工学

グリスの用途、モリブデン、ウレア、シリコンの違い、温度や粘度

グリスとは?

グリスとは一言でいえば滑りを良くする潤滑油です。ですから、モノとモノが重なる場所に塗ります。振動したり回転したり動く部分には大抵グリスが塗られています。
モノ同士が合わさって動く時には必ず摩擦が生じます。摩擦が大きければ動かすのに大きなエネルギーが必要です。ここにグリスを塗ると摩擦が少なくなり、スムーズに動くようになります。例えば自転車ならタイヤ軸部分、ブレーキの駆動部、チェーン、サスペンションなどにグリースが使われています。

回転しているところや上下運動しているところなどに塗られています。例えば、自転車のタイヤの車輪軸、ギアなどの回転部位、空気入れのポンプ、サスペンションなどの上下運動する箇所に塗って部品同士がこすれることによる摩耗を防ぎ、潤滑させることによってスムーズに動かせるようにしています。

グリスの性質・セッティング

グリスは粘度が高い半固体状の潤滑油です。

グリスの使用する場所にもよりますが、擦れ合いが激しければ、当然、熱が発生するため、熱に強く、蒸発したり、柔らかくなって飛び散らないような性質があることが求められます

グリスは擦れ合う面と面の間に挟まることによって面同士の摩擦による部品のすり減りを防いでいます。
面同士の間に潤沢に潤滑剤が存在している状態は流体潤滑と呼ばれていて、粘度が高いほど高圧力下でも潤滑させることができます。(後に詳しく)

面と面の間に薄い油膜が張った状態での潤滑を境界潤滑といって、グリースのごく薄い分子の膜で潤滑しています。分子の膜と聞くと薄すぎないか?というように思うかもしれませんが、薄くても十分に摩擦を低下させることが可能です。厚い方が良いと思って塗りすぎても良いことはありません。

グリスのセッティングは難しく、粘度を上げすぎても抵抗が大きくなり、発熱してしまうし、下げすぎると飛び散ったり、油膜が破断して潤滑されなくなったりするので大変です

グリースの組成

グリスは基油増ちょう剤添加剤の三つからできています。
グリスは基油別、増ちょう剤別などに分類できます。

基油の分類

基油:基油はグリースの基となる油の種類です。
大きく分けて石油からとれる鉱物油と化学合成して作られる合成油に大別されます。

1.鉱物油(石油パラフィンなどであり、大部分のグリースに使用)

2.合成油
エステル系:潤滑性が非常に高い、引火しにくく熱安定性が高い、低温でも固まらない(流動点が低い)
耐油性や耐水性が低いのが欠点。ゴムを膨張させる傾向あり

ポリ-α-オレフィングリース(PAOグリース): 潤滑性、低温流動性、耐熱、酸化に強い。PC、ABS樹脂等を侵す

パーフルオロポリエーテル(フッ素グリース):耐熱性、耐水性、化学的な変化に強く安定性が非常に高い、プラやゴムにも適する。高温に強いが分解すると有害なガスが発生する可能性がある。

シリコーングリース:シリコンオイルが基油のグリース。耐熱、耐寒性、化学的安定性に優れる。ゴムやプラを侵さない。

フェニルエーテルグリース:最高の耐熱性、耐酸化性を持つ。欠点として流動点が高く、粘度指数も低い。温度が高く、高圧の軸受などに向く

増ちょう剤の分類

石鹸系
脂肪酸とのアルカリ金属塩である石鹸は増ちょう剤として使用される。
1.カルシウムグリース
耐水性が高い。温度が高いところは不向き

2.ナトリウムグリース
ファイバーグリースとも言われる。欠点として耐水性が弱いこと(ナトリウム塩は水に溶けやすい)

3.アルミニウムグリース
なめらかなグリース。付着性が良いが、高温に適さない

4.リチウムグリース
耐熱、耐水性が良い。万能グリースとして最も使用されている。とりあえずこれ使っとけ的な立場にある。

二硫化モリブデンが添加されている場合、高回転、高負荷耐性が上がります。これがモリブデングリスが自動車などの軸受(回転を支える部分)、ベアリングによく使われる理由です。

参考

MonotaROは業務用製品を取り扱うオンラインショップです。グリスの種類と特徴についてのまとめが載っています。

まーさんのグリスの使い方の解説動画です。少し長いですが目で見て分かります。

同じくグリスの使い分けに関する動画です

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こめやん
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こめやんは理学博士です!化学の面白さと学ぶメリットを少しでも伝えるために日々頑張ります! ツイッターにて疑問点や依頼などを募集しています! 論文の和訳やレポートのチェックなどでもお気軽にお待ちしております

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