JP6849204B2 - 潤滑油組成物 - Google Patents
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Description
また、エンジン部材の低摩耗化のため、ピストンリング、シリンダライナー等の摺動部材の表面をコーティングすることが行われている。
当該コーティング摺動部材に対しても一層優れた摩擦低減効果を有する潤滑油組成物が求められている。
特許文献1には、特定のアミノ化合物を含有することを特徴とする摩擦低減剤を含有する潤滑油組成物が開示されており、摺動部の摺動面の少なくとも一部にダイヤモンドライクカーボン膜を有し、摺動面に当該潤滑油組成物を用いることを特徴とする低摩擦摺動部材が開示されている。
前述のとおり、炭化バナジウムや窒化クロムといったコーティング被膜を有する摺動部材(以下、「コーティング摺動部材」ともいう。)に対する潤滑油組成物の適性については、ほとんど検証されていなかった。また、コーティング摺動部材が接する摺動部材がコーティングを有しない摺動部材である場合も考慮しつつ、コーティング被膜を有する摺動部材に好適に用いられる潤滑油組成物が求められている。
[1]コーティング被膜を有する摺動部材用潤滑油組成物であって、
基油と、
(A)ジアルキルジチオリン酸亜鉛と、
(B)金属系清浄剤とを含有し、
硫黄原子の含有量(S)が、潤滑油組成物全量基準で2,800質量ppm以下であり、かつ潤滑油組成物中の硫黄原子含有量(S)と、(B)成分由来の金属原子含有量(BM)との質量比〔(S)/(BM)〕が、0.07以上、2.90以下である、潤滑油組成物。
[2]コーティング被膜を有する摺動部材に対して、前記[1]に記載の潤滑油組成物を用いることを特徴とする潤滑方法。
[潤滑油組成物]
本発明の一実施形態である潤滑油組成物は、コーティング被膜を有する摺動部材用潤滑油組成物(以下、単に「潤滑油組成物」ともいう。)であって、基油と、(A)ジアルキルジチオリン酸亜鉛と、(B)金属系清浄剤とを含有し、硫黄原子含有量(S)が、潤滑油組成物全量基準で2,800質量ppm以下であり、かつ潤滑油組成物中の硫黄原子含有量(S)と、(B)成分由来の金属原子含有量(BM)との質量比〔(S)/(BM)〕が、0.07以上、2.90以下である、潤滑油組成物である。
また、質量比〔(S)/(BM)〕の下限値は、摩擦による摺動部材の温度上昇を低減し、かつコーティング摺動部材及び該摺動部材に接触する摺動部材の摩耗を低減する観点から、0.07以上であり、好ましくは0.10以上であり、より好ましくは0.20以上、更に好ましくは0.30以上である。
当該潤滑油組成物は、前記硫黄原子含有量(S)と、前記質量比〔(S)/(BM)〕とをともに満たすことによって、摩擦による摺動部材の温度上昇を低減し、かつコーティング摺動部材及び該摺動部材に接触する摺動部材の摩耗を低減することが可能となる。
また、摺動部材とは、摺動部分(箇所)に用いられる部材を指し、例えば、一方の部材のみが摺動し、他方の部材が当該摺動している部材に接触又は近接して固定されているような場合でも、当該他方の部材も摺動部分(箇所)に用いられている部材であるため、摺動部材に含まれる。
なお、コーティング被膜を有する摺動部材は、例えば、回転動作等の動きを行う摺動部材、又は該摺動部材に接触又は近傍に固定されている摺動部材のいずれに用いられていてもよく、いずれもがコーティング摺動部材であってもよい。
したがって、前述の「コーティング摺動部材に接触する摺動部材」とは、コーティング摺動部材であっても、コーティングされていない摺動部材であってもよい。ここで、近接する摺動部材同士が、共に同一のコーティング処理がされている部材であるとは限らないため、コーティングの組成又は摺動部材の硬度若しくは形状等の要因等によって、いずれか一方の摺動部材の方が、他の摺動部材に対して摩耗が進行しやすくなることがある。このように、一方の摺動部材が非コーティング摺動部材である場合には該摺動部材の摩耗が進行しやすくなる可能性があるという観点からは、本発明の一実施形態である潤滑油組成物は、前述のコーティング摺動部材に接触する摺動部材が、非コーティング摺動部材である場合により好適に用いることができる。
また、当該潤滑油組成物としては、硫酸灰分が、当該潤滑油組成物全量基準で、好ましくは1.70質量%以下、より好ましくは1.00質量%以下、更に好ましくは0.95質量%以下である。そして、当該硫酸灰分が、当該潤滑油組成物全量基準で、好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.01質量%以上である。
なお当該硫酸灰分の値は、後述する実施例に記載の方法で算出される値である。
以下、本発明の一実施形態である潤滑油組成物を構成する各成分について説明する。
前記潤滑油組成物で用いられる基油としては、特に制限はなく、従来、潤滑油の基油として使用されている鉱油及び合成油の中から任意のものを適宜選択して用いることができる。
鉱油としては、例えば、原油を常圧蒸留して得られる常圧残油を減圧蒸留して得られた潤滑油留分に対して、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精製等のうちの1つ以上の処理を行って精製した鉱油やワックスやGTL WAX(ガストゥリキッド ワックス)を異性化することによって製造される基油等が挙げられるが、これらのうち水素化精製により処理した鉱油やGTL WAXを異性化することによって製造される基油が好ましい。これらの基油は、後述する%CP、粘度指数を良好にしやすくなる。
合成油としては、例えば、ポリブテン、α−オレフィン単独重合体や共重合体(例えばエチレン−α−オレフィン共重合体)等のポリα−オレフィン;ポリオールエステル、二塩基酸エステル、リン酸エステル等の各種のエステル;ポリフェニルエーテル等の各種のエーテル;ポリグリコール;アルキルベンゼン;アルキルナフタレン等が挙げられる。これらの合成油のうち、特にポリα−オレフィン、ポリオールエステルが好ましく、これら2種を組み合わせたものも合成油として好適に使用される。
また、前記基油の含有量は、前記潤滑油組成物全量に対して、通常、65質量%以上であり、好ましくは70質量%以上、より好ましくは75質量%以上であり、そして、好ましくは97質量%以下、より好ましくは95質量%以下である。
100℃における動粘度が2mm2/s以上であると蒸発損失が少なく、また、30mm2/s以下であると、粘性抵抗による動力損失が抑制され、燃費改善効果が得られるため好ましい。
また、特に制限はないが、40℃における動粘度が、好ましくは5mm2/s以上65mm2/s以下、より好ましくは8mm2/s以上40mm2/s以下、更に好ましくは10mm2/s以上25mm2/s以下の範囲である。
また、当該基油の粘度指数は、好ましくは100以上、より好ましくは110以上、更に好ましくは120以上、より更に好ましくは130以上である。当該粘度指数が100以上の基油は、温度の変化による粘度変化が小さい。当該基油の粘度指数が当該範囲であることで、潤滑油組成物の粘度特性を良好にしやすくなる。
なお、当該100℃における動粘度の値、当該40℃における動粘度の値、及び当該粘度指数は、後述する実施例に記載された方法により測定される値である。
当該%CAが3.0以下で、硫黄分が50質量ppm以下の基油は、良好な酸化安定性を有し、酸価の上昇やスラッジの生成を抑制しうる潤滑油組成物を提供することができるため好ましい。より好ましい%CAは1.0以下、更に好ましくは0.5以下であり、また、より好ましい硫黄分は30質量ppm以下、更に好ましい硫黄分は10質量ppm以下、より更に好ましい硫黄分は2質量ppm以下である。
また、前記基油は、環分析によるパラフィン分(%CP)が好ましくは75以上で、より好ましくは80以上、更に好ましくは85以上である。当該パラフィン分を75以上とすることで、基油の酸化安定性が良好になるため好ましい。ここで、環分析による%CPとは、環分析n−d−M法にて算出したパラフィン分の割合(百分率)を示す。
また、前記基油のNOACK蒸発量は、好ましくは15.0質量%以下であり、より好ましくは14.0質量%以下である。
なお、当該%CAの値、当該%Cpの値、当該硫黄分、及びNOACK蒸発量は、後述する実施例に記載された方法により測定される値である。
前記潤滑油組成物は、(A)ジアルキルジチオリン酸亜鉛(以下、単に「(A)成分」ともいう。)を含有する。(A)成分を含有することで、摩擦による摺動部材の温度上昇を低減し、かつコーティング摺動部材及び該摺動部材に接触する摺動部材の摩耗を低減する効果に優れる潤滑油組成物を提供することができる。
前記潤滑油組成物で用いられる(A)成分は、特に制限されないが、下記一般式(I)で表される化合物であることが好ましい。
該ヒドロカルビル基としては、炭素数1以上24以下のヒドロカルビル基が好ましい。
なお、ヒドロカルビル基とは、炭化水素から1個の水素原子を取り去ることにより形成される一価の置換基である。かかる置換基は、以下のものが挙げられる。
1.炭化水素置換基
炭化水素置換基としては、アルキル基、アルケニル基等の脂肪族の置換基;シクロアルキル基、シクロアルケニル基等の脂環式の置換基;フェニル基等の芳香族炭化水素基(芳香族基);芳香族基、脂肪族基及び脂環式基に置換されたこれらの基が挙げられる。
2.置換された炭化水素置換基
置換された炭化水素置換基としては、非炭化水素基を置換基として有する前記炭化水素置換基が挙げられる。非炭化水素基としては、例えば、クロロ基、フルオロ基等のハロゲン基、アミノ基、アルコキシ基、メルカプト基、アルキルメルカプト基、ニトロ基、ニトロソ基、スルホキシ基等が挙げられる。
また、当該アルキル基の炭素数は、好ましくは3以上20以下、より好ましくは3以上12以下、更に好ましくは3以上10以下である。
当該炭素数3以上10以下の第1級又は第2級のアルキル基としては、第1級又は第2級のプロピル基、第1級又は第2級のブチル基、第1級又は第2級のペンチル基、第1級又は第2級のヘキシル基、第1級又は第2級のヘプチル基、第1級又は第2級のオクチル基、第1級又は第2級のノニル基、第1級又は第2級のデシル基が挙げられる。
これらの(A)成分は、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、(A)成分を2種以上組み合わせた場合の合計含有量の好適範囲も、当該(A)成分を単独で用いる場合の好適範囲と同様である。
前記潤滑油組成物は、(B)金属系清浄剤(以下、単に「(B)成分」ともいう。)を含有する。(B)成分を含有することで、摩擦による摺動部材の温度上昇を低減し、かつコーティング摺動部材及び該摺動部材に接触する摺動部材の摩耗を低減する効果に優れる潤滑油組成物を提供することができる。
(B)成分としては、例えば、アルカリ金属系清浄剤又はアルカリ土類金属系清浄剤が挙げられる。具体的には、アルカリ金属スルホネート、アルカリ土類金属スルホネート、アルカリ金属フェネート、アルカリ土類金属フェネート、アルカリ金属サリシレート、及びアルカリ土類金属サリシレートからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属系清浄剤が挙げられる。また、アルカリ金属としてはナトリウム、カリウムが挙げられ、アルカリ土類金属としてはマグネシウム、カルシウム、バリウムが挙げられる。これら(B)成分中に含まれる金属の中では、好ましくはカルシウム、マグネシウム及びナトリウムからなる群より選ばれる少なくとも1種、より好ましくはカルシウム単独、並びにカルシウム及びマグネシウム、並びにカルシウム及びナトリウムからなる群より選ばれる少なくとも1つの態様である。すなわち、前記潤滑油組成物は、(B)成分として、カルシウム系清浄剤を含むことが好ましい。
当該アルカリ金属フェネート又は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金属塩又は土類金属塩が挙げられる。
当該、アルカリ金属サリシレート又は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金属塩又はアルカリ土類金属塩が挙げられる。
また、当該アルカリ金属系清浄剤又は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、より好ましくは炭素数6以上24以下のアルキル基であり、これらのアルキル基は直鎖でも分枝でもよい。また、これらのアルキル基は、1級アルキル基、2級アルキル基又は3級アルキル基でもよい。
このうち中性金属系清浄剤は清浄剤の主な機能である清浄作用を有する。過塩基性金属系清浄剤は、潤滑油中に酸化劣化によって生じる有機酸や燃焼により生じる硝酸等の酸を中和する酸中和能力が中性金属系清浄剤より優れている。
本発明で用いる金属系清浄剤の塩基価とは、JIS K 2501「石油製品及び潤滑油−中和価試験方法」に準拠して測定される電位差滴定法(塩基価・過塩素酸法)による塩基価を意味する。
これらの金属系清浄剤は、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。
また、過塩基性金属系清浄剤を用いる場合の塩基価は、好ましくは200mgKOH/g以上、より好ましくは300mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは500mgKOH/g以下、より好ましくは450mgKOH/g以下である。
なお、(B)成分を2種以上組み合わせた場合の合計含有量の好適範囲も、当該(B)成分を単独で用いる場合の好適範囲と同様である。
前記潤滑油組成物は、更に、(C)モリブデン系摩擦調整剤(以下、単に「(C)成分」ともいう。)を含有し、(C)成分由来のモリブデン原子含有量(Mo)と、(B)成分由来の金属原子含有量(BM)との質量比〔(Mo)/(BM)〕が、0.05以上、1.00以下であることが好ましい。
(C)成分を含有し、当該質量比〔(Mo)/(BM)〕を満たすことで、摩擦による摺動部材の温度上昇をより低減し、かつコーティング摺動部材及び該摺動部材に接触する摺動部材の摩耗をより低減する効果に優れる潤滑油組成物を提供することができる。
このような観点及びコーティング摺動部材の変色を抑制する観点から、質量比〔(Mo)/(BM)〕は、好ましくは0.10以上、より好ましくは0.30以上、更に好ましくは0.50以上である。また、前記潤滑油組成物中へのモリブデンの沈殿を抑制する観点から、質量比〔(Mo)/(BM)〕は、好ましくは0.95以下、より好ましくは0.90以下、更に好ましくは0.85以下である。
また、前記潤滑油組成物中へのモリブデンの沈殿を抑制する観点から、(C)成分由来のモリブデン原子含有量(Mo)は、好ましくは950質量ppm以下、より好ましくは900質量ppm以下、更に好ましくは850質量ppm以下である。
ジチオカルバミン酸モリブデン(C1)は、単独で又は2種以上を併用してもよい。
X11〜X18は、それぞれ独立に、酸素原子又は硫黄原子を示し、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。ただし、一般式(c11−1)中のX11〜X18の少なくとも二つは硫黄原子である。
(C)成分として一般式(c11−2)を用いる場合、一般式(c11−2)中のX11〜X14が酸素原子であることが好ましい。
また、一般式(c11−2)中、前記と同様の観点から、X11〜X14中の硫黄原子と酸素原子とのモル比〔硫黄原子/酸素原子〕が、好ましくは1/3以上3/1以下、より好ましくは1.5/2.5以上2.5/1.5以下である。
R11〜R14として選択し得る炭化水素基の炭素数は、好ましくは7以上22以下、より好ましくは7以上18以下、更に好ましくは7以上14以下、より更に好ましくは8以上13以下である。
Moはモリブデン原子であり、Sは硫黄原子である。
Eは、それぞれ独立に、酸素原子又はセレン原子であり、例えば、後述するコアにおいて硫黄を置換し得るものである。
Lは、それぞれ独立に、炭素原子を含有する有機基を有するアニオン性リガンドであり、各リガンドにおける該有機基の炭素原子の合計が14個以上であり、各リガンドは同一であってもよいし、異なっていてもよい。
Uは、それぞれ独立に、L以外のアニオンである。
Qは、それぞれ独立に、中性電子を供与する化合物であり、三核モリブデン化合物上における空の配位を満たすために存在する。
Lとしては、1価のアニオン性リガンドであるモノアニオン性リガンドであることが好ましく、具体的には、下記一般式(i)〜(iv)で表されるリガンドであることがより好ましい。
なお、前記一般式(c12−1)中、Lとして選択されるアニオン性リガンドとしては、下記一般式(iv)で表されるリガンドであることが好ましい。
また、前記一般式(c12−1)において、Lとして選択されるアニオン性リガンドは、すべて同一であることが好ましく、すべて下記一般式(iv)で表されるリガンドであることがより好ましい。
一般式(i)〜(iv)中、R31〜R35は、それぞれ独立に、有機基であり、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
一般式(iv)中のR34及びR35として選択し得る2つの有機基の合計炭素数としては、好ましくは14個以上50個以下、より好ましくは16個以上30個以下、更に好ましくは18個以上24個以下である。
R34及びR35として選択し得るそれぞれの有機基の炭素数は、好ましくは7個以上30個以下、より好ましくは7個以上20個以下、更に好ましくは8個以上13個以下である。
なお、R34の有機基と、R35の有機基とは、互いに同一であってもよく、異なっていてもよいが、互いに異なることが好ましい。また、R34の有機基の炭素数と、R35の有機基の炭素数とは、互いに同一であってもよく、異なっていてもよいが、互いに異なることが好ましい。
該ヒドロカルビル基は、(A)成分の説明で前述したものと同様である。また、R31〜R35として選択される有機基としてのヒドロカルビル基は、それぞれ独立に、他のヒドロカルビル基から選ばれる少なくとも1つと互いに結合して環を形成してもよい。
一般式(c12−1)中、Uとして選択し得るアニオンは、1価のアニオンであってもよく、2価のアニオンであってもよい。Uとして選択し得るアニオンとしては、例えば、ジスルフィド、ヒドロキシド、アルコキシド、アミド及びチオシアネート又はそれらの誘導体等が挙げられる。
一般式(c12−1)中、Qとしては、水、アミン、アルコール、エーテル及びホスフィン等が挙げられる。Qは、同一であってもよく、異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
三核モリブデン−硫黄化合物は、また、アニオン電荷が−4を超える場合、モリブデン以外のカチオン、例えば、(アルキル)アンモニウム、アミン又はナトリウムを含んでいてもよい。アニオン性リガンド(L)及び他のアニオン(U)の好ましい実施形態は、4個のモノアニオン性のリガンドを有する構成である。
モリブデン−硫黄コア、例えば、上記式(II)及び(III)で表される構造体は、1又は2以上の多座リガンド、即ち、モリブデン原子に結合して、オリゴマーを形成することが可能な官能基を1つより多く有するリガンドにより相互接続(interconnect)させることができる。
なお、本発明において、ジチオリン酸モリブデン(C2)は、単独で又は2種以上を併用してもよい。
X21〜X28は、それぞれ独立に、酸素原子又は硫黄原子を示し、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。ただし、式(c2−1)中のX21〜X28の少なくとも二つは硫黄原子である。
上記一般式(c2−1)において、基油に対する溶解性を向上させる観点から、X21〜X28中の硫黄原子と酸素原子とのモル比〔硫黄原子/酸素原子〕が、好ましくは1/4以上4/1以下、より好ましくは1/3以上3/1以下である。
また、上記一般式(c2−2)において、同様の観点から、X21〜X24中の硫黄原子と酸素原子とのモル比〔硫黄原子/酸素原子〕が、好ましくは1/3以上3/1以下、より好ましくは1.5/2.5以上2.5/1.5以下である。
R21〜R24として選択し得る炭化水素基の炭素数は、好ましくは1以上20以下、より好ましくは5以上18以下、更に好ましくは5以上16以下、より更に好ましくは5以上12以下である。
なお、一般式(c2−1)及び(c2−2)中のR21〜R24として選択し得る炭化水素基としては、前述の一般式(c11−1)又は(c11−2)中のR11〜R14として選択し得る炭化水素基と同じものが挙げられる。
このような他のモリブデン系化合物(C3)としては、例えば、モリブテン酸のアミン塩、三酸化モリブデン及び/又はモリブデン酸とアミン化合物とを反応させてなるモリブデンアミン錯体等が挙げられる。
前記潤滑油組成物には、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じて他の添加剤、例えば、粘度指数向上剤、(B)成分以外の清浄分散剤(以下、単に「その他の清浄分散剤」ともいう。)、酸化防止剤、(A)成分及び(C)成分以外の摩擦調整剤(以下、単に「その他の摩擦調整剤」ともいう。)又は耐摩耗剤、極圧剤、金属不活性化剤、流動点降下剤、消泡剤、界面活性剤又は抗乳化剤、防錆剤等を適宜含有することができる。
なお、当該重量平均分子量(Mw)は、後述する実施例に記載の方法にて測定される。
なお、粘度指数向上剤の構造としては、直鎖であってもよく、分岐鎖を有するものであってもよい。また、高分子量の側鎖が出ている三叉分岐点を主鎖に数多くもつ構造を有する櫛形ポリマーや、分岐高分子の一種で1点で3本以上の鎖状高分子が結合している構造を有する星形ポリマー等といった特定の構造を有するポリマーであってもよい。
SSIが35以下のポリアルキル(メタ)アクリレートを使用することで、潤滑油組成物の摩耗防止性をより高めることができる。当該SSIは、より好ましくは1〜35である。
粘度指数向上剤は、樹脂分として、例えば、前述のポリマーを含むものであるが、通常はハンドリング性や前述の基油への溶解性を考慮し、ポリマーを含む樹脂分が鉱油等の希釈油により希釈された溶液の状態で市販されていることが多い。当該粘度指数向上剤の樹脂分濃度としては、粘度指数向上剤の全量基準で、通常10質量%以上50質量%以下である。
これらの粘度指数向上剤は単独で又は2種以上を任意に組合せて含有させることができる。粘度指数向上剤の含有量は、樹脂分換算での含有量として、前記潤滑油組成物全量基準で、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.10質量%以上、更に好ましくは0.20質量%以上であり、そして、好ましくは2.00質量%以下、より好ましくは1.50質量%以下、更に好ましくは1.00質量%以下である。
無灰系分散剤としては、潤滑油に用いられる任意の無灰系分散剤を用いることができる。例えば、下記一般式(VI−i)で表されるモノタイプのコハク酸イミド化合物、又は下記一般式(VI−ii)で表されるビスタイプのコハク酸イミド化合物;ポリブテニルベンジルアミン;ポリブテニルアミン;及びこれらのホウ酸変性物等の誘導体等が挙げられる。これらの無灰系分散剤は、単独で又は2種以上を任意に組合せて含有することができる。
aは1以上10以下の整数を示し、bは0又は1以上10以下の整数を示す。
R41、R43及びR44の数平均分子量が500以上であると、基油への溶解性が向上し、3,000以下であると、清浄性の低下を抑制できる。
R41、R43及びR44のが示すアルケニル基としては、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等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の一例としては、ポリブテニル基又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との混合物又は高純度のイソブテンを重合させたものとして得られる。また、好適なアルキル基の一例としては、ポリブテニル基又はポリイソブテニル基を水添したものが挙げられる。
一般式(VI−ii)中、bは好ましくは1以上4以下、より好ましくは2以上3以下の整数である。当該範囲内であれば、清浄性及び基油に対する溶解性の点で好ましい。
上記のモノタイプのコハク酸イミド化合物及びビスタイプのコハク酸イミド化合物は、例えば、アルケニルコハク酸無水物又はアルキルコハク酸無水物と、ポリアミンとの反応比率を変えることによって製造することができる。
上記ポリオレフィンを形成するオレフィン単量体としては、好ましくは炭素数2以上8以下のα−オレフィンの1種又は2種以上を混合して用いることができるが、より好ましくは1−ブテンとイソブテンとの混合物を用いることができる。
上記ポリアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ペンチレンジアミン等の単一ジアミン;ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ジ(メチルエチレン)トリアミン、ジブチレントリアミン、トリブチレンテトラミン、ペンタペンチレンヘキサミン等のポリアルキレンポリアミン;アミノエチルピペラジン等のピペラジン誘導体を挙げることができる。
例えば、上記のポリオレフィンを無水マレイン酸と反応させてアルケニルコハク酸無水物とした後、更に上記のポリアミンと酸化ホウ素、ハロゲン化ホウ素、ホウ酸、ホウ酸無水物、ホウ酸エステル、ホウ素酸のアンモニウム塩等のホウ素化合物を反応させて得られる中間体と反応させてイミド化させることによって得られる。
このホウ素誘導体中のホウ素含有量は、特に制限はないが、ホウ素として、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.10質量%以上、そして、好ましくは5.0質量%以下、より好ましくは3.0質量%以下である。
フェノール系酸化防止剤としては、例えば、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);4,4’−ビス(2−メチル−6−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);2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール);4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール);4,4’−イソプロピリデンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール);2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−ノニルフェノール);2,2’−イソブチリデンビス(4,6−ジメチルフェノール);2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−シクロヘキシルフェノール);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;2,4−ジメチル−6−tert−ブチルフェノール;2,6−ジ−tert−アミル−p−クレゾール;2,6−ジ−tert−ブチル−4−(N,N’−ジメチルアミノメチルフェノール);4,4’−チオビス(2−メチル−6−tert−ブチルフェノール);4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール);2,2’−チオビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール);ビス(3−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルベンジル)スルフィド;ビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)スルフィド;n−オクチル−3−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)プロピオネート;n−オクタデシル−3−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)プロピオネート;2,2’−チオ[ジエチル−ビス−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート];ベンゼンプロパン酸,3,5−ビス(1,1−ジメチル−エチル)−4−ヒドロキシ−,C7−C9側鎖アルキルエステル;等が挙げられる。これらの中では、好ましくはビスフェノール系及びエステル基含有フェノール系のフェノール系酸化防止剤であり、より好ましくはエステル基含有フェノール系のフェノール系酸化防止剤であり、更に好ましくはベンゼンプロパン酸,3,5−ビス(1,1−ジメチル−エチル)−4−ヒドロキシ−,C7−C9側鎖アルキルエステルである。
これらのフェノール系酸化防止剤は単独で又は2種以上を任意に組合せて含有させることができる。その含有量は、前記潤滑油組成物全量基準で、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上、更に好ましくは0.10質量%以上であり、そして、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5.0質量%以下、更に好ましくは3.0質量%以下である。
これらのアミン系酸化防止剤は単独で又は2種以上を任意に組合せて含有させることができる。その含有量は、前記潤滑油組成物全量基準で、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上、更に好ましくは0.10質量%以上であり、そして、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5.0質量%以下、更に好ましくは3.0質量%以下である。
これらの酸化防止剤の合計含有量は、前記潤滑油組成物全量基準で、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上、更に好ましくは0.10質量%以上であり、そして、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5.0質量%以下、更に好ましくは3.0質量%以下である。
無灰系摩擦調整剤としては、例えば、炭素数6〜30の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、脂肪族アミン、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド、脂肪酸、脂肪族アルコール、脂肪族エーテル等が挙げられる。また、例えば、脂肪酸と脂肪族多価アルコールとの反応により得られる部分エステル化合物等のエステル系摩擦調整剤を使用できる。上記脂肪酸は好ましくは炭素数6以上30以下の直鎖状又は分岐状炭化水素基を有する脂肪酸であり、該炭化水素基の炭素数はより好ましくは8以上24以下、更に好ましくは10以上20以下である。また、上記脂肪族多価アルコールは2〜6価のアルコールであり、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等が挙げられる。
これらは、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。
なお、その他の摩擦調整剤及び耐摩耗剤としては、潤滑油組成物中の金属分や硫黄分をできるだけ低くすることが好ましく、無灰系摩擦調整剤がより好ましく、その含有量は、上記潤滑油組成物全量基準で、好ましくは5.0質量%以下、より好ましくは3.0質量%以下、更に好ましくは1.5質量%以下である。また、その他の摩擦調整剤及び耐摩耗剤を用いる場合、その含有量は、上記潤滑油組成物全量基準で、好ましくは0.01質量%以上である。
極圧剤を用いる場合、極圧剤の含有量は、上記潤滑油組成物全量基準で、好ましくは0.01質量%以上10質量%以下である。
流動点降下剤としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化パラフィンとナフタレンとの縮合物、塩素化パラフィンとフェノールとの縮合物、ポリメタクリレート、ポリアルキルスチレン等が挙げられ、ポリメタクリレートが好ましく用いられる。
消泡剤としては、例えば、ポリアクリレート、シリコーン油、フルオロシリコーン油及びフルオロアルキルエーテル等が挙げられる。
界面活性剤又は抗乳化剤としては、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及び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性界面活性剤等が挙げられる。
防錆剤としては、例えば、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、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。
これらのその他成分は、単独で又は2種以上を任意に組合せて含有させることができる。
本発明の一実施形態であるコーティング被膜を有する摺動部材用潤滑油組成物の製造方法は、基油と、(A)ジアルキルジチオリン酸亜鉛と、(B)金属系清浄剤とを配合し、硫黄原子の含有量(S)が、潤滑油組成物全量基準で2,800質量ppm以下であり、かつ潤滑油組成物中の硫黄原子含有量(S)と、(B)成分由来の金属原子含有量(BM)との質量比〔(S)/(BM)〕が、0.07以上、2.90以下となるように配合する、製造方法である。
また、本発明の一実施形態である潤滑油組成物の製造方法では、基油に(A)及び(B)成分以外のその他成分を更に配合してもよく、本発明の好適な一実施形態である潤滑油組成物の製造方法では、更に(C)成分を配合する。また、本発明の公的な一実施形態である潤滑油組成物の製造方法では、基油に(A)〜(C)成分以外のその他成分を更に配合してもよい。
基油、前記(A)〜(C)成分、及びその他成分のそれぞれは、前記潤滑油組成物について説明したものと同様であるとともに、当該製造方法で得られる潤滑油組成物も前述した通りであり、それらの記載は省略する。
当該製造方法では、前記(A)〜(C)成分及びその他成分は、いかなる方法で基油に配合されてもよく、その手法は限定されない。
本発明の一実施形態である潤滑油組成物を用いる潤滑方法としては、コーティング被膜を有する摺動部材を潤滑する方法が挙げられ、前記潤滑油組成物を用いて、コーティング被膜を有する摺動部材を潤滑する方法が挙げられる。
当該摺動部材としては、例えば、エンジン部材が挙げられ、該エンジン部材としては、例えば、ピストンリング、シリンダライナー、タイミングチェーン、カム、軸受、ギヤ、タペット、ロッカーアーム及びエンジンベアリングからなる群より選ばれる少なくとも1種が挙げられる。好ましくは、前記潤滑油組成物を用いて、これらエンジン部材に係る各部材間を潤滑する方法が挙げられる。また、より好ましくは、コーティング摺動部材と、該摺動部材に接する摺動部材との各摺動部材間に充填し、各摺動部材間を潤滑する方法が挙げられる。
当該潤滑油組成物は、前述のとおり、窒化クロム被膜、炭化クロム被膜、及び炭化バナジウム被膜からなる群より選ばれる少なくとも1種のコーティング被膜を有する摺動部材に対して好適に用いられる。
本発明の一実施形態である潤滑油組成物は、コーティング被膜を有する摺動部材を有する二輪車、四輪車等の自動車、発電機、船舶等のガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ガスエンジン等の内燃機関用潤滑油として好適に用いることができる。より好適には、コーティング被膜を有する摺動部材と、該摺動部材と接するコーティング被膜を有さない摺動部材とを含む内燃機関を潤滑するための潤滑油として用いることができる。
そして、前記本発明の一実施形態である潤滑油組成物は、これらの内燃機関に充填して、これら内燃機関に係る各部品を潤滑するために好適に用いることができる。
<動粘度>
JIS K2283:2000に準じ、ガラス製毛管式粘度計を用いて測定した値である。
<粘度指数>
JIS K2283:2000に準拠して測定した値である。
<NOACK蒸発量>
ASTM D5800(250℃、1時間)に規定の方法に従って測定した値である。
<環分析(%CA及び%CP)>
環分析n−d−M法にて算出した芳香族(アロマティック)分の割合(百分率)を%CA、パラフィン分の割合(百分率)を%CPとして示し、ASTM D−3238に従って測定したものである。
<塩基価(過塩素酸法)>
JIS K2501:2003に準拠して、電位差滴定法(塩基価・過塩素酸法)により測定した。
<硫黄原子の含有量>
JIS K2541−6に準拠して測定した値である。
<金属分:カルシウム原子、マグネシウム原子、ナトリウム原子、モリブデン原子、ホウ素原子、亜鉛原子、及びリン原子の含有量>
JPI−5S−38−2003に準拠して測定した。
<硫酸灰分>
JIS K2272に準拠して測定した。
<SSI(せん断安定性指数)>
ASTM D6278に準拠して測定した。
<質量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)>
ゲル浸透クロマトグラフ装置(アジレント社製、「1260型HPLC」)を用いて、下記の条件下で測定し、標準ポリスチレン換算にて測定した値を用いた。
(測定条件)
・カラム:「Shodex LF404」を2本、順次連結したもの
・カラム温度:35℃
・展開溶媒:クロロホルム
・流速:0.3mL/min
(1)ピン/ブロックとして、次のものを準備した。
・VCコートピン:炭素鋼S50Cのピン表面を炭化バナジウムでコートしたもの
・CrNコートピン:炭素鋼S50Cのピン表面を窒素クロムでコートしたもの
・ブロック:炭素鋼S50Cで作製されたブロック
(2)摩耗試験
ファレックス試験機を用い、後述する実施例1〜11及び比較例1〜3では、ピンとしてVCコートピンを、また、後述する実施例12〜22及び比較例4〜6では、ピンとしてCrNコートピンを用いて、ASTM D2670に準拠して次の試験を行った。
ファレックス試験機に、ピンとブロックとをセットし、試験容器内に、評価対象の潤滑油組成物100mLを導入し、回転数1,420r/min、油温80℃、荷重2,000Nに設定して60分間運転し、ピン及びブロック摩耗量(mg)の測定及び試験前後におけるピンの変色を目視で確認した。なお、表中の摩耗量はピン及びブロックの摩耗量の合計値を示した。
また、試験時間終了直後に測定された潤滑油組成物の温度を、「ファレックス試験終了直後の油温」とした。当該油温が高いほど、摩擦による摺動部材の温度上昇が大きい。
下記の表1〜4に示す組成で、基油に下記表1〜4に示す各成分を配合して、基油及びこれら各成分を含有する各実施例及び各比較例の潤滑油組成物を調製した。また、前記評価方法に従って、各実施例及び各比較例の潤滑油組成物を評価した。得られた結果を下記表1〜4に示す。
<基油>
・潤滑油基油:水素化精製基油、40℃動粘度18.2mm2/s、100℃動粘度4.15mm2/s、粘度指数134、硫黄含有量0質量ppm、NOACK蒸発量13.3質量%、n−d−M環分析;%CA0.2、%CP89.4
<(A)成分:ジアルキルジチオリン酸亜鉛>
・ZnDTP:一般式(I)中のR1〜R4が、第2級プロピル基である化合物と、第2級ヘキシル基である化合物との混合物(亜鉛原子の含有量=7.85質量%、リン原子の含有量=7.2質量%、硫黄原子の含有量=14.4質量%)
<(B)成分:金属系清浄剤>
・カルシウム系(Ca系)清浄剤:過塩基性カルシウムサリシレート〔塩基価(過塩素酸法)350mgKOH/g、カルシウム含有量12.5質量%、硫黄含有量0.14質量%〕
・マグネシウム系(Mg系)清浄剤:過塩基性マグネシウムスルホネート〔塩基価(過塩素酸法)397mgKOH/g、マグネシウム含有量9.5質量%、硫黄含有量2.5質量%〕
・ナトリウム系(Na系)清浄剤:過塩基性ナトリウムスルホネート〔塩基価(過塩素酸法)448mgKOH/g、ナトリウム含有量19.5質量%、硫黄含有量1.2質量%〕
<(C)成分:モリブデン(Mo)系摩擦調整剤>
・有機モリブデン化合物:「サクラルーブ(登録商標) 515」(商品名、株式会社ADEKA製)、R11〜R14それぞれの炭素数が8又は13であり、X11〜X14が酸素原子である一般式(c11−2)で示される二核モリブデンジチオカルバメート、モリブデン含有量10.0質量%、硫黄含有量11.5質量%
<粘度指数向上剤>
・PMA:ポリアルキル(メタ)アクリレート、重量平均分子量(Mw)=40万、SSI=31.8、樹脂分10質量%
<無灰系分散剤>
・ポリブテニルコハク酸モノイミドホウ素化物:ポリブテニル基の数平均分子量(Mn)1,000、窒素含有量1.23質量%、ホウ素含有量1.30質量%
・ポリブテニルコハク酸ビスイミド:ポリブテニル基の数平均分子量(Mn)1,300、窒素含有量0.99質量%
<無灰系摩擦調整剤>
・グリセリンモノオレアート
<酸化防止剤>
・「IRGANOX(登録商標)L135」〔商品名、BASF社製、ベンゼンプロパン酸,3,5−ビス(1,1−ジメチル−エチル)−4−ヒドロキシ−,C7−C9側鎖アルキルエステル〕
<その他の添加剤>
・金属不活性化剤、流動点降下剤、消泡剤
前記表1及び表3の結果から明らかなように、実施例1〜22の潤滑油組成物は、摩擦による摺動部材の温度上昇を低減し、かつコーティング被膜を有する摺動部材及び該摺動部材に接触する摺動部材の摩耗を低減できていることが確認できた。
更に、実施例6〜9及び実施例17〜20の潤滑油組成物は、(C)成分であるモリブデン系摩擦調整剤を含有することによって、摩擦による摺動部材の温度上昇を抑制する効果が更に優れることが確認できた。また、質量比〔(Mo)/(BM)〕の値が特定の範囲を満たす実施例6〜8及び実施例17〜19の潤滑油組成物は、当該温度上昇抑制効果が更に優れており、ファレックス試験に用いたピンの変色が発生しなかった。
一方で、比較例1〜6の潤滑油組成物では、摩擦による摺動部材の温度上昇が大きく、また、コーティング被膜を有する摺動部材及び該摺動部材に接触する摺動部材の摩耗量が多くなる結果となった。
そのため、コーティング被膜を有する摺動部材に対する潤滑油組成物として好適であり、当該部材を用いる内燃機関用の潤滑油組成物としてより好適である。
Claims (6)
- コーティング被膜を有する摺動部材用潤滑油組成物であり、
基油と、
(A)ジアルキルジチオリン酸亜鉛と、
(B)金属系清浄剤とを含有し、
硫黄原子の含有量(S)が、潤滑油組成物全量基準で2,500質量ppm以下であり、かつ潤滑油組成物中の硫黄原子含有量(S)と、(B)成分由来の金属原子含有量(BM)との質量比〔(S)/(BM)〕が、0.07以上、2.90以下である、潤滑油組成物であって、
前記コーティング被膜が、窒化クロム被膜、炭化クロム被膜、及び炭化バナジウム被膜からなる群より選ばれる少なくとも1種である、潤滑油組成物。 - 更に、(C)モリブデン系摩擦調整剤を含有し、
(C)成分由来のモリブデン原子含有量(Mo)と、(B)成分由来の金属原子含有量(BM)との質量比〔(Mo)/(BM)〕が、0.05以上、1.00以下である、請求項1に記載の潤滑油組成物。 - 前記(B)成分の金属原子が、カルシウム、マグネシウム及びナトリウムからなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1又は2に記載の潤滑油組成物。
- 前記(B)成分由来の金属原子含有量(BM)が、潤滑油組成物全量基準で800質量ppm以上、4,500質量ppm以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 前記摺動部材が、エンジン部材である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 前記エンジン部材が、ピストンリング、シリンダライナー、タイミングチェーン、カム、軸受、ギヤ、タペット、ロッカーアーム及びエンジンベアリングからなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項5に記載の潤滑油組成物。
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