JP2021017494A - 潤滑油組成物、潤滑油組成物の製造方法、及び変速機又は減速機の潤滑方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、潤滑油組成物の低粘度化により、フレッチング摩耗等の耐摩耗性の低下が懸念される。
[1]基油(A)と、ジチオリン酸亜鉛(B1)及び硫化オレフィン(B2)から選ばれる1種以上の化合物(B)と、サルコシン系化合物(C)と、チオリン酸エステル又はそのアミン塩(D)とを含み、前記基油(A)として、100℃動粘度が25mm2/s以上の高粘度基油(A1)を配合してなる、潤滑油組成物。
[2]100℃動粘度が25mm2/s以上の高粘度基油(A1)を配合してなる基油(A)と、ジチオリン酸亜鉛(B1)及び硫化オレフィン(B2)から選ばれる1種以上の化合物(B)と、サルコシン系化合物(C)と、チオリン酸エステル又はそのアミン塩(D)とを混合する工程を有する、潤滑油組成物の製造方法。
[3]変速機又は減速機の摺動部分に対して前記[1]に記載の潤滑油組成物を添加する、変速機又は減速機の潤滑方法。
本実施形態の潤滑油組成物は、基油(A)と、ジチオリン酸亜鉛(B1)及び硫化オレフィン(B2)から選ばれる1種以上の化合物(B)と、サルコシン系化合物(C)と、チオリン酸エステル又はそのアミン塩(D)とを含み、前記基油(A)として、100℃動粘度が25mm2/s以上の高粘度基油(A1)を配合してなるものである。
本実施形態で用いる基油(A)は、鉱油及び合成油から選ばれる1種又は2種以上を用いることができる。
基油(A)として高粘度基油(A1)が配合されていない場合、油膜を保持しにくい高温領域において、耐摩耗性を良好にすることができない。
なお、本明細書では、高粘度基油(A1)の100℃動粘度の数値範囲の実施形態として、下記(i)〜(iv)を例示したが、(i)〜(iv)の上限及び下限はそれぞれ組み合わせることができる。例えば、高粘度基油(A1)の100℃動粘度の範囲は、25〜250mm2/sであってもよい。このことは、本明細書のその他の構成要件における数値範囲でも同様である。すなわち、本明細書のその他の構成要件において、数値範囲の実施形態が複数示されている場合、各数値範囲の上限及び下限はそれぞれ組み合わせることができる。
(i)100℃動粘度が25mm2/s以上
(ii)100℃動粘度が25〜300mm2/s
(iii)100℃動粘度が27〜250mm2/s
(iv)100℃動粘度が30〜230mm2/s
なお、本明細書において、動粘度及び粘度指数は、JIS K2283:2003に準拠して測定又は算出した値を意味する。
4.0〜8.0質量%であることがさらに好ましい。
高粘度基油(A1)の配合量を2.0質量%以上とすることにより、油膜を保持しにくい高温領域において、耐摩耗性を良好にしやすくできる。また、高粘度基油(A1)の配合量を15.0質量%以下とすることにより、潤滑油組成物の動粘度が高くなることを抑制し、低温時での潤滑油組成物の流動性を確保しうる。
低粘度基油(A2)の100℃動粘度は2.5〜10mm2/sであることがより好ましく、3〜8mm2/sであることがさらに好ましい。
低粘度基油(A2)の配合量を85.0質量%以上とすることにより、潤滑油組成物の動粘度を低くしやすくできる。また、低粘度基油(A2)の配合量を98.0質量%以下とすることにより、潤滑油組成物の動粘度が過度に低くなることを抑制しやすくできる。
精製油を得るための精製方法としては、例えば、水素化改質処理、溶剤抽出処理、溶剤脱ろう処理、水素化異性化脱ろう処理、水素化仕上げ処理、白土処理等が挙げられる。
基油(A)の40℃動粘度は、15〜45mm2/sであることが好ましく、18〜40mm2/sであることがより好ましく、20〜38mm2/sであることがさらに好ましい。
本実施形態の潤滑油組成物は、ジチオリン酸亜鉛(B1)及び硫化オレフィン(B2)から選ばれる1種以上の化合物(B)を含むことを要する。化合物(B)を含まない場合、油膜を保持しにくい高温領域において、耐摩耗性を良好にすることができない。
なお、油膜を保持しにくい高温領域において耐摩耗性を良好にするためには、潤滑油組成物が化合物(B)を含むのみでは足らず、さらに、後述するサルコシン系化合物(C)及びチオリン酸エステル又はそのアミン塩(D)を含む必要がある。
ジチオリン酸亜鉛(B1)は、以下の一般式(III)で表されるものが好ましく挙げられる。
R31〜R34の炭化水素基としては、1価の炭化水素基であれば特に制限はなく、例えばアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基等が好ましく挙げられ、アルキル基、アリール基がより好ましく、アルキル基が更に好ましい。すなわち、本実施形態で用いられるジチオリン酸亜鉛としては、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジアリールジチオリン酸亜鉛がより好ましく、ジアルキルジチオリン酸亜鉛が更に好ましい。
また、R31〜R34がアルキル基の場合、第一級は高温領域での酸化安定性に優れ、第二級は耐摩耗性に優れる傾向があるため、これらの傾向を考慮して、重視する性能に応じて、R31〜R34が第一級アルキル基のもの(第一級ジアルキルジチオリン酸亜鉛)及びR31〜R34が第二級アルキル基のもの(第二級ジアルキルジチオリン酸亜鉛)の何れかを選択すること、あるいは、第一級ジアルキルジチオリン酸亜鉛及び第二級ジアルキルジチオリン酸亜鉛を適宜混合することが好ましい。
一実施形態においては、第一級ジアルキルジチオリン酸亜鉛と、第二級ジアルキルジチオリン酸亜鉛とを、質量比3:7〜7:3で混合することが酸化安定性と耐摩耗性のバランスの観点でも好ましく、4:6〜6:4で混合することがより好ましい。
硫化オレフィン(B2)は、例えば、下記の一般式(IV)で表される化合物が挙げられる。
R41−Sa−R42 (IV)
化合物(B)の含有量を0.5質量%以上とすることにより、後述する成分(C)と成分(D)との相乗作用により、油膜を保持しにくい高温領域において、耐摩耗性を良好にしやすくできる。また、化合物(B)の含有量を5.5質量%以下とすることにより、銅の腐食を抑制しやすくすること(主にB1を減らすことによる影響)、あるいは、潤滑部位の疲労寿命発生を抑制しやすくすること(主にB2を減らすことによる影響)ができる。
本実施形態の潤滑油組成物は、サルコシン系化合物(C)を含むことを要する。潤滑油組成物が、サルコシン系化合物(C)を含まない場合、上述した化合物(B)を含有していたとしても、油膜を保持しにくい高温領域において、耐摩耗性を良好にすることができない。
[式(I)中、R11は、炭素数2〜30の炭化水素基を示し、R12は、水素原子又はメチル基を示す。]
R11として選択し得る、置換基を有していてもよいシクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、アダマンチル基等が挙げられる。なお、当該シクロアルキル基は、炭素数1〜10(好ましくは1〜4)のアルキル基で置換されていてもよい
R11として選択し得る、置換基を有していてもよいアルケニル基としては、例えば、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、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、ヘキサデセニル基、オクタデセニル基、テトラコセニル基、ヘキサコセニル基等が挙げられる。なお、当該アルケニル基は、直鎖アルケニル基であってもよく、分岐鎖アルケニル基であってもよい。R11が置換基を有していてもよいアルケニル基である一般式(I)で示される化合物の具体例としては、N−オレオイルサルコシンが挙げられる(R11は、置換基としてカルボキシル基を有しており、炭素数18である。R12はメチル基。)。
サルコシン系化合物(C)の含有量を0.10質量%以上とすることにより、化合物(B)及びチオリン酸エステル又はそのアミン塩(D)との相乗作用により、油膜を保持しにくい高温領域において、耐摩耗性を良好にしやすくできる。また、サルコシン系化合物(C)の含有量を1.00質量%以下とすることにより、耐焼付性が低下することを抑制しやすくできる。
本実施形態の潤滑油組成物は、チオリン酸エステル又はそのアミン塩(D)を含むことを要する。潤滑油組成物が、チオリン酸エステル又はそのアミン塩(D)を含まない場合、上述した化合物(B)及びサルコシン系化合物(C)を含有していたとしても、油膜を保持しにくい高温領域において、耐摩耗性を良好にすることができない。
[式(II)中、R21及びR22は、炭素数1〜20の炭化水素基を示し、R21及びR22は同一であってもよいし、異なっていてもよい。式(II)中、Xは酸素原子又は硫黄原子を示す。式(II)中、R23は、水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基を示す。]
R21及びR22の炭化水素基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルキルシクロアルキル基、アリール基、アルキルアリール基などが挙げられる。より具体的には、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロペンチル基、フェニル基、ベンジル基、トリル基(クレジル基)、キシレニル基などが挙げられる。炭化水素基は飽和であっても不飽和であっても良く、直鎖状であっても分枝状であっても良い。これらの中でも、飽和炭化水素基が好ましく、アルキル基が特に好ましい。
R23の炭化水素基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルキルシクロアルキル基などが挙げられる。より具体的には、メチル基、エチル基などが挙げられる。炭化水素基は飽和であっても不飽和であっても良く、直鎖状であっても分枝状であっても良い。これらの中でも、飽和炭化水素基が好ましく、アルキル基が特に好ましい。
アミン塩の形成に用いられるチオリン酸エステルとしては、上記一般式(II)のXR23がOH又はSHの化合物が挙げられる。
アミン塩の形成に用いられるアミンとしては、一般式NR3で表される、1級アミン、2級アミン及び3級アミンが挙げられる他、ポリアルキレンアミンが挙げられる。
一般式NR3で表される1級〜3級アミンとしては、オレイルアミン、ジラウリルアミン、ジミリスチルアミン、ジステアリルアミン、ジオレイルアミン、トリラウリルアミン、トリミリスチルアミン、トリステアリルアミン、トリオレイルアミン及び牛脂アミン等が挙げられる。
チオリン酸エステル又はそのアミン塩(D)の含有量を0.05質量%以上とすることにより、化合物(B)及びサルコシン系化合物(C)との相乗作用により、油膜を保持しにくい高温領域において、耐摩耗性を良好にしやすくできる。また、チオリン酸エステル又はそのアミン塩(D)の含有量を1.00質量%以下とすることにより、(D)成分が過剰量となることによる摩耗を抑制しやすくできる。
潤滑油組成物の一実施形態においては、前記化合物(B)の潤滑油組成物全量基準の含有量をWB、前記サルコシン系化合物(C)の潤滑油組成物全量基準の含有量をWCと定義した際に、WC/WBが0.02〜1.00であることが好ましく、0.03〜0.50であることがより好ましく、0.04〜0.20であることがさらに好ましく、0.05〜0.15であることがよりさらに好ましい。
WC/WBを上記範囲とすることにより、化合物(B)とサルコシン系化合物(C)との相乗作用を発揮しやすくできる。
WD/WBを上記範囲とすることにより、化合物(B)とチオリン酸エステル又はそのアミン塩(D)との相乗作用を発揮しやすくできる。
(WC+WD)/WBを上記範囲とすることにより、化合物(B)と、サルコシン系化合物(C)及びチオリン酸エステル又はそのアミン塩(D)との相乗作用を発揮しやすくできる。
本実施形態の潤滑油組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲で、上述した(A)〜(D)成分以外の添加剤を含有してもよい。
添加剤としては、無灰分散剤、金属系清浄剤、酸化防止剤、金属不活性剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤及び消泡剤等が挙げられる。各添加剤の配合量は、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは10質量%以下、より好ましくは7.5質量%以下、さらに好ましくは5.0質量%以下である。
潤滑油組成物の一実施形態においては、潤滑油組成物の100℃の動粘度が4.0〜8.0mm2/sであることが好ましく、4.5〜7.5mm2/sであることがより好ましく、4.7〜7.2mm2/sであることがさらに好ましい。
潤滑油組成物の100℃の動粘度を4.0mm2/s以上とすることにより、高温領域において油膜強度が低下することを抑制しやすくできる。潤滑油組成物の100℃の動粘度を8.0mm2/s以下とすることにより、省燃費性を良好にしやすくできる。
本実施形態の潤滑油組成物は、変速機又は減速機用途で好適に用いることができる。変速機の中ではマニュアルトランスミッションが有用である。なお、本実施形態の潤滑油組成物は、増速機用途でも有用である。
また、本実施形態は、上述の潤滑油組成物を充填してなる、変速機、減速機及び増速機を提供し得る。
本実施形態の潤滑油組成物の製造方法は、100℃動粘度が25mm2/s以上の高粘度基油(A1)を配合してなる基油(A)と、ジチオリン酸亜鉛(B1)及び硫化オレフィン(B2)から選ばれる1種以上の化合物(B)と、サルコシン系化合物(C)と、チオリン酸エステル又はそのアミン塩(D)とを混合する工程を有するものである。
本実施形態の変速機又は減速機の潤滑方法は、変速機又は減速機の摺動部分に対して、上述した本実施形態の潤滑油組成物を添加するものである。
なお、増速機の摺動部分に対して、上述した本実施形態の潤滑油組成物を添加する増速機の潤滑方法も有用である。
1−1.動粘度
JIS K2283:2000に準拠し、各温度における動粘度を測定した。
DIN51834に記載の往復動摩擦試験機(オプチモール社製SRV摩擦試験機)を用い、上試験片にボール、下試験片にディスクを配置し、下記の条件にて摩擦試験を行い、試験開始60分後のディスクに生じた摩耗深さ(単位「μm」)を測定した。摩耗深さが浅いほど耐摩耗性が良好である。
<試験条件>
・ボール:直径10mm、材質AISI52100
・ディスク:直径24mm、厚さ7.8mm、材質AISI52100
・振動数:50Hz
・振幅:0.1mm
・荷重:50N
・温度:120℃
・試験時間:60分
表1に示す各成分を配合して、実施例及び比較例の潤滑油組成物をそれぞれ調製した。なお、各成分の詳細は後述する。
<基油(A)>
<<高粘度基油(A1)>>
A1−1:鉱油(ブライトストック、100℃動粘度:32mm2/s、40℃動粘度:500mm2/s)
A1−2:合成油(PAO、100℃動粘度:150mm2/s、40℃動粘度:1600mm2/s)
A1−3:合成油(ポリイソブチレン、100℃動粘度:30mm2/s、40℃動粘度:400mm2/s)
A1−4:合成油(ポリイソブチレン、100℃動粘度:200mm2/s、40℃動粘度:2000mm2/s)
<<低粘度基油(A2)>>
A2−1:100Nの鉱油(100℃動粘度:4mm2/s、40℃動粘度:20mm2/s)
A2−2:150Nの鉱油(100℃動粘度:6mm2/s、40℃動粘度:33mm2/s)
<<ジチオリン酸亜鉛(B1)>>
B1−1:第一級アルキルジチオリン酸亜鉛(アルキル基の炭素数:2〜8)
B1−2:第二級アルキルジチオリン酸亜鉛(アルキル基の炭素数:2〜8)
<<硫化オレフィン(B2)>>
B2:硫化イソブチレン
N−オレオイルサルコシン
ジブチルチオホスフェートと、オレイルアミンとのアミン塩
・流動点降下剤(ポリメタクリレート、重量平均分子量5万)
・無灰分散剤(ポリブテニルコハク酸イミド)
・金属系清浄剤(カルシウムスルフォネート、全塩基価300mgKOH/g)
・酸化防止剤(フェノール系酸化防止剤)
・金属不活性化剤(チアジアゾール系化合物)
・リン系化合物(エチル-3-[[ビス(1-メチルエトキシ)フォスフィノチオイル]チオ]プロピオネート)
・消泡剤(シリコーン系化合物)
Claims (13)
- 基油(A)と、ジチオリン酸亜鉛(B1)及び硫化オレフィン(B2)から選ばれる1種以上の化合物(B)と、サルコシン系化合物(C)と、チオリン酸エステル又はそのアミン塩(D)とを含み、前記基油(A)として、100℃動粘度が25mm2/s以上の高粘度基油(A1)を配合してなる、潤滑油組成物。
- 前記化合物(B)の含有量が、潤滑油組成物全量基準で0.5〜5.0質量%である、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 前記サルコシン系化合物(C)が下記一般式(I)で示される化合物である、請求項1又は2に記載の潤滑油組成物。
[式(I)中、R11は、炭素数2〜30の炭化水素基を示し、R12は、水素原子又はメチル基を示す。] - 前記サルコシン系化合物(C)の含有量が、潤滑油組成物全量基準で0.10〜1.00質量%である、請求項1〜3の何れか1項に記載の潤滑油組成物。
- 前記チオリン酸エステルが下記一般式(II)で示される化合物である、請求項1〜4の何れか1項に記載の潤滑油組成物。
[式(II)中、R21及びR22は、炭素数1〜20の炭化水素基を示し、R21及びR22は同一であってもよいし、異なっていてもよい。式(II)中、Xは酸素原子又は硫黄原子を示す。式(II)中、R23は、水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基を示す。] - 前記チオリン酸エステル又はそのアミン塩(D)の含有量が、潤滑油組成物全量基準で0.05〜1.00質量%である、請求項1〜5の何れか1項に記載の潤滑油組成物。
- 前記化合物(B)の潤滑油組成物全量基準の含有量をWB、前記サルコシン系化合物(C)の潤滑油組成物全量基準の含有量をWCと定義した際に、WC/WBが0.02〜1.00である、請求項1〜6の何れか1項に記載の潤滑油組成物。
- 前記化合物(B)の潤滑油組成物全量基準の含有量をWB、前記チオリン酸エステル又はそのアミン塩(D)の潤滑油組成物全量基準の含有量をWDと定義した際に、WD/WBが0.01〜1.00である、請求項1〜7の何れか1項に記載の潤滑油組成物。
- 前記化合物(B)の潤滑油組成物全量基準の含有量をWB、前記サルコシン系化合物(C)の潤滑油組成物全量基準の含有量をWC、前記チオリン酸エステル又はそのアミン塩(D)の潤滑油組成物全量基準の含有量をWDと定義した際に、(WC+WD)/WBが0.04〜1.50である、請求項1〜8の何れか1項に記載の潤滑油組成物。
- 100℃の動粘度が4.0〜8.0mm2/sである、請求項1〜9の何れか1項に記載の潤滑油組成物。
- 変速機又は減速機用である、請求項1〜10の何れか1項に記載の潤滑油組成物。
- 100℃動粘度が25mm2/s以上の高粘度基油(A1)を配合してなる基油(A)と、ジチオリン酸亜鉛(B1)及び硫化オレフィン(B2)から選ばれる1種以上の化合物(B)と、サルコシン系化合物(C)と、チオリン酸エステル又はそのアミン塩(D)とを混合する工程を有する、潤滑油組成物の製造方法。
- 変速機又は減速機の摺動部分に対して請求項1〜10の何れか1項に記載の潤滑油組成物を添加する、変速機又は減速機の潤滑方法。
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