JP2022043579A - 潤滑油組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い粘度指数を有し、省燃費性、安全性、酸化安定性、低温流動性に優れ、ギヤ（変速機）用として好適に使用可能な潤滑油組成物を提供することを課題とする。【課題手段】 １００℃動粘度が４０ｍｍ２／ｓ超の合成油、１００℃動粘度が６．５ｍｍ２／ｓ超９．５ｍｍ２／ｓ以下の鉱物油、及び１００℃動粘度が３．５ｍｍ２／ｓ超６．５ｍｍ２／ｓ以下の鉱物油を含む基油と、数平均分子量が２０，０００以上のＰＭＡを含む粘度指数向上剤と、を含むことを特徴とする潤滑油組成物。【選択図】 なし

Description

近年、自動車用のギヤ油に要求される耐荷重性能は、自動車の高出力化に伴いＡＰＩのギヤ油タイプのＧＬ－４からＧＬ－５のレベルが必要となってきている。また、様々な道路状況に対応して運転される自動車用ギヤユニットは、油膜が形成されにくい低速条件での駆動を想定する必要がある。更に、ユニットの小型化に伴うギヤ油充填量の減少による発熱によりギヤ油温度が上昇し、粘度低下に起因する油膜破断も発生しやすい傾向にもあるため、ギヤ油にはさらなる耐久性が求められている。

このような耐久性を求められるギヤ油はギヤ歯面上の油膜形成を保持するためＳＡＥの粘度番号９０（１３．５～１８．５ｍｍ^２／ｓ（１００℃））を採用するのが一般的であった。

しかし、一方では省燃費性も求められており、これを実現するためには、攪拌抵抗を低減させ、これに対処するために低粘度化が必要となる。更には、寒冷地等での低温時のギヤ油の流動性の低下によるギヤ歯面に潤滑油が行き渡らないことによるギヤ歯面の破損を防ぐため、ＳＡＥの粘度番号７５Ｗ、又は、８０Ｗが要求される場合もある。

こうした、ギヤ歯面の保護、低粘度化、低温時の流動性の向上等の要求を満足するために、比較的低粘度の基油に対して、粘度指数向上剤を添加しつつ、極圧添加剤の添加量を調整した組成物が使用される場合がある（特許文献１）。

特開２００６－１１７８５４号公報

しかしながら、上記組成物によれば、極圧添加剤として用いられるリン・硫黄系添加剤が、銅成分を含む部品への腐食性の悪影響を高め、装置寿命の短命化を招来する危険性が多い。加えて、低粘度基油を主として含有する場合、低粘度基油を構成する軽質な成分が蒸発しやすいことに伴う、引火点の低下、取り扱い安全性の低下が懸念される。

そこで本発明は、高い粘度指数を有し、省燃費性、安全性、酸化安定性、低温流動性に優れた潤滑油組成物であり、ギヤ（変速機）用として好適に使用可能な潤滑油組成物を提供することを課題とする。

本発明者らは、鋭意検討を行い、潤滑油組成物の成分として、所定の基油及び添加剤を使用することによって上記課題を解決可能なことを見出し、本発明を完成させた。即ち、本発明は以下の通りである。

本発明は、
基油と、粘度指数向上剤と、を含む潤滑油組成物であって、
前記基油は、
１００℃における動粘度が４０ｍｍ^２／ｓ超の合成油と、
１００℃における動粘度が６．５ｍｍ^２／ｓ超９．５ｍｍ^２／ｓ以下の第１の鉱物油と、
１００℃における動粘度が３．５ｍｍ^２／ｓ超６．５ｍｍ^２／ｓ以下の第２の鉱物油と、
を含み、
前記粘度指数向上剤は、数平均分子量が２０，０００以上のＰＭＡを含むことを特徴とする、潤滑油組成物である。

前記第１の鉱物油及び前記第２の鉱物油がＡＰＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，米国石油協会）基油カテゴリーでグループ２～３に属する基油であってもよい。
前記第１の鉱物油及び前記第２の鉱物油がフィッシャー・トロプシュ由来の鉱物油であってもよい。
組成物の全質量に対して、前記合成油の含有量が３．００質量％以上であってもよい。
組成物の全質量に対して、前記第１の鉱物油の含有量が３５．００～６０．００質量％であり、前記第２の鉱物油の含有量が１５．００～４０．００質量％であってもよい。
前記合成油の１００℃における動粘度が５５０～６５０ｍｍ^２／ｓであってもよい。
前記潤滑油組成物は、粘度指数が１９０以上であり、－４０℃のブルックフィールド粘度が１５０，０００ｍＰa・ｓ以下であり、引火点が２００℃以上であってもよい。
前記潤滑油組成物は、自動車のギヤ用であってもよい。

本発明によれば、高い粘度指数を有し、省燃費性、安全性、酸化安定性、低温流動性に優れ、ギヤ（変速機）用として好適に使用可能な潤滑油組成物を提供することができる。

以下、本発明に係る潤滑油組成物の、成分、物性／性質、製造方法、用途等について説明する。

以下において、ある数値範囲の上限値と下限値とが別々に記載されている場合、それらを組み合わせた全ての数値範囲が開示されているものとする。また、以下において、「以上」、「以下」と記載されている数値範囲を、各々、「超」、「未満」に読み替えることができる。

本発明における動粘度は、ＪＩＳ Ｋ２２８３：２０００に準じて測定された値である。

＜＜＜成分＞＞＞
潤滑油組成物は、基油と、粘度指数向上剤と、を含む。潤滑油組成物は、その他の成分を含んでいてもよい。

＜＜基油＞＞
基油は、好ましくは、比較的高粘度の合成油（以下、所定合成油とする。）と、比較的高粘度の第１の鉱物油と、比較的低粘度の第２の鉱物油と、を含む。

所定合成油の１００℃における動粘度は、４０ｍｍ^２／ｓ超（上限は、例えば１１００ｍｍ^２／ｓ以下）であり、好ましくは１５０～１１００ｍｍ^２／ｓであり、より好ましくは５００～１０００ｍｍ^２／ｓであり、特に好ましくは５５０～６５０ｍｍ^２／ｓである。
第１の鉱物油の１００℃における動粘度は、６．５ｍｍ^２／ｓ超９．５ｍｍ^２／ｓ以下であり、好ましくは７．５～８．５ｍｍ^２／ｓである。
第２の鉱物油の１００℃における動粘度は、３．５ｍｍ^２／ｓ超６．５ｍｍ^２／ｓ以下であり、好ましくは４．０～６．０ｍｍ^２／ｓである。

合成油の種類としては、特に限定されないが、例えば、ポリα－オレフィン（ＰＡＯ）、α－オレフィンコポリマー、ポリブテン、アルキルベンゼン、ポリオールエステル、二塩基酸エステル、ポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシアルキレングリコールエステル、ポリオキシアルキレングリコールエーテル、ヒンダードエステル、シリコーンオイル等を挙げることができる。合成油は、単独種で又は二種以上を組み合わせて使用してもよい。

潤滑油組成物全量基準における所定合成油の含有量は、１．９０質量％超、２．００質量％以上、２．５０質量％以上、又は、３．００質量％以上であることが好ましく、また、１５．００質量％以下、１０．００質量％以下、又は、８．００質量％以下であることが好ましい。

鉱油は、原油、天然ガス、石炭などの天然資源に由来する炭化水素化合物から精製された基油であり、精製の度合いにより不純物を含有する場合がある。鉱油としては特に限定されないが、例えば、液体石油、及び溶媒処理又は酸処理したパラフィン系、ナフテン系、又はパラフィン系とナフテン系の混合タイプの鉱物潤滑油等が挙げられる。また、これらは水素化仕上げプロセス及び／又は脱ろうによってさらに精製されていてもよい。
鉱油は、ＡＰＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，米国石油協会）基油カテゴリーでグループ２～３に属する基油であることが好ましい。グループ２に属する鉱油としては、例えば、原油を常圧蒸留して得られる潤滑油留分に対して、水素化分解、脱ろう等の精製手段を適宜組み合わせて適用することにより製造されるパラフィン系鉱油等が挙げられる。グループ３に属する鉱油としては、例えば、原油を常圧蒸留して得られる潤滑油留分に対して、高度水素化精製により製造されるパラフィン系鉱油等が挙げられる。鉱油は、ＡＰＩ基油カテゴリーでグループ３に属する、天然ガスの液体燃料化技術のフィッシャートロプッシュ法により合成された基油（いわゆる、ＧＴＬ）であることが特に好ましい。ＧＴＬは、通常、全硫黄分が１０質量ｐｐｍ未満であることが好適であり、また、全窒素分が１質量ｐｐｍ未満であることが好適である。
第１の鉱物油と第２の鉱物油とは、同種の鉱油であってもよいし、別種の鉱油であってもよい。例えば、第１の鉱物油及び第２の鉱物油の、両方を上記好ましい鉱油としてもよいし、いずれか一方のみを上記好ましい鉱油としてもよい。

潤滑油組成物全量基準における第１の鉱物油と第２の鉱物油との合計の含有量は、５０．００～９５．００質量％、５５．００～９０．００質量％、又は、６０．００～８５．００質量％であることが好ましい。

潤滑油組成物全量基準における第１の鉱物油の含有量は、２０．００質量％以上、３０．００質量％以上、又は、３５．００質量％とすることが好ましく、また、８０．００質量％以下、７０．００質量％以下、又は、６０．００質量％以下とすることが好ましい。

潤滑油組成物が第２の鉱物油を含む場合、潤滑油組成物全量基準において、第２の鉱物油の含有量は、１０．００質量％以上、１２．５０質量％以上、又は、１５．００質量％以上とすることが好ましく、また、５０．００質量％以下、５５．００質量％以下、又は、４０．００質量％以下とすることが好ましい。また、潤滑油組成物が第２の鉱物油を含む場合、第１の鉱物油の含有量に対する第２の鉱物油の含有量の比（（第２の鉱物油の含有量）／（第１の鉱物油の含有量））は、０．１以上１．３未満又は、０．２以上１．２未満であることが好ましい。

所定合成油、第１の鉱物油、第２の鉱物油、後述する粘度指数向上剤を組み合わせて使用することにより、高い粘度指数かつ高い引火点を有する省燃費性に優れた潤滑油組成物を実現するため、本発明の効果（省燃費性、安全性、酸化安定性、低温流動性等の改善効果）を高めることが可能となる。

また、少なくとも第１の鉱物油、所定合成油、後述する粘度指数向上剤等を組み合わせた上で所定合成油の含有量をこのような範囲とすることで、本発明の効果（省燃費性、安全性、酸化安定性、低温流動性等の改善効果）を高めることが可能となる。

潤滑油組成物は、上述した基油以外の基油を含有してもよい。他の基油としては、鉱油等を使用可能であり、ＡＰＩでの基油分類であるグループＩ～Ｖのいずれも使用可能である。またこれらを混合したものも使用可能である。

ただし、潤滑油組成物は、安全性を向上させるために、１００℃における動粘度が３．５ｍｍ^２／ｓ以下（下限値は特に限定されないが、例えば２．０ｍｍ^２／ｓ）である基油を含まないことが好ましい。具体的には、潤滑油組成物全量基準におけるこのような基油の含有量が、５．００質量％以下、１．００質量％以下、０．５０質量％以下、０．１０質量％以下、又は０．０１質量％以下であることが好ましい。

＜＜粘度指数向上剤＞＞
粘度指数向上剤は、数平均分子量が２０，０００以上のＰＭＡ（ポリメタクリレート）を含む。以下、この数平均分子量が２０，０００以上のＰＭＡのことを、ＰＭＡ－Ａと表記する場合がある。

ＰＭＡ－Ａは、数平均分子量が、２０，０００以上であり、２５，０００以上、又は、３０，０００以上であることが好ましく、２００，０００以下、１００，０００以下又は５０，０００以下であることが好ましい。

また、ＰＭＡ－Ａは、重量平均分子量が、３０，０００以上、４０，０００以上、５０，０００以上であることが好ましく、３００，０００以下、２００，０００以下、１５０，０００以下であることが好ましい。

ここで、平均分子量は、例えば、昭和電工株式会社製、高速液体クロマトグラフィーのＳｈｏｄｅｘ ＧＰＣ－１０１を使用し、測定条件は、温度は４０℃、検出器は示差屈折率検出器（ＲＩ）、キャリア流量はＴＨＦ－１．０ｍｌ／ｍｉｎ（Ｒｅｆ ０．３ｍｌ／ｍｉｎ）、試料注入量は１００μｌ、カラムは｛ＫＦ－Ｇ（Ｓｈｏｄｅｘ）×１、ＫＦ－８０５Ｌ（Ｓｈｏｄｅｘ×２）｝、とし、ピークの分子量に相当する範囲を使用して、平均分子量（ポリスチレン換算における重量平均分子量、数平均分子量）を解析（算出）することができる。

潤滑油組成物全量基準におけるＰＭＡ－Ａの含有量は、１．００質量％以上、３．００質量％以上、又は、５．００質量％以上であることが好ましく、また、２０．００質量％以下、１５．００質量％以下、又は、１０．００質量％以下であることが好ましい。

潤滑油組成物は、粘度指数向上剤として、その他の成分、例えば、ＰＭＡ－Ａ以外のＰＭＡや、ＯＣＰ（オレフィンコポリマー）、ＳＣＰ（スチレンジエンコポリマー）等を含んでいてもよい。

＜＜その他の成分＞＞
潤滑油組成物は、使用目的に応じて上述した成分以外の公知の成分を含有していてもよい。他の成分としては、例えば、流動点降下剤、消泡剤、清浄剤、分散剤、耐摩耗剤、金属不活性剤、酸化防止剤などの添加剤が挙げられる。

このような添加剤は、潤滑油組成物全量基準において、例えば、１質量％以上、３質量％以上、又は、５質量％以上とすることができ、また、２５質量％以下、２０質量％以下、又は、１５質量％以下とすることができる。

＜＜物性／性質＞＞
＜粘度指数（省燃費性）＞
潤滑油組成物は、ＶＩ（粘度指数）が、１７０以上であることが好ましく、１８０以上であることがより好ましい。粘度指数は、ＪＩＳ Ｋ２２８３に準拠して測定される粘度より算出される。粘度指数向上剤の配合量を増加させることで、粘度指数が高まる傾向にある。

＜低温始動性＞
潤滑油組成物は、ブルックフィールド粘度計によって測定される－４０℃における粘度が、１７０，０００ｃＰ以下であることが好ましく、１５０，０００ｃＰ以下であることがより好ましい。このように、潤滑油組成物は、ＳＡＥ粘度グレードにて、７５Ｗを充足することが好ましい。粘度は、ＪＰＩ－５Ｓ－２６－２０１０に準拠して測定される。第２の鉱物油の配合量を増加させると、－４０℃における粘度が低下する傾向にある。

＜酸化安定性＞
潤滑油組成物は、酸化安定性試験前後の酸価の増加分が４．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが好ましく、２．５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることがより好ましい。

＜安全性＞
潤滑油組成物は、引火点が、１９０℃以上であることが好ましく、２００℃以上であることがより好ましい。引火点は、ＪＩＳ Ｋ２２６５に準拠してクリーブランド開放法引火点試験器を用いて測定される。第２の鉱物油の配合量を減少させると、引火点が向上する傾向にある。

＜＜製造方法＞＞
潤滑油組成物の製造方法は、公知の方法に従って製造することができ、各成分（基油、粘度指数向上剤、及び必要に応じて添加する添加剤等）を適宜混合すればよく、その混合順序は特に限定されるものではない。添加剤は、複数種が混合されたパッケージ品として添加されてもよい。また、添加剤は、液体媒体と混合された溶液乃至分散液として添加されてもよい。

＜＜用途＞＞
潤滑油組成物は、高い粘度指数を有し、省燃費性、安全性、酸化安定性、低温流動性に優れることから、種々の用途に使用することができ、特に、自動車のギヤ用（例えば、ディファレンシャルギヤ用）として好適に使用することができる。

次に、本発明を実施例及び比較例により、更に詳細に説明するが、本発明は、これらの例によって何ら限定されるものではない。

＜＜＜原料＞＞＞
＜＜基油＞＞
＜合成油＞
１００℃における動粘度が６００ｍｍ^２／ｓであるエチレン－αオレフィン共重合体
＜第１の鉱物油＞
１００℃における動粘度が７．６ｍｍ^２／ｓであるフィッシャー・トロプシュ由来基油（ＧＴＬ）
＜第２の鉱物油＞
１００℃における動粘度が４．１ｍｍ^２／ｓであるフィッシャー・トロプシュ由来基油（ＧＴＬ）
＜他の鉱物油Ａ＞
１００℃における動粘度が２．７ｍｍ^２／ｓであるフィッシャー・トロプシュ由来基油（ＧＴＬ）
＜他の鉱物油Ｂ＞
１００℃における動粘度が３１．０ｍｍ^２／ｓであるＡＰＩ基油カテゴリーのグループＩに分類される鉱物油

＜＜粘度指数向上剤（ＰＭＡ）＞＞
＜粘度指数向上剤１＞
Ｍｎ：１．４万及びＭｗ：２．２万である非分散型ポリメタクリレート
＜粘度指数向上剤２＞
Ｍｎ：４．１万及びＭｗ：８．３万である分散型ポリメタクリレート

＜＜添加剤＞＞
＜流動点降下剤＞
結晶化ピーク温度が－２９℃であるポリメタクリレート系流動点降下剤
＜添加剤パッケージ＞
ＳＰ系ＧＬ－５ 添加剤パッケージ
＜消泡剤＞
シリコン系消泡剤

＜＜潤滑油組成物＞＞
上記した各原料を、表に示す割合にて混合し、各実施例及び比較例に係る潤滑油組成物を製造した。

＜＜評価＞＞
潤滑油組成物の動粘度（４０℃、１００℃）、省燃費性、低温始動性、安全性、酸化安定性について評価を行った。各評価結果を表に示す。

＜省燃費性＞
各潤滑油組成物の４０℃動粘度及び１００℃動粘度から、ＶＩ（粘度指数）を算出した。
ＶＩが、１７０以上のものを省燃費性に優れる（評価：〇）と評価した。

＜低温始動性＞
ＪＰＩ－５Ｓ－２６－２０１０に準拠して測定される－４０℃における粘度を測定した。
粘度が１５０，０００ｃＰ以下のものを低温始動性に優れる（評価：〇）と評価し、粘度が１７０，０００ｃＰ以下のものを低温始動性に比較的優れる（評価：△）と評価した。

＜安全性＞
ＪＩＳ Ｋ２２６５に準拠してクリーブランド開放法引火点試験器を用いて評価した。
引火点が２００℃以上のものを安全性に優れる（評価：〇）と評価した。

＜酸化安定性＞
試験時間、及び、温度をそれぞれ１６５℃、９６時間に変更してＪＩＳ Ｋ２５１４に準拠して評価した。試験前後の酸価の増加分については、ＪＩＳ Ｋ２５０１に準拠して評価した。
試験前後の酸価の増加分が２．５以下のものを酸化安定性に優れる（評価：〇）と評価し、試験前後の酸価の増加分が４．０以下のものを酸化安定性に比較的優れる（評価：△）と評価した。

なお、各実施例及び参考例についてＡＳＴＭ Ｄ２７８３に準拠して評価したところ、十分な潤滑性が得られることが確認された。

Claims (8)

1. 基油と、粘度指数向上剤と、を含む潤滑油組成物であって、
   前記基油は、
   １００℃における動粘度が４０ｍｍ^２／ｓ超の合成油と、
   １００℃における動粘度が６．５ｍｍ^２／ｓ超９．５ｍｍ^２／ｓ以下の第１の鉱物油と、
   １００℃における動粘度が３．５ｍｍ^２／ｓ超６．５ｍｍ^２／ｓ以下の第２の鉱物油と、
   を含み、
   前記粘度指数向上剤は、数平均分子量が２０，０００以上のＰＭＡを含むことを特徴とする、潤滑油組成物。
2. 前記第１の鉱物油及び前記第２の鉱物油がＡＰＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，米国石油協会）基油カテゴリーでグループ２～３に属する基油である、請求項１に記載の潤滑油組成物。
3. 前記第１の鉱物油及び前記第２の鉱物油がフィッシャー・トロプシュ由来である、請求項１又は２に記載の潤滑油組成物。
4. 組成物の全質量に対して、前記合成油の含有量が３．００質量％以上である、請求項１～３に記載の潤滑油組成物。
5. 組成物の全質量に対して、前記第１の鉱物油の含有量が３５．００～６０．００質量％であり、前記第２の鉱物油の含有量が１５．００～４０．００質量％である、請求項１～４のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
6. 前記合成油の１００℃における動粘度が５５０～６５０ｍｍ^２／ｓである、請求項１～５のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
7. 粘度指数が１９０以上であり、－４０℃のブルックフィールド粘度が１５０，０００ｍＰa・ｓ以下であり、引火点が２００℃以上である、請求項１～６のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
8. 自動車のギヤ用である、請求項１～７のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。