(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペンタエリスリトールと、下記（ａ）を２〜１０モル％、（ｂ）を６７〜９０モル％及び（ｃ）を５〜２７モル％含有する混合カルボン酸：
（ａ）炭素数１６又は１８の分岐鎖飽和脂肪酸、
（ｂ）ｎ−ヘプタン酸、並びに
（ｃ）イソヘプタン酸、２−エチルヘキサン酸及びイソノナン酸からなる群より選ばれた１種以上の分岐鎖飽和脂肪酸、
とから得られるエステルからなる合成潤滑油基油であって、１８０℃で５００時間加熱した際の揮発量が３５重量％以下、流動点が−４０℃以下、かつ粘度指数が１３５以上の性状を有する合成潤滑油基油。
【請求項２】
４０℃における動粘度が１０〜１００ｍｍ2 ／ｓｅｃである請求項１記載の合成潤滑油基油。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、幅広い温度範囲で、かつ長期間にわたって優れた潤滑性を有する合成潤滑油基油に関する。
【０００２】
【従来の技術】
潤滑油基油には、高粘度指数、良好な低温流動性、優れた熱酸化安定性、低揮発性等の性質が求められている。
【０００３】
高い熱安定性と良好な低温流動性を発現させるために、ヒンダードエステル系の合成潤滑油基油が用いられている。例えば、特開平６−１５８０７９号公報には、２位に側鎖を有する炭素数４〜２６の脂肪酸を必須とし、３位に側鎖を有する炭素数４〜２６の脂肪酸と２位と３位に側鎖を有しない炭素数４〜５４の脂肪酸を含んだエステル系潤滑油組成物が開示されている。また、特開平７−２２４２８９号公報には、ペンタエリスリトールと直鎖飽和モノカルボン酸及びα分岐鎖飽和カルボン酸とを含有した合成潤滑油基油が開示されている。
【０００４】
しかしながら、前記合成潤滑油基油は、低温流動性、揮発量及び粘度指数の全てを満足するものではないという欠点を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、低温流動性、揮発量及び粘度指数の全てを満足しうる、幅広い温度範囲でかつ長期間にわたって優れた潤滑性を有する合成潤滑油基油を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ペンタエリスリトールと、下記（ａ）を２〜１０モル％、（ｂ）を６７〜９０モル％及び（ｃ）を５〜２７モル％含有する混合カルボン酸：
（ａ）炭素数１６又は１８の分岐鎖飽和脂肪酸、
（ｂ）ｎ−ヘプタン酸、並びに
（ｃ）イソヘプタン酸、２−エチルヘキサン酸及びイソノナン酸からなる群より選ばれた１種以上の分岐鎖飽和脂肪酸、
とから得られるエステルからなる合成潤滑油基油であって、１８０℃で５００時間加熱した際の揮発量が３５重量％以下、流動点が−４０℃以下、かつ粘度指数が１３５以上の性状を有する合成潤滑油基油に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の合成潤滑油基油において、１８０℃で５００時間加熱した際の揮発量は、３５重量％以下である。揮発量は、２０ｇの試料を１００ｍｌのビーカーに入れ、雰囲気温度が１８０℃の恒温槽内で５００時間加熱した際の揮発量であり、〔（加熱前の試料量−加熱後の試料量）／加熱前の試料量〕×１００（重量％）により算出される。合成潤滑油基油の揮発量は、該合成潤滑油基油を高温下で長期間使用した際において、優れた潤滑性を長期間維持させる観点から、３５重量％以下、好ましくは３０重量％以下、さらに好ましくは２５重量％以下、最も好ましくは２０重量％以下である。
【０００８】
本発明の合成潤滑油基油において、流動点は、−４０℃以下である。なお、流動点は、ＪＩＳ  Ｋ２２６９に規定の方法で測定したときの値である。本発明の合成潤滑油基油の流動点は、低温時における流動性をより一層向上させる観点から、−４０℃以下、−４５℃以下が好ましく、−５０℃以下がより好ましい。
【０００９】
本発明の合成潤滑油基油において、４０℃における動粘度が１０〜１００ｍｍ2 ／ｓｅｃが好ましい。動粘度は、ＪＩＳ  Ｋ２２８３に規定の方法で測定したときの値である。合成潤滑油基油の４０℃における動粘度は、低温時における流動性をより一層向上させ、高温下での合成潤滑油基油の揮発量をより一層低減させる観点から、１０〜１００ｍｍ2 ／秒が好ましく、より好ましくは１０〜７５ｍｍ2 ／秒であり、さらに好ましくは１０〜３５ｍｍ2 ／秒であり、特に好ましくは１５〜３５ｍｍ2 ／秒であり、最も好ましくは２０〜３５ｍｍ2 ／秒である。
【００１０】
本発明の合成潤滑油基油において、粘度指数は、１３５以上である。粘度指数は、ＪＩＳ  Ｋ２２８３に規定の方法で測定したときの値である。本発明の合成潤滑油基油は、粘度指数が１３５以上であることにより、１００℃以上の高温においても潤滑部位間の境界面の油膜保持性能を向上させることができる。合成潤滑油基油の粘度指数は、高温下での潤滑性をより一層向上させる観点から、１３５以上であり、好ましくは１４０以上であり、特に好ましくは１５０以上である。
【００１１】
本発明において、優れた熱安定性、低揮発性、好適な粘度等を発現させる観点から、３〜４価のアルコールとカルボン酸とから得られるエステルを含有した合成潤滑油基油が好ましい。
【００１２】
前記３〜４価のアルコールは、好ましくは３〜４価のヒンダードアルコールである。前記ヒンダードアルコールとしては、具体的にはトリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、ペンタエリスリトールが挙げられ、なかでも、熱安定性の観点から、ペンタエリスリトールが好ましい。
【００１３】
カルボン酸としては、下記（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）のカルボン酸を含有した混合カルボン酸：
（ａ）炭素数１６又は１８の分岐鎖飽和脂肪酸〔以下（ａ）という〕、
（ｂ）ｎ−ヘプタン酸〔以下（ｂ）という〕、並びに
（ｃ）イソヘプタン酸、２−エチルヘキサン酸及びイソノナン酸からなる群より選ばれた１種以上の分岐鎖飽和脂肪酸〔以下（ｃ）という〕が挙げられる。
【００１４】
前記（ａ）は、合成により得られた化合物であってもよく、植物油を原料とする化合物であってもよい。
【００１５】
前記（ａ）としては、例えば、イソパルミチン酸、イソステアリン酸、α位に分岐鎖を有する２−ヘプチルウンデカン酸等が挙げられる。前記カルボン酸のなかでは、低揮発性及び十分な粘度指数を得る観点から、分子内にメチル基の分岐鎖を有するイソパルミチン酸、イソステアリン酸が好適である。
【００１６】
また、（ａ）が植物油を原料とする化合物である場合、該（ａ）には、通常、直鎖飽和脂肪酸であるミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、直鎖不飽和脂肪酸であるオレイン酸、リノール酸、分岐鎖不飽和脂肪酸であるイソオレイン酸等が含まれる。この場合、十分な潤滑性を得る観点から、（ａ）におけるイソパルミチン酸とイソステアリン酸との合計含有量は、５５モル％以上が好ましく、６５モル％以上がより好ましく、７５モル％以上がさらに好ましく、８５モル％以上が特に好ましい。
【００１７】
混合カルボン酸における前記（ａ）の含有量は、低揮発性、十分な粘度指数及び低温流動性を得る観点から、０．５〜２０モル％が好ましく、１〜１５モル％がさらに好ましく、２〜１０モル％が特に好ましい。
【００１８】
混合カルボン酸における前記（ｂ）の含有量は、低揮発性、十分な粘度指数及び低温流動性を得る観点から、５０〜９６．５モル％が好ましく、６０〜９３モル％がさらに好ましく、６７〜９０モル％が特に好ましい。
【００１９】
前記（ｃ）において、イソヘプタン酸としては、例えば、２−メチルヘキサン酸、３−メチルヘキサン酸、２−エチルペンタン酸、３−エチルペンタン酸、２，２−ジメチルペンタン酸、２，３−ジメチルペンタン酸、３，３−ジメチルペンタン酸等が挙げられる。前記イソヘプタン酸のなかでは、低温における流動性を高める観点から、２−メチルヘキサン酸及び２−エチルペンタン酸が好適である。
【００２０】
前記（ｃ）において、イソノナン酸としては、例えば、３，５，５−トリメチルヘキサン酸、２−メチルオクタン酸、２，２−ジメチルヘプタン酸等が挙げられる。前記イソノナン酸のなかでは、低温における流動性を高める観点から、３，５，５−トリメチルヘキサン酸は、本発明において好適である。
【００２１】
混合カルボン酸における前記（ｃ）の含有量は、低揮発性、十分な粘度指数及び低温流動性を得る観点から、３〜４０モル％が好ましく、さらに５〜３５モル％が好ましく、特に好ましくは７〜２７モル％である。
【００２２】
前記（ｃ）においては、イソヘプタン酸、２−エチルヘキサン酸及びイソノナン酸を混合して用いることにより、得られる合成潤滑油基油の低温流動性をさらに高めることができる。
【００２３】
エステルの構成成分であるカルボン酸成分には、本発明の目的を達成しうる範囲内で、前記（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）のカルボン酸に加え、さらに、他のカルボン酸が配合されていてもよい。かかるカルボン酸としては、ｎ−ペンタン酸、ｎ−ヘキサン酸、ｎ−オクタン酸、ｎ−ノナン酸、ラウリン酸等の直鎖カルボン酸、２−メチルブタン酸、３−メチルブタン酸、２−エチルブタン酸、３−エチルヘキサン酸、２，２−ジメチルヘキサン酸、３、３−ジメチルヘキサン酸等の分岐鎖カルボン酸等が挙げられる。
【００２４】
本発明の合成潤滑油基油においては、低揮発性、十分な粘度指数及び低温流動性を得る観点から、エステルが３〜４価のアルコールと、下記（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）のカルボン酸を含有した混合カルボン酸：
（ａ）炭素数１６又は１８の分岐鎖飽和脂肪酸、
（ｂ）ｎ−ヘプタン酸、並びに
（ｃ）イソヘプタン酸、２−エチルヘキサン酸及びイソノナン酸からなる群より選ばれた１種以上の分岐鎖飽和脂肪酸、
とから得られるエステルであることが好ましい。
【００２５】
前記３〜４価のアルコールと、カルボン酸との反応に際して、両者の当量比には、特に限定がないが、通常、３〜４価のアルコールの水酸基１当量に対して全カルボン酸のカルボキシル基の合計量１〜１．３当量となるように調製することが好ましい。
【００２６】
なお、脂肪酸のカルボキシル基の比率を高くした場合、３〜４価のアルコールと脂肪酸との反応性が良好となるが、反応終了後、過剰の脂肪酸が生じる。この場合には、例えば、減圧留去、蒸気加熱、吸着剤を用いた吸着除去等の方法により、過剰の脂肪酸を除去することができる。
【００２７】
本発明の合成潤滑油基油における前記エステルの含有量は、低温流動性、揮発性及び粘度指数の全てを満足させる観点から、７０重量％以上が好ましく、８０重量％以上がさらに好ましく、９０重量％以上がより好ましい。
【００２８】
前記エステルの酸価は、引火点、酸化安定性、熱安定性、加水分解安定性、金属腐食性等の観点から、１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、好ましくは０．５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、さらに好ましくは０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが望ましい。また、前記エステルの水酸基価は、引火点、低温流動性、熱安定性、加水分解安定性等の観点から、１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、好ましくは７ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、さらに好ましくは５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが望ましい。なお、酸価及び水酸基価は、例えば、ＪＩＳ  Ｋ００７０  ３．１（酸価）及びＪＩＳ  Ｋ００７０  ７．２（水酸基価）により求めることができる。
【００２９】
本発明の合成潤滑油基油は、十分な潤滑性を発揮させる観点から、−６０〜２５０℃、好ましくは−５０〜２００℃の温度範囲で使用されうる。
【００３０】
本発明の合成潤滑油基油には、必要により、潤滑油に通常用いられる酸化防止剤、極圧剤、防錆剤、消泡剤、抗乳化剤、増粘剤等の添加剤を本発明の目的を達成しうる範囲の量で用いることができる。
【００３１】
本発明の合成潤滑油基油は、例えば、温度変化が激しい状況下で使用される機械類、電機絶縁油、冷凍機油、作動油、コンプレッサー油等の潤滑油として好適に使用しうるものである。
【００３２】
【実施例】
実施例１
２リットルの４つ口フラスコに、混合カルボン酸として、ｎ−ヘプタン酸７４．５モル、イソヘプタン酸〔協和発酵（株）製、商品名：キョーワノイックＧＨ〕２０．８モルとイソステアリン酸４．７モルを添加し、これにペンタエリスリトールの水酸基１当量に対して前記混合カルボン酸のカルボキシル基の合計量が１．２５当量となるようにペンタエリスリトールを添加した。
【００３３】
次に、フラスコ内に、窒素ガスを吹き込みながら２３０℃で１４時間反応させ、留出する水を除去した。反応終了後、１ｋＰａの減圧下で過剰のカルボン酸を１時間脱酸し、１ｋＰａの減圧下で１時間蒸気を吹き込んだ。ついで、吸着剤（協和化学工業（株）製、商品名：キョーワドー５００ＳＨ）で残存しているカルボン酸を吸着させた後、濾過を行ない、エステルを得た。
【００３４】
実施例２〜４
実施例１において、カルボン酸の組成を表１に示すように変更し、ペンタエリスリトールの水酸基１当量に対して前記混合カルボン酸のカルボキシル基の合計量が１．２５当量となるように調製したほかは、実施例１と同様にしてエステルを調製した。
【００３５】
なお、表１中、ｉＣ7 酸は、イソヘプタン酸が主成分であり〔協和発酵（株）製、商品名：キョーワノイックＧＨ〕、2-エチルペンタン酸、２−メチルヘキサン酸、２−エチルヘキサン酸の混合物である。ｉＣ9 酸は、３，５，５−トリメチルヘキサン酸を示す。ｉＣ18酸はイソステアリン酸が主成分であり〔エメリー製、商品名：エマゾール８７４〕、イソステアリン酸、イソパルミチン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等の混合物である。
【００３６】
比較例１〜９
実施例１において、カルボン酸の組成を表２に示すように変更し、ペンタエリスリトールの水酸基１当量に対して混合カルボン酸のカルボキシル基の合成量が１．２５当量となるように調製したほかは、実施例１と同様にしてエステルを調製した。なお、表２中に記載のｉＣ8 酸はイソオクタン酸〔エクソン化学（株) 製、商品名：セカノイックＣ8 酸〕を示す。
【００３７】
試験例１
（１）揮発量
２０ｇの試料を１００ｍｌのビーカーに入れ、１８０℃の恒温槽内における５００時間の加熱前後の試料の量を測定した。揮発量は、〔（加熱前の試料の量−加熱後の試料の量）／加熱前の試料の量〕×１００（重量％）により算出した。
【００３８】
（２）流動点
ＪＩＳ  Ｋ２２６９に規定の方法で測定した。
【００３９】
（３）４０℃及び１００℃における動粘度
ＪＩＳ  Ｋ２２８３に規定の方法に従い、４０℃及び１００℃の条件下に測定した。
【００４０】
（４）酸価
ＪＩＳ  Ｋ００７０  ３．１により酸価を求めた。
【００４１】
（５）水酸基価
ＪＩＳ  Ｋ００７０  ７．２により水酸基価を求めた。
【００４２】
（６）粘度指数
ＪＩＳ  Ｋ２２８３に規定の方法で測定した。
【００４３】
実施例及び比較例で得られたエステルの揮発量、流動点、４０℃及び１００℃における動粘度、酸価、水酸基価及び粘度指数を、それぞれ表１及び２に示す。
【００４４】
【表１】
0004393625.tif 000002
【００４５】
【表２】
0004393625.tif 000003
【００４６】
【発明の効果】
本発明の合成潤滑油基油は、低温流動性に優れ、高温で長期間使用した場合であっても優れた潤滑性を維持することができ、かつ幅広い使用温度範囲で優れた潤滑性を長期間にわたって発現するという優れた効果を奏する。従って、本発明の合成潤滑油基油は、温度変化が激しい条件で使用される機器類等への使用に好適である。