JP2018104621A - 電子制御機器を配した油圧作動機用潤滑油組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】炭化水素系基油を使用し、この基油に過塩基性マグネシウムサリシレートをマグネシウム含有量として組成物全量に対して30〜250ppmと、重量平均分子量が5千〜20万である非分散型ポリメタクリレートを正味量として組成物全量に対して0.07〜5.0質量%を含有させた組成物とする。この組成物の25℃における導電性は200pS/m以上であり、引火点は240℃以上であり、流動点は−40℃以下であり、かつ140℃でのマイクロクラッチの摩擦係数が0.08以上であるようにする。
【選択図】なし
Description
この時発生した電荷は、液体と共に貯蔵タンクに運ばれ、タンク容器内部やその周辺で帯電、放電することで火花を生じ、この液体に引火する場合がある。このような現象に対して、静電気の蓄積を抑えて火花が出るのを防止するために、例えば、電気伝導度(導電率、電動率)を高めるジノニルナフチルスルホン酸を活性成分とするSTADIS−450(デュポン社製)等を添加することが知られている。
最近の油圧機器は小型化と高出力化が進んでおり、それに伴い作動圧力が、例えば、従来14〜20MPa程度であったものが、現在では30MPa以上へと一段と高圧となり、送油速度も速くなることから流動帯電の発生する可能性が一層高くなっている。
これらの油圧システムには、通常、電子制御のバルブシステムが装備されていることから、火花ノイズを起こさせない対策を講じると共に、保管しておく場合の安全面から引火点の高い油が望まれる。また、湿式ブレーキの潤滑に供する場合には制動不良がないように適度の摩擦係数を有するものであることが求められる。
この潤滑油組成物の40℃における動粘度を10〜100mm2/sであるようにするとよい。
この炭化水素系基油とは、API(American Petroleum Institute,米国石油協会)基油カテゴリーでグループ1、グループ2、グループ3、グループ4及びグループ5のナフテン油などの炭化水素基油に属する基油であって、これらを単独で又は適宜に混合したものである。
ここで使用するグループ1基油は、100℃動粘度(ASTM D445、JIS K2283にて測定したもの。以下同じ。)が2〜15mm2/s、好ましくは4〜15mm2/s、より好ましくは6〜11mm2/sのものであり、粘度指数(ASTM D2270、JIS K2283にて計測したもの。以下同じ。)は90〜120、好ましくは95〜120、より好ましくは95〜110である。また、硫黄分は0.03〜0.7質量%、好ましくは0.3〜0.7質量%、より好ましくは0.4〜0.7質量%である。また、ASTM D3238による%CAは5以下、好ましくは4以下、より好ましくは3.4以下であり、また、%CPが60以上、好ましくは63以上、より好ましくは66以上のものである。
この基油の粘度は特に制限されないが、粘度指数は100〜120がよい。100℃における動粘度は2〜15mm2/s、好ましくは4〜15mm2/s、より好ましくは6〜11mm2/sである。また全硫黄分は0.03質量%(300ppm)未満、好ましくは0.02質量%(200ppm)未満、更に好ましくは0.001質量%(10ppm)未満である。全窒素分も10ppm未満、好ましくは1ppm未満であるとよい。更にアニリン点(ASTM D611、JIS K2256にて測定したもの)は80〜150℃、好ましくは100〜135℃のものを使用するとよい。
これらの基油はAPIグループ2またはグループ3基油に該当するものである。粘度は特に制限されないが、粘度指数は100〜160、好ましくは100〜145がよい。100℃における動粘度は、好ましくは2〜15mm2/s、より好ましくは4〜15mm2/s、更に好ましくは6〜11mm2/sである。また全硫黄分は、0〜0.03質量%(0〜300ppm)、好ましくは0.01質量%(100ppm)未満である。全窒素分も10ppm未満、好ましくは1ppm未満であり、更にアニリン点は80〜150℃、好ましくは100〜135℃のものを使用するとよい。
このGTL基油の粘度性状は特に制限されないが、通例、粘度指数は100〜180、より好ましくは100〜150であり、また100℃における動粘度は2〜12mm2/s、より好ましくは2〜9mm2/sのものである。
また、通常、全硫黄分は0.03質量%(300ppm)未満、より好ましくは10ppm未満、全窒素分は1ppm未満である。そのようなGTL基油はAPIグループ3基油に該当するものであり、商品の一例として、SHELL XHVI(登録商標)を挙げることができる。
特にポリアルファオレフィン(PAO)と呼ばれている、100℃の動粘度が2〜12mm2/sのポリオレフィンやポリブデン等が好適であり、これはグループ4に属する基油である。このポリアルファオレフィンは、2種類以上の合成油を混合させたものであってもよい。
100℃の動粘度が15mm2/s以上では、潤滑油組成物の低温粘度(ASTM D5293、ASTM D4684により測定したもの)が高くなり、高速回転の軸受けや油圧作動油には好ましくない。
また%CAが5より大きいか、又は%CPが60より小さい場合には、基油の溶解性、極性は向上するが、熱・酸化安定性が低下して好ましくないことがある。そして硫黄分が0.7質量%より多いと、最終組成物である軸受油や油圧作動油の熱・酸化安定性が低下するし、非鉄金属などの銅やアルミ合金に対する腐食性において好ましくない現象が見られるようになる。
過塩基性金属サリシレートの金属として、アルカリ金属ではナトリウム、カリウム等が挙げられ、アルカリ土類金属ではカルシウム、マグネシウム等が挙げられる。中でもマグネシウムが好ましく、場合によってはマグネシウムとカルシウムのものを併用することができる。
マグネシウムとカルシウムの併用の場合は、マグネシウムとカルシウムの総量を組成物全量基準において、30ppm以上とすることが好ましく、上限は300ppm以下とすることが好ましい。上記含有量が30ppm未満の場合は、必要とする電気伝導率が得られないことがあり、300ppmを超えると摩擦係数特性が悪化するようになり、湿式ブレーキの場合には制動不良を生じるおそれがある。
上記の含有量は、ポリ(メタ)クリレートの正味量として0.07〜5.0質量%である。
これらのリン化合物は、基油100質量部に対して0.01〜0.10質量%(100〜1000ppm)程度を配合するもので、潤滑油全量基準としてリン量として、好ましくは質量で0.01%(100ppm)〜0.08%(800ppm)、より好ましくは0.01〜0.04質量%の範囲で単独又は複数組合わせて使用できる。
また、この潤滑油組成物の引火点は上記したように240℃以上、より好ましくは250℃以上にすることで消防法上の可燃性液体類として安全に取り扱うことができるし、流動点も−40℃以下としているので、寒冷地における使用にも充分に耐えることができる。
また、この潤滑油組成物の粘度グレードは、VG46〜VG68にするとよく、特に油圧作動油として用いる場合に好都合である。
実施例、比較例を作製するために、下記する材料を用意した。
基油2:GTL(動粘度40℃が44.0mm2/s、粘度指数が143)を40質量%と、API分類によるグループ1基油(動粘度40℃が49.5mm2/s、粘度指数が103)を60質量%で混合した炭化水素系基油ブレンド品
基油3:GTL(動粘度40℃が44.0mm2/s、粘度指数が143)を30質量%と、API分類によるグループ1基油(動粘度40℃が49.5mm2/s、粘度指数が103)を70質量%で混合した炭化水素系基油ブレンド品
中性Baスルフォネート:NaSuBSN(キングインダストリー社製)(性状;塩基価が1mgKOH/g以下,Ba量が6.6%)
過塩基性Baスルフォネート:NaSuBSB(キングインダストリー社製)(性状;塩基価が45mgKOH/g,Ba量が12.0%)
中性Naスルフォネート:NaSuSS(キングインダストリー社製)(性状;塩基価が1mgKOH/g以下,Na量が2.4%)
中性Znスルフォネート:NaSuZs(キングインダストリー社製)(性状;塩基価が1mgKOH/g以下,Zn量が2.8%)
PMA2:非分散型ポリメタクリレート;Aclube V815(三洋化成工業社製)(性状;ポリマー濃度が60〜70%,重量平均分子量が2万)
PMA3:非分散型ポリメタクリレート;Aclube 504(三洋化成工業社製)(性状;ポリマー濃度が35〜45%,重量平均分子量が18万)
・測定法:GPC(ゲルパーミッションクロマト)
JIS K7252−1 「プラスチック−サイズ排除クロマトグ
ラフィーによる高分子の平均分子量及び分子量分布の求め方−第1
部:通則」を用いて重量平均分子量を計算した。
・測定装置:島津製作所製 SIL20AHT
・使用カラム:Shodex LF604×2本
・測定温度:40℃
(実施例1)
上記基油1の99.75質量%に、過塩基性Mgサリシレート0.05質量%と、PMA1の0.20質量%とを加えて良く混合し、実施例1の潤滑油組成物を得た。
(実施例2〜13)
表1〜表3に記載の組成により、他は実施例1に準じて実施例2〜13の潤滑油組成物を得た。
表4〜表8に記載の組成により、他は実施例1に準じて比較例1〜27の潤滑油組成物を得た。
上記実施例及び比較例の性状及び性能について知るために適宜に以下の試験等を行った。
(油中の金属元素量)
石油学会規格 JPI−5S−38-03 潤滑油-添加元素試験方法-誘導結合プラズマ発光分光分析法により潤滑油組成物中に含まれるMg,Ba,Na,Zn量を測定し、質量ppmで表示した。
(動粘度:40℃動粘度)
JIS K2283に基づいて40℃動粘度(mm2/s)を測定した。
実施例及び比較例のものでは、いずれも(46±10%)mm2/sの範囲内に入るものとした。
(ポリマー量)
潤滑油組成物中に含まれるPMAによるポリマー量について計算し、質量%で表示した。
電気伝導度はJIS K2276 石油製品−航空燃料油試験方法 の18に記載される導電率試験方法により測定した。
試料温度が安定していないと測定値に影響を及ぼすため、25℃に保った恒温室に12h以上静置したのち、米国Emcee Electronics Inc.社製の電気伝導度計 Model 1152を用いて計測した。
測定値はSジーメンス表記で表した。
評価基準:200pS/m以上のもの・・・合 格(○)
200pS/m未満のもの・・・不合格(×)
マイクロクラッチ試験はJCMAS(一般社団法人日本建設機械施工協会規格)P047 建設機械用油圧作動油−摩擦特性試験法に記載のマイクロクラッチ試験機による摩擦試験法を用いて140℃の摩擦係数の値を計測した。
評価基準:摩擦係数が0.08以上のもの・・・合 格(○)
摩擦係数が0.08未満のもの・・・不合格(×)
引火点は、JIS K2265−4によるCOC法・クリーブランド開放式自動引火点測定装置によって実施例と比較例の各1試料について3回の繰り返し測定を行い、平均値を小数点以下1桁の四捨五入により求めた。
評価基準:引火点が240℃以上のもの・・・合 格(○)
引火点が240℃未満のもの・・・不合格(×)
(流動点の測定)
JIS K2269に基づいて流動点を測定した。
評価基準:流動点が−40℃以下のもの・・・・合 格(○)
流動点が−40℃より高いもの・・・不合格(×)
上記各試験の結果を表1〜表8に示す。
実施例1〜5のものは、基油1に過塩基性Mgサリシレート及びPMA1を含有させてなるもので、電気伝導度、マイクロクラッチの摩擦係数、引火点、流動点においていずれも合格していて良好な結果が得られている。
実施例2のものは実施例1に対してPMA1の添加量を10倍にしたもので、電気伝導度が実施例1より更に良化している。実施例3は、実施例1に対して過塩基性Mgサリシレートの添加量を2倍にしたもので、実施例1に比べて電気伝導度が向上しており、実施例4,5のものは、実施例3に対してPMA1の添加量を5倍,10倍にしたもので、電気伝導度が更に良化している。
実施例8,9はPMA3を使用したもので、実施例8は使用PMAの異なる実施例3,6とほぼ同程度の、実施例9は実施例4,7とほぼ同程度の良好な結果である。
実施例11は、実施例1に対して過塩基性Mgサリシレートの量を3倍に増やしたもので、実施例3,10よりも電気伝導度が更に良化している。実施例12は、実施例2に対して過塩基性Mgサリシレートの量を3倍に増やしたもので、実施例2,5よりも更に電気伝導度が向上している。実施例13は、基油2を使用したもので、実施例4の基油1をしたものよりも引火点が低いが、電気伝導度において好ましい結果が得られていることが判る。
なお、比較例1〜20においては、マイクロクラッチの測定価が記載されていないが、これは他の測定項目の結果が不合格であるために、測定を省略したものである。
比較例3は比較例1に対して、比較例4は比較例2に対して、各々中性Baスルフォネートの使用量を10%増やしたものであるが、結果は殆ど変っていない。
比較例5は、比較例2のPMA1の代りにPMA3を使用したものであるが、結果は殆ど変っていない。
比較例10は、比較例8にPMA3を加えたものであり、流動点は合格に変わったが、電気伝導度は殆ど変っていない。
比較例13は比較例11に対して、比較例14は比較例12に対して中性Naスルフォネートの使用量を3倍に増やしたものであるが、電気伝導度の数値が良くなっているものの、未だ合格には遠く及ばない状態である。
比較例15は比較例11にPMA3を加えたものであり、流動点は合格になったが、電気伝導度は殆ど変化がなく、好ましい結果が得られていない。
比較例18は比較例16に対して、比較例19は比較例17に対して中性Znスルフォネートの使用量を2.6倍に増やしたものであり、流動点に変わりがないし、電気伝導度の数値がやや向上しているが合格点には達していない。
比較例20は比較例16にPMA3を加えたものであり、流動点は合格になったが、電気伝導度には殆ど変化がなく好ましい結果ではない。
比較例23は比較例21に対して、過塩基性Baスルフォネートの使用量を2.4倍にしたものであり、電気伝導度が更に向上しているが、流動点に変化はなく未だ好ましいものではない。
比較例24は比較例21に対して、過塩基性Baスルフォネートの使用量を3倍にしたものであり、電気伝導度が一層向上しているが、流動点は変わらず未だ合格していない。
Claims (4)
- 炭化水素系基油と、過塩基性マグネシウムサリシレートをマグネシウム含有量として組成物全量に対して30〜250ppmと、重量平均分子量が5千〜20万である非分散型ポリメタクリレートを正味量として組成物全量に対して0.07〜5.0質量%含有してなる組成物であって、該組成物の25℃における導電性が200pS/m以上、引火点が240℃以上、流動点が−40℃以下、140℃での摩擦係数(マイクロクラッチ試験法)が0.08以上であることを特徴とする電子制御機器を配した油圧作動機用潤滑油組成物。
- 上記炭化水素系基油が、ガストゥリキッド(GTL)基油を含むことを特徴とする請求項1に記載の電子制御機器を配した油圧作動機用潤滑油組成物。
- 上記炭化水素系基油が、ガストゥリキッド(GTL)基油を40質量%以上含むことを特徴とする請求項2に記載の電子制御機器を配した油圧作動機用潤滑油組成物。
- 上記組成物の粘度グレードがVG46〜68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電子制御機器を配した油圧作動機用潤滑油組成物。
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