JP4376701B2 - 導電性潤滑油組成物 - Google Patents
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Description
しかしながら、近年、潤滑油を必要とする小型化・軽量化された装置、例えば、特に、各種HDD、CD−RやDVD−RなどのPC機器、AV機器に使用されるモーターにおいて潤滑油自体に導電性を付与して解決することがある。
潤滑油に導電性能を付与する場合、各種帯電防止剤を添加することが提案されている(特許文献1及び特許文献2参照)。
また、本発明は、上記潤滑油組成物において、アルキルナフタレンスルホン酸のアンモニウム化合物とポリアルキルスルホンの含有割合が、質量比で10:90〜90:10である潤滑油組成物を提供するものである。
また、本発明は、上記潤滑油組成物において、アルキルナフタレンスルホン酸のアンモニウム化合物とポリアルキルスルホンの合計含有量が0.01〜1質量%である潤滑油組成物を提供するものである。
また、本発明は、上記潤滑油組成物において、アルキル化ジフェニルアミン、アルキル化フェニル−α−ナフチルアミンおよびヒンダードフェノール類から選ばれる少なくとも1種の酸化防止剤を含有し、酸化防止剤の含有割合が、アルキル化ジフェニルアミンは0.05〜2質量%、アルキル化フェニル−α−ナフチルアミンは0.05〜2質量%、ヒンダードフェノール類は0.05〜2質量%である潤滑油組成物を提供するものである。
また、本発明は、上記潤滑油組成物において、ベンゾトリアゾール及びその誘導体並びにアルキルコハク酸誘導体から選ばれる少なくとも1種の金属不活性剤及び錆止め剤を含有し、ベンゾトリアゾール及びその誘導体の含有割合が0.001〜0.05質量%、アルキルコハク酸誘導体の含有割合が0.01〜0.3質量%である潤滑油組成物を提供するものである。
40℃動粘度が、3mm2/S未満であると適正な油膜が得られなかったりすることがあり、500mm2/Sを越えると軸が回転するときの抵抗トルクが大きくなってしまうため好ましくない。
さらに、合成油の種類としては炭化水素系合成油、モノエステル、ジエステル、ポリオールエステル(トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ネオペンチルジオールエステル、コンプレックスエステル)、ポリグリコールエステル、グリセリンエステル、芳香族エステル、さらに、アルキル化ジフェニルエーテル、アルキル化トリフェニルエーテル、アルキル化テトラフェニルエーテル、アルキル化ポリフェニルエーテルなどのエーテル油や各種シリコーン油や各種フッ素油なども挙げられる。
詳しくは、炭化水素系合成油としてポリ−α−オレフィン、ポリブテン、エチレン−α−オレフィンオリゴマーなどが挙げられる。
モノエステルとしては、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リシノール酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、イコサペンタエン酸、エルカ酸、ドコサヘキサエン酸、リグノセリン酸などとメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデカノールなどの1価のアルコールからなるモノエステルが挙げられる。
ポリグリコールエステルとしては、ポリグリコールとカプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リシノール酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、イコサペンタエン酸、エルカ酸、ドコサヘキサエン酸、リグノセリン酸からなるグリコールエステルが挙げられる。
グリセリンエステルとしては、モノ脂肪酸グリセリン、ジ脂肪酸グリセリン、トリ脂肪酸グリセリンが挙げられ、脂肪酸にはカプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リシノール酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、イコサペンタエン酸、エルカ酸、ドコサヘキサエン酸、リグノセリン酸からなるグリセリンエステルが挙げられる。
上記基油は、1種単独で使用しても良いし、2種以上を組み合わせて使用しても良く、また、鉱油と合成油を組み合わせて使用しても良い。
本発明で使用するアルキルナフタレンスルホン酸のアンモニウム化合物におけるアルキルナフタレンスルホン酸としては、下記式(1)で表される構造のものが挙げられる。
R1及びR2は、好ましくは、炭素数1〜9のアルキル基である。R1及びR2は、炭素数が18を越えると、油への溶解性が低下することがあるため好ましくない。
アルキルナフタレンスルホン酸の非芳香族系のアミン塩としては、脂肪族アミン、脂環式アミンなどの塩が挙げられる。脂肪族アミンとしては、炭素数1〜18のアルキル基、アルケニル基を有する第1アミン、第2アミン、第3アミンなどが挙げられる。また、アルキルアミノプロピルアミンなどのアルキルポリアミンも挙げられる。脂環式アミンとしては、5〜10員環のシクロアルキルアミン、炭素数1〜12のアルキル基、アルケニル基を有する5〜10員環のシクロアルキルアミンの第1アミン、第2アミン、第3アミンなどが挙げられる。
また、アルキルナフタレンスルホン酸の第四アンモニウム塩における第四アンモニウムとしては、下記式(2)で表される構造のものが挙げられる。
R3〜R6は、好ましくは、炭素数1〜12のアルキル基である。R3〜R6は、炭素数が18を越えると、油への溶解性が低下することがあるため好ましくない。
なお、本発明の潤滑油組成物においてアルキルナフタレンスルホン酸のアンモニウム化合物に代えて他の帯電防止剤を用いても、導電性を得るための添加量が増加する上、酸化安定性の面で十分な効果が得られない。
ポリアルキルスルホンとしては、下記式(3)で表される構造のものが挙げられる。
式(3)中、nは5〜750であり、好ましくは50〜300、特に好ましくは、100〜200である。nが5より小さいと基油への分散性が悪くなる可能性があり、nが750より大きいと基油への溶解性が低下する可能性があるため好ましくない。
なお、ポリアルキルスルホンは、アルキルナフタレンスルホン酸のアンモニウム化合物と併用することで潤滑油の導電性を高める効果があると考えられる。
また、アルキルナフタレンスルホン酸のアンモニウム化合物とポリアルキルスルホンの合計含有量は、好ましくは0.01〜1質量%であり、より好ましくは0.05〜0.5質量%であり、特に好ましくは0.08〜0.4質量%である。その合計含有量が0.01質量%未満であると十分な導電性を有しないことがあり、また、1質量%を越えると効果が飽和し、経済的に不利になるため好ましくない。
本発明で使用するホスフェートとしては、下記式(4)で表される構造のものが挙げられる。
R11〜R13は、好ましくは、炭素数3〜9のアルキル基である。炭素数が22を越えると、油への溶解性が低下することがあるため好ましくない。
上記ホスフェートは、1種単独で使用しても良いし、2種以上を組み合わせて使用しても良い。
上記式中、R14及びR15は、好ましくは炭素数8〜18の直鎖または分枝鎖のアルキル基である。R14及びR15は、炭素数が22を越えると基油への溶解性が低下するため好ましくない。
(R16)aH3−aO3P (7)
(式中、R16は炭素数4以上の炭化水素基を表し、aは1又は2である。)
R16の具体例としては、炭素数4〜20の直鎖または分枝鎖の飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基、すなわちアルキル基およびアルケニル基、炭素数4〜20の芳香族炭化水素基、シクロアルキル基が挙げられる。炭素数が4以下でも20以上でも目的の性能がでない可能性がある。炭素数の好ましくは炭素数6〜18であり、より好ましくは炭素数8〜12である。
アシッドフォスフェートの具体例としては、たとえば、2−エチルヘキシルアシッドホスフェート、イソデシルアシッドホスフェート、ラウリルアシッドホスフェート、トリデシルアシッドホスフェート、ステアリルアシッドホスフェート、イソステアリルアシッドホスフェート、オレイルアシッドホスフェート、ジ(2−エチルヘキシル)ホスフェート等が挙げられる。
なお、上記アシッドフォスフェートは、1種単独で使用しても良いし、2種以上を組み合わせて使用しても良い。
なお、上記フォスフェート類は、1種単独で使用しても良いし、2種以上を組み合わせて使用しても良い。
本発明で使用する摩耗防止剤の含有割合は、好ましくは0.05〜5質量%であり、より好ましくは0.1〜3質量%、さらに好ましくは0.15〜2質量%、特に好ましくは0.15〜1.5質量%である。配合量を0.05質量%以上とすることで、さらに摩耗防止性を高めることができる。一方、5質量%を超えて配合しても、効果は飽和し添加量に見合った効果を得ることはできないため、配合量は5質量%以下とすることが好ましい。
アルキル化ジフェニルアミンは、式(9)で表される構造を有するものが挙げられる。
アルキル基の炭素数が16を越えると油への溶解性が低下することがあるため好ましくない。また、R20およびR21は、同一であっても、異なっても良い。
上記の直鎖または分枝鎖のアルキル基の具体例としては、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert−ペンチル、2−メチルブチル、n−ヘキシル、イソヘキシル、3−メチルペンチル、エチルブチル、n−ヘプチル、2−メチルヘキシル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、3−メチルヘプチル、n−ノニル、メチルオクチル、エチルペプチル、n−デシル、n−ウンデシル、n−ドデシル、n−テトラデシルなどが挙げられる。
アルキル化ジフェニルアミンは、1種単独で使用しても良いし、2種以上を組み合わせて使用しても良い。
アルキル化ジフェニルアミンの含有割合は、好ましくは0.05〜2質量%であり、より好ましくは0.05〜1.5質量%、さらに好ましくは0.05〜1質量%である。配合量を0.05質量%以上とすることで、さらなる酸化防止効果を付与することができる。一方、2質量%を超えて配合しても、効果は飽和し添加量に見合った効果を得ることはできないため、配合量は2質量%以下とすることが好ましい。
上記式のR22は、好ましくは炭素数4〜8の直鎖または分枝鎖のアルキル基である。
アルキル化フェニル−α−ナフチルアミンは、1種単独で使用しても良いし、2種以上を組み合わせて使用しても良い。
アルキル化フェニル−α−ナフチルアミンの含有割合は、好ましくは0.05〜2質量%であり、より好ましくは0.05〜1.5質量%、さらに好ましくは0.05〜1質量%である。配合量を0.05質量%以上とすることで、さらなる酸化防止効果を付与することができる。一方、2質量%を超えて配合しても、効果は飽和し添加量に見合った効果を得ることはできないため、配合量は2質量%以下とすることが好ましい。
また、R25は、炭素数1〜5のアルキレン基であり、好ましくは、1〜4である。
上記式(12)におけるR28及びR29は、それぞれ水素原子または炭素数1〜12の直鎖または分枝鎖のアルキル基を示す。好ましくは、水素原子または炭素数4〜8の直鎖または分枝鎖のアルキル基である。R28及びR29は、同一であっても、異なっても良い。
また、nは、1〜4の整数であり、好ましくは、1〜3である。
上記のヒンダードフェノール類は、1種単独で使用しても良いし、2種以上を組み合わせて使用しても良い。
ヒンダードフェノール類の含有割合は、好ましくは0.05〜2質量%であり、より好ましくは0.1〜1.5質量%、さらに好ましくは0.1〜1質量%である。配合量を0.05質量%以上とすることで、さらなる酸化防止効果を付与することができる。一方、2質量%を超えて配合しても、効果は飽和し添加量に見合った効果を得ることはできないため、配合量は2質量%以下とすることが好ましい。
分散剤としてのアルケニルコハク酸イミドまたはその誘導体は、下記式(14)で表されるモノタイプ、または下記式(15)で表されるビスタイプの構造を有するものが挙げられる。
R34は、炭素数1〜7のアルキレン基を表し、炭素数の好ましい範囲は2〜5である。
nは、0〜10の整数を表し、好ましくは1〜7の整数である。
上記のアルケニルコハク酸イミドまたはその誘導体は、それぞれ単独で使用してもよいし、アルケニルコハク酸イミドを2種以上、または誘導体を2種以上、あるいはアルケニルコハク酸イミドと誘導体を組み合わせて使用してもよい。
アルケニルコハク酸イミドまたはその誘導体の含有割合は、好ましくは0.05〜5質量%であり、より好ましくは0.1〜3質量%であり、特に好ましくは0.1〜2質量%である。
ベンゾトリアゾールの誘導体としては、ベンゾトリアゾールと、それに水溶性アミン、脂肪酸エステルなどを反応して得られる誘導体などが挙げられる。これらのベンゾトリアゾールとその誘導体は、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。なお、ベンゾトリアゾール及びその誘導体の好適なものは、式(16)で表される構造をもつものである。
アルキルコハク酸の誘導体の含有割合は、好ましくは0.01〜0.3質量%であり、より好ましくは0.03〜0.1質量%であり、特に好ましくは0.03〜0.07質量%である。配合量を0.01質量%以上とすることで、さらに金属腐食防止性を高めることができる。一方、0.3質量%を超えて配合しても、効果は飽和し添加量に見合った効果を得ることはできないため、配合量は0.3質量%以下とすることが好ましい。
さらに、本発明の潤滑油組成物には、必要に応じて、上記以外の各種添加剤を配合することもできる。添加剤としては、例えば、スチレンーブタジエン共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、ポリイソブチレン、ポリメタクリレート等の流動点降下剤;オレフィンコポリマー等の粘度指数向上剤等が挙げられる。
本発明の潤滑油組成物は、種々の機器の潤滑油として使用できる。特に、動圧軸受用潤滑油組成物として、使用すると優れた効果を発揮することができる。
実施例および比較例では、基油と各成分の添加剤を配合して、潤滑油組成物、を調製し、それぞれの耐摩耗性と摩擦係数を評価した。各実施例、各比較例において組成物の調製に用いた基油、添加剤成分は次の通りである。
基油としては、下記(i)〜(iii)のいずれかを使用した。なお、動粘度は、表1〜表5に記載のものを使用した(JIS K2283動粘度試験方法により40℃の動粘度を測定)。
(i)高度精製されたパラフィン系鉱油であり、減圧蒸留留出油をフルフラールで溶剤抽出し、メチルエチルケトンで溶剤脱ろう後、さらに水素化精製した鉱油であり、導電性は1.3×1010Ωである。
(ii)工業的に合成された合成油であるポリ−α−オレフィンであり、導電性は6.4×110Ωである。
(iii)工業的に合成された合成油であるジエステル(セバシン酸ジオクチル)であり、導電性は4.8×1010Ωである。
式(1)のR1〜R2が炭素数8の直鎖または分岐鎖のアルキル基のいずれかの組み合わせであるアルキルナフタレンスルホン酸の混合物を使用した。また、式(2)のR3〜R4がメチル基、R5〜R6が炭素数12の直鎖または分岐鎖のアルキル基のいずれかの組み合わせである第四アンモニウムの混合物を使用した。
(3)ポリアルキルスルホン
式(3)のR9が水素原子、R7、R8及びR10が炭素数3のアルキル基であり、n=150(ポリスチレン換算で平均分子量:16000)のポリアルキルスルホンを使用した。
式(9)のR20、R21が、水素原子、直鎖または分枝鎖のC4H9、直鎖または分枝鎖のC8H17のいずれかの組み合わせであるアルキル化ジフェニルアミンの混合物を用いた。
(5)アルキル化フェニル−α−ナフチルアミン
式(10)において、R22が直鎖または分枝鎖のC8H17であるアルキル化フェニル−α−ナフチルアミンを用いた。
(6)ヒンダードフェノール
式(13)において、R30及びR31がtert−ブチル基で、R32がメチル基の2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノールを用いた。
式(4)のR11〜R13が同一の炭素数7のアルキル基であるホスフェートを用いた。
(8)ホスファイト
式(5)のR14が直鎖または分岐鎖のC12H25のアルキル基であるホスファイトを用いた。
(9)アシッドホスフェート
式(7)のR16が直鎖または分岐鎖のC8H17のアルキル基であり、aが2であるアシッドホスフェートを用いた。
上記アシッドホスフェートのオレイルアミン塩を用いた。
(11)アルケニルコハク酸イミドまたはその誘導体
式(15)のR33及びR35が、平均分子量が約1900のポリブテニル基であり、R34がエチレン基であり、nが2〜6の混合物であるビスタイプを用いた。
(12)ベンゾトリアゾール
式(16)のベンゾトリアゾールを用いた。
(13)アルキルコハク酸エステル
式(17)において、R36が炭素数12のアルケニル基であり、R37が炭素数5のアルキル基であるアルキルコハク酸エステルを用いた。
軸受油として要求される、耐摩耗性、熱安定性、金属への腐食安定性、防錆性及び導電性について、下記の評価方法により、潤滑油組成物を評価した。
(i)耐摩耗性の評価方法<シェル四球試験法>
潤滑油の耐摩耗性を評価する方法の一つで、ASTMD2783に準拠して行い、耐摩耗性を摩耗径で評価した。下記にその試験条件を示す。
試験条件 回転数:1200rpm
荷重:40kgf
試験時間:60min
試験温度:75℃
潤滑油の熱安定性を評価する方法の一つで、JISK2540に制定されている熱酸化安定度試験に準拠した試験によるもの。
試験条件 温度:170℃
時間:12hr
潤滑油の潤滑性を評価する方法の一つで、JISK2513に準拠して行い、金属への腐食安定性を銅板の変色の程度で評価した。変色の程度は、JISK2513に規定されており、1〜4の数値で評価され、数値が小さい程安定性に優れる。
(iv)防錆性の評価方法
潤滑油の防錆性を評価する方法の一つで、JISK2510に制定している方法で行い、防錆性を錆の程度で評価した。
(v)導電性の評価方法
ヒューレットパッカード社製絶縁抵抗測定装置を用い、印過電圧が100V、チャージ時間が20秒、温度が25℃の条件下で、抵抗値(Ω)を測定した。
基油に、各成分を表1〜4上段に掲げる割合(質量%)で配合し、潤滑油組成物を調製した。それらの組成物の各種性能を評価し、その結果を表1〜表4下段に示す。
基油に、各成分を表2上段に掲げる割合(質量%)で配合し、潤滑油組成物を調製した。それらの組成物の各種性能を評価し、その結果を表2下段に示す。
基油に、各成分を表5上段に掲げる割合(質量%)で配合し、潤滑油組成物を調製した。それらの組成物の各種性能を評価し、その結果を表5下段に示す。
Claims (7)
- 基油に、帯電防止剤としてアルキルナフタレンスルホン酸のアンモニウム化合物とポリアルキルスルホンが含有されていることを特徴とする潤滑油組成物。
- アルキルナフタレンスルホン酸のアンモニウム化合物とポリアルキルスルホンの含有割合が、質量比で10:90〜90:10である請求項1に記載の潤滑油組成物。
- アルキルナフタレンスルホン酸のアンモニウム化合物とポリアルキルスルホンの合計含有量が0.01〜1質量%である請求項1又は2に記載の潤滑油組成物。
- ホスフェート、ホスファイト、アシッドホスフェート及びアシッドホスフェートのアミン塩から選ばれる少なくとも1種の摩耗防止剤を含有し、摩耗防止剤の含有量が0.01〜5質量%である請求項1〜3のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- アルキル化ジフェニルアミン、アルキル化フェニル−α−ナフチルアミンおよびヒンダードフェノール類から選ばれる少なくとも1種の酸化防止剤を含有し、酸化防止剤の含有割合が、アルキル化ジフェニルアミンは0.05〜2質量%、アルキル化フェニル−α−ナフチルアミンは0.05〜2質量%、ヒンダードフェノール類は0.05〜2質量%である請求項1〜4のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- アルケニルコハク酸イミド及びその誘導体から選ばれる少なくとも1種の分散剤を含有し、分散剤の含有量が0.05〜5質量%である請求項1〜5のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- ベンゾトリアゾール及びその誘導体並びにアルキルコハク酸誘導体から選ばれる少なくとも1種の金属不活性剤及び錆止め剤を含有し、ベンゾトリアゾール及びその誘導体の含有割合が0.001〜0.05質量%、アルキルコハク酸誘導体の含有割合が0.01〜0.3質量%である請求項1〜6のいずれかに記載の潤滑油組成物。
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