JPH0826343B2 - 水―グリコール系作動液 - Google Patents

水―グリコール系作動液

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JPH0826343B2
JPH0826343B2 JP2224230A JP22423090A JPH0826343B2 JP H0826343 B2 JPH0826343 B2 JP H0826343B2 JP 2224230 A JP2224230 A JP 2224230A JP 22423090 A JP22423090 A JP 22423090A JP H0826343 B2 JPH0826343 B2 JP H0826343B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、難燃性作動油の一種である水−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記
す。)に関する。
〔従来の技術〕
油圧は産業界に広く取り入れられ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。
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
り軸受寿命の低下である。含水系作動油を使用した場
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働を阻害する場合が
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、付帯設備の設置で対応しているのが現状である。例
えば、油圧機器の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。また潤滑不良のお
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の軸受寿命が改善され
れば特に必要のない処置である。含水系作動油とりわけ
その主流である水−グリコール系作動液の軸受寿命延長
が望まれている。
水−グリコール系作動液についてはメーカ各社により
組成に違いがあるものの、現在市販されている水−グリ
コール系作動液は下記に示す組成を有する。
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
等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油を得
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など
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等が挙げられる。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
属塩を使用して油性向上剤と防錆剤の両者を兼ねること
もある。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、これらを使用した現状の水−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、転がり潤滑性に関しては十分ではない。すなわ
ち、油圧ポンプ、モータに使用されている転がり軸受の
転がり寿命低下のため鉱油系作動油の場合と比べてはる
かに短期間で軸受破損が招来するというトラブルがおこ
っている。
転がり軸受寿命低下を抑制するため、潤滑剤として高
分子量の長鎖二塩基酸またはその塩基により中和した生
成物を使用するといった技術が開示されている(特開平
1−318088号)。
しかし、この場合、高分子量長鎖二塩基酸またはその
塩基による中和生成物が基油に溶解しないこと、このた
め分散剤を必要とする等必ずしも水−グリコール系作動
液として満足されたものではない。
本発明が解決しようとする課題は、水−グリコール系
作動液の優れた難燃性を損なうことなく、かつ各種の要
求性能も損なうことなく、転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。
〔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、OH基を有する特定されたモノ−カルボン酸
と特定のアミノアルコールを特定量配合することによ
り、水−グリコール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(A)OH基を有する炭素数
8〜24のモノ−カルボン酸と(B)窒素原子に1又は2
個の低級アルキル基が置換したアミノアルコールとを含
有し、(A)と(B)との合計配合量が基油に対し0.1
〜5.0wt%であることを特徴とする水−グリコール系作
動液に存する。
本発明の(A)成分は、OH基を有する炭素数8〜24、
好ましくは10〜22、さらに好ましくは12〜22のモノ−カ
ルボン酸である。
炭素数が少な過ぎると油膜形成能に乏しく潤滑性が不
十分となる。また炭素数が多過ぎると相溶安定性が悪く
なる。
OH基の数は特に限定されないが、好ましくはフェノー
ル性のヒドロキシル基を1個有するのが良い。モノ−カ
ルボン酸は、飽和モノ−カルボン酸または不飽和モノ−
カルボン酸いずれであってもよい。
具体的には、2−ヒドロキシパルミチン酸、12−ヒド
ロキシステアリン酸、リシノレイン酸、ジヒドロキシス
テアリン酸、分子内にフェノール性のヒドロキシル基を
含有するヒドロキシアリールモノ−カルボン酸、例え
ば、ヒドロキシフェニルミリスチン酸、ヒドロキシフェ
ニルパルミチン酸、ヒドロキシフェニルステアリン酸、
ヒドロキシフェニルオレイン酸、ヒドロキシフェニルベ
ヘニン酸、ジヒドロキシフェニルパルミチン酸、トリヒ
ドロキシフェニルステアリン酸、ヒドロキシジメチルフ
ェニルステアリン酸、ヒドロキシノニルフェニルステア
リン酸、ヒドロキシメトキシフェニルパルミチン酸、ヒ
ドロキシメトキシフェニルステアリン酸およびトリヒド
ロキシステアリン酸などを挙げることができる。これら
は単独または混合物の形で使用できる。
これら(A)成分は、本来水溶性でないため水−グリ
コール系作動液の基油とは相溶しえない。このため、こ
の(A)成分を水−グリコール系作動液の潤滑剤として
使用するためには水溶性化しうる形にする必要がある。
さらに好ましくは、水溶性化されたものがさらに優れた
潤滑性を示すことである。
本発明の(B)成分は、窒素原子に1又は2個の低級
アルキル基が置換したアミノアルコールである。すなわ
ち、(B)成分は、(A)成分を中和して塩の形とな
る。塩の形にすることによりOH基を有するモノ−カルボ
ン酸が水溶性化係合となり、水−グリコール形作動液の
基油等と安定に相溶することとなる。
低級のアルキル基は、炭素数1〜5、好ましくは炭素
数1〜4であり、アミノアルコール中、1または2個有
する。
炭素数が多過ぎると(A)成分を中和しても水−グリ
コール系作動液の基油とは相溶しない。
具体的には、(1)式で表されるN,N−ジメチルエタ
ノールアミン、 (2)式で表されるN,N−ジエチルエタノールアミン、 (3)式で表されるN,N−ジブチルエタノールアミン、 (4)式で表されるN−メチルエタノールアミン、 CH3−NH−C2H4−OH (4) (5)式で表されるN−メチルジエタノールアミン、 等を用いることができる。
窒素原子に1又は2個の低級アルキル基が置換したア
ミノアルコールが(A)成分と反応し、塩を生成する為
水溶化傾向を生じることは前述した通りである。しか
し、この生成した塩がさらに優れた転がり軸受寿命を延
長させることの理由については明らかではないが、これ
は(A)成分と(B)成分の特定構造に起因すると思わ
れ、その塩が金属表面に稠密に吸着したためであると推
測される。
したがって(A)成分としてラウリン酸やオレイン酸
を用いても、あるいは(B)成分としてモノエタノール
アミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンや
アルカリ金属塩を用いても水−グリコール系作動液基油
との相溶性は問題はないものの転がり軸受の寿命延長効
果は認められない。
(A)成分と(B)成分の合計添加量は基油に対し、
約0.1〜5.0wt%、好ましくは約0.5〜2.5wt%である。
(A)成分と(B)成分の各々の添加量は約0.05〜2.
5wt%であり、(A)成分と(B)成分は同じ添加量と
なることが好ましい。
(A)成分と(B)成分は基油に添加されると、塩を
形成する。
(A)成分と(B)成分を予め反応させ、中和生成物
を得た後、基油に約0.1〜5.0wt%で添加してもよい。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メリットがない。
本発明の(A)成分と(B)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、前記のとおり約25〜50%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。
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1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
およびこれらのグリコール類のモノアルキルエーテルが
挙げられる。
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、ダイマー酸などが挙げられる。
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
サイド付加物など)、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あげられる。
消泡剤としてはシリコン化合物の乳化物などがあげら
れる。
〔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OH基を
有する特定のモノ−カルボン酸を配合させてあるため、
潤滑性、特に転がり軸受のピッチング発生を抑制でき
る。
また、さらに窒素原子に1又は2個の低級アルキル基
が置換したアミノアルコールを配合させてあるため、上
記モノ−カルボン酸を水−グリコール系作動液の基油に
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、上記モノ−カルボン酸と反応して塩を形成し、
少量配合にもかかわらず、転がり軸受の軸受寿命を大幅
に延長することができる。
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。
以下に実施例および比較例を用いて説明する。
〔実施例〕
実施例1〜10 第1表に実施した試料液の組成を示した。
実施例1〜7、9および10は(A)成分および(B)
成分を各々基油(X)に配合したものであり、実施例8
は、(A)成分と(B)成分の反応生成物を基油(X)
に配合したものである。
基油の組成は次の通りである。
〔比較例〕 水−グリコール系作動液をW/Gと略称し、A,BおよびC3
種の市販のW/Gを用いた。
比較例4はラウリル酸と本発明の(B)成分であるN
メチルジエタノールアミンを、比較例5は、ラウリル酸
とモノエタノールアミンとを実施例で用いた基油に配合
した。
〔ユニスチール転がり寿命試験〕
実施例および比較例につきユニスチール転がり寿命試
験機(IP305/75T準拠)を用い、下記条件にて転がり寿
命を評価した。
試験条件 回転数 1500rpm 荷重 660 1bs テスト軸受 スラスト玉受 #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 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
計を作動させて試験機を停止させた。疲労寿命時間(h
r)はこの時までの積算時間として求めた。
試験は5〜7回行いデータを累積し、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。
実施例1,7および比較例1のワイブルプロット図を第
1図に示した。
また、実施例および比較例の10%寿命および50%寿命
を第1表に示した。
実施例は比較例に比べて50%寿命において約2倍から
約6倍の値を示し、優れた転がり軸受寿命を示した。
ところで、難燃性作動油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った。
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。結果を第2表に示した。
供試ポンプ 油研工業製 PV2R2−26 ベーンポンプ 試験条件 回転数 1200rpm 吐出圧 250kgf/cm2 油温 50℃ 油量 50 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)変化もごくわずかであり十分な適合性をを
示した。
同時に実施した金属材質浸漬試験(JIS K 2234準
拠)、及びゴム材質浸漬試験(JIS 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。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例1,7および比較例1のユニスチール転
がり寿命試験により得られた結果をワイブル確率紙にプ
ロットしたものである。 図中1は実施例1,2は実施例7を3は比較例1を示す。 横軸は寿命時間(hr)を縦軸は累積破損率(%)を示
す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)OH基を有する炭素数8〜24のモノ−
    カルボン酸と(B)窒素原子に1又は2個の低級アルキ
    ル基が置換したアミノアルコールとを含有し、(A)と
    (B)との合計配合量が基油に対し0.1〜5.0wt%である
    ことを特徴とする水−グリコール系作動液。
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