JP2014172917A

JP2014172917A - 潤滑油および潤滑油の酸化物析出低減方法

Info

Publication number: JP2014172917A
Application number: JP2013043744A
Authority: JP
Inventors: Fumihiko Yokoyama; 文彦横山
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2014-09-22

Abstract

【課題】基油として採用する物質を工夫することで、潤滑油の酸化によって生じる酸化物の析出を抑制する。
【解決手段】摺動部材に供給される潤滑油であって、基油として極性物質を少なくとも含み、極性物質が、潤滑油の酸化によって生じる酸化物の析出を抑制する。極性物質は、例えば、アルキルナフタレンおよびポリアルキレングリコールのいずれか一方または双方である。これにより、潤滑油において酸化物が析出し、摺動部材に堆積し、摺動部材が不具合を起こす事態を回避することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、産業機械に用いられる潤滑油および潤滑油の酸化物析出低減方法に関する。

タービンや圧縮機等の軸受といった摺動部材を備えた産業機械において、摺動部材には潤滑油が供給されている。潤滑油は、一般的に、潤滑油としての主な機能を担う基油と、基油の機能を高めるための添加剤とで構成される。

基油としては、パラフィン系化合物、ナフテン系（シクロパラフィン系）化合物といった鉱物油や、ポリオールエステル、ポリαオレフィン、ポリフェニルエーテル、シリコーン、ジエステル、フタル酸エステル、パーフルオロポリアルキルエーテル（ＰＦＰＥ）といった合成油が広く利用されている。

また、添加剤としては、基油の酸化を遅らせる酸化防止剤、錆の発生を防止する錆止め剤、腐食を防止する腐食防止剤、基油中の泡の発生を防止する泡消し剤、界面活性剤（例えば、特許文献１）等が利用されている。

特許第４７５７３７９号公報

上述した潤滑油は、時間の経過に伴って、徐々に酸化（劣化）され、その結果、酸化物が生じることとなる。潤滑油中において酸化物が析出すると、当該析出した酸化物が摺動部位に堆積し、摺動部位の過大な振動、温度上昇等、圧縮機等の産業機械の運転に支障がでるような不具合を引き起こすおそれがある。

本願発明者は、このように潤滑油が酸化されることによって生じた酸化物が、潤滑油中に溶解している場合には、摺動部位に堆積しないため、不具合の要因とはならないが、潤滑油において酸化物が予め定められた量以上析出すると、摺動部位に堆積しやすく、不具合の要因となることを解明した。したがって、酸化物の析出を抑制することができる潤滑油を適用すること、および、開発することがポイントになる。

そこで本発明は、このような課題に鑑み、基油として採用する物質を工夫することで、潤滑油の酸化によって生じる酸化物の析出を抑制することが可能な潤滑油および潤滑油の酸化物析出低減方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の潤滑油は、摺動部材に供給される潤滑油であって、基油として極性物質を少なくとも含み、極性物質が、潤滑油の酸化によって生じる酸化物の析出を抑制することを特徴とする。

また、極性物質は、アルキルナフタレンおよびポリアルキレングリコールのいずれか一方または双方であるとしてもよい。

また、基油中の極性物質の含有率は、５％以上であるとしてもよい。

上記課題を解決するために、本発明の潤滑油の酸化物析出低減方法は、潤滑油の酸化によって生じた酸化物の析出を低減する潤滑油の酸化物析出低減方法であって、潤滑油において析出した酸化物の濃度を測定し、析出した酸化物の濃度が予め定められた閾値以上であるか否かを判定し、析出した酸化物の濃度が閾値以上であると判定すると、潤滑油に極性物質を添加することを特徴とする。

本発明では、基油として採用する物質を工夫することで、潤滑油の酸化によって生じる酸化物の析出を抑制することが可能となる。

劣化試験の結果を説明するための図である。第２の実施形態にかかる潤滑油の酸化物析出低減方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。パネルコーキング試験の結果を説明するための図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（第１の実施形態：潤滑油）
潤滑油が酸化されることによって生じた酸化物（例えば、基油が酸化することによって生じた酸化物や、酸化防止剤が酸化することによって生じた酸化物）は、極性物質である。一方、圧縮機等の産業機械等に従来基油として利用されてきた、鉱物油や、ポリαオレフィン、合成炭化水素（以下、「無極性潤滑油」と称する）は無極性物質である。したがって、従来の基油中において、酸化物が析出しやすかった。

そこで、本実施形態にかかる潤滑油は、基油として極性物質を少なくとも含むこととする。ここで、極性物質は、下記分子式（１）に示すアルキルナフタレンおよびポリアルキレングリコール（以下、「ＰＡＧ」と称する）のいずれか一方または双方である。

…分子式（１）

ＰＡＧは、例えば、下記分子式（２）、分子式（３）、分子式（４）に示すモノール系、下記分子式（５）に示すジオール系、下記分子式（６）に示すトリオール系、下記分子式（７）に示すジアルキルエーテル系が挙げられる。

…分子式（２）

…分子式（３）

…分子式（４）

…分子式（５）

…分子式（６）

…分子式（７）
なお、上記分子式（１）〜（５）、（７）中、Ｒは、アルキル基を示す。

このように、極性物質を含む基油を採用することで、潤滑油の酸化によって生じた酸化物を極性物質中に溶解させることができる。上述したように、酸化物は、潤滑油中に溶解している場合には、摺動部材における摺動部位に堆積しないため、不具合の要因とはならないが、潤滑油において酸化物が予め定められた量以上析出すると、摺動部位に堆積し、不具合の要因となることを、本願発明者は解明した。

したがって、基油として少なくとも極性物質を含む潤滑油を採用することにより、酸化物が生じたとしても、当該酸化物を極性物質中に溶解させることができ、酸化物の析出を抑制することが可能となる。これにより、摺動部位への酸化物の堆積を低減することができ、圧縮機等の産業機械の運転に支障がでるような不具合を未然に抑制することが可能となる。

潤滑油は酸化劣化すると酸を生成し、重合して粘度が増加し、腐食を引き起こす、疲労寿命を短命化する等、潤滑機能が低下する。このため、一般的に、酸化劣化の程度の指標として全酸価（酸の量）、動粘度を計測し、許容値以上に達した場合、新油に交換する。

しかし、本実施形態において対象となる事象、すなわち、酸化防止剤が酸化することによって生じた酸化物が引き起こす事象は、全酸価、動粘度が新油のレベルと変わらず、局所酸化劣化で生じた酸化物が油中にわずかながら不溶解物として存在し、当該不溶解物が、摺動部位への堆積を引き起こすというものである。

したがって、全酸価、動粘度が許容値を超えていないので、一般的には新油に交換しない場合でも、新油に交換せざるを得ないという問題を抱えていた。そこで、本実施形態の極性物質を含む基油を採用することで、酸化劣化が進行し、酸化物が生成しても、不溶解物が生成し難くなるので摺動部位への堆積のリスクを低減することができ、いままでできなかった全酸価、動粘度が許容値を超えるまで使用できるようになると考えられる。

また、アルキルナフタレンやＰＡＧは、一般的なタービン油である鉱物油と比し、優れた酸化安定性（長寿命）、低温流動性（低い流動点）、高い粘度指数を有するため、鉱物油やＰＡＯ（ポリαオレフィン）のような無極性潤滑油と同等以上の性能（機能）を発揮することが可能となる。

また、基油中の極性物質の含有率は、５％以上であればよい。極性物質を５％以上含有すれば、酸化物を極性物質中に溶解させておくことが可能となる。

（実施例１）
基油として無極性潤滑油にアルキルナフタレンを５％含有させた潤滑油（以下、実施例Ａと称する）、基油としてＰＡＧを１００％採用した潤滑油（以下、実施例Ｂ）、基油として実施例Ｂとは異なるＰＡＧを１００％採用した潤滑油（以下、実施例Ｃ）、基油として実施例Ｂ、Ｃとは異なるＰＡＧを１００％採用した潤滑油（以下、実施例Ｄ）、基油として１００％鉱物油を採用した潤滑油（以下、比較例Ｅ）に対して、パネルコーキング試験（FED No.791 Rev.B TestMethod 3462準拠）を行った。パネルコーキング試験は、パネル温度２８０℃で、３時間加熱する条件で行った。そして、パネルコーキング試験を行った後、潤滑油中の不溶解物の濃度（ｃｍ^３／１００ｍｌ）を測定した。ここで、不溶解物は、潤滑油中で溶解できずに、析出した析出物を示す。また、不溶解物の濃度測定は、特願２０１２−１０５８９３号に記載された技術を利用した。なお、不溶解物の濃度測定は、特願２０１２−１０５８９３号等の既存の技術を利用することができるため、ここでは、詳細な説明を省略する。

高温（２８０℃）のパネルに潤滑油を油滴状に撥ね掛け、局所的な酸化劣化を起こさせ、潤滑油中に酸化物を生成させるパネルコーキング試験の結果、不溶解物の濃度は、比較例Ｅでは、０．０００８６ｃｍ^３／１００ｍｌであったのに対し、実施例Ａでは０．０００１６ｃｍ^３／１００ｍｌ、実施例Ｂでは０．０００１６ｃｍ^３／１００ｍｌ、実施例Ｃでは０．０００１１ｃｍ^３／１００ｍｌ、実施例Ｄでは０．０００２３ｃｍ^３／１００ｍｌであった。つまり、実施例Ａ〜Ｄにおける不溶解物の濃度（すなわち、不溶解物の生成量）は、比較例Ｅの１／８〜１／３程度であることが分かった。この結果から、基油としてアルキルナフタレンやＰＡＧといった極性物質を含む潤滑油（実施例Ａ〜Ｄ）を利用することで、酸化物（不溶解物）の析出を抑制することができることが確認できた。また、アルキルナフタレン等の極性物質を５％含有すれば、酸化物の析出を抑制することができることが確認できた。

（実施例２）
上記実施例Ａ、Ｂ、比較例Ｅに対して、高温（２８０℃）のコイルに潤滑油を接触させて、局所的な酸化劣化を起こさせ、潤滑油中に酸化物を生成させる油循環劣化試験装置を用いて劣化試験を行った。劣化試験は、２８０℃に加熱した炉内に、６０℃の潤滑油を１ｍｌ／分で循環させて行った。なお、循環中、酸化を促すために空気を導入した。そして、任意の循環時間で潤滑油を採取して、潤滑油中の不溶解物の濃度（ｃｍ^３／１００ｍｌ）を測定した。ここでも、不溶解物の濃度測定は、特願２０１２−１０５８９３号に記載された技術を利用した。

図１は、劣化試験の結果を説明するための図である。図１中、実施例Ａの結果を実線で示し、実施例Ｂの結果を破線で示し、比較例Ｅの結果を一点鎖線で示す。

図１に示すように、比較例Ｅでは、２０時間循環させただけで、不溶解物の濃度が０．００２３ｃｍ^３／１００ｍｌに達するのに対し、実施例Ａ、実施例Ｂは、２００時間循環させても０．０００５ｃｍ^３／１００ｍｌにも満たなかった。この結果から、基油としてアルキルナフタレンやＰＡＧといった極性物質を含む潤滑油（実施例Ａ、Ｂ）を利用することで、酸化物（不溶解物）の析出を抑制することができることが確認できた。また、アルキルナフタレン等の極性物質を５％含有すれば、酸化物の析出を抑制することができることが確認できた。

（実施例３）
上記実施例Ａ、Ｂ、Ｄ、比較例Ｅに対して、回転ボンベ式酸化安定度試験（ＲＢＯＴ：ＪＩＳＫ２５１４）を行った。その結果、比較例ＥのＲＢＯＴ寿命値（潤滑油として不具合なく利用できる時間）が２５３．５時間であるのに対し、実施例Ａでは２３７６．５時間、実施例Ｂでは５５６時間、実施例Ｄでは７５１時間であった。つまり、実施例Ａ、Ｂ、ＤにおけるＲＢＯＴ寿命値は、比較例Ｅの２倍〜９．４倍程度であることが分かった。この結果から、基油としてアルキルナフタレンやＰＡＧといった極性物質を含む潤滑油（実施例Ａ、Ｂ、Ｄ）を利用することで、従来の鉱物油と比較して、優れた酸化安定性を有し、長寿命であることが確認できた。また、アルキルナフタレン等の極性物質を５％含有すれば、優れた酸化安定性を有し、長寿命であることが確認できた。

（第２の実施形態：潤滑油の酸化物析出低減方法）
上述した第１の実施形態では、基油として極性物質を含有する潤滑油を摺動部材に供給することで、今後生じうる酸化物の析出を抑制することができる構成について説明した。第２の実施形態では、摺動部材に現在供給されている潤滑油に酸化物が析出した場合であっても、当該酸化物を潤滑油に溶解させることが可能な構成について説明する。

図２は、第２の実施形態にかかる潤滑油の酸化物析出低減方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。図２に示すように、まず、現在使用中の潤滑油において析出した酸化物（不溶解物）の濃度を測定する（濃度測定工程Ｓ２１０）。そして、酸化物の濃度が予め定められた閾値以上であるか否かを判定する（酸化物判定工程Ｓ２２０）。ここで、予め定められた閾値は、例えば、今後予め定められた時間（例えば、１時間）経過した場合に摺動部材が不具合を起こすと推測される酸化物の濃度である。

そして、濃度測定工程Ｓ２１０で測定した酸化物の濃度が予め定められた閾値以上であると判断すると、現在使用中の潤滑油に、上記基油として極性物質を含有する潤滑油を添加する（添加工程Ｓ２３０）。そして、作業者による停止指示を受け付けると（停止判定工程Ｓ２４０におけるＹＥＳ）、当該酸化物析出低減処理を終了し、作業者による停止指示がない場合（停止判定工程Ｓ２４０におけるＮＯ）、濃度測定工程Ｓ２１０からの処理を繰り返す。

このように、潤滑油において酸化物が析出した場合であっても、基油として極性物質を含有する潤滑油を添加することで、析出した酸化物を、添加した極性物質中に溶解させることができ、酸化物の析出を低減することが可能となる。これにより、摺動部材への酸化物の堆積を低減することができ、摺動部材の不具合を抑制することが可能となる。

（実施例４）
上記比較例Ｅを１００％、実施例Ａを０％配合した潤滑油、比較例Ｅを７５％、実施例Ａを２５％配合した潤滑油、比較例Ｅを５０％、実施例Ａを５０％配合した潤滑油、比較例Ｅを２５％、実施例Ａを７５％配合した潤滑油、比較例Ｅを０％、実施例Ａを１００％配合した潤滑油に対して、パネルコーキング試験（FED No.791 Rev.B TestMethod 3462準拠）を行った。パネルコーキング試験は、パネル温度２８０℃で、３時間加熱する条件で行った。そして、パネルコーキング試験を行った後、潤滑油中の不溶解物の濃度（ｃｍ^３／１００ｍｌ）を測定した。

図３は、パネルコーキング試験の結果を説明するための図である。図３に示すように、実施例Ａが０％（比較例Ｅが１００％）の場合、不溶解物の濃度が０．０００８６ｃｍ^３／１００ｍｌであるのに対し、実施例Ａを２５％以上添加すれば、不溶解物の濃度を０．０００２ｃｍ^３／１００ｍｌ未満に低減させることができる。この結果から、基油としてアルキルナフタレン等の極性物質を含む潤滑油（実施例Ａ）を、無極性物質である鉱物油に添加することで、酸化物（不溶解物）の析出を低減できることが確認できた。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、主に産業機械に用いられる潤滑油および潤滑油の酸化物析出低減方法に利用することができる。

Ｓ２１０ …濃度測定工程
Ｓ２２０ …酸化物判定工程
Ｓ２３０ …添加工程

Claims

摺動部材に供給される潤滑油であって、
基油として極性物質を少なくとも含み、
前記極性物質が、前記潤滑油の酸化によって生じる酸化物の析出を抑制することを特徴とする潤滑油。
前記極性物質は、アルキルナフタレンおよびポリアルキレングリコールのいずれか一方または双方であることを特徴とする請求項１に記載の潤滑油。
前記基油中の前記極性物質の含有率は、５％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の潤滑油。
潤滑油の酸化によって生じた酸化物の析出を低減する潤滑油の酸化物析出低減方法であって、
前記潤滑油において析出した前記酸化物の濃度を測定し、
前記析出した酸化物の濃度が予め定められた閾値以上であるか否かを判定し、
前記析出した酸化物の濃度が前記閾値以上であると判定すると、前記潤滑油に極性物質を添加することを特徴とする潤滑油の酸化物析出低減方法。