JP2011063734A

JP2011063734A - 電動モータ油組成物

Info

Publication number: JP2011063734A
Application number: JP2009216351A
Authority: JP
Inventors: Chika Saeki; 親佐伯
Original assignee: JX Nippon Oil and Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2011-03-31
Anticipated expiration: 2029-09-18
Also published as: JP5613395B2

Abstract

【課題】電気絶縁性、冷却性、熱酸化安定性に優れ、安全性の点から引火点が高く、兼用油として変速機油としても使用できる潤滑性、低温始動性を有し、好ましくは生分解性に優れた電動モータ油組成物を提供する。
【解決手段】アジピン酸及び／又はセバシン酸と炭素数５〜１４のアルコールから合成されるエステル、及び／又はネオペンチルグリコール及び／又はトリメチロールプロパンと炭素数５〜１４のカルボン酸から合成されるエステルのうち、水酸基価が５０mgKOH/g以下、全酸価が２mgKOH/g以下、引火点が１５０℃以上である１種以上のエステルを基油とし、アミン化合物及び／又はフェノール化合物を組成物全量基準で０.０１〜３.０重量％添加した電動モータ油組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、ハイブリッド車又は電気自動車等の電動モータ装着車に用いられる潤滑油に関し、電動モータ装置又は電動モータと変速機の潤滑システムが共有化された装置用の電動モータ油組成物に関する。

地球温暖化防止のために、自動車の燃費向上が強く求められており、エンジンと電池を組み合わせたハイブリッド車が広まりつつある。また、今後は電気自動車の普及も進むと考えられており、これらの電動モータ装着車用の電気絶縁性、冷却性及び熱酸化安定性に優れた新規な油（電動モータ油）が要望されている。

従来、電動モータ装着車に好適な自動車用変速機油として、尿素アダクト値４質量％以下、４０℃における動粘度が２５mm²/s以下、粘度指数が１００以上の基油を用い、熱伝達係数が７２０W/m²・℃以上の組成物（特許文献１）、また電気自動車又はハイブリッド自動車に搭載される変速機油、変速機・電動モータ兼用油、又は変速機と電動モータの潤滑システムが共有化された装置用変速機油として、８０℃における動粘度が１.５〜４.０mm²/sである基油に、炭化水素基含有ジチオリン酸亜鉛、トリアリールチオホスフェートからなる群より選択されるリン化合物と、無灰分散剤を含有させ、８０℃における体積抵抗率が１×１０⁸Ω・m以上の組成物（特許文献２）が提案されている。

ところで、電動モータ油には電気絶縁性、冷却性、熱酸化安定性等が要求され、冷却性の面からはより低粘度の油が好ましいが、安全性の点から引火点を高くする必要がある。また、自動車の信頼性を高めるためには、より高い熱酸化安定性が必要である。電動モータ油は油の共有化や電動モータと変速機をパッケージとする小型軽量化のために、変速機油としても、つまり兼用油として使用される場合は、さらに潤滑性を高める必要がある。また、環境保全の観点から好ましくは生分解性に優れるものが求められている。
上述の変速機油組成物は、電気絶縁性、冷却性、熱酸化安定性、引火点、また潤滑性、低温始動性、さらに生分解性等の要求特性をバランス良く満足するものではない。

特開２００９−１６１６０４号公報特開２００８−２８５６８２号公報

本発明の課題は、電気絶縁性、冷却性、熱酸化安定性に優れ、安全性の点から引火点が高く、兼用油として変速機油としても使用できる潤滑性、低温始動性を有し、好ましくは生分解性に優れた電動モータ油組成物を提供することである。

本発明者らは、熱酸化安定性に優れ、電気絶縁性が良好であり、冷却性を高めるために低粘度化しても引火点が高い基材としてエステル化合物に着目し、その構造と特性について鋭意検討を重ね、より特性を高めるため、またエステル化合物の弱点である加水分解に耐性を付与するため、さらには兼用油として変速機油としても使用できるように、添加剤についても検討し、所定の構造のエステル化合物と所定の添加剤の組み合わせが、上記課題を解決できることの知見を得、本発明を完成するに至った。しかも、本発明のうち特定構造のエステル化合物を基油としたものは、より好ましい特性である生分解性に優れていることも見出した。

すなわち、上記課題を解決するための手段としての本発明は、次のとおりである。
（１）アジピン酸及び／又はセバシン酸と炭素数５〜１４のアルコールから合成されるエステル、及び／又はネオペンチルグリコール及び／又はトリメチロールプロパンと炭素数５〜１４のカルボン酸から合成されるエステルのうち、水酸基価が５０mgKOH/g以下、全酸価が２mgKOH/g以下、引火点が１５０℃以上である１種以上のエステルを基油とし、アミン化合物及び／又はフェノール化合物を組成物全量基準で０.０１〜３.０重量％添加した電動モータ油組成物。
（２）カルボジイミド化合物及び又はエポキシ化合物を組成物全量基準で０.０１〜５.０重量％添加した上記（１）に記載の電動モータ油組成物。

（３）アジピン酸及び／又はセバシン酸と炭素数５〜１４のアルコールから合成され、前記アルコールの６０重量％以上が直鎖アルコールであるエステル、及び／又はネオペンチルグリコール及び／又はトリメチロールプロパンと炭素数５〜１４のカルボン酸から合成され、そのカルボン酸の６０重量％以上が直鎖カルボン酸であるエステルの１種以上を基油とする上記（１）又は（２）に記載の電動モータ油組成物。
（４）リン酸エステル化合物を組成物全量基準で０.１〜５.０重量％添加した上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の電動モータ油組成物。

本発明の電動モータ油組成物は、電気絶縁性、熱酸化安定性、加水分解安定性に優れると共に、引火点が高く、冷却性、低温始動性、潤滑性に優れ、ハイブリッド車や電気自動車の電動モータ装置や電動モータと変速機の潤滑システムが共有化された装置用の油としての要求性能をバランス良く満足し、実用性能に優れているという格別の効果を奏し、さらに、この一部のものは生分解性にも優れているという効果を奏する。

本発明の電動モータ油組成物は、基油として二塩基酸エステルであるアジピン酸、セバシン酸と炭素数５〜１４のアルコールから合成されるエステル、ポリオールエステルであるネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパンと炭素数５〜１４のカルボン酸から合成されるエステル及びこれらの任意の混合物を用いることができる。
これらのエステルは、アルコールと酸を混合したものを無触媒、或いは硫酸、アルキルスルホン酸などの強酸触媒や塩化スズや塩化チタンなどの金属塩化物触媒の存在下、通常の方法でエステル化することにより製造できる。また、得られたエステルは、通常のエステルを精製する場合と同様に、脱酸、水洗、脱水、吸着脱色、ろ過などの一連の処理により精製すると良い。

これらのエステルは、水酸基価が５０mgKOH/g以下、好ましくは２０mgKOH/g以下、より好ましくは１０mgKOH/gであり、全酸価は２mgKOH/g以下、好ましくは１mgKOH/g以下、より好ましくは０.５mgKOH/gであり、引火点は１５０℃以上、好ましくは１６０℃以上、より好ましくは１８０℃以上のものである。
水酸基価、全酸価は、より小さいほどエステルの安定性が良好になり、引火点は、より高いほど安全性が高まる。特にハイブリッド車の場合、エンジンルーム内では１５０℃程度まで温度が上昇する部分又はケースがあり、油の引火点を１５０℃以上とすることは、安全面で重要である。

上記炭素数５〜１４のアルコールとしては、ｎ‐ペンタノール、ｎ‐ヘキサノール、ｎ‐ヘプタノール、ｎ‐オクタノール、ｎ‐ノナノール、ｎ‐デカノール、ｎ‐ウンデカノール、ｎ‐ドデカノールなどの直鎖アルコールや２‐エチルヘキサノール、３,５,５‐トリメチルヘキサノールなどの分岐アルコールが挙げられる。
また、炭素数５〜１４のカルボン酸としては、ｎ‐ペンタン酸、ｎ‐ヘキサン酸、ｎ‐ヘプタン酸、ｎ‐オクタン酸、ｎ‐ノナン酸、ｎ‐デカン酸、ｎ‐ウンデカン酸、ｎ‐ドデカン酸などの直鎖カルボン酸や２‐エチルヘキサン酸、３,５,５‐トリメチルヘキサン酸などの分岐カルボン酸が挙げられる。
炭素数が４以下のアルコールあるいはカルボン酸を用いると、合成されたエステルの引火点が低くなりすぎ、また、炭素数が１５以上のアルコールあるいはカルボン酸を用いると、合成されたエステルの粘度が高くなりすぎ、冷却性能がおちる。
エステル基油の粘度は、より低いと冷却性能が良好となるが、引火点、蒸発特性等の他の特性とバランスをとって設定する必要があり、４０℃における動粘度が５〜３２mm²/sの範囲のものが好ましい。密度については、より小さなほうが熱伝熱係数が大きくなるが、エステル構造の範囲内であれば、それほど大きな差とはならない。

二塩基酸エステルを合成する際、アルコールのうち６０重量％以上を直鎖アルコールに、ポリオールエステルを合成する際、カルボン酸のうち６０重量％以上を直鎖カルボン酸にすることにより基油であるエステルが生分解性となり、より好ましい特性となる。なお、この生分解性は、ＡＳＴＭＤ５８６４に規定された方法により測定される。
上記エステルは基油の主成分として含まれておれば良く、本発明の基油としては、上記エステルに加えて鉱油、オレフィン重合体等の炭化水素系油や、上記エステル以外のエステルやエーテル等の酸素含有合成油を用いても良い。本発明の組成物中に上記エステルが、６０質量％以上、特には９０質量％以上含まれていることが好ましい。

添加剤としてはアミン化合物あるいはフェノール化合物が電動モータ油の熱酸化安定性の面から必須であり、その添加量は組成物全量基準で０.０１〜３.０重量％、好ましくは０.１〜１.０重量％である。０.０１重量％未満であると安定性向上の効果が小さく、３.０重量％を超えると添加剤自体がスラッジ化しやすくなる。
アミン化合物としては、芳香族アミン、具体的には、フェニル‐α‐ナフチルアミン、Ｎ,Ｎ‐ジ（２‐ナフチル）‐ｐ‐フェニレンジアミン、ジオクチルジフェニルアミン等が挙げられる。
フェノール化合物としては、２,６‐ジ‐ターシャリーブチルフェノール、２,６‐ジ‐ターシャリ‐ブチル‐Ｐ‐クレゾール、４,４‐メチレン‐ビス‐（２,６‐ジ‐ターシャリーブチル‐Ｐ‐クレゾール）など三級アルキル置換のフェノール化合物が代表的に用いられる。
エステル基油の熱酸化安定性をより高めるためには、アミン化合物のほうが好ましい。

さらにエステルの弱点である加水分解に対する耐性を高めるために、カルボジイミド化合物及び／又はエポキシ化合物を組成物全量基準で、０.０１〜５.０重量％添加することが好ましく、０.１〜３.０重量％がより好ましく、０.２〜２.０重量％がさらに好ましい。添加量が０.０１重量％未満だと加水分解抑制の効果がなく、５.０重量％を超えると添加剤自体がスラッジ化しやすくなる。

カルボジイミド化合物は、Ｒ'−Ｎ＝Ｃ＝Ｎ−Ｒ"の一般式で表される。ここで、Ｒ'、Ｒ"は炭化水素基または窒素、酸素を含有する炭化水素基であり、同一でも異なっていてもよい。これらの炭化水素基にはベンゼン環が含まれていることが好ましく、ジフェニルカルボジイミド、ジ（アルキルフェニル）カルボジイミドまたはビス（アルキルフェニル）カルボジイミドが好ましく用いられる。ビス（アルキルフェニル）カルボジイミドとしては、具体的には、ジトリルカルボジイミド、ビス（イソプロピルフェニル）カルボジイミド、ビス（ジイソプロピルフェニル）カルボジイミド、ビス（トリイソプロピルフェニル）カルボジイミド、ビス（ブチルフェニル）カルボジイミド、ビス（ジブチルフェニル）カルボジイミド、ビス（ノニルフェニル）カルボジイミド等を挙げることができる。比較的低い温度で加水分解抑制の効果を発揮することができるので、エポキシ化合物よりもカルボジイミド化合物が好ましい。

エポキシ化合物としては、フェニルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエステル、炭素数５〜１８のアルキルグリシジルエーテル、同アルキルグリシジルエステル等を挙げることができる。
具体的には２‐エチルヘキシルグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、t‐ブチルフェニルグリシジルエーテルなどのグリシジルエーテル類や、アジピン酸グリシジルエステル、２‐エチルヘキサン酸グリシジルエステル、イソノナン酸グリシジルエステル、ネオデカン酸グリシジルエステルなどのグリシジルエステル類や、エポキシ化ステアリン酸メチル等のエポキシ化脂肪酸モノエステル類や、エポキシ化大豆油などのエポキシ化植物油が挙げられる。好ましいエポキシ化合物は、次の一般式化１、化２で示されるグリシジルエーテルまたは化３で示されるグリシジルエステルであり、特にはグリシジルエステルが好ましい。

上記式中R₁は炭素数２から１５までの直鎖あるいは分岐のアルキル基、または炭素数６から１５までのフェニル基またはアルキルフェニル基を示す。

上記式中、R₂は炭素数１から１２までの直鎖、あるいは分岐のアルキレン基を示す。

上記式中、R₃は炭素数４から１４までの直鎖あるいは分岐のアルキル基、または炭素数６から１５までのフェニル基またはアルキルフェニル基を示す。

電動モータ油は兼用油として変速機油としても用いられることがあることから、その場合は油の特性として潤滑性も求められる。エステルに極性基があることから、エステル基油は鉱油と較べると、はるかに潤滑性が良好であるが、添加剤によりさらに潤滑性を高めることが好ましい。この場合の添加剤として、リン酸エステルが挙げられ、その添加量は組成物全量基準で、０.１〜５.０重量％が好ましく、０.３〜３.０重量％がより好ましく、０.５〜３.０重量％がさらに好ましい。添加量が０.１重量％未満では潤滑性向上の効果がなく、５.０重量％以上添加すると油の熱酸化安定性が低下する。リン酸エステルとしては、トリフェニルフォスフェート、トリクレジルフォスフェート等の炭素数７〜１０のアルキルフェニル基を有するトリアルキルフェニルフォスフェート、炭素数５〜１８のアルキル基を有するトリアルキルフォスフェート等を例示することができる。

また、上記添加剤以外に硫黄化合物等の極圧剤や一般的な摩耗防止剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、清浄分散剤、消泡剤等の添加剤を単独で、または複数種類、組み合わせて添加することもできる。なお、基油がエステルであることから加水分解反応の触媒となる、酸価、塩基価の高い添加剤の使用は避けることが望ましい。

以上のような電動モータ油組成物は、兼用油として変速機にも使用でき、熱酸化安定性が良好なことから信頼性が高く、特性のバランスがとれ、安全性も高く、有用なものである。また、構造によっては生分解性に優れ、環境に優しい油となる。
本発明の電動モータ油は、電動モータ油の潤滑油として用いることができるが、特には、電動モータ油と、変速機油などのギア油との兼用油として好ましく用いられる。この兼用油は、変速機と電動モータのそれぞれに用いることもできるが、特に、変速機と電動モータが同一の潤滑システムにより潤滑される場合に好ましく用いられる。

以下、実施例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら制限されるものではない。

表１に実施例として用いた供試油を示した。供試油１〜３は、アジピン酸又はセバシン酸と２‐エチルヘキサノール又は３,５,５‐トリメチルヘキサノールとを表１に示したモル％の割合で二塩基酸エステルを合成し、これに添加剤を配合したものであり、供試油４〜７は、ネオペンチルグリコール又はトリメチロールプロパンとｎ‐ペンタン酸、ｎ‐ヘプタン酸、ｎ‐デカン酸、２‐エチルヘキサン酸、３,５,５‐トリメチルヘキサン酸とを表１に示したモル％の割合でポリオールエステルを合成し、これに添加剤を配合したものである。いずれのエステルも水酸基価が１０mgKOH/g以下になるように合成、調製した。
表２には実施例である供試油及び比較例の特性の評価結果を示した。比較例１は市販の絶縁油である「JOMO 2号トランス」（（株）ジャパンエナジー製）、比較例２は市販のSP系（硫黄、リン添加）ギヤ油である「JOMOギヤー5、80W-90」（（株）ジャパンエナジー製）、比較例３は市販のＡＴＦ（オートトランスミッションフルード）である「JOMO ATFスペシャル」（（株）ジャパンエナジー製）を用いた。

表２に示した各性状は、次に示す方法により測定されたものである。
（１）動粘度：ＪＩＳＫ２２８３に規定された方法により、４０℃で測定。
（２）引火点：ＪＩＳＫ２２６５に規定された方法で測定。
（３）流動点：ＪＩＳＫ２２６９に規定された方法で測定。
（４）全酸価：ＪＩＳＫ２５１４に規定された方法で測定。
（５）体積抵抗率：ＪＩＳＣ２１０１に規定された方法で測定。
（６）酸化安定度試験：ＪＩＳＣ２１０１に規定された方法（１２０℃、７５時間）により評価。
（７）シェル四球摩耗試験：ＡＳＴＭＤ４１７２に準拠し、回転数１２００rpm、荷重４０kgf、試験時間１hrにて、室温（油温）における鋼球の摩耗痕径を測定することにより評価。
（８）生分解性：ＡＳＴＭＤ５８６４に規定された方法で測定。

表２から明らかなように、本発明の電動モータ油の実施例（供試油１〜７）は熱酸化安定性に優れ、安全面から引火点が高く、電気絶縁性である体積抵抗率も高く、潤滑性も良好であり特性のバランスがとれている。また、特定の構造のものは生分解性（６０％以上）であり、環境に優しいと言える。
一方、比較例１は電気絶縁性は良好なものの、自動車用としては引火点が低く、安全面で問題がある。また、熱酸化安定性が不充分であり、潤滑性が劣る。比較例２、３は潤滑性は良好なものの、電気絶縁性が低く、熱酸化安定性も不充分である。

本発明の電動モータ油は、電動モータ油の潤滑油として用いることができるが、特には、電動モータ油と、変速機油などのギア油との兼用油として用いることができる。この兼用油は、変速機と電動モータのそれぞれに用いることもできるが、特に、変速機と電動モータが同一の潤滑システムにより潤滑される場合に特に有用である。

Claims

アジピン酸及び／又はセバシン酸と炭素数５〜１４のアルコールから合成されるエステル、及び／又はネオペンチルグリコール及び／又はトリメチロールプロパンと炭素数５〜１４のカルボン酸から合成されるエステルのうち、水酸基価が５０mgKOH/g以下、全酸価が２mgKOH/g以下、引火点が１５０℃以上である１種以上のエステルを基油とし、アミン化合物及び／又はフェノール化合物を組成物全量基準で０.０１〜３.０重量％添加した電動モータ油組成物。
カルボジイミド化合物及び又はエポキシ化合物を組成物全量基準で０.０１〜５.０重量％添加した請求項１に記載の電動モータ油組成物。
アジピン酸及び／又はセバシン酸と炭素数５〜１４のアルコールから合成され、前記アルコールの６０重量％以上が直鎖アルコールであるエステル、及び／又はネオペンチルグリコール及び／又はトリメチロールプロパンと炭素数５〜１４のカルボン酸から合成され、そのカルボン酸の６０重量％以上が直鎖カルボン酸であるエステルの１種以上を基油とする請求項１又は２に記載の電動モータ油組成物。
リン酸エステル化合物を組成物全量基準で０.１〜５.０重量％添加した請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動モータ油組成物。