JP2012131982A - 潤滑油用基油および潤滑油組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】 水溶性と潤滑性に優れた潤滑油用基油を提供することを目的とする。
【解決手段】 下記一般式(1)で表され、HLBが7.0〜11.0であり、かつ数平均分子量が1,000〜6,000であるジオールのアルキレンオキサイド付加物(A)を含有することを特徴とする潤滑油用基油;およびこの潤滑油用基油と水を必須成分として含む潤滑油組成物である。
【化1】
[式(1)中、Rは炭素数8〜14のアルキレン基、A1Oはオキシブチレン基、A2Oはオキシエチレン基、A3Oはオキシプロピレン基を表す。mはブチレンオキサイドまたはテトラヒドロフランの平均付加モル数で5〜56の数、nはエチレンオキサイドの平均付加モル数で6〜75の数、kはプロピレンオキサイドの平均付加モル数で0〜10の数である。オキシブチレン基(A1O)とオキシエチレン基(A2O)とはランダムに結合していてもブロック状に結合してもよい。]
【選択図】 なし
【解決手段】 下記一般式(1)で表され、HLBが7.0〜11.0であり、かつ数平均分子量が1,000〜6,000であるジオールのアルキレンオキサイド付加物(A)を含有することを特徴とする潤滑油用基油;およびこの潤滑油用基油と水を必須成分として含む潤滑油組成物である。
【化1】
[式(1)中、Rは炭素数8〜14のアルキレン基、A1Oはオキシブチレン基、A2Oはオキシエチレン基、A3Oはオキシプロピレン基を表す。mはブチレンオキサイドまたはテトラヒドロフランの平均付加モル数で5〜56の数、nはエチレンオキサイドの平均付加モル数で6〜75の数、kはプロピレンオキサイドの平均付加モル数で0〜10の数である。オキシブチレン基(A1O)とオキシエチレン基(A2O)とはランダムに結合していてもブロック状に結合してもよい。]
【選択図】 なし
Description
本発明は、ポリエーテル系潤滑油用基油に関する。さらに詳しくは、潤滑性に優れ、かつ水で希釈しても完全に溶解する水溶性にも優れたポリエーテル系潤滑油用基油、および含水潤滑油組成物に関する。
従来より、含水系の切削油、摺動面潤滑油、圧延油、引き抜き油、プレス油、鍛造油、アルミディスクおよびシリコンウエハの研磨、切断などの加工に用いる金属加工油、並びに水−グリコール系作動油等の水系潤滑油に用いられる基油は、水溶性と潤滑性が要求されており、このような水系潤滑油の基油としては、ポリエーテル系基油が用いられてきた。
しかしながら、水溶性が良好とされる多くのポリエーテル系基油(例えば特許文献1)は、潤滑性が不足している。一方で、潤滑性に優れる基油は水溶性が不足するため、基油が金属表面に残りやすく作業性が悪化するといった課題がある。すなわち、優れた水溶性と潤滑性の両立は困難であった。
しかしながら、水溶性が良好とされる多くのポリエーテル系基油(例えば特許文献1)は、潤滑性が不足している。一方で、潤滑性に優れる基油は水溶性が不足するため、基油が金属表面に残りやすく作業性が悪化するといった課題がある。すなわち、優れた水溶性と潤滑性の両立は困難であった。
優れた水溶性と潤滑性を両立できるものとしては、HLBが8.5以上の親水性で、1〜3価のアルコールにアルキレンオキサイドとテトラヒドロフラン(THF)を付加した後に末端をアルキル基で封鎖したポリエーテルを潤滑油用基油として使用するものが提案されている(特許文献2)。
しかし、含水潤滑油の高性能化に伴い、従来の基油では高い水溶性を維持したまま近年のさらなる潤滑性の要求レベルには不十分となってきた。
しかし、含水潤滑油の高性能化に伴い、従来の基油では高い水溶性を維持したまま近年のさらなる潤滑性の要求レベルには不十分となってきた。
そこで、本発明では水溶性とさらなる潤滑性に優れた潤滑油用基油を提供することを目的とする。
本発明者は、上記の目的を達成するべく検討を行った結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、下記一般式(1)で表され、HLBが7.0〜11.0であり、かつ数平均分子量が1,000〜6,000であるジオールのアルキレンオキサイド付加物(A)を必須成分として含有することを特徴とする潤滑油用基油;およびこの潤滑油用基油と水を必須成分として含む潤滑油組成物である。
すなわち、本発明は、下記一般式(1)で表され、HLBが7.0〜11.0であり、かつ数平均分子量が1,000〜6,000であるジオールのアルキレンオキサイド付加物(A)を必須成分として含有することを特徴とする潤滑油用基油;およびこの潤滑油用基油と水を必須成分として含む潤滑油組成物である。
[式(1)中、Rは炭素数8〜14のアルキレン基、A1Oはオキシブチレン基、A2Oはオキシエチレン基、A3Oはオキシプロピレン基を表す。mはブチレンオキサイドまたはテトラヒドロフランの平均付加モル数で5〜56の数、nはエチレンオキサイドの平均付加モル数で6〜75の数、kはプロピレンオキサイドの平均付加モル数で0〜10の数である。オキシブチレン基(A1O)とオキシエチレン基(A2O)とはランダムに結合していてもブロック状に結合してもよい。オキシプロピレン基(A3O)は末端にブロック状に付加してもよい。]
本発明の潤滑油用基油と水を含有する潤滑油組成物は、低荷重下、高荷重下のいずれの場合でも非常に潤滑性に優れる。また水溶性にも優れるため、例えば有効濃度が2%の高希釈品であっても分離を起こすことがない。
本発明の潤滑油用基油は、下記一般式(1)で表されるジオールのアルキレンオキサイド付加物(A)を必須成分として含有することを特徴とする。そして、このアルキレンオキサイド付加物(A)のHLBは7.0〜11.0であり、かつ数平均分子量が1,000〜6,000である。
[式(1)中、Rは炭素数8〜14のアルキレン基、A1Oはオキシブチレン基、A2Oはオキシエチレン基、A3Oはオキシプロピレン基を表す。mはブチレンオキサイドまたはテトラヒドロフランの平均付加モル数で5〜56の数、nはエチレンオキサイドの平均付加モル数で6〜75の数、kはプロピレンオキサイドの平均付加モル数で0〜10の数である。オキシブチレン基(A1O)とオキシエチレン基(A2O)とはランダムに結合していてもブロック状に結合してもよい。オキシプロピレン基(A3O)は末端にブロック状に付加してもよい。]
上記の一般式(1)におけるRは炭素数8〜14のアルキレン基であり、直鎖もしくは分岐のアルキレン基が挙げられる。
直鎖もしくは分岐のアルキレン基としては飽和脂肪族ジオールから2個の水酸基を除いた残基が挙げられる。
飽和脂肪族ジオールとしては、例えば、1,2−および1,8−オクタンジオール、1,2−および1,10−デカンジオール、1,2−および1,12−ドデカンジオールなどが挙げられる。
油膜強度および潤滑性向上の観点から両末端ジオールであることが好ましい。
直鎖もしくは分岐のアルキレン基としては飽和脂肪族ジオールから2個の水酸基を除いた残基が挙げられる。
飽和脂肪族ジオールとしては、例えば、1,2−および1,8−オクタンジオール、1,2−および1,10−デカンジオール、1,2−および1,12−ドデカンジオールなどが挙げられる。
油膜強度および潤滑性向上の観点から両末端ジオールであることが好ましい。
一般式(1)におけるA1Oはオキシブチレン基、A2Oはオキシエチレン基、A3Oはオキシプロピレン基を表す。
A1としては1,2−、2,3−、1,3−、1,4−ブチレン基、およびイソブチレン基が挙げられ、1,4−ブチレン基であることが好ましい。
A1としては1,2−、2,3−、1,3−、1,4−ブチレン基、およびイソブチレン基が挙げられ、1,4−ブチレン基であることが好ましい。
一般式(1)におけるmはブチレンオキサイドまたはテトラヒドロフランの平均付加モル数を表し、通常5〜56、好ましくは6〜50、さらに好ましくは7〜40の数である。
nはエチレンオキサイドの平均付加モル数を表し、通常6〜75、好ましくは8〜60、さらに好ましくは10〜50の数である。
kはプロピレンオキサイドの平均付加モル数を表し、通常0〜10の数である。水を含有した潤滑油は一般に泡立ちが作業上の問題となるが、抑泡性の観点からは、1〜9が好ましく、2〜8がさらに好ましい。
nはエチレンオキサイドの平均付加モル数を表し、通常6〜75、好ましくは8〜60、さらに好ましくは10〜50の数である。
kはプロピレンオキサイドの平均付加モル数を表し、通常0〜10の数である。水を含有した潤滑油は一般に泡立ちが作業上の問題となるが、抑泡性の観点からは、1〜9が好ましく、2〜8がさらに好ましい。
一般式(1)におけるオキシブチレン基(A1O)とオキシエチレン基(A2O)とはランダムに結合していてもブロック状に結合してもよい。
抑泡性の観点から、オキシプロピレン基(A3O)を末端にブロック状に付加してもよい。
抑泡性の観点から、オキシプロピレン基(A3O)を末端にブロック状に付加してもよい。
アルキレンオキサイド付加物(A)中のポリオキシアルキレン鎖中のポリオキシブチレン基(A1O)の含有率のm/(m+n+k)は、好ましくは0.25〜0.6、さらに好ましくは0.27〜0.55、特に好ましくは0.29〜0.5である。
0.25未満では潤滑性が低下する傾向があり、0.6を超えると水溶性が低下する傾向がある。
0.25未満では潤滑性が低下する傾向があり、0.6を超えると水溶性が低下する傾向がある。
本発明におけるアルキレンオキサイド付加物(A)のHLB値は、7.0〜11.0であり、好ましくは8.0〜10.5であり、特に好ましくは8.5〜10.0である。HLBが7.0未満では水溶性が悪くなり、11.0を超えると潤滑性が悪くなる。
ここでの「HLB」とは、親水性と親油性のバランスを示す指標であって、例えば「界面活性剤入門」〔2007年三洋化成工業株式会社発行、藤本武彦著〕212頁に記載されている小田法による計算値として知られているものであり、グリフィン法による計算値ではない。
HLB値は有機化合物の有機性の値と無機性の値との比率から計算することができる。
HLB=10×無機性/有機性
HLBを導き出すための有機性の値及び無機性の値については前記「界面活性剤入門」213頁に記載の表の値を用いて算出できる。
HLB値は有機化合物の有機性の値と無機性の値との比率から計算することができる。
HLB=10×無機性/有機性
HLBを導き出すための有機性の値及び無機性の値については前記「界面活性剤入門」213頁に記載の表の値を用いて算出できる。
アルキレンオキサイド付加物(A)の数平均分子量は1,000〜6,000であり、好ましくは1,200〜5,000、さらに好ましくは1,500〜4,000である。数平均分子量が1,000未満では潤滑性が不足し、6,000を超えると粘度が高くなるため、発生した泡が消えにくくなるといった問題が生じる。
なお、本発明における数平均分子量は、水酸基価から計算により算出される値である。
なお、本発明における数平均分子量は、水酸基価から計算により算出される値である。
本発明の潤滑油組成物は、潤滑油用基油と水を必須成分として含む。
含水潤滑油組成物中の潤滑油用基油およびアルキレンオキサイド付加物(A)の濃度はそれぞれ特に限定されないが、実際の使用時のアルキレンオキサイド付加物(A)の濃度は、通常0.1〜10重量%、好ましくは0.3〜5重量%、さらに好ましくは0.5〜3重量%である。
含水潤滑油組成物中の潤滑油用基油およびアルキレンオキサイド付加物(A)の濃度はそれぞれ特に限定されないが、実際の使用時のアルキレンオキサイド付加物(A)の濃度は、通常0.1〜10重量%、好ましくは0.3〜5重量%、さらに好ましくは0.5〜3重量%である。
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、特に定めない限り、%は重量%、部は重量部を示す。
製造例1 <アルキレンオキサイド付加物(A−1)の製造>
SUS製オートクレーブに1,10−デカンジオール70部(0.4モル)とテトラヒドロフラン(以下、THFと略称する。)484部(6.7モル)およびBF3・THF錯体4.9部仕込み、耐圧滴下ロートからエチレンオキサイド(以下、EOと略称する。)334部(7.6モル)を45〜55℃で5時間かけて滴下した。その後、50℃で1時間反応させ、冷却した。その後、NaOH水溶液を加えて中和し、減圧条件下で未反応のTHFを除去し、副成した塩を濾別し、本発明の1,10−デカンジオールのTHF14モル/EO19モルのランダム付加物765部(A−1)を得た。水酸基価換算による数平均分子量は2,020、計算によるHLBは9.5であった。
SUS製オートクレーブに1,10−デカンジオール70部(0.4モル)とテトラヒドロフラン(以下、THFと略称する。)484部(6.7モル)およびBF3・THF錯体4.9部仕込み、耐圧滴下ロートからエチレンオキサイド(以下、EOと略称する。)334部(7.6モル)を45〜55℃で5時間かけて滴下した。その後、50℃で1時間反応させ、冷却した。その後、NaOH水溶液を加えて中和し、減圧条件下で未反応のTHFを除去し、副成した塩を濾別し、本発明の1,10−デカンジオールのTHF14モル/EO19モルのランダム付加物765部(A−1)を得た。水酸基価換算による数平均分子量は2,020、計算によるHLBは9.5であった。
製造例2 <アルキレンオキサイド付加物(A−2)の製造>
製造例1と同様にして、1,10−デカンジオール35部(0.2モル)とTHF285部(4.0モル)およびBF3・THF錯体4.9部仕込み、EO334部(7.6モル)を滴下後、プロピレンオキサイド(以下、POと略称する。)70部(1.2モル)を滴下し、本発明の1,10−デカンジオールのTHF18モル/EO38モルランダム付加物のPO6モルブロック付加物642部(A−2)を得た。水酸基価換算による数平均分子量は3,500、計算によるHLBは10.2であった。
製造例1と同様にして、1,10−デカンジオール35部(0.2モル)とTHF285部(4.0モル)およびBF3・THF錯体4.9部仕込み、EO334部(7.6モル)を滴下後、プロピレンオキサイド(以下、POと略称する。)70部(1.2モル)を滴下し、本発明の1,10−デカンジオールのTHF18モル/EO38モルランダム付加物のPO6モルブロック付加物642部(A−2)を得た。水酸基価換算による数平均分子量は3,500、計算によるHLBは10.2であった。
製造例3 <アルキレンオキサイド付加物(A−3)の製造>
製造例1と同様にして、1,12−ドデカンジオール81部(0.4モル)とTHF346部(4.8モル)およびBF3・THF錯体4.9部仕込み、EO264部(6モル)を滴下し、本発明の1,12−ドデカンジオールのTHF10モル/EO15モルのランダム付加物610部(A−3)を得た。水酸基価換算による数平均分子量は1,580、計算によるHLBは9.3であった。
製造例1と同様にして、1,12−ドデカンジオール81部(0.4モル)とTHF346部(4.8モル)およびBF3・THF錯体4.9部仕込み、EO264部(6モル)を滴下し、本発明の1,12−ドデカンジオールのTHF10モル/EO15モルのランダム付加物610部(A−3)を得た。水酸基価換算による数平均分子量は1,580、計算によるHLBは9.3であった。
比較製造例1 <アルキレンオキサイド付加物(A’−1)の製造>
製造例1と同様にして、1,4−ブタンジオール36部(0.4モル)とTHF630部(7.7モル)およびBF3・THF錯体を4.9部仕込み、EO323部(7.4モル)を滴下後、50℃で1時間反応させ、冷却して、比較のための1,4−ブタンジオールのTHF16モル/EO18モルランダム付加物851部(A’−1)を得た。水酸基価換算による数平均分子量は2,040、計算によるHLBは9.0であった。
製造例1と同様にして、1,4−ブタンジオール36部(0.4モル)とTHF630部(7.7モル)およびBF3・THF錯体を4.9部仕込み、EO323部(7.4モル)を滴下後、50℃で1時間反応させ、冷却して、比較のための1,4−ブタンジオールのTHF16モル/EO18モルランダム付加物851部(A’−1)を得た。水酸基価換算による数平均分子量は2,040、計算によるHLBは9.0であった。
比較製造例2 <アルキレンオキサイド付加物(A’−2)の製造>
製造例1と同様にして、1,10−デカンジオール70部(0.4モル)とBF3・THF錯体を4.9部仕込み、EO282部(6.4モル)を後、PO487部(8.4モル)を滴下し、比較のための1,10−デカンジオールのEO16モル/PO21モルブロック付加物800部(A’−2)を得た。水酸基価換算による数平均分子量は2,100、計算によるHLBは9.6であった。
製造例1と同様にして、1,10−デカンジオール70部(0.4モル)とBF3・THF錯体を4.9部仕込み、EO282部(6.4モル)を後、PO487部(8.4モル)を滴下し、比較のための1,10−デカンジオールのEO16モル/PO21モルブロック付加物800部(A’−2)を得た。水酸基価換算による数平均分子量は2,100、計算によるHLBは9.6であった。
比較製造例3 <アルキレンオキサイド付加物(A’−3)の製造>
製造例1と同様にして、1,10−デカンジオール174部(1.0モル)とTHF346部(4.8モル)およびBF3・THF錯体を4.9部仕込み、EO264部(6.0モル)を滴下し、比較のための1,10−デカンジオールのTHF4モル/EO6モルランダム付加物680部(A’−3)を得た。水酸基価換算による数平均分子量は730、計算によるHLBは9.6であった。
製造例1と同様にして、1,10−デカンジオール174部(1.0モル)とTHF346部(4.8モル)およびBF3・THF錯体を4.9部仕込み、EO264部(6.0モル)を滴下し、比較のための1,10−デカンジオールのTHF4モル/EO6モルランダム付加物680部(A’−3)を得た。水酸基価換算による数平均分子量は730、計算によるHLBは9.6であった。
比較製造例4 <アルキレンオキサイド付加物(A’−4)の製造>
製造例1と同様にして、1,12−ドデカンジオール40部(0.2モル)とTHF756部(10.5モル)およびBF3・THF錯体を4.9部仕込み、EO132部(3.0モル)を滴下し、比較のための1,12−ドデカンジオールのTHF21モル/EO15モルランダム付加物430部(A’−4)を得た。水酸基価換算による数平均分子量は2,380、計算によるHLBは6.9であった。
製造例1と同様にして、1,12−ドデカンジオール40部(0.2モル)とTHF756部(10.5モル)およびBF3・THF錯体を4.9部仕込み、EO132部(3.0モル)を滴下し、比較のための1,12−ドデカンジオールのTHF21モル/EO15モルランダム付加物430部(A’−4)を得た。水酸基価換算による数平均分子量は2,380、計算によるHLBは6.9であった。
比較製造例5 <アルキレンオキサイド付加物(A’−5)の製造>
製造例1と同様にして、1,10−デカンジオール70部(0.4モル)とTHF295部(4.1モル)およびBF3・THF錯体を4.9部仕込み、EO528部(12.0モル)を滴下し、比較のための1,10−デカンジオールのTHF10モル/EO30モルランダム付加物850部(A’−5)を得た。水酸基価換算による数平均分子量は2,220、計算によるHLBは11.9であった。
製造例1と同様にして、1,10−デカンジオール70部(0.4モル)とTHF295部(4.1モル)およびBF3・THF錯体を4.9部仕込み、EO528部(12.0モル)を滴下し、比較のための1,10−デカンジオールのTHF10モル/EO30モルランダム付加物850部(A’−5)を得た。水酸基価換算による数平均分子量は2,220、計算によるHLBは11.9であった。
実施例1〜3および比較例1〜5
上記で製造したアルキレンオキサイド付加物(A−1)〜(A−3)と(A’−1)〜(A’−5)を表1に記載した重量部の水で希釈して潤滑油組成物を調製した。
上記で製造したアルキレンオキサイド付加物(A−1)〜(A−3)と(A’−1)〜(A’−5)を表1に記載した重量部の水で希釈して潤滑油組成物を調製した。
以下に示す方法で、水溶性と潤滑性(摩擦係数)を評価した。
(1)水溶性
配合直後の潤滑油組成物の外観を目視で観察し、水溶性を判定した。
○:均一透明
×:濁りあり
(1)水溶性
配合直後の潤滑油組成物の外観を目視で観察し、水溶性を判定した。
○:均一透明
×:濁りあり
(2)潤滑性
潤滑性はボール・オン・ディスクタイプの摩擦摩耗試験機(レスカ社製 フリクションプレーヤーFPR−2000)を用い、鋼球(材質:SUJ−2)とディスク(材質:SPCC)との点接触(荷重1kg・f)における摩擦係数を測定した。
下記の測定条件における摩擦係数は、一般に、0.14以下であることが必要とされている。
潤滑性はボール・オン・ディスクタイプの摩擦摩耗試験機(レスカ社製 フリクションプレーヤーFPR−2000)を用い、鋼球(材質:SUJ−2)とディスク(材質:SPCC)との点接触(荷重1kg・f)における摩擦係数を測定した。
下記の測定条件における摩擦係数は、一般に、0.14以下であることが必要とされている。
測定条件を下記に示す。
回転数:4rpm
回転半径:10mm
温度:25℃
時間:10分間
回転数:4rpm
回転半径:10mm
温度:25℃
時間:10分間
実施例1〜3の本発明の潤滑油組成物は基油の2%水溶液で水溶性に優れ、摩擦係数が非常に低く潤滑性に優れている。
一方、炭素数4のジオールのアルキレンオキサイド付加物を用いた比較例1、およびHLBが7未満のアルキレンオキサイド付加物の比較例4の潤滑油組成物は、基油の曇点が室温より低いため、配合直後でも濁り、静置すると分離するほど水溶性に問題がある。また、ブチレンオキサイドを含まないアルキレンオキサイド付加物の比較例2、数平均分子量が1,000未満のアルキレンオキサイド付加物の比較例3、およびHLBが11を超えるアルキレンオキサイド付加物の比較例5の潤滑油組成物は、いずれも摩擦係数が0.14を超え、潤滑性が不足する。
一方、炭素数4のジオールのアルキレンオキサイド付加物を用いた比較例1、およびHLBが7未満のアルキレンオキサイド付加物の比較例4の潤滑油組成物は、基油の曇点が室温より低いため、配合直後でも濁り、静置すると分離するほど水溶性に問題がある。また、ブチレンオキサイドを含まないアルキレンオキサイド付加物の比較例2、数平均分子量が1,000未満のアルキレンオキサイド付加物の比較例3、およびHLBが11を超えるアルキレンオキサイド付加物の比較例5の潤滑油組成物は、いずれも摩擦係数が0.14を超え、潤滑性が不足する。
本発明のアルキレンオキサイド付加物は、水溶性と潤滑性が優れているため、含水系の切削油、摺動面潤滑油、圧延油、引き抜き油、プレス油、鍛造油、アルミディスクおよびシリコンウエハの研磨、切断などの加工に用いる金属加工油、並びに水−グリコール系作動油等の水系潤滑油に用いられる基油として極めて有用である。
Claims (3)
- 下記一般式(1)で表され、HLBが7.0〜11.0であり、かつ数平均分子量が1,000〜6,000であるジオールのアルキレンオキサイド付加物(A)を必須成分として含有することを特徴とする潤滑油用基油。
- 該アルキレンオキサイド付加物(A)中のポリオキシアルキレン鎖中のポリオキシブチレン基(A1O)の含有率であるm/(m+n+k)が0.25〜0.6である請求項1記載の潤滑油用基油。
- 請求項1または2に記載の潤滑油用基油と水を必須成分として含む潤滑油組成物。
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