JPH0776695A - 水−グリコール型作動液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少量で適度な粘度に調整でき、且つ、潤滑性
および耐金属摩耗性が良好な水−グリコール型作動液を
提供する。 【構成】 ポリアルキレンポリオールとトリレンジイソ
シアネートとの反応により得られる水溶性ポリウレタン
樹脂を含有することを特徴とする水−グリコール型作動
液。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水−グリコール型作動液
に関する。さらに詳しくは、耐久性、潤滑性および耐金
属摩耗性に優れた水−グリコール型作動液に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、油圧機などの各種の作動液として
鉱油型作動液が用いられてきたが、耐金属摩耗性に優れ
ている反面、火災の危険性があり徐々に難燃性の水−グ
リコール型作動液が用いられるようになってきた。しか
しながら、水−グリコール型作動液は耐金属摩耗性が十
分でなく、このために油圧機器の摩擦部分を摩耗させる
だけでなく、摩耗により生じた金属粉が作動液中に混入
して作動液自体の混濁劣化が促進され種々のトラブルが
発生する欠点を有していた。これは水−グリコール型作
動液の潤滑性不足に起因しており、作動液に適度の粘性
を持たせることにより潤滑性が向上することが知られて
いることから、粘度調整剤としてポリアルキレンポリア
ミンのアルキレンオキサイド付加物や多価アルコールの
アルキレンオキサイド付加物等のポリオキシアルキレン
ポリオール誘導体を加え、水−グリコール型作動液の潤
滑性を向上させる提案がなされている（例えば特公昭５
８−２１９５８号公報、特公昭６０−５３０７９号公
報）。しかしながら、いずれの場合も十分な潤滑性を与
えるためには多量の粘度調整剤を加えねばならず、漏洩
時の汚染、経済性等の観点から必ずしも満足のゆく作動
液を提供するには至っていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の粘度調整剤よりも少量で適度な粘度に調整でき、かつ
潤滑性を向上させることができる、耐金属摩耗性が良好
な水−グリコール型作動液を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点を解決すべく鋭意検討した結果、特定の水溶性ポリウ
レタン樹脂を粘度調整剤として用いることにより従来の
粘度調整剤よりも少量で潤滑性に優れ、耐金属摩耗性の
良好な水−グリコール型作動液が得られることを見いだ
し、本発明に到達した。すなわち本発明は、水とグリコ
ールを含有する水−グリコール型作動液において、水溶
性ポリオキシアルキレンポリオール（Ａ）および有機ポ
リイソシアネート（Ｂ）から誘導される、重量平均分子
量が５，０００〜３００，０００であり、且つ、オキシ
エチレン単位の含有量が少なくとも６０重量％である水
溶性ポリウレタン樹脂を含有することを特徴とする水−
グリコール型作動液である。

【０００５】本発明の水溶性ポリオキシアルキレン化合
物（Ａ）としては、例えば、エチレンオキサイド（Ｅ
Ｏ）単独重合体、ＥＯ／プロピレンオキサイド（ＰＯ）
共重合体、ヒドロキシル基を有する化合物（ａ）にＥＯ
単独、またはＥＯと他のアルキレンオキサイド［ＰＯ、
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等、アルキレンオキサイド置換
体（エピクロロヒドリン、スチレンオキサイド等）］を
付加して得られる化合物およびこれら２種以上の混合物
が挙げられる。（ａ）としては、例えば多価アルコール
類（ブチレングリコール、ヘキシレングリコール、ポリ
プロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリ
コール、ポリカプロラクタム、ジメチロールプロピオン
酸（塩）、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリ
メチロールエタン、ペンタエリスリトール、ソルビトー
ル、ショ糖など）；多価フェノール類（ヒドロキノン、
カテコールなど）；ビスフェノール類（ビスフェノール
Ａ、ビスフェノールＳ、テトラメチルビスフェノール
Ａ、テトラメチルビスフェノールＳなど）および水が挙
げられる。これらのうち好ましいものはエチレングリコ
ール、プロピレングリコールおよび水である。ＥＯと共
に他のアルキレンオキサイドを用いる場合の付加様式
は、ランダム付加でもブロック付加でもよい。以上
（Ａ）として例示したもののうち、特に好ましいものは
ポリエチレングリコールおよびＥＯ／ＰＯランダム共重
合体である。また、（Ａ）中の平均オキシエチレン単位
含有量は通常６０重量％以上、好ましくは７０重量％以
上である。

【０００６】（Ａ）の数平均分子量は、通常１，０００
〜３０，０００、好ましくは２，０００〜２５，０００
である。（Ａ）の数平均分子量が１，０００未満では、
ポリウレタン樹脂が水に難溶性となり、３０，０００を
超えるとポリイソシアネート（Ｂ）との反応性が乏しく
なり目的とする性能を有する水溶性ポリウレタン樹脂
（Ｃ）を得ることが困難となる。

【０００７】また、ポリオール成分として上記の（Ａ）
とともに、必要に応じて、水溶性ポリウレタン樹脂
（Ｃ）の水溶性を阻害しない範囲で、他のヒドロキシル
基を有する化合物を併用することができる。この他のヒ
ドロキシル基を有する化合物としては、前記（ａ）とし
て例示したヒドロキシル基を有する化合物（但し、水を
除く。）などが挙げられる。該化合物の使用量は、
（Ａ）に対して通常１０重量％以下である。

【０００８】本発明において、ポリイソシアネート
（Ｂ）としては、例えば、4,4'−ジフェニルメタンジイ
ソシアネート（ＭＤＩ）、2,4−もしくは2,6−トリレン
ジイソシアネート（ＴＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシ
アネート（ＨＤＩ）、イソフォロンジイソシアネート
（ＩＰＤＩ）、エチレンジイソシアネート、1,5−ナフ
チレンジイソシアネート、4,4'−ジベンジルジイソシア
ネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェ
ニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート
などの有機ジイソシアネート類；トリレンジイソシアネ
ートとトリメチロールプロパンとの反応物；アニリンを
塩酸の存在下でホルムアルデヒドを反応させて得たポリ
アミンをホスゲン化して得られるポリフェニルメタンポ
リイソシアネート；これらの製造工程で得られる粗製ポ
リイソシアネート；およびこれらの２種以上の混合物を
挙げることができる。これらのうち好ましいものは有機
ジイソシアネート類および粗製ジフェニルメタンジイソ
シアネートであり、特に好ましいものはＭＤＩ、ＴＤ
Ｉ、ＩＰＤＩおよびＨＤＩである。

【０００９】水溶性ポリウレタン樹脂（Ｃ）中のウレタ
ン基（−ＮＨＣＯＯ−）濃度は通常０．１〜５重量％、
好ましくは０．１〜３重量％である。（Ｃ）中のウレタ
ン基濃度が０．１重量％未満では耐金属摩耗性が不十分
となり、５重量％を超えると（Ｃ）の水溶性が悪くな
る。（Ｃ）の重量平均分子量は、通常５，０００〜３０
０，０００、好ましくは１０，０００〜１００，０００
である。重量平均分子量が５，０００未満では耐金属摩
耗性が十分でなく、３００，０００を超えるとせん断安
定性が低下する。また、該（Ｃ）の分子量分布（重量平
均分子量／数平均分子量で表す）は、通常１．２〜６．
０、好ましくは１．３〜４．０である。（Ｃ）中のオキ
シエチレン単位の含有量は通常６０重量％以上、好まし
くは７０重量％以上である。オキシエチレン単位の含有
量が６０重量％未満では水溶性が不十分となり、作動液
の均一性が損なわれることがある。

【００１０】水溶性ポリウレタン樹脂（Ｃ）の製法は特
に限定されず、通常のウレタンポリマーを作成する方法
で（Ａ）と（Ｂ）とを反応させることにより得られる。
反応温度は通常３０〜２００℃、好ましくは５０〜１８
０℃である。反応時間は通常０．１〜３０時間、好まし
くは０．１〜８時間である。この反応は、通常無溶剤系
で行われるが、必要によりイソシアネートに不活性な有
機溶剤中で行ってもよい。該有機溶剤としてはアセト
ン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメ
チルスルホキサイド、トルエン、ジオキサン等が挙げら
れる。これらの溶剤を用いた場合は、通常、反応後に溶
剤を溜去して水溶性ポリウレタン樹脂（Ｃ）を得る。

【００１１】本発明の水−グリコール型作動液は、従来
一般に使用されている粘度調整剤の全部または一部に代
えて水溶性ポリウレタン樹脂（Ｃ）を用いることにより
調製することができる。本発明の作動液中の（Ｃ）の含
有量は、通常３〜２５重量％、好ましくは５〜２０重量
％である。（Ｃ）の含有量が３重量％未満では潤滑性お
よび耐金属摩耗性が劣り、２５重量％を超えると作動液
の粘度が高くなってポンプへの負荷が大きくなりすぎる
ので好ましくない。

【００１２】本発明の水−グリコール型作動液の処方の
一例を示すと、水３５〜４０重量％、水溶性ポリウレタ
ン樹脂（Ｃ）５〜２０重量％、グリコール２５〜５０重
量％、油性向上剤０〜１０重量％、防錆剤０〜５重量
％、ｐＨ調整剤、消泡剤、酸化防止剤および金属イオン
封鎖剤がそれぞれ０〜２重量％のようになる。また、
（Ｃ）と共に必要に応じて公知の他の粘度調整剤（例え
ば、ポリオキシアルキレンポリオール）を併用してもよ
い。その場合の配合割合は特に限定されないが、通常、
（Ｃ）に対して５０重量％以下である。

【００１３】グリコールとしては、例えば、エチレング
リコール、ジエチレングリコール、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、トリヘキシレングリコー
ルおよびこれらの２種以上の混合物が用いられる。

【００１４】油性向上剤としては、例えば、脂肪族また
は芳香族カルボン酸（カプリン酸、オレイン酸、イソス
テアリン酸、安息香酸、ジメチル安息香酸など）および
これらのアルカリ金属塩を挙げることができる。

【００１５】防錆剤としては、有機アミン（モノエタノ
ールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−ジメチルアミ
ノエタノール、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、モルホリン、１，４−ビス
−２−アミノエチルピペラジン、２−ヘプタデシル−１
−（２−ヒドロキシエチル）イミダゾリンなど）；有機
アミン誘導体（上記アミンのアルキレンオキサイド付加
物など）；前述のカルボン酸アルカリ金属塩；シクロヘ
キシルアミンナイトライトなどが挙げられる。ｐＨ調整
剤としては上記のような有機アミンやアルカリ金属の水
酸化物を挙げることができ、場合によっては油性向上剤
または防錆剤と兼用することもある。

【００１６】消泡剤としては通常シリコン系消泡剤が使
用される。酸化防止剤としては、ベンゾトリアゾール、
メルカプトベンゾイミダゾール、メルカプトベンゾチア
ゾールなどが挙げられる。着色防止剤としては、例えば
塩基性染料および酸性染料が挙げられる。また、金属イ
オン封鎖剤としては、例えば、エチレンジアミン４酢
酸、ジエチレントリアミン５酢酸またはその誘導体（特
に金属塩）；グルコン酸、酒石酸等のオキシカルボン酸
またはその誘導体（特に金属塩）等の化合物の中から選
ばれる１種または２種以上の混合物が挙げられる。

【００１７】

【実施例】以下実施例により本発明をさらに説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。なお、以
下において「部」は重量部、「％」は重量％を示す。

【００１８】製造例１ ポリエチレングリコール（数平均分子量６，０００）９
０部、ＥＯ／ＰＯ共重合体［ポリプロピレングリコール
（数平均分子量１，７００）にＥＯを付加したもの；数
平均分子量８，５００、ＥＯ＝８０重量％］５０部およ
びＭＤＩ７部（ウレタン基濃度０．６９％）を１６０℃
で２．５時間反応させ、本発明の水溶性ポリウレタン樹
脂［１］を得た。ゲルパーミエーションガスクロマトグ
ラフィー（ＧＰＣ）による該［１］の重量平均分子量は
６３，０００、分子量分布（重量平均分子量／数平均分
子量）は１．５であった。

【００１９】製造例２ ポリアルキレンポリオール［ヘキシレングリコールにＥ
ＯとＰＯをランダム付加したもの；数平均分子量１５，
０００、ＥＯ＝７５重量％］２００部およびＴＤＩ１．
４部（ウレタン基濃度０．３４％）を１５０℃で６時間
反応させ、本発明の水溶性ポリウレタン樹脂［２］を得
た。ＧＰＣによる該［２］の重量平均分子量は４０，０
００、分子量分布は１．４であった。

【００２０】製造例３ ＥＯ／ＰＯ共重合体［エチレングリコールにＥＯとＰＯ
をランダム付加したもの；数平均分子量４，０００、Ｅ
Ｏ＝８０重量％］２００部およびＨＤＩ５．９部（ウレ
タン基濃度１，４２％）を１７０℃で８時間反応させ、
本発明の水溶性ポリウレタン樹脂［３］を得た。ＧＰＣ
による該［３］の重量平均分子量は４５，０００、分子
量分布は１．５であった。

【００２１】製造例４ ポリアルキレンポリオール［グリセリンにＥＯ、ＰＯラ
ンダム付加したもの；数平均分子量３０，０００、ＥＯ
＝６５重量％］２００部およびＩＰＤＩ１．５部（ウレ
タン基濃度０．２８％）を１５０℃で８時間反応させ、
本発明の水溶性ポリウレタン樹脂［４］を得た。ＧＰＣ
による該［４］の重量平均分子量は５８，０００、分子
量分布は２．４であった。

【００２２】実施例１〜４ 製造例１〜４で得た水溶性ウレタン樹脂［１］〜［４］
を使用して、表１に示した処方により本発明の水−グリ
コール型作動液を調製した。

【００２３】比較例１〜２ ＥＯ／ＰＯランダム共重合体（ＥＯ：ＰＯ＝７５：２
５、重量平均分子量１５，０００）を粘度調整剤に使用
して、表１に示す処方により比較の水−グリコール型作
動液を調製した。

【００２４】

【表１】

【００２５】性能試験例 実施例１〜４および比較例１〜２で作成した水−グリコ
ール型作動液について、ＡＳＴＭ Ｄ２８２２−７０Ｔ
に準拠してポンプテストを行った結果を表２に示す。な
お、測定装置および条件は以下の通りである。 （ａ）油圧ポンプ；ビッカース社製Ｖ−１０４−Ｅ型ベ
ーンポンプ （ｂ）油量；４０ｌ （ｃ）レリーフバルブ設定圧力；７０ｋｇ／ｃｍ² （ｄ）回転数；１２００ｒｐｍ （ｅ）ポンプ入口温度；５０℃ （ｆ）テスト時間；２５０時間 また、作動液としての評価は、ポンプのベーンとカムリ
ングの摩耗量の合計、スラッジ付着の状態および作動液
のテスト後の外観にて行った。

【００２６】

【表２】 表２から明らかなように、本発明の水−グリコール型作
動液は摩耗が少なく、ベーン先端のスラッジ付着もほと
んど認められず、また、テスト液の外観変化もなく、優
れた性能を有している。

【００２７】

【発明の効果】本発明の水−グリコール型作動液は下記
の効果を奏する。 （１）従来のポリオキシアルキレンポリオールを含む水
−グリコール型作動液の欠点であった潤滑性不足、耐金
属摩耗性の不足を大幅に改善することが可能である。 （２）長時間使用しても作動液が混濁せず、耐燃性、水
溶性、粘度特性、消抱性、せん断安定性等の水−グリコ
ール型作動液に要求される一般特性を損なわないので、
ポンプ本体の各部品やフィルター等の交換時期を延長す
ることができ、スラッジ析出による機器の作動不良をも
防止することができる。 （３）少量の添加で良好な作動液性能を発現するので、
経済性にすぐれる。 上記効果を有することから、本発明の水−グリコール型
作動液は、製鉄所の熱間圧延設備や各種加熱炉の開閉、
ダイカストマシン等の各種プレス機械、ホットコイルの
コンベアーやクレーン、フォークリフト等の油圧装置の
ベーンポンプおよびギアーポンプの作動液として極めて
有用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｎ 30:02 30:06 40:08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水とグリコールを含有する水−グリコー
   ル型作動液において、水溶性ポリオキシアルキレンポリ
   オール（Ａ）および有機ポリイソシアネート（Ｂ）から
   誘導される、重量平均分子量が５，０００〜３００，０
   ００であり、且つ、オキシエチレン単位の含有量が少な
   くとも６０重量％である水溶性ポリウレタン樹脂（Ｃ）
   を含有することを特徴とする水−グリコール型作動液。
2. 【請求項２】 （Ａ）が、エチレンオキサイド単独重合
   体および／またはエチレンオキサイドとプロピレンオキ
   サイドのランダムもしくはブロック共重合体である請求
   項１記載の水−グリコール型作動液。
3. 【請求項３】 （Ｃ）の中のウレタン基（−ＮＨＣＯＯ
   −）濃度が０．１〜５重量％である請求項１または２記
   載の水−グリコール型作動液。
4. 【請求項４】 （Ｃ）の含有量が５〜２０重量％である
   請求項１〜３いずれか記載の水−グリコール型作動液。