JPWO2010064347A1 - 難燃性油圧作動油組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、天然系素材を原料とする天然系合成エステルは、脂肪酸が不飽和脂肪酸を主体であるため、地球環境に優しくコスト的にも有利であるが、酸化安定性が飽和脂肪酸の合成エステルや合成系の炭化水素油などより大きく劣るのが欠点であった。
合成エステル及び植物油脂には、新油段階で不純物の酸が存在し、これが加水分解や酸化劣化の引き金となるので、これらの酸を捕捉する酸捕捉剤を使用することで、劣化寿命の大幅な延長が可能となる。この酸捕捉剤としては、カルボジイミド化合物、エポキシ化合物が知られている(例えば文献4参照)。
また、不飽和脂肪酸からなるエステルは酸化安定性が悪いが、炭化水素油に使用されてきた従来のフェノール系酸化防止剤やアミン系酸化防止剤単独ではそれらのエステル油に対しては十分な酸化防止効果が得られなかった。
本発明の難燃性油圧作動油組成物に使用される基油としては、炭化水素油、合成エステル及び油脂の中から選ばれる少なくとも1種を基油として用いることができ、具体的にはポリオールエステル、ジエステル、各種植物油脂、動物油脂などが例示される。中でもポリオールエステル、オレイン酸比率の高い菜種油、ひまわり油、大豆油などのエステルが好ましく、特に、40℃における動粘度が10〜200mm2/sのものが好ましく用いられる。
また、非芳香族不飽和分(不飽和度)が10%以下であることが好ましい。この不飽和度が10%より多い場合はスラッジ発生の原因となる可能性がある。このような点から本発明においては、上記不飽和度をより好ましくは5%以下、更に好ましくは1%以下、最も好ましくは0.1%以下とする。このような高度精製鉱油の具体例としては、例えば、パラフィン基系原油、中間基系原油あるいはナフテン基系原油を常圧蒸留するかあるいは常圧蒸留の残渣油を減圧蒸留して得られる留出油を常法に従って精製することによって得られる精製油、あるいは精製後更に深脱ロウ処理することによって得られる深脱ろう油、更には水素化処理によって得られる水添処理油などを挙げることができる。この際の精製法は特に制限はなく様々な方法が使用される。
ナフタレン化合物としては、単一の構造の化合物だけでなく、異なる構造を有する化合物の2種以上の混合物であっても良い。
また、上記ナフタレン化合物の製造方法は特に制限されず、種々の公知の方法で製造できるが、熱・酸化安定性に優れる点から硫黄含有量が500質量ppm以下のものが好ましく用いられる。
このアルキル基としては直鎖状であっても、分枝状であっても良いが、安定性、粘度特性などの点から分枝状アルキル基が好ましく、特に入手可能性の点から、プロピレン、ブテン、イソブチレンなどのオレフィンのオリゴマーから誘導される分枝状アルキル基がより好ましい。
また、アルキルベンゼンとしては、単一の構造のアルキルベンゼンだけでなく、異なる構造を有するアルキルベンゼンの2種以上の混合物であっても良い。
上記アルキルベンゼンの製造方法は任意であり、何ら限定されるものでない。
ジオールとしては、具体的には例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,2−ブタンジオール、2ーメチル−1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、2−エチル−2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,7−ヘプタンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオールなどが挙げられる。
これらの中でもポリオールとしては、より加水分解安定性に優れることから、ネオペンチルグリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、ジ−(トリメチロールプロパン)、トリ−(トリメチロールプロパン)、ペンタエリスリトール、ジ−(ペンタエリスリトール)などのヒンダードアルコールが好ましい。
なお、2種以上の脂肪酸とポリオールとのエステルとは、1種の脂肪酸とポリオールのエステルを2種以上混合したものでも良く、2種以上の混合脂肪酸とポリオールのエステルであっても良い。
芳香族エステルとして、具体的には例えば、フタル酸ジブチル、フタル酸ジ(2−エチルヘキシル)、フタル酸ジノニル、フタル酸ジデシル、フタル酸ジドデシル、フタル酸ジトリデシル、トリメリット酸トリブチル、トリメリット酸トリ(2−エチルヘキシル)、トリメリット酸トリノニル、トリメリット酸トリデシル、トリメリット酸トリドデシル、トリメリット酸トリトリデシルなどが挙げられる。なお、当然のことながら、2価以上の芳香族カルボン酸を用いた場合、1種の脂肪族アルコールからなる単純エステルであってもよいし、2種以上の脂肪族アルコールからなる複合エステルであってもよい。
炭酸エステルを構成するアルコールとしては、前述の脂肪族アルコール、ポリオールなどが使用でき、またポリグリコールやポリオールにポリグリコールを付加させたものも使用できる。また、炭酸と脂肪酸及び/又は二塩基酸を用いたものを使用しても良い。
これらのエステル系基油の中でも、加水分解安定性に優れることから、ポリオールエステルが好ましい。
本発明においては、上記のエステル系基油のうちの1種を単独で用いてもよく、また2種以上を組み合わせて用いてもよい。
エステルを構成する脂肪酸に占める不飽和脂肪酸の比率が30モル%未満であると、(B)成分を配合しても、油圧作動油の使用の初期段階では粘度上昇・酸価増加の抑制効果があるが、使用が進むと劣化生成物が急にスラッジ化し易く、油圧システム内でトラブルが発生することがある。
R1、R2がアルキルフェニル基の場合は、一般式(1)で示される化合物として、下記一般式(2)で表されるジフェニルカルボジイミドまたはジアルキルフェニルカルボジイミドが挙げられる。一般式(2)中、R3、R4、R5、R6、R7およびR8は、水素または炭素数1〜8のアルキル基を示し、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
また、シクロパラフィン基、アルキルシクロパラフィン基としては、前記ジアルキルフェニルカルボジイミドにおいてフェニル基がシクロヘキシル基に置き換わったものが挙げられる。
また、R1、R2の炭素数は、それぞれ4〜26が好ましく、4〜20がより好ましく、4〜12がさらに好ましい。R1またはR2の炭素数が3以下であると反応性が高くなり不安定となって好ましくなく、27以上であると分子中に占める官能基の割合が小さくなり、酸補足効果に悪影響を与える恐れがある。
一般式(5)において、R14及びR15は、それぞれ個別に、炭素数1〜16のアルキル基を示す。
さらに、R14又はR15は、より優れた酸化防止効果を得るために、イソブチレンから誘導されるtert−ブチル基、イソブチレンの2量体から誘導される分枝オクチル基が最も好ましい。
上記式(ii)中、R21は炭素数1〜6のアルキレン基を示し、R22は炭素数1〜4のアルキル基を示し、R23は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、nは0または1の整数を示す。
−R30−S−R31− (iii)
上記式(iii)中、R30及びR31は、それぞれ個別に、炭素数1〜6のアルキレン基を示す。
R35O−CO−R34− (9)
R37O−CO−R36−CO− (10)
−C−CO−O−R38 (11)
(式(9)〜(11)中、R34は炭素数1〜12のアルキレン基であり、R36は炭素数1〜10のアルキレン基であり、R35及びR37は、それぞれ水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基であり、R38は炭素数1〜10のアルキル基である。)
抗乳化剤としては、例えば、ポリオキシアルキレングリコール,ポリオキシアルキレンアルキルエーテル,ポリオキシアルキレンアルキルアミド,ポリオキシアルキレン脂肪酸エステル等が挙げられる。
スティックスリップ防止剤としては、具体的には、多価アルコールエステル(完全エステル、部分エステル)などが挙げられる。
油性剤としては、具体的には脂肪酸、エステル、アルコール等が挙げられる。通常、その含有量は、油圧作動油組成物全量基準で0.01〜0.5質量%であるのが望ましい。
表1〜表4に示すように、基油および添加剤を配合して油圧作動油組成物を調製した。実施例及び比較例で用いた基油および添加剤は以下のとおりである。
A1:トリメチルロールプロパンのオレイン酸エステル(40℃における動粘度47.2mm2/s、粘度指数190)
A2:高オレイン酸含有菜種油(40℃における動粘度35mm2/s、粘度指数190、エステルを構成する全脂肪酸に占めるオレイン酸の比率75モル%,エステルを構成する全脂肪酸に占める不飽和脂肪酸比率90モル%)
A3:ポリα−オレフィンオリゴマー(40℃における動粘度44.5mm2/s、粘度指数145)
B1:下式で示されるビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)カルボジイミド
B2:1,2−エポキシテトラデカン
C1:トリフェニルチオフォスフェート
C2:2−エチルヘキシルアシッドフォスフェート
C3:トリクレジルホスフェート
D1:N−p−イソドデシルフェニル−α−ナフチルアミン
D2:p,p’−ジオクチルジフェニルアミン
D3:ビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)メタン
F1:Nメチルベンゾトリアゾール
F2:ポリメタクリレート(分子量5万)
JIS K 2265「原油及び石油製品−引火点試験方法」に準拠した。
JIS K 2514に規定する「回転ボンベ式酸化安定度方法」で、試料油50g、銅のコイル状触媒、水10mlを入れたふた付き試験容器を、圧力計を備えたボンベの中に入れ、酸素を620kPaに圧入し、150℃の恒温槽に入れる。ボンベを30℃の角度に保持しながら毎分100回転で回転させ、圧力が最高になった時点から、175kPaの圧力低下をするまでの時間で評価する。
ASTM D 2783−88に規定する潤滑油の極圧性能測定用標準試験方法(四球法){Standard Test Method for Measurement of Extreme-Pressure Properties of Lubricating Fluids (Four- Ball Method)}に準拠し、回転数1200rpm、荷重294N,油温室温、試験時間30分の条件で試験を実施し、3個の固定球の摩耗痕径(mm)の平均値を測定する。
ASTM D 5182に規定されたギヤ試験。1500回転(回転数1500rpm)、試験開始油温90℃で試験を開始し、各ステージで規定された重量でギヤに荷重をかけ、15分間運転する。ギヤが焼きつく荷重のステージで油の耐焼き付性の評価を行う。ギヤが焼きついた荷重のステージを不合格とする。
ASTM D 2882に規定されたベーンポンプ試験を実施し、試験前後のベーンとリングの重量を計測し、摩耗量を測定した。試験時間は100時間とした。
JIS K 2510に規定された、みがき棒鋼用一般鋼材を用いた防錆試験。使用する水により、蒸留水と人工海水の2種類の試験方法があるが、今回はより厳しい人工海水で試験を実施した。試験時間は24時間、試験油温波60℃である。
JIS K 2501に規定された、一定量の試料中に含まれ酸性成分を中和するのに必要な水酸化カリウムの滴定量で規定される。つまり1(KOH/mg)は、1mg中に含まれる、KOH溶液で測定できる酸性成分の量を示す。
Claims (3)
- (A)炭化水素油、合成エステル及び油脂から選ばれる少なくとも1種の基油、(B)エポキシ化合物及び/又は下記一般式(1)で示されるカルボジイミド化合物を組成物全量基準で合計で0.01〜2質量%、および(C)硫黄含有リン酸エステル、酸性リン酸エステル、酸性リン酸エステルアミン塩及び亜リン酸エステルから選ばれる少なくとも1種類の摩耗防止剤を組成物全量基準で0.001〜5質量%、を含有することを特徴とする難燃性油圧作動油組成物。
- アミン系酸化防止剤及び/又はフェノール系酸化防止剤を組成物全量基準で0.01〜5質量%含有することを特徴とする請求項1または2に記載の難燃性油圧作動油組成物。
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