JP7274277B2 - 潤滑油組成物 - Google Patents
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Description
これらの潤滑油組成物には、湿式クラッチの摩擦制御や金属同士の摩耗を抑制し得る耐摩耗性や、電動モーターの絶縁性の面で長期に渡って信頼性を維持するために、電気絶縁性が求められる。
つまり、従来の潤滑油組成物に比べて、各種装置の潤滑により好適に使用し得る潤滑油組成物が求められている。
[1]基油(A)、中性リン系化合物(B)、酸性リン系化合物(C)、硫黄系化合物(D)、並びに、金属スルホネート、金属サリシレート、及び金属フェネートから選ばれる金属塩(E)を含有する潤滑油組成物であって、
酸性リン系化合物(C)のリン原子換算での含有量が、前記潤滑油組成物の全量基準で、10~180質量ppmであり、
硫黄系化合物(D)の硫黄原子換算での含有量が、前記潤滑油組成物の全量基準で、10~1000質量ppmであり、
金属塩(E)の金属原子換算での含有量が、前記潤滑油組成物の全量基準で、5~180質量ppmである、
潤滑油組成物。
[2]上記[1]に記載の潤滑油組成物を製造する方法であって、
基油(A)に、中性リン系化合物(B)、酸性リン系化合物(C)、硫黄系化合物(D)、並びに、金属スルホネート、金属サリシレート、及び金属フェネートから選ばれる金属塩(E)を配合する工程を有する、
潤滑油組成物の製造方法。
[3]上記[1]に記載の潤滑油組成物を用いた、装置。
[4]上記[1]に記載の潤滑油組成物を、油圧装置、定置変速装置、自動車変速装置、又は、モーターもしくはバッテリーの冷却装置に用いる、使用。
本発明の潤滑油組成物は、基油(A)、中性リン系化合物(B)、酸性リン系化合物(C)、硫黄系化合物(D)、並びに、金属スルホネート、金属サリシレート、及び金属フェネートから選ばれる金属塩(E)を含有する。
また、本発明の一態様の潤滑油組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、上記成分(B)~(E)以外の潤滑油用添加剤をさらに含有してもよい。
以下、本発明の一態様の潤滑油組成物に含まれる各成分の詳細について説明する。
本発明の一態様で用いる基油(A)としては、鉱油及び合成油から選ばれる1種以上が挙げられる。
鉱油としては、例えば、パラフィン系原油、中間基系原油、ナフテン系原油等の原油を常圧蒸留して得られる常圧残油;これらの常圧残油を減圧蒸留して得られる留出油;当該留出油を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、及び水素化精製等の精製処理を一つ以上施して得られる精製油;天然ガスからフィッシャー・トロプシュ法等により製造されるワックス(GTLワックス(Gas To Liquids WAX))を異性化することで得られる鉱油(GTL)等が挙げられる。
なお、本発明の一態様において、基油(A)として、2種以上の基油を組み合わせた混合油を用いる場合、当該混合油の動粘度及び粘度指数が上記範囲であることが好ましい。
また、本明細書において、動粘度及び粘度指数は、JIS K2283:2000に準拠して測定及び算出した値を意味する。
本発明の潤滑油組成物は、金属間の耐摩耗性の向上の観点から、中性リン系化合物(B)を含有する。
中性リン系化合物(B)は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、本明細書において、リン原子の含有量は、JPI-5S-38-92に準拠して測定した値を意味する。
これらのアルキル基は、直鎖アルキル基であってもよく、分岐鎖アルキル基であってもよい。
なお、R11~R13として選択し得る、「炭素数1~4のアルキル基で置換されたアリール基」としては、上述のアリール基の環形成炭素原子と結合している水素原子の少なくとも一つが、炭素数1~4のアルキル基(メチル基、エチル基、上述のプロピル基、上述のブチル基)によって置換された基が挙げられる。
本発明の潤滑油組成物は、酸性リン系化合物(C)を含有する。酸性リン系化合物(C)は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
そして、本発明の潤滑油組成物において、酸性リン系化合物(C)のリン原子換算での含有量が、当該潤滑油組成物の全量(100質量%)基準で、10~180質量ppmである。
当該含有量が10質量ppm未満であると、金属間の耐摩耗性が劣る潤滑油組成物となる。また、当該含有量が180質量ppm超であると、電気抵抗性が劣る潤滑油組成物となる。
当該アルケニル基としては、例えば、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ヘキサデセニル基、オクタデセニル基等が挙げられる。
なお、アルキル基及びアルケニル基は、直鎖であってもよく、分岐鎖であってもよい。
当該アリールアルキル基としては、炭素数1~6(好ましくは1~3)のアルキル基に、1以上の上述のアリール基が置換した基が挙げられる。
R3は、それぞれ独立に、炭素数6~18のアルキル基、炭素数6~18のアルケニル基、炭素数6~18のアリール基、炭素数7~18のアリールアルキル基、又は炭素数6~18のヒドロキシアルキル基であり、金属間の耐摩耗性及び電気絶縁性をバランス良く向上させた潤滑油組成物とする観点から、炭素数6~18のアルキル基が好ましい。
なお、R3が複数存在する場合、複数のR3は、同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。
また、炭素数6~18のヒドロキシアルキル基としては、上述の前記一般式(c-1)又は(c-2)中のR1及びR2して選択し得るアルキル基が有する水素原子がヒドロキシ基に置換された基が挙げられ、具体的には、ヒドロキシヘキシル基、ヒドロキシオクチル基、ヒドロキシドデシル基、ヒドロキシトリデシル基等が挙げられる。
成分(C)中のアミン塩(C3)の含有割合としては、潤滑油組成物に含まれる成分(C)の全量(100質量%)基準で、好ましくは50~100質量%、より好ましくは60~100質量%、更に好ましくは70~100質量%、より更に好ましくは80~100質量%である。
本発明の潤滑油組成物は、硫黄系化合物(D)を含有する。硫黄系化合物(D)は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
そして、本発明の潤滑油組成物において、硫黄系化合物(D)の硫黄原子換算での含有量が、当該潤滑油組成物の全量(100質量%)基準で、10~1000質量ppmである。
当該含有量が10質量ppm未満、もしくは、1000質量ppm超であると、金属間の耐摩耗性が劣る潤滑油組成物となる。また、金属塩(E)を含有することによる銅溶出の抑制効果が十分に発現し難くなってしまう傾向にもある。
なお、本明細書において、硫黄原子の含有量は、JIS K2541-6:2013に準拠して測定した値を意味する。
これらの中でも、金属間の耐摩耗性をより向上させ、銅溶出の抑制効果が十分に発現され易い潤滑油組成物とする観点から、下記一般式(d-1)で表される化合物(D1)を含むことが好ましい。
x1及びx2は、それぞれ独立に、1~3の整数である。
Ra及びRbとして選択し得る、炭化水素基としては、例えば、炭素数1~30のアルキル基、炭素数2~30のアルケニル基、炭素数6~30のアリール基、炭素数7~30のアルキルアリール基、炭素数7~30のアリールアルキル基等が挙げられるが、金属間の耐摩耗性をより向上させ、銅溶出の抑制効果が十分に発現され易い潤滑油組成物とする観点から、炭素数1~30のアルキル基が好ましい。
当該アルケニル基としては、例えば、ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、及び、上述の前記一般式(c-1)又は(c-2)中のR1及びR2して選択し得るアルケニル基と同じものが挙げられる。
なお、アルキル基及びアルケニル基は、直鎖であってもよく、分岐鎖であってもよい。
本発明の潤滑油組成物は、金属スルホネート、金属サリシレート、及び金属フェネートから選ばれる金属塩(E)を含有する。なお、金属塩(E)は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明者は、所定量の硫黄系化合物(D)を含有する潤滑油組成物において、さらに上述の金属塩(E)を含有することで、金属間の耐摩耗性及び電気絶縁性を良好のまま維持しつつも、更に銅溶出の抑制効果を向上させた潤滑油組成物となり得ることを見出した。銅溶出の抑制効果が高い潤滑油組成物は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車用ユニットのモーターコイルに使われる銅線へのダメージを抑制し得るため、このような用途に好適であるという利点がある。
当該含有量が5質量ppm未満であると、銅溶出量の抑制効果が劣る潤滑油組成物となる。また、当該含有量が180質量ppm超であると、金属間の耐摩耗性や電気絶縁性の低下が見られ、これらが劣る潤滑油組成物となる。
なお、本明細書において、金属原子の含有量は、JPI-5S-38-92に準拠して測定した値を意味する。
上記一般式(e-3)中、M’は、アルカリ土類金属であり、カルシウム、マグネシウム、又はバリウムが好ましく、カルシウムがより好ましい。yは、0以上の整数であり、好ましくは0~3の整数である。
上記一般式(e-1)~(e-3)中、pはMの価数であり、1又は2である。Rは、水素原子又は炭素数1~18の炭化水素基である。
Rとして選択し得る炭化水素基としては、例えば、炭素数1~18のアルキル基、炭素数1~18のアルケニル基、環形成炭素数3~18のシクロアルキル基、環形成炭素数6~18のアリール基、炭素数7~18のアルキルアリール基、炭素数7~18のアリールアルキル基等が挙げられる。
成分(E)中の金属スルホネートの含有割合としては、潤滑油組成物に含まれる成分(E)の全量(100質量%)基準で、好ましくは50~100質量%、より好ましくは60~100質量%、更に好ましくは70~100質量%、より更に好ましくは80~100質量%である。
ただし、本発明の一態様の潤滑油組成物において、銅溶出の抑制効果をより向上させた潤滑油組成物とする観点から、金属塩(E)が、塩基価が100mgKOH/g以上の過塩基性金属塩(E1)を含むことが好ましい。
過塩基性金属塩(E1)の塩基価としては、100mgKOH/g以上であるが、好ましくは150~500mgKOH/g、より好ましくは200~400mgKOH/gである。
なお、本明細書において、「塩基価」とは、JIS K2501「石油製品および潤滑油-中和価試験方法」の7.に準拠して測定される過塩素酸法による塩基価を意味する。
本発明の一態様の潤滑油組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、更に成分(B)~(E)以外の潤滑油用添加剤を含有してもよい。
このような潤滑油用添加剤としては、例えば、流動点降下剤、粘度指数向上剤、酸化防止剤、無灰系分散剤、消泡剤、腐食防止剤、金属不活性化剤、帯電防止剤等が挙げられる。
これらの潤滑油用添加剤は、それぞれ、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の一態様の潤滑油組成物の製造方法としては、特に制限はないが、生産性の観点から、基油(A)に、中性リン系化合物(B)、酸性リン系化合物(C)、硫黄系化合物(D)、並びに、金属スルホネート、金属サリシレート、及び金属フェネートから選ばれる金属塩(E)を配合する工程を有する、方法であることが好ましい。
ここで、成分(B)、(C)、(D)及び(E)の配合量は、リン原子、硫黄原子、及び金属原子の含有量が上述の範囲となるように適宜調製される。
本発明の一態様の潤滑油組成物の40℃における動粘度としては、好ましくは6.0~18.0mm2/s、より好ましくは6.5~15.0mm2/s、更に好ましくは7.0~13.0mm2/s、より更に好ましくは7.5~11.5mm2/sである。
なお、劣化後の銅溶出量は、PI-5S-38-92に準拠して測定した値である。
本発明の好適な一態様の潤滑油組成物は、金属間の耐摩耗性、電気絶縁性、及び銅溶出の抑制効果といった特性に優れている。
そのため、本発明の一態様の潤滑油組成物は、上記特性を発揮し得る各種装置に適用することができ、例えば、油圧装置、定置変速装置、自動車変速装置、又は、モーターもしくはバッテリーの冷却装置に好適に使用し得る。
[1]上述の本発明の一態様の潤滑油組成物を用いた、装置。好ましくは、前記装置が、油圧装置、定置変速装置、自動車変速装置、又は、モーターもしくはバッテリーの冷却装置である。
[2]上述の本発明の一態様の潤滑油組成物を、油圧装置、定置変速装置、自動車変速装置、又は、モーターもしくはバッテリーの冷却装置に用いる、使用。
JIS K2283:2000に準拠して測定及び算出した。
(2)リン原子、カルシウム原子の含有量
JPI-5S-38-92に準拠して測定した。
(3)硫黄原子の含有量
JIS K2541-6:2013に準拠して測定した。
(4)塩基価(過塩素酸法)
JIS K2501:2003に準拠して測定した。
表1~3に示す種類及び配合量にて、基油、リン系化合物、硫黄系化合物、金属塩、及びその他の添加剤を混合し、40℃動粘度を10mm2/sとした潤滑油組成物をそれぞれ調製した。
なお、当該潤滑油組成物の調製に使用した、各成分の詳細は以下のとおりである。
・基油(a-i):グループIIに分類されるパラフィン系鉱油、40℃動粘度=9.4mm2/s、粘度指数=108。
<リン系化合物>
・中性リン系化合物(b-i):トリクレジルホスフェート、リン原子含有量=8.3質量%。
・酸性リン系化合物(c-i):前記一般式(c-11)で表される酸性リン酸エステルのアミン塩(当該アミン塩を構成するアミンは、前記一般式(c-3)中、q=1、R3=炭素数6~18のアルキル基である化合物である)、リン原子含有量=2.5質量%。
・酸性リン系化合物(c-ii):前記一般式(c-11)で表される酸性リン酸エステル、リン原子含有量=6.3質量%。
・酸性リン系化合物(c-iii):前記一般式(c-22)で表される酸性亜リン酸エステル、リン原子含有量=5.3質量%。
・酸性リン系化合物(c-iv):前記一般式(c-21)で表される酸性亜リン酸エステル、リン原子含有量=1.3質量%。
<硫黄系化合物>
・チアジアゾール:前記一般式(d-1)で表される化合物、硫黄原子含有量=35質量%。
<金属塩>
・過塩基性Caスルホネート:前記一般式(e-1)で表される化合物(式中、Mはカルシウム原子)、塩基価(過塩素酸法)=300mgKOH/g、Ca原子含有量=12質量%。
・中性Caスルホネート:前記一般式(e-1)で表される化合物(式中、Mはカルシウム原子)、塩基価(過塩素酸法)=30mgKOH/g、Ca原子含有量=2.7質量%。
<その他の添加剤>
・流動点降下剤
・添加剤パッケージ:フェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、消泡剤、腐食防止剤及び無灰系分散剤からなる混合物。
(1)体積抵抗率
JIS C2101に準拠して、測定温度80℃、印加電圧250V、測定時間1分間の試験条件において、試料油の体積抵抗率を測定した。当該体積抵抗率の値が高いほど、絶縁性に優れた潤滑油組成物であるといえる。
(2)シェル四球摩耗試験による摩耗痕径
ASTM D4172に準拠して、試験温度80℃、荷重392N、回転数1800rpm、試験時間30分間の試験条件における摩耗痕径(単位:mm)を測定した。当該磨耗痕径の値が小さいほど、金属間の耐摩耗性に優れた潤滑油組成物であるといえる。
(3)ISOT試験後の銅溶出量
JIS K2514に準拠するISOT試験を、温度165.5℃で、144時間行い、触媒として銅片を用いて、試料油を劣化させた。劣化後の試料油に対して、JPI-5S-38-92に準拠して、銅溶出量(単位:質量ppm)を測定した。当該銅溶出量の値が少ないほど、銅溶出抑制効果の高い潤滑油組成物であるといえる。
一方で、比較例1~7で調製した潤滑油組成物は、絶縁性、耐摩耗性、及び銅溶出の抑制効果のいずれかが劣る結果となった。
Claims (12)
- 基油(A)、中性リン系化合物(B)、酸性リン系化合物(C)、硫黄系化合物(D)、並びに、金属スルホネート、金属サリシレート、及び金属フェネートから選ばれる金属塩(E)を含有する潤滑油組成物であって、
中性リン系化合物(B)が、芳香族中性リン酸エステル、脂肪族中性リン酸エステル、芳香族中性亜リン酸エステル、及び脂肪族中性亜リン酸エステルから選ばれる1種以上を含み、
酸性リン酸化合物(C)が、下記一般式(c-1)で表される化合物(C1)、下記一般式(c-2)で表される化合物(C2)、並びに、化合物(C1)又は(C2)のアミン塩(C3)から選ばれる1種以上を含み、
硫黄系化合物(D)が、下記一般式(d-1)で表される化合物(D1)、チアジアゾール系化合物、ポリサルファイド系化合物、チオカーバメート系化合物、硫化油脂系化合物、及び硫化オレフィン系化合物から選ばれる1種以上(ただし、成分(E)に該当する化合物は除く)を含み、
酸性リン系化合物(C)のリン原子換算での含有量が、前記潤滑油組成物の全量基準で、10~180質量ppmであり、
硫黄系化合物(D)の硫黄原子換算での含有量が、前記潤滑油組成物の全量基準で、10~1000質量ppmであり、
金属塩(E)の金属原子換算での含有量が、前記潤滑油組成物の全量基準で、5~180質量ppmである、
潤滑油組成物。 - 中性リン系化合物(B)のリン原子換算での含有量が、前記潤滑油組成物の全量基準で、50~2000質量ppmである、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 金属塩(E)が、塩基価が100mgKOH/g以上の過塩基性金属塩(E1)を含む、請求項1又は2に記載の潤滑油組成物。
- 硫黄系化合物(D)の硫黄原子換算での含有量と、金属塩(E)の金属原子換算での含有量との比[(D)/(E)]が、質量比で、3.0~20.0である、請求項1~3のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
- 前記潤滑油組成物の40℃における動粘度が、6.0~18.0mm2/sである、請求項1~4のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
- JIS C2101に準拠し、測定温度80℃、印加電圧250Vの条件下で測定した、前記潤滑油組成物の体積抵抗率が、5.0×107Ωm以上である、請求項1~5のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
- 前記潤滑油組成物を用いて、ASTM D4172に準拠し、回転数1800rpm、試験温度80℃、荷重392N、試験時間30分の条件下でのシェル四球摩耗試験での摩擦痕径が0.70mm以下である、請求項1~6のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
- 前記潤滑油組成物を用いて、JIS K2514の準拠した、試験温度165.5℃、試験時間144時間、触媒として銅片を用いたISOT試験を行った際、試験後の劣化油の銅溶出量が、30質量ppm未満である、請求項1~7のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載の潤滑油組成物を製造する方法であって、
基油(A)に、中性リン系化合物(B)、酸性リン系化合物(C)、硫黄系化合物(D)、並びに、金属スルホネート、金属サリシレート、及び金属フェネートから選ばれる金属塩(E)を配合する工程を有する、
潤滑油組成物の製造方法。 - 請求項1~8のいずれか一項に記載の潤滑油組成物を用いた、装置。
- 前記装置が、油圧装置、定置変速装置、自動車変速装置、又は、モーターもしくはバッテリーの冷却装置である、請求項10に記載の装置。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載の潤滑油組成物を、油圧装置、定置変速装置、自動車変速装置、又は、モーターもしくはバッテリーの冷却装置に用いる、使用。
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