JP4757379B2

JP4757379B2 - 潤滑油組成物

Info

Publication number: JP4757379B2
Application number: JP2000353931A
Authority: JP
Inventors: 義彦大條; 克己長野
Original assignee: Nippon Steel and Sumikin Chemical Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel and Sumikin Chemical Co Ltd
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 2000-11-21
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2020-11-21
Also published as: JP2001234187A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転機器等から発生する静電気が、相対する面に蓄積、帯電することによって発生する放電（過大電流）を防止することを可能とした導電性を有する潤滑油組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工業用潤滑油には、鉱物油、ポリ−α−オレフィン、エステルなどを基油に使用し、酸化防止剤や耐摩耗剤等の各種添加剤を用途に応じて添加したものが多く使用されている。それらの潤滑油組成物に要求される特性は、使用機器等により様々ではあるが、潤滑性に優れ、スラッジの発生が少なく、長寿命であるというようなことである。
近年、特に精密機器用の軸受潤滑油として、導電性を有する潤滑油組成物が求められている。動圧軸受の場合では、軸と軸受のクリアランスを小さくすることで軸振れの精度は向上するが、過大電流の発生も同時に増大する傾向にあるため、導電性を有する潤滑油が要望されている。
【０００３】
導電性を有する潤滑油組成物としては、従来からシール効果を目的として開発された磁性流体等があるが、油中に金属又は金属酸化物粒子を含むために、酸化劣化やゲル化あるいは製造コスト等の問題を抱えている。更に、最近では機器の高性能化に伴い、その軸受に使用される潤滑油組成物は動粘度が２０mm²/s（４０℃）以下であることが必要とされ、既存の磁性流体ではこれを満たす物性をもつものはない。また、グラファイトや銀等の金属粒子を配合した導電性を有する潤滑油組成物も知られているが（特開平１０−３００９６号公報）、同様な問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、金属又は金属酸化物粒子を含有せず、かつ導電性を有する潤滑油組成物を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、分子内に極性基と親油基を持ち、非水溶液中で荷電し、基油に導電性を付与する導電性付与剤を配合した潤滑油組成物であって、その体積抵抗率が１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以下で、且つ金属又は金属酸化物粒子を含有しないこと、上記導電性付与剤が有機金属系化合物又は非金属系有機化合物であるコハク酸誘導体若しくはアミン誘導体であり、これを基油１００重量部に対し０．１〜３．０重量部含むこと、及び導電性付与剤の補助剤として炭素数１２〜２８の芳香族系アゾ化合物を基油１００重量部に対し０．０１〜０．１重量部含有することを特徴とする導電性を有する潤滑油組成物である。更に、本発明は、基油１００重量部に対し、分子内に２以上の水酸基をもつ界面活性剤を０．０１〜３．０重量部含有する前記のいずれかに記載の潤滑油組成物である。
【０００６】
本発明で使用する基油としては、潤滑油組成物としたとき、これに配合される添加剤を溶解しうるものであればよく、その選定は潤滑油組成物が使用される機器の種類や使用条件等によって決定される。好ましい基油の例としては、鉱油やポリ-α-オレフィン水素化物、ポリアルキレングリコール、エステル等が挙げられる。
【０００７】
本発明の潤滑油組成物には、その導電性を向上させるために、導電性付与剤として分子内に強い極性基と適当な大きさの親油基を持ち、非水溶液中で荷電し、基油に導電性を付与するスルホン酸塩やフェネート、サリシレート等の有機金属系化合物あるいはコハク酸イミド、コハク酸エステル、ポリブテニルアミンなどのコハク酸誘導体又はアミン誘導体である非金属系有機化合物を０．１〜３．０重量部、炭素数１２〜２８の芳香物系アゾ化合物が所定量配合される。
【０００８】
スルホン酸塩や有機金属系化合物あるいはコハク酸誘導体又はアミン系誘導体としては、金属表面と潤滑油組成物との界面での分極を抑制する（電気二重層を薄くする）ような、非水溶液中で荷電するスルホン酸塩やフェネート、サリシレート等の有機金属化合物あるいは非有機金属化合物のコハク酸誘導体、アミン誘導体が有効である。中でもカルシウムスルホネートアミン塩又はコハク酸エステル、コハク酸イミド、ポリブテニルアミンが好適である。
【０００９】
スルホン酸塩のスルホン酸としては、潤滑油留分中の芳香族炭化水素成分のスルホン化によって得られる石油スルホン酸とジノニルナフタリンスルホン酸や、重質アルキルベンゼンスルホン酸のような合成スルホン酸の塩が用いられる。また、フェネートはノニルフェノールと元素いおう、水酸化バリウムをアルコール溶媒中で反応させて得られるものである。
スルホネート、フェネート、サリシレートを構成する金属としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属が好ましく、中でもカルシウムが好適である。また、スルホネートのアミン塩も好適であり、例えば、エチルジャパン社製のハイテック６１４等が採用される。
【００１０】
コハク酸誘導体、アミン誘導体としては、コハク酸エステル、コハク酸イミド、ポリブテニルアミンが好ましい。その中でもさらに好適なのは、コハク酸エステル、コハク酸イミドである。コハク酸エステルは、ペンタエリスリトール等の多価アルコールと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とのエステル化によって得られるもので、モナインダストリーズ社製のモナコア３９等が好適である。また、コハク酸イミドは、ポリアミンあるいはエチレンポリアミンとポリブテニルコハク酸無水物との反応によって得られるもので、シェブロンオロナイト社製のオロア１２００等が好適である。
【００１１】
スルホン酸塩、有機金属化合物あるいはコハク酸誘導体、アミン誘導体等の導電性付与剤の配合量を増加すれば潤滑油組成物の導電性は向上する傾向にあるが、それに伴い全酸価が高くなり金属を腐食させる可能性やスラッジ発生の増大が懸念されること、耐摩耗剤等の他の添加剤効果が希薄になること、溶解しない等の問題が発生する。従って、導電性付与剤の配合量は基油１００重量部に対し、３．０重量部以下が適当であり、体積抵抗率が１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以下の導電性を潤滑油組成物に持たせるためには、基油１００重量部に対し、０．１重量部以上の配合が必要となる。
【００１２】
スルホン酸塩、有機金属化合物、アミン誘導体及びコハク酸誘導体と共に使用される炭素数１２〜２８の芳香物系アゾ化合物は、その分子内の極性基によって潤滑油組成物の導電性を向上させる効果があり、導電性付与剤の補助剤として適用される。アゾ化合物としては、例えば、ナフチルアミン誘導体やナフトール誘導体があるが、中でも好適なのは、赤色を呈するアゾベンゼン−４−アゾ−２−ナフトールやアゾトルエン−４−アゾ−２−ナフトール等の化合物である。一般に市販されている潤滑油の染料剤では、モートンインターナショナル社製のオートメイトレッドＧＲやオリエント化学工業社製のオイルレッド５Ｂが好ましい。
【００１３】
アゾ化合物の配合量は、基油１００重量部に対し、０．０１〜０．１重量部が適当である。アゾ化合物を基油１００重量部に対し、０．１重量部を越えて配合しても、それ以上の効果を得ることは難しく、０．０１重量部未満の配合量では、潤滑油組成物の体積抵抗率を減少させる効果は小さい。
【００１４】
本発明の潤滑油組成物には、分子内に２以上の水酸基をもつ界面活性剤を添加することが有利である。界面活性剤は、前記の導電性付与剤とアゾ化合物との併用により、著しく潤滑油組成物の導電性を向上させる効果がある。分子内に複数個の水酸基をもつ界面活性剤としては、ソルビトールやペンタエリスリトール等の多価アルコールとオレイン酸やラウリル酸等の不飽和脂肪酸から得られる多価アルコールのカルボン酸部分エステルが好適である。中でも、ソルビタンモノオレートやソルビトールが好ましく、それらの混合物であるソルビタンセスキオレエート等が採用される。
【００１５】
界面活性剤の配合効果は、導電性付与剤と同様に、配合量を増加すればするほど潤滑油組成物の導電性を向上させる様である。しかし、界面活性剤の過剰の添加は、潤滑油組成物の表面張力や泡立ち性能等に影響を及ぼすので、基油１００重量部に対し、３．０重量部未満の配合が適当である。また、１００℃を越える高温領域では界面活性剤の熱劣化が懸念されるので、この場合には基油１００重量部に対し、１．０重量部以下の配合が好ましい。また、潤滑油組成物の体積抵抗率を１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以下にするためには、基油１００重量部に対し、０．０１重量部以上の配合とすることが望ましい。
【００１６】
本発明の潤滑油組成物には、必要に応じて酸化防止剤、耐摩耗剤、極圧剤、粘度指数向上剤、金属不活性剤等の公知の各種添加剤を配合することができる。また、本発明の潤滑油組成物は、体積抵抗率が１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以下であり、これは前記の導電性付与剤とアゾ化合物又はこれらと界面活性剤の添加量を変えることにより調整することができる。本発明の潤滑油組成物は、動圧軸受用の潤滑油等として適する。
【００１７】
【実施例】
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって何等限定されるものではない。実施例及び比較例で用いた各成分の略称は次のとおりである。
基油Ａ：ポリ−α−オレフィン水素化物（シンフルード201，炭素数10;0.2重量％，炭素数20;96.5重量％，炭素数30;3.3重量％，40℃動粘度;5.1mm²/s）
基油Ｂ：セバシン酸ジオクチル(HATCOL3110，40℃動粘度;11.4 mm²/s）
基油Ｃ：ネオペンチルグリコールとカプリル酸、カプリン酸混合エステル(HATCOL2962,40℃動粘度;8.14 mm²/s）
酸防剤：酸化防止剤（アルキルジフェニルアミン，チバスペシャリッティケミカルズ社製；商品名イルガノックスＬ57）
耐摩剤：耐摩耗剤（トリクレジルフォスフェート）
ＶＩ剤：粘度指数向上剤（ポリメタクリレート，50℃動粘度;18930 mm²/s）
不活性剤：金属不活性剤（ベンゾトリアゾール誘導体）
アゾ剤：アゾ化合物（モートンインターナショナル社製；商品名オートメイトレッドGR）
界面剤：界面活性剤（ソルビタンセスキオレエート）
付与剤Ａ：スルホン酸塩（スルホネートアミン塩，キングインダストリーズ社製；商品名NA-SUL EDS）
付与剤Ｂ：スルホン酸アミン塩（カルシウムスルホネートアミン塩，エチルジャパン社製；商品名ハイテック614）
付与剤Ｃ：有機金属化合物（カルシウムサリシレート，シェル化学社製；商品名SAP001）
付与剤D：コハク酸誘導体（コハク酸エステル，モナインダストリーズ社製；商品名モナコア39）
付与剤Ｅ：コハク酸誘導体（コハク酸イミド，シェブロンオロナイト社製；商品名オロア1200）
【００１８】
実施例１〜１６、比較例１〜１２
表１〜２に示す各成分を配合して実施例１〜１６及び比較例１〜１２の潤滑油を調製した。なお、表１〜２中の「Ｂａｌ」は、全体を１００として、数値表示したもの以外の残りがそのものであることを表している。また、単位はｗｔ％である。
【００１９】
【表１】

【００２０】
【表２】

【００２１】
実施例１〜１６と比較例１〜１２の潤滑油について導電性の評価試験を行った。導電性の評価は潤滑油の体積抵抗率を測定することにより行い、体積抵抗率の測定はＪＩＳＣ２１０１を用いた。ただし、試験は室温で実施した。
また、加熱試験はφ６０ｍｍ、高さ１００ｍｍの耐熱ビーカーに約２００ｇのサンプルを入れ、１００℃、３００時間の条件で実施した。放置後、前記条件にて導電性の評価を行い、加熱試験後の体積抵抗率を測定した。
【００２２】
試験結果を表３〜４に示す。潤滑油の導電性の有無は加熱試験後の体積抵抗率が１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以下であれば「有」、体積抵抗率が１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以上であれば「無」とした。
【００２３】
【表３】

【００２４】
【表４】

【００２５】
表３（実施例１〜１６）に示すように、潤滑油基油にスルホン酸アミン塩、カルシウムスルホン酸アミン塩等のスルホン酸塩やカルシウムサリシレート等の有機金属化合物ならびにコハク酸エステル、コハク酸イミド等のコハク酸誘導体、アミン誘導体、及びアゾ化合物を配合することで潤滑油組成物に導電性を付与することができる。また、それらの潤滑油組成物の導電性は、加熱による劣化程度が非常に小さい。さらに、それらの添加剤と界面活性剤を組み合わせることにより、潤滑油の体積抵抗率を著しく低下させることができる。
一方、表４（比較例１〜１２）に示すように、本発明のスルホン酸塩、有機金属化合物ならびにコハク酸誘導体、アミン誘導体及びアゾ化合物のいずれかを欠いた潤滑油組成物の多くは体積抵抗率が１×１０¹⁰Ω・ｃｍを越え、導電性が非常に低い。また、比較例４、５に示すように、アゾ化合物を本発明の範囲を超えて基油に添加しても、その潤滑油組成物は導電性が低い。この結果から、潤滑油組成物の導電性を向上させるためには、スルホン酸塩、有機金属化合物、コハク酸誘導体又は、アミン誘導体とアゾ化合物の両者の添加が必須であり、その２つの添加剤の相乗効果で潤滑油組成物の導電性は向上するといえる。更に、界面活性剤の添加によって加熱試験前に１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以下で導電性を示すものであっても、スルホン酸塩、有機金属化合物、コハク酸誘導体又はアミン誘導体とアゾ化合物の両者が添加されていない場合には加熱劣化により体積抵抗率が１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以上を越え、導電性を失ってしまう。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の潤滑油組成物は、潤滑油基油に無機金属粒子以外の有機系添加剤であるスルホン酸塩、有機金属化合物、コハク酸誘導体、アミン誘導体やアゾ化合物、界面活性剤を用いることによって、潤滑油組成物の導電性を向上させたものであるから、簡易な処置で潤滑油組成物の物性や酸化劣化の寿命等を維持しつつ良好な特性を得ることができる。また、特に動圧軸受においては、軸と軸受のクリアランスを小さくし軸振れ性能を向上させる、すなわち軸受の剛性を高めつつ、過大電流を防止できるといったような効果が得られる。

Claims

分子内に極性基と親油基を持ち、非水溶液中で荷電し、基油に導電性を付与する導電性付与剤を配合した潤滑油組成物であって、その体積抵抗率が１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以下で、且つ金属又は金属酸化物粒子を含有しないこと、導電性付与剤が分子内に極性基と親油基を有する有機金属系化合物、又は非金属系有機化合物であるコハク酸誘導体又はアミン誘導体であり、導電性付与剤の補助剤として炭素数１２〜２８の芳香族系アゾ化合物を使用すること、及び基油１００重量部に対し、導電性付与剤を０．１〜３．０重量部及び炭素数１２〜２８の芳香族系アゾ化合物を０．０１〜０．１重量部含有することを特徴とする導電性を有する潤滑油組成物。
導電性付与剤がコハク酸エステル、コハク酸イミド又はポリブテニルアミンであり、導電性付与剤の補助剤が芳香族系アゾ染料剤である請求項１記載の潤滑油組成物。
基油１００重量部に対し、分子内に２以上の水酸基をもつ界面活性剤を０．０１〜３．０重量部含有する請求項１又は２に記載の潤滑油組成物。