JP2014019762A - 潤滑油組成物及びそれを用いた自動車用変速機油 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記の(A)〜(C)成分を含有する潤滑油組成物である。
(A)分子中にエーテル結合を有する40℃の動粘度が10mm2/s未満の化合物であって、該化合物を構成する酸素原子数及び炭素原子数の比(O/C比)と前記化合物の40℃の動粘度(mm2/s)とが下記の式(1)
40℃の動粘度 ≦ 12−〔(O/C比)×30〕 ・・・・(1)
を満足する低粘度合成油
(B)100℃の動粘度が40mm2/s以上の炭化水素系合成油であって、α−オレフィンオリゴマー又はその水素化物及びエチレン−プロピレンの共重合オリゴマーから選ばれる1種又は2種以上の高粘度合成油
(C)重量平均分子量50000以下のポリメタクリレート
【選択図】なし
Description
しかしながら、潤滑油を過度に低粘度化すると、高温において摺動部分における油膜の形成が困難になるため、摩擦が増大したり異常な摩耗が発生することがある。
そこで、高温時の油膜形成と常用温度域またはそれ以下の温度域でのエネルギー損失の低減を両立するためには、高温時の粘度を高く維持したまま、常用温度域またはそれ以下の低温時の粘度を下げることが有効と考えられる。このことは、温度変化に対する潤滑油の粘度変化を極度に小さくすること、すなわち極度に高粘度指数化(高VI化)した潤滑油の必要性を示している。
また、単に通常用いられる高分子ポリマーを粘度指数向上剤として潤滑油組成物に含有させた場合、動機関内で高分子ポリマーが機械的なせん断応力を受け、その分子構造の一部が切断されるため、時間とともに粘度と粘度指数が低下してしまう。すなわち、せん断安定性を低下させることなく、粘度指数を向上させることは容易なことではない。
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、低粘度かつ極めて粘度指数が高く、さらにはせん断安定性に優れる潤滑油組成物、及びそれを用いた自動車用変速基油を提供することを目的とする。
1.下記の(A)〜(C)成分を含有する潤滑油組成物。
(A)分子中にエーテル結合を有する40℃の動粘度が10mm2/s未満の化合物であって、該化合物を構成する酸素原子数及び炭素原子数の比(O/C比)と前記化合物の40℃の動粘度(mm2/s)とが下記の式(1)
40℃の動粘度 ≦ 12−〔(O/C比)×30〕 ・・・・(1)
を満足する低粘度合成油
(B)100℃の動粘度が40mm2/s以上の炭化水素系合成油であって、α−オレフィンオリゴマー、α−オレフィンオリゴマーの水素化物及びエチレン−プロピレンの共重合オリゴマーから選ばれる1種又は2種以上の高粘度合成油
(C)重量平均分子量50000以下のポリメタクリレート
(a−1)ジ(又はトリ)エチレングリコールのジアルキルエーテル
(但し、ジアルキルエーテルの2つのアルキル基は、同一でも異なってもよい。)
(a−2)一方の片末端がアルキルエーテル、他方の片末端がアルキルエステルであるジ(又はトリ)エチレングリコール
(a−3)飽和又は不飽和脂肪酸のアルコキシアルキルエステル
3.前記(B)成分が、100℃の動粘度が100〜1000mm2/sの、α−オレフィンオリゴマー及び/又はα−オレフィンオリゴマーの水素化物である上記1〜4のいずれかに記載の潤滑油組成物、
4.前記(B)成分が、メタロセン触媒を用いて得られたα−オレフィンオリゴマー及び/又は当該α−オレフィンオリゴマーの水素化物である上記1〜5のいずれかに記載の潤滑油組成物、
6.前記(A)成分、(B)成分および(C)成分の合計に占める、(A)成分の割合が5〜80質量%、(B)成分の割合が10〜80質量%である上記1又は2に記載の潤滑油組成物、
7.前記潤滑油組成物の100℃の動粘度が3mm2/s以上である上記1〜6のいずれかに記載の潤滑油組成物、
8.前記潤滑油組成物の粘度指数が250以上である上記1〜7のいずれかに記載の潤滑油組成物
10.上記1から9のいずれかに記載の潤滑油組成物からなる自動車用変速機油
本発明のA成分である低粘度合成油は、分子中にエーテル結合を有する化合物であることを要する。当該分子中にエーテル結合を有する化合物は、エーテル結合を分子中に少なくとも1つ有すればよく、2つ又はそれ以上有していてもよい。分子中の好ましいエーテル結合の数は、1〜6であり、より好ましくは1〜4、さらに好ましくは3〜4である。
また、本発明の分子中にエーテル結合を有する化合物は、さらにそれ以外の結合、例えばエステル結合を有していても良い。エステル結合を有する化合物は、引火点を上げることができる点で好適である。
なお、A成分の40℃における動粘度の下限は、特に制限はないが、潤滑油組成物の蒸発損失を防止するなどの観点から、1mm2/s以上であることが好ましく、1.5mm2/s以上であることがより好ましい。
40℃の動粘度 ≦ 12−〔(O/C比)×30〕 ・・・・(1)
を満たす低粘度合成油であることを要する。
エーテル結合を有する化合物の酸素原子数が炭素原子数より相対的に多い場合、分子の極性が高くなって粘度指数が向上する傾向がある一方、溶解性が悪化する傾向がある。
上記式(1)を満たすようにO/C比を調整したエーテル結合を有する化合物であれば、良好な溶解性を示すとともに、低粘度で粘度指数を良好にすることができる。なお、当該効果をより良好なものとするためには、上記式(1)の右辺の上限値を8.5とすることが好ましい。
(a−1)ジ(又はトリ)エチレングリコールのジアルキルエーテル
(但し、ジアルキルエーテルの2つのアルキル基は、同一でも異なってもよい。)
(a−2)一方の片末端がアルキルエーテルであり、他方の片末端がアルキルエステルであるジ(又はトリ)エチレングリコール
(a−3)飽和又は不飽和脂肪酸のアルコキシアルキルエステル
例えば、アルキルエーテルとしては、エチルエーテル、プロピルエーテル、ブチルエーテル、ヘキシエーテル、ヘキシルブチルエーテル等が挙げられ、また、これらのエーテル基としては、モノエーテル、ジエーテル、トリエーテル等が挙げられる。その中でもジブチルエーテルが好ましい。アルキルエステルとしては、デカン酸エステル、オクタン酸エステル、ノナン酸エステル等が挙げられ、その中でもオクタン酸エステルが好ましい。飽和又は不飽和脂肪酸のアルコキシアルキルエステルとしては、パルミトレイン酸ブトキシエチルエステル、オレイン酸ブトキシエチルエステル、エライジン酸ブトキシエチルエステル等が挙げられ、その中でもオレイン酸ブトキシエチルエステルが好ましい。
本発明では、B成分として、100℃の動粘度が40mm2/s以上の炭化水素系合成油を用いる。
100℃の動粘度が40mm2/s未満では、充分な粘度指数を有する潤滑組成物を得られない。従って、B成分の100℃の動粘度は、50mm2/s以上であることが好ましく、80mm2/s以上であることがより好ましく、100mm2/s以上であることがさらに好ましい。
また、100℃の動粘度の上限については、特に制限はないが、せん断安定性の低下を防止する観点から1000mm2/s以下であることが好ましく、500mm2/s以下であることがより好ましく、350mm2/s以下であることがさらに好ましい。
α−オレフィンオリゴマー又はα−オレフィンオリゴマーの水素化物の原料としては、いずれも直鎖状であっても分岐を有するものであってもよく、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセンから選ばれる炭素数8〜12のα−オレフィンの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、原料として1−デセンを用いて得られるα−オレフィンオリゴマー及び/又は当該α−オレフィンオリゴマーの水素化物が好適に用いられる。
これらの中でも、メタロセン触媒を用いて得られるα−オレフィンオリゴマー、及びそれをさらに水素化して得られる水素化α−オレフィンオリゴマーが、粘度指数が高いなどの点で、より好ましい。
メタロセン錯体における周期表第4族元素としては、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムが用いられ、特にジルコニウムが好ましい。また、共役炭素5員環を有する錯体は、置換又は無置換のシクロペンタジエニル配位子を有する錯体が一般に用いられる。
好適なメタロセン錯体の例としては、ビス(n−オクタデシルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(トリメチルシリルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ビス(テトラヒドロインデニル)ジルコニウムジクロリド、ビス[(t−ブチルジメチルシリル)シクロペンタジエニル]ジルコニウムジクロリド、ビス(ジ−t−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、(エチリデン−ビスインデニル)ジルコニウムジクロリド、ビスシクロペンタジエニルジルコニウムジクロリド、エチリデンビス(テトラヒドロインデニル)ジルコニウムジクロリド及びビス[3,3(2−メチル−ベンズインデニル)]ジメチルシランジイルジルコニウムジクロリドなどが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明では、C成分として、重量平均分子量50000以下のポリメタクリレートを用いる。上述したA成分及びB成分に加え、C成分を用いることにより、低粘度で、かつ極めて粘度指数が高く、さらにせん断安定性に優れる潤滑油組成物とすることができる。
一方、重量平均分子量が50000を超えるポリメタクリレートを用いた場合には、粘度指数を向上できるものの、せん断安定性を良好にすることはできない。また、粘度指数向上剤として一般的であるオレフィンコポリマーを用いた場合には、十分な粘度指数の向上が得られない。
ポリメタクリレートの重量平均分子量は、50000以下であることが好ましく、40000以下であることがより好ましい。
なお、重量平均分子量は、例えば、サイズ排除クロマトグラフィーを利用して測定することができる。当該手法を用いたものとしては、島津製作所社製のProminence GPCシステムが挙げられる。
本発明の潤滑油組成物においては、A成分、B成分及びC成分を含む組成物に、さらにD成分として潤滑油添加剤を配合することができる。
(D)成分の潤滑油添加剤としては、(d−1)酸化防止剤、(d−2)極圧剤もしくは摩耗防止剤、(d−3)分散剤、(d−4)金属系清浄剤及び(d−5)その他の潤滑油添加剤、などが挙げられ、これらの中から選ばれる1種又は2種以上の潤滑油添加剤を配合することが好ましい。
アミン系酸化防止剤としては、例えば、4,4’−ジブチルジフェニルアミン、4,4’−ジオクチルジフェニルアミン、4,4’−ジノニルジフェニルアミンなどのジアルキル(アルキル基の炭素数1〜20)ジフェニルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、オクチルフェニル−α−ナフチルアミン、ノニルフェニル−α−ナフチルアミンなどのナフチルアミンなどが挙げられる。
硫黄系極圧剤としては、硫化油脂、硫化脂肪酸、硫化エステル、硫化オレフィン、ジヒドロカルビルポリサルファイド、チアジアゾール化合物、アルキルチオカルバモイル化合物、チオカーバメート化合物、チオテルペン化合物、ジアルキルチオジプロピオネート化合物などを挙げることができる。
リン系摩耗防止剤としては、リン酸エステル、酸性リン酸エステル、亜リン酸エステル、酸性亜リン酸エステルなどのリン酸エステル類、これらのリン酸エステル類のアミン塩が挙げられる。
これら極圧剤もしくは摩耗防止剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その配合量は、潤滑油組成物全量基準で、通常0.01〜10質量%、好ましくは0.05〜5質量%の範囲で選定される。
具体的には、例えば、平均分子量1000〜3500のアルケニル基置換アルケニルコハク酸イミド及びそのホウ素化物、ベンジルアミン、アルキルポリアミン、アルケニルコハク酸エステルが挙げられる。
これらの分散剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その配合量は、潤滑油組成物全量基準で、通常0.05〜10質量%、好ましくは0.1〜5質量%の範囲で選定される。
これらの金属系清浄剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。その配合量は、潤滑油組成物全量基準で、通常0.05〜30質量%、好ましくは0.1〜10質量%の範囲で選定される。
本発明の潤滑油組成物は、本発明の目的に反しない範囲で、上記以外の成分として潤滑油基油を配合することができる。
前記潤滑油基油としては、100℃における動粘度が10mm2/s以下の鉱油及びα−オレフィンオリゴマー、ポリブテン、ポリオールエステルなど合成油を挙げることができる。その配合量は、潤滑油組成物基準で30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましい。
本発明の潤滑油組成物は、上記のとおり、A成分、B成分及びC成分を必須成分とし、必要に応じてD成分やその他成分を含有する組成物である。
潤滑油組成物は、粘度指数が250以上であることが好ましく、280以上であることがより好ましく、300以上がさらに好ましく、310以上が特に好ましい。粘度指数が250以上であれば、省エネルギー、省燃費を達成しながら、高温において摺動部分の油膜の形成が容易にすることができる。
また、潤滑油組成物は、せん断安定性が4.0%以下であることが好ましく、2.0%以下であることがより好ましく、1.5%以下であることがさらに好ましい。せん断安定性を4.0%以下とすることにより、潤滑性能を長期間維持することができる。なお、せん断安定性は、後述の実施例のSONIC試験により測定した値である。
(1)潤滑油組成物の溶解性
上記調製方法で得られた潤滑油組成物を室温で8時間静置した後、該潤滑油組成物の外観を目視で観察して、不溶分の析出の有無を確認した。不溶分の析出がなく溶解性良好である場合を「OK」、不溶分の析出が認められ溶解性不良である場合を「NG」と表記した。
(2)動粘度
JIS K2283に準拠して測定した。
(3)粘度指数
JIS K2283に準拠して測定した。
(4)せん断安定性(SONIC試験)
各実施例及び比較例の新油(30ml)に対して、JASO M347−95に定める試験条件で超音波を1時間照射して得られたもの(超音波処理品)について、100℃の動粘度を測定した。一方、各実施例及び比較例の新油(未処理品)について、100℃の動粘度を測定した。次いで、超音波処理品と未処理品との動粘度を比較し、100℃における動粘度変化率(低下率)を算出した。
JIS K 2265(COC法)に準拠して測定した。
表1に示す材料を用いて、表2及び表3に示す組成の潤滑油組成物を調製し、溶解性の評価を行うとともに、動粘度、粘度指数、せん断安定性、引火点及びトラクション係数の測定を行った。評価方法及び測定方法を以下に示す。なお、潤滑油組成物の調製は、各材料を混合し、60℃で30分間撹拌することにより行った。
また、表2及び表3の実施例及び比較例に用いた潤滑油添加剤は、第1表の添加剤の内容欄に示す化合物のパッケージであって、いずれも同じ添加剤のパッケージである。
なお、表1〜表3において用いている原材料記号は、以下のものを示す。
ET :エーテル結合を有する化合物
ETS :エーテル結合とエステル結合を有する化合物
ES :エステル結合を有する化合物
PAO :α‐オレフィンオリゴマー
HV‐PAO:高粘度α‐オレフィンオリゴマー
PMA :ポリメタクリレート
本発明の潤滑油組成物は、特定の低粘度合成油、高粘度合成油及び粘度指数向上剤を含むことから、40℃の動粘度が17mm2/s以下と低粘度であり、かつ粘度指数が280以上で極めて高く、さらにせん断安定性も3.9%以下と低いものであった。また、これらの組成物は、溶解性も良好であり安定した組成物であった(実施例1〜8)。
また、実施例1及び2の結果と、実施例3及び4との結果を対比すると、低粘度合成油として、エステル結合を含有する実施例3及び4のものが、引火点を上昇できることが確認できる。
これに対し低粘度合成油が、式(1)を満たさないエーテル結合を有する化合物である比較例1〜3、低粘度合成油がエーテル結合を有する化合物でない比較例8〜10の組成物は、安定な組成物が得られない、40℃動粘度が大きい、粘度指数が小さいなど、いずれも本発明の目的を達成することができない。
また、ポリメタクリレートを含まない比較例4の組成物は粘度指数が十分でなく、ポリメタクリレートを含むが重量平均分子量が50000を超える比較例5〜7の組成物は、せん断安定性に劣るものである。
Claims (10)
- 下記の(A)〜(C)成分を含有する潤滑油組成物。
(A)分子中にエーテル結合を有する40℃の動粘度が10mm2/s未満の化合物であって、該化合物を構成する酸素原子数及び炭素原子数の比(O/C比)と前記化合物の40℃の動粘度(mm2/s)とが下記の式(1)
40℃の動粘度 ≦ 12−〔(O/C比)×30〕 ・・・・(1)
を満足する低粘度合成油
(B)100℃の動粘度が40mm2/s以上の炭化水素系合成油であって、α−オレフィンオリゴマー、α−オレフィンオリゴマーの水素化物及びエチレン−プロピレンの共重合オリゴマーから選ばれる1種又は2種以上の高粘度合成油
(C)重量平均分子量50000以下のポリメタクリレート - 前記(A)成分が、下記の(a−1)〜(a−3)から選ばれる1種又は2種以上の化合物である請求項1に記載の潤滑油組成物。
(a−1)ジ(又はトリ)エチレングリコールのジアルキルエーテル
(但し、ジアルキルエーテルの2つのアルキル基は、同一でも異なってもよい。)
(a−2)一方の片末端がアルキルエーテル、他方の片末端がアルキルエステルであるジ(又はトリ)エチレングリコール
(a−3)飽和又は不飽和脂肪酸のアルコキシアルキルエステル - 前記(B)成分が、100℃の動粘度が100〜1000mm2/sの、α−オレフィンオリゴマー及び/又はα−オレフィンオリゴマーの水素化物である請求項1又は2に記載の潤滑油組成物。
- 前記(B)成分が、メタロセン触媒を用いて得られたα−オレフィンオリゴマー及び/又は当該α−オレフィンオリゴマーの水素化物である請求項1〜3のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- 前記(A)成分、(B)成分および(C)成分の合計に占める、(C)成分の割合が15質量%以下である請求項1〜4のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- 前記(A)成分、(B)成分および(C)成分の合計に占める、(A)成分の割合が5〜80質量%、(B)成分の割合が10〜80質量%である請求項1〜5のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- 100℃の動粘度が3mm2/s以上である請求項1〜6のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- 粘度指数が250以上である請求項1〜7のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- さらに、(D)酸化防止剤、極圧剤もしくは摩耗防止剤、分散剤及び金属系清浄剤から選ばれる1種又は2種以上の潤滑油添加剤を含む請求項1〜8のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- 請求項1から請求項9のいずれかに記載の潤滑油組成物からなる自動車用変速機油。
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