JPWO2008038571A1 - 油圧作動油組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
油圧回路内にはポンプ、制御弁、油圧シリンダーなどに金属−金属や金属−ゴム(樹脂)などの摺動部分が存在する。このような油圧回路に用いられる油圧作動油には、これら摺動部分における耐摩耗性、耐焼付き性、摩擦低減性など摩擦特性が良好であることが求められる。
また、近年油圧作動システムはますます高性能化されており、高速で精密な制御を行うためにスプール弁などにより油圧システムの流量、方向などを制御するケース、更にはサーボバルブを装着するケースが多くなっている。このようなスプール弁やサーボバルブの性能は、油圧作動油中にスラッジが発生すると大幅に低下してしまうため、使用される油圧作動油には、優れた摩擦特性と同時に、スラッジの生成を抑制できる耐スラッジ性に優れる油圧作動油が強く求められるようになっている。
さらに、省エネルギー指向の観点から、摺動部における抵抗を軽減することにより、損失エネルギーの低減や油温上昇の抑制など油圧作動油の高性能化が求められるようになってきた。
そこで、ZnDTPを用いない、いわゆる非亜鉛系摩耗防止剤を用いた油圧作動油の検討がなされている。
例えば、ZnDTPの代わりに、芳香族リン酸エステル,亜リン酸エステル及びそのアミン塩、チオホスフェート、β−ジチオホスホリル化プロピオン酸化合物などを摩耗防止剤として配合した油圧作動油が提案されている(例えば、特許文献1、2及び3参照)。
しかしながら、これらの油圧作動油においては、耐スラッジ性(スラッジ抑制性)、耐摩耗性などの摩擦特性を十分に満たしているとは言えず、油圧作動システムの高性能化及び省エネルギー化に対応可能な油圧作動油としては、未だ改善の余地がある。
しかし、これらの油圧作動油においても、耐スラッジ性(スラッジ抑制性)、耐摩耗性などの摩擦特性を十分に有するものとは言えない。
したがって、油圧作動油に要求され、省エネルギー性、熱安定性(耐スラッジ性)、耐摩耗性、耐焼付き性(耐スカッフィング性)、さらには水分離性及び摺動部分の摩擦低減性などを、バランスよく満たしているものは見出せないのが現状である。
すなわち、本発明は、
(A)重量平均分子量が1万〜5万のポリメタクリレート系粘度指数向上剤1〜20質量%と
(B)酸アミド化合物0.005〜5質量%と
(C)(c−1)一般式(II−1)
で表される酸性亜リン酸エステル系化合物0.005〜5質量%と,
(D)多価アルコールエステル、アルカノールアミン、硫化オレフィン、及びチオカーバメイト化合物の中から選ばれる少なくとも1種0.005〜5質量%を配合してなる油圧作動油組成物、及び
[2] さらに、(E)酸性リン酸エステル系化合物のアミン塩及び一般式(IV)
本発明の油圧作動油組成物に用いられる基油は、硫黄分が0.03質量%未満、飽和分が90質量%以上、粘度指数が80以上及び40℃における絶対粘度が1〜1000mPa・sであることを要する。
当該基油の硫黄分が0.03質量%以上であったり、飽和分が90質量%未満であると、酸化安定性が悪く、酸価の上昇やスラッジの生成が生じると共に、非鉄金属に対する腐食性が大きくなり、本発明の効果が充分に発揮されない。硫黄分は、好ましくは0.02質量%以下であり、より好ましくは0.01質量%以下である。また、飽和分は、好ましくは95質量%以上であり、より好ましくは
98質量%以上である。
なお、前記硫黄分は、JIS K 2541に準拠して測定した値であり、飽和分は、ASTM D 2007に準拠して測定した値である。
さらに、当該基油の粘度指数が80未満であると、高温時の粘度が低くなって、潤滑性能が低下するおそれがあり、一方低温時には粘度が高くなり、ポンプの吸込み不良が生じる場合がある。低温から高温までの使用可能温度領域を広くする観点から、粘度指数は100以上が好ましく、120以上がより好ましい。
なお、前記粘度指数は、JIS K 2283に規定される「石油製品動粘度試験方法」に準拠して測定した値である。
当該基油としては、前記性状を有するものであれば、鉱油及び合成油のいずれも用いることができる。この鉱油や合成油の種類、その他については特に制限はなく、鉱油としては、例えば、溶剤精製、水添精製などの通常の精製法により得られたパラフィン基系鉱油、中間基系鉱油又はナフテン基系鉱油などが挙げられる。
また、合成油としては、例えば、ポリブテン、ポリオレフィン〔α−オレフィン(共)重合体〕、各種のエステル(例えば、ポリオールエステル、二塩基酸エステル、リン酸エステルなど)、各種のエーテル(例えば、ポリフェニルエーテルなど)、さらにはスラックワックスやGTL WAXの異性化物などが挙げられる。
本発明においては、基油として、上記鉱油を1種用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。また、上記合成油を1種用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。さらには、鉱油1種以上と合成油1種以上とを組み合わせて用いてもよい。
なお、この重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ−(GPC)法により測定したポリスチレン換算の値である。
本発明において、分散型ポリメタクリレートを用いる場合は、特に制限はないが、例えばメタクリレートとエチレン性不飽和結合を有する含窒素単量体との共重合体を挙げることができる。
前記エチレン性不飽和結合を有する含窒素単量体としては、ジメチルアミノメチルメタクリレート、ジエチルアミノメチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、2−メチル−5−ビニルピリジン、モルホリノメチルメタクリレート、モルホリノエチルメタクリレート、N−ビニルピロリドン及びこれらの混合物等が挙げられる。
本発明の油圧作動油組成物においては、(A)成分のポリメタクリレート系粘度指数向上剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その配合量は、組成物全量を基準で、1〜20質量%の範囲で選定される。当該配合量が1質量%未満では、粘度指数向上効果が充分に発揮されず、一方、20質量%を超えると、その量の割には効果の向上が認められない。
この(A)成分の配合量は、好ましくは1〜15質量%であり、より好ましくは2〜10質量%である。
H2N(CH2CH2NH)nH (I)
(式中nは、平均値が2〜6の数を示す。)
で表されるポリエチレンポリアミンとの縮合反応生成物が挙げられる。
これらの中で、総炭素数18の分岐脂肪酸であるイソステアリン酸が好ましい。
本発明においては、これら(B)成分の酸アミド化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。当該(B)成分の配合量は、組成物全量基準で、0.005〜5質量%の範囲であり、好ましくは0.01〜5質量%、より好ましくは0.02〜3質量%である。
前記一般式(II−1)におけるR1は水素原子又は炭素数1〜18の炭化水素基であり、またR2は炭素数1〜18の炭化水素基である。炭素数1〜18の炭化水素基としては、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜18のアルケニル基、炭素数6〜18のアリ−ル基、炭素数7〜18のアラルキル基などを挙げることができる。前記アルキル基及びアルケニル基は直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよく、その例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基,sec−ブチル基、tert−ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種オクチル基、各種デシル基、各種ドデシル基、各種テトラデシル基、各種ヘキサデシル基、各種オクタデシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アリル基、プロペニル基、各種ブテニル基、各種ヘキセニル基、各種オクテニル基、各種デセニル基、各種ドデセニル基、各種テトラデセニル基、各種ヘキサデセニル基、各種オクタデセニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基などが挙げられる。
炭素数6〜18のアリール基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基などが挙げられ、炭素数7〜18のアラルキル基としては、例えばベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、メチルベンジル基、メチルフェネチル基、メチルナフチルメチル基などが挙げられる。
R1及びR2の合計炭素数は3〜36の範囲が好ましく、したがって、R1及びR2は、その合計炭素数が3〜36の範囲にあるように、それぞれ適当な基を選ぶのがよい。
酸性リン酸モノ及びジエステルとしては、例えばモノ(ジ)n−プロピルアシッドホスフェート、モノ(ジ)−n−ブチルアシッドホスフェート、モノ(ジ)−2−エチルヘキシルアシッドホスフェート、モノ(ジ)デシルアシッドホスフェート、モノ(ジ)ラウリルアシッドホスフェート、モノ(ジ)トリデシルアシッドホスフェート、モノ(ジ)ミリスチルアシッドホスフェート、モノ(ジ)パルミチルアシッドホスフェート、モノ(ジ)ステアリルアシッドホスフェート、モノ(ジ)オレイルアシッドホスフェートなどが挙げられる。
一般式(II−2)におけるR3は、前記一般式(II−1)におけるR1と同じであり、一般式(II−2)におけるR4前記一般式(II−1)におけるR2と同じである。また、R3及びR4の合計炭素数についても、一般式(II−1)における酸性リン酸エステル化合物の場合と同じである。
一般式(II−2)の酸性亜リン酸エステル化合物としては、例えば、モノ(ジ)−2−エチルヘキシルハイドロジェンホスファイト、モノ(ジ)−デシルハイドロジェンホスファイト、モノ(ジ)−ドデシルハイドロジェンホスファイト(モノ(ジ)−ラウリルハイドロジェンホスファイト)、モノ(ジ)−オクタデシルハイドロジェンホスファイト(モノ(ジ)−ステアリルハイドロジェンホスファイト)、モノ(ジ)−9−オクタデセニルハイドロジェンホスファイト(モノ(ジ)−オレイルハイドロジェンホスファイト)、モノ(ジ)−フェニルハイドロジェンホスファイトなどが挙げられる。
この(D)成分の多価アルコール部分エステルにおいて、原料となる多価アルコールとしては、特に制限はないが、脂肪族ポリオールが好ましく、例えば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、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコールなどの二価アルコール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパンなどの三価アルコール、ジグリセリン、トリグリセリン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、マンニット、ソルビットなどの四価以上の多価アルコールを挙げることができる。
部分エステルにおけるエステル結合の数については、少なくとも一つの水酸基が残存していればよく、特に制限はない。エステル結合を構成するヒドロカルビル基としては、炭素数が6〜20のアルキル基又はアルケニル基が好ましく、例えば各種のヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、ヘキセニル基、オクテニル基、デセニル基、ドデセニル基、テトラデセニル基、ヘキサデセニル基、オクタデセニル基などを挙げることができる。
当該(D)成分の多価アルコールの部分エステルは一種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
R5−Sa−R6 ・・・・・(III)
(式中、R5は炭素数3〜20のアルケニル基、R6は炭素数3〜20のアルキル基又はアルケニル基を示し、aは1〜8の整数を示す。)
で表される化合物を挙げることができる。この化合物は、炭素数3〜20のオレフィン又はその二〜四量体を硫黄、塩化硫黄などの硫化剤と反応させることによって得られ、該オレフィンとしては、プロピレン、イソブテン、ジイソブテンなどが好ましい。
本発明においては、この(D)成分の硫化オレフィンは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらのアルカノールアミンは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
例えば、メチレンビスジブチルジチオカーバメイト、メチレンビスジオクチルジチオカーバメイト、メチレンビストリデシルジチオカーバメイトなどを好ましく挙げることができる。これらのチオカーバメイト化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
モノ置換アミンの例としては、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、ベンジルアミンなどを挙げることができ、ジ置換アミンの例としては、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ジラウリルアミン、ジステアリルアミン、ジオレイルアミン、ジベンジルアミンなどを挙げることができ、トリ置換アミンの例としては、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリオクチルアミン、トリラウリルアミン、トリステアリルアミン、トリオレイルアミン、トリベンジルアミンなどを挙げることができる。さらにアルカノールアミン、例えばステアリル・モノエタノールアミン、デシル・モノエタノールアミン、ヘキシル・モノプロパノールアミン、ベンジル・モノエタノールアミン、フェニル・モノエタノールアミン、トリル・モノプロパノールアミン、ジオレイル・モノエタノールアミン、ジラウリル・モノプロパノールアミン、ジオクチル・モノエタノールアミン、ジヘキシル・モノプロパノールアミン、ジブチル・モノプロパノールアミン、オレイル・ジエタノールアミン、ステアリル・ジプロパノールアミン、ラウリル・ジエタノールアミン、オクチル・ジプロパノールアミン、ブチル・ジエタノールアミン、ベンジル・ジエタノールアミン、フェニル・ジエタノールアミン、トリル・ジプロパノールアミン、キシリル・ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミンなどを挙げることができる。
これらのアミン化合物は、1種を単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。
で表される化合物であって、トリアリールホスフェート、トリアルキルホスフェート、トリアルキルアリールホスフェート、トリアリールアルキルホスフェート、トリアルケニルホスフェートなどがあり、例えば、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、ベンジルジフェニルホスフェート、エチルジフェニルホスフェート、トリブチルホスフェート、エチルジブチルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、ジクレジルフェニルホスフェート、エチルフェニルジフェニルホスフェート、ジ(エチルフェニル)フェニルホスフェート、プロピルフェニルジフェニルホスフェート、ジ(プロピルフェニル)フェニルホスフェート、トリエチルフェニルホスフェート、トリプロピルフェニルホスフェート、ブチルフェニルジフェニルホスフェート、ジ(ブチルフェニル)フェニルホスフェート、トリブチルフェニルホスフェート、トリヘキシルホスフェート、トリ(2−エチルヘキシル)ホスフェート、トリデシルホスフェート、トリラウリルホスフェート、トリミリスチルホスフェート、トリパルミチルホスフェート、トリステアリルホスフェート、トリオレイルホスフェートなどを挙げることができる。
前記清浄分散剤としては、無灰清浄分散剤及び/又は金属系清浄剤を用いることができる。
ここで、無灰清浄分散剤としては、例えばコハク酸イミド類、ホウ素含有コハク酸イミド類、ベンジルアミン類、ホウ素含有ベンジルアミン類などが挙げられる。
金属系清浄剤としては、例えば中性、塩基性叉は過塩基性金属スルホネート、金属フェネート、金属サリチレート、金属ホスホネートなどが挙げられる。これらの無灰清浄分散剤や金属系清浄剤は1種用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。当該清浄分散剤は、通常、組成物全量基準で0.01〜1質量%程度である。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤やアミン系酸化防止剤を好ましく用いることができる。
前記フェノール系酸化防止剤としては、特に制限はなく、従来潤滑油の酸化防止剤として使用されている公知のフェノール系酸化防止剤の中から、任意のものを適宜選択して用いることができる。このフェノール系酸化防止剤としては、例えば2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール;2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェノール;2,4,6−トリ−tert−ブチルフェノール;2,6−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシメチルフェノール;2,6−ジ−tert−ブチルフェノール;2,4−ジメチル−6−tert−ブチルフェノール;2,6−ジ−tert−ブチル−4−(N,N−ジメチルアミノメチル)フェノール;2,6−ジ−tert−アミル−4−メチルフェノール;n−オクタデシル3−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)プロピオネートなどの単環フェノール類、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール);4,4’−イソプロピリデンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール);2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール);4,4’−ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール);4,4’−ビス(2−メチル−6−tert−ブチルフェノール);2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール);4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール);2,2’−チオビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール);4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)などの多環フェノール類などが挙げられる。これらの中で、効果の点から単環フェノール類が好適である。
本発明においては、この酸化防止剤の配合量は、酸化安定性及び他の物性などの点から、組成物全量基準で、通常0.05〜2.0質量%、好ましくは0.1〜1質量%である。
金属不活性化剤としては、ベンゾトリアゾール、チアジアゾールなどを挙げることができる。これら金属不活性化剤の好ましい配合量は、配合効果及び他の物性などの点から、組成物全量基準で、通常0.005〜1質量%程度であり、好ましくは0.007〜0.5質量%である。
流動点降下剤としては、重量平均分子量が5万〜15万程度のポリメタクリレートなどを用いることができる。配合効果及び他の物性などの点から、流動点降下剤の配合量は組成物全量基準で、通常0.1〜5質量%、好ましくは0.2〜2質量%である。
前記高分子シリコーン系消泡剤としては、例えばオルガノポリシロキサンを挙げることができ、特にトリフルオロプロピルメチルシリコーン油などの含フッ素オルガノポリシロキサンが好適である。この高分子シリコーン系消泡剤は消泡効果及び経済性のバランスの点から、組成物全量基準で、0.0001〜0.5質量%程度配合させることが好ましく、0.0005〜0.3質量%配合させることがより好ましい。
抗乳化剤としては、従来公知のもの、例えばひまし油の硫酸エステル塩や石油スルホン酸塩などのアニオン性界面活性剤、第四級アンモニウム塩やイミダゾリン型などのカチオン性界面活性剤、さらにはエチレンオキシド、プロピレンオキシドの縮合生成物で分子量1500〜10,000程度のもの、具体的にはポリオキシアルキレンポリグリコール及びそのジカルボン酸のエステル、アルキルフェノール−ホルムアルデヒド重縮合物のアルキレンオキシド付加物などが挙げられる。
なお、諸特性は以下に示す方法に従って求めた。
(1)基油の性状
・硫黄分:JIS K 2541に準拠して測定する。
・飽和分:ASTM D 2007に準拠して測定する。
・40℃における絶対粘度:JIS K 2283に準拠して測定した40℃動 粘度と密度から算出して求める。
・粘度指数:JIS K 2283に準拠して測定する。
(イ)高圧ベーンポンプ試験
ベーンポンプとして、「TOKIMEC SQP2−12」を使用して油圧回路を形成し、油温60℃にて、回転数:1200rpm、圧力:17.5MPaの条件で運転を行い、定常運転中の消費電力(kW)及び機械効率を測定する。
(ロ)熱安定性試験
JIS K 2540に規定する「潤滑油熱安定度方法」に準じ、150℃の空気恒温槽で7日間熱安定性試験を行ったのち、試験後の試料油をフィルターでろ過し、試料油中のスラッジ量を測定する。
(ハ)FZG歯車試験による耐焼付性
ASTM D 5182−91に準拠し、90℃、1450rpm、15分の条件で試験を行い、スカッフィング発生荷重ステージで表示する。
(ニ)水分離性
JIS K 2520に準拠し、温度54℃における水分離性試験を行い、乳化層が3mLに到達する時間[抗乳化度](min)を測定する。
(ホ)摩擦係数
バウンデン式往復動摩擦試験機を用い、下記の条件で摩擦係数μを測定する。
油温:25℃
荷重:19.6N
摺動距離:40mm
摺動速度:60mm/min
摺動回数:5往復
摩擦材:上部ゴム材(U−801、NOK社製)
下部クロムメッキ鋼板(50×100×1mm、テストピース(株 )製)
(1)基油−1:API分類GroupIIIに該当するパラフィン系水素化処理鉱油、硫黄分0.01質量%以下、飽和分99質量%、粘度指数121、40℃における絶対粘度29.21mPa・s
(2)基油−2:水素化処理パラフィン系鉱油、硫黄分0.01質量%以下、飽和分98質量%、粘度指数118、40℃における絶対粘度34.96mPa・s
(3)粘度指数向上剤:重量平均分子量37000のポリメタクリレート
(4)酸アミド化合物:イソステアリン酸とテトラエチレンペンタミンとの縮合物
(5)酸性リン酸エステル−1:オレイルアシッドホスフェート
(6)酸性リン酸エステル−2:ジ(2−エチルヘキシル)ホスフェート
(7)酸性亜リン酸エステル−1:オレイルハイドロジェンホスファイト
(8)アルカノールアミン:N−アルキルジエタノールアミン
(9)脂肪酸グリセリド:オレイン酸グリセリド(モノ体60質量%、ジ体20質量%、トリ体20質量%)
(10)硫化オレフィン:硫化ブテン
(11)チオカーバメイト:メチレンビス(ジブチルジチオカーバメイト)
(12)酸性リン酸エステルアミン塩:モノ(ジ)−メチルアシッドホスフェートドデシルアミン塩
(13)リン酸トリエステル:トリクレジルホスフェート
(14)酸化防止剤:2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール
(15)防錆剤:アルケニルコハク酸多価アルコールエステル
(16)金属不活性化剤:ベンゾトリアゾール系不活性化剤
(17)抗乳化剤:ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール
(18)消泡剤:ポリメタクリレート系消泡剤
第1表に示す組成の各油圧作動油組成物を調製し、それぞれについて性能を評価した。結果を第1表に示す。
なお、比較例1は粘度指数が108のZn系市販油(油圧作動油)を用いた。
高圧ベーンポンプテストの結果、実施例1〜4は、いずれも消費電力及び機械効率ともに優れている。FZGテストの結果、実施例1〜4は、いずれもISO規格の10ステージ以上を満足する。熱安定性の結果、実施例1〜4はスラッジの析出量が、比較例1のZn系市販油に比べて格段に少ない。水分離性試験の結果、実施例1〜4は、良好な水分離性を維持できていることが確認できた。バウンデン試験の結果、ゴム材に対して、実施例1〜4は、いずれも摩擦係数を低減できた。
Claims (2)
- 硫黄分0.03質量%未満、飽和分90質量%以上、粘度指数80以上及び40℃における絶対粘度1〜1000mPa・sの性状を有する基油と、
(A)重量平均分子量が1万〜5万のポリメタクリレート系粘度指数向上剤1〜20質量%と
(B)酸アミド化合物0.005〜5質量%と
(C)(c−1)一般式(II−1)
で表される酸性リン酸エステル系化合物及び/又は(c−2)一般式(II−2)
で表される酸性亜リン酸エステル系化合物0.005〜5質量%と
(D)多価アルコールエステル、アルカノールアミン、硫化オレフィン及びチオカーバメイト化合物の中から選ばれる少なくとも1種0.005〜5質量%を配合してなる油圧作動油組成物。
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