JP6055320B2 - 油圧作動油組成物 - Google Patents
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Description
(c)下記一般式(1)で表わされる脂肪酸モノアミド及び下記一般式(2)で表される脂肪酸ビスアミドから選ばれる脂肪酸アミドを0.01〜1.0質量%、
を含有することを特徴とする油圧作動油組成物(ただし、メソゲン構造を分子内に有し、40℃における粘度圧力係数が20GPa −1 以下であり、10MPa以上の圧力下で圧力上昇に伴い摩擦係数の最小値を発現させる少なくとも1種の有機化合物を含有するものを除く。)を提供するものである。
また、本発明は、上記油圧作動油組成物において、前記一般式(1)において、R2が水素原子またはメチル基である油圧作動油組成物を提供するものである。
本発明の油圧作動油組成物に用いられる基油は、通常油圧作動油として用いられる基油であれば、特に制限はなく用いることができるが、JIS K 2283「動粘度試験方法」により測定される40℃における動粘度が28〜51mm2/sである炭化水素系基油を用いることが好ましく、30〜48mm2/sのものがより好ましい。なお、ここでいう基油の動粘度とは、2種以上の異なる基油を混合した場合には、混合後の動粘度を指している。以後、単独もしくは混合したことで好適に用いられる本発明の基油について、「基油部分」と称することとする。基油部分の40℃動粘度を28
mm2/s以上とすることで、引火点250℃以上を確保しやすい。また、ポンプの容積効率の低下を抑制しやすく、10MPa以上の高圧用油圧機器に用いる場合でも油膜を保持しやすく、耐摩耗性への影響も抑制しやすい。また、基油部分の40℃動粘度を51mm2/s以下とすることで圧力損失抑制による省電力効果向上が期待できる。なお、引火点が250℃以上の潤滑油は、一部を除いて消防法における「指定可燃物可燃性液体類」に分類されるため、貯蔵・管理の面で有利である。
本発明の油圧作動油に用いる脂肪酸は、摩擦調整剤の1種として配合するものである。また、同じく摩擦調整剤の1種として配合する(c)成分の脂肪酸アミドの基油への溶解性を高める作用もある。脂肪酸アミドは摩擦低減効果が高いものの基油への溶解性が低いため、添加量を少量にせざるを得ず、その結果、単独では十分な摩擦低減効果が得づらい面がある。また、添加量を少量にしたとしても、低温で析出しやすいため貯蔵安定性への影響も懸念される。本発明における脂肪酸の配合は、このような性質を有する脂肪酸アミドの溶解性を高める効果があり、その結果、脂肪酸アミドの有する摩擦低減効果をより高めることができ、同時に貯蔵安定性も向上させることもできる。
本発明の油圧作動油に用いる脂肪酸アミドは、摩擦調整剤の1種として配合するものである。前記した通り、脂肪酸アミドは特に低温下での基油への溶解性が十分でないため、(b)成分の脂肪酸を併用することで、高い摩擦低減効果と良好な貯蔵安定性を得ることができる。
本発明の油圧作動油に用いる脂肪酸アミドとしては、炭素数が6〜40のものが好ましく、12〜24のものが基油への溶解性が良いのでより好ましい。また、脂肪酸アミドのアミド基は2価(ビスアミド)または1価(モノアミド)のものが好ましく、モノアミドがより好ましい。一方、3価以上のものは抗乳化性が劣る可能性があるので好ましくない。
脂肪酸モノアミドとしては一般式(1)で表わされる化合物、脂肪酸ビスアミドとしては一般式(2)で表される化合物である。
また、脂肪酸アミドの脂肪酸に対する含有比率は、10:90〜60:40、好ましくは15:85〜50:50である。この比率とすることで、より高い効果を得ることができる。
本発明の油圧作動油組成物においては、上記(b)脂肪酸と(c)脂肪酸アミドに加え、各種油圧機器全体の省電力効果をより一層高めるために、さらにポリ(メタ)アクリレートと後述するオレフィンコポリマーと共に配合することが好ましい。これらは、低摩擦化により省電力効果を高める上記(b)脂肪酸と(c)脂肪酸アミドとは異なり、低せん断粘度化することにより省電力効果を高めるものである。
上記のポリ(メタ)アクリレートは、1種を単独使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合には、それぞれの重量平均分子量及び数平均分子量が上記の範囲に入っていることが好ましい。
上記のポリ(メタ)アクリレートは、1種を単独使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合には、それぞれの重量平均分子量及び数平均分子量が上記の範囲に入っていることが好ましい。
本発明の油圧作動油組成物においては、上記(b)脂肪酸と(c)脂肪酸アミドに加え、各種油圧機器全体の省電力効果をより一層高めるために、さらに前述のポリ(メタ)アクリレートと共にオレフィンコポリマーを配合することが好ましい。これらは、前述の通り、低せん断粘度化することにより省電力効果を高めるものである。
本発明の油圧作動油に用いることのできる(e)オレフィンコポリマー(以下、OCPということもある)は、粘度指数向上剤として用いられるものであり、異なるオレフィンの共重合体であればどのようなものであってもよく、例えばエチレンとエチレン以外のモノマーとの共重合体が挙げられる。
このうち、エチレン/プロピレン共重合体を用いることが特に好ましい。
なお、これらオレフィンコポリマーも、PMAと同様に、本発明の油圧作動油組成物に用いる際に、予め基油(希釈油ともいう)に溶解させた粘度指数向上剤として添加することができるが、本発明で用いるオレフィンコポリマーは分子量が比較的小さいため、基油に溶解させない状態で粘度指数向上剤として取り扱われているものが多い。
上記のオレフィンコポリマーは、Mw/Mnの比が好ましくは1.5〜3.0であり、より好ましくは1.6〜2.5である。
上記のオレフィンコポリマーは、1種を単独使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合には、それぞれの重量平均分子量及び数平均分子量が上記の範囲に入っていることが好ましい。
上記性能を達成するために、(d)成分と(e)成分の含有比率は、(d)成分100質量部に対して(e)成分が10〜1000質量部の範囲が好ましく、20〜500質量部の範囲がより好ましい。
本発明の油圧作動油組成物においては、上記(b)脂肪酸、(c)脂肪酸アミド、(d)ポリ(メタ)アクリレート、及び(e)オレフィンコポリマーに加え、各種油圧機器全体の省電力効果をより一層高めるため、さらに(f)抗乳化剤を含有させることが好ましい。これは、水分の分離性を向上することにより、水分混入時の油膜切れによる耐摩耗性の低下や省電力効果の低下を防ぐものである。
本発明の油圧作動油組成物には、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じて各種の公知の添加剤を含有することができる。例えば、酸化防止剤、極圧剤、摩耗防止剤、油性剤、清浄分散剤、無灰系分散剤、さび止め剤、金属不活性化剤、流動点降下剤、消泡剤等が挙げられる。
油性剤としては、オレイルアルコール等の高級アルコール、オレイルアミン等のアミン、ブチルステアレート等のエステル、グリセリンモノオレエート等の多価アルコールハーフエステル等が挙げられる。
無灰系分散剤としてはコハク酸イミド化合物が挙げられ、具体的にはポリブテニルビスコハク酸イミド及びそのホウ素変性化合物が挙げられる。
さび止め剤としては、スルホネート金属塩やナフテン酸金属塩などの金属石けん、アルキルコハク酸誘導体、アルケニルコハク酸誘導体、ラノリン化合物、ソルビタンモノオレエートやペンタエリスリトールモノオレエートなどの界面活性剤、ワックスや酸化ワックス、ペトロラタム、N−オレイルザルコシン、ロジンアミン、ドデシルアミンやオクタデシルアミン等のアルキル化アミン系化合物、オレイン酸やステアリン酸等の脂肪酸、フォスファイト等のリン系化合物、等が用いられ、アルキルコハク酸誘導体、アルケニルコハク酸誘導体、界面活性剤、アルキル化アミン系化合物が好ましく用いられ、アルキルコハク酸誘導体、アルケニルコハク酸誘導体がさらに好ましい。
流動点降下剤としては、ポリアルキルメタクリレート、ポリブテン、ポリアルキルスチレン、ポリビニルアセテート、ポリアルキルアクリレート等が挙げられる。流動点降下剤のポリ(メタ)アクリレートは、分子量が低いものであり、重量平均分子量が70,000未満であるものが好ましく、65,000以下であることがより好ましく、60,000以下であることがさらに好ましい。また、流動点降下剤のポリ(メタ)アクリレートの数平均分子量は、30,000未満であることが好ましく、25,000以下であることがより好ましい。
消泡剤としては、ジメチルシリコーン、アルキル変性シリコーン、フェニル変性シリコーン、フッ素変性シリコーンなどのシリコーン系消泡剤や、ポリアクリレート系消泡剤等が挙げられる。
本発明の油圧作動油組成物の40℃動粘度は、ISO VG10、15、22、32、46、68、100のいずれかに適合する範囲で、JIS K2283動粘度試験方法において、9.00〜110mm2/sであることが好ましい。
本発明の油圧作動油組成物の40℃動粘度は、18〜100mm2/sであることがより好ましく、25〜75mm2/sであることがさらに好ましく、40〜51mm2/sであることが特に好ましい。
本発明の油圧作動油組成物は、種々の工業用油圧作動油に適用できるが、特に油圧システムに用いる油圧作動油として好ましく用いることができる。さらには、油圧システムのうち、ベーンポンプなど金属同士の摺動部を有する場合や、高圧になることで耐摩耗性が必要な場合で、これらの摺動部の摩擦損失を低減したい場合に特に有効である。
また、さらに(d)成分のポリ(メタ)アクリレートと(e)成分のオレフィンコポリマーを併用した油圧作動油組成物は、油圧配管、各種フィルター・各種制御弁等が多く圧力損失が発生する場合や、油圧ポンプ、油圧モーター、制御弁等、作動油が高いせん断状態にさらされる箇所での省電力化を図る際に特に有効であるため、これらの部分に加え摺動部を併せ持つ油圧システムを総合的に省電力化するのに有効である。
・水素化分解鉱油A:インドネシア産パラフィン基原油を原料とし、常圧蒸留により得られた残さ油を減圧蒸留したのち、潤滑油留分として得られた留分を水素化分解し、再度、減圧蒸留したのち、ワックス分異性化及び水素化仕上げして得られた鉱油で、表1に表す性状を有する。
・水素化分解鉱油B:中東産パラフィン基原油を原料とし、常圧蒸留により得られた残さ油を減圧蒸留したのち、潤滑油留分として得られた留分を水素化分解し、再度、減圧蒸留したのち、ワックス分異性化及び水素化仕上げして得られた鉱油で、表1に表す性状を有する。
・摩擦調整剤A:オレイン酸
・摩擦調整剤B:イソステアリン酸
・摩擦調整剤C:オレイン酸アミド(式(1)におけるR2は水素原子である。)
・摩擦調整剤D:グリセリンモノオレエート
・摩擦調整剤E:ジトリデシルアジペート(DTDA)
・摩擦調整剤F:イソステアリルアルコール
・非Zn系作動油PKG(パッケージ):アミン系酸化防止剤、リン−硫黄含有極圧剤、脂肪酸系さび止め剤、チアジアゾール誘導体を含む。
・分散剤:ポリブテニル−ビスコハク酸イミド(2つのポリブテニル基の重量平均分子量はいずれも1300、窒素含有量1.8質量%)
・抗乳化剤:エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドコポリマー(エチレンオキサイド:プロピレンオキサイド=1:4(モル比)のもの)
・リン系摩耗防止剤:トリクレジルホスフェート
・消泡剤:ジメチルシリコーン
・さび止め剤:アルケニルコハク酸ハーフエステル
・フェノール系酸化防止剤:ジ−t−ブチル−p−クレゾール
・流動点降下剤:ポリ(メタ)アクリレート(Mw:51,000、Mn:28,000、Mw/Mn=1.82)
・OCP:非分散型オレフィンコポリマー(エチレン/プロピレン共重合体)、重量平均分子量16,000、数平均分子量7000、エチレン/プロピレンのモル比:10/9、有効成分量100質量%のもの。
・PMA:非分散型ポリ(メタ)アクリレート系粘度指数向上剤、重量平均分子量140,000、数平均分子量50,000、有効成分量60質量%のもの。
・密度
:JIS K 2249「密度試験方法」
・動粘度
:JIS K 2283「動粘度試験方法」
・粘度指数
:JIS K 2283「粘度指数算出方法」
・流動点
:JIS K 2269「流動点試験方法」
・引火点
:JIS K 2265−4「引火点試験方法(クリーブランド開放法)」
・残留炭素
:JIS K 2270「残留炭素分試験方法」
・酸価
:JIS K 250.1「中和価試験方法」
・ASTM色
:JIS K 2580「ASTM色試験方法」
・硫黄分(紫外蛍光法)
:JIS K 2541−6「硫黄分試験方法(紫外蛍光法)」
・窒素分
:JIS K 260.9「窒素分試験方法」
:ASTM 3238−85「Standard Test Method for Calculation of Carbon Distribution
and Structural Group Analysis of Petroleum Oils By the n−d−m Method」
・アニリン点 :JIS K 2256「アニリン点及び混合アニリン点試験方法」
・ヨウ素価 :JIS K 00.70「化学製品の酸価、けん化価、エステル価、よう素価、水酸基価及び不けん化物の試験方法」
・GC蒸留留出温度 :JIS K 2254「蒸留試験方法(ガスクロ法)」
・絶対粘度については、以下の式により算出した。なお、式中の密度と動粘度は上記測定法に従って測定した。
絶対粘度(40℃)=密度(40℃)×動粘度(40℃)
・調合時溶解性:全ての基材をビーカーに所定量張込み、温度60℃で1時間調合した直後の組成物の溶解状態を観察。観察結果は以下の記号で示す。
○:濁りなし、クリア―に溶解
△:わずかに濁りが認められる
×:溶解しないか、濁りの状態
○:濁り・沈殿・変色なし、クリア―に溶解
△:わずかに濁り、沈殿、変色が認められる
×:明らかに濁り、沈殿、変色が認められる
(試験条件)
温度 :40℃
荷重 :100N
周波数 :50Hz
振幅 :1mm
SRV摩擦試験で得られる摩擦係数は低い程優れており、0.155以下が好ましく、0.150以下がより好ましく、0.145以下がさらに好ましく、0.142以下が特に好ましい。
・熱酸化安定性試験:内径2.5cmのガラス製容器に試料を40ml入れ、鋼及び銅の触媒を浸漬し、140℃の回転盤付き恒温槽内に放置し、240h後のスラッジ量(0.8μmミリポアフィルター使用)を測定した。
(触媒材質/サイズ)
鋼=SPCC−SB、銅=C1100P、サイズはともに1.0mm×20mm×50mm
・抗乳化性:JIS K 2520「水分離性試験方法 5.抗乳化性試験方法」に準拠し、抗乳化性を評価した。評価結果は次のように示す。
油層−水槽−乳化層(経過時間)=O−W−E(min)
・1次せん断粘度低下率:上記の装置・条件により高せん断粘度を測定し、以下の式より1次せん断粘度低下率を算出した。
1次せん断粘度低下率=(高せん断粘度(40℃)−絶対粘度(40℃))/(絶対粘度(40℃))×100
さらに、表8に示すように、実施例1は、ビッカース104cポンプ試験における摩耗量も、建設機械用油圧作動油規格JCMAS HK(JCMAS P041:2004)の合格基準をクリアし、さらにドイツ工業規格DIN51524−2(耐摩耗性油圧作動油規格)HLP46の要求性能も大きく上回る結果となっており、油圧作動油として良好な性能を有していることがわかる。
すなわち、摩擦調整剤を含まない比較例1、2は、調合時溶解性、室温及び0℃での貯蔵安定性に優れており、熱酸化安定性、抗乳化性も良好であるが、SRV試験での摩擦係数が高い値となっている。なお、OCPとPMAも含まない比較例1は、高せん断粘度も高い。
また、脂肪酸アミドと2塩基酸エステルであるDTDAを組み合わせた比較例6は、摩擦係数は低いが0℃の貯蔵安定性が劣り、脂肪酸アミドと脂肪族アルコールであるイソステアリルアルコールを組み合わせた比較例7は摩擦係数もやや高く、0℃での貯蔵安定性も劣っている。
Claims (4)
- (a)鉱油及び/または合成油から選ばれる少なくとも1種以上の基油、
(b)脂肪酸を0.02〜0.8質量%、
(c)下記一般式(1)で表わされる脂肪酸モノアミド及び下記一般式(2)で表される脂肪酸ビスアミドから選ばれる脂肪酸アミドを0.01〜1.0質量%、
を含有することを特徴とする油圧作動油組成物(ただし、メソゲン構造を分子内に有し、40℃における粘度圧力係数が20GPa −1 以下であり、10MPa以上の圧力下で圧力上昇に伴い摩擦係数の最小値を発現させる少なくとも1種の有機化合物を含有するものを除く。)。
- 前記一般式(1)におけるR2が水素原子またはメチル基である、請求項1に記載の油圧作動油組成物。
- (d)重量平均分子量が7万〜20万のポリ(メタ)アクリレートを0.06〜3質量%、
(e)重量平均分子量が5000〜10万のオレフィンコポリマーを0.1〜5質量%、含有することを特徴とする、請求項1または2に記載の油圧作動油組成物。 - (f)抗乳化剤を5〜95質量ppm含有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の油圧作動油組成物。
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