JP2017119748A - 自動変速機用潤滑油組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
こうした自動変速機において、変速時のショックの低減を図ると共に、良好なトルク伝達機能を発揮し、エネルギー損失を減少させるために、潤滑油の粘度の調整、摩擦の調整が必要である。
また、この潤滑剤組成物は自動車用ギヤ油、AT油、MT油、CVT油等の変速機油、工業用ギヤ油、油圧作動油、圧縮機油等の工業用潤滑油にも広く有効に使用することができる。
このGTLには、100℃動粘度について広範囲のものが存在するが、その中で2〜4mm2/sであるものを使用する。また、通例、全硫黄分は1ppm未満、全窒素分も1ppm未満である。このようなGTL基油商品の一例として、SHELL XHVI(登録商標)がある。
このGTL基油は、組成物全量の55〜85質量%となるように使用するとよく、55質量%以下とした場合には、低蒸発性、低温流動性、せん断安定性といった性質で不具合が発生し、所望の効果が得られなくなる場合がある。
この100℃の動粘度が150mm2/s以上であると、得られる潤滑油組成物の粘度指数を向上させる効果が発揮され、一方1000mm2/s以下であれば、得られる潤滑油組成物のせん断安定性が良好となる。
更に、重量平均分子量が1万以上4万以下のものが好ましく、重量平均分子量が1万以上3万以下のものがより好ましく、重量平均分子量が1.5万以上3万以下のものが一層好ましい。
こうしたポリメタクリレートを8質量%から12質量%の範囲で配合する。
重量平均分子量が1万より小さいと、粘度指数が低下するようになるし、5万より大きいとせん断安定性の低下という不都合を生じることがある。
したがって、上記添加剤の配合量は、8%〜12%、好ましくは8.5%〜11.5%、より好ましくは9%〜11%がよい。
上記添加剤は、希釈剤(鉱油など)が含まれていることがあり、ポリマーの正味量としては、5〜8.5%の配合量となる。
また、−40℃の低温におけるブルックフィールド粘度が6000mPa・s以下であることが必要である。これよりも高いと寒冷地での始動性が悪くなる。
更に、60℃・20時間(hr)の条件で測定したKRLせん断安定性試験において、試験後の100℃の動粘度の低下率が3%以下であることが必要であり、せん断安定性が悪いと組成物の粘度低下が大きくなり、高温での油膜保持に影響が出てくる。
こうしたことを解消するためには、組成物中にエステル基油を添加することが望ましいが、エステル基油は、特にオイルシールの膨潤を加速させる性質があるために、添加量が多くなるとシールの膨潤、軟化を起こし、シールが破壊されて、潤滑油組成物が変速機から漏れて重大な問題を発生することがあり注意が必要である。
エステル基油の100℃動粘度が10mm2/sを超える場合は、粘度温度特性及び低温粘度特性が悪化するようになるし、100℃動粘度が2mm2/s未満の場合は、潤滑油基油の蒸発損失が大きくなるため好ましくないことがある。
エステル基油を構成するアルコールとしては1価アルコール、多価アルコールのいずれでもよく、また、酸としては一塩基酸でも多塩基酸であってもよい。
炭素数1〜24のアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、及び直鎖状または分枝状のプロパノール,ブタノール,ペンタノール,ヘキサノール,ヘプタノール,オクタノール,ノナノール,デカノール,ウンデカノール,ドデカノール,トリデカノール,テトラデカノール,ペンタデカノール,ヘキサデカノール,ヘプタデカノール,オクタデカノール,ノナデカノール,イコサノール,ヘンイコサノール,ドコサノール、トリコサノール,テトラコサノール、並びにこれらの混合物等が挙げられる。
更に、キシロース、アラビノース、リボース、ラムノース、グルコース、フラクトース、ガラクトース、マンノース、ソルボース、セロビオース、マルトース、イソマルトース、トレハロース、スクロースなどの糖類がある。そして、上記した多価アルコールの混合物などが挙げられる。
そして、より好ましいものとしては、ネオペンチルグリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、及びこれらの混合物等が挙げられ、これにより一層高い熱・酸化安定性が得られる。
例えば、酢酸、プロピオン酸、及び直鎖状または分枝状のブタン酸,ペンタン酸,ヘキサン酸,ヘプタン酸,オクタン酸,ノナン酸,デカン酸,ウンデカン酸,ドデカン酸,トリデカン酸,テトラデカン酸,ペンタデカン酸,ヘキサデカン酸,ヘプタデカン酸,オクタデカン酸,ヒドロキシオクタデカン酸,ノナデカン酸,イコサン酸,ヘンイコサン酸、ドコサン酸,トリコサン酸,テトラコサン酸などの飽和脂肪酸がある。
上記エステル基油の添加量は、組成物全量に対して1〜20質量%であり、好ましくは2〜10%質量%、最も好ましくは3〜5質量%である。添加量が20質量%を超えるとシール材の膨潤、軟化変化などの影響が出てくる。
こうした場合、通常は、市販されている自動変速機用の添加剤パッケージを使用することが多い。
実施例、比較例を作製するために、下記する材料を用意した。
〔A〕 低粘度基油
A−1:GTL(ガストゥリキッド)基油(性状:40℃の動粘度が9.891mm2/s、100℃の動粘度が2.705mm2/s)
A−2:鉱物油(性状:40℃動粘度が10.00mm2/s、100℃の動粘度が2.692mm2/s)(S−Oil社製「Ultra S−2」およびSK Lubricants社製「YUBASE 3」を42:58の容量割合で混合)
A−3:PAO(ポリαオレフィン)(性状:40℃の動粘度が9.915mm2/s、100℃の動粘度が2.697mm2/s)(INEOS社製「Durasyn 162」およびExxon Mobil Chemical社製「SpectraSyn4 PAO Fluid」を45:55の容量割合で混合)
B−1:エチレン−αオレフィン共重合体(性状:100℃動粘度が40mm2/s)(
三井化学社製「Lucant HC40」)
B−2:エチレン−αオレフィン共重合体(性状:100℃動粘度が600mm2/s)(三井化学社製「Lucant HC600」)
B−3:エチレン−αオレフィン共重合体(性状:100℃動粘度が2000mm2/s)(三井化学社製「Lucant HC2000」)
C−1:エステル基油(性状:40℃の動粘度が10.81mm2/s、100℃の動粘度が3.051mm2/s)(アジピン酸ジイソノニルを主成分とするエステル基油)
C−2:エステル基油(性状:40℃の動粘度が19.83mm2/s、100℃の動粘度が4.447mm2/s)(カプリル酸(C8)とカプリン酸(C10)の混合物とトリメチロールプロパンからなるエステルを主成分とするエステル基油)
〔D〕粘度指数向上剤
D−1:ポリメタクリレート(重量平均分子量が5,200)、ポリマー濃度は100%
D−2:ポリメタクリレート(重量平均分子量が16,000)が鉱油に溶解しているもの。GPCを用いて測定した際の、ポリマー成分のピーク面積と鉱油のピーク面積との比率は、69:31である。GPCの測定条件は下記する通りである。
D−3:ポリメタクリレート(重量平均分子量が85,000)が鉱油に溶解しているもの。同様に、GPCにおけるポリマー成分のピーク面積と鉱油のピーク面積との比率は、36:64である。
〔E〕市販ATF添加剤パッケージ:乗用車用の自動変速機に使用される、DEXRON6相当の性能パッケージ(粘度指数向上剤は含有せず)
JIS K7252−1 「プラスチック−サイズ排除クロマトグラフィーによる高分子の平均分子量及び分子量分布の求め方−第1部:通則」を用いて質量平均分子量を計算した。
使用装置:Shodex GPC−101
検出器 :示差屈折率検出器(RI)
カラム :KF−G(Shodex)×1,KF−805L(Shodex)×2
測定温度:40℃
キャリア溶媒:THF
キャリア流量:0.8ml/min(Ref 0.3ml/min)
標準物質:Shodex STANDARD(Polystyrene)
Mp=2.0×103
Mp=5.0×103
Mp=1.01×104
Mp=2.95×104
Mp=9.60×104
Mp=2.05×105
検量線 :三次式
試料濃度:約2mass%
試料注入量:50μL
リテンションタイムが17分頃をピークとする留分がポリマー成分、22分頃をピークとする留分が鉱油分である。
(実施例1)
上記基油(A−1)の76.5質量%に、基油(B−2)の4.0質量%と、添加剤(D−2)の10.5質量%と、添加剤(E)の9質量%を加えて良く混合し、実施例1の潤滑油組成物を得た。
(実施例2〜3)
表1に記載の組成により、他は実施例1に準じて実施例2〜3の潤滑油組成物を得た。
表2及び表3に記載の組成により、他は実施例1に準じて比較例1〜9の潤滑油組成物を得た。
上記実施例及び比較例の性状及び性能について知るために適宜に以下の試験を行った。
(40℃動粘度)
JIS K2283に基づいて40℃動粘度(mm2/s)を測定した。
評価基準: 30.0 mm2/s以下のもの ・・・良(○)
30.0 mm2/sを超えるもの ・・・不良(×)
(100℃動粘度)
JIS K2283に基づいて100℃動粘度(mm2/s)を測定した。
評価基準:6.4から7.0 mm2/s以下のもの・・・良(○)
6.4未満あるいは7.0 mm2/sを超えるもの・・・不良(×)
(粘度指数)
JIS K2283に基づいて算出した。
評価基準:190以上のもの・・・良(○)
190未満のもの・・・不良(×)
ASTM D 2983に基づいて、−30℃の低温粘度(mPa・s)を測定した。
評価基準:2000mPa・s以下のもの ・・・良(○)
2000mPa・sを超えるもの・・・不良(×)
(−40℃のブルックフィールド粘度:−40℃・BF粘度)
ASTM D 2983に基づいて、−40℃の低温粘度(mPa・s)を測定した。
評価基準:5900mPa・s以下のもの ・・・良(○)
5900mPa・sを超えるもの・・・不良(×)
ASTM D5800に準拠して試験を行った。すなわち、200℃において1時間加熱した熱劣化後の質量の減少率(質量%)を測定した。
評価基準:10.0質量%以下のもの ・・・良(○)
10.0質量%を超えるもの・・・不良(×)
オイルシール材として使用されるニトリルゴム(NOK社製「A727」)を実施例及び比較例の潤滑油組成物に浸漬し、140℃、140時間処理後の体積変化率(%)、質量変化率(%)、硬さ変化率(%)を求めた。
体積変化率の評価基準:10%以下のもの ・・・良(○)
10%を超えるもの・・・不良(×)
質量変化率の評価基準:5%以下のもの ・・・良(○)
5%を超えるもの・・・不良(×)
硬さ変化率の評価基準:−10%以上もの ・・・良(○)
−10%未満のもの・・・不良(×)
CEC−L−45−A−99に基づいて、60℃で20時間の処理を行い、処理後100℃動粘度を測定し、100℃動粘度の処理後の処理前に対する粘度の低下率(%)を求めた。
評価基準:100℃の動粘度の低下率が3.0%以下のもの ・・・良(○)
100℃の動粘度の低下率が3.0%を超えるもの・・・不良(×)
上記各試験の結果を表1〜表3に示す。
実施例1〜3のものは、いずれも40℃動粘度、100℃動粘度、粘度指数、−30℃・BF粘度、−40℃・BF粘度、NOACK蒸発量などにおいて良好な結果が得られており、更に実施例1においてはKRLせん断試験においても良好な結果が得られている。また、実施例2のものは実施例1を基準にしてエステル基油(C-1)を5質量%加えたものであるが、上記各試験において実施例1よりも更に良好な結果が得られているし、シール特性についても良好であることが判る。
比較例2は、比較例1にエステル基油(C-1)を加えたもので、−40℃・BF粘度は5700mPa・sとなって低温粘度が改良されたが、NOACK蒸発量は改善できていない。
比較例4では、GTL基油の比率を下げて鉱物油(A-2)と混合したものであるが、―40℃・BF粘度が6000mPa・sと高くなっていて適合していない。比較例5は、低温流動性に優れるPAO基油(A-3)を使用したものであり、NOACK蒸発量が非常に悪くて好ましくないことが判る。
Claims (5)
- 低粘度基油として100℃における動粘度が2〜4mm2/sであるフィッシャー・トロップシュ合成油の55〜85質量%と、高粘度基油として100℃における動粘度が150〜1000mm2/sであるオレフィン共重合体の1〜10質量%に、重量平均分子量が1〜5万であるポリメタクリレートを含有してなり、組成物の粘度指数が190以上で、低温(−40℃)におけるブルックフィールド粘度が6000mPa・s以下で、100℃における動粘度が6〜7mm2/sであり、KRLせん断安定性試験(60℃、20hr)後における動粘度の低下率が3%以下の範囲を維持していることを特徴とする自動変速機用潤滑油組成物。
- 更に、100℃における動粘度が2〜10mm2/sであるエステル基油を1〜20質量%含有する請求項1に記載の自動変速機用潤滑油組成物。
- 上記オレフィン共重合体は100℃の動粘度が300〜800mm2/sである請求項1または2に記載の自動変速機用潤滑油組成物。
- 上記ポリメタクリレートの重量平均分子量が1.5〜3万である請求項1〜3のいずれかに記載の自動変速機用潤滑油組成物。
- 組成物における200℃でのNOACK法における蒸発量が10質量%以下である請求項1〜4のいずれかに記載の自動変速機用潤滑油組成物。
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