JP5945488B2 - ギヤ油組成物 - Google Patents
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Description
そこで、所定の基油に、エチレン−αオレフィン共重合体、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、硫化油脂およびカルシウムスルホネートを配合してなるギヤ油組成物が提案されている(特許文献3)。このギヤ油組成物によれば、高温で一定の粘度を保持するとともに、極低温でも粘度が低く、かつ剪断安定性、極圧性、耐摩耗性および酸化安定性などに優れた性質を示す。
(1)基油に、(A)数平均分子量が600以上6000未満であるエチレン−αオレフィン共重合体と、(B)数平均分子量が6000以上10000以下のエチレン−αオレフィン共重合体と、(C)アルカリ土類金属系清浄分散剤とを配合してなり、前記(C)成分の塩基価が350mgKOH/g以上であることを特徴とするギヤ油組成物。
(2)上述の(1)に記載のギヤ油組成物において、前記基油の100℃動粘度が2mm2/s以上20mm2/s以下であることを特徴とするギヤ油組成物。
(3)上述の(1)または(2)に記載のギヤ油組成物において、さらに、(D)硫化油脂、スルフィド類、酸性リン酸エステルアミン塩、ソルビタンの部分エステルおよびコハク酸イミドのうち少なくとも1種を配合してなることを特徴とするギヤ油組成物。
(4)上述の(1)から(3)までのいずれか1つに記載のギヤ油組成物において、さらに、(E)ジチオリン酸亜鉛を配合してなることを特徴とするギヤ油組成物。
(5)上述の(1)から(4)までのいずれか1つに記載のギヤ油組成物において、当該ギヤ油組成物の100℃動粘度が7mm2/s以下であることを特徴とするギヤ油組成物。
(6)上述の(1)から(5)までのいずれか1つに記載のギヤ油組成物において、当該ギヤ油組成物の粘度指数が155以上であることを特徴とするギヤ油組成物。
本組成物に用いる基油は、100℃における動粘度が2mm2/s以上20mm2/s以下である。100℃における動粘度が2mm2/s以上であれば蒸発損失が少なく、一方20mm2/s以下であれば、粘性抵抗による動力損失が小さく、燃費改善効果が得られる。
鉱物系潤滑油基油としては、例えば、パラフィン基系鉱油、中間基系鉱油、ナフテン基系鉱油などが挙げられる。また、合成系潤滑油基油としては、例えば、ポリオレフィン(ポリα−オレフィン(PAO)等)、各種のエステル(例えば、ポリオールエステル、二塩基酸エステル、リン酸エステルなど)、各種のエーテル(例えば、ポリフェニルエーテルなど)、ポリグリコール、アルキルベンゼン、アルキルナフタレンなどが挙げられる。
本発明においては、前記基油として、前記鉱物系潤滑油基油を1種用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、前記合成系潤滑油基油を1種用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。さらには、前記鉱物系潤滑油基油1種以上と前記合成系潤滑油基油1種以上とを組み合わせて用いてもよい。
さらに、前記基油の粘度指数は、70以上が好ましく、より好ましくは100以上、さらに好ましくは120以上である。このような粘度指数が前記下限以上の基油は、温度の変化による粘度変化が小さく、低い温度においても燃費改善効果が得られる。
本組成物における(A)成分は、数平均分子量が600以上6000未満であるエチレン−αオレフィン共重合体である。数平均分子量が600未満であると、後述の(B)成分と組み合わせても粘度指数の向上効果が十分ではない。数平均分子量が6000以上ではせん断安定性が低下する。それ故、(A)成分の数平均分子量は、700以上5000以下であることが好ましい。
また、本組成物における(A)成分の配合量は、組成物全量基準で2質量%以上5質量%以下であることが好ましく、2.5質量%以上4.5質量%以下であることがより好ましい。この量が2質量%未満では粘度指数の向上効果が十分ではなく、また、5質量%を超えると低温時の粘度が高くなって、実用性に劣るようになるおそれがある。
このような(A)成分としては、例えば、三井化学製ルーカントHC−40、HC−20、HC−100等が好適に用いられる。
本組成物における(B)成分は、数平均分子量が6000以上10000未満であるエチレン−αオレフィン共重合体である。数平均分子量が6000未満であると、上述の(A)成分と組み合わせても粘度指数の向上効果が十分ではない。数平均分子量が10000を超えるものでは剪断安定性が低下する。それ故、(B)成分の数平均分子量は、7000以上9000以下であることが好ましい。
また、本組成物における(B)成分の配合量は、組成物全量基準で2質量%以上5質量%以下であることが好ましく、3質量%以上4質量%以下であることがより好ましい。この量が2質量%未満では粘度指数の向上効果が十分ではなく、また、5質量%を超えると低温時の粘度が高くなって、実用性に劣るようになるおそれがある。
このような(B)成分としては、例えば、三井化学製ルーカントHC−2000、HC−600、HC−1000等が好適に用いられる。
本組成物における(C)成分は、アルカリ土類金属系清浄分散剤である。アルカリ土類金属系清浄分散剤としては例えば、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シレートおよびこれらの中から選ばれる2種類以上の混合物が好適に挙げられる。
アルカリ土類金属スルホネートとしては、分子量300以上1500以下、好ましくは400以上700以下のアルキル芳香族化合物をスルホン化することによって得られるアルキル芳香族スルホン酸のアルカリ土類金属塩、特にマグネシウム塩あるいはカルシウム塩等が挙げられ、中でもカルシウム塩が好ましく用いられる。
アルカリ土類金属フェネートとしては、アルキルフェノール、アルキルフェノールサルファイド、アルキルフェノールのマンニッヒ反応物のアルカリ土類金属塩、特にマグネシウム塩あるいはカルシウム塩等が挙げられ、中でもカルシウム塩が特に好ましく用いられる。
アルカリ土類金属サリシレートとしては、アルキルサリチル酸のアルカリ土類金属塩、特にマグネシウム塩あるいはカルシウム塩等が挙げられ、中でもカルシウム塩が好ましく用いられる。前記アルカリ土類金属系清浄剤を構成するアルキル基としては、炭素数4以上30以下のものが好ましく、より好ましくは6以上18以下の直鎖または分枝アルキル基であり、これらは直鎖でも分枝でもよい。これらはまた1級アルキル基、2級アルキル基または3級アルキル基でもよい。
また、カルシウム塩としては、耐摩耗性の点で、カルシウムスルホネートが最も好ましい。カルシウムスルホネートとしては、炭素数1から50までのアルキル基を有するアルキルベンゼンスルホネートが清浄分散性の点で好適である。
(C)成分であるアルカリ土類金属系清浄分散剤は、従来、金属系清浄剤として内燃機関用潤滑油に添加されてきたが、本発明では主に耐摩耗剤として作用する。しかし、過塩基性塩の塩基価が350mgKOH/g未満では、金属部材との摺動部分に被膜が生成しにくくなり耐摩耗性が十分発揮できないおそれがある。ただし、塩基価が600mgKOH/gを超えると、(C)成分の効果が十分に発揮できず、耐摩耗性がむしろ悪化するおそれがある。好ましい塩基価は350mgKOH/g以上であり、特に390mgKOH/g以上520mgKOH/g以下が好ましい。
なお、カルシウム(Ca)等の金属量換算かつ組成物全量基準であれば、300質量ppm以上6000質量ppmの範囲が好ましい。配合量が300質量ppm未満であると、金属部材との摺動部分における摩擦係数が大きくなってしまうおそれがある。一方、配合量が6000質量ppmを超えても摩擦低減効果の向上はそれほど認められない。(B)成分のより好ましい配合量は、800質量ppm以上5000質量ppm以下であり、さらに好ましい配合量は1000質量ppm以上4000質量ppm以下であり、最も好ましくは2000質量ppm以上4000質量ppm以下である。
上述した硫化油脂の好ましい配合量は、組成物全量基準で0.3質量%以上0.7質量%以下であり、より好ましい配合量は0.4質量%以上0.6質量%以下である。この配合量が下限値未満では、配合効果が十分ではなく、上限値を超えて配合しても配合量に見合った効果は得られにくい。
R1−S−R2 (1)
式中、R1は炭素数2から15までのアルケニル基、R2は炭素数2から15までのアルキル基またはアルケニル基を示す。
この化合物は、炭素数2から15までのオレフィンまたはその二量体から四量体までを、硫黄、塩化硫黄等の硫化剤と反応させることによって得られ、該オレフィンとしては、プロピレン、イソブテン、ジイソブテンなどが好ましい。
また、スルフィド類としては、下記式(2)で示されるジヒドロカルビルモノサルファイド化合物も挙げることができる。
R3−S−R4 (2)
式中、R3およびR4は、それぞれ炭素数1から20までのアルキル基または環状アルキル基、炭素数6から20までのアリール基、炭素数7から20までのアルキルアリール基または炭素数7から20までのアリールアルキル基を示し、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。ここで、R3およびR4がアルキル基の場合は、硫化アルキルとも称される。
また、スルフィド類として、上記したモノスルフィドは、炭化水素基はそのままでジスルフィド(−SS−)やトリスルフィド(−SSS−)等のポリスルフィド(構造)であってもよい。
上述したスルフィド類の好ましい配合量は、組成物全量基準で0.1質量%以上0.5質量%以下であり、より好ましい配合量は0.2質量%以上0.4質量%以下である。この配合量が下限値未満では、配合効果が十分ではなく、上限値を超えて配合しても配合量に見合った効果は得られにくい。
このような酸性リン酸エステルとしては、モノメチルハイドロジェンホスフェート、モノエチルハイドロジェンホスフェート、モノプロピルハイドロジェンホスフェート、モノブチルハイドロジェンホスフェート、モノ−2−エチルヘキシルハイドロジェンホスフェート、ジメチルハイドロジェンホスフェート、ジエチルハイドロジェンホスフェート、ジプロピルハイドロジェンホスフェート、ジブチルハイドロジェンホスフェート、ジ−2−エチルヘキシルハイドロジェンホスフェートなどが挙げられる。
上述した酸性リン酸エステルのアミン塩の好ましい配合量は、組成物全量基準で0.02質量%以上0.1質量%以下であり、より好ましい配合量は0.03質量%以上0.06質量%以下である。この配合量が下限値未満では、配合効果が十分ではなく、上限値を超えて配合しても配合量に見合った効果は得られにくい。
上述したソルビタンの部分エステルの好ましい配合量は、組成物全量基準で0.2質量%以上0.6質量%以下であり、より好ましい配合量は0.3質量%以上0.5質量%以下である。この配合量が下限値未満では、配合効果が十分ではなく、上限値を超えて配合しても配合量に見合った効果は得られにくい。
アルケニル基としては、例えば、ポリブテニル基、ポリイソブテニル基、エチレン−プロピレン共重合体を挙げることができ、アルキル基としてはこれらを水添したものが挙げられる。好適なアルケニル基としては、ポリブテニル基またはポリイソブテニル基が挙げられる。ポリブテニル基は、1−ブテンとイソブテンの混合物あるいは高純度のイソブテンを重合させたものとして好適に得られる。また、好適なアルキル基の代表例としては、ポリブテニル基またはポリイソブテニル基を水添したものが挙げられる。アルケニル基およびアルキル基の数平均分子量は、それぞれ、好ましくは500から3000まで、より好ましくは1000から3000までである。
また、アルケニル若しくはアルキルコハク酸イミドのホウ素化物は、常法により製造したものを使用することができる。
ZnDTPは、従来から潤滑油添加剤として広く使用されているジアルキルジチオリン酸亜鉛を用いればよいが、特にプライマリーZnDTPがすぐれた酸化安定性を示すため好適である。ZnDTPとしてこのプライマリーZnDTPを全量用いてもよいが、使用するZnDTP全量の半分以上をプライマリーZnDTPが占めるようにすることが好ましい。ここで、プライマリーZnDTPとしては、アルキル基が炭素数3から20までの第1級アルキル基であるZnDTPP、例えばアルキル基がそれぞれブチル基、アミル基、ヘキシル基、オクチル基を主成分とするZnDTPを好適なものとしてあげることができる。
本組成物では、上記(E)成分の好ましい配合割合は、組成物全量基準で0.1質量%以上10質量%以下、より好ましくは0.5質量%以上5質量%以下である。0.1質量%未満では、配合効果がほとんど発現せず、また10質量%を超えると配合量に相当する効果の向上はみられず、むしろ酸化安定性や耐金属腐食性が低下するおそれがある。
酸化防止剤としては、例えば、アミン系の酸化防止剤、フェノール系の酸化防止剤、硫黄系の酸化防止剤が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
酸化防止剤の配合量は、特に限定されないが、組成物全量基準で、0.05質量%以上7質量%以下であることが好ましい。
流動点降下剤の配合量は、特に限定されないが、組成物全量基準で、0.1質量%以上2質量%以下が好ましく、0.1質量%以上1質量%以下がより好ましい。
防錆剤の配合量は、特に限定されないが、組成物全量基準で、0.01質量%以上1質量%以下であることが好ましく、0.05質量%以上0.5質量%以下であることがより好ましい。
金属不活性化剤の配合量は、特に限定されないが、組成物全量基準で、0.01質量%以上3質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以上1質量%以下であることがより好ましい。
消泡剤の配合量は、特に限定されないが、組成物全量基準で、0.005質量%以上0.5質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以上0.2質量%以下であることがより好ましい。
界面活性剤の配合量は、特に限定されないが、組成物全量基準で、0.01質量%以上3質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以上1質量%以下であることがより好ましい。
〔実施例1〜2、比較例1〜3〕
各実施例・比較例において、それぞれ以下に示す基油および添加剤を用い、表1に示す組成を有する潤滑油組成物(以下、「試料油」ともいう)を調製した。
(2)基油B:鉱油60N API分類 GII、粘度指数106
(3)基油C:鉱油500N API分類 GII、粘度指数105
(4)オリゴマーA:エチレン−αオレフィン共重合体(三井化学製 ルーカントHC−40) (100℃動粘度:40mm2/s)
(5)オリゴマーB:エチレン−αオレフィン共重合体(三井化学製 ルーカントHC−2000) (100℃動粘度:2000mm2/s)
(6)流動点降下剤:PMA(数平均分子量3万)
(7)コハク酸イミド:ポリイソブテニルコハク酸イミド(モノタイプ)、ポリブテニル基の数平均分子量950、TBN40、窒素量2.0質量%)
(8)ソルビタンの部分エステル:ソルビタンモノオレエート
(9)ZnDTP:プライマリーZnDTP(硫黄量15.03質量%、リン量7.50質量%、亜鉛量8.50質量%)
(10)スルフィド:ポリスルフィド(硫黄量38.5質量%)
(11)硫化油脂:硫黄量が8.8質量%の硫化油脂
(12)リン酸エステルアミン塩:リン量が2.45質量%、窒素量が0.35質量%のリン酸エステルアミン塩
(13)CaスルホネートA:過塩素酸法塩基価305mgKOH/g、Ca量12.0質量%
(14)CaスルホネートB:過塩素酸法塩基価405mgKOH/g、Ca量15.2質量%
(15)CaスルホネートC:過塩素酸法塩基価495mgKOH/g、Ca量18.5質量%
(16)消泡剤A:フッ素系消泡剤
(17)消泡剤B:シリコーン系消泡剤
(1)動粘度
JIS K 2283に規定される「石油製品動粘度試験方法」に準拠して測定した。
(2)動粘度低下率
以下の式に従って、ISOT試験(後述)前後の供試油から動粘度低下率(40℃、100℃)を算出した。
動粘度低下率(%)=(1−ISOT試験後油の40℃動粘度/同試験前油の40℃動粘度)×100
(3)粘度指数
JIS K 2283に規定される「石油製品動粘度試験方法」に準拠して測定した。
(4)全酸価
全酸価は、JIS K 2501に規定される「潤滑油中和試験方法」に準拠し、電位差法により測定した。
(5)全酸価増加量
以下の式に従って全酸価増加量を算出した。
全酸価増加量(mgKOH/g)=ISOT試験後油の酸価−同試験前油の酸価
(6)塩基価(塩酸法)
JIS K 2501に規定される塩酸法に準拠して測定した。
(7)塩基価(過塩素酸法)
JIS K−2501に規定される過塩素酸法に準拠して測定した。
JASO M347に従って、超音波せん断試験を60分間行った後の動粘度を測定し、動粘度低下率(%)を算出した。100℃における動粘度低下率は2%以下であることが実用上好ましい。
(9)KRL試験
KRLせん断試験(DIN51350(CECL45))にかけた後、その初期値に対する動粘度低下率(%)を算出した。
(10)酸化安定度試験(ISOT)
JIS K 2514に準拠して行った。具体的には、試料油を135℃に保ち、鋼-銅触媒存在の下、1300rpmで強制攪拌し、周りの空気を攪拌により試料油内に取り込みながら96時間保持した。その後、前記した各性状・特性を測定した。
(11)シェル四球摩耗試験
ASTM D 2783に準拠して、荷重392N、回転数1200rpm、油温80℃、試験時間60分の条件で行った。1/2インチ球3個の摩耗痕径を平均して平均摩耗痕径(mm)を算出した。
(12)シェルEP試験(耐荷重性試験):
ASTM D 2783に準拠して、回転数1800rpm、室温の条件で行った。最大非焼付荷重(LNL)と融着荷重(WL)から荷重摩耗指数(LWI)を求めた。この値が大きいほど耐荷重性が良好である。
(13)ペンタン不溶解分
JPI−5S−18に準拠して測定した。
(14)ラッカーの有無
JIS K 2514に準拠して測定した。
表2の結果より、実施例1〜2の供試油は、基油に所定の添加剤を配合してなるので、酸化安定性が高く、また、高粘度指数としたときでもせん断安定性を維持できることがわかる。特に、ISOT酸化試験前後で耐焼付き性(シェルEP)および耐摩耗性(シェル四球摩耗試験)の変化が小さいことは特筆すべきである。
一方、比較例1の供試油は、Caスルホネートの塩基価が300mgKOH/gと低いので、ISOT酸化試験後の供試油は、耐摩耗性がかなり劣っている。また、比較例2の供試油は(A)成分が配合されていないので、せん断安定性に非常に劣る、一方、比較例3の供試油は(B)成分が配合されていないので、粘度指数がかなり低い。
Claims (6)
- 基油に、(A)数平均分子量が600以上6000未満であるエチレン−αオレフィン共重合体と、(B)数平均分子量が6000以上10000以下のエチレン−αオレフィン共重合体と、(C)アルカリ土類金属系清浄分散剤とを配合してなり、
前記(A)成分の配合量が、組成物全量基準で2質量%以上5質量%以下であり、
前記(B)成分の配合量が、組成物全量基準で2質量%以上5質量%以下であり、
前記(C)成分の塩基価が350mgKOH/g以上であって、前記(C)成分の配合量が組成物全量基準で1質量%以上2.5質量%以下であり、前記(C)成分の配合量が金属量換算かつ組成物全量基準で300質量ppm以上6000質量ppm以下であり、
前記(A)成分と前記(B)成分の質量比(A)/(B)が0.8以上1.2以下である
ことを特徴とするギヤ油組成物。 - 請求項1に記載のギヤ油組成物において、
前記基油の100℃動粘度が2mm2/s以上20mm2/s以下である
ことを特徴とするギヤ油組成物。 - 請求項1または請求項2に記載のギヤ油組成物において、
さらに、(D)硫化油脂、スルフィド類、酸性リン酸エステルアミン塩、ソルビタンの部分エステルおよびコハク酸イミドのうち少なくとも1種を配合してなる
ことを特徴とするギヤ油組成物。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のギヤ油組成物において、
さらに、(E)ジチオリン酸亜鉛を配合してなる
ことを特徴とするギヤ油組成物。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のギヤ油組成物において、
当該ギヤ油組成物の100℃動粘度が7mm2/s以下である
ことを特徴とするギヤ油組成物。 - 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のギヤ油組成物において、
当該ギヤ油組成物の粘度指数が155以上である
ことを特徴とするギヤ油組成物。
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