JP4217488B2 - Ｗ／ｏエマルション型難燃性油圧作動油 - Google Patents

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、中性カルシウムスルフォネートを添加した高温におけるスラッジ生成の低減と潤滑性能に優れた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、Ｏ／Ｗ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。
【０００３】
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あり、作動油としての特性を持たせるため、これにさらに摩耗防止剤、防錆剤、酸化防止剤、抗菌剤、消泡剤等が適宜配合されている。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。
【０００４】
この種のＷ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油には、一般に乳化剤の一つとして全塩基価が３００mgKOH/g程度の過塩基性カルシウムスルフォネートが添加されている（特開２００２-１６７５９０号公報、特開２００２-２３５０９３号公報）が、これが作動油の劣化や油温の極度の上昇によりスラッジとして析出し、フィルターの頻繁な目詰まりによる清掃頻度の増加や油圧システム系内の配管、バルブ、タンク等での堆積による油圧システムの動作不良等の原因となっている。
【０００５】
このため、水と油をアルケニルコハク酸イミド型又はアルケニルコハク酸エステル型の無灰型清浄分散剤とアニオン系、カチオン系又はノニオン系界面活性剤で乳化形態に維持し、Ｂａスルホネート、Ｃａスルホネート、Ｍｇスルホネート等の金属系清浄分散剤等を実質的に含有しないＷ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油が提案されている（特開２００１-３１１０９１号公報）。
【０００６】
しかしながら、このＣａスルホネート等の金属系清浄分散剤を用いないＷ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油は、乳化安定性が著しく劣ることが分かった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２-１６７５９０号公報
【特許文献２】
特開２００２-２３５０９３号公報
【特許文献３】
特開２００１-３１１０９１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、上記問題点を解決すべく鋭意研究を進めた結果、驚くべきことに、全塩基価が低く、かつ特定範囲にある中性カルシウムスルフォネートを用いることにより、潤滑性、エマルションの安定性といった難燃性油圧作動油の基本的な性能を損なうことなく、作動油の劣化や油温の極度の上昇によるスラッジの析出を低減できることを見いだした。
【０００９】
本発明はかかる知見に基づきなされたもので、本発明の目的は潤滑性やエマルションの安定性に優れるとともに、作動油の劣化や油温の極度の上昇によるスラッジ析出を大幅に低減できるＷ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基油に乳化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、前記乳化剤として全塩基価が１５〜３０mgKOH/gの中性カルシウムスルフォネートを添加することからなるＷ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油である。
【００１１】
【発明の実施の態様】
本発明の油圧作動油に用いる基油には、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。
【００１２】
また、合成油としては、ポリ-α-オレフィン、低分子量エチレン・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。
【００１３】
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混合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。
【００１４】
これらの基油の物性は、特に限定するものではないが、４０℃における動粘度が５〜１００mm²/sのものが好ましく、１０〜４０mm²/sのものがより好ましい。
【００１５】
本発明の油圧作動油に用いる水は、特に制限はないが、精製水が好ましい。
【００１６】
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バランスからは、水分割合が２０〜５５容量％になるようにすることがより好ましい。
【００１７】
本発明においては、乳化剤として全塩基価が１５〜３０mgKOH/gの中性カルシウムスルフォネートを添加するものであるが、全塩基価が１５mgKOH/g未満のカルシウムスルフォネートでは乳化安定性が悪く、また３０mgKOH/gを超えるカルシウムスルフォネートでは、作動油の劣化や油温の極度の上昇によりスラッジが発生し易くなる。
【００１８】
このカルシウムスルフォネートは、基油に対して０.５〜２０質量％、好ましくは１〜１０重量％添加するとよい。
【００１９】
なお、本発明においては、乳化剤として上記のカルシウムスルフォネート以外に、アルケニルコハク酸エステル系、アルキル化フェニルエーテル系、脂肪酸エステル系、ソルビタンエステル系などの無灰型添加剤を組み合わせて用いることができる。この界面活性剤の添加量は基油に対して０.１〜２０質量％が好ましい。
【００２０】
本発明の作動油には、周知の極圧剤、腐食防止剤、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。
【００２１】
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、腐食防止剤としてのチアジアゾール誘導体、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。
【００２２】
また、前記各種の添加剤は、数種が予め混合されたいわゆる添加剤パッケージの形で用いることもできる。
【００２３】
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し、油側母液および水側母液を上述した配合になるように混合して、高速ホモジナイザーなどの撹拌機を用いて、機械的に乳化することによりＷ／Ｏエマルション型難燃性作動油を得ることができる。この場合、基油には、乳化剤や摩耗防止剤などの油溶性添加剤を、また水には抗菌剤などの水溶性添加剤を配合して、混合することが好ましい。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例に基づいて、本発明のＷ／Ｏエマルジョン型難燃性油圧作動油をより詳細に説明するが、本発明はそれらにより何ら制限されるものではない。
【００２５】
（乳化安定性評価及び高温析出性評価）
水素化精製油からなる基油（４０℃動粘度が２０mm²/s、粘度指数が１０５、流動点が−１５℃）１００質量部に、乳化剤（界面活性剤）として表１に示した全塩基価（１０、１７、２４、３００mgKOH/g）を有するカルシウムスルフォネートを１質量部、無灰型分散剤、ジアルキルジチオリン酸亜鉛などを含有するパッケージ添加剤を８.５質量部、チアジアゾール誘導体を１質量部、オレイルグリセリルエーテルを０.８質量部、アルキルアミンを０.６質量部添加したものを油側母液とし、また精製水１００質量部にモルホリンを０.２質量部添加しものを水側母液として、この油側母液６０容量部と水側母液４０容量部を高速ホモジナイザーで機械的に撹拌乳化してＷ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油を調製した。
【００２６】
これらについて、下記に示す条件で乳化安定性、および高温析出性を評価した。
（１）乳化安定性
・エマルション試料：１００ｍｌ
・容器：ガラス製沈殿管
・冷却−加熱条件：−１５℃×７２ｈ⇔２５℃×２４ｈを１サイクル
・測定：１、２、３サイクルにおける分離水、油の容量（ｍｌ）
（２）高温析出性
・エマルション試料：１００ｍｌ
・容器：ガラス製ビーカー
・加熱条件：８０℃×５日，および１０日
・測定：５、１０日後の汚染度（重量法、３μｍメンブレンフィルター）
【００２７】
この結果を表１に示す。また、アルケニルコハク酸系の無灰型清浄分散剤を用い、カルシウムスルフォネート等の金属系清浄分散剤を添加していない無灰型市販品についても比較のため同様に評価を行い、この結果を比較例４として表１に併せて示した。
【００２８】
【表１】

【００２９】
上記の結果から明らかなように、カルシウムスルフォネートの全塩基価が１０mgKOH/gと低いもの及びカルシウムスルフォネートを添加しないものは乳化安定性が悪く分離水が多い。またカルシウムスルフォネートの全塩基価が３００mgKOH/gと高いものは、乳化安定性は優れているが、高温で析出物が生成し易くなることが分かる。
【００３０】
そこで実施例１及び比較例３について油圧作動油としての諸特性を評価した。
一般性状として、密度（ＪＩＳ Ｋ２２４９）、水分（カールフィッシャー法）、動粘度（ＪＩＳ Ｋ２２８３）、全酸価・全塩基価（ＪＩＳ Ｋ２５０１）、曽田４球耐荷重能試験（ＪＩＳ Ｋ２５１９）及び錆止め試験（ＪＩＳ Ｋ２５１０）を測定した。また実用性能として、油研工業製ベーンポンプ（ＰＶ２Ｒ−４１）を用いて高圧耐久試験（吐出圧２１ＭＰａ、回転数１２００ｒｐｍ、油温４０℃、時間５００ｈｒ）を実施した。当ポンプ試験では、ベーンおよびカムリングの摩耗量を計測し、評価油の耐摩耗性を把握した。これらの結果を表２に示した。
【００３１】
【表２】

【００３２】
この結果から明らかなように、水分４０vol％を含む実施例１のＷ／Ｏエマルション型作動油は、潤滑性に優れるとともに、防錆性も良好である。また表１に示したように乳化安定性、および高温における析出物の生成が抑制されており、優れたＷ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油であることが分かる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明はＷ／Ｏエマルション型難燃性油圧作動油は、乳化剤として全塩基価が１５〜３０mgKOH/gの中性カルシウムスルフォネートを添加するため、乳化安定性や潤滑性といったエマルション型の難燃性油圧作動油としての基本的な性能に優れるとともに、油温の極度の上昇によるスラッジ析出を低減できるという格別の効果を奏する。

Claims (1)

1. 基油に乳化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、前記乳化剤として全塩基価が１５〜３０mgKOH/gの中性カルシウムスルフォネートを添加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。