非拡散性フッ素グリース組成物
【課題】 グリース成分中から基油であるフッ素オイルの離油、拡散が極めて少ないフッ素グリース組成物を提供する。
【解決手段】 基油であるフッ素オイルとポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの増稠剤を含むフッ素グリースであり、ジメチルシリコーンオイルなどのシリコーンオイル０.１〜１０重量％と、アミン系やアミド系などの含窒素系界面活性剤０.１〜５.０重量％とを含んでいる。上記シリコーンオイルとしては、４０℃の動粘度が１〜５００ｍｍ２／ｓであるものが好ましい。
【解決手段】 基油であるフッ素オイルとポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの増稠剤を含むフッ素グリースであり、ジメチルシリコーンオイルなどのシリコーンオイル０.１〜１０重量％と、アミン系やアミド系などの含窒素系界面活性剤０.１〜５.０重量％とを含んでいる。上記シリコーンオイルとしては、４０℃の動粘度が１〜５００ｍｍ２／ｓであるものが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリース中の油分が部材表面で拡散しない非拡散性のフッ素グリース組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種機構部品において潤滑剤は不可欠であり、各種の部位で多くの潤滑油剤が使用されている。例えばグリース製品は、潤滑油剤を機構部品に保持して流出を防止する目的で、油成分を増稠剤と呼ばれる物質で半固体状としたものである。
【０００３】
しかしながら、このグリース製品でも油の滲み出し防止は完全ではなく、各種の基油拡散防止剤が提案されている。例えば、特開平８−１７６５７５号公報には、合成潤滑油を基油とするグリースへの拡散防止剤として、パーフルオロカーボンチェーンを持ち、且つ親水基としてポリオキシエチレンを持つフッ素系の界面活性剤が記載されている。しかしながら、このフッ素系界面活性剤は、基油の拡散防止性能が充分とはいえなかった。
【０００４】
また、特開２０００−１０９８７４号公報には、フッ素系グリースにシリコーンオイルを０.１〜５０％混合した非拡散性のフッ素グリース組成物が開示されている。しかしながら、低粘度のフッ素オイルでは、充分な拡散防止性能が得られない。また、シリコーンオイルを含むことで、特に金属対金属間での耐荷重能が低下してしまい、その配合量によってはフッ素オイルのもつ耐荷重能を低下させるという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１７６５７５号公報
【特許文献２】特開２０００−１０９８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した従来の事情に鑑みてなされたものであり、基油であるフッ素オイルの拡散が極めて少ないフッ素グリース組成物を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、フッ素グリースの主要成分であるフッ素オイルの拡散機構について検討した結果、以下の知見を得た。フッ素オイルの拡散は、フッ素グリースを塗布した部材表面にフッ素オイル分子が吸着することから始まる。従って、フッ素オイルの拡散を防止するには、フッ素と反発しあう異種物質を、フッ素オイル分子より速く吸着させることが有効であると考えた。
【０００８】
その結果、フッ素オイルの拡散防止に有効な物質として、フッ素オイル分子より運動速度が高い、即ち、より低分子量であり、運動速度を代用する物性として動粘度がフッ素オイルと同等又はそれ以下であり、且つ、分子としての吸着力がフッ素オイルより強固な、評価基準として接触角の数値がフッ素オイル以下である物質が望ましいことが分った。
【０００９】
そこで、本発明においては、本質的に上記機能を持つシリコーンオイルを基油拡散防止のための主成分とすると共に、窒素を含有する界面活性剤を併用することで、塗布した部材表面でシリコーンオイルの表面張力を著しく低減できることを見出し、両者の相乗効果によりシリコーンオイル単独では到達できなかったフッ素オイルの拡散防止能を驚異的に低減することができた。
【００１０】
即ち、上記目的を達成するため、本発明が提供する非拡散性フッ素グリース組成物は、基油であるフッ素オイルと増稠剤を含むフッ素グリースに、シリコーンオイル０.１〜１０重量％と含窒素系界面活性剤０.１〜５.０重量％を添加したことを特徴とするものである。また、前記シリコーンオイルとしては、４０℃の動粘度が１〜５００ｍｍ２／ｓであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、フッ素グリースから基油のフッ素オイルが離油することを防ぎ、フッ素オイルの拡散を従来よりも著しく小さくすることができる。従って、潤滑に供する部分にのみフッ素オイルが存在し、その他の部分にはフッ素オイルが流失しない、非拡散性に優れたグリース組成物を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明による非拡散性フッ素グリース組成物は、フッ素オイルに増稠剤を添加してグリース化した通常のフッ素系グリースに、シリコーンオイルと含窒素系界面活性剤を添加混合したものである。フッ素オイルには、大別して直鎖タイプと側鎖タイプがあり、４０℃での動粘度が１０００ｍｍ２／ｓ前後の高粘度品から、４０℃での動粘度が１５ｍｍ２／ｓ程度の低粘度品まで様々の種類がある。また、増稠剤としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などが一般に使用されている。
【００１３】
本発明で用いるシリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイルをはじめ、フェニル変性、カルボキシル変性、アミン変性など、従来から知られている各種のシリコーンオイルを使用することができる。これらシリコーンオイルの中でも、動粘度が４０℃で１〜５００ｍｍ２／ｓのものが好ましい、４０℃での動粘度が１ｍｍ２／ｓ未満では拡散防止効果が小さいうえ、高温又は低真空下で蒸発しやすい。また、４０℃での動粘度が５００ｍｍ２／ｓを超えた場合にも、拡散防止効果が小さくなるため好ましくない。
【００１４】
また、上記シリコーンオイルの配合量は、フッ素グリース組成物全体の０.１〜１０重量％の範囲とする。シリコーンオイルの配合量が０.１重量％未満では、拡散防止効果が得られない。逆にシリコーンオイルの配合量が１０重量％を超えると、シリコーンオイルの影響が大きくなり、耐荷重能をはじめフッ素オイルの持つ性能が低減する。また、シリコーンオイルが１０重量％を超えると、増稠剤であるポリテトラフルオロエチレンとの相性が悪いために、グリースから油分離が起こる可能性がある。
【００１５】
本発明で用いる含窒素系界面活性剤としては、アミド系の脂肪酸アルカノールアミド、脂肪酸モノエタノールアミド、脂肪酸トリエタノールアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミドなどと、アミン系のポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルアミンエチレンオキシド付加体などを好適に使用することができる。特にアミン系の含窒素系界面活性剤は、シリコーンオイルとの拡散防止性能の向上に対する相乗効果が大きく好ましい。
【００１６】
上記含窒素系界面活性剤の配合量は、フッ素グリース組成物全体の０.１〜５.０重量％の範囲とする。含窒素系界面活性剤の配合量が０.１重量％よりも少ない場合、シリコーンオイルとの拡散防止性能の向上に対する相乗効果はほとんど認められなくなる。また、含窒素系界面活性剤の配合量を５.０重量％より増やしても、拡散防止性能に与える添加効果は頭打ちとなる。
【実施例】
【００１７】
フッ素オイル、増稠剤、シリコーンオイル、界面活性剤を混合して、下記表１に示す試料１〜９の組成を有するフッ素グリース組成物を作製した。基油であるフッ素オイルは、ダイキン工業株式会社製のデムナムＳ−２０（動粘度は４０℃で約２０ｍｍ２／ｓ）を使用した。増稠剤としては、三井・デュポンフルオロケミカル株式会社製のＰＴＦＥを使用した。
【００１８】
シリコーンオイルは、信越化学工業株式会社製のジメチルシリコーンオイルで、動粘度が４０℃で２０ｍｍ２／ｓのもの（ＤＭＳＯ−２０と略記）と、３５０ｍｍ２/ｓのもの（ＤＭＳＯ−３５０と略記）を用いた。含窒素系界面活性剤は、ポリオキシエチレンアルキルアミン（ＰＯＥＡＡと略記）と、アルキルアミンエチレンオキシド（ＡＡＥＯと略記）付加体を用いた。また、フッ素系界面活性剤の代表として、ポリαオレフィン系グリースの拡散防止剤として有効なパーフルオロアルキルカルボン酸塩（ＰＦＡＣＡ塩と略記）を使用した。
【００１９】
【表１】
【００２０】
上記試料１と試料２は本発明例であり、シリコーンオイルと含窒素系界面活性剤を添加したフッ素グリース組成物である。試料３〜９は比較例であり、試料３はフッ素オイルをＰＴＦＥで増稠した通常のフッ素グリースである。比較例の試料４〜５は、４０℃での動粘度が異なるシリコーンオイルのみを添加し、含窒素系界面活性剤を添加していないフッ素グリース組成物である。
【００２１】
また、比較例の試料６〜７は、含窒素系界面活性剤のみを添加し、シリコーンオイルを添加していないフッ素グリース組成物である。比較例の試料８は、フッ素系界面活性剤（パーフルオロアルキルカルボン酸塩）のみを添加したものである。更に、比較例の試料９は、シリコーンオイルと上記フッ素系界面活性剤を添加したフッ素グリース組成物である。
【００２２】
上記試料１〜９のフッ素グリース組成物について、拡散防止性能を試験した。即ち、フッ素グリース組成物をラッピングペーパー（♯２０００）に直径５ｍｍ、厚さ１ｍｍの円柱状に塗布し、恒温槽内に５０℃で２４時間放置した後、円柱状のグリース外周部から外側に滲み出したオイルの端部までの平均距離を求め、得られた結果を下記表２に示した。
【００２３】
【表２】
【００２４】
比較例の試料３は拡散防止剤が添加されていない通常のフッ素グリースであるから、この試料３の結果と比較することで、各フッ素グリース組成物の拡散防止効果を評価する。まず、本発明例である試料１、２のフッ素グリース組成物は、比較例の試料３に比べて、いずれも著しい拡散防止効果の向上を示した。
【００２５】
一方、シリコーンオイルのみを添加した比較例の試料４〜５、フッ素系界面活性剤のみを配合した比較例の試料８、シリコーンオイルとフッ素系界面活性剤を配合した比較例の試料９については、比較例の試料３に比べて、いずれも拡散防止効果の向上が認められた。しかし、その拡散防止効果は僅かしか向上しておらず、従来要求されている性能には達していない。
【００２６】
また、比較例の試料６〜７のフッ素グリース組成物は、本発明に用いる含窒素系界面活性剤のみを配合したものであるが、含窒素系界面活性剤のみを配合しても拡散防止効果はほとんど認められなかった。以上のことから、シリコーンオイルと含窒素系界面活性剤の併用により初めて、要求仕様を十分満たす極めて優れた拡散防止性能を有するフッ素グリースが得られることが分る。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリース中の油分が部材表面で拡散しない非拡散性のフッ素グリース組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種機構部品において潤滑剤は不可欠であり、各種の部位で多くの潤滑油剤が使用されている。例えばグリース製品は、潤滑油剤を機構部品に保持して流出を防止する目的で、油成分を増稠剤と呼ばれる物質で半固体状としたものである。
【０００３】
しかしながら、このグリース製品でも油の滲み出し防止は完全ではなく、各種の基油拡散防止剤が提案されている。例えば、特開平８−１７６５７５号公報には、合成潤滑油を基油とするグリースへの拡散防止剤として、パーフルオロカーボンチェーンを持ち、且つ親水基としてポリオキシエチレンを持つフッ素系の界面活性剤が記載されている。しかしながら、このフッ素系界面活性剤は、基油の拡散防止性能が充分とはいえなかった。
【０００４】
また、特開２０００−１０９８７４号公報には、フッ素系グリースにシリコーンオイルを０.１〜５０％混合した非拡散性のフッ素グリース組成物が開示されている。しかしながら、低粘度のフッ素オイルでは、充分な拡散防止性能が得られない。また、シリコーンオイルを含むことで、特に金属対金属間での耐荷重能が低下してしまい、その配合量によってはフッ素オイルのもつ耐荷重能を低下させるという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１７６５７５号公報
【特許文献２】特開２０００−１０９８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した従来の事情に鑑みてなされたものであり、基油であるフッ素オイルの拡散が極めて少ないフッ素グリース組成物を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、フッ素グリースの主要成分であるフッ素オイルの拡散機構について検討した結果、以下の知見を得た。フッ素オイルの拡散は、フッ素グリースを塗布した部材表面にフッ素オイル分子が吸着することから始まる。従って、フッ素オイルの拡散を防止するには、フッ素と反発しあう異種物質を、フッ素オイル分子より速く吸着させることが有効であると考えた。
【０００８】
その結果、フッ素オイルの拡散防止に有効な物質として、フッ素オイル分子より運動速度が高い、即ち、より低分子量であり、運動速度を代用する物性として動粘度がフッ素オイルと同等又はそれ以下であり、且つ、分子としての吸着力がフッ素オイルより強固な、評価基準として接触角の数値がフッ素オイル以下である物質が望ましいことが分った。
【０００９】
そこで、本発明においては、本質的に上記機能を持つシリコーンオイルを基油拡散防止のための主成分とすると共に、窒素を含有する界面活性剤を併用することで、塗布した部材表面でシリコーンオイルの表面張力を著しく低減できることを見出し、両者の相乗効果によりシリコーンオイル単独では到達できなかったフッ素オイルの拡散防止能を驚異的に低減することができた。
【００１０】
即ち、上記目的を達成するため、本発明が提供する非拡散性フッ素グリース組成物は、基油であるフッ素オイルと増稠剤を含むフッ素グリースに、シリコーンオイル０.１〜１０重量％と含窒素系界面活性剤０.１〜５.０重量％を添加したことを特徴とするものである。また、前記シリコーンオイルとしては、４０℃の動粘度が１〜５００ｍｍ２／ｓであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、フッ素グリースから基油のフッ素オイルが離油することを防ぎ、フッ素オイルの拡散を従来よりも著しく小さくすることができる。従って、潤滑に供する部分にのみフッ素オイルが存在し、その他の部分にはフッ素オイルが流失しない、非拡散性に優れたグリース組成物を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明による非拡散性フッ素グリース組成物は、フッ素オイルに増稠剤を添加してグリース化した通常のフッ素系グリースに、シリコーンオイルと含窒素系界面活性剤を添加混合したものである。フッ素オイルには、大別して直鎖タイプと側鎖タイプがあり、４０℃での動粘度が１０００ｍｍ２／ｓ前後の高粘度品から、４０℃での動粘度が１５ｍｍ２／ｓ程度の低粘度品まで様々の種類がある。また、増稠剤としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などが一般に使用されている。
【００１３】
本発明で用いるシリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイルをはじめ、フェニル変性、カルボキシル変性、アミン変性など、従来から知られている各種のシリコーンオイルを使用することができる。これらシリコーンオイルの中でも、動粘度が４０℃で１〜５００ｍｍ２／ｓのものが好ましい、４０℃での動粘度が１ｍｍ２／ｓ未満では拡散防止効果が小さいうえ、高温又は低真空下で蒸発しやすい。また、４０℃での動粘度が５００ｍｍ２／ｓを超えた場合にも、拡散防止効果が小さくなるため好ましくない。
【００１４】
また、上記シリコーンオイルの配合量は、フッ素グリース組成物全体の０.１〜１０重量％の範囲とする。シリコーンオイルの配合量が０.１重量％未満では、拡散防止効果が得られない。逆にシリコーンオイルの配合量が１０重量％を超えると、シリコーンオイルの影響が大きくなり、耐荷重能をはじめフッ素オイルの持つ性能が低減する。また、シリコーンオイルが１０重量％を超えると、増稠剤であるポリテトラフルオロエチレンとの相性が悪いために、グリースから油分離が起こる可能性がある。
【００１５】
本発明で用いる含窒素系界面活性剤としては、アミド系の脂肪酸アルカノールアミド、脂肪酸モノエタノールアミド、脂肪酸トリエタノールアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミドなどと、アミン系のポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルアミンエチレンオキシド付加体などを好適に使用することができる。特にアミン系の含窒素系界面活性剤は、シリコーンオイルとの拡散防止性能の向上に対する相乗効果が大きく好ましい。
【００１６】
上記含窒素系界面活性剤の配合量は、フッ素グリース組成物全体の０.１〜５.０重量％の範囲とする。含窒素系界面活性剤の配合量が０.１重量％よりも少ない場合、シリコーンオイルとの拡散防止性能の向上に対する相乗効果はほとんど認められなくなる。また、含窒素系界面活性剤の配合量を５.０重量％より増やしても、拡散防止性能に与える添加効果は頭打ちとなる。
【実施例】
【００１７】
フッ素オイル、増稠剤、シリコーンオイル、界面活性剤を混合して、下記表１に示す試料１〜９の組成を有するフッ素グリース組成物を作製した。基油であるフッ素オイルは、ダイキン工業株式会社製のデムナムＳ−２０（動粘度は４０℃で約２０ｍｍ２／ｓ）を使用した。増稠剤としては、三井・デュポンフルオロケミカル株式会社製のＰＴＦＥを使用した。
【００１８】
シリコーンオイルは、信越化学工業株式会社製のジメチルシリコーンオイルで、動粘度が４０℃で２０ｍｍ２／ｓのもの（ＤＭＳＯ−２０と略記）と、３５０ｍｍ２/ｓのもの（ＤＭＳＯ−３５０と略記）を用いた。含窒素系界面活性剤は、ポリオキシエチレンアルキルアミン（ＰＯＥＡＡと略記）と、アルキルアミンエチレンオキシド（ＡＡＥＯと略記）付加体を用いた。また、フッ素系界面活性剤の代表として、ポリαオレフィン系グリースの拡散防止剤として有効なパーフルオロアルキルカルボン酸塩（ＰＦＡＣＡ塩と略記）を使用した。
【００１９】
【表１】
【００２０】
上記試料１と試料２は本発明例であり、シリコーンオイルと含窒素系界面活性剤を添加したフッ素グリース組成物である。試料３〜９は比較例であり、試料３はフッ素オイルをＰＴＦＥで増稠した通常のフッ素グリースである。比較例の試料４〜５は、４０℃での動粘度が異なるシリコーンオイルのみを添加し、含窒素系界面活性剤を添加していないフッ素グリース組成物である。
【００２１】
また、比較例の試料６〜７は、含窒素系界面活性剤のみを添加し、シリコーンオイルを添加していないフッ素グリース組成物である。比較例の試料８は、フッ素系界面活性剤（パーフルオロアルキルカルボン酸塩）のみを添加したものである。更に、比較例の試料９は、シリコーンオイルと上記フッ素系界面活性剤を添加したフッ素グリース組成物である。
【００２２】
上記試料１〜９のフッ素グリース組成物について、拡散防止性能を試験した。即ち、フッ素グリース組成物をラッピングペーパー（♯２０００）に直径５ｍｍ、厚さ１ｍｍの円柱状に塗布し、恒温槽内に５０℃で２４時間放置した後、円柱状のグリース外周部から外側に滲み出したオイルの端部までの平均距離を求め、得られた結果を下記表２に示した。
【００２３】
【表２】
【００２４】
比較例の試料３は拡散防止剤が添加されていない通常のフッ素グリースであるから、この試料３の結果と比較することで、各フッ素グリース組成物の拡散防止効果を評価する。まず、本発明例である試料１、２のフッ素グリース組成物は、比較例の試料３に比べて、いずれも著しい拡散防止効果の向上を示した。
【００２５】
一方、シリコーンオイルのみを添加した比較例の試料４〜５、フッ素系界面活性剤のみを配合した比較例の試料８、シリコーンオイルとフッ素系界面活性剤を配合した比較例の試料９については、比較例の試料３に比べて、いずれも拡散防止効果の向上が認められた。しかし、その拡散防止効果は僅かしか向上しておらず、従来要求されている性能には達していない。
【００２６】
また、比較例の試料６〜７のフッ素グリース組成物は、本発明に用いる含窒素系界面活性剤のみを配合したものであるが、含窒素系界面活性剤のみを配合しても拡散防止効果はほとんど認められなかった。以上のことから、シリコーンオイルと含窒素系界面活性剤の併用により初めて、要求仕様を十分満たす極めて優れた拡散防止性能を有するフッ素グリースが得られることが分る。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基油であるフッ素オイルと増稠剤を含むフッ素グリースに、シリコーンオイル０.１〜１０重量％と含窒素系界面活性剤０.１〜５.０重量％を添加したことを特徴とする非拡散性フッ素グリース組成物。
【請求項２】
前記シリコーンオイルは、４０℃の動粘度が１〜５００ｍｍ２／ｓであることを特徴とする、請求項１に記載の非拡散性フッ素グリース組成物。
【請求項１】
基油であるフッ素オイルと増稠剤を含むフッ素グリースに、シリコーンオイル０.１〜１０重量％と含窒素系界面活性剤０.１〜５.０重量％を添加したことを特徴とする非拡散性フッ素グリース組成物。
【請求項２】
前記シリコーンオイルは、４０℃の動粘度が１〜５００ｍｍ２／ｓであることを特徴とする、請求項１に記載の非拡散性フッ素グリース組成物。
【公開番号】特開２００９−７４２５（Ｐ２００９−７４２５Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６８４６８（Ｐ２００７−１６８４６８）
【出願日】平成１９年６月２７日（２００７．６．２７）
【出願人】（５９１２１３１７３）住鉱潤滑剤株式会社 (42)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２７日（２００７．６．２７）
【出願人】（５９１２１３１７３）住鉱潤滑剤株式会社 (42)
【Ｆターム（参考）】
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