WO2020017509A1 - 導電性潤滑剤 - Google Patents

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WO2020017509A1
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原本 雄一郎
成政 板橋
彩奈 竹村
一男 岡本
裕之 大槻
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国立大学法人山梨大学
日本トムソン株式会社
ウシオケミックス株式会社
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    • C10N2050/10Semi-solids; greasy

Definitions

  • the present invention relates to a conductive lubricant.
  • Lubricants are generally applied to the moving parts of a machine to reduce the friction between adjacent parts, prevent the generation of frictional heat, suppress the concentration of stress on the contact parts between parts, and seal. It is also a substance that also plays a role of rust prevention and dust prevention.
  • Lubricants include lubricating oils and greases, and lubricating oils are usually mixed oils of refined petroleum products. However, greases are difficult to maintain with a lubricant film attached to sliding surfaces (for example, For the purpose of application to sliding bearings and rolling bearings), lubricating oil is retained in a thickener to impart thixotropic properties.
  • such a lubricant is required to have various characteristics such as a low coefficient of friction, a wide usable temperature range, and a small loss due to evaporation and decomposition over a long period of time.
  • the lubricant has conductivity so that static electricity generated between parts due to rotational friction can be released. It would be very useful if a lubricant having
  • Patent Documents 1 and 2 disclose diester-type lubricating oil compounds having ester structures at both molecular terminals.
  • Patent Documents 3 to 6 propose using a liquid crystal compound as a lubricant.
  • Patent Document 7 describes a lubricant containing a liquid crystal compound having conductivity, but it cannot be said that the compound exhibits liquid crystallinity at room temperature.
  • lubricants that replace conventional grease include lubricity (low coefficient of friction), heat resistance, durability with a small amount of evaporation over a long period, and conductivity that can release static electricity generated between parts due to rotational friction.
  • improvement in properties such as clean appearance due to the absence of carbon or metal powder was insufficient.
  • the present invention provides a lubricant that has conductivity even without blending carbon or metal powder, is effective in a wide temperature range, and has little loss due to evaporation, decomposition, etc. over a long period of time. Aim.
  • the heat resistance is desirably stable at a temperature of 140 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or higher, more preferably 230 ° C. or higher, further preferably 250 ° C. or higher, and most preferably 300 ° C. or higher.
  • the low temperature characteristics it is desirable that it can be used up to 30 ° C. or less, preferably up to about ⁇ 50 ° C.
  • the conductivity it is necessary to at least release the static electricity generated between the components due to the rotational friction.
  • the conductivity is injected into a cell having an electrode area of 1 cm 2 and a distance between the electrodes of 5 ⁇ m.
  • the conductive material When a voltage of 5 V is applied, the conductive material preferably has a conductivity of at least 0.001 ⁇ A, more preferably at least 0.01 ⁇ A, even more preferably at least 0.07 ⁇ A in the range of 30 ° C. to 300 ° C.
  • the compound itself is a fluorescent substance, there is an advantage that a defect such as a lubricant leak can be immediately detected by, for example, irradiating light from a black light which is an electric lamp which emits ultraviolet light having a long wavelength. Needless to say, it is necessary to satisfy the original lubrication performance, and it is preferable that the dynamic friction coefficient is 0.13 or less.
  • the above-mentioned characteristics can be achieved by mixing as few as possible, preferably one or two, and ultimately one liquid crystal compound, instead of mixing and using a plurality of types of lubricating liquid crystal compounds. Is desirable. For this purpose, it is important to appropriately design the chemical structure of the compound exhibiting liquid crystallinity over a wide temperature range.
  • the present inventor has conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, in one molecule, a specific aromatic ring structure that is responsible for conductivity and a specific chain group that is connected to the ring structure and is responsible for lubricity are appropriately Have been found to achieve the above object, and have completed the present invention.
  • Equation (1) [Where, R 11 and R 21 are the same or different and each is hydrogen, a group —OR or a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 4 ⁇ n ⁇ 12, and R ′ is methyl or ethyl) R 12 , R 13 , R 22 and R 23 are the same or different, and a group —OR or a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 And 4 ⁇ n ⁇ 12, and R ′ is methyl or ethyl.
  • R 11 , R 12 , R 13 , R 21 , R 22 and R 23 are the same or different, and a group —OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 4 ⁇ n ⁇ 12
  • R 11 and R 21 are hydrogen
  • R 12 , R 13 , R 22 and R 23 are the same or different
  • a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 4 ⁇ n ⁇ 12 and R ′ is methyl or ethyl
  • the conductive lubricant according to [1] comprising two or more compounds (1) represented by the formula (1).
  • the compound (1) represented by the formula (1) is represented by the formula (1 ′): Wherein, R 11, R 12, R 13, R 21, R 22 and R 23 has the same meaning as R 11, R 12, R 13 , R 21, R 22 and R 23 in the formula (1)]
  • the present invention shows a low coefficient of friction, has excellent heat resistance, has a lubricating effect over a wide temperature range (at least from -50 ° C to + 300 ° C), has a small loss over a long period of time, and has a carbon powder and a metal powder.
  • the present invention provides a novel lubricant that has conductivity even without mixing, emits fluorescence when irradiated with ultraviolet light, and can be replaced with a conventional grease without using a thickener.
  • FIG. 1 is differential thermal analysis data of a compound for a conductive lubricant according to the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing the conductivity of a compound for a conductive lubricant according to the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing a fluorescence spectrum of the compound for a conductive lubricant according to the present invention.
  • Equation (1) [Where, R 11 and R 21 are the same or different and each is hydrogen, a group —OR or a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 4 ⁇ n ⁇ 12, and R ′ is methyl or ethyl) R 12 , R 13 , R 22 and R 23 are the same or different, and a group —OR or a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 And 4 ⁇ n ⁇ 12, and R ′ is methyl or ethyl.
  • a conductive lubricant containing at least one compound (1) represented by the formula:
  • the compound (1) represented by the formula (1) has, in one molecule, a specific ⁇ -electron conjugated core structure (1,4-bis [(phenyl) ethenyl] benzene; A compound having a “skeleton structure” in some cases) and a specific chain group linked to the core structure and having lubricating properties.
  • the tricyclic skeleton structure has a conjugated system having 22 ⁇ electrons, and has a rigid plate structure due to the spread of the ⁇ electron conjugated system. Therefore, each molecule of the compound (1) has The ⁇ -electron conjugate systems will be thinly overlapped and aggregated so as to overlap each other. As a result, the compound (1) can form a liquid crystal phase (especially a smectic liquid crystal phase) in a desired temperature range (shown specifically in Examples described later). As described above, the three-ring skeleton structure serves as a liquid crystal forming element (core structure) in the compound (1), and the compound (1) exhibits conductivity via an overlapping ⁇ -electron conjugate system.
  • R 11 , R 12 , R 13 , R 21 , R 22 and R 23 are chain groups which are connected to the core structure and bear the lubricity of the molecule.
  • R 11 and R 21 are the same or different and each is hydrogen, a group —OR or a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 4 ⁇ n ⁇ 12, preferably 6 ⁇ n ⁇ 10, and R ′ is methyl or ethyl, preferably methyl)
  • R 12 , R 13 , R 22 and R 23 are the same or different, and a group —OR or a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 And 4 ⁇ n ⁇ 12, preferably 6 ⁇ n ⁇ 10, and R ′ is methyl or ethyl, and is preferably methyl).
  • R examples include n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, 1-methyl-n-butyl, 2-methyl-n-butyl, and 3-methyl.
  • -N-butyl group 1,1-dimethyl-n-propyl group, 1,2-dimethyl-n-propyl group, 2,2-dimethyl-n-propyl group, 1-ethyl-n-propyl group, n- Hexyl group, 1-methyl-n-pentyl group, 2-methyl-n-pentyl group, 3-methyl-n-pentyl group, 4-methyl-n-pentyl group, 1,1-dimethyl-n-butyl group, 1,2-dimethyl-n-butyl group, 1,3-dimethyl-n-butyl group, 2,2-dimethyl-n-butyl group, 2,3-dimethyl-n-butyl group, 3,3-dimethyl- n-
  • R may be a branched chain, but hinders the tight assembly of the compound (1) molecules and exerts the function of the three-ring skeleton structure as described above, that is, exhibits conductivity through an overlapping ⁇ -electron conjugated system. It is desirable that the bulkiness is kept to a level that does not impair the function.
  • the four non-hydrogen substituents (R 12 , R 13 , R 22 and R 23 ) are asymmetric such as three on the benzene ring at one end of the tricyclic skeleton and one on the benzene ring at the other end. However, for convenience of synthesis, it is more convenient to dispose two benzene rings at one end of the three-ring skeleton structure and two benzene rings at the other end. It is.
  • substitution position is 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,4-, 3,5- of each benzene ring, Substitution is preferred.
  • stereoisomers are present in the tetrasubstituted compound having a substituent at the 3- or 4-position of each benzene ring. In the present invention, one of these may be used, or a mixture of both may be used. .
  • the six substituents (R 11 , R 12 , R 13 , R 21 , R 22 and R 23 ) are four in the benzene ring at one end of the tricyclic skeleton and two in the benzene ring at the other end. Although it is possible to arrange them symmetrically, three benzene rings at one end and three benzene rings at the other end of the three-ring skeleton structure are arranged symmetrically for convenience of synthesis. It is more convenient to do so.
  • substitution positions are 2,3,4-, 2,3,5-, 2,4,5-, 3,4,5-, 2,3,6-, 2,4 of each benzene ring. , 6-, but the substitution at the 3,4,5-position is preferred as follows.
  • the compound (1) represented by the formula (1) may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.
  • the compound (1) represented by the formula (1) may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.
  • an embodiment in which two or more tetra-substituted compounds are used as a mixture an embodiment in which one or more tetra-substituted compounds are used in combination with one or more six-substituted compounds, and the four-substituted compound or the six-substituted compound is used alone. Examples of the mode of use are given.
  • a halogen compound for example, R 12 -X or X- [3-ring skeleton) Structure] -X
  • X is a halogen atom such as a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom
  • it can be prepared according to the method described in Japanese Patent No. 5916916.
  • the compound (1) represented by the formula (1) according to the present invention can be prepared as follows.
  • R 11 is hydrogen, a group —OR or a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR
  • R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 4 ⁇ n ⁇ 12; 'Is methyl or ethyl
  • R 12 and R 13 are the same or different and a group —OR or a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 4 ⁇ n ⁇ 12 and R ′ is methyl or ethyl).
  • R 21 is hydrogen, a group —OR or a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR
  • R is a linear or branched C n H 2n + 1 ; 4 ⁇ n ⁇ 12; 'Is methyl or ethyl
  • R 22 and R 23 are the same or different and a group —OR or a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR
  • R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 4 ⁇ n ⁇ 12 and R ′ is methyl or ethyl.
  • At least one compound represented by the formula: Is reacted under appropriate reaction conditions to obtain the following compound Wherein R 11 , R 12 , R 13 , R 21 , R 22 and R 23 are as defined above. In a molar ratio of 1: 2: 1.
  • examples of the alkali metal include potassium carbonate, potassium hydroxide, and sodium hydroxide.
  • examples of the alkali metal alcoholate include sodium ethylate, sodium methylate, sodium tert-butoxy, potassium tert-butoxide and the like.
  • R 11 is hydrogen, a group —OR or a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR
  • R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 4 ⁇ n ⁇ 12; 'Is methyl or ethyl
  • R 12 and R 13 are the same or different and a group —OR or a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 4 ⁇ n ⁇ 12 and R ′ is methyl or ethyl).
  • R 21 is hydrogen, a group —OR or a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR
  • R is a linear or branched C n H 2n + 1 ; 4 ⁇ n ⁇ 12; 'Is methyl or ethyl
  • R 22 and R 23 are the same or different and a group —OR or a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR
  • R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 4 ⁇ n ⁇ 12 and R ′ is methyl or ethyl.
  • the average dynamic friction coefficient of the conductive lubricant according to the present invention is preferably 0.13 or less.
  • the conductive lubricant according to the present invention is injected into a cell having an electrode area of 1 cm 2 and a distance between the electrodes of 5 ⁇ m, and when a voltage of 5 V is applied between the electrodes, preferably 0.001 ⁇ A or more in the range of 30 ° C. to 300 ° C. , More preferably at least 0.01 ⁇ A, even more preferably at least 0.07 ⁇ A.
  • a voltage of 5 V is applied between the electrodes, preferably 0.001 ⁇ A or more in the range of 30 ° C. to 300 ° C. , More preferably at least 0.01 ⁇ A, even more preferably at least 0.07 ⁇ A.
  • the appearance of the conductive lubricant according to the present invention is extremely clean, and can be found at an early stage when oxidative deterioration (yellowing) occurs due to long-term continuous use.
  • the compound itself is a fluorescent substance, for example, by applying light from a black light which is an electric lamp that emits ultraviolet light
  • the conductive lubricant according to the present invention has a very low volatility (for example, the weight loss after heating at 100 ° C. for one month is 1% or less), and is to be replenished for a long time as compared with a conventional grease or the like. It also has the advantage that it can be used continuously.
  • the compound (1) according to the present invention is a liquid crystal compound, but the conductive lubricant of the present invention may contain other liquid crystal compounds.
  • liquid crystal compound examples include a liquid crystal compound exhibiting a smectic phase or a nematic phase, an alkylsulfonic acid, a compound having a Nafion film structure, an alkylcarboxylic acid, and an alkylsulfonic acid.
  • liquid crystal compounds described in Japanese Patent No. 5916916 and JP-A-2017-105874 can be suitably compounded.
  • Base oil When the compound (1) of the present invention is included in the conductive lubricant as an additive, various conventionally known lubricant base oils can be used as the base oil.
  • the base oil is not particularly limited, but, for example, mineral oil, highly refined mineral oil, synthetic hydrocarbon oil, paraffinic mineral oil, alkyl diphenyl ether oil, ester oil, silicone oil, naphthenic mineral oil, fluorine oil and the like can be used.
  • the content of such a base oil in the conductive lubricant of the present invention is usually from 80 to 99% by weight.
  • additives that can be added to the conductive lubricant of the present invention include various additives used in lubricants such as bearing oils, gear oils and hydraulic oils, that is, extreme pressure agents, oriented adsorbents, and anti-wear agents. Agents, wear modifiers, oil agents, antioxidants, viscosity index improvers, pour point depressants, detergents / dispersants, metal deactivators, corrosion inhibitors, rust inhibitors, defoamers, solid lubricants, etc. No.
  • Examples of the extreme pressure agent include a chlorine compound, a sulfur compound, a phosphoric acid compound, a hydroxycarboxylic acid derivative, and an organometallic extreme pressure agent.
  • the addition of the extreme pressure agent improves the wear resistance of the conductive lubricant of the present invention.
  • Examples of the oriented adsorbent include organic silanes, organic titanium, and organic aluminum represented by various coupling agents such as a silane coupling agent, a titanium coupling agent, and an aluminum coupling agent.
  • the conductive lubricant of the present invention can be prepared by mixing the above-described compound of the present invention and other components by a conventionally known method.
  • An example of a method for preparing the conductive lubricant of the present invention is as follows.
  • the conductive lubricant are mixed in a conventional manner, and then, if necessary, a roll mill, a defoaming treatment, a filter treatment, and the like are performed to obtain the conductive lubricant of the present invention.
  • the conductive lubricant may be mixed by first mixing the oil component of the conductive lubricant, followed by adding and mixing other components such as additives, and performing the defoaming treatment or the like as necessary. Can be prepared.
  • the conductive lubricant of the present invention exhibits good low viscosity in a wide temperature range as described above, and also has a small dynamic friction coefficient, so that it can be used as a lubricant in various mechanical devices to which grease has been conventionally applied. .
  • a mechanical device generally has a plurality of mechanical elements that move relative to each other in contact with each other, and by disposing the conductive lubricant of the present invention on at least a part of the contact surface of the mechanical element, the plurality of mechanical elements Friction due to contact can be reduced, and relative motion can be made smooth.
  • the term "contact" means not only a case where a plurality of objects are in direct contact with each other, but also a case where a plurality of objects are indirectly contacted with each other through the interposition of a substance such as a film formed by the conductive lubricant of the present invention. Including. That is, when the conductive lubricant of the present invention is disposed on the contact surfaces of a plurality of machine elements, a coating made of the composition is formed between the plurality of machine elements, and direct contact of the machine elements is eliminated. Thereby, wear and seizure due to friction between the mechanical elements can be suitably prevented.
  • the method of disposing the conductive lubricant of the present invention on the contact surfaces of the plurality of mechanical elements is known to those skilled in the art. Such methods include, for example, application of the composition to the contact surface, filling of the composition into a certain area, including the contact surface of the mechanical element, where the mechanical element is in proximity.
  • the mechanical elements are elements (parts and the like) constituting various types of mechanical devices, and are conventionally lubricated with a lubricant, particularly those to which grease is applied, and future lubricants, In particular, those that may be lubricated by grease are included.
  • the contact surface of the plurality of mechanical elements may be a flat surface or a curved surface, or at least a part of such a surface may have irregularities, or a hole. There may be parts. Further, the surface of each mechanical element constituting the contact area of the mechanical element may be subjected to a surface treatment such as various types of modification.
  • the material of the mechanical element is not particularly limited, and may be made of any material such as a metal material or an organic or inorganic material. Further, the types of constituent materials may be different between one and the other of the mechanical elements.
  • Examples of mechanical devices having such various mechanical elements include transportation machinery, processing machinery, computer-related equipment, office-related equipment such as copiers and household products, and the conductive lubricant of the present invention. Can be suitably used, for example, for lubricating the bearings of these various mechanical devices.
  • the bearing include a bearing used for electric parts of an automobile such as an electric fan motor and a wiper motor; a rolling bearing used for an auxiliary part of an automobile engine such as a water pump and an electromagnetic clutch device and a driving system; an industrial machine Rolling bearings used in rotating devices such as small or large general-purpose motors for equipment; high-speed and high-precision rotating bearings such as main shaft bearings for machine tools; motors and rotating devices for home appliances such as air conditioner fan motors and washing machines Rolling bearings used; rolling bearings used in rotating parts of computer-related equipment such as HDDs and DVDs; rolling bearings used in rotating parts of office machines such as copiers and automatic ticket gates; Axle bearings for freight cars are mentioned.
  • a bearing used for electric parts of an automobile such as an electric fan motor and a wiper motor
  • a rolling bearing used for an auxiliary part of an automobile engine such as a water pump and an electromagnetic clutch device and a driving system
  • an industrial machine Rolling bearings used in rotating devices such as small or large general-purpose
  • the conductive lubricant of the present invention is used for lubricating resin pulleys used in CVJ devices of automobiles and power steering devices of electronic control, and for mechanical elements of various rolling devices such as linear guides and ball screws. Can be used for lubrication.
  • the conductive lubricant of the present invention includes, for example, engine oil for vehicles such as automobiles, gear oil, hydraulic oil for automobiles, lubricating oil for ships and aircraft, machine oil, turbine oil, hydraulic oil, spindle oil, compressor oil, Vacuum pump oil, refrigerating machine oil and lubricating oil for metal working, hinge oil, sewing machine oil and sliding surface oil, and also lubricating oil for platters of HDD devices (using horizontal magnetic recording method and heat assisted recording technology etc. (Including those used for perpendicular magnetic recording), lubricants for magnetic recording media, lubricants for micromachines, lubricants for artificial bones, and the like.
  • the lubricant of the present invention having a small loss due to evaporation, decomposition, and the like over a long period of time is particularly useful. is there.
  • the kinetic friction coefficient of the compound can be measured with a commercially available kinetic friction coefficient measuring device.
  • the kinetic friction coefficient is measured using a surface property measuring device “TYPE: 14FW” manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd.
  • the dynamic friction coefficient of the compound according to the present invention is affected by temperature, the dynamic friction coefficient is measured at a predetermined measurement temperature (100 ° C).
  • a stainless steel plate is fixed to the moving table of the surface property measuring device to form a sample, and under the following conditions, point pressure is applied with a fixed ball, and wear caused by reciprocating motion is repeated, and every 100 reciprocations. Is measured up to 1800 times, and the average value (average dynamic friction coefficient) is calculated. This average value is defined as the average dynamic friction coefficient of the compound according to the present invention.
  • Friction speed 100g / min Number of round trips: 1800 Reciprocating stroke: 5mm Weighted converter capacity: 19.61N Friction partner material: SUS304 stainless steel ball 10mm in diameter Sample volume: 0.2mL
  • the reaction solution was poured into 300 mL of 10% cold diluted hydrochloric acid, and extracted with 300 mL of diethyl ether using a 1 L separatory funnel.
  • the obtained ether layer was washed with 300 mL of distilled water.
  • the aqueous layer was re-extracted with 100 mL of diethyl ether.
  • the obtained ether layers were combined, anhydrous sodium sulfate was added, and the mixture was dehydrated overnight.
  • Anhydrous sodium sulfate was removed by suction filtration, and the solvent was removed under reduced pressure by an evaporator. Unreacted bromine compound (4-1) was removed under reduced pressure using an evaporator (oil bath at 200 ° C.).
  • the residue was washed with methanol to obtain the desired product (6-1) from the soluble part.
  • the results are as follows.
  • FIG. 1 shows the result of the differential thermal analysis of the compound number [9-1-1].
  • a curve having an inflection point at 59.59 ° C. is a DTA curve, and a curve falling from around 400 ° C. is a TG curve.
  • Structural changes occur around 60 ° C. and around 420 ° C., indicating that the structure is stable.
  • One of the remarkable features of the compound according to the present invention is that it does not evaporate or decompose in a temperature range of 30 ° C. to 300 ° C.
  • FIG. 2 shows the change in conductivity of compound number [3-7] with temperature.
  • This compound having three substituents on each benzene ring at both ends exhibits high conductivity of 10,000 ⁇ A or more in the range of 30 ° C. to 90 ° C. and 7,500 ⁇ A or more in the range of 30 ° C. to 100 ° C.
  • the liquid crystal compound according to the present invention exhibits liquid crystallinity over a wide temperature range, maintains a low dynamic friction coefficient, has conductivity, has almost no loss due to evaporation, decomposition, etc., has a clean appearance, and emits fluorescence. Therefore, it has the property that deterioration and leakage can be found immediately, and is extremely useful as a conductive lubricant raw material.
  • Lubricants are substances that are generally applied to the moving parts of a machine to reduce friction between adjacent parts, prevent the generation of frictional heat, and suppress the concentration of stress at the contact parts between parts. It is. Further, the lubricant is a substance that also plays a role of sealing, rust prevention, dust prevention, and the like. Lubricants include lubricating oils and greases.
  • the lubricating oil is usually a mixed oil such as a refined petroleum product.
  • Grease on the other hand, has a thickening agent that retains lubricating oil to provide thixotropic properties for the purpose of applying it to sliding surfaces where it is difficult to keep a lubricant film attached (for example, sliding bearings and rolling bearings). It was done.
  • such a lubricant is required to have various characteristics such as a low coefficient of friction, a wide usable temperature range, and a small loss due to evaporation and decomposition over a long period of time.
  • Patent Literature 1 describes a bearing lubricant in which a liquid crystal compound and grease are mixed.
  • Patent Documents 2 to 5 describe that by using a specific liquid crystal compound, a lubricant that is effective over a wide temperature range and has a small amount of evaporation over a long period can be produced.
  • Patent Document 5 discloses a heat-resistant conductive lubricant containing a liquid crystal mixture in which a two-ring liquid crystal compound and a three-ring liquid crystal compound are mixed. According to the document, it is described that a lubricant exhibiting liquid crystallinity in a range of ⁇ 50 ° C. to + 220 ° C. can be produced by mixing a two-ring liquid crystal compound and a three-ring liquid crystal compound at a ratio of 1: 1. .
  • Patent Document 1 JP-A-2004-359848 [Patent Document 2] JP-A-2005-199934 [Patent Document 3] JP-A-2016-130316 [Patent Document 4] JP-A-2016-150954 [Patent Reference 5] JP-A-2017-105874 [Summary of the Invention] [Problems to be solved by the invention]
  • the present invention provides a lubricant composition suitable for use in a clean environment where low dust generation is required, under a high vacuum such as in outer space, or under a high temperature, and a bearing enclosing the lubricant composition. With the goal. [Means for solving the problem]
  • the present inventors have found that by mixing a bicyclic liquid crystal compound having a specific structure and a tricyclic liquid crystal compound in a specific ratio, a liquid crystal mixture that can exhibit excellent performance as a lubricant can be obtained.
  • the present invention includes the following.
  • Equation (1) [Where, R 1 and R 2 are the same or different and the group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20; R 'is methyl or ethyl).
  • Equation (2) [Where, R 11 and R 21 are the same or different and are a group —OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20); R 12 , R 13 , R 22 and R 23 are the same or different and are hydrogen or a group —OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20)] [2]
  • a lubricant composition suitable for use in a clean environment, under a high vacuum, or at a high temperature, and a bearing enclosing the lubricant composition.
  • FIG. 4 is a perspective view of a bearing.
  • FIG. 5 is a schematic view of an apparatus used for a fluidity test.
  • FIG. 6 is a graph showing the results of a saturated vapor pressure measurement test.
  • FIG. 7 is a graph showing the result of a pressure measurement test during heating.
  • FIG. 8 is a perspective view of a linear guide unit.
  • FIG. 9 is a graph showing the results of a dusting test.
  • the liquid crystal composition includes at least one kind of a two-ring liquid crystal compound represented by the following formula (1) and at least one kind of a three-ring liquid crystal compound represented by the following formula (2).
  • a lubricant composition wherein the mixing ratio of the ring liquid crystal compound and the three ring liquid crystal compound is from 95: 5 to 15:85 by mass.
  • Equation (1) [Where, R 1 and R 2 are the same or different and the group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20; R 'is methyl or ethyl).
  • Equation (2) [Where, R 11 and R 21 are the same or different and are a group —OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20); R 12 , R 13 , R 22 and R 23 are the same or different and are hydrogen or a group —OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20)]
  • R 1 , R 2 , R 11 , R 12 , R 13 , R 21 , R 22 and R 23 are linked to a core structure and are chain-like groups responsible for lubricating molecules. is there.
  • R 1 , R 2 , R 11 , R 12 , R 13 , R 21 , R 22 and R 23 the size (major axis) and polarity of the whole molecule can be adjusted.
  • R in the formulas (1) and (2) examples include n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, 1-methyl-n-butyl, and 2-methyl.
  • R 1 and R 2 are the same or different, and a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20, preferably 1 ⁇ n ⁇ 15, more preferably 4 ⁇ n ⁇ 12, particularly preferably 8 ⁇ n ⁇ 10, and R ′ is methyl or ethyl.
  • R 11 and R 21 are the same or different, and a group —OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 , 1 ⁇ n ⁇ 20, preferably 4 ⁇ n ⁇ 16 And more preferably 8 ⁇ n ⁇ 12).
  • R 12 , R 13 , R 22 and R 23 are the same or different and are hydrogen or a group —OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20. And preferably 4 ⁇ n ⁇ 16, and more preferably 8 ⁇ n ⁇ 12).
  • the three-ring liquid crystal compound represented by the formula (2) is preferably at least one of the compounds represented by the following formulas (3) to (5).
  • the bicyclic liquid crystal compound represented by the formula (1) is preferably, for example, at least one of the compounds represented by the following formulas (6) to (8).
  • the tricyclic liquid crystal compound represented by the formula (2) may be used alone, or may be used as a mixture of two or more.
  • any of the compounds represented by the above formulas (3) to (5) may be used alone, or two or more of them may be used in combination. Further, all of the compounds represented by the above formulas (3) to (5) may be used as a mixture.
  • the bicyclic liquid crystal compound represented by the formula (1) may be used alone, or may be used as a mixture of two or more.
  • any of the compounds represented by the above formulas (6) to (8) may be used alone, or two or more of them may be used in combination. Further, all of the compounds represented by the above formulas (6) to (8) may be used as a mixture.
  • the method for producing the two-ring liquid crystal compound represented by the formula (1) and the three-ring liquid crystal compound represented by the formula (2) are not particularly limited, and can be produced by combining known reactions. it can. For example, it can be produced according to the method described in JP-A-2017-105874.
  • the lubricant composition according to the present invention is very difficult to evaporate (for example, the residual ratio after a lapse of 600 hours in an atmosphere at a temperature of 100 ° C. is 95% or more), it is necessary to replenish the lubricant composition for a long time as compared with general-purpose grease and the like. It has the advantage of being able to be used continuously without using.
  • the lubricant composition according to the present invention is very difficult to evaporate under high vacuum (for example, the residual ratio after a lapse of 1000 hours in an atmosphere at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 10 ⁇ 5 Pa) is 95% or more. Under a high vacuum.
  • the lubricant composition according to the present invention has extremely low dusting properties, it can be suitably used, for example, in a semiconductor manufacturing apparatus installed in a clean room requiring high cleanliness.
  • the lubricant composition according to the present invention hardly evaporates and has low dust generation. Further, the lubricant composition according to the present invention can exhibit performance stably under high vacuum or high temperature. Therefore, the lubricant composition according to the present invention can exhibit excellent performance as a lubricant for bearings.
  • the bearing enclosing the lubricant composition according to the present invention can be suitably used, for example, in a semiconductor manufacturing apparatus installed in a clean room. Further, the bearing enclosing the lubricant composition according to the present invention can be suitably used for a machine or a device installed under high vacuum such as in outer space. Further, the bearing enclosing the lubricant composition according to the present invention can be suitably used for precision machines, wind power generators and seismic isolation devices which are difficult to maintain.
  • bearings used for automobile electric components such as electric fan motors and wiper motors, and automobile engine accessories such as water pumps and electromagnetic clutch devices.
  • Bearings used in motors and drive trains rolling bearings used in rotating devices such as small and large general-purpose motors for industrial machinery, high-speed and high-precision rotating bearings such as main shaft bearings for machine tools, air conditioner fan motors, and washing machines
  • Rolling bearings used for motors and rotating devices of home appliances such as machines, rolling bearings used for rotating parts of computer-related equipment such as HDD devices and DVD devices, and rotation of office machines such as copying machines and automatic ticket gates.
  • ⁇ ⁇ ⁇ Other components which may be contained in the lubricant composition of the present invention within a range that does not impair the effects of the present invention will be described in order. These are basically conventionally known substances as components of the lubricant, and their contents can be appropriately selected by those skilled in the art within the conventionally known ranges unless otherwise specified. Further, any of the components may be used alone or in combination of two or more.
  • liquid crystal compound The compounds represented by the formulas (1) and (2) are liquid crystal compounds, but the lubricant composition of the present invention may contain other liquid crystal compounds.
  • liquid crystal compound examples include a liquid crystal compound exhibiting a smectic phase or a nematic phase, an alkylsulfonic acid, a compound having a Nafion film structure, an alkylcarboxylic acid, and an alkylsulfonic acid.
  • the lubricant composition of the present invention may contain a liquid crystal compound described in Japanese Patent No. 5916916 or JP-A-2017-105874.
  • the lubricant composition of the present invention may be mixed with various conventionally known lubricant base oils.
  • the base oil include, but are not particularly limited to, mineral oil, highly refined mineral oil, synthetic hydrocarbon oil, paraffinic mineral oil, alkyl diphenyl ether oil, ester oil, silicone oil, naphthenic mineral oil, and fluorine oil.
  • additives that can be added to the lubricant composition of the present invention include various additives used in lubricants such as bearing oils, gear oils and hydraulic oils, that is, extreme pressure agents, oriented adsorbents, and anti-wear agents. Agents, wear modifiers, oil agents, antioxidants, viscosity index improvers, pour point depressants, detergents / dispersants, metal deactivators, corrosion inhibitors, rust inhibitors, defoamers, solid lubricants, etc. No.
  • Examples of the extreme pressure agent include a chlorine compound, a sulfur compound, a phosphoric acid compound, a hydroxycarboxylic acid derivative, and an organometallic extreme pressure agent.
  • the addition of the extreme pressure agent improves the wear resistance of the conductive lubricant of the present invention.
  • Examples of the oriented adsorbent include organic silanes, organic titanium, and organic aluminum represented by various coupling agents such as a silane coupling agent, a titanium coupling agent, and an aluminum coupling agent.
  • the lubricant composition of the present invention can be prepared by mixing the compounds represented by formulas (1) and (2) and other components by a conventionally known method.
  • An example of a method for preparing the lubricant composition of the present invention is as follows.
  • the components of the lubricant composition are mixed by a conventional method, and then, if necessary, a roll mill, a defoaming treatment, a filter treatment, and the like are performed to obtain the lubricant composition of the present invention.
  • the lubricating composition can also be obtained by mixing the oil component of the lubricating composition first, followed by adding and mixing other components such as additives, and performing the defoaming treatment or the like as necessary. Can be prepared. [Example]
  • a mixture of compounds represented by the following formulas (3) to (5) was prepared as a tricyclic liquid crystal compound.
  • the mixing ratio of the compounds represented by the formulas (3) to (5) is approximately 1: 2: 1 (molar ratio).
  • the lubricant composition was prepared by heating the above-prepared two-ring liquid crystal compound and three-ring liquid crystal compound at 200 ° C. and mixing them at various ratios. The test described below was performed using the prepared lubricant composition.
  • the ball spline bearing is, for example, a small ball spline bearing 10 having an outer cylinder 16 that can linearly move along a shaft 14 via a plurality of rolling elements 12, as shown in FIG.
  • a raceway groove 14a on which the plurality of rolling elements 12 roll is formed along the axial direction.
  • the plurality of rolling elements 12 are held between a raceway groove 14 a formed on the outer peripheral surface of the shaft 14 and the inner surface of the outer cylinder 16.
  • An end cap 18 for changing the direction of the plurality of rolling elements 12 is fixed to an end of the outer cylinder 16 by screwing or the like.
  • the plurality of rolling elements 12 rolling along the raceway grooves 14a are turned infinitely by turning in a direction changing path formed in the end cap 18.
  • the shaft 14 was extracted from the outer cylinder 16, and then the lubricant composition was applied to the plurality of rolling elements 12 held inside the outer cylinder 16. After applying the lubricant composition to the plurality of rolling elements 12, the outer cylinder 16 was assembled again to the shaft 14 as shown in FIG. Then, the lubricant composition was sealed in the bearing 10, and the softness of the lubricant composition at normal temperature was determined based on whether the rolling elements could circulate.
  • the criteria are as follows. In the test, a small ball spline bearing having a shaft diameter of 4 mm (“LSAG4" manufactured by Nippon Thompson Co., Ltd.) was used.
  • A The rolling elements can be circulated, and the lubricant composition is very flexible.
  • B The rolling element can be circulated, and the lubricant composition has flexibility.
  • C The rolling elements cannot be circulated, and the lubricant composition has no flexibility and is easily broken.
  • Table 1 shows the mixing ratio of the two-ring liquid crystal compound and the three-ring liquid crystal compound contained in the lubricant composition, and the results of the softness test of the lubricant composition at room temperature.
  • Tables 2 and 3 below show the mixing ratio (mass ratio) of the two-ring liquid crystal compound and the three-ring liquid crystal compound contained in the lubricant composition, and the results of a fluidity test during heating of the lubricant composition. .
  • the sample numbers in Table 2 correspond to the sample numbers in Table 3.
  • a lubricant composition having a mixing ratio (mass ratio) of the bicyclic liquid crystal compound to the tricyclic liquid crystal compound of 6: 4 was prepared.
  • the prepared lubricant composition was left in an environment of 100 ° C. and atmospheric pressure for 770 hours, and the residual ratio of the lubricant composition was measured by the following equation.
  • FIG. 6 shows the results of these measurements.
  • the evaporation start temperature of the lubricant composition of the present invention was 180 ° C., and the saturated vapor pressure (maximum vapor pressure) at 243 ° C. was 1.49 ⁇ 10 ⁇ 1 Pa.
  • the evaporation start temperature of the cyclopentane-based vacuum lubricant was 91 ° C., and the saturated vapor pressure (maximum vapor pressure) at 259 ° C. was 2.26 ⁇ 10 ⁇ 1 Pa. From these results, it was confirmed that the lubricant composition of the present invention was less likely to evaporate than a commercially available vacuum lubricant.
  • a lubricant composition having a mixture ratio of the two-ring liquid crystal compound and the three-ring liquid crystal compound of 6: 4 (mass ratio) was prepared.
  • the pressure change (total pressure) when the prepared lubricant composition was heated was measured using a saturated vapor pressure evaluation device (VPE-9000, manufactured by ULVAC, Inc.). The measurement conditions are as follows.
  • the lubricant composition of the present invention had almost no change in the total pressure up to around 200 ° C.
  • the total pressure of the cyclopentane-based vacuum lubricant rapidly increased at about 90 ° C. and easily evaporated. From these results, it can be confirmed that the lubricant composition of the present invention is extremely hard to evaporate as compared with a commercially available cyclopentane-based vacuum lubricant, and that the total pressure is stable from room temperature to 200 ° C. Was.
  • the linear guide unit 20 is a small linear guide unit (“LWL9” manufactured by Nippon Thompson Co., Ltd.) having a slider 26 that can move linearly along a track rail 24 via a plurality of rolling elements 22. ").
  • LWL9 manufactured by Nippon Thompson Co., Ltd.
  • track grooves 24a on which a plurality of rolling elements 22 roll are formed along the longitudinal direction.
  • the plurality of rolling elements 22 are held between track grooves 24 a formed on both side surfaces of the track rail 24 and the inner surface of the slider 26.
  • An end cap 28 for changing the direction of the plurality of rolling elements 22 is fixed to an end of the slider 26 by screwing or the like.
  • the plurality of rolling elements 22 rolling along the raceway groove 24a are turned infinitely by turning in a direction changing path formed in the end cap 28.
  • the lubricant composition in which the mixing ratio of the bicyclic liquid crystal compound to the tricyclic liquid crystal compound was 6: 4 (mass ratio) and the mixing ratio of the bicyclic liquid crystal compound and the tricyclic liquid crystal compound were 8: 2 ( (Mass ratio) was prepared.
  • Each of the prepared lubricant compositions was sealed in the linear guide unit 20.
  • the track rail 24 was extracted from the slider 26, and then the lubricant composition was applied to the plurality of rolling elements 22 held inside the slider 26. .
  • the slider 26 was reassembled to the track rail 24 as shown in FIG.
  • the linear guide unit 20 in which the lubricant composition was sealed was continuously reciprocated in the chamber. While operating the linear motion guide unit 20, the clean air that has passed through the HEPA filter is sent into the chamber in a downflow manner, and the number of particles in the exhaust gas discharged from the chamber is shown in Table 7 below. It was measured for each range. For the measurement of the number of particles, a particle counter (KC-22A, manufactured by Rion Co., Ltd.) was used. Other measurement conditions are as follows.
  • the lubricant composition of the present invention has an extremely small amount of dust generation, which is sufficient compared with a commercially available cyclopentane-based vacuum lubricant or a hydrocarbon-based low-dust lubricant. It was confirmed that dust generation was low. In addition, it was confirmed that the lubricant composition (6: 4) having less bicyclic liquid crystal compounds had lower dusting properties.
  • the mixing ratio of the two-ring liquid crystal compound and the three-ring liquid crystal compound in the lubricating composition of the present invention is from 95: 5 to 15:85 by mass ratio.
  • the lubricating composition of the present invention preferably contains more bicyclic liquid crystal compounds than tricyclic liquid crystal compounds.
  • the mixing ratio between the two-ring liquid crystal compound and the three-ring liquid crystal compound can more preferably be 80:20 to 60:40.
  • the present inventors have discovered that by mixing a two-ring liquid crystal compound and a three-ring liquid crystal compound having a specific structure, a liquid crystal mixture that can exhibit excellent performance as a lubricant can be obtained. Completed the invention. That is, the present invention includes the following.
  • At least one kind of a two-ring liquid crystal compound represented by the following formula (1), at least one kind of a three-ring liquid crystal compound represented by the following formula (2), and a compound represented by the following formula (3) A lubricant composition comprising at least one tricyclic liquid crystal compound. Equation (1): [Where, R 1 and R 2 are the same or different and the group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20; R 'is methyl or ethyl).
  • Equation (2) [Where, R 11 and R 21 are the same or different and are a group —OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20); R 12 , R 13 , R 22 and R 23 are the same or different and are hydrogen or a group —OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20)] Equation (3): [Where, R 31 and R 41 are the same or different, and a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20; R 'is methyl or ethyl); R 32 , R 33 , R 42 , and R 43 are the same or different and may be hydrogen or a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1
  • the tricyclic liquid crystal compound represented by the formula (3) is at least one of the compounds represented by the following formulas (7) and (8), and may be any one of [1] to [4].
  • the mixing ratio of the two-ring liquid crystal compound represented by the formula (1) to the total of the three-ring liquid crystal compound represented by the formula (2) and the three-ring liquid crystal compound represented by the formula (3) is as follows: The lubricant composition according to any one of [1] to [5], which has a mass ratio of 60:40 to 4:96.
  • a lubricant composition suitable for use in a clean environment, under a high vacuum, or at a high temperature, and a bearing enclosing the lubricant composition.
  • FIG. 10 is a perspective view of a bearing.
  • FIG. 11 is a schematic view of an apparatus used for a fluidity test.
  • FIG. 12 is a graph showing the result of a pressure measurement test during heating.
  • FIG. 13 is a perspective view of a linear guide unit.
  • FIG. 14 is a graph showing the results of a dusting test.
  • At least one kind of bicyclic liquid crystal compound represented by the following formula (1) at least one kind of tricyclic liquid crystal compound represented by the following formula (2), and the following formula (
  • a lubricant composition comprising at least one of the three-ring liquid crystal compounds represented by 3).
  • Equation (1) [Where, R 1 and R 2 are the same or different and the group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20; R 'is methyl or ethyl).
  • Equation (2) [Where, R 11 and R 21 are the same or different and are a group —OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20); R 12 , R 13 , R 22 and R 23 are the same or different and are hydrogen or a group —OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20)]
  • Equation (3) [Where, R 31 and R 41 are the same or different, and a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20; R 'is methyl or ethyl); R 32 , R 33 , R 42 , and R 43 are the same or different and may be hydrogen or a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 And 1 ⁇ n ⁇ 20, and R ′ is methyl or ethyl).
  • R 1 , R 2 , R 11 , R 12 , R 13 , R 21 , R 22 , R 23 , R 31 , R 32 , R 33 , R 41 , R 42 and R 43 is a chain group linked to the core structure and responsible for the lubricity of the molecule.
  • R in the formulas (1) to (3) examples include n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, 1-methyl-n-butyl, 2-methyl -N-butyl group, 3-methyl-n-butyl group, 1,1-dimethyl-n-propyl group, 1,2-dimethyl-n-propyl group, 2,2-dimethyl-n-propyl group, 1- Ethyl-n-propyl group, n-hexyl group, 1-methyl-n-pentyl group, 2-methyl-n-pentyl group, 3-methyl-n-pentyl group, 4-methyl-n-pentyl group, 1, 1-dimethyl-n-butyl group, 1,2-dimethyl-n-butyl group, 1,3-dimethyl-n-butyl group, 2,2-dimethyl-n-butyl group, 2,3-dimethyl-n- Butyl group, 3,3-dimethyl
  • R 1 and R 2 are the same or different, and a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20, preferably 1 ⁇ n ⁇ 15, more preferably 4 ⁇ n ⁇ 12, particularly preferably 8 ⁇ n ⁇ 10, and R ′ is methyl or ethyl.
  • R 11 and R 21 are the same or different, and a group —OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 , 1 ⁇ n ⁇ 20, preferably 4 ⁇ n ⁇ 16 And more preferably 8 ⁇ n ⁇ 12).
  • R 12 , R 13 , R 22 and R 23 are the same or different and are hydrogen or a group —OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20. And preferably 4 ⁇ n ⁇ 16, and more preferably 8 ⁇ n ⁇ 12).
  • R 31 and R 41 are the same or different, and a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20, preferably 4 ⁇ n ⁇ 16, more preferably 4 ⁇ n ⁇ 12, particularly preferably 6 ⁇ n ⁇ 8, and R ′ is methyl or ethyl.
  • R 32 , R 33 , R 42 , and R 43 are the same or different, and each represents hydrogen or a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched chain.
  • R is a linear or branched chain.
  • R 32 or R 33 and R 42 or R 43 are a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear C n H 2n + 1 , 1 ⁇ n ⁇ 15, and R ′ is methyl).
  • the three-ring liquid crystal compound represented by the formula (2) is preferably at least one of the compounds represented by the following formulas (4) to (6).
  • the three-ring liquid crystal compound represented by the formula (3) is preferably at least one of the compounds represented by the following formulas (7) and (8).
  • the bicyclic liquid crystal compound represented by the formula (1) is preferably at least one of the compounds represented by the following formulas (9) to (11).
  • the tricyclic liquid crystal compound represented by the formula (2) may be used alone, or may be used as a mixture of two or more.
  • any of the compounds represented by the above formulas (4) to (6) may be used alone, or two or more of them may be used in combination. Further, all of the compounds represented by the above formulas (4) to (6) may be used as a mixture.
  • the three-ring liquid crystal compound represented by the formula (3) may be used alone or in combination of two or more.
  • one of the compounds represented by the above formulas (7) and (8) may be used alone, or a mixture thereof may be used.
  • the bicyclic liquid crystal compound represented by the formula (1) may be used alone, or may be used as a mixture of two or more.
  • any of the compounds represented by the above formulas (9) to (11) may be used alone, or two or more of them may be used in combination. Further, all of the compounds represented by the above formulas (9) to (11) may be used as a mixture.
  • the method for producing the two-ring liquid crystal compound represented by the formula (1) and the three-ring liquid crystal compound represented by the formula (2) are not particularly limited, and can be produced by combining known reactions. it can. For example, it can be produced according to the method described in JP-A-2017-105874.
  • the method for producing the tricyclic liquid crystal compound represented by the formula (3) is not particularly limited, and the compound can be produced by combining known reactions.
  • An example of a method for producing the tricyclic liquid crystal compound represented by the formula (3) is as follows.
  • a halogen compound for example, R 31 -X or X- [3-ring skeleton) Structure] -X
  • X is a halogen atom such as a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom
  • it can be prepared according to the method described in Japanese Patent No. 5916916.
  • the three-ring liquid crystal compound represented by the formula (3) can be prepared as follows.
  • R 31 represents a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 , 1 ⁇ n ⁇ 20, and R ′ is methyl or ethyl ),
  • R 32 and R 33 are the same or different and are hydrogen or a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20 And R ′ is methyl or ethyl).
  • R 41 is a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 , 1 ⁇ n ⁇ 20, and R ′ is methyl or ethyl ),
  • R 42 and R 43 are the same or different and are hydrogen or a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20 And R ′ is methyl or ethyl).
  • At least one compound represented by the formula: Is reacted under appropriate reaction conditions to obtain the following compound Wherein R 31 , R 32 , R 33 , R 41 , R 42 and R 43 are as defined above. In a molar ratio of 1: 2: 1.
  • examples of the alkali metal include potassium carbonate, potassium hydroxide, and sodium hydroxide.
  • examples of the alkali metal alcoholate include sodium ethylate, sodium methylate, sodium tert-butoxy, potassium tert-butoxide and the like.
  • R 31 represents a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 , 1 ⁇ n ⁇ 20, and R ′ is methyl or ethyl ),
  • R 32 and R 33 are the same or different and are hydrogen or a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20 And R ′ is methyl or ethyl).
  • R 41 represents a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 , 1 ⁇ n ⁇ 20, and R ′ is methyl or ethyl ),
  • R 42 and R 43 are the same or different and are hydrogen or a group —OCH 2 CH 2 CH (R ′) CH 2 CH 2 OR (R is a linear or branched C n H 2n + 1 and 1 ⁇ n ⁇ 20 And R ′ is methyl or ethyl).
  • the lubricant composition according to the present invention is very difficult to evaporate (for example, the residual ratio after a lapse of 600 hours in an atmosphere at a temperature of 100 ° C. is 95% or more), it is necessary to replenish the lubricant composition for a long time as compared with general-purpose grease and the like. It has the advantage of being able to be used continuously without using.
  • the lubricant composition according to the present invention hardly evaporates under high vacuum (for example, the residual ratio after a lapse of 1000 hours in an atmosphere at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 10 ⁇ 5 Pa) is 95% or more. It can be suitably used under vacuum.
  • the lubricant composition according to the present invention has extremely low dusting properties, it is suitable for use in, for example, a semiconductor manufacturing apparatus installed in a clean room requiring high cleanliness.
  • the lubricant composition according to the present invention hardly evaporates and has low dust generation. Further, the lubricant composition according to the present invention can exhibit performance stably under high vacuum or high temperature. Therefore, the lubricant composition according to the present invention can exhibit excellent performance as a lubricant for bearings.
  • the bearing enclosing the lubricant composition according to the present invention can be suitably used, for example, in a semiconductor manufacturing apparatus installed in a clean room. Further, the bearing enclosing the lubricant composition according to the present invention can be suitably used for a machine or a device installed under high vacuum such as in outer space. Further, the bearing enclosing the lubricant composition according to the present invention can be suitably used for precision machines, wind power generators and seismic isolation devices which are difficult to maintain.
  • bearings used for automobile electric components such as electric fan motors and wiper motors, and automobile engine accessories such as water pumps and electromagnetic clutch devices.
  • Bearings used in motors and drive trains rolling bearings used in rotating devices such as small and large general-purpose motors for industrial machinery, high-speed and high-precision rotating bearings such as main shaft bearings for machine tools, air conditioner fan motors, and washing machines
  • Rolling bearings used for motors and rotating devices of home appliances such as machines, rolling bearings used for rotating parts of computer-related equipment such as HDD devices and DVD devices, and rotation of office machines such as copying machines and automatic ticket gates.
  • ⁇ ⁇ ⁇ Other components which may be contained in the lubricant composition of the present invention within a range that does not impair the effects of the present invention will be described in order. These are basically conventionally known substances as components of the lubricant, and their contents can be appropriately selected by those skilled in the art within the conventionally known ranges unless otherwise specified. Further, any of the components may be used alone or in combination of two or more.
  • liquid crystal compound The compounds represented by the formulas (1) to (3) are liquid crystal compounds, but the lubricant composition of the present invention may contain other liquid crystal compounds.
  • liquid crystal compound examples include a liquid crystal compound exhibiting a smectic phase or a nematic phase, an alkylsulfonic acid, a compound having a Nafion film structure, an alkylcarboxylic acid, and an alkylsulfonic acid.
  • the lubricant composition of the present invention may contain a liquid crystal compound described in Japanese Patent No. 5916916 or JP-A-2017-105874.
  • the lubricant composition of the present invention may be mixed with various conventionally known lubricant base oils.
  • the base oil include, but are not particularly limited to, mineral oil, highly refined mineral oil, synthetic hydrocarbon oil, paraffinic mineral oil, alkyl diphenyl ether oil, ester oil, silicone oil, naphthenic mineral oil, and fluorine oil.
  • additives that can be added to the lubricant composition of the present invention include various additives used in lubricants such as bearing oils, gear oils and hydraulic oils, that is, extreme pressure agents, oriented adsorbents, and anti-wear agents. Agents, wear modifiers, oil agents, antioxidants, viscosity index improvers, pour point depressants, detergents / dispersants, metal deactivators, corrosion inhibitors, rust inhibitors, defoamers, solid lubricants, etc. No.
  • Examples of the extreme pressure agent include a chlorine compound, a sulfur compound, a phosphoric acid compound, a hydroxycarboxylic acid derivative, and an organometallic extreme pressure agent.
  • the addition of the extreme pressure agent improves the wear resistance of the conductive lubricant of the present invention.
  • Examples of the oriented adsorbent include organic silanes, organic titanium, and organic aluminum represented by various coupling agents such as a silane coupling agent, a titanium coupling agent, and an aluminum coupling agent.
  • the lubricant composition of the present invention can be prepared by mixing the compounds represented by formulas (1) to (3) and other components by a conventionally known method.
  • An example of a method for preparing the lubricant composition of the present invention is as follows.
  • the components of the lubricant composition are mixed by a conventional method, and then, if necessary, a roll mill, a defoaming treatment, a filter treatment, and the like are performed to obtain the lubricant composition of the present invention.
  • the lubricating composition can also be obtained by mixing the oil component of the lubricating composition first, followed by adding and mixing other components such as additives, and performing the defoaming treatment or the like as necessary. Can be prepared. [Example]
  • a mixture of compounds represented by the following formulas (4) to (6) was prepared as the three-ring liquid crystal compound represented by the formula (2).
  • the mixing ratio of the compounds represented by the formulas (4) to (6) is approximately 1: 2: 1 (molar ratio).
  • Tricyclic liquid crystal compound LC1 a mixture of compounds represented by formulas (4) to (6)
  • tricyclic liquid crystal compound LC2 compound represented by formula (7)
  • tricyclic liquid crystal compound LC3 represented by formula (8)
  • the ball spline bearing is, for example, a small ball spline bearing 10 having an outer cylinder 16 that can move linearly along a shaft 14 via a plurality of rolling elements 12, as shown in FIG.
  • a raceway groove 14a on which the plurality of rolling elements 12 roll is formed along the axial direction.
  • the plurality of rolling elements 12 are held between a raceway groove 14 a formed on the outer peripheral surface of the shaft 14 and the inner surface of the outer cylinder 16.
  • An end cap 18 for changing the direction of the plurality of rolling elements 12 is fixed to an end of the outer cylinder 16 by screwing or the like.
  • the plurality of rolling elements 12 rolling along the raceway grooves 14a are turned infinitely by turning in a direction changing path formed in the end cap 18.
  • the shaft 14 was extracted from the outer cylinder 16, and then the lubricant composition was applied to the plurality of rolling elements 12 held inside the outer cylinder 16. After applying the lubricant composition to the plurality of rolling elements 12, the outer cylinder 16 was reassembled to the shaft 14 as shown in FIG. Then, the lubricant composition was sealed in the bearing 10, and the softness of the lubricant composition at normal temperature was determined based on whether the rolling elements could circulate.
  • the criteria are as follows. In the test, a small ball spline bearing having a shaft diameter of 4 mm ("LSAG4" manufactured by Nippon Thompson Co., Ltd.) was used.
  • A The rolling elements can be circulated, and the lubricant composition is very flexible.
  • B The rolling element can be circulated, and the lubricant composition has flexibility.
  • C The rolling elements cannot be circulated, and the lubricant composition has no flexibility and is easily broken.
  • Table 1 above shows the results of the softness test of the lubricant composition at room temperature. From the results shown in Table 1, the lubricant composition of the present invention containing two-ring liquid crystal compound, three-ring liquid crystal compound LC1, and at least one of three-ring liquid crystal compounds LC2 and LC3 (sample numbers 2, 3, 4, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 14, 15, 16, 18, 19, 20, 21) have an appropriate flexibility and allow the rolling elements to circulate even when sealed in a bearing. there were.
  • Table 2 shows the results of the fluidity test during heating of the lubricant composition.
  • the sample numbers in Table 2 correspond to the sample numbers in Table 1.
  • the lubricant composition of the present invention melts (liquefies) when heated to 115 ° C. It turned out that it would drop. Therefore, for example, in order to obtain a lubricant composition which does not sag even at a high temperature (about 100 ° C.) at the time of baking in a vacuum apparatus, the content of the bicyclic liquid crystal compound contained in the lubricant composition is 4 to 40 wt%. It turned out to be preferable.
  • the content of the bicyclic liquid crystal compound in order to obtain a lubricant composition that is easy to be sealed in a bearing at room temperature and does not hang down from the bearing even at a high temperature of, for example, 100 ° C., the content of the bicyclic liquid crystal compound must be reduced. It has been found that the content is preferably 4 to 40 wt%, and the content of the three-ring liquid crystal compounds LC2 and LC3 is preferably 20 to 64 wt%.
  • the pressure change (total pressure) when the prepared lubricant composition was heated was measured using a saturated vapor pressure evaluation device (VPE-9000, manufactured by ULVAC, Inc.). The measurement conditions are as follows.
  • FIG. 12 shows the measurement results.
  • the total pressure hardly changed up to around 200 ° C.
  • the total pressure of the cyclopentane-based vacuum lubricant rapidly increased at about 90 ° C. and easily evaporated. From these results, it was confirmed that the lubricant composition of the present invention was less likely to evaporate than the commercially available cyclopentane-based vacuum lubricant, and that the total pressure was stable at room temperature to 200 ° C. .
  • the linear guide unit 20 is a small linear guide unit (“LWL9” manufactured by Nippon Thompson Co., Ltd.) having a slider 26 that can move linearly along a track rail 24 via a plurality of rolling elements 22. ").
  • LWL9 manufactured by Nippon Thompson Co., Ltd.
  • track grooves 24a on which a plurality of rolling elements 22 roll are formed along the longitudinal direction.
  • the plurality of rolling elements 22 are held between track grooves 24 a formed on both side surfaces of the track rail 24 and the inner surface of the slider 26.
  • An end cap 28 for changing the direction of the plurality of rolling elements 22 is fixed to an end of the slider 26 by screwing or the like.
  • the plurality of rolling elements 22 rolling along the raceway groove 24a are turned infinitely by turning in a direction changing path formed in the end cap 28.
  • Lubricating composition (1) Lubricating composition having a mixing ratio of bicyclic liquid crystal compound and tricyclic liquid crystal compound LC1 of 60:40 by mass ratio
  • Lubricating composition (2) Bicyclic liquid crystal compound, tricyclic liquid crystal
  • a lubricant composition in which the mixing ratio of the compound LC1, the three-ring liquid crystal compound LC2, and the three-ring liquid crystal compound LC3 is 1: 1: 1: 1 in terms of mass ratio.
  • a lubricant composition in which the mixing ratio of the liquid crystal compound LC1 is 80:20 by mass.
  • the prepared lubricant compositions were respectively sealed in the linear motion guide units 20.
  • the track rail 24 was extracted from the slider 26, and then the lubricant composition was applied to the plurality of rolling elements 22 held inside the slider 26. .
  • the slider 26 was reassembled to the track rail 24 as shown in FIG.
  • the linear guide unit 20 in which the lubricant composition was sealed was continuously reciprocated in the chamber. While operating the linear motion guide unit 20, clean air that has passed through the HEPA filter is sent into the chamber in a downflow manner, and the number of particles in the exhaust gas discharged from the chamber is determined by the particle diameter shown in Table 4 below. It was measured for each range. For the measurement of the number of particles, a particle counter (KC-22A, manufactured by Rion Co., Ltd.) was used. Other measurement conditions are as follows.
  • the lubricant composition (2) of the present invention has an extremely small amount of dust as compared with the other lubricant compositions (1) and (3). It was confirmed that it has excellent performance as a lubricant for a bearing used below. Further, it is confirmed that the lubricant composition (2) of the present invention has sufficiently low dusting property even when compared with a commercially available cyclopentane-based vacuum lubricant or a hydrocarbon-based low-dusting lubricant. Was completed. [Explanation of symbols]

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Abstract

広い温度範囲において液晶性を示し、低い動摩擦係数を保持し、導電性を有し、蒸発、分解等による損失がほとんどなく、清潔な外観を有し、蛍光を発するため、劣化や漏れが直ちに発見できる、といった特性を併せ持つ導電性潤滑剤を提供する。 式(1): [式中、 R11及びR21は同一又は異なり、水素又は基-OCHCHCH(R')CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R'はメチル又はエチルである)であり、 R12、R13、R22及びR23は同一又は異なり、基-OCHCHCH(R')CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R'はメチル又はエチルである)である] で表される化合物(1)を少なくとも一種含む導電性潤滑剤とする。

Description

導電性潤滑剤
 本発明は、導電性潤滑剤に関するものである。
 潤滑剤とは、一般に、機械の可動部分に塗布し、相接する部品間の摩擦を低減し、摩擦熱の発生を防ぎ、部品同士の接触部分に応力が集中するのを抑制するほか、密封、防錆、防塵などの役割をも担う物質である。潤滑剤には潤滑油やグリースが含まれ、潤滑油は通常、石油精製物等の混合油であるが、グリースは、潤滑剤膜が付着した状態に保つのが困難な摺動面(例えば、すべり軸受や転がり軸受)に適用する目的で、潤滑油を増ちょう剤に保持させ、チクソトロピー性を付与したものである。
 このような潤滑剤には、低摩擦係数を示すことは言うまでもなく、使用可能な温度範囲の広いこと、長期間にわたって蒸発、分解等による損失の少ないことなど様々な特性が要求される。また、潤滑剤が回転摩擦により部品間で発生する静電気を逃がしてやることができるような導電性を有することは有利なことであるところ、カーボンや金属粉等を混入しなくても、導電性を有する潤滑剤が得られれば非常に有用であろう。
 特許文献1及び2には、分子両末端にエステル構造を有するジエステル型の潤滑油化合物が開示されている。また、特許文献3~6には、液晶化合物を潤滑剤として使用することが提案されている。特許文献7には、導電性を有する液晶化合物を含む潤滑剤が記載されているが、室温において液晶性を示す化合物とは言えなかった。
再公表特許WO2011/125842号公報 特開2013-82900号公報 特開平6-128582号公報 特開2004-359848号公報 特開2005-139398号公報 特開2008-214603号公報 特開2017-105874号公報
 しかしながら慣用のグリースに代わる潤滑剤としては、潤滑性(低摩擦係数)、耐熱性、長期間にわたって蒸発量の少ない耐久性、回転摩擦により部品間で発生する静電気を逃がしてやることができる導電性、カーボンや金属粉等を含まないことによる清潔な外観などの特性において改善が不十分であった。
 そこで本発明は、カーボンや金属粉等を配合しなくても導電性を有し、広い温度範囲において有効であり、かつ、長期間にわたって蒸発、分解等による損失の少ない潤滑剤を提供することを目的とする。
 具体的には、耐熱性については、140℃以上、好ましくは200℃以上、より好ましくは230℃以上、更に好ましくは250℃以上、最も好ましくは300℃以上の温度において安定であることが望ましい。一方、低温特性としては、30℃以下、好ましくは-50℃程度まで使用可能であることが望ましい。また、導電性については、少なくとも回転摩擦により部品間で発生する静電気を逃がしてやることができる程度が必要であり、例えば、電極面積1cm、電極間距離5μmのセルに注入し、電極間に5Vの電圧を印加したとき、30℃~300℃の範囲において0.001μA以上、より好ましくは0.01μA以上、更に好ましくは0.07μA以上の導電性を有することが望ましい。
 更に、導電性を付与するためにカーボンや金属を加える必要がないことにより、経済合理性を満たすと共に、使用開始時には清潔な外観を呈するため、酸化劣化(黄変)が発生した場合に早期に発見できる利点がある。更にまた、化合物自体が蛍光物質であることにより、例えば、長波長の紫外線を放射する電灯であるブラックライトからの光を当てることにより、潤滑剤漏れのような不具合を直ちに発見できる利点もある。言うまでもなく、本来の潤滑性能を満たす必要があり、動摩擦係数が0.13以下であることが望ましい。
 しかも、潤滑性液晶化合物を何種類も混合して使用するのではなく、できるだけ少数、好ましくは1種又は2種、究極的には1種の液晶化合物の配合で上記のような特性が達成できることが望ましい。このためには、広い温度範囲において液晶性を示す化合物の化学構造を適切に設計することが重要である。
 また、風力発電、極地、宇宙関連用途のように、潤滑剤の交換が極めて困難な環境下において使用される場合、長期間にわたって蒸発、分解等による損失の少ない潤滑剤は非常に有用である。
 本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討した結果、一分子中に、導電性を担う特定の芳香族環構造と、当該環構造に連結した潤滑性を担う特定の鎖状基とを適切に配した化合物が上記目的を達成することを見出し、本発明を完成するにいたった。
 すなわち本発明は、以下を包含する。
 [1] 式(1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004

[式中、
 R11及びR21は同一又は異なり、水素、基-OR又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R’はメチル又はエチルである)であり、
 R12、R13、R22及びR23は同一又は異なり、基-OR又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R’はメチル又はエチルである)である]
で表される化合物(1)を少なくとも一種含む導電性潤滑剤。
 [2] R11、R12、R13、R21、R22及びR23は同一又は異なり、基-OR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12である)である、式(1)で表される化合物(1)を一種含む、[1]に記載の導電性潤滑剤。
 [3] R11、R12及びR13が-CH=CH-基に対してパラ位及び2個所のメタ位に置換し、R21、R22及びR23が-CH=CH-基に対してパラ位及び2個所のメタ位に置換する、式(1)で表される化合物(1)を一種含む、[2]に記載の導電性潤滑剤。
 [4] R11及びR21は水素であり、
 R12、R13、R22及びR23は同一又は異なり、基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R’はメチル又はエチルである)である、
式(1)で表される化合物(1)を二種以上含む、[1]に記載の導電性潤滑剤。
 [5] R12及びR13が-CH=CH-基に対してパラ位及び1個所のメタ位に置換し、R22及びR23が-CH=CH-基に対してパラ位及び1個所のメタ位に置換する、式(1)で表される化合物(1)を二種以上含む、[4]に記載の導電性潤滑剤。
 [6] 式(1)における-CH=CH-に結合する基がトランスの位置関係にある、[1]乃至[5]のいずれか一項に記載の導電性潤滑剤。
 [7] 式(1)で表される化合物(1)が-50℃から+300℃の温度範囲においてスメクチック液晶相を呈する、[1]に記載の導電性潤滑剤。
 [8] 電極面積1cm、電極間距離5μmのセルに注入し、電極間に5Vの電圧を印加したとき、30℃~300℃の温度範囲において0.07μA以上の導電性を有する、[1]乃至[7]のいずれか一項に記載の導電性潤滑剤。
 [9] 電極面積1cm、電極間距離5μmのセルに注入し、電極間に5Vの電圧を印加したとき、30℃~90℃の温度範囲において10,000μA以上の導電性を有する、[2]又は[3]に記載の導電性潤滑剤。
 [10] カーボン及び金属のいずれも含まない、[1]乃至[9]のいずれか一項に記載の導電性潤滑剤。
 [11] 式(1)で表される化合物(1)が蛍光物質である、[1]乃至[10]のいずれか一項に記載の導電性潤滑剤。
 [12] 式(1)で表される化合物(1)が式(1’):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005

[式中、R11、R12、R13、R21、R22及びR23は式(1)中のR11、R12、R13、R21、R22及びR23と同義である]
で表されるトランス体である、[1]乃至[11]のいずれか一項に記載の導電性潤滑剤。
 [13] 式(1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006

[式中、
 R11及びR21は同一又は異なり、水素、基-OR又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R’はメチル又はエチルである)であり、
 R12、R13、R22及びR23は同一又は異なり、基-OR又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R’はメチル又はエチルである)である]
で表される化合物(1)の導電性潤滑剤の製造のための使用。
 [14] 互いに接触して相対運動する複数の機械要素と、該機械要素の接触面の少なくとも一部に配置された[1]乃至[12]のいずれか一項に記載の導電性潤滑剤とを有する機械装置。
 本発明によれば、低摩擦係数を示し、耐熱性に優れ、広い温度範囲(少なくとも-50℃から+300℃まで)で潤滑効果を有し、長期間にわたって損失が少なく、カーボン粉や金属粉等を混入しなくても導電性を有し、紫外線の照射により蛍光を発し、増ちょう剤を用いることなく慣用のグリースに代替可能な、新規な潤滑剤が提供される。
 [図1]本発明に係る導電性潤滑剤用化合物の示差熱分析データである。
 [図2]本発明に係る導電性潤滑剤用化合物の導電性を示す図である。
 [図3]本発明に係る導電性潤滑剤用化合物の蛍光スペクトルを示す図である。
 本発明によれば、
 式(1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007

[式中、
 R11及びR21は同一又は異なり、水素、基-OR又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R’はメチル又はエチルである)であり、
 R12、R13、R22及びR23は同一又は異なり、基-OR又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R’はメチル又はエチルである)である]
で表される化合物(1)を少なくとも一種含む導電性潤滑剤が提供される。
 式(1)で表される化合物(1)は、一分子中に、導電性を担う特定のπ電子共役系コア構造(1,4-ビス[(フェニル)エテニル]ベンゼン、以下、「3環骨格構造」と称する場合がある)と、コア構造に連結した潤滑性を担う特定の鎖状基とを適切に配した化合物である。
 式(1)において、3環骨格構造はπ電子が22個の共役系を含み、π電子共役系が広がっていることにより剛直な平板構造をとり、このため、化合物(1)の各分子はπ電子共役系が相互に重なり合うように薄く重なり合って集合することになる。その結果、化合物(1)は所望の温度範囲(後記する実施例において具体的に示す)で液晶相(特にスメクチック液晶相)を形成することができる。このように、3環骨格構造は化合物(1)における液晶形成要素(コア構造)となるが、化合物(1)は重なり合ったπ電子共役系を介して導電性を発揮する。
[鎖状基R11、R12、R13、R21、R22及びR23
 式(1)において、R11、R12、R13、R21、R22及びR23はコア構造に連結し、分子の潤滑性を担う鎖状基である。
 R11及びR21は同一又は異なり、水素、基-OR又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、好ましくは6≦n≦10であり、R’はメチル又はエチルであり、好ましくはメチルである)であり、
 R12、R13、R22及びR23は同一又は異なり、基-OR又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、好ましくは6≦n≦10であり、R’はメチル又はエチルであり、好ましくはメチルである)である。
 Rの例としては、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、1-メチル-n-ブチル基、2-メチル-n-ブチル基、3-メチル-n-ブチル基、1,1-ジメチル-n-プロピル基、1,2-ジメチル-n-プロピル基、2,2-ジメチル-n-プロピル基、1-エチル-n-プロピル基、n-ヘキシル基、1-メチル-n-ペンチル基、2-メチル-n-ペンチル基、3-メチル-n-ペンチル基、4-メチル-n-ペンチル基、1,1-ジメチル-n-ブチル基、1,2-ジメチル-n-ブチル基、1,3-ジメチル-n-ブチル基、2,2-ジメチル-n-ブチル基、2,3-ジメチル-n-ブチル基、3,3-ジメチル-n-ブチル基、1-エチル-n-ブチル基、2-エチル-n-ブチル基、1,1,2-トリメチル-n-プロピル基、1,2,2-トリメチル-n-プロピル基、1-エチル-1-メチル-n-プロピル基、1-エチル-2-メチル-n-プロピル基、n-ヘプチル基、1-メチル-n-ヘキシル基、2-メチル-n-ヘキシル基、3-メチル-n-ヘキシル基、1,1-ジメチル-n-ペンチル基、1,2-ジメチル-n-ペンチル基、1,3-ジメチル-n-ペンチル基、2,2-ジメチル-n-ペンチル基、2,3-ジメチル-n-ペンチル基、3,3-ジメチル-n-ペンチル基、1-エチル-n-ペンチル基、2-エチル-n-ペンチル基、3-エチル-n-ペンチル基、1-メチル-1-エチル-n-ブチル基、1-メチル-2-エチル-n-ブチル基、1-エチル-2-メチル-n-ブチル基、2-メチル-2-エチル-n-ブチル基、2-エチル-3-メチル-n-ブチル基、n-オクチル基、1-メチル-n-ヘプチル基、2-メチル-n-ヘプチル基、3-メチル-n-ヘプチル基、1,1-ジメチル-n-ヘキシル基、1,2-ジメチル-n-ヘキシル基、1,3-ジメチル-n-ヘキシル基、2,2-ジメチル-n-ヘキシル基、2,3-ジメチル-n-ヘキシル基、3,3-ジメチル-n-ヘキシル基、1-エチル-n-ヘキシル基、2-エチル-n-ヘキシル基、3-エチル-n-ヘキシル基、1-メチル-1-エチル-n-ペンチル基、1-メチル-2-エチル-n-ペンチル基、1-メチル-3-エチル-n-ペンチル基、2-メチル-2-エチル-n-ペンチル基、2-メチル-3-エチル-n-ペンチル基、3-メチル-3-エチル-n-ペンチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基等が挙げられる。
 Rは分岐鎖であってもよいが、化合物(1)の分子の緊密な集合を妨げ、上記したとおりの3環骨格構造の機能、すなわち、重なり合ったπ電子共役系を介して導電性を発揮する機能を損なわない程度の嵩高さにとどめることが望ましい。
 鎖状基R11、R12、R13、R21、R22及びR23を適切に選択することにより、分子全体のサイズ(長径)や極性を調節することができる。以下に、特に好ましい選択について説明する。
[R11及びR21が水素であり、R12、R13、R22及びR23が基-OCHCHCH(R’)CHCHORである化合物]
 R11及びR21が水素の場合、3環骨格構造の両端にあるベンゼン環の置換基は合計で4個となる。以下、このような化合物を「4置換化合物」と称することがある。
 水素でない4個の置換基(R12、R13、R22及びR23)は、3環骨格構造の一端にあるベンゼン環に3個、他端にあるベンゼン環に1個というように非対象に配置することも可能であるが、合成上の都合等により、3環骨格構造の一端にあるベンゼン環に2個、他端にあるベンゼン環に2個というように対象に配置する方が便宜である。
 このような場合、置換位置は各ベンゼン環の2,3-、2,4-、2,5-、2,6-、3,4-、3,5-があるが、3,4位の置換が好ましい。
 各ベンゼン環の3,4位に置換基を有する4置換化合物には、以下の立体異性体が存在するが、本発明においてはこれらの一方を用いてもよく、両方の混合物を用いてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
[R11、R12、R13、R21、R22及びR23が基-ORである化合物]
 R11、R12、R13、R21、R22及びR23が基-ORの場合、3環骨格構造の両端にあるベンゼン環の置換基は合計で6個となる。以下、このような化合物を「6置換化合物」と称することがある。
 6個の置換基(R11、R12、R13、R21、R22及びR23)は、3環骨格構造の一端にあるベンゼン環に4個、他端にあるベンゼン環に2個というように非対象に配置することも可能であるが、合成上の都合等により、3環骨格構造の一端にあるベンゼン環に3個、他端にあるベンゼン環に3個というように対象に配置する方が便宜である。
 このような場合、置換位置は各ベンゼン環の2,3,4-、2,3,5-、2,4,5-、3,4,5-、2,3,6-、2,4,6-があるが、以下のように3,4,5位の置換が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 本発明において、式(1)で表される化合物(1)は、単独で使用してもよいが、2種以上を混合して使用してもよい。例えば、4置換化合物の2種以上を混合して使用する態様、4置換化合物1種以上と6置換化合物1種以上とを混合して使用する態様、4置換化合物又は6置換化合物をそれぞれ単独で使用する態様等が挙げられる。
[化合物の合成]
 本発明に係る式(1)で表される化合物(1)の製造方法は特に限定されるものではなく、公知の反応を組み合わせることにより合成することができる。
 アルコール化合物(例えばR12-OH)やフェノール化合物(例えばHO-[3環骨格構造]-OH)とアルカリ金属やアルカリ金属アルコラートを用い、ハロゲン化合物(例えばR12-XやX-[3環骨格構造]-X(Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子などのハロゲン原子))と反応させる方法が利用できる。例えば、特許第5916916号に記載の方法に準じて調製することができる。
 特に、本発明に係る式(1)で表される化合物(1)は、以下のようにして調製することができる。
 式
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011

[式中、
 R11は水素、基-OR又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R’はメチル又はエチルである)であり、
 R12及びR13は同一又は異なり、基-OR又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R’はメチル又はエチルである)である]
で表される化合物を少なくとも一種、
 式
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012

[式中、
 R21は水素、基-OR又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R’はメチル又はエチルである)であり、
 R22及びR23は同一又は異なり、基-OR又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R’はメチル又はエチルである)である]
で表される化合物を少なくとも一種、及び
 式
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013

で表される化合物を適切な反応条件下に反応させて、下記化合物
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014

[式中、R11、R12、R13、R21、R22及びR23は上に定義したとおりである]
のモル比1:2:1の混合物を得る。
 なお、前記アルカリ金属としては、炭酸カリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどが挙げられる。また前記アルカリ金属アルコラートとしては、ナトリウムエチラート、ナトリウムメチラート、tert-ブトキシナトリウム、tert-ブトキシカリウムなどが挙げられる。
 また、上記の反応には従来公知の各種有機溶媒が使用可能であり、例えばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、アセトン、トルエンが使用可能である。
 別法として、以下のようにして調製することもできる。
 式
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015

[式中、
 R11は水素、基-OR又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R’はメチル又はエチルである)であり、
 R12及びR13は同一又は異なり、基-OR又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R’はメチル又はエチルである)である]
で表される化合物を少なくとも一種、
 式
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016

[式中、
 R21は水素、基-OR又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R’はメチル又はエチルである)であり、
 R22及びR23は同一又は異なり、基-OR又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R’はメチル又はエチルである)である]
で表される化合物を少なくとも一種、及び
 式
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017

で表されるテレフタルアルデヒドを適切な反応条件下に反応させて、下記化合物
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018

[式中、R11、R12、R13、R21、R22及びR23は上に定義したとおりである]
のモル比1:2:1の混合物を得る。
[導電性潤滑剤の特徴]
 本発明に係る導電性潤滑剤の平均動摩擦係数は、100℃で測定したとき、好ましくは0.13以下である。
 本発明に係る導電性潤滑剤は、電極面積1cm、電極間距離5μmのセルに注入し、電極間に5Vの電圧を印加したとき、好ましくは30℃~300℃の範囲において0.001μA以上、より好ましくは0.01μA以上、更に好ましくは0.07μA以上の導電性を有する。このような導電性を発揮させるために、わざわざカーボンや金属粉等を配合する必要はない。このため、本発明に係る導電性潤滑剤の外観は極めて清潔であり、長期間連続使用により酸化劣化(黄変)が発生した場合に早期に発見することができる。更にまた、化合物自体が蛍光物質であることにより、例えば、長波長の紫外線を放射する電灯であるブラックライトからの光を当てることにより、潤滑剤漏れのような不具合を直ちに発見することもできる。
 また、本発明に係る導電性潤滑剤は揮発性が非常に小さく(例えば、100℃で1か月加熱後の重量減少が1%以下)、慣用のグリース等に比較して長期間補充することなく使用継続が可能という利点も有する。
 本発明に係る導電性潤滑剤を、慣用のグリースが適用されている用途に供する場合、本発明に係る導電性潤滑剤には増ちょう剤を用いる必要がない。このことにより製造工程が短縮されるばかりでなく、増ちょう剤の不適切な選択に起因して発生しがちであった耐水性やせん断安定性の低下の問題を避けることができる。
[導電性潤滑剤の調製]
 本発明の導電性潤滑剤が、本発明の効果を損なわない範囲において含んでもよい、その他の成分について、順に説明する。これらは基本的に潤滑剤の含有成分として従来公知の物質であって、その含有量は、特にほかに言及しない限り、従来公知の範囲で当業者が適宜選択することができる。また、いずれの成分も1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 (液晶化合物)
 本発明に係る化合物(1)は液晶化合物であるが、本発明の導電性潤滑剤は、それ以外の液晶化合物を含有してもよい。
 そのような液晶化合物としては、スメクチック相あるいはネマチック相を示す液晶化合物、アルキルスルホン酸、ナフィオン膜系の構造を持つ化合物、アルキルカルボン酸、アルキルスルホン酸等を挙げることができる。また、特許第5916916号や特開2017-105874号明細書に記載の液晶化合物も好適に配合することができる。
 これらの成分の併用は、本発明の導電性潤滑剤に含まれる液晶化合物が液晶相を形成する温度範囲を更に広げ得るものであり、上述の液晶相形成による利点を広い温度範囲にて享受できる可能性がある。
 (基油)
 本発明の化合物(1)を添加剤として導電性潤滑剤に含める場合、基油としては、従来公知の各種の潤滑剤基油を使用することができる。
 前記基油としては、特に限定されないが、例えば、鉱油、高精製鉱油、合成炭化水素油、パラフィン系鉱油、アルキルジフェニルエーテル油、エステル油、シリコーン油、ナフテン系鉱油及びフッ素油等が使用できる。このような基油の本発明の導電性潤滑剤における含有量は、通常80~99重量%である。
 (その他の添加剤)
 本発明の化合物を基油として潤滑剤に含める場合、従来公知の各種添加剤を添加可能である。
 その他、本発明の導電性潤滑剤に添加可能な添加剤としては、軸受油、ギヤ油及び作動油などの潤滑剤に用いられている各種添加剤、すなわち極圧剤、配向吸着剤、摩耗防止剤、摩耗調整剤、油性剤、酸化防止剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、清浄分散剤、金属不活性化剤、腐食防止剤、防錆剤、消泡剤、固体潤滑剤等が挙げられる。
 前記極圧剤の例としては、塩素系化合物、硫黄系化合物、リン酸系化合物、ヒドロキシカルボン酸誘導体、及び有機金属系極圧剤が挙げられる。極圧剤を添加することにより、本発明の導電性潤滑剤の耐摩耗性が向上する。
 前記配向吸着剤の例としては、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミニウムカップリング剤などの各種カップリング剤に代表される有機シランや有機チタン、有機アルミニウム等が挙げられる。配向吸着剤を添加することにより、本発明の導電性潤滑剤に含まれる液晶化合物の液晶配向を強め、本発明の導電性潤滑剤から形成される被膜の厚さとその強度が強化され得る。
 本発明の導電性潤滑剤は、以上説明した本発明の化合物やその他の成分を、従来公知の方法で混合することによって、調製することができる。本発明の導電性潤滑剤の調製方法の一例を示せば、以下のとおりである。
 導電性潤滑剤の構成成分を常法で混合し、その後、必要に応じて、ロールミル、脱泡処理、フィルター処理等を行って本発明の導電性潤滑剤を得る。あるいは、導電性潤滑剤の油成分を先に混合し、続いて添加剤等のその他の成分を加えて混合し、必要に応じて上記の脱泡処理等を行うことによっても、導電性潤滑剤を調製することができる。
 〔導電性潤滑剤の用途〕
 本発明の導電性潤滑剤は、上述の通り広い温度範囲において良好な低粘度を示し、また動摩擦係数も小さいので、従来はグリースが適用されていた各種の機械装置における潤滑剤として使用可能である。
 機械装置は一般に、互いに接触して相対運動する複数の機械要素を有するが、この機械要素の接触面の少なくとも一部に本発明の導電性潤滑剤を配置することで、前記複数の機械要素の接触による摩擦を低減し、相対運動を円滑にすることができる。
 本発明において前記接触とは、複数の物体が直接接している場合だけでなく、本発明の導電性潤滑剤により形成される被膜など、何らかの物質の介在を受けて間接的に接している場合を含む。すなわち、本発明の導電性潤滑剤が複数の機械要素の接触面に配置された場合、当該組成物からなる被膜が複数の機械要素の間に形成されて、機械要素の直接的接触がなくなる。これにより、機械要素同士の摩擦による摩耗や焼き付きを好適に防止することができる。
 本発明の導電性潤滑剤を前記複数の機械要素の接触面に配置する方法は当業者に公知である。そのような方法として例えば、前記接触面への組成物の塗布、前記機械要素の接触面を含む、機械要素が近接している一定領域への前記組成物の充填が挙げられる。
 また、前記機械要素とは、各種の機械装置を構成する要素(部品等)であり、従来潤滑剤による潤滑が行われているもの、特にグリースが適用されているもの、及び、将来潤滑剤、特にグリースによる潤滑が行われる可能性のあるものを含む。
 前記複数の機械要素の接触面、より広く言えば機械要素の接触部位は平面であっても曲面であってもよいし、そのような面の少なくとも一部に凹凸があってもよいし、孔部が存在してもよい。また機械要素の接触部位を構成する各機械要素の部位には、各種改質など、表面処理がなされていてもよい。機械要素の材質も特に限定されず、金属材料、あるいは有機・無機材料など、いずれの材料で構成されていてもよい。また、機械要素の一方と他方とで、構成材料の種類が異なっていてもよい。
 このような各種機械要素を有する機械装置の例としては、運送用機械、加工用機械、コンピュータ関連機器、複写機等の事務関連機器並びに家庭用製品などが挙げられ、本発明の導電性潤滑剤は、例えばこれら各種機械装置の軸受けの潤滑のために好適に利用することができる。
 前記軸受けの具体例としては、電動ファンモータ及びワイパーモータ等の自動車電装品に使用される軸受;水ポンプ及び電磁クラッチ装置等の自動車エンジン補機等や駆動系に使用される転がり軸受;産業機械装置用の小型ないし大型の汎用モータ等の回転装置に使用される転がり軸受;工作機械の主軸軸受等の高速高精度回転軸受、エアコンファンモータ及び洗濯機等の家庭電化製品のモータや回転装置に使用される転がり軸受;HDD装置及びDVD装置等のコンピュータ関連機器の回転部に使用される転がり軸受;複写機及び自動改札装置等の事務機の回転部に使用される転がり軸受;並びに、電車及び貨車の車軸軸受が挙げられる。
 また、本発明の導電性潤滑剤は、自動車のCVJ装置や電子電気制御のパワーステアリング装置等に使用される樹脂プーリの潤滑、並びに、リニアガイドやボールねじなどの各種転動装置の機械要素の潤滑に使用することができる。
 本発明の導電性潤滑剤は、例えば、自動車等の車両のエンジン油、ギヤ油、自動車用作動油、船舶・航空機用潤滑油、マシン油,タービン油、油圧作動油、スピンドル油、圧縮機・真空ポンプ油、冷凍機油及び金属加工用潤滑油剤、また、ヒンジ油、ミシン油及び摺動面油、さらには、HDD装置のプラッタ用潤滑剤(水平磁気記録方式及び熱アシスト記録技術等を利用した垂直磁気記録方式に使用されるものを含む)、磁気記録媒体用潤滑剤、マイクロマシン用潤滑剤や人工骨用潤滑剤等にも利用することができる。また、風力発電、極地、宇宙関連用途のように、潤滑剤の交換が極めて困難な環境下において使用される場合、長期間にわたって蒸発、分解等による損失の少ない本発明の潤滑剤は特に有用である。
 以下、実施例によりさらに本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
[各種物性の測定]
 試験品の各種物性は以下の方法により行った。
(化合物の構造確認)
 1H-NMRにて行った。
(化合物の動摩擦係数)
 化合物の動摩擦係数は、市販の動摩擦係数測定装置で測定できるが、本明細書において動摩擦係数は、新東科学株式会社製表面性測定機「TYPE:14FW」を使用して測定する。
 本発明に係る化合物の動摩擦係数は、温度により影響を受けるため、前記動摩擦係数は所定の測定温度(100℃)で測定する。
 具体的には、前記表面性測定機の移動台にステンレス板を固定して試料をたらし、以下の条件で、固定したボールで点圧を加え往復運動による摩耗を繰り返し、往復回数100回ごとにおける動摩擦係数を1800回まで測定し、それらの平均値(平均動摩擦係数)を算出する。この平均値を、本発明に係る化合物の平均動摩擦係数とする。
測定条件は以下のとおりである。
垂直荷重:100g
摩擦速度:600mm/min
往復回数:1800
往復ストローク:5mm
加重変換器容量:19.61N
摩擦相手材:SUS304 ステンレス球 直径10mm
サンプル量:0.2mL
(化合物の液晶性)
 偏光顕微鏡を用いた観察により、ガラス状態、液晶状態(スメクチック相)等を判断した。
(化合物の導電性)
 電極間距離を5μmに設定した面積1cmのITO電極間に試料を注入し、電圧印加電流測定装置としてアドバンテストADCMT 6241A、温度コントローラーとしてメトラーFP900サーモシステムをそれぞれ用いて、印加電圧5V、30℃から300℃の温度範囲で電流値を測定した。測定は液晶の固定化を確認するため、各2回行った。
(化合物の蛍光スペクトル)
 F-7000型分光蛍光光度計(株式会社日立ハイテクサイエンス製)を用い、下記条件にて行った。
励起波長:371.0nm
蛍光開始波長:200.0nm
蛍光終了波長:700.0nm
スキャンスピード:240nm/min.
励起側スリット:5.0nm
蛍光側スリット:5.0nm
ホトマル電圧:400V
[化合物の合成]
 本発明に係る化合物の合成例を以下に示す。
[合成例1 液晶化合物(9-1)の合成]
 初めに、アルデヒド原料を調製する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019

 500mLの三角フラスコに、3,4-ジヒドロキシベンズアルデヒド(5)5.5g(0.040mol)、炭酸カリウム16.6g(0.12mol)をDMF150mLに溶解させ、窒素雰囲気下、シリコン浴にて50℃で1時間攪拌した。その後、臭素化合物(4-1)27.0g(0.10mol)を加え、シリコン浴中80℃で48時間攪拌した。
 反応溶液を10%冷希塩酸300mLに注ぎ、1Lの分液漏斗を用いてジエチルエーテル300mLで抽出した。得られたエーテル層は蒸留水300mLで洗浄した。水層はジエチルエーテル100mLで再抽出した。得られたエーテル層を合わせ、無水硫酸ナトリウムを加え、一晩脱水した。
 吸引濾過により無水硫酸ナトリウムを除去し、エバポレーターで溶媒を減圧除去した。未反応の臭素化合物(4-1)をエバポレーター(200℃油浴)で減圧除去した。残渣をメタノールで洗浄し、可溶部から目的物(6-1)を得た。
 結果は以下のとおりである。
理論収量:20.3g
収量:19.8g
収率:98%
形状:茶色の固体
 次に、上記アルデヒド原料から液晶化合物を得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 300mLの三角フラスコにアルデヒド化合物(6-1)を4.1g(0.0080mol)、化合物(8)を1.5g(0.0040mol)、溶媒としてTHFを50mL加えた。そこにTHF50mLに溶解させたカリウム-t-ブトキシド1.4g(0.012mol)を一滴ずつ滴下し、窒素雰囲気下30℃で24時間攪拌した。
 塩酸を5mL加えてからTHFをエバポレーションで減圧除去した。その後、得られた固体をメタノール、ヘキサンで洗浄を行った。
 その後、残渣をTHF10~20mLに溶解し、蒸留水200mLを加えて超音波洗浄を行い、冷蔵庫に一晩入れた。容器の壁面に析出した目的物をデカンテーションによって得た。なお、目的物の量が不足するようであれば、蒸留水をエバポレーターで濃縮してから、もう一晩冷蔵庫に入れて目的物を得ても良い。必要によりカラムクロマトグラフィーを行い、目的物(9-1)を得た。
 結果は以下のとおりである。
理論収量:4.3g
収量:1.7g
収率:40%
形状:黄色、粘性のある固体
 上記方法に準じて合成された式(9-1)の化合物の構造を下記に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
[合成例2 液晶化合物の合成]
 ハロゲン化物原料を調製し、テレフタルアルデヒドを用いてカップリングして液晶化合物を得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 300mLの三角フラスコを用いてテレフタルアルデヒド(1-8)1.94g(0.015mol)と化合物(3-6)19.93g(0.03mol)をTHFに溶解した。塩基としてカリウム―t―ブトキシド6.8g(0.06mol)をTHF50mLに溶解させ、室温で40分かけて滴下した。その後、窒素雰囲気下で一晩攪拌した。
 反応後、THFをエバポレーターで減圧除去し、残渣にはメタノール150mLを加えて濾過によってメタノール不溶部を得た。これを、更にメタノール100mLで超音波洗浄を数回繰り返し、得られた目的物(3-7)は真空で一晩乾燥させた。
 結果は以下のとおりである。
収量:18.2g
収率:99.4%
形状:淡黄色固体
 更にアセトンにより精製することにより、2個の-CH=CH-に結合する基がいずれもトランスの位置関係にある化合物(1H-NMRにより確認した)が淡黄色粉末固体として得られた。なお、トランス体のみで構成することにより、集合体を生成しやすくなり、蒸発しにくく、導電性も向上できる。一方、シス体が含まれると当該作用が阻害されるおそれがある。
[化合物の液晶性]
 偏光顕微鏡により液晶性を観察した結果を下表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023

(低温側のスメクチック相をSm1、高温側のスメクチック相をSm2とする)
 -50℃から+300℃以上の広い範囲でスメクチック液晶相を呈することがわかった。常温で液晶相を示すことは本発明に係る化合物の顕著な特徴の一つである。
 化合物番号[9-1-1]の示差熱分析の結果を図1に示す。59.59℃に変曲点を有する曲線がDTA曲線であり、400℃付近から下降している曲線がTG曲線である。60℃付近と420℃付近で構造の変化が生じるが、その間では安定であることを示す。30℃から300℃の温度範囲で蒸発、分解等を起こさないことも本発明に係る化合物の顕著な特徴の一つである。
[化合物の導電性]
 化合物番号[9-1-1]、[9-1-2]、[9-1-3]、[9-1-4]、[9-1-5]の導電性の温度による変化を下記表3~7に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028
 このように、30℃から300℃という広い温度範囲において導電性を示すことは本発明に係る化合物の顕著な特徴の一つである。化合物番号[3-7]の導電性の温度による変化は図2に示す。両端のベンゼン環に各3個の置換基を有するこの化合物は、30℃から90℃の範囲で10,000μA以上、30℃から100℃の範囲でも7,500μA以上の高い導電性を発現する点に顕著な特徴を有する。
[化合物の動摩擦係数]
 化合物番号[9-1-6]及び従来広く潤滑油として使用されているDOS(下記構造式:ジオクチルセバケート)について動摩擦係数の測定を行った。結果を下記表8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000030
[化合物の蛍光スペクトル]
 化合物番号[9-1-3]及び[9-1-4]の蛍光スペクトルの測定結果をそれぞれ図3(A)及び(B)に示した。420.8nm及び443.6nmにピークが観察され、青色蛍光を発することがわかる。長波長の紫外線を放射する電灯であるブラックライトからの光を当て、化合物番号[9-1-3]及び[9-1-4]を発光させ、その発光の有無を確認することで潤滑剤漏れのような不具合を直ちに発見できることは本発明に係る化合物の顕著な特徴の一つである。
 本発明に係る液晶化合物は、広い温度範囲において液晶性を示し、低い動摩擦係数を保持し、導電性を有し、蒸発、分解等による損失がほとんどなく、清潔な外観を有し、蛍光を発するため、劣化や漏れが直ちに発見できる、といった特性を併せ持つため、導電性潤滑剤原料としてきわめて有用である。
[規則26に基づく補充 28.08.2019] 
[規則26に基づく補充 28.08.2019] 
 潤滑剤は、一般に、機械の可動部分に塗布されることによって、相接する部品間の摩擦を低減し、摩擦熱の発生を防ぎ、部品同士の接触部分に応力が集中するのを抑制する物質である。また、潤滑剤は、密封、防錆、防塵などの役割をも担う物質である。潤滑剤には、潤滑油やグリースが含まれる。潤滑油は、通常、石油精製物等の混合油である。一方、グリースは、潤滑剤膜が付着した状態に保つのが困難な摺動面(例えば、すべり軸受や転がり軸受)に適用する目的で、潤滑油を増ちょう剤に保持させ、チクソトロピー性を付与したものである。
 このような潤滑剤には、低摩擦係数を示すことは言うまでもなく、使用可能な温度範囲の広いこと、長期間にわたって蒸発、分解等による損失の少ないことなど様々な特性が要求される。
 特許文献1には液晶化合物とグリースを混合した軸受用潤滑剤が記載されている。特許文献2乃至5には、特定の液晶化合物を用いることによって、広い温度範囲において有効であり、長期間にわたって蒸発量の少ない潤滑剤を製造できることが記載されている。特許文献5には、2環液晶化合物と3環液晶化合物を混合した液晶混合物を含んでなる耐熱導電性潤滑剤が記載されている。同文献によれば、2環液晶化合物と3環液晶化合物を1:1の割合で混合することにより、-50℃~+220℃の範囲で液晶性を呈する潤滑剤を製造できることが記載されている。
[先行技術文献]
[特許文献]
 [特許文献1] 特開2004-359848号公報
 [特許文献2] 特開2015-199934号公報
 [特許文献3] 特開2016-130316号公報
 [特許文献4] 特開2016-150954号公報
 [特許文献5] 特開2017-105874号公報
[発明の概要]
[発明が解決しようとする課題]
 本発明は、低発塵性が求められるクリーン環境下、宇宙空間などの高真空下、あるいは高温下での使用に好適な潤滑剤組成物及びその潤滑剤組成物を封入した軸受を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段]
 本発明者らは、ある特定の構造を有する2環液晶化合物と3環液晶化合物を特定の割合で混合することによって、潤滑剤として優れた性能を発揮することのできる液晶混合物が得られることを発見し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下を包含する。
[1]
 以下の式(1)で表される2環液晶化合物の少なくとも1種と、以下の式(2)で表される3環液晶化合物の少なくとも1種とを含み、前記2環液晶化合物と前記3環液晶化合物の混合比が質量比で95:5~15:85である、潤滑剤組成物。
式(1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031

[式中、
 R及びRは同一又は異なり、基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、R’はメチル又はエチルである)である]
式(2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032

[式中、
 R11及びR21は同一又は異なり、基-OR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20である)であり、
 R12、R13、R22及びR23は同一又は異なり、水素、又は基-OR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20である)である]
[2]
 前記式(1)において、1≦n≦15であり、R’はメチルである、[1]に記載の潤滑剤組成物。
[3]
 前記3環液晶化合物は、以下の式(3)~(5)で表される化合物のうち少なくとも1種である、[1]または[2]に記載の潤滑剤組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033

[4]
 前記3環液晶化合物よりも前記2環液晶化合物を多く含む、[1]からから[3]のうちいずれかに記載の潤滑剤組成物。
[5]
 温度100℃の雰囲気において600時間経過後の残存率が95%以上である、[1]から[4]のうちいずれかに記載の潤滑剤組成物。
[6]
 温度25℃、圧力10-5Paの雰囲気において1000時間経過後の残存率が95%以上である、[1]から[5]のうちいずれかに記載の潤滑剤組成物。
[7]
 [1]から[6]のうちいずれかに記載の潤滑剤組成物が封入された軸受。
[発明の効果]
 本発明によれば、クリーン環境下、高真空下、あるいは高温下での使用に好適な潤滑剤組成物及びその潤滑剤組成物を封入した軸受を提供することができる。
[図面の簡単な説明]
 [図4]軸受の斜視図である。
 [図5]流動性試験に使用した装置の模式図である。
 [図6]飽和蒸気圧測定試験の結果を示すグラフである。
 [図7]昇温時圧力測定試験の結果を示すグラフである。
 [図8]直動案内ユニットの斜視図である。
 [図9]発塵性試験の結果を示すグラフである。
[発明を実施するための形態]
 本発明によれば、以下の式(1)で表される2環液晶化合物の少なくとも1種と、以下の式(2)で表される3環液晶化合物の少なくとも1種とを含み、前記2環液晶化合物と前記3環液晶化合物の混合比が質量比で95:5~15:85である潤滑剤組成物が提供される。
式(1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034

[式中、
 R及びRは同一又は異なり、基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、R’はメチル又はエチルである)である]
式(2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035

[式中、
 R11及びR21は同一又は異なり、基-OR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20である)であり、
 R12、R13、R22及びR23は同一又は異なり、水素、又は基-OR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20である)である]
 式(1)及び(2)において、R、R、R11、R12、R13、R21、R22及びR23はコア構造に連結し、分子の潤滑性を担う鎖状基である。R、R、R11、R12、R13、R21、R22及びR23を適切に選択することにより、分子全体のサイズ(長径)や極性を調節することができる。
 式(1)及び(2)におけるRの例としては、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、1-メチル-n-ブチル基、2-メチル-n-ブチル基、3-メチル-n-ブチル基、1,1-ジメチル-n-プロピル基、1,2-ジメチル-n-プロピル基、2,2-ジメチル-n-プロピル基、1-エチル-n-プロピル基、n-ヘキシル基、1-メチル-n-ペンチル基、2-メチル-n-ペンチル基、3-メチル-n-ペンチル基、4-メチル-n-ペンチル基、1,1-ジメチル-n-ブチル基、1,2-ジメチル-n-ブチル基、1,3-ジメチル-n-ブチル基、2,2-ジメチル-n-ブチル基、2,3-ジメチル-n-ブチル基、3,3-ジメチル-n-ブチル基、1-エチル-n-ブチル基、2-エチル-n-ブチル基、1,1,2-トリメチル-n-プロピル基、1,2,2-トリメチル-n-プロピル基、1-エチル-1-メチル-n-プロピル基、1-エチル-2-メチル-n-プロピル基、n-ヘプチル基、1-メチル-n-ヘキシル基、2-メチル-n-ヘキシル基、3-メチル-n-ヘキシル基、1,1-ジメチル-n-ペンチル基、1,2-ジメチル-n-ペンチル基、1,3-ジメチル-n-ペンチル基、2,2-ジメチル-n-ペンチル基、2,3-ジメチル-n-ペンチル基、3,3-ジメチル-n-ペンチル基、1-エチル-n-ペンチル基、2-エチル-n-ペンチル基、3-エチル-n-ペンチル基、1-メチル-1-エチル-n-ブチル基、1-メチル-2-エチル-n-ブチル基、1-エチル-2-メチル-n-ブチル基、2-メチル-2-エチル-n-ブチル基、2-エチル-3-メチル-n-ブチル基、n-オクチル基、1-メチル-n-ヘプチル基、2-メチル-n-ヘプチル基、3-メチル-n-ヘプチル基、1,1-ジメチル-n-ヘキシル基、1,2-ジメチル-n-ヘキシル基、1,3-ジメチル-n-ヘキシル基、2,2-ジメチル-n-ヘキシル基、2,3-ジメチル-n-ヘキシル基、3,3-ジメチル-n-ヘキシル基、1-エチル-n-ヘキシル基、2-エチル-n-ヘキシル基、3-エチル-n-ヘキシル基、1-メチル-1-エチル-n-ペンチル基、1-メチル-2-エチル-n-ペンチル基、1-メチル-3-エチル-n-ペンチル基、2-メチル-2-エチル-n-ペンチル基、2-メチル-3-エチル-n-ペンチル基、3-メチル-3-エチル-n-ペンチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基等が挙げられる。
 式(1)において、R及びRは同一又は異なり、基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、好ましくは1≦n≦15であり、より好ましくは4≦n≦12であり、特に好ましくは8≦n≦10であり、R’はメチル又はエチルである)である。
 式(1)において、好ましくは、1≦n≦15であり、R’はメチルである。
 式(2)において、R11及びR21は同一又は異なり、基-OR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、好ましくは4≦n≦16であり、より好ましくは8≦n≦12である)である。
 式(2)において、R12、R13、R22及びR23は同一又は異なり、水素、又は基-OR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、好ましくは4≦n≦16であり、より好ましくは8≦n≦12である)である。
 式(2)で表される3環液晶化合物は、以下の式(3)~(5)で表される化合物のうち少なくとも1種であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 式(1)で表される2環液晶化合物は、例えば、以下の式(6)~(8)で表される化合物のうち少なくとも1種であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 本発明において、式(2)で表される3環液晶化合物は、単独で使用してもよいが、2種以上を混合して使用してもよい。例えば、上記式(3)~(5)で表される化合物のいずれかを単独で使用してもよいが、2種以上を混合して使用してもよい。また、上記式(3)~(5)で表される化合物のすべてを混合して使用してもよい。
 本発明において、式(1)で表される2環液晶化合物は、単独で使用してもよいが、2種以上を混合して使用してもよい。例えば、上記式(6)~(8)で表される化合物のいずれかを単独で使用してもよいが、2種以上を混合して使用してもよい。また、上記式(6)~(8)で表される化合物のすべてを混合して使用してもよい。
 式(1)で表される2環液晶化合物、及び、式(2)で表される3環液晶化合物の製造方法は特に限定されるものではなく、公知の反応を組み合わせることにより製造することができる。例えば、特開2017-105874号公報に記載の方法に準じて製造することができる。
 本発明に係る潤滑剤組成物は非常に蒸発しにくいため(例えば、温度100℃の雰囲気において600時間経過後の残存率が95%以上)、汎用のグリース等に比較して長期間補充することなく継続使用が可能であるという利点を有する。
 本発明に係る潤滑剤組成物は高真空下において非常に蒸発しにくいため(例えば、温度25℃、圧力10-5Paの雰囲気で1000時間経過後の残存率が95%以上)、宇宙空間などの高真空下において好適に使用できる。
 本発明に係る潤滑剤組成物は発塵性が極めて低いため、例えば、高い清浄度が要求されるクリーンルーム内に設置される半導体製造装置に好適に使用できる。
 本発明に係る潤滑剤組成物は、蒸発しにくく、発塵性が低い。また、本発明に係る潤滑剤組成物は、高真空下や高温下において安定的に性能を発揮することができる。したがって、本発明に係る潤滑剤組成物は、軸受用の潤滑剤として優れた性能を発揮することができる。
 本発明に係る潤滑剤組成物を封入した軸受は、例えば、クリーンルーム内に設置される半導体製造装置に好適に使用することができる。また、本発明に係る潤滑剤組成物を封入した軸受は、宇宙空間などの高真空下に設置される機械や装置に好適に使用することができる。また、本発明に係る潤滑剤組成物を封入した軸受は、精密機械、メンテナンスが難しい風力発電装置、免震装置等に好適に使用することができる。
 さらに、本発明に係る潤滑剤組成物を封入した軸受の具体例としては、電動ファンモータ及びワイパーモータ等の自動車電装品に使用される軸受、水ポンプ及び電磁クラッチ装置等の自動車エンジン補機等や駆動系に使用される転がり軸受、産業機械装置用の小型ないし大型の汎用モータ等の回転装置に使用される転がり軸受、工作機械の主軸軸受等の高速高精度回転軸受、エアコンファンモータ及び洗濯機等の家庭電化製品のモータや回転装置に使用される転がり軸受、HDD装置及びDVD装置等のコンピュータ関連機器の回転部に使用される転がり軸受、複写機及び自動改札装置等の事務機の回転部に使用される転がり軸受、並びに、電車及び貨車の車軸軸受が挙げられる。
 本発明の潤滑剤組成物が、本発明の効果を損なわない範囲において含んでもよい、その他の成分について、順に説明する。これらは基本的に潤滑剤の含有成分として従来公知の物質であって、その含有量は、特にほかに言及しない限り、従来公知の範囲で当業者が適宜選択することができる。また、いずれの成分も1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 (液晶化合物)
 式(1)及び(2)で表される化合物は液晶化合物であるが、本発明の潤滑剤組成物は、それ以外の液晶化合物を含有してもよい。
 そのような液晶化合物としては、スメクチック相あるいはネマチック相を示す液晶化合物、アルキルスルホン酸、ナフィオン膜系の構造を持つ化合物、アルキルカルボン酸、アルキルスルホン酸等を挙げることができる。また、本発明の潤滑剤組成物は、特許第5916916号や特開2017-105874号明細書に記載の液晶化合物を含有してもよい。
 (基油)
 本発明の潤滑剤組成物と、従来公知の各種の潤滑剤基油とを混合して使用してもよい。
 前記基油の例としては、特に限定されないが、鉱油、高精製鉱油、合成炭化水素油、パラフィン系鉱油、アルキルジフェニルエーテル油、エステル油、シリコーン油、ナフテン系鉱油及びフッ素油等が挙げられる。
 (その他の添加剤)
 その他、本発明の潤滑剤組成物に添加可能な添加剤としては、軸受油、ギヤ油及び作動油などの潤滑剤に用いられている各種添加剤、すなわち極圧剤、配向吸着剤、摩耗防止剤、摩耗調整剤、油性剤、酸化防止剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、清浄分散剤、金属不活性化剤、腐食防止剤、防錆剤、消泡剤、固体潤滑剤等が挙げられる。
 前記極圧剤の例としては、塩素系化合物、硫黄系化合物、リン酸系化合物、ヒドロキシカルボン酸誘導体、及び有機金属系極圧剤が挙げられる。極圧剤を添加することにより、本発明の導電性潤滑剤の耐摩耗性が向上する。
 前記配向吸着剤の例としては、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミニウムカップリング剤などの各種カップリング剤に代表される有機シランや有機チタン、有機アルミニウム等が挙げられる。配向吸着剤を添加することにより、本発明の潤滑剤組成物に含まれる液晶化合物の液晶配向を強め、本発明の潤滑剤組成物から形成される被膜の厚さとその強度が強化され得る。
 本発明の潤滑剤組成物は、式(1)及び(2)で表される化合物やその他の成分を、従来公知の方法で混合することによって、調製することができる。本発明の潤滑剤組成物の調製方法の一例を示せば、以下のとおりである。
 潤滑剤組成物の構成成分を常法で混合し、その後、必要に応じて、ロールミル、脱泡処理、フィルター処理等を行って本発明の潤滑剤組成物を得る。あるいは、潤滑剤組成物の油成分を先に混合し、続いて添加剤等のその他の成分を加えて混合し、必要に応じて上記の脱泡処理等を行うことによっても、潤滑剤組成物を調製することができる。
[実施例]
 以下、本発明のさらに具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
[潤滑剤組成物の調製]
 2環液晶化合物として、以下の式(6)~(8)で表される化合物の混合物を準備した。式(6)~(8)で表される化合物の混合比は、およそ1:2:1(モル比)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
 3環液晶化合物として、以下の式(3)~(5)で表される化合物の混合物を準備した。式(3)~(5)で表される化合物の混合比は、およそ1:2:1(モル比)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 上記で準備した2環液晶化合物と3環液晶化合物を200℃に加熱して様々な比率で混合することにより、潤滑剤組成物を調製した。調製した潤滑剤組成物を用いて、以下に説明する試験を行った。
[常温でのやわらかさ試験]
 潤滑剤組成物を常温(25℃)に冷却した後、スパチュラで数回撹拌し、軸受に封入する試験を行った。試験にはボールスプライン軸受を使用した。
 ボールスプライン軸受は、例えば、図4に示すように、複数の転動体12を介して軸14に沿って直線移動可能な外筒16を有する小型のボールスプライン軸受10である。軸14の外周面には、複数の転動体12が転走する軌道溝14aが軸方向に沿って形成されている。複数の転動体12は、軸14の外周面に形成された軌道溝14aと、外筒16の内面との間に保持されている。外筒16の端部には、複数の転動体12を方向転換させるためのエンドキャップ18がねじ止め等で固定されている。軌道溝14aに沿って転走する複数の転動体12は、エンドキャップ18に形成された方向転換路で方向転換することによって無限循環するようになっている。
 潤滑剤組成物を軸受10に封入する際には、軸14を外筒16から抜き取った後、外筒16の内側に保持されている複数の転動体12に潤滑剤組成物を塗布した。複数の転動体12に潤滑剤組成物を塗布した後、図4に示すように軸14に外筒16を再び組み付けた。
 そして、潤滑剤組成物を軸受10に封入し、転動体が循環できるかどうかにより、潤滑剤組成物の常温でのやわらかさを判定した。判定基準は、以下の通りである。なお、試験には軸径が4mmの小型のボールスプライン軸受(日本トムソン株式会社製「LSAG4」)を使用した。
 A:転動体が循環可能であり、潤滑剤組成物に非常に柔軟性がある。
 B:転動体が循環可能であり、潤滑剤組成物に柔軟性がある。
 C:転動体が循環不可であり、潤滑剤組成物に柔軟性がなく、砕けやすい。
 以下の表1に、潤滑剤組成物に含まれる2環液晶化合物と3環液晶化合物の混合比と、その潤滑剤組成物の常温でのやわらかさ試験の結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000040
 表1に示す結果より、2環液晶化合物が3環液晶化合物よりも多く含まれている方が、潤滑剤組成物のやわらかさが向上する傾向があることが判明した。特に、2環液晶化合物の混合比が70以上(ただし、2環液晶化合物と3環液晶化合物の合計を100とする)である場合、潤滑剤組成物が十分なやわらかさを有しており、潤滑剤組成物を軸受に封入するのが容易であった。反対に、2環液晶化合物の混合比が10以下である場合、潤滑剤組成物が固くなるため、転動体が軸受内を循環することができなかった。
[加熱時の流動性試験]
 潤滑剤組成物を加熱したときの流動性を確認する試験を行った。試験に使用した装置を図5に示す。
 試験では、まず、潤滑剤組成物(約5mg)をスライドガラスの上に付着させた。スライドガラスの傾斜角は70°に設定した。潤滑剤組成物は、スライドガラスの上端から20mmの位置に付着させた。スライドガラスの上に潤滑剤組成物を付着させた後、スライドガラスをオーブン内で所定の温度に到達するまで加熱した。加熱したスライドガラスを10分間放置した後、スライドガラス上に付着させた潤滑剤組成物を目視で観察することによって、潤滑剤組成物の流動性を判定した。判定基準は、以下の通りである。
 ○:スライドガラス上で潤滑剤組成物が垂れていない。
 ×:スライドガラス上で潤滑剤組成物が垂れている。
 以下の表2及び表3に、潤滑剤組成物に含まれる2環液晶化合物と3環液晶化合物の混合比(質量比)と、その潤滑剤組成物の加熱時の流動性試験の結果を示す。表2中の試料番号は、表3中の試料番号に対応する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000041
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000042
 表2及び表3に示す結果より、3環液晶化合物の混合比が20以上(ただし、2環液晶化合物と3環液晶化合物の合計を100とする)である場合、スライドガラスが110℃に加熱された場合でも潤滑剤組成物の垂れが発生しないことが判明した。したがって、例えば真空装置のベーキング時の高温(100℃程度)でも垂れが発生しない潤滑剤組成物を得るためには、3環液晶化合物の混合比が20以上であることが好ましいことが判明した。
[高温下耐久性試験]
 潤滑剤組成物を図4に示す軸受10に封入し、外筒16を加熱しつつ固定した状態で軸14を連続的に往復移動させる試験を行った。試験中の軸受10の振動値が設定値を超えた場合、もしくは、摩耗粉の異常発生を確認した時点で試験を停止し、その時点の走行距離を測定した。その他の試験条件は、以下の通りである。また、比較例として、市販のシクロペンタン系真空用潤滑剤及びフッ素系真空用潤滑剤をそれぞれ軸受に封入し、同様の試験を行った。これらの試験の結果を、以下の表4に示す。
(試験条件)
  外筒の加熱温度:80℃
  荷重:中予圧 
  ストローク:50mm
  最高速度:1m/s
  潤滑剤組成物の封入量:3mg
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000043
 表4に示す結果より、3環液晶化合物よりも2環液晶化合物を多く含む方が、潤滑剤組成物の高温下での耐久性が向上することが判明した。特に、2環液晶化合物と3環液晶化合物の混合比が80:20~60:40である場合、潤滑剤組成物の高温下での耐久性が著しく高いことが判明した。また、2環液晶化合物の混合比が40以上(ただし、2環液晶化合物と3環液晶化合物の合計を100とする)である場合、市販の真空用潤滑剤と同等以上の高温下耐久性を有する潤滑剤組成物が得られることが判明した。
[高温下蒸発試験]
 2環液晶化合物と3環液晶化合物の混合比(質量比)が6:4である潤滑剤組成物を準備した。準備した潤滑剤組成物を100℃、大気圧の環境下に770時間放置し、以下の式により、潤滑剤組成物の残存率を測定した。
 残存率(%)=
(潤滑剤組成物の残存量(g)/潤滑剤組成物の初期量(g))×100
 また、比較例として、市販のシクロペンタン系真空用潤滑剤及びフッ素系真空用潤滑剤を用いて同様の測定を行った。これらの測定結果を、以下の表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000044
 表5に示す結果より、本発明の潤滑剤組成物は770時間経過後の残存率が100%であり、100℃の高温下でもほとんど蒸発しないことを確認することができた。一方、シクロペンタン系真空用潤滑剤の770時間経過後の残存率は92%であり、蒸発によってその8%が失われていた。これらの結果より、本発明の潤滑剤組成物は非常に蒸発しにくいので、汎用のグリース等に比較して長期間補充することなく継続使用が可能であることを確認することができた。
[真空環境下蒸発試験]
 2環液晶化合物と3環液晶化合物の混合比が6:4(質量比)である潤滑剤組成物を準備した。準備した潤滑剤組成物を23℃、4.0×10-5Paの高真空雰囲気下に1092時間放置し、上記に示した式により、潤滑剤組成物の残存率(%)を測定した。測定結果を、以下の表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000045
 表6に示す結果より、本発明の潤滑剤組成物は1092時間経過後の残存率が100%であり、高真空雰囲気下でもほとんど蒸発しないことを確認することができた。この結果より、本発明の潤滑剤組成物は高真空下において蒸発しにくいため、宇宙空間などの高真空下において安定的に性能を発揮できることを確認することができた。
[飽和蒸気圧測定試験]
 2環液晶化合物と3環液晶化合物の混合比が6:4(質量比)である潤滑剤組成物を準備した。準備した潤滑剤組成物の飽和蒸気圧と質量の変化を、飽和蒸気圧評価装置(VPE-9000、株式会社アルバック製)を用いて測定した。測定条件は、以下の通りである。
(測定条件)
 採取量:20mg
 真空度:0.0012Pa
 昇温速度:2℃/min
 蒸発開始温度:質量が1%減少した時点の温度
 また、比較例として、市販のシクロペンタン系真空用潤滑剤を用いて同様の測定を行った。これらの測定結果を、図6に示す。
 図6に示すように、本発明の潤滑剤組成物の蒸発開始温度は180℃であり、243℃での飽和蒸気圧(最大蒸気圧)は1.49×10-1Paであった。これに対し、シクロペンタン系真空用潤滑剤の蒸発開始温度は91℃であり、259℃での飽和蒸気圧(最大蒸気圧)は2.26×10-1Paであった。この結果より、本発明の潤滑剤組成物は、市販の真空用潤滑剤よりも蒸発しにくいことを確認することができた。
[昇温時圧力測定試験]
 2環液晶化合物と3環液晶化合物の混合比が6:4(質量比)である潤滑剤組成物を準備した。準備した潤滑剤組成物を加熱したときの圧力変化(全圧)を、飽和蒸気圧評価装置(VPE-9000、株式会社アルバック製)を用いて測定した。測定条件は、以下の通りである。
(測定条件)
 測定温度:室温~200℃
 昇温速度:10℃/min
 測定開始時の圧力:約1.0×10-5Pa
 また、比較例として、市販のシクロペンタン系真空用潤滑剤及びフッ素系真空用潤滑剤を用いて同様の測定を行った。これらの測定結果を、図7に示す。
 図7に示すように、本発明の潤滑剤組成物は200℃近傍まで全圧がほとんど変化していなかった。これに対し、シクロペンタン系真空用潤滑剤は約90℃で全圧が急激に上昇し蒸発しやすいことを確認することができた。これらの結果より、本発明の潤滑剤組成物は、市販のシクロペンタン系真空用潤滑剤に比べて極めて蒸発しにくく、室温~200℃において全圧が安定していることを確認することができた。
[発塵性試験]
 潤滑剤組成物を封入した直動案内ユニットを連続的に動作させることによって、潤滑剤組成物の発塵性を評価する試験を行った。試験に用いた直動案内ユニットを図8に示す。
 図8に示すように、直動案内ユニット20は、複数の転動体22を介してトラックレール24に沿って直線移動可能なスライダ26を有する小型の直動案内ユニット(日本トムソン株式会社製「LWL9」)である。トラックレール24の両側面には、複数の転動体22が転走する軌道溝24aが長手方向に沿って形成されている。複数の転動体22は、トラックレール24の両側面に形成された軌道溝24aと、スライダ26の内面との間に保持されている。スライダ26の端部には、複数の転動体22を方向転換させるためのエンドキャップ28がねじ止め等で固定されている。軌道溝24aに沿って転走する複数の転動体22は、エンドキャップ28に形成された方向転換路で方向転換することによって無限循環するようになっている。
 試験では、まず、2環液晶化合物と3環液晶化合物の混合比が6:4(質量比)である潤滑剤組成物と、2環液晶化合物と3環液晶化合物の混合比が8:2(質量比)である潤滑剤組成物を準備した。準備した潤滑剤組成物を、それぞれ、直動案内ユニット20に封入した。潤滑剤組成物を直動案内ユニット20に封入する際には、トラックレール24をスライダ26から抜き取った後、スライダ26の内側に保持されている複数の転動体22に潤滑剤組成物を塗布した。複数の転動体22に潤滑剤組成物を塗布した後、図8に示すように、スライダ26をトラックレール24に再び組み付けた。
 つぎに、潤滑剤組成物を封入した直動案内ユニット20をチャンバー内で連続的に往復動作させた。直動案内ユニット20を動作させている間、チャンバー内にHEPAフィルターを通したクリーンエアをダウンフロー方式で送り込むとともに、チャンバーから排出される排気中の粒子数を、以下の表7に示す粒子径範囲毎に測定した。粒子数の測定には、パーティクルカウンタ(リオン株式会社製、KC-22A)を用いた。その他の測定条件は、以下の通りである。
(測定条件)
 直動案内ユニットの移動距離:500mm
 最高速度:1m/s
 負荷:80N
 風量(サンプリング空気量):0.38m/min
 測定時間:24時間
 また、比較例として、市販のシクロペンタン系真空用潤滑剤及び炭化水素系低発塵用潤滑剤をそれぞれ直動案内ユニット20に封入し、同様の試験を行った。これらの試験の結果を、以下の表7及び図9に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000046
 表7及び図9に示す結果より、本発明の潤滑剤組成物は発塵量が極めて小さく、市販のシクロペンタン系真空用潤滑剤あるいは炭化水素系低発塵用潤滑剤と比較しても十分に発塵性が低いことを確認することができた。また、2環液晶化合物の少ない潤滑剤組成物(6:4)の方が、発塵性がより低いことが確認できた。
 本発明の潤滑組成物の2環液晶化合物と3環液晶化合物の混合比は質量比で、95:5~15:85である。本発明の潤滑組成物は、好ましくは3環液晶化合物より2環液晶化合物を多く含む。2環液晶化合物と3環液晶化合物の混合比は、より好ましくは80:20~60:40にすることができる。
[符号の説明]
10  軸受
12  転動体
14  軸
16  外筒
18  エンドキャップ
20  直動案内ユニット
22  転動体
24  トラックレール
26  スライダ
28  エンドキャップ
[規則26に基づく補充 28.08.2019] 
[規則26に基づく補充 28.08.2019] 
[規則26に基づく補充 28.08.2019] 
[規則26に基づく補充 28.08.2019] 
[規則26に基づく補充 28.08.2019] 
[規則26に基づく補充 28.08.2019] 
[規則26に基づく補充 28.08.2019] 
 本発明者らは、ある特定の構造を有する2環液晶化合物と3環液晶化合物を混合することによって、潤滑剤として優れた性能を発揮することのできる液晶混合物が得られることを発見し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下を包含する。
[1]
 以下の式(1)で表される2環液晶化合物の少なくとも1種と、以下の式(2)で表される3環液晶化合物の少なくとも1種と、以下の式(3)で表される3環液晶化合物の少なくとも1種を含む、潤滑剤組成物。
式(1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047

[式中、
 R及びRは同一又は異なり、基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、R’はメチル又はエチルである)である]
式(2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048

[式中、
 R11及びR21は同一又は異なり、基-OR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20である)であり、
 R12、R13、R22及びR23は同一又は異なり、水素、又は基-OR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20である)である]
式(3):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049

[式中、
 R31及びR41は同一又は異なり、基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、R’はメチル又はエチルである)であり、
 R32、R33、R42、及びR43は同一又は異なり、水素、又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、R’はメチル又はエチルである)である]
[2]
 前記式(1)において、1≦n≦15であり、R’はメチルである、[1]に記載の潤滑剤組成物。
[3]
 前記式(3)において、R32又はR33、及び、R42又はR43は、基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖のC2n+1であり、1≦n≦15であり、R’はメチルである)である、[1]または[2]に記載の潤滑剤組成物。
[4]
 前記式(2)で表される3環液晶化合物は、以下の式(4)~(6)で表される化合物のうち少なくとも1種である、[1]から[3]のうちいずれかに記載の潤滑剤組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050

[5]
 前記式(3)で表される3環液晶化合物は、以下の式(7)及び(8)で表される化合物のうち少なくとも1種である、[1]から[4]のうちいずれかに記載の潤滑剤組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051

[6]
 前記式(1)で表される2環液晶化合物と、前記式(2)で表される3環液晶化合物及び前記式(3)で表される3環液晶化合物の合計との混合比が、質量比で、60:40~4:96である、[1]から[5]のうちいずれかに記載の潤滑剤組成物。
[7]
 前記2環液晶化合物の含有量が4~40wt%であり、前記式(3)で表される3環液晶化合物の含有量が20~64wt%である、[1]から[6]のうちいずれかに記載の潤滑剤組成物。
[8]
 [1]から[7]のうちいずれかに記載の潤滑剤組成物が封入された軸受。
[発明の効果]
 本発明によれば、クリーン環境下、高真空下、あるいは高温下での使用に好適な潤滑剤組成物及びその潤滑剤組成物を封入した軸受を提供することができる。
[図面の簡単な説明]
 [図10]軸受の斜視図である。
 [図11]流動性試験に使用した装置の模式図である。
 [図12]昇温時圧力測定試験の結果を示すグラフである。
 [図13]直動案内ユニットの斜視図である。
 [図14]発塵性試験の結果を示すグラフである。
[発明を実施するための形態]
 本発明によれば、以下の式(1)で表される2環液晶化合物の少なくとも1種と、以下の式(2)で表される3環液晶化合物の少なくとも1種と、以下の式(3)で表される3環液晶化合物の少なくとも1種を含む潤滑剤組成物が提供される。
式(1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052

[式中、
 R及びRは同一又は異なり、基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、R’はメチル又はエチルである)である]
式(2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053

[式中、
 R11及びR21は同一又は異なり、基-OR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20である)であり、
 R12、R13、R22及びR23は同一又は異なり、水素、又は基-OR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20である)である]
式(3):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054

[式中、
 R31及びR41は同一又は異なり、基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、R’はメチル又はエチルである)であり、
 R32、R33、R42、及びR43は同一又は異なり、水素、又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、R’はメチル又はエチルである)である]
 式(1)~(3)において、R、R、R11、R12、R13、R21、R22、R23、R31、R32、R33、R41、R42及びR43は、コア構造に連結し、分子の潤滑性を担う鎖状基である。R、R、R11、R12、R13、R21、R22、R23、R31、R32、R33、R41、R42及びR43を適切に選択することにより、分子全体のサイズ(長径)や極性を調節することができる。
 式(1)~(3)におけるRの例としては、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、1-メチル-n-ブチル基、2-メチル-n-ブチル基、3-メチル-n-ブチル基、1,1-ジメチル-n-プロピル基、1,2-ジメチル-n-プロピル基、2,2-ジメチル-n-プロピル基、1-エチル-n-プロピル基、n-ヘキシル基、1-メチル-n-ペンチル基、2-メチル-n-ペンチル基、3-メチル-n-ペンチル基、4-メチル-n-ペンチル基、1,1-ジメチル-n-ブチル基、1,2-ジメチル-n-ブチル基、1,3-ジメチル-n-ブチル基、2,2-ジメチル-n-ブチル基、2,3-ジメチル-n-ブチル基、3,3-ジメチル-n-ブチル基、1-エチル-n-ブチル基、2-エチル-n-ブチル基、1,1,2-トリメチル-n-プロピル基、1,2,2-トリメチル-n-プロピル基、1-エチル-1-メチル-n-プロピル基、1-エチル-2-メチル-n-プロピル基、n-ヘプチル基、1-メチル-n-ヘキシル基、2-メチル-n-ヘキシル基、3-メチル-n-ヘキシル基、1,1-ジメチル-n-ペンチル基、1,2-ジメチル-n-ペンチル基、1,3-ジメチル-n-ペンチル基、2,2-ジメチル-n-ペンチル基、2,3-ジメチル-n-ペンチル基、3,3-ジメチル-n-ペンチル基、1-エチル-n-ペンチル基、2-エチル-n-ペンチル基、3-エチル-n-ペンチル基、1-メチル-1-エチル-n-ブチル基、1-メチル-2-エチル-n-ブチル基、1-エチル-2-メチル-n-ブチル基、2-メチル-2-エチル-n-ブチル基、2-エチル-3-メチル-n-ブチル基、n-オクチル基、1-メチル-n-ヘプチル基、2-メチル-n-ヘプチル基、3-メチル-n-ヘプチル基、1,1-ジメチル-n-ヘキシル基、1,2-ジメチル-n-ヘキシル基、1,3-ジメチル-n-ヘキシル基、2,2-ジメチル-n-ヘキシル基、2,3-ジメチル-n-ヘキシル基、3,3-ジメチル-n-ヘキシル基、1-エチル-n-ヘキシル基、2-エチル-n-ヘキシル基、3-エチル-n-ヘキシル基、1-メチル-1-エチル-n-ペンチル基、1-メチル-2-エチル-n-ペンチル基、1-メチル-3-エチル-n-ペンチル基、2-メチル-2-エチル-n-ペンチル基、2-メチル-3-エチル-n-ペンチル基、3-メチル-3-エチル-n-ペンチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基等が挙げられる。
 式(1)において、R及びRは同一又は異なり、基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、好ましくは1≦n≦15であり、より好ましくは4≦n≦12であり、特に好ましくは8≦n≦10であり、R’はメチル又はエチルである)である。
 式(1)において、好ましくは、1≦n≦15であり、R’はメチルである。
 式(2)において、R11及びR21は同一又は異なり、基-OR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、好ましくは4≦n≦16であり、より好ましくは8≦n≦12である)である。
 式(2)において、R12、R13、R22及びR23は同一又は異なり、水素、又は基-OR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、好ましくは4≦n≦16であり、より好ましくは8≦n≦12である)である。
 式(3)において、R31及びR41は同一又は異なり、基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、好ましくは4≦n≦16であり、より好ましくは4≦n≦12であり、特に好ましくは6≦n≦8であり、R’はメチル又はエチルである)である。
 式(3)において、R32、R33、R42、及びR43は同一又は異なり、水素、又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、好ましくは4≦n≦16であり、より好ましくは4≦n≦12であり、特に好ましくは6≦n≦8であり、R’はメチル又はエチルである)である。
 また、式(3)において、好ましくは、R32又はR33、及び、R42又はR43は、基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖のC2n+1であり、1≦n≦15であり、R’はメチルである)である。
 式(2)で表される3環液晶化合物は、以下の式(4)~(6)で表される化合物のうち少なくとも1種であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
 式(3)で表される3環液晶化合物は、以下の式(7)及び(8)で表される化合物のうち少なくとも1種であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
 式(1)で表される2環液晶化合物は、以下の式(9)~(11)で表される化合物のうち少なくとも1種であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
 本発明において、式(2)で表される3環液晶化合物は、単独で使用してもよいが、2種以上を混合して使用してもよい。例えば、上記式(4)~(6)で表される化合物のうちいずれかを単独で使用してもよいが、2種以上を混合して使用してもよい。また、上記式(4)~(6)で表される化合物のすべてを混合して使用してもよい。
 本発明において、式(3)で表される3環液晶化合物は、単独で使用してもよいが、2種以上を混合して使用してもよい。例えば、上記式(7)及び(8)で表される化合物のいずれかを単独で使用してもよいが、これらを混合して使用してもよい。
 本発明において、式(1)で表される2環液晶化合物は、単独で使用してもよいが、2種以上を混合して使用してもよい。例えば、上記式(9)~(11)で表される化合物のいずれかを単独で使用してもよいが、2種以上を混合して使用してもよい。また、上記式(9)~(11)で表される化合物のすべてを混合して使用してもよい。
 式(1)で表される2環液晶化合物、及び、式(2)で表される3環液晶化合物の製造方法は特に限定されるものではなく、公知の反応を組み合わせることにより製造することができる。例えば、特開2017-105874号公報に記載の方法に準じて製造することができる。
 式(3)で表される3環液晶化合物の製造方法は特に限定されるものではなく、公知の反応を組み合わせることにより製造することができる。式(3)で表される3環液晶化合物の製造方法の一例を示すと、以下の通りである。
 アルコール化合物(例えばR31-OH)やフェノール化合物(例えばHO-[3環骨格構造]-OH)とアルカリ金属やアルカリ金属アルコラートを用い、ハロゲン化合物(例えばR31-XやX-[3環骨格構造]-X(Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子などのハロゲン原子))と反応させる方法が利用できる。例えば、特許第5916916号に記載の方法に準じて調製することができる。
 特に、式(3)で表される3環液晶化合物は、以下のようにして調製することができる。
 式
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058

[式中、
 R31は、基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、R’はメチル又はエチルである)であり、
 R32及びR33は同一又は異なり、水素、又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、R’はメチル又はエチルである)である]
で表される化合物を少なくとも一種、
 式
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059

[式中、
 R41は、基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、R’はメチル又はエチルである)であり、
 R42及びR43は同一又は異なり、水素、又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、R’はメチル又はエチルである)である]
で表される化合物を少なくとも一種、及び
 式
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060

で表される化合物を適切な反応条件下に反応させて、下記化合物
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061

[式中、R31、R32、R33、R41、R42及びR43は上に定義したとおりである]
のモル比1:2:1の混合物を得る。
 なお、前記アルカリ金属としては、炭酸カリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどが挙げられる。また前記アルカリ金属アルコラートとしては、ナトリウムエチラート、ナトリウムメチラート、tert-ブトキシナトリウム、tert-ブトキシカリウムなどが挙げられる。
 また、上記の反応には従来公知の各種有機溶媒が使用可能であり、例えばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、アセトン、トルエンが使用可能である。
 別法として、以下のようにして調製することもできる。
 式
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062

[式中、
 R31は、基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、R’はメチル又はエチルである)であり、
 R32及びR33は同一又は異なり、水素、又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、R’はメチル又はエチルである)である]
で表される化合物を少なくとも一種、
 式
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063

[式中、
 R41は、基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、R’はメチル又はエチルである)であり、
 R42及びR43は同一又は異なり、水素、又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、1≦n≦20であり、R’はメチル又はエチルである)である]
で表される化合物を少なくとも一種、及び
 式
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064

で表されるテレフタルアルデヒドを適切な反応条件下に反応させて、下記化合物
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065

[式中、R31、R32、R33、R41、R42及びR43は上に定義したとおりである]
のモル比1:2:1の混合物を得る。
 本発明に係る潤滑剤組成物は非常に蒸発しにくいため(例えば、温度100℃の雰囲気において600時間経過後の残存率が95%以上)、汎用のグリース等に比較して長期間補充することなく継続使用が可能であるという利点を有する。
 本発明に係る潤滑剤組成物は高真空下において蒸発しにくいため(例えば、温度25℃、圧力10-5Paの雰囲気で1000時間経過後の残存率が95%以上)、宇宙空間などの高真空下において好適に使用できる。
 本発明に係る潤滑剤組成物は発塵性が極めて低いため、例えば、高い清浄度が要求されるクリーンルーム内に設置される半導体製造装置への使用に好適である。
 本発明に係る潤滑剤組成物は、蒸発しにくく、発塵性が低い。また、本発明に係る潤滑剤組成物は、高真空下や高温下において安定的に性能を発揮することができる。したがって、本発明に係る潤滑剤組成物は、軸受用の潤滑剤として優れた性能を発揮することができる。
 本発明に係る潤滑剤組成物を封入した軸受は、例えば、クリーンルーム内に設置される半導体製造装置に好適に使用することができる。また、本発明に係る潤滑剤組成物を封入した軸受は、宇宙空間などの高真空下に設置される機械や装置に好適に使用することができる。また、本発明に係る潤滑剤組成物を封入した軸受は、精密機械、メンテナンスが難しい風力発電装置、免震装置等に好適に使用することができる。
 さらに、本発明に係る潤滑剤組成物を封入した軸受の具体例としては、電動ファンモータ及びワイパーモータ等の自動車電装品に使用される軸受、水ポンプ及び電磁クラッチ装置等の自動車エンジン補機等や駆動系に使用される転がり軸受、産業機械装置用の小型ないし大型の汎用モータ等の回転装置に使用される転がり軸受、工作機械の主軸軸受等の高速高精度回転軸受、エアコンファンモータ及び洗濯機等の家庭電化製品のモータや回転装置に使用される転がり軸受、HDD装置及びDVD装置等のコンピュータ関連機器の回転部に使用される転がり軸受、複写機及び自動改札装置等の事務機の回転部に使用される転がり軸受、並びに、電車及び貨車の車軸軸受が挙げられる。
 本発明の潤滑剤組成物が、本発明の効果を損なわない範囲において含んでもよい、その他の成分について、順に説明する。これらは基本的に潤滑剤の含有成分として従来公知の物質であって、その含有量は、特にほかに言及しない限り、従来公知の範囲で当業者が適宜選択することができる。また、いずれの成分も1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 (液晶化合物)
 式(1)~(3)で表される化合物は液晶化合物であるが、本発明の潤滑剤組成物は、それ以外の液晶化合物を含有してもよい。
 そのような液晶化合物としては、スメクチック相あるいはネマチック相を示す液晶化合物、アルキルスルホン酸、ナフィオン膜系の構造を持つ化合物、アルキルカルボン酸、アルキルスルホン酸等を挙げることができる。また、本発明の潤滑剤組成物は、特許第5916916号や特開2017-105874号明細書に記載の液晶化合物を含有してもよい。
 (基油)
 本発明の潤滑剤組成物と、従来公知の各種の潤滑剤基油とを混合して使用してもよい。
 前記基油の例としては、特に限定されないが、鉱油、高精製鉱油、合成炭化水素油、パラフィン系鉱油、アルキルジフェニルエーテル油、エステル油、シリコーン油、ナフテン系鉱油及びフッ素油等が挙げられる。
 (その他の添加剤)
 その他、本発明の潤滑剤組成物に添加可能な添加剤としては、軸受油、ギヤ油及び作動油などの潤滑剤に用いられている各種添加剤、すなわち極圧剤、配向吸着剤、摩耗防止剤、摩耗調整剤、油性剤、酸化防止剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、清浄分散剤、金属不活性化剤、腐食防止剤、防錆剤、消泡剤、固体潤滑剤等が挙げられる。
 前記極圧剤の例としては、塩素系化合物、硫黄系化合物、リン酸系化合物、ヒドロキシカルボン酸誘導体、及び有機金属系極圧剤が挙げられる。極圧剤を添加することにより、本発明の導電性潤滑剤の耐摩耗性が向上する。
 前記配向吸着剤の例としては、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミニウムカップリング剤などの各種カップリング剤に代表される有機シランや有機チタン、有機アルミニウム等が挙げられる。配向吸着剤を添加することにより、本発明の潤滑剤組成物に含まれる液晶化合物の液晶配向を強め、本発明の潤滑剤組成物から形成される被膜の厚さとその強度が強化され得る。
 本発明の潤滑剤組成物は、式(1)~(3)で表される化合物やその他の成分を、従来公知の方法で混合することによって、調製することができる。本発明の潤滑剤組成物の調製方法の一例を示せば、以下のとおりである。
 潤滑剤組成物の構成成分を常法で混合し、その後、必要に応じて、ロールミル、脱泡処理、フィルター処理等を行って本発明の潤滑剤組成物を得る。あるいは、潤滑剤組成物の油成分を先に混合し、続いて添加剤等のその他の成分を加えて混合し、必要に応じて上記の脱泡処理等を行うことによっても、潤滑剤組成物を調製することができる。
[実施例]
 以下、本発明のさらに具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
[潤滑剤組成物の調製]
 式(1)で表される2環液晶化合物として、以下の式(9)~(11)で表される化合物の混合物を準備した。式(9)~(11)で表される化合物の混合比は、およそ1:2:1(モル比)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000066
 式(2)で表される3環液晶化合物として、以下の式(4)~(6)で表される化合物の混合物を準備した。式(4)~(6)で表される化合物の混合比は、およそ1:2:1(モル比)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000067
 式(3)で表される3環液晶化合物として、以下の式(7)及び(8)で表される化合物をそれぞれ準備した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068
 つまり、2環液晶化合物(式(9)~(11)で表される化合物の混合物)と、3種類の3環液晶化合物を準備した。3種類の3環液晶化合物を、以下、次のように呼ぶことにする。
 3環液晶化合物LC1:式(4)~(6)で表される化合物の混合物
 3環液晶化合物LC2:式(7)で表される化合物
 3環液晶化合物LC3:式(8)で表される化合物
 上記で準備した2環液晶化合物と3環液晶化合物LC1~LC3を200℃に加熱して様々な比率で混合することにより、以下の表1に示す潤滑剤組成物(試料番号1~23)を調製した。表中の数字は、質量%を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000069
 調製した潤滑剤組成物を用いて、以下の複数種類の試験を行った。
[常温でのやわらかさ試験]
 潤滑剤組成物を常温(25℃)に冷却した後、スパチュラで数回撹拌し、軸受に封入する試験を行った。試験にはボールスプライン軸受を使用した。
 ボールスプライン軸受は、例えば、図10に示すように、複数の転動体12を介して軸14に沿って直線移動可能な外筒16を有する小型のボールスプライン軸受10である。軸14の外周面には、複数の転動体12が転走する軌道溝14aが軸方向に沿って形成されている。複数の転動体12は、軸14の外周面に形成された軌道溝14aと、外筒16の内面との間に保持されている。外筒16の端部には、複数の転動体12を方向転換させるためのエンドキャップ18がねじ止め等で固定されている。軌道溝14aに沿って転走する複数の転動体12は、エンドキャップ18に形成された方向転換路で方向転換することによって無限循環するようになっている。
 潤滑剤組成物を軸受10に封入する際には、軸14を外筒16から抜き取った後、外筒16の内側に保持されている複数の転動体12に潤滑剤組成物を塗布した。複数の転動体12に潤滑剤組成物を塗布した後、図10に示すように軸14に外筒16を再び組み付けた。
 そして、潤滑剤組成物を軸受10に封入し、転動体が循環できるかどうかにより、潤滑剤組成物の常温でのやわらかさを判定した。判定基準は、以下の通りである。なお、試験には軸径が4mmの小型のボールスプライン軸受(日本トムソン株式会社製「LSAG4」)を使用した。
 A:転動体が循環可能であり、潤滑剤組成物に非常に柔軟性がある。
 B:転動体が循環可能であり、潤滑剤組成物に柔軟性がある。
 C:転動体が循環不可であり、潤滑剤組成物に柔軟性がなく、砕けやすい。
 上記の表1に、潤滑剤組成物の常温でのやわらかさ試験の結果を示す。
 表1に示す結果より、2環液晶化合物と、3環液晶化合物LC1と、3環液晶化合物LC2及びLC3のうち少なくとも一方とを含む本発明の潤滑剤組成物(試料番号2、3、4、6、7、8、10、11、12、14、15、16、18、19、20、21)は、適度な柔軟性を有し、軸受に封入しても転動体が循環可能な状態であった。 
 特に、2環液晶化合物と、3環液晶化合物LC1~LC3の合計との混合比が、質量比で、60:40~4:96である場合(試料番号2、3、4、6、7、8、10、11、12、14、15、16、18、19、20、21)、潤滑剤組成物が十分なやわらかさを有しており、潤滑剤組成物を軸受に封入するのが容易であった。
[加熱時の流動性試験]
 潤滑剤組成物を加熱したときの流動性を確認する試験を行った。試験に使用した装置を図11に示す。
 試験では、まず、潤滑剤組成物(約5mg)をスライドガラスの上に付着させた。スライドガラスの傾斜角は70°に設定した。潤滑剤組成物は、スライドガラスの上端から20mmの位置に付着させた。スライドガラスの上に潤滑剤組成物を付着させた後、スライドガラスをオーブン内で所定の温度に到達するまで加熱した。加熱したスライドガラスを10分間放置した後、スライドガラス上に付着させた潤滑剤組成物を目視で観察することによって、潤滑剤組成物の流動性を判定した。判定基準は、以下の通りである。
 ○:スライドガラス上で潤滑剤組成物が垂れていない。
 ×:スライドガラス上で潤滑剤組成物が垂れている。
 以下の表2に、潤滑剤組成物の加熱時の流動性試験の結果を示す。表2中の試料番号は、表1中の試料番号に対応する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000070
 表2に示す結果より、本発明の潤滑剤組成物は、2環液晶化合物の含有量が45wt%を超える場合(試料番号2、3、4)、115℃に加熱されると融解(液化)して垂れてしまうことが判明した。したがって、例えば真空装置のベーキング時の高温(100℃程度)でも垂れが発生しない潤滑剤組成物を得るためには、潤滑剤組成物に含まれる2環液晶化合物の含有量が4~40wt%であることが好ましいことが判明した。
 以上の試験結果より、常温で軸受に封入するのが容易であり、かつ、例えば100℃の高温でも軸受から垂れることのない潤滑剤組成物を得るためには、2環液晶化合物の含有量が4~40wt%であり、3環液晶化合物LC2及びLC3の含有量が20~64wt%であることが好ましいことが判明した。
[高温下耐久性試験]
 上記で準備した2環液晶化合物と3環液晶化合物LC1~LC3を以下の表3に示す質量比で混合して潤滑剤組成物を調製した。調製した潤滑剤組成物を、図10に示す軸受10に封入し、外筒16を加熱しつつ固定した状態で軸14を連続的に往復移動させる試験を行った。試験中の軸受10の振動値が設定値を超えた場合、もしくは、摩耗粉の異常発生を確認した時点で試験を停止し、その時点の走行距離を測定した。その他の試験条件は、以下の通りである。また、比較例として、市販のシクロペンタン系真空用潤滑剤及びフッ素系真空用潤滑剤をそれぞれ軸受に封入し、同様の試験を行った。これらの試験の結果を、以下の表3に示す。
(試験条件)
  外筒の加熱温度:80℃
  荷重:中予圧
  ストローク:50mm
  最高速度:1m/s
  潤滑剤組成物の封入量:3mg
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000071
 表3に示す結果より、2環液晶化合物と、3環液晶化合物LC1~LC3とを含有する本発明の潤滑剤組成物は、軸受用の潤滑剤として十分な高温下耐久性を有することを確認することができた。
[昇温時圧力測定試験]
 2環液晶化合物と3環液晶化合物LC1の混合比が質量比で60:40である潤滑剤組成物(1)を準備した。また、2環液晶化合物、3環液晶化合物LC1、3環液晶化合物LC2、及び3環液晶化合物LC3の混合比が質量比で1:1:1:1である潤滑剤組成物(2)を準備した。準備した潤滑剤組成物を加熱したときの圧力変化(全圧)を、飽和蒸気圧評価装置(VPE-9000、株式会社アルバック製)を用いて測定した。測定条件は、以下の通りである。
(測定条件)
 測定温度:室温~200℃
 昇温速度:10℃/min
 測定開始時の圧力:約1.0×10-5Pa
 また、比較例として、市販のシクロペンタン系真空用潤滑剤及びフッ素系真空用潤滑剤を用いて同様の測定を行った。これらの測定結果を、図12に示す。
 図12に示すように、本発明の潤滑剤組成物(2)は、200℃近傍まで全圧がほとんど変化していなかった。これに対し、シクロペンタン系真空用潤滑剤は約90℃で全圧が急激に上昇し蒸発しやすいことを確認することができた。これらの結果より、本発明の潤滑剤組成物は、市販のシクロペンタン系真空用潤滑剤に比べて蒸発しにくく、室温~200℃において全圧が安定していることを確認することができた。
[発塵性試験]
 潤滑剤組成物を封入した直動案内ユニットを連続的に動作させることによって、潤滑剤組成物の発塵性を評価する試験を行った。試験に用いた直動案内ユニットを図13に示す。
 図13に示すように、直動案内ユニット20は、複数の転動体22を介してトラックレール24に沿って直線移動可能なスライダ26を有する小型の直動案内ユニット(日本トムソン株式会社製「LWL9」)である。トラックレール24の両側面には、複数の転動体22が転走する軌道溝24aが長手方向に沿って形成されている。複数の転動体22は、トラックレール24の両側面に形成された軌道溝24aと、スライダ26の内面との間に保持されている。スライダ26の端部には、複数の転動体22を方向転換させるためのエンドキャップ28がねじ止め等で固定されている。軌道溝24aに沿って転走する複数の転動体22は、エンドキャップ28に形成された方向転換路で方向転換することによって無限循環するようになっている。
 試験では、まず、以下の3種類の潤滑剤組成物を準備した。
  潤滑剤組成物(1):2環液晶化合物と3環液晶化合物LC1の混合比が質量比で60:40である潤滑剤組成物
  潤滑剤組成物(2):2環液晶化合物、3環液晶化合物LC1、3環液晶化合物LC2、及び3環液晶化合物LC3の混合比が質量比で1:1:1:1である潤滑剤組成物
  潤滑剤組成物(3):2環液晶化合物と3環液晶化合物LC1の混合比が質量比で80:20である潤滑剤組成物
 準備した潤滑剤組成物を、それぞれ、直動案内ユニット20に封入した。潤滑剤組成物を直動案内ユニット20に封入する際には、トラックレール24をスライダ26から抜き取った後、スライダ26の内側に保持されている複数の転動体22に潤滑剤組成物を塗布した。複数の転動体22に潤滑剤組成物を塗布した後、図13に示すように、スライダ26をトラックレール24に再び組み付けた。
 つぎに、潤滑剤組成物を封入した直動案内ユニット20をチャンバー内で連続的に往復動作させた。直動案内ユニット20を動作させている間、チャンバー内にHEPAフィルターを通したクリーンエアをダウンフロー方式で送り込むとともに、チャンバーから排出される排気中の粒子数を、以下の表4に示す粒子径範囲毎に測定した。粒子数の測定には、パーティクルカウンタ(リオン株式会社製、KC-22A)を用いた。その他の測定条件は、以下の通りである。
(測定条件)
 直動案内ユニットの移動距離:500mm
 最高速度:1m/s
 負荷:80N
 風量(サンプリング空気量):0.38m/min
 測定時間:24時間
 また、比較例として、市販のシクロペンタン系真空用潤滑剤及び炭化水素系低発塵用潤滑剤をそれぞれ直動案内ユニット20に封入し、同様の試験を行った。これらの試験の結果を、以下の表4及び図14に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000072
 表4及び図14に示す結果より、本発明の潤滑剤組成物(2)は、他の潤滑剤組成物(1)、(3)と比較して、発塵量が極めて小さく、例えばクリーン環境下で使用する軸受用の潤滑剤として優れた性能を有することを確認することができた。
 また、本発明の潤滑剤組成物(2)は、市販のシクロペンタン系真空用潤滑剤あるいは炭化水素系低発塵用潤滑剤と比較しても十分に発塵性が低いことを確認することができた。
[符号の説明]
10  軸受
12  転動体
14  軸
16  外筒
18  エンドキャップ
20  直動案内ユニット
22  転動体
24  トラックレール
26  スライダ
28  エンドキャップ

Claims (14)

  1.  式(1):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

    [式中、
     R11及びR21は同一又は異なり、水素、基-OR又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R’はメチル又はエチルである)であり、
     R12、R13、R22及びR23は同一又は異なり、基-OR又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R’はメチル又はエチルである)である]
    で表される化合物(1)を少なくとも一種含む導電性潤滑剤。
  2.  R11、R12、R13、R21、R22及びR23は同一又は異なり、基-OR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12である)である、式(1)で表される化合物(1)を少なくとも一種含む、請求項1に記載の導電性潤滑剤。
  3.  R11、R12及びR13が-CH=CH-基に対してパラ位及び2個所のメタ位に置換し、R21、R22及びR23が-CH=CH-基に対してパラ位及び2個所のメタ位に置換する、式(1)で表される化合物(1)を少なくとも一種含む、請求項2に記載の導電性潤滑剤。
  4.  R11及びR21は水素であり、
     R12、R13、R22及びR23は同一又は異なり、基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R’はメチル又はエチルである)である、
    式(1)で表される化合物(1)を少なくとも一種含む、請求項1に記載の導電性潤滑剤。
  5.  R12及びR13が-CH=CH-基に対してパラ位及び1個所のメタ位に置換し、R22及びR23が-CH=CH-基に対してパラ位及び1個所のメタ位に置換する、式(1)で表される化合物(1)を少なくとも一種含む、請求項4に記載の導電性潤滑剤。
  6.  式(1)における-CH=CH-に結合する基がトランスの位置関係にある、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の導電性潤滑剤。
  7.  式(1)で表される化合物(1)が-50℃から+300℃の温度範囲においてスメクチック液晶相を呈する、請求項1に記載の導電性潤滑剤。
  8.  電極面積1cm、電極間距離5μmのセルに注入し、電極間に5Vの電圧を印加したとき、30℃~300℃の温度範囲において0.07μA以上の導電性を有する、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の導電性潤滑剤。
  9.  電極面積1cm、電極間距離5μmのセルに注入し、電極間に5Vの電圧を印加したとき、30℃~90℃の温度範囲において10,000μA以上の導電性を有する、請求項2又は3に記載の導電性潤滑剤。
  10.  カーボン及び金属のいずれも含まない、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の導電性潤滑剤。
  11.  式(1)で表される化合物(1)が蛍光物質である、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の導電性潤滑剤。
  12.  式(1)で表される化合物(1)が式(1’):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002

    [式中、R11、R12、R13、R21、R22及びR23は式(1)中のR11、R12、R13、R21、R22及びR23と同義である]
    で表されるトランス体である、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の導電性潤滑剤。
  13.  式(1):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003

    [式中、
     R11及びR21は同一又は異なり、水素、基-OR又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R’はメチル又はエチルである)であり、
     R12、R13、R22及びR23は同一又は異なり、基-OR又は基-OCHCHCH(R’)CHCHOR(Rは直鎖又は分岐鎖のC2n+1であり、4≦n≦12であり、R’はメチル又はエチルである)である]
    で表される化合物(1)の導電性潤滑剤の製造のための使用。
  14.  互いに接触して相対運動する複数の機械要素と、該機械要素の接触面の少なくとも一部に配置された請求項1乃至12のいずれか一項に記載の導電性潤滑剤とを有する機械装置。
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