JP2008519146A - リン酸エステルおよびアリール化合物を含む油圧作動油組成物 - Google Patents

Abstract

少なくとも約５０％のトリアルキルリン酸エステルおよび少なくとも１つのアリール化合物を含む、航空機用油圧作動油として有用な新規の機能性流体を開示する。それにより、前記流体は１７７℃を超える燃焼点で示される耐火性、少なくとも１６０℃の引火点および少なくとも４００℃の自己発火点の組み合わせを示す。前記トリアルキルリン酸エステルは、６個から１８個の炭素原子、好ましくは１２個から１５個の炭素原子を含む。前記アリール化合物は、最も好ましくは、ビフェニル、テルフェニル、またはアルキル置換ポリフェニルなどのアリール部に５個から２４個の炭素原子を含むポリフェニル、縮合環式アリール化合物であり、ここで前記アルキル基は１個から５個の炭素原子を含む。他のアリール化合物は、ナフタレン、アントラセン、酸化ジフェニルなどの縮合環式アリール化合物を含む。

Description

本発明は、リン酸エステル機能性流体組成物に関し、さらに詳細にはアルキルリン酸エステルおよび非リン酸アリール化合物を含む、航空機用油圧作動油として有用な組成物に関する。

機能性流体は、電子機器の冷却剤、拡散ポンプ作動液、潤滑油、ダンピング液、グリース用基剤、動力伝達用および油圧用作動油、熱伝達流体、熱ポンプ作動液、冷凍機作動液として、ならびに空調装置用のろ材として利用されてきた。種々の装置を操作するための航空機の油圧系統および航空機の制御系において使用するための油圧作動油は、厳しい機能および使用要件を満たさなければならない。航空機用油圧作動油の最も重要な要件には、高温での酸化的分解および加水分解に対して安定であることがある。さらに、このような航空機用油圧作動油はまた、高い自己発火点、高い引火点および燃焼点、ならびに広範囲な温度での許容できる粘性のみならず、低温の流動点を保持しなくてはならない。

民間航空機に使用されるほとんどの航空機用油圧作動油は、トリアルキルリン酸エステル、ジアルキルアリールリン酸エステル、アルキルジアリールリン酸エステルおよびトリアリールリン酸エステルなどのリン酸エステルの幾つかの組み合わせを含む。航空機において有用な油圧作動油は、Ｓｋｙｄｒｏｌ．ＲＴＭ．ＬＤ４の商標で、出願人の譲受人から入手可能である。この組成物は、一般に、１８から２５重量％のジブチルフェニルリン酸エステル、５０から６０重量％のトリブチルリン酸エステル、４から８％のブチルジフェニルリン酸エステル、５から１０％の粘度指数向上剤、０．１３から１％のジフェニルジチオエタン銅腐食防止剤、０．００５％から約１重量％、好ましくは０．００７５％から０．０７５％のパーフルオロアルキルスルホン酸塩抗腐食剤、米国特許第３，７２３，３２０号に記載されたタイプの４から８重量％の酸捕捉剤、および抗酸化剤として約１重量％の２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾールを含む。この組成物は、航空機への適用において非常に申し分ない高い性能を示すことが分かっている。

現在使用されている商業的に成功した航空機用油圧作動油は、アリールリン酸エステルの若干量を含む。しかしながら、このような作動油は、新たな要件を満たさなくてはならない。これらの要件には、寿命が延びた作動油、向上した耐火性および最小の低温粘度が含まれる。新たな要件を満たす作動油を研究する間に、アリールリン酸エステルが必要とされず、および事実ある特定の非リン酸アリール成分により、向上した熱安定性およびより低い低温粘度が実際に提供されることが見出された。

(発明の概要)
本発明に従って、航空機用油圧作動油としての使用に適した新規の機能性流体が提供される。このような作動油は、少なくとも１つのトリアルキルリン酸エステルおよび少なくとも１つのアリール化合物を含み、ここで前記トリアルキルリン酸エステルは全組成物の少なくとも約５０重量％を構成する。

通常、本発明の機能性流体は、約５０％から約７５％の範囲の耐火性のトリアルキルリン酸エステル基油および約５％から約２０％の範囲のアリール化合物を含む。好ましくは、本発明の組成物は、約５５％から約７０％のトリアルキルリン酸エステルおよび約１０％から約１５％のアリール化合物を含む。より詳細には、本発明の典型的な組成物は、約６０％から約６５％のトリアルキルリン酸エステルおよび約１０％から約１２％のアリール化合物を含む。本発明の典型的な組成物は、約６０％のトリブチルリン酸エステル、約１０％のトリイソブチルリン酸エステルおよび１０％のイソプロピル化ナフタレンを含むものである。

もちろん、航空機用油圧作動油として使用される本発明の組成物は、約１０％から約２０％の添加剤をさらに含み、以下により詳細に記載される粘度指数向上剤、酸捕捉剤、抗腐食剤、種々のタイプの腐食防止剤、消泡剤および酸化防止剤などの、種々の機能を提供する。

(発明の詳細な説明)
本発明の機能性流体の基油は、以下の式を有する少なくとも１つのトリアルキルリン酸エステルを含む

（式中、Ｒ_１、Ｒ_２およびＲ_３は、１個から１４個の炭素原子を有するアルキル基であり、ここでＲ_１、Ｒ_２およびＲ_３の炭素原子の合計は９個から１８個の範囲であり、好ましくは約１２個から約１５個の範囲の炭素原子である。）。前記アルキル基は、前記リン酸エステルにおいて同じまたは異なっていてよい。上記炭素原子の範囲では、本分野で認められた添加剤および本発明のアリール化合物と組み合わせた場合、航空機の油圧系統における使用に適した重要な特性を提供するリン酸エステルを提供することが見出された。このような重要な特性とは、少なくとも１７７℃の燃焼点、少なくとも１６０℃の引火点、少なくとも３９９℃の自己発火点、−６２℃未満の流動点、−５４℃で２０００cS未満の粘度および９８．９℃で３．０cSより大きい粘度である。

本発明のリン酸エステルの典型的で適したアルキル基は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、デシル、ウンデシル、ドデシルならびにこれらの混合物および異性体を含む。好ましくは、前記リン酸エステルのアルキル基は、Ｃ_４およびＣ_５である。上記リン酸エステルのアルキル基がイソアルキル基であることは、さらに好ましい。

本発明の機能性流体のもう１つの重要な成分は、少なくとも１つのアリール化合物、置換アリール化合物、縮合環式アリール化合物、置換縮合環式アリール化合物、水素化アリール化合物およびこれらの混合物である。典型的なアリール化合物は、アリール部分に５個から２４個の炭素原子を含む単環式化合物、ポリフェニル、縮合環式アリール化合物から選択される。本明細書に記載される必要な特性を提供するために、いくつかの置換アリール化合物が使用される。このような置換アリール化合物は、全部で約１０個から約４０個の範囲の炭素原子の総数を有してよい。典型的なアリール化合物は、ビフェニル、テルフェニル、フラン、チオフェン、ベンゼン、ベンゾフラン、インダン、ピリジン、クアテルフェニル、および一部水素化されたテルフェニルなどの一部水素化されたポリフェニルを含む。本発明の組成物に有用な典型的なアリール化合物は、Ｍａｒｌｏｔｈｅｒｍ ＳとしてＨｕｌｓから市販されているベンジル化トルエン／キシレン混合物、Ｔｈｅｒｍ．Ｓ６００としてＮｉｐｐｏｎ Ｓｔｅｅｌから入手可能なエチル化ビフェニル、アルキル化酸化ジフェニル、Ｓｏｌｕｔｉａ，ＩｎｃからＴｈｅｒｍｉｎｏｌ ５５として市販されているＣ_１４からＣ_３０のアルキルアリール化合物、Ｓｏｌｕｔｉａ ＩｎｃからＴｈｅｒｍｉｎｏｌ ５９として市販されている混合エチルフェニル、Ｓｏｌｕｔｉａ ＩｎｃからＴｈｅｒｍｉｎｏｌ ＡＬＤとして市販されているジアルキルベンゼン、およびＢａｙｅｒ ＡＧからＤｉｐｈｙｌ ＤＴとして市販されているジトリルエーテルを含む。

環式アリール化合物の典型的な例は、ナフタレンおよびアントラセンを含む。典型的な環式アリール化合物は、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．からＤｏｗｔｈｅｒｍ ＲＰとして市販されているスチレン化テトラリンである。

本明細書において使用される「置換アリール化合物」という用語は、アルキル置換アリール化合物(ここで、アルキル置換基が１個から約３０個の炭素原子を含む)およびそれらの誘導体を含む化合物を意味する。すなわち、「置換アリール化合物」という用語に含まれる他の置換基は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、イソペンチルおよびこれらの混合物、アルコキシおよびアリールオキシ基およびこれらの混合物、シクロペンチル、シクロヘキシルなどのシクロアルキル置換基およびこれらの混合物を含む。このようなアリール化合物は、例えば、メチルビフェニル、ジメチルビフェニル、ジメチルテルフェニル、ジイソプロピルビフェニル、イソプロピルビフェニル、イソプロピルテルフェニル、イソプロピルナフタレン、およびジイソプロピルナフタレンを含む。

本明細書および本特許請求の範囲で使用する全ての百分率は、特記しない限り、重量パーセントである。

上述のように本発明の機能性流体は、当分野で周知のように、前記作動油に種々の有益な特性を提供するために、または使用中の劣化もしくは劣化による影響の防止を助けるために、多くの添加剤を含む。このような添加剤は、ＤｅｅｔｍａｎのＲＥ３７，１０１Ｅに記載され、参照により本明細書に組み込まれる。

以下の実施例により、本発明を説明する。

表１に記載されている組成物を有する油圧作動油を、周囲温度で、十分な混合を提供するために攪拌された、適した容器の中で混合して調製した。前記リン酸エステル成分を、先ず前記容器に導入し、最初の混合から３０分後に前記アリール化合物を加えた。これらの成分を十分混合した後、他の添加剤を表１に示される順序で加えた。次いで、前記組成物に対し、自己発火点（ＡＩＴ）、引火点（ｆｌａｓｈ）、燃焼点（Ｆｉｒｅ）、粘度、流動点および比重に関してこれらの特性を測定する試験を行った。表１では、全ての実施例は、１００グラムの試料に基づく。

表１では、「ＴＢＰ」および「ＴＩＢＰ」は、それぞれトリブチルリン酸エステルおよびトリイソブチルリン酸エステルを指す。「Ｖａｎ Ｌｕｂｅ」は、ＶａｎｄｅｒｂｉｌｔからＶａｎ Ｌｕｂ ＲＩＧとして市販されている防錆剤を指す。「ＦＣ−９８」は、パーフルオロオクタンスルホン酸としても知られるパーフルオロオクチルスルホン酸のカリウム塩を含む抗腐食剤を指す。「Ｉｏｎｏｌ」は、Ｓｈｅｌｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている抗酸化剤である２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾールを指す。「Ｅ−３３０」は、Ｅｔｈｙｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから商品名Ｅｔｈａｎｏｘ．ＲＴＭ．３３０で市販されている抗酸化剤である１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルヒドロキシフェニル）ベンゼンを指す。「ＤＯＤＰＡ」は、Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔから入手可能であるジオクチルジフェニルアミンを指し、「ＦＨ−１３２」は、銅腐食防止剤の１，２−ジ（フェニルチオ）エタンを指し、「ＭＣＳ−１５６２」は、Ｄｉｘｉｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能である２−エチルヘキシルエポキシシクロヘキシルカルボキシレートを指す。「Ｒｕｅｔａｓｏｌｖ ＤＩ」はジ−イソプロピルナフタレンであり、「Ｒｕｅｔａｓｏｌｖ ＢＰ−４２０１」は、ジイソプロピルビフェニルであり、およびＫＭＣ５００はイソプロピルビフェニルであり、これらはＲｕｔｇｅｒｓ Ｋｕｒｅｈａから市販されている。「Ｔｈｅｒｍｉｎｏｌ ６６」は、Ｓｏｌｕｔｉａ Ｉｎｃから入手可能である一部水素化されたテルフェニルを含む熱伝達流体であり、「ＨＦ４１１」および「ＨＦ４６０」は、ポリ（ブチル／ヘキシルメタクリレート）粘度指数向上剤を指し、「Ａｎｔｉｆｏａｍ」はＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏ．から入手可能である２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾールを指す。

表１に記載されている作動油の耐火性、低温粘度および比重を測定するために試験を行った。これらの試験結果を以下の表２に記す。表２において、「ＡＩＴ」は、試料の自己発火点を指す。「四球＠４０kg」はまた、作動油潤滑性の四球摩耗試験を指す。この試験の結果を、以下の表２に記す。

本発明の新規な流体の上記試験結果を典型的な先行技術の流体と比較するために、幾つかの従来技術の流体を調製し、試験した。上記表１と同様に、試料は、１００グラムに基づく。表３において、Ｓ−１５４は、Ｆｅｒｒｏ Ｃｏｒｐ．から入手可能なｔｅｒｔ−ブチルフェニルジフェニルリン酸エステルであるＳａｎｔｉｃｉｚｅｒ１５４を指す。先行技術の組成物（試料ＶＩＩＩ）は、アリールリン酸エステルおよび本発明のアリール化合物の両方を含む試料（試料ＩＸおよびＸ）と一緒に以下の表３に記載する。

上記表３に記載する組成物を、表１に記載し、表２で報告した組成物と同様に試験した。先行技術の流体のこれらの試験結果を、以下の表４に示す。

上記表４のデータは、本発明により得られた驚くべき結果を示す。低温粘度を比較すると、本発明のアリール化合物を市販の流体に単に加えることにより、前記低温粘度は大幅におよび悪い方向に影響されることが分かる。上記のデータは、アリールリン酸エステルを市販の流体から除去することが可能であるかだけでなく、向上した特性が、先行技術のアリールリン酸エステルを本発明のアルキルアリール化合物と置き換えることにより得られることを示す。しかしながら、表２のデータにより示されるように、特に試料Ｉにより示されるように、本発明の組成物は、試料ＶＩＩＩにより示される従来の流体と比較して、好都合な低温粘度を示す。

本発明を、種々の具体例および実施形態に関して記載しているが、本発明はそれらに限定されないことを理解されたい。具体的には、本発明の組成物は、トリアルキルリン酸エステル基油ならびに置換アリール化合物、縮合環式アリール化合物、置換縮合環式アリール化合物、水素化アリール化合物およびこれらの混合物から選択されるアリール化合物を含む。先行技術の機能性流体と同様に、例えば、他の基油および他の添加物質を含む多数の他の成分を本発明の組成物に組み込むことができる。このような他の成分を組み込むことは、得られた組成物の幾つかの特性、例えば粘度、潤滑性、起泡性、引火性などに著しい影響を与える可能性があるが、本発明の有用性を減少させることはない。従って、本発明の組成物は、本明細書において定義される基本的な成分に限定されず、当業者は容易に分かる多くの他の組成物と組み合わせておよび混合して使用することができることは明白である。

Claims (21)

1. 商業用航空機の耐火性の油圧作動油として有用な組成物であって、
   （Ａ）少なくとも約５０重量％の下記式により示されるリン酸エステルまたはリン酸エステルの混合物
   

   

   （式中、Ｒ_１、Ｒ_２およびＲ_３は、１個から１４個の炭素原子を有するアルキル基であり、ここでＲ_１、Ｒ_２およびＲ_３の炭素原子の合計は９個から１８個の範囲である。）、ならびに
   （Ｂ）少なくとも約５％の少なくとも１つのアリール化合物、置換アリール化合物、縮合環式アリール化合物、置換縮合環式アリール化合物、一部水素化されたアリール化合物およびこれらの混合物を含み、
   前記組成物は、１７７℃を越える燃焼点、少なくとも１６０℃の引火点および少なくとも４００℃の自己発火点、−６２℃未満の流動点、−５４℃で２０００cS未満の粘度、ならびに９８．９℃で３．０cSより大きい粘度の組み合わせを示す、前記組成物。
2. リン酸エステルの量が約５０％から約７５％の範囲であり、およびアリール化合物の量が約５％から約２０％の範囲である、請求項１に記載の組成物。
3. リン酸エステルの量が約５５％から約７０％の範囲であり、およびアリール化合物が約１０％から約１５％の範囲である、請求項１に記載の組成物。
4. リン酸エステルの量が約６０％から約６５％の範囲であり、およびアリール化合物の量が約１０％から約１５％の範囲である、請求項１に記載の組成物。
5. （Ａ）が、異なるリン酸エステルの混合物である、請求項１に記載の組成物。
6. 前記リン酸エステルの混合物が、２つの異なるトリアルキルエステルを含む、請求項５に記載の組成物。
7. 前記混合物が、約６０％のトリブチルリン酸エステルおよび約１０％のトリイソブチルリン酸エステルを含む、請求項６に記載の組成物。
8. （Ｂ）が、置換アリール化合物である、請求項７に記載の組成物。
9. 前記アリール化合物が、イソプロピル化ナフタレンである、請求項８に記載の組成物。
10. 前記アリール化合物が、ポリフェニル、酸化ジフェニル、アルキル化フェニル、１０個から４０個の炭素原子を有するアルキル化ポリフェニルおよび縮合環式アリール化合物ならびに置換縮合環式化合物からなる群から選択される、請求項１に記載の組成物。
11. 前記ポリフェニルが、ビフェニル、テルフェニルおよびクアテルフェニルからなる群から選択される、請求項１０に記載の組成物。
12. 前記テルフェニルが、一部水素化されている、請求項１１に記載の組成物。
13. 前記縮合環式アリール化合物が、ナフタレンおよびアントラセンからなる群から選択される、請求項１０に記載の組成物。
14. 前記アリール化合物が、置換されている、請求項１３に記載の組成物。
15. 前記置換基が、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、イソペンチルおよびネオペンチルからなる群から選択されるアルキル基である、請求項１４に記載の組成物。
16. 約７０％のトリブチルリン酸エステルおよび約１０％のイソプロピル化ナフタレンを含む、組成物。
17. 約７０％のトリブチルリン酸エステルおよび約１０％のイソプロピル化ナフタレンおよび約２０％の添加剤を含む、組成物。
18. 約６０％のトリブチルリン酸エステル、約１０％のトリイソブチルリン酸エステル、約１０％のイソプロピル化ナフタレンおよび約２０％の添加剤を含む、組成物。
19. 約６２％のトリブチルリン酸エステル、約１０％のトリイソブチルリン酸エステル、約１０％のジイソプロピルビフェニルおよび約１８％の添加剤を含む、組成物。
20. 約６２％のトリブチルリン酸エステル、約１０％のトリイソブチルリン酸エステル、約１０％の一部水素化されたテルフェニルおよび約１８％の添加剤を含む、組成物。
21. 約７２％のトリブチルリン酸エステル、約１０％の一部水素化されたテルフェニルおよび約１８％の添加剤を含む、組成物。