潤滑油研究

環境にやさしい省エネグリース

グリース

グリースは、自動車の各種部品や、工業用機械などの各装置に用いられ、軸受の円滑な運動に大きな役割を持ち、グリースの存在をなくしては装置が動かないと言っても過言ではありません。
近年の社会全体の省エネ志向から、グリースにおいても省エネ効果のあるグリースが求められています。

省エネグリースのコンセプト

グリースは、通常の潤滑油と異なり、基油と添加剤、これらを保持する増ちょう剤の大きく3つの成分で構成されています。
増ちょう剤は電子顕微鏡で見ると、繊維が網目状に絡み合った形をしており、スポンジのように油を保持します。グリースによる省エネ実現にはこの3成分の配合の最適化が必要となります。

図:省エネグリースの設計(ストライベック曲線)

省エネグリースの設計は以下のとおりになります。
グリースによる省エネは、摩擦係数の低減により効果が得られます。図の潤滑状態と摩擦係数を表すストライベック曲線において、油膜が介在する流体潤滑領域では、基油の低粘度化、低摩擦化により撹拌抵抗の低減を図ることが重要です。また、油膜が破断し金属接触が起こる境界潤滑および混合潤滑領域では、増ちょう剤と添加剤の最適化により摩擦、摩耗の低減を図ることが重要となります。

また、軸受内のグリース分布状態による抵抗の違いについても考慮する必要があります。図に示すように、軸受内ではボールが通るとグリースが押しのけられます。このとき、ボールが通った後にグリースが付着してしまうチャーニングと呼ばれる状態では、ボールが回転するときにグリースから受ける抵抗(撹拌抵抗)が大きくなってしまいます。一方で、チャネリングと呼ばれる状態では、ボールにグリースがほとんど付着しないため、その抵抗が小さくなります。省エネグリースとしては、チャネリング状態に適切に移行することが望ましく、そのためには流動しすぎず、その場に留まる性質をグリースに持たせる必要があります。


グリース特有の流動特性に基づく考え方(転がり軸受内での流動)

図:軸受内部のグリースの挙動(チャーニング、チャネリング)

グリースの流動特性

一般的に、リチウム石けんグリースよりもリチウムコンプレックスグリースの方がより強固な繊維を持ち、その場に留まりやすい流動特性を持つため、チャネリング状態になりやすいといわれています。当社ではその様子を中性子を用いることで立体的に観察することに成功しました。
中性子は金属を透過しやすくグリースに吸収されやすいという特性を持つため、金属製軸受内のグリースの流動状態を可視化できます。リチウム石けんグリースの場合、軸受内でボールへの付着が多く、チャーニング状態になっているため、撹拌抵抗が大きいことが分かります(図上)。一方で、リチウムコンプレックスグリースの場合は、ボールへの付着が少なく、チャネリング状態になっているため、撹拌抵抗が小さい状態が維持されていることが分かります(図下)。

図:軸受内部のグリース挙動の観察結果(中性子線イメージング)
「J-PARC MLF BL22(螺鈿)課題番号:2019B0229」
中性子イメージング法を用いた玉軸受内グリースの流動観察、トライボロジー会議2020秋別府、E16

省エネルギーグリース「タフリックスグリースMP2」の開発

私たちは、グリースの3大成分を最適化し、省エネを実現するグリース「タフリックスグリースMP2」(以下、「タフリックスMP2」と表記)を開発しました。
基油には撹拌抵抗低減のための低粘度基油、また、増ちょう剤にはチャネリング状態により撹拌抵抗が低減できるリチウムコンプレックス、添加剤にはすべり抵抗を低減させるモリブデン系摩擦低減剤を適用しています。

タフリックスMP2の省エネ特性

図:グリースの省エネ性試験装置

図に示す試験装置を用いて、モータで消費される電力量および軸受内部の温度を測定しました。消費電力量は最大11%低減し、軸受部の温度上昇を最大10℃抑制する効果が確認されており、省エネ性において非常に優れている結果が得られています。

省エネグリースの適用箇所

タフリックスMP2は、あらゆる設備に適用可能です。表に示す各種設備、潤滑箇所では、省エネ効果・消費電力量の削減により稼働効率が改善され、また、温度上昇抑制により軸受の寿命が伸び、保全作業の手間が削減されます。
タフリックスMP2は極圧性、耐熱性、耐水性、長寿命などのあらゆる性能を兼ね備えた万能タイプのグリースです。

製品紹介はこちら

設備 潤滑箇所
適用箇所 建設機械
農業機械
エンジン周辺、ホイール、プロペラシャフト、ダンパー、旋回装置、ペダルなど
鉄道 車軸、主電動機など
産業機械 圧延機ロール、連続鋳造設備、焼結設備、パレット台車、クレーン、荷揚げ設備など
工作機械、電動機モータ、直動装置、減速機、真空ポンプ、コンプレッサー、チェーン、ロボット、ファンなど
家電 掃除機、洗濯機、エアコン、換気扇、複写機など