JP4688856B2 - 油圧作動油 - Google Patents

Description

本発明は、油圧作動油に関し、詳しくは、実機ピストンポンプの高温・高圧化条件においても、優れた酸化安定性、極圧性、スラッジ発生抑制性、耐スラッジ性を示すと共に、これらの特性を長期にわたって維持することができる油圧作動油に関する。

一般に、油圧作動油のような酸化安定性と潤滑性を重視する潤滑油は、鉱油からなる基油に、酸化防止剤や極圧剤の外に、錆止め剤、消泡剤などの各種添加剤を配合したものが使用されている。

中でも、耐摩耗性の油圧作動油は、潤滑性能と酸化防止機能とを併せ持つジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）を配合したものが使用されている。しかし、ＺｎＤＴＰは、優れた潤滑性能と酸化防止機能とを併せ持つ反面、熱に対する耐性が若干低く、熱的負荷がかかると熱分解を起こし、スラッジ化する可能性がある。

そこで、熱的負荷がかかる装置では、このような亜鉛系油圧作動油に代えて、該亜鉛系油圧作動油と同等の潤滑性能を有する、リン系または硫黄系の極圧剤を用いた無灰型の耐摩耗性油圧作動油が使用されている。しかし、近年、油圧装置におけるタンクの小型化、高出力・高圧化、高速制御化などの高効率化により、油圧作動油への熱的負荷がさらに増大してきており、無灰型耐摩耗性油圧作動油であっても、その使用条件の過酷さから、スラッジが発生し易い状況になっている。

本発明は、上記のような高温・高圧の使用条件下においても、優れた酸化安定性、極圧性、スラッジ発生の抑制性、耐スラッジ性（スラッジが多少発生しても問題を生じない性質）を示すと共に、長期にわたってこれらの特性を維持することができる油圧作動油を提供することを目的とする。

本発明の油圧作動油は、上記目的を達成するために、鉱油を基油とする油圧作動油であって、該油圧作動油の全質量に対し、
（Ａ）式２にて表される、ビスタイプのアルケニルコハク酸イミドであって、式２中のＲ２が炭素数２〜５のポリメチレン基であるアルケニルコハク酸イミドまたはそのアルケニルコハク酸イミドの有機ホスホネート誘導体、或いはそのアルケニルコハク酸イミドをアルデヒド、ケトン、カルボン酸、アルキレンオキシド、イオウ、または多価アルコールと反応させて得られるアルケニルコハク酸イミド誘導体が０．０１〜１．２質量％、
（Ｂ）リン酸エステルが０．１〜５質量％、
（Ｃ）アルキルジフェニルアミンが０．０５〜０．５質量％および、
（Ｄ）ヒンダードフェノール類が０．０５〜０．５質量％含んでなることを特徴とする。

（式２において、Ｒ１は、平均分子量が１０００〜５０００のポリブテニル基を表す。Ｒ２は、炭素数２〜５のポリメチレン基を表す。ｎは、２〜６の整数を表す。）

本発明における基油は、鉱油、合成油、あるいはこれらの混合油であって、４０℃における動粘度が１０〜１００ｍｍ²／ｓ、好ましくは２０〜８５ｍｍ²／ｓ、より好ましくは３０〜７０ｍｍ²／ｓ、特に好ましくは４０〜６０ｍｍ²／ｓのものが適している。
４０℃動粘度が、１０ｍｍ²／ｓ未満であると適正な油膜が得られなかったり、リーク量が多くなることがあり、１００ｍｍ²／ｓを越えると抵抗が大きくなってしまう。すなわち、４０℃動粘度が１０〜１００ｍｍ²／ｓの範囲外の基油であると、十分なポンプ効率が得られない。

上記の鉱油としては、溶剤精製や水素化精製などの精製により得られるパラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油、中間基系鉱油などを挙げることができ、これらは単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用することもできる。
また、上記の合成油としては、ポリブテンやポリオレフィン共重合体などを挙げることができ、これらは単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。
さらに、鉱油と合成油との混合油の場合は、上記の鉱油と合成油をそれぞれ単独で組み合わせてもよいし、あるいは２種以上の鉱油と合成油単独を組み合わせてもよいし、逆に鉱油単独と２種以上の合成油を組み合わせてもよい。

上記の基油に配合する（Ａ）成分のアルケニルコハク酸イミドまたはその誘導体は、式２で表されるビスタイプの構造を有する。

式２において、Ｒ１は、ポリブテニル基を表し、平均分子量が、約１０００〜５０００のもの、より好ましくは約１０００〜３０００のもの、特に好ましくは約１０００〜２０００のものである。ポリブテニル基の平均分子量が１０００未満のものは、スラッジの分散効果が低く、耐スラッジ性が小さくなり、５０００を超えるものは、基油への溶解性が低下することがある。
Ｒ２は、炭素数２〜５のポリメチレン基を表す。
ｎは、２〜６の整数である。

上記のアルケニルコハク酸イミドは、一般には、ポリブテンと無水マレイン酸との反応で得られるポリブテニルコハク酸無水物を、さらにポリアミンと反応させることによって得られる。
ポリブテニルコハク酸無水物と反応させるポリアミンとしては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ペンチレンジアミンなどの単一ジアミン類；ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ジ（メチルエチレン）トリアミン、ジブチレントリアミン、トリブチレンテトラミン、ペンタペンチレンヘキサミンなどのポリアルキレンポリアミン類；などが挙げられる。

また、上記のアルケニルコハク酸イミドの誘導体としては、特公昭４２−８０１３号、同４２−８０１４号、特開昭５１−５２３８１号、同５１−１３０４０８号公報に開示されているような、有機ホスホネート誘導体の外に、アルケニルコハク酸イミドをアルデヒド、ケトン、カルボン酸、アルキレンオキシド、イオウ、または多価アルコールなどと反応させて得られるアルケニルコハク酸イミド誘導体などが挙げられる。

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。

上記（Ａ）成分の配合割合は、油圧作動油全質量中の、０．０１〜１．２質量％、好ましくは０．０５〜１．２質量％、より好ましくは０．１〜１．２質量％、特に好ましくは０．２〜１．２質量％である。（Ａ）成分が、０．０１質量％未満であるとスラッジの分散効果が低く、耐スラッジ性が小さくなり、１．２質量％を超えると極圧性能が低下する。

（Ｂ）成分のリン酸エステルは、式３で表される構造を有する。式３中、Ｒ３〜Ｒ５は、水素、または炭素数１〜１２のアルキル基、アルケニル基、アルキルアリール基またはアリールアルキル基を示し、Ｒ３〜Ｒ５は、同一であっても、異なってもよい。Ｒ３〜Ｒ５の炭素数が１２を越えると、基油への溶解性が低下することがある。好ましいＲ３〜Ｒ５は、炭素数３〜９のアルキル基である。

上記リン酸エステルとしては、トリアリールホスフェート、トリアルキルホスフェートなどが挙げられ、具体的には、ベンジルジフェニルホスフェート、アリルジフェニルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、エチルジフェニルホスフェート、トリブチルホスフェート、エチルジブチルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、ジクレジルフェニルホスフェート、エチルフェニルジフェニルホスフェート、ジエチルフェニルフェニルホスフェート、プロピルフェニルジフェニルホスフェート、ジプロピルフェニルフェニルホスフェート、トリエチルフェニルホスフェート、トリプロピルフェニルホスフェート、ブチルフェニルジフェニルホスフェート、ジブチルフェニルフェニルホスフェート、トリブチルフェニルホスフェートなどを挙げることができる。これらは、単独で、または２種以上を組み合わせて使用することができる。

（Ｂ）成分の配合割合は、油圧作動油全質量中の、０．１〜５質量％、好ましくは０．３〜３質量％、より好ましくは０．５〜２質量％、特に好ましくは０．７〜１．５質量％である。（Ｂ）成分が、０．１質量％未満であると十分な極圧性能を得ることができず、５質量％を越えても極圧性能が飽和し、経済的に不利になる。

（Ｃ）成分のアルキル化ジフェニルアミンは、式４で表される構造を有する。

式４中、Ｒ６〜Ｒ７は、水素、または炭素数１〜１６の直鎖または分枝鎖のアルキル基であり、Ｒ６〜Ｒ７は、同一であっても、異なってもよい。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。好ましくは、炭素数３〜９の直鎖または分枝鎖のアルキル基であり、より好ましくは、水素、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。

直鎖または分枝鎖のアルキル基としては、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。

（Ｃ）成分のアルキル化ジフェニルアミンの好適な例としては、ジフェニルアミン、ブチルジフェニルアミン、オクチルジフェニルアミン、ジブチルジフェニルアミン、オクチルブチルジフェニルアミン、ジオクチルジフェニルアミンなどが挙げられる。これらは、単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。

（Ｃ）成分の配合割合は、油圧作動油全質量中の、０．０５〜０．５質量％、好ましくは０．０５〜０．４質量％、より好ましくは０．１〜０．３質量％、特に好ましくは０．１〜０．２質量％である。
（Ｃ）成分が、０．０５質量％未満であると十分な酸化防止性能が得られないことがあり、０．５質量％を越えても酸化防止性能効果が飽和し、経済的に不利になる。

（Ｄ）成分のヒンダードフェノール類は、式５、式６、式７で表される構造を有する。

式５〜７中、Ｒ８〜Ｒ１１、Ｒ１３〜Ｒ１７は、水素、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し、好ましくは、水素、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り、Ｒ８〜Ｒ１１、Ｒ１３〜Ｒ１７は、同一であっても、異なってもよい。Ｒ１２は、炭素数１〜５、好ましくは１〜４のメチレン基である。ｎは、１〜４の整数である。

（Ｄ）成分のヒンダードフェノール類は、単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。

（Ｄ）成分の配合割合は、油圧作動油全質量中の、０．０５〜０．５質量％、好ましくは０．１〜０．５質量％、より好ましくは０．１５〜０．５質量％、特に好ましくは０．２〜０．４質量％である。（Ｄ）成分が、０．０５質量％未満であると十分な酸化防止性能が得られないことがあり、０．５質量％を越えても酸化防止性能効果が飽和し、経済的に不利になる。

本発明の油圧作動油は、必要に応じて、上記（Ａ）〜（Ｄ）成分と共に、他の各種添加剤を配合することができる。
例えば、スチレン−ブタジエン水添加共重合体、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などの流動点降下剤；ポリアクリレート、ポリジメチルシロキサンなどの消泡剤；ベンゾトリアゾールやその誘導体などの金属不活性化剤；エチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合体などの抗乳化剤；などが挙げられる。

本発明の油圧作動油は、上記の（Ａ）〜（Ｄ）成分や他の各種添加剤（以下、単に各成分と記すこともある）を基油に配合することにより製造することができる。基油と各成分の混合方法、あるいは基油への各成分の添加方法は、特に制限されるものではなく、種々の方法により行うことができ、また混合順序および添加順序も、特に制限されない。例えば、基油に各成分を順次添加してもよいし、予め各成分を混合しておいて基油に添加してもよい。

本発明の油圧作動油は、種々の油圧装置に使用することができる。

以上のように、本発明の油圧作動油では、基油に配合される（Ａ）〜（Ｄ）各成分の相乗作用により、高効率化された実機ピストンポンプの高温・高圧化条件においても、優れた酸化安定性、極圧性、スラッジ発生の抑制性、耐スラッジ性を示し、しかも長期にわたってこれらの優れた特性を維持することができる。

実施例および比較例では、下記の基油に対して、下記の各成分を配合して油圧作動油を調製し、それぞれの油圧作動油の酸化安定性能、スラッジ発生抑制性能・耐スラッジ性能、極圧性能を下記の方法で評価した。

〔基油〕高度精製されたパラフィン系鉱油：
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、４０℃動粘度が４６ｍｍ²／ｓの鉱油を用いた。

〔Ａ成分〕 アルケニルコハク酸イミドまたはその誘導体：Ｒ１のポリブテニル基の平均分子量は約１９００で、Ｒ２が炭素数約２〜５のポリメチレン基で、ｎが約２〜６であるビスタイプのアルケニルコハク酸イミドを用いた。

〔Ｂ成分〕リン酸エステル：Ｒ３〜Ｒ５が同一の炭素数７のアルキル基であるトリクレジルフォスフェートを用いた。

〔Ｃ成分〕アルキル化ジフェニルアミン：Ｒ６、Ｒ７が、水素、または直鎖または分枝鎖の−Ｃ₄Ｈ₉または−Ｃ₈Ｈ₁₇のいずれかの組み合わせであるジフェニルアミン、ブチルジフェニルアミン、オクチルジフェニルアミン、ジブチルジフェニルアミン、オクチルブチルジフェニルアミン、ジオクチルジフェニルアミンの混合物を用いた。

〔Ｄ成分〕ヒンダードフェノール類：Ｒ１５、Ｒ１６がｔｅｒｔ−ブチル基で、Ｒ１７がメチル基である２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾールを用いた。

〔その他の添加剤〕消泡剤：ジメチルポリシロキサンを用いた。

〔評価方法〕
（１）酸化安定性能の評価試験は、Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ ＭｉｌａｃｒｏｎＴｈｅｒｍａｌ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｔｅｓｔに準拠（ＣＭ１０−ＳＰ−７９８９）して行った。すなわち、下記に示される条件で酸化安定性能試験を実施し、このとき発生したスラッジ量で酸化安定性能を評価した。

発生したスラッジは、ＪＩＳ Ｂ９９３１（質量法による作動油汚染の測定方法）に記載された装置（フィルターの孔径：０．８μｍ）と定量方法に従って、試験対象の油圧作動油中に生成したスラッジをろ過し、ろ別されたスラッジをｎ−ヘキサンで洗浄し、スラッジ量を定量した。

試験条件：
試験温度；１３５℃
試験時間；５０４時間
試料量；２００ｍｌ
触媒；鋼棒、銅棒（各７．６２ｍｍ×０．６３５ｍｍφ）

（２）スラッジ発生抑制性能・耐スラッジ性能の評価試験は、図１に示すポンプ試験システム（高圧ピストンポンプテスト回路）からなる台上試験装置を用いて行った。
すなわち、図１において、容器１に注いだ試験対象の作動油中に銅触媒と鉄触媒を入れ、作動油を所定温度に保ち、ポンプを作動させて、作動油を、ポンプ→リリーフバルブ→流量計→オイルクーラーの経路で循環させ、リリーフバルブ前後の差圧上昇を監視して、差圧が上昇しないようにしリリーフバルブを開閉した。
このようにして作動油を、下記の試験条件で循環させた後、生成したスラッジが試験後油中に均一に分散している状態で所定量をサンプリングし、ＪＩＳ Ｂ９９３１の装置と定量方法に従って、スラッジ量を定量した。

試験条件：
ポンプ；内田油圧製商品名“Ａ２ＦＯ１０ピストンポンプ”
リリーフバルブ；内田油圧製商品名“ＤＢＤＨ６ＰＡ／４００”
ポンプ圧力；３４．３ＭＰａ
ポンプ回転数；１２００ｒｐｍ
容器１への注入作動油量；１２リットル／ｍｉｎ
容器１内の作動油温度；８０℃
試験時間（作動油の循環時間）；１０００時間
試験時間経過後の作動油のサンプリング量；１０００ｍｌ

（３）極圧性の評価試験は、シェル四球試験（ＡＳＴＭ Ｄ ２７８３）に準拠して行い、極圧性を摩耗径で評価した。このときの試験条件を下記に示す。

試験条件：
回転数；１２００ｒｐｍ
荷重；４０ｋｇｆ
試験時間；６０ｍｉｎ
試験温度；７５℃

実施例１〜２、比較例１〜３
基油と各成分を表１および表２に示す割合（質量％）で配合して油圧作動油を調製し、これらの作動油の酸化安定性能、スラッジ発生抑制性能・耐スラッジ性能および、極圧性能を評価し、結果を表１および表２に示す。
なお、比較例３は、市販の鉱油系油圧作動油を使用したものである。

本発明の油圧作動油のスラッジ発生抑制性および耐スラッジ性の評価試験に用いた装置を模式的に示す図である。

Claims (5)

1. 鉱油を基油とする油圧作動油であって、該油圧作動油の全質量に対し、
   （Ａ）式２にて表される、ビスタイプのアルケニルコハク酸イミドであって、式２中のＲ２が炭素数２〜５のポリメチレン基であるアルケニルコハク酸イミドまたはそのアルケニルコハク酸イミドの有機ホスホネート誘導体、或いはそのアルケニルコハク酸イミドをアルデヒド、ケトン、カルボン酸、アルキレンオキシド、イオウ、または多価アルコールと反応させて得られるアルケニルコハク酸イミド誘導体が０．０１〜１．２質量％、
   （Ｂ）リン酸エステルが０．１〜５質量％、
   （Ｃ）アルキルジフェニルアミンが０．０５〜０．５質量％および、
   （Ｄ）ヒンダードフェノール類が０．０５〜０．５質量％含んでなることを特徴とする油圧作動油。
   

   

   （式２において、Ｒ１は、平均分子量が１０００〜５０００のポリブテニル基を表す。Ｒ２は、炭素数２〜５のポリメチレン基を表す。ｎは、２〜６の整数を表す。）
2. 前記ビスタイプのアルケニルコハク酸イミドが、平均分子量が１０００〜５０００のポリブテニル基が付加したポリブテニルコハク酸無水物と、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタアミン、ペンタエチレンヘキサアミン、ジ（メチルエチレン）トリアミン、ジブチレントリアミン、トリブチレンテトラミン及びペンタペンチルヘキサミンから選ばれるポリアルキレンポリアミンとの反応物であるビスタイプのアルケニルコハク酸イミドである請求項１に記載の油圧作動油。
3. 前記油圧作動油が、油圧作動油（ただし、自動車用油圧作動油を除く。）である請求項１に記載の油圧作動油。
4. （Ａ）成分の含有量が０．０５〜１．２質量％である請求項１〜３のいずれかに記載の油圧作動油。
5. （Ｄ）成分の含有量が０．１５〜０．５質量％である請求項１〜４のいずれかに記載の油圧作動油。

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