JP2011195716A - 高温用潤滑油組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高温用潤滑油組成物は、(A)ピロメリット酸エステルと、(B)硫黄含有トリアジン系酸化防止剤と、(C)チオリン酸エステル系酸化防止剤とを配合してなる。本発明の高温用潤滑油組成物は、チェーン、ギヤおよび軸受などに適用した場合、長時間に渡って蒸発量が抑制され、流動性も長時間維持される。
【選択図】なし
Description
そこで、このような高温用の潤滑油として、ポリオールエステル系合成油と、C12からC72の脂肪酸および/または数平均分子量400以上800以下のアリールアルキル基を有するジフェニルアミン誘導体とを含有する潤滑油組成物が提案されている(特許文献1参照)。
〔1〕(A)ピロメリット酸エステルと、(B)硫黄含有トリアジン系酸化防止剤と、(C)チオリン酸エステル系酸化防止剤とを配合してなることを特徴とする高温用潤滑油組成物。
〔2〕上述の〔1〕に記載の高温用潤滑油組成物において、さらに、(D)アミン系酸化防止剤を配合してなることを特徴とする高温用潤滑油組成物。
〔3〕上述の〔1〕または〔2〕に記載の高温用潤滑油組成物において、さらに、(E)フェノール系酸化防止剤を配合してなることを特徴とする高温用潤滑油組成物。
〔4〕上述の〔1〕から〔3〕までのいずれか1つに記載の高温用潤滑油組成物において、さらに、(F)ジチオリン酸亜鉛系酸化防止剤を配合してなることを特徴とする高温用潤滑油組成物。
〔5〕上述の〔1〕から〔4〕までのいずれか1つに記載の高温用潤滑油組成物において、前記(A)成分の配合量が組成物全量基準で20質量%以上であることを特徴とする高温用潤滑油組成物。
〔6〕上述の〔1〕から〔5〕までのいずれか1つに記載の高温用潤滑油組成物において、ポリブテンおよびポリアルファオレフィンのうち少なくともいずれかをさらに配合してなることを特徴とする高温用潤滑油組成物。
〔7〕上述の〔1〕から〔6〕までのいずれか1つに記載の高温用潤滑油組成物において、該潤滑油組成物が、200℃以上の雰囲気下で使用されることを特徴とする高温用潤滑油組成物。
〔8〕上述の〔1〕から〔7〕までのいずれか1つに記載の高温用潤滑油組成物において、該潤滑油組成物が、チェーン、ギヤおよび軸受のうちいずれかに適用されることを特徴とする高温用潤滑油組成物。
本発明の高温用潤滑油組成物(以下「本組成物」ともいう。)を構成する(A)成分は、ピロメリット酸エステルであり、本組成物における基油に相当するものである。例えば、以下の式(1)に示すようなピロメリット酸テトラエステルが好ましく用いられる。
具体的には、式(1)のピロメリット酸エステルとして、テトラn−オクチルピロメリテート、テトラ3,5,5−トリメチルヘキシルピロメリテート、テトラウンデシルピロメリテートおよびテトライソステアリルピロメリテートなどを挙げることができる。なお、蒸発性を抑える観点より、アルキル基は直鎖構造であることが好ましい。
本組成物における(A)成分の配合割合は、組成物全量基準で10質量%以上、99質量%以下であることが好ましく、20質量%以上96質量%以下であることがより好ましい。配合割合がこの範囲内であると、蒸発性の抑制と流動性のバランスに優れた組成物となる。
このようなポリブテンとしては、例えば、炭素数4のオレフィンの重合により生じるポリイソブチレンおよびポリ−n−ブテンの混合物であり、300〜1500の数平均分子量を有しているものが好適である。また、400〜1300の数平均分子量を有するポリブテンまたはポリイソブチレンが特に好ましい。数平均分子量(Mn)は、ゲル透過クロマトグラフィーにより測定できる。100%ポリイソブチレンまたは100%ポリ−n−ブテンからなるポリマーをポリブテンとして用いてもよい。
ポリブテンやポリアルファオレフィンの配合量としては、いずれか単独の場合でも両者混合して用いる場合でも、40質量%以下の範囲が好ましい。
本組成物を構成する(B)成分は、硫黄含有トリアジン系酸化防止剤である。例えば、2,6−ジ−tert−ブチル−4−(4,6−ビス(オクチルチオ)−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノ)フェノールを好ましく挙げることができる。
(B)成分は、蒸発性が低いだけでなく、後述する(C)成分と共存することで、高温下においても優れた酸化防止効果およびスラッジ生成防止効果を発揮する。
本組成物における(B)成分の配合割合は、組成物全量基準で0.01質量%以上、5質量%以下が好ましく、0.1質量%以上、3質量%以下がより好ましい。
本組成物を構成する(C)成分は、チオリン酸エステル系酸化防止剤である。チオリン酸エステルとしては、チオホスファイトやチオホスフェートなどを挙げることができ、特にアルキル型チオホスファイトや、アリール型チオホスフェートが好ましい。例えば、トリラウリルトリチオフォスファイト、トリフェニルチオフォスフェート、トリノニルフェニルチオホスフェート、およびトリフェニルホスホロチオエートなどが挙げられる。
(C)成分は、蒸発性が低いだけでなく、上述の(B)成分と共存することで、高温下においても優れた酸化防止効果および耐摩耗性を発揮する。
本組成物における(C)成分の配合割合は、上述の効果の観点より、組成物全量基準で0.01質量%以上、10質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上、5質量%以下であることがより好ましい。
本組成物に対して、さらに(D)成分としてアミン系酸化防止剤を配合することにより酸化防止効果およびスラッジ生成防止効果をより高めることが可能となる。アミン系酸化防止剤としては、例えば、ジフェニルアミン系として、ジフェニルアミン、モノオクチルジフェニルアミン、モノノニルジフェニルアミン、4,4’−ジブチルジフェニルアミン、4,4’−ジヘキシルジフェニルアミン、4,4’−ジオクチルジフェニルアミン、4,4’−ジノニルジフェニルアミン、テトラブチルジフェニルアミン、テトラヘキシルジフェニルアミン、テトラオクチルジフェニルアミン、テトラノニルジフェニルアミンおよび4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンなどが挙げられる。また、ナフチルアミン系として、α−ナフチルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、ブチルフェニル−α−ナフチルアミン、ヘキシルフェニル−α−ナフチルアミン、オクチルフェニル−α−ナフチルアミンおよびノニルフェニル−α−ナフチルアミンなどが挙げられる。これらの中で、ナフチルアミン系よりジフェニルアミン系の方が、効果の点から好ましい。
本組成物における(D)成分の配合割合は、上述の効果の観点より、組成物全量基準で0.01質量%以上、10質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上、5質量%以下であることがより好ましい。
本発明では、さらに(E)成分としてフェノール系酸化防止剤を配合してなることが酸化防止効果およびスラッジ生成防止効果の観点より好ましい。フェノール系酸化防止剤としては、例えば、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェノール、2,4,6−トリ−tert−ブチルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシメチルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、2,4−ジメチル−6−tert−ブチルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−(N,N−ジメチルアミノメチル)フェノール、2,6−ジ−tert−アミル−4−メチルフェノール、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ビス(2−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−イソプロピリデンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−ノニルフェノール)、2,2’−イソブチリデンビス(4,6−ジメチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−シクロヘキシルフェノール)、2,4−ジメチル−6−tert−ブチルフェノール、4,4’−チオビス(2−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−チオビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、ビス(3−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルベンジル)スルフィド、ビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)スルフィド、2,2’−チオ−ジエチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、トリデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクチル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、およびオクチル−3−(3−メチル−5−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートなどを挙げることができる。
本組成物における(E)成分の配合割合は、上述の効果の観点より、組成物全量基準で0.01質量%以上、10質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上、5質量%以下であることがより好ましい。
本発明では、さらに(F)成分としてジチオリン酸亜鉛系酸化防止剤を配合してなることにより、高温下においてもより優れた酸化防止効果および耐摩耗性を発揮する。
ジチオリン酸亜鉛系酸化防止剤としては、例えば、下記式(2)で示されるZnDTPが挙げられる。
本発明においては、これらのZnDTPは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよいが、特に、第2級のアルキル基のジチオリン酸亜鉛を主成分とするものが、耐摩耗性を高めるためには好ましい。
ZnDTPの具体例としては、ジプロピルジチオリン酸亜鉛、ジブチルジチオリン酸亜鉛、ジペンチルジチオリン酸亜鉛、ジヘキシルジチオリン酸亜鉛、ジイソペンチルジチオリン酸亜鉛、ジエチルヘキシルジチオリン酸亜鉛、ジオクチルジチオリン酸亜鉛、ジノニルジチオリン酸亜鉛、ジデシルジチオリン酸亜鉛、ジドデシルジチオリン酸亜鉛、ジプロピルフェニルジチオリン酸亜鉛、ジペンチルフェニルジチオリン酸亜鉛、ジプロピルメチルフェニルジチオリン酸亜鉛、ジノニルフェニルジチオリン酸亜鉛、ジドデシルフェニルジチオリン酸亜鉛、およびジドデシルフェニルジチオリン酸亜鉛などが挙げられる。
本組成物における(F)成分の配合割合は、上述の効果の観点より、組成物全量基準で0.01質量%以上、10質量%以下であることが好ましく、0.02質量%以上、5質量%以下であることがより好ましい。
清浄分散剤としては、金属系清浄剤と無灰系分散剤に分けられる。無灰分散剤としては、数平均分子量が900から3,500までのポリブテニル基を有するポリブテニルコハク酸イミド、ポリブテニルベンジルアミン、ポリブテニルアミン、およびこれらのホウ酸変性物等の誘導体等が挙げられる。これらの無灰分散剤は、単独でまたは複数種を任意に組み合わせて含有させることができるが、通常その配合量は、組成物全量基準で0.01質量%以上、10質量%以下の範囲である。金属系清浄剤としては、例えば、アルカリ金属(ナトリウム(Na)、カリウム(K)等)またはアルカリ土類金属(カルシウム(Ca)、マグネシウム(Mg)等)のスルフォネート、フェネート、サリシレートおよびナフテネート等が挙げられる。これらは単独でまたは複数種を組み合わせて使用できる。これらの金属系清浄剤の全塩基価および配合量は、要求される潤滑油の性能に応じて適宜選択すればよい。全塩基価は、過塩素酸法で通常500mgKOH/g以下、望ましくは10mgKOH以上、400mgKOH/g以下である。また、その配合量は、通常、組成物全量基準で0.1質量%以上、10質量%以下の範囲である。
消泡剤としては、液状シリコーンが適しており、例えば、メチルシリコーン、フルオロシリコーン、およびポリアクリレート等が使用可能である。これら消泡剤の好ましい配合量は、組成物全量基準で0.0005質量%以上、0.1質量%以下である。
〔実施例1から5まで、比較例1から4まで〕
(1)試料油の調製
以下に示す基油と添加剤を所定量配合して潤滑油組成物を調製し、試料油とした。配合組成を表1に示す。
基油1:ピロメリット酸エステル(A成分)
(炭素数6から10の直鎖アルキル基を有するテトラエステル混合物。)
基油2:トリメリット酸エステル
(アルコール残基として炭素数10の直鎖アルキル基を有するトリエステル。)
基油3:ポリアルファオレフィン(PAO)
(100℃動粘度 10mm2/s)
基油4:ポリブテン
(100℃動粘度 800mm2/s)
(1.2.1)硫黄含有トリアジン系酸化防止剤(B成分)
2,6−ジ−t−ブチル−4−(4,6−ビス(オクチルチオ)−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノ)フェノール
(1.2.2)チオリン酸エステル系酸化防止剤(C成分)
トリノニルフェニルチオホスフェート
(1.2.3)アミン系酸化防止剤(D成分)
4−4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミン
(1.2.4)フェノール系酸化防止剤(E成分)
オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート
(1.2.5)ジチオリン酸亜鉛系酸化防止剤(F成分)
ZnDTP(アルキル基:第1級ヘキシル基)
(1.2.6)その他の添加剤
清浄分散剤:Caサリチレート
金属不活性化剤:ベンゾトリアゾール
消泡剤:シリコーン系
以下に示す方法で、上記各試料油について評価した。結果を、表1に示す。
<摩擦・摩耗試験>
ボール・オン・ディスク往復式摩耗試験機(オプチモール社製、SRV型)を用い、下記の条件にて、試料油の摩擦試験を行った。
1)テストピース:
ボール材:φ10mm、52100steel、Rc=60±2、Ra=0.025±0.005μm
ディスク材:φ24mm,厚さ7.85mm,52100steel、Rc=60±2、Rz=0.5μm
2)振幅:1mm
3)振動数:50Hz
4)荷重:200N
5)温度:190℃
6)試験時間:1時間
7)測定項目:試験終了後の動摩擦係数および摩耗痕幅
8)測定方法:試験片球(鋼球)を前記テストピースの上で往復させ、動摩擦係数を測定するとともに、テストピース上の摩耗痕の広がり量を顕微鏡を用いてX(横)、Y(縦)方向に測定し、平均して摩耗幅(μm)とした。
(残油率)
潤滑油熱安定度試験(JIS K 2540)において使用される容器および恒温空気浴を用い、容器に入れた試料油(1g)を、3通りの温度(190℃、210℃、230℃)で20時間静置した。その後、試料油の残渣量を測定し、当初の試料油量で割って百分率で表し、残油率(%)とした。なお、加熱中は、空気を10L/hrの流量で恒温空気浴に流し込むようにした。
上述の試験で、残油率を求めた後、容器を45度傾けて残油(薄膜残渣)の流動性を以下の基準で評価した。
A:残油が固着しておらず、15分以内に容器から残油が流れ落ちる。
B:残油が一部固着しており、15分後に容器から残油が流れ落ちるものが一部ある。
C:残油が固着しており、15分経過しても容器から内容物が流れ落ちない。
図1に示すように、金属製らせんバネ10(針金の径:0.3mm、外径:3mm、全長:20mm、バネ定数:90N/m)を内径50mm、深さ10mmのステンレス製容器20内に載置した後、試料油L0.5gを塗布しながら転がし、らせん部全体に試料油Lが付着するようにした(バネのらせん部全体が試料油の油膜で覆われた状態)。次に、250℃に設定された恒温空気浴(薄膜残渣試験にて使用した空気浴)の内部に、上述のらせんバネ10をステンレス製容器20ごと、20時間静置した。その後、らせんバネ10を空気浴から取り出し、常温に戻した。この段階で、らせんバネ10に付着した試料油Lは半ば乾固した状態となっている。
次に、図2に示すように、吊り下げバー40に半乾固状の試料油L’が付着したらせんバネ10を吊り下げ、このらせんバネ10の下部に質量50gのプラスチック製容器30をぶら下げた。そして、らせんバネ10が急に伸び出すまで(半乾固状の試料油L’の破断乃至破壊)、プラスチック製容器30の中に質量10gの重りを1個づつ入れていった。そして、らせんバネ10が急に伸びたときの重り(含 容器30)の質量を求めた。空のプラスチック製容器30(質量50g)をぶら下げたときにバネがすぐ伸びきってしまうことが潤滑油として好ましい。
なお、バネ固着試験は実施例5、比較例1および比較例2の試料油についてのみ実施した。
表1の結果より、本発明の構成を備えた実施例1から6までの試料油は、いずれも、高温での潤滑性や耐摩耗性に優れることはもちろん、薄膜、高温下での蒸発量が抑制され、かつ流動性も長時間維持されている。それ故、本発明の高温用潤滑油組成物を用いることで、高温装置(オーブン内で駆動されるチェーン、軸受など)の寿命およびメンテナンス期間を延長することができ、また、高温装置の運転に必要な消費電力を低減することで、省コスト・省エネルギーにも貢献できる。
一方、比較例1、2は、基油としてA成分を用いていないため、薄膜、高温下での蒸発量が極めて多く、流動性も短時間で低下している。また、潤滑性や耐摩耗性も劣っている。比較例3は、添加剤としてB成分が配合されていないため、高温下における流動性が短時間で低下している。比較例4は、添加剤としてC成分が配合されていないため、潤滑性や耐摩耗性に劣っている。
20・・・ステンレス製容器
30・・・プラスチック製容器
40・・・吊り下げバー
L・・・試料油
L’・・・半乾固状の試料油
Claims (8)
- (A)ピロメリット酸エステルと、(B)硫黄含有トリアジン系酸化防止剤と、(C)チオリン酸エステル系酸化防止剤とを配合してなる
ことを特徴とする高温用潤滑油組成物。 - 請求項1に記載の高温用潤滑油組成物において、
さらに、(D)アミン系酸化防止剤を配合してなる
ことを特徴とする高温用潤滑油組成物。 - 請求項1または請求項2に記載の高温用潤滑油組成物において、
さらに、(E)フェノール系酸化防止剤を配合してなる
ことを特徴とする高温用潤滑油組成物。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の高温用潤滑油組成物において、
さらに、(F)ジチオリン酸亜鉛系酸化防止剤を配合してなる
ことを特徴とする高温用潤滑油組成物。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の高温用潤滑油組成物において、
前記(A)成分の配合量が組成物全量基準で20質量%以上である
ことを特徴とする高温用潤滑油組成物。 - 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の高温用潤滑油組成物において、
ポリブテンおよびポリアルファオレフィンのうち少なくともいずれかをさらに配合してなる
ことを特徴とする高温用潤滑油組成物。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の高温用潤滑油組成物において、
該潤滑油組成物が、200℃以上の雰囲気下で使用される
ことを特徴とする高温用潤滑油組成物。 - 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の高温用潤滑油組成物において、
該潤滑油組成物が、チェーン、ギヤおよび軸受のうちいずれかに適用される
ことを特徴とする高温用潤滑油組成物。
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