JP5538056B2

JP5538056B2 - 集中給油システム用潤滑剤組成物

Info

Publication number: JP5538056B2
Application number: JP2010104779A
Authority: JP
Inventors: 一聡高橋; 裕治設楽
Original assignee: JXTG Nippon Oil and Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2030-04-30
Also published as: JP2011231268A

Description

本発明は、集中給油システムにより給油される常温で半固体状の潤滑剤組成物に関する。

工作機械、射出成型機などの各種産業機器には、軸受、ギヤ、運動ねじ、直動テーブルといった摺動機械要素が用いられている。これらには用途に応じた各種潤滑油、潤滑剤、グリース、固体潤滑剤、およびそれらを組み合わせた潤滑方法が適用されている。特にグリースは油漏れしにくく、それぞれの用途に応じた要求性能を有する製品が開発され、実用に供されている。

摺動箇所が多い場合、集中給油システムが用いられ、例えば、自動車や小型機械では、数百グラムの潤滑剤貯留槽から、数メートルの配管を通し、十数か所に給油したり、鉄鋼圧延機では、数トンの潤滑剤貯留槽を持ち、数百メートルの配管で、数百か所に給油されている。この集中給油システムは、一般に、一定時間ごとに、貯留槽に貯えられた潤滑剤がポンプで主管の中に送り込まれ、主管の途中に設けられた分配器で一定量の潤滑剤が数本の枝管に分配され、それぞれの摺動箇所に次々に注入されるようになっている。

一般に集中給油システムでは専用グリース(JIS K2220)が使用されているが、特に汎用Liグリースの場合、高圧下で油分離が生じ、硬質の増ちょう剤が析出することによってクリアランスが狭い分配器や配管などに詰まりが生じる課題があった。

本出願人は、鉱油系および／または合成系の液状潤滑基油に、ビスアミドおよび／またはモノアミド、さらにはこれに固体潤滑剤やその他の添加剤を含有する熱可逆性ゲル状潤滑剤組成物を提案した（特許文献１〜４）。上記熱可逆性ゲル状潤滑剤は分子構造内のアミド基同士が相互に水素結合を持つことによってチキソトロピー性を示し、増ちょう剤の析出による分配器等の詰まりは発生しないものの、非せん断時とせん断時のちょう度に大きな差があるため、集中給油システムで給油する場合、ポンプでの初期駆動に負荷がかかったり、配管での圧送が安定しなかったりするという問題があった。

国際特許公開２００６／０５１６７１号パンフレット特開２００８−２３１２９３号公報特開２００８−２３９８４０号公報特開２００９−１７９７１５号公報

したがって、本発明が解決しようとする課題は、非せん断時とせん断時のちょう度の差が小さく、集中給油システムで給油する際に、分配器や配管などに詰まりが生じない常温で半固体状の集中給油システム用潤滑油組成物を提供することにある。

本発明者らは、前記の問題を解決すべく、潤滑油基油、潤滑性を保持する化学物質、添加剤等、およびそれらの組み合わせについて鋭意研究を進めた結果、特定の構造を有するアミド化合物が非せん断時とせん断時のちょう度の差が小さく、集中給油システムで給油する場合でも、分配器や配管などに詰まりが生じないことを見出し、本発明に至った。

すなわち、上記課題を解決する手段である本発明は次の通りである。
（１）液状基油を１０〜９９.９質量％、アミド化合物を０.１〜５０質量％含有し、前記アミド化合物が少なくとも１つの飽和鎖状炭化水素基と、少なくとも１つの不飽和鎖状炭化水素基を有する常温で半固体状の集中供給システム用潤滑剤組成物。

（２）液状基油が、鉱物油、ポリ‐α‐オレフィン及び脂肪酸エステルから選択される少なくとも１種である上記（１）に記載の集中供給システム用潤滑剤組成物。
（３）アミド化合物が下記の一般式（１）〜（３）で表される少なくとも１種の化合物である上記（１）又は（２）に記載の集中供給システム用潤滑剤組成物。

Ｒ¹‐ＣＯ‐ＮＨ‐Ｒ² （１）
Ｒ³‐ＣＯ‐ＮＨ‐Ａ¹‐ＮＨ‐ＣＯ‐Ｒ⁴ （２）
Ｒ⁵‐ＮＨ‐ＣＯ‐Ａ²‐ＣＯ‐ＮＨ‐Ｒ⁶ （３）

（上記式（１）〜（３）において、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵およびＲ⁶は、それぞれ独立して、炭素数５〜２５の飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基である。ただし、一つの分子中の２つのＲのうち、いずれかが不飽和結合を持ち、もう一方は不飽和結合を持たない。Ａ¹およびＡ²は、炭素数１〜１０のアルキレン基、フェニレン基または炭素数７〜１０のアルキルフェニレン基から選択される炭素数１〜１０の２価の炭化水素基で、アルキルフェニレン基の場合、フェニレン基とアルキル基及び／又はアルキレン基の２個以上とが結合した形の２価の炭化水素基であってもよい。）
（４）不混和ちょう度と混和ちょう度の差が、１００以下である上記（１）〜（３）のいずれかに記載の集中供給システム用潤滑剤組成物。

本発明の潤滑剤組成物は、非せん断時とせん断時のちょう度の差が小さいため、取扱い性に優れ、集中給油システムで給油する場合、分配器や配管などに詰まりが生じないという効果を奏する。

［液状基油］
本発明に用いる液状基油としては、鉱油（鉱物油ともいう）、合成油、あるいはこれらの混合油を用いることができる。液状基油の物性は、特に限定するものではないが、４０℃における動粘度が５〜５０００mm²/sのものが好ましく、１０〜１０００mm²/sのものがより好ましく、更に好ましくは２０〜７００mm²/sである。更に粘度指数は９０以上、好ましくは９５〜２５０であり、流動点は−１０℃以下、好ましくは−１５〜−７０℃であり、引火点は１５０℃以上であることが好ましい。

鉱油としては、原油を常圧蒸留してさらには減圧蒸留して得られた潤滑油溜分を、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、白土処理などの潤滑油生成手段を適宜組み合わせて処理して得られた精製潤滑油溜分を好適に用いることができる。各種の原料と各種の精製手段の組み合わせから得られた性状の異なる精製潤滑油溜分を単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いることもできる。

合成油としては、ポリ‐α‐オレフィン（PAO）、エチレン‐α‐オレフィンオリゴマーなどのポリ‐α‐オレフィンオリゴマー、アルキルナフテン、アルキルナフタレン、グリコール、脂肪酸エステル、シリコーン油等を挙げることができる。なかでもポリ‐α‐オレフィン、脂肪酸エステルが、粘度特性、酸化安定性、材料適合性、コストの面で優れており、好ましく用いることができる。これらの合成油は、上記の物性を満足するのであれば、単独で用いることもできるし、２種以上を組み合わせて用いることもできる。さらに、上記の鉱油と合成油を任意な混合割合で混合して使用することができる。このとき、鉱油と合成油はそれぞれ複数用いても構わない。

ポリ‐α‐オレフィンは、化学的に不活性であり、粘度特性に優れ、幅広い粘度を有するものが市販されておりコスト面でも好ましい。ポリ‐α‐オレフィンは、１‐デセンや１‐ドデセン、あるいは１‐テトラデセンなどのオレフィンオリゴマーを重合し、重合度２〜１０の範囲で、これら重合物を粘度調整のために適宜配合したものを好ましく使用することができる。

脂肪酸エステルも様々な分子構造の化合物が市販されており、それぞれ特有の粘度特性(高粘度指数、低流動点)を有し、同一粘度である炭化水素系基油に比べると引火点が高い基油である。脂肪酸エステルは、アルコールと脂肪酸を脱水縮合反応して得ることができるが、本発明においては、化学的な安定性の面で、ジエステル、ポリオールエステル、またはコンプレックスエステルを好適な液状基油成分として挙げることができる。

また、ポリオールエステルとしては、ネオペンチルグリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン等のヒンダードアルコールと炭素数１〜２４の脂肪酸とのエステルが好ましい。脂肪酸において、その炭素数は特に制限されるものではないが、炭素数１〜２４の脂肪酸の中でも、潤滑性の点から炭素数３以上のものが好ましく、炭素数４以上のものがより好ましく、炭素数５以上のものが更に好ましく、炭素数７以上のものが特に好ましい。これらの脂肪酸は鎖状状脂肪酸、分岐状脂肪酸のいずれであってもよく、更にはα炭素原子が４級炭素原子である脂肪酸(ネオ酸)であってもよい。

また、二塩基酸と多価アルコールと一価カルボン酸または一価アルコールから合成されるコンプレックスエステルも好ましく用いられる。鉱物油は、より汎用な基油で、コスト面、粘度特性、酸化安定性などのバランスが取れている。

［アミド化合物］
本発明に用いるアミド化合物は、少なくとも１つの飽和鎖状炭化水素基と、少なくとも１つの不飽和鎖状炭化水素基を有するものである。好ましいアミド化合物は、アミド基（‐ＮＨ‐ＣＯ‐）を１つ以上有する脂肪酸アミド化合物であり、次の式（１）で表されるアミド基が１個のモノアミド、及び式（２）および（３）で表されるアミド基を２個有するビスアミドを好ましく用いることができる。

なお、式（１）〜（３）において、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵およびＲ⁶はそれぞれ独立して、炭素数５〜２５の飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基であり、これらの鎖状炭化水素基の炭素数は１２〜２０が特に好ましい。ただし、一つの分子中の２つのＲのうち、いずれかが不飽和結合を持ち、もう一方は不飽和結合を持たない。

上記飽和炭化水素基としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、オクタデカン、ノナデカン、エイコサン、ヘンエイコサン、ドコサン、トリコサン、テトラコサン、ペンタコサンや、分岐鎖を有する、これらの構造異性体が挙げられる。
さらに不飽和炭化水素鎖としては上記の直鎖または分岐鎖を持つ炭化水素のうち、分子構造内に１つ以上の不飽和結合を持つものが挙げられる。この中では融点を勘案すると特に炭素数が８〜１８のものが好ましい。

また、Ａ¹およびＡ²は、炭素数１〜１０のアルキレン基、フェニレン基または炭素数７〜１０のアルキルフェニレン基から選択される炭素数１〜１０の２価の炭化水素基である。なお、アルキルフェニレン基の場合、フェニレン基とアルキル基及び／又はアルキレン基の２個以上とが結合した形の２価の炭化水素基であってもよい。

アミド化合物は液状基油と均一に混合すると、常温でゲル状の潤滑性を有する組成物を形成する。したがって、アミド化合物は、液状基油を半固体状化（ゲル化）する半固体状化化合物として働くとともに、潤滑剤組成物本来の潤滑特性を発揮する状況においては、摩擦熱で融解して液体の潤滑剤組成物として働くことになる。常温で半固体、高温で液体の状態で使用されることを考えると、アミド化合物としての融点は、好ましくは５０〜２００℃、より好ましくは８０〜１８０℃であり、さらに分子量は１００〜１０００が好ましく、より好ましくは１５０〜８００である。

なお、従来のアミド化合物を含む潤滑剤では、アミド化合物のチキソトロピー性の強さにより、せん断時と非せん断時のちょう度に大きな差があったが、いずれか一方が不飽和結合を持ち、他方には不飽和結合を持たないアミド化合物であれば、いずれも本発明の効果を得ることができる。
なお、本発明においては、特に、Ｒ¹がオレイル基で、Ｒ²がステアリル基のモノアミドであるN‐ステアリルオレイン酸アミドが、融点などから好ましい。

アミド化合物は、仕上がりの常温で半固体状である潤滑剤組成物に、０.１〜５０質量％含まれるように配合する。配合量は好ましくは１〜３５％質量％であり、さらに好ましくは５〜３０％である。アミド化合物の配合量が０.１質量％未満では、常温でゲル状の組成物を形成することができず、一方、５０質量％を越えて配合しても硬くなりすぎて取り扱いがしにくくなり好ましくない。

［潤滑剤組成物の調製］
本発明の常温で半固体状である潤滑剤組成物は、特に限定する物ではないが、液状基油、アミド化合物を上記の配合割合で均一に混合することによって調製することができる。例えば、液状基油、アミド化合物をそれぞれ所定量計り取り、アミド系化合物の融点以上に加熱して攪拌した後、冷却して半固体上にすることにより得られることができる。

本発明の組成物には、さらに周知の極圧剤、腐食防止剤、摩耗防止剤、防錆剤、酸化防止剤、および消泡剤などの添加剤を適宜配合することができる。極圧剤、摩耗防止剤としては、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、硫黄系化合物、リン系化合物など、腐食防止剤としてチアジアゾール誘導体、ベンゾトリアゾールおよびこの誘導体、防錆剤として脂肪酸部分エステル、金属スルフォネート、リン系化合物など、及び消泡剤としてシリコーン系化合物、流動点降下剤や粘度指数向上剤としてポリアルキルメタクリレートなどが挙げられる。また、前記各種の添加剤は、数種があらかじめ混合された添加剤パッケージの形で用いることもできる。

［集中給油システム］
上記潤滑油組成物は、工作機械、射出成型機などの各種産業機器の軸受、ギヤ、運動ねじ、直動テーブルといった摺動部材へ給油される集中給油システムに適用でき、従来のグリース供給用の集中給油システムにそのまま適用ができる。

以下に、実施例、比較例を用いて本発明をより詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
［液状基油］
液状基油として、表１に示す物性の鉱油、合成油を用いた。なお液状基油には、酸化防止剤、摩耗防止剤などの添加剤があらかじめ所定量配合されており、潤滑油としての基本性能(酸化防止、摩耗防止など)を有している。

［アミド化合物］
液状基油に配合し、半固体状化するために、次のアミド化合物を用いた。
アミドＡ：N‐ステアリルオレイン酸アミド
アミドＢ：N‐ラウリルラウリン酸アミド
アミドＣ：N‐ステアリルステアリン酸アミド
アミドＤ：エチレンビスオレイン酸アミド
アミドＥ：エチレンビスステアリン酸アミド
アミドＡ、Ｂ及びＣはモノアミド化合物であり、その中でアミドＡは鎖状炭素基の一方に不飽和結合を持ち、もう片方は不飽和結合を持たない。アミドＢ及びＣはいずれも両方の鎖状炭素基に不飽和結合を持たない。
アミドＤ及びＥはビスアミド化合物であり、アミドＤは両方の鎖状炭素基不飽和結合を持ち、アミドＥは鎖状炭素基に不飽和結合を持たない。

［潤滑剤組成物の調製］
上記液状基油及びアミド化合物を用いて以下の手順で実施例１〜３および比較例１〜４の供試油(潤滑剤組成物)を調製した。
ステンレス製のビーカーに液状基油およびアミド化合物をそれぞれ規定の割合で混合し、卓上電磁ヒーターを用い、アミド化合物の融点以上（融点＋２０℃）に加温しながら攪拌した。均一に溶解したことを外観の観察で判断した後、均一溶解液を耐熱ガラス容器に移し、放冷し、実施例１〜３及び比較例１〜４の半固体状潤滑剤組成物を調製した。さらに市販の汎用リチウムグリースを比較例５とした。

［評価方法］
実施例のちょう度はＪＩＳＫ２２２０に準拠し、不混和ちょう度及び混和ちょう度を測定した。また、圧送性については、ポンプとφ４mmの銅配管を使用し、２.５MPaの圧力で圧送できるかどうかで判定した。詰まり発生の有無では、加圧した状態で分配器内に潤滑剤を残存させ、約半年間後にオイル分離に起因する分配器の詰まりがなく、正常に動作するかどうかで判定した。

実施例１〜３では不混和ちょう度と混和ちょう度の差が１００以下と小さかった一方で、比較例１〜４ではいずれも１００以上であり、特に比較例１及び２では２００以上と非常に大きな値であった。実施例１〜３は圧送性に問題がなかった一方で。比較例１〜４では圧送することが不可能であり、工作機械機等の集中給油システムに使用することは不可能であることが判明した。また、比較例５は圧送性に問題はなかったものの、詰まりの発生がある結果となった。

以上から明らかなように、分子構造によるアミド系ゲル化剤の選択によって、不混和ちょう度と混和ちょう度の差の小さい（１００以下、特には８５以下）、すなわち工作機械等の集中給油システム用の半固体状潤滑剤とすることができる。

本発明は、工作機械、射出成型機などの各種産業機器には、軸受、ギヤ、運動ねじ、直動テーブルといった摺動部材への集中給油システム用の潤滑剤としてに利用することができる。

Claims

鉱物油、ポリ‐α‐オレフィン及び脂肪酸エステルから選択される少なくとも１種である液状基油を１０〜９９.９質量％、下記一般式（１）で表されるアミド化合物を５〜３０質量％含有する常温で半固体状の集中供給システム用潤滑油剤組成物。
Ｒ ^１ ‐ＣＯ‐ＮＨ‐Ｒ ^２（１）
（上記式において、Ｒ ^１及びＲ ^２は、それぞれ独立して、炭素数１２〜２０の飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基である。ただし、一つの分子中の２つのＲのうち、いずれかが不飽和結合を持ち、もう一方は不飽和結合を持たない。）
不混和ちょう度と混和ちょう度の差が、１００以下である請求項１に記載の集中供給システム用潤滑剤組成物。
アミド化合物が、融点８０〜１８０℃のものである請求項１に記載の集中供給システム用潤滑剤組成物。
アミド化合物が、Ｎ‐ステアリルオレイン酸アミドである請求項１に記載の集中供給システム用潤滑剤組成物。