JP2004315703A

JP2004315703A - 低トラクション性流体およびこれを含むエンジンオイル

Info

Publication number: JP2004315703A
Application number: JP2003113349A
Authority: JP
Inventors: Susumu Miyata; 将宮田; Fumio Ueda; 文雄植田; Ken Kawada; 憲河田; Masayuki Negoro; 雅之根来
Original assignee: Toyota Motor Corp; Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】摺動部等の摩擦抵抗を低減できる低トラクション性流体およびこれを含むエンジンオイルを提供する。
【解決手段】下記化学式［１］のトリアジン構造を有する円盤状化合物を含む低トラクション性流体であれば摩擦抵抗を低減できることを見出した。したがって、この低トラクション性流体を含むエンジンオイルを自動車等に用いれば、特に流体潤滑条件下または弾性流体潤滑条件下での摩擦抵抗の減少による燃費の向上効果が得られる。

（式中Ｘ^１、Ｘ^２、Ｘ^３は各々独立に単結合、ＮＲ^１基などを表し，Ｒ^１はＣ_１〜Ｃ_３０のアルキル基又は水素原子である。Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３は各々独立にアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又は複素環基である。）
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は低トラクション性流体およびこれを含むエンジンオイル、特にトリアジン構造を有する円盤状化合物を含むことを特徴とする低トラクション性流体およびこれを含むエンジンオイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車では、燃費向上のため、各機関ごとにその用途等に応じた適切なトラクション性を有する潤滑油を用いることが重要となっている。高トラクション係数を有する高トラクション性流体であれば、トルク伝達能力も高く燃費も向上できる。例えば、高トラクション性流体はころがり接触の様式で油膜を介して動力を伝達するトラクションドライブ式無段変速機などで特に必要となる。
【０００３】
一方、これに対してエンジンなどの内燃機関、マニュアルトランスミッションなどの駆動系部品および流体機械などの摺動部位を有する機械全般に用いる潤滑油は、できるだけ低トラクション係数を有する低トラクション性流体であることが望ましい。一般に低トラクション係数であるほど流体潤滑（ＨＤＬ）または弾性流体潤滑（ＥＨＬ）条件下などにおいて摺動部位の摩擦抵抗が小さい。摩擦抵抗が小さいと摺動部位のエネルギ損失が低減し、燃費を向上できる。
【０００４】
例えば、自動車においてエンジンオイルが低トラクション性であると燃費が向上する。すなわち、自動車エンジンの駆動時にはピストンリングとシリンダライナが流体潤滑または弾性流体潤滑下で主として摺動するが、低トラクション性流体であるエンジンオイルを用いればその摺動による摩擦抵抗が低減し、燃費が向上する。
【０００５】
したがって、低トラクション性流体の開発が重要となる。このような低トラクション性流体を報告した例としては、下記特許文献１がある。特許文献１では、基油（合成基油、鉱油系基油等）と粘度指数向上剤の配合等によって低トラクション性の内燃機関用潤滑油組成物を提供している。
【０００６】
なお、機械摺動部等の潤滑油組成物を提供したものとしては、下記の特許文献２がある。特許文献２では、混合潤滑（ＭＬ）または境界潤滑（ＢＬ）条件下で低摩擦係数を有するトリアジン構造を有する円盤状化合物を含んだ潤滑油組成物を提供している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−３８７６号公報
【特許文献２】
特開２００２−６９４７２号公報。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載の低トラクション性流体は、基油の分子構造が直鎖型もしくは直鎖型に近い炭化水素である。このような炭化水素は分子間の滑り抵抗が大きい場合がある。滑り抵抗が大きいことはトラクション係数を小さくすることの妨げとなる。本発明者らの検討の結果、引用文献１に記載の低トラクション性流体は最小のトラクション係数を示すものであっても、一般的なエンジンオイルと比べ同じ滑り率におけるトラクション係数が１／１０程度にしかならなかった（ここで一般的なエンジンオイルとは、精製鉱油、ポリメタクリレート系粘度指数向上剤、パッケージ添加剤（アルカリ土類金属系清浄剤、ジアルキルジチオリン酸亜鉛系酸化防止剤、コハク酸イミド系無灰分散剤等を含む添加剤）の組み合わせによるエンジンオイルのことである）。
【０００９】
また、特許文献２に記載のトリアジン構造を有する円盤状化合物を含んだ潤滑油組成物は、混合潤滑条件下、境界潤滑条件下で低摩擦抵抗を得ることができることを報告しているが、流体潤滑条件下、弾性流体潤滑条件下においても低摩擦抵抗を得ることができることについては見出されていない。
【００１０】
本発明は上記課題等を鑑みてなされたものであり、流体潤滑条件下、弾性流体潤滑条件下などにおいても、より摺動部等の摩擦抵抗を低減できる低トラクション性流体およびこれを含むエンジンオイルを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題等を解決するために、本発明の低トラクション性流体は下記化学式［１］で表される円盤状化合物を含み、弾性流体潤滑条件下と流体潤滑条件下の少なくともいずれか一方の条件下で潤滑油として用いられること、を特徴とする。
【化３】

（式中、Ｘ^１、Ｘ^２及びＸ^３は、各々独立に、単結合、ＮＲ^１基、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又はこれらの組み合わせからなる二価の連結基を表し、前記ＮＲ^１基のＲ^１は、炭素数が１から３０のアルキル基又は水素原子である。Ｒ^１１、Ｒ^１２及びＲ^１３は、各々独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又は複素環基である。）
【００１２】
また、上記本発明の低トラクション性流体は、前記化学式［１］のＸ^１、Ｘ^２及びＸ^３が全てイミノ基であってもよい。
【００１３】
また、上記本発明の低トラクション性流体は、前記化学式［１］のＲ^１１、Ｒ^１２及びＲ^１３が全てアリール基であってもよい。
【００１４】
また、上記本発明の低トラクション性流体は、前記アリール基はｍ位とｐ位の少なくともいずれか一方に置換基を有していてもよい。
【００１５】
また、上記本発明の低トラクション性流体は、前記置換基がエーテル結合およびエステル結合を有する直鎖状または分岐状の置換基であってもよい。
【００１６】
また、上記本発明の低トラクション性流体は、前記置換基が−Ｏ−Ｒ^２１−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｒ^２２または−Ｏ−Ｒ^２１−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｒ^２２で示される構造を有し、Ｒ^２１とＲ^２２は各々独立であって、Ｒ^２１は、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アルコキシアルキレン基であり、Ｒ^２２は、置換あるいは無置換のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又は複素環基であってもよい。
【００１７】
また、上記課題等を解決するために、本発明の低トラクション性流体は、下記化学式［２］で表される円盤状化合物を含み、潤滑油として用いられること、を特徴とする。
【００１８】
【化４】

また、上記本発明の低トラクション性流体は、滑り率１０％以下におけるトラクション係数が０．００５以下であってもよい。
【００１９】
また、上記本発明の低トラクション性流体は、滑り率６０％以下におけるトラクション係数が０．０１０以下であってもよい。
【００２０】
また、本発明のエンジンオイルは上記本発明の低トラクション性流体を含むことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のトリアジン構造を有する円盤状化合物について説明する。なお、本発明の実施形態は、本発明の実施に関しての好ましい一例であって、本発明は、本実施形態に限定されるものではない。
【００２２】
本発明の低トラクション性流体に含まれるトリアジン構造を有する円盤状化合物は以下の化学式［１］で表される。ここで、トリアジン構造は１，３，５−３置換トリアジン環であることを特徴とする。
【００２３】
【化５】

化学式［１］のＸ^１、Ｘ^２、Ｘ^３が単結合の場合、複素環基でピペリジンのように遊離原子価をもった窒素原子で直接結合してもよく、さらに、遊離原子価がなくともヘテロ原子で結合し、オキソニウム塩、スルホニウム塩、アンモニウム塩のようにオニウム塩を形成してもよい。化学式［１］のＸ^１、Ｘ^２、Ｘ^３は、単結合でない場合、ＮＲ^１基（Ｒ^１は、炭素数が１〜３０のアルキル基又は水素原子）、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又はこれらの組み合わせからなる二価の連結基、例えば、オキシカルボニル基、アミノカルボニル基、ウレイレン基、オキシスルホニル基、スルファモイル基等を表す。硫黄原子又はＮＲ^１基が好ましく、Ｒ^１は、炭素数が３以下のアルキル基又は水素原子が好ましい。この中では、イミノ基（−ＮＨ−）がより好ましい。さらにＸ^１、Ｘ^２及びＸ^３が全てイミノ基であればより好ましい。
【００２４】
化学式［１］のＲ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３は、アルキル基の炭素数が１〜３０であり、２〜３０であることが好ましく、４〜３０であることがより好ましく、６〜３０であることが最も好ましい。アルキル基は、直鎖状であっても、分枝状であってもよい。また、置換基を有していてもよい。置換基の例としては、ハロゲン原子、アルコキシ基（メトキシ、エトキシ、メトキシエトキシ、フェノキシ等）、スルフィド基（メチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ等）、アルキルアミノ基（メチルアミノ、プロピルアミノ等）、アシル基（アセチル、プロパノイル、オクタノイル、ベンゾイル等）及びアシルオキシ基（アセトキシ、ピバロイルオキシ、ベンゾイルオキシ等）や、水酸基、メルカプト基、アミノ基、カルボキシル基、スルホ基、カルバモイル基、スルファモイル基及びウレイド基等が挙げられる。化学式［１］のＲ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３がアルケニル基、アルキニル基の炭素数及び形状は、アルキル基と同義であり、また、同様の置換基を有していてもよい。
【００２５】
化学式［１］のＲ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３は、アリール基では、フェニル基、インデニル基、α−ナフチル基、β−ナフチル基、フルオレニル基、フェナンスレニル基、アントラセニル基及びピレニル基等が挙げられるが、フェニル基やナフチル基が好ましい。さらに、炭素数８以上の直鎖状あるいは分枝状のアルキル残基を含む置換基、例えばアルキル基（オクチル、デシル、ヘキサデシル、２−エチルヘキシル等）、アルコキシ基（ドデシルオキシ、ヘキサデシルオキシ、２−ヘキシルデシルオキシ、ヘキシルオキシエチレンオキシエチレンオキシ等）、スルフィド基（ヘキサデシルチオ等）、置換アミノ基（ヘプタデシルアミノ等）、オクチルカルバモイル基、オクタノイル基及びデシルスルファモイル基等で置換されることが好ましい。また、これらの置換基は、２つ以上置換していることが好ましく、さらに、上記の置換基の他にも、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシル基、スルホ基等に置換されていてもよい。
【００２６】
化学式［１］のＲ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３は、複素環基では、５乃至７員環構造の複素環残基が好ましく、５員環又は６員環がより好ましく、６員環のアリール基が好ましい。さらに、より好ましくはＲ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３はすべてアリール基であることである。また、炭素数８以上の直鎖状あるいは分枝状のアルキル残基を含む置換基であっても好ましい。また、これらの置換基は、２つ以上置換していることが好ましく、さらに好ましくはその置換の位置がｍ位とｐ位の少なくともいずれか一方である。さらに、上記の置換基の他にも、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボキシル基、スルホ基等に置換されていてもよい。化学式［１］のＲ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３には、総炭素数８以上の直鎖若しくは分枝状のアルキル鎖、総炭素数４以上の直鎖若しくは分枝状のオリゴアルキレンオキシ鎖、総炭素数２以上の直鎖若しくは分枝状のポリフッ化アルキル鎖、総炭素数２以上の直鎖若しくは分枝状のポリフッ化アルキルエーテル鎖又は直鎖若しくは分枝状の有機ポリシリル鎖を含む置換基を含んでいることがより好ましい。化学式［１］のＲ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３としては、総炭素数８以上の直鎖状あるいは分枝状のアルキル残基を含む置換基で置換されたフェニル基が特に好ましい。総炭素数８以上の直鎖アルキル鎖としては、好ましくは、ｎ−オクチル基、ｎ−オクチルオキシ基、ｎ−オクチルチオ基、ｎ−オクチルアミノ基、ｎ−ノニル基、ｎ−ノニルオキシ基、ｎ−デシル基、ｎ−デシルオキシ基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ウンデシルオキシ基、ｎ−ドデシル基、ｎ−ドデシルオキシ基、ｎ−ドデシルチオ基、ｎ−ドデシルアミノ基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ペンタデシルオキシ基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘキサデシルオキシ基、ｎ−ヘキサデシルチオ基、ｎ−ヘキサデシルアミノ基が挙げられる。また、総炭素数８以上の分枝状のアルキル鎖としては、２−エチルヘキシル基、２−エチルヘキシルオキシ基、２−エチルヘキシルチオ基、２−エチルヘキシルアミノ基、２−ヘキシルデシル基、２−ヘキシルデシルチオ基、２−ヘキシルデシルアミノ基、３，７，１１，１５−テトラメチルヘキサデシル基、３，７，１１，１５−テトラメチルヘキサデシルオキシ基、３，７，１１，１５−テトラメチルヘキサデシルチオ基、３，７，１１，１５−テトラメチルヘキサデシルアミノ基などが挙げられる。また、置換基がエーテル結合およびエステル結合を有する直鎖状または分岐状の置換基であっても好ましい。より好ましくは、置換基が−Ｏ−Ｒ^２１−Ｌ−Ｒ^２２で示される構造を有し、
（ここで構造中のＬは、Ｃ（＝Ｏ）−Ｒ^２２または、Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）で示される構造を表す。）Ｒ^２１とＲ^２２は各々独立であって、Ｒ^２１は、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アルコキシアルキレン基であり、Ｒ^２２は、置換あるいは無置換のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又は複素環基であることである。
【００２７】
次に好ましい化合物の一例として化学式［２］で示されるトリアジン構造を有する円盤状化合物を示す。
【００２８】
【化６】

本願発明者らは上記本発明のトリアジン構造を有する円盤状化合物を含む（主成分として含むことがより好ましい）流体であれば分子間の滑り抵抗が小さくなることを見出した。滑り抵抗が小さくなれば低トラクション係数の低トラクション性流体を得ることができることも見出した。また、そのような低トラクション性流体を用いれば、流体潤滑条件下と弾性流体潤滑条件下のいずれにおいても、低摩擦抵抗を得ることができることを見出した。したがって、この低トラクション性流体を含む（主成分として含むことがより好ましい）エンジンオイルを自動車等に用いれば、摩擦抵抗の減少による燃費の向上効果が得られる。
【００２９】
なお、本願の低トラクション性流体は流体潤滑条件下と弾性流体潤滑条件下のいずれにおいても、低摩擦抵抗を得ることができることを述べてきたが、この記載は混合潤滑条件下や境界潤滑条件下での低摩擦抵抗を得ることができるということを妨げるものではない。
【００３０】
【実施例】
４円筒（ローラ）試験機（神鋼造機製）を用いて滑り率とトラクション係数の関係を測定した（測定温度８０℃）。上記化学式［２］で示されるトリアジン構造を有する円盤状化合物を純度９０％以上含む潤滑油を実施例潤滑油とし、ジャパンエナジー製ガソリンエンジン用潤滑油（エンジン用潤滑油分類：ＡＰＩ／ＳＬ、ＩＬＳＡＣ／ＧＦ−３、ＳＡＥ／５Ｗ−２０）を比較例潤滑油として測定した。
【００３１】
「実施例１」
実施例潤滑油を用い、４円筒試験機（神鋼造機製）における測定条件をローラ周速を１．０ｍ／ｓ、ローラ接触面圧を０．５ＧＰａとして、滑り率とトラクション係数の関係を測定したものである。
【００３２】
「実施例２」
実施例潤滑油を用い、４円筒試験機（神鋼造機製）における測定条件をローラ周速を５．０ｍ／ｓ、ローラ接触面圧を１．０ＧＰａとして、滑り率とトラクション係数の関係を測定したものである。
【００３３】
「比較例１」
比較例潤滑油を用い、４円筒試験機（神鋼造機製）における測定条件をローラ周速を１．０ｍ／ｓ、ローラ接触面圧を０．５ＧＰａとして、滑り率とトラクション係数の関係を測定したものである。
【００３４】
「比較例２」
比較例潤滑油を用い、４円筒試験機（神鋼造機製）における測定条件をローラ周速を５．０ｍ／ｓ、ローラ接触面圧を１．０ＧＰａとして、滑り率とトラクション係数の関係を測定したものである。
【００３５】
「結果」
実施例１と比較例１の滑り率とトラクション係数の関係を測定したものを図１に示す。また、実施例２と比較例２の滑り率とトラクション係数の関係を測定したものを図２に示す。また、滑り率１０％におけるトラクション係数を表１に示した。表１でトラクション係数の比とはトラクション係数について、実施例１／比較例１、実施例２／比較例２として求めたトラクション係数の比のことである。
【００３６】
【表１】

「評価」
表１のトラクション係数の比から、実施例１および実施例２ともにそれぞれ比較例１、２と比べトラクション係数（滑り率１０％）を１／１０以下にまで低減できることがわかった。特に実施例１では比較例１と比べ１／２０以下にまで低減できることがわかった。
【００３７】
図１および図２からも滑り率にかかわらず、実施例は比較例に比べ大幅に低トラクション性を実現できている。トラクション係数は滑り率６０％以下において０．０１０以下であり、滑り率４０％以下において０．００５以下であり、滑り率３０％以下においては０．００３以下であることがわかった。したがって、実施例潤滑油を用いれば、従来と比べ大幅な低トラクション性を実現でき、大幅な低摩擦抵抗を実現できる潤滑油を提供できることがわかった。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、流体潤滑条件下、弾性流体潤滑条件下などにおいても、より摺動部等の摩擦抵抗を低減できる低トラクション性流体およびこれを含むエンジンオイルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】滑り率とトラクション係数の関係図である。
【図２】滑り率とトラクション係数の関係図である。

Claims

下記化学式［１］で表される円盤状化合物を含み、
弾性流体潤滑条件下と流体潤滑条件下の少なくともいずれか一方の条件下で潤滑油として用いられること、
を特徴とする低トラクション性流体。

（式中、Ｘ^１、Ｘ^２及びＸ^３は、各々独立に、単結合、ＮＲ^１基、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又はこれらの組み合わせからなる二価の連結基を表し、前記ＮＲ^１基のＲ^１は、炭素数が１から３０のアルキル基又は水素原子である。Ｒ^１１、Ｒ^１２及びＲ^１３は、各々独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又は複素環基である。）
前記化学式［１］のＸ^１、Ｘ^２及びＸ^３が全てイミノ基であることを特徴とする請求項１に記載の低トラクション性流体。
前記化学式［１］のＲ^１１、Ｒ^１２及びＲ^１３が全てアリール基であることを特徴とする請求項１または２に記載の低トラクション性流体。
前記アリール基はｍ位とｐ位の少なくともいずれか一方に置換基を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の低トラクション性流体。
前記置換基がエーテル結合およびエステル結合を有する直鎖状または分岐状の置換基であることを特徴とする請求項４に記載の低トラクション性流体。
前記置換基が−Ｏ−Ｒ^２１−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｒ^２２または−Ｏ−Ｒ^２１−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｒ^２２で示される構造を有し、
Ｒ^２１とＲ^２２は各々独立であって、
Ｒ^２１は、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アルコキシアルキレン基であり、
Ｒ^２２は、置換あるいは無置換のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又は複素環基であること
を特徴とする請求項５に記載の低トラクション性流体。
下記化学式［２］で表される円盤状化合物を含み、潤滑油として用いられること、
を特徴とする低トラクション性流体。
滑り率１０％以下におけるトラクション係数が０．００５以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の低トラクション性流体。
滑り率６０％以下におけるトラクション係数が０．０１０以下であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の低トラクション性流体。
請求項１から９のいずれか１つに記載される低トラクション性流体を含むことを特徴とするエンジンオイル。