JP2019073628A - 油圧作動油組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
そのため、建設機械用の油圧機器で使用されている油圧作動油組成物は、高圧、高温、高速、高荷重下で長時間に渡って使用しても油圧機器の性能を損なわないような、耐摩耗性や酸化安定性が求められている。
特に、作動圧力が30MPa以上となる油圧機器に用いられる油圧作動油組成物は、酸化安定性や潤滑性能の劣化を早期に引き起こし易く、スラッジ発生や作動不良といった弊害が生じ易い。
特許文献1によれば、当該油圧作動油組成物は、高圧下での酸化安定性及び潤滑性能に優れ、高圧下に伴う早期劣化やスラッジ発生等を効果的に防止し、長期間にわたって使用できる旨の開示がある。
そのため、湿式ブレーキや湿式クラッチを備える油圧機器に使用される油圧作動油には、上述の油圧作動油としての性能だけでなく、湿式ブレーキや湿式クラッチの潤滑性能も要求される。
つまり、湿式ブレーキや湿式クラッチを備える建設機械に用いられる油圧作動油には、油圧シリンダー等の始動時や停止直前のスムーズな動きを確保するために摩擦係数の低減が求められる。
その一方で、当該油圧作動油には、湿式ブレーキ及び湿式クラッチによるブレーキ性能やクラッチ性能を阻害しないように、摩擦係数が適度に高いことも要求される。
なお、特許文献1においては、このようなブレーキ性能やクラッチ性能の観点からの検討は行われていない。
[1]基油(A)と、アミン系酸化防止剤(B1)及びフェノール系酸化防止剤(B2)を含む酸化防止剤(B)と、コハク酸イミド系化合物(C)とを含み、
下記要件(I)を満たし、
湿式ブレーキ及び湿式クラッチの少なくとも一方を備え、建設機械、一般産業機械、及び発電機から選ばれる、作動圧力が30MPa以上である油圧機器に使用される、油圧作動油組成物。
・要件(I):JCMAS P 047:2004に記載のSAENo.2試験に準拠して測定した、1000サイクル後の静止摩擦係数(μs)が、0.100〜0.162である。
本発明の油圧作動油組成物は、基油(A)と、アミン系酸化防止剤(B1)及びフェノール系酸化防止剤(B2)を含む酸化防止剤(B)と、コハク酸イミド系化合物(C)とを含む。
なお、本発明の一態様の油圧作動油組成物は、リン系摩耗防止剤(D)を含有することが好ましく、本発明の効果を損なわない範囲にて、成分(B)〜(D)には該当しない、他の添加剤を含有してもよい。
・要件(I):JCMAS P 047:2004に記載のSAENo.2試験に準拠して測定した、1000サイクル後の静止摩擦係数(μs)が、0.100〜0.162である。
つまり、要件(I)は、油圧作動油として要求される性能と共に、建設機械等における湿式ブレーキ及び湿式クラッチによるブレーキ性能やクラッチ性能に優れた油圧作動油組成物とするための規定である。
要件(I)で規定する静止摩擦係数(μs)が0.100未満であると、特に建設機械におけるブレーキ性能やクラッチ性能が劣り、停止時における応答性の悪化が懸念される。
一方、静止摩擦係数(μs)が0.162超であると、建設機械等の制動性の悪化が懸念され、湿式クラッチの早期摩耗に繋がる可能性がある。
また、本発明の油圧作動油組成物の静止摩擦係数(μs)の値は、基油(A)や、他の添加剤の種類や含有量によっても変化する。
つまり、本発明の油圧作動油組成物が満たす上記要件(I)は、油圧作動油組成物に含まれる各成分の種類や含有量等に対する規定ともいえる。
なお、上記要件(I)を満たす油圧作動油組成物とするための具体的な調整方法については、以下の各成分に関する記載のとおりである。
本発明の油圧作動油組成物に含まれる基油(A)としては、鉱油であってもよく、合成油であってもよく、また、鉱油及び合成油から選ばれる2種以上の混合油であってもよい。
これらの鉱油は、単独で又は2種以上を併用してもよい。
当該鉱油のナフテン分(%CN)としては、好ましくは40以下、より好ましくは35以下、更に好ましくは30以下、更に好ましくは20以下、より更に好ましくは10以下であり、また、通常5以上である。
当該鉱油の芳香族分(%CA)としては、好ましくは1.0未満、より好ましくは0.5未満、更に好ましくは0.1未満、より更に好ましくは0.01未満である。
なお、鉱油のパラフィン分(%CP)、ナフテン分(%CN)、及び芳香族分(%CA)の値は、ASTM D−3238環分析(n−d−M法)により測定した、パラフィン分、ナフテン分、及び芳香族分の割合(百分率)を意味する。
これらの中でも、本発明の一態様で用いる合成油としては、ポリα−オレフィン、各種エステル、及びポリアルキレングリコールから選ばれる1種以上の合成油を含むことが好ましい。
また、基油(A)が、2種以上の鉱油からなる混合油である場合、当該混合油の動粘度及び粘度指数が上記範囲であることが好ましい。さらに、混合油を構成する各鉱油の動粘度又は粘度指数と、各鉱油の含有割合とから算出した加重平均の値を、上述の「混合油の動粘度及び粘度指数の値」とみなすこともできる。
本発明の油圧作動油組成物に含まれる酸化防止剤(B)は、アミン系酸化防止剤(B1)及びフェノール系酸化防止剤(B2)を含む。
酸化防止剤(B)として、アミン系酸化防止剤(B1)及びフェノール系酸化防止剤(B2)を併用することで、作動圧力が30MPa以上である油圧機器に使用した際の、スラッジ発生の抑制効果が高い油圧作動油組成物とすることができる。また、成分(C)と組み合わせによって、静止摩擦係数(μs)を上記要件(I)で規定の範囲に調整し易くなる。
具体的には、成分(B1)及び(B2)の合計含有量は、当該油圧作動油組成物中に含まれる成分(B)の全量(100質量%)に対して、好ましくは70〜100質量%、より好ましくは80〜100質量%、更に好ましくは90〜100質量%、より更に好ましくは95〜100質量%である。
本発明の油圧作動油組成物は、コハク酸イミド系化合物(C)を含有する。
本発明の油圧作動油組成物は、アミン系酸化防止剤(B1)及びフェノール系酸化防止剤(B2)を含む酸化防止剤(B)と共に、コハク酸イミド系化合物(C)を含有することで、上記要件(I)を満たすように調整している。
RB、RB1及びRB2は、それぞれ独立に、炭素数2〜5のアルキレン基である。
RCは、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、又は−(AO)n−Hで表される基(但し、Aは炭素数2〜4のアルキレン基、nは1〜10の整数を示す。)である。
x1は1〜10の整数であり、好ましくは2〜5の整数、より好ましくは3又は4である。
x2は0〜10の整数であり、好ましくは1〜4の整数、より好ましくは2又は3である。
なお、ホウ素化アルケニルコハク酸イミド(C2)を構成するホウ素原子と窒素原子の比率〔B/N〕としては、好ましくは0.01〜0.6、より好ましくは0.05〜0.5、更に好ましくは0.1〜0.4である。
なお、本明細書において、窒素原子の含有量は、JIS K2609に準拠して測定した値を意味する。
なお、本明細書において、ホウ素原子の含有量は、JPI−5S−38−03に準拠して測定した値を意味する。
このような他の無灰系分散剤としては、例えば、ベンジルアミン類、ホウ素含有ベンジルアミン類、コハク酸エステル類、脂肪酸あるいはコハク酸で代表される一価又は二価カルボン酸アミド類等が挙げられる。
具体的には、当該他の無灰系分散剤の含有量は、油圧作動油組成物中に含まれる成分(C)の全量100質量部に対して、好ましくは10質量部未満、より好ましくは5質量部未満、更に好ましくは1質量部未満、より更に好ましくは0.01質量部未満である。
本発明の一態様の油圧作動油組成物は、耐摩耗性をより向上させる観点から、さらにリン系摩耗防止剤(D)を含有することが好ましい。
リン系摩耗防止剤(D)としては、リン酸エステル及びリン酸エステルのアミン塩から選ばれる1種以上が好ましい。
当該リン酸エステルとしては、例えば、アリールホスフェート、アルキルホスフェート、アルケニルホスフェート、アルキルアリールホスフェート等の中性リン酸エステル;モノアリールアシッドホスフェート、ジアリールアシッドホスフェート、モノアルキルアシッドホスフェート、ジアルキルアシッドホスフェート、モノアルケニルアシッドホスフェート、ジアルケニルアシッドホスフェート等の酸性リン酸エステル;アリールハイドロゲンホスファイト、アルキルハイドロゲンホスファイト、アリールホスファイト、アルキルホスファイト、アルケニルホスファイト、アリールアルキルホスファイト等の亜リン酸エステル;モノアルキルアシッドホスファイト、ジアルキルアシッドホスファイト、モノアルケニルアシッドホスファイト、ジアルケニルアシッドホスファイト等の酸性亜リン酸エステル;等が挙げられる。
これらのリン酸エステルは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Rdは、それぞれ独立に、炭素数6〜18のアルキル基、炭素数6〜18のアルケニル基、環形成炭素数6〜18のアリール基、炭素数7〜18のアリールアルキル基、又は炭素数6〜18のヒドロキシアルキル基であり、炭素数6〜18のアルキル基が好ましい。
なお、Rdが複数存在する場合、複数のRdは、互いに同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。
Ra及びRbは、同一であってもよく、互いに異なるものであってもよい。
また、成分(D12)を構成するアミンとしては、前記一般式(d−i)で表される化合物であることが好ましい。
そのため、成分(D12)と共に、中性リン酸エステル(D2)を含むことがより好ましい。
本発明の一態様の油圧作動油組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記成分(B)〜(D)には該当しない、他の油圧作動油用添加剤を含有してもよい。
他の油圧作動油用添加剤としては、例えば、粘度指数向上剤、流動点降下剤、極圧剤、防錆剤、金属不活性化剤、抗乳化剤、消泡剤等が挙げられる。
これらの油圧作動油用添加剤は、単独で又は2種以上を併用してもよい。
このような場合、本明細書においては、消泡剤や粘度指数向上剤等の添加剤の上述の含有量は、希釈油を除いた有効成分換算(樹脂分換算)での含有量を意味する。
なお、本明細書において、リン原子の含有量は、JPI−5S−38−03に準拠して測定された値を意味する。
具体的には、本発明の一態様の油圧作動油組成物において、亜鉛原子の含有量が、前記油圧作動油組成物の全量(100質量%)基準で、好ましくは100質量ppm未満、より好ましくは10質量ppm未満、更に好ましくは5質量ppm未満、より更に好ましくは1質量ppm未満である。
なお、本明細書において、亜鉛原子の含有量は、JPI−5S−38−03に準拠して測定された値を意味する。
具体的には、本発明の一態様の油圧作動油組成物において、硫黄原子の含有量が、前記油圧作動油組成物の全量(100質量%)基準で、好ましくは200質量ppm未満、より好ましくは150質量ppm未満、更に好ましくは100質量ppm未満である。
なお、本明細書において、硫黄原子の含有量は、JIS K2541−6:2013に準拠して測定された値を意味する。
本発明の一態様の油圧作動油組成物の40℃における動粘度は、好ましくは10〜100mm2/s、より好ましくは13〜75mm2/s、更に好ましくは25〜55mm2/sである。
なお、本明細書において、高圧ピストンポンプ試験の詳細、及び、スラッジ量の測定方法は、後述の実施例に記載のとおりである。
なお、当該摩擦係数は、実施例に記載の方法に基づき測定された値を意味する。
なお、融着荷重(WL)は、実施例に記載の方法に基づき測定された値を意味する。
本発明の油圧作動油組成物は、高圧の条件下で使用しても、耐摩耗性及びスラッジ発生の抑制効果に優れると共に、建設機械等におけるブレーキ性能やクラッチ性能にも優れる。
そのため、本発明の油圧作動油組成物は、湿式ブレーキ及び湿式クラッチの少なくとも一方を備え、建設機械、一般産業機械、及び発電機から選ばれる、作動圧力が30MPa以上である油圧機器に好適に使用し得る。
また、上記の一般産業機械としては、例えば、車両、工作機械、歯車装置、搬送装置、空調設備、鉱山設備等が挙げられる。
(1)基油(A)と、アミン系酸化防止剤(B1)及びフェノール系酸化防止剤(B2)を含む酸化防止剤(B)と、コハク酸イミド系化合物(C)とを含み、前記要件(I)を満たす、油圧作動油組成物を用いた油圧機器であって、
湿式ブレーキ及び湿式クラッチの少なくとも一方を備え、建設機械、一般産業機械、及び発電機から選ばれる、作動圧力が30MPa以上である、油圧機器。
(2)基油(A)と、アミン系酸化防止剤(B1)及びフェノール系酸化防止剤(B2)を含む酸化防止剤(B)と、湿式ブレーキ及び湿式クラッチの少なくとも一方を備え、建設機械、一般産業機械、及び発電機から選ばれる、作動圧力が30MPa以上である油圧機器に用いる、油圧作動油組成物の使用方法。
なお、上記(1)及び(2)で規定する油圧作動油組成物の好適な態様は、上述のとおりである。
JIS K 2283:2000に準拠して測定及び算出した。
<リン原子及び亜鉛原子の含有量>
JPI−5S−38−03に準拠して測定した。
<硫黄原子の含有量>
JIS K2541−6:2013に準拠して測定した。
<窒素原子の含有量>
JIS K2609に準拠して測定した。
以下に示す基油及び各種添加剤を、表1に示す配合量にて添加し、十分に混合して、油圧作動油組成物をそれぞれ調製した。
実施例及び比較例で用いた鉱油及び各種添加剤の詳細は、以下に示すとおりである。
・「100N鉱油」:APIカテゴリーでグループIIIに分類される鉱油、40℃動粘度=20.44mm2/s、粘度指数=122、%CP=73.5、%CN=26.5、%CA=0.0。
・「150N鉱油」:APIカテゴリーでグループIIに分類される鉱油、40℃動粘度=30.60mm2/s、粘度指数=104、%CP=67.1、%CN=32.9、%CA=0.0。
・「500N鉱油」:APIカテゴリーでグループIIに分類される鉱油、40℃動粘度=90.51mm2/s、粘度指数=107、%CP=72.0、%CN=28.0、%CA=0.0
・「アミン系酸化防止剤」:アルキル化ジフェニルアミン。
・「フェノール系酸化防止剤」:2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール。
<無灰系摩擦調整剤>
・「コハク酸イミド」:数平均分子量(Mn)1000のポリブテニル基を有するポリブテニルコハク酸ビスイミド、窒素原子の含有量=1.15質量%。
<摩耗防止剤>
・「酸性リン酸エステルアミン塩」
・「中性リン酸エステル」:トリクレジルホスフェート。
・「ZnDTP」:ジチオリン酸亜鉛
<他の添加剤>
・「防錆剤」:ソルビタンモノオレート。
・「金属不活性化剤」:ベンゾトリアゾール。
・「粘度指数向上剤」:重量平均分子量3.7万のポリメタクリレート。
・「流動点降下剤」:重量平均分子量6.9万のポリメタクリレート。
・「消泡剤」:シリコーン系消泡剤。
また、実施例及び比較例で調製した油圧作動油組成物を試料油として、以下の測定を行った。これらの測定結果も表1に示す。
JCMAS P 047:2004に記載のSAENo.2試験に準拠し、1000サイクル後の静止摩擦係数(μs)を測定した。
JCMAS P045に準拠し、高圧ピストンポンプ試験装置(ポンプ:BOSCH−REXROTH A2F10)の油圧回路に試料油を導入し、ポンプ圧力35.0MPa、試料油温度80℃、空気吹込量1.0L/hの条件下で、高圧ピストンポンプ試験を500時間行った。
そして、JIS B 9931に準拠して、試験後に試料油に発生したスラッジ量(単位:mg/100ml)を測定した。
ベーンポンプ(ビッカース社製、製品名「V−104C」)を用いて、ASTM D2882に準拠し、ポンプ圧力13.8MPa、油温66℃、回転数1200rpm、試料油量60L、流量25L/分の条件下で、100時間運転した際の、ベーンとカムリングの摩耗量(単位:mg)を測定した。
JASO−M314−88に規定される「曾田式振り子試験」に準拠し、曾田式振り子試験機(II型)を用いて、油温60℃にて、摩擦係数を測定した。
ASTM D2783に準拠して、四球試験機により、回転数1,800rpm、温度25℃の条件下にて、融着荷重(WL)を測定した。当該融着荷重(WL)の値が大きい程、耐荷重性に優れているといえる。
ASTM D5182−97に準拠し、Aタイプ歯車を用い、試料油温度90℃、回転数1450rpm、運転時間15分間の条件下で、規定に沿って段階的に荷重を上げ、スコーリングが発生した際の荷重のステージを求めた。当該ステージの値が高いほど、耐スコーリングに優れているといえる。
一方で、比較例1〜2で調製した油圧作動油組成物は、静止摩擦係数(μs)が高いため、制動性の悪化が懸念され、湿式クラッチの早期摩耗劣化に繋がる恐れがある結果となった。
Claims (9)
- 基油(A)と、アミン系酸化防止剤(B1)及びフェノール系酸化防止剤(B2)を含む酸化防止剤(B)と、コハク酸イミド系化合物(C)とを含み、
下記要件(I)を満たし、
湿式ブレーキ及び湿式クラッチの少なくとも一方を備え、建設機械、一般産業機械、及び発電機から選ばれる、作動圧力が30MPa以上である油圧機器に使用される、油圧作動油組成物。
・要件(I):JCMAS P 047:2004に記載のSAENo.2試験に準拠して測定した、1000サイクル後の静止摩擦係数(μs)が、0.100〜0.162である。 - 亜鉛原子の含有量が、前記油圧作動油組成物の全量基準で、100質量ppm未満である、請求項1に記載の油圧作動油組成物。
- 成分(B1)及び(B2)の合計量100質量部に対する、成分(C)の含有割合が、1.0〜20.0質量部である、請求項1又は2に記載の油圧作動油組成物。
- 成分(B1)と成分(B2)との含有量比〔(B1)/(B2)〕が、質量比で、1/6以上1/2未満である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の油圧作動油組成物。
- 成分(B1)の含有量が、前記油圧作動油組成物の全量基準で、0.01〜1.0質量%である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の油圧作動油組成物。
- 成分(B2)の含有量が、前記油圧作動油組成物の全量基準で、0.025〜6.0質量%である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の油圧作動油組成物。
- 成分(C)の含有量が、前記油圧作動油組成物の全量基準で、0.01〜1.0質量%である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の油圧作動油組成物。
- さらにリン系摩耗防止剤(D)を含有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の油圧作動油組成物。
- 成分(D)が、酸性リン酸エステル(D11)及び酸性リン酸エステルのアミン塩(D12)から選ばれる化合物(D1)を含有する、請求項8に記載の油圧作動油組成物。
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