JP2008239704A

JP2008239704A - 車両用軸受潤滑油

Info

Publication number: JP2008239704A
Application number: JP2007079597A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kaimai; 貴開米; Yuji Shidara; 裕治設楽; Toru Hirano; 亨平野; Tetsuya Hosoya; 哲也細谷; Kazuo Nakamura; 和夫中村; Sumiko Hibino; 澄子日比野; Junichi Suzumura; 淳一鈴村
Original assignee: Railway Technical Research Institute; Japan Energy Corp
Current assignee: Railway Technical Research Institute; Eneos Corp
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2008-10-09
Anticipated expiration: 2027-03-26
Also published as: JP5227526B2

Abstract

【課題】熱・酸化安定性の向上と低温特性の向上との双方を高水準で達成可能であり、種々の環境下での車両の高速運転で優れた特性を発揮する車両用軸受潤滑油を提供する。
【解決手段】動粘度（４０℃）が１５〜６０mm²/sのポリ-α-オレフィンを主成分とする基油と、オレフィンコポリマー１〜１０重量％と、酸化防止剤０.２〜３重量％とを含有し、動粘度（４０℃）が２０〜８０mm²/sで且つ流動点が−３０℃以下である車両用軸受潤滑油である。
【選択図】なし

Description

本発明は、鉄道、自動車などの車両の軸受、特には、高速で走行する車両や、寒冷地を走行する車両の軸受に用いられ、熱・酸化安定性に優れかつ寒冷地での運転でも良好な性能を発揮でき、高い信頼性を有する車両用軸受潤滑油に関するものである。

従来、鉄道などの車両軸受用潤滑剤としては、主にグリース組成物が用いられている。例えば、特許第３２５４４８４号公報（特許文献１）には、４０℃での動粘度が５０〜１８０mm²/sの基油に対して、特定構造のジウレア化合物を配合した高速鉄道車両の車軸軸受用グリース組成物が開示されており、該グリース組成物は、ｄＮ値１０万以上の高速条件下においても優れた潤滑性を示し、また、軸受寿命も十分に長いとのことである。また、特許第３５０８８０２号公報（特許文献２）には、４０℃での粘度が４７〜３３４mm²/sの基油と、ウレア化合物と、ジチオカルバミン酸ニッケル又はテルルからなるグリースが開示されており、該グリースを封入した鉄道車両の車軸用軸受は、従来よりも高速性及び長期信頼性に優れるとのことである。

特許第３２５４４８４号公報特許第３５０８８０２号公報

しかしながら、グリースを車両軸受用潤滑剤として用いた場合、劣化時の潤滑剤交換が困難である。具体的に、潤滑剤の交換に際しては、機器から軸受部分を分解して取り出し、劣化したグリースを取り除くといった大変煩雑な作業が伴う。その点、液体である潤滑油は、メンテナンス性が良好であり、保守、管理し易いという利点がある。

その軸受用潤滑油には、鉄道車両等の更なる高速化のための信頼性や、省エネルギー性の観点から耐久性の向上が求められている。また、特に高速走行や長期間の使用、即ち、油温の上昇や長期耐久に対応するには、潤滑油に熱・酸化安定性のさらなる向上が強く求められ、これらを解決することが、信頼性、省エネルギー性の向上にもつながる。さらに、寒冷地においても信頼性の高い潤滑油として、優れた低温特性を有する潤滑油が求められる。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、熱・酸化安定性の向上と低温特性の向上との双方を高水準で達成可能であり、種々の環境下での車両の高速運転で優れた特性を発揮する車両用軸受潤滑油を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、合成油であるポリ-α-オレフィンを主成分とする基油にオレフィンコポリマーと酸化防止剤を添加した潤滑油によって上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の車両用軸受潤滑油は、４０℃での動粘度が１５〜６０mm²/sのポリ-α-オレフィンを主成分とする基油と、オレフィンコポリマー１〜１０重量％と、酸化防止剤０.２〜３重量％とを含有し、４０℃での動粘度が２０〜８０mm²/sで且つ流動点が−３０℃以下であることを特徴とする。

本発明の車両用軸受潤滑油において、前記基油は、ポリ-α-オレフィン５０〜１００重量％と、クロマト分析における飽和分が９０％以上で粘度指数が１００以上の鉱油基油０〜５０重量％を含んでも良い。また、本発明の車両用軸受潤滑油は、更に、エステルを０.５〜５重量％含むことが好ましい。

本発明によれば、低温特性に優れ、かつ、熱・酸化安定性に優れた交換容易な車両用軸受潤滑油を提供することができる。

以下に、本発明を詳細に説明する。本発明の車両用軸受潤滑油においては、基油として、４０℃における動粘度が１５〜６０mm²/sのポリ-α-オレフィンを主成分する炭化水素を用いる。該ポリ-α-オレフィンは、１-デセンなどの炭素数８〜２０、特には１０〜１６のα-オレフィンを重合させたものであり、その４０℃における動粘度は、好ましくは２５〜６０mm²/s、更に好ましくは３０〜６０mm²/s、特に好ましくは３０〜５０mm²/sである。なお、基油中のポリ-α-オレフィンの含有割合は、５０〜１００重量％の範囲が好ましい。

本発明の車両用軸受潤滑油においては、上記基油の他の成分として、鉱油基油を配合することもでき、該鉱油基油は、ＡＳＴＭＤ２００７のクロマト分析における飽和分が９０％以上で粘度指数が１００以上であり、粘度指数が１１０〜１３０であることが好ましい。また、該鉱油基油は、飽和分が９０〜１００％であることが好ましく、９５〜１００％であることが更に好ましい。なお、基油中の鉱油基油の含有割合は、０〜５０重量％の範囲が好ましい。

具体的に、上記鉱油基油としては、パラフィン系原油などの常圧蒸留残さを減圧蒸留して得られる留分を、水素化分解あるいはフルフラールなどによる溶剤抽出、水素化精製さらにＭＥＫ／トルエンなどによる溶剤脱ろうあるいは水素化脱ろうなどの処理方法によって処理することで得られる潤滑油基油、前記減圧蒸留の残さを脱れきして得られる脱れき油を前記の適宜な処理方法によって処理することで得られる潤滑油基油、スラックワックスやＦＴ合成ワックスなどを水素異性化処理して得られる高精製基油及びこれらの混合物が使用できる。

本発明の車両用軸受潤滑油に用いるオレフィンコポリマーとしては、数平均分子量が30000以下のオレフィンコポリマーが好ましく、低分子量のエチレン-α-オレフィン共重合体が特に好ましい。該エチレン-α-オレフィン共重合体は、エチレンとα-オレフィンを配位アニオン重合触媒などによって共重合させたものであり、重合度によって粘度を調整することが可能である。本発明においては、数平均分子量が2000〜10000のオレフィンコポリマーが更に好ましく、特に限定されるものではないが、４０℃での動粘度が300〜40000mm²/sで数平均分子量が1000〜4000のエチレン-プロピレンコポリマーが特に好ましい。

上記オレフィンコポリマーの含有量は、１〜１０重量％であり、２〜５重量％の範囲が好ましい。オレフィンコポリマーの含有量が１重量％未満では、粘度指数を十分に向上させられないことがあり、一方、１０重量％を超えると、粘度指数の向上効果が飽和する。

本発明の車両用軸受潤滑油において、酸化防止剤としては、アミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤等の無灰系酸化防止剤や、ジチオリン酸亜鉛等の金属を含有する酸化防止剤が使用できるが、アミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤等の実質的に金属元素を含まない酸化防止剤が好ましい。また、本発明の車両用軸受潤滑油において、該酸化防止剤の含有量は０.２〜３重量％である。酸化防止剤の含有量が０.２重量％未満では、酸化安定性が不十分であり、一方、３重量％を超えると、酸化防止剤自体の劣化物が析出しやすくなり、スラッジ化するおそれがある。

上記アミン系酸化防止剤化合物としては、ジフェニルアミン誘導体、フェニル-α-ナフチルアミン誘導体等が挙げられ、下記一般式（１）で表される化合物及び下記一般式（２）で表される化合物が好ましく、下記一般式（２）で表される化合物が特に好ましい。

上記式（１）の化合物は、一般的には、Ｎ-フェニルベンゼンアミンとアルケンとを反応させて得られる。式（１）において、Ｒ¹は、水素または炭化水素基であり、ｎ及びｍはそれぞれ独立して０〜５の整数である。なお、Ｒ¹が複数存在する場合、各Ｒ¹は、同一であっても異なっていてもよい。ここで、炭化水素基の炭素数は、１以上１２以下が好ましく、１以上９以下が特に好ましい。また、炭化水素基としては、アルキル基が特に好ましい。

上記式（２）において、Ｒ²は炭素数が３以上２０以下の炭化水素基であり、ｐは０〜５の整数で、ｑは０〜７の整数であり、但し、ｐ及びｑの両方が０であることはない。なお、Ｒ²が複数存在する場合、各Ｒ²は、同一であっても異なっていてもよい。また、Ｒ²としては、直鎖又は分枝鎖のオクチル基ないしノニル基が特に好ましく、また、ナフチル基及びフェニル基のどちらか一方が１個のＲ²で置換されているものが特に好ましい。

上記フェノール系酸化防止剤としては、２,６-ジ-ｔ-ブチルフェノール、２,６-ジ-ｔ-ブチル-４-メチルフェノール、４,４'-メチレンビス（２,６-ジ-ｔ-ブチルフェノール）、４,４'-ブチリデンビス（３-メチル-６-ｔ-ブチルフェノール）、２,２'-メチレンビス（４-エチル-６-ｔ-ブチルフェノール）、２,２'-メチレンビス（４-メチル-６-ｔ-ブチルフェノール）、４,４'-イソプロピリデンビスフェノール、２,４-ジメチル-６-ｔ-ブチルフェノール、テトラキス［メチレン-３-（３,５-ジ-ｔ-ブチル-４-ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン、１,１,３-トリス（２-メチル-４-ヒドロキシ-５-ｔ-ブチルフェニル）ブタン、１,３,５-トリメチル-２,４,６-トリス（３,５-ジ-ｔ-ブチル-４-ヒドロキシベンジル）ベンゼン、２,６-ジ-ｔ-ブチル-４-エチルフェノール、２,６-ビス（２'-ヒドロキシ-３'-ｔ-ブチル-５'-メチルベンジル）-４-メチルフェノール、ビス［２-（２-ヒドロキシ-５-メチル-３-ｔ-ブチルベンジル）-４-メチル-６-ｔ-ブチルフェニル］テレフタレート、トリエチレングリコール-ビス［３-（３-ｔ-ブチル-５-メチル-４-ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、１,６-ヘキサンジオール-ビス［３-（３,５-ジ-ｔ-ブチル-４-ヒドロキシフェニル）プロピオネート］等を挙げることができる。特にはエステル基を含有するフェノール系酸化防止剤が好ましい。

本発明の車両用軸受潤滑油は、更に、エステルを含有することが好ましい。該エステルとしては、モノエステル、ジエステル、ポリオールエステル等が使用でき、これらの中でも、飽和のジエステル及びポリオールエステルが好ましい。該ジエステルは、２価カルボン酸と１価アルコールから合成され、例えば、アジピン酸のエステル等が挙げられる。また、アルコールの炭素数は６〜２０が好ましく、直鎖でも分岐でも良い。

上記ポリオールエステルは、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコ−ルと１価カルボン酸から合成され、１価カルボン酸の炭素数は５〜２０が好ましく、直鎖でも分岐でも良い。

上記エステルの添加量は、０.５〜５重量％の範囲が好ましく、１〜５重量％の範囲が更に好ましい。エステルを０.５重量％以上添加することで、シールに使われるゴム材料が若干膨潤し、潤滑油の漏れを防ぐことができる。一方、５重量％を超えると、ゴム材料が膨潤しすぎ、シール材が弱くなる。

本発明の車両用軸受潤滑油には、更にその各種性能を高めるために、公知の添加剤である防錆剤、摩耗防止剤、極圧剤、油性剤、消泡剤、金属不活性剤などを適宜配合することができる。

本発明の車両用軸受潤滑油の性状としては、４０℃での動粘度が２０〜８０mm²/sであり、好ましくは４０〜７０mm²/sである。車両用軸受潤滑油の４０℃での動粘度が２０mm²/s未満では、充分な潤滑性を確保することができず、軸受が異常摩耗する可能性がある。一方、８０mm²/sを超えると、粘度抵抗が大きすぎ、省エネルギー化が図られないからである。また、本発明の車両用軸受潤滑油は、１００℃での動粘度が４〜１２mm²/sであることが好ましく、６〜１０.５mm²/sであることが更に好ましい。更に、本発明の車両用軸受潤滑油は、粘度指数が１００以上であることが好ましく、１２０〜１６０であることが更に好ましく、１４０〜１６０であることが特に好ましい。また更に、本発明の車両用軸受潤滑油は、流動点が−３０℃以下、好ましくは−４０℃以下、特に好ましくは−５０℃以下である。車両用軸受潤滑油の流動点が−３０℃を超えると、低温特性が悪くなり、冬期の寒冷地での使用における信頼性が低下する。

以上に詳述した本発明の車両用軸受潤滑油は、鉄道、自動車などの車両の軸受の潤滑剤として使用される。また、本発明の車両用軸受潤滑油は、熱・酸化安定性に優れるとともに低温特性が良好であり冬場の寒冷地用としても高い信頼性を有する。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

表１、２に示す配合量で、車両用軸受潤滑油となる試作油１〜７を調製した。

ＰＡＯ（ポリ-α-オレフィン）としては、１-デセンを重合させた、動粘度（４０℃）が４７.６mm²/sのものを用いた。

鉱油としては、動粘度（４０℃）が４５.４mm²/s、動粘度（１００℃）が７.５mm²/s、粘度指数が１３１、飽和分が９９重量％、流動点が−１２.５℃、引火点が２５６℃、硫黄分が１ｐｐｍのものを用いた。

オレフィンコポリマーしては、数平均分子量が3700、動粘度（４０℃）が37500mm²/sのエチレン-プロピレンコポリマーを用いた。

酸化防止剤としては、Ｎ-(ｐ-tert-オクチルフェニル)-１-ナフチルアミンを用いた。

エステルとしては、アジピン酸ジトリデシルを用いた。

また、これらには、共通して、防錆剤としてアルケニルコハク酸エステルを０.０３重量％、極圧剤としてトリクレジルフォスフェートを１重量％、消泡剤としてジメチルシロキサンを５重量ｐｐｍ添加した。

試作油１〜７と、比較のために、市販の車両用軸受油である「ＪＲスーパータービン６８」（ジャパンエナジー製）を評価し、その結果を市販油として併せて表２に示した。

評価方法として、動粘度及び粘度指数はＪＩＳＫ２２８３に準拠して、流動点はＪＩＳＫ２２６９に準拠して、回転ボンベ式酸化安定度試験（ＲＢＯＴ、１５０℃）はＪＩＳＫ２５１４に準拠して、内燃機関用酸化安定度試験（ＩＳＯＴ、１６５.５℃、２８８hr）はＪＩＳＫ２５１４に準拠して、試験後の潤滑油の汚染度（ＳＡＥＡＲＰ５９８、重量法、0.8μ、mg/100ml)を測定した。長期酸化安定性についてはタービン油酸化安定度試験方法（ＪＩＳＫ２５１５）で温度を１２０℃とし、２０００hr後の汚染度（mg/100ml）を測定した。

試作油１〜５、特に試作油１〜３は、試作油６、７および市販品に比べて、流動点が低く低温特性に優れている。また、試作油１〜５、特に試作油１〜２は、試作油６、７および市販品に比べて、ＲＢＯＴ値が高く、酸化による汚染度が低いため、熱・酸化安定性に優れている。

本発明の車両用軸受潤滑油は、鉄道、自動車などの車両の軸受、特には、高速運転を行う車両や、寒冷地を走行する車両の軸受に使用できる。

Claims

動粘度（４０℃）が１５〜６０mm²/sのポリ-α-オレフィンを主成分とする基油と、
オレフィンコポリマー１〜１０重量％と、
酸化防止剤０.２〜３重量％とを含有し、
動粘度（４０℃）が２０〜８０mm²/sで且つ流動点が−３０℃以下である車両用軸受潤滑油。
前記基油が、ポリ-α-オレフィン５０〜１００重量％と、クロマト分析における飽和分が９０％以上で粘度指数が１００以上の鉱油基油０〜５０重量％とを含む請求項１に記載の車両用軸受潤滑油。
更に、エステルを０.５〜５重量％含む請求項１又は２に記載の車両用軸受潤滑油。