JP2012503685A - 潤滑剤組成物 - Google Patents

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Abstract

可動部品の金属間接触を伴う装置に関連して使用するための潤滑剤組成物であって、（ａ）少なくとも１つの比較的低粘度のポリアルファオレフィンを含んでなるベースオイル；（ｂ）少なくとも１つの比較的高粘度のポリアルファオレフィンを含んでなる増粘剤；および（ｃ）少なくとも１つの潤滑剤の特性および／または該潤滑剤を用いる装置の性能を改良するために効果的な少なくとも１つの添加剤を含んでなる性能添加剤を含んでなる潤滑剤組成物。

Description

本発明は、特に自動車および機械産業におけるギア、変速機および／または車軸用途を含む、多くの用途において有用性を有する潤滑剤組成物に関する。好ましい態様において、本発明は、車軸液（特に重質車軸液）として利点を有する潤滑剤組成物を対象とする。
潤滑剤組成物、特にギアおよび車軸潤滑剤液の重要な機能は、それを組み込んだ装置の耐用年数における高い信頼性および耐久性を提供することである。エネルギー、特にガソリンおよびディーゼル燃料のコスト上昇により、潤滑剤を使用する乗り物の燃料経済性全体に役立つ潤滑剤のような能力が、ギアおよび車軸潤滑剤の選択においてますます重要になってきている。出願人は、車軸効率、特にクラス８の運搬トラックまたは職業車両などの重量用途における車軸効率を改善することにより、車両の燃料効率を改善し得ることを認識するようになった。
一般的に潤滑油、特にギアおよび車軸潤滑剤は、しばしば、商業的に成功するためには比較的多くの性能基準を満たさなければならない。例えば、商業的に成功する車軸潤滑剤は、しばしば高い酸化安定性、適合性、剪断安定性、腐食防止または腐食耐性、摩耗保護、シフト可能性および拡張ドレンを有することを求められる。これらの特性は全て、燃料効率を促進するというさらなる要求が存在する場合に、達成することがより困難となる達成することが難しい一連の性能基準を示す。
出願人は、改良潤滑剤組成物を開発し、多くの実施態様において、比較的高いレベルで多くの（好ましくは全ての）上述した基準の性能を満たす潤滑剤組成物を開発した。本明細書で使用する用語「潤滑剤組成物」は、少なくとも１つの液体機能が部品間の摩擦を抑制または低減する、部品の金属間接触を伴う用途において用いられる液体組成物を含む広い意味において用いられる。例えば、本明細書において用いる用語「潤滑剤組成物」には、ギアオイル、車軸油などが含まれる。
本発明の潤滑剤組成物は、好ましくは
（ａ）ベースオイル；（ｂ）増粘剤；および（ｃ）摩耗、すり減り、微小孔食およびそれらの組み合わせならびに他の悪影響の１つ以上を抑制する、好ましくは実質的に防止するための少なくとも１つの添加剤、を含有する。好ましい実施態様において、本発明の潤滑剤組成物は、（ａ）ポリアルファオレフィン（以下「ＰＡＯ」と称する）、好ましくは比較的低粘度のＰＡＯ、さらに好ましくは１２センチストーク（ｃＳｔ）を超えない粘度のＰＡＯ、および場合によりエステル油を含むベースオイル；（ｂ）少なくとも１つの比較的高粘度のＰＡＯ系増粘剤、好ましくは４０センチストーク（ｃＳｔ）を超える粘度の、さらに好ましくは約４０〜１０００ｃＳｔの粘度のＰＡＯ系増粘剤を含む増粘剤；および（ｃ）少なくとも１つの潤滑剤の特性および／または潤滑剤を使用する装置の性能を改善するのに効果的な、少なくとも１つの添加剤を含む性能添加剤パッケージ、を含有する。いくつかの好ましい実施態様において、性能添加剤は、硫黄化学に基づく少なくとも１つの添加剤およびリン化学に基づく少なくとも１つの添加剤を含有する。
出願人は、本発明の好ましい潤滑剤組成物が以下の有利な特性：全ての適用温度範囲における剤粘度の低下；膜厚低下；および攪拌損失低減、の１つ以上（好ましくは全て）を示すおよび／またはもたらすことを見出した。
好ましい実施態様において、本発明の潤滑剤組成物は、本発明の実施例において記載され、測定されるように、少なくとも約３％、より好ましくは少なくとも約４％、さらに好ましくは少なくとも約５％の馬力損失の低減を示す。
好ましい実施態様において、本発明の潤滑剤組成物は、本発明の実施例において記載され、測定されるように、少なくとも約２％、より好ましくは少なくとも約５％、さらに好ましくは少なくとも約７％のスンプ温度の減少を示す。
本発明は、そのような油を含んでなる車軸、ギア、変速機または駆動方式に対する全調剤重質車軸液を含む全調剤潤滑剤の製造方法および使用方法も提供する。
本発明は、少なくとも１つのベースオイル、ベースオイルに対する少なくとも１つの増粘剤、および少なくとも１つの添加剤を含んでなる潤滑剤組成物の１つの態様に関する。一般的に、本発明のこれらの成分は、各用途の特定の必要性に応じた様々な量で存在していてよいと考えられ、そのような全ての変動量は本発明の広義の範囲内にあるとみなされる。それにもかかわらず、出願人は、特定の好ましい実施態様において、本発明の潤滑剤組成物が下記の好ましい範囲の成分にしたがって調製されることを見出した。表１で示される全てのパーセンテージの値が、用語「約」により修正されることを理解されたい。
Figure 2012503685
特定の好ましい実施態様において、ベースオイルは少なくとも１つの比較的低濃度のＰＡＯおよび少なくとも１つのアジピン酸エステルを含有する。このような成分の広範囲の相対濃度が存在し得ると考えられるが、一般的に、特定の実施態様において本発明のベースオイルがＰＡＯ：エステルを約０．５〜約１２：１、より好ましくは約０．５〜約１２：１の重量比で含むことが好ましい。特定の実施態様においては、増粘剤が比較的高粘度のＰＡＯ（以下、ＨＶＰＡＯ）および、ＰＩＢ（ポリイソブチレン）、ＰＭＡ（ポリメタクリレート）、またはＯＣＰ（オレフィンコポリマー）、およびそれらの２つ以上の組み合わせからなる群から選択されるさらなる添加剤を含むことが好ましい。このような成分の広範囲の相対濃度が存在し得ると考えられるが、一般的に、特定の実施態様において本発明の増粘剤が、さらなる添加剤：ＭＮ／ＰＡＯを約０〜約４：１、より好ましくは約０．２〜約４：１の重量比で含むことが好ましい。
出願人は、本発明の特定の実施態様において、本発明の潤滑剤組成物が下記の好ましい範囲の成分にしたがって調製されることを見出した。表２で示される全てのパーセンテージの値が、用語「約」により修正されることを理解されたい。
本発明のベースオイル成分に関連して使用されるＰＡＯは、特定の特徴および／または構造において様々に変化し得るが、特定の実施態様において、ＰＡＯ成分は、約４〜約１２ｃＳｔの粘度を有するＰＡＯである。好ましい実施態様において、ＰＡＯは、４、６、８、１０、１２ｃＳｔの粘度を有するＰＡＯまたはそれらの２つ以上の組み合わせからなる群から選択される。特定の好ましい実施態様において、本発明のベースオイルに関連して使用されるＰＡＯは、２〜約３個の単位の、好ましくは１−デセンの単位を有するオリゴマー化合物を含む。
本発明の増粘剤成分に関連して使用されるＰＡＯは、特定の特徴および／または構造において様々に変化し得るが、特定の実施態様において、増粘剤のＰＡＯ成分は、約４０〜約１０００ｃＳｔ、より好ましくは約４０〜１０００ｃＳｔの粘度のＰＡＯを含み、特定の実施態様では、約４０〜約１０００ｃＳｔ、より好ましくは約４０〜１０００ｃＳｔの粘度のＰＡＯから本質的になる。好ましい実施態様において、増粘剤成分のＰＡＯ成分は、約５０単位を超える、より好ましくは７５単位を超える、さらに好ましくは１００単位を超える、好ましくは１−デセンの単位を有するポリマー化合物からなる。
Figure 2012503685
出願人は、一般的に多くの特定の化合物または化合物の組み合わせを、本明細書に記載するような各成分と関連して使用し得ると考える。任意のアジピン酸エステルに関して、アジピン酸エステルが、アジピン酸デシル、さらに好ましくはアジピン酸ジイソデシル、アゼライン酸ジイソデシルおよびアジピン酸ジトリデシルからなる群から選択される１つ以上のアジピン酸エステルを含む特定の実施態様が好ましい。
特定の好ましい実施態様において、本発明の潤滑剤組成物は表３または表４にしたがって調製される。重量％の量および各値が、用語「約」により修正されることを理解されたい。
Figure 2012503685
Figure 2012503685
本発明を説明するために以下の実施例を例示するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
平均馬力損失
比較例Ｃ１〜Ｃ５および実施例１〜４
潤滑組成物を用いる車両に影響を及ぼす燃料経済性に関連して、平均馬力損失（「ＡＨＰＬ」）は、潤滑剤組成物、特に車軸油またはギアオイルの性能を表すことのできる１つの尺度である。本発明の特定の好ましい潤滑剤組成物の相対的な性能に関する情報を得るために、車軸の入力トルク、出力トルクを測定する動力計に市販の車軸を取り付けた試験プロトコルを用いた。この試験は、いくつかの市販の潤滑剤、および本発明の好ましい実施態様の２つの調製物との比較目的で行った。種々の潤滑剤調製物の相対的性能を評価するため、比較用の平均値（該値は表の最後に示した）を定めるために、商標名ＥＭＧＡＲＤ２９８６のもと販売されている市販製品を数回試験した（行番号Ｃ１Ａ−Ｃ１Ｆに記載）。市販製品に関して行った試験結果を、表５の行番号Ｃ１−Ｃ４にわたって記載した。本発明の潤滑剤組成物に関して行った試験結果を、表５の行番号Ｅ１−Ｅ４にわたって記載した。
Figure 2012503685
表５からわかるように、Ｅ２に分類される本発明の潤滑剤組成物は、ＥＭＧＡＲＤ２８９６で確認された平均値に比べて、エネルギー効率において５．４％の相対的な改善を示した。上記の表５のＥ２として設計された調製物は、本質的に、アジピン酸ジイソデシル（ＣＡＳ＃７７０−１１−１１）（５％）、ＰＡＯ８（５６．６％）、ＰＡＯ１００（２８％）、Ａｎｇａｍｏｌ６００４Ｊ（１０％）、Ｈｉｔｅｃ５７３９（０．３％）、Ｅ−９８１７Ｕ（０．１％）からなる（全ての量は、重量％に基づき記載される）。また、表５からわかるように、Ｅ３に分類される本発明の潤滑剤組成物は、ＥＭＧＡＲＤ２８９６で確認された平均値に比べて、エネルギー効率において３．７％の相対的な改善を示した。上記の表５のＥ３として設計された調製物は、本質的に、アジピン酸ジイソデシル（ＣＡＳ＃７７０−３９−１）（５％）、ＰＡＯ８（５６．６％）、ＰＡＯ１００（１３％）、インドールＨ−１５００ＳＰＡ（１３％）、Ａｎｇａｍｏｌ６００４Ｊ（１０％）、Ｈｉｔｅｃ５７３９（０．３％）、Ｅ−９８１７Ｕ（０．１％）からなる（全ての量は、重量％に基づき記載される）。最後に、Ｅ４に分類される本発明の潤滑剤組成物は、ＥＭＧＡＲＤ２８９６で確認された平均値に比べて、エネルギー効率において４．３％の相対的な改善を示した。上記の表５のＥ４として設計された調製物は、本質的に、アジピン酸ジイソデシル（ＣＡＳ＃７７０−４２−１）（５％）、ＰＡＯ８（５１．６％）、ＰＡＯ１００（３３％）、Ａｎｇａｍｏｌ６００４Ｊ（１０％）、Ｈｉｔｅｃ５７３９（０．３％）、Ｅ−９８１７Ｕ（０．１％）からなる（全ての量は、重量％に基づき記載される）。
物性
比較例Ｃ１、Ｃ５、Ｃ６およびＣ７ならびに実施例１および２
少なくとも特定の適用におけるいくつかの特性は、潤滑剤組成物の有効性に関連すると考えられる。本発明の特定の好ましい潤滑剤のいくつかの市販の潤滑剤に対する相対的性能に関する情報を得るためにいくつかの試験を行った。市販製品に関して比較目的で行った試験結果を、欄見出しＥｍｇａｒｄ４２０９、Ｅｍｇａｒｄ２９８６、Ｃｏｍｐ ＱおよびＣｏｍｐ Ｓのもと下記の表６に記載した。本発明の２つの潤滑剤組成物に関して行った試験結果は、表５のＥ１およびＥ２に記載されたものと同処方に基づくが、表６においては、それぞれＣｏｇｎｉｓ＃２およびＣｏｇｎｉｓ＃３の行見出しで記載した。
表６において報告される結果に基づけば、本発明の潤滑剤組成物は、市販の車軸潤滑剤によるものと比較して優れた剪断安定性および低温特性を示すことがわかった。
腐食および耐摩耗特性
比較例Ｃ１、Ｃ５、Ｃ６およびＣ７ならびに実施例１および２
少なくとも特定の適用におけるいくつかの特性は、潤滑剤組成物の防食能力および耐摩耗能力に関連すると考えられる。本発明の特定の好ましい潤滑剤のいくつかの市販の潤滑剤に対する相対的性能に関する情報を得るためにいくつかの試験を行った。市販製品に関して比較目的で行った試験結果を、欄見出しＥｍｇａｒｄ４２０９、Ｅｍｇａｒｄ２９８６、Ｃｏｍｐ ＱおよびＣｏｍｐ Ｓのもと下記の表７に記載した。本発明の２つの潤滑剤組成物に関して行った試験結果は、表５のＥ１およびＥ２に記載されたものと同処方に基づくが、表７においては、それぞれＣｏｇｎｉｓ＃２およびＣｏｇｎｉｓ＃３の行見出しで記載した。
表７において報告される結果に基づけば、本発明の潤滑剤組成物は、優れた腐食耐性および耐摩耗性を示すことがわかった。
安定性
比較例Ｃ１、Ｃ５、Ｃ６およびＣ７ならびに実施例１および２
少なくとも特定の適用におけるいくつかの特性は、使用状況における潤滑剤組成物の安定性に関連すると考えられる。本発明の特定の好ましい潤滑剤のいくつかの市販の潤滑剤に対する相対的性能に関する情報を得るためにいくつかの試験を行った。市販製品に関して比較目的で行った試験結果を、欄見出しＥｍｇａｒｄ４２０９、Ｅｍｇａｒｄ２９８６、Ｃｏｍｐ ＱおよびＣｏｍｐ Ｓのもと下記の表８に記載した。本発明の２つの潤滑剤組成物に関して行った試験結果は、表５のＥ１およびＥ２に記載されたものと同処方に基づくが、表８においては、それぞれＣｏｇｎｉｓ＃２およびＣｏｇｎｉｓ＃３の行見出しで記載した。
表８において報告される結果に基づけば、本発明の潤滑剤組成物は、優れた安定性を示すことがわかった。
スラッジ制御
比較例Ｃ１、Ｃ５、Ｃ６およびＣ７ならびに実施例１および２
少なくとも特定の適用におけるいくつかの特性は、使用環境におけるスラッジ形成および／またはスラッジ構築の制御に良い影響をもたらすための潤滑剤組成物の能力に関連すると考えられる。本発明の特定の好ましい潤滑剤のいくつかの市販の潤滑剤に対する相対的性能に関する情報を得るためにいくつかの試験を行った。市販製品に関して比較目的で行った試験結果を、欄見出しＥｍｇａｒｄ４２０９、Ｅｍｇａｒｄ２９８６、Ｃｏｍｐ ＱおよびＣｏｍｐ Ｓのもと下記の表９に記載した。本発明の２つの潤滑剤組成物に関して行った試験結果は、表５のＥ１およびＥ２に記載されたものと同処方に基づくが、表９においては、それぞれＣｏｇｎｉｓ＃２およびＣｏｇｎｉｓ＃３の行見出しで記載した。
表９において報告される結果に基づけば、本発明の潤滑剤組成物は、優れたスラッジ制御を示すことがわかった。
摩耗制御
比較例Ｃ１、Ｃ５、Ｃ６およびＣ７ならびに実施例１および２
少なくとも特定の適用におけるいくつかの特性は、使用環境において接触する可動金属部品の摩耗率を抑制または低減するための潤滑剤組成物の能力に関連すると考えられる。本発明の特定の好ましい潤滑剤のいくつかの市販の潤滑剤に対する相対的性能に関する情報を得るためにいくつかの試験を行った。市販製品に関して比較目的で行った試験結果を、欄見出しＥｍｇａｒｄ４２０９、Ｅｍｇａｒｄ２９８６、Ｃｏｍｐ ＱおよびＣｏｍｐ Ｓのもと下記の表１０に記載した。本発明の２つの潤滑剤組成物に関して行った試験結果は、表５のＥ１およびＥ２に記載されたものと同処方に基づくが、表１０においては、それぞれＣｏｇｎｉｓ＃２およびＣｏｇｎｉｓ＃３の行見出しで記載した。
表１０において報告される結果に基づけば、本発明の潤滑剤組成物は、優れた耐摩耗特性を示すことがわかった。
摩擦特性
比較例Ｃ１、Ｃ５、Ｃ６およびＣ７ならびに実施例１および２
潤滑剤組成物の摩擦特性は、一般的に、使用環境において優れた性能を示すための潤滑剤組成物の能力に関連すると考えられる。本発明の特定の好ましい潤滑剤のいくつかの市販の潤滑剤に対する相対的性能に関する情報を得るためにいくつかの試験を行った。市販製品に関して比較目的で行った試験結果を、欄見出しＥｍｇａｒｄ４２０９、Ｅｍｇａｒｄ２９８６、Ｃｏｍｐ ＱおよびＣｏｍｐ Ｓのもと下記の表１１に記載した。本発明の２つの潤滑剤組成物に関して行った試験結果は、表５のＥ１およびＥ２に記載されたものと同処方に基づくが、表１１においては、それぞれＣｏｇｎｉｓ＃２およびＣｏｇｎｉｓ＃３の行見出しで記載した。
潤滑剤の摩擦特性を試験する１つの方法は、１９．０５ｍｍ（３／４インチ）の鋼球および４６ｍｍ径鋼盤を利用することである。鋼球を鋼盤の表面に載せ、混ぜ合わさった回転／滑り接触を作り出すために球と盤をそれぞれ動かす。追加センサーは、適用荷重、潤滑剤温度および（場合により）被験物間の電気接触抵抗および被験物間の相対的摩耗を測定する。そのような試験装置の概略図を以下に示す。
Figure 2012503685
１〜１０００ｎｍ（＋１−１ｎｍ）の膜厚、０．０１０〜１．０ｍ／秒の速度、１００Ｎの荷重、５０％の滑り／回転比（ＳＳＲ）、約３．０ＧＰａの接触圧、４０〜１００℃の範囲の温度、１００〜約２４０Ｖの動力供給、５０Ｋｇの総重量および寸法（Ｗ×Ｈ×Ｄ）５０×５０×３０ｃｍを用いる、このような装置を本発明の潤滑剤組成物を試験するために使用する。この試験結果は、下記の表１１に示すように、本発明の好ましい態様による潤滑剤組成物が、他の市販の潤滑剤組成物と比べて非常に優れた低摩擦係数を生じることを示す。
けん引特性
比較例Ｃ１、Ｃ５、Ｃ６およびＣ７ならびに実施例１および２
多くの事例において流体のけん引特性は、使用環境において優れた性能を示すための潤滑剤組成物の能力に関連すると考えられる。本発明の特定の好ましい潤滑剤のいくつかの市販の潤滑剤に対する相対的性能に関する情報を得るためにいくつかの試験を行った。市販製品に関して比較目的で行った試験結果を、欄見出しＥｍｇａｒｄ４２０９、Ｅｍｇａｒｄ２９８６、Ｃｏｍｐ ＱおよびＣｏｍｐ Ｓのもと下記の表１２に記載した。本発明の２つの潤滑剤組成物に関して行った試験結果は、表５のＥ１およびＥ２に記載されたものと同処方に基づくが、表１２においては、それぞれＣｏｇｎｉｓ＃２およびＣｏｇｎｉｓ＃３の行見出しで記載した。
潤滑剤組成物のけん引特性を試験するための１つの方法は、搭載する球またはローラーより大きな半径を有する透明なリングに搭載された少なくとも１つの球またはローラーを有する装置を利用して、弾性流体潤滑（ＥＨＬ）膜のけん引特性を測定することである。試験する潤滑剤を、回転するローラーとアレイ（arraying）の間に置き、それにより球とアレイが接触するＥＨＬ膜を形成する。各表面間の異なる量の相対的な滑り運動を得るため、ローラーとアレイの回転速度を制御する。表面と得られる膜との間の接点を、潤滑する膜厚の光学的測定を可能にする透明リングを用いて観測する。接触で生じるけん引力も測定した。そのような試験装置の概略図を以下に示す。
Figure 2012503685
１〜１０００ｎｍ（＋／−１ｎｍ）の膜厚、０．０１０〜３．５ｍ／秒の速度、５０Ｎの荷重、５０％の滑り／回転比（ＳＳＲ）、約３．０ＧＰａの接触圧、４０〜１００℃の範囲の温度、１００〜約２４０Ｖの動力供給、５０Ｋｇの総重量および寸法（Ｗ×Ｈ×Ｄ）５０×５０×３０ｃｍを用いて、このような装置を本発明の潤滑剤組成物を試験するために使用する。この試験結果は、下記の表１２に示すように、本発明の好ましい態様による潤滑剤組成物が、他の市販の潤滑剤組成物と比べて満足できる膜厚（特に４０℃の温度で）を生じることを示す。
シール適合性
比較例Ｃ１、Ｃ５、Ｃ６およびＣ７ならびに実施例１および２
少なくとも特定の適用において重要であると考えられる潤滑剤組成物の１つの特性は、使用環境における系中の潤滑剤と非金属部品との適合性（特にシール、ガスケット等を含む）である。シール適合性に関して本発明の特定の好ましい潤滑剤のいくつかの市販の潤滑剤に対する相対的性能に関する情報を得るためにいくつかの試験を行った。市販製品に関して比較目的で行った試験結果を、欄見出しＥｍｇａｒｄ４２０９、Ｅｍｇａｒｄ２９８６、Ｃｏｍｐ ＱおよびＣｏｍｐ Ｓのもと下記の表１３に記載した。本発明の２つの潤滑剤組成物に関して行った試験結果は、表５のＥ１およびＥ２に記載されたものと同処方に基づくが、表１３においては、それぞれＣｏｇｎｉｓ＃２およびＣｏｇｎｉｓ＃３の行見出しで記載した。
表１３および関連するグラフにおいて報告される結果に基づけば、本発明の潤滑剤組成物が、本発明の潤滑剤組成物を含むことが望まれる系や装置に関して用いられるシール、ガスケット等の優れた適合性を示すこと、または示すことが期待されることがわかった。
Figure 2012503685
Figure 2012503685
Figure 2012503685
Figure 2012503685
Figure 2012503685
Figure 2012503685
Figure 2012503685
Figure 2012503685

Claims (5)

  1. 可動部品の金属間接触を伴う装置に関連して使用するための潤滑剤組成物であって、
    （ａ）少なくとも１つの比較的低粘度のポリアルファオレフィンを含んでなるベースオイル；
    （ｂ）少なくとも１つの比較的高粘度のポリアルファオレフィンを含んでなる増粘剤；および
    （ｃ）少なくとも１つの潤滑剤の特性および／または該潤滑剤を用いる装置の性能を改良するために効果的な少なくとも１つの添加剤を含んでなる性能添加剤
    を含んでなる潤滑剤組成物。
  2. ベースオイルが、約１２センチストーク（ｃＳｔ）より低い粘度を有する少なくとも１つのＰＡＯを含有する請求項１に記載の潤滑剤組成物。
  3. ベースオイルが、さらにエステル油を含有する請求項１に記載の潤滑剤組成物。
  4. 増粘剤が、約４０センチストーク（ｃＳｔ）より高い粘度を有するＰＡＯを含有する請求項１に記載の潤滑剤組成物。
  5. 増粘剤が、約４０センチストーク（ｃＳｔ）より高い粘度を有するＰＡＯを含有する請求項２に記載の潤滑剤組成物。
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