JPH09249889A - 潤滑油 - Google Patents

潤滑油

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JPH09249889A
JPH09249889A JP8060832A JP6083296A JPH09249889A JP H09249889 A JPH09249889 A JP H09249889A JP 8060832 A JP8060832 A JP 8060832A JP 6083296 A JP6083296 A JP 6083296A JP H09249889 A JPH09249889 A JP H09249889A
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誠二 畠中
Noboru Michitani
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高粘度指数、優れた潤滑性、低温流動性およ
び熱安定性を有し、ゴム材、特にニトリル系ゴム材が劣
化しにくい生分解性のある潤滑油を提供すること。 【解決手段】 ジメチロールC5−C7アルカンと混合モ
ル比10/90〜50/50の飽和および不飽和C10
20直鎖脂肪酸から得られる合成エステルであり、40
℃における動粘度が20〜40cSt、粘度指数が120
以上、かつ流動点が−30℃以下である合成エステルを
含む潤滑油。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、作動油、エンジン
油および塑性加工油等として使用されるのに適した潤滑
油、詳しくはジメチロールアルカンと飽和および不飽和
直鎖脂肪酸混合物から得られる合成エステルを含む潤滑
油に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から作動油、エンジン油および塑性
加工油等の潤滑油として使用されている合成エステルに
はジエステル系およびヒンダードエステル系があり、こ
れらの潤滑油は一般に低粘性、低温流動性、熱安定性お
よび潤滑性等に優れていることおよび高粘度指数を有す
ることが要求されている。
【0003】しかしながら、ジエステル系潤滑油および
ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ネオ
ペンチルグリコールを用いたヒンダードエステル系潤滑
油を使用する場合、かかる特性を得るためには脂肪酸の
炭素原子数を10以下にする必要があり、それに伴い当
該潤滑油を適用する機器のホース、パッキンおよびシー
ル材に使用されるニトリル系ゴムに顕著な劣化が生じ問
題となっている。また、金属腐食性(特に銅、銅合金)
も問題となっている。
【0004】このような問題の解決手段として、特開平
7−224289号公報ではペンタエリスリトールと混
合重量比80/20〜50/50のC6−C14直鎖飽和
モノカルボン酸およびC6−C10分岐飽和モノカルボン
酸の酸成分とにより合成されたエステル潤滑油が開示さ
れている。しかしながら、かかるヒンダードエステル潤
滑油においても、脂肪酸として比較的低分子量のものを
使用しているため、ニトリル系ゴムの使用に悪影響を及
ぼしたり、金属を腐食し、十分な上記特性を有するには
至っていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は高粘
度指数、優れた潤滑性、低温流動性および熱安定性を有
し、ゴム材、特にニトリル系ゴム材が劣化しにくく、更
には天然に産する脂肪酸を使用した生分解性のある潤滑
油を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はジメチロールC
5−C7アルカンと混合モル比10/90〜50/50の
飽和および不飽和C10−C20直鎖脂肪酸から得られる合
成エステルであり、40℃における動粘度(JIS−K
−2283に基づく)(以下、単に「粘度」とする)が
20〜40cSt、粘度指数(JIS−K−2283に基
づく)が120以上、かつ流動点が−30℃以下である
合成エステルを含む潤滑油に関する。
【0007】本発明においては、エステルの脂肪酸の炭
素鎖を短くすることなく、エステルの粘度および流動点
を下げることを試み、ジメチロールC5−C7アルカンと
一定混合比の飽和および不飽和C10−C20直鎖脂肪酸と
のエステルがかかる要求を満たすことを見いだした。
【0008】本発明において用いられるジメチロールC
5−C7アルカンとしては、例えば、2,2−ジメチロー
ルペンタン、2,2−ジメチロールヘキサン、2,2−ジ
メチロールヘプタンおよびこれらの混合物等が挙げら
れ、好ましくはジメチロールペンタンおよびジメチロー
ルヘプタン、特に好ましくはジメチロールヘプタンであ
る。アルカンの炭素原子数が5より少ないと低流動性に
欠けることとなり、7より多いとコスト的に高価とな
り、実用的には不向きとなる。
【0009】飽和C10−C20直鎖脂肪酸としては、例え
ば、カプリン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシ
ル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、
ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキ
ン酸等が挙げられ、これらの2種以上の混合物を用いて
もよく、好ましくはラウリン酸、ミリスチン酸である。
飽和脂肪酸および不飽和脂肪酸どちらにおいても炭素原
子数が10より少ないとニトリル系ゴムおよび金属(特
に銅、銅合金)に悪影響を及ぼし、20より多いと流動
性が悪くなる。
【0010】不飽和C10−C20直鎖脂肪酸としては不飽
和結合、例えば、二重結合および/または三重結合を1
個以上、好ましくは1〜2個有するC10−C20直鎖脂肪
酸であれば制限されず、シス体またはトランス体どちら
であってもよい。例えば、オレイン酸、ウンデシレン
酸、エライジン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキド
ン酸およびステアロール酸等が挙げられ、好ましくはオ
レイン酸、リノール酸であり、またこれらの混合物を用
いてもよい。
【0011】脂肪酸として上記の直鎖および不飽和脂肪
酸の混合物を用いることにより、ジメチロールアルカン
の2つの水酸基を異なる脂肪酸でエステル化した分子が
生成され、エステル分子の対称性が崩れるため、低温に
おいて分子の結晶化が起こりにくくなり、流動点は低下
すると考えられる。
【0012】これら飽和C10−C20直鎖脂肪酸および不
飽和C10−C20直鎖脂肪酸の混合モル比は10/90〜
50/50が好ましく、さらに好ましくは30/70〜
40〜60である。混合脂肪酸中、飽和脂肪酸比率が1
0モル%未満であると、エステル中の二重結合が多くな
り熱安定性が悪くなる。一方、飽和脂肪酸比率が50モ
ル%を越えると流動点が上がり所望の値が得られず低温
流動性が悪化して極寒の地での使用に耐えられなくなっ
たり、潤滑性および粘度指数が低下し問題となる。
【0013】本発明の潤滑油に含まれる合成エステル
は、このような混合脂肪酸を上述のジメチロールアルカ
ンで既知の方法によりエステル化させることによって得
られる。その方法としては、例えば、180〜280℃
にて3〜8時間、ジメチロールヘプタンと脂肪酸混合物
を還流させる方法が挙げられる。
【0014】このようにして得られたエステルは40℃
における粘度が20〜40cSt、好ましくは25〜35c
St、粘度指数が120以上、好ましくは130〜18
0、かつ流動点は−30℃以下が好ましい。
【0015】40℃における粘度について20cSt未満
であると潤滑性能が低下することとなり、40cStを越
えると寒冷地における油圧機器の低温始動性が悪化す
る。粘度指数が120未満であると温度による粘度変化
が大きくなり、特に加圧下においては固化傾向が現れ問
題となる。
【0016】流動点の測定はJIS−K−2269に基
づき行っているが、ここでは液体を冷却していったとき
固化する温度を示している。かかる流動点が−30℃よ
り高くなると、極寒の地で屋外にて使用する機器に適用
した場合、流動性が悪くなり結晶化する傾向が大きくな
り問題となる。
【0017】本発明の潤滑油には上記合成エステルが1
0〜100重量%、好ましくは70〜100重量%含ま
れる。すなわち、本発明においては上記合成エステルを
単独でそのまま用いてもよいし、他の基油、例えば、鉱
物油等と混合して用いてもよい。
【0018】また、従来から潤滑油に添加されるいかな
る添加剤、例えば、酸化防止剤、防錆添加剤、清浄分散
剤、耐荷重添加剤、粘度指数向上剤および金属不活性剤
等を添加して用いてもよい。以下、本発明を実施例によ
りさらに詳しく説明する。
【0019】
【実施例】
(アルコールの選定)下記アルコールとオレイン酸との
エステルを以下のように製造し、それの40℃での粘度
および流動点を測定した。これら結果を原料モル比率と
ともに表1に示す。 NPG(ネオペンチルグリコール) DMH(2,2−ジメチロールヘプタン) DMP(2,2−ジメチロールペンタン) CHDM(シクロヘキサンジメタノール) (エステルの製造方法)上記各種アルコールとオレイン
酸を表1に示すモル比で反応機に仕込み、180〜28
0℃で脱水反応(エステル化)を行いエステルを製造し
た。反応率は98%以上であった。
【0020】
【表1】
【0021】この結果より、ジメチロールヘプタンまた
はジメチロールペンタンを用いたエステルが好ましい流
動点を有し、粘度に関しても最も好ましい範囲内の値を
有することが明らかとなった。
【0022】実施例1〜5および比較例1〜3 ラウリン酸とオレイン酸とのモル比を表2に示されるよ
うに100/0〜0/100に変化させた混合物を調製
し、脂肪酸として該混合脂肪酸を、アルコールとしてジ
メチロールヘプタンを用いたこと以外、上述の方法と同
様にして、これら脂肪酸とジメチロールヘプタンとのエ
ステルA〜Hを製造した。原料モル比を表2に示す。
【0023】(混合比による粘度、流動点および粘度指
数の変化)エステルA〜Hの原液の40℃における粘
度、流動点および粘度指数を測定した。これらの結果を
以下の表2に示す。
【0024】
【表2】
【0025】これらの結果より、ラウリン酸が10〜5
0モル%のとき、すなわちオレイン酸が90〜50モル
%のとき、流動点は最も下がり、粘度および粘度指数に
関しても最も好ましい範囲内にあることがわかった。
【0026】(熱安定性評価)また、飽和脂肪酸混合に
よるエステルの熱安定性効果を評価するため、エステル
A、D、GおよびHそれぞれの原液50gを、100時
間、200時間および300時間150℃にて加熱し、
それぞれの時間経過後の40℃における粘度を測定し
た。その結果を表3に示す。
【0027】
【表3】
【0028】これらの結果よりラウリン酸含量が増加す
るにつれてエステルの粘度増加は減少する、すなわち熱
安定性は上昇することが明らかとなった。混合脂肪酸中
の不飽和脂肪酸比率が90モル%を越えると粘度変化率
が著しく高くなり、熱安定性および使用時の始動性が悪
化し問題となる。これらからエステルの熱安定性の悪化
(熱性劣化)は不飽和脂肪酸二重結合の何等かの関与、
例えば、酸化および重合等が原因であると考えられ、脂
肪酸にラウリン酸等の飽和脂肪酸を混合することが熱性
劣化に伴う粘度増加をある程度抑制できることを示唆す
るものである。
【0029】(潤滑性評価)シェル式特殊高速四球試験
機(1800rpm、30kgf、30分間:神鋼造機(株)
社製)により室温にてエステルAおよびDの原液を用い
たときの摩耗こん径を測定して潤滑性を評価した。ま
た、エステルDに関してはその原液を(財)機械振興協
会にて実際のポンプに適用し、カムリングおよびベーン
の摩耗量を測定して潤滑性を評価した。その試験条件は
温度50℃、エステル量45リットル、圧力14Mp
a、回転速度1500rpm、運転時間100時間であっ
た。なお、これらの試験においては既存エステルとして
トリメチロールプロパントリオレエートについても測定
した。上記摩耗こん径の測定結果については表4に示
し、上記摩耗量の測定結果については表5に示す。
【0030】
【表4】
【0031】
【表5】
【0032】シェル式特殊高速四球試験において、エス
テルDについては既存エステルより優れた潤滑性が確認
された。エステルAについては油膜切れを起こし測定不
能であった。ポンプ試験においても、エステルDの摩耗
量は既存エステルの1/2以下であり、優れた潤滑性が
示された。
【0033】(ゴム材浸漬試験)エステルDのゴム材に
対する影響を調べるため、JIS−K−6301に準
じ、100℃のエステルDの原液に中ニトリルの断片を
168時間浸漬し、浸漬前と比較した。なお、ペンタエ
リスリトールテトラアルキレート(アルキル鎖は炭素原
子数が8および/または10である。以下、「PET
A」とする。)についても調べた。これらの結果を表6
に示す。
【0034】
【表6】
【0035】この結果より、本発明の潤滑油をニトリル
系ゴム材料のものに適用しても実用上問題ないことがわ
かった。
【0036】(生分解性評価)(財)日本食品分析セン
ター多摩研究所にてCEC L−33−T−82L「Bio
degradability of Two-Stroke Cycle Outboard Engine
Oil in Water」により、エステルDの生分解性を評価し
た。結果を表7に示す。なお、エコマーク認定基準は生
分解率66.7%以上である。
【0037】
【表7】
【0038】この結果より、生分解性にも優れているこ
とが明らかとなった。
【0039】
【発明の効果】本発明により、高粘度指数、優れた潤滑
性、低温流動性および良好な熱安定性を有する潤滑油を
容易に提供できる。また、本発明の潤滑油はゴム材、特
にニトリル系ゴムを劣化させにくく生分解性があり環境
性にも優れている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C10N 30:06 30:08 40:08 40:24 40:25

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ジメチロールC5−C7アルカンと混合モ
    ル比10/90〜50/50の飽和および不飽和C10
    20直鎖脂肪酸から得られる合成エステルであり、40
    ℃における動粘度が20〜40cSt、粘度指数が120
    以上、かつ流動点が−30℃以下である合成エステルを
    含む潤滑油。
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