JPH05125385A - 水−グリコール系作動液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の水−グリコール系作動液の優れた難
燃性、潤滑性を損なうことなく、ころがり軸受寿命を延
長することができる均一溶液の水−グリコール系作動液
を提供する。 【構成】 下記の一般式で示される単核芳香族脂肪酸
またはその塩を０．０１〜０．１重量％配合してなる水
−グリコール系作動液。 【化１】 式中のＸは、１もしくは２個のニトロ基またはヒドロキ
シル基である。この水−グリコール系作動液中に配合さ
れる長鎖の脂肪酸と芳香族脂肪酸により密な吸着膜が形
成され、ころがり軸受寿命を延長できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ころがり軸受のピッチ
ング発生を抑制できる水−グリコール系難燃性作動液
（以下、「水−グリコール系作動液」という。）に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】油圧は産業界において生産性の向上に貢
献しているが、その中で高温の金属、電気スパーク、加
熱炉など火災の危険と共存する装置では、油圧作動油と
して難燃性作動油が用いられている。

【０００３】難燃性作動油のうち、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
ている転がり軸受の寿命低下である。含水系作動液を使
用した場合、鉱油、合成系作動油に比べ転がり軸受寿命
が大幅に低下し、軸受破損にいたり油圧システム全体の
正常な稼動を阻害する場合が多い。

【０００４】これら、軸受トラブルを防止するため油圧
機器の改良、付帯設備の設置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
型化したものに改良したりして使用している。また潤滑
不良の起こりやすい軸受部を強制潤滑するための特別な
作動油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、設備投資などは含水系作動油とりわけ、含水
系作動油の主流である水−グリコール系作動液の軸受寿
命が改善されれば特に必要のない処置である。

【０００５】一般に、水−グリコール系作動液は添加
剤、溶剤、増粘剤および水よりなっている。添加剤とし
ては、潤滑剤を約１〜３重量％、防錆剤を約１〜３重量
％、消泡剤が微量配合される。溶剤量としては約４０〜
５０重量％、増粘剤は作動油としての適正粘度を保つた
め約１０〜１５重量％、水は難燃性保持のため約３５〜
４５重量％配合される。

【０００６】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、ジプロピレ
ングリコールなどを挙げることができ、これらは、流動
点降下の機能を有すると伴に、各種添加剤の相溶性を増
す役割も含まれる。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、各種ＩＳＯ粘度グレードに
適合する作動液を得ることができる。水は難燃性維持の
ために必要不可欠のものである。このように典型的には
グリコール−ポリアルキレングリコール−水の三成分混
合系が水−グリコール系作動液の基油となっている。上
記基油に添加する潤滑剤としては、オレイン酸などの不
飽和脂肪酸、ラウリン酸、ステアリン酸などの飽和脂肪
酸、芳香族脂肪酸、ダイマー酸などのカルボン酸が挙げ
られる。防錆剤としては有機アミン、有機アミン誘導
体、カルボン酸アルカリ金属塩などが挙げられる。実際
上は前述のカルボン酸と有機アミンとの塩やカルボン酸
アルカリ金属塩を使用して潤滑剤と防錆剤の両者を兼ね
ることもある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらを使用
した水−グリコール系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もあるが、ころがり潤滑性に関し
ては十分ではない。実際、油圧ポンプ、モータに使用さ
れているころがり軸受のころがり寿命低下のため鉱油系
作動油の場合と比べてはるかに短時間で軸受破損を招来
するというトラブルがおこっている。

【０００８】本発明の目的は、水−グリコール系作動液
の優れた難燃性を損うことなく、かつ各種の要求性能も
損うことなく、ころがり軸受寿命を延長することができ
る均一溶液の水−グリコール系作動液を提供することで
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するために、鋭意研究を重ねた結果、ヒドロキシ
ル置換またはニトロ置換した単核芳香族脂肪酸またはそ
の塩を特定量配合することにより、水−グリコール系作
動液の有する各種性能を損なうことなく、転がり軸受寿
命を大幅に改善し得ることを見出し本発明を完成するに
至った。すなわち、本発明の要旨は、一般式

【化２】 （Ｘは、１もしくは２個のニトロ基またはヒドロキシル
基）で示される単核芳香族脂肪酸または、その塩を０．
０１〜０．１重量％配合してなる水−グリコール系作動
液に存する。

【００１０】本発明の組成物におけるころがり軸受寿命
延長剤として使用するヒドロキシル芳香族化合物は少な
くとも１〜２個の置換ヒドロキシル基を有する単核芳香
族脂肪酸である。好適なヒドロキシル芳香族脂肪酸の代
表例としてはｏ−ヒドロキシ安息香酸、ｍ−ヒドロキシ
安息香酸、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、２，４−ジヒドロ
キシ安息香酸、２，５−ジヒドロキシ安息香酸、３，４
−ジヒドロキシ安息香酸、３，５−ジヒドロキシ安息香
酸などが挙げられる。上記化合物は、塩にすることがで
きるがそのような塩としては上記化合物のアルカリ金属
塩、アミン塩がある。

【００１１】ニトロ芳香族化合物は少なくとも１〜２個
の置換ニトロ基を有する単核芳香族脂肪酸である。好適
なニトロ芳香族脂肪酸の代表例としてはｏ−ニトロ安息
香酸、ｍ−ニトロ安息香酸、ｐ−ニトロ安息香酸、３，
４−ジニトロ安息香酸、３，５−ジニトロ安息香酸など
が挙げられる。上記化合物は塩にすることができるがそ
のような塩としては、上記化合物のアルカリ金属塩、ア
ミン塩がある。

【００１２】また、ヒドロキシル基およびニトロ基を各
々１個を有する５−ニトルサリチル酸等も用いられる。

【００１３】これらの芳香族脂肪酸は本来非水溶性であ
るが水−グリコール系作動液は過剰の塩基を有している
ため容易に可溶し水−グリコール系作動液の性状に悪影
響しない。配合量は、水−グリコール系作動液中約０．
０１〜０．１重量％、好ましくは約０．０１〜０．０５
重量％である。少なすぎると効果があらわれず、多すぎ
ても効果が伸びず経済的に不利となるばかりか、潤滑性
の低下および耐食性の低下を招く。

【００１４】作動油の場合、使用環境はクローズドシス
テムであり、切削油、圧延油などの場合にみられるよう
な潤滑油添加剤の系外への持ち出しが全くなく初期の濃
度が維持される。過剰な添加はコスト的にもメリットが
ない。

【００１５】本発明の成分を特定割合で配合する基油
は、一般に用いられる水−グリコール系作動液で、約２
５〜５０％のグリコール類、約１０〜２０％の増粘剤、
約３５〜５０％の水から成る。これに油性剤、潤滑剤、
液相防錆剤、気相防錆剤、金属不活性剤、ＰＨ調整剤、
消泡剤、着色剤、その他の添加剤が含まれていても構わ
ない。

【００１６】増粘剤としては、通常ポリアルキレングリ
コールもしくはそのアルキルエーテル誘導体のようなポ
リエーテル型増粘剤が用いられ、その具体例としては、
多価アルコールのポリオキシアルキレンポリオール、例
えばニューポール７５Ｈ９００００（三洋化成品）など
のポリオキシアルキレングリコール、ニューポールＶ−
１０−Ｃ（三洋化成品）などのポリオキシアルキレント
リオール、特開昭５４−１０５６５３号記載のポリオキ
シアルキレンポリオール；ポリアミドのポリオキシアル
キレンポリオール例えば特公昭５１−４４２７５号記載
のポリオキシアルキレンポリオールおよびこれらの一種
以上の混合物をあげることができる。グリコール類とし
ては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ト
リエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロ
ピレングリコール、トリプロピレングリコール、ヘキシ
レングリコールなどのグリコール類およびこれらグリコ
ール類のモノアルキルエーテルが挙げられる。

【００１７】潤滑剤としては、オレイン酸などの不飽和
脂肪酸、ラウリン酸、ステアリン酸などの飽和脂肪酸、
芳香族脂肪酸、ダイマー酸などが挙げられる。

【００１８】防錆剤としては、有機アミン（モノエタノ
ールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミ
ン、ジエチレントリアミン、シクロヘキシルアミン、モ
ルホリン、１，４−ビス（２−アミノエチル）ピペラジ
ン、２−ヘプタデシル−１−（２−ヒドロキシエチル）
イミダゾリンなど）、有機アミン誘導体（上記アミンの
アルキレンオキシド付加物など）カルボン酸アルカリ金
属塩、シクロヘキシルアミンナイトライトなどが挙げら
れる。

【００１９】消泡剤としてはシリコン化合物の乳化物な
どが挙げられる。

【００２０】

【作用】作用については、明らかではないが、長鎖の脂
肪酸が金属表面上に単分子吸着し、その吸着分子間に芳
香族脂肪酸が入り込み、密な吸着膜を形成する。この状
態で、荷重がかかると単分子吸着膜の長鎖の部分が芳香
族脂肪酸の立体障害の影響で倒れることなく、その荷重
を保持するためと考えられる。

【００２１】

【実施例】以下に実施例および比較例を用いて本発明を
説明する。 実施例１〜７ 基油組成を表１に、表２に実施した試料液の組成を示し
た。これらの試料液は、下記の基油組成中に表２に記載
した芳香族脂肪酸を配合させたものである。配合量は、
特にことわらない限り重量％で示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】比較例１〜４ 水−グリコール系作動液をＷ／Ｇと略称し、Ａ，Ｂ，お
よびＣ，３種の市販のＷ／Ｇおよび表１の基油組成のも
の（芳香族脂肪酸無添加）を用いた。

【００２４】（ユニスチールころがり寿命試験）実施例
および比較例につきユニスチールころがり寿命試験機
（ＩＰ３０５／準拠）を用い、下記条件にてころがり寿
命を評価した。

【００２５】試験条件 回転数 １５００ｒｐｍ 荷重 ６６０ｌｂｓ テスト軸受 スラスト玉軸受 ＃２９１０Ｐ５
（ＮＡＣＨＩ） 試験片 ＳＵＪ−２ 標準品 試験ボール 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

【００２６】評価は、設定条件下、ワッシャ状の試験片
上で玉軸受を回転させた。運転を続けると試験片の軌道
上に疲労による摩耗の小孔すなわちピッチングが発生す
る。ピッチングが発生すると試験部に振動が発生するた
め、予め１．５Ｇ以上になると停止するように調整した
回転停止用振動計を作動させ試験機を停止させた。疲労
寿命時間（ｈｒ）はこのときまでの積算時間として求め
た。試験は５〜７回行ないデータを累積し、ワイブル確
率紙上にプロットして１０％寿命、５０％寿命を求め
た。

【００２７】

【表２】

【００２８】ところで、難燃性作動油は苛酷な条件下で
長時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、油圧モータのしゅう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（金
属材料、ゴムなど）との適合性も必要である。そこでベ
ーンポンプ耐久試験を行なった。

【００２９】ベーンポンプ耐久試験 実施例７について作動油としての適合性をポンプ実機試
験を実施して総合評価した。条件を表３に、結果を表４
に示す。

【００３０】

【表３】

【００３１】

【表４】

【００３２】正常な初期摩耗を経過した後摩耗量は飽和
している。カートリッジの変色やスラッジの付着などは
全く認められず、また作動油の一般性状（粘度、ｐＨ、
予備アルカリ度など）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（ＪＩ
Ｓ Ｋ ２２３４準拠）、及びゴム材質浸漬試験（ＪＩ
Ｓ Ｋ ６３０１準拠）においてもなんら問題なく作動
油として十分な適合性を有することが確認された。

【００３３】

【発明の効果】本発明の水−グリコール系作動液はその
成分にヒドロキシル置換、またはニトロ置換した単核芳
香族脂肪酸を配合させてあるため、潤滑性、特にころが
り軸受のピッチング発生を抑制できる。また、特にアル
カノールアミン、モルホリン、ＫＯＨなどの塩として配
合することにより、上記芳香族脂肪酸を水−グリコール
系作動液の基油に高温でより均一に溶解させるという効
果のみならず特定構造に起因して、少量配合にもかかわ
らずころがり軸受寿命を大幅に延長することができる。

【００３４】さらにこれらの配合は、水−グリコール系
作動液が本来備えている諸性能（難燃性、低温流動性、
金属適合性等）をなんら損なうものではないという効果
も有する。これにより、高圧使用が可能となるため装置
がコンパクト化される等二次的効果も大である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｍ 133:32） Ｃ１０Ｎ 30:00 Ｚ 8217−4Ｈ 40:02 40:08

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式 【化１】 （Ｘは、１もしくは２個のニトロ基またはヒドロキシル
   基）で示される単核芳香族脂肪酸または、その塩を０．
   ０１〜０．１重量％配合してなることを特徴とする水−
   グルコール系作動液。