JPS5889695A - 水系潤滑油組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は含水型の作動油および金塊加工油などに使用
される水系潤滑油組成物に関するものである。

従来より作動油および金属加工油などには、潤滑油の漏
洩にもとすく火災の発生を未然に防止する目的で、水系
潤滑油が多く使用されてきた。

水−グリコール系難燃性作動油やソリューション型切削
油に代表されるような水系潤滑油には、潤滑性の向上剤
あるいは増粘剤として、一般に水溶性の高分子化合物、
たとえばポリメタクリル酸塩やポリエーテル類が５ない
し４０重量％程度配合されている。ところが近年、省資
源、省エネルギーの観点よシ水系潤滑油中の水分量を大
幅に増加させた水系潤滑油の要求が高まりつつある。こ
の要求は特に水−グリコール系難燃性作動油に関して顕
著であり、従来の水分量４０％程度の水系作動油から、
水分量８５ないし９５％程度の高含水型作動油が要求さ
れている。

水−グリコール系難燃性作動油中の水分量を８５ないし
９５％程度に増加させることは、必然的に水系作動油中
に占める増粘剤の含量を低下させることになり、従来よ
り用いられてきた増粘剤では対処することができなくな
ってきた。すなわち少量の添加で増粘効果のあるポリメ
タクリル酸ナトリウムや分子量数十刃ないし数百刃のポ
リエチレンオキシドなどは機械的剪断応力に対して弱い
ために、使用中において分子切断による分子量低下すな
わち粘度低下が激しくて、水系作動油の増粘剤としては
不適なものである。一方、現在主に水−グリコール難燃
性作動油の増粘剤として用いられている分子量５万以下
の水溶性ポリエーテルは機械的剪断応力に対しては安定
であるが、増粘効果が小さいために少量の添加では粘度
が上昇せず、潤滑性の不良や作動機械の部品接合部分か
らの作動液の漏れが大きくて、水系作動油の増粘剤とし
ては不適当なものである。

この発明は以上のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、特定のポリエーテル化合物を配合
することにより、機械的剪断応力に対して優れた安定性
を示し、かつ増粘効果の大きい水系潤滑油組成物を提供
することを目的としている。

この発明は下記［１）式およびＣｕ＋式で示されるポリ
エーテル化合物を含有する水系潤滑油組成物である。

ＲＸ（（ＣｔＨａＯ）ｎＨ）ａ　　　　　　　　　　　
　　＋・＋　（１）Ｒ’Ｙ［（ＣｐＨｇｐＯ）ｑＴｃｇ
Ｈｎｏ）ｒ（ＣｐＨｚｐＯ）ａＨ）ｂ　　　”’　（ｎ
）（ここでＲ，Ｉ’ｔ’はそれぞれ炭素数５ないし２６
の炭、化水素基、ＸおよびＹはそれぞれ酸素原子または
窒素原子、ｎはエチレンオキシドの付加モル数で１ない
し２０、ｐは６または４の整数、ｑ、ａはソレソれアル
キレンオキシドの平均付加モル数テ、いずれか一方が０
となる場合を含み、ｒはエチレンオキシドの平均付加モ
ル数で、ｑ　＋　ｒ　＋　＊は２ないし２００、ｒ’　
／　（ｑ　＋　ａ　）は３／７ないし９／１で、炭素数
３または４のオキシアルキレン基とオキシエチレン基は
ブロックポリマニを形成し、ａ、ｂはそれぞれＸ、Ｙが
酸素原子の場合は１、窒素原子の場合は２である。） 〔Ｉ〕式□または〔川〕において、ＲまたはＲ′で示さ
れる炭化水素基としては、脂肪族直鎖状、脂環状もしく
は側鎖を有する飽和または不飽和炭化水素基あるいは芳
香族炭化水素基などが含まれ、これらは炭素数５ないし
２６の脂肪族飽和アルコール類、脂肪族不飽和アルコー
ル類、脂環式アルコール類、芳香族アルコール類、アル
キル置換フェノール類、アルケニル置換フェノール類、
脂肪族飽和アミン類、脂肪族不飽和アミン類、脂環式ア
ミン類、芳香族アミン類等の残基として表わされる。

ＲまたはＲ′を残基とするアルコール類、フェノール順
、アミン類の例としてはペンタノール、ヘキサノール、
ヘプタツール、オクタツール、ノナノール、デカノール
、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テ
トラデカノール、ズンタデカノール、ヘキサデカノール
、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノー
ル、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、ベンジ
ルアルコール、シンナミルアルコール、オレイルアルう
−ル、オクチルフェノール、ノニルフェノール、デシル
アミン、ドデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデ
シルアミン、ペンタデシ、ルアミン、ヘキサデシルアミ
ン、ヘプタデシルアミン、オクタデシルアミン、オレイ
ルアミン等があげられ、これらは直鎖状でも分岐状でも
よく、また１種でも数種でもよい。

（１）式において、ａはＸに直接結合するポリエチレン
オキシド鎖の数を示し、Ｘが酸素原子の場合は１、Ｘが
窒素原子の場合は２となる。ｎはそ′れぞれのポリエチ
レンオキシド鎖におけるエチレンオキシドの平均付加モ
ル数を示し、１ないし２０の範囲で選ばれる。。

〔１３式のポリエーテル化合物は前述のＲを残基とする
アルコール類、フェノール類もしくはアミン類の１種ま
たは数種を出発原料とし、これにエチレンオキシドを付
加重合させることにより製造することができる。

〔田〕式において、ＣＩ）Ｈ２ＰＯで示される炭素数３
または４のアルキレンオキシドとしてはプロピレンオキ
シド、ブチレンオキシド、テトラヒドロフランなどが°
あり、これらはそれぞれ単独または混合状態で付加して
もよい。

ｂはＹに直接結合するポリエチレンオキシドポリアルキ
レンオキシド鎖の数を示し、Ｙが酸素原子の場合は１、
望素原子の場合は２となる。ｑ、ｒ、ｓはそれぞれのポ
リアルキレンオキシド鎖ニおける炭素数３もしくは４の
アルキレンオキシドまたはエチレンオキシドの付加モル
数を示し、ｑ、８のいずれか一方が０の場合を含むが、
両方が〇の場合を含まず、またｒが０の場合も含まない
。

ｑが０の場合はＲ′は分岐状の炭化水素であることが望
ましい。

（ｎＪ式のポリエーテル化合物は前述のＲ′を残基とす
るアルコール類、フェノール類もしくはアミン類の１種
または数種を出発原料とし、これに、炭素数３または４
のアルキレンオキシドの１種または数種を平均付加モル
数がｑとなるように付加重合しくただしｑが０の場合７
はこの工程は省略する）、次いでエチレンオキシドを平
均付加モル数がｒとなるように付加重合し、さらに炭素
数３または４のアルキレンオキシドを平均付加モル数が
Ｓとなるように付加重合する（ただし８が０の場合はこ
の工程は省略する）ことにより製造することができる。

以上における付加重合の方法は限定されず、例えばアル
カリ触媒の存在下に６０〜１８０℃で反応させることが
できる。

−〔１３式および（Ｉｆ）式の化合物に°おいて、Ｒ，
Ｒ’の炭素数が限定されるのは、５未満では出発化合物
の疎水性が小さく、また２６を越えると疎水性が大きく
、アルキレンオキシドを付加重合させても疎水性と親水
性のバランスがつり合わず、増粘効果を示さないためで
ある。同様に〔１３式におけるエチレンオキシドの付加
モル数、ならびに（ＩＩ）式におけるエチレンオキシド
とアルキレンオキシドの比率が限定されるのは、エチレ
ンオキシドの付加モル数または比率が小さいと水溶性が
劣り、逆に大きいと増粘効果を示さず、水系潤滑油とし
て使用できなくなるためである。

（１３式および（ＩＩ）式の化合物は水系−滑油組成物
の基剤としての優れた性能を有し、それぞれを水に溶解
して水系潤滑油組成物とする。本発明の水系潤滑油組成
物に配合する（１）式および（ＩＩ）式の化合物はそれ
ぞれ１種類でもよく、２種類以上でもよい。好ましい配
合比は（１）式の化合物が０．１ないし２０重ｔ％、（
ｎ）式の化合物が０．１ないし２０重ｔ％であり、これ
らを水に加えて溶解する。〔１３式およびＥｌｌ）式の
化合物は配合状態で水に添加してもよく、また別々に添
加し、水に溶解した状態で配合してもよい。

以上のように配合された組成物はそのまま水系潤滑油と
して使用できるが、必要により他の添加剤を配合するこ
とも可能である。潤滑性を特に要求される場合には、数
平均分子量５００ないし１００．０００の水溶性化合物
を０１ないし１０重量％配合するのが望ましい。この場
合の好ましい配合例を示すと、〔１３式の化合物が１な
いし１０重量％、（１）式の化合物が０．５ないし１０
重量％、前記水溶性化合物が１ないし５重量％、水が７
５ないし９７．５重量％である。このほか極圧剤、油性
向上剤、消泡剤、抗酸化剤などの各種添加剤を配合する
こともできる。

前記の数平均分子量５００ないし１００．０００の水溶
性化合物としてはポリアクリル酸塩、マレイン酸共重合
物塩、水溶性尿素樹脂、ポリビニルアルコール、ポリア
クリルアミド、ポリエチレンイミン、ポリエーテル誘導
体等があるが、（１）式および（１１）式のポリエーテ
ル化合物と親和性の強いポリエーテル誘導体、特にポリ
アルキレングリコールが好ましい。

以上により得られる水系潤滑油組成物は十分な潤滑粘度
と剪断安定性を有し、作動油、引き抜き油、切削油、プ
レス油、その他の用途に使用可能である。

ＣＩＪ式のポリエーテル化合物は、出発原料の疎水基ト
アルキレンオキシドの付加モル数のつり合った非常に狭
い領域において、単独で増粘効果を示すことが知られて
いるが（「非イオン界面活性剤」石井義部著、誠文堂新
光社出版）、この場合の増粘性は温度依存性が高い欠点
がある。すなわちこの場合の増粘効果は水溶液の曇点温
度付近のみであり、曇点温度を下回った温度では１粘効
果は極めて弱く、さらにこΩ場合の曇点温度は通常３０
°Ｃ前後であって、水系増粘剤としては使用困難である
。一方（ＩＩ）式の化合物は単独では増粘効果を示さな
い。

これに対して、本発明のように（１）式のポリエーテル
化合物と〔１３式のポリエーテル化合物を組合せた組成
物は相乗効果を示し、上記欠点を解消するとともに、少
量の添加で優れた増粘性を示し、剪断安定性も高いから
水系潤滑油組成物の基剤として有用である。

以上のとおり、本発明の水系潤滑油組成物は少量の基剤
の配合で優れた潤滑粘度および剪断安定性が得られ、高
含水型の水系潤滑油として優れた□効果を有する。特に
水分含有量が８０ないし９９重量係の高含水型の作動油
として十分使用可能であり、その効果は太きい。

次に本発明の製造例および実施例について説明する。

製造例１　〔！〕式化合物の製造 ５１容の気密容器にオレイルアルコール全１０フ２ノ（
４モル）、触媒として水酸化カリウム５′５ノをとシ、
窒素ガス雰囲気下でエチレンオキシド１５８４？（３６
モル）を９０ないし１３０°Ｃ１０７ないし５．　Ｑ　
ｋｇ／　ｃｍ２の加圧下で重合させてポリオキシエチレ
ン（９）モノオレイルエーテル粗反応物２６３０、Ｐを
得た。この粗反応物中の′水酸化カリウムを塩酸水溶液
で中和後、８０ないし１２０°ＣＣ１５０１１１１１１
Ｈ以下の減圧下で２時間脱水し、析出した塩を戸別し精
製反応物２５００？を得た。

製造例２〔■〕式化合物の製造 ３！容の気密容器にイソステアリルアルコールであるオ
キソコール１８０（日量化学工業ＫＫＪ標）を５４（１
１（２モル）、触媒として水酸化カリウム３．３　ｉ！
−をとり、窒素ガス雰囲気下でプロピレンオキシド５８
０．Ｐ（１０モル）を９０ないし１２０°ＣｌＯ３ない
し５．　Ｏｋｇ　７ｃｍの加圧下で付加重合させたのち
、エチレンオキシド１０５６．Ｐ（２４モル）を同条件
でさらに付加重合させ、ポリオキシプロピレン（５）ポ
リオキシエチレン（１２）モノイソステアリルエーテル
粗反応物２１５０ｊ’を得た。この粗反応物を製造例１
と同様−の方法で精製して精製反応物２０００？を得た
。

製造例６〔■〕式化合物の製造 ６！容の気密容器にオレイルアルコールを２６８ノ（１
モル）、触媒として水酸化カリウム５０ノをとり、窒素
ガス雰囲気中でプロピレンオキシド１１６、Ｐ（２モル
）を９０ないし１２０°Ｃ，０，５ないし５０ｋｇ／Ｃ
Ｉｎ２の加圧下で付加重合させたのち、エチレンオキシ
ド１１８Ｅｌ（２７モル）を同条件で付加重合させ、さ
らにプロピレンオキシド４０６？ｆ７モル）を同条件で
付加重合させて、ポリオキシプロピレン（２）ポリオキ
シエチレン（２７）ポリオキシプロピレン（ハモノオレ
イルエーテル粗反応物１８　Ｂ　Ｏｆを得た。この粗反
応物を製造例１と同様の方法で精製して精製反応物１７
５０．Ｐを得た。

上記製造例に準じて次の実施例で使用する各種の試料を
製造した。

実施例１ 以上により製造された［４’ｌ１式および（１１３式の
化合物ならびに他の水溶性化合物を使用し、表−１の組
成となるように配合した本発明品′と比較品の水溶液に
ついて、曇点、動粘度および剪断安定性を測定した結果
を表−１に示す。表−１において、〔Ｉ〕は（１）式化
合物、〔…〕は（Ｉｔ）式化合物、Ｃｕ１ｌ）は他の水
溶性化合物を示す。なお各式中、ｉを付記したものは分
岐状のものを示し、他のものは直鎖状のものを示す。ま
た動粘度の欄における測定不能は、測定温度で均一な溶
液とならないため、測定できなかったことを示す。剪断
安定性は超音波剪断安定性試験機（出力１５０Ｗ、周波
数１０ｋＨｚ　）で測定したものであり、測定条件は照
射時間６０分、温度４０°Ｃで、超音波照射前の２５℃
における動粘度をνｌ、超音波照射後の２５°Ｃにおけ
る動粘度をν２として、次式により算出した値である。

剪断安定性＝Ｖ２ ν１ 表−１の結果より、次のことが明らかである。

すなわち、ポリアルキレングリコールモノアルキルエー
テルを単独で用いた場合には増粘しても曇点が低く、常
温で分離し、また曇点が高い化合物を用いた場合には増
粘効果を示さないことがら、水系潤滑油としては不適当
なものである。これに対して本発明品はそれぞれの化合
物を単独で用いた場合の欠点を解消できるとともに、既
存の高分子量増粘剤のように剪断応力による粘度低下も
なく、少量の基剤の配合で水系潤滑油として使用するこ
とができる。

実施例２ 実施例１における本発明品１．２．１０および比較品１
８．１９を試料とし、これらの試料１００重量部に対し
下記添加剤を雄面して調製した水系作動油について、下
記試験や件によるポンプテストを実施した。

（添刀口剤　） オレーイン酸　　　　　　　　　−１０重量部水酸化カ
リウム　　　　　０２　〃 モルホリン　　　　　　　０２　〃 ベンゾトリアゾール　　　０１　〃 消泡剤（信越化学工業 （株）ＫＭ−８４）　　　　０．０１　Ｉｔ（試験条件
） 油圧ポンプ：ピッカス社製Ｖ−１０４Ｃベーンポンプ 油量　　　＝８０！ 設定圧力　ニアｒ３に９７ａｎ’ 回転数　　：　１２００　ｒｐｍ 油温　　　：５０°Ｃ 試験時間　：１００時間 試験結果は表−２に示す通りである。表−２において粘
度比は、作動液の試験前の動粘度をνｌ、試験後の動粘
度をν２とし、次式により求めた値である。

粘度比−二 表−２から明らかなように、不発明品は比較品と比べ、
ポンプの摩耗量が少なく、スラッジの発生もなく、また
動粘度および粘度比の変化も小さく、水系作動油として
優れていることがわかる。。

表　　−２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　下記〔ｌ）式および（ｎ）式で示されるポリ
   ６．エーテル化合物を含有する水系潤滑油組成物。 ＲＸ（（ＣｚＨａＯ）ｎＨ）ａ　　　　　　　　　　　
   ”’　〔ｌ）Ｒ’Ｙ（（ＣｐＨｚｐＯ）ｑ（ＣｚＨ４０
   ）ｒ（ＣｐＨ２ｐＯ）ｓ）Ｉ）ｂ　　−［１１）（ここ
   でＲ，Ｒ’はそれぞれ炭素数５ないし２６の炭化水素基
   、ＸおよびＹはそれぞれ酸素原子または窒素原子、ｎは
   エチレンオキシドの付加モ。ル数で１ないし２０、ｐは
   ３または４の整数、ｑ、ｓｔはそれぞれアルキレンオキ
   シドの平均付加モル数で、いずれか一方が０となる場合
   を含み、ｒはエチレンオキシドの平均付加モル数で、ｑ
   十ｒ十ｇは２ないし２００、ｒ／（ｑ＋ｓ）は３／７な
   いし９／１で、炭素数５または−４のオキシアルキレン
   基とオキシエチレン基はブロックポリマーを形成し、ａ
   、ｂはそれぞれＸ、Ｙが酸素原子のｉ合は１、窒素原子
   の場合は２である。） （２）　　（１〕式化合物を０１ないし２０重量％、［
   １１）式化合物を０１ないし２０重量％を含む特許請求
   の範囲第１項記載の水系潤滑油組成物。 （５）数平均分子量５００ないし１００．０００の水溶
   性化合物をさらに含む特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の水系潤滑油組成物。 （４１［１）式化合物を０１ないし２０重量％、〔籠〕
   式化合物を０１ないし２０重量％、数平均分子量５００
   ないし１００．０００の水溶性化合物を０１ないし１０
   重量％含む特許請求の範囲第６項記載の水系潤滑油組成
   物。 （５）水溶性化合物がポリアルキレングリコールである
   特許請求の範囲第６項または第４項記載の水系潤滑油組
   成物。 （６）　　水系潤滑油組成物が水分を８０ないし９９重
   量係含有する高含水型作動油である特許請求の範囲第１
   項ないし第５項のいずれかに記載の水系潤滑油組成物。