JP4563082B2 - 潤滑油基油及び潤滑油組成物 - Google Patents

Description

本発明は、潤滑油基油及び潤滑油組成物に関し、特に、低粘度でありながら、蒸発量が少なく、摩擦係数が小さく、有機材との適合性に優れ、高温雰囲気下での使用に好適な潤滑油組成物を与えることのできる潤滑油基油、及びこの基油を含む上記特性を有する潤滑油組成物に関する。

近年、省エネルギー・省燃費を達成するために、摩擦を低減することが潤滑油組成物の重要な働きであるが、高粘度の潤滑油組成物を使用すると、潤滑油組成物の供給に用いるポンプに負荷がかかったり、潤滑油組成物の攪拌損失の増加を招くという不都合が生じる。これらの問題を解消するために、通常、潤滑油組成物の低粘度化が図られているが、従来の方法により低粘度化された潤滑油組成物は、特に、高温雰囲気下で使用される場合、潤滑油組成物の蒸発損失が起こるという問題がある。また、潤滑油組成物の低粘度化に伴い、むしろ潤滑油組成物膜の摩擦係数が増大するという問題がある。
一方、内燃機関用エンジンはより省燃費型へと進み、その要求に対応するためエンジン油の粘度はさらに低粘度化している。低粘度油はエンジン内の高温により蒸発し易いため、使用するに従って排ガスとともに排出され、次第に粘度が上昇する結果、燃費が悪化する。このような従来のオイルの問題点を解決するため、新たに蒸発性の指標としてＮｏａｃｋ試験（ノアック試験）が導入され、その結果、低蒸発性の要求を満足する低粘度基油の利用が高まってきた。

また、低粘度の潤滑油組成物を得るために、鉱物系基油を使用すると、潤滑油組成物の蒸発量が大幅に増加してしまうという問題がある。そこで、各種の合成基油を使用することが試みられてきた。低粘度で蒸発量が少ない潤滑油基油としてエステル系基油が知られているが（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照）、極性が高く有機材への悪影響（膨潤) の問題がある。例えば、エンジンオイルに使用した場合、シール材などに使用されているゴムを膨潤するという問題があり、また、流体軸受け油などに使用した場合、プラスチック材料への悪影響があるという問題がある。また、添加剤の溶解性が悪いという問題もある。
シリコーンオイルも低粘度で蒸発量が少ない潤滑油基油であるが、潤滑性が劣り、高価であるという問題がある。また、ポリα−オレフィン（例えば、１−デセンのオリゴマー）は、低粘度で低い蒸発性の基油として知られているが、粘度グレード４ｍｍ²／ｓ（１００℃）のものは、低粘度という点で十分ではなく、粘度グレード２ｍｍ²／ｓ（１００℃）のものは、低蒸発性という点で十分ではなかった。
さらに、エーテル結合を有する化合物を含有し、粘度指数及び流動点を特定範囲に限定した潤滑油基油が開示されている（例えば、特許文献２参照）が、さらなる省燃費性を満足させるため、さらに低粘度で蒸発量が少ない潤滑油基油が求められていた。

特開平８−２４５５０４号公報 「トライボロジスト」、３８（１）、ｐ２８−３１（１９９３） 特開平１０−３２４８８３号公報

本発明は、このような状況下でなされたもので、低粘度でありながら、蒸発量が少なく、摩擦係数が小さく、有機材との適合性に優れ、高温雰囲気下での使用に好適な潤滑油組成物を与えることのできる潤滑油基油、及びこの基油を含む上記特性を有する潤滑油組成物を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定のエーテル化合物を主成分とし、動粘度、蒸発減量及びアニリン点が特定範囲にある基油を用いることにより、上記目的が達成されることを見出した。本発明はかかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、以下の潤滑油及び潤滑油組成物を提供するものである。
１．下記一般式（１）
Ｒ¹−Ｏ−Ｒ² （１）
（式中、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ独立に炭素数８〜２０のアルキル基を示す。）
で表されるエーテル化合物を潤滑油基油中に７０質量％以上含み、１００℃における動粘度が３．５ｍｍ²／ｓ以下であり、Ｎｏａｃｋ試験（２５０℃、１時間）による蒸発減量が３０質量％以下及び／又は引火点が２００℃以上であり、かつアニリン点が６０℃以上であることを特徴とする潤滑油基油。
２.一般式（１）で表されるエーテル化合物のＲ ¹ 及びＲ ² が、それぞれ独立に、２−エチルヘキシル基，３，５，５−トリメチルヘキシル基，オクチル基，３，７−ジメチルオクチル基，ノニル基，２−ペンチルノニル基，デシル基，２−オクチルウンデシル基、もしくは２−オクチルドデシル基である上記１に記載の潤滑油基油。
３.潤滑油基油が、前記一般式（１）で表されるエーテル化合物からなる上記１又は２に記載の潤滑油基油。
４.潤滑油基油中に、鉱油、ポリα−オレフィン、エチレン−プロピレン共重合物、エステル、ポリエーテル、及びアルキルベンゼンから選ばれる一種又は二種以上の基油を３０質量％以下含む上記１又は２に記載の潤滑油基油。
５.（Ａ）上記１〜４のいずれかに記載の潤滑油基油に、（Ｂ）有機モリブデン化合物を、モリブデン量として組成物全量基準で１００〜２０００質量ｐｐｍの割合で配合してなる潤滑油組成物。
６.有機モリブデン化合物がモリブデンジチオカーバメイトである上記５に記載の潤滑油組成物。
７.上記５又は６に記載の潤滑油組成物を含む内燃機関用潤滑油組成物。

本発明の潤滑油基油を用いた潤滑油組成物は、低粘度であるため、省エネルギー・省燃費性に優れ、低蒸発性であるため潤滑油組成物の飛散が少なく、このため環境に対する負荷が少なく、長時間使用することができる。また、摩擦係数が小さく、有機材との適合性にも優れ、高温雰囲気下で好適に使用される。

本発明の潤滑油基油は、下記一般式（１）
Ｒ¹−Ｏ−Ｒ² （１）
で表されるエーテル化合物を主成分とするものである。式中、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ独立に炭素数８〜２０のアルキル基を示し、このアルキル基は、それぞれ直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよく、例えば、２−エチルヘキシル基、３、５，５−トリメチルヘキシル基、オクチル基、３，７−ジメチルオクチル基、ノニル基、２−ペンチルノニル基、デシル基、２−オクチルウンデシル基、２−オクチルドデシル基、ドデシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。本発明においては、２−エチルヘキシル基，３，５，５−トリメチルヘキシル基，オクチル基，３，７−ジメチルオクチル基，ノニル基，２−ペンチルノニル基，デシル基，２−オクチルウンデシル基、２−オクチルドデシル基がより好ましい。

本発明の潤滑油基油は、上記エーテル化合物を７０質量％以上含む。好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上、特に好ましくは１００質量％である。上記エーテル化合物は一種含有していてもよく、二種以上含有していてもよい。また、他の基油を３０質量％以下含有していてもよい。他の基油としては、例えば鉱油、ポリα−オレフィン、エチレン−プロピレン共重合物、エステル（モノエステル，ジエステル，ポリオールエステルなど）、ポリエーテル（ポリアルキレングリコールなど）、アルキルベンゼンなどが挙げられる。

本発明の潤滑油基油は、１００℃における動粘度が３．５ｍｍ²／ｓ以下であることを要し、好ましくは３．３ｍｍ²／ｓ以下である。１００℃における動粘度を３．５ｍｍ²／ｓ以下とすることにより、低粘度、低蒸発性、かつ省エネルギー・省燃費を実現することができる。また、上記基油は、Ｎｏａｃｋ試験（２５０℃、１時間）による蒸発減量が３０質量％以下であることを要し、好ましくは２５質量％以下である。Ｎｏａｃｋ試験（２５０℃、１時間）による蒸発減量が３０質量％以下であると、基油の使用中に蒸発する量が少なくなるので、寿命が長くなり、また、高温雰囲気下で使用しても油量不足という不都合が生じることがない。引火点は２００℃であることを要し、好ましくは２１０℃以上、より好ましくは２２０℃以上である。引火点が２００℃以上であると基油の使用中に蒸発して減少する量が少なくなり、寿命が長くなる。
なお、Ｎｏａｃｋ試験は、酸化分解などの影響を受け実際の蒸発性を反映しない場合がある。これは酸化防止剤の添加などで、抑制できる場合もあるが、本発明では、Ｎｏａｃｋ試験と引火点とを組み合わせることによって基油の蒸発性を特定するものである。
さらに、上記基油は、アニリン点が６０℃以上であることを要し、好ましくは８０℃以上、特に好ましくは９０〜１１０℃である。アニリン点が６０℃以上であると、装置に使用されるプラスチックやゴム等の有機材が膨潤することがなく、有機材への適合性が良好となる。また、アニリン点が１１０℃以下であると、有機材が収縮することがない。

本発明の潤滑油基油は、それ自体でも潤滑油として使用可能であるが、エンジンオイルの用途を始め、その用途に応じて、各種の添加剤を配合した潤滑油組成物として使用することが好ましい。本発明の潤滑油組成物は、（Ａ）上記潤滑油基油に、（Ｂ）有機モリブデン化合物を配合してなる潤滑油組成物である。（Ｂ）成分の有機モリブデン化合物としては、モリブデンジチオホスフェート（ＭｏＤＴＰ）、モリブデンジチオカーバメイト（ＭｏＤＴＣ）、モリブデンアミン塩などを挙げることができ、これらの中で、モリブデンジチオカーバメイト（ＭｏＤＴＣ）が好ましい。（Ｂ）成分は、一種を単独で又は二種以上組み合わせて使用することができる。
（Ｂ）成分の配合量は、モリブデン量として組成物全量基準で１００〜２０００質量ｐｐｍであることを要する。（Ｂ）成分の配合量がモリブデン量として１００質量ｐｐｍ以上であると、摩擦低減効果が十分に発揮される。この配合量が２０００質量ｐｐｍ以下であると、その量に見合った摩擦低減効果の向上が認められるので、配合効果と経済性とのバランスが良好であり、また、コーキングデポジットが発生することがない。好ましくは、モリブデン量として２００〜２０００質量ｐｐｍ、より好ましくは３００〜１０００質量ｐｐｍの範囲である。

本発明の潤滑油組成物には、必要に応じて各種添加剤を添加することができる。例えば、酸化防止剤として、アルキル化ジフェニルアミン，フェニル−α−ナフチルアミン，アルキルフェニル−α−ナフチルアミンなどのアミン系化合物、２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール，４，４’−メチレンビス−（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）などのヒンダードフェノール系化合物、ジラウリル−３，３’−チオジプロピオネート等の硫黄系化合物；粘度指数向上剤として、ポリメチルメタクリレート系，ポリイソブチレン系，エチレン−プロピレン共重合体系，スチレン−イソプレン共重合体系，スチレン−ブタジエン水添共重合体系；清浄分散剤として、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チレート，アルカリ土類金属ホスホネート等の金属系清浄剤、並びにアルケニルコハク酸イミド，ベンジルアミン，アルキルポリアミン，アルケニルコハク酸エステル等の無灰系分散剤；摩擦低減剤としては、脂肪族アルコール，脂肪酸，脂肪酸エステル，脂肪族アミン，脂肪酸アミン塩，脂肪酸アミド；金属不活性化剤として、ベンゾトリアゾール，チアジアゾール，アルケニルコハク酸エステル；流動点降下剤として、ポリアルキルメタクリレート，ポリアルキルスチレン；（Ｂ）成分以外の耐摩耗剤としては、ＺｎＤＴＰなどの有機亜鉛化合物、アルキルメルカプチルボレートなどの有機ホウ素化合物、グラファイト，二硫化モリブデン，硫化アンチモン，ホウ素化合物，ポリテトラフルオロエチレンなどの固体潤滑剤系耐摩耗剤；消泡剤として、ジメチルポリシロキサン，ポリアクリレート；極圧剤として、硫化油脂，硫化オレフィン，ポリサルファイド，ジチオカーバメート，ジフェニルスルフィドなどを挙げることができる。

本発明の潤滑油基油の用途としては、例えば、内燃機関用を始め、油圧作動油、自動変速機油、手動変速機油、緩衝器油、歯車油、流体軸受油、転がり軸受油、含油軸受油、摺動面油、冷凍機油などが挙げられる。本発明の潤滑油基油は、高温雰囲気下での使用に耐え得ることから、特にエンジンオイルとして好適である。

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。なお、潤滑油基油の動粘度、蒸発減量、引火点、アニリン点及び潤滑油組成物の摩擦係数は、下記の方法に従って測定した。
（１）動粘度
ＪＩＳ Ｋ２２８３に準拠して測定した（１００℃）。
（２）蒸発減量
ＡＳＴＭ Ｄ５８００（Ｎｏａｃｋ試験：２５０℃、１時間）に準拠して測定した。
（３）引火点
ＪＩＳ Ｋ２２６５に準拠して測定した。
（４）アニリン点
ＪＩＳ Ｋ２２５６に準拠して測定した。
（５）摩擦係数
ＡＳＴＭ Ｄ２７１４に準拠したブロックオンリング試験機（ファレックス社製）、ＡＳＴＭ Ｄ３７０４に準拠した試験ブロックＨ６０、ＡＳＴＭ Ｄ２７１４に準拠した試験リングＳ−１０を用い、速度１．０ｍ／ｓ、荷重２０Ｌｂｓ（８９Ｎ）、温度８０℃（オイルバス温度）の条件で５分間の試験を行い、試験終了時の摩擦係数を求めた。

実施例１
内容積２Ｌのガラス製フラスコに、２−オクチル−１−ドデカノール３００ｇ、１−ブロモオクタン３００ｇ、テトラブチルアンモニクムブロマイド３０ｇ、水酸化ナトリウム水溶液５００ｇ（水酸化ナトリウム１５０ｇを水３５０ｇに溶解したもの) を入れ、５０℃で２０時間攪拌し反応させた。
反応終了後、反応混合物を分液ロートに移し、水相をろ別し、残った有機相を水５００ｍｌで５回洗浄した。有機相から減圧蒸留により、得られた化合物を分離した。
得られた化合物について、ガスクロマトグラフィー分析装置（分析装置：日立２６３−７０型、カラム：ジーエルサイエンス株式会社製ＯＶ−１パックドカラム（２ｍ））にて、９９％以上の純度（ピーク面積より算出）を確認し、核磁気共鳴装置（¹Ｈ−ＮＭＲ，¹³Ｃ−ＮＭＲ：日本電子株式会社製ＧＳＸ４００）にて、上記一般式（１）において、Ｒ¹が２−オクチル−ドデシル基、Ｒ²がｎ−オクチル基であるエーテル化合物（エーテル化合物Ａ）であることを確認した。
このエーテル化合物Ａからなる基油について、上記（１）〜（４）の特性を評価した。また、エーテル化合物Ａからなる基油にモリブデンジチオカーバメイトを配合した潤滑油組成物について、摩擦係数を測定した。これらの結果を表１に示す。

実施例２
内容積２Ｌのガラス製フラスコに、２−オクチル−１−ドデカノール３００ｇ、１−ブロモデカン３４０ｇ、テトラブチルアンモニクムブロマイド３０ｇ、水酸化ナトリウム水溶液５００ｇ（水酸化ナトリウム１５０ｇを水３５０ｇに溶解したもの) を入れ、５０℃で２０時間攪拌し反応させた。
反応終了後、反応混合物を分液ロートに移し、水相をろ別し、残った有機相を水５００ｍｌで５回洗浄した。有機相から減圧蒸留により、得られた化合物を分離した。
得られた化合物について、実施例１と同様のガスクロマトグラフィー分析装置にて、９９％以上の純度（ピーク面積より算出）を確認し、実施例１と同様の核磁気共鳴装置にて、上記一般式（１）において、Ｒ¹が２−オクチル−ドデシル基、Ｒ²がｎ−デシル基であるエーテル化合物（エーテル化合物Ｂ）であることを確認した。
このエーテル化合物Ｂからなる基油、及びエーテル化合物Ｂからなる基油にモリブデンジチオカーバメイトを配合した潤滑油組成物について、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示す。

実施例３、４及び比較例１〜４
表１に示す配合成分を表１に示す配合量で配合し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示す。

（注）
１）一般式Ｒ¹−Ｏ−Ｒ²において、Ｒ¹＝２−オクチル−ドデシル基、Ｒ²＝オクチル基
２）一般式Ｒ¹−Ｏ−Ｒ²において、Ｒ¹＝２−オクチル−ドデシル基、Ｒ²＝デシル基
３）精製鉱油７０Ｎ
４）セバシン酸ジ（２−エチルヘキシル）エステル（田岡化学工業（株）製）
５）モリブデンジチオカーバメイト（旭電化工業（株）製、商品名：サクラルーブ１６５、Ｍｏ含有量＝４．５質量％）
６）ＡＰＩ ＳＬ規格パッケージ添加剤

本発明の潤滑油基油及び潤滑油組成物は、内燃機関等の用途や、特に高温雰囲気下で使用されるエンジンオイル等として好適である。

Claims (7)

1. 下記一般式（１）
   Ｒ¹−Ｏ−Ｒ² （１）
   （式中、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ独立に炭素数８〜２０のアルキル基を示す。）
   で表されるエーテル化合物を潤滑油基油中に７０質量％以上含み、１００℃における動粘度が３．５ｍｍ²／ｓ以下であり、Ｎｏａｃｋ試験（２５０℃、１時間）による蒸発減量が３０質量％以下及び／又は引火点が２００℃以上であり、かつアニリン点が６０℃以上であることを特徴とする潤滑油基油。
2. 一般式（１）で表されるエーテル化合物のＲ ¹ 及びＲ ² が、それぞれ独立に、２−エチルヘキシル基，３，５，５−トリメチルヘキシル基，オクチル基，３，７−ジメチルオクチル基，ノニル基，２−ペンチルノニル基，デシル基，２−オクチルウンデシル基、もしくは２−オクチルドデシル基である請求項１に記載の潤滑油基油。
3. 潤滑油基油が、前記一般式（１）で表されるエーテル化合物からなる請求項１又は２に記載の潤滑油基油。
4. 潤滑油基油中に、鉱油、ポリα−オレフィン、エチレン−プロピレン共重合物、エステル、ポリエーテル、及びアルキルベンゼンから選ばれる一種又は二種以上の基油を３０質量％以下含む請求項１又は２に記載の潤滑油基油。
5. （Ａ）請求項１〜４のいずれかに記載の潤滑油基油に、（Ｂ）有機モリブデン化合物を、モリブデン量として組成物全量基準で１００〜２０００質量ｐｐｍの割合で配合してなる潤滑油組成物。
6. 有機モリブデン化合物がモリブデンジチオカーバメイトである請求項５に記載の潤滑油組成物。
7. 請求項５又は６に記載の潤滑油組成物を含む内燃機関用潤滑油組成物。