JP2021509929A - ホウ素含有自動車用ギア油 - Google Patents

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Abstract

開示される技術は、例えば、重作業用手動変速機および車軸で使用されてもよく、潤滑粘度の油、1重量%以下の分散剤、および少なくとも1種のホウ素含有化合物を含む自動車用ギア油に関する。

Description

開示される技術は、例えば、手動変速機および車軸で使用されてもよく、潤滑粘度の油、1重量%以下の分散剤、および少なくとも1種のホウ素含有化合物を含む自動車用ギア油に関する。自動車用ギア油は、変速機および車軸の両方を潤滑する単一の潤滑剤として特に有用である。
カーボン、ワニスおよびスラッジ等の分解生成物の堆積物は、ギアボックスに深刻な問題をもたらす。交換間隔が長い合成自動車用ギア油において、分解生成物への傾向が特に強い。そのため、自動車用ギア油、特に合成基油をベースとした最新の自動車用ギア油では、清浄度が必須の要件である。
最新の自動車用ギア油は、油の清浄度を維持するのに役立つ分散剤を含む。しかしながら、自動車用ギア油製品には必ずしも分散剤が含まれているわけではない。合成樹脂の増加傾向に伴い、自動車用ギア油が提供する性能を失うことなく、古い自動車用ギア油配合のいくつかに改善された清浄度を提供する必要がある。残念ながら、自動車用ギア油への分散剤の添加は、油の摩擦特性に悪影響を及ぼす可能性があることが分かっている。摩擦特性は所与の油の設定パラメータであるため、適切な摩擦を維持しながら清浄度の必要性のバランスをとる解決策が必要である。
本技術は、潤滑粘度の油、1重量%以下の分散剤、および自動車用ギア油に約75ppm〜約500ppmのホウ素を供給するのに十分な量の少なくとも1種のホウ素含有化合物を有する、自動車用ギアを潤滑するための自動車用ギア油を提供することにより、自動車用ギア油における清浄度および摩擦特性のバランスの問題を解決する。
ホウ素含有化合物の存在は、存在する任意の分散剤の清浄化能力を高めるだけでなく、分散剤による油の摩擦特性への任意の有害な影響も抑制することが分かった。
一実施形態において、自動車用ギア油中の分散剤は、スクシンイミド分散剤であってもよい。
一実施形態において、少なくとも1種のホウ素含有化合物は、式I
Figure 2021509929

(式中、各Rは、独立して、C〜C12アルキルである)のホウ酸エステルであってもよい。
いくつかの実施形態において、ホウ酸エステルは、自動車用ギア油の約0.2〜2.0重量%で存在し得る。
実施形態において、自動車用ギア油は、100〜1500ppmのリンを自動車用ギア油に送達する量で存在する少なくとも1種のリン含有化合物を含んでもよい。いくつかの実施形態において、リン含有化合物は、(1)C3−8ヒドロカルビルホスファイト、(2)モノマー亜リン酸もしくはそのエステルと少なくとも2つのアルキレンジオールとの反応生成物を含むホスファイトエステル組成物、または(3)(1)および(2)の混合物のうちの少なくとも1つを含んでもよい。
自動車用ギア油は、0.01重量%〜0.5重量%のジメルカプトチアジアゾールもしくはその誘導体、および/または0.1重量%〜5重量%のポリ(メタ)アクリレートエステルポリマー粘度調整剤を含んでもよい。
一実施形態において、自動車用ギア油は、100℃で8cSt〜24cStの動粘度を有してもよい。
開示される技術はまた、自動車用ギアに自動車用ギア油組成物を供給し、自動車用ギアを作動させることによって自動車用ギアを潤滑する方法を含む。自動車用ギアは、例えば、手動変速機、車軸、および/または差動装置上にあってもよい。
様々な好ましい特徴および実施形態が、非限定的な例示として以下に説明される。
本発明の技術の一態様は、自動車用ギア油である。自動車用ギア油は、例えば、手動変速機、車軸および差動装置等の自動車のギアに潤滑を提供するために使用することができる。組成物は、とりわけ、潤滑粘度の油、1重量%以下の分散剤、および少なくとも1種のホウ素含有化合物を含み得る。
潤滑粘度の油
潤滑粘度の油は、American Petroleum Institute(API)Base Oil Interchangeability Guidelines(2011)で指定されているように定義することもできる。5つの基油グループは次のとおりである。グループI(硫黄含有量>0.03重量%、および/または<90重量%飽和成分、粘度指数80〜120未満)、グループII(硫黄含有量<0.03重量%、および>90重量%飽和成分、粘度指数80〜120未満)、グループIII(硫黄含有量<0.03重量%、および>90重量%飽和成分、粘度指数>120)、グループIV(すべてのポリαオレフィン(PAO))、ならびにグループV(グループI、II、III、またはIVに含まれない他のすべて)。潤滑粘度の油は、グループII+基油であってもよく、これは、SAE刊行物「Design Practice:Passenger Car Automatic Transmissions」、第4版、AE−29、2012、12−9頁、およびUS8,216,448、カラム1行57に記載されているように、110以上120未満の粘度指数を有するグループII基油を指す非公式APIカテゴリーである。潤滑粘度の油はまた、グループIII+基油であってもよく、これもまた、130より大きい粘度指数、例えば130〜133またはさらに135〜145等、135よりも大きい粘度指数を有するグループIII油を指す非公式APIカテゴリーである。ガスから液体(「GTL」)への油は、グループIII+基油とみなされる場合がある。
潤滑粘度の油は、APIグループIV油、またはそれらの混合物、すなわちポリαオレフィンであり得る。ポリαオレフィンは、メタロセン触媒プロセスによって、または非メタロセンプロセスから調製することができる。潤滑粘度の油はまた、APIグループI、グループII、グループIII、グループIV、グループVの油またはそれらの混合物を含んでもよい。多くの場合、潤滑粘度の油は、APIグループI、グループII、グループII+、グループIII、グループIVの油またはそれらの混合物である。あるいは、潤滑粘度の油は、APIグループII、グループIII、もしくはグループIVの油、またはこれらの混合物であり得る。あるいは、潤滑粘度の油は、多くの場合、APIグループII、グループII+、グループIIIの油またはそれらの混合物である。
潤滑粘度の油、または基油は、ASTM D445で測定して、全体的に100℃で2〜10cSt、またはいくつかの実施形態では2.25〜9または2.5〜6もしくは7もしくは8cStの動粘度を有する。100℃で約3.5〜6または6〜8cStの基油の動粘度も好適である。
存在する潤滑粘度の油の量は、典型的には、組成物中の性能向上添加剤の量の合計を100重量%から差し引いた後に残るバランスである。例示的な量は、50〜99重量パーセント、または60〜98、または70〜95、または80〜94、または85〜93パーセントを含み得る。
潤滑組成物は、濃縮物および/または完全に配合された潤滑剤の形態であり得る。本発明の潤滑組成物が濃縮物の形態である場合(追加の油と組み合わせて、全体または一部が完成潤滑剤を形成し得る)、本発明の成分の潤滑粘度の油に対する比、および/または希釈油に対する比は、重量で1:99〜99:1、または重量で80:20〜10:90の範囲を含む。
分散剤
自動車用ギア油は、1重量%以下の分散剤を含む。多くの種類の分散剤が当技術分野において知られている。
「カルボン酸分散剤」は、少なくとも約34個、好ましくは少なくとも約54個の炭素原子を含むカルボン酸アシル化剤(酸、無水物、エステル等)と、窒素含有化合物(アミン等)、有機ヒドロキシ化合物(一価および多価アルコールを含む脂肪族化合物、もしくはフェノールおよびナフトールを含む芳香族化合物等)、ならびに/または塩基性無機材料との反応生成物である。これらの反応生成物は、カルボン酸エステル分散剤のイミド、アミド、およびエステル反応生成物を含む。
カルボン酸アシル化剤は、脂肪酸、イソ脂肪族酸(例えば、8−メチル−オクタデカン酸)、ダイマー酸、付加ジカルボン酸(不飽和脂肪酸と不飽和カルボン酸試薬の付加(4+2)および(2+2)生成物、トリマー酸、付加トリカルボン酸(Empol(登録商標)1040、ヒストレン(登録商標)5460とUnidyme(登録商標)60)、ならびにヒドロカルビル置換カルボン酸アシル化剤(オレフィンおよび/またはポリアルケンから)を含む。一実施形態において、カルボン酸アシル化剤は、脂肪酸である。脂肪酸は一般に、約8個〜約30個まで、または約12個〜約24個までの炭素原子を含む。カルボン酸アシル化剤は、米国特許第2,444,328号、第3,219,666号および第4,234,435号に教示されており、これらの開示は参照により本明細書に組み込まれる。
アミンは、モノアミンまたはポリアミンであってもよい。モノアミンは一般に、1〜約24個の炭素原子、または1〜約12個の炭素原子を含む少なくとも1つのヒドロカルビル基を有する。モノアミンの例は、脂肪(C8−30)アミン(Armeens)、1級エーテルアミン(SURFAM(登録商標)アミン)、3級脂肪族1級アミン(「Primenes」)、ヒドロキシアミン(1級、2級または3級アルカノールアミン)、エーテルN−(ヒドロキシヒドロカルビル)アミン、およびヒドロキシヒドロカルビルアミン(「Ethomeens」および「Propomeens」)を含む。ポリアミンは、アルコキシル化ジアミン(Ethoduomeens)、脂肪族ジアミン(「Duomeens」)、アルキレンポリアミン(エチレンポリアミン)、ヒドロキシ含有ポリアミン、ポリオキシアルキレンポリアミン(Jeffamines)、縮合ポリアミン(少なくとも1種のヒドロキシ化合物と、少なくとも1つの1級または2級アミノ基を含む少なくとも1種のポリアミンとの縮合反応)、および複素環式ポリアミンを含む。有用なアミンは、参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第4,234,435号(Meinhart)および米国特許第5,230,714号(Steckel)に開示されているものを含む。
例示的なカルボン酸分散剤は、例えば、ヒドロカルビル置換コハク酸アシル化剤とポリアミン等のアミンとの反応によって調製される「スクシンイミド分散剤」を含んでもよい。
ヒドロカルビル置換コハク酸アシル化剤は、コハク酸、ハロゲン化物、エステル、および無水物、好ましくは酸、エステルまたは無水物、より好ましくは無水物を含む。ヒドロカルビル基は一般に、平均して少なくとも約8個、または約30個、または約35個から、約350個まで、または約200個まで、または約100個までの炭素原子を含む。一実施形態において、ヒドロカルビル基は、例えば、一般に100〜5000、または500〜4000、または1000〜3000の数平均分子量を有するポリイソブチレン等のポリアルケンから得られる。
コハク酸アシル化剤と反応するアミンは、ポリアミンであってもよい。ポリアミンは、脂肪族、脂環式、複素環式または芳香族であってもよい。ポリアミンの例は、アルキレンポリアミン、ヒドロキシ含有ポリアミン、アリールポリアミン、および複素環式ポリアミンを含む。
「アミン分散剤」は、比較的高分子量の脂肪族ハロゲン化物とアミン、好ましくはポリアルキレンポリアミンとの反応生成物である。
「マンニッヒ分散剤」は、アルキル基が少なくとも約30個の炭素原子を含むアルキルフェノールと、アルデヒド(特にホルムアルデヒド)およびアミン(特にポリアルキレンポリアミン)との反応生成物である。
後処理された分散剤は、カルボン酸、アミンまたはマンニッヒ分散剤をジメルカプトチアジアゾール、尿素、チオ尿素、二硫化炭素、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、炭化水素置換無水コハク酸、ニトリル、エポキシド、ホウ素化合物、リン化合物等の試薬と反応させることにより得られる。
高分子分散剤は、デシルメタクリレート、ビニルデシルエーテル、高分子量オレフィン等の油溶性モノマーと、極性置換基を含むモノマー、例えば、アミノアルキルアクリレートまたはアクリルアミドおよびポリ(オキシエチレン)置換アクリレートとのインターポリマーである。
分散剤および分散剤の化学は、当技術分野において周知である。本明細書に記載の自動車用ギア油での使用に適した分散剤は、特に限定されない。むしろ、分散剤のレベルは、以下に記載されるように、ホウ素含有化合物の使用を考慮して最小化され得る。
上記分散剤の混合物もまた使用され得る。分散剤は、分散剤の重量で約11,000ppm以上、または約11,500ppm以上、または約12,000ppm以上の窒素含有量を有することができる。
後処理されているかどうかに関わらず(例えば、ホウ酸化もしくは非ホウ酸化)、組成物中の分散剤(複数可)、またはそれらの組み合わせの合計量は、例えば、最終ブレンド流体配合物の0.01〜1重量パーセント、または例えば、0.025〜0.9パーセントまたは0.05〜0.8重量パーセントであってもよいが、濃縮物では、その量は比例して高くなる。一実施形態において、自動車用ギア油は、上述の分散剤を実質的に含まなくてもよく、またはさらに上述の分散剤を完全に含まなくてもよい。
ホウ素含有化合物
自動車用ギア油は、自動車用ギア油に対して約75ppm〜約500ppmのホウ素、または自動車用ギア油に対して約85〜約450ppmもしくは約95〜約350ppmのホウ素、または約100〜約400ppmのホウ素を提供するのに十分な量のホウ素含有化合物を含有してもよい。
ホウ素は、多くの種類のホウ素含有化合物によって送達できる。ホウ素は、例えば、ホウ酸化分散剤に由来し得る。
ホウ素含有化合物は、例えば、ホウ酸化脂肪エポキシド、ホウ酸化グリセロールエステル、およびホウ酸化アルコキシル化脂肪アミン等のホウ素含有摩擦調整剤を含むことができる。
ホウ素含有化合物は、ホウ酸化洗剤も含むことができる。ホウ酸化洗剤は、例えば、米国特許第5,403,501号および同第4,792,410号に記載されている過塩基性ホウ酸化材料を含むことができる。
ホウ素含有化合物は、ホウ酸エステルも含むことができる。ホウ酸エステルは、以下の式のうちの1個以上で表される化合物であり得る:
Figure 2021509929

式中、各Rは、独立して、ヒドロカルビル基であり得、その用語は本明細書で定義されており、任意の2個の隣接するR基は、一緒になって環状基を形成し得る。上記のうちの2個以上の混合物を使用し得る。各式におけるR基中の炭素原子の総数は、化合物を潤滑粘度の油に可溶性にするのに十分でなければならない。一般に、R基中の炭素原子の総数は、少なくとも約3個であり、一実施形態では少なくとも約5個、一実施形態では少なくとも約8個である。必要なR基中の炭素原子の総数に制限はないが、実用的な上限は、約400または約500個の炭素原子である。
実施形態では、各Rは、独立して、1〜14個、または2〜13個、またはさらに3〜10もしくは12個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基であり得るが、ただしすべてのR中の炭素原子の合計総数は、3個以上、好ましくは4個以上、さらにより好ましくは6個以上である。いくつかの実施形態では、各Rは、独立して、C〜C22、またはC〜C18、またはC〜C12アルキルであり得る。有用なR基の例には、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、アミル、4−メチル−2−ペンチル、2−エチル−1−ヘキシル、イソオクチル、デシル、ドデシル、2−プロピルヘプチル、テトラデシル、2−ペンテニル、ドデセニル、フェニル、ナフチル、アルキルフェニル等が含まれる。他のものは、例えば、WO2017/083548に見出すことができる。
ホウ酸エステルの好適な例には、例えば、ホウ酸トリプロピル、ホウ酸トリブチル、ホウ酸トリペンチル、ホウ酸トリヘキシル、ホウ酸トリヘプチル、ホウ酸トリオクチル、ホウ酸トリノニル、およびホウ酸トリデシルが含まれる。他のホウ酸エステルの例には、例えば、式Iの化合物が含まれ、式中、各Rは、独立して、例えば、ホウ酸トリ−2−エチルヘキシル、ホウ酸トリス(2−プロピルヘプチル)、およびそれらの混合物等のC〜C22、またはC〜C18、またはC〜C12アルキルである。実施形態では、ホウ酸エステルは、Cホウ酸エステル、またはC10ホウ酸エステルであり得る。一実施形態では、ホウ酸エステルは、ホウ酸トリス(2−プロピルヘプチル)であり得る。いくつかの実施形態では、ホウ酸エステルは、ホウ酸トリ−2−エチルヘキシルであり得る。
一実施形態では、ホウ酸化エステルは、式B(OC11またはB(OCで表すことができる。一実施形態では、ホウ酸エステルは、ホウ酸トリ−n−ブチルであり得る。
一実施形態では、ホウ酸エステルは、以下の式で表されるフェノール化合物であり得、
Figure 2021509929

式中、式VIIにおいて:R、R、R、およびRは、独立して、1〜約12個の炭素原子のヒドロカルビル基であり、RおよびRは、独立して、1〜約6個の炭素原子、一実施態様では約2〜約4個の炭素原子、一実施態様では約2または約3個の炭素原子のアルキレン基である。一実施形態では、RおよびRは、独立して、1〜約6個の炭素原子を含有し、一実施形態ではそれぞれがt−ブチル基である。一実施形態では、RおよびRは、独立して、約2〜約12個の炭素原子、一実施形態では約8〜約10個の炭素原子のヒドロカルビル基である。一実施形態では、RおよびRは、独立して、−CHCH−または−CHCHCH−である。
一実施形態では、ホウ酸エステルは、以下の式で表される化合物であり得る:
Figure 2021509929

式中、式IXにおいて、各Rは、独立して、水素またはヒドロカルビル基である。ヒドロカルビル基のそれぞれは、1〜約12個の炭素原子、一実施態様では1〜約4個の炭素原子を含有し得る。一例は、2,2’−オキシ−ビス−(4,4,6−トリメチル−1,3,2−ジオキサボリナン)である。
ホウ酸エステルは、自動車用ギア油の重量に基づいて、約0.2もしくは0.3〜約2.0重量%、またはある場合には約0.35〜2.0重量%、一実施態様では約0.25〜約約1.0重量%、一実施形態では約0.25〜約0.75重量%で自動車用ギア油に用いられてもよい。
その他の添加物
自動車用ギア油は、分散剤およびホウ素含有化合物の他に、さらなる添加剤を含んでもよい。
リン含有化合物
自動車用ギア油は、リン含有化合物をさらに含んでもよい。リン含有化合物は、酸、塩、またはエステルであり得る。一実施形態では、リン含有化合物は、2もしくは3個、または2〜4個(典型的には2もしくは3個)のリン含有化合物の混合物の形態である。
いくつかの実施形態では、リン含有化合物はホスファイトである。好適なホスファイトには、3もしくは4個以上、または8個以上、または12個以上の炭素原子を有する少なくとも1個のヒドロカルビル基を有するものが含まれる。ホスファイトは、モノヒドロカルビル置換ホスファイト、ジヒドロカルビル置換ホスファイト、またはトリヒドロカルビル置換ホスファイトであり得る。
一実施形態では、ホスファイトは硫黄を含まない、すなわち、ホスファイトはチオホスファイトではない。
ホスファイトは、以下の式で表され得る:
Figure 2021509929

式中、少なくとも1個のRは、少なくとも3個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基であり得、他のR基は水素であり得る。一実施形態では、R基のうちの2個はヒドロカルビル基であり、3番目は水素である。一実施形態では、各R基はヒドロカルビル基であり、すなわち、ホスファイトはトリヒドロカルビル置換ホスファイトである。ヒドロカルビル基は、アルキル、シクロアルキル、アリール、非環式、またはそれらの混合物であり得る。
Rヒドロカルビル基は、線状または分岐、典型的には線状、および飽和または不飽和、典型的には飽和であり得る。
一実施形態では、リン含有化合物は、C3−8ヒドロカルビルホスファイト、またはその混合物であり得、すなわち、各Rは、独立して、水素または3〜8個もしくは4〜6個、典型的には4個の炭素原子を有するヒドロカルビル基であり得る。典型的には、C3−8ヒドロカルビルホスファイトは、ジブチルホスファイトを含む。C3−8ヒドロカルビルホスファイトは、リン含有化合物によって送達されるリンの総量の少なくとも175ppm、または少なくとも200ppmを送達し得る。C3−8ヒドロカルビルホスファイトは、リン含有化合物からのリンの総量の少なくとも45重量%、または50重量%〜100重量%、または50重量%〜90重量%、または60重量%〜80重量%を送達し得る。
一実施形態では、リン含有化合物は、C12−22ヒドロカルビルホスファイト、またはその混合物であり得、すなわち、各Rは、独立して、水素または12〜24個もしくは14〜20個、典型的には16〜18個の炭素原子を有するヒドロカルビル基であり得る。典型的には、C12−22ヒドロカルビルホスファイトは、C16−18ヒドロカルビルホスファイトを含む。R、R、およびRのアルキル基の例には、オクチル、2−エチルヘキシル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、オクタデセニル、ノナデシル、エイコシル、またはそれらの混合物が含まれる。C12−22ヒドロカルビルホスファイトは、自動車用ギア油の約0.05重量%〜約1.0重量%、または自動車用ギア油の約0.1重量%〜約0.5重量%で自動車用ギア油中に存在し得る。
いくつかの実施形態では、リン含有化合物は、C3−8およびC12〜C24ヒドロカルビルホスファイトの両方を含むことができる。
潤滑剤組成物は、任意選択で、アルキル(チオ)ホスフェートのヒドロカルビルアミン塩の形態の耐摩耗剤をさらに含む。アルキル(チオ)ホスフェートはまた、アミンアルキルチオホスフェートであってもよく、ここで、アルキルチオホスフェートは、式(R’O)PSSHによって表され、式中、各R’は、独立して、約3〜約30個、好ましくは約3〜約18個まで、または約3〜約12個まで、または約8個までの炭素原子を含むヒドロカルビル基である。R’基の例は、イソプロピル、イソブチル、n−ブチル、sec−ブチル、様々なアミル、n−ヘキシル、メチルイソブチルカルビニル、ヘプチル、2−エチルヘキシル、イソオクチル、ノニル、ベヘニル、デシル、ドデシル、およびトリデシル基を含む。例示的な低級アルキルフェニルR’基は、ブチルフェニル、アミルフェニル、ヘプチルフェニル等を含む。R’基の混合物の例は、1−ブチルおよび1−オクチル;1−ペンチルおよび2−エチル−1−ヘキシル;イソブチルおよびn−ヘキシル;イソブチルおよびイソアミル;2−プロピルおよび2−メチル−4−ペンチル;イソプロピルおよびsec−ブチル;ならびにイソプロピルおよびイソオクチルを含む。
一実施形態において、アミンアルキルチオホスフェートのアルキルチオホスフェートを、エポキシドまたはグリセロール等の多価アルコールと反応させることができる。この反応生成物は、単独で使用されてもよく、またはさらに亜リン酸、無水物、または低級エステルと反応されてもよい。エポキシドは、一般に脂肪族エポキシドまたはスチレンオキシドである。有用なエポキシドの例は、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブテンオキシド、オクテンオキシド、ドデセンオキシド、スチレンオキシド等を含む。エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドが好ましい。多価アルコールは、上に記載されている。グリコールは、1〜約12個、または約2〜約6個、または2個もしくは3個の炭素原子を有する脂肪族グリコールであってもよい。グリコールは、エチレングリコール、プロピレングリコール等を含む。アルキルチオホスフェート、グリコール、エポキシド、無機リン試薬、およびそれらを反応させる方法は、米国特許第3,197,405号および第3,544,465号に記載されており、これらの開示については参照により本明細書に組み込まれる。
一実施形態において、アルキル(チオ)ホスフェートのヒドロカルビルアミン塩は、C14〜C18アルキル化リン酸と、C11〜C143級アルキル1級アミンであるPrimene 81R(商標)(Rohm&Haas社によって製造および販売されている)との反応生成物である。使用され得る他のアミンは、アルキルアルカノールアミン、ジアルカノールアミン、トリエタノールアミン等のトリアルカノールアミン、ならびに以下に記載するようなホウ酸化アミンを含む。
したがって、この成分として使用されるアミン塩は、モノ−もしくはジ−アルキルリン酸エステルの塩、またはそれらの混合物のC−C20アルキルアミン塩を含んでもよい。
潤滑剤中のアルキルリン酸エステルのヒドロカルビルアミン塩の量は、0.3〜2重量パーセント、または0.4〜1.9、または0.5〜1.8、または0.7〜1.7重量パーセントであってもよい。濃縮物では、その量は比例して高くなる。前記アミン塩の量は、0.03〜0.2重量パーセントのリンを潤滑剤組成物に寄与する量、または0.08〜0.17、もしくは0.11〜0.17重量パーセントであってもよい。
自動車用ギア油はまた、オルトホスフェート(またはモノマーホスフェート)構造とは対照的に、アルキルピロホスフェート構造に少なくとも30モルパーセントのリン原子を有する実質的に硫黄を含まないアルキルホスフェートアミン塩を含んでもよい。ピロホスフェート構造中のリン原子のパーセンテージは、30〜100モル%、または40〜90%または50〜80%または55〜70%または55〜65%であってもよい。リン原子の残りの量は、オルトホスフェート構造であってもよく、または部分的に未反応のリン酸もしくは他のリン種からなってもよい。一実施形態において、リン原子の最大60または最大50モルパーセントが、モノ−またはジ−アルキル−オルトホスフェート塩構造である。
ピロホスフェート形態(POP構造と呼ばれることもある)で存在する実質的に硫黄を含まないアルキルホスフェートアミン塩は、部分的に以下の式(I)および/もしくは(II):
Figure 2021509929

で表すことができ、式中、各Rは、独立して、3〜12個の炭素原子のアルキル基、例えば2−ブチル、2−ペンチル、3−ペンチル、3−メチル−2−ブチル、2−ヘキシル、3−ヘキシル、シクロヘキシル、4−メチル−2−ペンチル、および6個、7個、8個、9個、10個、11個または12個の炭素原子を有する他のそのような2級基、およびその異性体である。いくつかの実施形態において、アルキル基は、基のα−位置にメチル分岐を有してもよく、その例は、4−メチル−2−ペンチル(4−メチルペンタ−2−イルとも呼ばれる)基である。
ピロホスフェートエステルは、必要に応じてオルトエステルから単離することができるが、成分を分離することなく反応混合物を使用することも可能であり、また商業的に好ましい場合がある。
式(I)および(II)の構造は、リン原子が硫黄原子ではなく酸素に結合しているという点で、完全に硫黄を含まない種として示されている。しかしながら、O原子の小さなモル分率は、0〜5パーセント、または0.1〜4パーセント、または0.2〜3パーセント、または0.5〜2パーセント等のS原子によって置き換えられ得る可能性がある。
ピロホスフェートホスフェートエステルまたはホスフェートエステルの混合物は、アミンと反応してアミン塩を形成する。実際の中和の程度、すなわちリンエステルの−OH基の塩析の程度は、50%〜100%、または80%〜99%、または90%〜98%、または93%〜97%、または約95%であってもよく、これは、ホスフェートエステル混合物に投入されたアミンの量に基づいて決定または計算され得る。
アミンは、R Nで表すことができ、式中、各Rは、独立して水素またはヒドロカルビル基またはエステル含有基、またはエーテル含有基であるが、但し、少なくとも1つのR基は、ヒドロカルビル基またはエステル含有基またはエーテル含有基である(すなわち、NHではない)。好適なヒドロカルビルアミンは、1〜18個の炭素原子、または3〜12個、または4〜10個の炭素原子を有する1級、2級または3級アミンを含む。N−ヒドロカルビル置換γ−またはδ−アミノ(チオ)エステル等のエステル含有アミン。どのタイプのアミンでも反応して、上記のピロホスフェートエステル、ならびに存在し得る任意のオルトリン酸エステルを含むリンエステル成分の酸性基を中和する。
潤滑剤組成物中の実質的に硫黄を含まないアルキルホスフェートアミン塩の量は、例えば、0.1〜5重量パーセントであってもよい。この量は、構造を問わないで、オルトリン酸塩とピロリン酸塩の両方の構造のリン酸塩アミン塩または塩の合計量を示している(リン原子の少なくとも30モルパーセントがアルキルピロリン酸塩構造にあることを理解して)。ピロリン酸塩構造中のリン酸塩アミン塩の量は、そこから容易に計算できる。アルキルリン酸アミン塩の代替量は、0.2〜3重量パーセント、または0.2〜1.2重量パーセント、または0.5〜2重量パーセント、または0.6〜1.7重量パーセント、または0.6〜1.5重量パーセント、または0.7〜1.2重量パーセントであってよい。この量は、リンを潤滑剤配合物に200〜3000重量ppm、または400〜2000ppm、または600〜1500ppm、または700〜1100ppm、または1100〜1800ppmの量で提供するのに好適であり得る。
自動車用ギア油はまた、以下の式で表される材料を含んでもよい。
Figure 2021509929

式中、RおよびRは、それぞれ独立して、3〜12個の炭素原子、もしくは6〜8個の炭素原子のヒドロカルビル基であるか、または以下の式で表される基であり、
Figure 2021509929

あるいは、RおよびRは、隣接するOおよびP原子と一緒に、2〜6個の炭素原子を含む環を形成し;Rは、水素またはメチル基であり、Rは、2〜6個の炭素原子のアルキレン基であり、Rは、水素または1〜約12個炭素原子のヒドロカルビル基であり、nは1または2である。上記の式で表される材料は、リンに結合して示される水素原子が特に酸性であるとは考えられないため、典型的には中性化合物(または化合物の混合物)である。
ある特定の実施形態において、式Xの材料は、式
Figure 2021509929

すなわち、Rが水素であり、Rがエチレン基であり、nが2である式Xで表すことができる。式Xの場合のように、RまたはR基の一方または両方は、
Figure 2021509929

で表される基であってもよい。
式Xまたは式XIのいずれかにおいて、ある特定の実施形態では、RおよびRは、それぞれ独立して、CまたはCアルキル基、またはそれらの混合物、例えば、2−エチルヘキシル基または4−メチル−2−ペンチル基またはそれらの混合物であってもよい。
自動車用ギア油に使用される上記の亜リン酸エステル生成物のいずれかの量は、組成物に0.01〜0.3もしくは0.1重量パーセント、または他の実施形態では0.02〜0.07重量パーセントもしくは0.025〜0.05重量パーセントのリンを提供するのに十分な量であってもよい。もちろん、これらの量のリンに対応する生成物の実際の量は、そのリン含有量に依存する。自動車用ギア油中のエステル生成物の好適な量は、0.01〜1.0重量パーセント、または0.02〜0.5重量パーセント、または0.03〜0.30重量パーセント、またはさらに0.05〜0.25重量パーセントであってもよい。
上記のリン含有化合物のそれぞれは、自動車用ギア油中に単独で存在してもよいが、自動車用ギア油はまた、2種以上の混合物を含んでもよい。いくつかの実施形態では、リン含有化合物は、C3−8ヒドロカルビルホスファイトおよびホスファイトエステル生成物を含むことができる。いくつかの実施形態では、リン含有化合物は、C3−8ヒドロカルビルホスファイト、C12〜C24ヒドロカルビルホスファイト、およびホスファイトエステル生成物のそれぞれを含むことができる。いずれにしても、リン含有化合物は、100〜1500ppmのリンを自動車用ギア油に送達する量で存在すべきである。いくつかの実施形態において、少なくとも1種のリン含有化合物は、250〜1250ppmのリン、または500〜1000ppmのリンを自動車用ギア油に送達する量で存在してもよい。
自動車用ギア油の別の成分は、金属不活性化剤であってもよい。そのような材料の例には、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾールおよび/またはその誘導体が含まれる。そのような材料は、参照により本明細書に組み込まれる欧州特許公開第0761805号に記載されている。金属不活性化剤のさらなる例は、米国特許第9,816,044号に記載され、以下の式で表されるもの等のチアジアゾール化合物を含む。
Figure 2021509929
本明細書で有用な金属不活性化剤は、銅等の金属の腐食を低減する。金属不活性化剤は、金属不動態化剤とも呼ばれる。これらの金属不活性化剤は、典型的には、窒素および/または硫黄含有複素環式化合物、例えば、ジメルカプトチアジアゾール、トリアゾール、アミノメルカプトチアジアゾール、イミダゾール、チアゾール、テトラゾール、ヒドロキシキノリン、オキサゾリン、イミダゾリン、チオフェン、インドール、インダゾール、キノリン、ベンゾオキサジン、ジチオール、オキサゾール、オキサトリアゾール、ピリジン、ピペラジン、トリアジン、およびそれらの任意の1個以上の誘導体である。金属不活性化剤は、好ましくは置換または非置換であってもよい少なくとも1個のトリアゾールを含む。好適な化合物の例は、ベンゾトリアゾール、アルキル置換ベンゾトリアゾール(例えば、トリルトリアゾール、エチルベンゾトリアゾール、ヘキシルベンゾトリアゾール、オクチルベンゾトリアゾール等)、アリール置換ベンゾトリアゾール(例えば、フェノールベンゾトリアゾール等)、ならびにアルキルアリールまたはアリールアルキル置換ベンゾトリアゾールおよび置換基がヒドロキシ、アルコキシ、ハロ(特にクロロ)、ニトロ、カルボキシ、およびカルボキシアルコキシであり得る置換ベンゾトリアゾールである。好ましくは、トリアゾールは、アルキル基が1〜約20個の炭素原子、好ましくは1〜約8個の炭素原子を含有するベンゾトリアゾールまたはアルキルベンゾトリアゾールである。ベンゾトリアゾールおよびトリルトリアゾールが有用である。
一実施形態では、金属不活性化剤は、分散剤とジメルカプトチアジアゾールとの反応生成物である。分散剤は、一般に、カルボン酸とアミンおよび/またはアルコールとの反応生成物として特徴付けられ得る。これらの反応生成物は、潤滑剤の分野で分散剤として一般的に使用されており、分散剤としてそれに加えて、またはその代わりに他の用途を有し得るという事実にもかかわらず、一般に分散剤と呼ばれることがある。カルボン酸分散剤には、スクシンイミド分散剤、エステル型分散剤等が含まれる。スクシンイミド分散剤は、一般に、ポリアミンとアルケニルコハク酸無水物または酸との反応である。エステル型分散剤は、アルケニルコハク酸無水物または酸とポリオール化合物との反応生成物である。次いで、反応生成物は、ポリアミン等のアミンでさらに処理され得る。有用な分散剤の例は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第3,219,666号および同第4,234,435号に開示されている。有用な分散剤には、以下で論じる無灰分散剤も含まれる。一般に、分散剤およびジメルカプトチアジアゾールを混合し、約100℃を超える温度に加熱することによって、それら2つの物質間で反応が生じる。米国特許第4,140,643号および同第4,136,043号は、そのような分散剤とジメルカプトチアジアゾールとの反応により作製された化合物を記載している。これらの特許は、分散剤、ジメルカプトチアジアゾール、この2個を反応させるための方法、およびそのような反応から得られた生成物のそれらの開示について、参照により本明細書に組み込まれる。
一実施形態では、金属不活性化剤は、フェノールとアルデヒドおよびジメルカプトチアジアゾールとの反応生成物である。フェノールは、好ましくは、アルキル基が少なくとも約6個、好ましくは6〜約24個、より好ましくは約6個、または約7〜約12個の炭素原子を含有するアルキルフェノールである。アルデヒドは、好ましくは、1〜約7個の炭素原子を含有するアルデヒドまたはホルムアルデヒド等のアルデヒドシントンである。好ましくは、アルデヒドは、ホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒドである。アルデヒド、フェノール、およびジメルカプトチアジアゾールは、典型的には、最大約150℃、好ましくは約50℃〜約130℃の温度で、ジメルカプトチアジアゾール1モルあたり約0.5〜約2モルのフェノールおよび約0.5〜約2モルのアルデヒドのモル比で、それらを混合することにより反応させる。好ましくは、3個の試薬は、等モル量で反応する。
一実施形態では、金属不活性化剤は、ビス(ヒドロカルビルジチオ)チアジアゾールである。好ましくは、各ヒドロカルビル基は、独立して、6〜約24個の炭素原子を有するアルキル、アリール、またはアラルキル基である。各ヒドロカルビルは、独立して、t−オクチル、ノニル、デシル、ドデシル、またはエチルヘキシルであり得る。金属不活性化剤は、ビス−2,5−tert−オクチル−ジチオ−1,3,4−チアジアゾールまたは2−tert−オクチルチオ−5−メルカプト−1,3,4−チアジアゾールとのその混合物であり得る。これらの材料は、Amoco Chemical Companyから入手可能なAmoco 150の商品名で市販されている。これらのジチオチアジアゾール化合物は、PCT公開第WO88/03551号に成分(d)として開示されており、ジチオチアジアゾール化合物の開示について参照により組み込まれている。好ましい実施形態では、金属不活性化剤は、ジメルカプトチアジアゾール誘導体である。実施例D−1は特定の例である。
実施例D−1
t−ノニルメルカプタンと酸化結合した2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール、化学物質100%、S36%、N6.4%。
使用する場合、自動車用ギア油中の金属不活性化剤の量は、一般に、自動車用ギア油の約0.01〜約0.5重量%の範囲内である。いくつかの実施形態において、金属不活性化剤の量は、自動車用ギア油の重量の約0.02〜約0.42重量%または約0.03〜約0.33重量%または約0.04〜約0.24重量%の範囲内である。
任意選択で存在してもよい別の材料は、粘度調整剤である。粘度調整剤(VM)および分散剤粘度調整剤(DVM)はよく知られている。VMおよびDVMの例としては、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリオレフィン、水素化ビニル芳香族−ジエンコポリマー(例えば、スチレン−ブタジエン、スチレン−イソプレン)、スチレン−マレイン酸エステルコポリマー、およびホモポリマー、コポリマー、グラフトコポリマーを含む同様の高分子物質を挙げることができ、直鎖、分岐、または星型構造を持つポリマーが含まれる。DVMは、窒素含有メタクリレートポリマーまたは窒素含有オレフィンポリマー、例えば、メチルメタクリレートおよびジメチルアミノプロピルアミンから誘導された窒素含有メタクリレートポリマーを含んでもよい。あるいは、DVMは、α−オレフィンに由来するユニットと、分岐鎖一級アルコールで部分的にエステル化され、アミン含有化合物と部分的に反応したカルボン酸または無水マレイン酸等の酸無水物に由来するユニットとのコポリマーを含んでもよい。
市販のVM、DVM、およびそれらの化学タイプの例は、次のもの含み得る:ポリイソブチレン(例えばBP AMocoからのIndopol(商標)またはExxonMobilからのParapol(商標));オレフィンコポリマー(例えばLubrizolからのLubrizol(登録商標)7060、7065、および7067、ならびにLucant(登録商標)HC−2000、HC−1100、およびHC−600);水素化スチレン−ジエンコポリマー(例えばShellからのShellvis(商標)40および50、ならびにLubrizolからのLZ(登録商標)7308、および7318);分散剤コポリマーであるスチレン/マレエートコポリマー(例えばLubrizolからのLZ(登録商標)3702および3715));ポリメタクリレートポリマー(その一部は分散剤特性を有する)(例えばRohMaxからのViscoplex(商標)シリーズ、Aftonからの粘度指数向上剤のHitec(商標)シリーズにおけるもの、ならびにLubrizolからのLZ(登録商標)7702、LZ(登録商標)7727、LZ(登録商標)7725およびLZ(登録商標)7720C);オレフィン−グラフト−ポリメタクリレートポリマー(例えばRohMaxからのViscoplex(商標)2−500および2−600);ならびに水素化ポリイソプレン星型ポリマー(例えばShellからのShellvis(商標)200および260)。使用可能な粘度調整剤は、米国特許第5,157,088号、第5,256,752号および第5,395,539号に記載されている。VMおよび/またはDVMは、用途に応じて、重量で最大50%または20%までの濃度で機能液に使用することができる。1〜20重量%、または1〜12重量%、または3〜10重量%、あるいは20〜40重量%、または20〜30重量%の濃度が使用されてもよい。
他の任意選択の材料は、酸化防止剤、例えば芳香族アミン酸化防止剤、エステル含有ヒンダードフェノール酸化防止剤を含むヒンダードフェノール酸化防止剤、および硫化オレフィン酸化防止剤を含み得る。一実施形態において、自動車用ギア油は、少なくとも2種の酸化防止剤の混合物を含んでもよい。これらの酸化防止剤は、任意に0.01〜5、または0.15〜4.5、または0.2〜4、または0.2〜2重量パーセントの量で存在してもよい。
一実施形態において、自動車用ギア油は、アリールアミン酸化防止剤を含んでもよい。アリールアミン酸化防止剤は、フェニル−α−ナフチルアミン(PANA)もしくはヒドロカルビル置換ジフェニルアミン、またはそれらの混合物であり得る。ヒドロカルビル置換ジフェニルアミンは、モノ−もしくはジ−C〜C16−、またはC〜C12−、またはC−アルキルジフェニルアミンを含み得る。例えば、ヒドロカルビル置換ジフェニルアミンは、オクチルジフェニルアミン、またはジオクチルジフェニルアミン、ジノニルジフェニルアミン、典型的にはジノニルジフェニルアミンであってもよい。
存在する場合、アリールアミン酸化防止剤は、自動車用ギア油の0.2重量%〜1.2重量%、または0.3重量%〜1.0重量%、または0.4重量%〜0.9重量%、または0.5重量%〜0.8重量%で存在し得る。
ヒンダードフェノール酸化防止剤は、多くの場合、立体障害基として二級ブチルおよび/または三級ブチル基を含有する。フェノール基は、多くの場合、第2の芳香族基に連結するヒドロカルビル基および/または架橋基でさらに置換され得る。好適なヒンダードフェノール酸化防止剤の例には、2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、4−メチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、4−エチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、4−プロピル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノールもしくは4−ブチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、または4−ドデシル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノールが含まれる。一実施形態では、ヒンダードフェノール酸化防止剤は、エステルであり得、例えば、CibaからのIrganox(商標)L−135またはブチル3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパノエートを含み得る。
存在する場合、ヒンダードフェノール酸化防止剤は、自動車用ギア油の0.1重量%〜1重量%、または0.2重量%〜0.9重量%、または0.1重量%〜0.4重量%、または0.4重量%〜1.0重量%で存在し得る。
酸化防止剤には、モノスルフィドもしくはジスルフィド、またはそれらの混合物等の硫化オレフィンも含まれる。これらの材料は一般に、1〜10個、例えば1〜4個、または1または2個の硫黄原子を含むスルフィド結合を有している。自動車用ギア油中の硫化酸化防止剤として用いるために硫化され得る材料は、油、脂肪酸およびエステル、それらから作製されるオレフィンおよびポリオレフィン、テルペン、またはディールスアルダー付加物を含み得る。このような硫化材料の調製方法の詳細は、米国特許番号3,471,404および4,191,659に記載されている。
自動車用ギア油はまた、カルシウム含有洗剤を含んでもよい。カルシウム含有洗剤は、好ましくは存在しないが、これは、組成物に最大150ppmもしくは180ppmのカルシウム、または30ppm〜180ppm、もしくは30ppm〜150ppmのカルシウム、または60ppm〜180ppm、もしくはさらに60ppm〜150ppmのカルシウムを送達するための量で含まれ得る。
いくつかの実施形態において、カルシウム含有洗剤は、90ppm以下、または1〜90ppm、またはさらに5〜80ppm、または10〜75ppmで存在し得る。
カルシウム含有洗剤は、過塩基性清浄剤、非過塩基性清浄剤、またはそれらの混合物であり得る。典型的には、洗剤は過塩基性である。
カルシウム含有洗剤の調製は、当技術分野で知られている。過塩基性カルシウム含有洗剤の調製を記載した特許には、米国特許第2,501,731号、同第2,616,905号、同第2,616,911号、同第2,616,925号、同第2,777,874号、同第3,256,186号、同第3,384,585号、同第3,365,396号、同第3,320,162号、同第3,318,809号、同第3,488,284号、および同第3,629,109号が含まれる。
カルシウム含有洗剤は、非過塩基性洗剤(中性洗剤とも呼ばれ得る)であり得る。非過塩基性のTBNは、20〜200未満、または30〜100、または35〜50mgKOH/gであり得る。非過塩基性カルシウム含有洗剤のTBNは、20〜175、または30〜100mgKOH/gでもあり得る。非過塩基性カルシウム含有洗剤が、ヒドロカルビル置換スルホン酸等の強酸から調製される場合、TBNは、低くなり得る(例えば、0〜50mgKOH/g、または10〜20mgKOH/g)。
本明細書で使用される場合、TBNの引用された値および関連するTBNの範囲は、「現状のまま」であり、すなわち、希釈油の従来の量を含有する。希釈油の従来の量は、典型的には、洗剤成分の30重量%〜60重量%(多くの場合40重量%〜55重量%)の範囲である。
カルシウム含有洗剤は、例えば、200mgKOH/g(典型的には250〜600、または300〜500mgKOH/g)を超えるTBNを有する過塩基性洗剤であり得る。
過塩基性カルシウム含有洗剤は、塩基性カルシウム化合物と酸性洗剤基質との反応により形成され得る。酸性洗剤基質は、アルキル芳香族スルホン酸(アルキルナフタレンスルホン酸、アルキルトルエンスルホン酸、もしくはアルキルベンゼンスルホン酸等)、アルキルサリチル酸、またはそれらの混合物を含み得る。
塩基性カルシウム化合物は、洗剤に塩基性を供給するために使用される。塩基性カルシウム化合物は、カルシウムの水酸化物または酸化物の化合物である。
酸化物および/または水酸化物は、単独でまたは組み合わせて使用され得る。酸化物または水酸化物は、水和または脱水され得るが、水和が典型的である。一実施形態では、塩基性カルシウム化合物は、水酸化カルシウムであり得、それは単独で使用してもよく、または他の金属塩基性化合物との混合物として使用してもよい。水酸化カルシウムは、多くの場合、石灰と呼ばれる。一実施形態では、カルシウム塩基性化合物は、単独でまたは他の金属塩基性化合物との混合物で使用され得る酸化カルシウムであり得る。
一実施形態では、カルシウム含有洗剤は、スルホネート、またはそれらの混合物であり得る。スルホネートは、モノヒドロカルビル置換ベンゼンまたはジヒドロカルビル置換ベンゼン(またはナフタレン、インデニル、インダニル、もしくはビシクロペンタジエニル)スルホン酸から調製され得、ヒドロカルビル基は、6〜40個、または8〜35個または9〜30個の炭素原子を含有し得る。
ヒドロカルビル基は、ポリプロピレン、または少なくとも10個の炭素原子を含有する線状または分岐アルキル基から誘導され得る。好適なアルキル基の例には、分岐および/または線状デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、オクタデセニル、ノノデシル、エイコシル、ウン−エイコシル、ド−エイコシル、トリ−エイコシル、テトラ−エイコシル、ペンタエイコシル、ヘキサ−エイコシル、またはそれらの混合物が含まれる。
一実施形態では、ヒドロカルビル置換スルホン酸は、ポリプロペンベンゼンスルホン酸および/もしくはC16−C24アルキルベンゼンスルホン酸、またはそれらの混合物を含み得る。
一実施形態では、カルシウムスルホネート洗剤は、米国特許出願第2005065045号(およびUS7,407,919として付与)の段落[0026]〜[0037]に記載されているような少なくとも8の金属比を有する主に線状アルキルベンゼンスルホネート洗剤であり得る。いくつかの実施形態では直鎖アルキル基は、アルキル基の直鎖に沿ったどこでもベンゼン環に結合していてもよいが、多くの場合、直鎖の2、3または4位、場合によっては主に2位にあってよい。
中性またはわずかに塩基性の場合、カルシウムスルホネート洗剤は、100未満、または75未満、典型的には、20〜50mgKOH/g、または0〜20mgKOH/gのTBNを有し得る。
過塩基性の場合、カルシウムスルホネート洗剤は、200超、または300〜550、または350〜450mgKOH/gのTBNを有し得る。
フェナート洗剤は、典型的には、p−ヒドロカルビルフェノールまたは一般にアルキルフェノールから得られる。このタイプのアルキルフェノールは、硫黄と結合して過塩基化、アルデヒドと結合して過塩基化、またはカルボキシル化されてサリチル酸洗剤を形成し得る。好適なサリチル酸アルキルには、プロピレンのオリゴマー、ブテンのオリゴマー、特にn−ブテンの四量体および五量体でアルキル化されたもの、ならびにアルファ−オレフィン、異性化されたアルファ−オレフィン、およびポリイソブチレンのようなポリオレフィンでアルキル化されたものが含まれる。一実施形態において、自動車用ギア油は、0.2重量%未満、または0.1重量%未満、またはさらに0.05重量%未満のパラ−ドデシルフェノール(PDDP)から得られたサリチレート洗剤を含む。一実施形態において、自動車用ギア油は、PDDPから得られたものではないサリチレート洗剤を含む。一実施形態において、自動車用ギア油は、PDDPから調製されたサリチレート洗剤を含んでもよく、そのような洗剤は、1.0重量パーセント未満の未反応PDDP、もしくは0.5重量パーセント未満の未反応PDDPを含む、または実質的にPDDPを含まない。
洗剤は、ホウ酸化されていても、ホウ酸化されていなくてもよい。
スルホネートおよびサリチレート洗剤の化学構造は、当業者に知られている。「Chemistry and Technology of Lubricants」と題する標準教科書、第3版、R.M.MortierおよびS.T.Orszulik編、著作権2010、小見出し7.2.6の220〜223ページに、該洗剤およびその構造の一般的な開示が提供されている。
一実施形態では、カルシウム含有洗剤は、過塩基性カルシウムスルホネート、過塩基性カルシウムサリチレート、またはそれらの混合物であり得る。典型的には、洗剤は、過塩基性カルシウムスルホネートであってもよい。
一実施形態では、カルシウム含有洗剤は、亜鉛含有洗剤、バリウム含有洗剤、ナトリウム含有洗剤、またはマグネシウム含有洗剤との混合物であり得る。亜鉛含有洗剤、バリウム含有洗剤、ナトリウム含有洗剤、またはマグネシウム含有洗剤も当技術分野で周知であり、カルシウム含有洗剤を記載する同じ参考文献に記載されている。しかしながら、TBNと金属との比は、わずかに異なり得る。亜鉛含有洗剤、バリウム含有洗剤、ナトリウム含有洗剤、またはマグネシウム含有洗剤は、フェネート、硫黄含有フェネート、スルホネート、サリキサレート、またはサリチレートであり得る。典型的には、亜鉛含有洗剤、バリウム含有洗剤、ナトリウム含有洗剤、またはマグネシウム含有洗剤は、マグネシウムフェネート、マグネシウム硫黄含有フェネート、またはマグネシウムスルホネートであり得る。
「金属比」、TBN、および「石鹸含有量」という表現のより詳細な説明は、当業者に知られており、例えば「Chemistry and Technology of Lubricants」第3版、R.M.MortierおよびS.T.Orszulik編、著作権2010、小見出し7.2.5の219〜220ページ等の標準的な教科書で説明されている。洗剤の分類。
自動車用ギアはまた、摩擦調整剤を含んでもよい。一実施形態において、摩擦調整剤は、例えば、アミンの長鎖脂肪酸誘導体、長鎖脂肪エステル、または長鎖脂肪エポキシドの誘導体;脂肪イミダゾリン;アルキルリン酸のアミン塩;脂肪アルキルタルトレート;脂肪アルキルタルトリミド;脂肪アルキルタルトラミド;脂肪グリコレート;および脂肪グリコールアミド、またはそれらの組み合わせであってもよい。摩擦調整剤は、潤滑組成物の0重量%〜6もしくは5重量%、または0.01重量%〜4重量%、または0.05重量%〜2重量%、または0.1重量%〜2重量%で存在し得る。存在する場合、摩擦調整剤の量は、0.05〜5重量パーセント、または0.1〜2パーセント、または0.1〜1.5重量パーセント、または0.15〜1パーセント、または0.15〜0.6パーセントであってもよい。
本明細書で使用される場合、摩擦調整剤に関する用語、「脂肪アルキル」または「脂肪」は、10〜22個の炭素原子を有する炭素鎖、典型的には、直鎖炭素鎖を意味する。あるいは、脂肪アルキルは、典型的にはβ位で分岐しているモノ分岐アルキル基であってもよい。モノ分岐アルキル基の例には、2−エチルヘキシル、2−プロピルヘプチル、または2−オクチルドデシルが含まれる。
好適な摩擦調整剤の例には、アミンの長鎖脂肪酸誘導体、脂肪エステル、もしくは脂肪エポキシド;脂肪イミダゾリン、例えば、カルボン酸とポリアルキレン−ポリアミンとの縮合生成物;アルキルリン酸のアミン塩;脂肪アルキルタルトレート;脂肪アルキルタルトリミド;脂肪アルキルタルトラミド;脂肪ホスホネート;脂肪ホスファイト;ホウ酸化リン脂質、ホウ酸化脂肪エポキシド;グリセロールエステル;ホウ酸化グリセロールエステル;脂肪アミン;アルコキシル化脂肪アミン;ホウ酸化アルコキシル化脂肪アミン;ヒドロキシルおよび第三級ヒドロキシ脂肪アミンを含むポリヒドロキシ脂肪アミン;ヒドロキシアルキルアミド;脂肪酸の金属塩;アルキルサリシレートの金属塩;脂肪オキサゾリン;脂肪エトキシル化アルコール;カルボン酸とポリアルキレンポリアミンとの縮合生成物;または脂肪カルボン酸とグアニジン、アミノグアニジン、尿素、もしくはチオ尿素、およびそれらの塩との反応生成物が含まれる。
摩擦調整剤はまた、硫化脂肪化合物およびオレフィン、モリブデンジアルキルジチオホスフェート、モリブデンジチオカルバメート、ポリオールおよび脂肪族カルボン酸のヒマワリ油または大豆油モノエステル等の材料も包含し得る。
一実施形態において、摩擦調整剤は、長鎖脂肪酸エステルであってもよい。別の実施形態において、長鎖脂肪酸エステルは、モノエステルであってもよく、別の実施形態において、長鎖脂肪酸エステルは、トリグリセリドであってもよい。
一実施形態において、自動車用ギア油は、摩擦調整剤を実質的に含まない。いくつかの実施形態において、自動車用ギア油は、摩擦調整剤を完全に含まない。
自動車用ギア油は、100℃で8cSt〜24cSt、または例えば9cSt〜21cSt、またはさらに10cSt〜20cStの動粘度を有し得る。
したがって、一態様は、本明細書に開示される自動車用ギア油を自動車用ギアに供給し、自動車用ギアを作動させることによって自動車用ギアを潤滑する方法である。自動車用ギア油は、手動またはデュアルクラッチ変速機等の変速機のギア、車軸のギア、および差動装置のギアを含む自動車のギアの潤滑に適している。
自動車用ギア油は、特に、手動変速機の手動ギアボックスで使用することができ、これは非同期であってもよく、またはシンクロナイザ機構を含んでもよい。ギアボックスは自己完結型である場合があるが、または、手動変速機油によって潤滑される場合がある伝達ギアボックス、遊星歯車システム、差動装置、制限スリップ差動装置またはトルクベクトル装置のいずれかをさらに含む場合がある。
自動車用ギア油は、遊星ハブ減速車軸、多目的車の機械式ステアリングおよびトランスファーギアボックス、シンクロメッシュギアボックス、パワーテイクオフギア、リミテッドスリップアクスル、および遊星ハブリダクションギアボックスに使用され得る。
一実施形態において、自動車用ギア油を単一の潤滑剤として使用して、手動変速機を有する自動車のドライブラインシステム全体を潤滑することができる。すなわち、一実施形態において、自動車用ギア油は、変速機内ならびに車軸およびディファレンシャル内を含む自動車内のすべてのギアを潤滑するのに適した「総ドライブライン潤滑剤」として使用することができる。
本明細書で使用される場合、「縮合生成物」という用語は、縮合反応が実際に実行されて生成物に直接つながるかどうかに関係なく、エステル、アミド、イミド、および酸または酸の反応性等価物(例えば、酸ハロゲン化物、無水物、もしくはエステル)と、アルコールまたはアミンとの縮合反応によって調製され得る他のそのような物質を包含することを意図する。したがって、例えば、特定のエステルは、縮合反応によって直接ではなく、エステル交換反応によって調製され得る。その結果として生じる生成物は、依然として縮合生成物とみなされる。
記載されている各化学物質成分の量は、特に指示がない限り、市販の材料に通常存在し得るあらゆる溶媒または希釈油を除いて、つまり活性化学物質に基づいて示されている。ただし、特に指示がない限り、本明細書で言及する各化学物質または組成物は、異性体、副生成物、誘導体、および商業グレードに存在すると通常理解される他のそのような材料を含み得る商業グレードの材料であると解釈されるべきである。
本明細書で使用される場合、「ヒドロカルビル置換基」または「ヒドロカルビル基」という用語は、通常の意味で使用され、これは当業者に良く知られている。具体的には、それは、分子の残りに直接結合した炭素原子を有し、主に炭化水素特性を有する基を指す。ヒドロカルビル基の例には以下が含まれる:
炭化水素置換基、すなわち、脂肪族(例えば、アルキルまたはアルケニル)、脂環式(例えば、シクロアルキル、シクロアルケニル)置換基、および芳香族、脂肪族、ならびに脂環式置換芳香族置換基、ならびに環が分子の別の部分を介して完結した環式置換基(例えば、2つの置換基が一緒に環を形成する)と、
置換炭化水素置換基、すなわち、本発明の文脈において、置換基の主に炭化水素の性質を変えない非炭化水素基を含有する置換基(例えば、ハロ(特にクロロおよびフルオロ)、ヒドロキシ、アルコキシ、メルカプト、アルキルメルカプト、ニトロ、ニトロソ、およびスルホキシ)と、
ヘテロ置換基、すなわち、本発明の文脈において、主として炭化水素特性を有するが、炭素原子から構成される環、そうでなければ鎖に炭素以外を含有する置換基と、が含まれる。ヘテロ原子には、硫黄、酸素、窒素が含まれる。一般に、ヒドロカルビル基の10個の炭素原子ごとに2個以下、または1個以下の非炭化水素置換基が存在し、通常、ヒドロカルビル基には非炭化水素置換基がないであろう。
上記の物質のいくつかは、最終的な製剤で相互作用し得ることが既知であるため、最終的な製剤の成分は最初に添加されるものと異なり得る。例えば、金属イオンは他の分子の他の酸性またはアニオン性部位に移動する可能性がある。それにより形成された、本明細書の組成物をその意図する用途において用いて形成された生成物を含む生成物は簡単に説明されない場合がある。それにもかかわらず、そのような変性物および反応生成物は全て、本発明の範囲内に含まれ、本発明は、上記の成分を混合することにより調製される組成物を包含する。
本明細書で使用される場合、「約」という用語は、所定の量の値が表示値の±20%以内であることを意味する。他の実施形態では、値は、表示値の±15%以内である。他の実施形態では、値は、表示値の±10%以内である。他の実施形態では、値は、表示値の±5%以内である。他の実施形態では、値は、表示値の±2.5%以内である。他の実施形態では、値は、表示値の±1%以内である。
さらに、本明細書で使用される場合、「実質的に」という用語は、所定の量の値が表示値の±10%以内であることを意味する。他の実施形態では、値は、表示値の±5%以内である。他の実施形態では、値は、表示値の±2.5%以内である。他の実施形態では、値は、表示値の±1%以内である。
本明細書における発明は、自動車用ギアを潤滑するのに有用であり、これは以下の実施例を参照してよりよく理解され得る。
自動車用ギア油を調製し、動摩擦、μ−V勾配、および熱安定性について試験した(清浄度を試験するため)。流体は、以下の表1に示され得る。
Figure 2021509929
配合物は、「耐久性試験」のシンクロナイザ試験リグで試験された。これは、クラッチシンクロナイザの摩擦および耐久性の特性を評価するために通常使用されるスクリーニング試験である。試験リグは通常、シンクロナイザコンポーネントの完全な噛み合わせをシミュレートしないが、シンクロナイザリングとギアコーンとの間の摩擦を測定する。リグは、コンポーネントが組み立てられる試験リグバスを備得る。
Automax(登録商標)リグは、コンポーネントが組み立てられる試験リグバスを備える。シンクロナイザは、チャンバの片側の試験リグキーに取り付けられ、コーンは反対側の試験リグジグに取り付けられる。使用した試験条件を、以下の表に示す。流体は80℃に維持され、シンクロナイザは典型的には1000rpmで回転する。各試験において、100サイクルのかみ合いの初期慣らし段階がある。その後、かみ合いの複数のサイクルは、0.2秒の接触に続く5秒の分離、80℃で1000rpmでの運転、および981N(100kg)の接触中の負荷からなる。
Figure 2021509929
この実験において使用されたシンクロナイザの主な機能は、以下の表にまとめられる。他のすべての部品は、標準的な車両で使用される相手先商標製造会社の生産部品である。
Figure 2021509929
試験のデータは、候補の摩擦性能の比較を可能にするいくつかの重要なパラメータを提供する。様々な候補の相対的な耐久性およびシフト品質の比較は、耐久性試験中の摩擦値によって評価される動摩擦レベル、安定性によって評価される摩擦耐久性、および耐久性段階中の平均摩擦値の傾向を含む、いくつかのパラメータに基づいて行われる。
シフト品質は、回転速度による摩擦の変化を示す性能試験プロファイルを調べることによって評価される。低速での摩擦のレベルまたはわずかな減少により、シンクロナイザのかみ合いを改善し、シフト品質を改善する、平坦な摩擦プロファイルを有することが望ましい。
動摩擦係数は、サイクル数の関数として表すことができる。性能の定量的表現は、安定性までのサイクル数を計算することによって得ることができる。理想的には、流体は試験の期間中安定した摩擦を示すべきである。一部の流体は、試験の開始時、いくつかのサイクル後に最終値に安定する前に、摩擦が異なる場合がある。他の流体はまったく安定せず、10,000サイクル後も摩擦が増加または減少している可能性がある。動摩擦を評価する1つの方法は、10,000サイクルの試験中に摩擦値の平均および標準偏差を評価することである。
Figure 2021509929
個々のかみ合いのシフト品質を評価するには、摩擦対速度の関係を評価する必要がある。有用なパラメータの1つは、速度−摩擦の関係の曲率を評価することである。これを行うために、50〜1000rpmの間のμ値の間に弦が描かれる。実際のμと弦との間の差の面積が、線の曲率と呼ばれる値を与える。大きな負の曲率値は悪い結果を表し、ゼロに近い、または正の値はより良好な性能を示す。
Figure 2021509929
表からわかるように、実験流体1は試験サイクル全体で安定した摩擦を示している。
潤滑剤によって提供される摩耗性能も試験した。摩耗は、上記の試験リグプロファイルから、試験の最後にシンクロナイザリングからのmgの重量損失を測定することによって決定され得る。流体の摩耗測定値を以下に示す。
Figure 2021509929
流体の500mlの試料を、JIS K2514−1インディアナ撹拌酸化試験(150℃、96時間1,300rpmで加熱)によって熱安定性について試験した。結果を以下の表に示す。ラッカー評価スケールは次のとおりである:0=堆積なし、1=軽度の堆積、2=中程度の堆積、3=重度の堆積。
Figure 2021509929
上記で言及された文書の各々は、上記に具体的に列挙されているかどうかにかかわらず、優先権が主張されるあらゆる先行出願を含んで参照により本明細書に組み込まれる。いずれの文書の言及も、あらゆる権限において、そのような文書が先行技術としての資格を有すること、または当業者の一般知識を構成することの承認ではない。実施例を除き、または特に明示的に示されている場合を除き、物質の量、反応条件、分子量、炭素原子の数等を指定するこの説明の全ての数量は、「約」という単語により修正されるものとして理解されたい。本明細書に記載の量、範囲、および比率の上限および下限は、独立して組み合わせることができることを理解されたい。同様に、本発明の各要素の範囲および量は、他の要素のいずれかの範囲または量と共に使用され得る。
本明細書で使用される場合、「含む(including)」、「含有する(containing)」、または「を特徴とする(characterized by)」と同義である「含む(comprising)」という移行性用語は、包括的または無制限であり、追加の、列挙されていない要素または方法ステップを除外しない。しかしながら、本明細書の「含む(comprising)」の各列挙において、この用語は、代替実施形態として、「から本質的になる(consisting essentially of)」および「からなる(consisting of)」という語句も包含することを意図しており、ここで、「からなる(consisting of)」は、指定されていない任意の要素またはステップを除外し、「から本質的になる(consisting essentially of)」は、考慮されている組成物または方法の本質的または基本的および新規の特徴に実質的に影響を与えない追加の列挙されていない要素またはステップを含めることを許容する。
主題の発明を説明する目的で、特定の代表的な実施形態および詳細を示してきたが、主題の発明の範囲から逸脱することなくさまざまな変更および修正を行うことができることは当業者には明らかであろう。これに関して、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によりのみ制限されるものとする。

Claims (11)

  1. 自動車用ギアを潤滑するための自動車用ギア油であって、
    a.潤滑粘度の油、
    b.0.025〜0.9重量%のスクシンイミド分散剤、および
    c.前記自動車用ギア油に約75ppm〜約500ppmのホウ素を供給するのに十分な量の約0.2〜2.0重量%の少なくとも1種のホウ素含有化合物であって、式I
    Figure 2021509929

    (式中、各Rは、独立して、C〜C12アルキルである)のホウ酸エステルである、少なくとも1種のホウ素含有化合物、および
    d.0.01重量%〜0.5重量%のジメルカプトチアジアゾールまたはその誘導体を含む、自動車用ギア油。
  2. 100℃で8cSt〜24cStの動粘度を有する、請求項1に記載の自動車用ギア油。
  3. 100〜1500ppmのリンを前記自動車用ギア油に送達する量で存在する少なくとも1種のリン含有化合物をさらに含む、請求項1または2に記載の自動車用ギア油。
  4. 前記リン含有化合物が、(1)C3−8ヒドロカルビルホスファイト、(2)モノマー亜リン酸もしくはそのエステルと少なくとも2つのアルキレンジオールとの反応生成物を含むホスファイトエステル組成物、(3)ホスフェートエステルアミン塩、(4)ピロホスフェートアミン塩、または(5)(1)〜(4)のいずれかの混合物のうちの少なくとも1つを含む、請求項3に記載の自動車用ギア油。
  5. 粘度調整剤をさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の自動車用ギア油。
  6. 摩擦調整剤をさらに含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の自動車用ギア油。
  7. 洗剤をさらに含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の自動車用ギア油。
  8. 自動車用ギアを潤滑する方法であって、請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物を前記自動車用ギアに供給することと、前記自動車用ギアを作動させることとを含む、方法。
  9. 前記自動車用ギアが、手動変速機内にある、請求項8に記載の方法。
  10. 前記自動車用ギアが、車軸上にある、請求項8または13に記載の方法。
  11. 前記自動車用ギアが、差動装置上にある、請求項8、13、または14に記載の方法。
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