グリース その他のグリース

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グリース

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/12/03 02:23 UTC 版)

その他のグリース

上記のもの以外に、室温では柔らかい固体であるような潤滑剤もしばしばグリースと呼ばれる。しかしながら、それらは油・脂肪酸塩グリースとは異なり塑性流体であるとは限らない。ワセリンのような石油ゼリーもグリースと呼ばれることがあり、食品類を扱うような機械・装置に一般的に用いられている。

シリコングリース

ヒートシンク用のシリコングリース

シリコングリースは不定形シリカフュームを添加したポリシロキサン化合物であり、潤滑剤として用いられ、腐食されにくい。油を主成分としないためゴムシールなど油に弱い部位にしばしば使われる。高温でも安定であり、純粋な形で、または酸化亜鉛等熱伝導率の高い粒子を添加してコンピュータのGPUやCPU 用のヒートシンクを接着する際等に使われる（放熱グリス）。

フルオロエーテルグリース

エーテル (C−O−C) 結合を持つフッ素樹脂は柔軟性に富み、化学的に安定であることから環境調和型のグリースとしてしばしば使用される。デュポン社のクライトックス (Krytox) などが知られる。

製造方法

製造工程はグリースの種類や、求められる性能によって異なる。石鹸型グリースと非石鹸型グリースで大別される。

石鹸型グリース

石鹸型グリースの製造工程には、工程に石鹸の合成（鹸化工程）が含まれる方法（鹸化法）と、含めずに石鹸の完成品が利用される方法（混合法）とがある。鹸化法は1．鹸化工程、2．冷却工程、3．ミリング工程、4．脱泡工程、5．充缶工程に分かれる。また鹸化法は、鹸化工程が常圧で行われる常圧鹸化法と、高圧で行われる加圧鹸化法に分かれる。混合法では1の鹸化工程が無い。各工程について解説する。

1. 鹸化工程

   金属水酸化物の水溶液と油脂類は潤滑油に加えられ、加熱と撹拌を加えられる。すると鹸化反応が起こり、潤滑油を均一に含んだ石けん、すなわち石鹸型グリースが合成される。合成後、不用となった水は取り除かれる（蒸発除去）。鹸化工程が常圧で行われる常圧鹸化法では応用範囲は広く、ほとんどのグリースがこの方法によって製造されている。加圧鹸化法では、鹸化反応から脱水にかかる時間が非常に短い。石鹸に完成品が利用される方法では、鹸化工程は省略される。

2. 冷却工程

   鹸化工程が終わるとグリースは溶融または半溶融まで昇温させられる。次に冷却工程に進む。冷却工程では各グリースに最適な冷却温度、冷却速度、攪拌速度が設定されてグリースは冷却される。またこの時点で添加剤類や追加の基油が添加されて均一に分散させられる。このため、冷却工程は混合工程とも呼ばれる。なお、鹸化工程と冷却工程での過熱、撹拌、冷却など操作の設定は石鹸の立体構造と分散度を決め、グリースの性能の差を生む。例えば、冷却時間を長くすると石鹸繊維は長くなり、短くすると短くなる傾向がある。

3. ミリング工程

   冷却されたグリースは様々な装置（コロイドミル、ロールミル、ニーダー、ホモジナイザー等）を通過して均一化される。コロイドミルやロールミルは石鹸繊維の太さや長さを揃え、かつ、グリース中の密度を均一に分散させる。ミリング工程によってグリースは性能が均一になり、また、滑らかになる。ミリング工程前はグリースの性能や性状は場所によってばらつき、流動性が低い。

4. 脱泡工程

   グリースは脱泡槽に送られる。脱泡槽内は減圧されており、グリース中の気泡は除去される。この工程はグリースの外観価値を高めるほか、貯蔵安定性および潤滑性能の寿命を延ばす。

5. 充缶工程

   脱泡槽から出てきたグリースはフィルターメッシュを通り、グリース中のゴミや異物は取り除かれる。そして、グリースはドラム缶やペール缶などの容器に充填させられる。一般的に容器には1 - 2.5 kgの小缶や、16kgの角缶及びペール缶、180kgのドラム缶がある。容器は規定の表示および包装を付けられる。

非石鹸型グリース

鹸化反応が無いため、石鹸型グリースの製造工程における鹸化工程と冷却工程が無い。潤滑油や増稠剤、添加剤を混合・分散した後の工程は石鹸型グリースと同様にミリング工程、脱泡工程、充缶工程へと進む。

管理方法

グリースの性能を維持するためにはある注意事項を守って保管や運搬、使用をしなければならない。基本的な注意事項はグリースで共通である。正しい注意事項について知るためには製造者に問い合わせるのが良い。

保管方法

屋内保管

基本的にグリースは冷暗所に保管したほうが良い。なぜなら、グリースは酸化されやすいためである。このため、高温多湿や直射日光により劣化する虞がある。屋外、特に直射日光に曝される場合は容器内の空気の膨張や収縮によりグリースは呼吸作用を起こし、水を吸収することがある。屋外の貯蔵では、グランドシートを被せたり、別製蓋で閉じたりすることにより劣化を回避することができる。

横倒しや転倒厳禁

グリースが入った容器を横倒しにしたり転がしたりするとグリース中に気泡が出現する虞がある。なぜなら、グリースは半固体であるため気泡を巻き込みやすいためである。また、グリース中の気泡は抜けにくく、使用中でも抜けないことがある。気泡はポンプ圧送の支障になったり、グリースの酸化を促進したりする。

撹拌に注意

保管中または使用途中の容器内でグリースから油が分離することがある。このときにグリースを不適切に撹拌すると、グリース内に気泡が混入する虞がある。油分離の程度が多少であれば、気泡が入らないように静かに撹拌すると良い。

運搬方法

運ぶときは容器の向きに注意し、常に縦向きにすることが望まれる。一般的に運搬の際は、容器が縦向きを維持するようにし、フォークリフトやドラムポーター、クレーン等で移動させる。運搬器具がない場合はドラムを20度ほど傾けて転がす方法がある。

使用上の注意

異物の混入

異物の混入を防ぐためには次の対策が有効である。不必要に容器の天部を開けて放置しない、不完全な蓋をしない。グリースをベアリングに詰める前に、ベアリングをよく洗浄して異物を取り除く。取扱者の不注意によるウエス、砂、ゴミなどの混入は起こり得るものと考え、取扱者個々人の注意だけに頼らずに設備的・制度的な対策を講じる。グリースの取り扱いにおいて容器やへら等は清浄なものを使用する。また、取り扱い前に手は清潔にしておく。

加熱しないこと

グリースへの加熱はグリースを酸化劣化させ、耐久寿命を短くする。例えば、通常のリチウムグリースは120℃以上の熱を受けると相変化を起し、180℃以上では融解する。相変化や融解の後に温度が室温に戻っても、グリースは初期の正常な状態に復元しない。このような場合、性能が著しく低下する虞がある。

異種グリースの混合

原料の石鹸の種類が同一の場合、グリースの混合による性能低下の危険性は少ないが、できるだけ避けることが望ましい。石鹸が異種である場合、一般に性能は低下する危険性が大きい。下表に石鹸型と非石鹸型の混合による影響を示す。

異種グリースの組み合わせ別の、混合の際の影響の程度

増稠剤	カルシウム	ナトリウム	アルミニウム	リチウム	ベントナイト	シリカ	ウレア
カルシウム	○	△	△	△	×	△	○
ナトリウム	△	○	△	×	×	△	△
アルミニウム	△	△	○	×	×	×	△
リチウム	△	×	×	○	×	△	△
ベントナイト	×	×	×	×	○	×	×
シリカ	△	△	×	△	×	○	×
ウレア	○	△	△	△	×	×	○

○：一般的に両方の性質に応じた変化をする。△：かけ離れた変化をすることがある。×：著しくかけ離れた変化をする。

異種グリースの混合は様々な場面で起こり得る。例えば、塗布したグリースが古くなったため新しく高機能なグリースに切り替えるなど。理想的には塗布箇所を洗浄してグリースを取り除くことが望ましい。しかし、実際の工業現場には洗浄が行われることは少ない。洗浄を行わない場合、必要量以上に給脂量を増加して旧グリースをほぼ完全に押し出すことが推奨される。

空気を混入させないこと

空気の混入を避けるためには、集中給脂、グリースガン給脂、手差しのいずれの場合でも注意や対策をする必要がある。

劣化分析

グリースの劣化分析の第一の目的は、グリースを塗布した潤滑面の潤滑状況を調査することと、その潤滑面の寿命について考察することである。機械部品の潤滑面の寿命および、寿命となる損傷形態やその原因は部品や運転条件によって千差万別である。使用前からのグリースの変化を分析することにより、その潤滑面が蓄積している損傷の形態や原因を特定できる。ただし、グリースの劣化が潤滑面の寿命の到達とは限らない。グリースが同程度に劣化したとしても、ある機械部品や運転条件では潤滑面は寿命となるが、別の場合では引き続き問題なく使用できることが多い。

グリース中の摩耗粉の定性・定量分析は潤滑面の潤滑状況の推定に役立つ。潤滑面の材料が鋼であれば鉄分、黄銅製保持器を有する転がり軸受の場合は銅分、樹脂材料の場合は樹脂成分が摩耗粉となり、定量分析で評価され得る。成分分析は錆やフレッチングなど、用途に特異的な損傷の検出も可能である。

グリースの劣化分析の第二の目的はグリースの劣化の程度を評価すること、そして劣化の原因を推定してその対策を決定することである。グリースの劣化がある程度まで進行するとグリースは十分な潤滑性能を失う（潤滑寿命に達する）。グリースの劣化評価において最も重要な分析項目は稠度である。稠度が増加してグリースが硬化、あるいは減少して軟化すると潤滑寿命となるためである。その他の検査項目として、一般的に、酸価や滴点、銅板腐食が初期値と比べて変化しているかで劣化は判定される。劣化の要因の特定には赤外分光法やフェログラフィ分析が用いられる。グリースの劣化要因は化学的要因（熱、酸化）、物理的要因（機械的剪断、熱、真空、遠心力）、異物の混入（摩耗粉、塵埃、水）の3つである。化学的要因および、摩耗粉や塵埃などによる異物の混入は赤外分光法で判定できる。物理的要因は残油分の定量および、電子顕微鏡による増稠剤の構造変化の観察で判定できる。水分の混入は水分試験で判定できる。

検査操作や分析装置にかけずにグリースの劣化を外見や臭気で判定できる場合がある。一般的にグリースは劣化すると、新品と比べて濃色となり、鼻がツンとするような酸っぱい臭いとなる。その他、明らかなグリース劣化の外観的特徴としては、表面に油が多量に浮く、鉄分の混入で黒色化、水分の混入でグリースが乳化、グリースから水が認められるなどである。

グリースは劣化により硬化（稠度低下）する場合と軟化（稠度増加）する場合のどちらもある。稠度の変化率が±15 - 20%以上である場合、一般的にグリースの交換を検討しなければならない。硬化の原因は遠心力による基油の分離、熱による増稠剤の重合などである。硬化の場合、潤滑面の焼き付きや摩耗が発生している可能性がある。軟化の原因は過剰な負荷による増稠剤の破断、または水の混入が多い。軟化の場合でも潤滑面から漏洩がなければ使用可能である。漏洩が見られれば速やかにグリースの補給や交換などが講じられる必要がある。

滴点は劣化に伴い低下する。一般的な基準では下記のようになると劣化と判定する。

• カルシウム系 50℃以下
• アルミニウム複合系 180℃以下
• リチウム系 140℃以下
• リチウム複合系 200℃以下

赤外分光法はグリース中の成分とその量を分析することができ、比較的簡易な判定方法である。また、酸化防止剤の残量が分かるため、試料がこのまま継続して使用できるか推定できる。劣化要因となる異物（異種グリース、摩耗により金属表面から分散した酸化鉄、樹脂やゴムなどのシール材から滲み出たエステルなど）の混入も検出できる。