JP5258162B2

JP5258162B2 - 潤滑油組成物

Info

Publication number: JP5258162B2
Application number: JP2005356589A
Authority: JP
Inventors: 秀人上村
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2025-12-09
Also published as: EP1964910A4; US20090186785A1; EP1964910A1; CN101326273B; WO2007066713A1; CN101326273A; JP2007161773A; US8318645B2; EP1964910B1

Description

本発明は、熱・酸化安定性、抗スラッジ性が極めて高い、新規な潤滑油組成物、特に圧縮機油組成物として好適な潤滑油組成物に関する。

圧縮機は，空気又はガス（窒素ガス、酸素ガス、水素ガス、アンモニアガス、二酸化炭素ガス、一酸化炭素ガス、各種炭化水素ガスなど）に外部より仕事を与えて圧縮し、圧力を高めた圧縮ガスを送り出す装置である。このような圧縮機は、空気又はガスの圧力を高める作動原理により、容積型及びターボ型に分けられる。容積型圧縮機は、さらに往復式圧縮機と回転式圧縮機とに分類される。

一方、回転式圧縮機は、従来の往復式と比較して、省資源や騒音，振動の対策及び効率等の観点から、幅広く使用されている。
回転式圧縮機の潤滑条件は、潤滑油が高温高圧の空気やガスと接触することなど、往復式の場合より過酷であるため、熱酸化安定性の高い圧縮機油が望まれている。
また、最近の回転式圧縮機はさらに小型化が進み、ＳＯ_X、ＮＯ_Xなどの酸化性ガスの雰囲気下や、切削ミスト雰囲気下など周囲環境の悪いところで運転される機会が増えている。このような場合、オイルにスラッジが発生し、ごく短期間で装置内への付着やフィルターの閉塞を引き起こし、装置が運転不能となることがある。
このような背景から、耐スラッジ性の高いオイルが求められている。

特許文献１には、プロピレンのオリゴマーから誘導される分岐アルキル基を含むＮ−ｐ−アルキルフェニル−α−ナフチルアミン及びプロピレンのオリゴマーから誘導される分岐アルキル基を含むｐ，ｐ'−ジアルキルジフェニルアミンを必須成分として配合してなる潤滑油組成物が開示されている。
一方、特許文献２には、Ｎ−ｐ−アルキルフェニル−α−ナフチルアミンとｐ，ｐ'−ジアルキルジフェニルアミンの含有量の重量比を所定範囲とする潤滑油組成物が開示されている。
また、特許文献３には、フェノール系酸化防止剤である２−tert―ブチル−４−アルキルオキシメチル−６−アルキルフェノールとＮ−ｐ−アルキルフェニル−α−ナフチルアミンとｐ，ｐ'−ジアルキルジフェニルアミンとを配合した潤滑油組成物が提案されている。
また、特許文献４には、リン含有フェノール系酸化防止剤、リンを含有しないフェノール系酸化防止剤、及びアミン系酸化防止剤を含有する潤滑油組成物が提案されている。
さらに、特許文献５には、フェニル−α−ナフチルアミンとｐ，ｐ'−ジアルキルジフェニルアミンとリン系極圧剤とを含有する潤滑油組成物が提案されている。

しかし、これらの特許文献記載の潤滑油組成物は、いずれも圧縮機油としての用途において、熱・酸化安定性、抗スラッジ性、潤滑性、長寿命性及び水分離性の全てを高水準で達成することはできず、さらなる改善が望まれていた。

特開平３− ９５２９７号公報特開平７−２５２４８９号公報特開平９−２９６１９２号公報特開平１１− ３５９６２号公報特開２００５−２３９８９７号公報

本発明は、このような状況下でなし遂げられたものであり、熱・酸化安定性、抗スラッジ性、潤滑性、長寿命性及び水分離性の全てを高水準で達成できる、特に圧縮機油組成物として好適な潤滑油組成物を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、熱・酸化安定性、抗スラッジ性を高水準で達成できる圧縮機油を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、鉱物油、合成油からなる基油に、アミン系酸化防止剤、特定構造のリン及び／又はイオウを含有する化合物を含有させた潤滑油組成物により、上記課題を解決できることを見出した。
すなわち、本発明は、
（１）鉱物油及び／又は合成油からなる基油に、（Ａ−１）アミン系酸化防止剤を全窒素量が８００ｐｐｍ以上、（Ａ−２）リン及び／又はイオウを含有する化合物を含有させてなることを特徴とする潤滑油組成物、
（２）（Ａ−１）アミン系酸化防止剤が、ジフェニルアミン系及び／又はフェニル−α−ナフチルアミン系である前記（１）記載の潤滑油組成物、
（３）（Ａ−２）リン及び／又はイオウを含有する化合物が下記一般式（I）、（II）、（III）で表される前記（１）又は（２）に記載の潤滑油組成物、

〔式中、Ｒ¹〜Ｒ³は水素原子、炭化水素基、又はジ−ｔ−ブチルフェノール基を示し、Ｒ¹〜Ｒ³はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。Ｘ¹〜Ｘ⁴は酸素原子、硫黄原子を示し、Ｘ¹〜Ｘ⁴はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。〕

〔式中、Ｒ⁴〜Ｒ⁶は水素原子、又は炭化水素基を示し、Ｒ⁴〜Ｒ⁶はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。Ｘ⁵〜Ｘ⁷は酸素原子、硫黄原子を示し、Ｘ⁵〜Ｘ⁷はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。〕
Ｒ⁷−ＯＯＣ−Ａ¹−Ｓ_X−Ａ¹−ＣＯＯ−Ｒ⁸ （III）
〔式中、Ｒ⁷、Ｒ⁸、Ａ¹は炭化水素基を示し、Ｒ⁷、Ｒ⁸は同一でも異なってもよい。ｘは１〜４の整数を表す。〕
（４）前記（３）に記載のリン及び／又はイオウを含有する化合物が、下記一般式（IV）で示されるリン系化合物である前記（１）〜（３）のいずれか１に記載の潤滑油組成物

〔式中、Ａ²、Ｒ⁹〜Ｒ¹²はそれぞれ炭化水素基を示し、Ｒ⁹〜Ｒ¹²は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。〕
を提供する。

本発明の潤滑油組成物は、アミン系酸化防止剤を、当該アミン系酸化防止剤に基因する窒素量としての全窒素量が８００ｐｐｍ以上、一般式（I）（II）(III)で示されるリン及び／又はイオウを含む化合物を含有させたので、熱・酸化安定性、抗スラッジ性、潤滑性、長寿命性及び水分離性の全てを高水準で達成でき、特に圧縮機の長連続運転時間を達成できるという効果を有する。

本発明の潤滑油組成物は、鉱物油及び／又は合成油からなる基油に、（Ａ−１）アミン系酸化防止剤を全窒素量が８００ｐｐｍ以上、（Ａ−２）下記一般式（I）、（II）、(III)で示されるリン及び／又はイオウを含有する化合物を含有させてなることを特徴とする。
まず、アミン系酸化防止剤は、潤滑油組成物中に該アミン系酸化防止剤の全窒素量が８００ｐｐｍ以上となるように添加配合される。全窒素量が８００ｐｐｍ以上であれば、他の（Ａ−２）リン含有化合物、及び／又はイオウ含有化合物との組み合わせにおいて充分な効果が得られる。なお、全窒素量が３，０００ｐｐｍ以下の範囲であれば、潤滑油組成物への溶解性、経済性と酸化防止性能との調和がとれる。より好ましい全窒素量は８００〜２，０００ｐｐｍ、特に好ましくは、９００〜１，５００ｐｐｍである。

本発明に使用できるアミン系酸化防止剤としては、例えば、ｐ，ｐ′−ジオクチル−ジフェニルアミン、ｐ，ｐ′−ジ−α−メチルベンジル−ジフェニルアミン、Ｎ−ｐ−ブチルフェニル−Ｎ−ｐ′−オクチルフェニルアミン、モノ−ｔ−ブチルジフェニルアミン、モノオクチルジフェニルアミンなどのアルキルジフェニルアミン類、メチルフェニル−１−ナフチルアミン、エチルフェニル−１−ナフチルアミン、ブチルフェニル−１−ナフチルアミン、ヘキシルフェニル−１−ナフチルアミン、オクチルフェニル−１−ナフチルアミン、Ｎ−ｔ−ドデシルフェニル−１−ナフチルアミンなどのフェニル−α−ナフチルアミン類、ジ（２，４−ジエチルフェニル）アミン、ジ（２−エチル−４−ノニルフェニル）アミンなどのビス（ジアルキルフェニル）アミン類、１−ナフチルアミン、フェニル−１−ナフチルアミン、フェニル−２−ナフチルアミン、Ｎ−ヘキシルフェニル−２−ナフチルアミン、Ｎ−オクチルフェニル−２−ナフチルアミンなどのアリール−ナフチルアミン類、Ｎ，Ｎ′−ジイソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミンなどのフェニレンジアミン類、フェノチアジン、３，７−ジオクチルフェノチアジンなどのフェノチアジン類などが挙げられる。
これらのうち、特にフェニル−α−ナフチルアミン、アルキルジフェニルアミンの一種単独でまたは二種を組合わせて使用するのが好ましく、ジオクチルジフェニルアミンとＮ−（ｐ−オクチルフェニル）−１−ナフチルアミンとを組み合わせて使用することが、酸化寿命、耐スラッジ性の観点から特に好ましい。

（Ａ−２）リン含有化合物及び／又はイオウ含有化合物に用いられるリン含有化合物は下記一般式（I）、（II）で表されるものが特に好ましい。

上記一般式（Ｉ）におけるＲ¹〜Ｒ³は水素原子、炭化水素基、又はジ−ｔ−ブチルフェノール基を示し、Ｒ¹〜Ｒ³はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
また、式中、Ｘ¹〜Ｘ⁴は酸素原子、硫黄原子を示し、Ｘ¹〜Ｘ⁴はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。

上記一般式（Ｉ）におけるＲ⁴〜Ｒ⁶は水素原子、又は炭化水素基を示し、Ｒ⁴〜Ｒ⁶はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
また、式中、Ｘ⁵〜Ｘ⁷は酸素原子、硫黄原子を示し、Ｘ⁵〜Ｘ⁷はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。

また、本発明に使用できるイオウ含有化合物は、一般式（III）で示されるチオグリコール酸エステルである。
Ｒ⁷−ＯＯＣ−Ａ¹−Ｓ_X−Ａ¹−ＣＯＯ−Ｒ⁸ （III）
上記式中、Ｒ⁷、Ｒ⁸、Ａ¹は炭化水素基を示し、Ｒ⁷、Ｒ⁸は同一でも異なってもよい。ｘは１〜４の整数を表す。
具体的には、ジブチル，ジオクチル，ジトリデシルチオプロピオネート、ステアリル−（３，５−ジメチル−４−オキシベンジル）チオグリコール酸エステル等を挙げることができる。

さらに、リン含有化合物としては、下記一般式（IV）で表される化学構造を有するものを使用することが好ましい。

上記一般式（IV）におけるＡ²、Ｒ⁹〜Ｒ¹²は、それぞれ炭化水素基を示し、Ｒ⁹〜Ｒ¹²はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。上記一般式（IV）において、Ａ²で表わされる炭化水素基としては好ましくは炭素数１〜８のアルキレン基，例えばメチレン基，エチレン基，プロピレン基等が挙げられる。また、Ｒ⁹〜Ｒ¹²の各々で表される炭化水素基としては、炭素数１〜２４のアルキル基、更に炭素数１〜８のアルキル基が好ましく用いられ、具体的には、メチル基，エチル基，プロピル基，ｔｅｒｔ−ブチル基、２エチルヘキシル基等が挙げられる。
具体的には、ジエチル[〔３，５−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシフェニル〕メチル]ホスフォネート、ジエチルヘキシルアシッドフォスフェートが好適に使用できる。

また、本発明の潤滑油組成物は、鉱物油系及び／又は合成油系の基油に、（Ａ−１）アミン系酸化防止剤を全窒素量が８００ｐｐｍ以上、（Ａ−２）一般式（I）、（II）、（III）で示されるリン及び／又はイオウを含有する化合物を含有させてなるが、リン，イオウ含有化合物の含有量は、前記効果を有効に発揮し得る点から、０．０５〜２質量％の範囲が好ましく、さらに０．１〜１質量％の範囲が好ましい。

本発明の潤滑油組成物の基油としては、鉱油及び合成油のいずれをも使用することができる。
鉱油基油としては、例えば原油を常圧蒸留して得られる常圧残油を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、溶剤脱ろう、水素化精製等の処理を１つ以上行って精製したもの、あるいは鉱油系ワックスやフィッシャートロプシュプロセス等により製造されるワックス（ガストウリキッドワックス）を異性化することによって製造される基油等が挙げられる。
また、合成油としては、従来公知の種々のものが使用可能であり、例えば、ポリα−オレフィン（α−オレフィン共重合体を含む）、ポリブテン、ポリオールエステル、二塩基酸エステル、リン酸エステル、ポリフェニルエーテル、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ポリオキシアルキレングリコール、ネオペンチルグリコール、シリコーンオイル、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、更にはヒンダードエステルなどを用いることができる。
これらの基油は、単独で、あるいは二種以上組み合わせて使用することができ、鉱油と合成油とを組み合わせて使用してもよい。
上記基油としては、４０℃における動粘度が５〜４６０ｍｍ²／ｓであると共に％Ｃ_A１０以下であるものが好ましい。該動粘度が上記範囲にあれ圧縮機の自動変速機のギヤ軸受けやクラッチなどの摺動部における摩擦を十分に低減し得ると共に、低温特性も良好となる。該動粘度は、４０℃で１０〜３２０ｍｍ²／ｓがより好ましく、２２〜２２０ｍｍ²／ｓであることが特に好ましい。
％Ｃ_Aが１０以下であると酸化安定性を高めることができ、％Ｃ_Aが３以下がより好ましく、特に％Ｃ_Aが１以下が好ましい。
なお、この％Ｃ_Aはｎ−ｄ−Ｍ環分析法により測定した値である。
また、上記基油は、イオウ分が１００質量ｐｐｍ以下のものが好ましく、該イオウ分が１００質量ｐｐｍ以下であれば、酸化安定性が良好である。

また、本発明の潤滑油組成物においては、その性能をさらに高める目的で
金属系スルフォネート、金属系サリチレート、金属系フィネート、アルケニルコハク酸イミド類からなる清浄分散剤を含有させることができる。
これらは、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用してもよい。

さらに、本発明の潤滑油組成物においては、他の酸化防止剤を組合わせて使用してもよく、特にフェノール系酸化防止剤をさらに含有してもよい。例えばこのフェノール系酸化防止剤としては、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール；２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−エチルフェノール；２，４，６−トリ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール；２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシメチルフェノール；２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール；２，４−ジメチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール；２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノメチル）フェノール；２，６−ジ−ｔｅｒｔ−アミル−４−メチルフェノール；ｎ−オクタデシル−３−（４'−ヒドロキシ−３'，５'−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）プロピオネートなどの単環フェノール類、４，４'−メチレンビス（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）；４，４'−イソプロピリデンビス（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）；２，２'−メチレンビス（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）；４，４'−ビス（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）；４，４'−ビス（２−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）；２，２'−メチレンビス（４−エチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）；４，４'−ブチリデンビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）；２，２'−チオビス（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）；４，４'−チオビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）などの多環フェノール類などが挙げられる。これらの中で、高圧下での瞬時の高温熱履歴に対して効果が高い点から、分子量が３４０以上のフェノール類が好適である。

これらのフェノール系酸化防止剤は単独で用いてもよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。また、その配合量は、組成物全量に基づき、０.０１〜５重量％の範囲で選定される。この量が０.０１重量％未満では該酸化防止剤を配合した効果が充分に発揮されないおそれがあり、一方５重量％を超えるとその量の割には効果の向上が認められず、むしろ低温時にこのものが析出することがあり、また経済的にも不利である。酸化防止剤としての効果、低温時での析出抑制及び経済性などの面から、このフェノール系酸化防止剤の好ましい配合量は、組成物全量に基づき、０．１〜２重量％の範囲である。

さらに、本発明の潤滑油組成物においては、前記清浄分散剤以外の無灰分散剤、金属系清浄剤、摩擦調整剤、粘度指数向上剤、極圧添加剤、酸化防止剤、腐食防止剤、消泡剤、着色剤等に代表される各種添加剤を単独で、又は数種組み合わせて配合してもよい。
これら公知の添加剤の添加量は任意であるが、使用する場合、潤滑油全量基準でその含有量が、酸化防止剤では、通常、０．０１〜５．０質量％；錆び止め剤、腐食防止剤では、通常、それぞれ０．０１〜３．０質量％；磨耗防止剤では、通常０．１〜５．０質量％；流動点降下では、通常０．０５〜５質量％；消泡剤では、通常０．０１〜０．０５質量％である。

このようにして調製された本発明の潤滑油組成物は、アミン系酸化防止剤を全窒素量が８００ｐｐｍ以上、一般式（I）、（II）、（III）で示されるリン及び／又はイオウを含有する化合物を含有させたので、熱・酸化安定性、抗スラッジ性、潤滑性、長寿命性及び水分離性の全てを高水準で達成でき、特に圧縮機の長連続運転時間を達成できるという効果を有し、圧縮機の潤滑油（圧縮機油）として好適に用いることができる。なお、圧縮機油のほか、タービン油、油圧作動油、ギヤ油、軸受油など各種用途の潤滑油としても好ましく用いることもできる。

次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明は、以下の実施例によってなんら限定されるものでない。

〔実施例１〜３、比較例１及び２〕
実施例１〜３、比較例１及び２において、それぞれ以下に示す基油及び添加剤を用いて表１に示す組成を有する圧縮機油組成物を調製した。

（基油）
基油１：ポリ−α−オレフィン（ＢＰ、アモコ社製：ＤＵＲＡＳＹＮ１６６）
（添加剤）
Ｂ１：ジオクチルジフェニルアミン
Ｃ１：Ｎ−（ｐ−オクチフェニル）−１ナフチルアミン
Ｄ１：ジエチル[〔３，５−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロ
キシフェニル〕メチル]ホスフォネート
Ｅ１：ジトリデシルチオプロピオネート
Ｆ１：４，４'−メチレンビス（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノー
ル）
Ｇ１：アルケニルコハク酸エステル（防錆剤）
Ｈ１：ジメチルシリコーン（消泡剤）

表１に示す実施例及び比較例においては、いずれにも上記の基油１を用い、フェノール系酸化防止剤として上記Ｆ１、防錆剤としてＧ１、消泡剤としてＨ１を同量添加し、（Ａ−１）アミン系酸化防止剤、（Ａ−２）リン含有化合物、又はイオウ含有化合物の添加量等を変更した。
各潤滑油組成物の酸化安定度は、インディアナ酸化試験法を用い、図１に示す装置を用い、試料容器１に試料２を３００ｍＬ秤取し、空気吹き込み管３から空気を１０Ｌ／ｈで吹き込み、鉄触媒４及び銅触媒５の存在下で劣化させ、１７５℃・１９６時間経過後の酸価上昇値を測定した。
また、実機連続運転テストは、回転式圧縮機を連続運転し、平均運転油温８０℃、平均運転圧力０．７Ｍｐａ、連続全負荷無補給運転において、各潤滑油組成物のＲＢＯＴ値（JIS K2514）が１００分未満になるまでの時間（実機寿命）を測定した。

表１の酸価上昇量から理解できるように、本発明の潤滑油組成物は、高温で酸化されにくく、長時間の連続運転ができる。

本発明の潤滑油組成物は、アミン系酸化防止剤を全窒素量（該アミン系酸化防止剤に基因する窒素量）が８００ｐｐｍ以上、一般式（I）、(II)、(III)で示されるリン及び／又はイオウを含有する化合物を含有させたので、熱・酸化安定性、抗スラッジ性、潤滑性、長寿命性及び水分離性の全てを高水準で達成でき、とりわけ長連続運転時間を要求される圧縮機油として好適に利用できる。

インディアナ酸化試験法の説明図である。

符号の説明

１．試料容器
２．試料
３．空気吹き込み管
４．鉄触媒
５．銅触媒

Claims

合成油からなる基油に、（Ａ−１）アミン系酸化防止剤を全窒素量が９００〜１５００ｐｐｍ、（Ａ−２）下記一般式（IV）で表されるリン含有化合物及び／又は下記一般式（III）で表されるイオウ含有化合物を含有させてなる潤滑油組成物であって、圧縮機油として用いる潤滑油組成物。

〔式中、Ａ²、Ｒ⁹〜Ｒ¹²はそれぞれ炭化水素基を示し、Ｒ⁹〜Ｒ¹²は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。〕
Ｒ⁷−ＯＯＣ−Ａ¹−Ｓ_X−Ａ¹−ＣＯＯ−Ｒ⁸ （III）
〔式中、Ｒ⁷、Ｒ⁸、Ａ¹は炭化水素基を示し、Ｒ⁷、Ｒ⁸は同一でも異なってもよい。ｘは１〜４の整数を表す。〕
（Ａ−１）アミン系酸化防止剤が、ジフェニルアミン系及び／又はフェニル−α−ナフチルアミン系である請求項１記載の潤滑油組成物。
さらに金属系スルフォネート、金属系サリチレート、金属系フィネート、アルケニルコハク酸イミド類からなる清浄分散剤を含有してなる請求項１又は２に記載の潤滑油組成物。