JP2017165912A

JP2017165912A - 脂肪酸エステル系潤滑油組成物

Info

Publication number: JP2017165912A
Application number: JP2016054371A
Authority: JP
Inventors: 信神田; Makoto Kanda
Original assignee: Cosmo Oil Lubricants Co Ltd
Current assignee: Cosmo Oil Lubricants Co Ltd
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2017-09-21
Anticipated expiration: 2036-03-17
Also published as: JP6545114B2

Abstract

【課題】加水分解安定性及び錆止め性に優れた脂肪酸エステル系潤滑油を提供する。【解決手段】脂肪酸エステルと、下記一般式（１）で表される化合物（１）及び下記一般式（２）で表される化合物（２）を７：３〜３：７の質量比で含み、前記化合物（１）及び前記化合物（２）の合計含有量が組成物全量に対して０．０６〜０．１５質量％である錆止め剤と、を含有し、４０℃における動粘度が１０〜６００ｍｍ２／ｓである脂肪酸エステル系潤滑油組成物。式（１）及び式（２）において、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３はそれぞれ独立に炭素数３〜２０のアルケニル基を表し、ｎは１以上の整数を表す。【選択図】なし

Description

本発明は、脂肪酸エステル系潤滑油組成物に関する。

従来から安全、衛生、環境対応の観点より難燃性及び生分解性を要求される油圧機器などに油圧作動油として脂肪酸エステル系潤滑油が使用されている。
油圧機器などの設備機械は工程上、水が混入する可能性があるが、脂肪酸エステル系潤滑油は鉱物油系潤滑油よりも加水分解安定性（耐加水分解性）が劣る。そのため鉱物油系潤滑油と同等に長期や高温条件で使用するためには一層の加水分解安定性の向上が望まれている。

例えば、加水分解安定性及び熱安定性の向上のため、基油として特定の脂肪酸エステルを用いた脂肪酸エステル系潤滑油組成物が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献３参照）。

さらに、近年においては船舶から漏洩して潤滑剤の海洋汚染が問題となっている。特に船尾管についてはスクリューシャフトの軸受を潤滑させるため、管内は潤滑油が満たされている。船尾管は、その構造上、潤滑油の漏洩を完全に防ぐことは難しい。そのため船舶において海水に接する装置には生分解性を有する脂肪酸エステル系潤滑剤が使用される事例が増加しており、使用が義務化されている海域もある。船舶用脂肪酸エステル系潤滑油は海水が潤滑油に混入するため、上記油圧作動油と同様の優れた加水分解安定性が求められるとともに、海水に対する高い水準の錆止め性が要求される。

例えば、鉱物油系潤滑油と同等の潤滑性、防錆性、生分解性等を有することを目的として、水溶性アルキレングリコール及び／又はポリアルキレングリコール、水溶性増粘剤、並びに水溶性防錆剤をそれぞれ特定の量で含有する船舶軸受け推進器用潤滑油が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１０−２０２８２１号公報特開２００６−２６５３４５号公報特開平８−７３８７６号公報

しかし、脂肪酸エステル系潤滑油は極性が高く、潤滑油の含有する添加剤が金属表面に作用しにくい。また、脂肪酸エステル系潤滑油は、鉱物油系潤滑油と比較して添加剤により大きな金属表面への吸着力もしくは高い濃度が必要となるが、吸着力の高い錆止め剤及び高濃度の錆止め剤の添加は脂肪酸エステルの加水分解安定性を低下させる。そのため、従来技術では船尾管等の船舶使用に耐えうる錆止め性と加水分解安定性の両立は困難であった。

本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、加水分解安定性及び錆止め性に優れた脂肪酸エステル系潤滑油組成物を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、脂肪酸エステルを基油とし特定構造の錆止め剤と組み合わせ、４０℃における動粘度を特定の範囲内に調整することにより、加水分解安定性と錆止め性とが共に向上することを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させるに至った。すなわち、上記課題は、以下の発明によって解決される。

＜１＞脂肪酸エステルと、
下記一般式（１）で表される化合物（１）及び下記一般式（２）で表される化合物（２）を７：３〜３：７の質量比で含み、前記化合物（１）及び前記化合物（２）の合計含有量が組成物全量に対して０．０６〜０．１５質量％である錆止め剤と、
を含有し、４０℃における動粘度が１０〜６００ｍｍ^２/sである脂肪酸エステル系潤滑油組成物。

式（１）及び式（２）において、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３はそれぞれ独立に炭素数３〜２０のアルケニル基を表し、ｎは１以上の整数を表す。

＜２＞前記脂肪酸エステルの酸価が０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である＜１＞に記載の脂肪酸エステル系潤滑油組成物。

＜３＞船尾管に用いられる＜１＞又は＜２＞に記載の脂肪酸エステル系潤滑油組成物。

本発明によれば、加水分解安定性及び錆止め性に優れた脂肪酸エステル系潤滑油組成物が提供される。本発明の脂肪酸エステル系潤滑油組成物は、優れた加水分解安定性かつ錆止め性を示し、各種機器へ好適に用いることができ、特に船尾管の潤滑油として好適に使用できる。

以下、本発明の脂肪酸エステル系潤滑油組成物について詳細に説明する。なお、本明細書中、数値範囲を表す「〜」はその上限及び下限としてそれぞれ記載されている数値を含む範囲を表す。また、「〜」で表される数値範囲において上限値のみ単位が記載されている場合は、下限値も同じ単位であることを意味する。

本発明に係る脂肪酸エステル系潤滑油組成物は、脂肪酸エステルを基油とし、下記一般式（１）で表される化合物（１）及び下記一般式（２）で表される化合物（２）を７：３〜３：７の質量比で含み、前記化合物（１）及び前記化合物（２）の合計含有量が組成物全量に対して０．０６〜０．１５質量％である錆止め剤を含有し、４０℃における動粘度が１０〜６００ｍｍ^２／ｓである。

（基油）
本発明の脂肪酸エステル系潤滑油組成物は、基油として、脂肪酸エステルを用いる。

脂肪酸エステルの形成に用いるアルコールの具体例としては、オレイルアルコール、ラウリルアルコール、メタノール、エタノール、ペンタノール、ヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセロール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールメタン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、１，２，６−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールなどが挙げられる。

脂肪酸エステルの形成に用いる脂肪酸の具体例としては、例えばブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ドデカン酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、エイコサン酸、ドコサン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、スベリン酸、リシノール酸、アゼライン酸、セバシン酸などが挙げられる。

本発明で用いる脂肪酸エステルは、上記のようなアルコールと脂肪酸とのエステルであり、アルコールが２価以上のアルコールである場合には、１つのエステル分子を形成するための脂肪酸は単一種の脂肪酸であっても、複数種類の脂肪酸であってもよい。例えば、６価のアルコールとエステルを形成する脂肪酸は、炭素数８の直鎖脂肪酸と炭素数６の分岐鎖脂肪酸との混合であってもよいし、炭素数８の直鎖脂肪酸のみであってもよい。
また、本発明で用いる基油は１種単独であってもよいし、２種以上を混合してもよい。

本発明に係る脂肪酸エステル系潤滑油組成物は、４０℃における動粘度が１０〜６００ｍｍ^２／ｓであり、特に２０〜２００ｍｍ^２／ｓであることが好ましい。脂肪酸エステル系潤滑油組成物の４０℃における動粘度が１０ｍｍ^２／ｓ以上であれば潤滑油としての潤滑性が得られ、６００ｍｍ^２／ｓ以下であれば高い生分解性が得られる。
なお、基油として２種以上のエステルを混合して使用する場合には、個々のエステルの４０℃における動粘度が上記範囲を外れていても、潤滑油組成物の４０℃における動粘度が１０〜６００ｍｍ^２／ｓであればよい。

脂肪酸エステルの酸価は０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下が好ましい。脂肪酸エステルの酸価が０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であれば加水分解安定性が向上する傾向にある。
本発明の脂肪酸エステル系潤滑油組成物に含まれる基油は、実質的に上記脂肪酸エステル基油からなることが好ましいが、本発明の効果を顕著に損ねない範囲であれば、少量の鉱油や合成系基油を配合することもできる。すなわち、２種以上の基油を併用する場合、少なくとも１種は脂肪酸エステルである必要があるが、本発明の効果が奏される限りにおいて、潤滑油組成物の４０℃における動粘度が１０〜６００ｍｍ^２／ｓであれば、脂肪酸エステルと脂肪酸エステル以外の基油を含んでもよい。
なお、本発明に係る脂肪酸エステル系潤滑油組成物は、生分解性等の観点から、基油に占める脂肪酸エステルの割合が９０質量％以上であることが好ましく、９５質量％以上であることがより好ましく、１００質量％であることが特に好ましい。

（錆止め剤）
本発明の脂肪酸エステル系潤滑油組成物は、錆止め剤として一般式（１）で表される化合物（１）及び一般式（２）で表される化合物（２）を含有し、化合物（１）及び化合物（２）の質量比は７：３〜３：７であり、化合物（１）及び化合物（２）の合計含有量が組成物全量に対して０．０６〜０．１５質量％である。

一般式（１）及び一般式（２）におけるＲ^１、Ｒ^２及びＲ^３は、それぞれ独立に炭素数が３〜２０のアルケニル基を表す。一般式（１）及び一般式（２）の溶解性および錆止め性の観点から、Ｒ^１、Ｒ^２及びＲ^３で表されるアルケニル基の炭素数は好ましくは６〜１６であり、より好ましくは８〜１４である。
また、一般式（１）におけるｎは１以上である。錆止め性の観点から、ｎは好ましくは３〜１４であり、より好ましくは５〜１２である。

一般式（１）で表される化合物（１）及び一般式（２）で表される化合物（２）の質量基準の配合比（化合物（１）：化合物（２））は７：３〜３：７の割合であり、好ましくは６：４〜４：６である。一般式（１）で表される化合物（１）の配合質量比が３以上、かつ、一般式（２）で表される化合物（１）の配合比が７以下であることにより錆止め性が向上し、一般式（２）で表される化合物（２）の配合比が３以上、かつ、一般式（１）で表される化合物（１）の配合比が７以下であることにより加水分解安定性が向上する。

一般式（１）で表される化合物（１）及び一般式（２）で表される化合物（２）の合計の含有割合（合計含有量）は、脂肪酸エステル系潤滑油組成物全量に対して０．０６〜０．１５質量％であり、好ましくは０．０８〜０．１２質量％である。一般式（１）で表される化合物（１）及び一般式（２）で表される化合物（２）の合計含有量が、０．０６質量％以上、好ましくは０．０８質量％以上であることで高い錆止め性が得られ、０．１５質量％以下、好ましくは０．１２質量％以下であることで高い加水分解安定性が得られる。

（その他の成分）
本発明の脂肪酸エステル系潤滑油組成物には、前記成分（基油及び錆止め剤）のほか、必要に応じて他の成分を適量配合することができる。
その他の添加剤としては、例えば、通常の潤滑油組成物に用いられる成分、例えば酸化防止剤、極圧剤、一般式（１）で表される化合物（１）及び一般式（２）で表される化合物（２）以外の錆止め剤（その他の錆止め剤）、腐食防止剤、消泡剤などの各種添加剤を、本発明の効果を著しく損なわない範囲で適宜添加することができる。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、ホスホン酸エステル等のリン系酸化防止剤等の酸化防止剤を含有することができる。
極圧剤としては、例えばトリクレジルホスフェート、硫化オレフィンなどが挙げられる。
その他の錆止め剤としては、例えばアルケニルコハク酸及びその誘導体（一般式（１）で表される化合物（１）及び一般式（２）で表される化合物（２）を除く）、ソルビタンモノオレートなどのエステル、ワックス酸化物、中性バリウムスルホネート、ソルビタントリオール、パラフィン又はその他アミン類などが挙げられる。
腐食防止剤としては、例えばジアルキルジチオりん酸塩、ベンゾトリアゾール及びその誘導体、１，３，４−チアジアゾールポリスルフィド、１，３，４−チアゾリル−２，５−ビスアルキルジチオカルバメートなどが挙げられる。
消泡剤としては例えばポリジメチルシロキサンなどが挙げられる。

次に、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例により何ら限定されるものではない。

［実施例１、２及び比較例１〜５］
実施例及び比較例において試料の調製に用いた脂肪酸エステル基油、錆止め剤、酸化防止剤は次のとおりである。なお、脂肪酸エステル基油及び潤滑油組成物の４０℃動粘度はＪＩＳＫ２２８３（２０００年）動粘度試験方法により測定した値であり、初期酸価はＪＩＳＫ２５０１（２００３年）中和価試験方法により測定した値である。

＜脂肪酸エステル基油＞
（Ａ−１）グリセロールとオレイン酸とからなる脂肪酸エステルを主成分とする菜種油。
初期酸価：０．０４ｍｇＫＯＨ／ｇ
４０℃における動粘度：３５．４４ｍｍ^２／ｓ
（Ａ−２）ぺンタエリスリトールとジカルボン酸と飽和脂肪酸とからなる脂肪酸エステル。
初期酸価：０．０６ｍｇＫＯＨ／ｇ
４０℃における動粘度：９５１ｍｍ^２／ｓ
（Ａ−３）ペンタエリスリトールと飽和脂肪酸とからなる脂肪酸エステル。
初期酸価：０．０２ｍｇＫＯＨ／ｇ
４０℃における動粘度：９７．３６ｍｍ^２／ｓ
（Ａ−４）炭素数６の３価のトリメチロールプロパンと直鎖不飽和脂酸との脂肪酸エステル。
初期酸価：０．２ｍｇＫＯＨ／ｇ
４０℃における動粘度：４８．０ｍｍ^２／ｓ

＜錆止め剤＞
（Ｂ−１）一般式（１）においてＲ^１及びＲ^２がそれぞれ２−テトラプロペニルであり、ｎが８を最大にして分布を持つ化合物。
ここで、「２−テトラプロペニル」とは、「−ＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ_２）_８−ＣＨ_３）」で表される構造を有するアルケニル基である。
（Ｂ−２）一般式（２）で表される化合物であって、２−テトラプロペニルコハク酸と１，２−プロパンジオールとのモノエステル（Ｒ^３：−ＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ_２）_８−ＣＨ_３）
（Ｂ−３）アルケニルコハク酸イミド
（Ｂ−４）アルケニルコハク酸ハーフエステル
（Ｂ−５）オレイルサルコシン

＜酸化防止剤＞
（Ｃ−１）フェニル−α−ナフチルアミン
（Ｃ―２）トリ（ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）フォスフェート
（Ｃ―３）２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール

上記の基油及び添加剤を下記表１に示す配合割合（質量％）で混合して試料（脂肪酸エステル系潤滑油組成物）を調製した。得られた潤滑油の加水分解安定性試験及び錆止め性能試験を行い、その結果を表１に示した。

［評価］
＜加水分解安定性試験＞
ＡＳＴＭ−Ｄ−２６１９に基づき、加水分解安定性試験を以下のように実施した。
試料として調製した脂肪酸エステル系潤滑油組成物７５ｇと水２５ｇとの混合物を用い、試験時間３００時間で試験を行い、試験前後の油相の４０℃動粘度の測定値から粘度変化率を算出した。

＜錆止め性能試験＞
ＪＩＳ−Ｋ−２５１０に準拠した錆止め性能試験を以下のように実施した。
試料として調製した脂肪酸エステル系潤滑油組成物３００ｍｌと人工海水又は蒸留水３０ｍｌとの混合液中に鋼製丸棒の試験片を浸し、６０℃の温度で２４時間かき混ぜ、試験片に生じた錆の有無を確認した。

実施例及び比較例で調製した潤滑油の組成と評価結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例の潤滑油は、粘度変化率が小さく、加水分解安定性（耐加水分解性）に優れ、人工海水及び蒸留水のいずれに対しても錆の発生が無かった。
一方、比較例５の潤滑油は、人工海水及び蒸留水のいずれに対しても錆の発生が無かったが、粘度変化率が大きく、加水分解安定性（耐加水分解性）が不十分であった。また、他の比較例の潤滑油では、加水分解安定性（耐加水分解性）が高い場合でも、少なくとも人工海水に対して錆が発生し、錆止め性が不十分であった。なお、比較例５、６では、いずれも実施例１と同種の成分を用いているが、比較例５では錆止め剤として配合したＢ−１とＢ−２の合計量が多過ぎたため、加水分解安定性が不十分となったと考えられる。一方、比較例６では、Ｂ−１とＢ−２の合計量が少な過ぎたため、人工海水に対する錆止め性が不十分であったと考えられる。

Claims

脂肪酸エステルと、
下記一般式（１）で表される化合物（１）及び下記一般式（２）で表される化合物（２）を７：３〜３：７の質量比で含み、前記化合物（１）及び前記化合物（２）の合計含有量が組成物全量に対して０．０６〜０．１５質量％である錆止め剤と、
を含有し、４０℃における動粘度が１０〜６００ｍｍ^２／ｓである脂肪酸エステル系潤滑油組成物。

（式（１）及び式（２）において、Ｒ^１、Ｒ^２、及びＲ^３はそれぞれ独立に炭素数３〜２０のアルケニル基を表し、ｎは１以上の整数を表す。）
前記脂肪酸エステルの酸価が０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である請求項１に記載の脂肪酸エステル系潤滑油組成物。
船尾管に用いられる請求項１又は請求項２に記載の脂肪酸エステル系潤滑油組成物。