詳しくは上述のとおりである。
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
なお、諸特性は、以下に示す方法に従って求めた。
なお、諸特性は、以下に示す方法に従って求めた。
(1)40℃動粘度、粘度指数
JIS K2283:2000に準拠して測定した。
(2)親水性ナノファイバーの太さ、アスペクト比
透過性電子顕微鏡(TEM)を用いて、任意に選択した10本の親水性ナノファイバーの太さ及び長さをそれぞれ測定し、「長さ」/「太さ」から算出される値を、対象となる親水性ナノファイバーの「アスペクト比」とした。
(3)混和ちょう度
JIS K2220 7:2013に準拠して、25℃にて測定した。
(4)滴点
JIS K2220 8:2013に準拠して測定した。
JIS K2283:2000に準拠して測定した。
(2)親水性ナノファイバーの太さ、アスペクト比
透過性電子顕微鏡(TEM)を用いて、任意に選択した10本の親水性ナノファイバーの太さ及び長さをそれぞれ測定し、「長さ」/「太さ」から算出される値を、対象となる親水性ナノファイバーの「アスペクト比」とした。
(3)混和ちょう度
JIS K2220 7:2013に準拠して、25℃にて測定した。
(4)滴点
JIS K2220 8:2013に準拠して測定した。
実施例1~3、比較例1、及び参考例1で使用した基油、親水性ナノファイバー、及び分散溶媒の詳細は以下のとおりである。
<基油>
・芳香族エステル系油:40℃動粘度=91mm2/s、粘度指数=80。
<親水性ナノファイバー分散液>
・CNF分散液(1):スギノマシン(株)製、製品名「BiNFi-s」(重合度600のセルロースナノファイバー(CNF)(太さ(d’)=20~50nm(平均値35nm)、アスペクト比=100以上(平均値100以上))を2.0質量%含む水分散液)。
・CNF分散液(2):スギノマシン(株)製、製品名「BiNFi-s」(重合度300のセルロースナノファイバー(CNF)(太さ(d’)=20~50nm(平均値35nm)、アスペクト比=100以上(平均値100以上))を2.0質量%含む水分散液)。
<分散溶媒>
・DMF:N,N-ジメチルホルムアミド。
・DMAc:N,N-ジメチルアセトアミド。
<基油>
・芳香族エステル系油:40℃動粘度=91mm2/s、粘度指数=80。
<親水性ナノファイバー分散液>
・CNF分散液(1):スギノマシン(株)製、製品名「BiNFi-s」(重合度600のセルロースナノファイバー(CNF)(太さ(d’)=20~50nm(平均値35nm)、アスペクト比=100以上(平均値100以上))を2.0質量%含む水分散液)。
・CNF分散液(2):スギノマシン(株)製、製品名「BiNFi-s」(重合度300のセルロースナノファイバー(CNF)(太さ(d’)=20~50nm(平均値35nm)、アスペクト比=100以上(平均値100以上))を2.0質量%含む水分散液)。
<分散溶媒>
・DMF:N,N-ジメチルホルムアミド。
・DMAc:N,N-ジメチルアセトアミド。
実施例1
親水性ナノファイバー分散液である上記CNF分散液(1)180g(そのうちCNF量:3.6g)と、基油である上記芳香族エステル油140gと、分散溶媒であるDMF150gとを混合し、25℃にて、十分に撹拌して、混合液を調製した。
そして、当該混合液を、0.01MPaの環境下で70℃まで加熱し、当該混合液から水を蒸発除去した後、さらに0.01MPaの環境下で110℃まで加熱し、当該混合液からDMFも蒸発除去した。
次いで、室温(25℃)まで冷却後、3本ロールミルを用いて均質化処理を行い、CNFの含有量が2.5質量%のグリースを得た。
得られたグリース中に分散しているCNFから任意に選択した10本のCNFの太さ(d)はいずれも20~50nm(太さ(d)の平均値は35nm)であり、この10本のCNFのアスペクト比はいずれも100以上(アスペクト比の平均値も100以上)であった。また、当該グリースの混和ちょう度は273であり、滴点は250℃であった。
親水性ナノファイバー分散液である上記CNF分散液(1)180g(そのうちCNF量:3.6g)と、基油である上記芳香族エステル油140gと、分散溶媒であるDMF150gとを混合し、25℃にて、十分に撹拌して、混合液を調製した。
そして、当該混合液を、0.01MPaの環境下で70℃まで加熱し、当該混合液から水を蒸発除去した後、さらに0.01MPaの環境下で110℃まで加熱し、当該混合液からDMFも蒸発除去した。
次いで、室温(25℃)まで冷却後、3本ロールミルを用いて均質化処理を行い、CNFの含有量が2.5質量%のグリースを得た。
得られたグリース中に分散しているCNFから任意に選択した10本のCNFの太さ(d)はいずれも20~50nm(太さ(d)の平均値は35nm)であり、この10本のCNFのアスペクト比はいずれも100以上(アスペクト比の平均値も100以上)であった。また、当該グリースの混和ちょう度は273であり、滴点は250℃であった。
実施例2
親水性ナノファイバー分散液として、上記CNF分散液(2)を用いた以外は、実施例1と同様にして、CNFの含有量が2.5質量%のグリースを得た。
得られたグリース中に分散しているCNFから任意に選択した10本のCNFの太さ(d)はいずれも20~50nm(太さ(d)の平均値は35nm)であり、この10本のCNFのアスペクト比はいずれも100以上(アスペクト比の平均値も100以上)であった。また、当該グリースの混和ちょう度は259であり、滴点は258℃であった。
親水性ナノファイバー分散液として、上記CNF分散液(2)を用いた以外は、実施例1と同様にして、CNFの含有量が2.5質量%のグリースを得た。
得られたグリース中に分散しているCNFから任意に選択した10本のCNFの太さ(d)はいずれも20~50nm(太さ(d)の平均値は35nm)であり、この10本のCNFのアスペクト比はいずれも100以上(アスペクト比の平均値も100以上)であった。また、当該グリースの混和ちょう度は259であり、滴点は258℃であった。
実施例3
分散溶媒として、DMAcを用いた以外は、実施例1と同様にして、CNFの含有量が2.5質量%のグリースを得た。
得られたグリース中に分散しているCNTから任意に選択した10本のCNFの太さ(d)はいずれも20~50nm(太さ(d)の平均値は35nm)であり、この10本のCNFのアスペクト比はいずれも100以上(アスペクト比の平均値も100以上)であった。また、当該グリースの混和ちょう度は273であり、滴点は245℃であった。
分散溶媒として、DMAcを用いた以外は、実施例1と同様にして、CNFの含有量が2.5質量%のグリースを得た。
得られたグリース中に分散しているCNTから任意に選択した10本のCNFの太さ(d)はいずれも20~50nm(太さ(d)の平均値は35nm)であり、この10本のCNFのアスペクト比はいずれも100以上(アスペクト比の平均値も100以上)であった。また、当該グリースの混和ちょう度は273であり、滴点は245℃であった。
比較例1
セルロース粉末(粒径38μm、400メッシュ通過、和光純薬社製)60gと芳香族エステル油90gを混ぜ、25℃にて十分撹拌を行った。3本ロールミルを用いて均質化処理を行い、セルロース粉末が40質量%のグリースを得た。
得られたグリースのちょう度は289であり、滴点は300℃以上(測定中に焦げて固まった)であった。なお、得られたグリースの表面には、油膜厚さよりも大きい粒子の浮きが見られた。
セルロース粉末(粒径38μm、400メッシュ通過、和光純薬社製)60gと芳香族エステル油90gを混ぜ、25℃にて十分撹拌を行った。3本ロールミルを用いて均質化処理を行い、セルロース粉末が40質量%のグリースを得た。
得られたグリースのちょう度は289であり、滴点は300℃以上(測定中に焦げて固まった)であった。なお、得られたグリースの表面には、油膜厚さよりも大きい粒子の浮きが見られた。
参考例1
芳香族エステル油100g中に、ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート(MDI)15gを配合し、70℃で加熱溶解させ、MDI溶液を調製した。また、別の反応器内の芳香族エステル油70g中に、オクチルアミン15gを配合し、70℃で加熱溶解させ、オクチルアミン溶液を調製した。
そして、グリース製造釜に、上述のMDI溶液を仕込み、激しく撹拌しながら、上述のオクチルアミン溶液を滴下し、加熱し、反応させた。そして、反応温度が160℃に達した時点で、160℃にて1時間保持し、十分に反応をさせた。
次いで、室温(25℃)まで冷却後、3本ロールミルを用いて均質化処理を行い、グリースを得た。
得られたグリースの混和ちょう度は273であり、滴点は280℃であった。
芳香族エステル油100g中に、ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート(MDI)15gを配合し、70℃で加熱溶解させ、MDI溶液を調製した。また、別の反応器内の芳香族エステル油70g中に、オクチルアミン15gを配合し、70℃で加熱溶解させ、オクチルアミン溶液を調製した。
そして、グリース製造釜に、上述のMDI溶液を仕込み、激しく撹拌しながら、上述のオクチルアミン溶液を滴下し、加熱し、反応させた。そして、反応温度が160℃に達した時点で、160℃にて1時間保持し、十分に反応をさせた。
次いで、室温(25℃)まで冷却後、3本ロールミルを用いて均質化処理を行い、グリースを得た。
得られたグリースの混和ちょう度は273であり、滴点は280℃であった。
実施例1~3のグリースは、増ちょう剤である親水性ナノファイバーの含有量が2.5質量%と少量でもあるにも関わらず、参考例1のグリースと同程度の混和ちょう度及び滴点を有する結果となった。
実施例1~3のグリースは、増ちょう剤として親水性ナノファイバーを用いているため、環境負荷が低く、人体への安全性にも優れ、また、太さが油膜厚さより大きな親水性ナノファイバーの含有量が少ないため、耐摩耗性に優れると考えられる。
一方、比較例1によれば、増ちょう剤としてセルロース粉末を用いてちょう度が高いグリースを得るには、40質量%もの多量のセルロース粉末を配合が必要であることが分かる。また、比較例1で得られたグリースは、40質量%もの多量のセルロース粉末を含むため、表面には大きな粒子の浮きが見られ、セルロース粉末が均一に分散されているとは言い難い状況であった。そのため、当該グリースは、耐摩耗性が劣るものと考えられる。
実施例1~3のグリースは、増ちょう剤として親水性ナノファイバーを用いているため、環境負荷が低く、人体への安全性にも優れ、また、太さが油膜厚さより大きな親水性ナノファイバーの含有量が少ないため、耐摩耗性に優れると考えられる。
一方、比較例1によれば、増ちょう剤としてセルロース粉末を用いてちょう度が高いグリースを得るには、40質量%もの多量のセルロース粉末を配合が必要であることが分かる。また、比較例1で得られたグリースは、40質量%もの多量のセルロース粉末を含むため、表面には大きな粒子の浮きが見られ、セルロース粉末が均一に分散されているとは言い難い状況であった。そのため、当該グリースは、耐摩耗性が劣るものと考えられる。
以下の実施例4~17で使用した基油、増ちょう剤、各種添加剤、及び分散溶媒の詳細は以下のとおりである。
<基油>
・鉱油:40℃動粘度=91mm2/s、粘度指数=105、パラフィン系鉱油。
・植物油:40℃動粘度=39mm2/s、粘度指数=205、菜種油。
・PAO:40℃動粘度=64mm2/s、粘度指数=135、ポリα-オレフィン。
<増ちょう剤>
・CNF分散液(1):スギノマシン(株)製、製品名「BiNFi-s」(重合度600のセルロースナノファイバー(CNF)(太さ(d’)=20~50nm(平均値35nm)、アスペクト比=100以上(平均値100以上))を2.0質量%含む水分散液)。
・CNF分散液(3):スギノマシン(株)製、製品名「BiNFi-s」(重合度200のセルロースナノファイバー(CNF)(太さ(d’)=20~50nm(平均値35nm)、アスペクト比=100以上(平均値100以上))を2.0質量%含む水分散液)。
・リグノセルロース分散液:リグノセルロースナノファイバーを2.0質量%含む水分散液。当該リグノセルロースナノファイバーの太さ(d’)=20~50nm(平均値35nm)、アスペクト比=100以上(平均値100以上)である。
・エステル化セルロース分散液:エステル化セルロースナノファイバーを2.0質量%含む水分散液。リグノセルロースの太さ(d’)=20~50nm(平均値35nm)、アスペクト比=100以上(平均値100以上)。
なお、上記の分散液に含まれるナノファイバーは、いずれも、それぞれのナノファイバーを成形してなるシート状物の表面に水滴を滴下した際、「水との接触角が90°以下」もしくは「接触角の測定前に滴下した水滴がシート状物に吸収」との結果であった。そのため、いずれのナノファイバーも、本発明でいう「親水性ナノファイバー」に該当する。
<各種添加剤>
・PMA:ポリメタクリレート(PMA)、改質剤として使用。
・コハク酸ハーフエステル:分散補助剤として使用。
・尿素:分散補助剤として使用。
<分散溶媒>
・分散溶媒(1):ヘキシレングリコール。
・分散溶媒(2):ポリグリセリン脂肪酸エステル。
・分散溶媒(3):ソルビタン酸ラウレート。
<基油>
・鉱油:40℃動粘度=91mm2/s、粘度指数=105、パラフィン系鉱油。
・植物油:40℃動粘度=39mm2/s、粘度指数=205、菜種油。
・PAO:40℃動粘度=64mm2/s、粘度指数=135、ポリα-オレフィン。
<増ちょう剤>
・CNF分散液(1):スギノマシン(株)製、製品名「BiNFi-s」(重合度600のセルロースナノファイバー(CNF)(太さ(d’)=20~50nm(平均値35nm)、アスペクト比=100以上(平均値100以上))を2.0質量%含む水分散液)。
・CNF分散液(3):スギノマシン(株)製、製品名「BiNFi-s」(重合度200のセルロースナノファイバー(CNF)(太さ(d’)=20~50nm(平均値35nm)、アスペクト比=100以上(平均値100以上))を2.0質量%含む水分散液)。
・リグノセルロース分散液:リグノセルロースナノファイバーを2.0質量%含む水分散液。当該リグノセルロースナノファイバーの太さ(d’)=20~50nm(平均値35nm)、アスペクト比=100以上(平均値100以上)である。
・エステル化セルロース分散液:エステル化セルロースナノファイバーを2.0質量%含む水分散液。リグノセルロースの太さ(d’)=20~50nm(平均値35nm)、アスペクト比=100以上(平均値100以上)。
なお、上記の分散液に含まれるナノファイバーは、いずれも、それぞれのナノファイバーを成形してなるシート状物の表面に水滴を滴下した際、「水との接触角が90°以下」もしくは「接触角の測定前に滴下した水滴がシート状物に吸収」との結果であった。そのため、いずれのナノファイバーも、本発明でいう「親水性ナノファイバー」に該当する。
<各種添加剤>
・PMA:ポリメタクリレート(PMA)、改質剤として使用。
・コハク酸ハーフエステル:分散補助剤として使用。
・尿素:分散補助剤として使用。
<分散溶媒>
・分散溶媒(1):ヘキシレングリコール。
・分散溶媒(2):ポリグリセリン脂肪酸エステル。
・分散溶媒(3):ソルビタン酸ラウレート。
実施例4~13
表1に示す種類及び配合量の基油、増ちょう剤、各種添加剤、及び分散溶媒を混合し、25℃にて、十分に撹拌して、混合液を調製した。なお、表1に示す増ちょう剤の配合量は、溶媒を除いた当該分散液中に含まれる増ちょう剤の固形分配合量である。
そして、当該混合液を、0.01MPaの環境下で70℃まで加熱し、当該混合液から水を蒸発除去した後、さらに0.01MPaの環境下で110℃まで加熱し、当該混合液から分散溶媒も蒸発除去した。
次いで、室温(25℃)まで冷却後、3本ロールミルを用いて均質化処理を行い、表1に示す増ちょう剤濃度のグリース(a)~(j)をそれぞれ得た。
表1に示す種類及び配合量の基油、増ちょう剤、各種添加剤、及び分散溶媒を混合し、25℃にて、十分に撹拌して、混合液を調製した。なお、表1に示す増ちょう剤の配合量は、溶媒を除いた当該分散液中に含まれる増ちょう剤の固形分配合量である。
そして、当該混合液を、0.01MPaの環境下で70℃まで加熱し、当該混合液から水を蒸発除去した後、さらに0.01MPaの環境下で110℃まで加熱し、当該混合液から分散溶媒も蒸発除去した。
次いで、室温(25℃)まで冷却後、3本ロールミルを用いて均質化処理を行い、表1に示す増ちょう剤濃度のグリース(a)~(j)をそれぞれ得た。
調製したグリース(a)~(j)について、混和ちょう度及び滴点を測定した。また、グリース(a)~(d)については、さらに以下に示す水洗耐水度試験も行った。これらの結果を表1に示す。
[水洗耐水度試験]
38℃の水を用いて、JIS K2220:2013の水洗耐久度試験方法に準拠した方法により、試験前のグリースの量100質量%に対する、水に洗い流されたグリースの質量を測定した。
当該質量が大きいグリースは、水による洗浄性に優れたグリースであるといえ、一方、当該質量が小さいグリースは、耐水性に優れたグリースであるといえる。
[水洗耐水度試験]
38℃の水を用いて、JIS K2220:2013の水洗耐久度試験方法に準拠した方法により、試験前のグリースの量100質量%に対する、水に洗い流されたグリースの質量を測定した。
当該質量が大きいグリースは、水による洗浄性に優れたグリースであるといえ、一方、当該質量が小さいグリースは、耐水性に優れたグリースであるといえる。
実施例4~13で得られたグリース(a)~(j)は、適度な混和ちょう度を有し、高い滴点を有する結果となった。
なお、グリース(a)~(j)について、各グリース中に分散している各種CNFから任意に選択した10本の各種CNFの太さ(d)はいずれも20~50nm(平均値は35nm)であり、10本の各種CNFのアスペクト比はいずれも100以上(平均値も100以上)であった。
また、水洗耐水度試験の結果から、グリース(a)及び(c)は、水による洗浄性が高いグリースであるといえる。一方、グリース(b)及び(d)は、耐水性に優れたグリースであるといえる。
なお、グリース(a)~(j)について、各グリース中に分散している各種CNFから任意に選択した10本の各種CNFの太さ(d)はいずれも20~50nm(平均値は35nm)であり、10本の各種CNFのアスペクト比はいずれも100以上(平均値も100以上)であった。
また、水洗耐水度試験の結果から、グリース(a)及び(c)は、水による洗浄性が高いグリースであるといえる。一方、グリース(b)及び(d)は、耐水性に優れたグリースであるといえる。
実施例14~16
表2に示す種類の基油、増ちょう剤、及び分散溶媒について、調製後のグリース中に各成分の含有量が表2に示す量となるように配合し、25℃にて、十分に撹拌して、混合液を調製した。なお、表2に示す増ちょう剤の含有量は、分散液中の溶媒を除いた増ちょう剤の固形分配合量である。
そして、当該混合液を、0.01MPaの環境下で70℃まで加熱し、当該混合液から水を蒸発除去した。なお、表2に示す分散溶媒については、蒸発除去する操作を行わず、残存させたままとした。
次いで、室温(25℃)まで冷却後、3本ロールミルを用いて均質化処理を行い、表2に示す増ちょう剤濃度のグリース(k)~(m)をそれぞれ得た。なお、表2に示すとおり、グリース(k)~(m)中の水の含有量は0質量%であった。
なお、グリース(k)~(m)は、食品添加物として認められた分散溶媒を使用しており、基油としてPAOや植物油を用い、且つ、増ちょう剤として、セルロースナノファイバーを用いているため、安全性に優れ、食品機械用の潤滑剤として好適である。
表2に示す種類の基油、増ちょう剤、及び分散溶媒について、調製後のグリース中に各成分の含有量が表2に示す量となるように配合し、25℃にて、十分に撹拌して、混合液を調製した。なお、表2に示す増ちょう剤の含有量は、分散液中の溶媒を除いた増ちょう剤の固形分配合量である。
そして、当該混合液を、0.01MPaの環境下で70℃まで加熱し、当該混合液から水を蒸発除去した。なお、表2に示す分散溶媒については、蒸発除去する操作を行わず、残存させたままとした。
次いで、室温(25℃)まで冷却後、3本ロールミルを用いて均質化処理を行い、表2に示す増ちょう剤濃度のグリース(k)~(m)をそれぞれ得た。なお、表2に示すとおり、グリース(k)~(m)中の水の含有量は0質量%であった。
なお、グリース(k)~(m)は、食品添加物として認められた分散溶媒を使用しており、基油としてPAOや植物油を用い、且つ、増ちょう剤として、セルロースナノファイバーを用いているため、安全性に優れ、食品機械用の潤滑剤として好適である。
実施例17
表2に示す種類の基油、増ちょう剤、及び分散溶媒について、調製後のグリース中に各成分の含有量が表2に示す量となるように配合し、25℃にて、十分に撹拌して、混合液を調製した。なお、表2に示す増ちょう剤の含有量は、分散液中の溶媒を除いた増ちょう剤の固形分配合量である。
そして、当該混合液に対して、そのまま3本ロールミルを用いて均質化処理を行い、表2に示す増ちょう剤濃度のグリース(n)を得た。なお、表2に示すとおり、グリース(n)中の水の含有量は38.0質量%であり、当該水は、増ちょう剤として添加した分散液に由来するものである。
表2に示す種類の基油、増ちょう剤、及び分散溶媒について、調製後のグリース中に各成分の含有量が表2に示す量となるように配合し、25℃にて、十分に撹拌して、混合液を調製した。なお、表2に示す増ちょう剤の含有量は、分散液中の溶媒を除いた増ちょう剤の固形分配合量である。
そして、当該混合液に対して、そのまま3本ロールミルを用いて均質化処理を行い、表2に示す増ちょう剤濃度のグリース(n)を得た。なお、表2に示すとおり、グリース(n)中の水の含有量は38.0質量%であり、当該水は、増ちょう剤として添加した分散液に由来するものである。
調製したグリース(k)~(n)について、混和ちょう度及び滴点を測定した。これらの結果を表2に示す。
実施例14~16では、分散溶媒が残存した状態でもグリース化することができ、得られたグリース(k)~(m)は、適度な混和ちょう度を有し、高い滴点を有する結果となった。
また、実施例17においても、水が残存した状態でもグリース化することができ、得られたグリース(n)は、適度な混和ちょう度を有する結果となった。なお、グリース(n)の滴点は、当該グリース(n)中に含まれる水の沸点が影響し測定することができなかったが、増ちょう剤として使用したCNFが熱分解し難いという性質を考慮すると、耐熱性に優れたグリースであると考えられる。
また、グリース(k)~(n)について、各グリース中に分散しているCNFから任意に選択した10本のCNFの太さ(d)はいずれも20~50nm(平均値は35nm)であり、10本の各種CNFのアスペクト比はいずれも100以上(平均値も100以上)であった。
また、実施例17においても、水が残存した状態でもグリース化することができ、得られたグリース(n)は、適度な混和ちょう度を有する結果となった。なお、グリース(n)の滴点は、当該グリース(n)中に含まれる水の沸点が影響し測定することができなかったが、増ちょう剤として使用したCNFが熱分解し難いという性質を考慮すると、耐熱性に優れたグリースであると考えられる。
また、グリース(k)~(n)について、各グリース中に分散しているCNFから任意に選択した10本のCNFの太さ(d)はいずれも20~50nm(平均値は35nm)であり、10本の各種CNFのアスペクト比はいずれも100以上(平均値も100以上)であった。
Claims (12)
- 基油と、親水性ナノファイバーとを含有し、太さ(d)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーが分散している、グリース。
- 前記親水性ナノファイバーの含有量が、前記グリースの全量基準で、0.1~20質量%である、請求項1に記載のグリース。
- アスペクト比が5以上の親水性ナノファイバーが分散している、請求項1又は2に記載のグリース。
- 前記親水性ナノファイバーが、セルロース、カルボキシメチルセルロース、キチン、及びキトサンから選ばれる1種以上の多糖類を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載のグリース。
- さらに耐水性向上剤を含有する、請求項1~4のいずれか一項に記載のグリース。
- 太さ(d’)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーと、基油とを混合して得られる、グリース。
- 太さ(d’)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーを水中に配合してなる水分散液と、基油と、分散溶媒とを混合し、混合液を調製した後、当該混合液から水及び当該分散溶媒を除去することで得られる、請求項6に記載のグリース。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載のグリースを用いた、機構部品。
- 下記工程(1)を有する、グリースの製造方法。
工程(1):太さ(d’)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーを水中に配合してなる水分散液と、基油と、分散溶媒とを混合し、混合液を調製する工程。 - 下記工程(1)~(2)を有する、請求項9に記載のグリースの製造方法。
工程(1):太さ(d’)が0.01~500nmの親水性ナノファイバーを水中に配合してなる水分散液と、基油と、分散溶媒とを混合し、混合液を調製する工程。
工程(2):前記混合液から、水を除去する工程。 - 工程(2)が、前記混合液から、水及び前記分散溶媒を除去する工程である、請求項10の記載のグリースの製造方法。
- 前記分散溶媒が、非プロトン性極性溶媒、アルコール類、及び界面活性剤から選ばれる1種以上である、請求項9~11のいずれか一項に記載のグリースの製造方法。
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