JP7383009B2 - 潤滑油組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、潤滑油組成物に関し、詳細には、ハイブリッド自動車または電気自動車のパワートレイン用の潤滑油組成物、特に、電動パワートレインのモーター冷却油または減速機油用の潤滑油組成物に関する。
ハイブリッド自動車や電気自動車は、その動力の一部または全部を車載の電動モーターや発電機から供給する。省燃費性に優れるこれらの自動車は、化石燃料の使用を抑制し、CO削減に寄与するため急速に普及してきており、今後ますます普及すると予測されている。
近年、ハイブリッド自動車や電気自動車においては、電動パワートレインのモーターから効率よく熱を放出することが発電効率向上に繋がるため、冷却油で電動モーターを冷却する方式が広く採用されている。その冷却油としては、主に既存のオートマチックトランスミッションフルード(ATF)、連続可変トランスミッションフルード(CVTF)といった潤滑油組成物が使用されている。また、減速機油としてもオートマチックトランスミッションフルードや手動変速機油(MTF)が潤滑油組成物として使用されている。しかし、これらの潤滑油組成物に配合されている各種添加剤は、湿式クラッチの摩擦制御や金属同士の摩耗を抑制する特性(金属間の耐摩耗性)、金属同士の焼付きを抑制する特性(金属間の耐焼付き性)を向上させる一方、電気絶縁性(比誘電率)を大きく悪化させるという欠点もある。そのため、これらの潤滑油組成物を電動パワートレインに使用すると、電気絶縁性が十分でないために絶縁破壊を引き起こし、走行不良となる懸念がある。したがって、ハイブリッド自動車や電気自動車のパワートレイン用潤滑油組成物としては、金属間の耐摩耗性、耐焼付き性に優れることが要求されるだけでなく、電動モーターの電気絶縁性の面で信頼性を担保するために、電気絶縁性に優れることが要求されている。
例えば、特許文献1には、金属間の耐摩耗性を改善するために、基油に、(A)油溶性モリブデン化合物をモリブデン量として0.03~0.1質量%、(B)酸化防止剤を0.01~2質量%、(C)金属系清浄剤を金属量として0.01~2質量%、(D)ホウ素含有無灰分散剤をホウ素量として0.005~0.05質量%、および(E)リン系極圧剤をリン量として0.01~0.1質量%、(F)トリアゾール誘導体を0.01~0.2質量%含有させた変速機油組成物が提案されている。
特開2009-029968号公報
しかし、特許文献1に記載の変速機油組成物は、電気絶縁性については何ら検討されていないことから、ハイブリッド自動車や電気自動車のパワートレイン用潤滑油組成物として用いるには改善の余地があった。
本発明は、電気絶縁性、耐焼付き性、および耐摩耗性をバランスよく備えることが可能な潤滑油組成物を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、潤滑油組成物において、(B)アルカリ土類金属系清浄剤を配合してアルカリ土類金属量を調節し、(C)特定の構造のトリアゾール系化合物を特定の含有量で配合し、(D)硫黄含有ヘテロ環エーテル化合物およびスルフィド化合物から選択される少なくとも1種の硫黄含有化合物を配合して硫黄量を調節し、(E)無灰分散剤を特定の含有量で配合することにより、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
[1] (A)潤滑油基油と、
(B)アルカリ土類金属系清浄剤を、潤滑油組成物全量基準でアルカリ土類金属量として10質量ppm以上1000質量ppm以下と、
(C)下記一般式(1)または(2)で表されるトリアゾール系化合物を潤滑油組成物全量基準で0.005質量%以上0.90質量%以下と、
Figure 0007383009000001
(式中、Rは水素原子またはメチル基であり、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1以上18以下の直鎖状または分岐状の炭化水素である。)
Figure 0007383009000002
(式中、Rは水素原子またはメチル基であり、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1以上18以下の直鎖状または分岐状の炭化水素である。)
(D)硫黄含有ヘテロ環エーテル化合物およびスルフィド化合物から選択される少なくとも1種の硫黄含有化合物を、潤滑油組成物全量基準で硫黄量として10質量ppm以上2000質量ppm以下と、
(E)無灰分散剤を、潤滑油組成物全量基準で0.010質量%以上4.0質量%以下と、
を含んでなる、潤滑油組成物。
[2] 前記(B)アルカリ土類金属系清浄剤の含有量が、潤滑油組成物全量基準でアルカリ土類金属量として80質量ppm以上300質量ppm以下である、[1]に記載の潤滑油組成物。
[3] 前記(B)アルカリ土類金属系清浄剤が、アルカリ土類金属スルホネートである、[1]または[2]に記載の潤滑油組成物。
[4] 前記(B)アルカリ土類金属系清浄剤の全塩基価が、100mgKOH/g以上500mgKOH/g以下である、[1]~[3]のいずれかに記載の潤滑油組成物。
[5] 前記(C)トリアゾール系化合物の含有量が、潤滑油組成物全量基準で0.03質量%以上0.20質量%以下である、[1]~[4]のいずれかに記載の潤滑油組成物。
[6] 前記(D)硫黄含有化合物の含有量が、潤滑油組成物全量基準で硫黄量として300質量ppm以上2000質量ppm以下である、[1]~[5]のいずれかに記載の潤滑油組成物。
[7] 前記(D)硫黄含有ヘテロ環エーテル化合物がスルホラン系化合物である、[1]~[6]のいずれかに記載の潤滑油組成物。
[8] 前記(D)スルフィド化合物が下記一般式(15)で表される、[1]~[6]のいずれかに記載の潤滑油組成物。
27-S-R28 (15)
(式中、R27およびR28は、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の炭素原子数2~20の炭化水素基であって、R27およびR28の少なくとも1つが、置換基としてヒドロキシ基および/またはカルボキシ基を有する。)
[9] 前記(E)無灰分散剤の含有量が、潤滑油組成物全量基準で0.30質量%以上2.5質量%以下である、[1]~[8]のいずれかに記載の潤滑油組成物。
[10] 前記(E)無灰分散剤が、アルケニルコハク酸イミドまたはその誘導体である、[1]~[9]のいずれかに記載の潤滑油組成物。
[11] 前記(E)無灰分散剤が、アルケニルコハク酸イミドのホウ酸変性化合物を含有する、[1]~[10]のいずれかに記載の潤滑油組成物。
[12] 前記(A)潤滑油基油にエステル系基油が含有されている場合、該エステル系基油の含有量が、前記(A)潤滑油基中全量基準で10質量%以下である、[1]~[11]のいずれかに記載の潤滑油組成物。
[13] (F)リン系化合物を潤滑油組成物全量基準でリン元素量として100~1500質量ppmさらに含む、[1]~[12]のいずれかに記載の潤滑油組成物。
[14] 前記(F)リン系化合物が亜リン酸エステルである、[13]に記載の潤滑油組成物。
[15] 前記(F)リン系化合物がジアルキルジチオリン酸亜鉛である、[13]に記載の潤滑油組成物。
[16] ハイブリッド自動車または電気自動車のパワートレインに用いられる、[1]~[15]のいずれかに記載の潤滑油組成物。
[17] 前記パワートレインのモーター冷却油または減速機油として用いられる、[16]に記載の潤滑油組成物。
[18] [1]~[15]のいずれかに記載の潤滑油組成物を用いて、ハイブリッド自動車または電気自動車のパワートレインを潤滑する方法。
本発明による潤滑油組成物は、電気絶縁性、耐摩耗性および耐焼付き性をバランスよく向上させることができる。このような潤滑油組成物は、これらの性能が要求されるハイブリッド自動車または電気自動車のパワートレイン用途、特に、電動パワートレインのモーター冷却油または減速機油用途として好適に用いることができる。
[潤滑油組成物]
本発明による潤滑油組成物は、少なくとも、(A)潤滑油基油と、(B)アルカリ土類金属系清浄剤と、(C)トリアゾール系化合物と、(D)硫黄含有化合物と、(E)無灰分散剤とを含んでなり、さらに、(F)リン系化合物、および(G)酸化防止剤等を含んでもよい。本発明による潤滑油組成物は、ハイブリッド自動車または電気自動車のパワートレイン、特にパワートレインのモーター冷却油または減速機油に好適に用いることができるものである。以下、本発明による潤滑油組成物を構成する各成分について詳述する。
[(A)潤滑油基油]
潤滑油基油は、特に限定されるものではなく、例えば、原油を常圧蒸留および/または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から選ばれる1種または2種以上の組み合わせにより精製したパラフィン系基油、およびノルマルパラフィン系基油、イソパラフィン系基油、ならびにこれらの混合物等が挙げられる。
潤滑油基油の好ましい例としては、以下に示す基油(1)~(8)を原料とし、この原料油および/またはこの原料油から回収された潤滑油留分を、所定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基油を挙げることができる。
(1)パラフィン系原油および/または混合系原油の常圧蒸留による留出油
(2)パラフィン系原油および/または混合系原油の常圧蒸留残渣油の減圧蒸留による留出油(WVGO)
(3)潤滑油脱ろう工程により得られるワックス(スラックワックス等)および/またはガストゥリキッド(GTL)プロセス等により得られる合成ワックス(フィッシャートロプシュワックス、GTLワックス等)
(4)基油(1)~(3)から選ばれる1種または2種以上の混合油および/または当該混合油のマイルドハイドロクラッキング処理油
(5)基油(1)~(4)から選ばれる2種以上の混合油
(6)基油(1)、(2)、(3)、(4)または(5)の脱れき油(DAO)
(7)基油(6)のマイルドハイドロクラッキング処理油(MHC)
(8)基油(1)~(7)から選ばれる2種以上の混合油。
なお、上記所定の精製方法としては、水素化分解、水素化仕上げなどの水素化精製;フルフラール溶剤抽出などの溶剤精製;溶剤脱ろうや接触脱ろうなどの脱ろう;酸性白土や活性白土などによる白土精製;硫酸洗浄、苛性ソーダ洗浄などの薬品(酸またはアルカリ)洗浄などが好ましい。本発明では、これらの精製方法のうちの1種を単独で行ってもよく、2種以上を組み合わせて行ってもよい。また、2種以上の精製方法を組み合わせる場合、その順序は特に制限されず、適宜選定することができる。
さらに、潤滑油基油としては、上記基油(1)~(8)から選ばれる基油または当該基油から回収された潤滑油留分について所定の処理を行うことにより得られる下記基油(9)または(10)が特に好ましい。
(9)上記基油(1)~(8)から選ばれる基油または当該基油から回収された潤滑油留分を水素化分解し、その生成物またはその生成物から蒸留等により回収される潤滑油留分について溶剤脱ろうや接触脱ろうなどの脱ろう処理を行い、または当該脱ろう処理をした後に蒸留することによって得られる水素化分解基油
(10)上記基油(1)~(8)から選ばれる基油または当該基油から回収された潤滑油留分を水素化異性化し、その生成物またはその生成物から蒸留等により回収される潤滑油留分について溶剤脱ろうや接触脱ろうなどの脱ろう処理を行い、または、当該脱ろう処理をしたあとに蒸留することによって得られる水素化異性化基油。脱ろう工程としては接触脱ろう工程を経て製造された基油が好ましい。
また、上記(9)または(10)の潤滑油基油を得るに際して、必要に応じて溶剤精製処理および/または水素化仕上げ処理工程を適当な段階でさらに行ってもよい。
また、上記水素化分解・水素化異性化に使用される触媒は特に制限されないが、分解活性を有する複合酸化物(例えば、シリカアルミナ、アルミナボリア、シリカジルコニアなど)または当該複合酸化物の1種類以上を組み合わせてバインダーで結着させたものを担体とし、水素化能を有する金属(例えば周期律表第VIa族の金属や第VIII族の金属などの1種類以上)を担持させた水素化分解触媒、あるいはゼオライト(例えばZSM-5、ゼオライトベータ、SAPO-11など)を含む担体に第VIII族の金属のうち少なくとも1種類以上を含む水素化能を有する金属を担持させた水素化異性化触媒が好ましく使用される。水素化分解触媒および水素化異性化触媒は、積層または混合などにより組み合わせて用いてもよい。
水素化分解・水素化異性化の際の反応条件は特に制限されないが、水素分圧0.1~20MPa、平均反応温度150~450℃、LHSV0.1~3.0hr-1、水素/油比50~20,000scf/bとすることが好ましい。
潤滑油基油の100℃における動粘度は、好ましくは1.7mm/s以上8.0mm/s以下であり、より好ましくは2.2mm/s以上7.0mm/s以下であり、さらに好ましくは3.0mm/s以上6.0mm/s以下である。潤滑油基油の100℃における動粘度が上記数値範囲内であれば、十分な省燃費性が得られ、また、潤滑箇所での油膜形成が良好に行われて潤滑性に優れる。なお、本明細書において「100℃における動粘度」とは、JIS K 2283-2010に準拠して測定された100℃での動粘度を意味する。
潤滑油基油の40℃における動粘度は、好ましくは5.0mm/s以上40mm/s以下であり、より好ましくは7.0mm/s以上35mm/s以下であり、さらに好ましくは10mm/s以上30mm/s以下である。潤滑油基油の40℃における動粘度が上記数値範囲内であれば、十分な省燃費性が得られ、また、潤滑箇所での油膜形成が良好に行われて潤滑性に優れる。なお、本明細書において「40℃における動粘度」とは、JIS K 2283-2010に準拠して測定された40℃での動粘度を意味する。
潤滑油基油の粘度指数は、好ましくは100以上であり、より好ましくは110以上であり、120以上であってもよい。粘度指数が上記数値範囲内であれば、潤滑油組成物の粘度-温度特性および熱・酸化安定性、揮発防止性が良好となり、摩擦係数を低下させ、また、耐摩耗性をさらに向上させることができる。なお、本明細書において「粘度指数」とは、JIS K 2283-2010に準拠して測定された粘度指数を意味する。
潤滑油基油の15℃における密度(ρ15)は、好ましくは0.860以下であり、より好ましくは0.850以下であり、さらに好ましくは0.840以下である。なお、本明細書において15℃における「密度」とは、JIS K 2249-1995に準拠して測定された15℃での密度を意味する。
潤滑油基油の流動点は、好ましくは-10℃以下であり、より好ましくは-12.5℃以下であり、さらに好ましくは-15℃以下である。流動点が上記数値範囲内であれば、潤滑油組成物全体の低温流動性を向上させることができる。なお、本明細書において「流動点」とは、JIS K 2269-1987に準拠して測定された流動点を意味する。
潤滑油基油における硫黄分の含有量は、その原料の硫黄分の含有量に依存する。例えば、フィッシャートロプシュ反応等により得られる合成ワックス成分のように実質的に硫黄を含まない原料を用いる場合には、実質的に硫黄を含まない潤滑油基油を得ることができる。また、潤滑油基油の精製過程で得られるスラックワックスや精ろう過程で得られるマイクロワックス等の硫黄を含む原料を用いる場合には、得られる潤滑油基油中の硫黄分は通常100質量ppm以上となる。潤滑油基油においては、熱・酸化安定性の向上および低硫黄化の点から、硫黄分の含有量は好ましくは100質量ppm以下であり、より好ましくは50質量ppm以下であり、さらに好ましくは10質量ppm以下である。なお、本明細書において「潤滑油基油における硫黄分の含有量」とは、JIS K 2541-2003に準拠して測定された値を意味する。
潤滑油基油における飽和分の含有量は、潤滑油基油全量を基準として、好ましくは90質量%以上であり、好ましくは95質量%以上、より好ましくは99質量%以上である。飽和分の含有量が上記条件を満たすことにより、粘度-温度特性および熱・酸化安定性を向上させることができ、また、当該潤滑油基油に添加剤が配合された場合には、当該添加剤を潤滑油基油中に十分に安定的に溶解保持しつつ、当該添加剤の機能をより高水準で発現させることができる。さらに、潤滑油基油自体の摩擦特性を改善することができ、その結果、摩擦低減効果の向上、ひいては省燃費性の向上を達成することができる。なお、本明細書において、飽和分の含有量とは、ASTM D 2007-93に準拠して測定された値を意味する。
潤滑油基油における上記飽和分に占める環状飽和分の割合は、好ましくは3質量%以上であり、より好ましくは5質量%以上である。また、好ましくは40質量%以下であり、好ましくは35質量%以下であり、好ましくは30質量%以下であり、より好ましくは25質量%以下であり、さらに好ましくは21質量%以下である。潤滑油基油における飽和分に占める環状飽和分の割合が上記条件を満たすことにより、粘度-温度特性および熱・酸化安定性を向上させることができ、また、当該潤滑油基油に添加剤が配合された場合には、当該添加剤を潤滑油基油中に十分に安定的に溶解保持しつつ、当該添加剤の機能をより高水準で発現させることができる。なお、本明細書において、潤滑油基油における飽和分に占める環状飽和分の含有量とは、以下の条件に基づいて測定された値を意味する。
[試験条件]
試験装置:日本電子製 JMS-MS700V
試料導入法:ガラスリザーバー
分解能:500
試験法:ASTM D2786-91準拠
ただし、ASTM D2786-91 8章に替えて、以下の条件を満たすようにキャリブレーションを行い、測定条件を決定する。
Σ67/Σ71=0.20~0.22
Σ69/Σ71=0.14~0.16
H127/H226=0.80~0.85
(ここで、Σ67、Σ69、Σ71はそれぞれASTM D2786に記載の定義に基づき、H127およびH226はm/z=127および226におけるそれぞれのピーク強度を意味する)
またイオン源への導入量は、n-ヘキサデカンの検出ピークのうち最も強度の大きいm/z=57のピークが飽和しない程度に設定する。
なお、前記の装置および/または試料導入法を用いた測定を実施できない事情がある場合には、同様の結果が得られ、かつASTM E137に準拠する限り類似の装置を使用することができる。なお、その際の試験条件は前項に記載の内容に準拠するものとする。
潤滑油基油における芳香族分は、潤滑油基油全量を基準として、好ましくは10質量%以下であり、より好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは4質量%以下、さらにより好ましくは3質量%以下、最も好ましくは2質量%以下であり、0質量%であってもよい。芳香族分の含有量が上記数値範囲内であれば、粘度-温度特性、熱・酸化安定性および摩擦特性、さらには揮発防止性および低温粘度特性が良好となる。
なお、本明細書において芳香族分とは、ASTM D 2007-93に準拠して測定された値を意味する。芳香族分には、通常、アルキルベンゼン、アルキルナフタレンの他、アントラセン、フェナントレンおよびこれらのアルキル化物、さらにはベンゼン環が四環以上縮環した化合物、ピリジン類、キノリン類、フェノール類、ナフトール類等のヘテロ原子を有する芳香族化合物などが含まれる。
潤滑油基油として、API基油分類のグループII基油、グループIII基油、グループIV基油、もしくはグループV基油、またはそれらの混合基油を好ましく用いることができる。APIグループII基油は、硫黄分が0.03質量%以下、飽和分が90質量%以上、且つ粘度指数が80以上120未満の鉱油系基油である。APIグループIII基油は、硫黄分が0.03質量%以下、飽和分が90質量%以上、且つ粘度指数が120以上の鉱油系基油である。APIグループIV基油はポリα-オレフィン基油である。APIグループV基油は前記グループI~グループIVのいずれにも属さない基油であり、エステル系基油が例として挙げられる。
潤滑油基油としては、合成系基油を用いてもよい。合成系基油としては、ポリα-オレフィンおよびその水素化物、イソブテンオリゴマーおよびその水素化物、イソパラフィン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、モノエステル(ブチルステアレート、オクチルラウレート、2-エチルヘキシルオレート等)、ジエステル(ジトリデシルグルタレート、ジ-2-エチルヘキシルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジ-2-エチルヘキシルセバケート等)、ポリオールエステル(トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、ペンタエリスリトール2-エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールペラルゴネート等)、ポリオキシアルキレングリコール、ジアルキルジフェニルエーテル、ポリフェニルエーテル、並びにこれらの混合物等が挙げられ、中でも、ポリα-オレフィンが好ましい。ポリα-オレフィンとしては、典型的には、炭素数2~32、好ましくは炭素数6~16のα-オレフィンのオリゴマーまたはコオリゴマー(1-オクテンオリゴマー、デセンオリゴマー、エチレン-プロピレンコオリゴマー等)およびそれらの水素化生成物が挙げられる。
ポリα-オレフィンの製法は特に制限されないが、例えば、三塩化アルミニウムまたは三フッ化ホウ素と、水、アルコール(エタノール、プロパノール、ブタノール等)、カルボン酸またはエステルとの錯体を含む触媒のような重合触媒の存在下、α-オレフィンを重合する方法が挙げられる。
潤滑油基油にエステル系基油が含有されている場合、該エステル系基油の含有量は、潤滑油基中全量基準で好ましくは10質量%以下であり、より好ましくは5質量%以下であり、さらに好ましくは1質量%以下であり、さらにより好ましくは0質量%である。潤滑油基油中のエステル系基油の含有量が上記数値範囲内であれば、比誘電率をさらに下げることができる。
潤滑油基油は、潤滑油基油全体として、単一の基油成分からなってもよく、複数の基油成分を含んでもよい。
潤滑油組成物における潤滑油基油の含有量は、潤滑油組成物全量基準で通常70質量%以上であり、好ましくは75質量%以上であり、より好ましくは80質量%以上であり、また通常98質量%以下である。
[(B)アルカリ土類金属系清浄剤]
アルカリ土類金属系清浄剤としては、例えば、フェネート系清浄剤、スルホネート系清浄剤、サリシレート系清浄剤を挙げることができる。また、これらの清浄剤は単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。なお本明細書において、「アルカリ土類金属」にはマグネシウムも包含されるものとする。
フェネート系清浄剤としては、以下の一般式(3)で示される構造を有する化合物のアルカリ土類金属塩の過塩基性塩を好ましく例示できる。アルカリ土類金属としては、例えば、カルシウム、マグネシウム、バリウム等が挙げられ、これらの中でもカルシウムまたはマグネシウムが好ましい。
Figure 0007383009000003
一般式(3)中、Rは直鎖もしくは分岐鎖、飽和もしくは不飽和のアルキル基またはアルケニル基を表し、mは重合度であり、Aはスルフィド(-S-)基またはメチレン(-CH-)基を表し、xは1~3の整数を表す。なお、Rは2種以上の異なる基の組み合わせであってもよい。一般式(3)におけるRの炭素数は、6以上21以下であり、好ましくは9以上18以下であり、より好ましくは9以上15以下である。Rの炭素数が上記数値範囲内であることにより、溶解性や耐熱性を高めることができる。また、一般式(3)における重合度mは、1以上10以下の整数であり、好ましくは1以上4以下である。重合度mが上記数値範囲内であることにより、耐熱性を高めることができる。
スルホネート系清浄剤としては、アルキル芳香族化合物をスルホン化することによって得られるアルキル芳香族スルホン酸のアルカリ土類金属塩またはその塩基性塩もしくは過塩基性塩、即ち以下の一般式(4)で示される構造を有する化合物の塩基性塩もしくは過塩基性塩を好ましく例示できる。アルカリ土類金属としては、例えば、カルシウム、マグネシウム、バリウム等が挙げられ、これらの中でもカルシウムまたはマグネシウムが好ましい。
Figure 0007383009000004
上記一般式(4)中、Rはそれぞれ独立に炭素数23~102のアルキル基またはアルケニル基を表し、Mはアルカリ土類金属を表す。アルキル芳香族化合物の重量平均分子量は好ましくは400以上1500以下であり、より好ましくは700以上1300以下である。
アルキル芳香族スルホン酸としては、例えば、いわゆる石油スルホン酸や合成スルホン酸が挙げられる。石油スルホン酸としては、鉱油の潤滑油留分のアルキル芳香族化合物をスルホン化したものや、ホワイトオイル製造時に副生する、いわゆるマホガニー酸等が挙げられる。また、合成スルホン酸の一例としては、洗剤の原料となるアルキルベンゼン製造プラントにおける副生成物を回収すること、もしくは、ベンゼンをポリオレフィンでアルキル化することにより得られる、直鎖状または分枝状のアルキル基を有するアルキルベンゼンをスルホン化したものを挙げることができる。合成スルホン酸の他の一例としては、ジノニルナフタレン等のアルキルナフタレンをスルホン化したものを挙げることができる。また、これらアルキル芳香族化合物をスルホン化する際のスルホン化剤としては、特に制限はなく、例えば発煙硫酸や無水硫酸を用いることができる。
サリシレート系清浄剤としては、アルカリ土類金属サリシレートまたはその塩基性塩もしくは過塩基性塩を好ましく例示できる。アルカリ土類金属サリシレートとしては、以下の一般式(5)で表される化合物を好ましく例示できる。アルカリ土類金属としては、例えば、カルシウム、マグネシウム、バリウム等が挙げられ、これらの中でもカルシウムまたはマグネシウムが好ましい。
Figure 0007383009000005
上記一般式(5)中、Rはそれぞれ独立に炭素数14以上30以下のアルキル基またはアルケニル基を表し、Mはアルカリ土類金属を表す。
アルカリ土類金属サリシレートの製造方法は特に制限されるものではなく、公知のモノアルキルサリシレートの製造方法等を用いることができる。例えば、フェノールを出発原料として、オレフィンを用いてアルキレーションし、次いで炭酸ガス等でカルボキシレーションして得たモノアルキルサリチル酸、あるいは、サリチル酸を出発原料として、当量の上記オレフィンを用いてアルキレーションして得られたモノアルキルサリチル酸等に、アルカリ土類金属の酸化物や水酸化物等のアルカリ土類金属の塩基を反応させること、または、これらのモノアルキルサリチル酸等を一旦ナトリウム塩やカリウム塩等のアルカリ金属塩としてからアルカリ土類金属塩と金属交換させること等により、アルカリ土類金属サリシレートを得ることができる。
アルカリ土類金属系清浄剤は、アルカリ土類金属の炭酸塩で過塩基化されていてもよく、アルカリ土類金属のホウ酸塩で過塩基化されていてもよい。
アルカリ土類金属の炭酸塩で過塩基化されたアルカリ土類金属系清浄剤を得る方法は特に限定されるものではないが、例えば、炭酸ガスの存在下で、アルカリ土類金属系清浄剤(アルカリ土類金属フェネート、アルカリ土類金属スルホネート、アルカリ土類金属サリシレート等)の中性塩をアルカリ土類金属の塩基(アルカリ土類金属の水酸化物、酸化物等)と反応させることにより得ることができる。
アルカリ土類金属のホウ酸塩で過塩基化されたアルカリ土類金属系清浄剤を得る方法は特に限定されるものではないが、ホウ酸もしくは無水ホウ酸またはホウ酸塩の存在下で、アルカリ土類金属系清浄剤(アルカリ土類金属フェネート、アルカリ土類金属スルホネート、アルカリ土類金属サリシレート等)の中性塩をアルカリ土類金属の塩基(アルカリ土類金属の水酸化物、酸化物等)と反応させることにより得ることができる。
アルカリ土類金属系清浄剤としては、アルカリ土類金属フェネート、アルカリ土類金属スルホネート、アルカリ土類金属サリシレート、またはこれらの組み合わせを用いることができ、アルカリ土類金属スルホネートを用いることが好ましい。
アルカリ土類金属系清浄剤の全塩基価は、特に限定されず、0であっても良いが、好ましくは10mgKOH/g以上500mgKOH/g以下であり、より好ましくは50mgKOH/g以上500mgKOH/g以下であり、さらに好ましくは100mgKOH/g以上500mgKOH/g以下である。アルカリ土類金属系清浄剤の全塩基価が上記数値範囲内であれば、潤滑油に必要な酸中和性を保つことができ、耐摩耗性および耐焼付き性をさらに向上させることができる。なお、2種以上のアルカリ土類金属系清浄剤を混合して使用する場合は、混合して得られた塩基価が前記範囲内となることが好ましい。なお、全塩基価は、ASTM D2896により測定される値である。
潤滑油組成物におけるアルカリ土類金属系清浄剤の含有量は、潤滑油組成物全量基準で、アルカリ土類金属量として10質量ppm以上1000質量ppm以下であり、好ましくは20質量ppm以上700質量ppm以下であり、より好ましくは50質量ppm以上500質量ppm以下であり、さらに好ましくは80質量ppm以上300質量ppm以下である。アルカリ土類金属系清浄剤の含有量が上記下限値以上であれば、耐摩耗性および耐焼付き性を向上させることができる。また、アルカリ土類金属系清浄剤の含有量が上記上限値以下であれば、電気絶縁性を向上させることができる。なお、本明細書において、「アルカリ土類金属量」とは、JPI-5S-38-2003に準拠して誘導結合プラズマ発光分光分析法(強度比法)により測定される値を意味する。
[(C)トリアゾール系化合物]
トリアゾール系化合物は、下記一般式(1)または(2)で表される。
Figure 0007383009000006
一般式(1)中、Rは水素原子またはメチル基であり、好ましくはメチル基である。
およびRは、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1以上18以下の直鎖状または分岐状の炭化水素であり、好ましくは水素原子または炭素数1以上12以下の直鎖状または分岐状の炭化水素である。RとRの炭素数の合計は0以上36以下であり、好ましくは0以上24であり、より好ましくは8以上24以下である。
Figure 0007383009000007
一般式(2)中、Rは水素原子またはメチル基であり、好ましくは水素原子である。
およびRは、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1以上18以下の直鎖状または分岐状の炭化水素であり、好ましくは水素原子または炭素数1以上12以下の直鎖状または分岐状の炭化水素である。RとRの炭素数の合計は0以上36以下であり、好ましくは0以上24であり、より好ましくは8以上24以下である。
潤滑油組成物におけるトリアゾール系化合物の含有量は、潤滑油組成物全量基準で、0.005質量%以上0.90質量%以下であり、好ましくは0.01質量%以上0.50質量%以下であり、より好ましくは0.02質量%以上0.40質量%以下であり、さらに好ましくは0.03質量%以上0.20質量%以下である。トリアゾール系化合物の含有量が上記下限値以上であることにより、耐摩耗性を向上させることができる。また、トリアゾール系化合物の含有量が上記上限値以下であることにより、電気絶縁性および耐焼付き性を向上させることができる。
[(D)硫黄含有化合物]
硫黄含有化合物は、潤滑油組成物の硫黄量を調節するために添加され、硫黄含有ヘテロ環エーテル化合物およびスルフィド化合物から選択される少なくとも1種が用いられる。硫黄含有化合物1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
硫黄含有ヘテロ環エーテル化合物としては、例えば、以下の一般式(6)で示される構造を有するエーテルスルホラン化合物を好ましく例示できる。
Figure 0007383009000008
上記一般式(6)において、R10は、炭素数1以上20以下のアルキル基であり、好ましくは炭素数8以上16以下のアルキル基である。
スルフィド化合物としては、例えば、以下の一般式(15)で示される構造を有するスルフィド化合物を好ましく例示できる。
27-S-R28 (15)
上記一般式(15)において、R27およびR28は、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の炭素原子数2~20の炭化水素基であって、R27およびR28の少なくとも1つが、置換基としてヒドロキシ基および/またはカルボキシ基を有する。電気絶縁性、耐焼付き性、および耐摩耗性をバランスよく備える観点から、R27およびR28の一方が、置換基としてヒドロキシ基を有し、他方が非置換の炭化水素基を有することが好ましい。
27およびR28の炭化水素基としては、例えば、炭素数2~20のアルキル基を挙げることができる。炭化水素基が非置換の場合、炭素数6~20のアルキル基等が好ましく、炭素数8~18のアルキル基がより好ましい。また、置換基としてヒドロキシ基および/またはカルボキシ基を有する場合、炭化水素基は、炭素数2~6のアルキル基が好ましく、炭素数2~4のアルキル基がより好ましい。
潤滑油組成物における硫黄含有化合物の含有量は、潤滑油組成物全量基準で、硫黄量として10質量ppm以上2000質量ppm以下であり、好ましくは100質量ppm以上2000質量ppm以下であり、より好ましくは300質量ppm以上2000質量ppm以下である。硫黄含有化合物が2種以上含まれる場合には、その合計含有量が上記数値範囲内である。硫黄含有化合物の含有量が上記下限値以上であることにより、耐焼付き性を向上させることができる。また、硫黄含有化合物の含有量が上記上限値以下であることにより、電気絶縁性を向上させることができる。また、本明細書において、「潤滑油組成物における硫黄量」とは、JPI-5S-38-2003に準拠して誘導結合プラズマ発光分光分析法(強度比法)により測定される値を意味する。
[(E)無灰分散剤]
無灰分散剤(以下、「(E)成分」ということがある。)は、特に限定されず、例えば、以下の(E-1)~(E-3)から選ばれる1種以上の化合物を用いることができる。
(E-1)アルキル基もしくはアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するコハク酸イミドまたはその誘導体(以下において「成分(E-1)」ということがある。)、
(E-2)アルキル基もしく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またはその誘導体(以下において「成分(E-2)」ということがある。)、
(E-3)アルキル基もしく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またはその誘導体(以下において「成分(E-3)」ということがある。)。
(E)成分としては、成分(E-1)を特に好ましく用いることができる。
成分(E-1)のうち、アルキル基もしくはアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するコハク酸イミドとしては、下記一般式(7)または一般式(8)で表される化合物を例示できる。
Figure 0007383009000009
Figure 0007383009000010
一般式(7)中、R11はアルキル基またはアルケニル基を示し、hは1以上5以下、好ましくは2以上4以下の整数を示す。R11の炭素数は好ましくは60以上であり、また好ましくは350以下である。
一般式(8)中、R12およびR13は、それぞれ独立にアルキル基またはアルケニル基を示し、異なる基の組み合わせであってもよい。R12およびR13は特に好ましくはポリブテニル基である。また、iは0以上4以下、好ましくは1以上3以下の整数を示す。R12およびR13の炭素数は好ましくは60以上であり、また好ましくは350以下である。
一般式(7)、一般式(8)におけるR11~R13の炭素数が上記下限値以上であることにより、潤滑油基油に対する良好な溶解性を得ることができる。一方、R11~R13の炭素数が上記上限値以下であることにより、潤滑油組成物の低温流動性を高めることができる。
一般式(7)および一般式(8)におけるアルキル基またはアルケニル基(R11~R13)は直鎖状でも分枝状でもよく、好ましくは、例えば、プロピレン、1-ブテン、イソブテン等のオレフィンのオリゴマーや、エチレンとプロピレンとのコオリゴマーから誘導される分枝状アルキル基や分枝状アルケニル基を挙げることができる。なかでも慣用的にポリイソブチレンと呼ばれるイソブテンのオリゴマーから誘導される分枝状アルキル基またはアルケニル基や、ポリブテニル基が最も好ましい。
一般式(7)および一般式(8)におけるアルキル基またはアルケニル基(R11~R13)の数平均分子量は、好ましくは800以上~3500以下である。
アルキル基またはアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するコハク酸イミドには、ポリアミン鎖の一方の末端のみに無水コハク酸が付加した、一般式(7)で表される、いわゆるモノタイプのコハク酸イミドと、ポリアミン鎖の両末端に無水コハク酸が付加した、一般式(8)で表される、いわゆるビスタイプのコハク酸イミドとが包含される。本発明の潤滑油組成物には、モノタイプのコハク酸イミドおよびビスタイプのコハク酸イミドのいずれが含まれていてもよく、それらの両方が混合物として含まれていてもよい。
アルキル基またはアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するコハク酸イミドの製法は、特に制限されるものではなく、例えば、炭素数40以上400以下のアルキル基またはアルケニル基を有する化合物を無水マレイン酸と100~200℃で反応させて得たアルキルコハク酸またはアルケニルコハク酸を、ポリアミンと反応させることにより得ることができる。ここで、ポリアミンとしては、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、およびペンタエチレンヘキサミンを例示できる。
成分(E-2)のうち、アルキル基また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としては、下記一般式(9)で表される化合物を例示できる。
Figure 0007383009000011
一般式(9)中、R14は炭素数40以上400以下のアルキル基またはアルケニル基を表し、jは1以上5以下、好ましくは2以上4以下の整数を表す。R14の炭素数は好ましくは60以上であり、また好ましくは350以下である。
成分(E-2)の製法は特に制限されるものではない。例えば、プロピレンオリゴマー、ポリブテン、またはエチレン-α-オレフィン共重合体等のポリオレフィンを、フェノールと反応させてアルキルフェノールとした後、これにホルムアルデヒドと、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等のポリアミンとをマンニッヒ反応により反応させる方法が挙げられる。
成分(E-3)のうちアルキル基また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としては、下記式(10)で表される化合物を例示できる。
Figure 0007383009000012
一般式(10)中、R15は炭素数40以上400以下のアルキル基またはアルケニル基を表し、kは1以上5以下、好ましくは2以上4以下の整数を表す。R15の炭素数は好ましくは60以上であり、また好ましくは350以下である。
成分(E-3)の製法は特に制限されるものではない。例えば、プロピレンオリゴマー、ポリブテンまたはエチレン-α-オレフィン共重合体等のポリオレフィンを塩素化した後、これにアンモニアやエチレンジアミン、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等のポリアミンを反応させる方法が挙げられる。
成分(E-1)~成分(E-3)における誘導体としては、例えば、(i)上述のアルキル基またはアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するコハク酸イミド、ベンジルアミンまたはポリアミン(以下「上述の含窒素化合物」という。)に、脂肪酸等の炭素数1~30のモノカルボン酸、炭素数2~30のポリカルボン酸(例えばシュウ酸、フタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等。)、これらの無水物もしくはエステル化合物、炭素数2~6のアルキレンオキサイド、またはヒドロキシ(ポリ)オキシアルキレンカーボネートを作用させたことにより、残存するアミノ基および/またはイミノ基の一部または全部が中和またはアミド化されている、含酸素有機化合物による変性化合物;(ii)上述の含窒素化合物にホウ酸を作用させることにより、残存するアミノ基および/またはイミノ基の一部または全部が中和またはアミド化されている、ホウ素変性化合物;(iii)上述の含窒素化合物にリン酸を作用させることにより、残存するアミノ基および/またはイミノ基の一部または全部が中和またはアミド化されている、リン酸変性化合物;(iv)上述の含窒素化合物に硫黄化合物を作用させることにより得られる、硫黄変性化合物;および、(v)上述の含窒素化合物に含酸素有機化合物による変性、ホウ素変性、リン酸変性、硫黄変性から選ばれた2種以上の変性を組み合わせて施すことにより得られる変性化合物が挙げられる。これら(i)~(v)の誘導体の中でも、アルケニルコハク酸イミドのホウ酸変性化合物を用いることにより、電気絶縁性をさらに向上させることができる。
(E)成分の分子量には特に制限は無いが、(E-1)成分の重量平均分子量は、好ましくは1000以上20000以下であり、より好ましくは2000以上10000以下である。
(E)成分の含有量は、潤滑油組成物全量基準で、0.010質量%以上4.0質量%以下であり、好ましくは0.050質量%以上3.5質量%以下であり、より好ましくは0.10質量%以上3.0質量%以下であり、さらに好ましくは0.30質量%以上2.5質量%以下である。(E)成分の含有量が上記下限値以上であることにより、潤滑油組成物の耐焼付き性をさらに向上させることができる。また(E)成分の含有量が上記上限値以下であることにより、潤滑油組成物の電気絶縁性をさらに向上させることができる。
[(F)リン系化合物]
リン系化合物は、潤滑油用の摩耗防止剤として通常用いられているリン系化合物を用いることができる。具体的には、亜リン酸エステル類、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、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、これらの誘導体等が挙げられる。
例えば、下記一般式(11)または一般式(12)で表されるリン系化合物またはそれらのアミン塩を用いることができる。
Figure 0007383009000013
上記一般式(11)中、R16は炭素数1以上30以下の、OもしくはSを含有してもよい一価炭化水素基であり、R17およびR18は互いに独立に、水素原子または炭素数1以上30以下の、OもしくはSを含有してもよい一価炭化水素基であり、pは0または1である。
Figure 0007383009000014
上記一般式(12)中、R19は炭素数1以上30以下の、OもしくはSを含有してもよい一価炭化水素基であり、R20およびR21は互いに独立に水素原子または炭素数1以上30以下の、OもしくはSを含有してもよい一価炭化水素基であり、qは0または1である。
上記一般式(11)および(12)中、R16~R21で表される炭素数1以上30以下の、OもしくはSを含有してもよい一価炭化水素基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキル置換シクロアルキル基、アリール基、アルキル置換アリール基、アリールアルキル基、オキサアルキル基、チアアルキル基を挙げることができる。特には、炭素数1以上30以下のアルキル基、または炭素数6以上24以下のアリール基であることが好ましく、より好ましくは炭素数3以上18以下のアルキル基、最も好ましくは炭素数4以上15以下のアルキル基である。
上記一般式(11)で表されるリン化合物としては、例えば、上記炭素数1以上30以下の炭化水素基を1つ有する亜リン酸モノエステルおよび(ヒドロカルビル)亜ホスホン酸;上記炭素数1以上30以下の炭化水素基を2つ有する亜リン酸ジエステル、および(ヒドロカルビル)亜ホスホン酸モノエステル;上記炭素数1以上30以下の炭化水素基を3つ有する亜リン酸トリエステル、および(ヒドロカルビル)亜ホスホン酸ジエステル;およびこれらの混合物等が挙げられる。
上記一般式(11)中、R17およびR18がともに水素原子である酸性亜リン酸エステル、および、上記一般式(12)中、R20および/またはR21が水素原子である酸性リン酸エステルは、一般式(13)で示されるアミンとの塩であってもよい。
Figure 0007383009000015
上記一般式(13)中、R22はそれぞれ独立に炭素数1以上30以下の一価炭化水素基であり、rは1または2である。
上記一般式(13)中、R22で表される炭素数1以上30以下の一価炭化水素基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキル置換シクロアルキル基、アリール基、アルキル置換アリール基、およびアリールアルキル基を挙げることができる。特には、好ましくは炭素数1以上30以下のアルキル基、または炭素数6以上24以下のアリール基であり、より好ましくは炭素数6以上18以下のアルキル基である。
また、下記一般式(14)で示されるジアルキルジチオリン酸亜鉛(ZnDTP)を使用することもできる。
Figure 0007383009000016
上記一般式(14)中、R23~R26は、それぞれ独立に炭素数1以上24以下の直鎖状または分枝状のアルキル基を表し、異なる基の組み合わせであってもよい。また、R23~R26の炭素数は好ましくは3以上12以下であり、より好ましくは3以上8以下である。また、R23~R26は、第1級アルキル基、第2級アルキル基、および第3級アルキル基のいずれであってもよいが、第1級アルキル基もしくは第2級アルキル基またはそれらの組み合わせであることが好ましく、さらに第1級アルキル基と第2級アルキル基とのモル比(第1級アルキル基:第2級アルキル基)が、100:0~70:30であることが好ましい。この比は分子内のアルキル基の組み合わせ比であっても良く、第1級アルキル基のみを有するZnDTPと第2級アルキル基のみを有するZnDTPとの混合比であっても良い。第1級アルキル基が主であることにより、熱・酸化安定性を向上させることができる。
上記ジアルキルジチオリン酸亜鉛の製造方法は、特に限定されるものではない。例えば、R23~R26に対応するアルキル基を有するアルコールを五硫化二リンと反応させてジチオリン酸を合成し、これを酸化亜鉛で中和することにより合成することができる。
リン系化合物の含有量は、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは0.1質量%以上5.0質量%以下であり、より好ましくは0.2質量%以上3.0質量%以下である。リン系化合物の含有量が上記数値範囲内であれば、耐摩耗性をさらに向上させることができる。
[(G)酸化防止剤]
酸化防止剤は、特に限定されず、潤滑油用の酸化防止剤として通常用いられている化合物を用いることができる。酸化防止剤としては、例えば、アミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤が挙げらる。アミン系酸化防止剤としては、例えば、アルキル化ジフェニルアミン、アルキル化フェニル-α-ナフチルアミン、フェニル-α-ナフチルアミン、フェニル-β-ナフチルアミン等の公知のアミン系酸化防止剤を用いることができる。フェノール系酸化防止剤としては例えば、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(DBPC)、4,4'-メチレンビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)等の公知のフェノール系酸化防止剤を用いることができる。
酸化防止剤の含有量は、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは0.01質量%以上5質量%以下であり、より好ましくは0.1質量%以上3質量%以下である。酸化防止剤の含有量が上記数値範囲内であれば、十分な酸化防止効果を得ることができる。
[その他の成分]
潤滑油組成物は、上記の(A)~(G)成分以外にも、潤滑油組成物に通常使用される、増粘剤、防錆剤、流動点降下剤、抗乳化剤、金属不活性化剤、消泡剤等の他の成分をさらに含んでもよい。
増粘剤としては、潤滑油において用いられる公知の増粘剤を特に制限なく用いることができる。例えば、ポリメタクリレート、エチレン-α-オレフィン共重合体およびその水素化物、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、ポリイソブチレンおよびその水素化物、スチレン-ジエン共重合体の水素化物、スチレン-無水マレイン酸エステル共重合体、並びに、ポリアルキルスチレン等が挙げられる。これらの中でもポリメタクリレート、もしくは、エチレン-α-オレフィン共重合体もしくはその水素化物、またはそれらの組み合わせを好ましく用いることができる。増粘剤は分散型であってもよく、非分散型であってもよい。増粘剤の重量平均分子量は例えば2000~30000であり得る。潤滑油組成物は増粘剤を含有しなくても良いが、潤滑油が増粘剤を含有する場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは0.01質量%以上12質量%以下であり、より好ましくは0.05質量%以上8質量%以下である。
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、および多価アルコールエステル等が挙げられる。潤滑油組成物は防錆剤を含有しなくてもよいが、潤滑油組成物が防錆剤を含有する場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは0.01質量%以上1質量%以下であり、より好ましくは0.05質量%以上0.5質量%以下である。
流動点降下剤としては、例えば、使用する潤滑油基油に適合するポリメタクリレート系のポリマー等が使用できる。潤滑油組成物は流動点降下剤を含有しなくてもよいが、潤滑油組成物が流動点降下剤を含有する場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは0.01質量%以上1質量%以下であり、より好ましくは0.05質量%以上0.5質量%以下である。
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、およ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系界面活性剤等が挙げられる。潤滑油組成物は抗乳化剤を含有しなくてもよいが、潤滑油組成物が抗乳化剤を含有する場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは0.01質量%以上5質量%以下であり、より好ましくは0.05質量%以上3質量%以下である。
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、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が挙げられる。潤滑油組成物は金属不活性化剤を含有しなくてもよいが、潤滑油組成物が金属不活性化剤を含有する場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは0.01質量%以上1質量%以下であり、より好ましくは0.05質量%以上0.5質量%以下である。
消泡剤としては、例えば、25℃における動粘度が1,000~1,000,000mm/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とのエステル、メチルサリチレート、および、o-ヒドロキシベンジルアルコール等が挙げられる。潤滑油組成物は消泡剤を含有しなくてもよいが、潤滑油組成物が消泡剤を含有する場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは0.0001質量%以上0.5質量%以下であり、より好ましくは0.0005質量%以上0.1質量%以下である。
[潤滑油組成物の物性]
潤滑油組成物の100℃における動粘度は、好ましくは1.8mm/s以上10.0mm/s以下であり、より好ましくは2.3mm/s以上9.0mm/s以下であり、さらに好ましくは3.0mm/s以上8.0mm/s以下であり、さらにより好ましくは4.1mm/s以上7.0mm/s以下である。潤滑油組成物の100℃における動粘度が上記数値範囲内であれば、低温粘度特性が良好となり、十分な省燃費性が得られ、また、潤滑箇所での油膜形成が良好に行われて潤滑性に優れる。
潤滑油組成物の40℃における動粘度は、好ましくは5.0mm/s以上70.0mm/s以下であり、より好ましくは7.0mm/s以上60.0mm/s以下であり、さらに好ましくは10.0mm/s以上50.0mm/s以下であり、さらにより好ましくは20.1.0mm/s以上40.0mm/s以下である。潤滑油組成物の40℃における動粘度が上記数値範囲内であれば、低温粘度特性が良好となり、十分な省燃費性が得られ、また、潤滑箇所での油膜形成が良好に行われて潤滑性に優れる。
潤滑油組成物の粘度指数は、好ましくは120以上であり、より好ましくは130以上であり、さらに好ましくは140以上であり、また、通常、250以下であってもよい。潤滑油組成物の粘度指数が上記数値範囲内であれば、低温粘度特性が良好となり、十分な省燃費性が得られ、また、潤滑箇所での油膜形成が良好に行われて潤滑性に優れる。
潤滑油組成物中の硫黄分の含有量は、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは0.05質量%以上1.0質量%以下であり、より好ましくは0.01質量%以上0.5質量%以下である。潤滑油組成物中の硫黄分の含有量が上記数値範囲内であれば、熱・酸化安定性を向上することができる。
[潤滑方法]
本発明は、上記の潤滑油組成物を用いて、ハイブリッド自動車または電気自動車のパワートレインを潤滑する方法にも関する。本発明においては、電気絶縁性、耐焼付き性、および耐摩耗性が良好な潤滑油組成物を用いることで、使用中のパワートレインの性能を向上させることができる。
以下に実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[潤滑油組成物の調製]
以下に示す潤滑油基油および各種添加剤を用いて、表1、3、5、および7に記載の配合で、本発明の潤滑油組成物(実施例1~31)および比較用の潤滑油組成物(比較例1~10)をそれぞれ調製した。表1、3、5、および7中、「inmass%」は潤滑油基油全量を基準とする質量%を表し、「mass%」は潤滑油組成物全量を基準とする質量%を表し、「massppm」は潤滑油組成物全量を基準とする質量ppmを表す。
[(A)潤滑油基油]
・A-1:水素化分解基油(Group II、密度(15℃):0.837、動粘度(40℃):12.7mm/s、動粘度(100℃):3.1mm/s、粘度指数:104、流動点:-35℃、硫黄分:1質量ppm未満)
・A-2:水素化分解基油(Group III、密度(15℃):0.834、動粘度(40℃):19.6mm/s、動粘度(100℃):4.2mm/s、粘度指数:122、流動点:-15℃、硫黄分:1質量ppm未満)
・A-3:GTLワックス異性化基油(Group III、密度(15℃):0.817、動粘度(40℃):18.2mm/s、動粘度(100℃):4.1mm/s、粘度指数:130、流動点:-35℃、硫黄分:1質量ppm未満)
・A-4:ポリαオレフィン基油(Group IV、密度(15℃):0.820、動粘度(40℃):18.4mm/s、動粘度(100℃):4.1mm/s、粘度指数:126、流動点:-66℃)
・A-5:モノエステル系基油(オレイン酸2-エチルヘキシル、Group V、密度(15℃):0.871、動粘度(40℃):8.4mm/s、動粘度(100℃):2.7mm/s、粘度指数:181、流動点:-35℃)
なお、潤滑油基油の量は、潤滑油組成物の全量を100質量%とし、各添加剤を差し引いた残部である。
[添加剤]
[(B)アルカリ土類金属系清浄剤]
・B-1:カルシウムスルホネート(Ca含有量:15.5mass%、S含有量:1.26mass%、全塩基価400mgKOH/g)
・B-2:カルシウムスルホネート(Ca含有量:18.4mass%、S含有量:1.24mass%、全塩基価500mgKOH/g)
・B-3:カルシウムスルホネート(Ca含有量:11.6mass%、S含有量:1.6mass%、全塩基価300mgKOH/g)
・B-4:カルシウムスルホネート(Ca含有量:2.4mass%、S含有量:2.70mass%、全塩基価17mgKOH/g)
・B-5:カルシウムスルホネート(Ca含有量:2.5mass%、S含有量:3.22mass%、全塩基価13mgKOH/g)
・B-6:カルシウムスルホネート(Ca含有量:1.8mass%、S含有量:2.28mass%、全塩基価0mgKOH/g)
・B-7:マグネシウムスルホネート(Mg含有量:9.4mass%、S含有量:2mass%、全塩基価400mgKOH/g)
・B-8:カルシウムサリシレート(Ca含有量:2.3mass%、全塩基価64mgKOH/g)
・B-9:カルシウムフェネート(Ca含有量:5.6mass%、全塩基価154mgKOH/g)
[(C)トリアゾール系化合物]
・C-1:N,N-ビス(2-エチルヘキシル)-(4または5)-メチル-1H-ベンゾトリアゾール-1-メチルアミン(一般式(1)中、Rはメチル基、Rは2-エチルヘキシル基、Rは2-エチルヘキシル基)
・C-2:1-[N,N-ビス(2-エチルヘキシル)アミノメチル]-ベンゾトリアゾール(一般式(1)中、Rは水素原子、Rは2-エチルヘキシル基、Rは2-エチルヘキシル基)
・C-3:1-[(2-エチルヘキシル)アミノメチル]-ベンゾトリアゾール(一般式(1)中、Rは水素原子、Rは水素原子、Rは2-エチルヘキシル基)
・C-4:N,N-ビス(2-エチルヘキシル)-[(1,2,4-トリアゾール-1-イル)メチル]アミン(一般式(2)中、Rは水素原子、Rは2-エチルヘキシル基、Rは2-エチルヘキシル基)
・C-5:トリルトリアゾール(CAS番号29385-43-1)
・C-6:1,2,3-ベンゾトリアゾール
[(D)硫黄含有化合物]
・D-1:ポリイソブチレンスルホランエーテル(S含有量:11.5mass%)
・D-2:3-(ドデシルチオ)プロパノール
・D-3:3-(ドデシルチオ)プロピオン酸
[(E)無灰分散剤]
・E-1:ホウ素化コハク酸イミド無灰分散剤(Mw:4200)
・E-2:非ホウ素化コハク酸イミド無灰分散剤(Mw:4500)
[(F)リン系化合物]
・F-1:ジブチルホスファイト(P含有量:15.9%)
・F-2:ZnDTP(一般式(14)で表される化合物の混合物、Zn含有量:10.6%、S含有量:20%、P含有量:9.5%、炭素数4の第1級アルキル基:炭素数5の第1級アルキル基=80:20)
[(G)酸化防止剤]
・G-1:アミン系酸化防止剤
・G-2:フェノール系酸化防止剤
[(H)その他の添加剤]
・H-1:増粘剤(エチレン-α-オレフィン共重合体、Mw:13000)
・H-2:消泡剤(ポリジメチルシリコーン)
[潤滑油組成物の物性]
実施例1~31および比較例1~10の各潤滑油組成物について、下記の通り、各種物性を測定した。潤滑油組成物の測定結果を表2、4、6、および8に示す。
・動粘度(40℃、100℃):JIS K 2283-2010に準拠して測定した。
・粘度指数:JIS K 2283-2010に準拠して測定した。
・油中の元素分(Ca、Mg、P、B、S、Zn)の含有量:JPI-5S-38-2003(強度比法)に準拠して測定した。
Figure 0007383009000017
Figure 0007383009000018
Figure 0007383009000019
Figure 0007383009000020
Figure 0007383009000021
Figure 0007383009000022
Figure 0007383009000023
Figure 0007383009000024
[潤滑油組成物の性能評価]
実施例1~31および比較例1~10の各潤滑油組成物について、下記の性能評価を行った。評価結果を表9~12に示した。
[電気絶縁性の評価]
(比誘電率の測定)
潤滑油組成物について、JIS C2101に準拠し、25℃で比誘電率の測定を行った。比誘電率が低いほど、電気絶縁性が良好であることを示す。
[耐焼付き性の評価]
(高速四球試験1)
潤滑油組成物について、ASTM D2783に準拠した高速四球試験を行って、回転数1500rpmで最終非焼き付き荷重(LNSL)(N)を測定した。LNSLが高いほど、耐焼付き性が良好であることを示す。
[耐摩耗性の評価]
(高速四球試験2)
潤滑油組成物について、ASTM D 4172に準拠した高速四球試験を行って、回転数1500rpm、荷重392Nで1時間運転した後の摩耗こん径(mm)を測定した。摩耗こん径が小さいほど、耐摩耗性が良好であることを示す。
Figure 0007383009000025
Figure 0007383009000026
Figure 0007383009000027
Figure 0007383009000028
実施例1~31の潤滑油組成物は、電気絶縁性、耐焼付き性、および耐摩耗性において良好な結果を示した。
一方で、(B)アルカリ土類金属系清浄剤を用いていない比較例1の潤滑油組成物は、耐焼付き性および耐摩耗性において劣った結果を示した。
(C)一般式(1)または(2)で表されるトリアゾール系化合物を用いていない比較例2~4の潤滑油組成物は、耐摩耗性において劣った結果を示した。
(D)硫黄含有化合物を用いていない比較例5の潤滑油組成物は、耐焼付き性および耐摩耗性において劣った結果を示した。
(B)アルカリ土類金属系清浄剤が過剰である比較例6の潤滑油組成物は、電気絶縁性において劣った結果を示した。
(C)一般式(1)または(2)で表されるトリアゾール系化合物の含有量が過剰である比較例7の潤滑油組成物は、電気絶縁性および耐焼付き性において劣った結果を示した。
(D)硫黄含有ヘテロ環エーテル化合物量(硫黄量)が過剰である比較例8およびスルフィド化合物量(硫黄量)が過剰である比較例10の潤滑油組成物は、電気絶縁性において劣った結果を示した。
(E)無灰分散剤の含有量が過剰である比較例9の潤滑油組成物は、電気絶縁性において劣った結果を示した。

Claims (18)

  1. (A)潤滑油基油と、
    (B)アルカリ土類金属系清浄剤を、潤滑油組成物全量基準でアルカリ土類金属量として10質量ppm以上1000質量ppm以下と、
    (C)下記一般式(1)または(2)で表されるトリアゾール系化合物を潤滑油組成物全量基準で0.005質量%以上0.90質量%以下と、
    (式中、Rは水素原子またはメチル基であり、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1以上18以下の直鎖状または分岐状の炭化水素である。)
    (式中、Rは水素原子またはメチル基であり、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1以上18以下の直鎖状または分岐状の炭化水素である。)
    (D)硫黄含有ヘテロ環エーテル化合物およびスルフィド化合物から選択される少なくとも1種の硫黄含有化合物を、潤滑油組成物全量基準で硫黄量として10質量ppm以上2000質量ppm以下と、
    (E)無灰分散剤を、潤滑油組成物全量基準で0.010質量%以上4.0質量%以下と、
    を含んでなる、潤滑油組成物。
  2. 前記(B)アルカリ土類金属系清浄剤の含有量が、潤滑油組成物全量基準でアルカリ土類金属量として80質量ppm以上300質量ppm以下である、請求項1に記載の潤滑油組成物。
  3. 前記(B)アルカリ土類金属系清浄剤が、アルカリ土類金属スルホネートである、請求項1または2に記載の潤滑油組成物。
  4. 前記(B)アルカリ土類金属系清浄剤の全塩基価が、100mgKOH/g以上500mgKOH/g以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  5. 前記(C)トリアゾール系化合物の含有量が、潤滑油組成物全量基準で0.03質量%以上0.20質量%以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  6. 前記(D)硫黄含有化合物の含有量が、潤滑油組成物全量基準で硫黄量として300質量ppm以上2000質量ppm以下である、請求項1~5のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  7. 前記(D)硫黄含有ヘテロ環エーテル化合物がスルホラン系化合物である、請求項1~6のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  8. 前記(D)スルフィド化合物が下記一般式(15)で表される、請求項1~6のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
    27-S-R28 (15)
    (式中、R27およびR28は、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の炭素原子数2~20の炭化水素基であって、R27およびR28の少なくとも1つが、置換基としてヒドロキシ基および/またはカルボキシ基を有する。)
  9. 前記(E)無灰分散剤の含有量が、潤滑油組成物全量基準で0.30質量%以上2.5質量%以下である、請求項1~8のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  10. 前記(E)無灰分散剤が、アルケニルコハク酸イミドまたはその誘導体である、請求項1~9のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  11. 前記(E)無灰分散剤が、アルケニルコハク酸イミドのホウ酸変性化合物を含有する、請求項1~10のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  12. 前記(A)潤滑油基油にエステル系基油が含有されている場合、該エステル系基油の含有量が、前記(A)潤滑油基全量基準で10質量%以下である、請求項1~11のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  13. (F)リン系化合物を潤滑油組成物全量基準でリン元素量として100~1500質量ppmさらに含む、請求項1~12のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  14. 前記(F)リン系化合物が亜リン酸エステルである、請求項13に記載の潤滑油組成物。
  15. 前記(F)リン系化合物がジアルキルジチオリン酸亜鉛である、請求項13に記載の潤滑油組成物。
  16. ハイブリッド自動車または電気自動車のパワートレインに用いられる、請求項1~15のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  17. 前記パワートレインのモーター冷却油または減速機油として用いられる、請求項16に記載の潤滑油組成物。
  18. 請求項1~15のいずれか一項に記載の潤滑油組成物を用いて、ハイブリッド自動車または電気自動車のパワートレインを潤滑する方法。
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