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グリースの組成   忘れたらアカン、ものづくり

忘れたらアカン、ものづくり のブログを書いている、マーシーです。

今日はグリースの組成について少し、記します。



グリースの組成は
 1)液体潤滑剤
 2)増ちょう剤
 3)添加剤
に大きく分類されます。

1.液体潤滑剤
  一般には、基油(Base oil)と呼ばれます。グリース中の成分の80~90%を
 占めています。もっともよく使用されるのは、石油系潤滑油(鉱物油)です。

  使用する目的に応じて、スピンドル油(VG8~22)、タービン油(VG32~80)
 からシリンダ油(VG460~1200)程度までの幅広い粘度のものが使用目的に応
 じて用いられます。また特殊な用途には、合成潤滑油(エステル油,シリコン
 油等)が用いられる事もあります。

  グリースの性質に最も影響を与えるものは、基油の性質です。基油としての
 石油系潤滑油(鉱物油)は原産地、留分、精製法などにより、その組成が異な
 るし粘度も変わリます。

  従ってグリースの基油は単独で使用されることは少なく、鉱物油を数種類組
 合せて、用途に応じて使用されます。一般に高粘度の鉱物油を用いたグリース
 は低速、高荷重および比較的高温の条件で、低粘度鉱物油を用いれば高速、
 低荷重、低温での潤滑に適しています。

  近年多くの合成潤滑油が開発され、基油に用いるグリースの使用が増加して
 います。エステル系合成油(ジエステル、ポリオールエステルなど)、ポリ
 グリコール系合成油、シリコーン系合成油等が使用されています。

  なお、現状で最も耐熱・酸化安定性に優れ、耐薬品性にも優れているのが、
 フッ素系合成油です。ただし非常に高価であるのが欠点で、化学プラント・
 高温乾燥炉・複写機ヒートローラー向けに適しています。

  
2.増ちょう剤
  基油をグリース状にかためるために使用されます。グリース重量の5~20%
 程度を占めています。

  グリースの骨格部分を形成するもので、ほとんどが金属石鹸からなり、グリ
 ース全体の90%以上を占めています。金属石鹸は、脂肪酸とアルカリ金属塩
 (リチウム、カルシウム、ナトリウム等)を反応させて石鹸にしたものです。

  また、金属石鹸系の増ちょう剤では、主に高温での使用に問題があるため、
 ウレヤ樹脂、PTFEなどの樹脂やベントナイト、シリカゲルなど胃の無機物を
 増ちょう剤として使用した非石鹸系グリースも生産されています。

  グリースの性質はこの増ちょう剤の種類により大きく異なり、それぞれ一長
 一短があります。表に増ちょう剤の種類と特徴についてまとめました。

増ちょう材別グリースの特性



  金属石鹸を増ちょう剤に使ったグリースは紀元前から使われているといわれ
 ます。特に第二次大戦後に研究が進み、従来使用されていたカップグリースや
 ファイバーグリースから現在では万能グリースが使用されています。

  また、金属石鹸についても、単一脂肪酸を用いたものから複数の脂肪酸を
 使用した複合石鹸(コンプレックスリープ)を用いて、性質の改善がはかられて
 います。それぞれの増ちょう剤の性質を理解してグリースの選定を行う必要が
 あります。

  
3.添加剤
  グリースの色々な性能を改善、向上させるために、各種の添加剤が使用され
 ています。一般によく使われるグリースの添加剤を以下に示します。

 ①酸化防止剤;油が空気中の酸素と反応して、酸化劣化することを防ぎます。

 ②防錆剤;グリース自身も錆を防ぐ性能はありますが、これれを強化する性質
  をもたせます。

 ③金属不活性化剤または腐食防止剤;一部の非鉄金属(Cu)はグリース,油等
  の酸化を助長します。非鉄金属がイオンになり、油中に溶解して腐蝕の原因
  になります。これを防止する性質を持たせます。

 ④極圧剤;重荷重を受ける潤滑部におて、油膜切れが発生しても、金属に強く
  吸着したり金属と結合して化合物を作り焼付きを防ぎます。
  化学反応により薄膜を形成しますので、固体表面が高温条件下でも効果を
  発揮します。

 ⑤油性向上剤;油性向上剤の分子が固体表面に化学吸着によって薄膜を形成し
  て、境界潤滑性能を向上させます。ただし、この吸着膜は固体表面がある
  温度以上になると、表面にとどまっていることができずに、潤滑性を失って
  しまいます。この温度を転移温度といいます。

 ⑥摩耗防止剤;摩耗防止剤のポリマー分子が摺動部の金属同士の接触を防止し、
  摩擦・摩耗を減少させます。

 ⑦固体潤滑剤;このままでも潤滑剤として効果のあるもので、代表的には黒鉛,
  二硫化モリブデン等があります。主に衝撃荷重性能の向上を目的とします。

 ⑧粘度指数向上剤;温度による粘度の変化を小さくすることを目的とします。
  低温では小さく縮まっていた高分子が、温度上昇に伴い膨張して増粘効果が
  大きくなり、温度上昇に伴う粘度低下を補う役割をします。

 ⑨流動点降下剤;油中のろう分の結晶固化を防止して流動点を下げる働きを
  します。 結晶成長の方向性を利用します。

 ⑨構造安定剤;増ちょう剤の構造を安定化させます。

 ⑩粘着剤または増粘剤;粘着性を増加させ付着性を高める働きをします。
 

  以上の添加剤は、ほとんどが潤滑油にも用いられる添加剤ですが、グリースに
 用いる場合は、添加剤の種類によっては、グリースの構造、すなわち増ちょう剤
 の増ちょう効果をさまたげる場合があります。

  そのため潤滑油と同じ効果を期待するためには、潤滑油に添加する場合の数倍の
 量を添加しなければならない場合もあります。また二種以上の添加剤を同時に用
 いる場合は相互作用により、場合によっては悪影響が出る場合があります。



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