JP5941972B2 - 潤滑油組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、潤滑油組成物に関する。
従来、例えば、建設機械、射出成形機、プレス機械、クレーン、マシニングセンタ等の各種油圧機器には、油圧作動油として各種潤滑油が使用されている。一般的な潤滑油は、体積弾性係数があまり高くないため、圧力伝達媒体としての機能が十分ではないことから、体積弾性係数が高い潤滑油が求められている。なお、潤滑油の体積弾性係数と密度との間には相関性があり、密度が高い潤滑油は、体積弾性係数が高いと推測される。
例えば、特許文献1及び2には、体積弾性係数が高い油圧作動油として、芳香族環を2個以上有するエステルやエーテルを基油として含む油圧作動油が提案されている。
ところが、特許文献1及び2に記載の油圧作動油は、体積弾性係数が高いが、粘度指数が低く、潤滑油として十分に性能のバランスが取れたものではなかった。
上記問題に対して、特許文献3には、高密度(高体積弾性係数)であり、且つ粘度指数の高い潤滑油組成物として、芳香族環を2個以上有するエステルやエーテル等を含む基油に対して、質量平均分子量が5万以下のポリ(メタ)アクリレートを配合してなる潤滑油組成物が開示されている。
国際公開2008/133233号明細書 国際公開2010/005022号明細書 特開2013−199549号公報
しかしながら、本発明者らの検討によれば、特許文献3に記載の潤滑油組成物は、体積弾性係数及び粘度指数は比較的高いものの、潤滑油が使用中にせん断作用を受け、一時的又は永久的粘度低下を起こす等の懸念があり、せん断安定性に関しては更なる改良の余地があることが判明した。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、高密度(高体積弾性係数)であり、粘度指数が高く、且つ、優れたせん断安定性を有する潤滑油組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、特定のエステル又はエーテルを含む基油に、ポリアルキレングリコールを配合してなる潤滑油組成物が、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成された。
すなわち、本発明は、下記〔1〕の潤滑油組成物を提供する。
〔1〕エステル又はエーテルであり、芳香族環を2個以上有する化合物(A1)を含む基油(A)に、ポリアルキレングリコール(B)を配合してなる、潤滑油組成物。
本発明の潤滑油組成物は、高密度(高体積弾性係数)であり、粘度指数が高く、且つ、優れたせん断安定性を有する。そのため、本発明の潤滑油組成物は、使用時のせん断による粘度低下が少なく、長期に亘って優れた性能を発揮することができる。
本明細書において、数平均分子量(Mn)は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)法により、標準ポリスチレン換算にて測定した値であって、具体的には実施例に記載の方法により測定した値である。
また、本明細書において、40℃又は100℃における動粘度、及び粘度指数は、JIS K 2283(ASTM D 445)に準拠して測定した値である。
さらに、本明細書において、15℃における密度は、JIS K 2249に準拠して測定した値である。
〔潤滑油組成物〕
本発明の潤滑油組成物は、エステル又はエーテルであり、芳香族環を2個以上有する化合物(A1)を含む基油(A)に、ポリアルキレングリコール(B)を配合してなるものである。
なお、本明細書において、「成分(A)に、成分(B)を配合してなる潤滑油組成物」と規定された潤滑油組成物は、「成分(A)及び成分(B)を含む潤滑油組成物」だけでなく、「成分(A)及び成分(B)の少なくとも一方の成分の代わりに、当該成分が変性した変性物を含む潤滑油組成物」や、「成分(A)と成分(B)とが反応して得られた反応生成物を含む潤滑油組成物」も含まれる。
一般的な油圧機器等に用いられる潤滑油組成物において、体積弾性係数が高い(高剛性)基油である芳香族系のエステル又はエーテルを用いる場合、特許文献3に記載されたように、潤滑油として十分な粘度指数を維持するため、ポリ(メタ)アクリレート等の粘度指数向上剤が配合される。
しかしながら、本発明者らの検討によれば、このような潤滑油組成物の場合、使用中にせん断作用により粘度低下が生じ、せん断安定性が低下することがあることが判明した。
そこで、本発明者らは、エステル又はエーテルであり、芳香族環を2個以上有する化合物(A1)を含む基油(A)に、粘度指数向上剤として、ポリアルキレングリコール(B)を配合することで、高密度及び高粘度指数であり、且つ、優れたせん断安定性を有する潤滑油組成物となり得ることを見出し、本発明を完成させたものである。
なお、本発明の一態様の潤滑油組成物は、基油(A)として、化合物(A1)と共に、化合物(A1)以外の基油を含有してもよく、当該基油としては、エステル又はエーテルであり、芳香族環を有さない化合物(A2)が好ましい。
また、本発明の一態様の潤滑油組成物には、基油(A)及びポリアルキレングリコール(B)以外に、一般的な潤滑油用添加剤を配合してもよい。
なお、本発明の一態様の潤滑油組成物中の基油(A)及びポリアルキレングリコール(B)の合計配合量は、当該潤滑油組成物の全量(100質量%)基準で、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、更に好ましくは90質量%以上、より更に好ましくは95質量%以上である。
以下、本発明の一態様の潤滑油組成物に含まれる各成分について説明する。
[基油(A)]
本発明の潤滑油組成物は、基油(A)として、エステル又はエーテルであって、芳香族環を2個以上有する化合物(A1)を含む。
また、本発明の一態様で用いる基油(A)は、得られる潤滑油組成物の粘度調整や粘度指数を高める観点から、化合物(A1)と共に、エステル又はエーテルであり、芳香族環を有さない化合物(A2)を含むことが好ましい。
また、本発明の一態様で用いる基油(A)は、本発明の効果を阻害しない範囲において、化合物(A1)及び(A2)には該当しない合成油を含有してもよい。
本発明の一態様で用いる基油(A)中に含まれる化合物(A1)及び化合物(A2)の合計含有量は、基油(A)の全量(100質量%)基準で、好ましくは70〜100質量%、より好ましくは80〜100質量%、更に好ましくは90〜100質量%、より更に好ましくは95〜100質量%である。
本発明の一態様の潤滑油組成物における基油(A)の配合量は、高密度(高体積弾性係数)の潤滑油組成物とする観点から、潤滑油組成物の全量(100質量%)基準で、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上、より更に好ましくは90質量%以上であり、また、好ましくは99.8質量%以下、より好ましくは99.0質量%以下、更に好ましくは95質量%以下、より更に好ましくは90質量%以下である。
本発明の一態様で用いる基油(A)の40℃における動粘度は、適度な動粘度を有する潤滑油組成物とする観点から、好ましくは1〜100mm/s、より好ましくは5〜80mm/s、更に好ましくは10〜50mm/sである。
また、本発明の一態様で用いる基油(A)の粘度指数は、上記と同様の観点から、好ましくは80以上、より好ましくは95以上である。
以下、本発明の一態様で用いる基油(A)に含まれる、化合物(A1)及び化合物(A2)について説明する。
<化合物(A1)>
本発明の潤滑油組成物に基油(A)として含まれる化合物(A1)としては、エステル又はエーテルであって、芳香族環を2個以上有する化合物であれば、制限は無い。
なお、本発明の一態様で用いる化合物(A1)は、単独で又は2種以上を併用してもよい。
本発明の一態様で用いる化合物(A1)が有する芳香族環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ビフェニル環、アズレン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ターフェニレン環、o−テルフェニル環、m−テルフェニル環、p−テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。
これらの中でも、ベンゼン環及びナフタレン環から選ばれる1種以上が好ましく、ベンゼン環がより好ましい。
なお、化合物(A1)としては、「フェニル基を2以上有するエステル又はエーテル」だけでなく、例えば、「ナフチル基(芳香族環を2つ有する基)を1以上有するエステル又はエーテル」も含まれる。
本発明の一態様で用いる化合物(A1)としては、高密度(高体積弾性係数)の潤滑油組成物とする観点から、分子の少なくとも一方の末端に芳香族環を有する、エステル又はエーテルが好ましく、分子の両末端に芳香族環を有する、エステル又はエーテルがより好ましい。
また、本発明の一態様で用いる化合物(A1)としては、下記一般式(a11)で表される化合物であることが好ましい。
上記式(a11)中、R及びRは、それぞれ独立に、炭素数1〜30のアルキル基、環形成炭素数3〜12のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜12のアリール基、炭素数2〜30のアルキルオキシカルボニル基、又は、炭素数2〜30のアルキルカルボニルオキシ基であり、炭素数1〜30のアルキル基であることが好ましい。
及びXは、それぞれ独立に、単結合、−O−、−C(=O)−、−C(=O)−O−、又は−O−C(=O)−であり、X及びXが共に単結合であることはない。
Yは、アルキレン基又は(ポリ)オキシアルキレン基であって、(ポリ)オキシアルキレン基が好ましい。
a1及びa2は、それぞれ独立に、0又は1であり、0であることが好ましい。なお、a1及びa2が0である場合は、単結合となる。
p1及びp2は、それぞれ独立に、0〜3の整数であり、0又は1であることが好ましく、0であることがより好ましい。なお、p1及びp2が0である場合は、単結合となる。
q1及びq2は、それぞれ独立に、0〜5の整数であり、0〜3の整数であることが好ましく、0又は1であることがより好ましく、0であることが更に好ましい。
及びRとして選択し得る、上記アルキル基としては、例えば、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、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基(異性体を含む)、ヘキシル基(異性体を含む)、ヘプチル基(異性体を含む)、オクチル基(異性体を含む)、ノニル基(異性体を含む)、デシル基(異性体を含む)等が挙げられる。
なお、当該アルキル基は、直鎖アルキル基であってもよく、分岐鎖アルキル基であってもよい。
当該アルキル基の炭素数としては、好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6、更に好ましくは1〜3である。
及びRとして選択し得る、上記シクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、アダマンチル基等が挙げられる。
当該シクロアルキル基の環形成炭素数としては、好ましくは3〜6、より好ましくは5又は6である。
及びRとして選択し得る、上記アリール基としては、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等が挙げられる。
当該アリール基の環形成炭素数としては、好ましくは6〜10、より好ましくは6である。
及びRとして選択し得る、アルキルオキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の上述のアルキル基がオキシカルボニル基(−O−C(=O)−)中のカルボニル基と結合している酸素原子と結合した一価の基が挙げられる。
当該アルキルオキシカルボニル基の炭素数としては、好ましくは2〜16、より好ましくは2〜10、更に好ましくは2〜5である。
及びRとして選択し得る、アルキルカルボニルオキシ基としては、例えば、メチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基等の上述のアルキル基がカルボニルオキシ基(−C(=O)−O−)中の炭素原子と結合した一価の基が挙げられる。
当該アルキルオキシカルボニル基の炭素数としては、好ましくは2〜16、より好ましくは2〜10、更に好ましくは2〜5である。
Yとして選択し得る、アルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基、n−ブチレン基、イソブチレン基、n−ペンチレン基、n−ヘキシレン基、n−ヘプチレン基、n−オクチレン基、n−ノニレン基、n−デシレン基、n−ドデシレン基、n−ヘキサデシレン基等が挙げられる。
なお、当該アルキレン基は、直鎖であってもよく、分岐鎖であってもよい。
当該アルキレン基の炭素数としては、好ましくは1〜50、より好ましくは2〜40、更に好ましくは3〜30、より更に好ましくは4〜20である。
Yとして選択し得る、(ポリ)オキシアルキレン基としては、例えば、(ポリ)オキシメチレン基、(ポリ)オキシエチレン基、(ポリ)オキシプロピレン基、(ポリ)オキシイソプロピレン基、(ポリ)オキシブチレン基、(ポリ)オキシイソブチレン基、(ポリ)オキシペンチレン基等が挙げられる。
当該(ポリ)オキシアルキレン基は、直鎖であってもよく、分岐鎖であってもよい。
これらの中でも、(ポリ)オキシエチレン基、(ポリ)オキシプロピレン基、又は(ポリ)オキシイソプロピレン基が好ましく、(ポリ)オキシエチレン基がより好ましい。
なお、本明細書において、例えば「(ポリ)オキシアルキレン基」との用語は、「オキシアルキレン基」と「ポリオキシアルキレン基」の双方を意味する語であり、他の類似用語も同様の意味を示す。
当該(ポリ)オキシアルキレン基の炭素数としては、前記一般式(a11)で表される化合物の数平均分子量の値に応じて適宜設定される。
また、本発明の一態様において、化合物(A1)としては、高密度(高体積弾性係数)の潤滑油組成物とする観点から、下記一般式(a12)で表される化合物であることがより好ましく、下記一般式(a13)で表される化合物であることが更に好ましい。
上記式(a12)中、R、R、a1、a2、p1、p2、q1、q2、及びYは、前記一般式(a11)に関する記載と同じであり、好適な基(当該基の好適な炭素数の範囲)、好適な数値範囲も上記と同じである。
B1は、単結合、−O−、又は−O−C(=O)−であり、単結合又は−O−C(=O)−であることが好ましい。
上記式(a13)中、R、R、a1、a2、p1、p2、q1、及びq2は、前記一般式(a11)に関する記載と同じであり、好適な基(当該基の好適な炭素数の範囲)、好適な数値範囲も上記と同じである。
B1は、単結合、−O−、又は−O−C(=O)−であり、単結合又は−O−C(=O)−であることが好ましい。
Aは、炭素数2〜4のアルキレン基であり、例えば、エチレン基(−CHCH−)、エチリデン基(−CH(CH)−)、トリメチレン基(−CHCHCH−)、プロピレン基(−CH(CH)CH−)、プロピリデン基(−CHCHCH−)、イソプロピリデン基(−C(CH−)、テトラメチレン基(−CHCHCHCH−)、1−メチルトリメチレン基(−CH(CH)CHCH−)、2−メチルトリメチレン基(−CHCH(CH)CH−)、ブチレン基(−C(CHCH−)等が挙げられる。これらの中でも、Aとしては、エチレン基又は又はプロピレン基が好ましく、エチレン基がより好ましい。
rは1以上の数であり、前記一般式(a13)で表される化合物の数平均分子量の値に応じて適宜設定される値である。
なお、異なる2種以上の前記一般式(a13)で表される化合物を用いる場合には、rの値は平均値(加重平均値)となり、当該平均値が1以上であればよい。
本発明の一態様で用いる化合物(A1)の数平均分子量(Mn)としては、好ましくは100〜5000、より好ましくは150〜3000、更に好ましくは200〜1500、より更に好ましくは250〜1000である。
本発明の一態様で用いる化合物(A1)の40℃における動粘度は、適度な動粘度かつ高い粘度指数の潤滑油組成物をする観点から、好ましくは5〜80mm/s、より好ましくは10〜60mm/s、更に好ましくは15〜50mm/sである。
本発明の一態様で用いる化合物(A1)の粘度指数は、上記と同様の観点から、好ましくは50以上、より好ましくは60以上、更に好ましくは65以上である。
本発明の一態様で用いる化合物(A1)の15℃における密度は、高密度(高体積弾性係数)の潤滑油組成物とする観点から、好ましくは1.100g/cm以上、より好ましくは1.105g/cm以上、更に好ましくは1.110cm以上であり、また、通常1.250g/cm以下である。
本発明の一態様で用いる基油(A)中の化合物(A1)の含有量は、高密度(高体積弾性係数)の潤滑油組成物とする観点から、基油(A)の全量(100質量%)基準で、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50質量%以上、より更に好ましくは60質量%以上であり、また、好ましくは100質量%以下、より好ましくは95質量%以下、更に好ましくは90質量%以下、より更に好ましくは85質量%以下である。
本発明の一態様の潤滑油組成物中の化合物(A1)の含有量は、高密度(高体積弾性係数)の潤滑油組成物とする観点から、潤滑油組成物の全量(100質量%)基準で、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50質量%以上、より更に好ましくは60質量%以上である。
また、適度な動粘度を有する潤滑油組成物とする観点、及び、(B)成分の配合量を十分に確保し、優れたせん断安定性を有する潤滑油組成物とする観点から、本発明の一態様の潤滑油組成物中の化合物(A1)の含有量は、潤滑油組成物の全量(100質量%)基準で、好ましくは99.8質量%以下、より好ましくは95質量%以下、更に好ましくは90質量%以下である。
<化合物(A2)>
本発明の一態様で用いる基油(A)は、得られる潤滑油組成物の粘度調整や粘度指数を高める観点から、上述の化合物(A1)と共に、エステル又はエーテルであり、芳香族環を有さない化合物(A2)を含むことが好ましい。
なお、本発明の一態様で用いる化合物(A2)は、単独で又は2種以上を併用してもよい。
化合物(A2)としては、例えば、エチレングリコールエーテルあるいはポリエチレングリコールエーテルのジカルボン酸エステル又はエーテルが挙げられ、具体的には、エチレングリコールモノブチルエーテルのアジピン酸ジエステル、及びジエチレングリコールモノブチルエーテルのアジピン酸ジエステル等のアジピン酸ジエステル、トリエチレングリコールの2−エチルヘキサン酸ジエステル、セバシン酸ジブチル、アジピン酸ジオクチル、アゼライン酸ジオクチル、セバシン酸ジオクチル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、及びコハク酸ジエチル等が挙げられる。
これらの中でも、粘度指数向上の観点から、エチレングリコールエーテルあるいはポリエチレングリコールエーテルのジカルボン酸エステルが好ましく、アジピン酸ジエステルがより好ましい。
本発明の一態様で用いる化合物(A2)の40℃における動粘度としては、得られる潤滑油組成物の粘度調整や粘度指数を高める観点から、好ましくは1〜30mm/s、より好ましくは1〜20mm/s、更に好ましくは1〜15mm/sである。
本発明の一態様で用いる化合物(A2)の粘度指数としては、上記観点から、好ましくは80以上、より好ましくは100以上、更に好ましくは120以上である。
本発明の一態様で用いる化合物(A2)の15℃における密度としては、高密度(高体積弾性係数)の潤滑油組成物とする観点から、好ましくは0.900g/cm以上、より好ましくは0.950g/cm以上、更に好ましくは1.000g/cm以上であり、また、通常1.100g/cm以下である。
本発明の一態様で用いる、化合物(A1)と化合物(A2)との含有量比〔(A1)/(A2)〕としては、質量比で、好ましくは1/1〜10/1、より好ましくは1.2/1〜8.5/1、更に好ましくは1.5/1〜7/1、より更に好ましくは1.7/1〜5.5/1である。
当該含有量比が上記範囲であれば、粘度調整や粘度指数を高めると共に、高密度(高体積弾性係数)の潤滑油組成物とすることができる。
本発明の一態様で用いる基油(A)中の化合物(A2)の含有量は、上記観点から、基油(A)の全量(100質量%)基準で、好ましくは5質量%以上、より好ましくは7質量%以上、更に好ましくは10質量%以上、より更に好ましくは15質量%以上であり、また、好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下、更に好ましくは50質量%以下、より更に好ましくは40質量%以下である。
また、本発明の一態様の潤滑油組成物中の化合物(A2)の含有量は、上記観点から、潤滑油組成物の全量(100質量%)基準で、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは10質量%以上、より更に好ましくは15質量%以上であり、また、好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下、更に好ましくは50質量%以下、より更に好ましくは40質量%以下である。
<化合物(A1)及び(A2)以外の合成油>
本発明の一態様で用いる基油(A)は、本発明の効果を阻害しない範囲において、化合物(A1)及び(A2)以外の合成油を含有してもよい。つまり、基油(A)は、3種以上の合成油から構成されてもよい。
当該合成油としては、例えば、ポリブテン、及びα−オレフィン単独重合体又は共重合体(例えば、エチレン−α−オレフィン共重合体等の炭素数8〜14のα−オレフィン単独重合体又は共重合体)等のポリα−オレフィン;アルキルベンゼン;アルキルナフタレン;フィッシャー・トロプシュ法等により製造されるワックス(GTLワックス)を異性化することで得られる合成油等が挙げられる。
[ポリアルキレングリコール(B)]
本発明で用いるポリアルキレングリコール(B)としては、例えば、アルキレンオキシドが重合又は共重合して得られる重合体が挙げられる。
なお、本発明の一態様で用いるポリアルキレングリコール(B)は、単独で又は2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、高密度(高体積弾性係数)及び高粘度指数を維持しつつ、せん断安定性を向上させた潤滑油組成物とする観点から、ポリアルキレングリコール(B)としては、下記一般式(b1)で表される化合物であることが好ましい。
−[(OR−OR (b1)
上記一般式(b1)中、Rは、水素原子、炭素数1〜10の1価の炭化水素基、炭素数2〜10のアシル基、炭素数1〜10の2〜6価の炭化水素基、又は、環形成原子数3〜10の複素環基である。
は、炭素数2〜4のアルキレン基である。
は、水素原子、炭素数1〜10の1価の炭化水素基、炭素数2〜10のアシル基、又は、環形成原子数3〜10の複素環基である。
bは1〜6の整数であるが、高密度(高体積弾性係数)及び高粘度指数を維持しつつ、せん断安定性を向上させた潤滑油組成物とする観点から、好ましくは1〜4の整数、より好ましくは2又は3、更に好ましくは3である。
なお、bは、前記一般式(b1)中のRとの結合部位の数に応じて定められる。例えば、Rがアルキル基やシクロアルキル基等の1価の炭化水素基やアシル基の場合には、bは1となる。また、Rが炭化水素基又は複素環基であり、当該基の価数が2、3、4、5、及び6価である場合、bはそれぞれ2、3、4、5及び6となる。
aは、1以上の数であり、前記一般式(b1)で表される化合物の数平均分子量の値に応じて適宜設定される値である。
なお、異なる2種以上の前記一般式(b1)で表される化合物を用いる場合には、rの値は平均値(加重平均値)となり、当該平均値が1以上であればよい。
また、R及びRが複数存在する場合は、複数のR及びRは、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
及びRして選択し得る、上記1価の炭化水素基としては、例えば、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、各種ヘプチル基、各種オクチル基、各種ノニル基、各種デシル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、各種メチルシクロヘキシル基、各種エチルシクロヘキシル基、各種プロピルシクロヘキシル基、各種ジメチルシクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基、各種メチルフェニル基、各種エチルフェニル基、各種ジメチルフェニル基、各種プロピルフェニル基、各種トリメチルフェニル基、各種ブチルフェニル基、各種ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、各種フェニルエチル基、各種メチルベンジル基、各種フェニルプロピル基、各種フェニルブチル基等のアリールアルキル基;等が挙げられる。
なお、上記アルキル基は直鎖及び分岐鎖のいずれであってもよい。
当該1価の炭化水素基の炭素数としては、好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6、更に好ましくは1〜3である。
及びRとして選択し得る、上記炭素数2〜10のアシル基が有する炭化水素基部分は、直鎖、分岐鎖、環状のいずれであってもよい。当該炭化水素基部分としては、上述のR及びRとして選択し得る1価の炭化水素基のうち炭素数1〜9のものが挙げられる。
なお、当該アシル基の炭素数としては、好ましくは2〜10、より好ましくは2〜6である。
として選択し得る、上記2〜6価の炭化水素基としては、上述のRとして選択し得る1価の炭化水素基から更に水素原子を1〜5個除いた残基や、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、1,2,3−トリヒドロキシシクロヘキサン、1,3,5−トリヒドロキシシクロヘキサン等の多価アルコールから水酸基を除いた残基等が挙げられる。
なお、当該2〜6価の炭化水素基の炭素数としては、好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6、更に好ましくは1〜3である。
及びRして選択し得る、上記複素環基としては、酸素原子含有複素環基、又は硫黄原子含有複素環基が好ましい。なお、当該複素環基は、飽和環であってもよく不飽和環であってもい。
当該酸素原子含有複素環基としては、例えば、1,3−プロピレンオキシド、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、及びヘキサメチレンオキシド等の酸素原子含有飽和複素環や、アセチレンオキシド、フラン、ピラン、オキシシクロヘプタトリエン、イソベンゾフラン、及びイソクロメン等の酸素原子含有不飽和複素環が有する水素原子を1〜6個除いた残基が挙げられる。
また、当該硫黄原子含有複素環基としては、例えば、エチレンスルフィド、トリメチレンスルフィド、テトラヒドロチオフェン、テトラヒドロチオピラン、及びヘキサメチレンスルフィド等の硫黄原子含有飽和複素環や、アセチレンスルフィド、チオフェン、チアピラン、及びチオトリピリデン等の硫黄原子含有不飽和複素環等が有する水素原子を1〜6個除いた残基が挙げられる。
当該複素環基の環形成原子数としては、好ましくは3〜10、より好ましくは3〜6、更に好ましくは5又は6である。
として選択し得る、上記アルキレン基としては、例えば、エチレン基(−CHCH−)、エチリデン基(−CH(CH)−)等の炭素数2のアルキレン基;トリメチレン基(−CHCHCH−)、プロピレン基(−CH(CH)CH−)、プロピリデン基(−CHCHCH−)、イソプロピリデン基(−C(CH−)等の炭素数3のアルキレン基;テトラメチレン基(−CHCHCHCH−)、1−メチルトリメチレン基(−CH(CH)CHCH−)、2−メチルトリメチレン基(−CHCH(CH)CH−)、ブチレン基(−C(CHCH−)等の炭素数4のアルキレン基が挙げられる。
なお、Rが複数存在する場合、複数のRは、互いに同一であってもよく、2種以上のアルキレン基の組み合わせであってもよい。
これらの中でも、Rとしては、プロピレン基(−CH(CH)CH−)が好ましい。
なお、前記一般式(b1)で表される化合物において、オキシプロピレン単位(−OCH(CH)CH−)の含有量は、化合物の構造中のオキシアルキレン(OR)の全量(100モル%)基準で、好ましくは50〜100モル%、より好ましくは65〜100モル%、更に好ましくは80〜100モル%である。
本発明の一態様で用いるポリアルキレングリコール(B)の数平均分子量(Mn)は、潤滑油組成物の粘度指数を向上させると共に、優れたせん断安定性を有する潤滑油組成物とする観点から、好ましくは1,000〜60,000、より好ましくは2,500〜40,000、更に好ましくは5,000〜30,000、より更に好ましくは10,000〜20,000である。
本発明の一態様で用いるポリアルキレングリコール(B)の25℃における粘度は、上記と同様の観点から、好ましくは1,000〜60,000mPa・s、より好ましくは2,000〜50,000mPa・s、更に好ましくは3,500〜40,000mPa・s、より更に好ましくは5,000〜30,000mPa・sである。
なお、本明細書において、25℃における粘度は、JIS K7117−1に準拠して測定した値である。
本発明の一態様の潤滑油組成物におけるポリアルキレングリコール(B)の配合量は、潤滑油組成物の粘度指数を向上させると共に、優れたせん断安定性を有する潤滑油組成物とする観点から、潤滑油組成物の全量(100質量%)基準で、好ましくは0.2〜15質量%、より好ましくは0.5〜12質量%、更に好ましくは1.0〜10質量%、より更に好ましくは2.0〜8.0質量%である。
[潤滑油用添加剤]
本発明の一態様の潤滑油組成物は、本発明の課題を解決できる範囲において、基油(A)及びポリアルキレングリコール(B)以外に、一般的な潤滑油用添加剤を配合してもよい。
このような潤滑油用添加剤としては、例えば、酸化防止剤、清浄分散剤、金属不活性化剤、流動点降下剤、耐摩耗剤、消泡剤、極圧剤、及びポリアルキレングリコール(B)以外の粘度指数向上剤等が挙げられる。これらの各々の添加剤は、単独で又は2種以上を併用してもよい。
なお、ポリアルキレングリコール(B)以外の粘度指数向上剤としては、例えば、ポリメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、オレフィン系共重合体(例えば、エチレン−プロピレン共重合体等)、スチレン系共重合体(例えば、スチレン−ジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体等)等が挙げられる。
これらの粘度指数向上剤の数平均分子量(Mn)としては、通常1,000〜300,000である。
本発明の一態様において、ポリアルキレングリコール(B)以外の粘度指数向上剤の配合量(樹脂分換算)は、潤滑油組成物の全量(100質量%)基準で、好ましくは0〜10質量%、より好ましくは0〜5質量%、更に好ましくは0〜2質量%、より更に好ましくは0〜1質量%である。
なお、一般的に、市販の粘度指数向上剤は、ハンドリング性や基油への溶解性を考慮し、通常希釈油(鉱油又は合成油)に希釈された状態で流通されていることが多いが、上記の粘度指数向上剤の配合量は、希釈油を除いた樹脂分換算の配合量を意味する。さらに、ここでいう「樹脂分」とは、重量平均分子量(Mw)が1000以上で、一定の繰り返し単位を有する重合体を意味する。
〔潤滑油組成物の製造方法〕
本発明の一態様の潤滑油組成物は、上述の化合物(A1)を含む基油(A)に、上述のポリアルキレングリコール(B)を配合することで、製造することができる。
上述のとおり、基油(A)には、上述の化合物(A2)や、化合物(A1)及び(A2)以外の合成油が含まれていてもよい。
また、ポリアルキレングリコール(B)と共に、上述の潤滑油用添加剤を配合してもよい。
なお、各成分の配合量は、上述のとおりである。
各成分を配合した後、公知の方法により、撹拌して均一に分散させることが好ましい。
なお、各成分を配合後に、成分の一部が変性したり、2成分が互いに反応し、別の成分を生成した場合の得られる潤滑油組成物についても、本発明の技術的範囲に属するものである。
[潤滑油組成物の性状]
本発明の一態様の潤滑油組成物の15℃における密度は、好ましくは1.100g/cm以上、より好ましくは1.105g/cm以上である。当該密度が1.100g/cm以上であれば、高い体積弾性係数を有する潤滑油組成物であると推測される。
なお、本発明の一態様の潤滑油組成物の15℃における密度は、通常1.250g/cm以下である。
また、本発明の一態様の潤滑油組成物の40℃における動粘度は、好ましくは10〜150mm/s、より好ましくは25〜70mm/s、更に好ましくは25〜55mm/sである。
当該動粘度が上記範囲内であれば、潤滑油組成物として適度な流動性を有し、例えばシール部分からの液漏れ等を生じることなく消費エネルギーの増大を伴うこともない。
さらに、本発明の一態様の潤滑油組成物の粘度指数は、好ましくは120以上、より好ましくは130以上、更に好ましくは140以上である。
当該粘度指数が120以上であれば、粘度の温度依存性が小さくなり、得られる潤滑油組成物を潤滑油として好適に使用できる。
本発明の一態様の潤滑油組成物のJPI−5S−29−88に準拠して測定した40℃及び100℃における動粘度の低下率としては、好ましくは7.0%以下、より好ましくは5.0%以下、更に好ましくは3.0%以下である
〔潤滑油組成物の用途〕
本発明によれば、高密度(高体積弾性係数)で粘度指数が高く、かつ優れたせん断安定性を有する潤滑油組成物を提供することができる。
それ故、本発明の一態様の潤滑油組成物は、油圧機器(建設機械、射出成形機、プレス機械、クレーン、マシニングセンタ、油圧式無段変速機、ロボット、工作機械、油圧機器の油圧回路、サーボ油圧制御回路、ダンパー、ショックアブソーバ、ブレーキシステム、パワーステアリング、圧延機等)、回転機器(ポンプ、圧縮機等)、軸受け(静圧軸受け、すべり軸受け、転がり軸受け等)、及び歯車(ひら歯車、かさ歯車、ウォームギア等)のいずれかの機器に用いられることが好ましい。特に、本発明の一態様の潤滑油組成物は、高い体積弾性係数を有するものであり、高い粘度指数を有し、かつ優れたせん断安定性を有することから、上記油圧機器に好ましく適用できる。
本発明の一態様の潤滑油組成物は高密度であり体積弾性係数が高いため、特に以下に示す高圧油圧性能を発揮する。
(1)潤滑油の圧縮によるエネルギー損失が小さく、省エネルギーが図れる。
(2)油圧の応答性に優れ、油圧回路の高速化が図れる。
(3)油圧の安定性に優れ、油圧制御の高精密化が図れる。
さらに、密度が高いことから、以下に示すように低圧油圧性能も発揮する。
(4)圧力下と常圧下との溶存ガス濃度差が小さいので、リザーバタンクでの気泡生成が少なく、気泡の影響による油圧性能低下が著しく小さい。
(5)気泡と潤滑油との比重差が大きいので、リザーバタンクでの気泡分離速度が速く、気泡の影響による油圧性能低下が著しく小さい。
(6)空気の溶解度が鉱物油よりも約一桁小さいので溶存ガス量が少なく、キャビテーションを起こし難く、エロージョンが起き難い(油圧バルブやポンプ寿命が長くなる)。
次に、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
[性状、性能評価]
(1)数平均分子量(Mn)
GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)法により、標準ポリスチレン換算にて測定した。具体的には、以下の装置及び条件下で測定した。
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)を用いて測定した。具体的には、下記GPC装置及びカラムを用いて、下記の条件下で測定を行い、標準試料ポリスチレンとして重量平均分子量を求めた。
・GPC装置:Waters 1515 Isocratic HPLC Pump + Waters 2414 Refractive Index Detector
・カラム:「TSKgel SuperMultiporeHZ−M」(東ソー社製)を2本
・カラム温度:40℃
・溶離液:テトラヒドロフラン
・流速:0.35mL/min
・検出器:屈折率検出器
(2)25℃における粘度
JIS K7117−1に準拠して測定した。
(3)40℃又は100℃における動粘度
JIS K 2283(ASTM D 445)に準拠して測定した。
(4)粘度指数
JIS K 2283(ASTM D 445)に準拠して測定した。
(5)15℃における密度
JIS K 2249に準拠して測定した。
(6)超音波せん断安定度
JPI−5S−29−88(A法、30分、30mL、測定温度:40℃及び100℃、照射時間:30分)に準拠して試験を行い、試験後の40℃及び100℃動粘度から、動粘度の低下率(%)を算出した。
[基油、添加剤]
(基油)
・(a−1):下記式で表される「ポリエチレングリコールジベンゾエート」(下記式中、r=約4、Mn=400)、40℃における動粘度=34.1mm/s、粘度指数=66、15℃における密度=1.168g/cm
・(a−2):下記式で表される「アジピン酸ビス[2−(2−ブトキシエトキシ)エチル]」(ジエチレングリコールモノブチルエーテルのアジピン酸ジエステル)、40℃における動粘度=11.43mm/s、粘度指数=157、15℃における密度=1.0256g/cm
(添加剤)
・(b−1):旭硝子社製、商品名「PREMINOL S 3015」、3官能ポリオキシプロピレングリコール(Mn=15,000、25℃における粘度=6,300mPa・s。前記一般式(b1)中、R=3価の炭化水素基、R=プロピレン基、R=水素原子、a=1以上の数、b=3である化合物)。
・(b−2):旭硝子社製、商品名「PREMINOL S 4318F」、2官能ポリオキシプロピレングリコール(Mn=18,000、25℃における粘度=20,000mPa・s。前記一般式(b1)中、R=2価の炭化水素基、R=プロピレン基、R=水素原子、a=1以上の数、b=2である化合物)。
・(b−3):クラレ(株)製、商品名「パラペットLW1000」、ポリメチルメタクリレート(Mn=35,000、25℃において固体)。なお、表1中の(b−3)の含有量は、ポリメチルメタクリレートの配合量を示す。
・(b−4):(株)ゼネラルサイエンスコーポレーション製、商品番号「30110304」、ポリエチルメタクリレート(Mn=250,000、25℃において固体)を含有。なお、表1中の(b−4)の含有量は、ポリエチルメタクリレートの配合量を示す。
〔実施例1〜3、比較例1〜3〕
表1に示すとおり、上述の化合物(a−1)と(a−2)とを含む基油(A)に、化合物(b−1)〜(b−4)を表1に示す配合量(樹脂分換算)にて、各々配合して、潤滑油組成物(A)〜(F)をそれぞれ調製した。
調製した潤滑油組成物(A)〜(F)の各々について、動粘度(40℃、100℃)、粘度指数、密度、及び超音波せん断安定度(40℃及び100℃における動粘度低下率)をそれぞれ測定した。これらの結果を表1に示す。
実施例1〜3で調製した潤滑油組成物(A)〜(C)は、高い粘度指数を有すると共に、優れたせん断安定性も有する。また、密度が1.100g/cm以上であることから、体積弾性係数が高いと考えられる。
一方、これらの実施例1〜3で調製した潤滑油組成物に比べて、比較例1で調製した潤滑油組成物(D)は粘度指数が低く、比較例2及び3で調製した潤滑油組成物(E)及び(F)はせん断安定度が低い。
本発明の潤滑油組成物は、高密度(高体積弾性係数)であり、粘度指数が高く、且つ、優れたせん断安定性を有する。そのため、本発明の一態様の潤滑油組成物は、例えば、油圧機器、回転機器、軸受け、歯車等の多種多様な機器に好適に使用できる。

Claims (15)

  1. エステル又はエーテルであり、芳香族環を2個以上有する化合物(A1)を含む基油(A)に、数平均分子量が1,000〜60,000であるポリアルキレングリコール(B)を配合してなり、15℃における密度が1.100g/cm 以上である、潤滑油組成物。
  2. ポリアルキレングリコール(B)の配合量が、潤滑油組成物の全量基準で、0.2〜15質量%である、請求項に記載の潤滑油組成物。
  3. ポリアルキレングリコール(B)が、下記一般式(b1)で表される化合物である、請求項1又は2に記載の潤滑油組成物。
    −[(OR−OR (b1)
    (上記一般式(b1)中、Rは、水素原子、炭素数1〜10の1価の炭化水素基、炭素数2〜10のアシル基、炭素数1〜10の2〜6価の炭化水素基、又は、環形成原子数3〜10の複素環基である。
    は、炭素数2〜4のアルキレン基である。
    は、水素原子、炭素数1〜10の1価の炭化水素基、炭素数2〜10のアシル基、又は、環形成原子数3〜10の複素環基である。
    bは1〜6の整数であり、aは1以上の数である。なお、R及びRが複数存在する場合は、複数のR及びRは、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。)
  4. 前記一般式(b1)中のbが2又は3である、請求項に記載の潤滑油組成物。
  5. 化合物(A1)が、分子の少なくとも一方の末端に芳香族環を有する、エステル又はエーテルである、請求項1〜のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
  6. 化合物(A1)が、下記一般式(a11)で表される化合物である、請求項1〜のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。

    (上記式(a11)中、R及びRは、それぞれ独立に、炭素数1〜30のアルキル基、環形成炭素数3〜12のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜12のアリール基、炭素数2〜30のアルキルオキシカルボニル基、又は、炭素数2〜30のアルキルカルボニルオキシ基である。
    及びXは、それぞれ独立に、単結合、−O−、−C(=O)−、−C(=O)−O−、又は−O−C(=O)−であり、X及びXが共に単結合であることはない。
    Yは、アルキレン基又は(ポリ)オキシアルキレン基である。
    a1及びa2は、それぞれ独立に、0又は1である。
    p1及びp2は、それぞれ独立に、0〜3の整数である。
    q1及びq2は、それぞれ独立に、0〜5の整数である。)
  7. 化合物(A1)が、下記一般式(a13)で表される化合物である、請求項に記載の潤滑油組成物。

    (上記式(a13)中、R、R、a1、a2、p1、p2、q1、及びq2は、請求項に記載の前記一般式(a11)に関する記載と同じである。
    B1は、単結合、−O−、又は−O−C(=O)−である。
    Aは、炭素数2〜4のアルキレン基であり、rは1以上の数である。)
  8. 基油(A)が、化合物(1)と共に、エステル又はエーテルであり、芳香族環を有さない化合物(A2)(但し、成分(B)に該当するものを除く)を含む、請求項1〜のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
  9. 基油(A)中に含まれる、化合物(A1)と化合物(A2)との含有量比〔(A1)/(A2)〕が、質量比で、1/1〜10/1である、請求項に記載の潤滑油組成物。
  10. 基油(A)中に含まれる化合物(A1)及び化合物(A2)の合計含有量が、基油(A)の全量基準で、70〜100質量%である、請求項8又は9に記載の潤滑油組成物。
  11. 化合物(A1)の配合量が、前記潤滑油組成物の全量基準で、30質量%以上である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
  12. 基油(A)の配合量が、前記潤滑油組成物の全量基準で、60質量%以上である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
  13. 40℃における動粘度が10〜150mm/sである、請求項1〜12のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
  14. 粘度指数が120以上である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
  15. 油圧機器、回転機器、軸受け、及び歯車のいずれかの機器に用いられる、請求項1〜14のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
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