JP3919449B2

JP3919449B2 - Ｗ／ｏエマルション型難燃性油圧作動油

Info

Publication number: JP3919449B2
Application number: JP2001033867A
Authority: JP
Inventors: 裕治設楽; 清治郎安冨
Original assignee: Japan Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2021-02-09
Also published as: JP2002235093A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｗ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油に関するものであり、特には、特定のエーテル化合物を含有する油性効果、乳化安定性などに優れたＷ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高熱源雰囲気にさらされる鉄鋼設備、ダイキャストマシーンなどの各種油圧装置に可燃性の鉱物油系油圧作動油を用いると、突発的な油漏れにより火災の危険があるので、従来からこれらの設備には難燃性油圧作動油が用いられている。難燃性油圧作動油には、水−グリコール型、Ｗ／Ｏエマルション型、Ｗ／Ｏエマルション型などの含水系の難燃性油圧作動油と脂肪酸エステル型、リン酸エステル型などの合成油系のものがある。合成油系の難燃性油圧作動油は，難燃性が充分でなく，また毒性の問題もあり実用性に欠けている。
Ｗ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油は、一般的に、基油約６０容量％に乳化剤を配合し、水約４０容量％を機械的に乳化したもので、作動油としての特性を持たせるため、磨耗防止剤、防錆剤、酸化防止剤、抗菌剤、消泡剤を適宜配合したものである。この結果、Ｗ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油は、難燃性、潤滑性、廃水処理性に優れ、上記用途に多用されている。
【０００３】
従来から、Ｗ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油の摩耗防止剤には、ジアルキルジチオリン酸亜鉛が用いられているが、これは、極圧性、摩耗防止性には優れているものの、油性効果が不十分であり、例えば、ベーンポンプでのカムリングとベーン摺動部の摩耗量の増加、ピストンポンプのピストンとシリンダー間の面接触領域における摩耗が増加するなどの問題を有していた。これを解決する方法として油性剤を配合することが考えられるが、油性剤として一般に広く用いられている長鎖アルキル基を有する脂肪酸は油性効果が高いものの、ジアルキルジチオリン酸亜鉛の分解を促進し、添加剤の劣化の促進や金属腐食などを引き起こす等の問題があり、実用的ではなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、特定のエーテル化合物からなる油性剤を配合することにより、ジアルキルジチオリン酸亜鉛などの摩耗防止剤を含有する難燃性油圧作動油であっても、エマルションの安定性に悪影響を与えないことはもとより、優れた油性効果、摩耗防止効果を有するＷ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油を安価に提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基油に界面活性剤を用いて水を分散させてなるＷ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油において、一般式（１）および／または一般式（２）
【化３】

【化４】

（式中、両式のＲ^lはそれぞれ炭素数８〜２０の炭化水素基を示し、両式のＲ²はそれぞれ水素，または炭素数８〜２０の炭化水素基を示し、ｍおよびｎはそれぞれ０，１，２の整数を示す）で表されるエーテル化合物を含有することを特徴とするＷ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油に係わるものである。
【０００６】
【発明の実施の態様】
本発明の油圧作動油に用いる基油は、鉱油、合成油及びそれらの混合油を用いることができる。前記鉱油は、原油を常圧蒸留及び／又は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、溶剤脱蝋、水素化脱蝋、水素化精製、硫酸洗浄、白土処理等の潤滑油の精製に用いられる各種の精製処理を適宜組み合わせて得ることができる。
また、合成油としては、ポリα−オレフィン、低分子量オレフィン・α−オレフィン共重合体、合成ナフテン、アルキルベンゼン等が挙げられる。
さらに、各種の鉱油基材を混合した混合油、あるいは合成油基材の混合油、およびそれら基材の任意な割合の混合油を使用することができる。安価に油圧作動油を提供する本発明の趣旨からは鉱油の占める割合が多い混合油又は鉱油単独で用いることが好ましい。
これらの基油の物性は、特に限定されるものではないが、４０℃における動粘度が５〜１００ｍｍ²／ｓのものが好ましく、特には、１０〜４０ｍｍ²／ｓのものがより好ましい。
【０００７】
なお、本発明の油圧作動油に用いる水も特に制限するものではないが、不純物や細菌の少ない水を用いることが好ましい。
前記基油への水の配合割合は、０．１〜７０容量％が好ましく、難燃性、エマルション安定性およびエマルション粘度の観点からは、水分割合２０〜５５容量％がより好ましい。基油と水の混合物を界面活性剤とともに公知の方法で混合することにより本発明の油側母液、水側母液を調製することができる。これら母液を後述する方法により乳化することで、Ｗ／Ｏエマルションを得ることができる。
【０００８】
前記界面活性剤（乳化剤）としては、非イオン系界面活性剤やイオン系界面活性剤などＷ／Ｏエマルションに用いられている周知のものを適宜用いることができる。具体的には、非イオン系界面活性剤として、アルキル化フェニルエーテル、脂肪酸エステルなどが挙げられ、また、アニオン系界面活性剤としては、Ｃａスルフォネート、Ｂａスルフォネート、Ｎａスルフォネートなどがその一例として挙げられる。これらのうち、少なくとも１種以上の界面活性剤を、基油に対して０．５〜２０重量％、好ましくは１〜１０重量％添加する。
【０００９】
一般式（１）および一般式（２）
【化５】

【化６】

（Ｒ^lは炭素数８〜２０の炭化水素基を示し、Ｒ²は水素，または炭素数８〜２０の炭化水素基を示し、ｍおよびｎは０，１，２の整数を示す）でそれぞれ表されるエーテル化合物は、より具体的には、多価アルコールにおける水酸基の一部をエーテル基に置換した化合物に相当するものである。これらエーテル化合物は、本発明のＷ／Ｏエマルション型難燃性作動油の油性剤として用いられる。これら化合物の水酸基（極性基）は金属表面への吸着基として作用し、エーテル結合を介したアルキル基は油性基として作用する。したがって、吸着基がより多く、なおかつ長鎖アルキル基を有する化合物が好適な油性向上剤として期待される。しかし、極性基が多すぎると基油に溶けにくくなり、またアルキル基が長すぎると基油への溶解性が高くなり過ぎるため、金属表面への吸着が阻害される。よって適度な水酸基数とアルキル基鎖長を有することが重要である。特に、Ｗ／Ｏエマルションの油性剤として使用する場合は、水、乳化剤などの極性の高い他の成分に比べて金属表面への吸着活性が高い必要がある。これらの最適化について鋭意研究した結果、上記化合物が適当であることを見出した。
【００１０】
つまり、対応するアルコールとしては、グリセリンなどの３価アルコール、およびジグリセリン、トリグリセリンなどの多価アルコールが好適な例として挙げられる。
また、上記式中、Ｒ²は炭素数８〜２０の炭化水素基であり、炭素数１２〜２０の飽和又は不蝕和の脂肪族炭化水素基が好ましく、具体的には、ラウリル基、テトラデシル基、へキサデシル基、オクタデシル基、イコシル基などのアルキル基、及び不飽和結合を１個ないし２個有する前記アルキル基に対応した不飽和炭化水素基が挙げられる。これ以下の炭素数では効果的な油性が得られず、これ以上の炭素数では基油への溶解性が高まり過ぎるため、吸着性が劣る。より好ましくは、不飽和結合を１個有する炭素数１６〜２２の不飽和炭化水素基で、オレイル基が特に好ましい。
また、上記エーテル化合物のうち、少なくとも１個以上のエーテル結合と２個以上の水酸基を有することが好ましい。したがって、グリセリンの水酸基の１個をオレイル基で置換した形のモノオレイルグリセリルエーテルが最も好ましい。
【００１１】
一般式（１）または一般式（２）で表されるエーテル化合物は、油性剤として基油に対して０．０１〜５重量％、さらには０．０５〜２重量％、特には０．１〜１重量％配合することが好ましい。エーテル化合物を前記の範囲で配合することにより、Ｗ／Ｏエマルション作動油の油性効果は格段に向上し、後述の実施例に示すようにベーンポンプの摩耗量を大幅に低減することができる。特に、ジアルキルジチオリン酸亜鉛と併用しても潤滑性、乳化安定性などに優れ、脂肪酸などとの併用の場合とは異なり、添加剤の劣化や金属腐食などが生じることなく、十分に上記効果が発揮される。
【００１２】
本発明の作動油には、周知の極圧剤、摩耗防止剤、防錆剤、酸化防止剤、抗菌剤、及び消泡剤などの添加剤を適宜配合することができる。
極圧剤としてジアルキルジチオリン酸亜鉛、硫黄系化合物など、摩耗防止剤としてリン系化合物など、防錆剤として金属スルフォネートなど、酸化防止剤としてフェノール系、アミン系化合物など、抗菌剤（防ばい剤）としてＮ系化合物など、及び消泡剤としてシリコーン系化合物、ＰＭＡポリマーなどが挙げられる。これらの添加剤は、適宜添加すればよい。
特に本発明の作動油は、極圧剤、摩耗防止剤として使用されるジアルキルジチオリン酸亜鉛と併用しても分解されることによりその機能を損なわれることなく、その効果を十分発揮する。
【００１３】
上記の各種添加剤を基油、または水に配合し、それぞれ母液を調製する。油母液および水母液を上記の割合で混合し、高速ホモジナイザーなどの撹拌機を用いて、機械的に乳化してＷ／Ｏエマルションを得ることができる。
【００１４】
【実施例】
以下、実施例に基づいて、本発明のＷ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油をより詳細に説明する。
実施例及び比較例のＷ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油を調製するに当たり、次の基材を用いた。
ａ）基油：パラフィン系鉱油。動粘度（４０℃）が１５ｍｍ²／ｓ、粘度指数が９０、流動点が−１５℃。
ｂ）水：精製水
ｃ）添加剤：乳化剤（界面活性剤）としてＣａスルフォネートなどを、摩耗防止剤としてジアルキルジチオリン酸亜鉛を、抗菌剤として油溶性アミンを使用し、腐食防止剤としてチアジアゾールを配合した。
これらの基材を、表１に示す割合で混合し、高速ホモジナイザーで機械的に撹拌乳化して実施例１及び比較例１〜３のＷ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油を調製した。
【００１５】
【表１】

【００１６】
上記のようにして調製した実施例１及び比較例１〜３のＷ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油について、耐摩耗性（ベーンポンプの摩耗、ピストンポンプのピストンとシユーのガタ）、乳化安定性を評価した。これらの試験は次の手順で行った。
（１）ベーンポンプ試験：
・ベーンポンプ：油研工業製ＰＶ−２Ｒ
・試験圧力：連続１４ＭＰａ
・油温：５０℃
・油量：５０Ｌ
・試験時間：５００ｈｒ（ただし、比較例３は１００ｈｒ）
・評価：試験終了後のベレン、カムリングの摩耗量
（２）ピストンポンプ試験：
・ピストンポンプ：油研工業製Ａ−１６
・試験圧力：１０−１４ＭＰａサイクル
・油量：３０Ｌ
・試験時間：５００ｈｒ
・評価：試験終了後のピストンとピストンシューのガタ増加の程度
（増加大：０．１６ｍｍ以上、増加中程度：０．０８ｍｍ以上０．１６ｍｍ未満、増加小：０．０８ｍｍ以下）
（３）乳化安定性試験（冷却一加熱サイクル）：
・試験サイクル：−１５℃×７２ｈｒ⇔２５℃×２４ｈｒ
・サイクル数：３サイクル
・評価：エマルション１００ｍｌにおける分離水の量
（良好：５ｍｌ以下）
上記評価試験の結果を表２に示す。
【００１７】
【表２】

【００１８】
上記結果を示す表２から明らかなように、本発明のエーテル化合物を含有させたＷ／Ｏエマルション型作動油は，各種油圧ポンプにおいて優れた耐摩耗性を示すとともに、良好な乳化安定性を示している。
【００１９】
【発明の効果】
本発明のＷ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油は、特定のエーテル化合物からなる油性剤を配合したため、ジアルキルジチオリン酸亜鉛などの摩耗防止剤の劣化を促進させることなく、優れた油性効果、摩耗防止効果及び乳化安定性を有するという格別の効果を奏するものである。

Claims

基油に界面活性剤を用いて水を分散させてなるＷ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油において、一般式（１）および／または一般式（２）

（式中、両式のＲ¹はそれぞれ炭素数１６〜２２の不飽和炭化水素基を示し、両式のＲ²はそれぞれ水素，または炭素数８〜２０の炭化水素基を示し、ｍおよびｎはそれぞれ０，１，２の整数を示す）で表されるエーテル化合物とジアルキルジチオリン酸亜鉛とを含有することを特徴とするＷ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油。