JPS5821958B2 - 水↓−グリコ−ル系不燃性作動液 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水−グリコール系不燃性作動液（以下水−グリ
コール系作動液と称す）に関するものである。

さらに詳しくは特定のポリオキシアルキレン誘導体を含
有する耐金属摩耗性にすぐれた水−グリコール系作動液
に関するものである。

従来から油圧装置には鉱油系作動液が用いられており、
現在でも最も一般的な作動液として広く使用されている
。

しかしながらこの鉱油系作動液は、耐金属摩耗性にすぐ
れている反面、製鉄所などの装置のように発火源の多い
工場の油圧システムに使用する°と火災の危険性があり
、このような工場では近年徐々に不燃性作動液に置き換
えられる傾向にある。

・ 不燃性作動液としては大別してリン酸エステル系、
Ｗ１０エマルジョン系および水−グリコール系の３系統
がある。

これらのうちリン酸エステル系は耐金属摩耗性は良好で
あるが、高価である、廃液処理がむずかしいなどの欠点
がある。

またＷ１０エマルジョン系は安価であるが製品が分離し
易い、耐金属摩耗性が不足する、バクテリアが発生し易
いなどの欠点があげられている。

一方水−グリコール系作動液はそのすぐれた耐燃性と水
溶群安定性、および比較的安価であるこ）となどの特徴
により最も注目されている。

しかしながら、これまでの水−グリコール系作動液は、
耐金属摩耗性が十分でなく、このために油圧機器の摩擦
部分を摩耗させるだけでなく摩耗により生じた金属粉か
作動液中に混入して作動液自体の混１濁劣化が促進され
種々のトラブルを発生する。

例えば工場の油圧システムに広く使われているベーンポ
ンプについて述べると、鉱油系作動液から水−グリコー
ル系作動液に切換えられる場合、ごく特殊な場合には水
−グリコール系作動液用の特殊加工を施したカムリング
とベーンが使用されるが、通常の場合は鉱油系作動液を
対象としたカムリングとベーンがそのまま水−グリコー
ル系作動液を対象として使用される。

この場合に、これまでの水−グリコール系作動液では油
温５０℃、圧カフ０に？／ｃｆ１１以下の緩和な使用条
件下でも比較約款い軸受鋼よりなるカムリングの摩耗が
著るしく、極端なものではわずか数時間ポンプを運転し
ただけでカム−リングが１０００〜以上摩耗する。

一方軸受鋼より硬い高速鋼よりなるベーンの摩耗は小さ
いが、ベーンの先端にはスラッジが著しく付着する傾向
がある。

これらの摩耗により生じた金属粉またはスラッジがフィ
ルターの目づまりを引き起こしたり、作動液中に混入し
て作動液を混濁させたりする。

またこれら金属粉やスラッジが酸化反応の触媒として働
き作動液の劣化を促進させ、その結果として金属摩耗が
更に進行するなど種々のトラブルを生ずる。

このように従来の水−グリコール系作動液には金属摩耗
を生じ易い欠点があるが、これは従来の水−グリコール
系作動液の潤滑性不足に起因する。

この潤滑性不足を解消させるため、従来使用されている
多価アルコール系ポリオキシアルキレンポリオールの潤
滑性改良や、種々の添加剤例えば油性向上剤、酸化防止
剤、防錆剤、金属イオン封鎖剤などを添加する方法が提
案されているが、未だ完全に潤滑性不足という欠点を解
消したものは得られていない。

本発明者等はこの欠点を解消させるべく種々研究を重ね
た結果本発明を完成した。

すなわち、本発明は水およびグリコールを多量成分とす
る作動液において少量成分として下記一般式（１）で示
されるポリアルキレンポリアミンにエチレンオキサイド
およびプロピレンオキサイドから選ばれるアルキレンオ
キサイドを附加して得られる形の分子量がｔｏ、ｏｏｏ
〜２００，０００のポリオキシアルキレン誘導体ａを含
有することを特徴とする水−グリコール系作動液である
。

一般式 ％式％（１） （式中：Ｒは炭素数２または３のアルキレン基でありｎ
は２〜５の整数である。

）／ 一般式（１）におけるＲはエチレン基、プロピレン基あ
るいはトリメチレン基が挙げられる。

ｎは２〜５、好ましくは３〜５の整数である。

本発明において一般式（１）で示される化合物としては
ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テト
ラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンなど
のポリエチレンポリアミン、これら以外のポリエチレン
イミン、およびジプロピレントリアミンなどのポリプロ
ピレンポリアミンがあげられる。

これらのうちでオキシアルキレン誘導体の潤滑性を考慮
すると好ましくはｎが３以上のポリエチレンポリアミン
である。

一方ｎがあまり太きすぎると、必要な粘度の水−グリコ
ール系作動液を与えるためにはオキシアルキレン誘導体
の使用量を多くするか、またはオキシアルキレン誘導体
の分子量を大きくする必要がある。

従って好ましいポリアルキレンポリアミンはｎ ＝ ３
〜５のポリエチレンポリアミンとくに好ましくはペンタ
エチレンへキサミンである。

一般式（１）において、ｎが２未満のポリアルキレンポ
リアミンたとえばエチレンジアミン、プロピレンジアミ
ンの場合は十分な潤滑性を有するポリオキシアルキレン
誘導体かえられない。

本発明に使用されるポリアルキレンポリアミンのポリオ
キシアルキレン誘導体（以下、ポリオキシアルキレン誘
導体と称す）の構成単位であるオキシアルキレン鎖部分
は通常オキシエチレン単位とより高級なオキシアルキレ
ン単位の少くとも１種とから構成されるものである。

上記のより高級なオキシアルキレン単位を構成するため
に用いられるより高級なアルキレンオフサイドとしては
、たとえばプロピレンオキサイド、１．２−．２．３−
または１，３−ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラ
ン、スチレンオキサイドなどがあげられる。

ポリオキシアルキレン鎖部分の結合の仕方はオキシエチ
レン単位とより高級なオキシアルキレン単位の少なくと
も１種とがランダムな配列になっていても、またブロッ
ク的な配列（好ましくはランダムな配列）になっていて
もよい。

ポリオキシアルキレン鎖部分のオキシエチレン単位とよ
り高級なオキシアルキレン単位との重量割合は、本発明
において使用されるポリオキシアルキレン誘導体が、常
温において液状である方が取り扱いやすく、さらに水溶
性もしくは水−グリコールに溶解することが必要である
ため比較的重要な点となり目的にあわせて通常５０：５
０から９０：１０好ましくは６０ ：４０から８５：１
５の範囲で選択される。

ポリオキシアルキレン誘導体の分子量は、その少量の使
用で十分な粘度の水−グリコール系作動液を与えるもの
であること、毒性の少ないものであることが要望される
ことから分子量は大きい方が好ましいが、あまり大きす
ぎると固体になりやすく溶解困難となり、また普通に行
われているアルキレンオキサイド付加方法では製造不可
能であるため平均分子量は通常ｔｏ、ｏｏｏ〜２００．
０００好ましくは１５，０００〜１５０，０００である
。

ポリオキシアルキレン誘導体の製造方法としては、出発
物質に通常の方法でアルキレンオキサイドを付加させる
方法が工程が簡単で好ましいが、場合によってはまずポ
ＩＪ ｒルキレンポリオールを作っておき、該ポリオー
ルの末端水酸基を、塩化亜鉛のような脱水剤の４在下で
ハロゲン化水素を作用させるか、五塩化燐、三塩化燐、
三臭化燐、三沃化燐を直接作用させる等の方法でハロゲ
ン化して、これにポリアルキレンポリアミンのアミン基
を反応させる方法などで製造することも可能である。

いずれの場合も、ポリアルキレンポリアミンのアミン基
のすべてにポリオキシアルキレン鎖を結合させる必要は
なく、目的用途に応じて未連結のアミノ基を残しておい
てもよい。

本発明の水−グリコール作動液は、前記方法によって製
造されたポリオキシアルキレン誘導体を従来の水−グリ
コール系作動液で有効成分として使用されているポリオ
キシアルキレンポリオール（多価アルコールのポリオキ
シアルキレン誘導体やポリアミドのポリオキシアルキレ
ン誘導体）の代りに、全部または一部（全ポリオキシア
ルキレン誘導体中通常５０重量係以上）使用することに
より容易に製造することができる。

本発明に係る水−グリコール系作動液の各種成分の使用
割合は次のようである。

水−グリコール作動液の処方の１例 （１）水 約３５〜５０チ（重量）（２）
前述のポリオキシル アルキレン誘導体 約１２〜１７係 （３）流動点降下剤または 粘度調整剤 約２５〜５０係 （４）油性向上剤 約 １〜１０係（重量）（
５）防錆剤 約０．１〜５係 （６）ｐＨ調整剤 Ｏ〜 ２％（７）消泡
剤 Ｏ〜１係 （８）酸化防止剤 ０〜２係（９）着色剤
０〜０．１係 （１０）金属イオン封鎖剤 Ｏ〜ｏ、 １％α９
鉱油分離剤 Ｏ〜 ５％上記処方例にお
いて流動点降下剤または粘度調整剤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、トリプロピレングリコー
ル、などのようなグリコール類が挙げることができる。

油性向上剤としては脂肪族または芳香族カルボン酸（例
えば、カプリル酸、オレイン酸、ダイマー酸、安息香酸
、ジメチル安息酸等）およびこれらカルボン酸のアルカ
リ金属塩等を挙げることができる。

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、■、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）イミダシリン等）
、有機アミン誘導体（上記アミンのアルキレンオキサイ
ド付加物等）、前述の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ド等が挙げられる。

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。

ｐＨ調整剤としては上述のような有機アミンやアルカリ
金属の水酸化物を挙げることができ、場合によっては油
性向上剤または防錆剤と兼用することもある。

消泡剤として通常シリコン化合物の乳化物等が挙げられ
る。

酸化防止剤としてはベンゾトリアゾール、メルカプトベ
ンゾイミダゾール、メルカプトベンゾチアゾール等が挙
げられる。

着色剤としては塩基性染料、酸性染料等が挙げられる。

金属イオン封鎖剤としては例えばエチレンジアミン４酢
酸、ジエチ二；シ÷アミン５酢酸、ジエチレントリアミ
ン５； リウム、ジエチレントリアミン５酢酸
銅等のアミノカルボン酸およびその誘導体（特に金属塩
）、グルコン酸ナトリウム、酒石酸等のオキシカルボン
酸またはその誘導体（特に金属塩）等があり、これら化
合物の単独または混合物を使用することができる。

鉱油分離剤としてはＨＬＢの低い界面活性剤たとえばオ
クタツールなどのアルコール、ポリプロピレングリコー
ルなどを使用することができる。

本発明において使用されるポリオキシアルキレコン誘導
体はまたエマルジョンタイプの作動液の潤滑剤としても
使用することが可能である。

本発明の水−グリコール系作動液はその中に含有されて
いるポリオキシアルキレン誘導体が多くの窒素と多くの
オキシアルギレン鎖を有しているｊことから金属表面へ
の吸着を促進し従来のポリオキシアルキレンポリオール
の欠点であった潤滑性の不足、耐金属摩耗性の不足を蓄
しく改善することができる。

しかも耐燃性、水溶性、粘度特性、消泡性、せん断安定
性などの水−グリコール不作・動液に要求される一般特
性をそこなうことがな′い。

さらに長時間使用しても混濁しないという特長がある。

本発明の水−グリコール系作動液は製鉄所の熱間圧延設
備や各種加熱炉の開閉、ダイカストマシシン等の各種プ
レス機械、ホットコイルのコンベアーやクレーン、フォ
ークリフト等の油圧装置のベーンポンプおよびギヤーポ
ンプの作動にきわめて有効である。

本発明におけるポリオキシアルキレン誘導体のシ代りに
ポリアミドのポリオキシアルキレン誘導体の場合は製造
が複雑で手間がかかりややこしい。

またエチレンジアミンのポリオキシアルキレン誘導体の
場合は本発明のポリオキシアルキレン誘導体より窒素の
数及びポリオキシアルキレン鎖の数。

が少いため摩擦係数が大きくなる。

以下に実施例をもって説明を加えるが、本発明はこれに
限定されるものではない。

実施例中の部は重量部を示す。

実施例 （１）ポリオキシアルキレン誘導体の作成Ａ、ペンタエ
チレンへキサミン（分子量２３２）２３．２．９苛性力
ＩＪ６．５＆とを耐圧反応器に入れ窒素を通じつつ１０
０〜１１０℃で脱水を行い次いで減圧下で１００〜１１
０℃に保ち、水を系外に取り出す。

ついで８０〜９０℃に保ちエチレンオキサイド８０重量
部およびプロピレンオキサイド２０重量部の混合物６５
００ｇを徐々に圧入してアルキレンオキサイドの圧力が
なくなるまで重合させる。

淡黄色粘稠液状のポリオキシアルキレン誘導体６５３１
が得られこれを本発明に使用するポリオキシアルキレン
誘導体Ａ（水酸基価１０．４、平均分子量約４３０００
）とする。

Ｂ、上記Ａにおいて混合アルキレンオキサイドの圧入量
を７５００．９とした以外は同様に行ってポリオキシア
ルキレン誘導体７５３８＆を得、これを本発明に使用す
るポリオキシアルキレン誘導体Ｂ（水酸基価９．４、平
均分子量約４８０００）とする。

Ｃ０上記Ａにおいて、トリエチレンテトラミン（分子量
ｔ４６）１４．６ｇ、苛性カリ４Ｉを使用し、混合アル
キレンオキサイドの圧入量を４０００ｇとした以外は同
様に行ってポリオキシアルキレン誘導体４０１８ｇを得
、これを本発明に使用するポリオキシアルキレン誘導体
Ｃ（水酸基価１３．５平均分子量約２５０００）とする
。

Ｄ、エチレングリコールにエチレ重量中サイドア５重量
係およびプロピレンオキサイド２５重量部の混合物を反
応させて得られる市販のポリオキシアルキレングリコー
ルを参考重合体Ｄ（平均分子量１５０００）とする。

Ｅ、グリセリンにエチレンオキサイド６５重量部および
プロピレンオキサイド３５重量条理合物を反応させ得ら
れる市販のポリオキシアルキレングリコールを参考重合
体Ｅ（平均分子量２３０００）とする。

） ポリオキシアルキレン誘導体の性能評価（１）で作
成した本発明で使用されるポリオキシアルキレン誘導体
Ａ〜Ｃと従来から市販されている参考重合体Ｄ、および
Ｅの金属潤滑性についての評価結果を第１表に示す。

金属潤滑性はシェル高速四球型摩擦試験機を使用し、本
発明のポリオキシアルアルキレン誘導体参考重合体とも
５係水溶液について回転数６０ Ｏｒｐｍ、荷重４０．
６０，８０．１００ＫＰの条件で摩擦係数μを測定した
。

第１表より明らかなように本発明に使用するポリオキシ
アルキレン誘導体Ａ−Ｃは参考重合体り、Ｅに比べ、す
ぐれた金属潤滑性を具備している。

） 水−グリコール系作動液の作成 （１）で作成したポリオキシアルキレン誘導体Ａ〜Ｃお
よび参考重合体り、Ｅを使用して第２表で示した処方（
ｉ−ｖ）により水−グリコール系作動液を作成した。

（４ン 水−グリコール系作動液の性能評価−１（３
）で作成した作動液をＡＳＴＭ Ｄ２８２２−７０Ｔに
準じてポンプテストを行った結果を第３表に示す。

なお、測定装置、条件は次のとおりである。＜ａ）
油圧ポンプ・・・ビッカース社製Ｖ−１０４−Ｅ型ベー
ンポンプ （ｂ） 油量・・・４０ノ （ｃ） レリーフバルブ設定圧力・・・７０に９／ｃ
ＩＩｌ（ｄ） 回転数・・４２０Ｏｒｐｍ （ｅ） ポンプ入口温度・・・５０℃ 第３表より明らかなように本発明の水−グリコール系作
動液（処方１〜■）は参考品（処方■〜■）に比べてカ
ムリング摩れが少なくベーン先端のスラッジの付着もほ
とんど認められず、また、テスト液の外観変化もなく良
好であった。

（５）水−グリコール系作動液の性能評価−２（３）に
示した処方■および処方■の作動液について（４）と同
一条件にて長時間（１００，２５０゜５００時間）ポン
プテストを行った結果を第４表に示す。

第４表より明らかなように本発明の水−グリコール系作
動液は参考品に比べ長時間ポンプテストを行ってもカム
リング摩耗が少なく、かつスラッジの付着がほとんどな
かった。

（６） 水−グリコール系作動液の性能評価−３（３）
に示した処方１の作動液について１０５Ｋｐ／ｃｌにて
ポンプテストを行った結果を第５表に示す。

テスト条件はレリーフバルブ設定圧力を１０５ Ｋｙ／
ｃｒ！とした以外（４）と同じである。

注：スラッジ付着状態およびテスト液の外観の判定は（
４）と同じである。

第５表より明らかなように本発明の水−グリコール系作
動液は１０５に９／ｃｒＩの圧力においてもカムリング
摩耗が少なくかつ短時間に飽和状態に達していることが
わかり、またベーン先端のスラッジの付着量も少なく、
またテスト油の外観変化もなく良好であった。

実施例 ２ （１）ポリオキシアルキレン誘導体の作成■ トリプロ
ピレンテトラミン（分子量１８８）ｔｓ、ｓＩｉ、苛性
カリ４．８．！ｉｌ、ＥＯ／ＰＯ（８０／２０重量比）
混合物４８００．！？を用いポリオキシアルキレン誘導
体Ａの場合と同様な反応を行って淡黄褐色粘稠液状物４
８２（ｌを得た。

ポリオキシアルキレン誘導体■（水酸基価１０．５、平
均分子量３２１００）とする。

＠ ジエチレントリアミン（分子量１０３）１０．３．
９苛性カリ４． Ｏ、！９ ＥＯ／ＰＯ（８０／２０重
量比）混合物４０００Ｆを用い同様に反応を行って淡黄
褐色粘稠液状物４０１０．９を得た。

ポリオキシアルキレン誘導体０（水酸基価１０．１、平
均分子量２７８００）とする。

の ペンタエチレンへキサミン（分子量２３２）２３、
：ｌ苛性カリ１．２ 、！ｉｉ’ ＥＯ／ＰＯ（８０／
２０重量比）混合物１２０１を用い同様の反応を行って
黄褐色粘稠液状物１２２０．！ｉ’を得た。

ポリオキシアルキレン誘導体Ｏ（水酸基価３９．８、平
均分子量１ｔ３００）とする。

Ｏポリオキシアルキレン誘導体０１２：ｌ。

苛性カリ１．７．９．ＥＯ／ＰＯ（８０／２０重量比）
混合物１６７８，９を用い同様の反応を行って淡黄褐色
粘稠液状物ｔｓｏｏｙを得た。

ポリオキシアルキレン誘導体０（水酸基価４．５、平均
分子量９９７００）とする。

■ ポリオキシアルキレン誘導体ｏ１２２Ｉ、苛性カリ
３．７．！９、ＥＯ／ＰＯ（８０／２０重量比）混合物
３６７８ｇを用い同様の反応を行って淡黄褐色粘稠液状
物３８００．ｌｉ’を得た。

ポリオキシアルキレン誘導体３（水酸基価２．６、平均
分子量１７２６００）とする。

（２）ポリオキシアルキレン誘導体の性能評価上記ポリ
オキシアルキレン誘導体を第１，２および３表と同様の
性能試験を行った結果を第６．７および８表に示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水およびグリコールを多量成分とする作動液におい
   て少量成分として下記一般式（１）で示されるポリアル
   キレンポリアミンにエチレンオキサイドおよびプロピレ
   ンオキサイドから選ばれるアルキレンオキサイドを附加
   して得られる形の分子量が１０．０００〜２００，００
   ０のポリオキシアルキレン誘導体ａを含有することを特
   徴とする水−グリコール系不燃性作動液。 一般式 ％式％（１） （式中、Ｒは炭素数２または３のアルキレン基であり、
   ｎは２〜５の整数である。 ）２ ａのポリオキシアルキレン鎖がオキシエチレン基
   とオキシプロピレン基とから構成されたものである特許
   請求の範囲第１項記載の水−グリコール系不燃性作動液
   。 ３ ポリアルキレンポリアミンがペンタエチレンへキサ
   ミンである特許請求の範囲第１あるいは２項に記載の水
   −グリコール系不燃性作動液。