JPH01318088A - 水グリコール型作動液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は水グリコール型作動液に関する。

（従来の技術） 現在各種油圧機器に使用されている作動液として代表的
なものに鉱油系作動油がある。しかしこの作動油は燃焼
するという最大の欠陥がある。近年防災意識の向上及び
油圧機器の性能向上と相俟って、各種の難燃性作動液が
鉄鋼、ダイカスト業界を中心に使用され他の業界にも波
及しつつある。

難燃性作動液は、合成系としてリン酸エステル型作動液
、脂肪酸エステル型作動液、又、含水系として水グリコ
ール型作動液、Ｗ１０エマルノヨン型作動液、Ｏ／Ｗエ
マルノヨン型作動液がある。

難燃性において含水系は合成系に比べ優れている。

含水系作動液のうちでも特に水グリコール型作動液はそ
の難燃性、低温流動性、滑り潤滑性、各種材質との適合
性等において特に優れており、ｆＩ燃性作動液の主流と
して着実にその使用分野を拡大しつつある。

難燃性作動液のうち、特に含水系を使用する場合、問題
となるのは油圧ポンプ、モータに使用されている転がり
軸受寿命の低下である。含水系作動液を使用した場合、
鉱油、合成系作動液に比べ転がり軸受か命が大幅に低下
し、軸受破損に起因するポンプトラブルがおこり、そし
て油圧システム全体の正常な稼動を阻害する場合が多い
。

これら軸受トラブルを防止するため油圧機器の改良、付
帯設備の装備で対応しているのが現状である。例えば、
油圧機器が本来備えている定格使用圧力よりも低圧で使
用したり、標準仕様の軸受部を特別に大型化したものに
改造したりして使用している。また潤滑不良のおこりや
すい紬受部を強制潤滑するための特別な作動液循環回路
を設置したりしている。これらの機器の仕様変更、設備
投ｆＶ？は含水系作動液の紬受与命が改善されれば特に
必要のない措置である。含水系作動液とりわけ含水系作
動液の主流である水グリコール型作動液の軸受〃命運艮
が望まれている。

水グリコール望作動液についてはノーカ各社により組成
に違いがあるものの、現在市販されている水グリコール
型作動液は難燃性作動液として機能するために大略第１
表に示すような配合割合になっている。

第づ］−４市販水グリコールベゾ作動液の作成概要組成
成分である溶剤としては、例えばエチレングリコール、
プロピレングリコール等を挙げることができ、流動点降
下剤として、まｒこ各種添加剤の相溶性を増すための溶
媒として作用する。増粘剤としては適度な分子量を持っ
たポリアルキレングリコールが使用される。増粘剤の添
加量を調整することにより、ＩＳＯ粘度グレードに適合
する作動液を得ることができる６水は難燃性維持のため
に必要不可欠のものである。これらグリコール−ポリグ
リコール−水の三成分混合系が水グリコール型作動液の
基油となっている。

そして、油性向上剤としての潤滑剤として脂肪族または
芳香族カルボン酸のアルカリ金属塩或いはアミン塩等を
あげることができる。防錆剤としては有機アミンや、そ
の誘導体が用いられる。実際上は上記カルボン酸誘導体
が潤滑、防錆両者の作用を兼備している場合が殆どであ
る。その他、消泡剤としてシリコン系が、染料として塩
基性のものが通常使用されている。

含水性作動液は水を含むので腐食、水素脆性等が発生し
やすく、また油膜形成能力が乏しい。このため鉱油系作
動油に比べ高価な精密油圧機器を早期に損傷する場合が
多い。

Ｗ１０エマルノヨンは安定性、耐腐敗性等に問題を残す
ものの界面活性剤を多用しているため多数存在する油溶
性潤滑添加剤の使用が容易である。

−力、水グリフール型作動液は完全溶解型の添加剤でフ
オーミュレートされており、その結果、抜群の安定性、
ｆｉ燃性を維持している。この性能を維持するため水グ
リコール型作動液に使用されてきた潤滑添加剤はある程
度限定されているのが現状である。例えば、−塩基性脂
肪酸くカプリル酸、オレイン酸等）のアルカリ金属塩や
アミン塩である。これらを使用した現状の水グリフール
型作動液ではすべり潤滑性においてかなり満足のいくも
のであるが転がり潤滑性に関して改良の余地を残してい
る。

即ち、現在使用されている水グリコール型作動液の潤滑
剤組成としては一塩基性の高級脂肪酸または低分子量二
塩基酸のアルカリ金属塩若しくはアミン塩である。前者
は吸着に係わる々ルボキシル基の数が一個であり、転が
り接触転勤面での吸着活性が弱い。また後者は低分子量
のため油膜形成能力に必要な炭化水素鎖長が短い。

高圧使用にも十分耐え得る信頼性の高い難燃性作動液が
求められできている現在、難燃性作動液の主流である水
グリコール型作動液の転がり軸受ｑ命延長が望まれてい
る。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は水グリコール型作動液の優れた！ｉ燃性
を損なうことな（、また作動液として必罫な各種性能（
潤滑性、金属適合性、エラストマー適合性等）を損なう
ことなく、転がり軸受Ｑ命を延長することができる水グ
リコール型作動液を提供することにある。

（課題を解決するための手０２） 本発明は分子量７００〜２５００の長鎖二塩基酸又はそ
の塩基による中和生成物０．１〜１％を分散剤等を用い
て、水グリコール型作動液に分散添加したことを特徴と
する水グリコール型作動液に係る。

本発明において長鎖二塩基酸として例えば、ポリブタン
エンノカルボン酸やエチレンとα−オレフィンとのコオ
リゴマーの二塩基酸による変性物等を挙げることができ
る。これらは単独又は混合物の形で使用できる。

これら長鎖二塩基酸は本来水溶性でないため水グリコー
ル型作動液の基油とは相ｍしえない、このため長鎖二塩
基酸若しくはその誘導体を水グリコール型作動液の潤滑
添加剤として使用するための方法として以下ニガ法が考
えられる。ひとつには分散Ｍｎしくは分散剤と界面活性
剤を併７０　Ｌ長鎖二塩基酸を水グリフール型作チカ液
中に超微粒子として安定に分散させた分散系とする方法
である。

この際の分散剤としてはフハク酸アミド系、′＃界面活
性剤しては多価アルコール脂肪酸（部分）エステル型／
ニオンが望ましい。もう一方法としては、長鎖二塩基酸
を各種アミン、アルカリ金属等の塩火で中和して塩の形
として添加する方法である。

塩の形にすることに上り長鎖二塩基酸の水溶性化傾向が
現われ水グリフール型作動液の基油等と安定に相溶する
ようになる。塩基としてモルホリン、アミノエチルエタ
ノールアミン、ノエタ７−ル７ミン、水酸化カリウムが
望ましい。

高分子量の二塩基酸についても各種分散剤を用いたり、
中和のための塩基を各種検討した。しかし、溶剤（エチ
レングリフール、プロピレングリコール等）１１帖Ｍ（
ポリアルキレングリコール）−水系で構成される水グリ
コール作動液基油中にこれらを添加し、加温安定性試験
を実施したが難燃性作動液に要５Ｐｃされる作動液安定
性を維持できるものが得られなかった。これはあまりに
も疎水性が強くなり水溶性のもので構成されている水グ
リコール作動液基油と相溶しないためである。

又、二塩基酸のうちでも低分子量の二塩基酸（例えばセ
バシン酸）は油膜形成能に必要な炭化水素鎖長が短いた
め弾性流体潤滑膜の形成能が乏しい。

このため効果的でなかった。また逆に、あまりにも高分
子量の二塩基酸若しくは多塩基酸等については固化した
り、水グリコール型作動Ｗ＆系添加剤と良好な相溶安定
性を示さず不適当であった。

以上のように水グリコール型作動液系で安定して使用で
きる潤滑添加剤は非常に限られており適度な分子量をも
った二塩基酸及びその誘導体が水グリコール型作動液基
油と相溶安定性を示し、軸受か命延長効果をもたらす潤
滑添加剤として最適であることが判明した。

上記添加剤による軸受岸＃延長の原因としては二塩基酸
であるため吸着できる極性基が２個所あり極性基による
転勤面へのより強固な吸着がおこなわれること、そして
そこで形成される吸着膜は疎水性高分子量炭化水素であ
り通常の水グリフール型作動液よりも厚い弾性流体潤滑
膜を形成でさること、しかも疎水性であるため水による
化学腐食、水素脆性を軽減でさること等が考えられる。

添加量に関しては０，１〜１．０％、望ましくは０．３
〜１．０％の添加で十分にその添加剤効果を発揮する。

作動液の使用環境はクローズドシステムであり、切削油
、圧延油等の場合にみられるような潤滑油温加削の系外
への持出しが作動液の場合は全くなく初期の？裏皮が維
持される。過剰な添加はコスト的にもメリットがない。

これら添加量は非常に少量であり既存の水グリコール型
作動液が本米備えている諸特性（難燃性、低温流動性、
金属適合性等）をなんら損なうことなしに転がり潤滑性
の向上に貢献する。

以下、水グリコール型作動液をＷ／Ｇと略称し、市販Ｗ
／Ｇ　Ａについて添加剤効果を実施例として示す。同時
に市販のＷ／Ｇ　についても比較例として転がり寿命の
比較評価結果を示す。

（実　施　例） 評価法としては、難燃性作動液の転がり特命をＩＰ３０
５規定のユニスチール試験機で行う。

設定条件下で運転し、ピッチング発生にともなう振動停
止に至るまでの積算時間を披労寿命とする。５回以上の
データを集積し、ワイブル確率紙上にプロットし１０％
、５０％が命を求める。使用した潤滑添加剤をＭ２表に
示し、寿命時間を第３表に示す。

血」二人 実施例１〜５及び比較例１〜４ 試験機　　　ユニスチール転がり寿命試験機（Ｉ　Ｐ　
３０５／７５Ｔ準拠） 試験条件 回転ｒｌＬ１５００ｒｐＩ１１ 荷重　　　　　　６６０１．ｊｉｓ テスト軸受　　　スラスト玉軸受＄　２９１０（ＮＡＣ
）（Ｉ） 試験片　　　　　５ＵＪ−２標準品 試験ボール数　　５個 給油法　　　　　滴下法　（１０滴／分）停止レベル　
　　１．５Ｇ 試験回数　　　　５〜７回 ＄２表に示した添加剤のうち艮Ｍ二塩基酸を分散したも
の、或いはアルカリ金属やアミンで塩にしたものを市販
Ｗ／Ｇ　　Ａに添加すると軸受寿命延長効果が大きい、
低分子量短鎖二塩基酸であるセバシン酸（ＳＡ）ジェタ
ノールフミン塩の添加剤効果は殆ど見られない６ 実施例６及び比較例５ ボール数を実施例１より増し、単位面積あたりの負荷を
軽くして実施する。この条件でも油圧システムでの寅磯
使用条件に比べはるかに苛酷な稼動条件といえる。第４
表に添加剤及び０今時間を示す。

試験機　　ユニスチール転がり特命試験機（Ｉ　Ｐ　３
０５／７５Ｔ準拠） 試験条件 回転数　　　　　１５００ｒｐｍ 荷重　　　　　　６６０Ｌｌ＋ｓ テスト軸受　　　スラスト玉軸受＃　２９１０（ＮＡＣ
ＩＩＩ） 試験片　　　　　Ｓ　ＬＩ　Ｊ　−２標璧品試験ボール
数　　１０個 給油法　　　　　滴下法　（１０滴／か）停止レベル　
　　１．５Ｇ 試験回数　　　　５〜７回 実施した添加剤は化学構造、分子量、分散型又は中和型
、中和塩基がアルカリ４ｒ属又はアミン、これらの様々
な因子により若干の性能差異は考えられる。しかし、２
個の極性基による転動面への強固な吸着、そしてそこで
形成される吸着膜は疎水性高分子量炭化水素であり通常
のＷ／Ｇよりも厚い弾性流体潤滑膜を形成し、しかも疎
水性であるため水による化学腐食、水素脆性を軽減する
。

強固な吸着活性能、厚い弾性流体潤滑膜の形成及び疎水
性という共通の概念で一致している。

二のように適度な分子量をもった二塩基酸及びその誘導
体を添加したＷ／Ｇが軸受７Ｆ命延長効果をもたらすこ
とが明らかとなった。

ところで、難燃性作動液は苛酷な条件下で長期間使用さ
れる。圧力伝達媒体としてだけでなく油圧ポンプ、油圧
モータの摺動部潤滑剤としての作用がある。また油圧シ
ステムに使用されている各種材質（ｆ属材料、ゴム等）
との適合性も必要である。

実施例７　ベーンポンプ耐久試験 Ｃ−１０００のアミ７エチルエタ７−ルアミン塩を０．
５％市販Ｗ／Ｃ，１に添加した転がり〃命延長型Ｗ／Ｇ
について作動液としての適合性をポンプ実！（！試験を
実施して総合評価する。結果を第５表に示す。

（ｊ（試ホン７’　　油Ｎ　工業製ＰＶ２１１−２−４
７ベーンボンプ 供試？ｌＩＣ−１０００のアミ／エチルエタノールアミ
ン塩０．５％添加 市販Ｗ／Ｇ　　１ 試験柔性　　回転数　：　　１２００ｒｐ−吐出圧　：
　　２１０ｋＦＩｆ／ｃｍ２ｅ、温　　：　　３８−４
５°Ｃ 液量　　：　　１１０１ 第５　表　　〔カートリッツ重量変化（−ｇ））正常な
初期摩耗を経過した後摩耗量は飽和している。カートリ
ッツの変色やスラッジの付着等は全く認められず、又作
動液一般性状（粘度＋１ｌＩＬアル力リ価″！Ｐ）変化
もごく僅かであり十分な適合性を示した。

同時に実施した、金属材質浸漬試験（ＪＴＳＫ２２３４
準拠）、及びゴム材質浸漬試験（ＪＩＳＫ６３０１準拠
）においてもなんら問題なく作動液として十分な適合性
を有することが確認された。

（以　上） 出　願　人　　株式会社松村石油研究所新日本製鐵株式
会社 新口鐵化学株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）分子量７００〜２５００の長鎖二塩基酸又はその
   塩基による中和生成物０．１〜１％を分散剤等を用いて
   、水グリコール型作動液に分散添加したことを特徴とす
   る水グリコール型作動液。