JP6810657B2 - 自動変速機用潤滑油組成物 - Google Patents
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Description
こうした自動変速機において、変速時のショックの低減を図ると共に、良好なトルク伝達機能を発揮し、エネルギー損失を減少させるために、潤滑油の粘度の調整、摩擦の調整が必要となる。
また、この潤滑剤組成物は自動車用ギヤ油、AT油、MT油、CVT油等の変速機油、工業用ギヤ油、油圧作動油、圧縮機油等の工業用潤滑油にも広く有効に使用することができる。
これらの基油のアニリン点は、90℃以上110℃以下、より好ましくは95℃以上107℃以下のものであり、屈折率は、1.42以上1.46以下、より好ましくは1.43以上1.45以下のものである。このようなGTL低粘度基油の一例として、Shell GTL Solvent GS310などがある。
このような基油としては、低粘度であるAPI(American Petroleum Institute・米国石油協会)の基油分類におけるグループ2、グループ3の基油などが挙げられる。また、グループ4に属するポリαオレフィン(PAO)を併用することもできる。
この100℃の動粘度が100mm2/s以上であると、得られる潤滑油組成物の粘度指数を向上させる効果が発揮され、一方800mm2/s以下であれば、得られる潤滑油組成物のせん断安定性が良好となる。
これよりも低粘度であると高温での油膜の保持が困難となり、逆にこれよりも高粘度であると撹拌抵抗が増加し省燃費性に影響が出てくるようになる。
引火点については、140℃以上であることが必要であって、好ましくは160℃以上である。これよりも低いと揮発分も多くなって安定的に使用することが難しい。
こうした場合、通常は、市販されている自動変速機用の添加剤パッケージを使用することが多い。
実施例、比較例を作製するために、下記する材料を用意した。
(i) 低粘度基油(100℃動粘度が1〜2mm2/sのもの)
A−1:GTL(ガストゥリキッド)低粘度基油(合成法:Shell Middle Distillate Synthesis)(性状:40℃の動粘度が5.4mm2/s、100℃の動粘度が1.8mm2/s、15℃の密度が0.796、初留点が310℃、終点が355℃、引火点が174℃、アニリン点が105℃、20℃の屈折率が1.44、20℃の表面張力が29mN/m、全硫黄分が1ppm未満、全窒素分が1ppm未満)
A−2:GTL(ガストゥリキッド)低粘度基油(合成法:Shell Middle Distillate Synthesis)(性状:40℃の動粘度が3.3mm2/s、100℃の動粘度が1.3mm2/s、15℃の密度が0.785、初留点が274℃、終点が305℃、引火点が150℃、アニリン点が97℃、20℃の屈折率が1.44、20℃の表面張力が29mN/m、全硫黄分が1ppm未満、全窒素分が1ppm未満)
(性状:40℃の動粘度が5.2mm2/s、100℃の動粘度が1.7mm2/s、15℃の密度が0.798、引火点が166℃、アニリン点が103℃、20℃の屈折率が1.44)
B−2:溶剤(イソパラフィン系炭化水素)(GTL低粘度基油以外の基油)
(性状:40℃の動粘度が2.5mm2/s、100℃の動粘度が1.0mm2/s、15℃の密度が0.798、引火点が92℃)
C−1:GTL(ガストゥリキッド)基油(性状:40℃の動粘度が9.7mm2/s、100℃の動粘度が2.7mm2/s、15℃の密度が0.808、引火点が200℃、アニリン点が113℃、20℃の屈折率が1.45)
C−2:鉱油(グループ3)(性状:40℃の動粘度が8.1mm2/s、100℃の動粘度が2.3mm2/s、15℃の密度が0.823、引火点が156℃、アニリン点が101℃、20℃の屈折率が1.46)
D−1:エチレン−αオレフィン共重合体(性状:100℃動粘度が40mm2/s)(三井化学社製「Lucant HC40」)
D−2:エチレン−αオレフィン共重合体(性状:100℃動粘度が600mm2/s)(三井化学社製「Lucant HC600」)
D−3:mPAO(メタロセン・ポリαオレフィン)(性状:100℃の動粘度が65mm2/s)(Exxon Mobil Chemical社製「Elite65」)
D−4:mPAO(メタロセン・ポリαオレフィン)(性状:100℃の動粘度が150mm2/s)(Exxon Mobil Chemical社製「Elite150」)
D−5:mPAO(メタロセン・ポリαオレフィン)(性状:100℃の動粘度が300mm2/s)(Exxon Mobil Chemical社製「Elite300」)
D−6:鉱油(グループ1)(性状:40℃の動粘度が490mm2/s、100℃の動粘度が32.7mm2/s)
(iv)粘度指数向上剤
E−1:ポリメタクリレート(重量平均分子量が78,000)が鉱油に溶解しているもの。GPCを用いて測定した際の、ポリマー成分のピーク面積と鉱油のピーク面積との比率は、47:53である。GPCの測定条件は下記する通りである。
(GPCによる測定)
JIS K7252−1 「プラスチック−サイズ排除クロマトグラフィーによる高分子の平均分子量及び分子量分布の求め方−第1部:通則」を用いて質量平均分子量を計算した。
使用装置:Shodex GPC−101
検出器 :示差屈折率検出器(RI)
カラム :KF−G(Shodex)×1,KF−805L(Shodex)×2
測定温度:40℃
キャリア溶媒:THF
キャリア流量:0.8ml/min(Ref 0.3ml/min)
標準物質:Shodex STANDARD(Polystyrene)
Mp=2.0×103
Mp=5.0×103
Mp=1.01×104
Mp=2.95×104
Mp=9.60×104
Mp=2.05×105
検量線 :三次式
試料濃度:約2mass%
試料注入量:50μL
リテンションタイムが17分頃をピークとする留分がポリマー成分、22分頃をピークとする留分が鉱油分である。
(v) 添加剤パッケージ
F−1:市販ATF添加剤パッケージ:乗用車用の自動変速機に使用される、DEXRON6相当の性能パッケージ(粘度指数向上剤は含有していない。)
(実施例1)
上記低粘度基油(A−1)の80.3質量%と、高粘度基油(D−2)の10.7質量%を使用して混合し、これに添加剤(F−1)の9.0質量%を加えて良く混ぜ合せ、実施例1の潤滑油組成物を得た。
(実施例2〜8)
表1、表2に記載の組成により、他は実施例1に準じて実施例2〜8の潤滑油組成物を得た。
なお、実施例5、実施例6、実施例8における低粘度基油の混合物の100℃動粘度は、実施例5が1.56mm2/s、実施例6が2.1mm2/s、実施例8が1.79mm2/sである。
表3、表4に記載の組成により、他は実施例1に準じて比較例1〜8の潤滑油組成物を得た。
上記実施例及び比較例の性状及び性能について知るために適宜に以下の試験を行った。
(40℃動粘度)
JIS K2283に基づいて40℃動粘度(mm2/s)を測定した。
評価基準:10〜30mm2/sのもの・・・・・・・・良(○)
(100℃動粘度)
JIS K2283に基づいて100℃動粘度(mm2/s)を測定した。
評価基準:3.8から5.5mm2/s以下のもの・・・・・・・・良(○)
3.8未満あるいは5.5mm2/sを超えるもの・・・不良(×)
(0℃動粘度)
JIS K2283に基づいて0℃動粘度(mm2/s)を測定した。
評価基準:120mm2/s以下のもの・・・・良(○)
120mm2/sを超えるもの・・・不良(×)
(粘度指数)
JIS K2283に基づいて算出した。
評価基準:190以上のもの・・・良(○)
190未満のもの・・・不良(×)
CEC−L−45−A−99に基づいて、60℃で20時間の処理を行い、処理後100℃動粘度を測定し、100℃動粘度の処理後の処理前に対する粘度の低下率(%)を求めた。
評価基準:100℃の動粘度の低下率が3.0%以下のもの ・・・良(○)
100℃の動粘度の低下率が3.0%を超えるもの・・・不良(×)
ASTM D5800に準拠して試験を行った。すなわち、200℃において1時間加熱した熱劣化後の質量の減少率(質量%)を測定した。
評価基準:50質量%以下のもの ・・・良(○)
50質量%を超えるもの・・・不良(×)
試験は、PCS社製EHD試験機のトラクション測定モードを使用し、油温120℃、荷重20N、速度0.17m/s、すべり転がり率50%の条件にて実施し、摩擦係数を測定した。
試験は、ニトリルゴム製のダンベル片3号を実施例3及び比較例3の潤滑油組成物中に浸漬し、150℃で140hr保持し、浸漬前と浸漬後の状態について、以下の測定を行った。
(1)硬さ変化
タイプA型ヂュロメーターによって各5つの試料について硬さを測定し、中央値を整数位で表わした。
(2)引張強さ変化
インストロン試験機によって各3つの試料について測定(Mpa)し、中央値で強度変化率(%)を求めた。
(3)切断時伸び変化
インストロン試験機によって各3つの試料について切断するまでの伸び率(%)を測定し、その中央値で伸び変化率(%)を求めた。
(4)体積の変化
各3つの試料について、体積の増加量(ml)を測定し、その体積変化率(%)を求めた。
この耐ゴム特性試験は、動粘度の低い基油を使用した自動変速機用潤滑油組成物においては、組成物が蒸発し易く、機械類のパッキンなどのゴム製のシール材に影響を及ぼすことから、その影響の程度を知るために行ったものである。
上記各試験の結果を表1〜表4に示す。表中、試験結果が空欄になっているものは、他の試験の結果からして、試験を省略したものである。
実施例1のものは、低粘度基油(A‐1)のGTL低粘度基油と高粘度基油(D−2)のエチレン−αオレフィン共重合体を使用したもので、100℃動粘度が4.996mm2/s、粘度指数が207、引火点が172℃、KRLせん断安定性試験の100℃動粘度の低下率が0.2%、0℃動粘度が100.6mm2/sと良好な結果が得られている。
実施例2〜4は、低粘度基油(A‐1)のGTL低粘度基油と高粘度基油(D−4)又は(D−5)のmPAOを使用したもので、100℃動粘度、粘度指数、引火点、KRLせん断安定性試験の100℃動粘度の低下率、0℃動粘度のいずれにおいても結果が良好である。
実施例6は、実施例5の(A‐2)のGTL低粘度基油の代りに(C―1)のGTL基油を使用したもの(混合物の100℃動粘度は2.1mm2/sである。)で、これも同様に100℃動粘度、粘度指数、引火点、KRLせん断安定性試験の100℃動粘度の低下率、0℃動粘度のいずれにおいても良好な結果が得られている。
実施例8は、低粘度基油(A−1)のGTL低粘度基油と(B−1)のPAOを約2.7:1の割合で混合(混合物の100℃動粘度は1.79mm2/sである。)し、この混合物と高粘度基油(D−5)のmPAOを使用したもので、100℃動粘度、粘度指数、引火点、KRLせん断安定性試験の100℃動粘度の低下率、0℃動粘度のいずれにおいても好ましい結果である。
比較例2は、低粘度基油(C−2)の鉱物油(グループ3)と高粘度基油(D−5)のmPAOを使用したもので、粘度指数及び0℃動粘度において合格していない。
比較例5は、低粘度基油(A‐1)のGTL低粘度基油に、高粘度基油として(D−1)の100℃動粘度が40mm2/sと低いものを使用したもので、粘度指数が低く、また、0℃動粘度においても合格していない。
比較例7は、高粘度基油として(D−6)の鉱物油(グループ1)の100℃動粘度が32.7mm2/sと低いものを使用したもので、粘度指数が低くいし、また、0℃動粘度においても合格しておらず、好ましくない。
比較例8は、低粘度基油(A‐1)のGTL低粘度基油と、添加剤(E−1)の粘度指数向上剤・PMAを使用したもので、100℃動粘度、粘度指数、引火点、0℃動粘度のいずれにおいても合格しているが、KRLせん断安定性試験の100℃動粘度の低下率が16.8%と大きく好ましくないことが判る。
Claims (5)
- 低粘度基油として(i)100℃における動粘度が1mm2/s〜2mm2/sであるフィッシャー・トロップシュ合成低粘度基油45〜95質量%、及び100℃における動粘度が1mm2/s〜2mm2/sであってフィッシャー・トロップシュ合成低粘度基油以外の基油0〜25質量%及び、(ii)100℃における動粘度が2mm2/sを超えて5mm2/s以下である基油を0〜35質量%と、(iii)高粘度基油として100℃における動粘度が100〜800mm2/sであるオレフィン(共)重合体の5〜55質量%を含有してなり、組成物の100℃における動粘度が3.8〜5.5mm2/sで、粘度指数が190以上で、引火点が140℃以上であり、KRLせん断安定性試験(60℃、20hr)後における100℃動粘度の低下率が3%以下であることを特徴とする自動変速機用潤滑油組成物。
- 上記高粘度基油のオレフィン(共)重合体は、100℃の動粘度が200〜700mm2/sである請求項1に記載の自動変速機用潤滑油組成物。
- 上記組成物の100℃における動粘度が4.5〜5.2mm2/sである請求項1又は2に記載の自動変速機用潤滑油組成物。
- 上記組成物の引火点が160℃以上である請求項1〜3のいずれかに記載の自動変速機用潤滑油組成物。
- 上記組成物の0℃における動粘度が120mm2/s以下である請求項1〜4のいずれかに記載の自動変速機用潤滑油組成物。
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