グリース
樹脂への影響が小さくなるよう設計されたグリース。樹脂と接触する(樹脂-樹脂、樹脂-金属の潤滑)、あるいは接触する可能性のある個所での潤滑に使用される。耐樹脂性がないグリースでは樹脂の潤滑においてスティックスリップ、異音、摩耗が生じやすい。特にエステル系グリースの場合、エステル系の基油は樹脂組織に浸透しやすく、樹脂折れやひび割れを起こす。耐樹脂性グリースは塗布面近傍への基油の拡散が少なく(このことを、耐拡散性が高いと表現する)、AV・OA機器等の光学部品やテープの汚染防止につながる。また、手触りが滑らかかつべたつきがない(このことを、フィーリング性が高いと表現する)。フィーリング性は、ステレオボリューム等、手動操作時の滑らかさが必要な摺動部品で必要とされる。耐樹脂性グリースの例として、基油として合成炭化水素油、増稠剤として汎用型のリチウム石けん系と耐熱性型のジウレア系が採用されている。
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。
日本工業規格では用途別にグリースを7種類に分類している。各分類項ではグリースの成分、性能、および稠度番号が定められている。
各分類項について説明する。
一般用グリース 1種 ― 増稠剤にカルシウム石鹸を用い、耐水性が高いグリース。1号、2号、3号、4号で滴点はそれぞれ80°C以上、85°C以上、85°C以上、90°C以上であり、熱に弱い。水洗耐水度(38度、1時間)は質量分率20%以下。水分の規定上限が存在する。 2種 ― 増稠剤にナトリウム石鹸を用い、耐熱性が高いグリース。滴点は170°C以上。水に弱い。水洗耐水度の規定は無い。
転がり軸受用グリース 1種 ― 主に基油と増稠剤から成り、機械的安定性、耐水性、および防錆性が良好なもの。 2種 ― 1種の特性に加え、低温性が優れているもの。 3種 ― 2種の特性に加え、耐熱性が優れているもの。
増稠剤がリチウム石鹸であるグリース。最高使用可能温度は130 - 150°Cと耐熱性に優れ、さらに耐水性や機械的安定性も高い。最も欠点が少ないグリースとされ、万能型グリースや汎用グリース(マルチパーパスグリース multi purpose grease)と位置づけられる。リチウムグリースの使用で潤滑分野の80%は満足することができると考えられている。特に、中小型のボールベアリングに広く採用されている。グリースの中でとりわけ生産量が高く、米国で58%(2004年)、日本で58%(2014年)である。リチウム石鹸には牛脂系とひまし油系があるが、ひまし油系でより機械的安定性は高い。他の石鹸型グリースと混合すると性質が著しく変わる可能性が高い。
グリースは非ニュートン流体の塑性流体であり、加わられる剪断応力によってその粘度を変化させる。これに対して液体の潤滑油はニュートン流体であり、一定の温度では剪断応力に関わらず粘度が一定である。潤滑油のようなニュートン流体の(絶対)粘度はニュートンの粘性法則の比例定数(粘性係数)であり、計算者は剪断速度と掛けることによって剪断応力を導き出すことができる。このようにニュートン流体とグリースで粘度の意味合いと用途が大きく異なる。絶対粘度と区別するため、グリースのような非ニュートン流体の粘度は見かけ粘度(apparent viscosity)という。
剪断応力がない、または非常に小さいとき、グリースは固体である。流動性はない。このとき、グリース内部では増稠剤の繊維状の高分子同士は化学的な相互作用により結合している。この結合の発生を架橋(cross-linking)という。この相互作用により繊維は網目状の立体構造(網目構造、network structure)を形成している。グリース内部で基油は網目構造の間隙を満たしている。この網目構造が、微小な剪断応力範囲でグリースを固体にしている。
実験室で使われるグリース。左はクライトックス、右はシリコングリース。使いやすいように注射器に入れられている
アピエゾン (Apiezon)、シリコングリース、フルオロエーテルグリースがコックやガラス器具のすり合わせ用の潤滑剤として一般的に用いられる。グリースはすり合わせが固まって取れなくなることを防いだり、高真空系での空気漏れを防ぐ。
アピエゾンや類似の炭化水素を主成分とするグリースは高真空を作る際に最も適している。また、大部分の有機溶媒に可溶である。そのためペンタンやヘキサンを使ってふき取ることが容易であるが、反応混合物を汚染しやすい。
シリコングリースはアピエゾンやフルオロエーテルグリースよりも安価である。比較的不活性であり、普通は反応に影響を及ぼすことはないが、これも反応混合物を汚染しやすく、化合物の構造決定に用いられる H NMR で δ 0 付近のピークとして検出される。溶媒を使ってふき取るか、細かい構造を持つ器具の場合はアルカリバスに浸すことによって除去できる。
フルオロエーテルグリースは溶媒、酸、塩基、酸化剤に対して安定である。しかしながら高価であり、また除去することが困難である。
グリースの漏洩度とは、規定量だけグリースを充填されたホイールハブを規定の条件で回転したときにホイールハブおよび軸受から漏洩したグリースの総重量である。測定方法は日本工業規格において「JIS K 2220:2013 グリース 17 漏えい度試験方法」で規定されている。
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。
↑ ある平面にグリースを塗布して平面だけを動かしたとき、グリースにおける平面との接触面に、平面の運動方向と平行な力が加わる。この力を剪断力という。剪断力の大きさを接触面の面積で割った数値を剪断応力という。剪断応力の単位はPa、またはN/mである。例えばグリースを塗布した軸に軸受けをはめた後に軸を高速回転させた場合、回転の描く円の接線方向でグリース(の接触部)に生じる力が剪断力である。