潤滑技術の革新と進展

潤滑はあらゆる機械システムの生命線です。高性能車のエンジンであれ、産業機械の複雑なコンポーネントであれ、摩擦を低減し、摩耗を最小限に抑え、最適なパフォーマンスを保証します。エンジニアや自動車愛好家にとっても、潤滑技術の革新と進歩を理解することは、それぞれの分野で効率、安全性、寿命を維持するために非常に重要です。

潤滑技術の歴史的概観

初期の始まり

潤滑剤の使用は古代文明にまで遡ります。エジプト人はピラミッドの石の間の摩擦を減らすためにオリーブオイルを使用しましたが、ローマ人は戦車の車輪に油を塗るために動物性脂肪を使用しました。これらの初歩的な方法は、現代の潤滑技術の基礎を築きました。

産業革命

産業革命により、潤滑技術は大きく進歩しました。蒸気エンジンと複雑な機械の出現により、より洗練された潤滑剤が必要になりました。鉱物油は動物油や植物油に取って代わり始め、温度安定性が向上し、耐用年数が長くなりました。

20世紀の発展

20 世紀には合成潤滑剤が誕生し、業界に革命をもたらしました。これらの製造されたオイルは、極端な条件下でも優れた性能を発揮し、航空、宇宙探査、高速自動車用途の進歩への道を切り開きました。

潤滑における最近の技術革新

ナノ潤滑剤

近年の最も画期的な進歩の 1 つは、ナノ潤滑剤の開発です。これらの潤滑剤には、潤滑特性を強化するグラフェン、二硫化モリブデン、カーボン ナノチューブなどのナノ粒子が組み込まれています。ナノ潤滑剤は、摩擦を低減し、耐荷重能力を高め、熱安定性を向上させます。

イオン液体

イオン液体は、室温で液体であり、優れた潤滑特性を有する塩です。これらは不揮発性、不燃性であり、優れた熱的および化学的安定性を備えています。これらの特性により、イオン液体は航空宇宙や大型産業機械などの高温高圧の用途に最適です。

バイオベースの潤滑剤

環境への懸念が高まる中、持続可能な代替品の需要により、バイオベースの潤滑剤の開発が行われています。植物油や動物性脂肪などの再生可能資源に由来するこれらの潤滑剤は、生分解性があり、毒性が低いです。この分野のイノベーションにより、酸化安定性と全体的な性能が向上し、幅広い用途に使用できるようになりました。

スマート潤滑システム

IoT (モノのインターネット) とセンサー技術の統合により、スマート潤滑システムが誕生しました。これらのシステムは潤滑剤の状態をリアルタイムで監視し、粘度、温度、汚染レベルに関するデータを提供します。これにより、予知保全が可能になり、ダウンタイムが削減され、機械の寿命が延びます。

潤滑技術の今後の動向と進歩

自己修復潤滑剤

損傷を受けても自己修復できる自己修復潤滑剤を開発する研究が進行中です。これらの潤滑剤には、潤滑剤が損傷すると放出される修復剤が充填されたマイクロカプセルが含まれており、元の特性が回復します。

高度な添加剤

潤滑の将来は、基油の性能を向上させる高度な添加剤の開発にもかかっています。これらの添加剤は、摩耗、腐食、酸化に対するさらなる保護を提供し、機械システムのエネルギー効率を向上させることさえできます。

新しい潤滑技術の影響

パフォーマンスと効率の向上

潤滑技術の革新は、エンジニアリング部門と自動車部門の両方で性能と効率の向上につながります。高度な潤滑剤が摩擦と摩耗を軽減し、よりスムーズな動作とより長い保守間隔を実現します。

環境上の利点

環境に優しい潤滑剤への移行は、環境に大きなメリットをもたらします。バイオベースおよび合成潤滑剤は、機械や車両の二酸化炭素排出量を削減し、持続可能性の目標に貢献します。

コスト削減

高度な潤滑剤は初期費用が高くなる可能性がありますが、長期的なメリットとしては、メンテナンスコストの削減、ダウンタイムの短縮、機器の寿命の延長などが挙げられます。これにより、企業と消費者にとって同様に全体的なコストが削減されます。

潤滑技術を支える基幹産業

自動車産業

自動車産業は、潤滑技術に大きく依存している主要分野の 1 つです。合成油やスマート潤滑システムなどのイノベーションにより、自動車部品の効率、信頼性、寿命が大幅に向上しました。エンジンからトランスミッション、サスペンション システムに至るまで、車両のあらゆる可動部品がスムーズに動作するには、効果的な潤滑が必要です。特に高性能エンジンには、摩擦を低減し摩耗を防止しながら、極端な温度と圧力に耐えることができる潤滑剤が必要です。

製造・産業用機械

製造分野では、産業機械が適切に機能するために潤滑技術が重要です。コンベア ベルト、プレス機、CNC 機械などの機器は、摩耗を最小限に抑え、ダウンタイムを削減し、生産性を最適化するために一貫した潤滑を必要とする多数の可動部品に依存しています。熱安定性と耐荷重能力が強化された高度な潤滑剤により、産業用機械が厳しい条件下でも継続的に稼働できるようになり、効率の向上とコスト削減につながります。

航空宇宙産業

航空宇宙産業は、航空機の安全性と性能を確保するために最先端の潤滑技術に大きく依存しています。この分野で使用される潤滑剤は、高地、温度変化、重大な機械的ストレスなどの極端な条件下でも確実に機能する必要があります。合成潤滑剤およびナノ潤滑剤は、ジェット エンジン、油圧システム、その他の重要なコンポーネントで一般的に使用されており、必要な保護を提供し、飛行中の機械的故障のリスクを軽減します。

エネルギー生産

発電所や風力発電所などのエネルギー生産施設も、設備を維持するために高度な潤滑ソリューションに依存しています。タービン、発電機、その他のエネルギー生産機械には、高負荷、極圧、さまざまな環境条件に耐えられる潤滑剤が必要です。効果的な潤滑は、運用コストを削減し、ダウンタイムを最小限に抑え、重要な機器の寿命を延ばすのに役立ち、それによって安定した効率的なエネルギー供給が保証されます。

海洋産業

海運や海洋掘削作業などの海洋産業では、海上の過酷な環境に対処するための堅牢な潤滑ソリューションが必要です。船舶用エンジン、プロペラ、およびその他の機械システムは、塩水、高圧、および変動する温度にさらされます。特殊な船舶用潤滑剤は、耐腐食性、極端な条件に耐え、信頼性の高い性能を提供するように配合されており、船舶や機器の安全性と効率性を確保します。

飲食業界

食品および飲料業界では、潤滑は加工機械や包装機械の動作において重要な役割を果たします。食品との偶発的な接触に対して安全な食品グレードの潤滑剤は、機器のスムーズな機能を確保しながら衛生基準を維持するために使用されます。これらの潤滑剤は、厳しい規制要件を満たし、耐水洗性、酸化安定性、非毒性などの特性を備えている必要があります。

これらの多様な産業にサービスを提供することで、高度な潤滑技術は現代エンジニアリングの基礎であり続け、世界中の無数の機械システムのスムーズな動作、安全性、効率を確保しています。

進化し続けるこの分野に追いつく

潤滑技術の分野は常に進化しており、性能、効率、持続可能性を向上させる革新をもたらしています。エンジニアや自動車愛好家は、常に最新情報を入手し、これらの進歩を採用することで、システムがスムーズかつ効率的に動作することを保証できます。

合成油の進化

合成油はその導入以来、長い進歩を遂げてきました。 1970 年代に遡る従来の鉱油の使用では、負荷や高温条件下での能力が限られていることがわかりました。最も過酷な条件下でもエンジンの安定した動作を確保できる、より効果的な潤滑剤を作成する必要がありました。合成油が解決策でした。

長年にわたる添加剤の強化、低蒸発配合、生分解性オイルの開発などの改良技術により、合成油とモーターオイルは現代のエンジンの効率的な動作に不可欠な成分になりました。

さらに、酸化と劣化のプロセスを最小限に抑えてオイルの寿命を延ばす技術も導入されています。これにより、車両の運用コストが削減されるだけでなく、環境にも優しくなります。

高度な潤滑剤によりエンジン効率が向上

最新の潤滑剤の主な役割は、エンジンを極端な温度や高負荷から保護することです。エンジン保護技術の革新のおかげで、配合が改良された最新の自動車用潤滑剤には多くの利点があります。

• これらは、エンジンの金属部品の表面に強力な保護膜を形成するのに役立ち、可動部品間の摩擦を最小限に抑え、摩耗を軽減し、過熱を防ぎます。さらに、内部摩擦の低減によりエンジンのエネルギーが節約され、燃料コストと有害な排出物を大幅に削減できます。
• 合成油は堆積物や酸化に対する耐性が高く、エンジンをよりクリーンに作動させることができます。
• これらの潤滑剤を使用すると、エンジンの状態を正常に維持し、エンジンのパフォーマンスを向上させ、オイル交換間隔を延長することができます。

要約すると、エンジン保護技術と合成油の新たな開発は、すべての主要なエンジン システムを確実に保護し、その寿命を延ばし、自動車の耐久性、経済性、環境への優しさに貢献していると言えます。

潤滑剤のナノテクノロジー: 未来はここにあります

自動車産業におけるナノテクノロジーは、エンジンの効率と耐久性を向上させる新たな機会を提供します。合成油の組成に含まれるナノ粒子は、その特殊な特性により、エンジンの動作を大きく変化させ、性能を向上させ、摩耗を軽減することができます。

ナノテクノロジーにより、オイルに微粒子を添加し、すべてのエンジン可動部品を正確かつ均一にカバーすることが可能になります。これらの粒子は金属表面に薄い膜を形成し、摩擦を効果的に低減します。圧力や高温下で油膜が破壊される可能性がある従来の潤滑剤とは異なり、ナノ粒子はより弾力性があり、より長期にわたる保護を提供します。

さらに、ナノマテリアルは自己修復性があり、エンジン表面の微細な亀裂や損傷を「埋める」ことができ、エンジンの寿命とエネルギー効率を向上させることができます。この能力は、高回転数または高温環境で動作する今日の高性能エンジンにとって特に重要です。

ナノテクノロジーはエンジン保護技術の新たな「踏み台」であり、車両に信頼性と耐久性を提供します。

環境に優しく持続可能な潤滑剤

環境に優しく持続可能な合成油の生産は、従来の石油化学成分の代わりに新しい資源の使用に基づいています。生合成油は植物油や加工油脂などの天然素材から生産されており、優れた潤滑特性と従来の製品に匹敵する品質を備えています。これらのオイルは、自然への影響が少なく、より早く分解されるだけでなく、天然燃料への依存も軽減されます。

新しい技術と添加剤の使用により、これらのモーター オイルは次の機能を備えています。

• 酸化に対する高い耐性により、エンジンの寿命とオイル交換間隔が延長されます。
• 鉱物に比べて有害な物質の蒸発と放出が大幅に少なく、有害なガスの排出を削減します。 
• 耐久性が向上し、オイル交換の頻度が減り、その結果、オイルの使用量が減り、リサイクル施設や埋め立て地への負担が軽減されます。

潤滑油の製造に生合成材料を使用することは、車両の性能を向上させるだけでなく、私たちのより環境に優しい未来にもつながります。これは長期的には、今日の需要を満たす、より環境に優しく、より効率的な車両の開発に役立ちます。

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しかし、さらに多くのことが起こります。 

世界中での人口増加、都市化の進行、その他広範な人口動態の変化により、モビリティに対する私たちの考え方が根本的に変わり始めるでしょう。コネクテッド、自律、共有、電気技術（総称して CASE テクノロジーと呼ばれることが多い）やその他のブレークスルーは、今後数年間で個人用自動車の概念を一変させる可能性があります。そしておそらく最も重要なことは、現在進行中の脱炭素化と持続可能性への取り組みが急速に成長しており、あらゆる用途の潤滑剤に新たな影響を広く及ぼすことになるでしょう。 

これらすべてを念頭に置いて、今年私たちが注目している最も影響力のある 3 つのトレンドと、それらが世界中の潤滑剤マーケティング担当者や専門家にとって何を意味するかを以下に示します。

トレンド #1: サステナビリティへの取り組みがレベルアップする

添加剤や潤滑剤のビジネスは確かにさまざまな形で持続可能性に貢献してきましたが、業界関係者は今後数年間に新たな課題や機会が訪れることを期待する必要があります。 

たとえば、欧州の法律では、2025 年に登録される新車 (小型車と大型車の両方) の車両平均 CO2 排出量を 2021 年のレベルより 15% 低くすることが義務付けられています。これらの要件を満たすために、自動車メーカーはより低粘度のエンジン オイルを採用することが増えており、現在では SAE 0W-20 エンジン オイルが多くのエンジンの工場充填オプションとして使用されています。 

さらに、車両の寿命を通じて CO2 パフォーマンスを確実に維持することを目的として、「運行中検証」ルールを導入する計画が開発中です。そのため、一部の相手先商標製品製造業者 (OEM) は、車両の寿命全体にわたって同じエンジン オイル仕様と粘度グレードを使用することを要求するなど、より厳格な整備を採用しています。

一方、米国環境保護庁（EPA）は最近、2027～2032年モデルの車両に対する厳格な新たな排ガス規制を発表した。これが、2020 年に最初のライセンスを取得したばかりの ILSAC GF-6 の後継である ILSAC GF-7 が 2025 年の第 1 四半期までに要求されている理由の 1 つです。ILSAC GF-7 の仕様要求には、幅広いパフォーマンス特性にわたる重要な改善が含まれており、業界は 2024 年を通じて、この仕様で要求されている次のような改善に関連するテクノロジーの証明に集中的に焦点を当てます。

• ピストンの清浄度の向上
• 燃費の向上
• 古いオイルにおける低速プレイグニッション (LSPI) に対する保護
• ガソリン微粒子フィルター (GPF) の採用増加に対応するための適応
• タイミングチェーンの摩耗の軽減
• オイルの圧送性
• ゲル化性能
• 新しいシールエラストマー材料との材料互換性。

他の地域では、政府機関が内燃機関（ICE）の完全禁止を提案している。たとえば、ICEを搭載した自動車の禁止は、2050年までにネットゼロエミッションを達成するという欧州連合の計画の主要な要素となることを目的としており、2035年までに新しいディーゼル車とガソリン車の販売を全面禁止することが提案されている。米国では、カリフォルニア大気資源委員会（CARB）が2023年に、州内での新しいディーゼル車またはガソリン車の販売を2035年までに段階的に廃止する規則を最終決定した。 2026年から販売される新車、SUV、小型トラックの35％をゼロ・エミッション車にすることが義務付けられ、2030年には68％、2035年には100％に増加する。2022年にはカリフォルニア州で販売された新車の約16％がゼロ・エミッション車となった。この規則は、ゼロエミッション車に関する耐久性、保証、その他の規定も定めています。

最後に、多くの業界も環境に優しい潤滑剤を求めています。毎年、機械の浸出、流出、不注意な廃棄により、かなりの量の工業用液体が環境に漏洩しています。世界が環境への意識を高めようとするにつれ、そのような損失の影響を最小限に抑えることがますます重要になってきています。だからこそ、環境に許容される潤滑油 (EAL) の需要は 2024 年以降も成長し続けるでしょう。 EAL は、従来の潤滑剤と比較して、生分解性、非生体蓄積性、および水生生物に対する最小限の毒性に関する規制基準を満たすことが証明されている流体配合物です。

これらの対策を総合すると、持続可能性への取り組みにおける新たな常態、つまり完成した潤滑油製品の性能向上が継続的に必要となることを示しています。次世代エンジンオイルは、新しいエンジン技術が世界中の新しい排出基準に適合できるようにする必要があり、この課題に対処するには配合と添加剤の化学における根本的な変更が必要になります。 EAL の場合、市場がもたらす機会を掴もうとするマーケターにとって、完全な再定式化が必要となります。従来の液体に最も一般的に使用されている添加剤の多くは、EAL に求められる環境基準を満たしていません。 

トレンド #2: 新興テクノロジーにより限界がさらに押し広げられる

新しい持続可能性要件に加えて、潤滑剤にとってさらなる課題をもたらす新しい形態のモビリティの導入も目の当たりにしています。

ICE 分野では、OEM は従来の化石燃料よりも優れた環境および持続可能性プロファイルを維持する幅広い代替燃料を模索しています。これらには、水素、天然ガス、バイオ燃料、電子燃料 (合成ガソリンとも呼ばれる) が含まれます。これらはそれぞれ、ガソリンやディーゼル燃料とはまったく異なる潤滑剤の要件を持っている可能性があります。 

たとえば、バイオ燃料には酸化と清浄度に関する課題があります。バイオ燃料は十分に確立されているため、これらの課題はよく理解されています。しかし、特にバイオ燃料の国内生産が豊富なラテンアメリカでは、バイオ燃料の使用は 2024 年以降も増加し続けることが予想されます。これらの市場で競争したい潤滑油販売業者は、準備を整える必要があります。 

他の代替燃料は全く新しい課題を引き起こすでしょう。たとえば、水素は、燃焼プロセス自体、空燃比、点火エネルギー、火炎速度、自己発火温度、拡散率、消火距離、密度においてガソリンとは異なります。これらの要因は、このような用途で潤滑剤に求められる性能特性に大きな影響を与える可能性があります。 

そしてもちろん、自動車産業の電動化も進行しており、潤滑油市場に今後も大きな影響を与え続けるでしょう。たとえば、多くの第一世代の e アクスル (バッテリー電気自動車 (BEV) で使用されるトランスミッションなど) は、電気モーターがトランスミッション液から密閉された状態で設計されており、トランスミッションの設計は通常、単一のギア比で構成されていました。 

OEM が効率性の向上、航続距離の向上、e アクスルのコストと重量の削減を目指す中で、この状況は変化し進化しており、その影響は 2024 年以降に現れるでしょう。第 2 世代の e アクスル設計の多くは、トランスミッション自体に電気モーターを内蔵しており、電気モーターはトランスミッション液にさらされたままになっています。液体は、銅の腐食を防ぎ、モーターを最適な温度に保ちながら、以前と同じ機能をすべて実行する必要があります。さらに、マルチスピード e アクスルはクラッチの摩擦性能のバランスも整えます。これらの要求には、現在入手可能なものとは大きく異なる特別に配合されたトランスミッション液が必要となります。

トレンド #3: インダストリー 4.0 は包括的な新たな効率を推進します

インダストリー 4.0 (スマート マニュファクチャリングまたは第 4 次産業革命とも呼ばれる) は、企業が全世界市場で製品を製造、改良、流通する方法を根本的に変えています。その影響は重大かつ広範囲に及びます。

潤滑油市場にとって、インダストリー 4.0 の主な影響は、潤滑油がどのように選択、消費、評価されるかに関係します。これらのプロセスはますますデジタル化されており、オペレーターが潤滑剤自体に触れることがますます少なくなり、代わりにデータ システムに依存して性能を測定し、意思決定を行うようになってきています。この新しい現実には、次の 2 つの大きな影響があります。 

1. エンドユーザーにとっては、潤滑剤そのものよりもデータ システムについて知ることの方が重要であることが多く、これは潤滑剤とその適切な用途に関する現場の知識が失われる可能性があることを意味します。
2. 潤滑剤製品の開発と使用ガイドラインは、それらのデータ システムとそれを管理する人々によってさらに影響を受けることになります。

しかし、分析、解釈、洞察がなければ、データは意味のあるストーリーを語ることはできません。オペレーターにとって、データが何を示しているのか、また、別の製品、新しい化学反応、メンテナンス方法の変化など、どのような改善が必要かを理解することが重要です。潤滑剤市場の専門家にとって、私たちの進化する役割はコンサルタントの役割であり、データが示す内容と、それが現実世界の性能および潤滑戦略の観点から意味するものとの間の接続点となる必要があります。

こうした変化はチャンスにもつながります。インダストリー 4.0 のデータ駆動型システムにより、高品質の潤滑剤の性能上のメリットについて、エンド ユーザーに高い透明性が与えられます。高性能製品がもたらす効率性と、それが実際の価値にどのように変換されるかをますます理解できるようになります。そのため、データを潤滑油の性能や劣化と相関させることで、データに真の意味と洞察をもたらすことが、潤滑油業界の中核となる役割となります。  

結論

変化が来ています。準備はできたか？ 

この記事で概説したトレンドを乗り切るには、基本的に高性能の添加剤と潤滑剤が必要になります。特定の業界や用途に合わせてカスタマイズされた潤滑剤ソリューションがさらに普及するでしょう。潤滑剤のマーケティング担当者は、自社の製品ポートフォリオを全面的に再考する必要があるかもしれません。また、成功を促進するには、適切なベンダー、サプライヤー、パートナーに頼る必要があります。すべての利害関係者間の緊密な協力が絶対に必要です。 

あらゆる業界の潤滑剤マーケティング担当者は、パートナーやサプライヤーを活用して最先端を維持する必要があります。業界が共に前進するには、高度な添加剤技術、化学の専門知識、適切なパートナーとの緊密な協議が不可欠です。