JPH09100481A

JPH09100481A - 潤滑油

Info

Publication number: JPH09100481A
Application number: JP24548695A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Takahashi; 厚志高橋; Toru Kurabayashi; 徹倉林; Masahiro Yokota; 正浩横多
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 1997-04-15

Abstract

(57)【要約】【課題】潤滑油の低温流動性及びゴム膨潤性の改良。【解決手段】下記一般式（１）で示されるジエステル
の１種以上を主成分とする潤滑油。但し、式（１）においてＲ¹及びＲ²は同一または異なる
炭素数２〜６の直鎖若しくは分岐状のアルキル基を表
し、Ｒ³及びＲ⁴は同一または異なる炭素数５〜１５の直
鎖若しくは分岐状のアルキル基を表す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、潤滑油に関する。
詳しくは特定の構造のジエステルを用いた冷凍機等の低
温領域での使用に適した潤滑油に関する。

【０００２】

【背景技術】合成潤滑油は石油鉱物系油に比較して一般
に高温安定性、耐熱性、スラッジ溶解性、低揮発性等に
優れ、近年、潤滑油用組成物として多くの種類が提案さ
れて、その使用量を伸ばしている。冷凍機等の低温雰囲
気において潤滑油の低温流動性は極めて重要な特性であ
る。合成潤滑油の中で、低温流動性に優れるものはシリ
コン系潤滑油や合成エステル系潤滑油等に代表される。
シリコン系潤滑油は古くから低温流動性に優れることが
知られているが、長期間使用するとシリコン成分が少量
のスラッジや金属等の付着物になり、潤滑性に支障をき
たした。値段も高価なため、経済的に不利であることか
ら、最近合成エステル系潤滑油が注目されている。一
方、低温流動性に優れる合成エステル系潤滑油の構成成
分である公知の潤滑剤用合成エステルとして、ネオペン
チル型ポリオールのオレイン酸エステルが広く利用され
ている。しかし、この合成エステルは、低温流動性を十
分には満足するものではなく、しかも分子内に不飽和結
合を有するために長期間使用する間に酸化劣化し、粘度
と酸価の安定性に問題があった。このポリオールエステ
ルの問題に関して、オレイン酸の代わりに高級飽和脂肪
酸を使用したエステルの検討もなされたが、流動点が高
くなり低温流動性に問題があった。さらに分岐鎖を有す
る飽和脂肪酸を代わりに使用した研究は特開平４−１６
４９９３号公報や特開平５−１７７８７号公報で開示さ
れ、低温特性が改善されるものの十分とは言えず、耐熱
性や耐加水分解性の問題があった。

【０００３】これらポリオールエステルとは別にジエス
テルに関する合成潤滑油の研究も盛んである。ジエステ
ルは他の合成エステルと比較して流動点が低く、高潤滑
性および添加剤付与効果が大きいという特長があり、製
造コスト的にも有利である。一方、ジエステルは分子量
を小さくすると低温流動性が良くなるものの引火点が低
くなって危険であり、分子量を大きくすると流動点を高
くする傾向にあり、良好な低温流動性のジエステルを得
難かった。そこで、ジエステルの特長を生かすべく、妥
当な分子量設計等の工夫がなされた。しかしながら、こ
のジエステルの工夫にも関わらず、ジエステルによって
低温流動性を満足する潤滑油を提供することは難しく、
耐ゴム膨潤性にも問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した通り冷凍機等
の低温雰囲気で使用される潤滑油用合成エステルは、潤
滑油の要求である低温流動性及び耐ゴム膨潤性を満足す
るものではなかった。本発明の目的は合成ジエステルの
中から、低温雰囲気の使用に適した潤滑油組成物を見い
だすことである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決するために鋭意検討した結果、側鎖を有する２，
２−ジアルキル置換−１，３−プロパンジオールを必須
成分とする合成ジエステルが該課題を満足することを知
り本発明に至った。すなわち、本発明の要旨は以下の通
りである。（Ｉ）下記一般式（２）で示されるジエステル１種類以
上を主成分とする潤滑油であり、（但し、式（２）においてＲ¹及びＲ²は同一または異な
る炭素数２〜６の直鎖若しくは分岐状のアルキル基を表
し、Ｒ³及びＲ⁴は同一または異なる炭素数５〜１５の直
鎖若しくは分岐状のアルキル基を表す。）（II）請求項１に記載された式（２）で、Ｒ³とＲ⁴の
合計に対して直鎖状アルキル基の占める割合が６０モル
％以上であるジエステルを主成分とする潤滑油。

【０００６】本発明の詳細を以下に記載する。最初に本
発明で用いられる必須成分である２，２−ジアルキル置
換−１，３−プロパンジオールについて説明する。前述
した通りに２，２−ジアルキル置換−１，３−プロパン
ジオールのアルキル基側鎖は炭素数２〜６の単一または
異なるアルキル基である。ここで、アルキル基はエチル
基、ブチル基、プロピル基、ペンチル基およびヘキシル
基から選ばれる。これらのうち、２，２−ジエチル−
１，３−プロパンジオール（以下、ＤＭＰと略記す
る）、２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオ
ール（以下、ＤＭＨと略記する）、２−ペンチル−２−
プロピル−１，３−プロパンジオールおよび２−ブチル
−２−ヘキシル−１，３−プロパンジオールが好まし
く、その中でもＤＭＰとＤＭＨが特に好ましい。これら
の中から１種類もしくは２種類以上を任意に選択でき
る。アルキル基の炭素数が２未満の場合はエステル結合
が切れ易くなり他に、流動点を下げる効果が小さくな
る。また、その炭素数が６を超える場合はエステル化反
応時間がかかるだけでなく、エステル基による潤滑性の
効果も小さくなる。

【０００７】本発明のジエステルの特性が損なわれない
範囲で、上記の２，２−ジアルキル置換−１，３−プロ
パンジオール以外の飽和脂肪族ジオールを必要に応じて
加えることができる。例えば、エチレングリコール、
１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、
１，３−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、
１，５−ペンタンジオール、３−メチルペンタンジオー
ル、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、２，２，
４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール、１，９−
ノナンジオール、２−メチル−１，８−オクタンジオー
ル、ネオペンチルグリコール、１，６−ヘキサンジオー
ル、１，４−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シ
クロヘキサンジオール、ジプロピレングリコール、ポリ
プロピレングリコール等のジオール類が好ましく用いら
れる。これらの中でも１，９−ノナンジオール、２−メ
チル−１，８−オクタンジオール、ネオペンチルグリコ
ール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキ
サンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジオール、
ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコールが
特に好ましい。

【０００８】次に本発明に使用される飽和脂肪族一塩基
酸について説明する。飽和脂肪族一塩基酸（以下、脂肪
酸と略記）は直鎖状飽和脂肪族一塩基酸（以下、直鎖脂
肪酸と略記する）と分岐鎖を有する脂肪族一塩基酸（以
下、分岐脂肪酸と略記する）から選択することができ、
必要に応じては全脂肪酸に対して１０モル％以下、好ま
しくは５モル％以下のシクロヘキサンカルボン酸等の脂
環式一塩基酸を加えても良い。上限値を超えるとジエス
テルの流動点が高くなったり、粘度指数が小さくなった
りして何れも好ましくない。本発明の潤滑油用ジエステ
ルで使用される脂肪酸は炭素数が５〜１５、好ましくは
８〜１２の直鎖若しくは分岐脂肪酸である。脂肪酸の炭
素数が５未満では耐熱性が悪くなり粘度指数も小さくな
る。また、その炭素指数が１５を超えると粘度が大きく
なり流動点が高くなる。直鎖脂肪酸の全脂肪酸に対する
比率が上昇するにつれ、粘度指数が上昇する。従って、
粘度指数を重視する用途においては直鎖脂肪酸の比率を
６０モル％以上、より好ましくは８５モル％以上の割合
であることが望ましい。

【０００９】直鎖脂肪酸の具体例として、カプロン酸、
ヘプタン酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、
ウンデカン酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン
酸、ペンタデカン酸、パルミチン酸の直鎖状脂肪酸であ
る。これら直鎖脂肪酸の中から１種類以上を選ぶことが
できる。これらの中でもカプリル酸、ペラルゴン酸、カ
プリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、トリデカン酸、
ミリスチン酸、ペンタデカン酸が特に好ましい。

【００１０】分岐脂肪酸の具体例としては、２−エチル
酪酸、２−エチルペンタン酸、３−エチルペンタン酸、
２，２，４−トリメチルペンタン酸、２−メチルヘキサ
ン酸、３−メチルヘキサン酸、５−メチルヘキサン酸、
２−エチルヘキサン酸、３，５−ジメチルヘキサン酸、
２，４−ジメチルヘキサン酸、２，２−ジメチルヘキサ
ン酸、３，５，５−トリメチルヘキサン酸、２−エチル
ヘプタン酸、２−メチルヘプタン酸、３−メチルヘプタ
ン酸、４−メチルヘプタン酸、２−プロピルヘプタン
酸、，２，２−ジメチルヘキサン酸、２−プロピルペン
タン酸、３，５，５−トリメチルヘキサン酸、２−メチ
ルオクタン酸、２−エチルオクタン酸、３−メチルオク
タン酸、２−メチルデカン酸、２−エチルデカン、２−
ブチルオクタン酸等の分岐脂肪酸を挙げることができ
る。この中から１種類以上の脂肪酸を選ぶことができ
る。これらの中でも２−メチルヘキサン酸、３−メチル
ヘキサン酸、５−メチルヘキサン酸、２−エチルヘキサ
ン酸、３，５−ジメチルヘキサン酸、２，２−ジメチル
ヘキサン酸、２−エチルヘプタン酸、２−メチルヘプタ
ン酸、３−メチルヘプタン酸、４−メチルヘプタン酸、
４−メチル−２−プロピルヘキサン酸、２，２−ジメチ
ルヘキサン酸、３，５，５−トリメチルヘキサン酸、２
−メチルオクタン酸、２−エチルオクタン酸、３−メチ
ルオクタン酸、２−メチルデカン酸、２−エチルデカン
酸が好ましい。より好ましくは２−エチルヘキサン酸、
４−メチル−２−エチルヘプタン酸、２−プロピルヘプ
タン酸、４−メチル−２−プロピルヘキサン酸が特に良
い。

【００１１】本発明に用いる潤滑剤用ジエステルに使用
される分岐脂肪酸で該ジエステルが特長を損なわない範
囲に於いて、分岐脂肪酸を主成分とした混合分岐脂肪酸
も好適に使用することが出来る。すなわち、イソヘキサ
ン酸、イソヘプタン酸、イソオクタン酸、イソノナン
酸、イソデカン酸、イソウンデカン酸、イソドデカン
酸、イソステアリン酸等が挙げられて、好ましくは、イ
ソオクタン酸、イソノナン酸、イソデカン酸、イソウン
デカン酸およびイソドデカン酸を使用することが好まし
い。また、潤滑油用ジエステルの特性を損なわない範囲
で、安息香酸等の芳香族一塩基酸を使用しても構わな
い。

【００１２】製造方法について触れる。本発明の潤滑油
用ジエステルは２，２−ジアルキル置換−１，３−プロ
パンジオールと直鎖脂肪族酸のエステル化反応によって
得ることができる。エステル化反応は公知の手法で行わ
れる。エステル化触媒および減圧操作の有無は特に制限
されない。合成されたジエステルは精留後に、脱酸、水
洗等の一般的な精製工程を経ることができる。

【００１３】本発明で用いられるジエステルは潤滑油と
して使用する場合には全潤滑油の３５〜９０重量％の範
囲が好ましい。ジエステル以外の基油成分として鉱油、
αーオレフィンオリゴマー、他の合成油等の公知の化合
物を４０重量％以下添加することができる。更に、耐磨
耗、耐荷重性用添加剤として、トリブチルホスフェー
ト、トリフェニルホスフェート、トリデシルフォスファ
イト、トリブチルホスファイト等を０．１〜２．０重量
％、酸化防止剤として、２，６ージーｔ−ブチルー４ー
メチルフェノール等のフェノール系酸化防止剤、フェニ
ルーαーナフチルアミン等のアミン系酸化防止剤を０．
０５〜２．０重量％、分散剤として、アルケニルコハク
酸イミド、ベンジルアミン系分散剤等を０．０５〜１．
０重量％、粘度指数向上剤として、ポリメタクリレー
ト、スチレンーブタジエン共重合体等を１〜３０重量
％、流動点硬化剤として、ポリメタクリレート、シリコ
ン系化合物を２．０重量％以下、消泡剤として、シリコ
ン系化合物を１重量％以下、腐食防止剤として、ベンゾ
トリアゾールを０．５％以下、金属清浄剤として、カル
シウムスルフォネート、マグネシウムスルフォネート等
を１％以下添加することができる。本発明の潤滑油を冷
凍基油として使用する際に用いられる冷媒としては、
１，１，２，２−テトラフルオロエタン、１，１，１，
２−テトラフルオロエタン、１，１−ジフルオロエタ
ン、トリフルオロメタン、モノクロロジフルオロメタ
ン、１ークロロー１、１ージフルオロエタン、等の水素
含有フロン、トリクロロモノフルオロメタン、ジクロロ
ジフルオロメタン、モノクロロトリフルオロメタン、モ
ノクロロペンタフルオロメタン、等の水素非含有フロ
ン、またはこれら２種以上の混合物が挙げられるが、環
境問題の面から水素含有フロンを用いるのが好ましく、
特に１，１，１，２−テトラフルオロエタンが好まし
い。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を具体的に
説明するが、本発明はこれらによって限定されるもので
はない。本文中、実施例および比較例中に示された潤滑
油用ジエステルの物性測定は以下の通り行った。［物性測定］（１）粘度指数測定ＪＩＳＫ−２２８３に準じてジエステルの粘度指数
（ＶＩ）を求めた。（２）流動点測定ＪＩＳＫ−２２６９に準じてジエステルの流動開始点
を求めた。（３）耐ゴム膨潤性ＪＩＳＫ−６３０１に準じてジエステルのゴム膨潤性
を求めた。

【００１５】

【実施例】

（製造例）２Ｌの四つ口フラスコに、２−エチルヘキサ
ン酸８００ｇ（５．５５モル）とＤＭＨ４００ｇ（２．
５０モル）を仕込み、これに攪拌装置、温度計、窒素吹
き込み管および冷却管付き油水分離器を装着した。エス
テル化触媒としてｐ−トルエンスルフォン酸２ｇを加え
た。２００ｍｌ／ｍｉｎの流量で窒素を流し、２００℃
で３時間後２２０℃で３時間反応させた後、さらに４０
ＫＰａ（３００Ｔｏｒｒ）で２時間減圧して過剰の２−
エチルヘキサン酸を７６ｇ抜き出して反応を終了した。
反応終了後、２０ｗｔ％ＫＯＨ水溶液にて中和し、水洗
後に分液操作を３回繰り返し、精留して本発明の潤滑油
用ジエステルを得た。

【００１６】（実施例１〜９）この潤滑油用ジエステル
の流動点、粘度指数およびゴム膨潤性の測定結果を表１
に実施例１として示した。次に実施例１と同様にして
原料の種類及び混合比を変え反応を行い、各種ジエステ
ルを合成し、実施例２〜９とした。

【００１７】（比較例１〜４）本発明の２，２−ジアル
キル置換−１，３−プロパンジオールと脂肪酸からなる
潤滑剤用ジエステルに該当しない合成エステルについ
て、製造例と同様に合成し、物性を測定することで比較
例とし、その結果を表１に示した。比較例の内容につい
て簡単に以下に示す。比較例１、２、３及び４はアルコ
ールが本発明の範囲外である。比較例２は酸が本発明の
範囲外である。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１中の略号は以下の通りである。ＤＭＨ：２ーブチルー２ーエチルー１，３ープロパンジ
オール（チッソ（株）製）ＤＭＰ：２，２−ジエチル−１，３−プロパンジオール
（チッソ（株）製）ＨＤ：１，６−ヘキサンジオール（宇部興産（株）製）ＮＰＧ：ネオペンチルグリコール（三菱ガス化学（株）
製）ＰＥ：ペンタエリスリトール（広栄化学工業（株）製）２ＥＨＳ：２−エチルヘキサン酸（チッソ（株）製）ＩＨＳ：イソヘプタン酸（日産化学（株）製）ＩＮＳ：イソノナン酸（東洋合成工業（株）製）ＤＳ：カプリン酸（日本油脂（株）製）ＭＳ：ミリスチン酸（日本油脂（株）製）Ｃ18Ｓ：オレイン酸（日本油脂（株）製）実施例からわかる様に本発明の潤滑油用ジエステルは極
めて低い流動点であり、ゴム膨潤性にも優れる。かつ、
直鎖脂肪酸からなるジエステルを多く含む本発明の潤滑
油用ジエステルは低温特性に加えて粘度指数も高くなっ
ている。

【００２０】本発明が上記の優れた結果を発現した理由
は、必ずしも明かではないが次のように推定する。本発
明の合成エステルの構成成分である２，２−ジアルキル
置換−１，３−プロパンジオールと脂肪酸から得るエス
テルは側鎖に無極性アルキル基を有する。このアルキル
基が関係している。特に炭素数の多い２，２−ジアルキ
ル置換−１，３−プロパンジオールの嵩高いアルキル基
が強く関与していると考えられる。すなわち、合成ジエ
ステルにおいて、これら側鎖アルキル基はエステル間で
分子間力の阻害効果があり、低温に於いてもエステル分
子同士が集まり難いために低温流動性に優れると思われ
る。この側鎖は低温でも流動性をもたせる性質と同時
に、分子量を大きくしても粘度が急に大きくならない性
質を与える。したがって、本発明のジエステルは高分子
量でも潤滑油組成として流動性を有することができ、高
分子量になるにつれて温度による粘度変化を受け難くな
り、結果として粘度指数を高くする。また、２，２−ジ
アルキル置換−１，３−プロパンジオールのもつ炭素数
２以上の側鎖は、その側鎖を有する炭素から隣接炭素一
つ置いたエステル結合を保護すると考えられる。このた
めに、本発明のジエステルは対物潤滑性と同時にゴム分
子への接近をしがたくなる。したがって、潤滑性と耐ゴ
ム膨潤性を同時に可能にしたジエステルとなったと思わ
れる。

【００２１】

【発明の効果】本発明の潤滑油は低温流動性と耐ゴム膨
潤性に優れた特定のジエステルを使用したため、冷凍機
等の低温領域での使用に適した実用上有用な潤滑油であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記一般式（１）で示されるジエステル
の１種以上を主成分とする潤滑油。但し、式（１）においてＲ¹及びＲ²は同一または異なる
炭素数２〜６の直鎖若しくは分岐状のアルキル基を表
し、Ｒ³及びＲ⁴は同一または異なる炭素数５〜１５の直
鎖若しくは分岐状のアルキル基を表す。
【請求項２】請求項１に記載された式（１）で、Ｒ³
とＲ⁴の合計に対して直鎖状アルキル基の占める割合が
６０モル％以上であるジエステルを主成分とする潤滑
油。