JP5683914B2

JP5683914B2 - 潤滑油組成物

Info

Publication number: JP5683914B2
Application number: JP2010258156A
Authority: JP
Inventors: 篤奈良; 昌利戸田
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2010-11-18
Publication date: 2015-03-11
Anticipated expiration: 2030-11-18
Also published as: JP2012107142A

Description

本発明は、潤滑油組成物に関する。

近年、地球規模の二酸化炭素排出量問題と世界的なエネルギー需要の増大を背景とし、自動車の省燃費化に対する要求はますます高くなっている。その中で、自動車の部品である変速機にも従来に増して省燃費化への寄与が求められている。
例えば、エンジンや変速機の省燃費化手段の一つとして、潤滑油の低粘度化が挙げられる。すなわち、潤滑油をより低粘度化することにより、攪拌抵抗および摩擦抵抗が低減され、自動車の燃費の向上が可能となる。しかしながら、低粘度化された潤滑油は、油膜が薄くなり焼き付きの発生や、疲労寿命の低下等の問題を生じることがある。一方、油膜を厚くするには、基油粘度を高くすればよいが、基油粘度を高くしていくとエンジンや変速機の燃費が悪化してしまうので、基油粘度を高くするには限界がある。また、粘度指数向上剤の使用も考えられるが、粘度指数向上剤としてよく知られたポリメタクリレートなどを配合すると、ＥＨＬ領域（弾性流体潤滑 EHL：Elastohydrodynamic Lubrication）において油膜厚さが薄くなるという問題もある。
そこで、低粘度の基油と高粘度の基油をブレンドすることにより疲労寿命を改善させる方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００３−１１３３９１号公報

しかし、特許文献１の方法でも、油膜厚さを維持することは容易ではなく、耐金属疲労性の改善効果も十分ではないため、さらなる改良が必要であった。

本発明は、低粘度でありながら、十分な油膜厚さを維持できる潤滑油組成物を提供することを目的とする。

前記課題を解決すべく、本発明は以下のような潤滑油組成物を提供するものである。
（１）基油に、ポリオレフィンを配合してなる潤滑油組成物であって、前記ポリオレフィンが、極性基を有さないポリオレフィンを原料として得られ、極性基としてカルボキシル基を有するポリオレフィンであるか、あるいは、極性基としてカルボキシル基とエステル基を有するポリオレフィンであり、前記ポリオレフィンの質量平均分子量が５，０００以上１２，０００以下であり、該組成物の１００℃動粘度が５ｍｍ^２／ｓ以上７．５ｍｍ^２／ｓ以下であることを特徴とする潤滑油組成物。
（２）上述の（１）に記載の潤滑油組成物において、前記ポリオレフィンの配合量が該組成物全量基準で３質量％以上１０質量％以下であることを特徴とする潤滑油組成物。
（３）上述の（１）または（２）に記載の潤滑油組成物において、該組成物が変速機用であることを特徴とする潤滑油組成物。

本発明の潤滑油組成物によれば、低粘度でありながら、十分な油膜厚さを維持できるので、例えば変速機用として優れている。

本発明の潤滑油組成物（以下、単に「本組成物」ともいう。）は、基油に、カルボキシル基およびエステル基のうち少なくともいずれか１種の極性基を有するポリオレフィンを配合してなり、所定の動粘度を有するものである。以下、詳細に説明する。

〔基油〕
本組成物に用いられる基油としては、特に制限はなく鉱油あるいは合成系基油のいずれでもよい。
鉱油としては、いわゆる高度精製鉱油が好ましく、例えば、パラフィン基系原油、中間基系原油あるいはナフテン基系原油を常圧蒸留するか、常圧蒸留の残渣油を減圧蒸留して得られる留出油を常法に従って精製することによって得られる精製油、あるいは精製後更に深脱ロウ処理することによって得られる深脱ろう油、更には水素化処理によって得られる水素化処理油などを挙げることができる。その際の精製法には特に制限はなく様々な方法が使用される。
合成系基油としては、例えば、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ポリ−α−オレフィン、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコール、ポリカーボネート、およびポリオールエステルが挙げられる。

〔ポリオレフィン〕
本組成物に用いられるポリオレフィンは、カルボキシル基およびエステル基のうち少なくともいずれか１種の極性基を有している。カルボキシル基としては、無水カルボキシル基も含まれる。
すなわち、本組成物に用いられるポリオレフィンは、これらの極性基を単独で有していてもよく、複数種類の官能基を有していてもよい。ただし、油膜厚さ向上の観点より、極性基としてはカルボキシル基が好ましい。
もちろん、本発明の効果を損なわない限り、このポリオレフィンが他の極性基や官能基を有していてもよい。

また、上述のポリオレフィンの質量平均分子量は、発明の効果の観点より５，０００以上１２，０００以下であることが好ましく、６，０００以上１０，０００以下であることがより好ましい。ポリオレフィンの質量平均分子量が５，０００未満であると、潤滑油組成物として用いた場合に、油膜厚さが薄くなり摩耗量が増加したり疲労寿命が低下する可能性がある。一方、ポリオレフィンの質量平均分子量が１２，０００を超えても同様の問題が生ずるおそれがある。このような、ポリオレフィンの質量平均分子量は、通常のＧＰＣ法を用いてポリスチレン換算により求めることができる。

ここで、極性基を有するポリオレフィンは、例えば、特開２００３−２５２９２７号公報に開示される方法で製造することができる。
具体的には、（ｉ）（Ａ）極性基を有さないポリオレフィンを（Ｂ）遷移金属のカルボン酸塩の存在下、（Ｃ）ラジカル開始剤により反応させる工程と、さらに、（ii）（i）の工程における生成物に不飽和ジカルボン酸を加えて反応させる工程を実施することで極性基を有するポリオレフィンを製造することができる。

なお、原料となる極性基を有さないポリオレフィンとしては、一般には炭素数２から２０までのオレフィン性モノマーの重合体であり、このようなオレフィン性モノマーとしてはエチレン、プロピレン、１−ブテン、イソブテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−オクタデセン、および１−エイコセンなどを挙げることができる。そして、これらのモノマーを原料としてラジカル開始剤を用いたラジカル重合、チーグラー・ナッタ触媒を用いた配位アニオン重合、ルイス酸を用いたカチオン重合など、公知の方法を用いて単独もしくは二種以上のモノマーを共重合することにより、原料となる極性基を有さないポリオレフィンを得ることができる。

極性基を有さないポリオレフィンとしては上述した重合体を用いることができるが、好ましくは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソブチレン、エチレン−αオレフィン共重合体（オレフィンコポリマー）を挙げることができる。より好ましくはポリプロピレン、ポリイソブチレン、エチレン−αオレフィン共重合体が用いられる。エチレン−αオレフィン共重合体としてはエチレンと少なくとも１種の炭素数３から２０までのαオレフィンとの共重合体が用いられ、特にエチレン−プロピレン共重合体が好適に用いられる。また、上述の重合体中にはブタジエン、イソプレン、１，３−ペンタジエン、１，３−ヘキサジエンなどの共役ジエンや、１，４−ペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、１，５−ヘキサジエンなどの非共役ジエン成分が０から５ｍｏｌ％程度まで含まれていてもよい。

前記工程（ｉ）において、（Ｂ）遷移金属のカルボン酸塩が周期表７族から１１族までの遷移金属のカルボン酸塩であることが好ましく、特に、（Ｂ）遷移金属のカルボン酸塩が銅化合物のカルボン酸塩であることが好ましい。

また、別の製造方法として、（ｉ）（Ａ）極性基を有さないポリオレフィンを、（Ｂ）酢酸銅（Ｉ）、臭化銅（Ｉ）、酸化銅（Ｉ）のうち少なくとも一種の銅化合物の存在下、（Ｃ）ｔ−ブチルペルオキシアセテートと反応させる工程、および（ii）（i）の工程における生成物に不飽和ジカルボン酸を加えて反応させる工程を実施してもよい。

さらにまた別の製造方法として、（ｉ）（Ａ）極性基を有さないポリオレフィンを、（Ｂ）（Ｂ−１）酢酸銅（Ｉ）、臭化銅（Ｉ）、酸化銅（Ｉ）のうち少なくとも一種の銅化合物の存在下で、（Ｂ−２）酢酸または安息香酸のうち少なくとも一種のカルボン酸、（Ｃ）ラジカル開始剤と反応させる工程、および（ii）（i）の工程における生成物に不飽和ジカルボン酸を加えて反応させる工程を実施してもよい。

上述した各製造方法において、特に好ましいのは、工程（ii）において、工程（ｉ）の生成物と無水マレイン酸とを反応させた場合である。この製造方法により、無水マレイン酸が付加したポリオレフィンを効率よく得ることができる。

〔潤滑油組成物〕
本発明の潤滑油組成物は、基油に対して上述した特定のポリオレフィンを配合してなるものである。
ここで、ポリオレフィンの配合量は、発明の効果の観点より、本組成物全量基準で３質量％以上１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以上８．５質量％以下であることがより好ましい。ポリオレフィンの配合量が３質量％未満であると、油膜厚さの維持効果が十分発揮できなくなるおそれがある。一方、ポリオレフィンの配合量が１０質量％を超えても本発明の効果の向上はあまり望めない。
また、本組成物の１００℃動粘度は、発明の効果の観点より５ｍｍ^２／ｓ以上７．５ｍｍ^２／ｓ以下であることが好ましく、５．５ｍｍ^２／ｓ以上６．５ｍｍ^２／ｓ以下であることがより好ましい。１００℃動粘度が５ｍｍ^２／ｓ未満であると、油膜厚さの維持効果が十分発揮できなくなるおそれがある。一方、ポリオレフィンの１００℃動粘度が７．５ｍｍ^２／ｓを超えても本発明の効果の向上はあまり望めない。

本発明の潤滑油組成物は、所定の極性基を有するポリオレフィンを基油に配合してなり、所定の動粘度を有するので、十分な油膜厚さを維持できる。従って、省燃費性や耐摩耗性に優れるとともに、疲労寿命の長い潤滑油組成物を提供することができる。
それ故、本組成物は、変速機をはじめ、摺動部を有する各種の部材に適用可能である。さらに、所定の添加剤を配合することにより非常に多くの用途に適用することができる。添加剤としては、酸化防止剤、油性剤、極圧剤、清浄分散剤、防錆剤、金属不活性化剤および消泡剤などを挙げることができる。これらは一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。

酸化防止剤としては、従来の炭化水素系潤滑油に使用されているアミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤およびリン系酸化防止剤，硫黄系酸化防止剤を使用することができる。これらの酸化防止剤は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。アミン系酸化防止剤としては、例えば、モノオクチルジフェニルアミン、モノノニルジフェニルアミンなどのモノアルキルジフェニルアミン系化合物、４，４ −ジブチルジフェニルアミン、４，４ −ジペンチルジフェニルアミン、４，４ −ジヘキシルジフェニルアミン、４，４ −ジヘプチルジフェニルアミン、４，４ −ジオクチルジフェニルアミン、４，４ −ジノニルジフェニルアミンなどのジアルキルジフェニルアミン系化合物、テトラブチルジフェニルアミン、テトラヘキシルジフェニルアミン、テトラオクチルジフェニルアミン、テトラノニルジフェニルアミンなどのポリアルキルジフェニルアミン系化合物、α−ナフチルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、ブチルフェニル−α−ナフチルアミン、ペンチルフェニル−α−ナフチルアミン、ヘキシルフェニル−α−ナフチルアミン、ヘプチルフェニル−α−ナフチルアミン、オクチルフェニル−α−ナフチルアミン、ノニルフェニル−α−ナフチルアミンなどのナフチルアミン系化合物が挙げられる。

フェノール系酸化防止剤としては、例えば、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−エチルフェノールなどのモノフェノール系化合物、４，４ −メチレンビス（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，２ −メチレンビス（４−エチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）などのジフェノール系化合物が挙げられる。
硫黄系酸化防止剤としては、例えば、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−（４，６−ビス（オクチルチオ）−１，３，５−トリアジン−２−イルアミノ）フェノール、五硫化リンとピネンとの反応物などのチオテルペン系化合物、ジラウリルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネートなどのジアルキルチオジプロピオネートなどが挙げられる。
リン系酸化防止剤としては，トリフェニルフォスファイト，ジエチル［３，５−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシフェニル］メチル］ホスフォネートなどが挙げられる。
これらの酸化防止剤の配合量は、組成物全量基準で、通常０．０１質量％以上１０質量％以下であり、好ましくは０．０３質量％以上５質量％以下である。

油性剤としては、脂肪族アルコール、脂肪酸や脂肪酸金属塩などの脂肪酸化合物、ポリオールエステル、ソルビタンエステル、グリセライドなどのエステル化合物、脂肪族アミンなどのアミン化合物などを挙げることができる。これらの油性剤の配合量は、配合効果の点から、組成物全量基準で、通常０．１質量％以上３０質量％以下であり、好ましくは０．５質量％以上１０質量％以下である。

極圧剤としては、硫黄系極圧剤、リン系極圧剤、硫黄および金属を含む極圧剤、リンおよび金属を含む極圧剤が挙げられる。これらの極圧剤は一種を単独でまたは二種以上組み合わせて用いることができる。極圧剤としては、分子中に硫黄原子およびリン原子のうち少なくともいずれかを含み、耐荷重性や耐摩耗性を発揮しうるものであればよい。分子中に硫黄を含む極圧剤としては、例えば、硫化油脂、硫化脂肪酸、硫化エステル、硫化オレフィン、ジヒドロカルビルポリサルファイド、チアジアゾール化合物、アルキルチオカルバモイル化合物、トリアジン化合物、チオテルペン化合物、ジアルキルチオジプロピオネート化合物などを挙げることができる。
硫黄、リンおよび金属を含む極圧剤としては、ジアルキルチオカルバミン酸亜鉛（Ｚｎ−ＤＴＣ）、ジアルキルチオカルバミン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＣ）、ジアルキルチオカルバミン酸鉛、ジアルキルチオカルバミン酸錫、ジアルキルジチオリン酸亜鉛（Ｚｎ−ＤＴＰ）、ジアルキルジチオリン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＰ）、ナトリウムスルホネート、カルシウムスルホネートなどが挙げられる。分子中にリンを含む極圧剤として代表的なものは、トリクレジルフォスフェートなどのリン酸エステル類およびそのアミン塩である。これら極圧剤の配合量は、配合効果および経済性の点から、組成物全量基準で、通常０．０１質量％以上３０質量％以下であり、より好ましくは０．０１質量％以上１０質量％以下である。

清浄分散剤としては、金属スルホネート、金属サリチレート、金属フィネート、コハク酸イミドなどが挙げられる。これら清浄分散剤の配合量は、配合効果の点から、組成物全量基準で、通常０．１質量％以上３０質量％以下であり、好ましくは０．５質量％以上１０質量％以下である。
防錆剤としては、金属系スルホネート、コハク酸エステル、アルキルアミンおよびモノイソプロパノールアミンなどのアルカノールアミンなどを挙げることができる。これら防錆剤の配合量は、配合効果の点から、組成物全量基準で、通常０．０１質量％以上１０質量％以下であり、好ましくは０．０５質量％以上５質量％以下である。

金属不活性化剤としては、ベンゾトリアゾール、チアジアゾールなどを挙げることができる。これら金属不活性化剤の好ましい配合量は、配合効果の点から、組成物全量基準で、通常０．０１質量％以上１０質量％以下であり、好ましくは０．０１質量％以上１質量％以下である。
消泡剤としては、メチルシリコーン油、フルオロシリコーン油、ポリアクリレートなどを挙げることができる。これらの消泡剤の配合量は、配合効果の点から、組成物全量基準で、通常０．０００５質量％以上０．０１質量％以下である。

次に、実施例および比較例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの記載内容に何ら制限されるものではない。
〔実施例１、２、比較例１、２〕
各潤滑油組成物を、表１に示す配合で調製し、試料油とした。

※１基油：
鉱油（１００℃動粘度３．５ｍｍ^２／ｓ）
※２ポリオレフィンＡ：
三井化学製ルーカントＡ５５１５（ＨＣ−１５０のカルボン酸変性タイプ）
※３ポリオレフィンＢ：
三井化学製ルーカントＡ５２６０（ＨＣ−６００のカルボン酸変性タイプ）
※４ポリオレフィンＣ：
三井化学製ルーカントＨＣ−１５０
※５ポリオレフィンＤ：
三井化学製ルーカントＨＣ−６００
〔評価方法〕
下記の方法により測定した各試料油の性状およびＥＨＬ油膜厚さを表１に示す。
（動粘度）
ＪＩＳＫ２２８３に準拠して測定した。
（ＥＨＬ油膜厚さ）
ＰＣＳ社のＥＨＬ極薄膜計測システム（EHL Ultra Thin Film Measurement System）を用いて、各試料油のＥＨＬ油膜厚さ（単位：ｎｍ）を測定した。測定条件は、以下の通りである。
油温：１００℃
速度：０．１０８ｍ／ｓ
荷重：２０Ｎ
（平均ヘルツ圧：０．５６ＧＰａ）

〔評価結果〕
表１の結果より、同程度の低粘度であっても、特定の極性基を有するポリオレフィンを含有する試料油（実施例１、２）は、極性基を有さないポリオレフィンを含有する試料油（比較例１、２）にくらべてＥＨＬ油膜厚さがより厚いことがわかる。すなわち、本発明の潤滑油組成物は、低粘度でありながら、十分な油膜厚さを維持できることが理解できる。

Claims

基油に、ポリオレフィンを配合してなる潤滑油組成物であって、
前記ポリオレフィンが、極性基を有さないポリオレフィンを原料として得られ、極性基としてカルボキシル基を有するポリオレフィンであるか、あるいは、極性基としてカルボキシル基とエステル基を有するポリオレフィンであり、
前記ポリオレフィンの質量平均分子量が５，０００以上１２，０００以下であり、
該組成物の１００℃動粘度が５ｍｍ^２／ｓ以上７．５ｍｍ^２／ｓ以下である
ことを特徴とする潤滑油組成物。
請求項１に記載の潤滑油組成物において、
前記ポリオレフィンの配合量が該組成物全量基準で３質量％以上１０質量％以下である
ことを特徴とする潤滑油組成物。
請求項１または請求項２に記載の潤滑油組成物において、
該組成物が変速機用である
ことを特徴とする潤滑油組成物。