JP7245851B2 - 潤滑油組成物 - Google Patents
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Description
トラクターは、油圧ポンプ部、変速装置部、パワー・テイク・オフ(PTO)クラッチ部、差動歯車装置部、湿式ブレーキ部等の金属同士の接触箇所を多く備えているのにも関わらず、これら接触箇所に対して、1種類の農業機械用潤滑油が使用されている場合が多い。
このため、農業機械用潤滑油には摩擦特性、耐摩耗性、酸化安定性、さび止め性、有機材料適合性等の多機能の役割が要求されている。これらの性能を確保し、さらに性能を高める為に、現在のところ、選定された基油に種々の添加剤を配合し農業機械用潤滑油組成物として、例えば、特開昭59-25890号公報及び特開平3-20396号公報に記載された潤滑油組成物が開示されている。また、機能液のブレーキ能力とクラッチ能力を改善する方法に用いられる機能液として、例えば、特開2004-59930号公報に記載された機能液が開示されている。
また、トラクターの高出力化に伴い、ギヤ部等における負荷が増しているため、このような農業機械用潤滑油は、より一層高い極圧性能を有することが望まれている。
特に、農業機械は水田での使用の際、又は、機械の洗浄等によって、オイルタンクに水が混入し易く、水の混入により潤滑油中にエマルジョンが生成されると、フィルターの目詰まりが生じる。このような観点から、例えば、特開2009-144098号公報及び特開2010-121063号公報には、潤滑油組成物において、金属型清浄剤、摩耗防止剤の配合量を最適化することにより、エマルジョンの生成の抑制の向上を行うことが開示されている。
しかしながら、摩耗防止、及び、エマルジョンの生成の抑制を目的として、潤滑油組成物中に酸性リン酸エステルアミン塩が配合されると、潤滑油組成物中のジアルキルジチオリン酸亜鉛との相乗効果が得られにくく、特開2009-144098号公報、特開2010-121063号公報及び特開2014-19735号公報に記載の農業機械用潤滑油組成物において、極圧性能を維持しつつ、高いエマルジョンの抑制が得られにくいので潤滑油組成物の更なる開発が求められている。
<1> 鉱物油系潤滑油、合成油系潤滑油及びこれらの混合油からなる群より選ばれる少なくとも1種の基油と、
下記一般式(1)で表されるジアルキルジチオリン酸亜鉛Xと、
下記一般式(2)で表される酸性リン酸エステルアミン塩Yと、を含有し、
上記Xの含有量PXは、組成物全質量に対するリン濃度換算で0.06質量%~0.08質量%であり、上記Yの含有量PYは、組成物全質量に対するリン濃度換算で0.015質量%~0.025質量%である、潤滑油組成物。
<3> 上記R5及びR6における炭化水素基は、アルキル基、アリール基、アルケニル基、アルキルアリール基及びアリールアルキル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の炭化水素基である、<1>又は<2>に記載の潤滑油組成物。
<4> 農業機械用潤滑油である、<1>~<3>のいずれか1つに記載の潤滑油組成物。
なお、本明細書中、数値範囲を表す「~」は、その上限及び下限としてそれぞれ記載されている数値を含む範囲を表す。また、「~」で表される数値範囲において上限値のみ単位が記載されている場合は、下限値も同じ単位であることを意味する。
本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。 また、本明細書に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本明細書において組成物中の各成分の含有率又は含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
本明細書において、好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本明細書において、「極圧性」とは、金属部材同士を潤滑油組成物を介して摺動させた場合に、摺動面の焼付を防止する性質を意味する。
本開示に係る潤滑油組成物は、鉱物油系潤滑油、合成油系潤滑油及びこれらの混合油からなる群より選ばれる少なくとも1種の基油と、
下記一般式(1)で表されるジアルキルジチオリン酸亜鉛Xと、
下記一般式(2)で表される酸性リン酸エステルアミン塩Yと、を含有し、
上記Xの含有量PXは、組成物全質量に対するリン濃度換算で0.06質量%~0.08質量%であり、上記Yの含有量PYは、組成物全質量に対するリン濃度換算で0.015質量%~0.025質量%である。
本開示の潤滑油組成物は、特定の基油と、特定構造を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛Xと、特定構造を有する酸性リン酸エステルアミン塩Yと、を含み、リン濃度換算でのPX及びPYの含有量が、それぞれ特定の範囲内であり、PX及びPYを特定の割合で含有することにより、極圧性を維持しつつ、水混入後のエマルジョンの生成を抑制し、かつ、フィルターろ過性に優れる。
この理由は、明らかではないが、以下のように推測される。但し、下記の推測は、本開示の潤滑油組成物を限定的に解釈するものではなく、一例として説明するものである。
よって、ジアルキルジチオリン酸亜鉛Xの含有量と酸性リン酸エステルアミン塩Yの含有量とを所定範囲にすることで、極圧性の維持しつつ、エマルジョンの生成を抑制し、かつ、フィルターろ過性に優れると考えられる。
以下、本開示の潤滑油組成物の各成分の詳細について説明する。
本開示に係る潤滑油組成物は、鉱物油系潤滑油、合成油系潤滑油及びこれらの混合油からなる群より選ばれる少なくとも1種の基油を含有する。
基油は1種を単独であってもよく、又は2種以上を組み合わせて含んでもいてもよい。
潤滑油基油としては、特に制限は無く、様々な製造方法により得られた潤滑油が使用できる。
鉱物油系潤滑油としては、例えば、水素化精製油、触媒異性化油等に溶剤脱蝋又は水素化脱蝋等の処理を施した、高度に精製されたパラフィン系鉱油などが好ましく使用することができる。
特に、水素化分解工程又は異性化工程によって得られる高粘度指数の基油が好適な基油として挙げられる。
なお、上記基油は、本開示に係る効果が得られる範囲において、リン酸エステル及び、シリコーン油を更に含有してもよい。
上記基油の動粘度は、後述の潤滑油組成物の動粘度と同様の方法により求めることができる。
本開示に係る潤滑油組成物は、下記一般式(1)で表されるジアルキルジチオリン酸亜鉛Xを含有する。
第1級アルキル基の炭素数が10~20であると、潤滑油組成物中に水が混入した後、更に、潤滑油組成物が高温環境下に晒された場合であっても、潤滑油組成物中でのエマルジョンの生成を抑制し、かつ、熱安定性にも優れる傾向がある。
ジアルキルジチオリン酸亜鉛Xの含有量PXが、組成物全質量に対するリン濃度換算で0.06質量%~0.08質量%であることにより、極圧性を維持しつつ、水混入後のエマルジョンの生成を抑制し、かつ、フィルターろ過性に優れる。
また、ジアルキルジチオリン酸亜鉛Xは1種を単独であってもよく、又は2種以上を組み合わせて含んでもいてもよい。
なお、ジアルキルジチオリン酸亜鉛Xが、2種以上のジアルキルジチオリン酸亜鉛Xを含む場合、ジアルキルジチオリン酸亜鉛Xの含有量PXは、総含有量を意味する。
本開示に係る潤滑油組成物は、下記一般式(2)で表される酸性リン酸エステルアミン塩Yを含有する。
また、炭素数3~30の炭化水素基は、ハロゲン原子を含む炭化水素基であってもよい。
これらの中でも、Rにおける炭素数3~30の炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基であることが好ましく、炭素数6~20の脂肪族炭化水素基であることがより好ましく、炭素数12~14の脂肪族炭化水素基であることが更に好ましく、炭素数12~14の分岐状の脂肪族炭化水素基であることが特に好ましい。
これらの中でも、ジ-2-エチルヘキシルアシッドホスフェートアミン塩及びジイソデシルアシッドホスフェートアミン塩が好ましい。
酸性リン酸エステルアミン塩Yの含有量PYが、組成物全質量に対してリン濃度換算で0.015質量%~0.025質量%であると、摩耗防止性と酸化防止とを十分に確保し、かつ、エマルジョン生成の抑制に優れる。
また、酸性リン酸エステルアミン塩Yは1種を単独であってもよく、又は2種以上を組み合わせて含んでもいてもよい。
なお、酸性リン酸エステルアミン塩Yが、2種以上の酸性リン酸エステルアミン塩Yを含む場合、酸性リン酸エステルアミン塩Yの含有量PYは、総含有量を意味する。
2.5≦PX/PY≦5.0 式(A)
上記観点から、組成物全質量に対するYのリン濃度換算での含有量(PY)に対する、Xの組成物全質量に対するリン濃度換算での含有量(PX)の比(PX/PY)は、好ましくは3.0~6.0であり、より好ましくは3.2~5.5であり、更に好ましくは2.5~5.0である。
本開示に係る潤滑油組成物は、金属型清浄剤を更に含有していてもよい。潤滑油組成物が金属型清浄剤を含むと、湿式クラッチの摩擦特性を確保することが可能となる。
金属型清浄剤としては、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等のアルカリ土類金属塩が挙げられる。
金属型清浄剤は、1種単独で用いてもよく、又は、2種以上を併用してもよい。
エマルジョン生成の抑制と湿式クラッチに求められる摩擦特性とを両立する観点から、金属型清浄剤としては、アルカリ土類金属スルホネートを好適に使用することができる。
金属型清浄剤の含有量は、アルカリ土類金属の量として、組成物全質量基準で0.05質量%~0.50質量%であり、好ましくは0.15質量%~0.45質量%である。
金属型清浄剤の含有量が、アルカリ土類金属の量として、組成物全質量基準で上記範囲であると、良好な摩擦特性が得られ、かつエマルジョン生成の抑制に優れる。
本開示に係る潤滑油組成物は、粘度指数向上剤を含んでいてもよい。
粘度指数向上剤としては特に制限はなく、ポリアルキル(メタ)アクリレート、オレフィンコポリマー、ポリイソブチレン、ポリアルキルスチレン、スチレン-ブタジエン水素化共重合体、スチレン-イソプレン水素化共重合体、スチレン-無水マレイン酸エステル共重合体及び、それらに分散基を含有する化合物等の公知の各種粘度指数向上剤が挙げられる。
これらの中でも、低温で良好な粘度特性の観点から、潤滑油組成物は、粘度指数向上剤としてポリアルキル(メタ)アクリレートを好適に使用できる。
更に本開示に係る潤滑油組成物は、本開示に係る効果が得られる範囲において、上記の成分の他に必要に応じて公知の添加剤、例えば、ジアルキルジチオリン酸亜鉛X及び酸性リン酸エステルアミン塩Y以外の摩擦調整剤、摩耗防止剤、油性剤、極圧剤、錆止め剤、無灰型分散剤、酸化防止剤、流動点降下剤、消泡剤、着色剤、農機用作動油パッケージ添加剤、又は、これらの添加剤を少なくとも1種を含有する各種潤滑油用パッケージ添加剤などを添加することができる。
られる。
潤滑油組成物の100℃での動粘度及び粘度指数が上記範囲を満たすと、潤滑性を保持し、かつ、低温始動性にも優れた潤滑油組成物を得ることができる。
実施例及び比較例では、基油と各成分の添加剤を表1又は表2に記載の配合量で調製して潤滑油組成物を得た。
得られた潤滑油組成物をそれぞれ用いて下記の評価を行った。結果を表1及び表2に示す。
なお、実施例及び比較例において、潤滑油組成物の調製に用いた基油及び添加剤各成分は以下の通りであり、得られた潤滑油組成物の性能は下記の方法で求めた。
下記の基油1と基油2とを潤滑油組成物の温度100℃における動粘度が8.0mm2/s~8.5mm2/sとなるように混合した混合油。
・基油1:100℃の動粘度が3.1mm2/sで、粘度指数が102の水素化精製鉱油(鉱物油系潤滑油)
・基油2:100℃の動粘度が5.8mm2/sで、粘度指数が109の水素化精製鉱油(鉱物油系潤滑油)
・式(1)におけるアルキル基(R1、R2、R3及びR4)がいずれも第1級アルキル基であり、かつ、アルキル基の炭素数が12のもの。リン濃度:6.1質量%
(3)ジアルキルジチオリン酸亜鉛X2
・式(1)におけるアルキル基(R1、R2、R3及びR4)がいずれも第1級アルキル基であり、かつ、アルキル基の炭素数が8のもの。リン濃度:7.4質量%
・式(2)におけるアルキル基(R5及びR6)は、炭素数が8、若しくは、炭素数10、又は、炭素数8及び10が組み合わされたものであり、炭素数12又は炭素数14の分岐状のアルキルアミン塩。リン濃度:8.2質量%
パッケージ添加剤とは、下記添加剤の混合物である。
・金属型清浄剤(過塩基化されたカルシウムスルホネート)
・摩擦調整剤
・シリコ-ン系消泡剤
また、パッケージ添加剤の主要元素量は次の通りである。
カルシウム:7.3質量%、硫黄:1.4質量%、窒素:0.035質量%、
シリコーン:80質量ppm
・粘度指数向上剤A;ポリアルキルメタクリレート(重量平均分子量(Mw);14万)
・粘度指数向上剤B;ポリアルキルメタクリレート(重量平均分子量(Mw);44万)
-フィルターろ過性-
(1)水分離性試験
SAE Paper972788に記載の方法のフィルタビリティー評価で示される水混合法を実施した。具体的には、潤滑油組成物99mLに対し水1mLを加え、10分間、攪拌した後、遠心管に移し変えて、10℃で168時間静置し、試験サンプルとした。静置後に生成したエマルジョン量(mL)を目視で測定した。
さらに、上記静置後のサンプルを1分間、遠心管を上下に攪拌し、孔径10μmのフィルタ(ミリポア社製)を用いて、320mmHg(42663.04Pa)の減圧度にてフィルターろ過を行い、試験サンプルのろ過時間(秒)を測定した。
生成したエマルジョン量が2.0mL以下であれば、水混入後のエマルジョン生成の抑制に優れていると判断した。さらに、50mLをろ過するのにかかる時間が300秒以下である場合、フィルターの閉塞が抑制されて、フィルタビリティー性能(フィルターろ過性)に優れていると判断した。
なお、50mLのろ過時間が300秒を超える場合、最終のろ過時間が計測できない程、フィルターが閉塞される場合があり、この場合を「ろ過不能」とした。
(2)曾田四球試験
JIS K 2519(1995)に記載の方法に準拠して、実施例及び比較例の潤滑油組成物の回転数200rpm(revolutions per minute)における荷重を測定することにより、極圧性(耐荷重性)を評価した。
本試験では、1分毎に0.049MPaづつ荷重を増やしていき、試験用鋼球間の摺動面におけるスティックスリップが生じた荷重(焼付き荷重)を測定し、得られた焼付き荷重から0.049MPa引いた値を合格限界荷重(耐荷重)とし、この操作を3回繰り返した。
得られた焼付き荷重と合格限界荷重との差が0.049MPaを超えない合格限界荷重について、平均値を求めた。更に、合格限界荷重の値は、JIS Z 8401(1999)の規定によって、0.05MPa単位に丸めた。合格限界荷重が1.00MPa以上であれば、極圧性に優れると判断した。
ASTM D2783に記載の方法に準拠して、回転数1800rpmにおける融着荷重(WL)を測定して、極圧性を評価した。
融着荷重は1570N以上であれば、極圧性に優れると判断した。
表2に示すとおり、PX/PYが2.5未満である比較例6及び9並びにPX/PYが5.0を超える比較例3及び比較例10は、実施例の潤滑油組成物と比べて極圧性に劣っていた。
また、潤滑油組成物においてPX/PYが所定の範囲内である場合であっても、ジアルキルジチオリン酸亜鉛Xの組成物全質量に対するリン濃度換算で0.08質量%以上含有している比較例8では、実施例の潤滑油組成物と比べて生成したエマルジョン量が多くフィルターろ過性能が劣っており、かつ、極圧性も劣っていた。
比較例11の潤滑油組成物は、ジアルキルジチオリン酸亜鉛X2が上記一般式(1)におけるR1、R2、R3及びR4で表されるアルキル基の炭素数が8であるので、実施例の潤滑油組成物に比べて極圧性に劣っていた。
Claims (1)
- 水素化精製鉱油である鉱物油系潤滑油より選ばれる少なくとも1種の基油と、
下記一般式(1)で表されるジアルキルジチオリン酸亜鉛Xと、
下記一般式(2)で表される酸性リン酸エステルアミン塩Yと、を含有し、
前記Xの含有量PXは、組成物全質量に対するリン濃度換算で0.06質量%~0.08質量%であり、前記Yの含有量PYは、組成物全質量に対するリン濃度換算で0.015質量%~0.025質量%であり、
前記含有量P X 及び前記含有量P Y は、式A:2.5≦P X /P Y ≦5.0の関係を満たし、
農業機械用潤滑油である、
潤滑油組成物。
[一般式(1)中、R1、R2、R3及びR4は、いずれもが炭素数12の第1級アルキル基を表す。]
[一般式(2)中、R 5及びR6は、それぞれ独立に、炭素数8又は炭素数10のアルキル基を表し、Rは炭素数12又は14の分岐状アルキル基を表す。]
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