JPH09302369A - 潤滑剤組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温で使用した場合に析出物を生じる性質、
動粘度が増加する傾向、蒸発性を低く抑制し、さらに粘
度指数が高く、低温流動性の良好な潤滑剤組成物を提供
する。 【解決手段】 トリペンタエリスリトールと脂肪酸混合
物とより合成されるポリオールエステル系潤滑油に、酸
化防止剤、摩耗防止剤、消泡剤及び金属不活性化剤の少
なくとも一種を含む添加剤パッケージを混合してなるこ
とを特徴とする潤滑剤組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各種機械装置に適用
される潤滑剤組成物に関し、特に高温で使用した場合で
も析出物の発生や動粘度の増加が見られず、更に蒸発性
も低く抑制され、かつ良好な低温流動性、粘度指数、摩
擦摩耗特性を有する潤滑剤組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より各種機械装置には潤滑油が使用
されており、中にはガスタービンエンジンをはじめとす
る各種エンジンおよびチェーンオイル等の高温に晒され
て使用される潤滑油もある。エステル系潤滑油は高温条
件下においても析出物を生じにくく、かつ酸化安定性が
高いことから、上記の如く高温に晒される用途に好適で
あり、例えばＭＩＬ−Ｌ−２３６９９Ｄ規格に示される
エステル系潤滑油は、高温高速用途に一般的に使用され
ている。

【０００３】これらのエステル系潤滑油は、モノペンタ
エリスリトールやジペンタエリスリトールのいずれかで
あるペンタエリスリトール、あるいはトリメチロールプ
ロパンなどの多価アルコールと直鎖もしくは分枝脂肪酸
との反応生成物である。例えば特願昭５５−１０５６４
４号、特願昭５５−１５７５３７号の各明細書には、そ
れぞれ炭素数９の分岐脂肪酸および炭素数４〜１４の直
鎖脂肪酸、炭素数９の分岐脂肪酸および炭素数４〜１８
の直鎖脂肪酸とネオペンチルポリオールとにより生成さ
れるコンプレッサーオイルが開示されている。また米国
特許第３，６９４，３８２号明細書には、脂肪族モノカ
ルボン酸類の混合物から形成されたトリメチロールプロ
パン及びジペンタエリスリトールエステル類が開示され
ている。更に米国特許第３，３６０，４６５号明細書に
は、原料脂肪酸が５〜９個の炭素原子を有し、かつ２〜
６種の脂肪酸からなるペンタエリスリトールエステル混
合エステル類の合成エステル潤滑剤組成物が開示されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に潤滑剤組成物は
高温で使用される場合に、析出物を生じる性質、動粘度
が増加する傾向、蒸発する傾向を示し、これらが潤滑剤
組成物の耐熱性能を低下させる要因となっている。これ
らの性質や傾向が甚だしくなった場合、運転効率は低下
し、潤滑不良などにより機械装置の運転を停止せざるを
得ない状況を引き起こす。エステル系潤滑剤組成物はこ
のような性質や傾向が少なく、耐熱性能に優れるもの
の、機械装置の高出力化やそれに伴う高速回転化によ
り、使用温度も高まる傾向にあり、更なる耐熱性能の向
上が望まれている。また、高温用に供されたときに十分
な高温粘度を得るためには、１００℃動粘度で５ｍｍ²
/sec以上が必要とされている。しかしながら、高温粘度
を確保することのみ追求した場合、粘度指数が低いと低
温流動性が悪化する傾向にある。この点に関して、従来
のエステル系潤滑剤組成物は満足するものではなかっ
た。本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであ
り、高温での析出物の発生や動粘度の増加、蒸発性に関
して従来のエステル系潤滑剤組成物と同等以上に低く抑
制できるとともに、粘度指数が高く、低温流動性にも優
れた潤滑剤組成物を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明
の、トリペンタエリスリトールと脂肪酸混合物とから合
成されるポリオールエステル系潤滑油に、酸化防止剤、
摩耗防止剤、消泡剤及び金属不活性化剤の少なくとも一
種を含む添加剤パッケージを混合してなることを特徴と
する潤滑剤組成物により達成される。

【０００６】本発明の潤滑剤組成物は、基油としてエス
テル系潤滑油の中でもトリペンタエリスリトールと脂肪
酸混合物とから合成されるポリオールエステル系潤滑油
を使用することにより、エステル系潤滑油に特有の耐熱
性能に加えて、従来のエステル系潤滑油では得られない
高い粘度指数及び低温流動性を実現したものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る潤滑剤組成物
を詳細に説明する。本発明の潤滑剤組成物の基油は、ト
リペンタエリスリトールと脂肪酸混合物とから合成され
るポリオールエステル系潤滑油である。本発明はトリペ
ンタエリスリトールを反応基材とすることで、従来のペ
ンタエリスリトールやジペンタエリスリトールを反応基
材とするものに比べて耐熱性能や酸化安定性、更には低
温流動性を向上させることができる。従って、トリペン
タエリスリトールは純物質が最も好ましいが、ペンタエ
リスリトールおよびジペンタエリスリトールを不純物と
して含む工業用トリペンタエリスリトールも使用でき
る。また、他のポリオールを２０％程度含んでいてもよ
いが、トリペンタエリスリトールが９５％以上含まれて
いることが好ましい。

【０００８】一方、前記脂肪酸混合物としては、炭素数
が５〜９の飽和脂肪酸の混合物であることが好ましい。
飽和脂肪酸の炭素数が５未満では腐食の問題があり、炭
素数が１０以上になると低温流動性が悪化する。このよ
うな性状は、分岐の飽和脂肪酸よりも直鎖の飽和脂肪酸
に顕著に見られる。また、分岐飽和脂肪酸はその立体障
害のために、上記トリペンタエリスリトールとのエステ
ル化物となった時に酸化安定性を高める。従って、飽和
脂肪酸としては、炭素数５、７及び９の分岐飽和脂肪酸
（以下、それぞれｉｓｏ−Ｃ５、ｉｓｏ−Ｃ７及びｉｓ
ｏ−Ｃ９と表す。）が好ましい。また、脂肪酸混合物は
直鎖飽和脂肪酸同士の混合物も可能であるが、同様の理
由から分岐飽和脂肪酸を含む方が好ましく、しかも分岐
飽和脂肪酸の占める割合が高い方が好ましい。最も好ま
しい分岐飽和脂肪酸量は、脂肪酸混合物の６０〜９０重
量％である。これにより、特に析出物を生じる性質、動
粘度が増加する傾向、蒸発性をより低く抑制した潤滑剤
組成物を得ることができる。尚、脂肪酸混合物の残部と
なる直鎖飽和脂肪酸は、炭素数５、７、８及び９（以
下、それぞれｎ−Ｃ５、ｎ−Ｃ７、ｎ−Ｃ８及びｎ−Ｃ
９と表す。）のうち少なくとも１種であることが好まし
く、特にｎ−Ｃ５が約１０〜３０％、ｎ−Ｃ７が約５〜
３５％、残部がｎ−Ｃ８及びｎ−Ｃ９であることが好ま
しい。

【０００９】本発明の潤滑剤組成物に含まれるポリオー
ルエステル系潤滑油は、上記トリペンタエリスリトール
と飽和脂肪酸とをエステル化して得られる。この反応生
成物であるトリペンタエリスリトールエステルは下記の
一般式で示され、式中Ｒは飽和脂肪酸に対応するアルキ
ル基（但し、炭素数は１つ少ない）である。また、飽和
脂肪酸は混合物であるから、それらに対応する種々のア
ルキル基が置換位置にランダムに結合する。

【００１０】

【化１】

【００１１】このトリペンタエリスリトールエステル
は、従来のペンタエリスリトールエステルやジペンタエ
リスリトールエステルと比較した場合、上記一般式が示
すように、Ｒのアルキル鎖長が同じであれば、化合物全
体としての分子量が大きくなることから、ペンタエリス
リトールエステルやジペンタエリスリトールエステルを
用いた場合よりも高い動粘度、低揮発性を実現できる。
他方、動粘度がペンタエリスリトールエステルやジペン
タエリスリトールエステルと同じである場合にはアルキ
ル鎖長を短くでき、粘度指数や低温流動性の改善を図る
ことができる。また、一般にアルキル基の炭素数が多く
なるほど酸化安定性が低下する傾向にあるが、アルキル
鎖長が短くなることでこの問題を回避することができ
る。このように、本発明で用いるトリペンタエリスリト
ールエステルは、高い動粘度や低揮発性に加えて、酸化
安定性や粘度指数、低温流動性にも優れる潤滑油であ
る。

【００１２】上記トリペンタエリスリトールエステル
に、酸化防止剤、摩耗防止剤、消泡剤及び金属不活性化
剤の少なくとも一種を含む添加剤パッケージを混合して
本発明の潤滑剤組成物が完成する。尚、潤滑剤組成物
は、実用上、１００℃での動粘度が５ｍｍ² /sec以上で
あることが望ましいことから、前記値を満足するように
トリペンタエリスリトールエステルの粘度特性や添加剤
パッケージの量を調整して混合することが好ましい。前
記添加剤パッケージとして、例えば米国特許第４，１２
４，５１３号、第４，４４０，６５７号等に記載されて
いる添加剤パッケージを使用することができる。米国特
許第４，１２４，５１３号には、フェニルナフチルアミ
ン類、ジフェニルアミン類、チアゾール類の酸化防止剤
と、ヒドロカルビルフォスフェートエステル類を含む添
加剤パッケージが、また米国特許第４，１２４，５１３
号には、アルキルアミン類の酸化防止剤と３級ブチルフ
ェニルフォスフェート類を含む添加剤パッケージが開示
されている。

【００１３】また、酸化防止剤として、フェノール系酸
化防止剤とアミン系酸化防止剤との混合物を使用するこ
とが好ましい。前記フェノール系酸化防止剤は、好まし
くはビス−２，６−ジ−tert−ブチルフェノール、２，
６−ジ−tert−ブチルフェノール、ペンタエリスリチル
−テトラキス〔３−（３，５−ジ−tert−ブチル−４−
ヒドロキシフェニル）−プロピオネート〕、４，４’−
ブチリデン−ビス−（６−tert−ブチル−３−メチルフ
ェノール）、１，３，５−トリメチル−２，４，６−ト
リス（３，５−ジ−tert−ブチル−４−ヒドロキシベン
ジル）フェノールの少なくとも１種から選択される。

【００１４】前記アミン系酸化防止剤として、アルキル
化ジフェニルアミンより選択される少なくとも１種とア
ルキル化Ｎ−フェニル−１−ナフチルアミンより選択さ
れる少なくとも１種との混合物を使用することが好まし
い。具体的には、アルキル化ジフェニルアミンとしてｐ
−ジオクチルジフェニルアミンやｐ−ジノニルジフェニ
ルアミンを、またアルキル化Ｎ−フェニル−１−ナフチ
ルアミンとしてオクチルフェニル−α−ナフチルアミン
やノニルフェニル−α−ナフチルアミンを好適に挙げる
ことができる。ここで、アルキル化ジフェニルアミンと
アルキル化Ｎ−フェニル−１−ナフチルアミンとの混合
割合は任意であるが、両者を等モル比で混合することが
好ましい。また、アミン系酸化防止剤は、前記フェノー
ル系酸化防止剤１モルに対して２モルとなるように配合
されることが好ましい。

【００１５】また、添加剤パッケージには、りん酸トリ
クレジル等の摩耗防止剤や、ポリシロキサン等の消泡
剤、ベンゾトリアゾール等の金属不活性化剤を配合する
ことができる。この時、添加剤パッケージにおける酸化
防止剤、摩耗防止剤、消泡剤及び金属不活性化剤の配合
割合は任意である。更に、本発明の効果を損なわない範
囲で、従来よりこの種の潤滑剤組成物に添加される添加
剤、例えばこはく酸イミド等の清浄分散剤等を添加して
もよい。

【００１６】以下の実施例並びに比較例により、本発明
の潤滑剤組成物をより明確にすることができるが、本発
明は本実施例に限定されるものでない。 ○実施例１〜２、比較例１〜４ アルコールとしてペンタエリスリトール、ジペンタエリ
スリトール及びトリペンタエリスリトールの３種を用
い、飽和脂肪酸としてｉｓｏ−Ｃ５、ｉｓｏ−Ｃ７、ｉ
ｓｏ−Ｃ９、ｎ−Ｃ５、ｎ−Ｃ７、ｎ−Ｃ８、ｎ−Ｃ９
及びｎ−Ｃ１０の８種を用いて、表１に示す組み合わせ
並びに配合比（重量％）でエステル化物を調製した。そ
して、前記エステル化物１００重量部に対し、オクチル
化ジフェニルアミン（酸化防止剤）０．８重量部、フェ
ニル−α−ナフチルアミン（酸化防止剤）０．８重量
部、りん酸トリクレジル（摩耗防止剤）２重量部となる
ように添加剤パッケージを添加して試験潤滑剤組成物を
得た。

【００１７】

【表１】

【００１８】各試験潤滑剤組成物の物理性状（１００℃
での動粘度、粘度指数、流動点）を表１に併記するが、
トリペンタエリスリトールエステルを含む実施例１及び
２の潤滑剤組成物は、ペンタエリスリトールエステルま
たはジペンタエリスリトールエステルを含む比較例１〜
４の潤滑剤組成物に比べて高い動粘度と粘度指数とを兼
ね備え、更に流動点も低いことが判る。また、比較例４
の潤滑剤組成物は、アルコールがペンタエリスリトール
であることに加えて、炭素数１０の直鎖飽和脂肪酸を含
むことから、流動点が極端に高くなり、本発明の目的で
ある低温流動性を実現できない。

【００１９】○実施例３〜８ 脂肪酸混合物中の分岐飽和脂肪酸の好ましい量を求める
ために、実施例１〜２並びに比較例１〜４と同様のアル
コール並びに脂肪酸を用いるとともに、表２に示すよう
に分岐飽和脂肪酸が６０重量％以上である脂肪酸混合物
を用いてエステル化物を調製した。そして、実施例１〜
２並びに比較例１〜４と同様の添加物パッケージを添加
して試験潤滑剤組成物を得た。

【００２０】

【表２】

【００２１】各試験潤滑剤組成物の物理性状（１００℃
での動粘度、粘度指数、流動点）とともに、酸化安定性
試験による評価結果を表２に併記する。酸化安定性試験
は、２００℃に加熱した試験潤滑剤組成物５０ｍｌを、
大気中で３１５℃に加熱した２０００ｒｐｍで回転する
軸受に流量１ｍｌ／ｍｉｎで流しながら４０時間運転
し、運転後の試験潤滑剤組成物の動粘度変化（％）及び
蒸発減量（％）、軸受への析出物（コーキング量
（ｇ））を算出したものである。蒸発減量が少ないほど
低揮発性であり、またコーキング量が少ないほど酸化安
定性に優れることを示す。尚、比較のために、上記比較
例１〜４の潤滑剤組成物についても、同様の酸化安定性
試験を行った。

【００２２】実施例３〜８並びに比較例１〜３とも分岐
飽和脂肪酸量が６０重量％以上であるが、表２より明ら
かなように、トリペンタエリスリトールとのエステル化
物を含む実施例３〜８の潤滑剤組成物は、ペンタエリス
リトール及びジペンタエリスリトールとのエステル化物
を含む潤滑剤組成物（比較例１〜３）に比して、いずれ
も高い動粘度並びに粘度指数、低い流動点を有すること
に加えて、高温での低揮発性、酸化安定性が改善されて
いる。また、比較例４の潤滑剤組成物は、分岐飽和脂肪
酸と直鎖飽和脂肪酸（但し、炭素数１０）とが等量であ
ることから、低温流動性に加えて酸化安定性にも劣って
いる。このことから、脂肪酸混合物における分岐飽和脂
肪酸の最も好ましい範囲は６０重量％以上であることが
求められた。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、トリペ
ンタエリスリトールと脂肪酸混合物とから合成されるポ
リオールエステル系潤滑油に、酸化防止剤、摩耗防止
剤、摩耗防止剤、消泡剤及び金属不活性化剤の少なくと
も一種を含む添加剤パッケージを混合してなる潤滑剤組
成物に係るものである。本発明の潤滑剤組成物は、エス
テル系潤滑油に特有の耐熱性能に加えて、従来のエステ
ル系潤滑油では得られない高い粘度指数及び低温流動性
を実現したものである。即ち、本発明により、高温用に
供されたときに十分な高温粘度を持ち、かつ析出物を生
じる性質、動粘度が増加する傾向、蒸発性を低く抑制し
た高温用潤滑剤組成物を提供できるようになった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トリペンタエリスリトールと脂肪酸混合
   物とから合成されるポリオールエステル系潤滑油に、酸
   化防止剤、摩耗防止剤、消泡剤及び金属不活性化剤の少
   なくとも一種を含む添加剤パッケージを混合してなるこ
   とを特徴とする潤滑剤組成物。