JP5925003B2 - 潤滑油組成物およびこれを用いた機器 - Google Patents
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Description
油が利用されている(例えば、特許文献1または特許文献2参照)。
特許文献1に記載のものは、制振ダンパー用の作動油で、粘度指数が110以上、流動点が−25℃以下のもので、具体的にはポリα−オレフィン、ポリオールエステル、ポリエーテルを用いる構成が採られている。特許文献2に記載のものは、圧縮機油、タービン油、作動油などの作動負荷の大きい潤滑系統に使用する潤滑油で、アルキルジフェニルやアルキルジフェニルエーテルを用いる構成が採られている。
しかしながら、上述の特許文献1、2に記載の潤滑油では、体積弾性係数があまり高くないため、圧力伝達媒体としての機能は十分ではない。
そこで、体積弾性係数が高く、芳香環を2個有するエステルやエーテルを基油とする油圧作動油や圧力伝達媒体が提案されている(特許文献3、4参照)。これらの基油は、15℃密度が1.0g/cm3以上と高いのが特徴である。密度と体積弾性係数とは相関性があるので、15℃密度が1.1g/cm3以上あれば、40℃、50MPaでの正接体積弾性係数が約1.8GPa以上となり、鉱物油の正接体積弾性係数(約1.5GPa)の20%以上も正接体積弾性係数が高い優れた潤滑油といえる。
〔1〕以下の(A)化合物および(B)化合物を含む基油に、(C)化合物を配合してなり、
(A)エステルまたはエーテルであって、芳香環を2個以上有する化合物
(B)エステルまたはエーテルであって、40℃動粘度が12mm2/s以下、15℃密度が0.9g/cm3以上、および引火点が100℃以上である化合物
(C)質量平均分子量が1万以上5万以下のポリ(メタ)アクリレート
40℃動粘度が20mm2/s以上40mm2/s以下、15℃密度が1.1g/cm3以上、引火点が200℃以上、粘度指数が100以上であり、前記(B)化合物が、エチレングリコールモノブチルエーテルのアジピン酸ジエステル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルのアジピン酸ジエステル、トリエチレングリコールの2−エチルヘキサン酸ジエステル、セバシン酸ジブチル、アジピン酸ジオクチル、セバシン酸ジオクチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、およびコハク酸ジエチルのいずれかであり、前記基油における(A)化合物と、(B)化合物の割合が質量比((A)/(B))で2以上10以下であり、前記(C)化合物の配合量が、潤滑油組成物全量基準で、1質量%以上10質量%以下であることを特徴とする潤滑油組成物。
〔2〕上述の〔1〕に記載の潤滑油組成物において、前記(A)化合物が、下記一般式(1)、(2)および(3)のいずれかで示されることを特徴とする潤滑油組成物。
〔4〕上述の〔1〕から〔3〕までのいずれか1つに記載の潤滑油組成物において、前記(A)化合物の割合が組成物全量基準で40質量%以上95質量%以下であることを特徴とする潤滑油組成物。
〔5〕上述の〔1〕から〔4〕までのいずれか1つに記載の潤滑油組成物において、前記(B)化合物の割合が組成物全量基準で5質量%以上60質量%以下であることを特徴とする潤滑油組成物。
〔6〕上述の〔1〕から〔5〕までのいずれか1つに記載の潤滑油組成物において、当該組成物が、油圧機器、回転機器、軸受け、および歯車のいずれかに用いられる潤滑油組成物もしくはグリースであることを特徴とする潤滑油組成物。
〔7〕上述の〔1〕から〔5〕までのいずれか1つに記載の潤滑油組成物を用いたことを特徴とする機器。
(A)エステルまたはエーテルであって、芳香環を2個以上有する化合物
(B)エステルまたはエーテルであって、40℃動粘度が12mm2/s以下、15℃密度が0.9g/cm3以上、および引火点が100℃以上である化合物
(C)質量平均分子量5万以下のポリ(メタ)アクリレート
本発明における(A)化合物は、エステルまたはエーテルであって、芳香環を2個以上有する化合物である。このような化合物の製造方法は、特に制限はなく、通常の各種のエステル化またはエーテル化の製造方法が適用できる。
例えば、原料としては、カルボン酸、カルボン酸エステル、カルボン酸塩化物あるいはそれらの誘導体、アルコールあるいはそれらの誘導体が用いられる。具体的には、ジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などを用いてもよく、カルボン酸としては、安息香酸、トルイル酸、フェニル酢酸、フェノキシ酢酸、アニス酸、サリチル酸などを用いてもよい。アルコールとしては、フェノール、クレゾール、キシレノール、ベンジルアルコール、フェネチルアルコール、フェノキシエタノール、ベンジルオキシエタノール、ジエチレングリコールモノベンジルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、などを用いてもよい。
また、エーテル化合物は通常のウィリアムソン合成法など製造法に制限は無く、上記のフェノキシ酢酸、フェノキシエタノール、ベンジルオキシエタノール、ジエチレングリコールモノベンジルエーテルなどエーテル結合を有しているカルボン酸もしくはエーテル結合を有しているアルコールを原料にエステル化しても良い。
そして、一般式(1)におけるpまたはqが4以上の自然数となると、動粘度が高くなり過ぎるという不都合が生じるおそれがある。このことにより、p,qは0ないし3の値となるカルボン酸エステルが好ましく用いられる。
また、一般式(1)において、XおよびYは炭素数1以上30以下のシクロアルキル基または芳香族基を含んでもよいアルキル基、または、炭素数5以上12以下のシクロアルキル基または芳香族基、あるいは、炭素数2以上30以下のシクロアルキル基または芳香族基を含んでもよいアルキルオキシカルボニル基、もしくは、炭素数2以上30以下のシクロアルキル基または芳香族基を含んでもよいアルキルカルボニルオキシ基である。ここで、XおよびYの炭素数が31以上になると、動粘度が高くなり過ぎるという不都合を生じるおそれがある。また、XおよびYの炭素数が13以上になると、動粘度が高くなり過ぎるとともに低温流動性が悪くなるという不都合が生じるおそれがある。
また、一般式(2)におけるpまたはqが4以上の自然数となると、動粘度が高くなり過ぎるという不都合が生じるおそれがある。このことにより、p,qは0ないし3の値となるカルボン酸エステルが好ましく用いられる。
また、一般式(2)において、XおよびYは炭素数1以上10以下のアルキル基である。ここで、XおよびYの炭素数が11以上のアルキル基では、動粘度が高くなり過ぎるという不都合を生じるおそれがある。また、Aが炭素数19以上のアルキレン基であると、動粘度が高くなり過ぎるという不都合を生じるおそれがある。
また、一般式(3)におけるpまたはqが4以上の自然数となると、動粘度が高くなり過ぎるという不都合が生じるおそれがある。このことにより、p,qは0ないし3の値となるカルボン酸エステルが好ましく用いられる。
また、一般式(3)において、XとYは、炭素数1以上10以下のアルキル基である。ここで、XおよびYが炭素数11以上のアルキル基であると、動粘度が高くなり過ぎるという不都合を生じるおそれがある。また、Zの炭素数が19以上であると動粘度が高くなり過ぎるという不都合を生じるおそれがある。
本発明における(B)化合物は、エステルまたはエーテルであって、40℃動粘度が12mm2/s以下、15℃密度が0.9g/cm3以上、および引火点が100℃以上である化合物である。この(B)化合物を(A)化合物と混合することで本発明における基油とすることができる。
(B)化合物の40℃動粘度が12mm2/sを超えると、(A)化合物と混合しても後述する所定の性能を発揮することが困難となる。(B)化合物の15℃密度が0.9g/cm3未満であると、(A)化合物と混合したときに高密度(高体積弾性係数)の基油とならないおそれがある。(B)化合物の引火点が100℃未満であると、潤滑油組成物としたときに引火点が低すぎるおそれがある。
また、基油における(A)化合物と、(B)化合物の割合は、質量比((A)/(B))で2以上10以下であることが好ましく2.1以上9.5以下であることがより好ましい。この割合が2未満では低密度(低体積弾性係数)となるおそれがあり、一方、この割合が10を超えると動粘度が高くなるおそれがある。
本発明における(C)化合物は、質量平均分子量が5万以下のポリ(メタ)アクリレートである。
(C)化合物は、本発明の潤滑油組成物において、粘度指数を高める効果を発揮する。ただし、質量平均分子量が5万を超えると、せん断による分子量の低下が著しいため、長期間の使用により組成物の粘度指数の低下が生じる。ただし、質量平均分子量が1万未満であると、粘度指数向上効果が十分ではない。
このようなポリ(メタ)アクリレートとしては、非分散型ポリメタクリレートや分散型ポリメタクリレートが挙げられる。これら、1種を単独で用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。(C)化合物の配合量は、潤滑油組成物全量基準で、1質量%以上15質量%以下が好ましく、1質量%以上10質量%以下がより好ましい。(C)化合物の配合量が1質量%以上であると、粘度指数向上効果が十分発揮される。また、配合量が15質量%以下であると、動粘度を低くすることができる。
40℃動粘度が20mm2/s未満であると、流動性が高すぎて好ましくない。たとえば、シール部分からの液漏れが生じやすくなる。一方、動粘度が40mm2/sを超えると、流動抵抗が高くなりすぎて消費エネルギーが増大するため好ましくない。また、15℃密度が1.1g/cm3未満であると、結局、体積弾性係数が低くなりすぎて好ましくない。引火点が200℃未満であると、工場での火災誘発危険性が高まるので好ましくない。粘度指数が100未満であると、粘度の温度依存性が高くなり好ましくない。
金属不活性化剤としては、例えばベンゾトリアゾール、チアジアゾールなどが、単独もしくは2種以上を組み合わせて用いられる。これら金属不活性化剤の好ましい配合量は、0.1質量%以上5質量%以下である。
流動点降下剤としては、例えばポリメタクリレートなどが用いられる。この流動点降下剤の好ましい配合量は、0.5質量%以上10質量%以下である。
耐摩耗剤としては、例えばアルキルジチオリン酸亜鉛が用いられる。耐摩耗剤の好ましい配合量は、0.1質量%以上10質量%以下である。
消泡剤としては、例えばシリコーン系化合物、エステル系化合物などが、単独もしくは2種以上を組み合わせて用いられる。これら消泡剤の好ましい配合量は、0.01質量%以上1質量%以下である。
極圧剤としては、例えばリン酸トリクレジルが用いられる。極圧剤の好ましい配合量は、0.1質量%以上10質量%以下である。
1)潤滑油の圧縮によるエネルギー損失が小さく、省エネルギーが図れる。
2)油圧の応答性に優れ、油圧回路の高速化が図れる。
3)油圧の安定性に優れ、油圧制御の高精密化が図れる。
さらに、密度が高いことから、以下に示すように低圧油圧性能も発揮する。
1)圧力下と常圧下との溶存ガス濃度差が小さいので、リザーバタンクでの気泡生成が少なく、気泡の影響による油圧性能低下が著しく小さい。
2)気泡と潤滑油との比重差が大きいので、リザーバタンクでの気泡分離速度が速く、気泡の影響による油圧性能低下が著しく小さい。
3)空気の溶解度が鉱物油よりも約一桁小さいので溶存ガス量が少なく、キャビテーションを起こし難く、エロージョンが起き難い(油圧バルブやポンプ寿命が長くなる)。
1リットルのディーン・スターク装置付き四つ口フラスコに安息香酸メチル(東京化成工業株式会社製 試薬)490g、ポリエチレングリコール200(東京化成工業株式会社製 試薬)233g、チタンテトライソプロポキシド(東京化成工業株式会社製 試薬)0.2gを入れ、窒素気流攪拌下にメタノールを留去しながら150℃で4時間反応させた。その後、飽和食塩水洗浄、0.1規定水酸化ナトリウム水溶液洗浄を各3回行った後、無水硫酸マグネシウム(東京化成工業株式会社製 試薬)で乾燥させた。硫酸マグネシウムを濾過した後、過剰の原料安息香酸メチルを留去して、ポリエチレングリコール200の安息香酸ジエステルを440g得た。
上述の基油A−1の合成において、ポリエチレングリコール200(東京化成工業株式会社製 試薬)233gを使用した代わりにジエチレングリコール(東京化成工業株式会社製 試薬)82g、ジプロピレングリコール(東京化成工業株式会社製 試薬)34g、トリエチレングリコール(東京化成工業株式会社製 試薬)28gを使用した以外は同様に操作して、ジエチレングリコールの安息香酸ジエステル65質量%とジプロピレングリコールの安息香酸ジエステル20質量%とトリエチレングリコールの安息香酸ジエステル15質量%のエステル混合物を320g得た。
以下に示す市販の試薬を各500g用意した。性状を表1に示す。
(基油B−1)
ジエチレングリコールモノブチルエーテルのアジピン酸ジエステル(東京化成工業株式会社製 試薬)
(基油B−2)
エチレングリコールモノブチルエーテルのアジピン酸ジエステル(東京化成工業株式会社製 試薬)
(基油B−3)
セバシン酸ジオクチル(東京化成工業株式会社製 試薬)
(基油B−4)
セバシン酸ジブチル(東京化成工業株式会社製 試薬)
(基油B−5)
アジピン酸ジオクチル(東京化成工業株式会社製 試薬)
(基油B−6)
テトラエチレングリコールジメチルエーテル(東京化成工業株式会社製 試薬)
(基油B−7)
フタル酸ジエチル(東京化成工業株式会社製 試薬)
基油A−1、A−2に、基油B−1〜B−7と、PMA((株)クラレ製 ビーズ状ポリメチルメタアクリレートLW1000P、質量平均分子量33,500、(C)化合物)とを所定の割合で混合溶解し、試料油とした。その性状を表2、3に示す。
〔比較例1、2〕
基油A−1、A−2に、PMA(同上)を2質量%溶解し、試料油とした。その性状を表2、3に示す。
表2の実施例1〜7は、基油A−1をベースとして基油B−1〜B−7を配合(混合)したものであるが、いずれも基油A−1の粘度を下げながらも高密度を維持して粘度指数も高い。一方、比較例1は、基油A−1のみにPMAを添加したものであるが動粘度が高く粘度指数が低い。
表3の実施例8〜11は、基油A−2をベースとして基油B−1〜B−5を配合したものであるが、いずれも基油A−2の粘度を下げながらも高密度を維持して粘度指数も高い。一方、比較例2は、基油A−2のみにPMAを添加したものであるが動粘度が高く粘度指数が低い。
以上の結果より、実施例1〜11の試料油は、いずれも低粘度領域で高密度(高体積弾性係数)かつ高粘度指数の組成物となっており、本発明の優位性が理解できる。
Claims (7)
- 以下の(A)化合物および(B)化合物を含む基油に、(C)化合物を配合してなり、
(A)エステルまたはエーテルであって、芳香環を2個以上有する化合物
(B)エステルまたはエーテルであって、40℃動粘度が12mm2/s以下、15℃密度が0.9g/cm3以上、および引火点が100℃以上である化合物
(C)質量平均分子量が1万以上5万以下のポリ(メタ)アクリレート
40℃動粘度が20mm2/s以上40mm2/s以下、15℃密度が1.1g/cm3以上、引火点が200℃以上、粘度指数が100以上であり、
前記(B)化合物が、エチレングリコールモノブチルエーテルのアジピン酸ジエステル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルのアジピン酸ジエステル、トリエチレングリコールの2−エチルヘキサン酸ジエステル、セバシン酸ジブチル、アジピン酸ジオクチル、セバシン酸ジオクチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、およびコハク酸ジエチルのいずれかであり、
前記基油における(A)化合物と、(B)化合物の割合が質量比((A)/(B))で2以上10以下であり、
前記(C)化合物の配合量が、潤滑油組成物全量基準で、1質量%以上10質量%以下である
ことを特徴とする潤滑油組成物。 - 請求項1に記載の潤滑油組成物において、
前記(A)化合物が、下記一般式(1)、(2)および(3)のいずれかで示される
ことを特徴とする潤滑油組成物。
(n,mは0または1である。p,qは0から3までの整数である。X,Yは炭素数1以上30以下のシクロアルキル基または芳香族基を含んでもよいアルキル基、または、炭素数5以上12以下のシクロアルキル基または芳香族基、あるいは、炭素数2以上30以下のシクロアルキル基または芳香族基を含んでもよいアルキルオキシカルボニル基、もしくは、炭素数2以上30以下のシクロアルキル基または芳香族基を含んでもよいアルキルカルボニルオキシ基である。)
(n,mは0または1である。p,qは0から3までの整数である。X,Yは炭素数1以上10以下のアルキル基である。Aは主鎖に酸素を含んでもよく、側鎖を持っていてもよい炭素数2以上18以下のアルキレン基である。)
(j,k,n,mは0または1である。p,qは0から3までの整数である。X,Yは炭
素数1以上10以下のアルキル基である。Zは側鎖を持っていてもよい炭素数1以上18以下のアルキレン基である。) - 請求項1または請求項2に記載の潤滑油組成物において、
前記基油における(A)化合物と(B)化合物の合計量が、基油基準で85質量%以上である
ことを特徴とする潤滑油組成物。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の潤滑油組成物において、
前記(A)化合物の割合が組成物全量基準で40質量%以上95質量%以下である
ことを特徴とする潤滑油組成物。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の潤滑油組成物において、
前記(B)化合物の割合が組成物全量基準で5質量%以上60質量%以下である
ことを特徴とする潤滑油組成物。 - 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の潤滑油組成物において、
当該組成物が、油圧機器、回転機器、軸受け、および歯車のいずれかに用いられる潤滑油組成物もしくはグリースである
ことを特徴とする潤滑油組成物。 - 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の潤滑油組成物を適用してなる
ことを特徴とする機器。
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