JP6317227B2 - 潤滑油組成物 - Google Patents

Description

本発明は潤滑油組成物に関し、特に工作機械用として、好適には工作機械のすべり案内面に用いられる潤滑油組成物に関する。

工作機械の加工テーブルなどのすべり案内面用の潤滑油には、加工精度を向上させるために低摩擦性能やスティックスリップの防止、貯蔵安定性、耐腐食性等が要求されている。摩擦低減剤として、これまでさまざまな極圧剤や油性剤が用いられてきた。昨今の工作機械においては特に工作精度に対する要求が高まっており、工作精度に重要な影響を与える低速領域における摩擦低減を実現するために、リン酸エステル、酸性リン酸エステル、亜リン酸エステル、カルボン酸、イオウ化合物、アミン類等が用いられている（例えば、特許文献１を参照）。潤滑性能の向上を目的とし、多くの添加剤が検討されてきたが、すべり案内面油では位置決め精度など、さらなる改良が求められている。
これら従来技術の潤滑油組成物におけるリン酸エステル化合物やアミン化合物などの添加剤は、初期の摩擦性能や工作機械の位置決め性能は向上してきた。中でも酸性リン酸エステルは、低摩擦性能の向上及び位置決め性能の維持に寄与することが知られている（特許文献２を参照）。しかしながら工作機械の加工精度向上のために、すべり案内面用潤滑油に更なる性能向上が求められているのが現状であり、低速領域における摩擦係数を更に低減することが望まれている。

特開平８−１３４４８８号公報 特開２０１１−６８８０１号公報

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低速領域における低摩擦性に優れた潤滑油組成物を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、潤滑油基油に、特定の酸性リン酸エステル化合物を使用し、その化合物のモノエステル、ジエステルの組成比率を最適化した潤滑油組成物により上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、潤滑油基油に、下記一般式（１）で表される酸性リン酸モノエステル及び下記一般式（２）で表される酸性リン酸ジエステルの混合物を組成物全量基準で０．０１〜０．４質量％含有する潤滑油組成物であって、前記混合物中に占める前記酸性リン酸モノエステルの含有割合が６０モル％以上９８モル％以下であることを特徴とする潤滑油組成物である。

（式（１）および（２）中、Ｒ^１〜Ｒ^３は炭素数６〜１８の直鎖アルキル基又は直鎖アルケニル基を示し、Ｒ^１〜Ｒ^３は同一であっても異なっていてもよい。）

また、本発明は、工作機械のすべり案内面に用いられることを特徴とする前記の潤滑油組成物である。

本発明の潤滑油組成物は、低速領域における低摩擦性に優れており、産業上有用である。

以下、本発明について詳述する。

本発明の潤滑油組成物は、基油として鉱油および／または合成油を含有する。

鉱油としては、原油を常圧蒸留および減圧蒸留して得られた潤滑油留分に対して、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精製、硫酸洗浄、白土処理などの１種もしくは２種以上の精製手段を適宜組み合わせて適用して得られるパラフィン系またはナフテン系などの鉱油を挙げることができる。

合成油としては、例えば、ポリα−オレフィン（エチレン−プロピレン共重合体、ポリブテン、１−オクテンオリゴマー、１−デセンオリゴマー、およびこれらの水素化物等）、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、モノエステル（ブチルステアレート、オクチルラウレート）、ジエステル（ジトリデシルグルタレート、ジ−２−エチルヘキシルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジ−２−エチルヘキシルセパケート等）、ポリエステル（トリメリット酸エステル等）、ポリオールエステル（トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、ペンタエリスリトール−２−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールペラルゴネート等）、ポリオキシアルキレングリコール、ポリフェニルエーテル、ジアルキルジフェニルエーテル、（Ｂ１ａ）リン酸エステル（トリクレジルホスフェート等）、含フッ素化合物（パーフルオロポリエーテル、フッ素化ポリオレフィン等）、シリコーン油等が例示できる。

本発明の潤滑油組成物の基油としては、上記した基油を単独で用いてもよいし、２種以上組み合わせてもよい。

本発明に係る基油の動粘度は、特に限定されないが、４０℃における動粘度は、通常２〜２０００ｍｍ^２／ｓであり、好ましくは１０〜１０００ｍｍ^２／ｓ、より好ましくは２０〜５００ｍｍ^２／ｓである。

本発明の潤滑油組成物は、酸性リン酸エステルを含有する。

酸性リン酸エステルは、下記一般式（１）で表される酸性リン酸モノエステル（モノエステル体）および一般式（２）で表される酸性リン酸ジエステル（ジエステル体）の混合物である。

式中、Ｒ^１〜Ｒ^３は、それぞれ同一でも異なっていても良く、炭素数６〜１８の直鎖アルキル基又は直鎖アルケニル基を表す。Ｒ^１〜Ｒ^３は、直鎖アルキル基または直鎖アルケニル基のいずれでも良いが、酸化安定性の観点から直鎖アルキル基が好ましい。

炭素数６〜１８の直鎖アルキル基としては、具体的には、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基などが挙げられる。
炭素数６〜１８の直鎖アルケニル基としては、具体的には、ｎ−ヘキセニル基、ｎ−ヘプテニル基、ｎ−オクテニル基、ｎ−ノネニル基、ｎ−デセニル基、ｎ−ウンデセニル基、ｎ−ドデセニル基、ｎ−トリデセニル基、ｎ−テトラデセニル基、ｎ−ペンタデセニル基、ｎ−ヘキサデセニル基、ｎ−ヘプタデセニル基（オレイル基）、ｎ−オクタデセニル基などが挙げられる。

酸性リン酸エステルの直鎖アルキル基又は直鎖アルケニル基の炭素数は６〜１８であり、好ましくは８〜１８であり、より好ましくは８〜１２であり、最も好ましくは８である。また、ジアルキル酸性リン酸エステルの２つのアルキル基又はアルケニル基の炭素数は同一でもよく異なっていても良い。
炭素数が６未満では、潤滑油基油に対する溶解性が低下し、また耐摩耗性が劣るため好ましくない。また、炭素数が１８を超えると、単位質量あたり効果が落ちるため好ましくない。

このような酸性リン酸モノエステルとしては、例えば、モノｎ−ヘキシルアシッドホスフェート、モノｎ−ヘプチルアシッドアシッドホスフェート、モノｎ−オクチルアシッドホスフェート、モノｎ−ノニルアシッドホスフェート、モノｎ−デシルアシッドホスフェート、モノｎ−ドデシルアシッドホスフェート、モノｎ−オクタデシルアシッドホスフェート、モノｎ−ヘプタデセニル（オレイル）アシッドホスフェートなどが挙げられる。
また酸性リン酸ジエステルとしては、例えば、ジｎ−ヘキシルアシッドホスフェート、ジｎ−ヘプチルアシッドアシッドホスフェート、ジｎ−オクチルアシッドホスフェート、ジｎ−ノニルアシッドホスフェート、ジｎ−デシルアシッドホスフェート、ジｎ−ドデシルアシッドホスフェート、ジｎ−オクタデシルアシッドホスフェート、ジｎ−ヘプタデセニル（オレイル）アシッドホスフェートなどが挙げられる。

モノエステルとジエステルの混合物としては、モノｎ−ヘキシルアシッドホスフェートとジｎ−ヘキシルアシッドホスフェートの混合物、モノｎ−ヘプチルアシッドアシッドホスフェートとジｎ−ヘプチルアシッドアシッドホスフェートの混合物、モノｎ−オクチルアシッドホスフェートとジｎ−オクチルアシッドホスフェートの混合物、モノｎ−ノニルアシッドホスフェートとジｎ−ノニルアシッドホスフェートの混合物、モノｎ−デシルアシッドホスフェートとジｎ−デシルアシッドホスフェートの混合物が好ましく、特にモノｎ−オクチルアシッドホスフェートとジｎ−オクチルアシッドホスフェートの混合物が好ましい。

酸性リン酸エステルの含有量は、モノエステル体およびジエステル体の合計含有量として、組成物全量基準で０．０１〜０．４質量％であり、好ましくは０．０２〜０．４質量％、より好ましくは０．０３〜０．４質量％である。
含有量が０．０１質量％未満だと、摩擦係数の低減効果の発現が不十分であり好ましくない。一方、０．４質量％を超えると耐腐食性が不十分となる恐れがあり好ましくない。

本発明において、一般式（１）で表されるモノエステル体および一般式（２）で表されるジエステル体からなる酸性リン酸エステル混合物中に占める一般式（１）で表される酸性リン酸モノエステルの含有割合は、６０モル％以上であり、６５モル％以上が好ましく、７０モル％以上がより好ましく、７５モル％以上がさらに好ましく、８０モル％以上がさらにより好ましく、８５モル％以上が特に好ましく、９０モル％以上が最も好ましい。モノエステル体のモル含有割合を６０モル％以上にすることで、耐摩耗性の優れた潤滑油組成物が得られる。
一方、モノエステル体の比率が極端に高くなると寿命が悪化する傾向が見られることから、９８モル％以下である。

このようなモノエステル体の含有割合が多い酸性リン酸エステルを得る方法は、特に限定されない。例えば、通常の製造方法で製造された、モノエステル体とジエステル体の等量混合物から、クロマトグラフィー等の方法によりモノエステル体を多く含む酸性リン酸エステルを分離することで得ることができる。

本発明の潤滑油組成物は、その性能をさらに高める目的で、あるいは潤滑油組成物として必要な性能をさらに付与する目的で、公知の潤滑油添加剤を加えることができる。
かかる添加剤としては、例えば、ヒンダートフェノール等の酸化防止剤；カルシウムスルホネート等の金属系清浄剤；ジエチレングリコールモノアルキルエーテル等の湿潤剤；アクリルポリマー、パラフィンワックス、マイクロワックス、スラックワックス、ポリオレフィンワックス等の造膜剤；脂肪酸アミン塩等の水置換剤；グラファイト、フッ化黒鉛、二硫化モリブデン、窒化ホウ素、ポリエチレン粉末等の固体潤滑剤；アミン、アルカノールアミン、アミド、カルボン酸、カルボン酸塩、スルホン酸塩、リン酸、リン酸塩、多価アルコールの部分エステル等の腐食防止剤；ベンゾトリアゾール、チアジアゾール等の金属不活性化剤；メチルシリコーン、フルオロシリコーン、ポリアクリレート等の消泡剤；アルケニルコハク酸イミド、ベンジルアミン、ポリアルケニルアミンアミノアミド等の無灰分散剤；等が挙げられる。
これらの公知の添加剤を併用する場合の含有量は特に制限されないが、これらの公知の添加剤の合計含有量が潤滑油組成物全量基準で０．１〜１０質量％となるような量で添加するのが好ましい。

本発明の潤滑油組成物の４０℃における動粘度は、１０ｍｍ^２／ｓ以上であり、２０ｍｍ^２／ｓ以上が好ましく、３０ｍｍ^２／ｓ以上がより好ましい。一方、４６００ｍｍ^２／ｓ以下であり、５００ｍｍ^２／ｓ以下が好ましく、２５０ｍｍ^２／ｓ以下がより好ましい。４０℃における動粘度を上記範囲にすることで、最小限の消費電力で作動する適正な強度の油膜を確保することができる。

本発明の潤滑油組成物は、位置決め性に優れるため、工作機械等のすべり案内面（摺動面）用の潤滑油として好適に使用される。特に１μｍ以内の高精度加工が要求される工作機械の摺動面に非常に有用である。また本発明の潤滑油組成物は、耐摩耗性にも優れる。したがって、耐摩耗性が要求される様々な用途でも好適に使用される。

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１〜８および比較例１〜５）
表１に各種の潤滑油基油及び添加剤の配合量と性能を記載した。各添加剤の添加量（質量％）は潤滑油組成物全量基準である。得られた各組成物について、摩擦性能および耐腐食性を以下の概要の試験により評価した。

＜摩擦性能試験＞
工作機械のすべり案内面を模擬した摩擦性能評価装置を使用した。荷重８４．３Ｎの一定荷重で面圧を０．２２ＭＰａとし、低速すべり時（１．６×１０^−３ｍｍ／ｍｉｎ）における摩擦係数を測定した。

＜耐腐食性試験＞
ＳＰＣＣ鋼板を各サンプルに入れ、蒸留水をサンプルの１．０質量％となるように添加し、６０℃において１２時間静置したうえで、鋼板表面の腐食性を評価した。「○」は腐食が見られなかったことを、「×」は腐食が見られたことをそれぞれ意味する。

Claims (6)

1. 潤滑油基油に、下記一般式（１）で表される酸性リン酸モノエステル及び下記一般式（２）で表される酸性リン酸ジエステルの混合物を組成物全量基準で０．０１〜０．４質量％含有する潤滑油組成物であって、前記混合物中に占める前記酸性リン酸モノエステルの含有割合が６０モル％以上９８モル％以下であることを特徴とする工作機械のすべり案内面に用いられる潤滑油組成物。
   

   

   （式（１）および（２）中、Ｒ^１〜Ｒ^３は炭素数６〜１８の直鎖アルキル基又は直鎖アルケニル基を示し、Ｒ^１〜Ｒ^３は同一であっても異なっていてもよい。）
2. 前記混合物中に占める前記酸性リン酸モノエステルのモル含有割合が７０モル％以上であることを特徴とする請求項１に記載の潤滑油組成物。
3. 前記混合物中に占める前記酸性リン酸モノエステルのモル含有割合が８０モル％以上であることを特徴とする請求項１に記載の潤滑油組成物。
4. 前記混合物中に占める前記酸性リン酸モノエステルのモル含有割合が９０モル％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに潤滑油組成物。
5. Ｒ^１〜Ｒ^３が炭素数８〜１８の直鎖アルキル基又は直鎖アルケニル基であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の潤滑油組成物。
6. Ｒ^１〜Ｒ^３が炭素数８〜１２の直鎖アルキル基であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の潤滑油組成物。