JP2010540718A

JP2010540718A - ギヤ油組成物、その製造方法及び使用方法

Info

Publication number: JP2010540718A
Application number: JP2010527012A
Authority: JP
Inventors: ヒー、アラン、ジー．; ミラー、トレバー
Original assignee: シェブロンユー．エス．エー．インコーポレイテッド
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2010-12-24
Also published as: CA2700631A1; DE112008002574T5; WO2009042400A1; US20090088355A1; BRPI0817479A2; CN101855323A; MX2010003300A

Abstract

ギヤ油組成物が提供される。油組成物が、１５ｍｍ^２／秒における４０パーセントの滑り／転がり比で０．０３０以下のトラクション係数と、８０℃、２０ニュートンの荷重、及び１．１ｍ／秒の転がり速度において少なくとも１６．０の圧力粘度係数とを有するように、この組成物は、鉱物油基剤原料とポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）基剤原料との相乗的な混合物を含む。ある実施形態において、ＰＡＯ基剤原料の相乗的な量は、ギヤ油組成物の全重量に基づいて５から４８重量％の範囲である。

Description

本願は、２００７年９月２７日出願の米国特許出願第１１／８６３０６８号の一部継続出願であり、その開示は本明細書に参照により組み込まれる。

本発明は、一般に、潤滑剤としての使用、より詳細にはギヤ油としての使用に適した組成物に関する。

ギヤ油は、自動車、トラクター等の動力装置（まとめて「装置」と呼ぶ）としての工業的用途において用いられる。いくつかの用途に用いる場合において、ギヤ油は、可動部、例えばトラクションドライブ（ｔｒａｃｔｉｏｎｄｒｉｖｅｓ）の間の油膜として存在する。トラクションドライブの用途において、力は、ギヤの油膜を経て伝達される。いくつかの用途、例えば最終減速ギヤであるハイポイドギヤにおいては、ギヤ間に厚い油膜が形成／保持されることが非常に望ましい。油膜の厚さを十分な水準に増加させることにより、摩擦面を損傷から保護することができ、ギヤ及び／又はベアリングの疲労寿命特性及び耐荷重特性が大きく改善される。

トラクション係数は、荷重を動かすのに必要な力を荷重で割ったものである。この係数は、潤滑膜のせん断し易さを表す。トラクション係数（ｔｒａｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）が小さいほど、潤滑剤のせん断により失われるエネルギーが少ないので、ギヤ油が、小さいトラクション係数を有することが望ましい。

小さいトラクション係数を有することの他に、ギヤ油が、大きい圧力−粘度係数を有することが重要である。圧力−粘度係数（「ＰＶＣ」）は、すべての他の要因（材料、温度、形状、速度、荷重）が一定である場合における、動荷重領域で油膜にかけられた荷重（圧力）と、その荷重での油膜の厚さ（粘度）との間の関係を指す。ギヤ油の圧力−粘度係数は、ＡｍｅｒｉｃａｎＧｅａｒＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＡＧＭＡ）の情報シートＡＧＭＡ９２５−Ａ０３に記述されているような数学的な推定に基づく所与の条件一式（ＥＨＬ体系又はＥＨＤ体系としても知られる弾性流体力学体系）における油膜厚さに対する固定値である。ギヤ油が、大きいＰＶＣ値を有するのが望ましい。

米国特許公報第２００７／００２７０４２号には、異なる動粘度の２種の鉱物基油及び／又は炭化水素系合成油、１００℃で３．５から７ｍｍ^２／秒のものと、１００℃で２０から５２ｍｍ^２／秒のものとを含むギヤ油組成物が開示されている。米国特許公報第２００７／００７８０７０号には、少なくとも１種のグループＩＩの基剤原料（ｂａｓｅｓｔｏｃｋ）と、少なくとも１種の低揮発性で低粘度のポリアルファオレフィン基剤原料とを含むギヤ油組成物が開示されている。

小さいトラクション係数、大きい圧力−粘度係数、及び最適な膜厚の特性を有するギヤ油組成物がなお必要とされている。

ある態様において、本発明は、ａ）３から１２０ｍｍ^２／秒の１００℃における動粘度、及び少なくとも６０の粘度指数を有する鉱物油基剤原料と、ポリアルファオレフィン基剤原料とを少なくとも含む相乗的混合物（ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｍｉｘｔｕｒｅ）を含有する基油と、ｂ）少なくとも、トラクション低減剤、分散剤、粘度調整剤、流動点降下剤、消泡剤、抗酸化剤、錆止め剤、金属不動態化剤、極圧添加剤、摩擦調整剤、及びそれらの混合物から選択される添加剤０．００１から３０重量％とを含むギヤ油組成物に関し、ここで、ポリアルファオレフィンは、ギヤ油組成物が、４０パーセント以下の滑り／転がり比（ｓｌｉｄｅｔｏｒｏｌｌｒａｔｉｏ）で０．０３０の１５ｍｍ^２／秒におけるトラクション係数と、８０℃、２０ニュートンの荷重、及び１．１ｍ／秒の転がり速度（ｒｏｌｌｉｎｇｓｐｅｅｄ）において少なくとも１６．０ＧＰａ^−１の圧力粘度係数とを有するための相乗的な量（ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃａｍｏｕｎｔ）で存在する。

別の態様において、本発明は、ギヤ油を調製するために一般に用いられる基油に、ギヤ油が０．０３０以下の１５ｍｍ^２／秒におけるトラクション係数を有するための相乗的な量のポリアルファオレフィンを少なくとも添加することを含む、ギヤ油のトラクション係数特性を改善する方法に関する。ある実施形態において、基油マトリックスに添加されるべきポリアルファオレフィンの十分な量は、ギヤ油組成物の全重量に基づいて５から４８重量％の範囲である。

例１〜５のギヤ組成物の圧力−粘度係数を、様々な温度において比較したグラフである。例１〜５のギヤ組成物の膜厚を、様々な温度において比較したグラフである。

以下の用語は、明細書を通して用いられ、別に示されなければ以下の意味を有する。

「動粘度」は、重力下で流体の流れに対する抵抗を、ｍｍ^２／秒で測定したものであり、ＡＳＴＭＤ４４５−０６により測定される。

「粘度指数」（ＶＩ）は、油の動粘度への温度変化の影響を示す、実験的な無単位数である。油のＶＩが大きいほど、温度により油の粘度が変化する傾向が少ない。粘度指数は、ＡＳＴＭＤ２２７０−０４に従って測定される。

低温クランキングシミュレータ見かけ粘度（ｃｏｌｄ−ｃｒａｎｋｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｏｒａｐｐａｒｅｎｔｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）（ＣＣＳＶＩＳ）は、低温及び高せん断の下における潤滑基油の粘度特性を測定するために、ミリパスカル秒、ｍＰａ．ｓで測定される。ＣＣＳＶＩＳは、ＡＳＴＭＤ５２９３−０４により測定される。

重量％による基油の沸点範囲分布は、ＡＳＴＭＤ６３５２−０４、「ガスクロマトグラフィーによる１７４から７００℃の沸点範囲内における石油留出物の沸点範囲分布（ＢｏｉｌｉｎｇＲａｎｇｅＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＤｉｓｔｉｌｌａｔｅｓｉｎＢｏｉｌｉｎｇＲａｎｇｅｆｒｏｍ１７４ｔｏ７００℃ ｂｙＧａｓＣｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ．）」による擬似蒸留（ＳＩＭＤＩＳ）により測定される。

「ノアク揮発度」は、油を２５０℃で加熱し、一定流量の空気を６０分間油に流通させた際に失われる油の質量として定義され、重量％で表され、ＡＳＴＭＤ５８００−０５、手順Ｂにより測定される。

ブルックフィールド粘度は、低温稼働中における潤滑剤の内部の流体摩擦を測定するために用いられ、ＡＳＴＭＤ２９８３−０４により測定され得る。

「流動点」（“ｐｏｕｒｐｏｉｎｔ”）は、基油の試料が特定の注意深く制御された条件下で流れ始める温度として測定され、ＡＳＴＭＤ５９５０−０２に記載のように測定され得る。

「自己発火温度」（“ａｕｔｏｉｇｎｉｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ”）は、流体が、空気に接触すると自発的に発火する温度であり、ＡＳＴＭ６５９−７８に従って測定され得る。

「トラクション係数」（“ｔｒａｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ”）は、摩擦力Ｆと通常の力Ｎとの無次元の比として表される固有の潤滑特性の指標であり、ここで摩擦は、滑り面又は転がり面の間の動きに抵抗する、又は動きを妨げる機械的な力である。トラクション係数を、直径４６ｍｍの平坦な研磨されたディスク（ＳＡＥＡＩＳＩ５２１００鋼）と２２°の角度をなす直径１９ｍｍの研磨されたボール（ＳＡＥＡＩＳＩ５２１００鋼）により構成される、ＰＣＳＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｌｔｄ．からのＭＴＭＴｒａｃｔｉｏｎＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍにより測定することができる。鋼のボール及びディスクは、１秒あたり３メートルの平均転がり速度、４０パーセントの滑り／転がり比、及び２０ニュートンの荷重で独立して測定される。転がり比は、ボールとディスクとの間の滑り速度の差を、ボール及びディスクの平均速度で割ったもの、すなわち、転がり比＝（速度１−速度２）／（（速度１＋速度２）／２）として定義される。

分子量は、ＡＳＴＭＤ２５０３−９２（２００２年再承認）により測定される。この方法は、蒸気圧（ＶＰＯ）の熱電測定を用いている。試料体積が不十分な状況においては、代替法のＡＳＴＭＤ２５０２−０４を用いることができ、それを用いた場合にはそのことを示す。

密度は、ＡＳＴＭＤ４０５２−９６（２００２年再承認）により測定される、試料を、振動させた試料管に導入し、管の質量変化により引き起こされる振動周波数変化を、校正データとともに用いて、試料の密度を測定する。

成分Ａ−グループＶのポリアルファオレフィン（「ＰＡＯｓ」）
基油マトリックスの成分Ａは、グループＩＶの基油、又は異なるグループＩＶの基油の混合物である。グループＩＶの基剤原料は、ポリアルファオレフィン（「ＰＡＯｓ」）からなり、グループＩＩ及びＩＩＩの油の揮発性、熱安定性、酸化安定性及び流動点特性に比べて、添加剤に依拠することなく、優れた揮発性、熱安定性、酸化安定性及び流動点特性を示す。

ＰＡＯｓは、一般に１−オクテンから１−ドデセンの範囲の、直鎖のα−オレフィンの触媒的なオリゴマー化（低分子量生成物への重合）により製造される炭化水素の一種を含むが、エチレンの高級オレフィンとのコポリマーを含む、エチレン及びプロピレン等の低級オレフィンのポリマーを用いることもできる。高粘度ＰＡＯｓを、例えば三塩化アルミニウム、三フッ化ホウ素、或いは三フッ化ホウ素の、水、エタノール、プロパノール若しくはブタノール等のアルコール、カルボン酸、又は酢酸エチル若しくはプロピオン酸エチル等のエステルとの錯体を含む、フリーデル−クラフツ触媒等の重合触媒の存在下で、α−オレフィンを重合することにより都合よく作製することができる。

ある実施形態において、使用されるＰＡＯは、主に、α−オレフィン、すなわち直鎖の末端オレフィンである。ＰＡＯが約５０モルパーセント超のα−オレフィンを含有することを、主に意味する。別の実施形態において、ＰＡＯは、高粘度ＰＡＯであり、α−オレフィンの水素化されたポリマー又はオリゴマーを含む。α−オレフィンには、Ｃ_２から約Ｃ_３２のα−オレフィン、例えば１−オクテン、１−デセン及び１−ドデセン等が包含されるが、それらに限定されるものではない。ある実施例において、ＰＡＯは、ポリ−１−オクテン、ポリ−１−デセン及びポリ−１−ドデセンの群から選択されるα−オレフィンである。

組成物中で使用するＰＡＯ生成物は、低粘度、１００℃で約２ｍｍ^２／秒の高移動性流体から、１００℃で１０００ｍｍ^２／秒（ｃＳｔ．）を超える粘度を有する高分子量の粘性材料まで異なる、広範囲の粘度を有することができる。ある実施形態において、ＰＡＯ生成物は、４０℃で４０から５００ｍｍ^２／秒（ｃＳｔ．）の範囲の粘度を有する。ある実施形態において、成分Ａとして使用するＰＡＯは、４０℃で約８０ｍｍ^２／秒以上、１００℃で約２０ｍｍ^２／秒以下の粘度を有する。別の実施形態において、ＰＡＯ基剤原料は、８０〜１１０ｍｍ^２／秒の範囲内の４０℃における動粘度、１０〜１６ｍｍ^２／秒の１００℃における動粘度、及び１４０〜１６０の粘度指数を有する。なお別の実施形態において、ＰＡＯ基剤原料は、異なるＰＡＯの混合物であり、ＰＡＯ混合物が、４０℃で１００ｍｍ^２／秒の粘度を有するために、一つは、４０℃で３０から６０ｍｍ^２／秒の範囲の粘度を有し、残りは、４０℃で３００〜６００ｍｍ^２／秒の粘度を有する。

成分Ｂ−鉱物油
成分Ｂは、鉱物油、又は鉱物油の混合物である。この鉱物油は、パラフィン系油及びナフテン系油、又はそれらの混合物のいずれかであることができる。原油の常圧蒸留又は減圧蒸留により生成される潤滑油の画分に、溶剤脱歴、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱蝋、接触脱蝋、水素化精製、硫酸処理及び粘土処理等の１種又は複数の精製工程を受けさせることにより、鉱物油を得ることができる。

ある実施形態において、成分Ｂとして用いられる鉱物油は、ある量の、ポリ−α−オレフィン、エチレン−α−オレフィンコポリマー及びエステル系合成油等の合成油を、ギヤ油組成物の全重量の５０重量％以下の量で含有することができる。

ある実施形態において、成分Ｂは、３から１２０ｍｍ^２／秒の１００℃における動粘度と、少なくとも６０の粘度指数とを有する鉱物油（又は鉱物油及び／若しくは炭化水素系合成油の混合物）である。別の実施形態において、成分Ｂは、２．３から３．４ｍｍ^２／秒の１００℃における動粘度を有する鉱物油であり、ＡＳＴＭＤ３２３８（Ｒ２０００）により定義されるａ％Ｃｐが７０以上であり、ＡＳＴＭＤ３２３８は、炭素分布を計算する標準的な試験方法であり、ｎｄＭ法による石油の構造グループ分析である。なお別の実施形態において、成分Ｂは、４０℃で８０ｍｍ^２／秒未満の動粘度を有する基油マトリックスであり、１００℃で３．５から７ｍｍ^２／秒の動粘度を有する「低粘度」の鉱物油及び／又は合成油と、１００℃で２０から５２ｍｍ^２／秒の動粘度を有する「高粘度」の鉱物系油及び／又は炭化水素系合成油との混合物を含む。

ある実施形態において、基油マトリックスは、この基油マトリックスが１０ｍｍ^２／秒から１５ｍｍ^２／秒の間の１００℃における動粘度と、９５ｍｍ^２／秒から１１０ｍｍ^２／秒の間の４０℃における動粘度と、９５から１７５の間の粘度指数とを有するように、十分な量の鉱物油及びＰＡＯ油を含有する。

追加の任意成分
相乗的な量の鉱物油及びＰＡＯ油を組み込むことにより、先行技術におけるトラクション低減剤を必要とすることなく、組成物が小さいトラクション係数を有することが可能になる。しかし、ある実施形態において、例えば０．５から１０重量％の、少量のトラクション低減剤を、ギヤ油組成物に組み込むことができる。トラクション低減剤の例には、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌのＮｏｒｐａｒ（商標）の流体（通常のパラフィンを含む）、Ｉｓｏｐａｒ（商標）の流体（イソパラフィンを含む）、Ｅｘｘｓｏｌ（商標）の流体（脱芳香族化された炭化水素流体を含む）、Ｖａｒｓｏｌ（商標）の流体（脂肪族炭化水素流体を含む）、及びそれらの混合物が包含される。

ある実施形態において、ギヤ油組成物は、多様な特性、例えば摩擦、酸化安定性、清浄度及び脱泡等に関するものを満たすために、分散剤、粘度指数改善剤、流動点降下剤、消泡剤、抗酸化剤、錆止め剤、金属不動態化剤、極圧添加剤、摩擦調整剤等から選択される１種又は複数の添加剤０．０１から３０重量％を含む。

分散剤の例には、ポリブテニルコハク酸イミド、ポリブテニルコハク酸アミド、ベンジルアミン、コハク酸エステル、コハク酸エステル−アミド、及びそれらのホウ素誘導体を主剤とするものが包含される。使用するならば、無灰分散剤は０．０５から７重量％の量で一般に用いられる。ある実施形態において、分散剤は、約７００〜１４００の分子量を有するポリオレフィンを不飽和ポリカルボン酸又は酸無水物、例えば無水マレイン酸と反応させることにより作製される炭化水素置換酸無水物と、ポリエチレンポリアミン、例えばトリエチレンテトラアミンペンタアミンとの反応生成物から選択される。

金属清浄剤の例には、カルシウム、マグネシウム又はバリウム等のスルホン酸塩、フェノール塩、サリチル酸塩を含有するものが包含される。金属清浄剤が使用される際には、０．０５から５重量％の量で一般に組み込まれる。

抗酸化剤の例には、アミン系のもの、例えばアルキル化ジフェニルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン及びアルキル化フェニル−ｘ−ナフチルアミンと、フェノール系のもの、例えば２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール、４，４’−メチレンビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）及びイソオクチル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネートと、硫黄系のもの、例えばジラウリル−３，３’−チオジプロピオネートと、ジチオリン酸亜鉛とが包含されるが、それらに限定されるものではない。抗酸化剤が使用される際には、０．０５から５重量％の量で組み込まれる。

消泡剤を、１０〜１００ｐｐｍの量で、場合によって組み込むことができる。消泡剤の例には、ジメチルポリシロキサンと、ポリアクリレート及びそのフッ素誘導体と、パーフルオロポリエーテルとが包含されるが、それらに限定されるものではない。錆止め剤を、０から３０重量％の量で用いることができる。例には、脂肪酸、アルケニルコハク酸半エステル、脂肪酸石鹸、アルキルスルホン酸塩、多価アルコール／脂肪酸エステル、脂肪酸アミン、酸化パラフィン及びアルキルポリオキシエチレンエーテルが包含される。

摩擦調整剤を、０．０５から５重量％の量で組み込むことができる。例には、有機モリブデン系化合物、脂肪酸、高級アルコール、脂肪酸エステル、硫化エステル、リン酸エステル、酸性リン酸エステル、酸性リン含有酸エステル、及びリン酸エステルのアミン塩が包含されるが、それらに限定されるものではない。

耐磨耗剤及び／又は極圧添加剤を、０．１か１０重量％の量で組み込むことができる。耐磨耗剤及び／又は極圧添加剤の例には、硫化オレフィンを含む金属非含有−硫黄含有化学種、ジアルキルポリスルフィド、ジアリールポリスルフィド、硫化された脂肪及び油、硫化脂肪酸エステル、トリチオン、Ｃ２〜Ｃ８のモノオレフィンの硫化オリゴマー、チオリン酸化合物、硫化テルペン、チオカルバメート化合物、チオカルボン酸塩化合物、スルホキシド、及びスルフィン酸チオール等が包含される。他の例には、リン含有酸のエステル、リン含有酸のアミン塩、及びリン含有酸エステル、並びに前述の部分的及び全体的なチオ類似体等の、金属非含有−リン含有の耐磨耗添加剤及び／又は極圧添加剤が包含される。ある実施形態において、この組成物は、耐磨耗剤として酸性リン酸塩を含み、この薬剤は、式Ｒ_１Ｏ（Ｒ_２Ｏ）Ｐ（Ｏ）ＯＨを有し、式中、Ｒ_１は水素又はヒドロカルビルであり、Ｒ_２はヒドロカルビルである。

流動点降下剤を、０．０５から１０重量％の範囲の量で組み込むことができる。例には、エチレン／酢酸ビニルコポリマー、塩素化パラフィン及びナフタレンの縮合体、塩素化パラフィン及びフェノールの縮合体、ポリメタクリレート、ポリアルキルスチレン、塩素化ワックス−ナフタレンの縮合体、並びに酢酸ビニル−フマル酸エステルコポリマー等が包含されるが、それらに限定されるものではない。

ある実施形態において、この組成物は、ポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシアルキレングリコールエーテル、及び可溶化剤としてのエステルの少なくとも１種を、１０から２５重量％の量でさらに含む。例には、二塩基酸（例えば、フタル酸、コハク酸、アルキルコハク酸、アルケニルコハク酸、マレイン酸、アゼライン酸、スベリン酸、セバシン酸、フマル酸若しくはアジピン酸、又はリノール酸ダイマー）のエステルと、アルコール（例えば、ブチルアルコール、ヘキシルアルコール、２−エチルヘキシルアルコール、ドデシルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコールモノエーテル又はプロピレングリコール）と、５〜１８個の炭素原子のモノカルボン酸エステル、及びポリオール（例えば、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール又はトリペンタエリトリトール）と、ポリオキシアルキレングリコールエステルと、リン酸エステルとが包含される。

ある実施形態において、この組成物は、少なくとも金属不動態化剤、時に具体的には銅不動態化剤をさらに含む。例には、チアゾール、トリアゾール及びチアジアゾールが包含される。チアゾール及びチアジアゾールの具体例には、２−メルカプト−１，３，４−チアジアゾール、２−メルカプト−５−ヒドロカルビルチオ−１，３，４−チアジアゾール、２−メルカプト−５−ヒドロカルビルジチオ−１，３，４−チアジアゾール、２，５−ビス−（ヒドロカルビルチオ）−１，３，４−チアジアゾール及び２，５−ビス−（ヒドロカルビルジチオ）−１，３，４−チアジアゾールが包含される。他の適切な銅腐食抑制剤には、上述のイミダゾリン等が包含される。

ある実施形態において、この組成物は、少なくとも粘度調整剤を０．５０から１０重量％の量でさらに含む。粘度調整剤の例には、ポリメタクリレート型ポリマー、エチレン−プロピレンコポリマー、スチレン−イソプレンコポリマー、水和スチレン−イソプレンコポリマー、ポリイソブチレン、及びそれらの混合物の群が包含されるが、それらに限定されるものではない。ある実施形態において、粘度調整剤は、２５０００から１５００００の重量平均分子量、及び５未満のせん断安定性指数（ｓｈｅａｒｓｔａｂｉｌｉｔｙｉｎｄｅｘ）を有するポリメタクリレートと、５０００００から１００００００の重量平均分子量、及び２５から６０のせん断安定性指数を有するポリメタクリレートとの混合物である。

本発明のギヤ油組成物は、この組成物が、小さいトラクション係数、大きい圧力−粘度係数、及び最適な膜厚の特性を有するように、相乗的な量の鉱物原料油及びＰＡＯ基剤原料を有することを特徴とする。ある実施形態において、この相乗的な量のＰＡＯ基剤原料は、５から４８％の範囲である（ギヤ油組成物の全重量に基づく）。第２の実施形態において、相乗的な量のＰＡＯ基剤原料は、１５〜４０重量％の範囲である。第３の実施形態において、相乗的な量のＰＡＯ基剤原料は、２５〜３０重量％の範囲である。第４の実施形態において、相乗的な量のＰＡＯ基剤原料は、少なくとも４０重量％である。第５の実施形態において、相乗的な量のＰＡＯ基剤原料は、１０〜３５重量％の範囲である。

ある実施形態において、ギヤ油は、７０〜１２０ｍｍ^２／秒の４０℃における動粘度、１２〜１８ｍｍ^２／秒の１００℃における動粘度、及び１３０〜１６０の粘度指数を有するＰＡＯ基剤原料５〜４８重量％（ギヤ油組成物の全重量に基づく）と、４０〜１２０ｍｍ^２／秒の４０℃における動粘度、８〜１４ｍｍ^２／秒の１００℃における動粘度、及び８０〜１２０の粘度指数を有するグループＩＩの中性基油２５〜７５重量％との混合物を含む。

特性
ある実施形態において、鉱物基油と異性化された基油との相乗的な組合せを有するギヤ油組成物は、０．０３０以下の１５ｍｍ^２／秒におけるトラクション係数と、８０℃、２０ニュートンの荷重、及び１．１ｍ／秒の転がり速度において１５．０ＧＰａ^−１超の圧力粘度係数と、１７５ｎｍ超の８０℃における膜厚とを有する。別の実施形態において、ギヤ油組成物は、少なくとも、９０℃において１６０ｎｍ、又は１００℃において１３０ｎｍの膜厚を有する。第３の実施形態において、ギヤ油組成物は、７０〜１００℃の範囲内の温度、２０ニュートンの荷重、及び１．１ｍ／秒の転がり速度において、少なくとも１５．０ＧＰａ^−１の圧力粘度係数を有する。第４の実施形態において、ギヤ油組成物は、４０パーセントの滑り／転がり比において、０．０３０以下の１５ｍｍ^２／秒におけるトラクション係数を有する。

自動車のギヤ油として使用するためのある実施形態において、この組成物は、指定された粘度等級についてのＳＡＥＪ３０６の規格を満たす。例えば、ＳＡＥＪ３０６の規格の下で、ＳＡＥ９０のギヤ油の、１００℃（２１２°Ｆ）において測定される粘度は、試験の２０時間後に１３．５ｍｍ^２／秒を上回らなければならない。

なお別の実施形態において、この組成物は、工業規格ＳＡＥＪ２３６０、ＡＰＩＧＬ−５及びＡＰＩＭＴ−１、並びに軍用規格ＭＩＬ−ＰＲＦ−２１０５Ｅの品質水準の少なくとも１つを満たす。

作製方法
ギヤ油組成物を配合する際に用いられる添加剤を、個々に、又は様々な副次的な組合せで、基油混合物に混合することができる。ある実施形態においては、全成分が、添加剤濃縮物（すなわち、炭化水素溶剤等の希釈剤を加えた添加剤）を用い、同時に混合される。添加剤濃縮物の使用は、添加剤濃縮物の形である場合に成分の組合せによりもたらされる相互の相溶性を利用している。

別の実施形態において、この組成物は、適切な温度、例えば６０℃で均一になるまで、基油と添加剤（単数又は複数）とを混合することにより調製される。

用途
この組成物は、任意の種類のギヤ、及び転動体ベアリング（ｒｏｌｌｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｂｅａｒｉｎｇｓ）を含有する要素又は部品が包含される任意の系にも有用である。ある実施形態において、この組成物は、工業用ギヤ、例えば平歯車（ｓｐｕｒ）及び傘歯車（ｂｅｖｅｌ）、らせん状及び渦巻状の傘歯車、ハイポイド（ｈｙｐｏｉｄ）並びにウォーム（ｗｏｒｍ）歯車等を潤滑にするためのギヤ油として用いられる。別の実施形態において、この組成物は、航空機推進システム、航空機トランスミッション、風力タービンギヤ、自動車のドライブトレーン、トランスミッション、トランスファーケース、並びに自動車、トラック及び他の機械の中の差動装置が包含される、自動車／移動装置の用途及び部品の中で用いられる。なお別の実施形態において、この組成物は、発電システム、又は製紙、製鉄、石油、繊維、木材及びセメントの工業等において用いられる、風力タービン、プラスチック押出ギヤボックス、及び高荷重ギヤボックスの中で用いられる。

以下の実施例は、本発明の態様の非限定的な例示として与えられる。別に特定されなければ、実施例における成分は以下の通りである（表１に重量％で表される）。

ＲＬＯＰは、ＣｈｅｖｒｏｎＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＣｈｅｖｒｏｎ（登録商標）６００ＲのグループＩＩの中性重油である。

ＰＡＯ８は、約７．８の１００℃における動粘度、４６．６の４０℃における動粘度、１３８の粘度指数、及び−５７℃の流動点をもつＳｙｎｆｌｕｉｄ（登録商標）ＰＡＯ８ｃＳｔのＣｈｅｖｒｏｎＰｈｉｌｌｉｐｓが包含される様々な供給元から市販されている、高度に分岐したイソパラフィン系ポリアルファオレフィンである。

ＰＡＯ４０は、約４０の１００℃における動粘度、４１０の４０℃における動粘度、１４５の粘度指数、及び−３４℃の流動点をもつＳｙｎｆｌｕｉｄ（登録商標）ＰＡＯ４０ｃＳｔのＣｈｅｖｒｏｎＰｈｉｌｌｉｐｓが包含される様々な供給元から市販されている、高度に分岐したイソパラフィン系ポリアルファオレフィンである。

添加剤Ｘは、様々な供給元から市販されている工業用ギヤの硫黄リン含有極圧添加剤である。

動粘度、屈折率及び密度は、当技術分野において既知の方法を用い測定される、基油マトリックス混合物の特性である。実施例におけるギヤ油のトラクション係数は、当技術分野において既知の方法及び機器、例えば、米国特許第６６９１５５１号明細書において開示されているトラクション係数測定器、又は少なくとも３０００００ｐｓｉの高圧下で弾性流体力学（ＥＨＤ）体系で測定するための、Ｓａｎｔｏｔｒａｃにより設計されたディスク２枚式の機器を用い測定／計算される。

ＥＨＬ膜厚は、当技術分野において既知の方法、例えばＡｍｅｒｉｃａｎＧｅａｒＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＡＧＭＡ）の情報シートＡＧＭＡ９２５の式６５を用い計算され、ここでＥＨＬ膜厚は、構成要素の作動温度により求められる。油膜の厚さは、接触注入口における表面の形状、温度及び速度に対する油の応答により決定される。厚さは、飛沫同伴の速度（ｅｎｔｒａｉｎｉｎｇｖｅｌｏｃｉｔｙ）、及び油の粘度に強く依存する。圧力−粘度係数（「ＰＶＣ」）は、既知の方法により測定することができる、ギヤ油のＥＨＬ膜生成能力を定量化する。ＰＶＣを、高圧機器を用い圧力の関数として粘度を算出することにより直接、又は光学干渉計で膜厚を測定することにより間接に測定することができる。ＰＶＣは、粘度の対数（ｌｏｇ）対圧力をプロットしたグラフの傾きである。

実験の結果から、鉱物油に少なくともＰＡＯ基剤原料を相乗的に添加することによりギヤ油組成物のトラクション係数の改善が促進され、トラクション係数を少なくとも１０％減少させ、１５℃で０．０３０以下にし、２５から７５重量％のＰＡＯ基剤原料を少なくとも含有する組成物について０．０２８以下の値であることが分かる。このデータから、先行技術におけるギヤ油組成物の基油マトリックス、例えば鉱物油（単数又は複数）を含有する基油マトリックスに、相乗的な量のＰＡＯ基剤原料を組み込むことにより、小さいトラクション係数（例えば０．０３０以下）、及び高い圧力粘度係数すなわちＰＶＣ（例えば６５℃以上の温度−ギヤの構成要素の一般的な温度において１５．０超）の所望の最適な特性を有するギヤ油組成物が提供されることが分かる。ある実施形態において、同等の純粋なＰＡＯ、又は純粋な鉱物組成物よりＰＶＣ値が小さいため、過剰量のＰＡＯを添加することにより、５０〜７５％のＰＡＯを含有する組成物により、ＰＶＣ値が低減されることがある。したがって、これらの場合においては相反する効果が観測された。

図１及び２は、ギヤ油の実施例の膜厚（補正した屈折率）及び圧力−粘度係数を、温度の関数として比較したグラフである。図１に示すように、先行技術におけるグループＩＩの中性油から本質的になるギヤ油組成物は、１００℃において約１４．０ＧＰａ^−１以下に向かう下向きの傾向を示す比較的普通のＰＶＣプロファイルを示す。少なくともＰＡＯ基剤原料から本質的になるギヤ油組成物は、６０〜７０℃の範囲内においてグループＩＩ系油より小さいＰＶＣ値を示し、そのＰＶＣ値は、７０℃未満で約１５ＧＰａ^−１以下であり、約６０℃で１４．４ＧＰａ^−１のＰＶＣ値である。この実施例において示されるように、先行技術の基油を、相乗的な量のＰＡＯ基剤原料と合わせることにより（例えば、ＲＬＯＰ６００Ｒを７５％、及びＰＡＯを２５％）、６０〜１００℃の広い範囲において、ＰＶＣ値が顕著に改善され、約８０℃において１７．６ＧＰａ^−１超の値である。また、示されるように、この組成物は、ＰＡＯ基油のみ又はグループＩＩのみのギヤ油のいずれかの対応する値より大きい、８０℃及び１００℃において測定されるＰＶＣ値を伴う優れた相乗効果を示す。また、示されるように、過剰量のＰＡＯを含有する組合せは、反対の効果を示す。５０％以上のＰＡＯを含有する組成物は、ＰＡＯ基油のみ、又は先行技術のグループＩＩのみのギヤ油のいずれかについての対応するＰＶＣ値より小さい、８０℃におけるＰＶＣ値を示す。最も相反することが、少量のグループＩＩの中性基油、及び大量のＰＡＯ基剤原料を含有する組成物（すなわち、ＲＬＯＰ６００Ｒを２５％、及びＰＡＯを７５％）について観測される。この組成物は、６０〜８０℃の範囲内で、ＰＶＣ値の相反する低下を示した。

本明細書、及び添付の特許請求の範囲の目的のために、別に示されなければ、本明細書、及び特許請求の範囲において用いられる、量、パーセンテージ又は比率を表すすべての数、及び他の数値は、すべての場合において、「約」の用語により修飾されているものとして理解されたい。したがって、逆に示されていなければ、以下の明細書、及び添付の特許請求の範囲に示された数のパラメータは、得ようとする所望の特性、及び／又は値を測定するための器具の精度に応じて変化することがある近似値なので、値を測定するために用いられる機器又は方法についての誤差の標準偏差を包含する。特許請求の範囲における「又は」の用語の使用は、明示的に選択肢のみを指す、又は選択肢が互いに排他的である場合でなければ、「及び／又は」を意味するために用いられるが、本開示は、選択肢のみを指す定義と、「及び／又は」とを支持する。「ａ」及び「ａｎ」の語の使用は、特許請求の範囲、及び／又は明細書における「含む」の用語と関連して用いられる場合には、「１つ」を意味することができるが、それは、「１つ又は複数」、「少なくとも１つ」及び「１つ、又は１つより多い」の意味とも矛盾しない。そのうえ、本明細書において開示されるすべての範囲は、終点を含有し、独立して重なり合うことができる。一般に、別に示されなければ、単数の要素は、複数であることができ、逆に一般性を失わないことができる。本明細書において用いられるように、「包含する」の用語、及びその文法上の変形は、一覧中の項目の列挙が、一覧されている項目に置換又は追加できる他の同様な項目を排除しないように、非限定的であることを意図したものである。

Claims

ａ）３から１２０ｍｍ^２／秒の１００℃における動粘度、及び少なくとも６０の粘度指数を有する鉱物油基剤原料と、ポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）基剤原料とを少なくとも含む混合物を含む基油と、
ｂ）少なくとも、トラクション低減剤、分散剤、粘度調整剤、流動点降下剤、消泡剤、抗酸化剤、錆止め剤、金属不動態化剤、極圧添加剤、摩擦調整剤、及びそれらの混合物から選択される添加剤０．００１から３０重量％と
を含むギヤ油組成物であって、
上記ギヤ油性組成物が、４０パーセントの滑り／転がり比で０．０３０以下の１５ｍｍ^２／秒におけるトラクション係数と、８０℃、２０ニュートンの荷重、及び１．１ｍ／秒の転がり速度において少なくとも１５．０ＧＰａ^−１の圧力粘度係数とを有するための相乗的な量で、ポリアルファオレフィン基剤原料が存在する、上記ギヤ油組成物。
ＰＡＯ基剤原料が、ギヤ油組成物の全重量に基づいて５から４８重量％の範囲の量で存在し、ギヤ油が、７０〜１００℃の温度範囲内、２０ニュートンの荷重、及び１．１ｍ／秒の転がり速度において、少なくとも１５．５ＧＰａ^−１の圧力粘度係数を有する、請求項１に記載の組成物。
ＰＡＯ基剤原料が、ギヤ油組成物の全重量に基づいて、１５から４０重量％の範囲の量で存在する、請求項１又は２に記載の組成物。
ＰＡＯ基剤原料が、ギヤ油組成物の全重量に基づいて、２５から３５重量％の量で存在する、請求項１から３までのいずれか一項に記載の組成物。
ギヤ油組成物が、７０〜１００℃の範囲内の温度、２０ニュートンの荷重、及び１．１ｍ／秒の転がり速度において、少なくとも１６．０ＧＰａ^−１の圧力粘度係数を有する、請求項１から４までのいずれか一項に記載の組成物。
ギヤ油組成物が、１５ｍｍ^２／秒における４０パーセントの滑り／転がり比で０．０２８未満のトラクション係数を有する、請求項１から５までのいずれか一項に記載の組成物。
ギヤ油組成物が、１５ｍｍ^２／秒における４０パーセントの滑り／転がり比で０．０２６未満のトラクション係数を有する、請求項１から６までのいずれか一項に記載の組成物。
ギヤ油組成物が、８０℃において少なくとも１７５ｎｍの膜厚を有する、請求項１から７までのいずれか一項に記載の組成物。
ギヤ油組成物が、１００℃において少なくとも１３０ｎｍの膜厚を有する、請求項１から８までのいずれか一項に記載の組成物。
ＰＡＯ基剤原料が、４０〜５００ｍｍ^２／秒の範囲の４０℃における動粘度を有する、請求項１から９までのいずれか一項に記載の組成物。
ＰＡＯ基剤原料が、１０〜１６ｍｍ^２／秒の１００℃における動粘度と、１４０〜１６０の粘度指数とを有する、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の組成物。
鉱物油が、２．３から３．４ｍｍ^２／秒の１００℃における動粘度と、７０以上の、ＡＳＴＭＤ３２３８（Ｒ２０００）により定義されるａ％Ｃｐとを有する、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の組成物。
鉱物油が、８０〜１２０ｍｍ^２／秒の４０℃における動粘度と、１０〜１４ｍｍ^２／秒の１００℃における動粘度と、８０〜１２０の粘度指数とを有するグループＩＩの中性基油である、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の組成物。
ギヤ油組成物のトラクション特性を改善する方法であって、ギヤ油組成物が、１５ｍｍ^２／秒における４０パーセントの滑り／転がり比で０．０３０以下のトラクション係数と、８０℃、２０ニュートンの荷重、及び１．１ｍ／秒の転がり速度において１５．７以上の圧力粘度係数と、８０℃において１７５ｎｍ超の膜厚とを有するように、３から１２０ｍｍ^２／秒の１００℃における動粘度と、少なくとも６０の粘度指数とを有する鉱物油を少なくとも含む基油マトリックスに、相乗的な量のポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）基剤原料を少なくとも添加することを含み、ＰＡＯ基剤原料が、８０〜１１０ｍｍ^２／秒の範囲内の４０℃における動粘度と、１０〜１６ｍｍ^２／秒の１００℃における動粘度と、１４０〜１６０の粘度指数とを有する、上記方法。
少なくとも、ポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）基剤原料の相乗的な量が、ギヤ油組成物の全重量に基づいて５から４８重量％の範囲である、請求項１４に記載の方法。