JP6309017B2 - ギヤ用潤滑油組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、ギヤ用潤滑油組成物に関する。
近年、炭酸ガス排出量の削減等、環境問題への対応から自動車、建設機械、農業機械等の省エネルギー化、すなわち、省燃費化が急務となっており、エンジン、変速機、最終減速機、圧縮機、油圧装置等の装置には省エネルギーへの寄与が強く求められている。そのため、これらに使用される潤滑油には、従来に比べ、撹拌抵抗及び回転抵抗をより減少することが求められている。また、自動変速機及び無段変速機は−10℃以下の寒冷地で使用されることが想定され、低温起動性の向上及び低温時の燃費向上の目的で、より一層の低温性能の向上が求められている。
変速機及び最終減速機の省燃費化手段のひとつとして、潤滑油の低粘度化が挙げられる。例えば、変速機の中でも自動車用自動変速機及び無段変速機はトルクコンバータ、湿式クラッチ、歯車軸受機構、オイルポンプ、油圧制御機構等を有し、また、手動変速機及び最終減速機は歯車軸受機構を有しており、これらに使用される潤滑油をより低粘度化することによって、トルクコンバータ、湿式クラッチ、歯車軸受機構、オイルポンプ等の撹拌抵抗及び回転抵抗が低減され、動力の伝達効率が向上することで自動車の燃費の向上が可能となる。
しかしながら、潤滑油の低粘度化及び高粘度指数化のために基油粘度を下げて粘度指数向上剤を多量に配合すると、背反性能である油膜厚さの低下を起因として、極圧性及び耐摩耗性が低下し、焼付き等が生じて変速機等に不具合が生じることがある。さらに、極圧性を向上させるために硫黄系極圧剤及びリン−硫黄系極圧剤を増量した場合には、酸化安定性が著しく悪化することがある。
従来のギヤ油組成物としては、省燃費性と歯車、軸受け等の充分な耐久性と兼ね備えたものとして、潤滑油基油に各種添加剤を配合したものが提案されている(例えば、特許文献1、2参照。)。しかしながら、このようなギヤ油組成物においても、省燃費性については改善の余地があった。
特開2002−003875号公報 特開2012−193255号公報
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、低温流動性に優れ、省燃費化が可能な耐摩耗性、耐荷重性及び酸化安定性を有し、さらに省電力化が可能な油温上昇を抑制するギヤ用潤滑油組成物を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、下記[1]〜[3]に示す潤滑油組成物、下記[4]に示す組成物の使用、並びに下記[5]に示す組成物の製造のための使用を提供する。
[1]エステル系基油及び40℃における動粘度が10〜50mm/sである鉱油系基油を含み、潤滑油基油全量基準で、前記エステル系基油の含有量が1〜15質量%である潤滑油基油と、α−オレフィンと重合性不飽和結合を有するエステル単量体との共重合体と、有機モリブデン化合物と、を含有し、潤滑油組成物全量基準で、前記共重合体の含有量が1〜20質量%であり、40℃の動粘度が60mm/s以下であり、粘度指数が150以上である、ギヤ用潤滑油組成物。
[2]潤滑油組成物全量を基準として、前記潤滑油組成物のリン含有量がリン元素換算で0.15質量%以下であり、前記潤滑油組成物の硫黄含有量が硫黄元素換算で1.5質量%以下であり、前記リン含有量に対する前記硫黄含有量の比が11.0以下である、[1]に記載のギヤ用潤滑油組成物。
[3]前記性能添加剤が、構成元素としてリンを含み硫黄を含まない第1の添加剤と構成元素として硫黄を含みリンを含まない第2の添加剤との組合せ、構成元素としてリン及び硫黄の両方を含む第3の添加剤、前記第1の添加剤と前記第3の添加剤との組合せ、前記第2の添加剤と前記第3の添加剤との組合せ、並びに、前記第1の添加剤と前記第2の添加剤と前記第3の添加剤との組合せからなる群より選ばれる1種の性能添加剤をさらに含有し、前記性能添加剤の含有量が、下記式(1)、(2)及び(3):
≦0.15 (1)
≦1.5 (2)
(C/C)≦11 (3)
[式中、Cは前記性能添加剤に含まれるリンの含有量を示し、Cは前記性能添加剤に含まれる硫黄の含有量を示し、C及びCはそれぞれ潤滑油組成物全量を基準とするリン又は硫黄の元素換算値(質量%)である。]
で表される条件を満たす、[1]又は[2]に記載のギヤ用潤滑油組成物。
[4]組成物のギヤ用潤滑油としての使用であって、前記組成物が、エステル系基油及び40℃における動粘度が10〜50mm/sである鉱油系基油を含み、潤滑油基油全量基準で、前記エステル系基油の含有量が1〜15質量%である潤滑油基油と、α−オレフィンと重合性不飽和結合を有するエステル単量体との共重合体と、有機モリブデン化合物と、を含有し、潤滑油組成物全量基準で、前記共重合体の含有量が1〜20質量%であり、40℃の動粘度が60mm/s以下であり、粘度指数が150以上である、使用。
[5]組成物のギヤ用潤滑油の製造のための使用であって、前記組成物が、エステル系基油及び40℃における動粘度が10〜50mm/sである鉱油系基油を含み、潤滑油基油全量基準で、前記エステル系基油の含有量が1〜15質量%である潤滑油基油と、α−オレフィンと重合性不飽和結合を有するエステル単量体との共重合体と、有機モリブデン化合物と、を含有し、潤滑油組成物全量基準で、前記共重合体の含有量が1〜20質量%であり、40℃の動粘度が60mm/s以下であり、粘度指数が150以上である、使用。
本発明でいう動粘度とは、ASTM D−445に規定される動粘度を意味する。また、本発明でいう粘度指数とは、JIS K 2283−1993に準拠して測定された粘度指数を意味する。
本発明によれば、低温流動性に優れ、充分な耐摩耗性、耐荷重性及び酸化安定性を有し、さらに油温上昇を抑制するギヤ用潤滑油組成物が提供される。したがって、特に鉄道用のギヤに適用した場合、低温時の起動性を良好にし、ギヤボックス内の油温上昇を抑制しつつ、省燃費化及び省電力化を達成することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
本実施形態に係るギヤ用潤滑油組成物は、(A)エステル系基油及び40℃における動粘度が10〜50mm/sである鉱油系基油を含み、潤滑油基油全量基準で、上記エステル系基油の含有量が1〜15質量%である潤滑油基油と、(B)α−オレフィンと重合性不飽和結合を有するエステル単量体との共重合体と、(C)有機モリブデン化合物と、を含有し、潤滑油組成物全量基準で、上記共重合体の含有量が1〜20質量%であり、40℃の動粘度が60mm/s以下であり、粘度指数が150以上である。
[(A)成分:潤滑油基油]
本実施形態に係る潤滑油組成物は、エステル系基油及び40℃における動粘度が10〜50mm/sである鉱油系基油を含み、エステル系基油の含有量が、潤滑油基油全量基準で、1〜15質量%である潤滑油基油を含有する。
エステル系基油を構成するアルコールとしては1価アルコールでも多価アルコール(ポリオール)でもよく、また、エステル系基油を構成する酸としては一塩基酸でも多塩基酸であってもよい。また、エステル結合を含有する基油であれば、複合エステル化合物であってもよい。
1価アルコールとしては、通常炭素数1〜24、好ましくは1〜12、より好ましくは1〜8のものが用いられ、このようなアルコールとしては直鎖のものでも分枝のものでもよく、また飽和のものであっても不飽和のものであってもよい。炭素数1〜24のアルコールとしては、具体的には例えば、メタノール、エタノール、直鎖状又は分枝状のプロパノール、直鎖状又は分枝状のブタノール、直鎖状又は分枝状のペンタノール、直鎖状又は分枝状のヘキサノール、直鎖状又は分枝状のヘプタノール、直鎖状又は分枝状のオクタノール、直鎖状又は分枝状のノナノール、直鎖状又は分枝状のデカノール、直鎖状又は分枝状のウンデカノール、直鎖状又は分枝状のドデカノール、直鎖状又は分枝状のトリデカノール、直鎖状又は分枝状のテトラデカノール、直鎖状又は分枝状のペンタデカノール、直鎖状又は分枝状のヘキサデカノール、直鎖状又は分枝状のヘプタデカノール、直鎖状又は分枝状のオクタデカノール、直鎖状又は分枝状のノナデカノール、直鎖状又は分枝状のイコサノール、直鎖状又は分枝状のヘンイコサノール、直鎖状又は分枝状のトリコサノール、直鎖状又は分枝状のテトラコサノール及びこれらの混合物等が挙げられる。
多価アルコール(ポリオール)としては、通常2〜10価、好ましくは2〜6価のものが用いられる。2〜10価の多価アルコールとしては、具体的には例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール(エチレングリコールの3〜15量体)、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール(プロピレングリコールの3〜15量体)、1,3−プロパンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2−メチル−1,2−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール等の2価アルコール;グリセリン、ポリグリセリン(グリセリンの2〜8量体、例えばジグリセリン、トリグリセリン、テトラグリセリン等)、トリメチロールアルカン(トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン等)及びこれらの2〜8量体、ペンタエリスリトール及びこれらの2〜4量体、1,2,4−ブタントリオール、1,3,5−ペンタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,3,4−ブタンテトロール、ソルビトール、ソルビタン、ソルビトールグリセリン縮合物、アドニトール、アラビトール、キシリトール、マンニトール等の多価アルコール;キシロース、アラビノース、リボース、ラムノース、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、ソルボース、セロビオース、マルトース、イソマルトース、トレハロース、スクロース等の糖類、及びこれらの混合物などが挙げられる。
一塩基酸としては、通常炭素数2〜24の脂肪酸が用いられ、その脂肪酸は直鎖のものでも分枝のものでもよく、また飽和のものでも不飽和のものでもよい。具体的には、例えば、酢酸、プロピオン酸、直鎖状又は分枝状のブタン酸、直鎖状又は分枝状のペンタン酸、直鎖状又は分枝状のヘキサン酸、直鎖状又は分枝状のヘプタン酸、直鎖状又は分枝状のオクタン酸、直鎖状又は分枝状のノナン酸、直鎖状又は分枝状のデカン酸、直鎖状又は分枝状のウンデカン酸、直鎖状又は分枝状のドデカン酸、直鎖状又は分枝状のトリデカン酸、直鎖状又は分枝状のテトラデカン酸、直鎖状又は分枝状のペンタデカン酸、直鎖状又は分枝状のヘキサデカン酸、直鎖状又は分枝状のヘプタデカン酸、直鎖状又は分枝状のオクタデカン酸、直鎖状又は分枝状のノナデカン酸、直鎖状又は分枝状のイコサン酸、直鎖状又は分枝状のヘンイコサン酸、直鎖状又は分枝状のドコサン酸、直鎖状又は分枝状のトリコサン酸、直鎖状又は分枝状のテトラコサン酸等の飽和脂肪酸、アクリル酸、直鎖状又は分枝状のブテン酸、直鎖状又は分枝状のペンテン酸、直鎖状又は分枝状のヘキセン酸、直鎖状又は分枝状のヘプテン酸、直鎖状又は分枝状のオクテン酸、直鎖状又は分枝状のノネン酸、直鎖状又は分枝状のデセン酸、直鎖状又は分枝状のウンデセン酸、直鎖状又は分枝状のドデセン酸、直鎖状又は分枝状のトリデセン酸、直鎖状又は分枝状のテトラデセン酸、直鎖状又は分枝状のペンタデセン酸、直鎖状又は分枝状のヘキサデセン酸、直鎖状又は分枝状のヘプタデセン酸、直鎖状又は分枝状のオクタデセン酸、直鎖状又は分枝状のノナデセン酸、直鎖状又は分枝状のイコセン酸、直鎖状又は分枝状のヘンイコセン酸、直鎖状又は分枝状のドコセン酸、直鎖状又は分枝状のトリコセン酸、直鎖状又は分枝状のテトラコセン酸等の不飽和脂肪酸、及びこれらの混合物などが挙げられる。
多塩基酸としては、炭素数2〜16の二塩基酸及びトリメリット酸等が挙げられる。炭素数2〜16の二塩基酸としては、直鎖のものでも分枝のものでもよく、また飽和のものでも不飽和のものでもよい。具体的には例えば、エタン二酸、プロパン二酸、直鎖状又は分枝状のブタン二酸、直鎖状又は分枝状のペンタン二酸、直鎖状又は分枝状のヘキサン二酸、直鎖状又は分枝状のヘプタン二酸、直鎖状又は分枝状のオクタン二酸、直鎖状又は分枝状のノナン二酸、直鎖状又は分枝状のデカン二酸、直鎖状又は分枝状のウンデカン二酸、直鎖状又は分枝状のドデカン二酸、直鎖状又は分枝状のトリデカン二酸、直鎖状又は分枝状のテトラデカン二酸、直鎖状又は分枝状のヘプタデカン二酸、直鎖状又は分枝状のヘキサデカン二酸、直鎖状又は分枝状のヘキセン二酸、直鎖状又は分枝状のヘプテン二酸、直鎖状又は分枝状のオクテン二酸、直鎖状又は分枝状のノネン二酸、直鎖状又は分枝状のデセン二酸、直鎖状又は分枝状のウンデセン二酸、直鎖状又は分枝状のドデセン二酸、直鎖状又は分枝状のトリデセン二酸、直鎖状又は分枝状のテトラデセン二酸、直鎖状又は分枝状のヘプタデセン二酸、直鎖状又は分枝状のヘキサデセン二酸及びこれらの混合物などが挙げられる。
エステルを形成するアルコールと酸との組み合わせは任意であって特に制限されないが、本実施形態で使用可能なエステルとしては、例えば下記のエステルを挙げることができ、これらのエステルは単独でもよく、また2種以上を組み合わせてもよい。
(a)1価アルコールと一塩基酸とのエステル
(b)多価アルコールと一塩基酸とのエステル
(c)1価アルコールと多塩基酸とのエステル
(d)多価アルコールと多塩基酸とのエステル
(e)1価アルコール、多価アルコールとの混合物と多塩基酸との混合エステル
(f)多価アルコールと一塩基酸、多塩基酸との混合物との混合エステル
(g)1価アルコール、多価アルコールとの混合物と一塩基酸、多塩基酸との混合エステル
これらの中でも、耐摩耗性及び耐荷重性に優れることから、上記(b)、(d)及び(f)に相当する多価アルコール(ポリオール)と一塩基酸又は多塩基酸とのエステルであるポリオールエステルであることが好ましく、(b)多価アルコールと一塩基酸とのエステルであることがより好ましい。
エステル系基油の含有量は、潤滑油基油全量基準で、1〜15質量%であり、好ましくは3質量%以上であり、より好ましくは5質量%以上であり、さらに好ましくは7質量%以上であり、特に好ましくは8質量%以上である。また、好ましくは14質量%以下であり、より好ましくは13質量%以下であり、さらに好ましくは12質量%以下である。エステル系基油の含有量が5質量%以上であると、耐摩耗性及び耐荷重性に優れる傾向にある。また、エステル系基油の含有量が15質量%以下であると、酸化安定性に優れる傾向にある。
エステル系基油の40℃における動粘度は、特に制限されないが、好ましくは30mm/s以上であり、より好ましくは35mm/s以上であり、さらに好ましくは40mm/s以上である。また、好ましくは60mm/s以下であり、より好ましくは55mm/s以下であり、さらに好ましくは50mm/s以下である。40℃における動粘度が30mm/s以上、又は60mm/s以下であると、極圧性、耐摩耗性及び耐焼付き性に優れる傾向にある。
エステル系基油の粘度指数は、特に制限されないが、好ましくは180以上であり、より好ましくは185以上であり、さらに好ましくは190以上である。粘度指数が180以上であると、低温流動性に優れる傾向にある。
鉱油系基油は、40℃における動粘度が10〜50mm/sであれば、特に制限されないが、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を単独又は二つ以上適宜組み合わせて精製したパラフィン系、ナフテン系等の鉱油系基油、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、石油系ワックスを接触脱ろうして製造された基油等が挙げられる。なお、これらの基油は単独でも、2種以上任意の割合で組み合わせて使用してもよい。
好ましい鉱油系基油としては以下の基油を挙げることができる。
(1)パラフィン基系原油及び/又は混合基系原油の常圧蒸留による留出油
(2)パラフィン基系原油及び/又は混合基系原油の常圧蒸留残渣油の減圧蒸留留出油(WVGO)
(3)潤滑油脱ろう工程により得られるワックス及び/又はGTLプロセス等により製造されるフィッシャートロプシュワックス
(4)(1)〜(3)の中から選ばれる1種又は2種以上の混合油のマイルドハイドロクラッキング処理油(MHC)
(5)(1)〜(4)の中から選ばれる2種以上の油の混合油
(6)(1)、(2)、(3)、(4)又は(5)の脱れき油(DAO)
(7)(6)のマイルドハイドロクラッキング処理油(MHC)
(8)(1)〜(7)の中から選ばれる2種以上の油の混合油等を原料油とし、この原料油及び/又はこの原料油から回収された潤滑油留分を、通常の精製方法によって精製し、潤滑油留分を回収することによって得られる潤滑油
ここで、通常の精製方法とは特に制限されるものではなく、基油製造の際に用いられる精製方法を任意に採用することができる。通常の精製方法としては、例えば、(ア)水素化分解、水素化仕上げ等の水素化精製、(イ)フルフラール溶剤抽出等の溶剤精製、(ウ)溶剤脱ろう、接触脱ろう等の脱ろう、(エ)酸性白土、活性白土等による白土精製、(オ)硫酸洗浄、苛性ソーダ洗浄等の薬品(酸又はアルカリ)精製等が挙げられる。本実施形態ではこれらの1つ又は2つ以上を任意の組み合わせ及び任意の順序で採用することができる。
鉱油系基油としては、低粘度化の観点、及び硫黄含有量の観点から、API(American Petroleum Institute)のBase Stock Categoriesに規定されているグループII又はグループIIIに分類される基油であることが好ましく、グループIIIに分類される基油がより好ましい。
鉱油系基油の40℃における動粘度は、10〜50mm/sであり、好ましくは15mm/s以上であり、より好ましくは18mm/s以上である。また、好ましくは40mm/s以下であり、より好ましくは35mm/s以下である。40℃動粘度を10mm/s以上とすることによって、油膜形成が充分となり、潤滑性により優れ、高温条件下での基油の蒸発損失がより小さい潤滑油組成物を得ることが可能となる。また、40℃動粘度を50mm/s以下とすることによって、低温流動性に優れ、流体抵抗が小さくなるため、回転抵抗がより小さい潤滑油組成物を得ることが可能となる。
鉱油系基油の粘度指数は、特に制限されないが、好ましくは100以上であり、より好ましくは110以上であり、さらに好ましくは120以上である。粘度指数を100以上とすることによって、低温から高温にわたり良好な粘度特性を示し、酸化安定性に優れる潤滑油組成物を得ることができる。
鉱油系基油の硫黄含有量は、特に制限はないが、潤滑油基油全量基準で、100質量ppm以下、50質量ppm以下又は10質量ppm以下であってよい。鉱油系基油の硫黄含有量は、例えば、ICP元素分析法等によって求めることができる。
本実施形態に係る潤滑油基油は、エステル系基油及び40℃における動粘度が10〜50mm/sである鉱油系基油以外の基油として、合成系基油を含んでよい。合成系基油としては、ポリα−オレフィン又はその水素化物、イソブテンオリゴマー又はその水素化物、イソパラフィン、フィッシャートロピッシュプロセスから製造されたワックスを接触脱ろうして製造された基油等が挙げられる。
潤滑油基油の40℃における動粘度は、特に制限されないが、好ましくは15mm/s以上であり、より好ましくは20mm/s以上である。また、好ましくは40mm/s以下であり、より好ましくは35mm/s以下である。40℃動粘度を15mm/s以上とすることによって、油膜形成が充分となり、潤滑性により優れ、高温条件下での基油の蒸発損失がより小さい潤滑油組成物を得ることが可能となる。また、40℃動粘度を40mm/s以下とすることによって、低温流動性に優れ、流体抵抗が小さくなるため、回転抵抗がより小さい潤滑油組成物を得ることが可能となる。
潤滑油基油の100℃における動粘度は、特に制限されないが、好ましくは1mm/s以上であり、より好ましくは3mm/s以上である。また、好ましくは10mm/s以下であり、より好ましくは8mm/s以下である。100℃動粘度を1mm/s以上とすることによって、油膜形成が充分となり、潤滑性により優れ、高温条件下での基油の蒸発損失がより小さい潤滑油組成物を得ることが可能となる。また、100℃動粘度を10mm/s以下とすることによって、低温流動性に優れた潤滑油組成物を得ることが可能となる。
潤滑油基油の粘度指数は、特に制限されないが、好ましくは120以上であり、より好ましくは125以上であり、さらに好ましくは130以上である。粘度指数を120以上とすることによって、低温から高温にわたり良好な粘度特性を示し、酸化安定性に優れる潤滑油組成物を得ることができる。
[(B)成分:α−オレフィンと重合性不飽和結合を有するエステル単量体との共重合体]
本実施形態に係る潤滑油組成物は、粘度調整剤として、α−オレフィンと重合性不飽和結合を有するエステル単量体との共重合体を含有する。このような共重合体を(A)成分と組み合わせることにより、低温流動性を高めることが可能になる。
重合性不飽和結合を有するエステル単量体は、重合性不飽和結合とエステル結合を有する化合物であれば、特に制限されないが、少なくとも一方のカルボキシ基のα炭素とβ炭素とがエチレン性不飽和結合(すなわち、C=C二重結合)を形成している不飽和ジカルボン酸のジエステル体である、α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸ジエステルであることが好ましい。ここで、α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸はマレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸等のような、両方のカルボキシ基についてα炭素とβ炭素とがエチレン性不飽和結合を形成しており、かつα,β−エチレン性不飽和結合が主鎖中に存在する化合物に限定されるものではなく、グルタコン酸等のように一方のカルボキシ基のみについてα炭素とβ炭素とがエチレン性不飽和結合をなしている化合物をも包含する概念であり、また、イタコン酸等のようにα,β−エチレン性不飽和結合が側鎖に見出される化合物をも包含する概念である。
α−オレフィンと重合性不飽和結合を有するエステル単量体との共重合体の構造は、特に制限されるものではない。また、製造方法についても特に制限されるものではなく、公知の方法によって製造したものを用いることができる。
α−オレフィンと重合性不飽和結合を有するエステル単量体との共重合体の重量平均分子量は、特に制限されないが、好ましくは2000以上であり、より好ましくは4000以上であり、さらに好ましくは6000以上である。また、好ましくは20000以下であり、より好ましくは15000以下であり、さらに好ましくは12000以下である。その重量平均分子量を2000以上、又は20000以下とすることによって、低温流動性を高めることが可能となる。
なお、ここでいう重量平均分子量とは、ウォーターズ社製150−C ALC/GPC装置において東ソー社製のGMHHR−M(7.8mmID×30cm)のカラムを2本直列に使用し、溶媒としてテトラヒドロフランを用い、温度23℃、流速1mL/分、試料濃度1質量%、試料注入量75μLの条件下、示差屈折率計(RI)検出器を用いて測定した標準ポリスチレン換算の重量平均分子量を意味する。
本実施形態に係る潤滑油組成物において、(B)成分の含有量は、潤滑油組成物全量基準で、1〜20質量%であり、好ましくは2質量%以上であり、より好ましくは4質量%以上であり、さらに好ましくは6質量%以上であり、特に好ましくは7質量%以上である。また、好ましくは19.5質量%以下であり、より好ましくは19質量%以下である。(B)成分の含有量を5質量%以上とすることによって、耐摩耗性及び耐荷重性により優れる傾向にある。また、(B)成分の含有量を20質量%以下とすることによって、より充分な耐摩耗性、耐荷重性及び酸化安定性を示す傾向にある。
[(C)成分:有機モリブデン化合物]
本実施形態に係る潤滑油組成物は、摩擦調整剤として、(C)有機モリブデン化合物を含有する。これにより、歯車の撹拌抵抗を抵抗することができ、油温上昇を抑制することができる。
本実施形態に係る有機モリブデン化合物としては、モリブデンジチオホスフェート、モリブデンジチオカーバメート(MoDTC)等の硫黄を含有する有機モリブデン化合物、モリブデン化合物(例えば、二酸化モリブデン、三酸化モリブデン等の酸化モリブデン、オルトモリブデン酸、パラモリブデン酸、(ポリ)硫化モリブデン酸等のモリブデン酸、これらモリブデン酸の金属塩、アンモニウム塩等のモリブデン酸塩、二硫化モリブデン、三硫化モリブデン、五硫化モリブデン、ポリ硫化モリブデン等の硫化モリブデン、硫化モリブデン酸、硫化モリブデン酸の金属塩又はアミン塩、塩化モリブデン等のハロゲン化モリブデン等)と、硫黄含有有機化合物(例えば、アルキル(チオ)キサンテート、チアジアゾール、メルカプトチアジアゾール、チオカーボネート、テトラハイドロカルビルチウラムジスルフィド、ビス(ジ(チオ)ハイドロカルビルジチオホスホネート)ジスルフィド、有機(ポリ)サルファイド、硫化エステル等)又はその他の有機化合物との錯体、上記硫化モリブデン、硫化モリブデン酸等の硫黄含有モリブデン化合物とアルケニルコハク酸イミドとの錯体などを挙げることができる。
また、有機モリブデン化合物としては、構成元素として硫黄を含まない有機モリブデン化合物を用いることができる。構成元素として硫黄を含まない有機モリブデン化合物としては、具体的には、モリブデン−アミン錯体、モリブデン−コハク酸イミド錯体、有機酸のモリブデン塩、アルコールのモリブデン塩等が挙げられ、中でも、モリブデン−アミン錯体、有機酸のモリブデン塩及びアルコールのモリブデン塩が好ましい。
本実施形態に係る潤滑油組成物において、有機モリブデン化合物の含有量は、特に制限されないが、潤滑油組成物全量基準で、好ましくはモリブデン元素換算で400質量ppm以上であり、より好ましくは500質量ppm以上である。また、好ましくはモリブデン元素換算で800質量以下であり、より好ましくは700質量ppm以下である。その含有量を400質量ppm以上、又は800質量ppm以下とすることによって、耐摩耗性及び耐荷重性により優れる傾向にある。なお、有機モリブデン化合物のモリブデン元素換算量は、例えば、ICP元素分析法等によって求めることができる。
本実施形態に係る潤滑油組成物のリン含有量は、潤滑油組成物全量を基準として、リン元素換算で好ましくは0.15質量%以下であり、より好ましくは0.14質量%以下であり、さらに好ましくは0.13質量%以下である。リン含有量を0.15質量%以下とすることによって、耐摩耗性、耐荷重性及び酸化安定性がより充分となり、油温上昇をより抑制できる傾向にある。潤滑油組成物中のリン含有量は、例えば、ICP元素分析法等によって求めることができる。また、潤滑油基油に配合される各成分を予め、ICP元素分析法等によって分析し、その分析値と各成分の仕込み量から潤滑油組成物中のリン含有量を求めることもできる。
本実施形態に係る潤滑油組成物の硫黄含有量は、潤滑油組成物全量を基準として、硫黄元素換算で好ましくは1.5質量%以下であり、より好ましくは1.3質量%以下であり、さらに好ましくは1.2質量%以下である。硫黄含有量を1.5質量%以下とすることによって、耐摩耗性、耐荷重性及び酸化安定性がより充分となり、油温上昇をより抑制できる傾向にある。潤滑油組成物中の硫黄含有量は、例えば、ICP元素分析法等によって求めることができる。また、潤滑油基油に配合される各成分を予め、ICP元素分析法等によって分析し、その分析値と各成分の仕込み量から潤滑油組成物中の硫黄含有量を求めることもできる。
本実施形態に係る潤滑油組成物のリン含有量に対する硫黄含有量の比(S/P)は、好ましくは11.0以下であり、より好ましくは10.0以下である。硫黄含有量/リン含有量(S/P)を11.0以下とすることによって、耐摩耗性、耐荷重性及び酸化安定性がより充分となり、油温上昇をより抑制できる傾向にある。
本実施形態に係る潤滑油組成物は、構成元素としてリンを含み硫黄を含まない第1の添加剤と構成元素として硫黄を含みリンを含まない第2の添加剤との組合せ、構成元素としてリン及び硫黄の両方を含む第3の添加剤、前記第1の添加剤と前記第3の添加剤との組合せ、前記第2の添加剤と前記第3の添加剤との組合せ、並びに、前記第1の添加剤と前記第2の添加剤と前記第3の添加剤との組合せからなる群より選ばれる1種の性能添加剤をさらに含有してもよい。
第1の添加剤は、構成元素としてリンを含み硫黄を含まない添加剤である。第1の添加剤としては、特に制限されないが、亜リン酸エステル類(ホスファイト)、リン酸エステル類、これらのアミン塩、これらの金属塩、これらの誘導体等のリン系極圧剤などが挙げられる。
第2の添加剤は、構成元素として硫黄を含みリンを含まない添加剤である。ここで、(C)有機モリブデン化合物は第2の添加剤に包含されない。第2の添加剤としては、ジチオカーバメート、亜鉛ジチオカーバメート、ジサルファイド類、ポリサルファイド類、硫化オレフィン類、硫化油脂類等の摩耗防止剤(又は極圧剤)、スルホネート系清浄剤(アルカリ金属又はアルカリ土類金属との正塩、塩基正塩、過塩基性塩)等の金属系清浄剤、チアジアゾール系等の腐食防止剤、アルキルチアジアゾール、メルカプトベンゾチアゾール、1,3,4−チアジアゾールポリスルフィド、1,3,4−チアジアゾリル−2,5−ビスジアルキルジチオカーバメート、2−(アルキルジチオ)ベンゾイミダゾール、β−(o−カルボキシベンジルチオ)プロピオンニトリル等の金属不活性化剤、石油スルホネート、アルキルベンゼンスルホネート、ジノニルナフタレンスルホネート等の防錆剤などが挙げられる。
第3の添加剤は、構成元素としてリン及び硫黄の両方を含む添加剤である。第3の添加剤としては、特に制限されないが、ジアルキルジチオリン酸亜鉛(ZnDTP)、チオ亜リン酸エステル類、ジチオ亜リン酸エステル類、トリチオ亜リン酸エステル類、チオリン酸エステル類、ジチオリン酸エステル類、トリチオリン酸エステル類、これらのアミン塩、これらの金属塩、これらの誘導体等の硫黄−リン系の極圧剤などが挙げられる。
上記性能添加剤の含有量は、下記式(1)、(2)及び(3)で表される条件を満たすことが好ましい。
≦0.15 (1)
≦1.5 (2)
(C/C)≦11 (3)
[式中、Cは前記性能添加剤に含まれるリンの含有量を示し、Cは前記性能添加剤に含まれる硫黄の含有量を示し、C及びCはそれぞれ潤滑油組成物全量を基準とするリン又は硫黄の元素換算値(質量%)である。]
は、好ましくは0.15以下であり、より好ましくは0.14以下であり、さらに好ましくは0.13以下である。また、好ましくは0.08以上であり、より好ましくは0.09以上であり、さらに好ましくは0.10以上である。Cを0.15以下とすることによって、酸化安定性がより確保される。また、Cを0.08以上とすることによって、耐摩耗性及び耐荷重性がより充分となり、油温上昇をより抑制できる傾向にある。
は、好ましくは1.5以下であり、より好ましくは1.3以下であり、さらに好ましくは1.2以下である。また、好ましくは0.8以上であり、より好ましくは0.9以上であり、さらに好ましくは1.0以上である。Cを1.5以下とすることによって、酸化安定性がより確保される。また、Cを0.8以上とすることによって、耐摩耗性及び耐荷重性がより充分となり、油温上昇をより抑制できる傾向にある。
(C/C)は、好ましくは11.0以下であり、より好ましくは10.0以下である。(C/C)を11.0以下とすることによって、耐摩耗性、耐荷重性及び酸化安定性がより充分となり、油温上昇をより抑制できる傾向にある。
本実施形態に係る潤滑油組成物には、その目的に応じて潤滑油に一般的に使用されている任意の添加剤を含有させることができる。このような添加剤としては、例えば、(B)成分以外の粘度調整剤、金属系清浄剤、無灰分散剤、酸化防止剤、腐食防止剤、防錆剤、抗乳化剤、金属不活性化剤、消泡剤等の添加剤、(C)成分以外の摩擦調整剤などを挙げることができる。
(B)成分以外の粘度調整剤は、具体的には非分散型又は分散型エステル基含有粘度調整剤であり、例えば、非分散型又は分散型ポリ(メタ)アクリレート系粘度調整剤、非分散型又は分散型オレフィン−(メタ)アクリレート共重合体系粘度調整剤、スチレン−無水マレイン酸エステル共重合体系粘度調整剤及びこれらの混合物等が挙げられ、これらの中でも非分散型又は分散型ポリ(メタ)アクリレート系粘度調整剤であることが好ましい。特に非分散型又は分散型ポリメタクリレート系粘度調整剤であることが好ましい。
(B)成分以外の粘度調整剤としては、その他に、非分散型若しくは分散型エチレン−α−オレフィン共重合体又はその水素化物、ポリイソブチレン又はその水素化物、スチレン−ジエン水素化共重合体、ポリアルキルスチレン等を挙げることができる。
金属系清浄剤としては、サリチレート系清浄剤、フェネート系清浄剤等が挙げられ、アルカリ金属又はアルカリ土類金属との正塩、塩基正塩、過塩基性塩のいずれをも配合することができる。使用に際してはこれらの中から任意に選ばれる1種類又は2種類以上を配合することができる。
無灰分散剤としては、潤滑油に用いられる任意の無灰分散剤が使用でき、例えば、炭素数40〜400の直鎖若しくは分枝状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個有するモノ又はビスコハク酸イミド、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、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、これらのホウ素化合物、カルボン酸、リン酸等による変成品などが挙げられる。使用に際してはこれらの中から任意に選ばれる1種類又は2種類以上を配合することができる。
酸化防止剤としては、フェノール系、アミン系等の無灰酸化防止剤、銅系、モリブデン系等の金属系酸化防止剤が挙げられる。具体的には、例えば、フェノール系無灰酸化防止剤としては、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)等が、アミン系無灰酸化防止剤としては、フェニル−α−ナフチルアミン、アルキルフェニル−α−ナフチルアミン、ジアルキルジフェニルアミン等が挙げられる。
腐食防止剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系、トリルトリアゾール系、イミダゾール系化合物等が挙げられる。
防錆剤としては、例えば、アルケニルコハク酸エステル、多価アルコールエステル等が挙げられる。
抗乳化剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルナフチルエーテル等のポリアルキレングリコール系非イオン系界面活性剤などが挙げられる。
金属不活性化剤としては、例えば、イミダゾリン、ピリミジン誘導体、ベンゾトリアゾール又はその誘導体等が挙げられる。
消泡剤としては、例えば、25℃における動粘度が1000〜10万mm/sのシリコーンオイル、アルケニルコハク酸誘導体、ポリヒドロキシ脂肪族アルコールと長鎖脂肪酸のエステル、メチルサリチレートとo−ヒドロキシベンジルアルコールとのエステル等が挙げられる。
(C)成分以外の摩擦調整剤としては、無灰摩擦調整剤が挙げられ、潤滑油用の無灰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り、例えば、炭素数6〜30の炭化水素基、好ましくは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、アミン系、イミド系、脂肪酸エステル系、脂肪酸アミド系、脂肪酸系、脂肪族アルコール系、脂肪族エーテル系等の無灰摩擦調整剤等が挙げられる。
本実施形態に係る潤滑油組成物の40℃における動粘度は、60mm/s以下であり、好ましくは55mm/s以下であり、より好ましくは52mm/s以下である。40℃における動粘度を60mm/s以下とすることによって、必要な低温流動性及び充分な省燃費性能が得られる傾向にある。また、潤滑油組成物の40℃における動粘度の下限値は、特に制限されないが、好ましくは30mm/s以上であり、より好ましくは40mm/s以上であり、さらに好ましくは45mm/s以上である。40℃における動粘度を30mm/s以上とすることによって、潤滑部位の油膜保持性及び蒸発性により優れる傾向にある。
本実施形態に係る潤滑油組成物の粘度指数は、120以上であり、好ましくは130以上、より好ましくは140以上、さらに好ましくは150以上である。粘度指数を120以上とすることによって、充分な省燃費性が得られる傾向にある。また、粘度指数の上限は、特に制限されないが、例えば、250以下とすることができる。粘度指数を250以下とすることによって、より充分な蒸発性が得られ、添加剤の溶解性が不足することによる不具合をより抑制できる傾向にある。
本実施形態に係る潤滑油組成物の−30℃におけるBF粘度は、特に限定されないが、好ましくは15000mPa・s以下であり、より好ましくは14000mPa・s以下であり、さらに好ましくは13000mPa・s以下である。BF粘度を15000mPa・s以下とすることによって、より充分な低温流動性が得られ、低温での起動性により優れる傾向にある。
本実施形態に係る潤滑油組成物は、低温流動性に優れ、省燃費化が可能な耐摩耗性、耐荷重性及び酸化安定性を有し、さらに省電力化が可能な油温上昇を抑制できるため、特に鉄道のギヤ又は最終減速機のギヤに好適に用いることができる。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
(実施例1〜7及び比較例1〜5)
表1に示すように、実施例1〜7及び比較例1〜5の潤滑油組成物をそれぞれ調製した。得られた潤滑油組成物について、低温流動性、耐摩耗性、耐荷重性及び酸化安定性を測定し、その結果を表1に併記した。
表1に示した各成分の詳細は以下のとおりである。
基油A−1:水素化精製鉱油[グループIII、40℃動粘度:19.57mm/s、100℃動粘度:4.23mm/s、粘度指数:122、硫黄分(硫黄元素換算量):10質量ppm未満、リン分(リン元素換算量):10質量ppm未満、%C:80.7、%C:19.3、%C:0]
基油A−2:水素化精製鉱油[グループIII、40℃動粘度:33.97mm/s、100℃動粘度:6.208mm/s、粘度指数:133、硫黄分(硫黄元素換算量):10質量ppm未満、リン分(リン元素換算量):10質量ppm未満、%C:80.6、%C:19.4、%C:0]
基油A−3:ポリオールエステル[グループV、オレイン酸+トリメチロールプロパン、40℃動粘度:48.7mm/s、100℃動粘度:9.8mm/s、粘度指数:192、流動点:−32.5℃、引火点:324℃]
粘度調整剤B−1:α−オレフィンとα,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸ジエステルとの共重合体[重量平均分子量:10000]
粘度調整剤B−2:ポリメタクリレート系粘度調整剤[数平均分子量:20000]
有機モリブデン化合物C−1:モリブデンジチオカーバメート(MoDTC)[モリブデン元素換算量:10質量%、硫黄元素換算量:10.8質量%]
性能添加剤D−1:添加剤パッケージ(ホウ素含有コハク酸イミド、リン酸エステル、ポリサルファイド、チアジアゾール、アミン系摩擦調整剤、アミン系酸化防止剤、消泡剤)[添加剤パッケージ全量基準で、リン元素換算量:2.0質量%、硫黄元素換算量:19.3質量%]
性能添加剤D−2:添加剤パッケージ(ホウ素含有コハク酸イミド、リン酸エステル、ポリサルファイド、チアジアゾール、アミン系摩擦調整剤、アミン系酸化防止剤、消泡剤)[添加剤パッケージ全量基準で、リン元素換算量:1.40質量%、硫黄元素換算量:22.9質量%]
性能添加剤D−3:亜リン酸エステルアミン塩[リン元素換算量:2.5質量%]
基油における硫黄元素換算量及びリン元素換算量、有機モリブデン化合物におけるモリブデン元素換算量及び硫黄元素換算量、並びに性能添加剤における硫黄元素換算量及びリン元素換算量は、ICP元素分析法によって求めた。
(1)低温流動性
ASTM D 2983に準拠し、各潤滑油組成物の−30℃におけるBF粘度を測定した。本試験においては、BF粘度の値が小さいものほど低温流動性に優れている、すなわち低温時の起動性に優れていることを意味する。
(2)耐摩耗性試験
以下の条件により、四球試験(ASTM D4172)を行い、摩耗痕径(mm)を測定して耐摩耗性を評価した。本試験においては、摩耗痕径が小さいほど耐摩耗性に優れていることを意味する。
荷重:392N
回転数:1800rpm
温度:80℃
試験時間:1時間
(3)耐荷重性試験
IAE歯車試験機を用いて、試験後の油温温度を測定し、その値を耐荷重性試験の判断基準とした。本試験においては、その値が小さいものほど耐荷重性に優れている、すなわち、油温上昇の抑制に優れていることを意味する。
回転数:4000rpm
荷重:60lbs
試験時間:90分
(4)酸化安定性試験
JIS K 2514 4.(内燃機関用潤滑油酸化安定度試験方法)に準拠して以下の条件で実施し、酸価増加を測定した。本試験においては、酸価増加が小さいほど酸化安定性に優れていることを意味する。
温度:135℃
試験時間:96時間
Figure 0006309017
表1より、本願実施例1〜7のギヤ用潤滑油組成物は、低温流動性(例えば、−30℃におけるBF粘度が15000mPa・s以下)、耐摩耗性(例えば、摩耗痕径が0.70mm以下)、耐荷重性(例えば、油温上昇が100℃以下)及び酸化安定性(例えば、酸価増加が2.0mgKOH/g以下)にバランス良く優れていることがわかった。

Claims (3)

  1. エステル系基油及び40℃における動粘度が10〜50mm/sである鉱油系基油を含み、潤滑油基油全量基準で、前記エステル系基油の含有量が1〜15質量%である潤滑油基油と、
    重量平均分子量が4000〜20000であるα−オレフィンと重合性不飽和結合を有するエステル単量体との共重合体と、
    有機モリブデン化合物と、
    を含有し、
    前記エステル系基油がポリオールエステルであり、
    潤滑油組成物全量基準で、前記共重合体の含有量が1〜20質量%であり、
    40℃の動粘度が60mm/s以下であり、
    粘度指数が150以上である、ギヤ用潤滑油組成物。
  2. 潤滑油組成物全量を基準として、前記潤滑油組成物のリン含有量がリン元素換算で0.15質量%以下であり、前記潤滑油組成物の硫黄含有量が硫黄元素換算で1.5質量%以下であり、
    前記リン含有量に対する前記硫黄含有量の比が11.0以下である、請求項1に記載のギヤ用潤滑油組成物。
  3. 構成元素としてリンを含み硫黄を含まない第1の添加剤と構成元素として硫黄を含みリンを含まない第2の添加剤との組合せ、構成元素としてリン及び硫黄の両方を含む第3の添加剤、前記第1の添加剤と前記第3の添加剤との組合せ、前記第2の添加剤と前記第3の添加剤との組合せ、並びに、前記第1の添加剤と前記第2の添加剤と前記第3の添加剤との組合せからなる群より選ばれる1種の性能添加剤をさらに含有し、
    前記性能添加剤の含有量が、下記式(1)、(2)及び(3):
    ≦0.15 (1)
    ≦1.5 (2)
    (C/C)≦11 (3)
    [式中、Cは前記性能添加剤に含まれるリンの含有量を示し、Cは前記性能添加剤に含まれる硫黄の含有量を示し、C及びCはそれぞれ潤滑油組成物全量を基準とするリン又は硫黄の元素換算値(質量%)である。]
    で表される条件を満たす、請求項1又は2に記載のギヤ用潤滑油組成物。
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