JP6219203B2 - 農業機械用潤滑油組成物 - Google Patents

Description

本発明は、潤滑油組成物に関し、詳しくは、トラクターやコンバインなどの農業機械に用いられる潤滑油組成物に関する。

トラクター、田植え機、バインダー、およびコンバインなどの農業機械には油圧作動部、ギヤ、クラッチ、および湿式ブレーキなど多くの摺動箇所があり、これらを１つの油種で潤滑することが一般的である。このため農業機械用の潤滑油には摩擦特性、耐摩耗性、酸化安定性、および防錆性など多種の機能が要求される。
例えば、所定のポリサルファイド化合物を含有させることで特に極圧性と摩擦特性を向上させ、トラクターや建設機械の共通潤滑用潤滑油としたものが提案されている（特許文献１参照）。また、所定の構造を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛と、塩基性カルシウムスルホネートおよび塩基性カルシウムフェネートから選ばれる１種以上の金属系清浄剤と、所定のコハク酸イミド系化合物とを含有させることで摩擦特性や摩耗防止性・極圧性に優れる農業機械用潤滑油組成物が提案されている（特許文献２、３参照）。

特開２００１−３１１０９０号公報 特開２００９−１４４０９７号公報 特開２００９−１４４０９８号公報

近年、内燃機関の省燃費化のため、使用する潤滑油においては低温領域における低粘度化が図られている。そのため潤滑油の粘度指数を高く維持することが求められる。また、トラクターやコンバインなどの農業機械に用いられる潤滑油は、使用環境により大きなせん断を長期間に渡って受けるため、せん断安定性も求められる。さらに、使用時の安全性より引火点を高く保つ必要もある。
しかしながら、特許文献１〜３に記載された農業機械用潤滑油組成物では、上記した課題のすべてを満足することは困難である。

本発明は、高粘度指数であって、低温流動性およびせん断安定性に優れるとともに引火点も高い農業機械用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、以下のような農業機械用潤滑油組成物を提供するものである。
（１）１００℃動粘度が３．５ｍｍ^２／ｓ以上５．５ｍｍ^２／ｓ以下であり、粘度指数が１２０以上であり、％ＣＰが７５以上である基油を含む潤滑油組成物であって、質量平均分子量が１×１０^５以上２×１０^５以下であるポリメタクリレート１と、質量平均分子量が４×１０^４以上７×１０^４以下であるポリメタクリレート２とを配合してなることを特徴とする農業機械用潤滑油組成物。
（２）上述の（１）に記載の農業機械用潤滑油組成物において、当該組成物が下記（ａ）から（ｇ）までのうち少なくともいずれかを満たすことを特徴とする農業機械用潤滑油組成物。
（ａ）４０℃動粘度が３３ｍｍ^２／ｓ以上３７ｍｍ^２／ｓ以下（ｂ）１００℃動粘度が７ｍｍ^２／ｓ以上９ｍｍ^２／ｓ以下
（ｃ）粘度指数が２００以上
（ｄ）流動点が−４０℃以下
（ｅ）ＢＦ粘度（−２０℃）が２Ｐａ・ｓ以下
（ｆ）ＢＦ粘度（−４０℃）が２０Ｐａ・ｓ以下
（ｇ）超音波せん断安定性試験における１００℃動粘度の低下率が２０％以下
（３）上述の（１）または（２）に記載の農業機械用潤滑油組成物において、さらに、１００℃動粘度が１０ｍｍ^２／ｓ以上１２ｍｍ^２／ｓ以下であり、粘度指数が１００以上１１５以下であり、％ＣＰが６５以上８５以下である基油を含むことを特徴とする農業機械用潤滑油組成物。
（４）上述の（１）から（３）までのいずれか１つに記載の農業機械用潤滑油組成物において、さらに、質量平均分子量が１×１０^４以上３．９×１０^４以下であるポリメタクリレート３を配合してなることを特徴とする農業機械用潤滑油組成物。
（５）上述の（１）から（４）までのいずれか１つに記載の農業機械用潤滑油組成物において、さらに、塩酸法による塩基価が１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上１８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である金属系清浄剤を配合してなることを特徴とする農業機械用潤滑油組成物。
（６）上述の（５）に記載の農業機械用潤滑油組成物において、前記金属系清浄剤が金属サリシレート、金属フェネートおよび金属スルホネートの少なくともいずれかであることを特徴とする農業機械用潤滑油組成物。
（７）上述の（６）に記載の農業機械用潤滑油組成物において、前記金属系清浄剤がアルカリ土類金属系清浄剤であることを特徴とする農業機械用潤滑油組成物。
（８）上述の（７）に記載の農業機械用潤滑油組成物において、前記アルカリ土類金属がＣａであることを特徴とする農業機械用潤滑油組成物。

本発明によれば、高粘度指数であって、低温流動性およびせん断安定性に優れるとともに引火点も高い農業機械用潤滑油組成物を提供することができる。本発明は、特にトラクターやコンバイン等に好適である。

本発明の農業機械用潤滑油組成物（以下、「本組成物」ともいう。）は、１００℃動粘度が３．５ｍｍ^２／ｓ以上５．５ｍｍ^２／ｓ以下であり、粘度指数が１２０以上であり、％ＣＰが７５以上である基油を含み、質量平均分子量が１×１０^５以上２×１０^５以下であるポリメタクリレート１と、質量平均分子量が４×１０^４以上６×１０^４以下であるポリメタクリレート２とを配合してなることを特徴とする。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、鉱油でも合成油でもよい。鉱油としては、従来公知の種々のものが使用可能であり、例えば、パラフィン基系鉱油、中間基系鉱油、およびナフテン基系鉱油などが挙げられる。具体的には、溶剤精製または水素精製による軽質ニュートラル油、中間ニュートラル油、重質ニュートラル油またはブライトストックなどを挙げることができる。また合成油としては、やはり従来公知の種々のものが使用可能であり、例えば、ポリα―オレフィン（α―オレフィン共重合体を含む）、ポリブテン、ポリオールエステル、二塩基酸エステル、リン酸エステル、ポリフェニルエーテル、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ポリオキシアルキレングリコール、ネオペンチルグリコール、シリコーンオイル、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、さらにはヒンダードエステルなどを用いることができる。これらの基油は、単独で、あるいは任意に２種以上組み合わせて使用することができ、鉱油と合成油とを組み合わせて使用してもよい。

ここで、上記した基油の１００℃動粘度は３．５ｍｍ^２／ｓ以上５．５ｍｍ^２／ｓ以下であり、好ましくは４ｍｍ^２／ｓ以上５ｍｍ^２／ｓ以下である。１００℃動粘度が３．５ｍｍ^２／ｓ未満であると引火点が低下してしまう。一方、１００℃動粘度が５．５ｍｍ^２／ｓを超えると、流動点が高くなってしまい低温流動性が悪化する。
上記した基油の粘度指数は１２０以上であり、好ましくは１２５以上である。基油の粘度指数が１２０未満であると、組成物としたときの粘度指数が低下する。
基油の％ＣＰは７５以上である。％ＣＰが７５未満であると組成物としたときの粘度指数が低くなる。なお、％ＣＰは、環分析（ｎ−ｄ−Ｍ法）により求められる。
基油の好ましい含有量は、組成物全量基準で５０質量％以上９５質量％以下である。基油の配合量が５０質量％未満では、基油としての性能を本組成物に十分に付与できないおそれがある。一方、基油の配合量が９５質量％を超えると、後述する各添加剤の機能を十分に発揮できないおそれがある。

本組成物には、上述した基油（便宜上、「基油１」ともいう。）に加えて、さらに１００℃動粘度が１０ｍｍ^２／ｓ以上１２ｍｍ^２／ｓ以下であり、粘度指数が１００以上１１５以下であり、％ＣＰが６５以上８５以下である基油（便宜上、「基油２」ともいう。）が含まれていてもよい。
基油１に基油２を混合して使用することで、油膜の厚みを上げることができ、耐摩耗性と疲労寿命を向上させることができる。また、引火点を上げることも可能となる。基油１と基油２の配合割合は、質量比「基油２／基油１」で０から０．５までの範囲であることが本発明の効果の観点より好ましい。

〔ポリメタクリレート（ＰＭＡ）〕
本組成物は、基油に２種類のポリメタクリレート（以下、「ＰＭＡ」とも記載する。）を配合して調製される。以下、この２種類のＰＭＡを便宜的にＰＭＡ１とＰＭＡ２とする。
ＰＭＡ１は、いわゆる高分子量ＰＭＡであり、質量平均分子量（以下、「Ｍｗ」とも記載する。）が１×１０^５以上３×１０^５以下であり、好ましくは１×１０^５以上２×１０^５以下である。
ここで、ＰＭＡ１のＭｗが３×１０^５を超えるとせん断安定性が低下する。一方、ＰＭＡ１のＭｗが１×１０^５未満であると、粘度指数の向上効果が劣る。また、ＰＭＡ２は、Ｍｗが４×１０^４以上７×１０^４以下の範囲にあり、中分子量のポリメタクリレートであるが主として流動点を下げる効果を発揮する。ＰＭＡ２の好ましいＭｗは４×１０^４以上６×１０^４以下である。本組成物では、上記したＰＭＡ１とＰＭＡ２を併用することにより、高い粘度指数とせん断安定性を両立させ、さらに流動点を下げることが可能となる。
ＰＭＡ１の好ましい配合量は、組成物全量基準で１質量％以上２０質量％以下であり、より好ましい配合量は１質量％以上１０質量％以下である。ＰＭＡ２の好ましい配合量は、組成物全量基準で０．１質量％以上２質量％以下であり、より好ましい配合量は０．１質量％以上１質量％以下である。
また、ＰＭＡ１とＰＭＡ２の好ましい配合比（質量比、ＰＭＡ１／ＰＭＡ２）は、０．５以上２００以下であり、より好ましい配合比は０．５以上１００以下である。
ここで、ＰＭＡ３としてＭｗが１×１０^４以上３．９×１０^４以下である低分子量のポリメタクリレートを配合すると、さらにせん断安定性が向上する。ＰＭＡ３の好ましいＭｗは２×１０^４以上３．９×１０^４以下である。
なお、Ｍｗは、例えば、サイズ排除クロマトグラフィーを利用して測定することができる。当該手法を用いたものとしては、島津製作所社製のＰｒｏｍｉｎｅｎｃｅＧＰＣシステムが挙げられる。

〔金属系清浄剤〕
本組成物では、基油に金属系清浄剤を配合することが潤滑油の清浄性を保つ観点より好ましい。
金属系清浄剤としては、金属サリシレート、金属フェネートおよび金属スルホネートの少なくともいずれかであることが好ましい。金属としては、アルカリ土類金属が好ましく、Ｃａがより好ましい。清浄性保持の観点からは、Ｃａサリシレートが特に好ましい。
金属系清浄剤としては、潤滑油の清浄性を保つため、塩酸法による塩基価が１００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上２５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが好ましく、１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上１８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることがより好ましい。
金属系清浄剤の配合量としては、組成物全量基準で０．１質量％以上１０質量％以下であることが好ましく、０．１質量％以上３質量％以下であることがより好ましい。また、金属量換算では、６０質量ｐｐｍ以上６０００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、６０質量ｐｐｍ以上２０００質量ｐｐｍ以下であることがより好ましい。金属系清浄剤の配合量が上記した下限値未満であると、清浄性を保持する効果が十分でなくなるおそれがある。一方、金属系清浄剤の配合量が上記した上限値を超えても配合量に見合った効果が得られにくくなるおそれがある。

〔本組成物〕
本発明の農業機械用潤滑油組成物としては、以下の（ａ）から（ｇ）までのうち少なくともいずれかを満たすことが好ましい。
（ａ）４０℃動粘度が３３ｍｍ^２／ｓ以上３７ｍｍ^２／ｓ以下
（ｂ）１００℃動粘度が７ｍｍ^２／ｓ以上９ｍｍ^２／ｓ以下
（ｃ）粘度指数が２００以上
（ｄ）流動点が−４０℃以下
（ｅ）ＢＦ粘度（−２０℃）が２Ｐａ・ｓ以下
（ｆ）ＢＦ粘度（−４０℃）が２０Ｐａ・ｓ以下
（ｇ）超音波せん断安定性試験における１００℃動粘度の低下率が２０％以下

本組成物の４０℃動粘度あるいは１００℃動粘度が上記した範囲を満たすことで、他の性能を落とさずに省燃費性および低温流動性により優れるようになる。
粘度指数が２００以上であると、本組成物の粘度の温度依存性を十分に抑えたものとすることが可能となる。本組成物の粘度指数としては２１０以上であることがより好ましい。
本組成物は、流動点、ＢＦ粘度（−２０℃）およびＢＦ粘度（−４０℃）が各々上記（ｄ）、（ｅ）および（ｆ）を満たすことで、低温流動性により優れるようになる。

本組成物は、ＪＰＩ−５Ｓ−２９−２００６に準拠した超音波せん断安定性試験において、標準油３０ｍＬに超音波を１０分間照射した後、４０℃における動粘度低下率が２５％となる出力電圧を求め、その電圧で試料に超音波を照射したときの１００℃動粘度の低下率が２０％以下であると、長期間使用した際のせん断安定性により優れるようになる。さらに好ましい１００℃動粘度の低下率は１５％以下である。なお、同試験における４０℃動粘度の低下率の場合は、１５％以下が好ましく、１０％以下であることがより好ましい。

〔各種の添加剤〕
本組成物には、発明の効果を損なわない範囲で、極圧剤、油性剤、酸化防止剤、防錆剤、腐食防止剤、および消泡剤等の各種添加剤を配合することができる。
極圧剤としては、例えば、硫黄系、リン系、ホウ素系の極圧剤が挙げられる。硫黄系極圧剤としては、硫化オレフィン、硫化油脂、硫化エステル、チオカーボネート類、ジチオカーバメート類、ポリスルフィド類などが挙げられる。リン系極圧剤としては、ジチオリン酸亜鉛、ホスファイト、アルキルまたはアリールアシッドホスフェートあるいはそのアミン塩、トリアルキルまたはトリアリールホスフェートなどが挙げられる。
極圧剤の好ましい配合量は、組成物全量基準で、０．１質量％以上５質量％以下程度の範囲であり、より好ましくは０．５質量％以上３質量％以下の範囲である。

油性剤としては、例えば、脂肪族モノカルボン酸、重合脂肪酸、ヒドロキシ脂肪酸、脂肪族モノアルコール、脂肪族モノアミン、脂肪族モノカルボン酸アミド、多価アルコールと脂肪族モノカルボン酸との部分エステル（ソルビタンの部分エステル等）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。
油性剤の配合量は、特に限定されないが、組成物全量基準で、０．０１質量％以上５質量％以下の範囲であることが好ましい。

防錆剤としては、例えば、脂肪酸、アルケニルコハク酸ハーフエステル、脂肪酸セッケン、アルキルスルホン酸塩、多価アルコール脂肪酸エステル、脂肪酸アミド、酸化パラフィン、アルキルポリオキシエチレンエーテルなどが挙げられる。防錆剤の好ましい配合量は、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％以下の範囲である。

腐食防止剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系腐食防止剤、ベンズイミダゾール系腐食防止剤、ベンゾチアゾール系腐食防止剤、チアジアゾール系腐食防止剤などが挙げられる。腐食防止剤の好ましい配合量は、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％以下の範囲である。
消泡剤としては、例えば、シリコーン系化合物、エステル系化合物などが挙げられる。消泡剤の好ましい配合量は、特に限定されないが、組成物全量基準で、１質量ｐｐｍ以上５０００質量ｐｐｍ以下の範囲である。

本組成物は、高粘度指数であって、低温流動性に優れ、せん断安定性に優れるとともに引火点も高い。それ故、本発明の潤滑油組成物は、特にトラクター等の農業機械用として好適である。

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、各例における基油および潤滑油組成物（試料油）の性状および性能は以下のような方法で求めた。
（１）４０℃および１００℃における動粘度
ＪＩＳ Ｋ２２８３に記載の方法に準拠して、４０℃および１００℃における動粘度（単位：ｍｍ^２／ｓ）を測定した。
（２）粘度指数
ＪＩＳ Ｋ２２８３に記載の方法に準拠して、粘度指数を算出した。
（３）％ＣＡ、％ＣＮ、％ＣＰ
環分析ｎ−ｄ−Ｍ法により測定した。
（４）ＢＦ粘度（−２０℃、−４０℃）
ＪＰＩ−５Ｓ−２６−８５に準拠して測定した。
（５）流動点
ＪＩＳ Ｋ ２２６９に準拠して測定した。

（６）カルシウム（Ｃａ）およびリン（Ｐ）の含有量
ＪＰＩ−５Ｓ−３８−９２に準拠して測定した。
（７）塩基価
ＪＩＳ Ｋ２５０１に準拠して測定した。塩基価については、塩酸法と過塩素酸法により各々求めた。
（８）せん断安定性（超音波せん断安定性試験）
ＪＰＩ−５Ｓ−２９−２００６に準拠して試験を行い、標準油３０ｍＬに超音波を１０分間照射した後、４０℃における動粘度低下率が２５％となる出力電圧を求め、その電圧で試料に超音波を照射したときの試験前後の１００℃動粘度および４０℃動粘度から、各々の動粘度の低下率（％）を算出した。

［実施例１〜４、比較例１〜４］
基油（表１参照）および各種添加剤を用いて、表２に示す潤滑油組成物（試料油）を調製した。各試料油の評価結果を表２に示す。

鉱油Ａ〜Ｆはいずれも鉱油であり、合成油ＡはＰＡＯ（ポリアルファオレフィン）である。ここで、鉱油Ａ、Ｂ、Ｃおよび合成油Ａが本発明の基油１に相当し、鉱油Ｄが本発明の基油２に相当する。

１）ＰＭＡ−ａ：ポリメタクリレート（Ｍｗ＝１．７×１０^５） （ＰＭＡ１）
２）ＰＭＡ−ｂ：ポリメタクリレート（Ｍｗ＝３．２×１０^４） （ＰＭＡ３）
３）ＰＭＡ−ｃ：ポリメタクリレート（Ｍｗ＝５．５×１０^５）
４）ＰＭＡ−ｄ：ポリメタクリレート（Ｍｗ＝５．０×１０^４） （ＰＭＡ２）
５）ＯＣＰ：オレフィン共重合体（Ｍｗ＝２．８×１０^５）
６）添加剤パッケージ：トラクター油用添加剤パッケージ
７）金属系清浄剤：Ｃａサリシレート（塩酸法塩基価：１６４ｍｇＫＯＨ／ｇ）
８）消泡剤：シリコーン系

［評価結果］
表２に示した結果から明らかなように、実施例１〜４の試料油（本発明の農業機械用潤滑油組成物）は、高粘度指数であって、低温流動性に優れ、せん断安定性に優れるとともに引火点も高い。特に、せん断安定性試験で１００℃における粘度の低下率がいずれも１５％以下であることは特筆に値する。それ故、本発明の農業機械用潤滑油組成物は、特にトラクターやコンバイン等に好適であることが理解できる。
一方、比較例１〜４の試料油は、本発明の構成のいずれかを欠いているため、本発明の課題のすべてを満足させることはできない。特に、せん断安定性試験で１００℃における粘度の低下率がいずれも１５％を超えている。

Claims (8)

1. １００℃動粘度が３．５ｍｍ^２／ｓ以上５．５ｍｍ^２／ｓ以下であり、粘度指数が１２０以上であり、％ＣＰが７５以上である基油を含む農業機械用潤滑油組成物であって、
   質量平均分子量が１×１０^５以上３×１０^５以下であるポリメタクリレート１と、
   質量平均分子量が４×１０^４以上７×１０^４以下であるポリメタクリレート２とを配合してなり、
   当該組成物の粘度指数が２０１以上であり、
   前記ポリメタクリレート１と前記ポリメタクリレート２との配合比率（ポリメタクリレート１／ポリメタクリレート２）が０．５〜２００である
   ことを特徴とする農業機械用潤滑油組成物。
2. 請求項１に記載の農業機械用潤滑油組成物において、
   当該組成物が下記（ａ）から（ｇ）までのうち少なくともいずれかを満たす
   ことを特徴とする農業機械用潤滑油組成物。
   （ａ）４０℃動粘度が３３ｍｍ^２／ｓ以上３７ｍｍ^２／ｓ以下
   （ｂ）１００℃動粘度が７ｍｍ^２／ｓ以上９ｍｍ^２／ｓ以下
   （ｄ）流動点が−４０℃以下
   （ｅ）ＢＦ粘度（−２０℃）が２Ｐａ・ｓ以下
   （ｆ）ＢＦ粘度（−４０℃）が２０Ｐａ・ｓ以下
   （ｇ）超音波せん断安定性試験における１００℃動粘度の低下率が２０％以下
3. 請求項１または請求項２に記載の農業機械用潤滑油組成物において、
   さらに、１００℃動粘度が１０ｍｍ^２／ｓ以上１２ｍｍ^２／ｓ以下であり、粘度指数が１００以上１１５以下であり、％ＣＰが６５以上８５以下である基油を含む
   ことを特徴とする農業機械用潤滑油組成物。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の農業機械用潤滑油組成物において、
   さらに、質量平均分子量が１×１０^４以上３．９×１０^４以下であるポリメタクリレート３を配合してなる
   ことを特徴とする農業機械用潤滑油組成物。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の農業機械用潤滑油組成物において、
   さらに、塩酸法による塩基価が１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上１８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下で
   ある金属系清浄剤を配合してなる
   ことを特徴とする農業機械用潤滑油組成物。
6. 請求項５に記載の農業機械用潤滑油組成物において、
   前記金属系清浄剤が金属サリシレート、金属フェネートおよび金属スルホネートの少なくともいずれかである
   ことを特徴とする農業機械用潤滑油組成物。
7. 請求項６に記載の農業機械用潤滑油組成物において、
   前記金属系清浄剤がアルカリ土類金属系清浄剤である
   ことを特徴とする農業機械用潤滑油組成物。
8. 請求項７に記載の農業機械用潤滑油組成物において、
   前記アルカリ土類金属がＣａである
   ことを特徴とする農業機械用潤滑油組成物。