JP2017171768A - 潤滑油組成物、及び潤滑方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)基油、(B)数平均分子量が1,000以上12,000以下のオレフィン重合体、及び(C)特定の硫黄化合物を含み、全硫黄原子の組成物全量基準の含有量が1.2質量%以上2.5質量%以下である潤滑油組成物、これを用いた潤滑方法である。
【選択図】なし
Description
(一般式(1)中、R1は2価の炭化水素基を示し、m1は4以上の整数を示す。)
2.上記1に記載の潤滑油組成物を用いる潤滑方法。
本実施形態の潤滑油組成物は、(A)基油、(B)数平均分子量が1,000以上12,000以下のオレフィン重合体、及び(C)上記一般式(1)で示される構造単位を有する硫黄化合物を含み、全硫黄原子の組成物全量基準の含有量が1.2質量%以上2.5質量%以下である、というものである。
本実施形態の潤滑油組成物は、(A)基油を含む。(A)基油としては、鉱油であってもよく、合成油であってもよい。
鉱油としては、パラフィン基系、ナフテン基系、中間基系の原油を常圧蒸留して得られる常圧残油;該常圧残油を減圧蒸留して得られた留出油;該留出油を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精製等のうちの1つ以上の処理を行って精製した鉱油、例えば、軽質ニュートラル油、中質ニュートラル油、重質ニュートラル油、ブライトストック、またフィッシャー・トロプシュ法等により製造されるワックス(GTLワックス)を異性化することで得られる鉱油等が挙げられる。
鉱油と合成油とを組み合わせて混合油とする場合、基油に対する合成油の含有量は、1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましく、3質量%以上が更に好ましい。また、上限としては、30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましく、20質量%以下が更に好ましい。混合油とすることで、粘度指数が向上するという利点がある。
また、省燃費性、耐焼付性、耐摩耗性、疲労寿命を良好にする観点から、(A)基油の粘度指数は、90以上が好ましく、100以上がより好ましく、110以上が更に好ましい。本明細書において、動粘度、及び粘度指数は、JIS K 2283:2000に準拠し、ガラス製毛管式粘度計を用いて測定した値である。
本実施形態の潤滑油組成物は、(B)数平均分子量が1,000以上12,000以下のオレフィン重合体(以下、単に、「(B)オレフィン重合体」と称することがある。)を含む。(B)オレフィン重合体は、粘度指数の向上効果を有しており、これを配合することにより、特に省燃費性、疲労寿命、及びせん断安定性の向上を図ることができる。
これらオレフィン重合体は、単独で、又は複数種を組み合わせて用いてもよい。
なお、本明細書において、数平均分子量(Mn)は、例えば、GPC装置(型番:HLC−8220型、東ソー製)に、カラム:TSKgel GMH−XL(2本)+G2000H−XL(1本)(いずれも東ソー製)を取り付け、検出器:屈折率検出器、測定温度:40℃、移動相:テトラヒドロフラン、流速:1.0ml/分、濃度1.0mg/mlの条件で測定し、標準ポリスチレン換算にて求めるものである。
また、これと同様の観点から、(B)オレフィン重合体の粘度指数は、180以上が好ましく、200以上がより好ましく、220以上が更に好ましい。また、上限としては、400以下が好ましく、350以下がより好ましく、320以下が更に好ましい。
本実施形態の潤滑油組成物は、(C)下記一般式(1)で示される構造単位を有する硫黄化合物(以下、単に、「(C)硫黄化合物」と称することがある。)を含む。本実施形態において、(C)硫黄化合物を含まないと、良好な潤滑被膜が形成できず、特に優れた耐摩耗性、疲労寿命が得られなくなる。
なお、これらの炭化水素基は、直鎖状、分岐状、また環状のいずれであってもよい。
アルキル基としては、好ましくは炭素数1以上24以下、より好ましくは3以上20以下、更に好ましくは6以上16以下のものが挙げられる。より具体的には、メチル基、エチル基、各種プロピル基、各種ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種ヘプチル基、各種オクチル基、各種ノニル基、各種デシル基、各種ウンデシル基、各種ドデシル基、各種トリデシル基、各種テトラデシル基、各種ペンタデシル基、各種ヘキサデシル基、各種ヘプタデシル基、各種オクタデシル基、各種ノナデシル基、各種イコシル基、各種ヘンイコシル基、各種ドコシル基、各種トリコシル基、各種テトラコシル基が挙げられる。また、アルケニル基としては、これらのアルキル基より水素原子を1つ除いてなるものが挙げられる。
pは1以上4以下の整数であり、上限としては、耐摩耗性、疲労寿命、また入手のしやすさ、腐食等を考慮すると、3以下が好ましく、2以下がより好ましい。
また、同様の観点から、(C)硫黄化合物に由来する硫黄原子の組成物全量基準の含有量は、0.01質量%以上が好ましく、0.03質量%以上がより好ましく、0.05質量%以上が更に好ましい。また、上限としては、1質量%以下が好ましく、0.8質量%以下がより好ましく、0.5質量%以下が更に好ましい。
本実施形態の潤滑油組成物は、更に、(D1)チアジアゾール化合物、及び(D2)下記一般式(2)で示される構造単位を有する硫黄化合物(以下、単に「(D2)硫黄化合物」と称することがある。)から選ばれる少なくとも1種の(D)硫黄化合物を含むことが好ましい。(D)硫黄化合物を配合することにより、特に耐焼付性、耐摩耗性の向上を図ることができる。
(D1)チアジアゾール化合物としては、例えば、1,4,5−チアジアゾール、1,2,4−チアジアゾール、1,2,5−チアジアゾール、1,3,4−チアジアゾール等のチアジアゾール、及びこれらの誘導体;1,3,2,4−ジチアジアゾール等のジチアジアゾール、及びこれらの誘導体、等が挙げられる。また、これらの誘導体としては、例えば、上記のチアジアゾール化合物中のチアジアゾール環を構成する炭素原子の少なくとも一つに−Sk−R5基(R5は水素原子又はアルキル基を表わし、kは0以上2以下の整数を表わす)を有するもの、例えば、メルカプト(アルキルチオ)チアジアゾール、ジメルカプトチアジアゾール、ビス(アルキルチオ)チアジアゾール、メルカプト(アルキルジチオ)チアジアゾール、ビス(アルキルジチオ)チアジアゾール等の、分子中の硫黄原子数が好ましくは1以上7以下、より好ましくは2以上6以下、更に好ましくは3以上5以下のものが挙げられる。より具体的には、2,5−ビス(ヘキシルジチオ)−1,3,4−チアジアゾール、3,5−ビス(ヘキシルジチオ)−1,2,4−チアジアゾール、4,5−ビス(ヘキシルジチオ)−1,2,3−チアジアゾール等の各種ビス(ヘキシルジチオ)チアジアゾール、各種ビス(オクチルジチオ)チアジアゾール、各種ビス(ノニルジチオ)チアジアゾール、各種ビス(テトラメチルブチルジチオ)チアジアゾール等のビス(アルキルジチオ)チアジアゾールが好ましく挙げられる。このような(D1)チアジアゾール化合物を用いることで、特に耐摩耗性の向上を図ることができる。
(D1)チアジアゾール化合物の組成物全量基準の含有量は、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上が更に好ましい。また、上限としては、10質量%以下が好ましく、8質量%以下がより好ましく、6質量%以下が更に好ましい。(D1)チアジアゾール化合物の含有量が上記範囲内であると、効果的に、耐摩耗性の向上を図ることができ、臭気をより低減することができる。また、潤滑油組成物中の硫黄原子の含有量の調整がしやすくなる。
(D2)硫黄化合物は、下記一般式(2)で示される構造単位を有するものである。このような(D2)硫黄化合物を用いることで、特に耐焼付性の向上を図ることができる。
また、m2は1以上3以下の整数であり、好ましくは2以上3以下であり、特に好ましくは3である。上記の、硫黄原子数が4以上である(C)硫黄化合物と、チアジアゾール環を有する(D1)チアジアゾール化合物、及び硫黄原子数が1以上3以下の(D2)硫黄化合物から選ばれる少なくとも1種の(D)硫黄化合物とを組み合わせて用いることで、相乗効果的に耐焼付性、耐摩耗性、疲労寿命の向上を図ることが可能となる。
R2の2価の炭化水素基の炭素数は、好ましくは1以上、より好ましくは2以上、更に好ましくは3以上であり、また上限としては、24以下が好ましく、10以下がより好ましく、8以下が更に好ましい。
n2は10以下の整数であり、上限としては、耐摩耗性、疲労寿命、また入手のしやすさ、腐食等を考慮すると、8以下が好ましく、6以下がより好ましい。また、下限としては特に制限はなく、0であってもよい。
qは1以上4以下の整数であり、上限としては、耐摩耗性、疲労寿命、また入手のしやすさ、腐食等を考慮すると、3以下が好ましく、2以下がより好ましい。
(D2)硫黄化合物の組成物全量基準の含有量は、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上が更に好ましい。また、上限としては、10質量%以下が好ましく、8質量%以下がより好ましく、5質量%以下が更に好ましい。(D2)硫黄化合物の含有量が上記範囲内であると、効果的に、耐焼付性の向上を図ることができ、臭気をより低減することができる。また、潤滑油組成物中の硫黄原子の含有量の調整がしやすくなる。
本実施形態の潤滑油組成物は、更に、(E)リン酸エステルを含むことが好ましい。(E)リン酸エステルを配合することにより、特に耐焼付性、耐摩耗性の向上を図ることができる。
これらの中でも、耐焼付性及び耐摩耗性の向上の観点から、アリールホスフェート、アルキルホスフェート、アルキルアシッドホスフェート、アルコキシアルキルホスフェート、アルキルハイドロゲンホスファイト、アリールホスファイト、アリールアルキルホスファイト、酸性アルキルホスファイトが好ましく、アリールホスフェート、アルコキシアルキルアシッドホスフェート、アリールアルキルホスファイト、アルキルハイドロゲンホスファイト、アリールアルキルホスファイトがより好ましく、より具体的には、トリクレジルホスフェート(TCP)、ブトキシエチルアシッドホスフェート、トリ(ノニルフェニル)ホスファイト、ジオレイルハイドロゲンホスファイト、及び2−エチルヘキシルジフェニルホスファイト等が好ましく挙げられる。
これらの中では、耐焼付性及び耐摩耗性の観点から、ジアルキルジチオリン酸、ジアリールジチオリン酸、例えば、ジヘキシルジチオリン酸、ジオクチルジチオリン酸、ジ(オクチルチオエチル)ジチオリン酸、ジシクロヘキシルジチオリン酸、ジオレイルジチオリン酸、ジフェニルジチオリン酸、ジベンジルジチオリン酸等のジチオリン酸エステルが好ましい。
(E)リン酸エステルの組成物全量基準の含有量は、0.1質量%以上が好ましく0.3質量%以上がより好ましく、0.5質量%以上が更に好ましい。また、上限としては、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が更に好ましい。(E)リン酸エステルの含有量が上記範囲内であると、効果的に、耐焼付性、耐摩耗性の向上を図ることができる。また、(E)リン酸エステルが硫黄原子を含む場合は、臭気をより低減し、かつ潤滑油組成物中の硫黄原子の含有量の調整がしやすくなる。
本実施形態の潤滑油組成物は、発明の目的を阻害しない範囲で、例えば、粘度指数向上剤、流動点降下剤、摩擦調整剤、分散剤、酸化防止剤、消泡剤等のその他添加剤を、適宜選択して配合することができる。これらの添加剤は、単独で、又は複数種を組み合わせて用いることができる。
その他添加剤の合計含有量は、発明の目的に反しない範囲であれば特に制限はないが、その他添加剤を添加する効果を考慮すると、組成物全量基準で、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上が更に好ましい。また、上限としては、15質量%以下が好ましく、13質量%以下がより好ましく、10質量%以下が更に好ましい。
粘度指数向上剤としては、例えば、非分散型ポリメタクリレート、分散型ポリメタクリレート、スチレン系共重合体(例えば、スチレン−ジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体等)等の重合体が挙げられる。
非分散型及び分散型ポリメタクリレートの場合は、5,000以上300,000以下が好ましく、10,000以上150,000以下がより好ましく、20,000以上100,000以下が更に好ましい。
流動点降下剤としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化パラフィンとナフタレンとの縮合物、塩素化パラフィンとフェノールとの縮合物、ポリメタクリレート、ポリアルキルスチレン等が挙げられる。
摩擦調整剤としては、例えば、炭素数6以上30以下のアルキル基またはアルケニル基、特に炭素数6以上30以下の直鎖アルキル基または直鎖アルケニル基を分子中に少なくとも1個有する、脂肪族アミン、脂肪族アルコール、脂肪酸アミン、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド、脂肪酸、及び脂肪酸エーテル等の無灰摩擦調整剤;モリブデンジチオカーバメート(MoDTC)、モリブデンジチオホスフェート(MoDTP)、及びモリブデン酸のアミン塩等のモリブデン系摩擦調整剤等が挙げられる。
分散剤としては、例えば、ホウ素非含有コハク酸イミド類、ホウ素含有コハク酸イミド類、ベンジルアミン類、ホウ素含有ベンジルアミン類、コハク酸エステル類、脂肪酸あるいはコハク酸で代表される一価又は二価カルボン酸アミド類等の無灰系分散剤が挙げられる。
酸化防止剤としては、例えば、ジフェニルアミン系酸化防止剤、ナフチルアミン系酸化防止剤等のアミン系酸化防止剤;モノフェノール系酸化防止剤、ジフェノール系酸化防止剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤等のフェノール系酸化防止剤;三酸化モリブデン及び/又はモリブデン酸とアミン化合物とを反応させてなるモリブデンアミン錯体等のモリブデン系酸化防止剤;フェノチアジン、ジオクタデシルサルファイド、ジラウリル−3,3'−チオジプロピオネート、2−メルカプトベンゾイミダゾール等の硫黄系酸化防止剤;トリフェニルホスファイト、ジイソプロピルモノフェニルホスファイト、モノブチルジフェニルホスファイト等のリン系酸化防止剤等が挙げられる。
消泡剤としては、例えば、シリコーン油、フルオロシリコーン油、及びフルオロアルキルエーテル等が挙げられる。
本実施形態の潤滑油組成物は、該組成物中に含まれる全硫黄原子の組成物全量基準の含有量が、1.2質量%以上2.5質量%以下であることを要する。全硫黄原子の含有量が1.2質量%未満であると、優れた耐焼付性、耐摩耗性が得られず、一方、2.5質量%を超えると、優れた耐摩耗性、疲労寿命が得られない。ここで、全硫黄原子は、少なくとも(C)硫黄化合物に含まれる硫黄原子を含み、更に用いられる(D)硫黄化合物に含まれる硫黄原子、(E)リン酸エステルとして硫黄原子も含むものを用いた場合の硫黄原子を含むものである。なお、(A)基油として特に鉱油を用いると硫黄原子を含む場合があるので、(A)基油に由来する硫黄原子も含むが、他の成分に由来する硫黄原子に比べて通常0.1質量%以下であるため、無視できる程度である。耐摩耗性、耐焼付性、疲労寿命とともに、省燃費性を向上させる観点から、1.3質量%以上が好ましく、1.4質量%以上がより好ましく、1.5質量%以上が更に好ましい。また、酸化安定性の観点から、上限としては、2.45質量%以下が好ましく、2.4質量%以下がより好ましく、2.35質量%以下が更に好ましい。
また、これと同様の観点から、潤滑油組成物の粘度指数は、120以上が好ましく、140以上がより好ましく、150以上が更に好ましい。
本実施形態の潤滑方法は、上記の本実施形態の潤滑油組成物を用いた潤滑方法である。本実施形態の潤滑方法で用いられる潤滑油組成物は、省燃費性とともに、耐焼付性、耐摩耗性、疲労寿命、及びせん断安定性に優れている。よって、本実施形態の潤滑方法は、例えば、内燃機関の潤滑、ガソリン自動車、ハイブリッド自動車、電気自動車等の自動車用ギヤの潤滑、その他一般機械等の工業用ギヤの潤滑、中でも、自動車用のデファレンシャルギヤの潤滑に好適に用いられる。また、他の用途、例えば、内燃機関、油圧機械、タービン、圧縮機、工作機械、切削機械、歯車(ギヤ)、流体軸受け、転がり軸受けを備える機械等における潤滑にも好適に用いられる。
表1に示す配合量(質量%)で潤滑油組成物を調製した。得られた潤滑油組成物について、以下の方法により各種試験を行い、その物性を評価した。評価結果を表1に示す。
(1)動粘度
JIS K 2283:2000に準拠し、40℃、100℃における動粘度を測定した。
(2)粘度指数(VI)
JIS K 2283:2000に準拠して測定した。
(3)硫黄原子、及びリン原子の含有量
JIS−5S−38−92に準拠して測定した。
ISO 26422(2014)で準拠するKRLせん断安定性試験により測定された100℃動粘度の低下率(%)をせん断安定性の指標とした。該低下率が小さいほど、せん断安定性に優れていることを示す。
ASTM D2783−03(2014)に準拠し、回転数1800rpm、室温の条件で行い、融着荷重WL(N)を測定し、下記の基準で評価した。この値が大きいほど、耐焼付性に優れてことを示す。
A:融着荷重WLが、3,000N以上であった。
B:融着荷重WLが、2,500N以上3000N未満であった。
C:融着荷重WLが、2,500N未満であった。
ASTM D4172−94(2010)に準拠し、100℃、1800rpm、192N又は392N、60分の条件で試験を行い、摩耗痕径(mm)を測定し、下記の基準で評価した。この値が小さいほど、耐摩耗性に優れていることを示す。
A:摩耗痕径が、0.35mm以下であった。
B:摩耗痕径が、0.35mmを超えて、0.6mm未満だった。
C:摩耗痕径が、0.7mm以上であった。
2円筒疲労試験機を用い、下記の要領で、試験片に表面剥離が発生するまでのモータ回転数を測定する試験を3回行い、モータ累積回転数の平均値を算出し、下記の基準で評価した。該平均値が大きいほど、疲労寿命に優れていることを示す。
A:モータ累積回転数は、107以上であった。
B:モータ累積回転数は、5×106以上107未満であった。
C:モータ累積回転数は、5×106未満であった。
(2円筒)
材質:SCM420H(ガス浸炭)
試験片サイズ
小円筒:φ20mm(表面フラット)
大円筒:φ88mm(R300のクラウニング)
(試験条件)
面圧:3GPa
小ローラ回転速度:2,000rpm
すべり率:−38.5%
油温:90℃
油供給量:2.0L/min
*1,全硫黄原子の組成物全量基準の含有量である。
*2,(C)硫黄化合物中の硫黄原子の組成物全量基準の含有量である。
*3,全硫黄原子に対する(C)硫黄化合物中の硫黄原子の含有量である。
*4,リン原子の組成物全量基準の含有量である。
*5,組成物全量基準の全硫黄原子と全リン原子との質量比(S/P比)である。
・(A)基油、鉱油1:パラフィン系鉱油、API基油カテゴリーのグループIIIに分類される鉱油、40℃動粘度:21mm2/s、100℃動粘度:4.5mm2/s、粘度指数:116
・(A)基油、PAO:(A)基油、ポリ−α−オレフィン(PAO)、100℃動粘度:150mm2/s、粘度指数:206
・(A)基油、エステル基油:(A)基油、40℃動粘度:20mm2/s、100℃動粘度:4.3mm2/s、粘度指数:139
・(B)オレフィン重合体、エチレンとプロピレンの共重合体(OCP)、数平均分子量(Mn):3,700、100℃動粘度:2,000mm2/s、粘度指数:300
・PMA:ポリメタクリレート、数平均分子量:50,000
・(C)硫黄化合物1、一般式(3)のm1が4、n1が4、pが1であり、R1が炭素数8のアルキレン基、R3及びR4が炭素数8のアルキル基である。
・(D1)チアジアゾール化合物、2,5−ビス((1,1,3,3−テトラメチルブチル)ジチオ)−1,3,4−チアジアゾール
・(D2)硫黄化合物2、一般式(4)のm2が3、n2が0、qが1であり、R2が炭素数4のアルキレン基、R5及びR6が炭素数4のアルキル基である。
・(E)リン酸エステル、ブトキシエチルアシッドホスフェート
・その他添加剤:流動点降下剤(エチレン−酢酸ビニル共重合体)、分散剤(ホウ素含有ポリブテニルコハク酸ビスイミド)、摩擦調整剤(脂肪酸エステル)、酸化防止剤(フェノール系)、消泡剤(シリコーン系)
一方、全硫黄原子含有量が2.5質量%より多く含む比較例1の潤滑油組成物は、耐摩耗性、疲労寿命が低いものであり、全硫黄原子含有量が1.2質量%未満の比較例5の潤滑油組成物は、耐焼付性、耐摩耗性が低いものであることが確認された。このように、潤滑油組成物中の全硫黄原子の含有量を1.2質量%以上2.5質量%以下とすることは、本実施形態の効果を得る上で、極めて重要である。(C)硫黄化合物を含まない比較例2の潤滑油組成物は、疲労寿命の性能が低いものであり、比較例2より(D)硫黄化合物の配合を代えた比較例4の潤滑油組成物は、疲労寿命が低下するとともに、耐摩耗性も低下することとなった。また、比較例3の潤滑油組成物は、(B)オレフィン重合体を含まず、その代わりに、該オレフィン重合体と同様に粘度指数向上性能を有するPMAを用いたものであるが、せん断安定性が著しく低く、疲労寿命も満足な性能を有するものではなかった。
以上、本実施形態の構成、すなわち、(A)基油、特定の(B)オレフィン重合体、及び特定の(C)硫黄化合物を含み、かつ全硫黄原子の組成物全量基準の含有量が1.2質量%以上2.5質量%以下であるという構成によって、はじめて省燃費性とともに、耐焼付性、耐摩耗性、疲労寿命、及びせん断安定性が得られることが確認された。
Claims (10)
- (A)基油、(B)数平均分子量が1,000以上12,000以下のオレフィン重合体、及び(C)下記一般式(1)で示される構造単位を有する硫黄化合物を含み、全硫黄原子の組成物全量基準の含有量が1.2質量%以上2.5質量%以下である潤滑油組成物。
(一般式(1)中、R1は2価の炭化水素基を示し、m1は4以上の整数を示す。) - 全硫黄原子に対する、前記(C)硫黄化合物中の硫黄原子の含有量が、1質量%以上20質量%以下である請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 前記オレフィン重合体が、α−オレフィンの共重合体、及びエチレン−α−オレフィン共重合体から選ばれる少なくとも1種である請求項1又は2に記載の潤滑油組成物。
- 前記オレフィン重合体の組成物全量基準の含有量が、1質量%以上15質量%以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 更に、(D1)チアジアゾール化合物、及び(D2)下記一般式(2)で示される構造単位を有する硫黄化合物から選ばれる少なくとも1種の(D)硫黄化合物を含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
(一般式(2)中、R2は2価の炭化水素基を示し、m2は1以上3以下の整数を示す。) - 更に、(E)リン酸エステルを含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 硫黄原子とリン原子との質量比(S/P比)が、8以上16以下である請求項6に記載の潤滑油組成物。
- 100℃動粘度が、6mm2/s以上11mm2/s以下である請求項1〜7のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- ギヤ油用である請求項1〜8のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の潤滑油組成物を用いる潤滑方法。
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