JP2012046730A - ファンクラッチ用流体組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 高温下において熱酸化安定性及びせん断安定性に優れ、長期間に亘り粘度変化の少ないファンクラッチ用流体組成物を提供する。
【解決手段】
２５℃の動粘度が１，０００〜５０，０００ｍｍ^２／ｓのジメチルシリコーンオイルからなる基油に、カルシウムスルホネートを組成物全量に対して０．０１〜５質量％含有させた組成物であって、かつ該組成物の塩基価が０．５〜２０ｍｇＫＯＨ／ｇであることを特徴とするファンクラッチ用流体組成物。
【選択図】 なし

Description

本発明は、高温下において熱酸化安定性及びせん断安定性に優れ、長期間に亘り粘度変化の少ないファンクラッチ用流体組成物に関する。

ファンクラッチは、ラジエーターを通過する空気の温度に感応して、ファンの回転を制御することにより風量を変化させてエンジン冷却系のヒートバランスを最適な状態に保つ機能を持っている。ファンクラッチのファンは、エンジンからの回転がベルトを介してファンクラッチに入力されることで回転するが、その際ファンクラッチに内封されているシリコーン油を介してファンが回転する機構になっている。ここで、使用されるシリコーン油は入力回転数とファンの出力回転数の差を調節する働きをする。

そのため、長期間安定的にトルク伝達能力を維持するにはシリコーン油の安定性の向上が望まれる。具体的には、高温下においても熱酸化安定性に優れ、長期にわたる粘度変化が少ないことが重要である。
このような状況において、シリコーン油の熱酸化安定性を向上するため、種々の試みがなされている。（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）。
近年、機器の高性能化により、シリコーン油は益々高温下にさらされる傾向にあり、より一層の熱酸化安定性が望まれている。

特開平３−１４３９９７号公報 特開平４−５９８９５号公報 特開平６−２８７５８４号公報

本発明は、高温下において熱酸化安定性に優れ、長期間に亘り粘度変化の少ないファンクラッチ用流体組成物に関する。

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、２５℃の動粘度が１，０００〜５０，０００ｍｍ^２／ｓのジメチルシリコーンオイルからなる基油に、特定量のカルシウムスルホネートを含有させた組成物であって、かつ該組成物の塩基価を０．５〜２０ｍｇＫＯＨ／ｇとすることにより、高温下における熱酸化安定性が大幅に向上し、長期間に亘り粘度変化が少なくなることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、２５℃の動粘度が１，０００〜５０，０００ｍｍ^２／ｓのジメチルシリコーンオイルからなる基油に、カルシウムスルホネートを組成物全量に対して０．０１〜５質量％含有させた組成物であって、かつ該組成物の塩基価が０．５〜２０ｍｇＫＯＨ／ｇであることを特徴とするファンクラッチ用流体組成物を提供する。

本発明のファンクラッチ用流体組成物は、高温下における熱酸化安定性に優れ、長期間に亘り粘度変化を少なくすることができる。

（１）基油
本発明に使用する基油としては、式（１）に示すジメチルシリコーンオイルである。
（ＣＨ_３）_３ＳｉＯ−〔Ｓｉ（Ｒ^１）（Ｒ^２）−Ｏ−〕_ｎ−Ｓｉ（ＣＨ_３）_３ （１）
（式中、Ｒ^１、Ｒ^２はメチル基であり、ｎは１〜２０００の整数である。）
本発明で使用するシリコーンオイルにおいては、ＪＩＳ Ｋ２２８３動粘度試験方法による２５℃における動粘度の値が、１，０００〜５０，０００ｍｍ^２／ｓが好ましく、より好ましくは２，０００〜４５，０００ｍｍ^２／ｓ、特に好ましくは３，０００〜４０，０００ｍｍ^２／ｓである。動粘度が、あまり小さすぎるとトルクの伝達効率が低くなる傾向にある。動粘度が大きすぎるとせん断安定性が低くなる傾向にある。

（２）カルシウムスルホネート
本発明で用いられるカルシウムスルホネートとしては、下記一般式（２）や一般式（３）で表されるものや、これとカルシウムの炭酸塩を炭酸ガス存在下で反応させることにより過塩基化したのものなどが挙げられる。式中、Ｒ５・Ｒ６は、水素原子又は炭素数１〜３０のアルキル基を示し、好ましくは６〜１８のアルキル基であり、それらが複数存在する場合は、それぞれ同一であっても、異なってもよい。ｎは、１〜４の整数である。

カルシウムスルホネートの塩基価は２００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であり、好ましくは３００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であり、特に好ましくは３２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上である。塩基価が２００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満では、本発明で規定する組成物の所定の塩基価とするために配合量が多くなってしまい、結果として十分に油中に分散させることができず、十分な熱酸化安定性を得ることができないおそれがある。一方、上限値は特に限定はないが、通常入手しやすいものは６００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下のものであるが、好ましくは５６０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。なお、本願における塩基価は、上記も含め全てＪＩＳ Ｋ２５０１の過塩素酸法によって測定される塩基価である。

なお、本発明で使用するカルシウムスルホネートはアルカリ土類金属型清浄剤であるが、カルシウムスルホネートに代えてマグネシウムスルホネートやバリウムスルホネートを使用した場合には油中への分散性が良好でないことなどから良好な熱酸化安定性を得ることができない。また、カルシウムフェネートやカルシウムサリシレートを使用した場合にも油中への分散性が良好でないことなどから良好な熱酸化安定性を得ることができない。

本発明においては、マグネシウムスルホネート、バリウムスルホネート、カルシウムフェネート及びカルシウムサリシレートの含有量は、できるだけ低くすることが好ましく、具体的には組成物全量に対して０．００５質量％以下にすることがより好ましく、全く含有しないことが特に好ましい。

カルシウムスルホネートの配合割合は、本発明の組成物全量に対して０．０１〜１０質量％、好ましくは０．１〜５質量％、特に好ましくは０．１〜３質量％である。配合割合が０．０１質量％未満であると熱酸化安定性の向上が望めず、１０質量％を超えて配合した場合には分散性が低下し、本来の機能を発揮できないばかりか、沈殿物によるトラブル発生の原因となるおそれもある。

また、カルシウムスルホネートは、上記配合量の範囲内であると共に、組成物の塩基価に換算して０．５〜２０ｍｇＫＯＨ／ｇとなる量が配合され、好ましくは０．５〜１０ｍｇＫＯＨ／ｇ、より好ましくは、０．７〜５ｍｇＫＯＨ／ｇ配合される。塩基価が低すぎると、所定の熱酸化安定性を保持することができなし。また高すぎると分散性が低下し、本来の機能を発揮できないばかりか、沈殿物によるトラブル発生の原因となるおそれもある。

（３）組成物の塩基価
組成物の塩基価は０．５〜２０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、より好ましくは０．５〜１０ｍｇＫＯＨ／ｇ、特に好ましくは、０．７〜５ｍｇＫＯＨ／ｇである。塩基価が低すぎると、所定の熱酸化安定性を保持することができない。また高すぎると分散性が低下し、本来の機能を発揮できないばかりか、沈殿物によるトラブル発生の原因となるおそれもある。

（４）酸化防止剤
本発明においては、酸化防止剤を含有させることが好ましい。本発明においては、所定量のカルシウムスルホネートと共に、酸化防止剤を含有させることにより、高温下における熱酸化安定性を向上させ、長期間に亘り粘度変化を少なくすることができる。
酸化防止剤としては、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などのフェノール系酸化防止剤、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アミン系酸化防止剤、シリコーン油との相溶性に優れる、例えばジルコニウム−シロキサン、芳香族アミン基を有するシロキサン等のシロキサン化合物系酸化防止剤などの各種酸化防止剤などが挙げられる。
これらのうち、アミン系酸化防止剤、シロキサン化合物系酸化防止剤が好ましく、アミン系酸化防止剤が特に好ましい。酸化防止剤は、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。
酸化防止剤の含有量は、組成物全量に対して０．０１〜３．０質量％が好ましく、０．０１〜２．０質量％がより好ましく、０．０５〜１．５質量％が特に好ましい。

（５）その他の添加剤
組成物は必要に応じて各種添加剤または固体潤滑剤を配合することもできる。
添加剤としては、例えば、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、などの分散剤、；ポリメタクリレート系、エチレンプロピレン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体の水素化物あるいはポリイソブチレン等の各種粘度指数向上剤などが挙げられる。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。
本発明においては、摩耗防止剤の含有量は、できるだけ低くすることが好ましく、具体的には組成物全量に対して０．００５質量％以下にすることがより好ましく、全く含有しないことが特に好ましい。

次に、本発明を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。
表１及び表２に、各表に示すそれぞれの基材を表中の添加量で配合し、以下の試験を実施した結果を記載した。

（熱酸化安定度試験）
試験は、１００ｃｃのガラス製シリンジに試料を３０ｃｃ封入し、これを恒温槽に静置し、２００℃で１６８時間加熱後の粘度変化を測定した。
粘度変化率（％）＝{（試験後の２５℃動粘度）−（試験前の２５℃動粘度）}÷（試験前の２５℃動粘度）
油は、熱履歴を受けることにより粘度低下を起こす傾向にあるため、この粘度変化が少ない程、熱酸化安定性に優れ、長寿命化につながる傾向にある。

（せん断安定性試験）
ＳＯＮＩＣ超音波せん断安定性試験により行った。試験条件は、５０ｍｌのガラス製ビーカーに試料４０ｍｌを入れ、この試料を振動数１０Ｈｚ、振れ幅１０μｍで１５ｈｒ超音波せん断後の粘度変化を測定した。
粘度変化率（％）＝{（試験後の２５℃動粘度）−（試験前の２５℃動粘度）}÷（試験前の２５℃動粘度）
油は、せん断を受けることによっても粘度低下を起こす傾向にあるため、熱酸化安定性試験と同様、粘度変化が少ない程、せん断安定性に優れ、長寿命化につながる傾向にある。

（分離性試験）
試料３０ｃｃを２０００Ｇで１時間、遠心分離を行い、沈殿の有無について評価した。分離性試験で沈殿が無いほうが分散性に優れ、長期間油中に安定に存在することから、長寿命化につながる傾向にある。

（エンジン駆動ファンクラッチ耐久試験）
前記実施例１と比較例１のファンクラッチ用流体組成物を用いて、実機を模擬したエンジン駆動ファンクラッチ耐久試験を行った。エンジン駆動ファンクラッチ耐久試験は、日本製の２０００ｃｃのガソリンエンジンと直径１９０ｍｍのファンクラッチを使用した。ファンクラッチに前記実施例１と比較例１のファンクラッチ用流体組成物の各試験油を別々に５０ｇ充填して、エンジンに設置し、回転数４７００ｒｐｍで、２００時間運転後の粘度変化を測定した。その試験の結果を表３に示す。

上記エンジン駆動ファンクラッチ耐久試験は、実機を模擬した試験である。すなわち、各試験油は実機と同レベルのせん断にさらされて高温に長期間さらされるため、このエンジン駆動ファンクラッチ耐久試験は前述の熱酸化安定性試験やせん断安定性試験と比較してより過酷な試験条件となっている。このような実機を模擬した過酷な条件下であっても、本発明である実施例１のファンクラッチ用流体組成物については、粘度低下はほとんど見られなかった。一方、本発明で規定するＣａスルホネートを含まない比較例１のファンクラッチ用流体組成物は、７６．１％と大きく粘度低下した。
以上のように、本発明のファンクラッチ用流体組成物は、熱酸化安定性及びせん断安定性に極めて優れている。

本発明のファンクラッチ用流体組成物は、自動車のラジエーター等の冷却用ファンの回転機構に用いることができる。

Claims (1)

1. ２５℃の動粘度が１，０００〜５０，０００ｍｍ^２／ｓのジメチルシリコーンオイルからなる基油に、カルシウムスルホネートを組成物全量に対して０．０１〜５質量％含有させた組成物であって、かつ該組成物の塩基価が０．５〜２０ｍｇＫＯＨ／ｇであることを特徴とするファンクラッチ用流体組成物。