JP4142115B2 - 潤滑油組成物 - Google Patents

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、工作機械等の滑り案内面の潤滑に好適に用いられる潤滑油組成物に関する。本発明の潤滑油組成物は、送り速度が低速で高精度な加工が要求される工作機械に、特に好ましく用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械によって高精度な加工を行うためには、工作機械の送り軸の位置決め精度が優れていることが要求される。
【０００３】
しかし、滑り案内面を有する工作機械では案内面に発生する摩擦抵抗のため、送り系に弾性歪みが発生し、位置決め精度を低下させる。
【０００４】
そのため、一般に、案内面に使用される潤滑油には、摩擦抵抗を低減するため、種々の摩擦低減剤が配合されている。このようなものとしては、例えば、油脂エステル類、硫化油脂類、脂肪酸類、燐酸エステル類等が、潤滑油基油に０．１〜１０重量％の量添加されている。
【０００５】
【発明の解決しようとする課題】
しかしながら、従来の潤滑油組成物は、高精度な加工が要求される工作機械に対しては充分な潤滑性を得るに至っていない。所要の潤滑性を得ようとすれば、反応性の高い活性な摩擦低減剤を配合したり、或いはこれらの摩擦低減剤の添加濃度を大きくしたりする必要があった。摩擦低減剤を多量に使用すると潤滑剤組成物のコストが上昇するという問題があった。又、脂肪酸や燐酸エステル等の活性の強い摩擦低減剤を高濃度で使用すると、工作機械の案内面や給油システム等の機械材料に腐食を発生させることもあった。
【０００６】
本発明は、高精度な加工が要求される工作機械に好適に使用でき、工作機械の案内面の位置決め特性を改善し得る腐食性の少ない潤滑油組成物を安価に提供することを目的とする。
【０００７】
【課題解決のための手段】
本発明の潤滑油組成物は、潤滑油基油に対して、従来から使用されてきた比較的極性の高い摩擦低減剤（酸性燐酸エステル若しくはそのアミン塩、亜燐酸エステル、又は高級脂肪酸）の他、特定のアルキルアミンを極微量更に添加したものである。
【０００８】
即ち、本発明の潤滑油組成物は、
(a) 鉱物系潤滑油、植物油系潤滑油及び合成潤滑油から選ばれた少なくとも１種類の潤滑油からなる基油、
(b) 上記基油(a) に対し、０．０５〜１０．０重量％の下記式（１）〜（７）で示される化合物から選ばれた少なくとも１種類の摩擦低減剤、及び
【０００９】
【化１０】
Figure 0004142115
【００１０】
【化３】
Figure 0004142115
【００１１】
【化４】
Figure 0004142115
【００１２】
【化１３】
Figure 0004142115
【００１３】
【化１４】
Figure 0004142115
【００１４】
Ｒ６Ｃ（＝Ｏ）Ｎ（ＣＨ３）ＣＨ２Ｃ（＝Ｏ）ＯＨ （６）
【００１５】
【化１０】
Figure 0004142115
【００１６】
(c) 上記摩擦低減剤(b) に対し、０．１〜２０．０重量％の下記式（８）及び（９）で示されるアミンから選ばれた少なくとも１種類の直鎖アルキルアミン
【００１７】
【化１７】
Figure 0004142115
【００１８】
【化１８】
Figure 0004142115
【００１９】
（但し、式中、ｎは１又は２の整数、ｍは１〜３の整数、ｐは１〜１０の整数、Ｒ1 は炭素数４〜２２の飽和又は不飽和のアルキル基、炭素数６〜２４のアルキルアリール基、ポリオキシエチレンを１〜１０モル付加したアルキル基、又はポリオキシエチレンを１〜１０モル付加したアルキルアリール基、Ｒ2 は炭素数４〜２２の飽和又は不飽和のアルキル基、又は炭素数６〜２４のアルキルアリール基、Ｒ3 はメチル又はエチル基、Ｒ4 は炭素数８〜２２の飽和又は不飽和のアルキル基、又はアルキルアリール基、Ｒ5 は炭素数７〜２３の飽和又は不飽和のアルキル基、又は炭素数７〜２３の硫化アルキル基、Ｒ6 は炭素数１２〜１８の飽和又は不飽和アルキル基、Ｒ7 は炭素数８〜１８の飽和又は不飽和アルキル基、Ｒ8 は炭素数８〜２２の飽和又は不飽和の直鎖アルキル基。但し、Ｒ2 が直鎖のアルキル基の場合はＲ8 はＲ2 よりも大きな炭素数の直鎖アルキル基）からなることを特徴とするものである。
【００２０】
以下、本発明の潤滑油組成物の各構成成分について詳しく述べる。
【００２１】
本発明において、基油(a) としては、鉱物系潤滑油、植物油系潤滑油又は合成潤滑油が用いられ、ＩＳＯ ＶＧ１０〜２２０（４０℃）の動粘度を有するものが好ましい。
【００２２】
基油(a) として用いられる鉱物系潤滑油としては、パラフィン系鉱油、又はナフテン系鉱油を溶剤精製若しくは水素化精製したものが挙げられる。
【００２３】
植物油系潤滑油としては、菜種油、米糠油、大豆油等の植物油脂類が挙げられる。
【００２４】
合成潤滑油としては、オレフィンオリゴマー、ポリブテン、又はアジピン酸、アゼライン酸、フタル酸、オレイン酸、ステアリン酸のエステル類等の脂肪酸エステル、又はトリメチルプロパノールのオレイン酸エステル、ペンタエリスリトールのオレイン酸エステル、ネオペンチルグリコールのオレイン酸エステル、トリメチルプロパノールのイソステアリン酸エステル等のポリオールエステル等が挙げられる。
【００２５】
これらの基油は、各々単独で使用することもでき、混合物として使用することもできる。
【００２６】
次に、本発明において用いられる摩擦低減剤(b) について説明する。
【００２７】
摩擦低減剤(b) としては、酸性燐酸エステル、酸性燐酸エステルのアルキルアンモニウム塩、亜燐酸エステル、又は脂肪酸を用いることができる。以下、これらの化合物について説明する。
【００２８】
１）酸性燐酸エステル及びそのアルキルアンモニウム塩：
酸性燐酸エステルは下記式（１）で示され、そのアルキルアンモニウム塩は下記式（２）或いは（３）で示されるものである。
【００２９】
【化１９】
Figure 0004142115
【００３０】
【化５】
Figure 0004142115
【００３１】
【化６】
Figure 0004142115
【００３２】
但し、これらの式中において、ｎは１又は２の整数、ｍは１〜３の整数を示し、Ｒ1 は炭素数４〜２２の飽和又は不飽和のアルキル基、炭素数６〜２４のアルキルアリール基、ポリオキシエチレンを１〜１０モル付加したアルキル基、又はポリオキシエチレンを１〜１０モル付加したアルキルアリール基を示す。Ｒ2 は炭素数４〜２２の飽和又は不飽和のアルキル基、又は炭素数６〜２４のアルキルアリール基を、Ｒ3 はメチル又はエチル基を示す。
【００３３】
このような酸性燐酸エステル及びそのアルキルアンモニウム塩の例としては、ブチル酸性燐酸エステル、ヘキシル酸性燐酸エステル、オクチル酸性燐酸エステル、２−エチルヘキシル酸性燐酸エステル、イソデシル酸性燐酸エステル、ラウリル酸性燐酸エステル、ステアリル酸性燐酸エステル、オレイル酸性燐酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酸性燐酸エステル、ポリオキシエチレンイソオクチルフェニルエーテル酸性燐酸エステル等のジアルキル若しくはモノアルキル酸性燐酸エステル類、及び、これらの酸性燐酸エステル類を、ブチルアミン、ジブチルアミン、オクチルアミン、トリオクチルアミン、２−エチルヘキシルアミン、ジ−２−エチルヘキシルアミン、ｔ−アルキルアミン（Ｒa Ｒb Ｒc ＣＮＨ2 で示されるアミンであって、Ｒa 、Ｒb ，Ｒc は、アルキル基であり、炭素数の合計は３〜２５の範囲である）、イソトリデシルアミン、ジイソトリデシルアミン、トリデシルアミン、ジトリデシルアミン、ジメチルオクチルアミン、又はジフェニルアミンで中和した酸性燐酸エステルのアルキルアンモニウム塩類のようなものがある。
【００３４】
２）亜燐酸エステル：
本発明で使用される亜燐酸エステルは、下記式（４）で示されるものである。
【００３５】
【化２２】
Figure 0004142115
【００３６】
但し、式中、Ｒ4 は炭素数８〜２２の飽和又は不飽和のアルキル基、又はアルキルアリール基を示す。
【００３７】
このような亜燐酸エステルの例としては、亜燐酸ジオクチル、亜燐酸ジラウリル、亜燐酸ジオレイル、のようなものがある。
【００３８】
３）脂肪酸：
本発明で使用される脂肪酸は、下記式（５）、（６）及び（７）で示されるものである。
【００３９】
【化２３】
Figure 0004142115
【００４０】
Ｒ６Ｃ（＝Ｏ）Ｎ（ＣＨ３）ＣＨ２Ｃ（＝Ｏ）ＯＨ （６）
【００４１】
【化１１】
Figure 0004142115
【００４２】
但し、式中、ｐは１〜１０の整数、Ｒ5 は炭素数７〜２３の飽和又は不飽和のアルキル基、又は炭素数７〜２３の硫化アルキル基を示し、Ｒ6 は炭素数１２〜１８の飽和又は不飽和アルキル基、Ｒ7 は炭素数８〜１８の飽和又は不飽和アルキル基を示す。
【００４３】
このような脂肪酸としては、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、エルカ酸、リノール酸、リノレン酸、硫化オレイン酸等の脂肪酸類、ラウロイルサルコシン、ミリストイルサルコシン、パルミトイルサルコシン、、オレオイルサルコシン等のＮ−アシルサルコシン類、ポリオキシエチレンラウリルエーテルカルボン酸、ポリオキシエチレンステアリルエーテルカルボン酸、ポリオキシエチレン牛脂エーテルカルボン酸等のアルキルエーテルカルボン酸類のようなものが挙げられる。
【００４４】
これらの摩擦低減剤は、１種だけを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４５】
本発明において摩擦低減剤(b) と併用される直鎖アルキルアミン(c) としては、下記式（８）又は（９）で示されるものが用いられる。
【００４６】
【化２６】
Figure 0004142115
【００４７】
【化２７】
Figure 0004142115
【００４８】
但し、式中、ｍは１〜３の整数を示し、Ｒ8 は炭素数８〜２２の飽和又は不飽和の直鎖アルキル基、Ｒ3 はメチル又はエチル基を示す。尚、摩擦低減剤(b) として酸性燐酸エステルのアルキルアンモニウム塩が直鎖のアルキルアミンで構成されている場合は、Ｒ8 は当該燐酸エステルのアルキルアンモニウム塩のアミンのアルキル基よりも炭素数の大きな直鎖アルキル基である。
【００４９】
これらの直鎖アルキルアミン(c) の例としては、オクチルアミン、ジオクチルアミン、トリオクチルアミン、ラウリルアミン、ミリスチルアミン、パルミチルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、ジオレイルアミン、ジステアリルアミン、ジメチルステアリルアミン、ジメチルオレイルアミン、ジメチルココナッツアミンのようなものを挙げることができる。
【００５０】
本発明において、摩擦低減剤(b) の使用量は、基油(a) に対して０．０５〜１０．０重量％であり、好ましくは０．１〜５．０重量％である。摩擦低減剤(b) の使用量が０．０５重量％より少ないと、充分な摩擦低減効果が得られないから好ましくない。一方、１０重量％より多いと機械材料を腐食させるという問題が生じるから好ましくない。
【００５１】
一方、直鎖アルキルアミン(c) の使用量は、摩擦低減剤(b) に対して０．１〜２０重量％であり、１〜１０重量％の範囲が好ましい。直鎖アルキルアミン(c) の使用量が０．１重量％より少ないと、本発明の目的を達成することができない。一方、２０重量％より多いと、併用する摩擦低減剤の酸性燐酸エステル、亜燐酸エステル、脂肪酸が直鎖アルキルを有する場合に、直鎖アルキルアミン(c) の鉱物系潤滑油に対する充分な溶解性が得られない。又、併用する摩擦低減剤の活性を減少させかえって潤滑性が損なわれるという問題がある。
【００５２】
本発明の潤滑油組成物には、この他、必要に応じ、公知の潤滑性向上剤を配合することができる。かかる潤滑性向上剤としては、高級アルコール、脂肪酸金属石鹸、動植物油脂、脂肪酸エステル類、動植物油脂硫化物、硫化エステル類、トリアルキル燐酸エステル、トリクレジル燐酸エステル、トリアルキル亜燐酸エステル、有機モリブデン系摩擦低減剤、及びアルキルジチオ燐酸亜鉛等の油性剤や極圧剤、耐磨耗剤が挙げられる。本発明の潤滑油組成物には、更に、酸化防止剤、防錆剤、清浄剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、金属不活性剤、消泡剤、抗乳化剤、付着性向上剤（タッキネス剤）等を適宜配合することができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の潤滑油組成物は、特定の添加剤を組み合わせることにより、公知の添加剤単独では達成できなかった高い位置決め精度が得られるので、工作機械の加工精度の向上に著しい効果を得ることができる。又、高精度の成形が要求される射出成形機等の案内面油として特に有用なものである。
【００５４】
更に、従来の摩擦低減剤のみでは、所要の性能を得るのに高濃度の摩擦低減剤の添加が必要であったが、本発明の潤滑油組成物においては添加剤濃度の低減が可能である。このため、本発明の潤滑油は、高濃度の摩擦低減剤の添加によって引き起こされる機械部品の腐食を防止する上でも有効である。更に、潤滑油組成物の価格を低減させる上でも効果がある。
【００５５】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳しく説明するが、本発明がこれらの実施例により限定されないことはいうまでもない。
【００５６】
［実施例１〜８、比較例１〜１２］
［試験油の調製］
潤滑油基油として、ＩＳＯ ＶＧ６８、粘度指数１１０、流動点−１５℃、全酸価０．００ｍｇＫＯＨ／ｇ、硫黄分０．５重量％のものを使用した。
【００５７】
添加剤として、
硫化ラード（大日本インキ化学工業株式会社製）、
オレイン酸（ユニケマ社製）、
オクチル酸性燐酸エステル（旭電化工業株式会社製）とジトリデシルアミン（ＢＡＳＦ ＡＧ製）を混合して得た酸性燐酸エステルアルキルアンモニウム塩（酸性燐酸エステルアミン塩１）、
オクチル酸性燐酸エステル（旭電化工業株式会社製）とジ−２−エチルヘキシルアミン（ＢＡＳＦ ＡＧ製）を混合して得た酸性燐酸エステルアルキルアンモニウム塩（酸性燐酸エステルアミン塩２）、
ヘキシル酸性燐酸エステル（Ａ＆Ｗ社製）とターシャリーＣ12-14 アルキルアミン（ロームアンドハース株式会社製）を混合して得た酸性燐酸エステルアルキルアンモニウム塩（酸性燐酸エステルアミン塩３）、
トリクレジル燐酸エステル（チバガイギー社製）
２−エチルヘキシルアミン（ＢＡＳＦ ＡＧ製）、
ジオレイルアミン（日本油脂株式会社製）、
ラウリルアミン（花王株式会社製）
オレイルアミン（ヘキスト社製）
ターシャリーＣ16-22 アルキルアミン（ロームアンドハース社製）、
ジラウリルハイドロゲン亜燐酸（堺化学工業株式会社製）、
を使用した。
【００５８】
［位置決め精度の試験方法］
ＪＩＳ Ｂ６３３８−２．８項の立型マシニングセンタに関する最小設定単位送り試験法に従い、Ｙ軸に１０秒毎にプラス方向へ１ミクロンづつ、計２５回の微小送りを行うよう数値制御で指令し、その後、続いてマイナス方向に同様の微小送りを間欠的に行うよう指令した。実際の移動量をレーザ測長器で測定し、一連の数値制御指令に対するマシニングセンタの送り軸の応答精度を潤滑油を替えて調べた。送り精度の評価は、プラス方向に送った後マイナス方向に送る指令に対し、実際にマイナス方向に動き出させるのに必要な指令単位数を測定し、最小設定単位送りのバックラッシュを比較することにより行った。試験は、２４±０．２℃の恒温室内で行い、試験油で十分な慣らし運転を行い潤滑面が完全に試験油で潤滑されるようになった後、各々の試験油について６回繰り返しその平均値を求めた。
【００５９】
［実施例及び比較例の説明］
実施例１〜６を表１に、比較例１〜８及び１１、１２を表２に、実施例７及び８並びに比較例９及び１０を表３に示す。
【００６０】
【表１】
Figure 0004142115
【００６１】
【表２】
Figure 0004142115
【００６２】
【表３】
Figure 0004142115
【００６３】
本発明の配合例を実施例１〜８に示す。又、摩擦低減剤を配合しない場合及び本発明で用いる特定の直鎖アルキルアミンを除いた配合例を比較例１〜６及び比較例９、１０に示す。更に、本発明の配合例において、特定の直鎖アルキルアミンのみを配合した例を比較例７及び８に、直鎖アルキルアミンに代えて分枝アルキルアミンを用いた例を比較例１１及び１２に示す。
【００６４】
実施例１と比較例３、実施例２と比較例４、実施例３と比較例５、実施例４、５及び６と比較例６、実施例７と比較例９、並びに実施例８と比較例１０の各々を比較すると、脂肪酸、酸性燐酸エステル若しくはそのアルキルアンモニウム塩、又は亜燐酸エステル等に加えて比較的炭素数の大きい直鎖アルキルアミンを配合した試験油を用いた場合（実施例１〜８）は、直鎖アルキルアミンを配合しない試験油を用いた場合（比較例３〜６、９及び１０）に比べ、位置決めの際のバックラッシュが小さく位置決め精度を向上させ得ることが判る。
【００６５】
一方、比較例１と７及び比較例２と８との比較から、直鎖アルキルアミン単独では位置決め精度の改善は見られないことが判る。
【００６６】
又、比較例６と１１及び１２との比較から、２−エチルヘキシルアミンやターシャリーＣ16-22 アルキルアミンのような分枝アルキルアミンを用いても、本発明の効果は得られないことが判る。

Claims (8)

  1. 工作機械又は射出成形機の案内面を潤滑する方法であって、
    （ａ）鉱物系潤滑油、植物油系潤滑油及び合成潤滑油から選ばれた少なくとも１種類の潤滑油からなる基油、
    （ｂ）上記基油（ａ）に対し、０．０５〜１０．０重量％の下記式（１）〜（５）で示される化合物から選ばれた少なくとも１種類の摩擦低減剤、及び
    [( Ｒ １ Ｏ ) ｎ Ｐ ( ＝Ｏ )( Ｏ − ) （３−ｎ） ][ Ｒ ２ ｍ Ｈ （４−ｍ） Ｎ ＋ ] （３−ｎ） （１）
    [( Ｒ １ Ｏ ) ｎ Ｐ ( ＝Ｏ )( Ｏ − ) （３−ｎ） ][ Ｒ ２ ｍ Ｒ ３ （３−ｍ） ＨＮ ＋ ] （３−ｎ） （２）
    Ｒ５Ｃ(＝Ｏ)ＯＨ （３）
    Ｒ６Ｃ(＝Ｏ)Ｎ（ＣＨ３）ＣＨ２Ｃ(＝Ｏ)ＯＨ （４）
    Ｒ７(ＯＣＨ２ＣＨ２)ｐＯＣＨ２Ｃ(＝Ｏ)ＯＨ （５）
    （ｃ）上記摩擦低減剤（ｂ）に対し、０．１〜２０．０重量％の下記式（６）及び（７）で示されるアミンから選ばれた少なくとも１種類の直鎖アルキル又は直鎖アルケニルアミン
    Ｒ８ ｍＮＨ（３−ｍ） （６）
    Ｒ８Ｒ３ ２Ｎ （７）
    （但し、式中、ｎは１又は２の整数、ｍは１〜３の整数、ｐは１〜１０の整数、Ｒ１は炭素数４〜２２のアルキル基もしくはアルケニル基、炭素数６〜２４のアルキルアリール基、ポリオキシエチレンを１〜１０モル付加したアルキル基、又はポリオキシエチレンを１〜１０モル付加したアルキルアリール基、Ｒ２は炭素数４〜２２のアルキル基もしくはアルケニル基、又は炭素数６〜２４のアルキルアリール基、Ｒ３はメチル又はエチル基、Ｒ５は炭素数７〜２３のアルキル基もしくはアルケニル基、又は炭素数７〜２３の硫化アルキル基、Ｒ６は炭素数１１〜１８のアルキル基もしくはアルケニル基、Ｒ７は炭素数８〜１８のアルキル基もしくはアルケニル基、Ｒ８は炭素数８〜２２の直鎖アルキル基もしくは直鎖アルケニル基。但し、Ｒ２が直鎖のアルキル基の場合はＲ８はＲ２よりも大きな炭素数の直鎖アルキル基）からなる潤滑油組成物を用いて上記案内面を潤滑する方法。
  2. 上記摩擦低減剤（ｂ）が上記基油（ａ）に対し、０．１〜５．０重量％である請求項１記載の方法。
  3. 上記直鎖アルキル又は直鎖アルケニルアミン（ｃ）が上記摩擦低減剤（ｂ）に対し、１〜１０重量％である請求項１又は２記載の方法。
  4. 上記式（１）及び（２）で示される化合物が、ブチル酸性燐酸エステル、ヘキシル酸性燐酸エステル、オクチル酸性燐酸エステル、２−エチルヘキシル酸性燐酸エステル、イソデシル酸性燐酸エステル、ラウリル酸性燐酸エステル、ステアリル酸性燐酸エステル、オレイル酸性燐酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酸性燐酸エステル及びポリオキシエチレンイソオクチルフェニルエーテル酸性燐酸エステルから選択された酸性燐酸エステルのアルキルアンモニウム塩である請求項１乃至３のいずれか１項記載の方法。
  5. 上記式（１）及び（２）で示される化合物が、ブチルアミン、ジブチルアミン、オクチルアミン、トリオクチルアミン、２−エチルヘキシルアミン、ジ−２−エチルヘキシルアミン、ｔ−アルキルアミン（式 Ｒa Ｒb Ｒc ＣＮＨ２ で示されるアミンであって、Ｒa 、Ｒb 、Ｒc は、アルキル基であり、Ｒa 、Ｒb 及びＲcの炭素数の合計は３〜２５の範囲である）、イソトリデシルアミン、ジイソトリデシルアミン、トリデシルアミン、ジトリデシルアミン、ジメチルオクチルアミン、又はジフェニルアミンで中和することにより得られるものである請求項４記載の方法。
  6. 上記式（３）〜（５）で示される化合物が、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、エルカ酸、リノール酸、リノレン酸及び硫化オレイン酸である脂肪酸類、ラウロイルサルコシン、ミリストイルサルコシン、パルミトイルサルコシン及びオレオイルサルコシンであるＮ−アシルサルコシン類、並びにポリオキシエチレンラウリルエーテルカルボン酸、ポリオキシエチレンステアリルエーテルカルボン酸及びポリオキシエチレン牛脂エーテルカルボン酸であるアルキルエーテルカルボン酸類から選択されるものである請求項１乃至５のいずれか１項記載の方法。
  7. 上記直鎖アルキル又は直鎖アルケニルアミン（ｃ）が、オクチルアミン、ジオクチルアミン、トリオクチルアミン、ラウリルアミン、ミリスチルアミン、パルミチルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、ジオレイルアミン、ジステアリルアミン、ジメチルステアリルアミン、ジメチルオレイルアミン及びジメチルココナッツアミンから選択されるものである請求項１乃至６のいずれか１項記載の方法。
  8. 工作機械または射出成形機の案内面を潤滑するための請求項１乃至７のいずれか１項記載の潤滑油組成物の使用方法。
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