JP2008133440A - 潤滑油組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鉱油及び/または合成油の基油に、従来は極圧性が低いとされていたジチオリン酸金属塩と、極性を持った水酸基を含有するポリ(メタ)アクリレートとを含有させ、潤滑油組成物とする。さらに、ジヒドロカルビルカルバミン酸誘導体を含有させて潤滑油組成物とする。この潤滑油組成物は、耐焼き付き性能が良好で、硫黄−リン系極圧剤と同等以上の極圧性を有する。また、疲労特性が低く、酸化安定性が高くて、長寿命化を図ることができる。
【選択図】なし
Description
また、更に、ジヒドロカルビルカルバミン酸誘導体及び/または水酸基を含有しないポリ(メタ)アクリレートを含有させることによって潤滑油組成物とするものである。
粘度指数の上限については特に制限はなく、ノルマルパラフィン、スラックワックスやGTL(ガストゥリキッド)ワックス等、あるいはこれらを異性化したイソパラフィン系鉱油のような135〜180程度のものや、コンプレックスエステル系基油やPAO(ポリα−オレフィン)系基油のような150〜250程度のものも使用することができる。
潤滑油基油の粘度指数が90未満である場合、添加する粘度指数向上剤であるポリ(メタ)アクリレートの添加量が増加したり、分子量の大きなポリ(メタ)アクリレートを使用するためせん断安定性が悪化することがある。
また、天然ガスからフィッシャートロプシュプロセス等により製造されるGTL WAX(ガストゥリキッドワックス)を異性化する手法で製造される潤滑油基油等が例示できる。
これらのジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジアルキルジチオリン酸モリブデンなどは、単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができるが、特に、第2級のアルキル基のジアルキルジチオリン酸亜鉛を主成分とするものが、耐摩耗性を高めることから好ましい。
(a1) 炭素数1〜4のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート:
例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−またはiso−プロピル(メタ)アクリレート、n−,iso−またはsec−ブチル(メタ)アクリレート
(a2) 炭素数8〜20のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート:
例えば、n−オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n−デシル(メタ)アクリレート、n−イソデシル(メタ)アクリレート、n−ウンデシル(メタ)アクリレート、n−ドデシル(メタ)アクリレート、2−メチルウンデシル(メタ)アクリレート、n−トリデシル(メタ)アクリレート、2−メチルドデシル(メタ)アクリレート、n−テトラデシル(メタ)アクレレート、2−メチルトリデシル(メタ)アクリレート、n−ペンタデシル(メタ)アクリレート、2−メチルテトラデシル(メタ)アクリレート、n−ヘキサデシル(メタ)アクリレート、およびn−オクタデシル(メタ)アクリレート、n−エイコシル(メタ)アクリレート、n−ドコシル(メタ)アクリレート、ドバノール23[三菱化学(株)製の炭素数12/炭素数13のオキソアルコール混合物]のメタクリレート、ドバノール45[三菱化学株式会社製の炭素数13/炭素数14のオキソアルコール混合物]のメタクリレートなど、
(a3) 炭素数5〜7のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート:
例えば、n−ペンチル(メタ)アクリレートおよびn−ヘキシル(メタ)アクリレートなど、が挙げられる。
(b1) ヒドロキシアルキル(炭素数2〜6)(メタ)アクリレート:
例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2または3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、1−メチル−2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなど、
(b2) モノ−またはジ−ヒドロキシアルキル(炭素数1〜4)置換(メタ)アクリルアミド:
例えば、N,N−ジヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジ−2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリルアミドなど
(b3) ビニルアルコール(酢酸ビニル単位の加水分解により形成される)、
(b4) 炭素数3〜12のアルケノール:
例えば、(メタ)アリルアルコール、クロチルアルコール、イソクロチルアルコール、1−オクテノール、1−ウンデセノールなど、
(b5) 炭素数4〜12のアルケンジオール:
例えば、1−ブテン−3−オール、2−ブテン−1−オール、2−ブテン−1,4−ジオールなど、
(b6) ヒドロキシアルキル(炭素数1〜6)アルケニル(炭素数3〜10)エーテル: 例えば、2−ヒドロキシエチルプロペニルエーテルなど、
(b7) 水酸基含有芳香族単量体: 例えば、o−,m−またはp−ヒドロキシスチレンなど
(b8) 多価(3〜8価)アルコール:
例えば、アルカンポリオール、その分子内もしくは分子間脱水物、糖類(例えば、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ソルビタン、ジグリセリン、蔗糖)のアルケニル(炭素数3〜10)エーテルもしくは(メタ)アクリレート(例えば、蔗糖(メタ)アリルエーテル)など、
(b9) ポリオキシアルキレン鎖と水酸基を含有するビニル単量体:
例えば、ポリオキシアルキレングリコール(アルキレン基の炭素数2〜4、重合度2〜50)もしくはポリオキシアルキレンポリオール{上記3〜8価のアルコールのポリオキシアルキレンエーテル(アルキル基の炭素数2〜4、重合度2〜100)}のモノ(メタ)アクリレートまたはモノ(メタ)アリルエーテル{例えば、ポリエチレングリコール(重合度2〜9)モノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(重合度2〜12)モノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(重合度2〜30)モノ(メタ)アリルエーテル}などが挙げられる。
上記(a)成分の下限は、好ましくは50質量%、さらに好ましくは75質量%であり、上限は好ましくは95質量%、さらに好ましくは85質量%である。
上記(a2)の下限は、好ましくは50質量%、さらに好ましくは70質量%であり、上限は95質量%、さらに好ましくは90質量%である。
(c1) ニトロ基含有単量体:例えば、4−ニトロスチレンなど、
(c2) 1〜3級アミノ基含有ビニル単量体:例えば、
(c2−1) 1級アミノ基含有ビニル単量体; 例えば、炭素数3〜6のアルケニルアミン[(メタ)アリルアミン、クロチルアミンなど]、アミノアルキル(炭素数2〜6)(メタ)アクリレート[アミノエチル(メタ)アクリレートなど]、
(c2−2) 2級アミノ基含有ビニル単量体; 例えば、アルキル(炭素数1〜6)アミノアルキル(炭素数2〜6)(メタ)アクリレート[t−ブチルアミノエチルメタクリレート、メチルアミノエチル(メタ)アクリレートなど]、ジフェニルアミン(メタ)アクリルアミド[4−ジフェニルアミン(メタ)アクリルアミド、2−ジフェニルアミン(メタ)アクリルアミドなど]、炭素数6〜12のジアルケニルアミン[ジ(メタ)アリルアミンなど]、
(c2−3) 3級アミノ基含有ビニル単量体、例えば、ジアルキル(炭素数1〜4)アミノアルキル(炭素数2〜6)(メタ)アクリレート[ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートなど]、ジアルキル(炭素数1〜4)アミノアルキル(炭素数2〜6)(メタ)アクリルアミド[ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドなど]、3級アミノ基含有芳香族ビニル系単量体[N,N−ジメチルアミノスチレン、など]、
(c2−4) 含窒素複素環含有ビニル系単量体[モルホリノエチル(メタ)アクリレート、4−ビニルピリジン、2−ビニルピリジン、N−ビニルピロール、N−ビニルピロリドン、N−ビニルチオピロリドンなど]がある。
(c3)両性ビニル単量体:
例えば、N−(メタ)アクリロイルオキシ(もしくはアミノ)アルキル(炭素数1〜10)N,N−ジアルキル(炭素数1〜5)アンモニウム−N−アルキル(炭素数1〜5)カルボキシレート(もしくはサルフェート)、例えば、N−(メタ)アクリロイルオキシエチルN,N−ジメチルアンモニウムN−メチルカルボキシレート、N−(メタ)アクリロイルアミノプロピルN,N−ジメチルアンモニウムN−メチルカルボキシレート、およびN−(メタ)アクリロイルオキシエチルN,N−ジメチルアンモニウムプロピルサルフェートなど、
(c4)ニトリル基含有単量体:例えば、(メタ)アクリロニトリルなど、がある。
また、芳香族炭化水素系ビニル単量体(f):例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、2,4−ジメチルスチレン、4−エチルスチレン、4−イソプロピルスチレン、4−ブチルスチレン、4−フェニルスチレン、4−シクロヘキシルスチレン、4−ベンジルスチレン、4−クロチルベンゼン、および2−ビニルナフタレンなどがある。
また、ポリオキシアルキレン鎖含有ビニル単量体(水酸基を含まないもの)(i):例えば、ポリオキシアルキレングリコール(アルキレン基の炭素数2〜4、重合度2〜50)もしくはポリオキシアルキレンポリオール[上記3〜8価のアルコールのポリオキシアルキレンエーテル(アルキル基の炭素数2〜4、重合度2〜100)]のモノアルキル(炭素数1〜18)エーテルのモノ(メタ)アクリレート[例えば、メトキシポリエチレングリコール(分子量110〜310)(メタ)アクリレート、ラウリルアルコールエチレンオキシド付加物(2〜30モル)(メタ)アクリレートなど]を用いることもできる。
質量平均分子量が上記範囲であると良好なせん断安定性を与えることができる。なお、この質量平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィーによるものであり、ポリスチレンに換算して求めたものである。
また、上記質量平均分子量は、重合時の温度、単量体濃度(溶媒濃度)、触媒量または連鎖移動剤量などにより調整することができる。
ジヒドロカルビルカルバミン酸誘導体としては、ジヒドロカルビルカルバミン酸脂肪族エステル或いはジヒドロカルビルカルバミン酸金属塩などが挙げられる。
このジヒドロカルビルカルバミン酸脂肪族エステルとしては、例えば、一般式1に示すようなものがあげられる
ジヒドロカルビルカルバミン酸亜鉛としては、例えば、ジンクジチオカーバメート(ZnDTC)が挙げられる。また、ジヒドロカルビルカルバミン酸モリブデンとしては、例えば、モリブデンジチオカーバメート(MoDTC)が挙げられる
上記一般式2で表される化合物の中でも、RおよびR’が、個別に、炭素数4〜13のアルキル基であるジアルキルジヒドロカルビルカルバミン酸亜鉛は、新油の摩擦低減効果およびその効果の持続性に優れた潤滑油組成物を与える点で、特に好ましい。
上記一般式2成分の含有量が0.01質量%未満の場合は、新油の摩擦低減効果がまだ不十分であり、一方、5質量%を超える場合は、含有量に見合うだけの摩擦低減効果の改善が見られないため、それぞれ避けたほうがよい。なお、一般式2成分としては取り扱いの容易さから、溶剤や潤滑油で希釈した形で使用してもよい。
(化3)
(R1R2N-CS-S)2 Mo2OpSq (3)
(式3中、R1およびR2は、それぞれ独立した炭素数1〜24、好ましくは3〜18のアルキル基を表わし、pは0〜3、qは4〜1であり、p+q=4である。)
(1)基油
(1−1)基油A: 油種はAPIのGp.I、Gp.II、Gp.IIIの混合油(特性:40℃の動粘度;18.7mm2/s、100℃の動粘度;4.1mm2/s、粘度指数;122)
(1−2)基油B: 油種はAPIのGp.I、Gp.II、Gp.Vの混合油(特性:40℃の動粘度;16.5mm2/s、100℃の動粘度;3.6mm2/s、粘度指数;96)
(2)水酸基を含有するポリ(メタ)アクリレート(PMA):質量平均分子量(Mw);16,000、ヒドロキシル価30、(三洋化成工業株式会社製・アクルーブV1070)
(3)水酸基を含有しない従来型のポリ(メタ)アクリレート(PMA)
(3−1)従来型PMA(I):質量平均分子量;15,000、(デグサ製、ビスコプレックス0―050)
(3−2)従来型PMA(II):質量平均分子量;35,000、(三洋化成工業株式会社製、アクルーブ811)
(3−3)従来型PMA(III):質量平均分子量;75,000、(デグサ製、ビスコプレックス0―291)
(4)ジアルキルジチオリン酸亜鉛
(4−1)ZnDTP(I):プライマリー型ジエチルヘキシルジチオリン酸亜鉛
(4−2)ZnDTP(II):ジアルキルジチオリン酸亜鉛(アルキル基として、イソプロピル(C3)と4メチル2ペンチル(C6)が約4:6となっているセカンダリー型のもの)
(5)ジヒドロカルビルカルバミン酸誘導体
(5−1)MoDTC:ジヒドロカルビルカルバミン酸モリブデン
(5−2)ZnDTC:ジヒドロカルビルカルバミン酸亜鉛
(5−3)DTC:メチレンビスジブチルジチオカーバメート
(6)フェノール系酸化防止剤:チバスペシャリティケミカル社製、IRGANOX−L135、ベンゼンプロパン酸,3,5−ビス(1,1ジメチル−エチル)−4ヒドロキシ,C7−C9側鎖アルキルエステル
(7)硫化油脂:硫化ラード油
(8)リン酸エステル:アルキル化トリフェニルフォスフェート
(9)パッケージ添加剤:清浄剤+分散剤+酸化防止剤
実施例及び比較例の性能を比較するために、下記の試験を行った。
1、40℃動粘度(単位:mm2/s)
2、100℃動粘度(単位:mm2/s)
3、粘度指数(VI)
4、リン含有量(単位:質量%)
5、硫黄含有量(単位:質量%)
(試験条件): テストピースを試験装置にセットし、試験油60mlを入れた油槽をヒーターにより加熱し、油温を100℃まで上げる。
油温が100℃になった時点で試験装置の駆動モーターを起動し、136.08kg(300ポンド)の荷重をブロックに負荷し試験を開始する。136.08kg(300ポンド)で2分間運転した後、226.8kg(500ポンド)に荷重を上げ、1分間運転する。以降、136.08kg(300ポンド)ずつ荷重を上げ、各1分間運転し、焼き付きが発生するまでこれを繰り返す。
(テストピース):(1)FALEX #8 TEST PIN
(2)FALEX XEE BLOCK(STANDARD)
(判定): 焼き付きの発生の判定は、フリクショントルクの急上昇及び「キー」という異音の発生、あるいはピンの破断により行う。
なお、ヒーターは、100℃になった時点で停止し、その状態で試験を続ける。
数値が高いほど耐焼き付き性に優れていることを表す。
JIS K2514に準拠し、135±0.5℃×96hrの条件で酸化試験を実施した後の試料を、新油と比較して、40℃の動粘度変化率(上昇率)及び100℃の動粘度変化率(上昇率)を測定する。上昇率の少ないものが良好で、合格値を8以下とする。
JASO M347−95 に定める試験条件で、1時時間超音波を試料30mlに照射し、新油との40℃の動粘度変化率(低下率)及び100℃の動粘度変化率(低下率)を測定する。低下率の少ないものが良好で、合格値を7以下とする。
DIN51354に準拠。TYPE PT―C歯車、荷重は9stage、油温度は120℃、回転数は1440/分で実施。
疲労寿命判定方法は、試験装置を停止し、歯面の定期観察を行い、1mm2のピッチングが発生した時点の時間(hr)とする。観察間隔は最初の24時間は8時間毎、以降は2〜4時間毎とする。
上記各試験の結果を表1、表2、表3に示す。
(考察)
実施例1〜9のものは、FALEX焼き付き試験において、いずれも907.2kg(2000ポンド)以上と、耐焼き付き性において良好な結果が得られている。また、FZGピッチング試験においても、42〜78時間となっており、特に実施例1、6〜9のものでは68時間以上となっていて疲労寿命も長い時間が得られている。更に、ISOT試験、SONIC試験においても一定水準の好結果が得られている。実施例4では新油の動粘度が高いけれども、ISOT試験における動粘度の上昇率は合格値内に収まっている。また、実施例6においては、SONIC試験における粘度の低下率において特に優良な結果が得られている。
比較例1、2、及び4は、ジアルキルジチオリン酸亜鉛(ZnDTP(II))を使用したが、水酸基を含有しない従来型のPMAを使用したものであり、比較例1は、ISOT試験、SONIC試験において好結果が得られているものの、FALEX焼き付き試験において、567kg(=1250ポンド)と、実施例に比べて耐焼き付き性において劣っている。比較例2及び4は、ISOT試験において好結果が得られているものの、FALEX焼き付き試験において、実施例に比べて耐焼き付き性が劣っている。
比較例3は、水酸基含有PMAと、水酸基を含有しない従来型のPMAを含有するが、ZnDTPを含有せず、その代わりにSP系添加剤を含有しているものであって、FALEX焼き付き試験において793.8kg(=1750ポンド)と耐焼き付き性においてある程度の結果が出ているが、ISOT試験における酸化安定性において良好な結果がでていない。
また、FZGピッチング試験において、比較例1は42時間となっているが、比較例2及び4では、30〜32時間と疲労寿命も短くなっている。なお、比較例3は、ISOT試験の結果が悪かったので、FZGピッチング試験を省略したものである。
比較例5の市販のトランスミッション油は、SONIC試験における結果が悪く、また、FALEX焼き付き試験、FZGピッチング試験においても良好な結果が得られていない。
Claims (11)
- 鉱油及び/または合成油の基油に、水酸基を含有するポリ(メタ)アクリレートと、ジチオリン酸金属塩を含有する潤滑油組成物。
- ジヒドロカルビルカルバミン酸誘導体及び/または水酸基を含有しないポリ(メタ)アクリレートを更に含有する請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 硫化油脂及びリン酸エステルを更に含有する請求項1または2に記載の潤滑油組成物。
- 上記水酸基を含有するポリ(メタ)アクリレートの質量平均分子量が5,000〜50,000である請求項1〜3のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- 上記水酸基を含有しないポリ(メタ)アクリレートの質量平均分子量が20,000〜100,000である請求項2〜4のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- 上記水酸基含有ポリ(メタ)アクリレートと上記水酸基を含有しないポリ(メタ)アクリレートの質量比率が100:0〜40:60の範囲にある請求項2〜5のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- 上記ジチオリン酸金属塩が、ジチオリン酸亜鉛である請求項1〜6のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- 上記ジヒドロカルビルカルバミン酸誘導体が、ジヒドロカルビルカルバミン酸脂肪族エステル、ジヒドロカルビルカルバミン酸金属塩である請求項2〜7のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- 上記ジヒドロカルビルカルバミン酸金属塩が、ジヒドロカルビルカルバミン酸亜鉛、ジヒドロカルビルカルバミン酸モリブデンである請求項8に記載の潤滑油組成物。
- 上記基油は、100℃の動粘度が2mm2/s〜8mm2/s、粘度指数が90〜250である請求項1〜9のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- 潤滑油組成物が、トランスミッション油であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の潤滑油組成物。
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