JP6572302B2 - 消泡剤組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、消泡剤組成物に関する。
従来、エンジン、自動変速機といった機械装置においては、部材間の潤滑性を向上させるために潤滑油が用いられている。一般に、潤滑油は、基油と、所望の特性に応じて添加される種々の添加剤とを含有している。かかる添加剤としては、例えば潤滑油における泡立ちを防止するための消泡剤が挙げられる(特許文献1参照)。
自動変速機等において泡立ち防止性に乏しい潤滑油が充填されると、ブリーザから泡状の潤滑油が外部に漏れるという問題が生じ得る。加えて、泡立ちが多いと、油圧ポンプの効率低下や油切れによる焼付きが生じるおそれがある。
特に最近の変速機等においては、燃費向上を目的に多段化や小型化が進んでおり、構造的にブリーザからの潤滑油の漏れを防止するのが難しくなっている。また、潤滑油についても、燃費向上を目的に低粘度化が進んでおり、潤滑油自体も泡立ちやすくなっていることから、長期にわたり消泡性を維持できる技術が必要となっている。
これに対し、例えば消泡剤として有機シリコーン系消泡剤を用いた場合、潤滑油の劣化に伴って生じる酸性成分によって、消泡性が徐々に消失してしまう。また、例えばフッ素変性シリコーンやパーフルオロポリエーテルといったフッ素系消泡剤を用いた場合、消泡剤の比重が比較的大きいため、貯蔵安定性だけでなく、変速機等の装置内での沈降、偏在が起こりやすく、消泡性が徐々に消失してしまう。
特開2010−132792号公報
本発明の目的は、潤滑油の消泡性を好適に維持できる消泡剤組成物を提供することにある。
本発明者らは、まず、高粘度でゲル状である消泡剤や、消泡剤にゲル化剤等を添加してゲル状又は半固体状としたものを潤滑油に対して低溶解性の消泡剤組成物とし、潤滑油と接触させることにより潤滑油中に消泡剤を徐々に放出させて消泡性を維持することを検討した。
しかし、単に高粘度でゲル状である消泡剤や、消泡剤にゲル化剤等を添加した消泡剤組成物の場合、潤滑油中に撹拌等による強いせん断や強い流れが生じていないと消泡剤の有効量が潤滑油中に放出・分散されないことが判明した。つまり、実際に潤滑油が使用される環境下では、上記のような強いせん断や強い流れは生じていないことが通常であり、当該消泡剤組成物を用いた場合には必ずしも潤滑油の消泡性を維持することができない。
そこで、本発明者らが更に検討を重ねた結果、消泡剤を所定の希釈油に溶解させた上でゲル化剤を添加した消泡剤組成物が、上記のような強いせん断や強い流れのない使用環境下にあっても、効果的に潤滑油中に消泡剤を放出することが可能になることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、消泡剤と、鉱油及び合成油からなる群より選ばれる少なくとも1種の希釈油と、ゲル化剤と、を含有する消泡剤組成物を提供する。
この消泡剤組成物では、潤滑油に対して溶解性しやすい所定の希釈油を用いており、希釈油が潤滑油に溶解することが消泡剤放出の駆動力となるため、上記のような強いせん断や強い流れのない使用環境下にあっても、効果的に潤滑油中に消泡剤を放出・分散することが可能になる。
なお、消泡剤組成物は、ゲル化剤を含まなくとも、固体状であるパラフィンワックスやマイクロワックスに消泡剤を含有させた消泡剤組成物であれば、潤滑油との接触により消泡剤を放出できるとも考えられるが、この場合、消泡剤組成物の潤滑油に対する溶解性が高すぎ、必ずしも消泡性を持続できない点で問題がある。また、パラフィンワックスやマイクロワックスは、高温にさらされる自動変速機等の装置内ではゲル状の形態を維持することが難しい。これらの問題点は、潤滑油添加剤として一般に用いられる粘度指数向上剤、分散剤といった高粘度の添加剤に消泡剤を含有させた場合も同様に生じる。
ゲル化剤は、アミド化合物を含有することが好ましい。
希釈油の含有量は、消泡剤組成物全量基準で60質量%以上であることが好ましい。
ゲル化剤の融点は、120℃以上であることが好ましい。
消泡剤組成物は、475以下のちょう度を有することが好ましい。
本発明によれば、潤滑油の消泡性を好適に維持できる消泡剤組成物を提供することが可能となる。
実施例で用いたホモジナイザー試験機を示す模式図である。
以下、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る消泡剤組成物は、消泡剤と、鉱油及び合成油からなる群より選ばれる少なくとも1種の希釈油と、ゲル化剤と、を含有する。
消泡剤としては、例えば有機シリコーン系消泡剤、フッ素系消泡剤が挙げられる。有機シリコーン系消泡剤としては、例えばジメチルシリコーン、有機変性シリコーンが挙げられる。フッ素系消泡剤としては、例えばフッ素変性シリコーン(フルオロシリコーン)、パーフルオロポリエーテルが挙げられる。消泡剤は、上記以外の消泡剤、例えば、アルケニルコハク酸誘導体、ポリヒドロキシ脂肪族アルコールと長鎖脂肪酸とのエステル、メチルサリシレート、o−ヒドロキシベンジルアルコール、アルミニウムステアレート、オレイン酸カリウム、N−ジアルキル−アリルアミンニトロアミノアルカノール、イソアミルオクチルホスフェートの芳香族アミン塩、アルキルアルキレンジホスフェート、チオエーテルの金属誘導体、ジスルフィドの金属誘導体、脂肪族炭化水素のフッ素化合物、トリエチルシラン、ジクロロシラン、アルキルフェニルポリエチレングリコールエーテルスルフィド、フルオロアルキルエーテル等であってもよい。
消泡剤の含有量は、消泡性の観点から、消泡剤組成物全量基準で、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは1質量%以上である。消泡剤の含有量は、潤滑油への分散性の観点から、消泡剤組成物全量基準で、好ましくは20質量%以下、より好ましくは15質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。消泡剤の含有量は、消泡性及び潤滑油への分散性を両立する観点から、好ましくは、0.1〜20質量%、0.1〜15質量%、0.1〜10質量%、0.5〜20質量%、0.5〜15質量%、0.5〜10質量%、1〜20質量%、1〜15質量%、又は1〜10質量%である。
希釈油は、消泡剤組成物から消泡剤が潤滑油中に放出される際に助剤として機能する油である。かかる希釈油は、鉱油及び合成油からなる群より選ばれる少なくとも1種である。鉱油としては、例えば溶剤精製鉱油、水素化分解鉱油、水素化精製鉱油、溶剤脱ろう油が挙げられる。合成油としては、例えばポリα−オレフィン又はその水素化物、イソブテンオリゴマー又はその水素化物、イソパラフィン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、モノエステル、ジエステル、ポリオールエステル、ポリオキシアルキレングリコール、ジアルキルジフェニルエーテル、ポリフェニルエーテル等が挙げられる。希釈油は消泡性を付与すべき潤滑油との相溶性に優れる観点から、構成元素としてケイ素及びフッ素を含まない鉱油又は合成油であることが好ましい。
希釈油の100℃における動粘度は、消泡性を付与すべき潤滑油へ溶解した際の潤滑油の引火点の観点から、好ましくは1mm/s以上、より好ましくは1.5mm/s以上である。希釈油の100℃における動粘度は、潤滑油への分散性の観点から、好ましくは20mm/s以下、より好ましくは10mm/s以下、更に好ましくは5mm/s以下である。
希釈油の含有量は、消泡剤組成物全量基準で、消泡剤を潤滑油中へ更に好適に放出できる観点から、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上である。希釈油の含有量は、消泡剤組成物全量基準で、例えば98質量%以下であってよい。
ゲル化剤は、ゲル状又は半固体状の消泡剤組成物を形成し得る化合物である。ゲル化剤としては、例えばアミド化合物、ウレア系化合物、金属せっけん系化合物が挙げられる。
アミド化合物は、少なくとも1つのアミド基(−NH−CO−)を有する化合物である。アミド化合物は、1つのアミド基を有するモノアミド化合物、2つのアミド基を有するビスアミド化合物、又は3つのアミド基を有するトリアミド化合物であってよい。これらの中では、比較的少量でも消泡剤組成物をゲル化することができ、潤滑油への悪影響を最小限に抑えられる点から、トリアミド化合物が最も好適である。モノアミド化合物は、モノアミンの酸アミドであっても、モノカルボン酸の酸アミドであってもよい。ビスアミド化合物は、ジアミンの酸アミドであっても、ジカルボン酸の酸アミドであってもよい。
モノアミド化合物は、例えば下記式(1)で表される。ビスアミド化合物は、例えば下記式(2)又は(3)で表される。トリアミド化合物は、例えば下記式(4)で表される。
−CO−NH−R …(1)
−CO−NH−A−NH−CO−R …(2)
−NH−CO−A−CO−NH−R …(3)
−M−A−CH(A−M−R)−A−M−R …(4)
、R、R、R、R、R、R、R及びRは、それぞれ独立に、炭素数5〜25の炭化水素基を表す。この炭化水素基は、鎖状炭化水素基、環状炭化水素基及び芳香族炭化水素基のいずれでもよい。Rは、水素原子であってもよい。A、A、A、A及びAは、それぞれ独立に、炭素数1〜10の2価の炭化水素基を表す。この炭化水素基は、鎖状炭化水素基、環状炭化水素基、芳香族炭化水素基、及びこれらの組合せのいずれでもよい。Mは、アミド基を表す。
式(1)において、Rは、水素原子又は炭素数10〜20の飽和若しくは不飽和の鎖状炭化水素基であることが好ましい。式(2)及び(3)において、A及びAは、それぞれ炭素数1〜4の2価の飽和鎖状炭化水素基であることが好ましい。式(2)及び(3)において、R、R、R、R、A又はAで表される炭化水素基は、それぞれ一部の水素原子が水酸基(−OH)で置換されていてもよい。
アミド化合物としては、A、A、A、A及びAが鎖状炭化水素基であるアミド化合物が好ましい。A、A、A、A及びAが鎖状炭化水素基である場合、当該Aと同一分子内のR、R、R、R、R、R及びRは、炭素数10〜20の飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基であることが好ましい。
、A、A、A及びAの少なくとも一つが芳香族炭化水素基である場合、芳香族炭化水素基である当該Aと同一分子内のR、R、R、R、R、R及びRは、炭素数10〜20の飽和若しくは不飽和の鎖状炭化水素基又は芳香族炭化水素基であることが好ましい。
モノアミド化合物としては、具体的には、ラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミド等の飽和脂肪酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド等の不飽和脂肪酸アミド、及びステアリルステアリン酸アミド、オレイルオレイン酸アミド、オレイルステアリン酸アミド、ステアリルオレイン酸アミド等の飽和又は不飽和の長鎖脂肪酸と長鎖アミンとのアミドなどが挙げられる。
式(2)で表されるジアミンの酸アミドとしては、具体的には、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスイソステアリン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、メチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド等が挙げられる。式(3)で表されるジカルボン酸の酸アミドとしては、具体的には、N,N’‐ビスステアリルセバシン酸アミド等が挙げられる。
これらビスアミド化合物の中でも、式(2)及び式(3)におけるR、R、R及びRがそれぞれ独立に炭素数12〜20の飽和又は不飽和鎖状炭化水素基であるビスアミド化合物が好ましい。
トリアミド化合物は、具体的には、下記式(5)で表されるN−アシルアミノ酸ジアミド化合物が挙げられる。
Figure 0006572302
式(5)中、R10、R11及びR12は、それぞれ独立に、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜18、更に好ましくは炭素数3〜16の炭化水素基を表し、nは1又は2を表す。
N−アシルアミノ酸ジアミド化合物におけるN−アシル基(R10−CO−)は、炭素数1〜30の直鎖又は分枝の飽和又は不飽和の脂肪族アシル基、芳香族アシル基であってよく、好ましくはカプロイル基、カプリロイル基、ラウロイル基、ミリストイル基、ステアロイル基である。R11及びR12は、炭素数1〜30の直鎖又は分枝の飽和又は不飽和の脂肪族炭化水素基であってよく、好ましくはブチル基、オクチル基、ラウリル基、イソステアリル基、ステアリル基等である。式(5)で表されるN−アシルアミノ酸ジアミド化合物は、好ましくはN−ラウロイル−L−グルタミン酸−α,γ‐ジ−n−ブチルアミドである。
ゲル化剤の融点は、消泡剤組成物が使用される高温環境下においても形状を保持できる観点から、好ましくは110℃以上、より好ましくは120℃以上、更に好ましくは140℃以上である。ゲル化剤の融点は、例えば180℃以下であってよい。
ゲル化剤の含有量は、消泡剤組成物を好適にゲル化できる観点から、消泡剤組成物全量基準で、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは3質量%以上である。ゲル化剤の含有量は、消泡剤放出後の潤滑油への悪影響を最小限に抑制できる観点から、消泡剤組成物全量基準で、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。ゲル化剤の含有量は、消泡剤組成物を好適にゲル化でき。かつ消泡剤放出後の潤滑油への悪影響を最小限に抑制できる観点から、消泡剤組成物全量基準で、好ましくは、1〜20質量%、1〜10質量%、1〜5質量%、2〜20質量%、2〜10質量%、2〜5質量%、3〜20質量%、3〜10質量%、又は3〜5質量%である。
消泡剤組成物は、常温(25℃)においてゲル状又は半固体状の組成物である。消泡剤組成物のちょう度は、消泡剤組成物が使用される環境下においても長期にわたって形状を保持できる観点から、好ましくは475以下、より好ましくは430以下である。換言すれば、消泡剤組成物のちょう度は、好ましくは000号ちょう度又はそれより硬いちょう度であり、より好ましくは00号ちょう度又はそれより硬いちょう度である。消泡剤組成物のちょう度は、例えば175以上であってよい。
本発明における「ちょう度」は、JIS K2220に準拠して測定される混和ちょう度を意味する。具体的な測定条件は、以下のとおりである。ちょう度測定用つぼに試料を詰め、25℃に保持した後、規定の混和器を用いて1分間で60往復混和する。次いで、過剰の試料をへらで除き、試料の表面を平らにした後、規定の円錐を5秒間試料の中に落下させ、侵入した深さ(mm)の10倍の値を混和ちょう度とする。
消泡剤組成物は、上記の成分に加えて、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、例えば極圧剤、金属系清浄剤、無灰分散剤、酸化防止剤、腐食防止剤、防錆剤、抗乳化剤、金属不活性化剤、無灰摩擦調整剤等が挙げられる。その他の添加剤の含有量は、例えば消泡剤組成物全量基準で20質量%以下であってよい。
以上説明したとおり、消泡剤と、鉱油及び合成油からなる群より選ばれる少なくとも1種の希釈油と、ゲル化剤と、を含有する組成物は、消泡剤組成物として好適に使用される。消泡剤組成物は、潤滑油の添加剤として好適に使用される。潤滑油の用途は、特に限定されず、消泡性の維持が要求される用途が好適である。潤滑油としては、例えば、二輪車用、四輪車用、船舶用、発電用等のガソリンエンジン油;ディーゼルエンジン油;ガスエンジン油;自動変速機、手動変速機、終減速機、ギヤ等の駆動系用潤滑油;湿式ブレーキ油;油圧作動油;タービン油;圧縮機油;軸受け油;冷凍機油等が好適である。
消泡剤組成物は、潤滑油と何らかの方法で接触することにより、潤滑油中に消泡剤を放出する。消泡剤組成物を潤滑油と接触させる方法としては、特に限定されず、例えば、オイルタンクの壁面の所定位置(例えば潤滑油が所定量泡立ったときに到達する位置)に消泡剤組成物を設置することで、必要に応じて消泡剤が潤滑油中に放出される。また、例えば、オイルタンクの潤滑油中に消泡剤組成物を設置することで、消泡剤が継時的に潤滑油中に放出される。これらの方法により、潤滑油の消泡性を長期にわたって維持することが可能となる。また、例えば、ブリーザ近辺の回路に消泡剤組成物を設置することで、泡立ちによるブリーザからの漏れを防止することが可能となる。消泡剤の放出速度は、例えば、消泡剤組成物に含有される各成分の種類及び含有量を上記の実施形態に基づいて調整することにより調整可能である。
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、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
以下の希釈油、消泡剤、ゲル化剤、及びその他の添加剤を用いて、表1〜3に示す組成を有する消泡剤組成物を調製した。表中の組成は、消泡剤組成物全量基準での質量%で示されている。
[消泡剤]
A1:ジメチルシリコーン(25℃動粘度 50000mm/s)
A2:ジメチルシリコーン(25℃動粘度 500000mm/s)
A3:フッ素変性シリコーン(25℃動粘度 2000mm/s)
[希釈油]
B1:水素化精製鉱油(40℃動粘度 7.1mm/s、100℃動粘度 2.2mm/s、粘度指数 109、硫黄分 1ppm未満)
B2:水素化精製鉱油(40℃動粘度 19.4mm/s、100℃動粘度 4.2mm/s、粘度指数 125、硫黄分 1ppm未満)
B3:ポリα−オレフィン(40℃動粘度 5.4mm/s、100℃動粘度 1.7mm/s)
B4:ポリαオレフィン(40℃動粘度 66mm/s、100℃動粘度 10mm/s、粘度指数 136)
[ゲル化剤]
C1:トリアミド化合物(融点 150℃、味の素(株)製「GP−1(N−ラウロイル−L−グルタミン酸−α,γ−ジ−n−ブチルアミド」)
C2:ジアミド化合物(融点 145℃、日本化成(株)製「スリパックスE(エチレンビスステアリン酸アミド)
C3:ジアミド化合物(融点 119℃、日本化成(株)製「スリパックスO(エチレンビスオレイン酸アミド)
[その他の添加剤]
D1:亜リン酸エステル系摩耗防止剤(リン添加量(組成物基準)300質量ppm)、過塩基型Caスルホネート(Ca添加量(組成物基準)100質量ppm)、非ホウ素化コハク酸イミド(ビスタイプ、添加量(組成物基準)2.0質量%)、ホウ素化コハク酸イミド(ビスタイプ、添加量(組成物基準)2.0質量%、ホウ素添加量(組成物基準)50質量ppm)、酸化防止剤、オイルシール膨潤剤等を含有する変速機油用添加剤パッケージ
得られた各消泡剤組成物を用いて、以下のオフサイト放出試験を行った。また、実施例3,6,7,9及び比較例1の消泡剤組成物を用いて、以下のオンサイト放出試験を行った。結果をそれぞれ表1〜3に示す。
[オフサイト放出試験]
潤滑油(JX日鉱日石エネルギー(株)製「ENEOS FINE AT FLUID」)から消泡剤を除去した基準油200gに対し、消泡剤組成物5gを80℃で72時間浸漬させた。消泡剤浸漬後の基準油の上澄み液(試料油)に対し、ホモジナイザー試験を実施し、泡立ち量を評価した。
図1は、ホモジナイザー試験機を示す模式図である。図1に示すように、ホモジナイザー試験機10は、ホモジナイザー1、加熱用円筒ヒーター2、温度調節器3、油温測定用熱電対4、ヒーター加熱用電源5、油槽に相当するガラスシリンダー6(目盛月円筒型ガラス容器、内径40mm、深さ300mm、目盛:2mL間隔で0〜250mL)、及び空気吹込み管(空気流入量30mL/分)7を備えている。
ホモジナイザー試験では、ガラスシリンダー6に試料油を150mL入れ、加熱用円筒ヒーター2により試料油を120℃になるまで加熱した。この時点での試料油の油面を基準油面8とした。ホモジナイザー1により試料油を20000rpmで撹拌し、撹拌開始から10分後の油面9と基準油面8との差から泡立ち量(mL)を算出した。
[オンサイト放出試験]
上記の基準油に対してホモジナイザー試験(120℃、20000rpm、10分間)を実施するに際し、Swagelok(15μm孔)に封入した消泡剤組成物2gを、ガラスシリンダー6の壁面における基準油面8からの泡立ち量80mLに相当する高さに設置し、ホモジナイザー試験後の泡立ち量を評価した。
Figure 0006572302
Figure 0006572302
Figure 0006572302
1…ホモジナイザー、2…加熱用円筒ヒーター、3…温度調節器、4…油温測定用熱電対、5…ヒーター加熱用電源、6…ガラスシリンダー、7…空気吹込み管、8…基準油面、9…撹拌開始から10分後の油面。

Claims (5)

  1. 有機シリコーン系消泡剤及びフッ素系消泡剤からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む消泡剤(ただし、ワックスを含む消泡剤を除く)と、
    鉱油及び合成油からなる群より選ばれる少なくとも1種の希釈油と、
    ゲル化剤と、
    を含有する消泡剤組成物であって、
    消泡剤組成物全量基準で、前記消泡剤の含有量が0.1質量%以上20質量%以下、前記希釈油の含有量が60質量%以上98質量%以下、前記ゲル化剤の含有量が1質量%以上20質量%以下である、消泡剤組成物
  2. 前記ゲル化剤がアミド化合物を含有する、請求項1に記載の消泡剤組成物。
  3. 前記アミド化合物がトリアミド化合物である、請求項2に記載の消泡剤組成物。
  4. 前記ゲル化剤の融点が120℃以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の消泡剤組成物。
  5. 475以下のちょう度を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の消泡剤組成物。
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