JP5283297B2 - 潤滑油組成物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、潤滑油組成物に関し、詳しくは優れた摩耗防止性と長い疲労寿命を有する自動車用自動変速機に好適な潤滑油組成物に関するものである。
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、以上のような事情に鑑み、摩耗防止性に優れ、併せてピッチング防止による疲労寿命が改善された潤滑油組成物、特に自動車用自動変速機油として好適な潤滑油組成物を提供することである。
また、前記(B)成分のアルカリ土類金属がカルシウムもしくはマグネシウムであることが好ましい。
また、前記(B)成分がスルホネートもしくはサリシレートであることが好ましい。
本発明の潤滑油組成物における潤滑油基油としては、通常の潤滑油の基油として用いられる任意の鉱油及び/又は合成油が使用できる。
鉱油としては、具体的には例えば、原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精製、硫酸洗浄、白土処理等の精製処理等を適宜組み合わせて精製したパラフィン系、ナフテン系等の油やノルマルパラフィン等が使用できる。
潤滑油基油の動粘度は、特に限定されず、通常100℃における動粘度は1〜20mm2/s、好ましくは2〜10mm2/sである。
本発明の潤滑油組成物における(A)成分は、ホウ素含有無灰分散剤である。
本発明の(A)成分としては、ホウ素を含有していることが重要である。(A)成分としてホウ素を含有しない無灰分散剤を用いた場合は、後に述べる(B)成分および(C)成分と併用しても、ピッチングやフレーキングなどの疲労を防止する性能が十分発揮できなくなるばかりか、潤滑油組成物としての耐摩耗性や酸化安定性に劣るため本発明の目的を達成できない。
(A)成分中のホウ素含有量は任意であるが、上述の疲労寿命と耐摩耗性に優れることから、その含有量の下限値は0.2質量%であることが好ましく、より好ましくは0.4質量%である。一方、その含有量の上限値は4質量%であることが好ましく、より好ましくは2.5質量%である。
このアルキル基又はアルケニル基としては、直鎖状でも分枝状でも良いが、好ましいものとしては、具体的には、プロピレン、1−ブテン、イソブチレン等のオレフィンのオリゴマーや、エチレンとプロピレンのコオリゴマーから誘導される分枝状アルキル基や分枝状アルケニル基等が挙げられる。
このアルキル基又はアルケニル基の炭素数は任意であるが、好ましくは40〜400、より好ましくは60〜350である。アルキル基又はアルケニル基の炭素数が40未満の場合は化合物の潤滑油基油に対する溶解性が低下する恐れがあり、一方、アルキル基又はアルケニル基の炭素数が400を越える場合は、潤滑油組成物の低温流動性が悪化する恐れがあるため、それぞれ好ましくない。
(A−1)炭素数40〜400のアルキル基又はアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するコハク酸イミド、あるいはその誘導体
(A−2)炭素数40〜400のアルキル基又はアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するベンジルアミン、あるいはその誘導体
(A−3)炭素数40〜400のアルキル基又はアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するポリアミン、あるいはその誘導体
の中から選ばれる1種又は2種以上の化合物等が挙げられる。
前記一般式(2)中、R2及びR3は、それぞれ個別に炭素数40〜400、好ましくは60〜350のアルキル基又はアルケニル基を示し、bは0〜4、好ましくは1〜3の整数を示す。
含窒素化合物又はそれらの誘導体のホウ素化合物による変性の方法は何ら限定されるものでなく、任意の方法が可能であるが、例えば、上述の含窒素化合物又はそれらの誘導体に、ホウ酸、ホウ酸塩又はホウ酸エステル等のホウ素化合物を作用させて、含窒素化合物又はそれらの誘導体中に残存するアミノ基及び/又はイミノ基の一部又は全部を中和したり、アミド化する方法が挙げられる。
本発明の潤滑油組成物における(B)成分は、アルカリ土類金属系清浄剤である。
本発明における(B)成分としては、その全塩基価が0〜500mgKOH/g、好ましくは0〜400mgKOH/gであることが望ましい。(B)成分の全塩基価が500mgKOH/gを越える場合は構造的に不安定であり、組成物の貯蔵安定性が悪化するため好ましくない。なおここで言う全塩基価とは、JIS K2501「石油製品及び潤滑油−中和価試験法」の7.に準拠して測定される過塩素酸法による全塩基価を意味している。
(B−1)全塩基価が0〜500mgKOH/gのアルカリ土類金属スルフォネート
(B−2)全塩基価が0〜500mgKOH/gのアルカリ土類金属サリシレート
(B−3)全塩基価が0〜500mgKOH/gのアルカリ土類金属フェネートの中から選ばれる1種類又は2種類以上の金属系清浄剤等が挙げられる。
本発明の潤滑油組成物における(C)成分は、イオウ系添加剤である。
(C)イオウ系添加剤の具体例としては、下記(C−1)〜(C−6)の中から選ばれる1種類又は2種類以上のイオウ系添加剤が挙げられる。
(C−1)チアゾール化合物
(C−2)チアジアゾール化合物
(C−3)ジチオカーバメート化合物
(C−4)モリブデンジチオカーバメート化合物
(C−5)ジハイドロカルビルポリサルファイド化合物
(C−6)硫化エステル化合物
上記シクロアルキル基としては、具体的には、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等の炭素数5〜7のシクロアルキル基を挙げることができる。
上記アルキルアリール基としては、具体的には、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、ペンチルフェニル基、ヘキシルフェニル基、ヘプチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ウンデシルフェニル基、ドデシルフェニル基等の炭素数7〜18のアルキルアリール基(アルキル基は直鎖状でも分枝状でもよく、またアリール基への置換位置も任意である)を挙げることができる。
上記シクロアルキル基としては、具体的には、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等の炭素数5〜7のシクロアルキル基を挙げることができる。
上記アルキルアリール基としては、具体的には、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、ペンチルフェニル基、ヘキシルフェニル基、ヘプチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ウンデシルフェニル基、ドデシルフェニル基等の炭素数7〜18のアルキルアリール基(アルキル基は直鎖状でも分枝状でもよく、またアリール基への置換位置も任意である)を挙げることができる。
上記R15〜R21で表される炭素数1〜30の炭化水素基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルキルシクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルキルアリール基、及びアリールアルキル基を挙げることができる。
上記シクロアルキル基としては、具体的には、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等の炭素数5〜7のシクロアルキル基を挙げることができる。
上記アルキルアリール基としては、具体的には、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、ペンチルフェニル基、ヘキシルフェニル基、ヘプチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ウンデシルフェニル基、ドデシルフェニル基等の炭素数7〜18のアルキルアリール基(アルキル基は直鎖状でも分枝状でもよく、またアリール基への置換位置も任意である)を挙げることができる。
これらの(C−4)成分は、1種類あるいは2種類以上を任意に配合することができる。
R26−Sp−R27 (13)
上記R26及びR27で表されるアルキルアリール基としては、具体的には、トリル基(全ての構造異性体を含む)、エチルフェニル基(全ての構造異性体を含む)、直鎖又は分枝プロピルフェニル基(全ての構造異性体を含む)、直鎖又は分枝ブチルフェニル基(全ての構造異性体を含む)、直鎖又は分枝ペンチルフェニル基(全ての構造異性体を含む)、直鎖又は分枝ヘキシルフェニル基(全ての構造異性体を含む)、直鎖又は分枝ヘプチルフェニル基(全ての構造異性体を含む)、直鎖又は分枝オクチルフェニル基(全ての構造異性体を含む)、直鎖又は分枝ノニルフェニル基(全ての構造異性体を含む)、直銀又は分枝デシルフェニル基(全ての構造異性体を含む)、直鎖又は分枝ウンデシルフェニル基(全ての構造異性体を含む)、直鎖又は分枝ドデシルフェニル基(全ての構造異性体を含む)、キシリル基(全ての構造異性体を含む)、エチルメチルフェニル基(全ての構造異性体を含む〉、ジエチルフェニル基(全ての構造異性体を含む)、ジ(直鎖又は分枝)プロピルフェニル基(全ての構造異性体を含む)、ジ(直鎖又は分枝)ブチルフェニル基(全ての構造異性体を含む)、メチルナフチル基(全ての構造異性体を含む)、エチルナフチル基(全ての構造異性体を含む)、直鎖又は分枝プロピルナフチル基(全ての構造異性体を含む)、直鎖又は分枝ブチルナフチル基(全ての構造異性体を含む)、ジメチルナフチル基(全ての構造異性体を含む)、エチルメチルナフチル基(全ての構造異性体を含む)、ジエチルナフチル基(全ての構造異性体を含む)、ジ(直鎖又は分枝)プロピルナフチル基(全ての構造異性体を含む)、ジ(直鎖又は分枝)ブチルナフチル基(全ての構造異性体を含む)などを挙げることができる。
潤滑油組成物としての性能をさらに高める目的で、公知の潤滑油添加剤を加えることができる。添加できる添加剤としては、例えば、(D)ホウ素を含有しない無灰分散剤、(E)摩擦調整剤、(F)酸化防止剤、(G)ホウ素系極圧添加剤、(H)摩耗防止剤、(I)粘度指数向上剤、(J)錆止め剤、(K)腐食防止剤、(L)流動点降下剤、(M)ゴム膨潤剤、(N)消泡剤、(O)着色剤等を挙げることができる。これらは単独で、あるいは数種類組合わせて用いることができる。
本発明の潤滑油組成物に併用可能なホウ素を含有しない無灰分散剤としては、具体的には(A)成分の項で述べたホウ素化合物で変性する前の無灰分散剤が挙げられる。本発明においては、それらの中から任意に選ばれた1種類あるいは2種類以上の化合物を、任意の量、併用することができる。本発明において、ホウ素を含有しない無灰分散剤を併用する場合は、通常、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で0.1〜10質量%であるのが望ましい。
本発明の潤滑油組成物に併用可能な摩擦調整剤としては、潤滑油用の摩擦調整剤として通常用いられる任意の化合物が使用可能であるが、炭素数6〜30のアルキル基又はアルケニル基、特に炭素数6〜30の直鎖アルキル基又は直鎖アルケニル基を分子中に少なくとも1個有する、アミン化合物、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド、脂肪酸金属塩等が挙げられる。
本発明の潤滑油組成物に併用可能な酸化防止剤としては、フェノール系化合物やアミン系化合物等、潤滑油に一般的に使用されているものであれば使用可能である。
具体的には、2−6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール等のアルキルフェノール類、メチレン−4、4−ビスフェノール(2、6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール)等のビスフェノール類、フェニル−α−ナフチルアミン等のナフチルアミン類、ジアルキルジフェニルアミン類、ジ−2−エチルヘキシルジチオリン酸亜鉛等のジアルキルジチオリン酸亜鉛類、(3、5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)脂肪酸(プロピオン酸等)と1価又は多価アルコール、例えばメタノール、オクタデカノール、1、6ヘキサジオール、ネオペンチルグリコール、チオジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ペンタエリスリトール等とのエステル等が挙げられる。
これらの中から任意に選ばれた1種類あるいは2種類以上の化合物は、任意の量を含有させることができる。本発明において、これらの酸化防止剤を併用する場合は、通常、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で0.01〜5.0質量%であるのが望ましい。
本発明の潤滑油組成物に併用可能なホウ素系極圧添加剤としては、アルカリ金属ホウ酸塩もしくはその水和物が挙げられ、具体的には、ホウ酸リチウム水和物、ホウ酸ナトリウム水和物、ホウ酸カリウム水和物、ホウ酸ルビジウム水和物、ホウ酸セシウム水和物などを挙げることができる。特に好ましくはホウ酸カリウム水和物である。
これらのアルカリ金属ホウ酸塩は、例えば、ホウ素とアルカリ金属(カリウム、ナトリウム等)との原子比が2.0〜4.5(ホウ素/アルカリ金属)の範囲となるように水酸化カリウムもしくは水酸化ナトリウムとホウ酸とを水に溶解させ、この溶液を中性のアルカリ土類金属スルホネートまたはコハク酸イミド系無灰分散剤を含む油溶液に加え、激しく攪拌して油中水型エマルションを作り、それを脱水して得たホウ酸カリウム水和物もしくはホウ酸ナトリウム水和物の微粒子状の分散液として得ることができる。
これらの中から任意に選ばれた1種類あるいは2種類以上の化合物は、任意の量を含有させることができるが、通常、その含有量は、組成物全量基準でホウ素元素量として0.002〜0.1質量%である。
本発明の潤滑油組成物に摩耗防止剤としては、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、リン酸、リン酸モノエステル類、リン酸ジエステル類、リン酸トリエステル類、あるいは、リン酸、リン酸モノエステル類、リン酸ジエステル類の金属塩やアミン塩、及びこれらの混合物等が挙げられる。
ここに挙げた摩耗防止剤のうち、リン酸を除いたものは、通常、炭素数2〜30、好ましくは3〜20の炭化水素基を含有する化合物である。
本発明の潤滑油組成物において上記摩耗防止剤を含有させる場合、その含有量は、好ましくは潤滑油組成物全量基準でリン元素として0.005〜0.2質量%である。リン元素として0.005質量%未満の場合は、耐摩耗性に対して効果がなく、0.2質量%を超える場合は、酸化安定性が悪化するため、それぞれ好ましくない。
本発明の潤滑油組成物に併用可能な粘度指数向上剤としては、具体的には、各種メタクリル酸エステルから選ばれる1種又は2種以上のモノマーの重合体又は共重合体、若しくはその水添物などのいわゆる非分散型粘度指数向上剤、又はメタクリル酸エステルと、窒素化合物を含む各種メタクリル酸エステルとを共重合させたいわゆる分散型粘度指数向上剤等が例示できる。
他の粘度指数向上剤の具体例としては、非分散型又は分散型エチレン−α−オレフィン共重合体(α−オレフィンとしてはプロピレン、1−ブテン、1−ペンテン等が例示できる。)又はその水素化物、ポリイソブチレン又はその水添物、スチレン−ジエン共重合体の水素化物、スチレン−無水マレイン酸エステル共重合体、ポリアルキルスチレン等が挙げられる。
本発明においては、これらの粘度指数向上剤の中から任意に選ばれた1種類あるいは2種類以上の化合物を、任意の量で含有させることができる。本発明において、これらの粘度指数向上剤を含有させる場合は、通常、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で0.1〜40.0質量%であるのが望ましい。
錆止め剤としては、例えば、アルケニルコハク酸、アルケニルコハク酸エステル、多価アルコールエステル、石油スルホネート、ジノニルナフタレンスルホネート等を挙げることができる。
本発明の潤滑油組成物に併用可能な腐食防止剤としては、潤滑油用の腐食防止剤として通常用いられる任意の化合物が使用可能であるが、例えば、ベンゾトリアゾール系、トリルトリアゾール系、チアジアゾール系、イミダゾール系化合物等が挙げられる。
流動点降下剤としては、例えば、使用する潤滑油基油に適合するポリメタクリレート系のポリマー等を挙げることができる。
ゴム膨潤剤としては、芳香族系の化合物、イオウ系の化合物等が挙げられる。
消泡剤としては、例えば、ジメチルシリコーンやフルオロシリコーン等のシリコーン類を挙げることができる。
本発明の潤滑油組成物は、100℃における動粘度が4〜30mm2/sであることが好ましく、更に好ましくは、5〜25mm2/sである。
基油(鉱油:100℃の動粘度が3.8mm2/s)に表1又は表2に示す各種の添加剤を添加して、各種の潤滑油組成物を調製した。各添加剤の添加量は組成物全量基準である。
得られた各種の潤滑油組成物を(1)摩耗防止性試験、(2)疲労寿命試験により評価した。その性能評価の結果を各表に併記した。なお、比較用として市販の潤滑油組成物(表2の比較例6〜8)についても同様に評価し、その結果を併記した。
試験機としてIAE歯車試験機を用い、下記の方法で摩耗防止性能を測定した。摩耗試験前の歯車重量および摩耗試験後の歯車重量を測定し、摩耗試験における歯車重量減少量を判断基準として評価した。
(慣らし条件)
油温 :80℃
回転数 :2500rpm
荷重 :380N
試験時間:20分
(本試験条件)
油温 :80℃
回転数 :3000rpm
荷重 :380N
試験時間:120分
(判断基準)
一般的な市販の自動変速機油やギヤ油の摩耗量は0〜100mgの範囲であることから摩耗量が100mg以下であれば摩耗防止性が良好な組成物であると判断した。
試験機として二円筒疲労試験機を用い、下記の要領で疲労寿命を測定した。
(円筒)
材質 :SCM436
形状 :Φ68mm×10mm
硬度 :SB3000〜340
(試験条件)
周速度 :駆動側:12m/s、被駆動側:10m/s
油温 :60℃
面圧 :12MPa
(判断基準)
円筒表面にピッチング等の表面損傷が発生するまでの時間を疲労寿命とし、疲労寿命が50h以上であれば、疲労寿命が長い組成物と判断した。
一方、表2に示す結果から、(A)成分の含有量が本発明の範囲未満である場合(比較例1)及び(C)成分の含有量が本発明の範囲を超える場合(比較例5)には摩耗防止性に劣り、(B)成分または(C)成分の含有量が本発明の範囲未満である(比較例2、3、4)場合にはピッチング等の発生により疲労寿命は短くなる。
また、最も一般的な市販ギヤー油(SP系ギヤー油)の場合(比較例6、7)や、一般的な市販自動変速機油(比較例8)では、疲労寿命が短い。
Claims (3)
- 潤滑油基油に、組成物全量基準で、(A)ホウ素含有無灰分散剤を、ホウ素元素量として0.004〜0.010質量%、(B)全塩基価0〜500mgKOH/gのアルカリ土類金属スルホネートを、アルカリ土類金属量として0.01質量%以上、(C)イオウ系添加剤として、(C−1)チアゾール化合物、(C−3)メチレンビスジチオカーバメート化合物、(C−4)モリブデンジチオカーバメート化合物、(C−5)ジハイドロカルビルポリサルファイド化合物、および(C−6)硫化エステル化合物のうちから選ばれる少なくとも1種の化合物を、イオウ元素量として0.01〜0.3質量%、及び(D)炭素数40〜400のアルキル基又はアルケニル基を分子中に少なくとも1個有する、ホウ素を含有しない無灰分散剤を0.1〜10質量%配合してなることを特徴とする自動車用自動変速機用潤滑油組成物。
- 前記(A)成分がホウ素化合物で変性したコハク酸イミドであることを特徴とする請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 前記(B)成分のアルカリ土類金属がカルシウムもしくはマグネシウムであることを特徴とする請求項1又は2に記載の潤滑油組成物。
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