JP2006265345A

JP2006265345A - 船舶軸受け推進器用潤滑油

Info

Publication number: JP2006265345A
Application number: JP2005083980A
Authority: JP
Inventors: Takakazu Imai; 堯一今井; Takeshi Okamoto; 毅岡本
Original assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd; Kobelco Eagle Marine Engineering Co Ltd
Current assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd; Kobelco Eagle Marine Engineering Co Ltd
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2006-10-05
Also published as: US20060217275A1; EP1705236A2; EP1705236B1; US7666822B2; EP1705236A3

Abstract

【課題】軸受損傷面圧が大きく、従来の鉱物油系の潤滑油と同等の潤滑性および防錆性を有し、かつ、従来よりも生分解性が大きい、海水と相溶性のある船舶軸受け推進器用潤滑油を提供する。
【解決手段】数平均分子量１，０００以下の水溶性アルキレングリコールおよび／またはポリアルキレングリコール（Ａ）を基油とし、水溶性増粘剤（Ｂ）並びに水溶性防錆剤（Ｃ）を含有してなる船舶軸受け推進器用潤滑油であって、該船舶軸受け推進器用潤滑油の重量に基づいて、（Ａ）を８０〜９８重量％、（Ｂ）を１〜１０重量％、並びに（Ｃ）を１〜１０重量％含有し、５０℃での軸受損傷面圧が３．５ＭＰａ以上である船舶軸受け推進器用潤滑油である。
【選択図】なし

Description

本発明は、船舶の軸受け推進器用潤滑油に関し、詳しくは海水との相溶性があり、潤滑性が良好な船舶軸受け推進器用潤滑油に関する。

従来から船尾管の軸受けには、海水で潤滑する方法と鉱物油等の油で潤滑する方法がなされている。しかし、海水で潤滑する方法は、海洋を汚染する問題はないが潤滑性が乏しいため、軸受け荷重が大きい大型船の船尾管用軸受けには不適であり、大型船ではオイルシール型の軸受け装置が採用されており、鉱物油系の軸受け油が使用されている。しかしながら、鉱物油系の軸受け油は、海水との相溶性がないため、軸受け部への海水の侵入があると潤滑性が著しく悪くなり、プロペラシャフトの損傷につながるという問題点、および、生分解性が悪いため海洋へ漏洩した場合に、海洋汚染の原因となるという問題点があった。海水の侵入および海水への漏洩を防止する為、シール材及びシール装置において工夫がなされてきているが、油漏れを完全に防止することは難しかった。また、鉱物油よりも生分解性が良いとされている天然油脂や合成エステル系潤滑油が提案されているが、海水に不溶であり、漏洩した場合は海面上に油滴として浮遊するために除去が困難であり、海洋汚染の原因となるという問題点、および、海水が混入してくると加水分解を受けやすいので潤滑性が低下しやすいという問題点があった。（非特許文献−１、特許文献−１〜２参照）。
トライホ゛ロシ゛スト vol48、2003、ｐ.114-121 特開平５−３３１４８１号公報特開平１１−３２３３７３号公報

本発明は、軸受損傷面圧が大きく、従来の鉱物油系の潤滑油と同等の潤滑性および防錆性を有し、かつ、従来よりも生分解性が大きい、海水と相溶性のある船舶軸受け推進器用潤滑油を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の問題点を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。即ち、本発明は、数平均分子量１，０００以下の水溶性アルキレングリコールおよび／またはポリアルキレングリコール（Ａ）を基油とし、水溶性増粘剤（Ｂ）並びに水溶性防錆剤（Ｃ）を含有してなる船舶軸受け推進器用潤滑油であって、該船舶軸受け推進器用潤滑油の重量に基づいて、（Ａ）を８０〜９８重量％、（Ｂ）を１〜１０重量％、並びに（Ｃ）を１〜１０重量％含有し、５０℃での軸受損傷面圧が３．５ＭＰａ以上である船舶軸受け推進器用潤滑油である。

本発明の船舶軸受け推進器用潤滑油は以下の効果を奏する。
（１）海水と相互に溶解する。
（２）軸受損傷面圧が大きく、潤滑性および防錆性が従来と同等以上であって、かつ生分解性が優れている。

本発明の船舶軸受け推進器用潤滑油は、５０℃での軸受損傷面圧が３．５ＭＰａ以上、好ましくは３．８ＭＰａ以上である。
軸受損傷面圧が３．５ＭＰａ未満の潤滑油では、船舶軸受け部分の十分な潤滑性が得られない。
５０℃での軸受損傷面圧は、以下の方法によって測定することができる。
ホワイトメタル（ＷＪ2）製の軸受と炭素鋼（Ｓ-４５Ｃ）製の軸で構成されるジャール軸受に、荷重を段階的に付加し、軸トルクが所定の値（＝１０Ｎ・ｍ）を超えた荷重を軸受損傷荷重とする。軸受損傷面圧は、軸受け損傷荷重を軸受投影面積（＝軸直径×軸受幅）で除して得られる。詳細な条件を以下に示す。
軸直径：８０ｍｍ、直径すきま：０．２４ｍｍ、軸受幅：２０ｍｍ
軸回転数：３６０ｒｐｍ、荷重付加速度：毎分１６０Ｎ

本発明において、基油となる数平均分子量１，０００以下の水溶性アルキレングリコールおよび／またはポリアルキレングリコール（Ａ）、水溶性増粘剤（Ｂ）並びに水溶性防錆剤（Ｃ）は、いずれも水溶性であり、本発明において水溶性とは２５℃での水１００ｇへの溶解量が２０ｇ以上のものをいう。

本発明における（Ａ）は数平均分子量（ゲルパーミュエーションクロマトグラフィーによる測定値；以下、Ｍｎと略記する）が１，０００以下であり、生分解性の観点から好ましくは８００以下である。
また、（Ａ）は、生分解度が好ましくは６０％以上、さらに好ましくは６５％以上、特に好ましくは７０％以上のものである。
生分解度は、ＯＥＣＤの試験法３０１Ｃに準じた方法で試験期間２８日間によるものである。（Ａ）の生分解度が６０％以上であると、潤滑油の生分解度も高くなり易く、潤滑油が漏洩した場合の海洋汚染が少ない。

（Ａ）のうち、水溶性アルキレングリコールとしては、アルキレン基の炭素数２〜６のグリコール、例えばエチレングリコール（生分解度１００％）、１，２−プロピレングリコール（生分解度９０〜９９％）および１，３−プロピレングリコールなどが挙げられる。
（Ａ）のうち、水溶性ポリアルキレングリコールとしては、アルキレン基の炭素数２〜６の重合度２〜２２のポリアルキレングリコール、例えばジエチレングリコール、トリエチレングリコール、重合度４〜２２のポリエチレングリコール（生分解度６０〜７０％）、ジ−１，２−プロピレングリコール、及び重合度２〜２０のポリエチレン／プロピレンのランダム、ブロックもしくはそれらの組み合わせによる共重合体（エチレン基が２以上含まれる）などが挙げられる。
（Ａ）のうち好ましいものは１，２−プロピレングリコール、重合度２〜２２のポリエチレングリコールおよびこれらの併用である。

水溶性増粘剤（Ｂ）としては、Ｍｎ１０，０００以上、好ましくは１０，０００〜１，０００，０００であって、水を増粘させる高分子化合物、例えば多価アルコールのアルキレンオキサイド（以下、ＡＯと略記する）付加物、ポリアミンのＡＯ付加物、ポリカルボン酸（塩）、ポリビニルアルコールおよびセルロース誘導体などが挙げられる。
（Ｂ）のうち好ましいのは、多価アルコールのＡＯ付加物およびポリアミンのＡＯ付加物である。

多価アルコールのＡＯ付加物を構成する多価アルコールとしては、２〜４価もしくはそれ以上のポリオール、例えばエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，６−ヘキシレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールおよびソルビトールなどが挙げられる。
ポリアミンのＡＯ付加物を構成するポリアミンとしては、（ポリ）アルキレンポリアミン（例えば、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミンなど）及びポリアミドポリアミン（例えば、ダイマー酸と上記ポリアミンとの縮合反応で得られるポリアミドポリアミンなど）が挙げられる。
ＡＯとしては、炭素数２〜４のアルキレンオキサイド、例えばエチレンオキサイド（以下、ＥＯと略記する）、１，２−プロピレンオキサイド（以下、ＰＯと略記する）、１，２−ブチレンオキサイドおよびテトラヒドロフランなどが挙げられ、２種以上のＡＯを併用する場合の付加様式はブロック、ランダム及びそれらの組み合わせが挙げられる。
ＡＯ付加物のうち好ましいのは、ブロック付加物であり、特にＥＯとＰＯのブロック付加物が好ましい。
多価アルコールＡＯ付加物のうち、特に好ましいのは１，６−ヘキシレングリコールＥＯ／ＰＯ付加物（／はブロック付加を表す、以下同様）、およびグリセリンＥＯ／ＰＯ付加物である。
ポリアミンのＡＯ付加物のうち、特に好ましいのはポリアミドポリアミンＥＯ／ＰＯ付加物である。
ポリカルボン酸（塩）としては、ポリアクリル酸（塩）、ポリメタクリル酸（塩）および（メタ）アクリル酸（塩）が８０モル％以上と他のビニル単量体が２０モル％以下から構成される共重合体が挙げられ、塩としては、アルカリ金属（ナトリウム、カリウムなど）塩およびアミン塩（トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンなど）が挙げられる。好ましいのはアルカリ金属塩である。
セルロース誘導体としては、カルボキシメチルセルロース、アセチルセルロース、リン酸セルロース、エチルセルロースおよびオキシエチルセルロースなどが挙げられる。

水溶性防錆剤（Ｃ）としてはＭｎが１，０００以下のアミン化合物（Ｃ１）、カルボン酸類（Ｃ２）及びカルボン酸塩類（Ｃ３）が挙げられる。

（Ｃ１）としては、例えばアルカノールアミン（モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミンおよびトリイソプロパノールアミンなど）、アルキル（炭素数１〜２４）アミンのＥＯ（１〜２０モル）付加物および環状アミン（炭素数６〜２４）のＥＯ（１〜２０モル）付加物（シクロヘキシルアミンＥＯ付加物など）が挙げられる。
（Ｃ１）のうち好ましいのはアルカノールアミン（特にトリエタノールアミン、ジエタノールアミン）およびシクロヘキシルアミンＥＯ付加物である。

（Ｃ２）としては、炭素数８〜２２のモノカルボン酸（例えばカプリル酸、ラウリル酸、ミリスチン酸およびパルミチン酸などの脂肪族飽和モノカルボン酸並びにオレイン酸などの脂肪族不飽和カルボン酸）、炭素数６〜３６のジカルボン酸（例えばアゼライン酸、セバシン酸およびドデカン２酸）、脂肪族ザルコシン酸類（例えばラウリルザルコシン酸およびオレイルザルコシン酸）、およびアルケニルコハク酸（例えばオクテニルコハク酸、ドデセニルコハク酸、ペンタデセニルコハク酸およびオクダデセニルコハク酸）が挙げられる。
（Ｃ２）のうち好ましいのはアルケニルコハク酸、特にオクテニルコハク酸およびドデセニルコハク酸である。

（Ｃ３）としては、（Ｃ２）とアルカリ金属からなるカルボン酸アルカリ金属塩（Ｃ３１）（例えば、ラウリルザルコシン酸カリウム、オレイルザルコシン酸カリウムなど）、および（Ｃ２）と（Ｃ１）からなるカルボン酸アミン塩（Ｃ３２）が挙げられる。
カルボン酸アミン塩（Ｃ３２）は、予め製造された塩であってもよいが、好ましくは、本発明の船舶軸受け推進器用潤滑油を製造する配合工程で（Ｃ２）と（Ｃ１）を配合すると同時に中和反応によって生成する塩である。
中和反応による塩形成における（Ｃ２）と（Ｃ１）の当量比は、好ましくは（Ｃ２）／（Ｃ１）＝１／０．３〜３、さらに好ましくは１／０．５〜２であり、重量比は、好ましくは（Ｃ２）／（Ｃ１）＝１／０．３〜２、さらに好ましくは１／０．４〜１．５である。過剰となった（Ｃ１）または（Ｃ２）は、そのまま本発明における水溶性防錆剤（Ｃ）となる。

（Ｃ）は２種以上の併用であってもよく、（Ｃ１）、（Ｃ２）および（Ｃ３）のそれぞれの中での２種以上の併用であっても、（Ｃ１）と（Ｃ２）、（Ｃ１）と（Ｃ３）、または（Ｃ２）と（Ｃ３）の併用であっても、さらにこれらの併用の組み合わせであってもよい。これらのうち、さらに好ましいのは（Ｃ１）と（Ｃ２）、（Ｃ１）と（Ｃ３）、並びに（Ｃ２）と（Ｃ３）の併用であり、特に、（Ｃ１）と（Ｃ２）の併用、並びに（Ｃ１）と（Ｃ３）の併用であり、（Ｃ１）と（Ｃ２）の併用は前述のようにカルボン酸アミン塩（Ｃ３２）を生成する。

本発明において、船舶軸受け推進器用潤滑油の重量に基づく（Ａ）〜（Ｃ）の含有量は、（Ａ）が８０〜９８重量％、好ましくは８３〜９７％（以下、％は特に限定しない限り重量％を表す）、さらに好ましくは８５〜９５％、（Ｂ）が１〜１０％、好ましくは２〜１０％、さらに好ましくは４〜１０％、（Ｃ）が１〜１０％、好ましくは１〜９％、さらに好ましくは１〜８％である。
（Ａ）が８０％未満であると潤滑性が悪くなる。（Ｂ）が１％未満であると船舶軸受け推進器用潤滑油としての粘性が得られず潤滑性が悪くなり、１０％を超えると生分解性が悪くなる。（Ｃ）が１％未満であると防錆性及び潤滑性が悪くなり、１０％を超えると生分解性が悪くなる。

本発明の船舶軸受け推進器用潤滑油は、さらに、該潤滑油の重量に基づいて、水を１０％以下、好ましくは０または５％以下、およびｐＨ調製剤を５％以下、好ましくは０または３％以下含有してもよい。
本発明の船舶軸受け推進器用潤滑油のｐＨは、好ましくは８〜１０、さらに好ましくは９〜１０であり、ｐＨ調整剤を使用してｐＨをこの範囲に調製することが好ましい。
ｐＨ調整剤としては、アルカリ性無機化合物（水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムなど）および酸性無機化合物（塩酸、硫酸およびリン酸など）が使用でき、好ましいのはアルカリ性無機化合物である。ｐＨ調整剤は、好ましくは濃度１０〜５０％の水溶液として使用することが好ましい。
ｐＨは潤滑油をイオン交換水で２倍に稀釈した溶液を、ｐＨメーター「Ｍ−１２」（堀場製作所製）を使用して測定できる。

本発明の船舶軸受け油推進器用潤滑油は、必要により、油性剤、酸化防止剤および消泡剤からなる群から選ばれる１種以上を含有していてもよい。
油性剤には炭素数８〜２２のアルキルもしくはアルケニルリン酸エステル塩（例えば、ラウリルリン酸エステル塩、パルミチルリン酸エステル塩及びオレイルリン酸エステル塩；塩としてはアルカリ金属塩）；炭素数８〜２２の脂肪酸アルカノールアミド（例えば、ラウリン酸ジエタノールアミド及びオレイン酸ジエタノールアミド）などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数８〜２２の脂肪酸ジエタノールアミド類である。

酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、例えば２，４−ジメチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール及び４，４−ブチリデンビス（６−ｔｅｒｔ−ブチルメタクレゾール；アミン系酸化防止剤、例えばＮ−フェニル−４−オクチルフェニルアミン及びビス（４−オクチルフェニル）アミン；ジハイドロカルビル（炭素数１〜３６）ジチオリン酸亜鉛およびジアリルジチオリン酸亜鉛等が挙げられる。

消泡剤としては、シリコーン系消泡剤、ポリプロピレングリコール（非水溶性）、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル（非水溶性）等が挙げられる。

油性剤、酸化防止剤および消泡剤の含有量は、（Ａ）〜（Ｃ）の合計重量に基づいて、それぞれ８％以下、好ましくは６％以下である。

本発明の船舶軸受け推進器用潤滑油は、生分解度が好ましくは６０％以上さらに好ましくは７０％以上である。
船舶軸受け推進器用潤滑油の生分解度の測定方法は、前述の（Ａ）の生分解度の測定方法と同様の方法である。

本発明の船舶軸受け推進器用潤滑油は、海水といかなる割合においても自由に混合しうる。従って、軸受け部への海水の侵入があっても、従来の鉱物油系潤滑油のような乳化を起こすことがなく、均一であるので潤滑性が損なわれることない。
しかも、本発明の船舶軸受け推進器用潤滑油は、水または海水による化学的な加水分解が起こりにくいので安定な潤滑性が得られる。
一方、潤滑油が漏洩しても海面に浮遊することはなく、しかも生分解され易いので環境汚染しにくい。

本発明の船舶軸受け推進器用潤滑油の４０℃での粘度は、好ましくは１０〜１８０ｍｍ²／ｓ、さらに好ましくは４０〜１２０ｍｍ²／ｓである。１０ｍｍ²／ｓ以上であれば潤滑性が良くなる傾向にあり、１８０ｍｍ²／ｓ以下であればベタツキが少なく、また駆動時の負荷が小さい。

本発明の船舶軸受け推進器用潤滑油は、通常、（Ａ）〜（Ｃ）、並びに、必要により水、油性剤、酸化防止剤および／または消泡剤を温度４０℃〜６０℃で１〜４時間攪拌しながら混合し、必要によりｐＨ調整剤にてｐＨを調整して得ることができる。

本発明の船舶軸受け推進器用潤滑油は、船舶で使用される軸受け部分の潤滑油、特に船尾管の軸受け用の潤滑油として好適に使用できる。例えば、上記のようにして得られた配合液をそのままで船尾管のシール装置に充填して、プロペラシャフト並びにホワイトメタル及び樹脂軸受けの摩耗を防止する潤滑油として好適に用いることができる。

＜実施例＞
以下の実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下において、部は重量部を表す。
実施例１〜４、比較例１〜４
表１に記載の部数の配合原料を温度５０〜６０℃で攪拌して混合し、水酸化カリウムの５０％水溶液でｐＨをいずれも９．５±０．１に調整し、本発明の船舶軸受け推進器用潤滑油（Ｅ１）〜（Ｅ４）および比較の船舶軸受け推進器用潤滑油（Ｆ１）〜（Ｆ３）をそれぞれ１，０００部得た。また、比較例４（Ｆ４）としては市販の鉱物油系軸受け油（「ＮＵＴＯ６８」：エクソンモービル（株）製）を使用した。

これらの４０℃での粘度（ｍｍ²/ｓ）を表１に示す。
また、５０℃での軸受損傷面圧を前述の方法で測定した結果を表１に示す。

表１中の略号は以下の組成を表す。
ＰＥＧ−２００；
ポリエチレングリコール（Ｍｎ＝２００）（生分解度；６０〜７０％）、
ＰＥＧ−３００；
ポリエチレングリコール（Ｍｎ＝３００）（生分解度；６０〜７０％）、
ＰＧ；
１，２−プロピレングリコール（Ｍｎ＝７６）、
ＰＥＧ−２０００；
ポリエチレングリコール（Ｍｎ＝２，０００）、
ソルビ-ＥＯ／ＰＯ;
ソルビトールＥＯ／ＰＯ（Ｍｎ＝１０，０００、モル比８０／２０）、
ＨＧ−ＥＯ／ＰＯ；
ヘキシレングリコールＥＯ/ＰＯ（Ｍｎ＝１８，０００、モル比７５／２５）、
ポリアミドＥＯ／ＰＯ；
ダイマー酸ポリアミドポリアミンＥＯ/ＰＯ（Ｍｎ＝１９０，０００、モル比８０／２０）、
ＧＬ-ＥＯ/ＰＯ；
グリセリンＥＯ/ＰＯ（Ｍｎ＝４５，０００、ＥＯ／ＰＯ＝６５／３５）、
ＤＳＡ；ドデセニルコハク酸、
ＯＳＡ；オクテニルコハク酸。
シクロヘキシルアミンＥＯ；シクロヘキシルアミンＥＯ（Ｍｎ＝１８７）

得られた船舶軸受け推進器用潤滑油の生分解度、潤滑性および防錆性を試験した。
試験方法は、以下のとおりである。結果を表２に示す。
（１）生分解度
ＯＥＣＤ試験法３０１Ｃに準じて、２８日培養前後のＴＯＣを測定することで分解率を測定した。活性汚泥は（財）化学物質評価機構の購入汚泥を使用した。

（２）潤滑性
振動摩擦摩耗試験機（オプチモール社製ＳＲＶ試験機）を用い、鋼球と平面の鋼ディスクとの点接触（荷重１００Ｎ）における摩擦係数及び鋼球上の摩耗直径を観察することにより評価した。試験条件を下記に示す。
振幅：２ｍｍ、振動数：５０Ｈｚ、温度：３０℃
時間：１０分間、
摩擦係数：時間１０分間の平均
摩耗直径：１０ｍｍ鋼球の摩耗直径（ｍｍ）
油幕切れ：摩擦係数が立ち上がる状態を見た。
○：摩擦係数の変化無し、 △：摩擦係数の変化ややあり、×：摩擦係数の変化大

（３）防錆性
潤滑油さび止め性能試験方法（JIS K2510）に準じた。
船舶軸受け推進器用潤滑油の重量に基づいて１０重量％の海水を添加した混合液に、研磨洗浄した棒鋼（Ｓ20Ｃ）を６０℃、３日間浸漬した後、さびの発生状態を観察した。なお、浸漬中は混合液は撹拌し続けた。
○：さびなし、 △：数点さびあり、 ×:十数点さび

表１および表２からわかるように、本発明の船舶用軸受け推進器用潤滑油は、軸受け損傷面圧が３．５ＭＰａ以上と高く、しかも生分解性、潤滑性および防錆性のいずれにも優れている。一方、比較例の潤滑油は、軸受け損傷面圧が３．５ＭＰａ未満と低く、しかも生分解性、潤滑性および防錆性のうちのいずれかにおいて実施例の潤滑油と比べて劣っている。

本発明の船舶軸受け推進器用潤滑油は、軸受け損傷面圧が高く、海水に相互に溶解し、生分解性が良く、且つ、潤滑性と防錆性が優れているため、船舶のプロペラシャフトなどの軸受け油として好適である。

Claims

数平均分子量１，０００以下の水溶性アルキレングリコールおよび／またはポリアルキレングリコール（Ａ）を基油とし、水溶性増粘剤（Ｂ）並びに水溶性防錆剤（Ｃ）を含有してなる船舶軸受け推進器用潤滑油であって、該船舶軸受け推進器用潤滑油の重量に基づいて、（Ａ）を８０〜９８重量％、（Ｂ）を１〜１０重量％、並びに（Ｃ）を１〜１０重量％含有し、５０℃での軸受損傷面圧が３．５ＭＰａ以上である船舶軸受け推進器用潤滑油。
さらに、船舶軸受け推進器用潤滑油の重量に基づいて、水を１０重量％以下、およびｐＨ調製剤を５重量％以下含有してなる請求項１記載の船舶軸受け推進器用潤滑油。
海水と自由に混合しうる請求項１または２記載の船舶軸受け推進器用潤滑油。
水溶性増粘剤（Ｂ）が数平均分子量１０，０００〜１，０００，０００のポリアルキレングリコールである請求項１〜３のいずれか記載の船舶軸受け推進器用潤滑油。
水溶性防錆剤（Ｃ）がカルボン酸塩である請求項１〜４のいずれか記載の船舶軸受け推進器用潤滑油。
生分解度が６０％以上である請求項１〜５のいずれか記載の船舶軸受け推進器用潤滑剤。