JP2009161685A - 潤滑油組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車、各種産業機械に用いることができ、摩擦特性の向上に優れる潤滑油組成物、さらに摩擦特性に加え極圧性にも優れたギヤ油組成物を提供する。
【解決手段】鉱油又は合成油の少なくとも１種を基油とする潤滑油組成物であって、該潤滑油組成物中に、下記一般式（１）（式中Ｒ^１は炭素数１〜２２の飽和又は不飽和の直鎖または分岐炭化水素基を表す。）で表されるビスマス化合物を０．１〜１０質量％及び硫黄含有化合物を０．１〜８質量％含有することを特徴とする潤滑油組成物。ギヤ油組成物とする場合は、前記硫黄含有化合物が、硫化オレフィン、ポリサルファイド、硫化エステル及び硫化油脂の中から選ばれる１種、特に、硫化オレフィン及びポリサルファイドの中から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
〔Ｒ^１−ＣＯＯ〕_３・Ｂｉ （１）
【選択図】なし

Description

本発明は、摩擦特性に優れる潤滑油組成物、及びさらに極圧性の向上を図ったギヤ油組成物に関する。

近年、地球規模の環境問題がクローズアップされる中で、地球環境の保護があらゆる産業界での課題となっている。この環境問題に対応する一つの手段として、工場、輸送事業者等においては、各種産業機械や輸送機械における電力消費量や燃料消費量の削減が挙げられる。したがって、使用される各種潤滑油においてもより一層の省電力効果或いは省燃費効果が望まれ、このためには、摺動部での摩擦係数の低減（低摩擦化）、すなわち摩擦特性を向上させることが有効である。

また、各種潤滑油のうちギヤ油については、ギヤ油が使用される各種機器が年々高性能化し過酷な条件下で運転される傾向にあるため、摩擦特性の向上に加え、極圧性についてもより一層の向上が望まれている。
これらの性能を満たすために、添加剤の配合を工夫した試みがなされており、例えばモリブデン系摩擦摩耗防止剤を配合した潤滑油組成物が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特開平６−２０７１９１号公報 特開平８−１５７８５５号公報 特公平６−３３３９０号公報

本発明は、自動車、各種産業機械に用いることができ、摩擦特性の向上に優れる潤滑油組成物、さらに摩擦特性に加え極圧性にも優れたギヤ油組成物を提供することを目的とするものである。

＜１＞ 鉱油又は合成油の少なくとも１種を基油とする潤滑油組成物であって、該潤滑油組成物中に、下記一般式（１）で表されるビスマス化合物を０．１〜１０質量％及び硫黄含有化合物を０．１〜８質量％含有することを特徴とする潤滑油組成物。
〔Ｒ^１−ＣＯＯ〕_３・Ｂｉ （１）
（上記式（１）中Ｒ^１は炭素数１〜２２の飽和又は不飽和の直鎖または分岐炭化水素基を表す。）
＜２＞ ＜１＞に記載の潤滑油組成物からなるギヤ油組成物であって、前記硫黄含有化合物が、硫化オレフィン、ポリサルファイド、硫化エステル及び硫化油脂の中から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とするギヤ油組成物。
＜３＞ ＜１＞に記載の潤滑油組成物からなるギヤ油組成物であって、前記硫黄含有化合物が、硫化オレフィン及びポリサルファイドの中から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とするギヤ油組成物。

本発明によれば、自動車、各種産業機械に用いることができ、摩擦特性の向上に優れる潤滑油組成物、さらに摩擦特性に加え極圧性にも優れたギヤ油組成物が提供される。

本発明者らは、上記目的を達成するために、鋭意検討を重ねた結果、鉱油または合成油の少なくとも１種を基油とし、特定のビスマス化合物及び硫黄含有化合物を所定量配合することにより省電力化・省燃費化をもたらす摩擦特性が向上することを見出した。更に本発明者らは、硫黄含有化合物として、硫化オレフィン、ポリサルファイド、硫化エステル及び硫化油脂の中から選ばれる少なくとも１種を選択することにより、摩擦特性の向上に加え、ギヤ油に必要な極圧性をも向上させることができることを見出した。
以下、本発明の潤滑油組成物を構成する各成分についてより具体的に説明する。

＜基油＞
本発明の潤滑油に使用される基油としては、鉱油系潤滑油基油、合成系潤滑油基油等の基油成分が挙げられる。鉱油系潤滑油基油としては、例えば原油の潤滑油留分を溶剤精製、水素化精製、異性化、水素化分解など適宜組み合わせて精製したものが挙げられる。また、合成系潤滑油基油としては、例えば、αオレフィンオリゴマー（ＰＡＯ）、ジアルキルジエステル、ポリオールエステル、ポリグリコール類、メタン等のガスを原料としてフィッシャー・トロプシュ反応により合成される基油などが挙げられる。
本発明に係る潤滑油は、上記のような鉱油又は合成油の少なくとも１種を基油として含有する。鉱油又は合成油のいずれかを１種単独で用いてもよいし、２種類以上の鉱油系潤滑油基油の混合物、合成系潤滑油基油の混合物、又は鉱油系潤滑油基油と合成系潤滑油基油との混合物を用いることもできる。

なお、本発明の潤滑油に用いる基油は、動粘度があまり小さすぎると極圧性が低くなる傾向があり、動粘度が大きすぎると摩擦特性を十分に向上することができない傾向にある。そこで、本発明の潤滑油に用いる基油は、４０℃における動粘度が１〜２０００ｍｍ^２／ｓであることが好ましく、さらには１０〜１０００ｍｍ^２／ｓ、特には２０〜８００ｍｍ^２／ｓであることが好ましい。

＜ビスマス化合物＞
本発明の潤滑油に含まれるビスマス化合物としては、下記一般式（１）で表され、常温で液体であるものが用いられる。
〔Ｒ^１−ＣＯＯ〕_３・Ｂｉ （１）

ここで、Ｒ^１は炭素数１〜２２の直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和の炭化水素基（脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基）である。具体的には、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、ドデシル基、プロペニル基、ブテニル基、ベンジル基、フェニル基、トリル基、ヘキシルフェニル基等が挙げられる。このうち、脂肪族炭化水素基が好ましい。
なお、炭素数が少なすぎても、多すぎても油への溶解性が低下する傾向にあり、所望の摩擦特性、極圧性が得られない。溶解性、摩擦特性、極圧性、常温での液状性などの観点から、Ｒ^１の好ましい炭素数は２〜２２であり、より好ましくは４〜１８、更に好ましくは６〜１４、最も好ましく６〜１２である。

ビスマス化合物の配合量は、少なすぎると摩擦特性及び極圧性が低下する傾向にあり、多すぎても効果が飽和してしまう傾向にあるほか、却って潤滑油自体の寿命の低下を招いてしまう。このような観点から、潤滑油組成物中の上記ビスマス化合物の配合量は、潤滑油組成物全量に対し０．１〜１０質量％とし、好ましくは０．１〜８質量％、更に好ましくは０．１〜５質量％、最も好ましくは０．１〜３質量％である。なお、上記ビスマス化合物は１種単独であっても、２種以上を組み合わせてもよいが、２種以上を組み合わせる場合でも、その合計量が上記範囲となるように配合する。

＜硫黄含有化合物＞
本発明の潤滑油に含まれる硫黄含有化合物としては、所望の摩擦特性、さらには所望の極圧性が得られるように適宜選択すればよいが、例えばギヤ油として用いる場合には、好ましくは、ジチオカルバメートの金属塩、ジチオフォスフェートの金属塩、硫化オレフィン、ポリサルファイド、硫化エステル及び硫化油脂が挙げられる。

ジチオカルバメートの金属塩及びジチオフォスフェートの金属塩としては、ジチオカルバメートやジチオフォスフェートと、亜鉛、ニッケル、モリブデン、錫、銅、鉄等の金属塩が挙げられる。具体的にはモリブデンジチオカルバメート（ＭｏＤＴＣ）、亜鉛ジチオカルバメート（ＺｎＤＴＣ）、モリブデンジチオフォスフェート（ＭｏＤＴＰ）、亜鉛ジチオフォスフェート（ＺｎＤＴＰ）等が挙げられる。

硫化オレフィン及びポリサルファイドとしては、下記一般式（２）で表されるものが挙げられる。なお、後述するように、硫化オレフィンはオレフィン類を硫化して得られ、ポリサルファイドはオレフィン類以外の炭化水素原料を硫化して得られる。
Ｒ^２−Ｓｘ−（Ｒ^３−Ｓｘ−）ｎ−Ｒ^４ （２）
一般式（２）中、Ｒ^２及びＲ^４は同一または異なる一価の炭化水素基である。Ｒ^２及びＲ^４としては、炭素数２〜２０の直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基、炭素数２〜２６の芳香族炭化水素基等を挙げることができる。具体的には、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基、ノニル基、ドデシル基、プロペニル基、ブテニル基、ベンジル基、フェニル基、トリル基、ヘキシルフェニル基などがある。また、Ｒ^３としては、炭素数２〜２０の直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基、炭素数６〜２６の芳香族炭化水素基等を挙げることができる。具体的にはエチレン基、プロピレン基、ブチレン基、フェニレン基などがある。ｘは１以上の整数で、好ましくは１〜８の整数であり、繰り返し単位中においてそれぞれｘは同一または異なる数である。ただし、ｘが小さいと極圧性が小さくなり、ｘが大きすぎると熱酸化安定性が低下する傾向にある。極圧性及び熱酸化安定性をともに得るため、繰り返し単位中のｘは１〜６の整数が好ましく、より好ましくは２〜４の整数であり、特に好ましくは２又は３である。ｎは０以上の整数であり、好ましくは０〜４である。

硫化オレフィンの具体例としては、ポリイソブチレンやテルペン類などのオレフィン類を硫黄その他の硫化剤で硫化して得られるものが挙げられる。
また、ポリサルファイド化合物の具体的としては、ジイソブチルジサルファイド、ジオクチルポリサルファイド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルポリサルファイド、ジ−ｔｅｒｔ−ベンジルポリサルファイドなどが挙げられる。

硫化油脂は、油脂と硫黄との反応生成物であり、油脂としてラード、牛脂、鯨油、パーム油、ヤシ油、ナタネ油などの動植物油脂を使用し、これを硫化反応して得られるものである。この反応生成物は、単一のものではなく、種々の物質の混合物であり、化学構造そのものは明確でない。

硫化エステルは、上記油脂と各種アルコールとの反応により得られる脂肪酸エステルを硫化することにより得られ、硫化油脂と同様、化学構造そのものは明確でない。

優れた摩擦特性と共により高い極圧性を必要とするギヤ油とする場合には、上記硫黄含有化合物の中でも、硫化オレフィン、ポリサルファイド、硫化エステル及び硫化油脂から選ばれる１種以上を用いることが好ましい。さらに、硫化オレフィン及びポリサルファイド化合物は摩擦特性及び極圧性を一層高めることができるため、本発明においては特に好ましい硫黄化合物である。

但し、硫黄含有化合物の配合量が少なすぎると、十分な極圧性が得られず、多すぎると熱酸化安定性が低下する傾向にある。そこで、本発明の潤滑油組成物中の硫黄含有化合物の配合量は、潤滑油組成物全量に対し０．１〜８質量％とし、好ましくは０．１〜５質量％、特に好ましくは０．２〜４質量％である。上記硫黄化合物は１種単独であっても、２種以上を組み合わせてもよいが、２種以上を組み合わせる場合には、その合計量が上記配合量の範囲内となるようにする。

＜その他の添加剤＞
本発明の潤滑油組成物は、必要に応じて、各種添加剤を適宜配合することができる。
添加剤としては、例えば、アルカリ土類金属スルホネート、アルカリ土類金属フェネート、アルカリ土類金属サリシレートなどの金属系清浄剤；アルケニルこはく酸イミド、アルケニルこはく酸イミド硼素化変性物、ベンジルアミン、アルキルポリアミンなどの分散剤；２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾールなどのアルキルフェノール類、４，４’−メチレンビス−（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）などのビスフェノール類、ｎ−オクタデシル−３−（４’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）プロピオネートなどのフェノール系化合物、ナフチルアミン類やジアルキルジフェニルアミン類などの芳香族アミン化合物などの各種酸化防止剤；重質スルホン酸の金属塩、多価アルコールのカルボン酸部分エステルなどの各種錆止め剤；ベンゾトリアゾール、ベンゾイミダゾールなどの各種腐食防止剤などが挙げられる。
これらの添加剤は、１種単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
また、これらの添加剤の配合量は、それぞれの添加剤による効果を発揮しつつ、潤滑油組成物の摩擦特性及びギヤ油における摩擦特性と極圧性の低下を防ぐため、潤滑油組成物全量に対して好ましくは０．０１〜１０質量％、より好ましくは０．０５〜１０質量％、さらに好ましくは０．０５〜８質量％の範囲内とする。

本発明の潤滑油組成物の調製方法は、基油、ビスマス化合物、及び硫黄含有化合物、さらに必要に応じて各種添加剤を適宜混合すればよい。これらの各成分の混合順序は特に制限されるものではなく、基油に各成分を順次混合してもよく、基油以外の成分を予め混合した後、これを基油に混合してもよい。

以上のような基油、ビスマス化合物、硫黄含有化合物等を配合して調製された本発明に係る潤滑油組成物は、摩擦特性、ひいては省電力性・省燃費性に優れており、自動車や各種産業機械に好適に使用できる。また、その中でも特定の硫黄含有化合物を使用した本発明にかかる潤滑油組成物は、摩擦特性と共に極圧性にも極めて優れたものとなり、自動車、各種産業用機械等過酷な条件下で運転されるギヤ部分の潤滑箇所に特に好適に使用することができる。

次に、本発明に係る潤滑油組成物について実施例により具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例により何ら限定されるものではない。

＜実施例１〜６及び比較例１〜６＞
実施例及び比較例では、以下に示す＊１〜＊１３の各成分を下記表１及び表２に示した配合量（質量％）の割合で含有させた潤滑油組成物を調製した。
得られた潤滑油組成物は、それぞれ摩擦特性と極圧性の各評価を行った。

＊１：鉱油：水素化精製鉱油（４０℃動粘度：１５０ｍｍ^２／ｓ）
＊２：合成油：αオレフィンオリゴマー（ＰＡＯ）（４０℃動粘度：１５０ｍｍ^２／ｓ）
＊３：ビスマス化合物：一般式（１）式においてＲ^１が、炭素数８で、分岐鎖を有する飽和脂肪族炭化水素である脂肪酸ビスマス
＊４：硫化オレフィン：一般式（２）で、Ｒ^２及びＲ^４は炭素数８〜１２の不飽和脂肪族炭化水素、ｎ＝０、ｘは２または３の硫化オレフィン
＊５：ポリサルファイド：一般式（２）で、Ｒ^２及びＲ^４は炭素数４〜８の飽和脂肪族炭化水素、ｎ＝０、ｘは２または３であるポリサルファイド
＊６：硫化油脂：油脂とラードを使用し、これを硫化反応して得られた硫化油脂。
＊７：硫化エステル
＊８：ＭｏＤＴＣ：モリブデンジチオカルバメート（アデカ社製、商品名：サクラルーブ１６５）
＊９：ＭｏＤＴＰ：モリブデンジチオフォスフェート（アデカ社製、商品名：サクラルーブ３００）
＊１０：ＺｎＤＴＰ：亜鉛ジチオフォスフェート（アフトン社製、商品名：ハイテック１９８）
＊１１：リン酸エステル：トリクレジルフォスフェート
＊１２：エステル：ソルビタンモノステアレート
＊１３：酸化防止剤：ジフェニルアミン

＜評価方法＞
１．摩擦特性評価試験
各潤滑油（ギヤ油）の摩擦係数を評価するため、ＳＲＶ試験（ＡＳＴＭ Ｄ ６４２５準拠）を行った。試験条件は、試験温度６０℃、試験荷重４００Ｎ、試験時間３０ｍｉｎ、ストローク１ｍｍ、振動数５０Ｈｚにて行った。
評価は、３０ｍｉｎ経過後の摩擦係数により行った。摩擦係数が低いほど、摩擦特性は良好で省電力効果・省燃費効果を期待することができる。

２．極圧性試験
各組成物の極圧性を評価するため、シェル四球試験（ＡＳＴＭ Ｄ２５９６準拠）を行った。評価は、融着荷重（単位：Ｎ）で行い、数値が大きいほど極圧性が高く、ギヤ油として好ましい。
評価結果を表１及び表２に示す。

表１に示す結果から分かるように、脂肪酸ビスマスと硫黄化合物を所定量含有する実施例１〜６の潤滑油組成物は、摩擦係数が低く、優れた摩擦特性を有する。また、硫黄化合物として硫化オレフィン、ポリサルファイド、硫化油脂または硫化エステルを含有する実施例１〜４の潤滑油組成物は極圧性にも優れており、特にギヤ油に適していることがわかる。

一方、表２に示す結果から分かるように、脂肪酸ビスマスを含有していても硫黄化合物を含有しない比較例１の潤滑油組成物、並びに、実施例で用いた硫黄化合物に代えてリン酸エステルやエステル化合物を配合した比較例３及び５の潤滑油組成物は、実施例の潤滑油組成物と比べ摩擦特性・極圧性とも大きく劣っている。また、硫黄化合物を含有していても脂肪酸ビスマスを含有しない比較例２及び４の潤滑油組成物は、比較例２では極圧性は比較的良好であるものの、いずれも摩擦特性は劣っている。また、ギヤ油で一般的に使用される硫黄−リン系極圧剤（硫化オレフィンとリン酸エステルの組み合わせ）を配合した比較例６では、極圧性は比較的良好であるものの、摩擦特性が劣り、省電力効果や省燃費効果は期待できない。

Claims (3)

1. 鉱油又は合成油の少なくとも１種を基油とする潤滑油組成物であって、該潤滑油組成物中に、下記一般式（１）で表されるビスマス化合物を０．１〜１０質量％及び硫黄含有化合物を０．１〜８質量％含有することを特徴とする潤滑油組成物。
   〔Ｒ^１−ＣＯＯ〕_３・Ｂｉ （１）
   （上記式（１）中Ｒ^１は炭素数１〜２２の飽和又は不飽和の直鎖または分岐炭化水素基を表す。）
2. 請求項１に記載の潤滑油組成物からなるギヤ油組成物であって、前記硫黄含有化合物が、硫化オレフィン、ポリサルファイド、硫化エステル及び硫化油脂の中から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とするギヤ油組成物。
3. 請求項１に記載の潤滑油組成物からなるギヤ油組成物であって、前記硫黄含有化合物が、硫化オレフィン及びポリサルファイドの中から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とするギヤ油組成物。