JP2007327069A - 油圧作動油組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 鉱油、油脂および合成油の中から選ばれる少なくとも1種を基油とし、(A)フェノール系酸化防止剤及び/又はアミン系酸化防止剤を0.01〜5質量%、(B)リン系化合物及び/又は硫黄系化合物を0.01〜10質量%、および(C)下記一般式(1)〜(3)の中から選ばれる少なくとも1種の化合物を0.001〜5質量%含有し、かつ、ジチオリン酸亜鉛を実質的に含有しない油圧作動油組成物。
R1−CO−NR2−(CH2)n−COOX (1)
[R1−CO−NR2−(CH2)n−COO]mY (2)
[R1−CO−NR2−(CH2)n−COO]m−Z−(OH)m' (3)
【選択図】なし
Description
従来、摩擦特性の向上のために、ジチオリン酸亜鉛(ZnDTP)が添加されていたが、ZnDTPでは摩擦特性がまだ不十分であるばかりか、厳しい条件下で使用された時にスラッジ化しやすく、このスラッジが摺動面に入り込み摺動抵抗を上げる要因ともなっている。また、油圧回路のメンテナンスにかかるコスト削減のため、油圧作動油としては長期にわたり使用可能なものが求められており、良好な摩擦特性を有すると共に、その優れた効果が長期間持続できることが必要とされている。しかしながら、耐スラッジ性および摩擦特性の両方に優れ、かつその優れた摩擦特性が長期にわたり持続できるような油圧作動油は得られていなかった。
R1−CO−NR2−(CH2)n−COOX (1)
(式中、R1は炭素数6〜30のアルキル基又は炭素数6〜30のアルケニル基、R2は炭素数1〜4のアルキル基、Xは水素、炭素数1〜30のアルキル基又は炭素数1〜30のアルケニル基、nは1〜4の整数を示す。)
[R1−CO−NR2−(CH2)n−COO]mY (2)
(式中、R1は炭素数6〜30のアルキル基又は炭素数6〜30のアルケニル基、R2は炭素数1〜4のアルキル基、Yはアルカリ金属又はアルカリ土類金属、nは1〜4の整数、mはYがアルカリ金属の場合は1、アルカリ土類金属の場合は2を示す。)
[R1−CO−NR2−(CH2)n−COO]m−Z−(OH)m' (3)
(式中、R1は炭素数6〜30のアルキル基又は炭素数6〜30のアルケニル基、R2は炭素数1〜4のアルキル基、Zは2価以上の多価アルコールの水酸基を除いた残基、mは1以上の整数、m’は0以上の整数、m+m’はZの価数、nは1〜4の整数を示す。)
本発明の油圧作動油組成物は、さらに、(D)下記一般式(4)で表される化合物を0.001〜5質量%含有することが好ましい。
R3−CH2COOH (4)
(式中、R3は炭素数7〜29のアルキル基、炭素数7〜29のアルケニル基または一般式(5)で表される基を示す)
R−C6H4O− (5)
(式中、Rは炭素数1〜20のアルキル基または水素を示す)
本発明の油圧作動油組成物においては、鉱油、油脂および合成油の中から選ばれる少なくとも1種を基油として用いる。
ここで、鉱油としては、原油を常圧蒸留および減圧蒸留して得られた潤滑油留分に対して、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精製、硫酸洗浄、白土処理などの1種もしくは2種以上の精製手段を適宜組み合わせて適用して得られるパラフィン系またはナフテン系などの鉱油を挙げることができる。
また、油脂としては、例えば、牛脂、豚脂、ひまわり油、大豆油、菜種油、米ぬか油、ヤシ油、パーム油、パーム核油、あるいはこれらの水素添加物等が挙げられる。
本発明の油圧作動油組成物の基油としては、上記した基油を単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせてもよい。
上記(6)式中、R4は炭素数1〜4のアルキル基を示し、R5は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、R6は水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、下記の一般式(i)で表される基又は下記の一般式(ii)で表される基を示す。
上記(7)式中、R12及びR16は、それぞれ個別に、炭素数1〜4のアルキル基を示し、R13及びR17は、それぞれ個別に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、R14及びR15は、それぞれ個別に、炭素数1〜6のアルキレン基を示し、Aは炭素数1〜18のアルキレン基又は下記の一般式(iii)で表される基を示す。
−R18−S−R19− (iii)
上記(iii)式中、R18及びR19は、それぞれ個別に、炭素数1〜6のアルキレン基を示す。
また、R5は、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示す。このようなアルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等が挙げられる。これらの中でも、耐スラッジ性により優れる点から水素原子、メチル基又はtert−ブチル基が好ましい。
R6が示す炭素数1〜4のアルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等が挙げられるが、耐スラッジ性により優れる点からメチル基又はエチル基であるのが好ましい。
R7としては、これらの中でも一般式(6)で示される化合物が少ない反応工程で製造できる点で、炭素数1〜2のアルキレン基、具体的には例えば、メチレン基、メチルメチレン基、エチレン基(ジメチレン基)等であることがより好ましい。
R8としては、これらの中でも基油に対する溶解性に優れる点から、炭素数4〜18のアルキル基、具体的には例えば、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシ基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基等のアルキル基(これらのアルキル基は直鎖状でも分枝状でも良い)が好ましく、炭素数6〜12の直鎖状又は分枝状アルキル基がより好ましく、炭素数6〜12の分枝状アルキル基が特に好ましい。
一般式(6)中のR6が(ii)式で表される基である場合において、(ii)式中のR9は炭素数1〜6のアルキレン基を示す。このアルキレン基としては、直鎖状でも分枝状であっても良く、具体的には例えば、先にR7について例示した各種アルキレン基が挙げられる。R9としては、これらの中でも一般式(6)の化合物が少ない反応工程で製造できることやその原料が入手しやすいことから、炭素数1〜3のアルキレン基、具体的には例えば、メチレン基、メチルメチレン基、エチレン基(ジメチレン基)、エチルメチレン基、プロピレン基(メチルエチレン基)、トリメチレン基等がより好ましい。
(ii)式中のnは0または1の整数を示す。nが0の場合には、二つのベンゼン環が直接結合したビフェニル構造をとる。
また、R13及びR17としては、それぞれ個別に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示す。このようなアルキル基としては、上述した基が挙げられる。これらの中でも、耐スラッジ性により優れる点から、それぞれ個別に、水素原子、メチル基又はtert−ブチル基であるのが好ましい。
また、一般式(7)において、R14及びR15が示す炭素数1〜6のアルキレン基としては、直鎖状でも分枝状であっても良く、具体的には、それぞれ個別に、R7について上述した各種アルキレン基が挙げられる。R14及びR15としては、これらの中でも一般式(7)で表される化合物が少ない反応工程で製造できる点およびその原料の入手が容易である点で、それぞれ個別に、炭素数1〜2のアルキレン基、具体的には例えば、メチレン基、メチルメチレン基、エチレン基(ジメチレン基)等がより好ましい。
R20のアルキル基としては、具体的には例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシ基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基等(これらのアルキル基は直鎖状でも分枝状でも良い)が挙げられる。
上記した通り、R20は水素原子であっても、アルキル基であっても良いが、酸化防止能力の点からは水素原子であることが好ましく、それ自身の酸化生成物の溶解性の点からはアルキル基であることが好ましい。
R21及びR22の一方または双方が水素原子の場合にはそれ自身が酸化によりスラッジとして沈降する恐れがあり、一方、炭素数が16を超える場合には分子中に占める官能基の割合が小さくなり、耐スラッジ性が弱くなる恐れがある。
R21及びR22としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシ基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基等(これらのアルキル基は直鎖状でも分枝状でも良い)が挙げられる。これらの中でもR21及びR22としては、基油に対するそれ自身の酸化生成物の溶解性に優れる点から、炭素数3〜16の分枝アルキル基が好ましく、さらに炭素数3又は4のオレフィン、又はそのオリゴマーから誘導される炭素数3〜16の分枝アルキル基がより好ましい。
ここでいう炭素数3又は4のオレフィンとしては、具体的にはプロピレン、1−ブテン、2−ブテンおよびイソブチレン等が挙げられるが、それ自身の酸化生成物の潤滑油基油に対する溶解性に優れる点から、プロピレン又はイソブチレンが好ましい。
一方、(A)成分の含有量の下限値は、組成物全量基準で、好ましくは0.01質量%、より好ましくは0.02質量%、さらに好ましくは0.05質量%、最も好ましくは0.1質量%である。(A)成分の含有量が0.01質量%に満たない場合は、その添加効果が見られず、油圧作動油の耐スラッジ性が悪化する恐れがあるため好ましくない。
本発明でいうリン系化合物としては、具体的には、リン酸モノエステル、リン酸ジエステル、リン酸トリエステル等のリン酸エステル類;亜リン酸モノエステル、亜リン酸ジエステル、亜リン酸トリエステル等の亜リン酸エステル類;これらリン酸エステル類や亜リン酸エステル類の塩;及びこれらの混合物等が挙げられる。
上述したリン酸エステル類や亜リン酸エステル類は、通常、炭素数2〜30、好ましくは3〜20の炭化水素基を1個(モノエステル)、2個(ジエステル)または3個(トリエステル)含有する化合物である。
また、本発明の(B)成分として用いられる硫黄系化合物としては、具体的には、ジハイドロカルビルポリサルファイド、硫化エステル(硫化油脂を含む)、硫化鉱油等が挙げられる。
また、本発明においては、上記のリン系化合物および硫黄系化合物の中から選ばれる2種以上の化合物を任意の割合で混合した混合物を用いても良い。
一方、(B)成分の含有量の下限値は、組成物全量基準で0.01質量%であり、好ましくは0.05質量%、さらに好ましくは0.1質量%である。(B)成分の含有量が0.01質量%に満たない場合は、その添加効果が見られず、油圧作動油組成物の摩擦特性が悪化する恐れがあるため好ましくない。
R1−CO−NR2−(CH2)n−COOX (1)
(式中、R1は炭素数6〜30のアルキル基又は炭素数6〜30のアルケニル基、R2は炭素数1〜4のアルキル基、Xは水素、炭素数1〜30のアルキル基又は炭素数1〜30のアルケニル基、nは1〜4の整数を示す。)
[R1−CO−NR2−(CH2)n−COO]mY (2)
(式中、R1は炭素数6〜30のアルキル基又は炭素数6〜30のアルケニル基、R2は炭素数1〜4のアルキル基、Yはアルカリ金属又はアルカリ土類金属、nは1〜4の整数、mはYがアルカリ金属の場合は1、アルカリ土類金属の場合は2を示す。)
[R1−CO−NR2−(CH2)n−COO]m−Z−(OH)m' (3)
(式中、R1は炭素数6〜30のアルキル基又は炭素数6〜30のアルケニル基、R2は炭素数1〜4のアルキル基、Zは2価以上の多価アルコールの水酸基を除いた残基、mは1以上の整数、m’は0以上の整数、m+m’はZの価数、nは1〜4の整数を示す。)
このようなアルキル基及びアルケニル基としては、具体的には例えば、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基等のアルキル基(これらアルキル基は直鎖状でも分枝状でも良い);ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基、ノナデセニル基、イコセニル基等のアルケニル基(これらアルケニル基は直鎖状でも分枝状でも良く、また二重結合の位置も任意である)等が挙げられる。
一般式(1)〜(3)中、nは1〜4の整数を表す。貯蔵安定性などの点から、4以下の整数であることが必要であり、3以下であることが好ましく、2以下であることがより好ましい。
Xが表すアルキル基又はアルケニル基としては、貯蔵安定性などの点から炭素数30以下であることが必要であり、炭素数20以下であることが好ましく、炭素数10以下であることがより好ましい。
このようなアルキル基又はアルケニル基としては、具体的には例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基(これらアルキル基は直鎖状でも分枝状でも良い);エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基等のアルケニル基(これらアルケニル基は直鎖状でも分枝状でも良く、また二重結合の位置も任意である)等が挙げられる。また、耐スラッジ性に優れるなどの点から、アルキル基であることが好ましい。
Xとしては、摩擦特性が向上する、摩擦特性効果の持続性が向上するなどの点から、水素、炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数1〜20のアルケニル基であることが好ましく、水素または炭素数1〜20のアルキル基であることがより好ましく、水素または炭素数1〜10のアルキル基であることがさらにより好ましい。
一方、(C)成分の含有量の下限値は、組成物全量基準で0.001質量%、好ましくは0.003質量%、さらに好ましくは0.005質量%である。(C)成分の含有量が0.001質量%に満たない場合は、摩擦特性の向上効果がみられないため好ましくない。
また、実質的に含有しないとは、ZnDTPの添加効果が現れない量以下であることを表し、特に数値限定されるものではないが、具体的にはZnDTPの含有量が組成物全量基準で0.001質量%以下である。
R3−CH2COOH (4)
(式中、R3は炭素数7〜29のアルキル基、炭素数7〜29のアルケニル基または一般式(5)で表される基を示す。)
R−C6H4O− (5)
(式中、Rは炭素数1〜20のアルキル基または水素を示す。)
R3が示すアルキル基としては、炭素数7〜29であることが必要である。基油への溶解性などの点から、炭素数7以上であることが必要であり、炭素数9以上であることが好ましい。また、貯蔵安定性などの点から、炭素数29以下であることが必要であり、炭素数22以下であることが好ましく、炭素数19以下であることがより好ましい。
このようなアルキル基としては、具体的には例えば、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基等(これらアルキル基は直鎖状でも分枝状でも良い)が挙げられる。
このようなアルケニル基としては、具体的には例えば、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基、ノナデセニル基等(これらアルケニル基は直鎖状でも分枝状でも良い)が挙げられる。
また、Rがアルキル基の場合において、その置換位置は任意であるが、摩擦特性の向上効果により優れる点からパラ位またはメタ位であることが好ましく、パラ位であることがより好ましい。
一般式(4)において、R3は上記したように、炭素数7〜29のアルキル基であっても、炭素数7〜29のアルケニル基であっても、一般式(5)で表される基であっても良いが、摩擦特性により優れるなどの点から、一般式(5)で表される基であることが好ましい。
一方、摩擦特性の向上効果を十分に発揮させるなどの点から、組成物全量基準で0.001質量%以上であることが好ましく、0.003質量%以上であることがより好ましく、0.005質量%以上であることがさらにより好ましい。
粘度指数向上剤としては、具体的には、各種メタクリル酸エステルから選ばれる1種又は2種以上のモノマーの共重合体若しくはその水添物、エチレン−α−オレフィン共重合体(α−オレフィンとしてはプロピレン、1−ブテン、1−ペンテン等が例示できる。)若しくはその水素化物、ポリイソブチレン若しくはその水添物、スチレン−ジエン共重合体の水素化物及びポリアルキルスチレン等の、いわゆる非分散型粘度指数向上剤等が例示できる。本発明においては、これらの粘度指数向上剤の中から任意に選ばれた1種類あるいは2種類以上の化合物を、任意の量で含有させることができるが、通常、その含有量は、油圧作動油組成物全量基準で0.01〜10質量%であるのが望ましい。
消泡剤としては、具体的には、ジメチルシリコーン、フルオロシリコーン等のシリコーン類が例示できる。本発明においては、これらの消泡剤の中から任意に選ばれた1種類あるいは2種類以上の化合物を、任意の量で含有させることができるが、通常、その含有量は、油圧作動油組成物全量基準で0.001〜0.05質量%であるのが望ましい。
表1に示す組成により本発明に係る油圧作動油組成物を調製した(実施例1〜6)。また、表2に示す組成により比較のための組成物を調製した(比較例1〜8)。
なお、実施例及び比較例で用いた各成分は以下の通りである。
基油;水素化精製パラフィン系鉱油
(動粘度46mm2/s(@40℃)、粘度指数102、流動点−12.5℃)
(A)成分;A1:2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール
A2:4−ブチル−4’−オクチルジフェニルアミン
(B)成分;B1:トリクレジルホスフェート
B2:ジオクチルホスフェート
(C)成分;C1:N−オレオイルサルコシン
C2:N−オレオイルサルコシンのメチルエステル化物
(D)成分;D1:オレイン酸
D2:ノニルフェノキシ酢酸
(1)耐スラッジ性:熱安定度試験
JIS K 2540 に規定する「潤滑油熱安定度試験方法」に準じ、容量50mlのビーカーに試料油を45g採取し、その中に銅及び鉄触媒を入れ、140℃の空気恒温層に480時間放置後、試料油中のスラッジ量を測定した。生成スラッジ量は、試験後の潤滑油をn−ヘキサンで希釈し、0.8μmのメンブランフィルターにてろ過し、捕集物重量を測定することにより求めた。
なお、銅及び鉄触媒はタービン油酸化安定度試験(JIS K 2514)に使用する触媒を8巻(長さ約3.5cm)に切断したものを利用した。
(2)摩擦特性:ボールオンディスク摩擦試験
Optimol社製SRV試験機を使用し、1/2インチSUJ2鋼球およびSUJ2ディスク(φ10mm)間の摩擦係数を測定した。試験条件は、荷重200N、振幅1.5mm、周波数50Hzとした。試験開始15分後の摩擦係数を測定した。
Claims (2)
- 鉱油、油脂および合成油の中から選ばれる少なくとも1種を基油とし、(A)フェノール系酸化防止剤及び/又はアミン系酸化防止剤を0.01〜5質量%、(B)リン系化合物及び/又は硫黄系化合物を0.01〜10質量%、および(C)下記一般式(1)〜(3)の中から選ばれる少なくとも1種の化合物を0.001〜5質量%含有し、かつ、ジチオリン酸亜鉛を実質的に含有しないことを特徴とする油圧作動油組成物。
R1−CO−NR2−(CH2)n−COOX (1)
(式中、R1は炭素数6〜30のアルキル基又は炭素数6〜30のアルケニル基、R2は炭素数1〜4のアルキル基、Xは水素、炭素数1〜30のアルキル基又は炭素数1〜30のアルケニル基、nは1〜4の整数を示す。)
[R1−CO−NR2−(CH2)n−COO]mY (2)
(式中、R1は炭素数6〜30のアルキル基又は炭素数6〜30のアルケニル基、R2は炭素数1〜4のアルキル基、Yはアルカリ金属又はアルカリ土類金属、nは1〜4の整数、mはYがアルカリ金属の場合は1、アルカリ土類金属の場合は2を示す。)
[R1−CO−NR2−(CH2)n−COO]m−Z−(OH)m' (3)
(式中、R1は炭素数6〜30のアルキル基又は炭素数6〜30のアルケニル基、R2は炭素数1〜4のアルキル基、Zは2価以上の多価アルコールの水酸基を除いた残基、mは1以上の整数、m’は0以上の整数、m+m’はZの価数、nは1〜4の整数を示す。) - さらに、(D)下記一般式(4)で表される化合物を0.001〜5質量%含有する請求項1記載の油圧作動油組成物。
R3−CH2COOH (4)
(式中、R3は炭素数7〜29のアルキル基、炭素数7〜29のアルケニル基または一般式(5)で表される基を示す)
R−C6H4O− (5)
(式中、Rは炭素数1〜20のアルキル基または水素を示す)
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