JP2014185288A

JP2014185288A - 油圧作動油組成物

Info

Publication number: JP2014185288A
Application number: JP2013062515A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Yagishita; 和宏八木下; Toru Hirano; 亨平野; Tasashi Oshio; 直史置塩
Original assignee: JX Nippon Oil and Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2014-10-02
Also published as: WO2014157200A1; US20150376541A1; US9598659B2; CN105073961A

Abstract

【課題】内部漏れ防止と配管抵抗の低減を両立することができ、油圧システム全体のエネルギー効率を向上させることができる油圧作動油組成物を提供すること。
【解決手段】４０℃における動粘度が１５〜５０ｍｍ^２／ｓの潤滑油基油と、組成物全量基準で１〜４０質量％の、数平均分子量が４８０００以下であるポリメタクリレートとを含有し、粘度指数が１５０以上であり、且つ６０〜８０℃において（Ａ）動粘度（単位：ｍｍ^２／ｓ）と、（Ｂ）せん断粘度（単位：ｍＰａ・ｓ、せん断条件：１０^６／ｓ）との比（Ａ／Ｂ）が１．３以下である、油圧作動油組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は油圧作動油組成物に関する。詳しくは、粘度指数向上剤を含有するエネルギー効率の高い油圧作動油組成物に関する。

近年、地球温暖化への対応の一つとして省エネルギー型油圧作動油が開発されている。従来の省エネルギー型油圧作動油としては、例えば低温粘度を下げることによって装置の起動時の消費エネルギーの削減を図ったものがある。

また、粘度指数向上剤を配合することで、作動油の粘度変化を小さくして油温が高まった後の定常運転時の消費エネルギーを低減した省エネルギー型油圧作動油も開発されている。この省エネルギー型油圧作動油では、建設機械特有の様々な油圧機器内部からの油漏れ（内部漏れ）を作動油の粘度変化を小さくすること（高粘度指数化）で防止し、消費エネルギーの削減を図っている（例えば、特許文献１〜３を参照）。

特開２００５−３０７１９７号公報特開２０１１−０４６９００号公報特開２０１２−１８０５３５号公報

しかし、上記の特許文献１〜３に記載されているような省エネルギー型油圧作動油の場合、作動油の高粘度指数化により配管抵抗による損失が増大してしまう。そのため、内部漏れ防止により消費エネルギーを削減できたとしても、油圧システム全体のエネルギー効率の向上の点で未だ改善の余地がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、内部漏れ防止と配管抵抗の低減を両立することができ、油圧システム全体のエネルギー効率を向上させることができる油圧作動油組成物を提供することを目的とする。

本発明者らは鋭意検討した結果、油圧システムの内部漏れ防止と配管抵抗の低減を両立する優れた粘度特性を発揮する組成物を見出し、本発明に至った。

すなわち、本発明は、４０℃における動粘度が１５〜５０ｍｍ^２／ｓの潤滑油基油と、組成物全量基準で１〜４０質量％の、数平均分子量が４８０００以下であるポリメタクリレートとを含有し、粘度指数が１５０以上であり、且つ６０〜８０℃における（Ａ）動粘度（単位：ｍｍ^２／ｓ）と、（Ｂ）せん断粘度（単位：ｍＰａ・ｓ、せん断条件：１０^６／ｓ）との比（Ａ／Ｂ）が１．３以下である、油圧作動油組成物を提供する。

また、潤滑油基油の硫黄分が１０質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。

本発明の油圧作動油組成物は、内部漏れ防止と配管抵抗の低減を両立することができ、油圧システム全体のエネルギー効率を向上させることができるという顕著な効果を奏する。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。

本実施形態に係る油圧作動油組成物は、４０℃における動粘度が１５〜５０ｍｍ^２／ｓの潤滑油基油と、組成物全量基準で１〜４０質量％の、数平均分子量が４８０００以下であるポリメタクリレートとを含有し、粘度指数が１５０以上であり、且つ６０〜８０℃における（Ａ）動粘度（単位：ｍｍ^２／ｓ）と、（Ｂ）せん断粘度（単位：ｍＰａ・ｓ、せん断条件：１０^６／ｓ）との比（Ａ／Ｂ）が１．３以下である、油圧作動油組成物である。

本実施形態において使用される潤滑油基油としては、鉱油、合成系炭化水素油、合成系含酸素油、油脂等が挙げられる。これらの潤滑油基油は、１種単独で又は２種以上組み合わせて使用することができる。

鉱油としては、特に限定されないが、例えば、原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、接触脱ろう、水素化精製、硫酸洗浄、白土処理等の精製処理を適宜組み合わせて精製したパラフィン系鉱油又はナフテン系鉱油が挙げられる。

合成系炭化水素油としては、例えば、ポリα−オレフィン（ポリブテン、１−オクテンオリゴマー、１−デセンオリゴマー等）、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン等が挙げられる。

合成系含酸素油としては、例えば、１価アルコールと１価脂肪酸のモノエステル、多価アルコールと１価脂肪酸のポリオールエステルなどのエステル類；ポリオキシアルキレングリコール類等が使用される。

油脂としては、例えば、パーム油、パーム核油、菜種油、大豆油、ハイオレイック菜種油、及びハイオレイックサンフラワー油などの植物系油脂が使用される。

これらの中でも、鉱油及び合成系炭化水素油が好ましく用いられ、鉱油がより好ましく用いられる。

潤滑油基油の４０℃における動粘度は、１５〜５０ｍｍ^２／ｓであるが、好ましくは２０〜４５ｍｍ^２／ｓ、より好ましくは２５〜４０ｍｍ^２／ｓである。４０℃における動粘度が１５ｍｍ^２／ｓ未満であると、引火点の低下や蒸発性の点で好ましくない。また、４０℃における動粘度が５０ｍｍ^２／ｓを超えると、配管抵抗が増大するので好ましくない。

潤滑基油の粘度指数は、特に限定されないが、好ましくは１００以上、より好ましくは１１０以上、さらに好ましくは１２０以上、最も好ましくは１２５以上である。粘度指数が１１０以上であると、高温の動粘度を確保したときに低温の動粘度が高くなることを抑制できるため、油圧システムの効率低下を抑制できる点で好ましい。一方、粘度指数の上限値は、特に限定されないが、例えば２５０である。

なお、本明細書における「動粘度」及び「粘度指数」とは、ＪＩＳＫ２２８３に従って測定された値を意味する。

潤滑油基油の硫黄分は、特に限定されないが、好ましくは５０質量ｐｐｍ以下、より好ましくは１０質量ｐｐｍ以下、さらに好ましくは５質量ｐｐｍ以下である。硫黄分が５０質量ｐｐｍ以下であると、酸化安定性や耐食性の点で好ましい。

潤滑油基油の含有量は、組成物全量基準で、好ましくは４０質量％以上、より好ましくは５０質量％以上、さらに好ましくは７０質量％以上である。また、潤滑油基油の含有量は、組成物全量基準で、好ましくは９９質量％以下、より好ましくは９８質量％以下、さらに好ましくは９５質量％以下である。潤滑油基油の含有量が４０質量％以上であると、油圧作動油の優れた効果を十分に発揮しやすい。

本実施形態の作動油組成物が含有するポリメタクリレートとしては、下記一般式（１）で表される非分散型のポリメタクリレート、及び下記一般式（２）で表される分散型ポリメタクリレートのいずれも使用できる。

［上記式（１）中、ａは、１以上の整数であって、上記式（１）で表されるポリメタクリレートの数平均分子量が４８０００以下となるような整数である。また、Ｒ_１は炭素数１〜２２のアルキル基を示す。］

［上記式（２）中、ｂ及びｃは、それぞれ１以上の整数であって、上記式（２）で表されるポリメタクリレートの数平均分子量が４８０００以下となるような整数である。また、Ｒ_２は炭素数１〜２２のアルキル基を示し、Ｒ_３は水素又はメチル基を示し、Ｘは極性基を示す。］

ポリメタクリレートの数平均分子量は、４８０００以下であるが、好ましくは４５０００以下、より好ましくは４００００以下である。ポリメタクリレートの数平均分子量の下限値は特に限定されないが、好ましくは２０００以上、より好ましくは５０００以上、さらに好ましくは１００００以上である。ポリメタクリレートの数平均分子量が４８０００以下であると、高せん断粘度の向上効果の点で好ましく、２０００以上であると、粘度指数の向上効果の点で好ましい。

ポリメタクリレートの含有量は、組成物全量基準で１〜４０質量％である。ポリメタクリレートの含有量は、好ましくは３質量％以上、より好ましくは５質量％以上、さらに好ましくは１０質量％以上である。また、ポリメタクリレートの含有量は、好ましくは３５質量％以下、より好ましくは３０質量％以下、さらに好ましくは２３質量％以下である。ポリメタクリレートの含有量が１質量％以上であると、高せん断粘度の向上効果の点で好ましく、３５質量％以下であると、経済的なメリットの点で好ましい。

油圧作動油組成物の４０℃における動粘度は、特に限定されないが、好ましくは２０ｍｍ^２／ｓ以上、より好ましくは３０ｍｍ^２／ｓ以上、さらに好ましくは４０ｍｍ^２／ｓ以上、最も好ましくは４１．４ｍｍ^２／ｓ以上である。また、４０℃における動粘度は、好ましくは８０ｍｍ^２／ｓ以下、より好ましくは７０ｍｍ^２／ｓ以下、さらに好ましくは６０ｍｍ^２／ｓ以下、最も好ましくは５０．６ｍｍ^２／ｓ以下である。油圧作動油組成物の４０℃における動粘度が２０ｍｍ^２／ｓ以上であると、油圧システムの耐久性の点で好ましく、８０ｍｍ^２／ｓ以下であると、摩擦低減の点で好ましい。

本実施形態における油圧作動油組成物では、６０〜８０℃における（Ａ）動粘度（単位：ｍｍ^２／ｓ）と、（Ｂ）せん断粘度（単位：ｍＰａ・ｓ、せん断条件：１０^６／ｓ）との比（Ａ／Ｂ）が１．３以下である。上記の比（Ａ／Ｂ）は、好ましくは１．２５以下、より好ましくは１．２以下である。上記の比（Ａ／Ｂ）が１．３を超えると、ポンプ効率と配管抵抗の点から好ましくない。一方、上記の比（Ａ／Ｂ）の下限値は、特に制限されないが、例えば１．１である。

なお、本明細書における「せん断粘度」は、ＡＳＴＭ（Ｄ４７４１，Ｄ４６８３，Ｄ６６１６），ＣＥＣ（Ｌ−３６Ａ−９０）に準拠して測定したものを意味する。

本実施形態に係る油圧作動油組成物は、その優れた効果をより一層向上させるため、必要に応じて極圧剤、酸化防止剤、流動点降下剤、さび止め剤、金属不活性化剤、粘度指数向上剤、消泡剤、抗乳化剤、油性剤などをさらに含有することができる。これらの添加剤は、１種を単独で用いてもよく、あるいは２種以上を組み合わせて用いてもよい。

極圧剤としては、硫化エステル、硫化油脂、ポリサルファイドなどの硫黄系化合物、亜鉛ジチオフォスフェート、リン系化合物が挙げられ、リン系化合物を用いることが好ましい。具体的には、リン酸エステル、酸性リン酸エステル、酸性リン酸エステルのアミン塩、塩素化リン酸エステル、亜リン酸エステル及びフォスフォロチオネート等が挙げられる。これらのリン化合物は、リン酸、亜リン酸またはチオリン酸とアルカノール、ポリエーテル型アルコールとのエステルあるいはその誘導体が挙げられる。

上記リン化合物の中でも、より高い耐摩耗性が得られることから、リン酸エステル、酸性リン酸エステル、及び酸性リン酸エステルのアミン塩が好ましく、中でもリン酸エステルがより好ましい。極圧剤の含有量は、組成物全量基準で０．０５〜５質量％であることが好ましい。

酸化防止剤としては、例えば、２，６−ジターシャリーブチル−ｐ−クレゾール（ＤＢＰＣ）等のフェノール系化合物、フェニル−α−ナフチルアミン等の芳香族アミン、ヒンダードアミン化合物、亜リン酸エステル及び有機金属化合物が挙げられる。フェノール系酸化防止剤の含有量は、組成物全量基準で０．０１〜２質量％であることが好ましい。また、アミン系酸化防止剤の含有量は、組成物全量基準で０．００１〜２質量％であることが好ましい。

流動点降下剤としては、各種アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルから選ばれる少なくとも１種のモノマーの共重合体又はその水添物等が例示できる。流動点降下剤の含有量は、組成物全量基準で０．０１〜５質量％であることが好ましい。

さび止め剤としては、アミノ酸誘導体、多価アルコールの部分エステル；ラノリン脂肪酸エステル、アルキルコハク酸エステル、アルケニルコハク酸エステル等のエステル類；ザルコシン；ソルビタン脂肪酸エステル等の多価アルコール部分エステル類；脂肪酸金属塩、ラノリン脂肪酸金属塩、酸化ワックス金属塩等の金属石けん類；カルシウムスルフォネート、バリウムスルフォネート等のスルフォネート類；酸化ワックス；アミン類；リン酸；リン酸塩等が例示できる。さび止め剤の含有量は、組成物全量基準で０．０１〜５質量％であることが好ましい。

金属不活性化剤としては、ベンゾトリアゾール系、チアジアゾール系、イミダゾール系化合物等が例示できる。金属不活性化剤の含有量は、組成物全量基準で０．００１〜１質量％であることが好ましい。

本実施形態の油圧作動油組成物は、上記のポリメタクリレート以外の粘度指数向上剤をさらに含有することができる。その具体例として、各種メタクリル酸エステルから選ばれる少なくとも１種のモノマーの共重合体又はその水素化物、ポリイソブチレン又はその水添物、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非分散型粘度指数向上剤等が挙げられる。上記の共重合体以外の粘度指数向上剤の含有量は、組成物全量基準で０．０１〜１５質量％であることが好ましい。

消泡剤としては、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。消泡剤の含有量は、組成物全量基準で０．００１〜０．０５質量％であることが好ましい。

抗乳化剤としては、例えば、ポリオキシアルキレングリコール，ポリオキシアルキレンアルキルエーテル，ポリオキシアルキレンアルキルアミド，ポリオキシアルキレン脂肪酸エステル等が挙げられる。

油性剤としては、脂肪酸、エステル、アルコール等が挙げられる。油性剤の含有量は、組成物全量基準で０．０１〜０．５質量％であることが好ましい。

以下、本発明を実施例及び比較例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらの内容に何ら限定されるものではない。

実施例１〜３及び比較例１〜３では、表１及び表２に示す組成で潤滑油基油と添加剤とを配合して油圧作動油組成物を調製した。油圧作動油組成物の調製に当たっては、ＩＳＯ粘度グレードがＶＧ４６になるように４０℃動粘度を調整した。すなわち、粘度指数向上剤の配合量をその分子量によって調整し、また粘度指数向上剤が無配合の場合は基油がＶＧ４６のものを使用した。実施例及び比較例で用いた潤滑油基油及び添加剤は以下のとおりである。

＜潤滑油基油＞
基油１：水素化精製鉱油（全芳香族含有量：０．０質量％、硫黄分：１０質量ｐｐｍ以下、４０℃動粘度：２６ｍｍ^２／ｓ、粘度指数：１３１）
基油２：水素化精製鉱油（全芳香族含有量：０．０質量％、硫黄分：１０質量ｐｐｍ以下、４０℃動粘度：４６ｍｍ^２／ｓ、粘度指数：１２７）

ここで、全芳香族含有量は、ＡｎａｌｙｔｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ第４４巻第６号（１９７２）第９１５−９１９頁“ＳｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＨｉｇｈ−ＢｏｉｌｉｎｇＰｅｔｒｏｌｅｕｍＤｉｓｔｉｌｌａｔｅｓＵｓｉｎｇＧｒａｄｉｅｎｔＥｌｕｔｉｏｎＴｈｒｏｕｇｈＤｕａｌ−Ｐａｃｋｅｄ（ＳｉｌｉｃａＧｅｌ−ＡｌｕｍｉｎａＧｅｌ）ＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎＣｏｌｕｍｎｓ”に記載されたシリカ−アルミナゲルクロマト分析法に準拠して測定した。

また、硫黄分は、ＡＳＴＭＤ４９５１ “ＳｔａｎｄａｒｄＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄｆｏｒＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＡｄｄｉｔｉｖｅＥｌｅｍｅｎｔｓｉｎＬｕｂｒｉｃａｔｉｎｇＯｉｌｓｂｙＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａＡｔｏｍｉｃＥｍｉｓｓｉｏｎＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ”により測定した。

また、動粘度及び粘度指数は、ＪＩＳＫ２２８３に従って測定した。

＜粘度指数向上剤＞
Ａ：ポリメタクリレート（エボニックデグサ社製：ＪＭＢ３５８７、数平均分子量２００００）
Ｂ：ポリメタクリレート（三洋化成社製：アクルーブＶ８１５、数平均分子量２００００）
Ｃ：ポリメタクリレート（ヘンケルジャパン社製：カネルーブ２０９１、数平均分子量４００００）
Ｄ：ポリメタクリレート（エボニックデグサ製：ＶＩＳＣＯＰＬＥＸ１−１５６、数平均分子量５００００）
Ｅ：ポリメタクリレート（三洋化成社製アクルーブ：Ｈ−３３００、数平均分子量１０００００）

＜その他の添加剤＞
実施例１〜３及び比較例１〜３において、その他の添加剤として、トリクレジルホスフェート、２，６−ジターシャリーブチル−ｐ−クレゾール（ＤＢＰＣ）及び流動点降下剤を、それぞれ組成物全量基準で０．５質量％配合した。

実施例１〜３及び比較例１〜３で得られた各油圧作動油組成物について、以下にように各性状を測定した。結果を表１及び表２に示す。
動粘度及び粘度指数：ＪＩＳＫ２２８３に従って測定した。
せん断粘度：ＡＳＴＭ（Ｄ４７４１，Ｄ４６８３，Ｄ６６１６）、ＣＥＣ（Ｌ−３６Ａ−９０）に準拠して、６０、７０及び８０℃において、せん断条件１０^６／ｓで測定した。測定装置として、ＰＣＳＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のＵＳＶ（ＵｌｔｒａＳｈｅａｒＶｉｓｃｏｍｅｔｅｒ）粘度計を用いた。

［ＨＰＶ３５＋３５ポンプ試験］
実施例１〜３及び比較例１〜３で得られた各油圧作動油組成物について、ＨＰＶ３５＋３５ポンプ試験を行った。具体的には、以下の試験条件でポンプの回転トルクを測定し、全効率を算出した。結果を表１及び表２に示す。
ポンプ名：コマツＨＰＶ３５＋３５
吐出量＋ドレイン量：４０Ｌ／ｍｉｎ
ポンプタイプ：斜板型
油温：８０℃
圧：無負荷、３５ＭＰａ
ポンプの回転：２１００ｒｐｍ

Claims

４０℃における動粘度が１５〜５０ｍｍ^２／ｓの潤滑油基油と、
組成物全量基準で１〜４０質量％の、数平均分子量が４８０００以下であるポリメタクリレートとを含有し、
粘度指数が１５０以上であり、且つ６０〜８０℃における（Ａ）動粘度（単位：ｍｍ^２／ｓ）と、（Ｂ）せん断粘度（単位：ｍＰａ・ｓ、せん断条件：１０^６／ｓ）との比（Ａ／Ｂ）が１．３以下である、油圧作動油組成物。
前記潤滑油基油の硫黄分が１０質量ｐｐｍ以下である、請求項１に記載の油圧作動油組成物。