(57)【要約】      （修正有）【課題】極圧下においても剥がれ落ちることなく強固に付着して摩擦面を平滑化し、下地を高硬度にして摩擦・磨耗を低減する従来にない摩擦調整剤を提供する。【解決手段】二酸化ケイ素を主成分とし、マグネシウム、鉄を含む天然鉱石から粗砕工程１０１、粉砕工程１０２、微粉砕工程１０３超微粉砕工程１０４、乾燥工程１０５を経て製造された超微粉末からなる摩擦調整剤であって、ベ−スオイル１００ｃｃに対し１〜１０ｇの割合で添加される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化ケイ素を主成分とし、少なくともマグネシウム、鉄を含む天然鉱石の超微粒粉体からなる摩擦調整剤。
【請求項２】
前記超微粒粉体が粗砕工程、粉砕工程、微粉砕工程、超微粉砕工程、乾燥工程を経て製造されることを特徴とする請求項１記載の摩擦調整剤。
【請求項３】
前記超微粒粉体の平均粒径が０．００１〜２．０μｍであることを特徴とする請求項１記載の摩擦調整剤。
【請求項４】
前記超微粒粉体がベースオイルに油中分散されて摩擦面に付与されることを特徴とする請求項１記載の摩擦調整剤。
【請求項５】
前記ベースオイル１００ｃｃに対し１〜１０ｇの割合で添加されることを特徴とする請求項４記載の摩擦調整剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦面を平滑化・高硬度化して摩擦・磨耗を低減する摩擦調整剤（Friction modifier）に関する。
【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素など温室効果ガスの排出削減義務を定めた京都議定書の発効、ＰＭ（粒子状物質）排出基準を満たさないディーゼル車の都内運行禁止、中東産油国の政情不安やＢＲＩＣＳなど新興国の旺盛な原油需要に基づく原油高などにより、低公害、省エネルギーの観点からＰＭ削減、燃費節減などを目的に潤滑油の改良による低摩擦、低摩耗の研究が盛んに行われている。
潤滑油は、固体同士より低いせん断抵抗の油膜を境界面に形成し、２つの固体を引き離すことで境界摩擦を減らし、表面の損傷を防いでいる。
ところが、図３に示すように、間に介在する油膜の厚さ（ｈ）より表面の粗さ（Ｒ）が大きいと、微小突起同士による固体間接触が起こる。
これにより、油膜のせん断抵抗だけでなく、境界面のせん断抵抗も加わるので摩擦抵抗が大きくなる。
そのため、摩擦を減らすには摩擦面を平滑にして表面の粗さ（Ｒ）を油膜の厚さ（ｈ）より小さくし、固体間接触の頻度を少なくする必要がある。
また、磨耗を減らすには表面の下地を高硬度にする必要がある。
【０００３】
潤滑油に摩擦調整剤を添加すると、摩擦面に平坦な被膜が形成されるので摩擦面を平滑化することができる。
摩擦調整剤には高級脂肪酸、高級アルコール、脂肪族アミン、アミド、エステルなどに代表される油性向上剤、硫黄、りん、塩素、有機金属などの化合物を含む極圧添加剤、二硫化モリブデン、グラファイト、セラミック粉末（ボロン系を含む）、テフロン（登録商標）、微細金属粉などの固形材料を含む固体潤滑剤などがある。
このうち油性向上剤は、分子中に長い炭化水素鎖と末端に強い極性基を持つ化合物で、これらの化合物が摩擦面に吸着して被膜を形成する。
極圧添加剤は、高荷重、高温下の極圧潤滑条件において、摩擦面の金属と反応してその金属よりせん断抵抗の小さい硫化鉄などの被膜を形成する。
固体潤滑剤は、例えば硫黄を含む有機モリブデン化合物の場合、摩擦熱などによって分解し、摩擦面に二硫化モリブデンの被膜、いわゆるin-situ膜を形成する。
【０００４】
しかしながら、いずれの被膜も物理吸着によるもので耐荷重性・耐熱性が低く、長時間経過すると摩擦面から離脱してしまう。
特にポリマー系樹脂や油性剤は荷重や熱に弱く、物理的せん断や熱劣化によって容易に摩擦面から剥がれ落ち、効力を失う。
また、塩素化合物は下地金属を腐食し、硫黄化合物は条件によって分解し、硫黄を放出して腐食磨耗を引起し、排気ガス中の有毒物質を増加させる。
セラミックやテフロン（登録商標）はオイルと分離しやすくスラッジ化して沈殿し、エンジンの回転を不安定にして振動や騒音の原因となる。
有機系金属は熱やせん断によって別の化合物に変化し、粒子化してエンジンを破損する危険性がある。
微細金属粉は硬度が高いとシリンダ・ピストンの接触面を磨り減らし、クリアランスが広がってコンプレッションが低下する。そのため、パワーやトルクが低下し、不完全燃焼して白煙や黒煙が増加し、燃費が悪化する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は以上のような点であり、本発明は、極圧下においても剥がれ落ちることなく強固に付着して摩擦面を平滑化し、下地を高硬度にして摩擦・磨耗を低減する従来にない摩擦調整剤を提供することを目的になされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのため本発明は、二酸化ケイ素を主成分とし、少なくともマグネシウム、鉄を含む天然鉱石の超微粒粉体からなることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の摩擦調整剤は、マグネシウム、鉄などの金属元素を微量に含み、二酸化ケイ素を主成分とする天然鉱石の超微粒粉体をベースオイルに油中分散して得られ、摩擦面に付与すると表面を平滑化して摩擦を低減する。
平滑化する理由は次のように考えられる。すなわち、摩擦荷重や摩擦熱などによって原子・分子レベルに分解され、表面の窪みなどより捕獲されやすい場所（捕獲中心）に堆積して核を形成する。
この核はつぎつぎに到着する原子・分子や隣の核の一部あるいは全部と合体して成長し、ある臨界値以上になると安定になる（安定核）。
表面に多数の核ができると、互いに接触、合体して島状になり、島がつながって海峡を残す状態、海峡が埋まった状態を経てついに一様な連続な薄膜になる。
この薄膜は、図２に示すように、微小突起ａの間隙を埋めるように成長し、表面に平坦な被膜ｂを形成する。従って、研磨するのでなく、傷などの荒れを修復して表面を平坦化する。そのため、エンジンのクリアランスが縮小し、シリンダ内の機密性が高まるので、コンプレッションを回復することができる。
【０００８】
同時に摩擦面を高硬度化して磨耗を低減する。
高硬度化する理由は次のように考えられる。すなわち、天然鉱石から放出される大量のマイナスイオンやプラスイオンの働きによって被膜物質と下地金属が電子の交換や共有で結び付き、合金層を形成して化学吸着し、極めて強固に付着する。付着力は合金の破断強度と略等しくなる。そのため極圧下においても被膜が離脱せず、スラッジ化したり、粒子化しないので、オイルを汚したり、エンジンを破損することもなくなる。
【０００９】
また、天然鉱石を粉体原料とするので、下地金属を腐食したり、有害物質を排出することもなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
図１に、本発明を実施した摩擦調整剤の製造工程の流れ図を示す。
まず、天然鉱石をハンマ式、ローラ式、直圧式などの粉砕機で１０〜１００ｍｍ程度の粉砕粒度に粗砕する（ステップ１０１）。
次に、それをシリンダ式のロッドミルやボールミルで０．１〜１ｍｍ程度の粉砕粒度に粉砕する（ステップ１０２）。
次に、それを振動ロッドミルや振動ボールミルで１０〜１００μｍ程度の粉砕粒度に微粉砕する（ステップ１０３）。
次に、それを高速気流中で粒子同士を加速して衝突させる気流粉砕機や遠心力を利用したＣＦミルなどを用いて修復すべき表面の傷の深さに応じ、オイルフィルタを通る大きさの０．００１〜２．０μｍ程度の粉砕粒度に超微粉砕する（ステップ１０４）。
以上により粉体の摩擦調整剤が出来上がる。
次に、この粉体の摩擦調整剤を円錐真空容器回転式の加熱乾燥機などを用いて乾燥させる（ステップ１０５）。
次に、乾燥させた粉体の摩擦調整剤を１００ｃｃに対し付与する材料の種類に応じて１〜１０ｇの割合でＶＨＶＩベースオイル（高粘度指数基油）に添加し、ミキサで攪拌して油中分散させる（ステップ１０６）。
次に、油中分散させた摩擦調整剤を圧送ポンプなどでミキサから取り出し、ゴミなどの不純物をフィルタで除去して容器詰めする（ステップ１０７）。
【実施例１】
【００１２】
以下、本発明の摩擦調整剤の第１実施例（摩擦試験結果）について説明する。
水平な試験テーブルの上に金属板を固定し、その上にＶＨＶＩベースオイルに油中分散した本発明の摩擦調整剤を塗布して４０×４０×３ｍｍの金属板滑り片を載置し、互いに平面接触するようにして均一な接触圧力（８ｋｇ程度）の下においた。
次に、試験テーブルを駆動して金属板滑り片を１００ｍｍ／秒程度の速度で約１０分間相対往復運動させた。
ナノ構造を立体観察する３次元電子顕微鏡で観察した結果、表面の粗さ（Ｒ）は試験前の平均が１２０〜１９５μｍであったのに対し、試験後は１５〜２０μｍに改質された。
また、ダイヤモンド針を用いて計測するビッカース硬度計で測定した結果、表面の硬度は試験前の平均が５３．０〜５８．０であったのに対し、試験後は６０．０〜６５．０に改質された。
なお、本発明の摩擦調整剤は実験の結果、金属だけでなくプラスチックなどの有機材料やセラミックなどの無機材料に対しても有効である。
【実施例２】
【００１３】
次に、本発明の摩擦調整剤の第２実施例（排気ガス・燃費測定結果）について説明する。
ガソリン車を対象にエンジンの回転部分、摺動部分、オイルラインなどにこびり付いたカーボンやスラッジを溶剤できれいに洗い流した後、ＶＨＶＩベースオイルに油中分散した本発明の摩擦調整剤をエンジンオイルに注入して注入前と注入後の排気ガスの排出量と５００ｋｍ走行時の燃費を測定した。
その結果、図４の表に示すように、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）はそれぞれ平均９５．４１％、９６．３２％低減し、燃費は平均２３．２２％向上した。
また、アイドリングが安定し、エンジンの振動や騒音が減少し、パワー・トルクが向上した。
【実施例３】
【００１４】
次に、本発明の摩擦調整剤の第３実施例（ＤＳ測定結果）について説明する。
ディーゼル車を対象にエンジン洗浄後、ＶＨＶＩベースオイルに油中分散した本発明の摩擦調整剤をエンジンオイルに注入して注入前と注入後のＤＳ（ディーゼル黒煙）排出量を測定した。
その結果、図５の表に示すように、ＤＳは平均６７．３４％低減した。
また、同様にアイドリングが安定し、エンジンの振動や騒音が減少し、パワー・トルクが向上した。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を実施した摩擦調整剤の製造工程の流れ図である。
【図２】摩擦面にできる被膜の模式図である。
【図３】油膜の厚さと表面の粗さの関係を示す模式図である。
【図４】摩擦調整剤の注入前後の排気ガス・燃費測定結果図表である。
【図５】摩擦調整剤の注入前後のＤＳ測定結果図表である。
【符号の説明】
【００１６】
ａ        微小突起
ｂ        被膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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