JP2018039943A - 自動変速機用潤滑油組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
このような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は、潤滑油の粘度の調整、摩擦の調整が必要となる。
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。
この低粘度基油には、100℃における動粘度が2〜5mm2/sであるものを使用する。上記GTLは、通例、全硫黄分が1ppm未満、全窒素分も1ppm未満と微量である。このようなGTL基油の商品の一例として、SHELL XHVI(登録商標)が挙げられる。
従来のPAOは、触媒としてAlCl3,BF3,チーグラー型などを使用したものであってオレフィンがランダムに重合し、主鎖に長短の側鎖が結合しているが、m−PAOは、比較的周期性があり、短鎖の側鎖をもたず、櫛形に近い構造を有している。
このm−PAOとしては、その100℃における動粘度が100〜600mm2/sのものが使用され、好ましくは150〜500mm2/s、より好ましくは300〜500mm2/sのものを使用すると良い。
上記m−PAOとしては、例えば、エクソン・モービル・ケミカル(Exxon Mobil Chemical)社のSpectraSyn Elite(商標)などが知られている。
更に、重量平均分子量が1万以上で4万以下のものが好ましく、重量平均分子量が1万以上で3万以下のものがより好ましく、重量平均分子量が1.5万以上で3万以下のものが一層好ましい。
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。
そして、上記低粘度基油の60〜98質量%において、その中で少なくともGTL基油が45〜80質量%となるようにすると良い。
m−PAOを上記の割合で使用すると、組成物において低温における流動性を向上させると共に、高温時においても適度の粘性を保持することができる。この量が1質量%未満では粘度指数の向上効果が不足する傾向になり、他方、20質量%を超えると低温時の粘度が高くなって、実用性に劣るおそれがある。好ましくは1〜15質量%の範囲である。
なお、上記粘度指数向上剤のPMAには、希釈剤(鉱油など)が含まれていることがあり、そうしたものではPMAの正味量としては、通例、その30〜75%程度の量となる。
また、粘度指数も190以上であることが必要であり、これよりも低いと低温での粘度が高くなって撹拌抵抗が増え、高温では油膜の保持が困難となり摩耗が増加する可能性が高くなる。
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。
また、NOACK蒸発性試験において、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10質量%以下にしており、これにより高温時の安定性の確保ができるようになる。
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。この添加剤パッケージの使用量は、通例、7〜13質量%程度である。
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:GTL(ガストゥリキッド)基油(性状:40℃の動粘度が18.34mm2/s、100℃の動粘度が4.110mm2/s)
A−3: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−4: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(OCP)(性状:100℃動粘度が600mm2/s)(三井化学社製「Lucant HC600」)
B−2:PAO(ポリα-オレフィン)(性状:40℃の動粘度が401.8mm2/s、100℃の動粘度が40.50mm2/s)(INEOS社製「Durasyn 174」)
B−3:PAO(ポリα-オレフィン)(性状:40℃の動粘度が1500mm2/s、100℃の動粘度が150mm2/s)(INEOS社製「SpectraSyn Ultra 150」)
B−4:m−PAO-65(メタロセン・ポリα-オレフィン)(性状:40℃の動粘度が614mm2/s、100℃の動粘度が65mm2/s)(Exxon Mobil Chemical社製「SpectraSyn Elite 65」)
B−5:m−PAO-150(メタロセン・ポリα-オレフィン)(性状:40℃の動粘度が1649mm2/s、100℃の動粘度が156mm2/s)(Exxon Mobil Chemical社製「SpectraSyn Elite 150」)
B−6:m−PAO-300(メタロセン・ポリα-オレフィン)(性状:40℃の動粘度が3358mm2/s、100℃の動粘度が303mm2/s)(Exxon Mobil Chemical社製「SpectraSyn Elite 300」)
〔C〕粘度指数向上剤
C−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%
C−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。
C−3:ポリメタクリレート(重量平均分子量が28,000)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、67:33である。
C−4: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。
〔D〕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71.9質量%に、基油(B−5)の8.6質量%と、添加剤(C−2)の10.5質量%と、添加剤(D)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2〜6)
表1に記載の組成により、他は実施例1に準じて実施例2〜6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1〜8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:KV40)
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:KV100)
JIS K2283に基づいて100℃動粘度(mm2/s)を測定した。
評価基準:5.0から7.0 mm2/s以下のもの・・・良(○)
5.0未満あるいは7.0 mm2/sを超えるもの・・・不良(×)
(粘度指数:VI)
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、−40℃の低温粘度(mPa・s)を測定した。
評価基準:5000mPa・s以下のもの ・・・良(○)
5000mPa・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(×)
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。なお、比較例の試験結果において空欄となっているのは、試験結果の一部において適性が認められないことが判ったことから、その余の試験を省略したことによるものである。
実施例1、2のものは、いずれも40℃動粘度、100℃動粘度、粘度指数、−40℃・BF粘度、NOACK蒸発量、更に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3のものは基油A−1とA−2を混合使用し、実施例2に比べて基油B−6の使用量をずっと少なくし、添加剤C−2の使用量を多くしたものであるが、上記各試験において実施例1、2と同様の良好な結果が得られている。
実施例5は実施例4に比べて、基油A−1とA−3を併用したもの、実施例6は基油A−1とA−4を併用したものであり、NOACK蒸発量がやや高いが実施例4とほぼ同程度の結果が得られている。
Claims (5)
- 低粘度基油として100℃動粘度が2〜5mm2/sのAPI(American Petroleum Institute,米国石油協会)基油カテゴリーでグループ2〜4に属する基油を60〜98質量%とし、その中でフィッシャー・トロップシュ合成油が少なくとも45〜80質量%であり、高粘度基油として100℃における動粘度が100〜600mm2/sであるメタロセン・ポリα―オレフィンを1〜20質量%と、重量平均分子量が1〜5万であるポリメタクリレートを1〜20質量%の比率で組成物の一部として含有してなり、組成物の100℃における動粘度が5〜7mm2/s、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5000mPa・s以下であり、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、200℃・1時間でのNOACK法における蒸発量が10質量%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。
- 上記低粘度基油が、1種又は複数種のフィッシャー・トロップシュ合成油で構成されている請求項1に記載の自動変速機用潤滑油組成物。
- 上記低粘度基油が、フィッシャー・トロップシュ合成油と鉱物油及び/又はポリα―オレフィンで構成されている請求項1又は2に記載の自動変速機用潤滑油組成物。
- 上記高粘度基油のメタロセン・ポリα―オレフィンの100℃における動粘度が300〜500mm2/s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。
- 上記ポリメタクリレートの重量平均分子量が1.5万〜3万である請求項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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