(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
油圧装置は産業界に広く取り入れられ、生産性の向上に貢献している。これらの油圧装置には油圧作動油が動力伝達媒体として使用されているが、高温の熱源付近や電気スパークが生じる機器の近くなどでは、防災への配慮から水―グリコール系作動液等の各種難燃性含水系作動油が用いられている。
含水系作動油には、酸化やせん断に対して液性状の変化が少なく、長期に渡り性状を適正な範囲に保ち、その性能を維持し続けることが望まれている。
【0003】
例えば、水−グリコール系作動液は優れた性能を有するが、使用時にせん断や酸化により、酸の生成と粘度低下が生じる。その性能を維持するために濃縮液を補充し、液のpH等の液の性状を管理しながら使用することが一般的である。このため、水−グリコール系作動液の使用においては、そのメンテナンス・性能維持に手間、コストがかかることから、使用中にpHが低下しづらいことが必要とされる。
【0004】
また、水−グリコール系作動液は、使用中にその性状が適正値を超過し、濃縮液の補充で管理することが適切でない程度に過度に劣化した際には、通常は使用液を廃棄し新液と交換する。この際、充分に使用液を抜き取り、フラッシングを行った上で新液と交換するのが最良であるが、水グリコール系作動液は高温の熱源付近など危険個所の装置で使用することが多く、機械配管も複雑化していおり、液の交換にコストもかかることから、使用液が完全に除去されることは少ない。そのため、新液には残存使用液が混和することが避けられないが、残存使用液に含まれる酸は交換した新液のpHを低下させ、酸化を促進する触媒として作用するため、新液の劣化を早める要因となる。このため新液に使用液が混和した際の水−グリコール系作動液のpH低下の抑制及び酸化安定性の向上が必要である。
【0005】
含水系作動液のpH低下抑制や酸化安定性向上等の性能向上技術としては、例えば、特定構造のポリオキシアルキレングリコールジエーテル化合物、特定構造のポリオキシアルキレングリコールモノエーテル化合物、特定構造のポリオキシプロピレングリコールモノエーテル化合物及び特定構造の脂肪酸塩を含有する含水系作動液(特許文献1参照)、グリセロールボレートと塩基との中和生成物を含有する水−
グリコール系難燃性作動液(特許文献2参照)、特定構造の水溶性ポリエーテルを含有する水―グリコール系難燃性作動液(特許文献3参照)、特定構造のアルキル化モルホリンを含有する水−グリコール系難燃性作動液(
特許文献4参照)などが挙げられる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明の含水系作動液は、一般式(1)及び(2)で表わされる化合物から選ばれる1種類以上を含有する。
【化4】
(式中、R
1及びR
2は水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基であって、かつR
1及びR
2の少なくともいずれか一方が炭素数1〜3のアルキル基である。)
【化5】
(式中、R
3は水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基である。)
【0013】
一般式(1)のR
1及びR
2は、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基であって、かつR
1及びR
2の少なくともいずれか一方が炭素数1〜3のアルキル基である。R
1及びR
2の例としては、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基が挙げられる。R
1及びR
2は2つともアルキル基であることがより好ましく、2つともアルキル基でありかつ少なくとも1つはメチル基であることが特に好ましく、2つがメチル基であることが最も好ましい。すなわち、一般式(1)の化合物としてはN,N−ジメチルピペラジンが最も好ましい。
一般式(2)のR
3は、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示す。R
3の例としては、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基が挙げられる。R
3はアルキル基であることが好ましく、R
3がメチル基であることが特に好ましい。すなわち、一般式(2)の化合物としてはN−メチルピペリジンが最も好ましい。
【0014】
一般式(1)及び(2)の化合物の含有量は、含水系作動液の全体量に対して好ましくは0.01〜1質量%であり、より好ましくは0.05〜0.98質量%であり、特に好ましくは0.2〜0.95質量%である。含有量が少ない場合には、充分な添加効果が得られず、1質量%を超えると金属を腐食させる恐れがあり好ましくない。なお、本発明の含水系作動液では、一般式(1)の化合物及び一般式(2)の化合物からなる群から選ばれる1種類だけ含有してもよいし、2種類以上含有してもよい。2種類以上含有する場合の含水系作動液中の含有量は、合計の含有量が上記の含有量の数値範囲内である必要がある。
【0015】
本発明の含水系作動液は、さらに前記一般式(3)で表わされる化合物を含有させることができる。一般式(3)の化合物を含有させることで、より高いpH低下抑制効果を得やすくなり、高価な一般式(1)及び(2)の化合物の添加量を減らすことができる。
【化3】
(式中、R
4は炭素数1〜3のアルキル基である。)
【0016】
一般式(3)のR
4は、炭素数1〜3のアルキル基を示す。R
4の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基が挙げられる。一般式(3)のR
4はエチル基であることが好ましい。すなわち、一般式(3)の化合物としてはN−エチルモルホリンが好ましい。
【0017】
一般式(3)の化合物の含有量は、含水系作動液の全体量に対して好ましくは0.01〜1質量%であり、より好ましくは0.05〜0.90質量%であり、特に好ましくは0.2〜0.80質量%である。0.01質量%以上含有させることでより高いpH低下抑制効果の効果を得やすくなるが、1質量%を超えると金属を腐食させる恐れがあるため好ましくない。また、一般式(1)の化合物及び一般式(2)の化合物の含有量に対する一般式(3)の化合物の含有量の質量比率が、1/4〜4が好ましく、1/3〜3がより好ましく、1/2〜2がさらに好ましい。
なお、一般式(3)の化合物は1種類だけ含有してもよいし、2種類以上含有してもよい。2種類以上含有する場合の含水系作動液中の含有量は、合計の含有量が上記の含有量の数値範囲内である必要がある。
【0018】
本発明の含水系作動液は、さらにベンゾトリアゾールやトリルトリアゾールを含有させることができる。これらを含有させることにより金属腐食を抑制することができる。
トリルトリアゾールの例としては3−メチル−1−H−ベンゾトリアゾール、4−メチル−1−H−ベンゾトリアゾール、5−メチル−1−H−ベンゾトリアゾール、6−メチル−1−H−ベンゾトリアゾールなどが挙げられる。
ベンゾトリアゾール及びトリルトアゾールの含有量は、含水系作動液の全体量に対して好ましくは0.01〜1質量%であり、より好ましくは0.05〜0.70質量%であり、特に好ましくは0.08〜0.50質量%である。0.01質量%以上含有させることでより高い腐食防止効果を得やすくなるが、1質量%を超えると含有量に見合う効果が得られなくなり好ましくない。なお、ベンゾトリアゾールとトリルトリアゾールはいずれか1種類だけを含有してもよいし、両者を併用しても含有してもよい。併用する場合には合計の含有量を上記範囲とすることが好ましい。
【0019】
本発明の含水系作動液は、水グリコール系作動液、W / O エマルション型およびO / W エマルション型作動液などの種々の含水系作動液に適用できるが、水グリコール系作動液に最適に適用できる。
水−グリコール系作動液等の含水系作動液は液中に水を含む。水の含有量は、、含水系作動液の全体量に対して30〜60質量%であることが好ましく、30〜50質量%であることがより好ましい。水の含有量が30質量%未満では、含水系作動液のメリットである難燃性が十分に発揮されない可能性がある。また、60質量%を超えた水分を含む場合には、本発明の目的である耐摩耗性が未使用時から不足する場合がある。
【0020】
水グリコール系作動液は液中に水とグリコール類を含有する。
水グリコール系作動液に含まれるグリコール類としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ヘキシレングリコール、ジヘキシレングリコールなどのグリコール類及びこれらグリコール類のモノアルキルエーテルが挙げられる。ここで、モノアルキルエーテルにおけるアルキル基の炭素数は、1〜8が好ましい。これらのグリコール類は1種単独で用いても良いし、2種以上を混合使用してもよい。通常はエチレングリコール、プロピレングリコール又はジプロピレングリコールを用いることが好ましい。グリコール類の含有量は、20〜60質量%であればよく、好ましくは25〜50質量%である。なお、グリコール類は1種類だけ使用しても、2種類以上を併用してもよいが、2種類以上を併用する場合には、その合計の含有量が上記の範囲内であることが好ましい。
【0021】
本発明の含水系作動液においては、pH調整のためのアルカリ剤としてアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物を用いてもよく、その場合にはその含有量は、含水系作動液の全体量に対して0.05〜1質量%が好ましく、0.1〜0.5質量%がより好ましい。
本発明の含水系作動液においては、増粘剤を配合することが好ましい。増粘剤としては、水溶性のポリオキシアルキレンポリオールまたはそのアルキルエーテル誘導体を使用することができる。具体的には、水溶性のエチレンオキサイド(以下、EOともいう。)単独重合体、EO/プロピレンオキサイド(以下、POともいう。)共重合体、多価アルコールにEO単独重合体、EOとPOとの共重合体又はEOと他のアルキレンオキサイド(
例えば1,2−ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン, α−オレフィンオキサイドなど)との共重合体を付加して得られる化合物、もしくはそれらのアルキルエーテル誘導体が挙げられる。このアルキルエーテル誘導体中のアルキルエーテル基におけるアルキル基の炭素数は、1〜4が好ましく、1〜3が特に好ましい。
【0022】
水溶性のポリオキシアルキレンポリオール類の具体例としては、ポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシアルキレントリオール、ポリオキシアルキレングリコールモノエーテル、ポリオキシアルキレングリコールジエーテル等が挙げられる。
EOと他のアルキレンオキサイドの共重合体、又は多価アルコールへの付加物としてEOと他のアルキレンオキサイドとの共重合体を用いる場合には、他のアルキレンオキサイドがPOであることが好ましく、また、EO/
他のアルキレンオキサイドのモル比が25/75〜90/10であることが好ましく、50/50〜85/15であることがより好ましい。EOのモル比が少な過ぎると作動液への溶解性が不足する場合がある。また、EOと他のアルキレンオキサイド共重合体の付加様式は、ランダム付加であってもブロック付加であってもよい。
【0023】
水溶性のポリオキシアルキレンポリオール類の重量平均分子量は3,000〜75,000の範囲が好ましく、10,000 〜 55,000の範囲がより好ましい。重量平均分子量が3,000より低い場合には、本来の目的である増粘効果が小さく配合量を増やす必要が生じることから、相対的にグリコール類の配合比が少なくなり、系の溶解性が変わるため好ましくない。また、重量平均分子量が75,000を超えると、増粘剤の熱やせん断に対する安定性が損なわれる恐れがあり、また増粘剤が分解した際の性状変化が大きくなることから好ましくない。なお、重量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフィーで測定され、ポリスチレン換算による値である。
増粘剤の含有量は、含水系作動液の全体量に対して5 〜40質量%であればよく、好ましくは10〜30 質量%含有されればよい。
【0024】
含水系作動液は、40℃ 動粘度が20.0 〜 75.0mm
2/secであることが好ましく、30.0〜55.0mm
2/secであることが特に好ましい。
本発明の含水系作動液には、潤滑剤、液相防錆剤、気相防錆剤、金属不活性化剤、pH調整剤、消泡剤、着色剤、及びその他任意の添加剤が必要に応じて配合することができる。
潤滑剤としては、ミリスチン酸、パルミチン酸、ラウリン酸、ステアリン酸などの飽和脂肪酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸などの不飽和脂肪酸、芳香族脂肪酸、ダイマー酸などが挙げられる。この内、炭素数14〜22の不飽和脂肪酸を用いることが好ましく、炭素数16〜20の不飽和脂肪酸を用いることがより好ましい。炭素数14以上とすることでより良好な潤滑性を得やすい。また、炭素数22以下とすることで脂肪酸が析出しづらく、より良好な長期保存安定性を得やすい。
これらの脂肪酸は1 種単独で用いても良いし、2 種以上を混合使用してもよい。
【0025】
液相あるいは気相防錆剤としては、本発明の構成成分である前記一般式(1)、(2)、及び(3)で表わされる化合物以外に、モルホリン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、3−アミノ−1−プロパノール、1−アミノ−2−プロパノール、3−メトキシプロピルアミン、3−エトキシプロピルアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、シクロヘキシルアミン、N-メチルエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N−n−ブチルエタノールアミン、N−n−ブチルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、ジブチルエタノールアミン、N−(β−アミノエチル)エタノールアミン、1,4−ビス(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリン、ピペラジン、ヒドロキシエチルピペラジン、2−メチルピペラジン、2,5−ジメチルピペラジン、2,6−ジメチルピペラジンなどの有機アミンおよびその誘導体、カルボン酸アルカリ金属塩などが挙げられる。これらの液相あるいは気相防錆剤は1
種単独で用いても良いし、2種以上を混合使用してもよい。
【0026】
pH調整剤としては、上記の液相および気相防錆剤として挙げたものに加え、水酸化カリウムや水酸化ナトリウム等のアルカリ金属化合物が挙げられる。これらpH調整剤の配合により、作動液のpHを8〜11程度に調整することが好ましい。pHが低すぎると液中に存在する潤滑剤の溶解性が不足し、スラッジ化する恐れがある。また、pHが高すぎると含水系作動液の耐摩耗性能の低下を生じる場合がある。
金属不活性化剤としては、本発明の必須成分であるベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール以外に、カルボキシベンゾトリアゾールおよびそれらのアルカリ金属塩又はアミン塩などのベンゾトリアゾール系化合物、メルカプトベンゾチアゾールおよびそのアルカリ金属塩等が挙げられる。
消泡剤としては、シリコーン系化合物などが、着色剤としてはアルコール系着色剤、金属系着色剤などが挙げられる。
【実施例】
【0027】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明をする。なお、本発明は、これらの例によって何ら制限されるものではない。
【0028】
(実施例1〜10、比較例1〜7)
1.組成物の調製
実施例1〜10は、表1に示された成分を、表1に示された配合量で混合して水−グリコール系作動液を調製した。
また、比較例1〜7は、表2に示された成分を、表2に示された配合量で混合して水−グリコール系作動液を調製した。
なお、表1及び表2の各水−グリコール系作動液は、増粘剤、グリコール類、潤滑剤及びアルカリ剤としては以下に示すものを含有する。各組成物は、これらの配合量により、pHを10.3に40℃動粘度を49.0mm
2/secになるように調整した。
【0029】
増粘剤:ポリオキシエチレン/オキシプロピレングリコールで、EO/POのモル比は75/25のランダム共重合体。重量平均分子量29,000。
グリコール類:ジプロピレングリコール
プロピレングリコール
潤滑剤:ヤシ脂肪酸
オレイン酸
アルカリ剤:水酸化カリウム(KOH)
【0030】
2.評価方法
表1及び表2に記載した各水−グリコール系作動液について、下記の酸化安定性試験を24時間実施し、pH測定により評価した。なお、pH測定は下記(1)〜(3)について行い、その結果を各表に記載した。「劣化作動液混合後pH」、「試験後pH」の数値が高いほど水−グリコール系作動液の安定性が優れる。
(1)水−グリコール系作動液調製直後のpH
(2)別途調整した下記「劣化作動液」を30質量%混合した後の「劣化作動液混合液」のpH
(3)上記(2)の「劣化作動液混合液」について酸化安定性試験実施後のpH
【0031】
<酸化安定性試験>
“ JIS K2514(潤滑油酸化安定度試験方法)”の第6項に規定される回転ボンベ式酸化安定度試験器を用いて、下記条件で酸化安定性試験を実施した。
試験液量; 80g
触媒 ; なし
試験温度; 120℃
封入酸素圧; 620
kPa ( @25℃ )
【0032】
<「劣化作動液」の調製>
市販水グリコール系作動液であるコスモフルードGS46をpH8.0になるまで上記回転ボンベ式酸化安定度試験器を用いて劣化させたものを「劣化作動液」として用いた。
【0033】
【表1】
【0034】
表中の成分の後ろの番号は、以下に示すものである。
※1 N,N−ジメチルピペラジン:一般式(1)でR
1及びR
2がメチル基の化合物
※2 N−メチルピペラジン:一般式(1)でR
1が水素でR
2がメチル基の化合物
※3 ピペラジン:一般式(1)でR
1及びR
2が水素の化合物
※4 N−メチルピぺリジン:一般式(2)でR
3がメチル基の化合物
※5 N−エチルモルホリン:一般式(3)でR
4がエチル基の化合物
【0035】
上記実施例のうち実施例10は、下記に示す保存安定性試験を行ったところ、劣化作動液混合液に全く濁りがなく、保存安定性に優れていた。
<保存安定性試験>
酸化安定性試験を実施した後の「劣化作動液混合液」を、1週間、0℃にて静置し、外観を目視にて確認した。
【0036】
【表2】
【0037】
※5 N−エチルモルホリン:一般式(3)でR
4がエチル基の化合物
※6 モルホリン:一般式(3)でR
4が水素原子の化合物
表1に示した結果のとおり、本発明による全ての実施例において優れた安定性を示した。