WO2019082915A1

WO2019082915A1 - 潤滑油組成物及びその製造方法

Info

Publication number: WO2019082915A1
Application number: PCT/JP2018/039444
Authority: WO
Inventors: 門田　隆二; 宇高; 近藤　邦夫; 真澄栗谷
Original assignee: 昭和電工株式会社
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2018-10-24
Publication date: 2019-05-02
Also published as: JPWO2019082915A1; US20210371769A1; US11407960B2; EP3702435A4; EP3702435A1; CN111278956B; JP6623503B2; CN111278956A

Abstract

潤滑油組成物の製造方法は、基油とフラーレンとを混合し、前記フラーレンの溶解成分を前記基油中に溶解し、前記基油とフラーレンの混合物を得る工程と、前記混合物に含まれる不溶成分を除去し、フラーレン溶液を得る工程と、前記フラーレン溶液を熱処理する工程と、を含む。

Description

潤滑油組成物及びその製造方法

　本発明は、潤滑油組成物及びその製造方法に関する。本願は、２０１７年１０月２５日に、日本に出願された特願２０１７－２０６６４４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　近年、高速化、高効率化、省エネルギーに伴い、自動車、家電、工業機械等に使用される潤滑油の性能向上が強く求められている。その用途に適するように特性を改善するために、潤滑油には、酸化防止剤、極圧添加剤、錆び止め添加剤、腐食防止剤等様々な添加剤が配合されている。一方、安全性上には、高引火点を有する潤滑剤が求められている。

　これらの要求に応えるため、低フリクション、トルクアップ、省燃費化といった複数の性能を同時に改善するため、鉱物油やエステル油等の潤滑基油に、ナノカーボン粒子であるフラーレン、有機溶媒、粘度指数向上剤、摩擦調整剤、清浄分散剤を配合したエンジン潤滑油用添加剤組成物が知られている（例えば、特許文献１参照）。

　また、冷媒圧縮機の摺動部を潤滑させる冷凍機油に、直径が１００ｐｍから１０ｎｍのフラーレンを添加することにより、冷媒圧縮機の摩擦や摩耗を抑制する技術も知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８－２６６５０１号公報国際公開第２０１７／１４１８２５号

　しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載された発明では、耐摩耗性の向上という点において、充分な効果が得られなかった。

　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、耐摩耗性を向上する潤滑油組成物及びその製造方法を提供することを目的とする。

［１］基油とフラーレンとを混合し、前記フラーレンの溶解成分を前記基油中に溶解し、前記基油とフラーレンの混合物を得る工程と、前記混合物に含まれる不溶成分を除去し、フラーレン溶液を得る工程と、前記フラーレン溶液を熱処理する工程と、を含む潤滑油組成物の製造方法。
［２］前記フラーレン溶液を熱処理する工程を、低酸素雰囲気下で行う［１］に記載の潤滑油組成物の製造方法。
［３］前記フラーレン溶液中の酸素濃度を１０質量ｐｐｍ以下とする［２］に記載の潤滑油組成物の製造方法。
［４］前記フラーレン溶液を熱処理する工程において、加熱状態にある前記フラーレン溶液における前記フラーレンの濃度を一定時間毎に測定することにより作成した、前記フラーレン溶液における前記フラーレンの濃度と前記フラーレン溶液の加熱時間の関係を示す検量線に基づいて、前記フラーレン溶液の加熱温度と加熱時間を決定する［１］～［３］のいずれかに記載の潤滑油組成物の製造方法。
［５］前記フラーレンが、Ｃ_６０及びＣ_７０を含む混合物である［１］～［４］のいずれかに記載の潤滑油組成物の製造方法。
［６］さらに、前記不溶成分を除去する工程後または前記フラーレン溶液を熱処理する工程後に、前記不溶成分を除去する工程で得られたフラーレン溶液または前記フラーレン溶液を熱処理する工程で得られた潤滑油組成物を前記基油で希釈する工程を含む［１］～［５］のいずれかに記載の潤滑油組成物の製造方法。
［７］［１］～［６］のいずれかに記載の潤滑油組成物の製造方法によって製造された潤滑油組成物であって、基油と、フラーレンと、を含む潤滑油組成物。

　本発明によれば、耐摩耗性を向上する潤滑油組成物及びその製造方法を提供することができる。

　以下、本発明を適用した潤滑油組成物及びその製造方法の実施の形態について説明する。
　なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

［潤滑油組成物］
　本実施形態の潤滑油組成物は、基油と、フラーレンと、を含み、後述する本実施形態の潤滑油組成物の製造方法において、基油とフラーレンの混合物を熱処理してなる。

（基油）
　本実施形態の潤滑油組成物に含まれる基油は、特に限定されるものではなく、通常、潤滑油の基油として広く使用されている鉱物油及び合成油が好適に用いられる。

　潤滑油として用いられる鉱油は、一般的に、内部に含まれる二重結合を水素添加により飽和して、飽和炭化水素に変換したものである。このような鉱油としては、パラフィン系基油、ナフテン系基油等が挙げられる。

　合成油としては、合成炭化水素油、エーテル油、エステル油等が挙げられる。具体的には、ポリα－オレフィン、ジエステル、ポリアルキレングリコール、ポリアルファオレフィン、ポリアルキルビニールエーテル、ポリブテン、イソパラフィン、オレフィンコポリマー、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ジイソデシルアジペート、モノエステル、二塩基酸エステル、三塩基酸エステル、ポリオールエステル（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ペラルゴネート、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ペラルゴネート等）、ジアルキルジフェニルエーテル、アルキルジフェニルサルファイド、ポリフェニルエーテル、シリコーン潤滑油（ジメチルシリコーン等）、パーフルオロポリエーテル等が好適に用いられる。これらの中でも、ポリα－オレフィン、ジエステル、ポリオールエステル、ポリアルキレングリコール、ポリアルキルビニールエーテルがより好適に用いられる。

　これらの鉱油や合成油は、１種を単独で用いてもよく、これらの中から選ばれる２種以上を任意の割合で混合して用いてもよい。

（フラーレン）
　本実施形態の潤滑油組成物に含まれるフラーレンは、構造や製造法が特に限定されず、種々のものを用いることができる。フラーレンとしては、例えば、比較的入手しやすいＣ_６０やＣ_７０、さらに高次のフラーレン、あるいはそれらの混合物が挙げられる。フラーレンの中でも、潤滑油への溶解性の高さの点から、Ｃ_６０及びＣ_７０が好ましく、潤滑油への着色が少ない点から、Ｃ_６０がより好ましい。混合物の場合は、Ｃ_６０が５０質量％以上含まれることが好ましい。

　本実施形態の潤滑油組成物は、その製造過程において、基油と、フラーレンと、を含むフラーレン溶液における熱処理後のフラーレンの濃度が、熱処理前のフラーレンの濃度よりも低くなる。

（添加剤）
　本実施形態の潤滑油組成物は、基油とフラーレン以外にも、本実施形態の効果を損なわない範囲で、添加剤を含有することができる。
　本実施形態の潤滑油組成物に配合する添加剤は、特に限定されない。添加剤としては、例えば、市販の酸化防止剤、粘度指数向上剤、極圧添加剤、清浄分散剤、流動点降下剤、腐食防止剤、固体潤滑剤、油性向上剤、錆び止め添加剤、抗乳化剤、消泡剤、加水分解抑制剤等が挙げられる。これらの添加剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

　添加剤としては、芳香族環を有するものがより好ましい。
　芳香族環を有する酸化防止剤としては、例えば、ジブチルヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）、ブチルヒドロキシアニソール（ＢＨＡ）、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－ｐ－クレゾール（ＤＢＰＣ）、３－アリールベンゾフランー２－オン（ヒドロキシカルボン酸の分子内環状エステル）、フェニル－α－ナフチルアミン、ジアルキルジフェニルアミン、ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
　芳香族環を有する粘度指数向上剤としては、例えば、ポリアルキルスチレン、スチレン-ジエンコポリマーの水素化物添加剤等が挙げられる。
　芳香族環を有する極圧添加剤としては、ジベンジルジサルファイド、アリルリン酸エステル、アリル亜リン酸エステル、アリルリン酸エステルのアミン塩、アリルチオリン酸エステル、アリルチオリン酸エステルのアミン塩、ナフテン酸等が挙げられる。
　芳香族環を有する清浄分散剤としては、ベンジルアミンコハク酸誘導体、アルキルフェノールアミン類等が挙げられる。
　芳香族環を有する流動点降下剤としては、塩素化パラフィン―ナフタレン縮合物、塩素化パラフィンーフェノール縮合物、ポリアルキルスチレン系等が挙げられる。
　芳香族環を有する抗乳化剤には、アルキルベンゼンスルホン酸塩等が挙げられる。
　芳香族環を有する腐食防止剤としては、ジアルキルナフタレンスルホン酸塩等が挙げられる。

　本実施形態の潤滑油組成物は、後述する潤滑油組成物の製造方法により製造される潤滑油組成物である。

　本実施形態の潤滑油組成物によれば、基油と、フラーレンと、を含み、熱処理されてなるため、摩擦抵抗低減の効果が期待できるとともに、耐摩耗性を向上することができる。

　本実施形態の潤滑油組成物は、工業用ギヤ油；油圧作動油；圧縮機油；冷凍機油；切削油；圧延油、プレス油、鍛造油、絞り加工油、引き抜き油、打ち抜き油等の塑性加工油；熱処理油、放電加工油等の金属加工油；すべり案内面油；軸受け油；錆止め油；熱媒体油等の各種用途に使用することができる。

（製造方法）
　本実施形態の潤滑油組成物の製造方法は、上述の本実施形態の潤滑油組成物の製造方法であって、基油とフラーレンとを混合し、フラーレンの溶解成分を基油中に溶解し、基油とフラーレンの混合物を得る工程（以下、「第一工程」という。）と、混合物に含まれる不溶成分を除去し、フラーレン溶液を得る工程（以下、「第二工程」という。）と、フラーレン溶液を熱処理する工程（以下、「第三工程」という。）と、を含む。さらに、本実施形態の潤滑油組成物の製造方法は、第二工程後または第三工程後に、所望のフラーレンの濃度の潤滑油組成物を得るために、第二工程で得られたフラーレン溶液または第三工程得られた潤滑油組成物を基油で希釈する工程（以下、「第四工程」という。）を含んでもよい。
　以下、本実施形態の潤滑油組成物の製造方法を詳細に説明する。

（第一工程）
　原料のフラーレンを基油に投入して攪拌機等の分散手段を用いて、室温付近または必要に応じて加温しながら３時間～４８時間の分散処理を施す。
　原料のフラーレンの仕込み量は、例えば、最終的に調製したい潤滑油組成物のフラーレン濃度を考慮して、計算上、基油に対して所望のフラーレンの濃度が得られるフラーレン量の１．２倍～５倍、より好ましくは１．２倍～３倍とする。１．２倍より低いと、抽出可能な溶解成分の量が少なくて、所望のフラーレンの濃度を満たすことができない可能性がある。５倍より高いと、不溶成分を除去する第二工程において、フィルタリング途中で濾過速度の低下が生じ、実施時間が長くなる。さらに、フラーレンの原料コストが上がる。

　基油にフラーレンを分散させるための分散手段としては、例えば、撹拌機、超音波分散装置、ホモジナイザー、ボールミル、ビーズミル等が挙げられる。

（第二工程）
　第一工程で得られた混合物には、不溶成分として、原料のフラーレン由来の不純物であるフラーレンの凝集物、未溶解のフラーレン、基油の不純物、製造過程で混入した粒子等が含まれる。そのため、その混合物をそのまま用いると、潤滑油組成物と接触している摺動部等が摩耗する等の不具合が生じることがある。そこで、第一工程の後に、不溶成分を除去する第二工程を設け、不溶成分が除去されたフラーレン溶液（以下、単に「フラーレン溶液」と言うことがある。）を得る。

　前記フラーレン溶液は、フラーレンの濃度が１質量ｐｐｍ（０．０００１質量％）以上１００００質量ｐｐｍ（１．０質量％）であることが好ましく、１質量ｐｐｍ（０．０００１質量％）以上１００質量ｐｐｍ（０．０１質量％）であることがより好ましく、５質量ｐｐｍ（０．０００５質量％）以上５０質量ｐｐｍ（０．００５質量％）であることがさらに好ましい。
　フラーレンの濃度が上記範囲であれば、フラーレンの添加による、耐摩耗性向上の効果を長期間維持することができる。また、フラーレンの劣化等による、フラーレンの濃度の低下を補うことができる。

　第二工程としては、例えば、（１）メンブランフィルターを用いた除去工程、（２）遠心分離器を用いた除去工程、（３）メンブランフィルターと遠心分離器を組み合わせて用いる除去工程等が挙げられる。これらの除去工程の中でも、濾過時間の点から、少量の潤滑油組成物を得る場合は（１）メンブランフィルターを用いた除去工程が好ましく、大量の潤滑油組成物を得る場合は（２）遠心分離器を用いた除去工程が好ましい。

　（１）メンブランフィルターを用いた除去工程では、例えば、第一工程で得られた基油とフラーレンの混合物を、目の小さいメッシュのフィルター（例えば、０．１μｍ～１μｍメッシュのメンブランフィルター）を用いて濾過し、フラーレン溶液として回収する。
　濾過時間の短縮を図るには、例えば、吸引濾過をすることが好ましい。

　（２）遠心分離器を用いた除去工程では、例えば、第一工程で得られた基油とフラーレンの混合物に対して遠心分離処理を施し、上澄みをフラーレン溶液として回収する。

（第三工程）
　第二工程で得たフラーレン溶液を熱処理し、潤滑油組成物を得る。なお、第三工程の前に、第二工程で得たフラーレン溶液を基油で希釈する第四工程を行った後、第三工程にて希釈後のフラーレン溶液を熱処理し、潤滑油組成物を得てもよい。

　第二工程で得られたフラーレン溶液は、第一工程および第二工程で大気に曝されるため、内部の酸素濃度が大気中の酸素と平衡状態になっている。そのため、第三工程は、混合物中の酸素濃度を、大気中に放置した状態よりも低下させる操作を含むことが好ましい。
　具体的には、混合物中の酸素濃度を、１０質量ｐｐｍ以下とすることが好ましく、５質量ｐｐｍ以下とすることがより好ましく、１質量ｐｐｍ以下とすることがさらに好ましい。
　その後、酸素濃度を低下させたフラーレン溶液を、再び大気に触れさせることなく、熱処理する。

　第三工程では、熱処理の前に、前述の通り酸素濃度を低下させることが好ましい。酸素濃度を低下させるより好ましい方法としては、例えば、下記の４つの方法が挙げられる。

　第一の方法を説明する。
　気密可能なステンレス等の金属製容器内に、第二工程で得たフラーレン溶液を収容した後、容器を密閉する。
　次いで、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスで容器内を置換するか、あるいは、さらに容器内のフラーレン溶液を不活性ガスでバブリングすることにより、フラーレン溶液を不活性ガスと平衡状態にする。
　次いで、フラーレン溶液と不活性ガスの平衡状態を保ったまま容器を加熱することにより、フラーレン溶液を熱処理する。
　第一の方法では、フラーレン溶液と不活性ガスの平衡状態を保ったまま容器を加熱することにより、フラーレン溶液の熱処理を、低酸素雰囲気下で行う。

　第二の方法を説明する。
　気密可能なステンレス等の金属製容器内に、第二工程で得たフラーレン溶液を収容した後、容器を密閉する。
　次いで、容器を減圧して、フラーレン溶液中の酸素濃度を低下させる。
　次いで、フラーレン溶液中の酸素濃度を低下させた状態を保ったまま容器を加熱することにより、フラーレン溶液を熱処理する。
　第二の方法では、フラーレン溶液中の酸素濃度を低下させた状態を保ったまま容器を加熱することにより、フラーレン溶液の熱処理を、低酸素雰囲気下で行う。

　第三の方法を説明する。
　気密可能なステンレス等の金属製容器内に、第二工程で得たフラーレン溶液を収容した後、容器を密閉する。
　次いで、容器を減圧して、フラーレン溶液中の酸素濃度を低下させる。
　次いで、窒素ガス等の不活性ガスで容器内を置換するか、あるいは、さらに容器内のフラーレン溶液を不活性ガスでバブリングすることにより、フラーレン溶液を不活性ガスと平衡状態にする。
　次いで、フラーレン溶液と不活性ガスの平衡状態を保ったまま容器を加熱することにより、フラーレン溶液を熱処理する。
　第三の方法では、フラーレン溶液と不活性ガスの平衡状態を保ったまま容器を加熱することにより、フラーレン溶液の熱処理を、低酸素雰囲気下で行う。

　第四の方法を説明する。
　圧縮・冷却コンプレッサー等の圧縮装置や駆動装置を含む気密性のある容器内に、第二工程で得たフラーレン溶液を収容した後、容器を密閉する。
　次いで、容器内に、フロンガス（Ｆ１３４Ａ、Ｆ２２等）、炭化水素ガス（イソブタン）、アンモニア等を充填する。
　次いで、容器を加熱することにより、フラーレン溶液を熱処理する。
　第四の方法では、容器内にフロンガス、炭化水素ガス、アンモニア、不活性ガス（窒素ガス、アルゴンガス等）等を充填させた状態を保ったまま容器を加熱したりすることにより、フラーレン溶液の熱処理を、低酸素雰囲気下で行う。

　フラーレン溶液の加熱温度が高い程、加熱時間が短くなる。しかしながら、加熱温度が高過ぎると、基油の成分が蒸発したり、基油が劣化・変質したりする。
　そこで、フラーレン溶液の加熱温度の上限は、基油が蒸発してフラーレン溶液の重量が減少しすぎない温度の上限となる。ただし、この温度を超えても、蒸発成分を冷却管等で回収し、基油に戻す操作を行う場合、あるいは、圧力容器内で圧力をかけて蒸発を抑えた状態で熱処理する場合には、フラーレン溶液の加熱温度を基油が蒸発する温度よりも高くすることができる。
　混合物の加熱温度は、１００℃以上２５０℃以下であることが好ましく、１００℃以上１５０℃以下であることがより好ましく、１２０℃以上１５０℃以下であることがさらに好ましい。

　フラーレン溶液の加熱温度が低い程、加熱時間が長くなる。
　加熱温度が１００℃以上であれば、潤滑油組成物の潤滑効果の向上が見られる。工業的に潤滑油組成物を製造する場合には、フラーレン溶液の加熱温度は、１００℃以上であることがより好ましく、１２０℃以上であることがさらに好ましい。
　加熱温度が高くなる程、フラーレン溶液の熱処理が早く進むため、加熱時間が短くなる。

　フラーレン溶液中の酸素濃度が高い程、フラーレン溶液の熱処理において、基油の熱劣化が進行するため、潤滑油組成物の潤滑効果が向上し難い。フラーレン溶液中の酸素濃度が高いと、フラーレン溶液の熱処理において、基油が酸化により劣化する。これにより、基油が着色したり、基油の粘度が上昇あるいは低下したり、揮発成分が増えて揮発性が増して潤滑油としての潤滑性が低下したりすることがある。

　なお、フラーレン溶液が１０分以上大気に触れると、フラーレン溶液中の酸素濃度が、大気との平衡状態の濃度に近くなる。このようなフラーレン溶液を熱処理すると、基油の酸化に起因する劣化が生じるため、潤滑油組成物の耐摩耗性が低下する。すなわち、フラーレン溶液中の酸素濃度が低い程、基油の熱劣化が抑制され、潤滑油組成物の耐摩耗性が向上する。フラーレン溶液中の酸素の濃度は、大気と平衡状態にあるフラーレン溶液中の酸素濃度よりも低いことが好ましく、大気中の酸素濃度の１０分の１以下であることがより好ましい。具体的には、フラーレン溶液中の酸素濃度を、１０質量ｐｐｍ以下とすることが好ましく、５質量ｐｐｍ以下とすることがより好ましく、１質量ｐｐｍ以下とすることがさらに好ましい。

　フラーレン溶液中の酸素濃度は、溶存酸素計を用いて測定することができる。なお、酸素濃度が低い場合には、工業的には、酸素濃度を正確に測定することが難しいため、製造条件を調整することにより、フラーレン溶液中の酸素濃度を所定の範囲とする。

　第三工程では、熱処理後に得られる潤滑油組成物におけるフラーレンの濃度は、熱処理前のフラーレン溶液におけるフラーレンの濃度よりも低くなる。
　このように濃度が低下するのは、フラーレンが何らかの反応をしてフラーレン以外の反応生成物が生じていると考えられる。前記反応生成物が生じるため、得られる潤滑油組成物の耐摩耗性を向上すると推定される。

　熱処理前のフラーレン溶液および熱処理直後の潤滑油組成物におけるフラーレンの濃度は、実施例に記載の高速液体クロマトグラフィー（Ｈｉｇｈ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ、ＨＰＬＣ）を用いた手法により測定することができる。

　フラーレン溶液の熱処理によるフラーレンの消失量は、熱処理前後のフラーレンの濃度の差、すなわち、熱処理前後のフラーレンの濃度差＝［熱処理前のフラーレン濃度］－［熱処理後のフラーレン濃度］から算出することができる。

　前記濃度差は、１質量ｐｐｍ以上であることが好ましく、５質量ｐｐｍ以上であることがより好ましく、１０質量ｐｐｍ以上であることがさらに好ましい。つまり、フラーレンの含有量が１０質量ｐｐｍ以下のフラーレン溶液では、熱処理によりフラーレンが検出されなくなる場合がある。また、フラーレンの含有量が１０質量ｐｐｍを超える場合でも、熱処理を継続することにより、フラーレンの消失量が１０質量ｐｐｍを超えるため、フラーレンが検出できなくなる場合がある。
　フラーレンの消失量が１ｐｐｍ以上であれば、潤滑油組成物の耐摩耗性を向上することができる。

　フラーレンの消失量が５００質量ｐｐｍを超えた場合、あるいは、それ以下であっても、既に消失するフラーレンが残存しない状態に達した後も熱処理を継続することができる。しかしながら、熱処理時間の割りに、得られる潤滑油組成物の耐摩耗性がさらに向上し難くなる。そのため、フラーレンの消失量は、５００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１００質量ｐｐｍ以下であることがより好ましく、５０質量ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。

　フラーレン溶液の熱処理条件を決定するためには、後述する実施例１における装置を用いて、一定時間毎に、加熱状態にあるフラーレン溶液を採取し、その溶液に含まれるフラーレンの濃度を定量して、フラーレン溶液におけるフラーレンの濃度と混合物の加熱時間の関係を示すグラフ（検量線）を作成する。このグラフから、フラーレン溶液の加熱温度と加熱時間を決定することができる。

（第四工程）
　さらに、第二工程後または第三工程後に、第二工程または第三工程で得られたフラーレン溶液または潤滑油組成物のフラーレンの濃度を測定し、所望のフラーレンの濃度の潤滑油組成物を得るために、第二工程または第三工程で得られた混合物を、基油で希釈する第四工程を含むこともできる。
　第四工程で用いられる基油としては、第一工程で用いた基油と同種類の基油または異種類の基油が挙げられる。

　第四工程でのフラーレンの濃度測定は、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）を用いた手法により測定することができる。

　本実施形態の潤滑油組成物の製造方法によれば、耐摩耗性を向上することができる潤滑油組成物が得られる。

　以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

　以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
（潤滑油組成物の調製）
　基油として鉱油（製品名：ダイアナフレシアＵ－４６、出光興産株式会社製）５０ｇと、フラーレン原料（フロンティアカーボン（株）製ｎａｎｏｍ（登録商標）　ｍｉｘ　ＳＴ　Ｃ_６０：６０質量％、Ｃ_７０：２５質量％、残部が他高次フラーレンの混合物である。）０．００３ｇ（３０ｍｇ）と、を混合し、室温でスターラーを用いて３６時間撹拌した。
　次に、０．１μｍメッシュのメンブランフィルターを通すことで濾過して、フラーレン溶液を得た。得られたフラーレン溶液について、ＨＰＬＣ法でフラーレンの濃度を測定したところ、４１２質量ｐｐｍであることを確認した。
　次に、フラーレン溶液を基油と同じ鉱油で希釈することでフラーレンの濃度が１０質量ｐｐｍのフラーレン溶液Ｘを得た。
　次に、フラーレン溶液Ｘを、２５０ｍＬの四ツ口ナスフラスコに移し、１つ目の口にリービッヒ冷却管、２つ目の口にシリコン製セプタムキャップ、３つ目の口に窒素導入管、４つ目の口に酸素濃度計（製品名：Ｂ－５０６、飯島電子工業株式会社製）の検出部を、それぞれ取り付けた。
　ここで、潤滑油フラーレン溶液Ｘに溶存する酸素濃度を次の手順で測定した。
　まず、あらかじめ、ｎ－ドデカン（和光純薬工業株式会社製）１００ｍＬを２５０ｍＬビーカーに取り出し、ここに１０分間空気でバブリングした。
　次に、溶存酸素計を用いてこの溶液の酸素濃度を基準（飽和度１００％）に設定した。
　次に、上記四つ口ナスフラスコ内のフラーレン溶液Ｘについて、飽和酸素濃度を測定した。その結果、飽和酸素濃度は７０％であった。
　次に、ドデカンの空気中での飽和酸素濃度を７３質量ｐｐｍとし、この数値と先の７０％とから、フラーレン溶液Ｘの溶存酸素濃度を５１質量ｐｐｍと算出した。
　次に、窒素導入管を通じて、フラスコ内部に毎分１Ｌの流量で窒素を注入し、その状態で１０分間放置した。これにより、フラスコ内部を窒素雰囲気とした。
　次に、溶存酸素計の飽和酸素濃度を測定した。その結果、飽和酸素濃度は３％（溶存酸素濃度は２．２質量ｐｐｍ）であった。
　次に、この状態でナスフラスコを１５０℃のオイルバスに浸漬させて、フラーレン溶液Ｘを加熱した。
　その後、表１に記載の時間毎に、セプタムキャップにガラス製シリンジで針を突き刺し、約１０ｍＬの潤滑油組成Ｘを回収した。
　なお、上記フラーレンの濃度の測定は、高速液体クロマトグラフ（アジレント・テクノロジー株式会社製　１２００シリーズ）を用い、株式会社ワイエムシィ製カラム　ＹＭＣ－Ｐａｃｋ　ＯＤＳ－ＡＭ（１５０ｍｍ×４．６）、展開溶媒：トルエンとメタノールの１：１（体積比）混合物とし、吸光度（波長３０９ｎｍ）で検出することにより、潤滑油組成物等の試料中のフラーレンの量を定量した。また、検量線は、上記のフラーレン原料により作成した。
　本実施例１では、フラーレン溶液Ｘ中のフラーレンの濃度が１０質量ｐｐｍであった。

（耐摩耗性の評価）
　得られた潤滑油組成物について、摩擦摩耗試験機（製品名：ボールオンディスクトライボメーター、Ａｎｔｏｎ　Ｐａａｒ社製）を用いて、耐摩耗性を評価した。
　基板およびボールの材質を高炭素クロム軸受鋼鋼材ＳＵＪ２とした。ボールの直径を６ｍｍとした。
　基板の一主面に潤滑油組成物を塗布した。
　次に、潤滑油組成物を介して、基板の一主面上にて、ボールが同心円状の軌道を描くように、ボールを摺動させた。基板の一主面上におけるボールの速度を５０ｃｍ／秒、ボールによる基板の一主面に対する荷重を２５Ｎとした。基板の一主面上におけるボールの摺動距離が積算１５００ｍの時のボール面の擦り面（円形）を光学顕微鏡で観察し、擦り面の直径を測定した。結果を表１に示す。

［実施例２］
　フラーレン溶液Ｘ中のフラーレンの濃度を５２質量ｐｐｍとしたこと以外は実施例１と同様にして、実施例２の潤滑油組成物を調製した。
　実施例１と同様にして、実施例２の潤滑油組成物の耐摩耗性を評価した。結果を表１に示す。

［実施例３］
　フラーレン溶液Ｘ中のフラーレンの濃度を１０７質量ｐｐｍとしたこと以外は実施例１と同様にして、実施例３の潤滑油組成物を調製した。
　実施例１と同様にして、実施例３の潤滑油組成物の耐摩耗性を評価した。結果を表１に示す。

［比較例１］
　フラーレン溶液Ｘの代わりに実施例１で使用した基油のみを用いた（フラーレンの濃度０質量ｐｐｍ）こと以外は実施例１と同様にして、比較例１の潤滑油組成物を調製した。
　潤滑油組成物の溶存酸素濃度は、実施例１と同様の方法で測定した結果、４３質量ｐｐｍであった。
　実施例１と同様にして、比較例１の潤滑油組成物の耐摩耗性を評価した。結果を表１に示す。

［実施例４］
　フラスコ内部を窒素雰囲気とせずに、大気雰囲気としたこと以外は実施例１と同様にして、実施例４の潤滑油組成物を調製した。
　実施例１と同様にして、実施例４の潤滑油組成物の耐摩耗性を評価した。結果を表１に示す。

　表１の結果から、フラーレンを含まない比較例１では、熱処理前から基板が大きく削れることが分かった。
　これに対して、フラーレンを含む実施例１～実施例４では、熱処理前でも基板が削れることを抑制できることが分かった。
　また、比較例１と、実施例１～実施例４とを比較すると、実施例１～実施例４では、熱処理によりフラーレンの濃度が低下することにより、耐摩耗性が向上していると考えられる。
　また、実施例１、実施例２および実施例４では、熱処理時間が６時間の場合、フラーレンの濃度がゼロとなり、擦り面の直径が２５０ｍｍであり、熱処理前（熱処理時間０時間）の場合よりも基板が削れていた。これは、熱処理時間が長いため、基油の熱劣化が影響したことが考えられる。しかしながら、熱処理していない比較例１よりは擦り面の直径が小さい。

［実施例５］
　ナスフラスコを１００℃のオイルバスに浸漬させて、フラーレン溶液Ｘを加熱したこと以外は実施例１と同様にして、実施例５の潤滑油組成物を調製した。
　本実施例５では、フラーレン溶液Ｘ中のフラーレンの濃度が９．６質量ｐｐｍであった。
　実施例１と同様にして、本実施例５の潤滑油組成物の耐摩耗性を評価した。結果を表２に示す。

［実施例６］
　フラーレン溶液Ｘ中のフラーレンの濃度を５２質量ｐｐｍとしたこと以外は実施例５と同様にして、実施例６の潤滑油組成物を調製した。
　実施例１と同様にして、実施例６の潤滑油組成物の耐摩耗性を評価した。結果を表２に示す。

［実施例７］
　フラーレン溶液Ｘ中のフラーレンの濃度を１０７質量ｐｐｍとしたこと以外は実施例５と同様にして、実施例７の潤滑油組成物を調製した。
　実施例１と同様にして、実施例７の潤滑油組成物の耐摩耗性を評価した。結果を表２に示す。

［実施例８］
　フラスコ内部を窒素雰囲気とせずに、大気雰囲気としたこと以外は実施例５と同様にして、実施例８の潤滑油組成物を調製した。
　実施例１と同様にして、実施例８の潤滑油組成物の耐摩耗性を評価した。結果を表２に示す。

　表２の結果から、フラーレンを含む実施例５～実施例８では、熱処理によりフラーレンの濃度が低下することにより、耐摩耗性が向上していると考えられる。
　実施例６と実施例２とを比較すると、実施例６では熱処理時間が１２時間の擦り面より、実施例２では熱処理時間が３時間の擦り面が優れている。つまり、温度を高くすることにより、熱処理時間を短くすることができる。

［実施例９］
　ナスフラスコを１２０℃のオイルバスに浸漬させて、フラーレン溶液Ｘを加熱したこと以外は実施例１と同様にして、実施例９の潤滑油組成物を調製した。
　本実施例９では、フラーレン溶液Ｘ中のフラーレンの濃度が１０質量ｐｐｍであった。
　実施例１と同様にして、本実施例９の潤滑油組成物の耐摩耗性を評価した。結果を表３に示す。

［実施例１０］
　フラーレン溶液Ｘ中のフラーレンの濃度を５２質量ｐｐｍとしたこと以外は実施例９と同様にして、実施例１０の潤滑油組成物を調製した。
　実施例１と同様にして、実施例１０の潤滑油組成物の耐摩耗性を評価した。結果を表３に示す。

［実施例１１］
　フラーレン溶液Ｘ中のフラーレンの濃度を１０７質量ｐｐｍとしたこと以外は実施例９と同様にして、実施例１１の潤滑油組成物を調製した。
　実施例１と同様にして、実施例１１の潤滑油組成物の耐摩耗性を評価した。結果を表３に示す。

［実施例１２］
　フラスコ内部を窒素雰囲気とせずに、大気雰囲気としたこと以外は実施例９と同様にして、実施例１２の潤滑油組成を調製した。
　実施例１と同様にして、実施例１２の潤滑油組成物の耐摩耗性を評価した。結果を表３に示す。

　表３の結果から、フラーレンを含む実施例９～実施例１２では、熱処理によりフラーレンの濃度が低下することにより、耐摩耗性が向上していると考えられる。
　実施例１０と実施例２とを比較すると、実施例１０では熱処理時間が４時間の擦り面が、実施例２の熱処理時間が３時間で同等の擦り面を示している。つまり、温度を高くすることにより、熱処理時間を短くすることができる。

［実施例１３］
　基油としてポリ－α－オレフィン（ＰＡＯ）（製品名：ＳｐｅｃｔｒａＳｙｎ（登録商標）、ＥＸＸＯＮＭＯＢＩＬ社製）を用い、ナスフラスコを２５０℃のオイルバスに浸漬させて、フラーレン溶液Ｘを加熱したこと以外は実施例１と同様にして、実施例１３の潤滑油組成物を調製した。
　本実施例１３では、フラーレン溶液Ｘ中のフラーレンの濃度が１００質量ｐｐｍであった。
　実施例１と同様にして、本実施例１３の潤滑油組成物の耐摩耗性を評価した。結果を表４に示す。

［比較例２］
　フラーレン溶液Ｘの代わりに、実施例１３で使用した基油（フラーレンの濃度０質量ｐｐｍ）のみを用いたこと以外は実施例１３と同様にして、比較例２の潤滑油組成物を調製した。
　実施例１と同様にして、比較例２の潤滑油組成物の耐摩耗性を評価した。結果を表４に示す。

［実施例１４］
　基油としてポリオールエステル（ＰＯＥ）（製品名：ユニスター（登録商標）ＨＲ３２、日油株式会社製）を用い、ナスフラスコを１５０℃のオイルバスに浸漬させて、フラーレン溶液Ｘを加熱したこと以外は実施例１と同様にして、実施例１４の潤滑油組成物を調製した。
　本実施例１４では、フラーレン溶液Ｘ中のフラーレンの濃度が１００質量ｐｐｍであった。また、溶存酸素濃度は９質量ｐｐｍであった。
　実施例１と同様にして、本実施例１４の潤滑油組成物の耐摩耗性を評価した。結果を表４に示す。

［比較例３］
　フラーレン溶液Ｘの代わりに実施例１４で使用した基油（フラーレンの濃度０質量ｐｐｍ）のみを用いたこと以外は実施例１４と同様にして、比較例３の潤滑油組成物を調製した。
　実施例１と同様にして、比較例３の潤滑油組成物の耐摩耗性を評価した。結果を表４に示す。

　表４の結果から、フラーレンを含まない比較例２および比較例３では、基板が大きく削れることが分かった。
　これに対して、フラーレンを含む実施例１３および実施例１４では、熱処理前でも基板が削れることをある程度抑制できているが、さらに、熱処理により耐摩耗性が向上している。

［実施例１５］
（潤滑油組成物の調製）
　基油として鉱油（製品名：タービンオイル３２、ＪＸＴＧエネルギー製株式会社製）１００ｇと、フラーレン原料（フロンティアカーボン（株）製ｎａｎｏｍ（登録商標）　Ｐｕｒｐｌｅ　Ｃ６０：９９質量％、残部が他高次フラーレンの混合物である。）０．０３ｇ（３０ｍｇ）と、を混合し、室温でスターラーを用いて３６時間撹拌した。
　次に、０．１μｍメッシュのメンブランフィルターで濾過をして、フラーレン溶液を得た。得られたフラーレン溶液について、ＨＰＬＣ法でフラーレン濃度を測定したところ２８０質量ｐｐｍであった。
　次に、フラーレン溶液を２５０ｍＬのステンレス製の圧力容器に移し、窒素導入管を通じて、圧力容器内部のフラーレン溶液に毎分２００ｍＬの流量で窒素をバブリングし、その状態で６０分間放置し、その後、フラーレン溶液および容器内部が窒素雰囲気状態を維持するように、圧力容器に、ステンレス製の蓋をし、内部を密閉状態とした。
　次に、圧力容器を２００℃のオイルバスに浸漬させて、フラーレン溶液を３０分間加熱した。
　次に、圧力容器をオイルバスから取り出し、室内に６０分間放置して冷却した。
　次に、圧力容器内部のフラーレン溶液を取り出し、ＨＰＬＣ法でフラーレン濃度を測定したところ１００質量ｐｐｍに減少していた。
　次に、フラーレン溶液２０ｇと鉱油（製品名：ダイアナフレシアＰ－６８　、出光興産株式会社製）８０ｇとを混合し、潤滑油組成物を得た。フラーレン溶液は５倍希釈されるために、熱処理前の状態のフラーレン濃度に換算して５６質量ｐｐｍ、フラーレン残量に換算して２０質量ｐｐｍ、にそれぞれ相当する。
　実施例１と同様にして、潤滑油組成物の耐摩耗性を評価した。

［比較例４］
　フラーレン溶液を加熱しなかったことを除いて、実施例１５の方法で潤滑油組成物を得た。
　実施例１と同様にして、潤滑油組成物の耐摩耗性を評価した。

［実施例１６］
　フラーレン溶液と鉱油との混合が、フラーレン溶液を５ｇと鉱油（製品名：ダイアナフレシアＰ―６８　、出光興産株式会社製）９５ｇとを混合したものであったことを除いて、実施例１５の方法で潤滑油組成物を得た。フラーレン溶液は２０倍希釈されるために、熱処理前の状態のフラーレン濃度に換算して１４ｐｐｍ、フラーレン残量に換算して５質量ｐｐｍ、にそれぞれ相当する。
　実施例１と同様にして、潤滑油組成物の耐摩耗性を評価した。

［比較例５］
　フラーレン容器を加熱しなかったことを除いて、実施例１６の方法で潤滑油組成物を得た。
　実施例１と同様にして、潤滑油組成物の耐摩耗性を評価した。結果を表５に示す。

　フラーレン溶液に熱処理を行った後に、異なる基油で希釈した実施例１５においても、熱処理を行わなかった比較例５よりも、基板が削れることを抑制できることが分かった。
　また、実施例１５と比較例４の擦り面の差と、実施例１６と比較例５の擦り面の差とを比較すると、後者でその差が大きくなっており、熱処理の効果が高く現れている。

　本発明は、基油と、フラーレンと、を含み、熱処理されてなるフラーレン含有潤滑油組成物により、耐摩耗性を向上することができる。従って、本発明は、自動車、家電、工業機械等の摺動部において、金属部分が傷付いたり、摩耗したりすることを抑制するために有効である。

Claims

　基油とフラーレンとを混合し、前記フラーレンの溶解成分を前記基油中に溶解し、前記基油と前記フラーレンの混合物を得る工程と、
　前記混合物に含まれる不溶成分を除去し、フラーレン溶液を得る工程と、
　前記フラーレン溶液を熱処理する工程と、を含む潤滑油組成物の製造方法。
　前記フラーレン溶液を熱処理する工程を、低酸素雰囲気下で行う請求項１に記載の潤滑油組成物の製造方法。
　前記フラーレン溶液中の酸素濃度を１０質量ｐｐｍ以下とする請求項２に記載の潤滑油組成物の製造方法。
　前記フラーレン溶液を熱処理する工程において、加熱状態にある前記フラーレン溶液における前記フラーレンの濃度を一定時間毎に測定することにより作成した、前記フラーレン溶液における前記フラーレンの濃度と前記フラーレン溶液の加熱時間の関係を示す検量線に基づいて、前記フラーレン溶液の加熱温度と加熱時間を決定する請求項１～３のいずれか１項に記載の潤滑油組成物の製造方法。
　前記フラーレンが、Ｃ_６０及びＣ_７０を含む混合物である請求項１～４のいずれか１項に記載の潤滑油組成物の製造方法。
　さらに、前記不溶成分を除去する工程後または前記フラーレン溶液を熱処理する工程後に、前記不溶成分を除去する工程で得られたフラーレン溶液または前記フラーレン溶液を熱処理する工程で得られた潤滑油組成物を前記基油で希釈する工程を含む請求項１～５のいずれか１項に記載の潤滑油組成物の製造方法。
　請求項１～６のいずれか１項に記載の潤滑油組成物の製造方法によって製造された潤滑油組成物であって、
　基油と、フラーレンと、を含む潤滑油組成物。