JP2020066668A - 潤滑油組成物、潤滑油組成物を備える機械装置および潤滑油組成物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
に関する。
このようなハイブリッド車や電気自動車における電動モーターや発電機の冷却には、主に既存のオートマチックトランスミッションフルード(以下、ATF)や連続可変トランスミッションフルード(以下、CVTF)が使用されている。また、ハイブリッド車や電気自動車では歯車減速機を有する形式のものもあることから、潤滑油組成物として冷却性と潤滑性の双方を兼ね備えることが必要とされる。
[1]
潤滑性基油(A)、中性リン系化合物(B)、酸性リン系化合物(C)、硫黄系化合物(D)および有機モリブデン化合物(E)を含む、潤滑油組成物。
[2]
[1]に記載の潤滑油組成物を備える機械装置。
[3]
潤滑性基油(A)、中性リン系化合物(B)、酸性リン系化合物(C)、硫黄系化合物(D)および有機モリブデン化合物(E)を混合する工程を含む、潤滑油組成物の製造方法。
本発明の潤滑油組成物において、潤滑性基油(A)、中性リン系化合物(B)、酸性リン系化合物(C)、硫黄系化合物(D)および有機モリブデン化合物(E)の合計含有量は、組成物全量基準で、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは85質量%以上、より更に好ましくは90質量%以上である。
以下、潤滑油組成物に含まれる各成分について詳細に説明する。
潤滑油組成物に含まれる潤滑性基油(A)(以下、単に「基油」ともいう)は潤滑性を有する油であれば特に限定されず、鉱油でも合成油でもよい。これらの基油の種類については特に制限はなく、従来、自動車用変速機用潤滑油の基油として使用されている鉱油や合成油の中から任意のものを適宜選択して用いることができる。
鉱油としては、例えば、原油を常圧蒸留して得られる常圧残油を減圧蒸留して得られた潤滑油留分を、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種以上の処理を行って精製した精製鉱油又はワックス、及び、天然ガスからフィッシャー・トロプシュ法等により製造されるGTL WAX(ガストゥリキッドワックス)を異性化することによって製造される鉱油(GTL)等が挙げられる。これらのうち後述する%CP、粘度指数の点から、水素化精製により処理した精製鉱油やGTL WAXを異性化することによって製造される鉱油(GTL)が好ましい。
合成油としては、例えば、ポリブテン;α−オレフィン単独重合体、α−オレフィン共重合体(例えば、エチレン−α−オレフィン共重合体)等のポリα−オレフィン;ポリオールエステル、二塩基酸エステル、リン酸エステル等の各種のエステル;ポリフェニルエーテル等の各種のエーテル;ポリグリコール;アルキルベンゼン;アルキルナフタレン,等が挙げられる。これらの合成油のうち、ポリα−オレフィン、エステルが好ましい。これらの合成油は、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、前記基油は、鉱油を1種含んでも、2種以上を含んでもよい。また、基油は、合成油を1種用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。さらに、前記基油は、鉱油1種以上および合成油1種以上を含んでもよい。
なお、本明細書において、引火点は、JIS−K−2265−4に準拠し、C.O.C法により測定した値を意味する。
基油の40℃における動粘度は、特に制限はないが、好ましくは5〜65mm2/s、より好ましくは8〜40mm2/s、さらに好ましくは10〜25mm2/sである。40℃における動粘度が5mm2/s以上であれば蒸発損失が少なく、65mm2/s以下であれば、粘性抵抗による動力損失が小さく、燃費改善効果が得られる。
本明細書において、「100℃での動粘度」および「40℃での動粘度」は、JIS−K−2283:2000に準拠した方法により測定することができる。なお、潤滑性基油(A)が2種類以上の油を含む場合には、「100℃での動粘度」及び「40℃での動粘度」は混合基油全体の動粘度を意味する。
さらに、基油の粘度指数は、特に制限はないが、好ましくは70以上、より好ましくは80以上、さらに好ましくは90以上である。当該粘度指数が70以上の基油は、温度の変化による粘度変化が小さい。基油の粘度指数が当該範囲であることで、潤滑油組成物の粘度特性を良好なものとしやすく、燃費改善効果が得られる。本明細書において、「粘度指数」は、JIS−K−2283:2000に準拠した方法により算出することができる。
中性リン系化合物(B)は金属間の耐摩耗性向上の目的で添加される。中性リン系化合物(B)が用いられなければ、金属間の耐摩耗性を向上させることができない。
中性リン系化合物(B)は、中性でリン原子を含む化合物であれば特に限定されないが、好ましくは下記一般式(2)または(3)で表される化合物が用いられる。
また、中性リン系化合物(B)のリン原子換算での含有量は、組成物全量基準で、2000質量ppm以下であることが好ましく、100質量ppm以上であり2000質量ppm以下であることがより好ましく、200質量ppm以上であり、1000質量ppm以下であることが特に好ましい。 中性リン系化合物(B)のリン原子換算で含有量が組成物全量基準で2000質量ppm以下であると、中性リン系化合物(B)の基油への溶解性を向上させることができる。中性リン系化合物(B)のリン原子換算での含有量が組成物全量基準で100質量ppm以上であると、潤滑油組成物における金属間の耐摩耗性をさらに向上させることができる。
なお、本明細書において、リン原子の含有量はJPI−5S−38−92に準拠して測定した値を意味する。
酸性リン系化合物(C)は耐焼付き性向上の目的で添加される。酸性リン系化合物(C)が用いられなければ、耐焼付き性を向上させることができない恐れがある。
酸性リン系化合物(C)は、酸性でリン原子を含む化合物であれば特に限定されないが、好ましくは、下記一般式(4)で表される酸性リン酸エステルからなる群および下記一般式(5)で表される酸性亜リン酸エステルからなる群から選択される少なくとも一つの酸性リン系化合物である。
また、酸性リン系化合物(C)のリン原子換算での含有量は、組成物全量基準で400質量ppm以下であることが好ましく、50質量ppm以上であり400質量ppm以下であることがより好ましく、50質量ppm以上であり250質量ppm以下であることが特に好ましい。酸性リン系化合物(C)のリン原子換算での含有量は、組成物全量基準で400質量ppm以下であると、潤滑油組成物の体積抵抗率を十分なものとすることができる。また、酸性リン系化合物(C)のリン原子換算での含有量は、組成物全量基準で50質量ppm以上であると、潤滑油組成物における金属間の耐摩耗性をさらに向上させることができる。
硫黄系化合物(D)は耐焼付き性向上の目的で添加される。硫黄系化合物(D)が用いられなければ、耐焼付き性を向上させることができない恐れがある。
硫黄系化合物(D)は、硫黄原子を含む化合物であれば特に限定されない。硫黄系化合物(D)としては、公知のものが使用可能であるが、具体的には、チアジアゾール系化合物、ポリサルファイド系化合物、チオカーバメイト系化合物、硫化油脂系化合物、硫化オレフィン系化合物などが挙げられる。これらの硫黄系化合物の中でも、金属の耐焼付き性および金属間の耐摩耗性の観点から、チアジアゾール系化合物、ポリサルファイド系化合物が好ましい。これらの硫黄系化合物は単独で使用してもよく、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
前記一般式(6)で表されるチアジアゾール系化合物としては、2,5−ビス(n−ヘキシルジチオ)−1,3,4−チアジアゾール、2,5−ビス(n−オクチルジチオ)−1,3,4−チアジアゾール、2,5−ビス(n−ノニルジチオ)−1,3,4−チアジアゾール、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、3,5−ビス(n−ヘキシルジチオ)−1,2,4−チアジアゾール、3,6−ビス(n−オクチルジチオ)−1,2,4−チアジアゾール、3,5−ビス(n−ノニルジチオ)−1,2,4−チアジアゾール、3,5−ビス(1,1,3,3−テトラメチルブチルジチオ)−1,2,4−チアジアゾール、4,5−ビス(n−オクチルジチオ)−1,2,3−チアジアゾール、4,5−ビス(n−ノニルジチオ)−1,2,3−チアジアゾール、および4,5−ビス(1,1,3,3−テトラメチルブチルジチオ)−1,2,3−チアジアゾールが好ましく、2,5−ビス(n−ヘキシルジチオ)−1,3,4−チアジアゾール、2,5−ビス(n−オクチルジチオ)−1,3,4−チアジアゾール、2,5−ビス(n−ノニルジチオ)−1,3,4−チアジアゾール、2,5−ビス(1,1,3,3−テトラメチルブチルジチオ)−1,3,4−チアジアゾールがより好ましく、2,5−ビス(1,1,3,3−テトラメチルブチルジチオ)−1,3,4−チアジアゾールが特に好ましい。
R12−(S)Y−R13 ・・・(7)
前記一般式(7)において、R12およびR13は、それぞれ独立に炭素数1〜24のアルキル基または炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアルキルアリール基を示す。アルキル基の炭素数として、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。アリール基の炭素数として、好ましくは6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。アルキルアリール基として、好ましくは8以上20以下、更に好ましくは9以上18以下のものが挙げられる。また、R12およびR13は同一でもよく、異なってもよい。
また、Yは硫黄原子の数を示し、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、Yは2以上8以下の整数が好ましく、2以上7以下の整数がより好ましく、2以上6以下の整数が更に好ましい。
R12およびR13で表される基としては、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基、トリル基、キシル基などのアリール基;メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基などのアルキル基が挙げられる。これらの基は直鎖状でもよく分岐状でもよい。また、これらの基は、単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
前記一般式(7)で表されるポリサルファイド系化合物の中でも、ジベンジルポリサルファイド、ジ−tert−ノニルポリサルファイド、ジドデシルポリサルファイド、ジ−tert−ブチルポリサルファイド、ジオクチルポリサルファイド、ジフェニルポリサルファイド、ジシクロヘキシルポリサルファイドなどがより好ましく、これらのジサルファイドが特に好ましい。
また、硫黄系化合物(D)の硫黄原子換算での含有量は、組成物全量基準で1000質量ppm以下であることが好ましく、125質量ppm以上であり1000質量ppm以下であることがより好ましく、さらに、潤滑油組成物の体積抵抗率と耐焼付き性との両立という観点から、125質量ppm以上であり500質量ppm以下であることが特に好ましい。硫黄系化合物(D)の硫黄原子換算での含有量が、組成物全量基準で1000質量ppm以下であると、潤滑油組成物の体積抵抗率は維持できることが期待できる。硫黄系化合物(D)の硫黄原子換算での含有量が、組成物全量基準で125質量ppm以上であると、潤滑油組成物における金属間の耐焼付き性をさらに向上させることができる。
なお、本明細書において、硫黄の含有量はJIS K2541−6に準拠して測定した値を意味する。
潤滑油組成物は、潤滑性基油(A)、中性リン系化合物(B)、酸性リン系化合物(C)および硫黄系化合物(D)に加えて、さらに有機モリブデン化合物(E)を含むことを特徴とする。これによって、潤滑油組成物は耐焼付き性および耐摩耗性に加えて、低フリクション性を実現できる。有機モリブデン化合物(E)が用いられなければ、低フリクション性を実現させることができない恐れがある。
R1〜R4の炭化水素基としては、例えば、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基等の炭素数5〜18のアルキル基;オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基等の炭素数5〜18のアルケニル基;シクロヘキシル基、ジメチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル基、メチルシクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、プロピルシクロヘキシル基、ブチルシクロヘキシル基、ヘプチルシクロヘキシル基等の炭素数5〜18のシクロアルキル基;フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、ビフェニル基、ターフェニル基等の炭素数6〜18のアリール基;トリル基、ジメチルフェニル基、ブチルフェニル基、ノニルフェニル基、メチルベンジル基、ジメチルナフチル基等のアルキルアリール基;フェニルメチル基、フェニルエチル基、ジフェニルメチル基等の炭素数7〜18のアリールアルキル基等が挙げられる。
また、酸性リン系化合物(C)および硫黄系化合物(D)の合計の含有量(質量%)と、有機モリブデン化合物(E)の含有量(質量%)との比((酸性リン系化合物(C)+硫黄系化合物(D))/有機モリブデン化合物(E)が0.3〜1の範囲にあると、潤滑油組成物の耐摩耗性が向上するので好ましい。
潤滑油組成物には、発明の効果を阻害しない範囲で、粘度指数向上剤、清浄分散剤、酸化防止剤、金属不活性剤、防錆剤、界面活性剤・抗乳化剤、消泡剤、腐食防止剤、油性剤および酸捕捉剤などを適宜配合して使用することができる。
無灰分散剤としては、例えば、コハク酸イミド化合物、ホウ素系イミド化合物、マンニッヒ系分散剤、酸アミド系化合物が挙げられる。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。無灰系分散剤の配合量は、特に限定されないが、組成物全量基準で、0.1質量%以上20質量%以下であることが好ましい。
金属系清浄分散剤としては、例えば、アルカリ金属スルホネート、アルカリ金属フェネート、アルカリ金属サリシレート、アルカリ金属ナフテネート、アルカリ土類金属スルホネート、アルカリ土類金属フェネート、アルカリ土類金属サリシレート、アルカリ土類金属ナフテネートが挙げられる。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。金属系清浄分散剤の配合量は、特に限定されないが、組成物全量基準で、0.1質量%以上10質量%以下であることが好ましい。
油性剤としては、例えば、脂肪族モノカルボン酸、重合脂肪酸、ヒドロキシ脂肪酸、脂肪族モノアルコール、脂肪族モノアミン、脂肪族モノカルボン酸アミド、多価アルコールと脂肪族モノカルボン酸との部分エステルが挙げられる。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。油性剤の配合量は、特に限定されないが、組成物全量基準で、0.01質量%以上10質量%以下の範囲であることが好ましい。
潤滑油組成物の動粘度はJIS−K−2283:2000に準拠した方法により測定することができる。
潤滑油組成物の100℃における動粘度としては、潤滑性能、粘度特性、および省燃費性の向上の観点から、好ましくは14.0mm2/s以下であり、より好ましくは12.5mm2/s以下であり、さらに好ましくは10.0mm2/s以下であり、また、好ましくは2.0mm2/s以上、より好ましくは2.2mm2/s以上、さらに好ましくは2.5mm2/s以上である。
潤滑油組成物の40℃における動粘度としては、潤滑性能、粘度特性、および省燃費性の向上の観点から、好ましくは80.0mm2/s以下であり、より好ましくは70.0mm2/s以下であり、さらに好ましくは65.0mm2/s以下であり、また、好ましくは5.0mm2/s以上、より好ましくは7.0mm2/s以上、さらに好ましくは10.0mm2/s以上である。
引火点は、JIS−K−2265−4に準拠し、C.O.C法により測定した値を意味する。潤滑油組成物の引火点は好ましくは172℃以上であり、さらに好ましくは174℃以上、特に好ましくは176℃以上である。
潤滑油組成物の引火点が172℃以上であると、潤滑油組成物が用いられる機械装置を冷却する能力を良好とすることができる。潤滑油組成物の引火点を高くするためには、例えば、潤滑性基油(A)を構成する各油に引火点が高い油を用いることで達成できる。
上述した本発明の潤滑油組成物は、引火点が所定の範囲であり、潤滑性(耐摩耗性、耐焼付性、低フリクション性)を発揮できるようになる。そのため、モーターと減速機が一体となった装置、例えば油圧装置、定置変速装置、自動車変速装置、モーター・バッテリーの冷却装置などの機械装置に好ましく適用することができる。
本発明の潤滑油組成物の製造方法は、特に制限されないが、潤滑性基油(A)、中性リン系化合物(B)、酸性リン系化合物(C)、硫黄系化合物(D)および有機モリブデン化合物(E)を混合する工程を含むことが好ましい。
潤滑油組成物は機械装置における潤滑性を向上させるものであり、油圧装置、定置変速装置、自動車変速装置またはモーター・バッテリーの冷却装置である機械装置に用いることができる。例えば、潤滑油組成物はハイブリッド自動車、電気自動車などに搭載されるモーター、ディーゼルエンジン用またはガソリンエンジンに搭載されるエンジン、自動車等の変速機械などに用いることができる。特に、ハイブリッド自動車、電気自動車などに搭載される変速機械に用いることが好ましい。
(1)動粘度
JIS−K−2283:2000に準拠し、ガラス製毛管式粘度計を用いて、40℃における動粘度および100℃における動粘度を測定した。
(2)粘度指数(Viscosity Index)
JIS−K−2283:2000に準拠した方法により算出した。
(3)引火点
JIS−K−2265−4に準拠し、C.O.C法により測定した。
(4)耐摩耗性
耐摩耗性はシェル四球摩耗試験によって評価した。具体的には、ASTM D4172に記載の方法に準拠して、回転数1800rpm、試験温度80℃、荷重392N、試験時間30分間の試験条件における摩耗痕径(単位:mm)を測定することにより、金属間の耐摩耗性を評価した。なお、摩耗痕径が小さいほど金属間の耐摩耗性が優れている。
(5)耐焼付き性
ASTM D2783−03(2014)に準拠し、回転数1800rpm、室温(25℃)の条件で行い、融着荷重WL(N)を測定した。この値が大きいほど、耐焼付性に優れている。
(6)フリクション性
JASO法(高荷重法)M358:2005に準拠したLFW−1試験によって、金属間摩擦係数を測定した。この値が小さいほど、耐焼付性に優れている。
以下に示す潤滑性基油(A)、中性リン系化合物(B)、酸性リン系化合物(C)、硫黄系化合物(D)、有機モリブデン化合物(E)等を用いて、表1に示す組成にしたがって潤滑油組成物を調製した。潤滑油組成物を構成する表1に記載の各成分は以下のとおりである。
[潤滑性基油(A)]
鉱油−1:100℃動粘度が2.4mm2/s、粘度指数は110、引火点が186℃である鉱油
鉱油−2:100℃動粘度が2.4mm2/s、粘度指数は105、引火点が176℃である鉱油
合成油−1:100℃動粘度が2.4mm2/s、粘度指数は110、引火点が186℃である合成油
[中性リン系化合物(B)]
トリクレジルホスフェート(TCP)(前記一般式(2)中のR5〜R7がメチルフェニル基である化合物)
[酸性リン系化合物(C)]
ジオレイルアシッドホスフェート(前記一般式(4)中のR8及びR9がオレイル基である酸性リン酸エステル)
[硫黄系化合物(D)]
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(前記一般式(6)中のX1及びX2が2、R10及びR11が1,1,3,3−テトラメチルブチル基であるチアジアゾール系化合物)
[有機モリブデン化合物(E)]
ジチオカルバミン酸モリブデン(MoDTC)(式(1)中のR1〜R4がそれぞれ独立して8または13の炭化水素基であり、X1〜X4が酸素原子である化合物。モリブデン原子の含有量=10.0質量%、硫黄原子の含有量=11.5質量%)
また、実施例1〜3と比較例4とを比較すると、有機モリブデン化合物(E)を用いると、得られる潤滑油組成物のフリクション性を向上することがわかった。
実施例1〜3では、潤滑性基油(A)に引火点が高い基油を用いると、潤滑油組成物の引火点が高くなり。特に、実施例1および3は潤滑性基油(A)に引火点が176℃以上であるため、得られる潤滑油組成物の引火点も高くなった。
Claims (10)
- 潤滑性基油(A)、中性リン系化合物(B)、酸性リン系化合物(C)、硫黄系化合物(D)および有機モリブデン化合物(E)を含む、潤滑油組成物。
- R1〜R4はそれぞれ独立に、炭素数4〜18のアルキル基、炭素数4〜18のアルケニル基、炭素数4〜18のシクロアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、炭素数7〜18のアルキルアリール基または炭素数7〜18のアリールアルキル基である、請求項2に記載の潤滑油組成物。
- 有機モリブデン化合物(E)の含有量が、潤滑油組成物全量基準で0.01質量%以上1.0質量%以下である、請求項1〜3のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- 潤滑性基油(A)の引火点が172℃以上である、請求項1〜4のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の潤滑油組成物であって、機械装置に使用される潤滑油組成物。
- 請求項6に記載の潤滑油組成物であって、前記機械装置が油圧装置、定置変速装置、自動車変速装置またはモーター・バッテリーの冷却装置である潤滑油組成物。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の潤滑油組成物を備える機械装置。
- 請求項8に記載の機械装置であって、前記機械装置が油圧装置、定置変速装置、自動車変速装置またはモーター・バッテリーの冷却装置である機械装置。
- 潤滑性基油(A)、中性リン系化合物(B)、酸性リン系化合物(C)、硫黄系化合物(D)および有機モリブデン化合物(E)を混合する工程を含む、潤滑油組成物の製造方法。
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