特許 6341424 水系潤滑剤

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6341424

(24)【登録日】2018年5月25日

(45)【発行日】2018年6月13日

(54)【発明の名称】水系潤滑剤

(51)【国際特許分類】

   C10M 173/02 20060101AFI20180604BHJP

   C10M 129/34 20060101ALN20180604BHJP

   C10M 129/42 20060101ALN20180604BHJP

   C10M 135/22 20060101ALN20180604BHJP

   C10M 137/04 20060101ALN20180604BHJP

   C10N 30/06 20060101ALN20180604BHJP

【ＦＩ】

   C10M173/02

   !C10M129/34

   !C10M129/42

   !C10M135/22

   !C10M137/04

   C10N30:06

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2014-193561(P2014-193561)

(22)【出願日】2014年9月24日

(65)【公開番号】特開2016-65125(P2016-65125A)

(43)【公開日】2016年4月28日

【審査請求日】2017年8月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100087701

【弁理士】

【氏名又は名称】稲岡 耕作

(74)【代理人】

【識別番号】100101328

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 実夫

(72)【発明者】

【氏名】吉崎 浩二

【審査官】 牟田 博一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２０９２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２７９５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０４３７９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１０Ｍ １０１／００〜１７７／００

Ｃ１０Ｎ １０／００〜 ８０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水系潤滑剤であって、
(1) 水、
(2) 前記水系潤滑剤の総量の０．１質量％以上、１質量％以下の、炭素数５〜９の鎖式ジカルボン酸、ならびに
(3) 前記水系潤滑剤の総量の０．１質量％以上、１質量％以下の、炭素数５〜８のアルカンジチオールまたはその誘導体、
を含む水系潤滑剤。

【請求項2】

水系潤滑剤であって、
(1) 水、
(2) 前記水系潤滑剤の総量の０．１質量％以上、１質量％以下の、炭素数５〜９の鎖式ジカルボン酸、
(3) 前記水系潤滑剤の総量の０．１質量％以上、１質量％以下の、炭素数５〜８のアルカンジチオールまたはその誘導体、ならびに
(4) 前記水系潤滑剤の総量の０．１質量％以上、５質量％以下の、リン系の極圧剤、
を含む水系潤滑剤。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水系潤滑剤に関するものである。

【背景技術】

【0002】

各種機器類の省エネルギー化、省資源化等を目的として、潤滑剤の撹拌抵抗を低減する取り組みが加速しつつある。
撹拌抵抗を低減するための方策の一つとして潤滑剤の低粘度化があり、そのために基油としてできるだけ低粘度の油を使用することが考えられる。しかし粘度の低い油ほど引火点が低いため、安全性を考慮するとその使用には限界がある。

【0003】

そこで水中油滴型のエマルション状の潤滑剤（特許文献１等）や、水をベースとして油を含まない（除く）水系潤滑剤の使用が検討されている。
水は基本的に油よりも低粘度で、しかも引火点を有しない上、熱伝導性にも優れているため、上記いずれかの構成とすることで潤滑剤のさらなる低粘度化等が期待される。
特に油を含まない水ベースの水系潤滑剤は、構成成分が少なくて済み省資源化の要求にも適している。

【0004】

ところが水系潤滑剤は境界潤滑性が低いため、広く一般的に使用されるまでには至っていないのが現状である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５３０７７１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

水系潤滑剤の境界潤滑性を向上するべく、アジピン酸、スベリン酸等の摩擦調整剤を添加する場合がある。
これらの摩擦調整剤を添加することで水系潤滑剤の摩擦係数を、現行使用実績のある最も低粘度なＶＧ２（ＩＳＯの粘度グレード番号）の鉱油と同等程度まで低減して、当該水系潤滑剤に鉱油レベルの境界潤滑性を付与できる。

【0007】

しかし摩擦調整剤の添加効果には限界があり、さらなる境界潤滑性の向上が求められる。
本発明の目的は、現状よりもさらに境界潤滑性が向上した水系潤滑剤を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するため、本発明は水系潤滑剤であって、
(1) 水、
(2) 前記水系潤滑剤の総量の０．１質量％以上、１質量％以下の、炭素数５〜９の鎖式ジカルボン酸、ならびに
(3) 前記水系潤滑剤の総量の０．１質量％以上、１質量％以下の、炭素数５〜８のアルカンジチオールまたはその誘導体、
を含むことを特徴とする（請求項１）。
また、本発明は水系潤滑剤であって、
(1) 水、
(2) 前記水系潤滑剤の総量の０．１質量％以上、１質量％以下の、炭素数５〜９の鎖式ジカルボン酸、
(3) 前記水系潤滑剤の総量の０．１質量％以上、１質量％以下の、炭素数５〜８のアルカンジチオールまたはその誘導体、ならびに
(4) 前記水系潤滑剤の総量の０．１質量％以上、５質量％以下の、リン系の極圧剤、
を含むことを特徴とする（請求項２）。

【発明の効果】

【0009】

請求項１、２記載の発明によれば(1)の水に、前述したアジピン酸、スベリン酸等の(2)の鎖式ジカルボン酸に加えて、さらに(3)のアルカンジチオール類、もしくは(3)のアルカンジチオール類と(4)のリン系の極圧剤を配合することにより、後述する実施例、比較例の結果からも明らかなように水系潤滑剤の摩擦係数をさらに低減して、現状よりも境界潤滑性を向上できる。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の水系潤滑剤は、上述したように
(1) 水、
(2) 前記水系潤滑剤の総量の０．１質量％以上、１質量％以下の、炭素数５〜９の鎖式ジカルボン酸、ならびに
(3) 前記水系潤滑剤の総量の０．１質量％以上、１質量％以下の、炭素数５〜８のアルカンジチオールまたはその誘導体、
を含むものである。
また、本発明の水系潤滑剤は、
(1) 水、
(2) 前記水系潤滑剤の総量の０．１質量％以上、１質量％以下の、炭素数５〜９の鎖式ジカルボン酸、
(3) 前記水系潤滑剤の総量の０．１質量％以上、１質量％以下の、炭素数５〜８のアルカンジチオールまたはその誘導体、ならびに
(4) 前記水系潤滑剤の総量の０．１質量％以上、５質量％以下の、リン系の極圧剤、
を含むものである。

【0011】

〈鎖式ジカルボン酸〉
上記のうち(2)の鎖式ジカルボン酸は、１分子中に極性基である−ＣＯＯＨ基を２つ有するため水溶性に優れており、しかも２つの−ＣＯＯＨ基を繋ぐアルキル鎖の作用によって水系潤滑剤中で摩擦調整剤として良好に機能する。
なお鎖式ジカルボン酸としては、摩擦調整剤としてより一層良好に機能させることを考慮すると、アルキル鎖が直鎖状で、その両末端にそれぞれ−ＣＯＯＨ基が結合した直鎖状の構造を有する鎖式ジカルボン酸を選択して用いるのが好ましい。

【0012】

鎖式ジカルボン酸の炭素数、すなわちアルキル鎖の炭素数に２つの−ＣＯＯＨ基中の１つずつの炭素を加えた炭素数は５〜９である必要がある。
炭素数がこの範囲未満である鎖式ジカルボン酸はアルキル鎖が短いため水系潤滑剤中で摩擦調整剤として良好に機能させることができない。一方、炭素数が上記の範囲を超える鎖式ジカルボン酸は水溶性が低いため、やはり水系潤滑剤中で摩擦調整剤として良好に機能させることができない。

【0013】

上記のように直鎖状で、なおかつ炭素数が５〜９である鎖式ジカルボン酸としては、例えばグルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸等の１種または２種以上が挙げられる。
特に摩擦調整剤としての機能と水溶性との兼ね合いや入手のしやすさ等を考慮するとアジピン酸、スベリン酸が好ましく、特にスベリン酸が好ましい。

【0014】

鎖式ジカルボン酸の添加量は、水系潤滑剤の総量の０．１質量％部以上、１質量％以下である必要がある。
鎖式ジカルボン酸の添加量がこの範囲未満では、当該鎖式ジカルボン酸を摩擦調整剤として機能させて境界潤滑性を向上する効果が得られない。一方、添加量が上記の範囲を超える場合には過剰の鎖式ジカルボン酸が水系潤滑剤中から析出しやすくなり、析出すると境界潤滑性が大きく低下するおそれがある。

【0015】

〈アルカンジチオールまたはその誘導体〉
(3)のアルカンジチオールは、１分子中に極性基である−ＳＨ基を２つ有するため水溶性に優れており、しかもかかる２つの−ＳＨ基が潤滑対象であるＦｅとの反応性を示すことから水系潤滑剤中で、上記(2)の鎖式ジカルボン酸とは別種の摩擦調整剤として境界潤滑性をさらに向上させるために機能する。

【0016】

なおアルカンジチオールとしては、かかる別種の摩擦調整剤としてより一層良好に機能させることや、(2)の鎖式ジカルボン酸とのチェーンマッチング性を向上すること等を考慮すると、当該鎖式ジカルボン酸と同様にアルキル鎖が直鎖状で、その両末端にそれぞれ−ＳＨ基が結合した直鎖状の構造を有するアルカンジチオールを選択して用いるのが好ましい。

【0017】

アルカンジチオールの炭素数は５〜８である必要がある。
炭素数がこの範囲未満であるアルカンジチオールは上記チェーンマッチング性が低いため水系潤滑剤中で別種の摩擦調整剤として良好に機能させることができない。一方、炭素数が上記の範囲を超えるアルカンジチオールはチェーンマッチング性が低いだけでなく水溶性も低いため、やはり水系潤滑剤中で別種の摩擦調整剤として良好に機能させることができない。

【0018】

上記のように直鎖状で、なおかつ炭素数が５〜８であるアルカンジチオールとしては、例えば１，５−ペンタンジチオール、１，６−ヘキサンジチオール、１，７−へプタンジチオール、１，８−オクタンジチオール等の１種または２種以上が挙げられる。
特に摩擦調整剤としての機能と水溶性との兼ね合いや入手のしやすさ、さらには先述したスベリン酸とのチェーンマッチング性を向上すること等を考慮すると１，８−オクタンジチオールが好ましい。

【0019】

またアルカンジチオールの誘導体としては、上記アルカンジチオールの２つの−ＳＨ基を繋ぐアルキル鎖中の１つまたは２つの炭素原子が酸素原子に置換されてオキサアルキル鎖とされた化合物等が挙げられる。特に上述した直鎖状で、かつ炭素数が５〜８であるアルカンジチオールのアルキル鎖中の１つまたは２つの炭素原子が酸素原子に置換された誘導体が好ましい。

【0020】

かかる誘導体は、１分子中に極性基である−ＳＨ基を２つ、−Ｏ−を１つまたは２つ、それぞれ有するため水溶性に優れており、しかもかかる２つの−ＳＨ基が潤滑対象であるＦｅとの反応性を示すことから水系潤滑剤中で、(2)の鎖式ジカルボン酸とともに別種の摩擦調整剤として境界潤滑性をさらに向上させるために機能する。
上記誘導体としては、特に摩擦調整剤としての機能と水溶性との兼ね合いや入手のしやすさ、さらには先述したスベリン酸とのチェーンマッチング性を向上すること等を考慮すると３，６−ジオキサ−１，８−オクタンジチオールが好ましい。

【0021】

アルカンジチオール類の添加量は、水系潤滑剤の総量の０．１質量％部以上、１質量％以下である必要がある。
アルカンジチオール類の添加量がこの範囲未満では、当該アルカンジチオール類を別種の摩擦調整剤として機能させて境界潤滑性を向上する効果が得られない。一方、添加量が上記の範囲を超える場合には過剰のアルカンジチオール類が水系潤滑剤中から析出しやすくなり、析出すると境界潤滑性が大きく低下するおそれがある。

【0022】

〈極圧剤〉
上記アルカンジチオール類とともに(4)の極圧剤を配合すると、水系潤滑剤の境界潤滑性をさらに向上できる。
極圧剤としては、Ｆｅ等との反応性を考慮してリン系で、しかも水溶性の極圧剤が好適に使用される。

【0023】

リン系の極圧剤としては酸性リン酸エステルが挙げられる。中でも式(ａ)：

【0024】

【化1】

【0025】

〔式中、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基、ｎは１または２の正の数を示す。〕
で表されるアルキルアシッドホスフェートが好ましい。
アルキルアシッドホスフェートとしては、例えばエチルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート等が挙げられ、特に水系潤滑剤中で極圧剤として良好に機能させることを考慮すると、式(ａ)中のＲが４、ｎが１のものと２のものとの混合物であるブチルアシッドホスフェートが好ましい。

【0026】

極圧剤の添加量は、水系潤滑剤の総量の０．１質量％以上、５質量％以下である必要がある。
極圧剤の添加量がこの範囲未満では、当該極圧剤を配合して境界潤滑性を向上する効果が得られない。一方、添加量が上記の範囲を超える場合には潤滑対象であるＦｅに対する腐食性や、それ自体の腐敗性が強くなるといった問題を生じる。

【0027】

〈その他の成分〉
本発明の水系潤滑剤には、上記各成分に加えて、さらに必要に応じて腐食防止剤、腐敗防止剤、酸化防止剤等の各種添加剤を任意の割合で配合してもよい。

【実施例】

【0028】

〈実施例１〉
ベースとしての蒸留水に、(2)の鎖式ジカルボン酸としてのスベリン酸、および(3)のアルカンジチオールとしての１，８−オクタンジチオールを配合して水系潤滑剤を調製した。スベリン酸の添加量は水系潤滑剤の総量の０．５質量％、１，８−オクタンジチオールの添加量は水系潤滑剤の総量の０．５質量％とした。

【0029】

〈実施例２〉
蒸留水に、(2)の鎖式ジカルボン酸としてのスベリン酸、および(3)のアルカンジチオールの誘導体としての３，６−ジオキサ−１，８−オクタンジチオールを配合して水系潤滑剤を調製した。スベリン酸の添加量は水系潤滑剤の総量の０．５質量％、３，６−ジオキサ−１，８−オクタンジチオールの添加量は水系潤滑剤の総量の０．５質量％とした。

【0030】

〈参考例１〉
蒸留水に、(2)の鎖式ジカルボン酸としてのスベリン酸、および(3)の硫黄系の極圧剤としての硫化脂肪酸〔ＤＩＣ(株)製のＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ−５５０〕を配合して水系潤滑剤を調製した。スベリン酸の添加量は水系潤滑剤の総量の１．０質量％、硫化脂肪酸の添加量は水系潤滑剤の総量の１．０質量％とした。

【0031】

〈参考例２〉
蒸留水に、(2)の鎖式ジカルボン酸としてのスベリン酸、および(3)のリン系の極圧剤としてのブチルアシッドホスフェートを配合して水系潤滑剤を調製した。スベリン酸の添加量は水系潤滑剤の総量の０．５質量％、ブチルアシッドホスフェートの添加量は水系潤滑剤の総量の１．０質量％とした。

【0032】

〈実施例３〉
蒸留水に、(2)の鎖式ジカルボン酸としてのスベリン酸、(3)のアルカンジチオールとしての１，８−オクタンジチオール、および(3)のリン系の極圧剤としてのブチルアシッドホスフェートを配合して水系潤滑剤を調製した。スベリン酸の添加量は水系潤滑剤の総量の０．５質量％、１，８−オクタンジチオールの添加量は水系潤滑剤の総量の０．５質量％、ブチルアシッドホスフェートの添加量は水系潤滑剤の総量の１．０質量％とした。

【0033】

〈比較例１〉
蒸留水に、(2)の鎖式ジカルボン酸としてのスベリン酸のみを配合して水系潤滑剤を調製した。スベリン酸の添加量は水系潤滑剤の総量の０．５質量％とした。
〈比較例２〉
蒸留水に、(2)の鎖式ジカルボン酸としてのアジピン酸のみを配合して水系潤滑剤を調製した。アジピン酸の添加量は水系潤滑剤の総量の０．５質量％とした。

【0034】

〈摩擦係数測定〉
上記実施例１〜３、参考例１、２、比較例１、２で調製した水系潤滑剤の摩擦係数を、振子式油性摩擦試験機を用いて測定した。また参考例３として蒸留水のみ、参考例４として無添加のＶＧ２鉱油についても摩擦係数を測定した。
また参考例４のＶＧ２鉱油の摩擦係数を１としたときの、実施例１〜３、参考例１、２、比較例１、２、ならびに参考例３の摩擦係数の比を求めた。以上の結果を表１、表２に示す。なお表中の符号は下記のとおり。

【0035】

ＳＢＡ：スベリン酸
ＡＤＡ：アジピン酸
ＯＤＴ：１，８−オクタンジチオール
ＤＯＤＴ：３，６−ジオキサ−１，８−オクタンジチオール
ＳＦＡ：硫化脂肪酸
ＢＡＰ：ブチルアシッドホスフェート

【0036】

【表1】

【0037】

【表2】

【0038】

表１、表２の実施例１〜３、比較例１、２、参考例１〜４の結果より、ベースとしての水、および鎖式ジカルボン酸を含む水系潤滑剤に、さらにアルカンジチオール類、もしくはアルカンジチオール類とリン系の極圧剤を配合することにより、その摩擦係数を鉱油と同等レベルからさらに低減して境界潤滑性をより一層向上できることが判った。