JP2010095692A - 省電力ギヤ油組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】重量平均分子量が1,000以上3,000以下のエチレンとエチレン以外のモノマーとの共重合体と重量平均分子量が3,000を超え20,000以下のエチレンとエチレン以外のモノマーとの共重合体を、質量比で60〜100:40〜0の割合で含有する基油を含有し、硫黄を含有する極圧剤を組成物全量に対して0.2〜10質量%含有し、かつ、組成物の40℃における動粘度が30〜2000mm2/sであることを特徴とするギヤ油組成物。
【選択図】 なし
Description
ところで、各種機械においては、通常運転時の他にも、起動時の電力消費量削減も求められており、これに対しては低温流動性の向上で対応している。ギヤ油においても同様に低温流動性の向上が必要とされている。
さらに、省電力化や低温流動性向上の際には、当然、ギヤ油としての基本性能である極圧性を十分に兼ね備えている必要もある。
また、本発明は、上記ギヤ油組成物において、前記硫黄を含有する極圧剤が硫化オレフィン及び硫黄−リン系極圧剤から選ばれる少なくとも1種以上であるギヤ油組成物を提供するものである。
また、本発明は、上記ギヤ油組成物において、さらにモリブデン化合物がモリブデン量換算で該組成物の全量に対して0.001〜1.0質量%配合されているギヤ油組成物を提供するものである。
本発明のギヤ組成物は、(1)重量平均分子量が1,000以上3,000以下のエチレンとエチレン以外のモノマーとの共重合体と(2)重量平均分子量が3,000を超え20,000以下のエチレンとエチレン以外のモノマーとの共重合体を、質量比で(1)成分:(2)成分が60〜100:40〜0、好ましくは65〜100:35〜0の割合で含有する基油が用いられる。すなわち、本発明のギヤ油組成物の基油としては、(1)成分を主成分とし60%以上含有するもので、必要な動粘度が(1)成分だけで確保できれば、(2)成分は含有しなくてもよい。また、(2)成分は(1)成分と比較して、せん断下における粘度低下を起こしやすい傾向にあり、この点からも(2)成分は少ないか、または含まない方がよい。
なお、本発明における重量平均分子量とは、ゲル浸透クロマトグラフィーで測定され、ポリスチレン換算による値である。
エチレン以外のモノマーとして用いられるジエン系炭化水素は、鎖状であっても、環状であってもよく、分岐鎖があってもよい。ジエン系炭化水素の具体例としては、ブタジエン、シクロブタジエン、ペンタジエン、シクロペンタジエン、ヘキサジエン、ヘプタジエン等が挙げられる。
これらエチレン以外のモノマーの内、好ましいものはオレフィン系炭化水素であり、特に好ましいものは炭素数3〜5のオレフィン系炭化水素である。
エチレンとエチレン以外のモノマーとの共重合体はエチレンとエチレン以外のモノマーを重合して合成するが、エチレン以外のモノマーは1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。
エチレンとエチレン以外のモノマーとの共重合体は、規則的交互重合体、ランダム重合体、ブロック重合体またはグラフト重合体のいずれであってもよい。
エチレンとエチレン以外のモノマーとの共重合体は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
本発明のギヤ油組成物は、極圧剤として、硫黄を含有する極圧剤を含有する。
この硫黄を含有する極圧剤としては、例えば、硫黄系極圧剤や硫黄−リン系極圧剤が挙げられ、耐摩耗性の観点から、硫黄系極圧剤のうちの硫化オレフィンや硫黄−リン系極圧剤を配合することが好ましい。
R1で表される1価の炭化水素基の具体例としては、エチル基、プロピル基、ブチル基、ノニル基、ドデシル基、プロペニル基、ブテニル基、フェニル基、トリル基、へキシルフェニル基、ベンジル基などが挙げられる。
R2で表される2価の炭化水素基の具体例としては、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挙げられる。
上記硫化油脂としては、油脂と硫黄の反応生成物が挙げられる。
ここで、油脂としては、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が挙げられる。
硫化エステルは、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、化学構造そのものは明確でない。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などが挙げられる。
硫黄−リン系極圧剤としては、上記の硫黄系極圧剤とリン系極圧剤とを組みあわせて配合したものや、硫黄−リン系化合物が挙げられる。
硫黄系極圧剤と組み合わせるリン系極圧剤としては、ホスフェート、ホスファイト、及びこれらの誘導体が挙げられる。ホスフェート、ホスファイトは、モノ、ジ、トリエステルのいずれでもよく、そのアルコール残基としては、ブチル、オクチル、ラウリル、ステアリル、オレイル基などの炭素数4〜30のアルキル基、フェニル基などの炭素数6〜30のアリール基、メチルフェニル、オクチルフェニル基などの炭素数7〜30のアルキル置換アリール基などが挙げられる。
R6は水素原子または炭素数1〜18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、環状炭化水素基を表す。具体的には、水素原子、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルへキシル基、ノニル基、ドデシル基、プロペニル基、ブテニル基、フェニル基、ヘキシルフェニル基などがある。好ましい例として、R5がプロピレン基でR6が水素原子のものが挙げられる。
上記の硫黄を含有する極圧剤は、1種単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明のギヤ油組成物は、さらにモリブデン化合物をギヤ組成物の全量に対しモリブデン量換算で0.001〜1.0質量%含有させることで、さらに省電力効果を高めることができる。モリブデン化合物のモリブデン換算量での含有量は、好ましくは0.005〜0.3質量%であり、より好ましくは0.01〜0.2質量%である。
上記モリブデン化合物としては、モリブデン酸アミン、モリブデンジチオホスフェート、モリブデンジチオカーバメートなどが挙げられる。
上記モリブデン化合物の中で、最も好ましいものはモリブデン酸アミンである。
本発明のギヤ油組成物には、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じて各種公知の添加剤を配合することができる。例えば酸化防止剤、油性剤、清浄分散剤、さび止め剤、金属不活性化剤、流動点降下剤、泡消剤、抗乳化剤等が挙げられる。
酸化防止剤としては、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール等のフェノール系酸化防止剤、アルキル化ジフェニルアミン、アルキル化フェニル−α−ナフチルアミン等のアミン系酸化防止剤、ホスホン酸エステル等のリン系酸化防止剤等が挙げられる。
清浄分散剤としては、アルケニルコハク酸イミド、アルケニルコハク酸エステル等の無灰系清浄分散剤、アルカリ土類金属系清浄分散剤が挙げられる。
さび止め剤としては、カルボン酸、金属セッケン、カルボン酸アミン塩、スルホン酸の金属塩、多価アルコールの部分エステル等が挙げられる。
流動点降下剤としては、ポリアルキルメタクリレート、ポリブテン、ポリアルキルスチレン、ポリビニルアセテート、ポリアルキルアクリレート等が挙げられる。
消泡剤としては、シリコーン油やエステル系消泡剤等が挙げられる。
抗乳化剤としては、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤等の抗乳化剤が挙げられる。
これら添加剤は、1種を単独使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明のギヤ油組成物の40℃動粘度は、JIS K2283動粘度試験方法(40℃)において、30〜2000mm2/sであり、好ましくは60〜1000mm2/sである。40℃動粘度が30mm2/s未満であると、適切な油膜厚さが保たれなくなり、極圧性が低下する傾向がある。40℃動粘度が1000mm2/sを超えると、電力消費量が多くなる傾向がある。
各実施例、比較例において組成物の調製に用いた基油、添加剤成分は次のとおりである。
なお、40℃動粘度はJIS K2283動粘度試験方法により測定した。
(A−1) 重量平均分子量が2,000、エチレン/プロピレンのモル比が53:47であるエチレン/プロピレン共重合体
(A−2) 重量平均分子量が16,000、エチレン/プロピレンのモル比が53:47であるエチレン/プロピレン共重合体
(A−3) 重量平均分子量が10,000、エチレン/プロピレンのモル比が53:47であるエチレン/プロピレン共重合体
(A−4) 重量平均分子量が5,000、エチレン/プロピレンのモル比が53:47であるエチレン/プロピレン共重合体
(A−5) 重量平均分子量が3,500、エチレン/プロピレンのモル比が53:47であるエチレン/プロピレン共重合体
(A−7) 重量平均分子量が22,000であるポリメタクリレート
(A−8)水素化精製鉱油(グループII基油)
40℃動粘度:81mm2/s、100℃動粘度:10.0mm2/s、40℃における密度:0.859
(A−9)精製鉱油(グループI基油)
40℃動粘度:99mm2/s、100℃動粘度:11.1mm2/s、40℃における密度:0.869
40℃動粘度:510mm2/s、100℃動粘度:31mm2/s、40℃における密度:0.885
(A−11)PAO(ポリαオレフィン)
40℃動粘度:400mm2/s、100℃動粘度:40mm2/s、40℃における密度:0.835
(A−12)ペンタエリスリトールエステル(花王(株)製 カオルーブ262
40℃動粘度:32mm2/s、100℃動粘度:5.9mm2/s、40℃における密度:0.961
重量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフィーにて測定、ポリスチレン換算にて算出した。ゲル浸透クロマトグラフィーはカラムにShodex GPC LF−804を3本、移動層にTHF、検出器に示差屈折検出器を用いた。
(B−1) 硫化オレフィン(硫黄含有量19質量%)
(B−2) アシッドホスフェートのアミン塩
(B−3) β−ジチオホスホリル化プロピオン酸
(一般式(5)の、R3とR4がイソブチル基、R5がプロピレン基、R6が水素原子である硫黄−リン系極圧剤)
(B−4) 硫化エステル
(C−1) Mo酸アミン(Mo量:4.4質量%、モリブデン酸のジトリデシルアミンとの反応物)
(評価方法)
ギヤ油組成物の粘度指数、極圧性、省電力効果について、下記の評価方法により評価した。
<粘度指数>
粘度指数はJIS K2283動粘度試験方法により測定した。
極圧性を耐荷重試験で評価した。耐荷重試験はFZGギヤ試験機を用い、ドイツ工業規格(DIN)のDIN51354−2に準拠した。具体的には、規格に沿った荷重をギヤに負荷したのち、ギヤ回転速度1,440rpmで21,700回転に達するまで試験を行う。ここまでを1ステージとする。以下、荷重ステージを段階的に上昇させ、各ステージ終了時におけるピニオンの16歯面における摩耗傷(スカッフィング、スコーリング)の合計面積を測定し、20mm2未満を合格とした。各表に記載した「FZGギヤ試験不合格ステージ」は不合格となった最終ステージである(例えば、FZGギヤ試験不合格ステージが11のものは、10ステージまでは合格で、11ステージ目で不合格となったことを示す。)。したがって、FZGギヤ試験合格ステージの数値が大きい程、極圧性は高い。なお、試験は12ステージまで実施し、12ステージ目を合格したものは12+として示した。
ASTM D 5182に規定されるFZG試験において、50℃、1450rpm、3ステージにおける消費電力をJIS K 2219に規定する工業用2種のギヤ油(コスモギヤSE220)の消費電力と比較し、下記の基準で評価した。
◎:省電力効果2.5%以上
○:省電力効果1.5%以上〜2.5%未満
△:省電力効果0.5%以上〜1.5%未満
×:省電力効果0.5%未満
基油に、硫黄を含有する極圧剤、その他の添加剤を表1の上段に示す割合(質量%)で配合し、ギヤ油組成物を調製した。それらのギヤ油組成物の各種性能を評価し、その結果を表1の下段に示す。
(比較例1〜6)
基油に、極圧剤、その他の添加剤を表2の上段に示す割合(質量%)で配合し、ギヤ油組成物を調製した。それらのギヤ油組成物の各種性能を評価し、その結果を表2の下段に示す。
Claims (4)
- 重量平均分子量が1,000以上3,000以下のエチレンとエチレン以外のモノマーとの共重合体と重量平均分子量が3,000を超え20,000以下のエチレンとエチレン以外のモノマーとの共重合体を、質量比で60〜100:40〜0の割合で含有する基油を含有し、硫黄を含有する極圧剤を組成物全量に対して0.2〜10質量%含有し、かつ、組成物の40℃における動粘度が30〜2000mm2/sであることを特徴とするギヤ油組成物。
- 前記エチレンとエチレン以外のモノマーとの共重合体がエチレンと炭素数3〜30のオレフィンとの共重合体である請求項1に記載のギヤ油組成物。
- 前記硫黄を含有する極圧剤が硫化オレフィン及び硫黄−リン系極圧剤から選ばれる少なくとも1種以上である請求項1又は請求項2に記載のギヤ油組成物。
- さらにモリブデン化合物がモリブデン量換算で該組成物の全量に対して0.001〜1.0質量%配合されている請求項1〜3のいずれかに記載のギヤ油組成物。
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