JP6283430B2

JP6283430B2 - 潤滑油組成物

Info

Publication number: JP6283430B2
Application number: JP2017017781A
Authority: JP
Inventors: 祐也水谷; 泉清澤; 鉄平辻本; 常年菅原
Original assignee: JXTG Nippon Oil and Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2017-02-02
Publication date: 2018-02-21
Anticipated expiration: 2034-03-28
Also published as: JP2017075336A

Description

本発明は、潤滑油組成物に関する。

潤滑油は、要求される特性に応じて、基油に添加剤を配合して調製される。例えば、下記の特許文献１には、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が可能な潤滑油として、基油にアミン系酸化防止剤及びリン系極圧剤を配合した潤滑油が開示されている。

特開２００５−２３９８９７号公報

ところで、地球環境への配慮から、環境への負荷が小さい潤滑油が望まれている。潤滑油に用いられる添加剤としては、遷移金属等の金属元素、リン元素、硫黄元素、窒素元素を含むものが多い。

その一方で、一般的に、添加剤の添加によって所望の効果を得るためには、添加剤の有効量を基油に配合する必要がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、金属元素、リン元素、硫黄元素、窒素元素の含有量が少ない潤滑油組成物において、環境負荷を低減することができ、かつ添加剤の添加効果を有効に得ることが可能な潤滑油組成物を提供することを目的とする。

本発明は、潤滑油組成物全量基準で、潤滑油基油を９８質量％以上含有し、金属元素の含有量が０．１質量％以下であり、リン元素の含有量と硫黄元素の含有量との合計が０．１質量％以下であり、窒素元素の含有量が０．１質量％以下である潤滑油組成物において、前記潤滑油基油が合成系炭化水素油であり、前記潤滑油基油の４０℃における動粘度が３０〜３５０ｍｍ^２／ｓであり、前記潤滑油組成物が、ザルコシン酸誘導体及び酸性リン酸エステルアミン塩から選ばれる少なくとも１種と、アミン系酸化防止剤と、ベンゾトリアゾール系化合物と、を更に含有する、潤滑油組成物を提供する。さらに、本発明は、潤滑油組成物全量基準で、潤滑油基油を９８質量％以上含有し、金属元素の含有量が０．１質量％以下であり、リン元素の含有量と硫黄元素の含有量との合計が０．１質量％以下であり、窒素元素の含有量が０．１質量％以下である潤滑油組成物において、潤滑油基油が合成系炭化水素油であり、潤滑油組成物が、ザルコシン酸誘導体及び酸性リン酸エステルアミン塩から選ばれる少なくとも１種と、アミン系酸化防止剤と、ベンゾトリアゾール系化合物と、を更に含有する、潤滑油組成物を提供する。

本発明に係る潤滑油組成物においては、環境負荷を低減させつつ、添加剤として、ザルコシン酸誘導体及び酸性リン酸エステルアミン塩から選ばれる少なくとも１種と、アミン系酸化防止剤と、ベンゾトリアゾール系化合物とを組み合わせて用いることによって、添加剤の添加効果を有効に得ることが可能となる。

さらに、従来の潤滑油組成物は、潤滑油組成物の漏洩を防止するための対策が十分になされた工場等の設備内で用いられてきたが、近時、居住地域においても潤滑油組成物が使用されつつある（例えばサービスステーションでの潤滑油組成物の使用）。居住地域においては、潤滑油組成物の漏洩を防止するための対策が必ずしも十分になされておらず、また、その対策を十分に講ずることは現実的に困難である。これに対して、本発明に係る潤滑油組成物は抗乳化性に優れるため、仮に潤滑油組成物が漏洩して雨水等と接触した場合でも潤滑油組成物を水から分離して回収することができ、環境負荷を低減することが可能となる。

アミン系酸化防止剤が、アルキル化フェニル−α−ナフチルアミン及びアルキル化ジフェニルアミンを含有することが好ましい。

アルキル化フェニル−α−ナフチルアミンが炭素数６〜２０のアルキル基を有することが好ましい。

合成系炭化水素油がポリα−オレフィンを含有し、該ポリα−オレフィンは、ＦＤ−ＭＡＳＳ分析において下記式（１）で表される条件を満たすフラグメントピークを与えることが好ましい。
Ａ／Ｂ≦１．０（１）
［式中、Ａは質量（Ｍｗ）４２２のフラグメントピークの強度を示し、Ｂは質量（Ｍｗ）５９０、５０６及び３３８のフラグメントピークの合計の強度を示す。］

上記の潤滑油組成物は、食品、化粧品及びこれらを収納する容器から選ばれる少なくとも一つを製造する装置に好適に用いられる。

本発明によれば、金属元素、リン元素、硫黄元素、窒素元素の含有量が少ない潤滑油組成物において、環境負荷を低減することができ、かつ添加剤の添加効果を有効に得ることが可能な潤滑油組成物を提供することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

本実施形態に係る潤滑油組成物においては、潤滑油組成物全量基準で、金属元素の含有量が０．１質量％以下であり、リン元素の含有量と硫黄元素の含有量との合計が０．１質量％以下であり、窒素元素の含有量が０．１質量％以下である。また、本実施形態に係る潤滑油組成物は、潤滑油組成物全量基準で９８質量％以上の合成系炭化水素油と、ザルコシン酸誘導体及び酸性リン酸エステルアミン塩から選ばれる少なくとも１種と、アミン系酸化防止剤と、ベンゾトリアゾール系化合物と、を含有する。

本実施形態に係る潤滑油組成物は、潤滑油組成物を長寿命化し、優れた抗乳化性を得る観点から、潤滑油基油として合成系炭化水素油を含有する。合成系炭化水素油としては、ポリα−オレフィン又はその水素化物を挙げることができる。また、オレフィンオリゴマー；スラックワックス、ＦＴワックスなどのワックス類及びこれを異性化した基油；芳香族化合物及び／又は不飽和化合物を含むもの（例えばテルペン油や原油を蒸留した留分を水素化したもの）；アルキルベンゼン、アルキルナフタレンのような合成系芳香族炭化水素；を用いることもできる。これらの中でも、ポリα−オレフィン又はその水素化物を用いることが好ましい。また、ポリα−オレフィンと高粘度のオレフィンオリゴマー又はその水素化物を組み合わせて用いることも好ましい。

ポリα−オレフィンとしては、潤滑油組成物の安定性及び抗乳化性の観点から、ＦＤ−ＭＡＳＳ分析において下記式（１）で表される条件を満たすフラグメントピークを与えるポリα−オレフィンであることが好ましい。
Ａ／Ｂ≦１．０（１）
［式中、Ａは質量（Ｍｗ）４２２のフラグメントピークの強度を示し、Ｂは質量（Ｍｗ）５９０、５０６及び３３８のフラグメントピークの合計の強度を示す。］

ＦＤ−ＭＡＳＳ分析の測定条件は、例えば以下の条件とすることができる。
装置：日本電子製ＪＭＳ−７００Ｖ
測定条件：イオン化法ＦＤ＋、加速電圧６ｋＶ、分解能１０００、測定範囲５０−２０００、エミッタ電流２ｍＡ／ｍｉｎ

合成系炭化水素油の４０℃における動粘度は、好ましくは８〜８００ｍｍ^２／ｓ、より好ましくは１５〜５００ｍｍ^２／ｓ、更に好ましくは３０〜３５０ｍｍ^２／ｓである。炭化水素油の４０℃における動粘度がこの範囲であると、摺動部での摩耗を低減でき、かつ、攪拌抵抗を低くすることができるためエネルギー消費を抑えられる。

炭化水素基油の４０℃における動粘度を例えば５０ｍｍ^２／ｓを超える程度に大きくする場合には、４０℃における動粘度が５０ｍｍ^２／ｓ以下であるポリα−オレフィンと、４０℃における動粘度が１００ｍｍ^２／ｓ以上であるオレフィンオリゴマー又はその水素化物とを組み合わせて用いることが好ましい。この場合、ＩＳＯ２６４２２で規定されたＫＲＬせん断安定性試験での粘度低下が５％以下となるように両者を組み合わせることが好ましい。

合成系炭化水素油の１００℃における動粘度は、好ましくは２〜１００ｍｍ^２／ｓ、より好ましくは３〜７５ｍｍ^２／ｓ、更に好ましくは４〜５０ｍｍ^２／ｓである。炭化水素系基油の動粘度が上記の範囲内であると、摺動部での摩耗を低減でき、かつ、攪拌抵抗を低くすることができるためエネルギー消費を抑えられる。

合成系炭化水素油の粘度指数は、好ましくは１２０〜１６０であり、より好ましくは１３０〜１５５である。粘度指数が上記の範囲内であると、低温粘度が低く、流動点も高い。

本発明における４０℃及び１００℃における動粘度並びに粘度指数は、それぞれＪＩＳＫ２２８３：２０００「原油及び石油製品−動粘度試験方法及び粘度指数算出方法」に準拠して測定される値を意味する。

合成系炭化水素油の含有量は、環境負荷を低減する観点から、潤滑油組成物全量基準で、９８質量％以上であり、好ましくは９８．５質量％以上である。

本実施形態に係る潤滑油組成物は、ザルコシン酸誘導体及び酸性リン酸エステルアミン塩から選ばれる少なくとも１種を更に含有する。

ザルコシン酸誘導体としては、特に制限されないが、例えば下記一般式（２）で表される化合物が用いられる。

一般式（２）中、Ｒ^１は、炭素数６〜２０のヒドロカルビル基を示し、好ましくは炭素数１０〜２０の直鎖アルケニル基を示す。

酸性リン酸エステルアミン塩としては、特に制限されないが、例えば下記一般式（２）で表される酸性リン酸エステルと下記一般式（３）で表されるアミンとの塩が用いられる。

一般式（３）中、Ｒ^２は、それぞれ独立に、炭素数３〜２０のアリール基、アルキル基又はアルケニル基を示し、好ましくは炭素数６〜１２のアリール基、アルキル基又はアルケニル基を示す。ｍは、１又は２を示す。一般式（３）で表される酸性リン酸エステルとしては、一般式（３）におけるｍが１である酸性リン酸エステルと一般式（３）におけるｍが２である酸性リン酸エステルとの混合物であることが好ましい。

一般式（４）中、Ｒ^３はそれぞれ独立に炭素数６〜２０のアリール基、アルキル基又はアルケニル基を示し、好ましくは分岐構造を有する炭素数１０〜１８のアルキル基を示す。ｎは、０〜３の整数を示し、好ましくは２を示す。

ザルコシン酸誘導体及び酸性リン酸エステルアミン塩から選ばれる少なくとも１種の含有量は、潤滑油組成物が十分なさび止め性能を有する観点から、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは０．００１質量％以上、より好ましくは０．００５質量％以上、更に好ましくは０．０１質量％以上であり、耐スラッジ性の観点から、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは０．１質量％以下、より好ましくは０．０５質量％以下、更に好ましくは０．０３質量％以下である。

本実施形態においては、ザルコシン酸誘導体及び酸性リン酸エステルアミン塩から選ばれる少なくとも１種を用いればよいが、ザルコシン酸誘導体の少なくとも１種と、酸性リン酸エステルアミン塩の少なくとも１種とを併用することが好ましい。

本実施形態に係る潤滑油組成物は、アミン系酸化防止剤を更に含有する。アミン系酸化防止剤としては、下記一般式（５）で表されるアルキル化フェニル−α−ナフチルアミン、下記一般式（６）で表される（ｐ，ｐ’−）アルキル化ジフェニルアミンが挙げられる。

一般式（５）において、Ｒ^４は、炭素数１〜１６のアルキル基を示し、好ましくは炭素数６〜２０のアルキル基を示す。特に、潤滑油組成物の抗乳化性の観点から、Ｒ^４は好ましくは炭素数８〜１８のアルキル基を示す。

一般式（６）において、Ｒ^５及びＲ^６は、それぞれ独立に、炭素数１〜２０のアルキル基を示し、好ましくは炭素数３〜１２、より好ましくは炭素数４〜８のアルキル基を示す。Ｒ^５及びＲ^６は、互いに異なっていることが好ましいが、特定のＲ^５及びＲ^６の組合せのみを合成することは難しい。そのため、一般式（６）で表される（ｐ，ｐ’−）アルキル化ジフェニルアミンは、Ｒ^５及びＲ^６が互いに同一である化合物とＲ^５及びＲ^６が互いに異なる化合物との混合物であることが好ましい。

アミン系酸化防止剤の含有量は、潤滑油組成物の長寿命化の観点から、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは０．４質量％以上、より好ましくは０．８質量％以上である。アミン系酸化防止剤の含有量は、耐スラッジ性の観点から、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは１．９９質量％以下、より好ましくは１．５質量％以下、更に好ましくは１質量％以下である。

アミン系酸化防止剤としては、一般式（５）で表されるアルキル化フェニル−α−ナフチルアミン及び一般式（６）で表される（ｐ，ｐ’−）アルキル化ジフェニルアミンを併用することが好ましい。両者を併用すると、潤滑油組成物の長寿命化の効果が相乗的に得られる。この場合、一般式（５）で表されるアルキル化フェニル−α−ナフチルアミンの含有量と一般式（６）で表される（ｐ，ｐ’−）アルキル化ジフェニルアミンの含有量との比（質量比）は、２：８〜８：２であることが好ましく、４：６〜６：４であることがより好ましい。

本実施形態に係る潤滑油組成物は、ベンゾトリアゾール系化合物を更に含有する。ベンゾトリアゾール系化合物には、下記一般式（７）で表されるベンゾトリアゾール、並びに、下記一般式（８）で表されるアルキルベンゾトリアゾール及び下記一般式（９）で表される（アルキル）アミノアルキルベン等のベンゾトリアゾール誘導体が包含される。

一般式（８）中、Ｒ^７は炭素数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルキル基、好ましくはメチル基又はエチル基を示し、ａは１〜３、好ましくは１又は２を示す。

一般式（９）中、Ｒ^８は炭素数１〜４の直鎖状又は分岐状のアルキル基、好ましくはメチル基又はエチル基を示し、Ｒ^９はメチレン基又はエチレン基を示し、Ｒ^１０及びＲ^１１はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数１〜１８の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、好ましくは炭素数１〜１２の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示し、ｂは０〜３、好ましくは０又は１を示す。

ベンゾトリアゾール系化合物の含有量は、潤滑油組成物の長寿命化の観点から、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは０．００２〜０．５質量％、より好ましくは０．００５〜０．５質量％、更に好ましくは０．０２〜０．３質量％である。

本実施形態に係る潤滑油組成物は、必要に応じてその他の添加剤を更に含有していてもよい。その他の添加剤としては、例えば消泡剤、極圧剤などが好ましく用いられる。また、その他の添加剤として、流動点降下剤、粘度指数向上剤、増粘剤を用いてもよい。

本実施形態に係る潤滑油組成物においては、潤滑油組成物全量基準で、金属元素の含有量が０．１質量％以下であり、リン元素の含有量と硫黄元素の含有量との合計が０．１質量％以下であり、窒素元素の含有量が０．０８質量％以下である。金属元素の含有量は、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは０．０８質量％以下であり、より好ましくは０．０１質量％以下である。リン元素の含有量と硫黄元素の含有量との合計は、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは０．０８質量％以下であり、より好ましくは０．０５質量％以下である。窒素元素の含有量は、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは０．０６質量％以下であり、より好ましくは０．０５質量％以下である。

本発明における金属元素、リン元素、硫黄元素含有量は、ＪＰＩ−５Ｓ−３８−０３「潤滑油−添加元素試験方法−誘導結合プラズマ発光分光分析法」に準拠して測定される値を意味する。窒素元素の含有量は、ＪＩＳＫ２６０９：１９９８「原油及び石油製品−窒素分試験方法」に準拠して測定される値を意味する。

本実施形態に係る潤滑油組成物の用途は特に制限されないが、好ましい用途としては、圧縮機油、タービン油が挙げられる。また、軸受油、作動油、ギヤ油などとしても好適である。特に、食品類、化粧品類又はこれらを収納する容器を製造する装置においては、排水処理性などに代表される環境負荷の低減が重要であることから、本実施形態に係る潤滑油組成物はこのような装置に好適に用いられる。

以下、実施例に基づいて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

以下に示す基油及び添加剤を用いて、表１〜３に示す組成を有する潤滑油組成物を調製した。なお、下記基油の説明におけるＡ／Ｂは、質量（Ｍｗ）４２２のフラグメントピークの強度（Ａ）と、質量（Ｍｗ）５９０、５０６及び３３８のフラグメントピークの合計の強度（Ｂ）との比を示す。また、表中、「金属元素含有量」、「Ｐ，Ｓ含有量」及び「Ｎ含有量」は、それぞれ潤滑油組成物中の金属元素の含有量、リン元素の含有量と硫黄元素の含有量との合計及び窒素元素の含有量（いずれも潤滑油組成物全量基準）を示す。

（基油）
Ａ１：ポリα−オレフィン（デセン誘導体、４０℃動粘度：４６．５ｍｍ^２／ｓ、１００℃動粘度：７．８ｍｍ^２／ｓ、粘度指数：１３６、Ａ／Ｂ：１．３）
Ａ２：ポリα−オレフィン（ドデセン誘導体、４０℃動粘度：４２．９ｍｍ^２／ｓ、１００℃動粘度：７．６ｍｍ^２／ｓ、粘度指数：１４６、Ａ／Ｂ：０．１）
Ａ３：ポリα−オレフィン（Ｃ８〜Ｃ１２混合オレフィン誘導体、４０℃動粘度：４８．１ｍｍ^２／ｓ、１００℃動粘度：８．３ｍｍ^２／ｓ、粘度指数：１３８、Ａ／Ｂ：０．５）
Ａ４：ポリα−オレフィン（ドデセン誘導体、４０℃動粘度：３０．８ｍｍ^２／ｓ、１００℃動粘度：６．０ｍｍ^２／ｓ、粘度指数：１４６、Ａ／Ｂ：０．１未満）
Ａ５：ポリα−オレフィン（デセン誘導体、４０℃動粘度：４１２ｍｍ^２／ｓ、１００℃動粘度：５０ｍｍ^２／ｓ、粘度指数：１８６、Ａ／Ｂ：３超え）
Ａ６：オレフィンコポリマー（ポリブテンの重合体、１００℃動粘度：４６００ｍｍ^２／ｓ）
ａ１：鉱油（４０℃動粘度：４７．４ｍｍ^２／ｓ、１００℃動粘度：７．６ｍｍ^２／ｓ、粘度指数：１２７）

（添加剤）
Ｂ１：Ｎ−オレオイルザルコシン
Ｂ２：炭素数１１〜１４のアルキル基を有するアミンと炭素数６のアルキル基を有する酸性リン酸エステルとの塩
ｂ１：ソルビタンモノオレート
Ｃ１：ドデシルフェニル−α−ナフチルアミン
Ｃ２：オクチルフェニル−α−ナフチルアミン
Ｃ３：（ブチルフェニル）（オクチルフェニル）アミン
ｃ１：２，６−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール
Ｄ１：Ｎ，Ｎ−ビス（２−エチルヘキシル）−４−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール−１−メタンアミン
Ｅ１：トリフェニルホスフォロチオネート
Ｅ２：ＰＭＡ系消泡剤

各潤滑油組成物について、以下に示すＲＰＶＯＴ試験、さび止め性評価試験、極圧性評価試験及び抗乳化性評価試験を行った。結果を表１〜３に示す。

（ＲＰＶＯＴ試験）
ＪＩＳＫ２５１４：１９９６に定める「回転ボンベ式酸化安定度試験法」に準拠して測定した。

（さび止め性評価試験）
ＪＩＳＫ２５１０：１９９８に準拠して測定し、結果が”さびなし”を「良好」とし、”さびあり”を「不良」とした。

（極圧性評価試験）
ＡＳＴＭＤ４１７２（２０１０）に準拠し、回転数１２００ｒｐｍ、荷重３０ｋｇｆ、試験時間１ｈｒにて、室温（油温）における鋼球の摩耗痕径［ｍｍ］を測定することにより評価した。

（抗乳化性評価試験）
ＪＩＳＫ２５２０：２０００の抗乳化性試験方法に準拠して測定した。

Claims

潤滑油組成物全量基準で、潤滑油基油を９８質量％以上含有し、金属元素の含有量が０．１質量％以下であり、リン元素の含有量と硫黄元素の含有量との合計が０．１質量％以下であり、窒素元素の含有量が０．１質量％以下である潤滑油組成物において、
前記潤滑油基油が合成系炭化水素油であり、
前記潤滑油基油の４０℃における動粘度が３０〜３５０ｍｍ^２／ｓであり、
前記潤滑油組成物が、ザルコシン酸誘導体及び酸性リン酸エステルアミン塩から選ばれる少なくとも１種と、アミン系酸化防止剤と、ベンゾトリアゾール系化合物と、を更に含有する、潤滑油組成物。
前記アミン系酸化防止剤が、アルキル化フェニル−α−ナフチルアミン及びアルキル化ジフェニルアミンを含有する、請求項１に記載の潤滑油組成物。
前記アルキル化フェニル−α−ナフチルアミンが炭素数６〜２０のアルキル基を有する、請求項２に記載の潤滑油組成物。
前記合成系炭化水素油がポリα−オレフィンを含有し、
該ポリα−オレフィンは、ＦＤ−ＭＡＳＳ分析において下記式（１）で表される条件を満たすフラグメントピークを与える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
Ａ／Ｂ≦１．０（１）
［式中、Ａは質量（Ｍｗ）４２２のフラグメントピークの強度を示し、Ｂは質量（Ｍｗ）５９０、５０６及び３３８のフラグメントピークの合計の強度を示す。］
食品、化粧品及びこれらを収納する容器から選ばれる少なくとも一つを製造する装置に用いられる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。