JP3812854B2

JP3812854B2 - 含水系作動液組成物

Info

Publication number: JP3812854B2
Application number: JP33144596A
Authority: JP
Inventors: 佳久渡辺; 輝明大西; 隆斉藤; まゆみ山本
Original assignee: Cosmo Oil Co Ltd
Current assignee: Cosmo Oil Co Ltd
Priority date: 1995-12-01
Filing date: 1996-11-28
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2016-11-28
Also published as: JPH09208985A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、難燃性作動油の一種である含水系作動液組成物に関し、詳しくはポンプ性能及び廃水処理性能が優れ、更に安定性などの諸性能が優れる含水系作動液組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧装置は産業界に広く取り入れられ、生産性の向上に貢献している。これらの油圧装置は油圧作動油により駆動されているが、高温の金属を扱う装置、電気スパークが生じる機器、加熱炉など、熱源の近くで使用するため、各種の難燃性作動油が用いられている。
これらの難燃性作動油のうち含水系作動液は、難燃性にも優れ、かつそのコストが合成油系作動油に比べ安価であることから、広く利用されている。この含水系作動液にはソリューションタイプとエマルジョンタイプがある。代表的な含水系作動液である水−グリコール系作動液は、ソリューションタイプであり、分離や腐敗の心配がなく、不燃性、高温安定性等の優れた性能を有している。一方、エマルジョンタイプは乳化液の分離や腐敗など安定性に問題がある。
【０００３】
しかし、従来の水−グリコール系作動液は、上記のような優れた性能を有する反面、廃水処理上の問題があることが知られている。すなわち、水−グリコール系作動液が油圧系統から漏洩し、廃水に混入した場合、凝集沈殿法や活性汚泥法等、通常の廃水処理方法ではＣＯＤ成分を除去することができず、公害防止上の問題がある。
含水系作動液の廃水処理において、水−グリコール系作動液の組成の中で特に問題となるのは、水溶性ポリマーとグリコール類である。これらは、水溶性であるため凝集沈殿処理では分離することができず、また、高分子量のポリアルキレングリコール類は、活性汚泥処理による分解も極めて困難である。このため、活性炭などへの吸着による分離や膜分離等の方法が検討された例もあるが、処理速度や処理コストの問題から実用化が進んでいない。
【０００４】
廃水処理性が改善された潤滑油として、ポリオキシアルキレングリコールジエーテルと、ポリオキシエチレングリコールモノエーテルと、水からなる難燃性潤滑油が提案されている（特公昭６１−２３２４０号公報）。しかしながら、この潤滑油は、水溶性であるポリオキシエチレングリコールモノエーテルを１０〜４５ｗｔ％と高い割合で使用しているので、凝集沈殿処理性が悪く、その廃水処理性は未だ充分なものということができない。
一方、含水系作動液には、廃水処理性能とともに優れたポンプ性能も有しなければならない。
しかしながら、従来の含水系作動液は、優れた廃水処理性能と優れたポンプ性能を併せ持ったものはなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、水−グリコール系作動液と同等の優れた難燃性を有すると共に、安定性、耐腐食性及び耐摩耗性を有し、廃水処理施設における凝集沈殿処理性に優れ、併せてポンプ性能も優れた含水系作動液組成物を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために、先に凝集沈殿処理性とポンプ性能に優れた含水系作動液を提案した（特開平６−２７９７７９号）。その後、この含水系作動液に検討を加えた結果、先に提案した作動液のポリオキシアルキレングリコールジエーテル化合物のアルキル基を特定のものにし、さらにその平均分子量を特定のものにすることにより、オキシプロピレングリコールモノエーテルの添加が不要になり、ポンプ性能等はそのままに凝集沈殿処理性がさらに向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、（Ａ）１種以上の下記一般式（１）で表される平均分子量が１６５０〜１９５０のポリオキシアルキレングリコールジエーテル化合物１〜４０質量％、（Ｂ）１種以上の下記一般式（２）で表されるポリオキシアルキレングリコールモノエーテル化合物１〜３０質量％、（Ｃ）１種以上の下記一般式（３）で表される炭素数６〜３６の脂肪酸塩０．５〜１５質量％、及び（Ｄ）水１５〜９７．５質量％を含有し、かつオキシプロピレングリコールモノエーテルを含有しないことを特徴とする含水系作動液組成物を提供するものである。
一般式（１）：
【０００８】
【化７】
Ｒ₁−Ｐ₁−ＣＨ₂−Ｐ₂−Ｒ₂
【０００９】
（式中、Ｒ_１、Ｒ_２は炭素数１５〜２６の一価の炭化水素基、Ｐ_１、Ｐ_２はオキシエチレン基とオキシプロピレン基から成るポリオキシアルキレン基を表し、オキシエチレン基とオキシプロピレン基との質量比は、３／７〜１０／０の範囲である。）
一般式（２）：
【００１０】
【化８】
Ｒ₃−〔Ｏ（Ｃ₃Ｈ₆Ｏ）_a（Ｃ₂Ｈ₄Ｏ）_bＨ〕_x
【００１１】
（式中、Ｒ₃は炭素数３〜２０の一価又は多価の炭化水素基、ａはプロピレンオキシドの平均付加モル数であって４〜２５であり、ｂはエチレンオキサイドの平均付加モル数を表し、ａ／ｂ≧１／２であり、ｘはＲ₃の価数に対応する整数を示す。）
一般式（３）：
【００１２】
【化９】
Ｒ₄ＣＯＯＭ
【００１３】
（式中、Ｒ₄は炭素数５〜３５の炭化水素基、Ｍは塩形成性陽イオンを表す。）
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１４】
本発明の含水系作動液組成物は、その（Ａ）成分として、前記一般式（１）で表される平均分子量が１６５０〜１９５０のポリオキシアルキレングリコールジエーテル化合物（以下、化合物Ａということがある。）を使用する。この化合物Ａを表す前記一般式（１）において、Ｒ_１及びＲ_２は一価の炭化水素基であり、脂肪族系炭化水素基、脂環族系炭化水素基及び芳香族系炭化水素基を包含するが、脂肪族系炭化水素基が好ましい。脂肪族系炭化水素基は、直鎖状又は分岐状のものであることができ、また飽和又は不飽和のものであることができる。この一価の炭化水素基の炭素数は、１５〜２６であり、さらに好ましくは１６〜２６であり、特に好ましくは１６〜２０である。炭化水素基Ｒ_１及びＲ_２の炭素数が１５未満であると化合物Ａは、水に溶け易くなり、作動液の凝集沈殿処理性に悪影響を及ぼし、一方炭素数が２６を超えると作動液の安定性に悪影響を及ぼす。なお、Ｒ_１及びＲ_２は同一でもよく、また異なってもよい。Ｒ_１及びＲ_２の具体例としては、例えば、ヘキサデシル基、ヘキサデセニル基、オクタデシル基、オクタデセニル基、オレイル基、ヘキシルフェニル基、オクチルシクロヘキシル基などが挙げられる。
【００１５】
前記一般式（１）におけるＰ_１及びＰ_２は、オキシエチレン基とオキシプロピレン基との共重合物から成るポリオキシアルキレン基を表し、オキシエチレン基とオキシプロピレン基との質量比は、３／７〜１０／０の範囲であり、好ましくは４／６〜８／２の範囲である。この質量比が３／７未満であると作動液の安定性に悪影響を及ぼす。また、このオキシアルキレン基Ｐ_１及びＰ_２において、オキシエチレン基単位とオキシプロピレン基単位とはランダム構造を形成してもよいし、ブロック構造を形成してもよいが、構造粘性を抑制する点で好ましくはランダム構造である。また、化合物Ａの平均分子量は、１６５０〜１９５０の範囲である。なお、化合物Ａは、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１６】
前記一般式（１）で表されるポリオキシアルキレングリコールジエーテル化合物は、例えば特開昭４８−２２１９８号公報、特公昭４９−１５１８５号公報に記載されている方法を利用して製造することができる。即ち、Ｒ₁ＯＨのアルコール又はフェノールにプロピレンオキシドを付加重合させ、次にエチレンオキシドを付加重合させてオキシアルキレングリコールモノエーテルを作り、これにナトリウムアルコキシドを加えて不活性ガス中８０〜１５０℃で加熱混合し、得られた生成物に二ハロゲン化メチレンを徐々に添加して反応させる方法によって調整できる。また、Ｒ₁ＯＨのアルコールまたはフェノールにプロピレンオキシドを付加重合させ、次にエチレンオキシドを付加重合させ、次にプロピレンオキシドを付加重合させてポリオキシアルキレングリコールモノエーテルを作り、その２分子の末端のＯＨ基をメチレン基を介してエーテル化する方法によっても調整できる。
【００１７】
本発明の含水系作動液組成物においては、その（Ｂ）成分として、前記一般式（２）で表されるポリオキシアルキレングリコールモノエーテル化合物（以下、化合物Ｂということがある。）を使用する。前記一般式（２）において、Ｒ₃は一価又は多価の炭化水素基を表し、脂肪族系炭化水素基、脂環族系炭化水素基及び芳香族系炭化水素基を包含するが、脂肪族系炭化水素基が好ましい。
この一価又は多価の炭化水素基の炭素数は、３〜２０の範囲であり、好ましくは４〜１５の範囲である。この一価又は多価の炭化水素基の炭素数が３未満であると化合物Ｂが水溶性となり、凝集沈殿処理性に悪影響を及ぼし、一方２０を超えると化合物Ｂの疎水性が大きくなり過ぎて可溶化系を形成せず、本発明の目的とする性能の作動液を得ることができなくなる。また、一価又は多価の炭化水素基の価数は、適宜選定すればよいが、一価〜六価が好ましく、特に一価又は二価が好ましい。
【００１８】
プロピレンオキシドの付加モル数ａとエチレンオキシドの付加モル数ｂのモル比ａ／ｂは１／２以上であるが、Ｒ₁の炭素数が３〜６の場合、ａ／ｂは好ましくは１８／３〜５０であり、特に好ましくは１８／２〜７５／２であり、Ｒ₁の炭素数が７〜１０の場合、ａ／ｂは好ましくは７／３〜５０であり、特に好ましくは８／２〜６５／２であり、Ｒ₁の炭素数が１１〜２０の場合、ａ／ｂは好ましくは５／５〜５０であり、特に好ましくは６／４〜６５／２である。これらの範囲未満であると、化合物の親水性が強くなる傾向があり、その範囲を超えると系の安定性が悪くなる傾向がある。
なお、プロピレンオキシド単位とエチレンオキシド単位は、ランダム構造を形成してもよいし、ブロック構造を形成してもよいが、下記の一般式（４）及び一般式（５）で表されるブロック構造を形成するものが好ましく、特に一般式（４）で表されるブロック構造を形成するものが好ましい。
一般式（４）：
【００１９】
【化１０】
Ｒ₃−〔Ｏ−（Ｃ₃Ｈ₆Ｏ）_a−（Ｃ₂Ｈ₄Ｏ）_b−Ｈ〕_x
一般式（５）：
【００２０】
【化１１】
Ｒ₃−〔Ｏ−（Ｃ₂Ｈ₄Ｏ）_b−（Ｃ₃Ｈ₆Ｏ）_a−Ｈ〕_x
【００２１】
前記一般式（２）で表されるポリオキシアルキレングリコールモノエーテル化合物は、炭素数３〜２０の一価又は多価のアルコールにプロピレンオキシドとエチレンオキシドを付加させることにより得ることができる。一価又は多価アルコールの具体例としては、例えばプロパノール、ブタノール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキシレングリコール、オクチレングリコール、ノニルアルコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、グルコース、ジ（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、ジ（ヒドロキシメチル）ベンゼンなどが挙げられる。
【００２２】
本発明で用いる化合物Ｂが一価アルコールから誘導されるものである場合、その化合物Ｂは、次の一般式で示される。
【００２３】
【化１２】
Ｒ₃−〔Ｏ（Ｃ₃Ｈ₆Ｏ）_a（Ｃ₂Ｈ₄Ｏ）_b〕−Ｈ
前記式中、Ｒ₃は炭素数３〜２０、好ましくは４〜１５の一価炭化水素基を示す。炭化水素基Ｒ₃としては、直鎖又は分岐鎖状のアルキル基又はアルケニル基が好ましい。ａはプロピレンオキサイドの平均重合モル数を示し、４〜２５の範囲であり、好ましくは４〜２０の範囲であり、ｂはエチレンオキサイドの平均重合モル数を示し、１〜１０の範囲であり、好ましくは１〜５の範囲である。
なお、化合物Ｂは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２４】
本発明の含水系作動液組成物においては、（Ｃ）成分として、前記一般式（３）で表される脂肪酸塩（以下、化合物Ｃということがある。）を使用する。前記一般式（３）におけるＲ₄は、炭化水素基であり、好ましくは脂肪族系炭化水素基であり、直鎖状又は分岐状の飽和又は不飽和炭化水素基を包含する。この炭化水素基の炭素数は、６〜３６の範囲であり、好ましくは１０〜２０の範囲である。この炭化水素基の炭素数が６未満であると、可溶化能力が低下し、組成物が不安定になり、３６を超えると粘度が増加し、作動液としての使用が困難になる。
【００２５】
また、一般式（３）におけるＭは、塩形成性陽イオンを表し、例えば、アルカリ金属、アンモニウム、アミンなどが挙げられる。Ｍの具体例としては、例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム、アンモニウム、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどが挙げられ、好ましくはナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属、又はエタノールアミンである。この脂肪酸塩の具体例としては、例えば、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、芳香族脂肪酸、ダイマー酸などの塩が挙げられる。
なお、化合物Ｃは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の含水系作動液組成物においては、（Ｄ）成分として水を用いる。この場合の水としては精製水が好ましい。
【００２６】
本発明の含水系作動液組成物における各成分の配合割合を示すと、化合物Ａは１〜４０質量％の範囲であり、好ましくは１〜３０質量％であり、さらに好ましくは２〜３０質量％の範囲であり、特に好ましくは２〜２０質量％である。化合物Ｂは１〜３０質量％の範囲であり、好ましくは５〜２０質量％の範囲である。化合物Ｃは０．５〜１５質量％の範囲であり、好ましくは２〜１３質量％の範囲である。また、含水系作動液組成物の水の含有量は、１５〜９７．５質量％であり、好ましくは４７〜９１質量％の範囲である。
化合物Ａが、１質量％未満であると粘度が低く、４０質量％を超えると油の安定性が悪く、または固化してしまう。化合物Ｂが、１質量％未満であると粘度が低下し、３０質量％を超えると組成物が不安定になる。化合物Ｃが、０．５質量％未満であると組成物が不安定になり、１５質量％を超えると粘度が増加しすぎる。
【００２７】
本発明の含水系作動液組成物には、前記成分の他、必要に応じて他の成分、例えば、極圧剤として硫黄化合物やリン化合物、ｐＨ調整剤としてアルカリ金属やアミン類の水酸化物、腐食防止剤としてメルカプトベンゾチアゾール、トリアゾール等の含窒素化合物の金属塩やアミン塩、金属イオン封鎖剤としてエチレンジアミン四酢酸などのアミノカルボン酸の金属塩などの補助成分を適量配合することができる。
本発明の含水系作動液組成物は、前記各成分を所定量適宜配合して混合することにより調整することができる。
【００２８】
本発明の含水系作動液組成物を使用することができる油圧装置は、特に制限されるものではなく、工作機械、ダイカストマシン、トランスファーマシン、プレス機械、鍛圧機械、荷役運搬機械、土木建設機械、プラント制御装置を始め各種油圧装置が挙げられるが、特に高温の金属を扱う装置、電気スパークを生じる装置、加熱炉、鉄鋼設備などの油圧装置において有効である。
また、油圧装置において用いられる油圧ポンプも、特に制限されるものではなく、種々の油圧ポンプに使用することができる。
【００２９】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。なお、本発明は、これらの例によっては何ら制限されるものではない。
実施例１〜４及び比較例６〜８
表１に示す成分組成の含水系作動液組成物を調製し、その性能評価を行った。その結果を表３に示す。なお、実施例及び比較例において用いたポリオキシアルキレングリコールジエーテル化合物のポリオキシアルキレン部はランダム構造であり、ポリオキシアルキレングリコールモノエーテル化合物のポリオキシアルキレン部はブロック構造であり、水は精製水を用いた。
【００３０】
【表１】

【００３１】
比較例１〜３
含水率が７０ｗｔ％以下の市販の３種の水／グリコール系作動液（Ｉ）、（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）について、その性能評価を行った。その結果を表３に示す。
これらの市販の水／グリコール系作動液（Ｉ）、（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）は、水を３５〜４５質量％、溶剤（グリコール）を４０〜５０質量％、増粘剤を１０〜１５質量％、その他添加剤を数％〜１５質量％から成る組成を有する作動液である。
【００３２】
比較例４
含水率が８０ｗｔ％以上の市販の増粘型高含水作動液（ＩＶ）についてその性能評価を行った。その結果を表３に示す。
なお、市販の増粘型高含水作動液（ＩＶ）は、水を７５〜９８質量％、増粘剤を１〜１５質量％及びその他添加剤を１〜１０質量％から成る組成を有する作動液である。
【００３３】
比較例５
表２に示す成分組成の含水系作動液組成物を調整し、その性能評価を行った。その結果を表３に示す。
【００３４】
【表２】

【００３５】
以下において示した含水系作動液組成物の性状は、次の試験法により評価されたものである。
（１）凝集沈殿処理試験
作動液の１％水溶液１００質量部に、硫酸アルミニウム（Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃・１４〜１８Ｈ₂Ｏ）を１質量％加えた後、ＮａＯＨ水溶液でｐＨを６．５に調整する。その後急速撹拌１０分、緩速撹拌１５分行った後、１時間静置、ろ紙（５Ｃ）で濾別した後、得られた濾液のＣＯＤ値を測定した。
【００３６】
【表３】

【００３７】
実施例の各作動液について、シェル四球試験（ＡＳＴＭＤ−２７８３準拠）を行った。その結果を表４に示す。
（２）シェル四球試験（ＡＳＴＭＤ−２７８３準拠）
下記の条件により測定した。
条件：１２００ｒｐｍ、１５ｋｇ、３０ｍｉｎ
【００３８】
【表４】

表３〜表４の結果より明らかなように、本発明の含水系作動液組成物は、いずれも作動液として充分な性能、特に排水処理性に優れたエマルションタイプの作動液と同等のＣＯＤ値を有しており、しかも、凝集沈殿処理性にも優れていることが分かる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の含水系作動液組成物は、水−グリコール系作動液と同等の優れた難燃性を有すると共に、安定性、耐腐食性などの作動油に要求される諸性能に優れた性状を有すると共に、廃水処理施設における凝集沈殿処理性に優れ、併せてポンプ性能も優れている。従って、本発明の含水系作動液は、廃水中に混合しても、基材化合物は多量の廃水には溶解せずに水中から分離し、廃水中には実質上溶解しないことから、その廃水処理に格別の支障を与えることはない。

Claims

（Ａ）１種以上の下記一般式（１）で表される平均分子量が１６５０〜１９５０のポリオキシアルキレングリコールジエーテル化合物１〜４０質量％、（Ｂ）１種以上の下記一般式（２）で表されるポリオキシアルキレングリコールモノエーテル化合物１〜３０質量％、（Ｃ）１種以上の下記一般式（３）で表される炭素数６〜３６の脂肪酸塩０．５〜１５質量％、及び（Ｄ）水１５〜９７．５質量％を含有し、かつオキシプロピレングリコールモノエーテルを含有しないことを特徴とする含水系作動液組成物。
一般式（１）：

（式中、Ｒ_１、Ｒ_２は炭素数１５〜２６の一価の炭化水素基、Ｐ_１、Ｐ_２はオキシエチレン基とオキシプロピレン基から成るポリオキシアルキレン基を表し、オキシエチレン基とオキシプロピレン基との質量比は、３／７〜１０／０の範囲である。）
一般式（２）：

（式中、Ｒ_３は炭素数３〜２０の一価又は多価の炭化水素基、ａはプロピレンオキシドの平均付加モル数であって４〜２５であり、ｂはエチレンオキシドの平均付加モル数を表し、ａ／ｂ≧１／２であり、ｘはＲ_３の価数に対応する整数を示す。）
一般式（３）：

（式中、Ｒ_４は炭素数５〜３５の炭化水素基、Ｍは塩形成性陽イオンを表す。）
Ｒ _１、Ｒ _２が炭素数１６〜２０の一価の炭化水素基である請求項１に記載の含水系作動液組成物。