JP2011184604A - 高温用潤滑油組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 引火点が高く、蒸発損失が少なく、開放系チェーン部の高温環境下において固化及びスラッジ化し難くい、熱安定性に優れた高温用潤滑油組成物を提供する。
【解決手段】 ポリオールエステルの基油と、芳香族アミン系酸化防止剤と、ホスファイト系酸化防止剤と、ホウ素含有極圧剤とを含む潤滑油組成物であって、芳香族アミン系酸化防止剤としてアルキル化ジフェニルアミンとアルキル化フェニルナフチルアミンとの２種を含んでいる。上記各成分の含有量は、ポリオールエステルが７５〜９５質量％、芳香族アミン系酸化防止剤のアルキル化ジフェニルアミン及びアルキル化フェニルナフチルアミンが共に０.５〜１０質量％、ホスファイト系酸化防止剤が０.５〜５質量％、ホウ素含有極圧剤が０.１〜５質量％である。
【選択図】 なし

Description

本発明は、引火点が高く且つ熱安定性に優れ、例えば１５０〜２９０℃までの高温での使用に好適な高温用潤滑油組成物に関する。

ポリオールエステルを基油とする潤滑油は、固化時間（流動性を失うまでの時間）が比較的長く、蒸発損失も少ないので、熱安定性に優れている。このため、この種の潤滑油は、連続式スチーマー、焼成オーブン、ヒートセッターテンター、各種乾燥機等の開放系チェーンで、２００℃前後の高温で使用される潤滑油として商品化されている。例えば特許文献１には、ポリオールエステル系合成油を基油とし、脂肪酸及び／又はアリールアルキル基を有するジフェニルアミン誘導体を含有する潤滑油組成物が記載されている。

しかし、使用条件の過酷化は益々進みつつあり、ポリオールエステルを基油とする潤滑油であっても引火性の面で問題が提起されるようになってきた。例えば、ガラス繊維の搬送チェーンでは、雰囲気温度が２７０℃を超える環境でチェーン潤滑が行われているが、潤滑油の引火による火災の発生が問題視されている。そのため、装置を一旦冷却した状態で給油し、再度運転を開始するなどの対策の必要から、作業効率の低下によるコスト面への影響が大きくなっている。

更に、上記のような高温の環境下では、蒸発損失により油切れが起こり易いため、給油頻度が高くなるうえ、潤滑性の面からも油切れによってチェーンのきしみ音が生じると共に摩耗が進行し、装置寿命にも影響が現れている。このような問題に対して種々の酸化防止剤が検討され、例えば特許文献２には、基油である芳香族カルボン酸エステルに、アミン系酸化防止剤と固体潤滑剤を添加することにより、熱安定性を高めた潤滑剤組成物が提案されている。

また、特許文献３には、耐酸化性と耐摩耗性に優れる耐熱性潤滑油組成物として、ジペンタエリスリトールエステルを主成分とする基油に、酸化防止剤としてジフェニルアミン類とフェニル−α−ナフチルアミン類、中性金属スルホネート、リン系酸化防止剤、粘度指数向上剤としてポリメタクリレートを配合した潤滑油組成物が提案されている。しかし、この潤滑油組成物は、引火点が低く、高温下での蒸発損失が大きいため、短時間で急速に蒸発して引火に至るという問題が提起されている。

更に、特許文献４には、高温下での蒸発損失が小さく、固化時間が長く、熱安定性に優れた潤滑油組成物として、ポリオールエステルと芳香族エステルを基油とし、アミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、チオエーテル系酸化防止剤を含有する潤滑油組成物が提案されている。しかしながら、この潤滑油組成物も、特に２７０℃を越える高温下の開放系チェーンで用いるためには、引火点並びに高温安定性などの点で十分とは言えない状況であった。

特開２００５−３１４６５０号公報 特開２０００−１２９２７９号公報 特開平１０−８１８９０号公報 特開２００９−２６３４６２号公報

本発明は、上記した従来の事情に鑑みてなされたものであり、引火点が３００℃以上と高く、蒸発損失が少ないうえ、各種機械装置の開放系チェーン部での１５０〜２９０℃の高温環境下、特に２７０℃を越える高温環境下において固化（酸化重合）及びスラッジ化し難くい、熱安定性に優れた高温用潤滑油組成物を提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、基油としてポリオールエステルを用い、アルキル化ジフェニルアミンとアルキル化フェニルナフチルアミンの２種の芳香族アミン系酸化防止剤、ホスファイト系酸化防止剤、更にホウ素含有極圧剤を配合することによって、耐蒸発性及び低残渣性を向上させ、高引火点を有する高温用潤滑油組成物が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至ったものである。

即ち、本発明が提供する高温用潤滑油組成物は、ポリオールエステルの基油と、芳香族アミン系酸化防止剤と、ホスファイト系酸化防止剤と、ホウ素含有極圧剤とを含む潤滑油組成物であって、芳香族アミン系酸化防止剤としてアルキル化ジフェニルアミンとアルキル化フェニルナフチルアミンの２種を含み、ポリオールエステルの含有量が７５〜９５質量％、芳香族アミン系酸化防止剤の含有量がアルキル化ジフェニルアミン及びアルキル化フェニルナフチルアミン共に０.５〜１０質量％、ホスファイト系酸化防止剤の含有量が０.５〜５質量％、ホウ素含有極圧剤の含有量が０.１〜５質量％であることを特徴とするものである。

上記本発明の高温用潤滑油組成物においては、前記ポリオールエステルの基油は、酸成分が炭素数５〜１２のカルボン酸の混合物であり、アルコール成分がネオペンチルポリオールであることが好ましい。上記カルボン酸混合物の主成分はイソノナン酸（３,５,５-トリメチルヘキサン酸）が好ましく、ネオペンチルポリオールとしてはジペンタエリスリトールを含むネオペンチルポリオールが好ましい。また、前記芳香族アミン系酸化防止剤は、アルキル化ジフェニルアミン：アルキル化フェニルナフチルアミンの配合比率が１：１〜５：１であることが好ましい。

上記本発明の高温用潤滑油組成物において、前記ホスファイト系酸化防止剤はアルキル化フェニルホスファイトであることが好ましい。また、前記ホウ素含有極圧剤は、ホウ酸含有アミン、四ホウ酸カリウム、アルカリ金属のホウ酸塩、アルカリ土類金属のホウ酸塩、遷移金属の安定ホウ酸塩、ホウ酸からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。

本発明によれば、引火点が高く、蒸発損失が少ないことに加え、各種機械装置の開放系チェーン部の高温環境下において固化及びスラッジ化し難く、熱安定性に優れた潤滑油組成物を提供することができる。従って、本発明の潤滑油組成物は、連続式スチーマー、焼成オーブン、ヒートセッターテンター、各種乾燥機等の高温の開放系チェーン、特に１５０〜２９０℃までの高温環境下でのチェーン部等の潤滑に好適に用いることができる。

本発明の潤滑油組成物において基油として用いるポリオールエステルは、固化し難く、蒸発損失が少なく、高温安定性に優れ、引火点が高い等の特性を具えている。ポリオールエステルは、基油として公知のものを用いることができ、特にアルコール成分がネオペンチルポリオール、例えばジペンタエリスリトール（水酸基数６）を含むネオペンチルポリオールが好ましい。また、ポリオールエステルの酸成分は炭素数５〜１２のカルボン酸の混合物が好ましく、例えば、炭素数９のイソノナン酸（３,５,５−トリメチルヘキサン酸）を主成分とし、ヘプタン酸、オクタン酸、デカン酸から選ばれる少なくとも一種の酸を更に含む混合物が好ましい。特にイソノナン酸は耐熱性に優れるため主成分として好適である。

基油に求められる粘度グレードはＩＳＯグレードのＶＧ２２０又はＶＧ３２０が多く、要求される粘度グレードを満たすためには、アルコール成分がネオペンチルポリオールであり、酸成分が炭素数５〜１２の直鎖状もしくは分岐鎖状の飽和脂肪酸であるポリオールエステルが好ましく、イソステアリン酸やオレイン酸などの長鎖脂肪酸を組み合わせることもできる。このようなポリオールエステルは市販されており、引火点が高いものを使用するが、酸成分のアルキル基が長くなると加熱によるスラッジ量が多く且つワニス状となり、チェーン清掃の煩雑さを生み出す傾向にある。

基油であるポリオールエステルの含有量は、潤滑油組成物の全重量基準で７５〜９５質量％の範囲とする。その理由は、ポリオールエステルの含有量が７５質量％より少ないと、相対的に酸化防止剤成分が多くなるため、逆にスラッジの発生要因となり、またポリオールエステルの引火点を低下させる要因となるからである。また、９５質量％より多くなると、相対的に酸化防止剤の成分が少なくなるため、耐蒸発性が低下することになるからである。

本発明の潤滑油組成物では、芳香族アミン系酸化防止剤として、アルキル化フェニルアミンとアルキル化フェニルナフチルアミンとを同時に配合することが必要である。上記２種類の芳香族アミン系酸化防止剤を同時に組み合わせて使用することによって、潤滑油組成物の耐蒸発性が著しく改善されるなどの相乗的な効果が得られるからである。

上記アルキル化ジフェニルアミンの具体例としては、ジフェニルアミン、ｐ,ｐ´−ジブチルジフェニルアミン、ｐ,ｐ´−ジペンチルジフェニルアミン、ｐ,ｐ´−ジヘキシルジフェニルアミン、ｐ,ｐ´−ジヘプシルジフェニルアミン、ｐ,ｐ´−ジオクチルジフェニルアミン、ｐ,ｐ´−ジノニルジフェニルアミンのほか、炭素数４〜９の混合アルキル化ジフェニルアミン等を挙げることができ、その中でもｐ,ｐ´−ジオクチルジフェニルアミンが特に好ましい。

また、上記アルキル化フェニルナフチルアミンの具体例としては、Ｎ−フェニル−α−ナフチルアミン、Ｎ−ブチルフェニル−α−ナフチルアミン、Ｎ−ペンチルフェニル−α−ナフチルアミン、Ｎ−ヘキシルフェニル−α−ナフチルアミン、Ｎ−ヘプチルフェニル−α−ナフチルアミン、Ｎ−オクチルフェニル−α−ナフチルアミン、Ｎ−ノニルフェニル−α−ナフチルアミン等を挙げることができ、その中でもＮ−オクチルフェニル−α−ナフチルアミンが特に好ましい。

上記アミン系酸化防止剤であるアルキル化ジフェニルアミンとアルキル化フェニルナフチルアミンの含有量は、潤滑油組成物の全量基準で共に、０.５〜１０質量％の範囲とする。アルキル化ジフェニルアミン又はアルキル化フェニルナフチルアミンの含有量が０.５質量％未満では、固化時間が短くなり、１０質量％を超えると、固化時間は変わらないが、スラッジ量が多くなり且つ引火点が低下するため好ましくない。

更に、アルキル化ジフェニルアミンとアルキル化フェニルナフチルアミンの配合比率は、アルキル化ジフェニルアミン：アルキル化フェニルナフチルアミンの重量比で１：１〜５：１が好ましく、１：１〜４：１が更に好ましい。尚、上記２種のアミン系酸化防止剤の最も好ましい組み合わせと配合比率は、ｐ,ｐ´−ジオクチルジフェニルアミンとＮ−オクチルフェニル−α−ナフチルアミンとを用い、前者：後者を重量比２：１〜３：１の割合で混合したものである。

上記した配合比率が好ましい理由は、アルキル化ジフェニルアミンとアルキル化フェニルナフチルアミンの配合比率が１：１よりも小さいと、アルキル化ジフェニルアミンが相対的に多くなる（アルキル化フェニルナフチルアミンが少なくなる）ため、潤滑油組成物の耐蒸発性が低下するからである。また、上記配合比率が５：１よりも大きいと、逆にアルキル化ジフェニルアミンが少なくなる（アルキル化フェニルナフチルアミンが多くなる）ため、潤滑油組成物の耐蒸発性が低下するからである。

本発明の潤滑油組成物に用いるホスファイト系酸化防止剤としては、トリス（２,４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、４,４´-ブチリデンビス（３−メチル−６−ｔｅｒ−ブチルフェニル−ジ−トリデシルホスファイト）、アルカノール（炭素数１２〜１６）−４,４´−イソプロピリデンジフェノール・トリフェニルホスファイト重縮合物、[ヘキサアルキル(炭素数８〜１８)トリス(アルキル(炭素数８〜９)フェニル)]１,１,３−トリス(３−ｔｅｒｔ−ブチルー６−メチル−４−オキシフェニル)−３−メチルプロパントリホスファイト、[トリアルキル(炭素数８〜１８)トリス(アルキル(炭素数８〜９)フェニル)]１,１,３−トリス(３−ｔｅｒｔ−ブチルー６−メチル−４−オキシフェニル)−３−メチルプロパントリホスファイト等が上げられる。これらの中で、[ヘキサアルキル(炭素数８〜１８)トリス(アルキル(炭素数８〜９)フェニル)]１,１,３−トリス(３−ｔｅｒｔ−ブチルー６−メチル−４−オキシフェニル)−３−メチルプロパントリホスファイト、又は[トリアルキル(炭素数８〜１８)トリス(アルキル(炭素数８〜９)フェニル)１,１,３−トリス(３−ｔｅｒｔ−ブチル−６−メチル−４−オキシフェニル)−３−メチルプロパントリホスファイトが特に好ましい。

上記ホスファイト系酸化防止剤の含有量は、潤滑油組成物の全量基準で０.５〜５質量％の範囲とし、好ましくは１〜４質量％の範囲とする。ホスファイト系酸化防止剤の含有量が０.５質量％よりも少なくなると固化時間が短くなり、逆に５質量％よりも多くなると、固化時間は変わらないが、スラッジ量が多くなり且つ引火点も低下するため好ましくない。

本発明の潤滑油組成物に用いるホウ素含有極圧剤は、極めて優れた熱安定性と酸化安定性を具えると同時に、優れた摩耗低減性能を有するものである。ホウ素含有極圧剤の具体例としては、ホウ酸含有アミン、四ホウ酸カリウム、アルカリ金属のホウ酸塩、アルカリ土類金属のホウ酸塩、例えば亜鉛、銅及びスズのような遷移金属の安定ホウ酸塩、及びホウ酸などがあり、これらから選択される少なくとも１種を好適に用いることができる。

上記ホウ酸含有極圧剤の含有量は、潤滑油組成物の全量基準で０.１〜５質量％とし、好ましくは０.５〜３質量％の範囲とする。ホウ酸含有極圧剤の含有量が０.１質量％よりも少なくなると、固化時間が短くなる。逆に５質量％よりも多くなると、固化時間は変わらないが、スラッジ量が多くなり且つ引火点が低下してしまう。

上記した本発明の潤滑油組成物の必須成分は、それぞれ潤滑油用として市販されているものを用いることができる。また、本発明の潤滑油組成物は、上記した必須成分のほかに、公知の潤滑剤に通常使用されている腐食防止剤その他の各種添加剤を含有することができる。尚、本発明の潤滑油組成物の調整方法については、特に限定されるものではなく、所定の割合で配合した各成分を公知の撹拌機を用いて混合すればよい。

［実施例１］
下記に示すポリオールエステルの基油（Ａ）、芳香族アミン系酸化防止剤（Ｂ）及び（Ｃ）、ホスファイト系酸化防止剤（Ｄ）、及びホウ素含有極圧剤（Ｅ）を使用して、試料１〜１５の各潤滑油組成物を製造した。即ち、上記Ａ〜Ｅの各成分を下記表１に示す割合で配合し、撹拌機（ＨＥＩＤＯＮ社製）により回転速度６００ｒｐｍで２０分間撹拌混合して、試料１〜１５の潤滑油組成物を得た。芳香族アミン系酸化防止剤（Ｂ）及び（Ｃ）は粉体であるのでポリオールエステルの基油（Ａ）に予め９０〜１００℃で加熱溶解させてから、ホスファイト系酸化防止剤（Ｄ）、及びホウ素含有極圧剤（Ｅ）などを加えて混合した。尚、その他の添加剤として腐食防止剤（Ｆ）を配合した。

＜潤滑油組成物の必須成分＞
Ａ＝ポリオールエステル基油：ユニスターＨ−６０９Ｂ（商品名、日油社製、主成分：ジペンタエリスリトールとイソノナン酸（３,５,５−トリメチルヘキサン酸）のエステル）
Ｂ＝芳香族アミン系酸化防止剤（アルキル化ジフェニルアミン）：バンルーブ８１（商品名、バンダービルト社製、主成分：オクチルジフェニルアミン）
Ｃ＝芳香族アミン系酸化防止剤（アルキル化フェニルナフチルアミン）：イルガノックスＬ０６（商品名、チバ社製、主成分：Ｎ−オクチルフェニル−α−ナフチルアミン）
Ｄ＝ホスファイト系酸化防止剤：アデカスタブ５２２Ａ（商品名、アデカ社製）
Ｅ＝ホウ素含有極圧剤：ＯＬＯＡ９７５０（商品名、シェブロン社製、主成分：ホウ酸カリウム）

得られた本発明による潤滑油組成物の試料１〜９と、比較例の試料１０〜１５について、ＪＩＳ Ｋ ２２６５−４に準拠する方法により引火点を測定すると共に、アルミ皿蒸発試験によって固化時間及びスラッジ量を測定し、得られた結果を下記表２に示した。また、市販の潤滑油についても、従来例１〜２として上記と同様に評価し、その結果を下記表２に併せて示した。

尚、上記アルミ皿蒸発試験では、直径６ｃｍ×厚さ１ｃｍのアルミニウム製板の中央部を凹状に切削した皿に各試料油をそれぞれ０.２ｇ採取して載せ、２５０℃のパネルヒーター上で連続して加熱し、８時間ごとに固化したかを確認することにより、各試料油が加熱減量して流動しなくなる時間（固化時間）と残ったスラッジ量（試料の量に対する質量％）を求めた。

上記の結果から、比較例の試料１０〜１５及び従来例１〜２と比較して、本発明による試料１〜９の各潤滑油組成物は、高い引火点を有すると共に、蒸発損失が少なく、スラッジ化し難いという優れた特性を兼ね備えていることが分る。具体的には、本発明による試料１〜９の各潤滑油組成物は、引火点が３００℃以上であって、固化時間が８０時間以上と長く且つスラッジ量も１０質量％未満と少なくなっている。

Claims (5)

1. ポリオールエステルの基油と、芳香族アミン系酸化防止剤と、ホスファイト系酸化防止剤と、ホウ素含有極圧剤とを含む潤滑油組成物であって、芳香族アミン系酸化防止剤としてアルキル化ジフェニルアミンとアルキル化フェニルナフチルアミンの２種を含み、ポリオールエステルの含有量が７５〜９５質量％、芳香族アミン系酸化防止剤の含有量がアルキル化ジフェニルアミン及びアルキル化フェニルナフチルアミン共に０.５〜１０質量％、ホスファイト系酸化防止剤の含有量が０.５〜５質量％、ホウ素含有極圧剤の含有量が０.１〜５質量％であることを特徴とする潤滑油組成物。
2. 前記ポリオールエステルの基油は、酸成分がイソノナン酸を主成分とする炭素数５〜１２のカルボン酸の混合物であり、アルコール成分がジペンタエリスリトールを含むネオペンチルポリオールであることを特徴とする、請求項１に記載の潤滑油組成物。
3. 前記芳香族アミン系酸化防止剤は、アルキル化ジフェニルアミン：アルキル化フェニルナフチルアミンの配合比率が１：１〜５：１であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の潤滑油組成物。
4. 前記ホスファイト系酸化防止剤がアルキル化フェニルホスファイトであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の潤滑油組成物。
5. 前記ホウ素含有極圧剤が、ホウ酸含有アミン、四ホウ酸カリウム、アルカリ金属のホウ酸塩、アルカリ土類金属のホウ酸塩、遷移金属の安定ホウ酸塩、ホウ酸からなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の潤滑油組成物。