JP4792171B2

JP4792171B2 - 潤滑油基油組成物

Info

Publication number: JP4792171B2
Application number: JP2001159941A
Authority: JP
Inventors: 英俊古賀; 一志畑; 俊之坪内
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2001-05-29
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2021-05-29
Also published as: JP2002348584A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、潤滑油基油組成物に関し、より詳しくは、トラクションドライブ用流体組成物に適した、高温でのトラクション特性を保持しつつ、低温流動特性が改良された潤滑油基油組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用トラクション式ＣＶＴ（無段変速機）に使用するトラクションドライブ用流体は、高温でもトラクション係数が高いこと及び低温でも粘度が低いことの相反する性能を満足していることが必要である。つまり、高温でのトラクション係数が高い合成ナフテン系化合物は低温流動性が悪く、それを解消するためには添加剤を加えればよいが、逆に高温でのトラクション係数が低下する傾向がある。例えば、特開２０００−２０４３８６号公報には、ナフテン系合成潤滑油基油にポリ−α−オレフィンを添加したトラクションドライブ用流体組成物が開示されているが、多量添加すると、加成性以上に高温でのトラクション係数が低下するという欠点があった。また、一般に自動車用潤滑油の引火点は、実用上１５０℃以上を保持することが望ましい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記観点からなされたもので、引火点が１５０℃以上であり、高温でのトラクション特性を保持しつつ、低温流動特性が改良された潤滑油基油組成物を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、ナフテン系合成潤滑油基油に、特定のエステル化合物を少量配合することにより、上記発明の目的を効果的に達成しうることを見出し本発明を完成したものである。すなわち、本発明の要旨は下記の通りである。
１．（ａ）シクロヘキサン環、ビシクロ［２．２．１］ヘプタン環、ビシクロ［３．２．１］オクタン環、ビシクロ［２．２．２］オクタン環及びビシクロ［３．３．０］オクタン環から選ばれる環を少なくとも２個有する化合物であって、１４０℃以上の引火点を有するナフテン系合成潤滑油基油８０〜９８質量％及び（ｂ）ｇｅｍ型ジメチル構造を持つアルコールとｇｅｍ型ジメチル構造を持つ脂肪酸から得られる全炭素数１８〜２３の脂肪酸エステル２〜２０質量％からなる潤滑油基油組成物。
２．（ａ）ナフテン系合成潤滑油基油が、ビシクロ［２．２．１］ヘプタン環化合物の二量体の水素化物である前記１記載の潤滑油基油組成物。
３．潤滑油基油組成物の引火点が１５０℃以上である前記１又は２に記載の潤滑油基油組成物。
４．アルコールが、３，３，５−トリメチルヘキサノール、３，５，５，７，７−ペンタメチルオクタノール又はネオペンチルグリコールである前記１〜３のいずれかに記載の潤滑油基油組成物。
５．脂肪酸が、３，５，５−トリメチルヘキサン酸である前記１〜４のいずれかに記載の潤滑油基油組成物。
６．潤滑油基油組成物が、トラクションドライブ用流体の基油組成物である前記１〜５のいずれかに記載の潤滑油基油組成物。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明について詳細に説明する。
先ず、本発明を構成する（ａ）成分は、１４０℃以上の引火点を有するナフテン系合成潤滑油基油である。引火点が１４０℃未満であると、エステル化合物を混合しても引火点が１５０℃以上になりにくく、好ましくない。該ナフテン系合成潤滑油基油としてシクロヘキサン環、ビシクロヘプタン環及びビシクロオクタン環から選ばれる環を有する化合物が好ましい。なかでも、シクロヘキサン環、ビシクロ［２．２．１］ヘプタン環、ビシクロ［３．２．１］オクタン環、ビシクロ［２．２．２］オクタン環及びビシクロ［３．３．０］オクタン環から選ばれる環を少なくとも２個有する化合物が特に好ましい。
【０００６】
具体的には、ビシクロ［２．２．１］ヘプタン環化合物、ビシクロ［３．２．１］オクタン環化合物、ビシクロ［３．３．０］オクタン環化合物、ビシクロ［２．２．２］オクタン環化合物から選ばれる少なくとも一種の脂環化合物の二量体の水素化物、及び２，４−ジシクロヘキシル−２−メチルペンタン、２，４−ジシクロヘキシルペンタン、２，４−ジシクロヘキシル−２−メチルブタン、１−デカヒドロナフチル−１−シクロヘキシルエタンなどのシクロヘキサン環化合物から好ましく選択することができる。
【０００７】
上記脂環化合物の二量体の水素化物の好ましい製造方法としては、例えば、アルキル基が置換してもよい下記オレフィンを二量化、水素化、蒸留の順に処理を行えばよい。
上記の原料のメチル基，エチル基あるいはプロピル基等のアルキル基が置換してもよいオレフィンとしては、例えば、ビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン；ビニル置換あるいはイソプロペニル置換ビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン等のアルケニル置換ビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン；メチレン置換，エチリデン置換あるいはイソプロピリデン置換ビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン等のアルキリデン置換ビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン；ビニル置換あるいはイソプロペニル置換ビシクロ［２．２．１］ヘプタン等のアルケニル置換ビシクロ［２．２．１］ヘプタン；メチレン置換，エチリデン置換あるいはイソプロピリデン置換ビシクロ［２．２．１］ヘプタン等のアルキリデン置換ビシクロ［２．２．１］ヘプタン；ビシクロ［３．２．１］オクテン；ビニル置換あるいはイソプロペニル置換ビシクロ［３．２．１］オクテン等のアルケニル置換ビシクロ［３．２．１］オクテン；メチレン置換，エチリデン置換あるいはイソプロピリデン置換ビシクロ［３．２．１］オクテン等のアルキリデン置換ビシクロ［３．２．１］オクテン；ビニル置換あるいはイソプロペニル置換ビシクロ［３．２．１］オクタン等のアルケニル置換ビシクロ［３．２．１］オクタン；メチレン置換，エチリデン置換あるいはイソプロピリデン置換ビシクロ［３．２．１］オクタン等のアルキリデン置換ビシクロ［３．２．１］オクタン；ビシクロ［３．３．０］オクテン；ビニル置換あるいはイソプロペニル置換ビシクロ［３．３．０］オクテン等のアルケニル置換ビシクロ［３．３．０］オクテン；メチレン置換，エチリデン置換あるいはイソプロピリデン置換ビシクロ［３．３．０］オクテン等のアルキリデン置換ビシクロ［３．３．０］オクテン；ビニル置換あるいはイソプロペニル置換ビシクロ［３．３．０］オクタン等のアルケニル置換ビシクロ［３．３．０］オクタン；メチレン置換，エチリデン置換あるいはイソプロピリデン置換ビシクロ［３．３．０］オクタン等のアルキリデン置換ビシクロ［３．３．０］オクタン；ビシクロ［２．２．２］オクテン；ビニル置換あるいはイソプロペニル置換ビシクロ［２．２．２］オクテン等のアルケニル置換ビシクロ［２．２．２］オクテン；メチレン置換，エチリデン置換あるいはイソプロピリデン置換ビシクロ［２．２．２］オクテン等のアルキリデン置換ビシクロ［２．２．２］オクテン；ビニル置換あるいはイソプロペニル置換ビシクロ［２．２．２］オクタン等のアルケニル置換ビシクロ［２．２．２］オクタン；メチレン置換，エチリデン置換あるいはイソプロピリデン置換ビシクロ［２．２．２］オクタン等のアルキリデン置換ビシクロ［２．２．２］オクタンなどを挙げることができる。
【０００８】
なかでも、ビシクロ［２．２．１］ヘプタン環化合物の二量体の水素化物が特に好ましく、対応する原料オレフィンとして、具体的には、例えば、ビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン；２−メチレンビシクロ［２．２．１］ヘプタン；２−メチルビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン；２−メチレン−３−メチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン；３−メチレン−２−メチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン；２，３−ジメチルビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン；２−メチレン−７−メチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン；３−メチレン−７−メチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン；２，７−ジメチルビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン；２−メチレン−５−メチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン；３−メチレン−５−メチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン；２，５−ジメチルビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン；２−メチレン−６−メチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン；３−メチレン−６−メチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン；２，６−ジメチルビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン；２−メチレン−１−メチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン；３−メチレン−１−メチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン；１，２−ジメチルビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン；２−メチレン−４−メチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン；３−メチレン−４−メチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン；２，４−ジメチルビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン；２−メチレン−３，７−ジメチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン；３−メチレン−２，７−ジメチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン；２，３，７−トリメチルビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン；２−メチレン−３，６−ジメチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン；３−メチレン−２，６−ジメチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン；２−メチレン−３，３−ジメチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン；３−メチレン−２，２−ジメチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン；２，３，６−トリメチルビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン；２−メチレン−３−エチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン；３−メチレン−２−エチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン；２−メチル−３−エチルビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エンなどを挙げることができる。
【０００９】
なお、前記の二量化とは、同種のオレフィンの二量化のみならず、異種の複数のオレフィンの共二量化をも意味する。
上述のオレフィンの二量化は、通常触媒の存在下で必要に応じて溶媒を添加して行う。
この二量化に用いる触媒としては、通常、酸性触媒が使用される。具体的には、活性白土，ゼオライト，モンモリナイト，イオン交換樹脂等の固体酸、フッ化水素酸、ポリリン酸等の鉱酸類、トリフリック酸等の有機酸、塩化アルミニウム，塩化第二鉄，塩化第二スズ，三フッ化ホウ素，三フッ化ホウ素錯体，三臭化ホウ素，臭化アルミニウム，塩化ガリウム，臭化ガリウム等のルイス酸、トリエチルアルミニウム，塩化ジエチルアルミニウム，二塩化エチルアルミニウム等の有機アルミニウム化合物などを挙げることができる。
【００１０】
これらの触媒の使用量は、特に制限されないが、通常は原料オレフィンに対して０．１〜１００質量％の範囲である。
この二量化にあたっては、溶媒は必ずしも必要としないが、反応時の原料オレフィンや触媒の取り扱い上あるいは反応の進行を調節する上で用いることもできる。このような溶媒としては、各種ペンタン，各種ヘキサン，各種オクタン，各種ノナン，各種デカン等の飽和炭化水素、シクロペンタン，シクロヘキサン，メチルシクロサン，デカリン等の脂環式炭化水素、ジエチルエーテル，テトラヒドロフラン等のエーテル化合物、塩化メチレン，ジクロルエタン等のハロゲン含有化合物、ニトロメタン，ニトロベンゼン等のニトロ化合物などを挙げることができる。
【００１１】
これら触媒等の存在下で二量化反応を行うが、その反応温度としては、一般に−７０〜２００℃の範囲である。その温度範囲で触媒の種類や添加剤等により適当な条件が設定されるが、反応圧力は通常常圧であり、反応時間については、通常０．５〜１０時間である。
次に、このようにして得られた原料オレフィンの二量体を水素化し、目的とする二量体の水素化物とする。なお、水素化は別々に別の原料オレフィンを使用して二量化した二量体を適度に混合したものについて行ってもよい。
【００１２】
この水素化反応も、通常は触媒の存在下行うが、その触媒としては、ニッケル，ルテニウム，パラジウム，白金，ロジウム，イリジウム等の水素化用触媒を挙げることができる。この触媒の使用量は、通常上記二量化生成物に対して０．１〜１００質量％の範囲である。
また、この水素化反応は、前記二量化反応と同様に、無溶媒下でも進行するが、溶媒を用いることもでき、その場合、溶媒としては、各種ペンタン，各種ヘキサン，各種オクタン，各種ノナン，各種デカン等の飽和炭化水素やシクロペンタン，シクロヘキサン，メチルシクロサン，デカリン等の脂環式炭化水素などを挙げることができる。
【００１３】
反応温度としては、通常２０〜３００℃、反応圧力については、常圧から２０ＭＰａ・Ｇの範囲で行うことができる。反応時間は、通常１〜１０時間である。なお、生成した水素化物は、別の工程で別の原料オレフィンから生成した水素化物と混合して、（ａ）成分としての基油に供してもよい。
次に、本発明を構成する（ｂ）成分は、１５０℃以上の引火点を有する、ｇｅｍ型ジメチル構造を持つアルコールの脂肪酸エステルである。引火点が１５０℃未満であると、混合油の引火点が１５０℃未満となりやすく、好ましくない。（ｂ）成分のエステルを構成するアルコールはｇｅｍ型ジメチル構造を持つもので、好ましくは、３，３，５−トリメチルヘキサノール、３，５，５，７，７−ペンタメチルオクタノール等のモノアルコール、ネオペンチルグリコール、ヘキシレングリコール等のジオールを挙げることができる。なかでも、３，３，５−トリメチルヘキサノール、３，５，５，７，７−ペンタメチルオクタノール、ネオペンチルグリコールが好ましい。
【００１４】
（ｂ）成分のエステルを構成する脂肪酸もｇｅｍ型ジメチル構造をもつものが好ましく、具体的には、３，５，５−トリメチルヘキサン酸、３，５，５，７，７−ペンタメチルオクタン酸等を挙げることができ、なかでも、３，５，５−トリメチルヘキサン酸が特に好ましい。なお、（ｂ）成分のエステルは、アルコールがジオールの場合、モノエステルでも、ジエステルもよい。また、（ｂ）成分のエステルの全炭素数は１８〜２３に調整する方が好ましい。
【００１５】
上記の潤滑油基油組成物は、（ａ）成分と（ｂ）成分を配合することによって得られるが、（ａ）成分と（ｂ）成分の割合については、（ａ）成分と（ｂ）成分の和を基準として、（ａ）成分８０〜９８質量％に対して、（ｂ）成分２〜２０質量％である。
（ｂ）成分の割合で説明すると、２質量％未満であると低温流動性の改良の効果は小さく、２０質量％を超えると組成物の高温トラクション係数が低下する。好ましくは３〜１８質量％の範囲である。したがって、（ａ）成分の好ましい範囲は、８２〜９７質量％となる。
【００１６】
本発明の潤滑油基油組成物には、必要により酸化防止剤，防錆剤，清浄分散剤，流動点降下剤，粘度指数向上剤，極圧剤，耐摩耗剤，油性剤，消泡剤，腐食防止剤などの各種添加剤を適量配合することができる。
なお、本発明の潤滑油基油組成物は、トラクションドライブ用流体，変速機油，油圧作動油，コンプレッサー油，電気絶縁油などに使用できるが、なかでも、トラクションドライブ用流体に好適に使用できる。
【００１７】
【実施例】
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、これらの実施例になんら制限されるものではない。
〔参考例１〕
１リットルのステンレス製オートクレーブに、クロトンアルデヒド３５０．５ｇ（５モル）及びジシクロペンタジエン１９８．３ｇ（１．５モル）を仕込み、１７０℃で２時間攪拌して反応させた。反応溶液を室温まで冷却した後、５質量％ルテニウム−カーボン触媒〔ＮＥケムキャット社製〕２２ｇを加え、水素圧６．８６ＭＰａ・Ｇ、反応温度１８０℃で４時間水素化を行った。冷却後、触媒を濾別した後、濾液を減圧蒸留し、７０℃／１．２０ｈＰａ留分２４２ｇを得た。この留分をマススペクトル，核磁気共鳴スペクトルで分析した結果、この留分は２−ヒドロキシメチル−３−メチルビシクロ［２．２．１］ヘプタンと３−ヒドロキシメチル−２−メチルビシクロ［２．２．１］ヘプタンであることが確認された。
【００１８】
次いで、外径２０ｍｍ，長さ５００ｍｍの石英ガラス製流通式常圧反応管に、γ−アルミナ〔日揮化学社製，Ｎ６１２〕１５ｇを入れ、反応温度２８０℃，重量空間速度（ＷＨＳＶ）１．０７ｈｒ^-1で脱水反応を行い、２−メチレン−３−メチルビシクロ〔２．２．１〕ヘプタンと３−メチレン−２−メチルビシクロ〔２．２．１〕ヘプタン６５質量％及び２，３−ジメチルビシクロ〔２．２．１〕ヘプト−２−エン２８質量％を含有する２−ヒドロキシメチル−３−メチルビシクロ〔２．２．１〕ヘプタンと３−ヒドロキシメチル−２−メチルビシクロ〔２．２．１〕ヘプタンの脱水反応生成物１９６ｇを得た。
【００１９】
（二量体水素化物の調製）
５００ミリリットルの四つ口フラスコに乾燥した活性白土〔水澤化学工業社製ガレオンアースＮＳ〕９．５ｇ及び上記で得たオレフィン化合物１９０ｇを入れ、１４５℃で３時間攪拌して二量化反応を行った。この反応混合物から活性白土を濾過した後、１リットルオートクレーブに水素化用ニッケル／ケイソウ土触媒〔日揮化学社製、Ｎ−１１３〕６ｇを加え、水素圧３．９２ＭＰａ・Ｇ，反応温度１６０℃，反応時間３時間の条件で水素化反応を行った。反応終了後、濾過により触媒を除き、濾液を減圧で蒸留することにより、沸点１２６〜１２８℃／２．６７ｄａＰａ留分の二量体水素化物１１６ｇを得た。この二量体水素化物の一般性状及びトラクション係数の測定結果を第１表に示す。
【００２０】
〔比較例１〕
参考例１で得られた基油に、１−デセンの二量体の水素化物（出光ＰＡＯ−５００２、引火点１７１℃）を、組成物全量基準で、１５質量％配合した。この組成物の一般性状及びトラクション係数の測定結果を第１表に示す。
【００２１】
〔実施例１〕
参考例１で得られた基油に、エステル化合物（３，３，５−トリメチルヘキサン酸３，５，５−トリメチルヘキサノールエステル、高級アルコール工業社製、、引火点１５６℃）を、組成物全量基準で、１５質量％配合した。この組成物の一般性状及びトラクション係数の測定結果を第１表に示す。
【００２２】
〔参考例２〕
還流冷却器、攪拌装置及び温度計を備えた５００ミリリットルの四つ口フラスコに、活性白土〔水澤化学工業社製、ガレオンアースＮＳ〕４ｇ、ジエチレングリコールモノエチルエーテル１０ｇ及びα−メチルスチレン２００ｇ入れ、反応温度１０５℃に加熱し、４時間攪拌した。反応終了後、生成液をガスクロクロマトグラフィーで分析して、転化率７０％、目的物α−メチルスチレン線状二量体の選択率９５％、副生成物α−メチルスチレン環状二量体の選択率１％、三量体等の高沸点物選択率４％であることがわかった。この反応物を比較例１と同様に水素化、減圧蒸留を行うことにより、９９質量％純度のα−メチルスチレン線状二量体水素化物、すなわち２，４−ジシクロヘキシル−２−メチルペンタン１２５ｇを得た。この二量体水素化物の一般性状及びトラクション係数の測定結果を第１表に示す。
【００２３】
〔実施例２〕
参考例２で得られた基油（２，４−ジシクロヘキシル−２−メチルペンタン）に、エステル化合物（３，３，５−トリメチルヘキサン酸３，５，５−トリメチルヘキサノールエステル、高級アルコール工業社製、、引火点１５６℃）を、組成物全量基準で、１０質量％配合した。この組成物の一般性状及びトラクション係数の測定結果を第１表に示す。
【００２４】
〔実施例３〕
参考例２で得られた基油（２，４−ジシクロヘキシル−２−メチルペンタン）に、エステル化合物（３，３，５−トリメチルヘキサン酸３，５，５−トリメチルヘキサノールエステル、高級アルコール工業社製、、引火点１５６℃）を、組成物全量基準で、１５質量％配合した。この組成物の一般性状及びトラクション係数の測定結果を第１表に示す。
【００２５】
なお、上記の実施例及び比較例におけるトラクション係数の測定は、二円筒摩擦試験機にて行った。すなわち、接している同じサイズの円筒（直径５２ｍｍ、厚さ６ｍｍで被駆動側は曲率半径１０ｍｍのタイコ型、駆動側はクラウニングなしのフラット型）の一方を一定速度で、他方の回転速度を連続的に変化させ、両円筒の接触部分に錘により９８．０Ｎの荷重を与えて、両円筒間に発生する接線力、即ちトラクション力を測定し、トラクション係数を求めた。この円筒は軸受鋼ＳＵＪ−２鏡面仕上げでできており、平均周速６．８ｍ／ｓ、最大ヘルツ接触圧は１．２３ＧＰａであった。また、流体温度（油温）１４０℃でのトラクション係数を測定するにあたっては、油タンクをヒーターで加熱することにより、油温を４０℃から１４０℃まで昇温させ、すべり率５％におけるトラクション係数を求めた。
【００２６】
【表１】

【００２７】
【表２】

【００２８】
【発明の効果】
本発明の潤滑油基油組成物は、１５０℃以上の引火点を確保しつつ、高温でのトラクション係数が高く、低温流動特性にも優れており、寒冷地から高温地帯まで、全世界でトラクションドライブ式ＣＶＴ油として実用的に利用することができる。

Claims

（ａ）シクロヘキサン環、ビシクロ［２．２．１］ヘプタン環、ビシクロ［３．２．１］オクタン環、ビシクロ［２．２．２］オクタン環及びビシクロ［３．３．０］オクタン環から選ばれる環を少なくとも２個有する化合物であって、１４０℃以上の引火点を有するナフテン系合成潤滑油基油８０〜９８質量％及び（ｂ）ｇｅｍ型ジメチル構造を持つアルコールとｇｅｍ型ジメチル構造を持つ脂肪酸から得られる全炭素数１８〜２３の脂肪酸エステル２〜２０質量％からなる潤滑油基油組成物。
（ａ）ナフテン系合成潤滑油基油が、ビシクロ［２．２．１］ヘプタン環化合物の二量体の水素化物である請求項１記載の潤滑油基油組成物。
潤滑油基油組成物の引火点が１５０℃以上である請求項１又は２に記載の潤滑油基油組成物。
アルコールが、３，３，５−トリメチルヘキサノール、３，５，５，７，７−ペンタメチルオクタノール又はネオペンチルグリコールである請求項１〜３のいずれかに記載の潤滑油基油組成物。
脂肪酸が、３，５，５−トリメチルヘキサン酸である請求項１〜４のいずれかに記載の潤滑油基油組成物。
潤滑油基油組成物が、トラクションドライブ用流体の基油組成物である請求項１〜５のいずれかに記載の潤滑油基油組成物。