JP2842585B2 - 潤滑油組成物 - Google Patents

潤滑油組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動変速機の潤滑
油として使用する潤滑油組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車、モーターボート、農業機械等で
使用される自動変速機用潤滑油:ATF(Automa
tic Transmission Fluid)に、
無灰系分散剤を用いることは公知である。又、摩擦係数
(μ)を高くする目的で金属系清浄剤等を用いたり、こ
れらの添加剤と組合せて用いることも公知である。例え
ば特開平3−39396号公報等。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら無灰系分
散剤は、金属系清浄剤よりも比較的摩擦係数を向上させ
る効果が高いので、既存のATF以上に摩擦係数を向上
させるには、無灰系分散剤の吸着量を増して、摩擦係数
を向上させることが考えられる。但し、無灰系分散剤の
添加量を増加させたのでは、ATF中の他の添加剤と形
成する系のバランスがくずれ、安定性の悪いATFにな
ってしまう。
【0004】このようにATF中に無灰系分散剤、又は
摩擦調整剤(FM剤)や金属系清浄剤を配合した場合、
静摩擦係数(μs)、及び動摩擦係数(μd)の値がそ
れほど高くならず、トルク容量の確保や、クラッチの小
径化、クラッチ枚数の低減といったトランスミッシヨン
のコンパクト化、及び軽量化には不向きであった。又、
無灰系分散剤の添加量を増加する等して摩擦係数を無理
に高くしようとすると、安定性の悪いATFになってし
まう不具合がある。
【0005】一方、こはく酸イミド骨格を持つ添加剤に
は、平均分子量が5500以上のものもある。例えば特
開平6−240275号公報に記載された潤滑油組成物
は、アミン化合物 0.01〜3.0重量%、過塩基性
カルシウムフェネート 0.05〜5.0重量%と、こ
はく酸イミド系無灰分散剤 0.5〜5.0重量%、及
びB遮蔽型こはく酸イミド無灰分散剤 0.5〜5.0
重量%とを配合したものである。そしてこのこはく酸イ
ミドは、炭素数500〜5000(分子量7000〜7
0000)のものを使用している。
【0006】しかしながら分散剤として分子量7000
〜70000のこはく酸イミドを100℃の動粘度が3
cSt以上の基油に添加する場合、これらの添加剤を前
述の比較的低分子量の分散剤と同程度の量だけ配合する
と、ATF全体の粘度が上昇してしまう。そこで、粘度
指数向上剤(ポリメタクリレート)の量を少なくする訳
であるが、そうすると今度は、ATFとして所望の粘度
指数を達成できなくなる。
【0007】ATFの粘度指数を高く設定できないと、
温度による粘度の変化が大きくなり、高温(例えば10
0℃)の動粘度を揃えると(通常7cSt程度)、低温
の粘度が上昇してしまう。この場合、トランスミッシヨ
ンの油圧制御が、高摩擦係数、且つ高粘度指数のATF
に比べてスムーズにいかなくなる不都合がある。この不
具合が起こる粘度指数(VI)の分岐点は、本発明の高
摩擦係数ATFの場合、VI=190前後である。即
ち、200以上あれば好ましい粘度指数であり、190
に満たなければ高摩擦係数ATFの場合、不具合が生じ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者は、添加
量を変えずに、無灰系分散剤特有のタイプ(後述する8
タイプ)に着目し、これを特定の組合せによって吸着量
を向上させ、延いてはATFの摩擦係数の向上を実現さ
せることが出来た。ここで無灰系分散剤として用いられ
るアルケニルこはく酸イミドは、アルケニル基が短鎖で
平均分子量1000〜1500、長鎖で平均分子量20
00〜2500のものを配合する必要がある。
【0009】本発明によれば、金属系清浄剤を含まない
ので、こはく酸イミドの吸着が阻害されないから、摩擦
係数(μ)が向上する。又、摩擦調整剤(FM剤:アル
キルアミン)の添加量は、0.1〜1.0重量%である
が、添加量が0.1重量%よりも小さいと μ0/μd >
1 となり、添加量を1.0重量%よりも大きくする
と、摩擦係数(μ)を低下させる働きが大きくなる。更
に粘度指数を向上させるには、低粘度の基油を使用すれ
ば向上するが、揮発性であるので、実用上問題がある。
【0010】潤滑油組成物中に無灰系分散剤として用い
られるアルケニルこはく酸イミドには、次のタイプのも
のがある。 I)モノタイプ II)ビスタイプ(こはく酸イミド骨格が2ケ) III)B系タイプ(ボロンが導入されたタイプ) IV)非B系タイプ V)長鎖タイプ(アルケニル鎖の長さが平均分子量で2
000〜2500) VI)非長鎖タイプ(アルケニル鎖の長さが平均分子量
で1000〜1500程度 I)〜VI) の化学式は
次の通りである。
【0011】
【化1】
【0012】ところで、アルケニルこはく酸イミドのタ
イプは、(a)B系ビスタイプ、(b)長鎖モノタイプ
を含めて次の8種類がある。(a)B系ビスタイプ (b)長鎖モノタイプ (c)非長鎖非B系ビスタイプ (d)非B系モノタイプ (e)長鎖ビスタイプ (f)B系モノタイプ (g)長鎖B系ビスタイプ (h)長鎖B系モノタイプ
【0013】この8種類の組合せは、次のようになる。 8種類中2種類の組合せ:8C2=28 8種類中3種類の組合せ:8C3=56 但し、4種類以上の組合せは、効果がないことが判って
いる。この28+56=84通りの組合せは、更に組合
せた添加量の配合の割合を変化させることが出来る。
【0014】タイプ別組合せの一例を上げると、(a)
B系ビスタイプ、(b)長鎖モノタイプの組合せにおい
て、(a)の小さい分子のみの場合と、(b)の長鎖分
子(大きい分子)のみの場合とでは、吸着量に限度があ
り、(a)20〜80vol%、(b)80〜20vo
l%の組合せで、基油(鉱物油、合成油)に添加した場
合、好ましくは、(a)40〜60vol%、(b)6
0〜40vol%を添加した場合、後述するテストで示
すように、各々単独で添加した場合に比べて、次のよう
な効果が認められた。 鉄に対する吸着量が上がる。そしてその結果、 ATFとして処方した時に、高い摩擦係数(μ)を持
つ。
【0015】
【発明の実施の形態】吸着量測定実験を次の条件で行な
った。 ・添加剤試料をPAO(ポリアルファオレフィン、10
0℃ 4cSt)に、5wt%濃度溶解させ、ビーカー
に約200cc採る。 ・次にSP材(φ20、厚さ2mm)の片面を研磨し
て、仕上げバフ研磨迄施し、鏡面にする。このSP材を
ビーカー中に浸潰して、120℃−96hrs.の条件
で吸着させる。 ・吸着したSP材試料は、取り出して石油ベンジンで表
面を洗浄する。 ・IR−RAS(赤外線高感度反射測定法:Infra
red−Reflection Absorption
Spectroscopy)により、SP材表面に吸
着した添加剤のピーク強度を測定する。
【0016】アルケニルこはく酸イミドのアルケニル基
の平均分子量は、 (a)B系ビスタイプ:平均分子量1000〜1500
程度 (b)長鎖モノタイプ:平均分子量2000〜2500
程度 (c)非長鎖非B系ビスタイプ:平均分子量1000〜
1500程度とした。 比較として用いた超高分子量こはく酸イミド骨格を持つ
添加剤の分子量は、 (x)平均分子量5500〜7000 (y)平均分子量55000〜70000である。
【0017】図1は吸着量の測定結果を示すグラフであ
り、横軸には(a)B系ビスタイプ:(b)長鎖モノタ
イプ=50%:50%、及び(a)B系ビスタイプ10
0%、(b)長鎖モノタイプ100%を取り、縦軸にピ
ーク強度を取ってある。このグラフから明らかなよう
に、(a)B系ビスタイプ50%と、(b)長鎖モノタ
イプ50%の組合せで、アルケニルこはく酸イミドを用
いた時、上記(a)、(b)を単独で用いた時よりもS
P材(鉄)への吸着量が明らかに多かった。
【0018】図2はチップオンディスクテストのテスト
結果を示すグラフで、横軸に周速(m/s)、縦軸に摩
擦係数(μ)をとってある。このグラフに示すように、
(a)B系ビスタイプ2.5%、(b)長鎖モノタイプ
2.5%ずつの組合せで添加した場合、(a)、(b)
を夫々5%ずつ単独で用いた時より摩擦係数が大きくな
った。
【0019】モノタイプとビスタイプでは、構造、極性
基の数(C=0,N)、分子量等が異なり、組合せて添
加することにより、ミセル(凝集体)を作り易く、単位
面積当り高密度に吸着すると考えられる。
【0020】このテストの結果を基にATFを調整し、
SAE NO.2テストで静摩擦係数(μs)、動摩擦
係数(μd)、及び μ0/μd を測定したところ、
表1、表2、表3に示すようになった。(他の添加剤の
添加量は同一である。)尚、表1は実施例1〜9の成分
表、表2は比較例1〜8の成分表、表3は比較例8及び
11〜14と実施例10〜15の成分表であり、SAE
NO.2テスト(クラッチ摩擦試験)でテストした結
果を表にしたものである。
【0021】
【表1】
【0022】基油には下記添加剤を、最大30%添加す
る(30%以上添加しても添加剤のコストに見合う効果
がない)。 (清浄分散剤) アルケニルこはく酸イミド:1〜10% 1%以下では効果は期待できず、10%以上では酸化安
定性が悪く、沈殿、析出する。 (粘度指数向上剤) ポリメタクリレート:4〜20% 4%以下では効果が期待できず、20%以上では溶けに
くい。 (酸化防止剤) アルキルジフェニルアミン:0.5〜4% 0.5%以下では効果が期待できず、4%以上ではオイ
ルを劣化させる。 (摩擦調整剤) アルキルアミン:0.05〜1% 0.05%以下では効果が期待できず、1%以上ではオ
イルを劣化させる。 (極圧剤) SP化合物(市販品「バソルーブ719」、バンダービ
ルト社製):0.1〜4% 0.1%以下では効果が期待できず、4%以上では被毒
性が大きく、耐熱性が悪い。
【0023】基油の動粘度は、100℃で3〜5cS
t。2種以上の鉱油の留分または合成油を組合せたもの
でも良い。粘度指数を上げるためには低粘度の基油を使
う方法もあるが、揮発性で、引火点が低いため、長期の
使用ができない。又、添加剤の配合割合は、実施例に記
載する通りであるが、1つの添加剤の配合量が決まれ
ば、他の添加剤の配合量も該割合で決まり、潤滑剤の系
のバランスがとれる。
【0024】(実施例1): アルケニルこはく酸イミドを、(a)B系ビスタイプ:
(b)長鎖モノタイプ=2.5wt%:2.5wt%=
50wt%:50wt%で配合。尚、比例式の前半は基
油に対する割合、後半は2つのアルケニルこはく酸イミ
ドの割合である。以下同様である。
【0025】(実施例2): アルケニルこはく酸イミドを、(a)B系ビスタイプ:
(b)長鎖モノタイプ=3.0wt%:2.0wt%=
60wt%:40wt%で配合。
【0026】(実施例3): アルケニルこはく酸イミドを、(a)B系ビスタイプ:
(b)長鎖モノタイプ=2.0wt%:3.0wt%=
40wt%:60wt%で配合。
【0027】(実施例4): アルケニルこはく酸イミドを、(a)B系ビスタイプ:
(b)長鎖モノタイプ=3.5wt%:1.5wt%=
70wt%:30wt%で配合。
【0028】(実施例5): アルケニルこはく酸イミドを、(a)B系ビスタイプ:
(b)長鎖モノタイプ=1.5wt%:3.5wt%=
30wt%:70wt%で配合。
【0029】(実施例6): アルケニルこはく酸イミドを、(a)B系ビスタイプ:
(b)長鎖モノタイプ:(c)非長鎖非B系ビスタイプ
=2.5wt%:1.25wt%:1.25wt%=5
0wt%:25wt%:25wt%で配合。
【0030】(実施例7): アルケニルこはく酸イミドを、(a)B系ビスタイプ:
(b)長鎖モノタイプ=2.5wt%:2.5wt%=
50wt%:50wt%で配合。又、アルキルアミンの
基油に対する割合は、0.2wt%である。
【0031】(実施例8): アルケニルこはく酸イミドを、(a)B系ビスタイプ:
(b)長鎖モノタイプ=2.5wt%:2.5wt%=
50wt%:50wt%で配合。又、アルキルアミンの
基油に対する割合は、0.1wt%である。
【0032】(実施例9): アルケニルこはく酸イミドを、(a)B系ビスタイプ:
(b)長鎖モノタイプ=2.5wt%:2.5wt%=
50wt%:50wt%で配合。又、アルキルアミンの
基油に対する割合は、1.0wt%である。
【0033】
【表2】
【0034】実施例において、ポリジメチルシロキサン
の配合範囲は、10ppm〜100ppm。10ppm
以下の場合、摩擦係数の向上は期待できず、100pp
m以上では分散できない。
【0035】実施例において、摩擦係数が向上し、粘度
指数が向上するのは、ポリジメチルシロキサンがビスタ
イプと、モノタイプの配置を均一にするので、鉄に対す
る吸着が緻密になり、吸着量が増大するためと思われ
る。又、ポリジメチルシロキサンは、ATFが機械的に
攪拌された時に生じる油中の気泡を抑制すると共に、ビ
スタイプとモノタイプの分散、及び金属に対する吸着を
助長していると考えられる。特に高分子量(動粘度50
00〜20000cSt)(25℃)のポリジメチルシ
ロキサンと、低分子量(動粘度10〜100cSt)
(25℃)のポリジメチルシロキサンを4:1〜1:4
の割合で混合した時に、上記吸着が助長されるものと考
えられる。
【0036】ポリジメチルシロキサンが存在しない場
合、十分な分散、吸着が実現しない。消泡効果が不
足し、油膜切れ等により非接触部の割合が増し、ATF
の摩擦係数の向上が妨げられる。以上の理由により、A
TFの摩擦係数を向上させる上でマイナスの影響を及ぼ
すと考えられる。
【0037】(比較例1): アルケニルこはく酸イミドを、(a)B系ビスタイプ
5.0wt%配合し、(b)長鎖モノタイプは配合しな
い。
【0038】(比較例2): アルケニルこはく酸イミドを、(b)長鎖モノタイプ
5.0wt%配合し、(a)B系ビスタイプは配合しな
い。
【0039】(比較例3): アルケニルこはく酸イミドを、(a)B系ビスタイプ:
(b)長鎖モノタイプ=0.5wt%:4.5wt%=
10wt%:90wt%で配合。
【0040】(比較例4): アルケニルこはく酸イミドを、(a)B系ビスタイプ:
(b)長鎖モノタイプ=4.5wt%:0.5wt%=
90wt%:10wt%で配合。
【0041】(比較例5): アルケニルこはく酸イミドを、(a)B系ビスタイプ:
(b)長鎖モノタイプ=1.0wt%:4.0wt%=
20wt%:80wt%で配合。
【0042】(比較例6): アルケニルこはく酸イミドを、(a)B系ビスタイプ:
(b)長鎖モノタイプ=4.0wt%:1.0wt%=
80wt%:20wt%で配合。
【0043】(比較例7): 超高分子量アルケニルこはく酸イミドを、(x)B系ビ
スタイプ:(y)長鎖モノタイプ=2.5wt%:2.
5wt%=50wt%:50wt%で配合。又、ポリメ
タクリレートの基油に対する割合は、4.0wt%であ
る。
【0044】(比較例8): 超高分子量アルケニルこはく酸イミドを、(x)B系ビ
スタイプ:(y)長鎖モノタイプ=2.5wt%:2.
5wt%=50wt%:50wt%で配合。
【0045】
【表3】
【0046】ポリジメチルシロキサンの高分子量のもの
と、低分子量のものとを組合せて用いると、こはく酸イ
ミドのモノタイプとビスタイプの組合せで生じた吸着が
更に助長され、摩擦係数が向上したと考えられる。
【0047】トリラウリルトリチオフォスフェートを少
量添加して、こはく酸イミドのモノタイプと、ビスタイ
プの組合せと共に、ATFを処方すると、摩擦係数が向
上することが判った。これは、こはく酸イミドの組合せ
により得た吸着による摩擦係数を向上させる効果を、よ
り一層補完する効果が発揮されるものと考えられる。
【0048】(実施例10): 超高分子量アルケニルこはく酸イミドを(x)B系ビス
タイプ:(y)長鎖モノタイプ=2.5wt%:2.5
wt%=50wt%:50wt%で配合。又、トリラウ
リルトリチオフォスフェートを基油に対して0.01w
t%配合する。ポリジメチルシロキサンは、低分子量の
ものを25ppm、高分子量のものを25ppm配合す
る。
【0049】(実施例11): 超高分子量アルケニルこはく酸イミドを(x)B系ビス
タイプ:(y)長鎖モノタイプ=2.5wt%:2.5
wt%=50wt%:50wt%で配合。又、トリラウ
リルトリチオフォスフェートを、基油に対して0.01
wt%配合する。
【0050】(実施例12): アルケニルこはく酸イミドを、(a)B系ビスタイプ:
(b)長鎖モノタイプ=2.5wt%:2.5wt%=
50wt%:50wt%で配合。又、ポリジメチルシロ
キサンは、低分子量のものを25ppm、高分子量のも
のを25ppm配合する。
【0051】(実施例13): アルケニルこはく酸イミドを、(a)B系ビスタイプ:
(b)長鎖モノタイプ=2.5wt%:2.5wt%=
50wt%:50wt%で配合。又、トリラウリルトリ
チオフォスフェートを、基油に対して0.01wt%配
合する。
【0052】(実施例14) アルケニルこはく酸イミドを、(a)B系ビスタイプ:
(b)長鎖モノタイプ=2.5wt%:2.5wt%=
50wt%:50wt%で配合。又、ポリジメチルシロ
キサンは、低分子量のものを25ppm、高分子量のも
のを25ppm配合する。
【0053】(実施例15) 超高分子量アルケニルこはく酸イミドを(x)B系ビス
タイプ:(y)長鎖モノタイプ=2.5wt%:2.5
wt%=50wt%:50wt%で配合。又、ポリジメ
チルシロキサンは、低分子量のものを25ppm、高分
子量のものを25ppm配合する。
【0054】(比較例10): 超高分子アルケニルこはく酸イミドを(x)B系ビスタ
イプ5.0wt%配合し、(b)長鎖モノタイプは配合
しない。又、ポリジメチルシロキサンは、低分子量のも
のを25ppm、高分子量のものを25ppm配合す
る。
【0055】(比較例11): 超高分子アルケニルこはく酸イミドを(x)B系ビスタ
イプ5.0wt%配合し、(b)長鎖モノタイプは配合
しない。又、トリラウリルトリチオフォスフェートを、
基油に対して0.01wt%配合する。
【0056】(比較例12): アルケニルこはく酸イミドを、(a)B系ビスタイプ
5.0wt%配合し、(b)長鎖モノタイプは配合しな
い。又、ポリジメチルシロキサンは、低分子量のものを
25ppm、高分子量のものを25ppm配合する。
【0057】(比較例13) アルケニルこはく酸イミドを、(a)B系ビスタイプ
5.0wt%配合し、(b)長鎖モノタイプは配合しな
い。又、トリラウリルトリチオフォスフェートを、基油
に対して0.01wt%配合する。
【0058】図3は表1、表2のアルケニルこはく酸イ
ミドの配合量の変化による静摩擦係数の推移を示すグラ
フ、図4は同じくアルケニルこはく酸イミドの配合量
(重量%)の変化による動摩擦係数の推移を示すグラフ
である。
【0059】この図3、図4から明らかなように、アル
ケニルこはく酸イミドの吸着量がATFの高μ化を左右
することが判り、実用上アルケニルこはく酸イミドの
(a)B系ビスタイプと、(b)長鎖モノタイプを20
wt%〜80wt%の割合で配合した時、好ましくは3
0wt%〜70wt%の割合で配合した時、高い静摩擦
係数(μs)、及び動摩擦係数(μd)を得ることが出
来る。
【0060】そしてこの時、図1、図2で説明したよう
に、(a)B系ビスタイプが平均分子量1000〜15
00程度、(b)長鎖モノタイプが平均分子量2000
〜2500程度になっている。
【0061】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、次
のような効果を奏する。請求項1によれば、基油に、ビ
スタイプのアルケニルこはく酸イミドと、モノタイプ
アルケニルこはく酸イミドと、ポリジメチルシロキサン
の動粘度10〜100cSt(25℃)の低分子量物
、ポリジメチルシロキサンの動粘度5000〜200
00cSt(25℃)の高分子量物とからなる添加剤を
配合したので、吸着量が制御され、摩擦係数を向上させ
ることが出来る。
【0062】請求項2によれば、基油に、ビスタイプ
アルケニルこはく酸イミドと、モノタイプアルケニル
こはく酸イミドと、トリラウリルチオフォスフェート
からなる添加剤を配合したので、静摩擦係数と動摩擦係
数を向上させることができる。
【0063】請求項3によれば、基油に、アルケニル基
の平均分子量が1000〜1500のビスタイプのアル
ケニルこはく酸イミドが30%〜70%で、アルケニル
基の平均分子量が2000〜2500のモノタイプのア
ルケニルこはく酸イミドが残部である添加剤を配合した
ので、摩擦係数を向上させることが出来る。
【0064】請求項4によれば、度3〜5cSt
(100℃)の基油に、アルケニル基の平均分子量が1
000〜1500のビスタイプのアルケニルこはく酸イ
ミドが30%〜70%で、アルケニル基の平均分子量が
2000〜2500のモノタイプのアルケニルこはく酸
イミドが残部である添加剤を配合したので、粘度指数を
向上させて、静摩擦係数と動摩擦係数を向上させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】吸着量の測定結果を示すグラフ
【図2】チップオンディスクテストの結果を示すグラフ
【図3】アルケニルこはく酸イミドの配合量(重量%)
の変化による静摩擦係数の推移を示すグラフ
【図4】アルケニルこはく酸イミドの配合量(重量%)
の変化による動摩擦係数の推移を示すグラフ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // C10N 20:04 30:04 30:06 40:04 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C10M 161/00 C10M 133/16 C10M 133/56 C10M 137/10 C10M 155/02 C10N 40:04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基油に、 ビスタイプのアルケニルこはく酸イミドと、モノタイプ
    アルケニルこはく酸イミドと、ポリジメチルシロキサ
    ンの動粘度10〜100cSt(25℃)の低分子量物
    、ポリジメチルシロキサンの動粘度5000〜200
    00cSt(25℃)の高分子量物とからなる添加剤を
    配合した潤滑油組成物。
  2. 【請求項2】 基油に、 ビスタイプのアルケニルこはく酸イミドと、モノタイプ
    アルケニルこはく酸イミドと、トリラウリルチオフォ
    スフェートとからなる添加剤を配合した潤滑油組成物。
  3. 【請求項3】 基油に、 アルケニル基の平均分子量が1000〜1500のビス
    タイプのアルケニルこはく酸イミドが30%〜70%
    で、アルケニル基の平均分子量が2000〜2500の
    モノタイプのアルケニルこはく酸イミドが残部である添
    加剤を配合した潤滑油組成物。
  4. 【請求項4】 度3〜5cSt(100℃)の基油
    に、 アルケニル基の平均分子量が1000〜1500のビス
    タイプのアルケニルこはく酸イミドが30%〜70%
    で、アルケニル基の平均分子量が2000〜2500の
    モノタイプのアルケニルこはく酸イミドが残部である添
    加剤を配合した潤滑油組成物。
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