TW201516140A - 齒輪用潤滑油組合物 - Google Patents

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Fumitaka Ito
Hitoshi Komatsubara
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Jx Nippon Oil & Energy Corp
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Abstract

本發明揭示一種齒輪用潤滑油組合物，其含有：潤滑油基油，其包含酯系基油及40℃時之動黏度為10~50mm2/s之礦油系基油，且以潤滑油基油總量基準計，上述酯系基油之含量為1~15質量%；α-烯烴與具有聚合性不飽和鍵之酯單體之共聚物；及有機鉬化合物；且該齒輪用潤滑油組合物以潤滑油組合物總量基準計，上述共聚物之含量為1~20質量%，40℃之動黏度為60mm2/s以下，黏度指數為150以上。

Description

齒輪用潤滑油組合物
本發明係關於一種齒輪用潤滑油組合物。
近年來，由於二氧化碳排出量之削減等對環境問題之應對，汽車、建築機械、農業機械等之節能化即低油耗化已成為當務之急，業界強烈要求引擎、變速機、最終減速機、壓縮機、油壓裝置等裝置有利於節能。因此，業界要求使用於該等之潤滑油與先前相比進一步減小攪拌阻力及旋轉阻力。又，假定自動變速機及無段變速機於-10℃以下之寒冷地區使用，為了提昇低溫啟動性及提昇低溫時之燃料效率，業界要求更進一步提昇低溫性能。
作為變速機及最終減速機之低油耗化方法之一，可列舉潤滑油之低黏度化。例如，變速機中，汽車用自動變速機及無段變速機具有扭矩轉換器、濕式離合器、齒輪軸承機構、油泵、油壓控制機構等，又，手動變速機及最終減速機具有齒輪軸承機構，藉由令用於該等之潤滑油進一步低黏度化，而扭矩轉換器、濕式離合器、齒輪軸承機構、油泵等之攪拌阻力及旋轉阻力得以降低，動力之傳遞效率提昇，藉此可提昇汽車燃料效率。
然而，若為了潤滑油之低黏度化及高黏度指數化而降低基油黏度並大量地調配黏度指數提昇劑，則存在出現相反性能之情況，即因油膜厚度之降低而極壓性及耐磨耗性降低、發生熔執等而變速機等發生故障。進而，於為了使極壓性提昇而增加硫系極壓劑及磷-硫系極 壓劑之量之情形時，存在氧化穩定性顯著變差之情況。
作為先前之齒輪油組合物，提出有將各種添加劑調配至潤滑油基油中而成者作為兼備省油性及齒輪、軸承等之充分耐久性者(例如，參照專利文獻1、2)。然而，此種齒輪油組合物就省油性而言亦尚有改善之餘地。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2002-003875號公報
專利文獻2：日本專利特開2012-193255號公報
本發明係鑒於上述實際情況而完成者，其目的在於提供一種低溫流動性優異、可低油耗化且具有耐磨耗性、耐荷重性及氧化穩定性、進而抑制油溫上升而可省電化的齒輪用潤滑油組合物。
為了解決上述課題，本發明提供下述[1]~[3]所示之潤滑油組合物、下述[4]所示之組合物之用途、及下述[5]所示之組合物的用於製造之用途。
[1]一種齒輪用潤滑油組合物，其含有：潤滑油基油，其包含酯系基油及40℃時之動黏度為10~50mm2/s之礦油系基油，且以潤滑油基油總量基準計上述酯系基油之含量為1~15質量%；α-烯烴與具有聚合性不飽和鍵之酯單體之共聚物；及有機鉬化合物；且該齒輪用潤滑油組合物以潤滑油組合物總量基準計上述共聚物之含量為1~20質量%，40℃之動黏度為60mm2/s以下，黏度指數為150以上。
[2]如[1]之齒輪用潤滑油組合物，其中以潤滑油組合物總量為基準，上述潤滑油組合物之磷含量以磷元素換算計為0.15質量%以下， 上述潤滑油組合物之硫含量以硫元素換算計為1.5質量%以下，上述硫含量相對於上述磷含量之比為11.0以下。
[3]如[1]或[2]之齒輪用潤滑油組合物，其中上述性能添加劑進而含有選自由包含磷且不包含硫作為構成元素之第1添加劑與包含硫且不包含磷作為構成元素之第2添加劑之組合、包含磷及硫兩者作為構成元素之第3添加劑、上述第1添加劑與上述第3添加劑之組合、上述第2添加劑與上述第3添加劑之組合、及上述第1添加劑與上述第2添加劑及上述第3添加劑之組合所組成之群中之1種性能添加劑；且上述性能添加劑之含量滿足下述式(1)、(2)及(3)所表示之條件：CP≦0.15 (1) CS≦1.5 (2) (CS/CP)≦11 (3)[式中，CP表示上述性能添加劑中所含之磷之含量，CS表示上述性能添加劑中所含之硫之含量，CP及CS分別為以潤滑油組合物總量為基準的磷或硫元素之換算值(質量%)]。
[4]一種用途，其係組合物作為齒輪用潤滑油之用途，其中上述組合物含有：潤滑油基油，其包含酯系基油及40℃時之動黏度為10~50mm2/s之礦油系基油，且以潤滑油基油總量基準計上述酯系基油之含量為1~15質量%；α-烯烴與具有聚合性不飽和鍵之酯單體之共聚物；及有機鉬化合物；且該組合物以潤滑油組合物總量基準計上述共聚物之含量為1~20質量%，40℃之動黏度為60mm2/s以下，黏度指數為150以上。
[5]一種用途，其係組合物之用以製造齒輪用潤滑油之用途，其中上述組合物含有：潤滑油基油，其包含酯系基油及40℃時之動黏度為10~50mm2/s之礦油系基油，且以潤滑油基油總量基準計上述酯系基油之含量為1~15質量%；α-烯烴與具有聚合性不飽和鍵之酯單體 之共聚物；及有機鉬化合物；且該組合物以潤滑油組合物總量基準計上述共聚物之含量為1~20質量%，40℃之動黏度為60mm2/s以下，黏度指數為150以上。
本發明中所述之動黏度，意指ASTM D-445所界定之動黏度。又，本發明中所述之黏度指數，意指依據JIS K 2283-1993所測定之黏度指數。
根據本發明，可提供一種低溫流動性優異、具有充分之耐磨耗性、耐荷重性及氧化穩定性、進而抑制油溫上升之齒輪用潤滑油組合物。因此，特別是應用於鐵道用之齒輪之情形時，可使低溫時之啟動性良好，抑制齒輪箱內之油溫上升，且達成低油耗化及省電化。
以下，對本發明之較佳實施形態進行說明。
本實施形態之齒輪用潤滑油組合物含有：(A)潤滑油基油，其包含酯系基油及40℃時之動黏度為10~50mm2/s之礦油系基油，且以潤滑油基油總量基準計上述酯系基油之含量為1~15質量%；(B)α-烯烴與具有聚合性不飽和鍵之酯單體之共聚物；及(C)有機鉬化合物；且該齒輪用潤滑油組合物以潤滑油組合物總量基準計上述共聚物之含量為1~20質量%，40℃之動黏度為60mm2/s以下，黏度指數為150以上。
[(A)成分：潤滑油基油]
本實施形態之潤滑油組合物含有潤滑油基油，該潤滑油基油包含酯系基油及40℃時之動黏度為10~50mm2/s之礦油系基油，且酯系基油之含量以潤滑油基油總量基準計為1~15質量%。
作為構成酯系基油之醇，一元醇或多元醇(polyol)皆可，又，作為構成酯系基油之酸，一元酸或多元酸皆可。又，若為含有酯鍵之基油，亦可為複合酯化合物。
作為一元醇，通常使用碳數1~24、較佳為1~12、更佳為1~8者，作為此種醇，直鏈者或支鏈者皆可，又，飽和者或不飽和者皆可。作為碳數1~24之醇，具體而言，例如可列舉：甲醇、乙醇、直鏈狀或支鏈狀之丙醇、直鏈狀或支鏈狀之丁醇、直鏈狀或支鏈狀之戊醇、直鏈狀或支鏈狀之己醇、直鏈狀或支鏈狀之庚醇、直鏈狀或支鏈狀之辛醇、直鏈狀或支鏈狀之壬醇、直鏈狀或支鏈狀之癸醇、直鏈狀或支鏈狀之十一醇、直鏈狀或支鏈狀之十二醇、直鏈狀或支鏈狀之十三醇、直鏈狀或支鏈狀之十四醇、直鏈狀或支鏈狀之十五醇、直鏈狀或支鏈狀之十六醇、直鏈狀或支鏈狀之十七醇、直鏈狀或支鏈狀之十八醇、直鏈狀或支鏈狀之十九醇、直鏈狀或支鏈狀之二十醇、直鏈狀或支鏈狀之二十一醇、直鏈狀或支鏈狀之二十三醇、直鏈狀或支鏈狀之二十四醇及該等之混合物等。
作為多元醇(polyol)，通常使用2~10價、較佳為2~6價者。作為2~10價之多元醇，具體而言，例如可列舉：乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇(乙二醇之3~15聚物)、丙二醇、二丙二醇、聚丙二醇(丙二醇之3~15聚物)、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2-甲基-1,2-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,2-戊二醇、1,3-戊二醇、1,4-戊二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇等二元醇；甘油、聚甘油(甘油之2~8聚物，例如二甘油、三甘油、四甘油等)、三羥甲基烷烴(三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、三羥甲基丁烷等)及該等之2~8聚物、季戊四醇及該等之2~4聚物、1,2,4-丁三醇、1,3,5-戊三醇、1,2,6-己三醇、1,2,3,4-丁四醇、山梨糖醇、山梨糖醇酐、山梨糖醇甘油縮合物、核糖醇、阿拉伯糖醇、木糖醇、甘露醇等多元醇；木糖、阿拉伯 糖、核糖、鼠李糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、山梨糖、纖維雙糖、麥芽糖、異麥芽糖、海藻糖、蔗糖等糖類、及該等之混合物等。
作為一元酸，通常使用碳數2~24之脂肪酸，該脂肪酸係直鏈者或支鏈者皆可，又，飽和者或不飽和者皆可。具體而言，例如可列舉：乙酸、丙酸、直鏈狀或支鏈狀之丁酸、直鏈狀或支鏈狀之戊酸、直鏈狀或支鏈狀之己酸、直鏈狀或支鏈狀之庚酸、直鏈狀或支鏈狀之辛酸、直鏈狀或支鏈狀之壬酸、直鏈狀或支鏈狀之癸酸、直鏈狀或支鏈狀之十一酸、直鏈狀或支鏈狀之十二酸、直鏈狀或支鏈狀之十三酸、直鏈狀或支鏈狀之十四酸、直鏈狀或支鏈狀之十五酸、直鏈狀或支鏈狀之十六酸、直鏈狀或支鏈狀之十七酸、直鏈狀或支鏈狀之十八酸、直鏈狀或支鏈狀之十九酸、直鏈狀或支鏈狀之二十酸、直鏈狀或支鏈狀之二十一酸、直鏈狀或支鏈狀之二十二酸、直鏈狀或支鏈狀之二十三酸、直鏈狀或支鏈狀之二十四酸等飽和脂肪酸；丙烯酸、直鏈狀或支鏈狀之丁烯酸、直鏈狀或支鏈狀之戊烯酸、直鏈狀或支鏈狀之己烯酸、直鏈狀或支鏈狀之庚烯酸、直鏈狀或支鏈狀之辛烯酸、直鏈狀或支鏈狀之壬烯酸、直鏈狀或支鏈狀之癸烯酸、直鏈狀或支鏈狀之十一烯酸、直鏈狀或支鏈狀之十二烯酸、直鏈狀或支鏈狀之十三烯酸、直鏈狀或支鏈狀之十四烯酸、直鏈狀或支鏈狀之十五烯酸、直鏈狀或支鏈狀之十六烯酸、直鏈狀或支鏈狀之十七烯酸、直鏈狀或支鏈狀之十八烯酸、直鏈狀或支鏈狀之十九烯酸、直鏈狀或支鏈狀之二十烯酸、直鏈狀或支鏈狀之二十一烯酸、直鏈狀或支鏈狀之二十二烯酸、直鏈狀或支鏈狀之二十三烯酸、直鏈狀或支鏈狀之二十四烯酸等不飽和脂肪酸；及該等之混合物等。
作為多元酸，可列舉碳數2~16之二元酸及偏苯三甲酸等。作為碳數2~16之二元酸，直鏈者或支鏈者皆可，又，飽和者或不飽和者 皆可。具體而言，例如可列舉：乙二酸、丙二酸、直鏈狀或支鏈狀之丁二酸、直鏈狀或支鏈狀之戊二酸、直鏈狀或支鏈狀之己二酸、直鏈狀或支鏈狀之庚二酸、直鏈狀或支鏈狀之辛二酸、直鏈狀或支鏈狀之壬二酸、直鏈狀或支鏈狀之癸二酸、直鏈狀或支鏈狀之十一烷二酸、直鏈狀或支鏈狀之十二烷二酸、直鏈狀或支鏈狀之十三烷二酸、直鏈狀或支鏈狀之十四烷二酸、直鏈狀或支鏈狀之十七烷二酸、直鏈狀或支鏈狀之十六烷二酸、直鏈狀或支鏈狀之己烯二酸、直鏈狀或支鏈狀之庚烯二酸、直鏈狀或支鏈狀之辛烯二酸、直鏈狀或支鏈狀之壬烯二酸、直鏈狀或支鏈狀之癸烯二酸、直鏈狀或支鏈狀之十一烯二酸、直鏈狀或支鏈狀之十二烯二酸、直鏈狀或支鏈狀之十三烯二酸、直鏈狀或支鏈狀之十四烯二酸、直鏈狀或支鏈狀之十七烯二酸、直鏈狀或支鏈狀之十六烯二酸及該等之混合物等。
形成酯之醇與酸之組合為任意，並無特別限制，作為可於本實施形態中使用之酯，例如可列舉下述酯，該等酯可單獨使用，或亦可將2種以上組合使用。
(a)一元醇與一元酸之酯
(b)多元醇與一元酸之酯
(c)一元醇與多元酸之酯
(d)多元醇與多元酸之酯
(e)一元醇和多元醇之混合物與多元酸之混合酯
(f)多元醇與一元酸和多元酸之混合物之混合酯
(g)一元醇和多元醇之混合物與一元酸、多元酸之混合酯
該等之中，就耐磨耗性及耐荷重性優異方面而言，較佳為與上述(b)、(d)及(f)相應之多元醇(polyol)與一元酸或多元酸之酯即多元醇酯，更佳為(b)多元醇與一元酸之酯。
酯系基油之含量以潤滑油基油總量基準計為1~15質量%，較佳 為3質量%以上，更佳為5質量%以上，進而較佳為7質量%以上，尤佳為8質量%以上。又，較佳為14質量%以下，更佳為13質量%以下，進而較佳為12質量%以下。若酯系基油之含量為5質量%以上，則有耐磨耗性及耐荷重性優異之傾向。又，若酯系基油之含量為15質量%以下，則有氧化穩定性優異之傾向。
酯系基油於40℃時之動黏度並無特別限制，但較佳為30mm2/s以上，更佳為35mm2/s以上，進而較佳為40mm2/s以上。又，較佳為60mm2/s以下，更佳為55mm2/s以下，進而較佳為50mm2/s以下。若於40℃時之動黏度為30mm2/s以上，或60mm2/s以下，則有極壓性、耐磨耗性及耐熔執性優異之傾向。
酯系基油之黏度指數並無特別限制，但較佳為180以上，更佳為185以上，進而較佳為190以上。若黏度指數為180以上，則有低溫流動性優異之傾向。
礦油系基油只要於40℃時之動黏度為10~50mm2/s，則並無特別限制，可列舉：對將原油進行常壓蒸餾及減壓蒸餾所獲得之潤滑油餾分，將溶劑脫瀝青、溶劑萃取、氫化分解、溶劑脫蠟、接觸脫蠟、氫化精製、硫酸洗淨、白土處理等精製處理單獨或適當組合二種以上進行精製而成之烷烴系、環烷系等之礦油系基油；對正烷烴、異烷烴、石油系蠟進行接觸脫蠟製造而成之基油等。再者，該等基油單獨使用或將2種以上以任意比率組合而使用皆可。
作為較佳之礦油系基油，可列舉以下基油。
(1)烷烴基系原油及/或混合基系原油由常壓蒸餾而得之餾出油
(2)烷烴基系原油及/或混合基系原油之常壓蒸餾渣油之減壓蒸餾餾出油(WVGO)
(3)藉由潤滑油脫蠟步驟而獲得之蠟及/或利用GTL製程等而製造之費托蠟(Fischer-Tropsch wax)
(4)選自(1)~(3)中之1種或2種以上混合油之緩和氫化裂解處理油(MHC)
(5)選自(1)~(4)中之2種以上油之混合油
(6)(1)、(2)、(3)、(4)或(5)之脫瀝青油(DAO)
(7)(6)之緩和氫化裂解處理油(MHC)
(8)藉由如下方式獲得之潤滑油：以選自(1)~(7)中之2種以上油之混合油等作為原料油，對該原料油及/或自該原料油回收而得之潤滑油餾分藉由通常之精製方法進行精製，並回收潤滑油餾分。
此處，通常之精製方法並無特別制限，可任意採用基油製造時所用之精製方法。作為通常之精製方法，例如可列舉：(A)氫化分解、氫化修飾等氫化精製、(B)糠醛溶劑萃取等溶劑精製、(C)溶劑脫蠟、接觸脫蠟等脫蠟、(D)利用酸性白土、活性白土等之白土精製、(E)硫酸洗淨、苛性鈉洗淨等化學品(酸或鹼)精製等。本實施形態中可將該等之1種或2種以上以任意組合及任意順序而採用。
作為礦油系基油，就低黏度化之觀點及硫含量之觀點而言，較佳為被分類為API(美國石油學會，American Petroleum Institute)之基本油料類別(Base Stock Categories)所規定之II群或III群之基油，更佳為被分類為III群之基油。
礦油系基油於40℃時之動黏度為10~50mm2/s，較佳為15mm2/s以上，更佳為18mm2/s以上。又，較佳為40mm2/s以下，更佳為35mm2/s以下。藉由將40℃動黏度設為10mm2/s以上，可獲得油膜形成變得充分、潤滑性更優異、於高溫條件下之基油之蒸發損失更小的潤滑油組合物。又，藉由將40℃動黏度設為50mm2/s以下，可獲得低溫流動性優異且流體阻力變小故而旋轉阻力更小之潤滑油組合物。
礦油系基油之黏度指數並無特別限制，但較佳為100以上，更佳為110以上，進而較佳為120以上。藉由將黏度指數設為100以上，可 獲得自低溫持續至高溫顯示良好黏度特性、且氧化穩定性優異之潤滑油組合物。
礦油系基油之硫含量並無特別限制，以潤滑油基油總量基準計為100質量ppm以下、50質量ppm以下或10質量ppm以下即可。礦油系基油之硫含量例如可藉由ICP元素分析法等而求出。
本實施形態之潤滑油基油中，作為酯系基油及40℃時之動黏度為10~50mm2/s之礦油系基油以外之基油，可包含合成系基油。作為合成系基油，可列舉：聚α-烯烴或其氫化物、異丁烯低聚物或其氫化物、異烷烴、對由費托製程(Fischer-Tropsch process)製造之蠟進行接觸脫蠟而製造之基油等。
潤滑油基油於40℃時之動黏度並無特別限制，但較佳為15mm2/s以上，更佳為20mm2/s以上。又，較佳為40mm2/s以下，更佳為35mm2/s以下。藉由將40℃動黏度設為15mm2/s以上，可獲得油膜形成變得充分、潤滑性更優異、於高溫條件下之基油之蒸發損失更小之潤滑油組合物。又，藉由將40℃動黏度設為40mm2/s以下，可獲得低溫流動性優異且流體阻力變小故而旋轉阻力更小之潤滑油組合物。
潤滑油基油於100℃時之動黏度並無特別限制，但較佳為1mm2/s以上，更佳為3mm2/s以上。又，較佳為10mm2/s以下，更佳為8mm2/s以下。藉由將100℃動黏度設為1mm2/s以上，可獲得油膜形成變得充分、潤滑性更優異、於高溫條件下之基油之蒸發損失更小之潤滑油組合物。又，藉由將100℃動黏度設為10mm2/s以下，可獲得低溫流動性優異之潤滑油組合物。
潤滑油基油之黏度指數並無特別限制，但較佳為120以上，更佳為125以上，進而較佳為130以上。藉由將黏度指數設為120以上，可獲得自低溫持續至高溫顯示良好之黏度特性、且氧化穩定性優異之潤滑油組合物。
[(B)成分：α-烯烴與具有聚合性不飽和鍵之酯單體之共聚物]
本實施形態之潤滑油組合物含有α-烯烴與具有聚合性不飽和鍵之酯單體之共聚物作為黏度調整劑。藉由將此種共聚物與(A)成分組合，可提高低溫流動性。
具有聚合性不飽和鍵之酯單體只要為具有聚合性不飽和鍵及酯鍵之化合物，則並無特別限制，較佳為至少一個羧基之α碳與β碳形成有乙烯性不飽和鍵(即，C=C雙鍵)之不飽和二羧酸之二酯體，即α,β-乙烯性不飽和二羧酸二酯。此處，α,β-乙烯性不飽和二羧酸為如下概念：並不限定於如順丁烯二酸、反丁烯二酸、檸康酸、中康酸等之於兩個羧基α碳與β碳形成有乙烯性不飽和鍵且α,β-乙烯性不飽和鍵存在於主鏈中之化合物，亦包括如戊烯二酸等般僅於一個羧基α碳與β碳形成有乙烯性不飽和鍵之化合物；又，為如下概念：亦包括如伊康酸等般於側鏈可見α,β-乙烯性不飽和鍵之化合物。
α-烯烴與具有聚合性不飽和鍵之酯單體之共聚物的結構並無特別限制。又，針對製造方法亦無特別限制，可使用藉由公知之方法而製造者。
α-烯烴與具有聚合性不飽和鍵之酯單體之共聚物的重量平均分子量並無特別限制，但較佳為2000以上，更佳為4000以上，進而較佳為6000以上。又，較佳為20000以下，更佳為15000以下，進而較佳為12000以下。藉由將其重量平均分子量設為2000以上、或20000以下，可提高低溫流動性。
再者，此處所述之重量平均分子量，意指於Waters公司製造之150-C ALC/GPC裝置中串聯地使用2根Tosoh公司製造之GMHHR-M(7.8mmID×30cm)之管柱，使用四氫呋喃作為溶劑，於溫度23℃、流速1mL/min、試樣濃度1質量%、試樣注入量75μL之條件下，使用示差折射率計(RI)檢測器而測得之標準聚苯乙烯換算之重量平均分子 量。
本實施形態之潤滑油組合物中，(B)成分之含量以潤滑油組合物總量基準計為1~20質量%，較佳為2質量%以上，更佳為4質量%以上，進而較佳為6質量%以上，尤佳為7質量%以上。又，較佳為19.5質量%以下，更佳為19質量%以下。藉由將(B)成分之含量設為5質量%以上，而有耐磨耗性及耐荷重性更優異之傾向。又，藉由將(B)成分之含量設為20質量%以下，而有顯示更充分之耐磨耗性、耐荷重性及氧化穩定性之傾向。
[(C)成分：有機鉬化合物]
本實施形態之潤滑油組合物含有(C)有機鉬化合物作為摩擦調整劑。藉此，可抵抗齒輪之攪拌阻力，而可抑制油溫上升。
作為本實施形態之有機鉬化合物，可列舉：二硫代磷酸鉬、二硫代胺基甲酸鉬(MoDTC)等含有硫之有機鉬化合物、鉬化合物(例如：二氧化鉬、三氧化鉬等氧化鉬，鄰鉬酸、對鉬酸、(聚)硫代鉬酸等鉬酸，該等鉬酸之金屬鹽、銨鹽等鉬酸鹽，二硫化鉬、三硫化鉬、五硫化鉬、聚硫化鉬等硫化鉬，硫代鉬酸、硫代鉬酸之金屬鹽或胺鹽，氯化鉬等鹵化鉬等)與含硫有機化合物(例如，烷基(硫代)黃原酸鹽、噻二唑、巰基噻二唑、硫代碳酸鹽、二硫化四烴基秋蘭姆、雙(二(硫代)烴基二硫代膦酸酯)二硫化物、有機(多)硫化物、硫化酯等)或其他有機化合物之錯合物；上述硫化鉬、硫代鉬酸等含有硫之鉬化合物與烯基琥珀醯亞胺之錯合物等。
又，作為有機鉬化合物，可使用不含硫作為構成元素之有機鉬化合物。作為不含硫作為構成元素之有機鉬化合物，具體而言，可列舉鉬-胺錯合物、鉬-琥珀醯亞胺錯合物、有機酸之鉬鹽、醇之鉬鹽等，其中，較佳為鉬-胺錯合物、有機酸之鉬鹽及醇之鉬鹽。
於本實施形態之潤滑油組合物中，有機鉬化合物之含量並無特 別限制，以潤滑油組合物總量基準計，較佳為以鉬元素換算計為400質量ppm以上，更佳為500質量ppm以上。又，較佳為以鉬元素換算計為800質量ppm以下，更佳為700質量ppm以下。藉由將其含量設為400質量ppm以上、或800質量ppm以下，而有耐磨耗性及耐荷重性更優異之傾向。再者，有機鉬化合物之鉬元素換算量例如可藉由ICP元素分析法等求出。
關於本實施形態之潤滑油組合物之磷含量，以潤滑油組合物總量為基準，以磷元素換算計較佳為0.15質量%以下，更佳為0.14質量%以下，進而較佳為0.13質量%以下。藉由將磷含量設為0.15質量%以下，而有耐磨耗性、耐荷重性及氧化穩定性變得更充分、且可進一步抑制油溫上升之傾向。潤滑油組合物中之磷含量例如可藉由ICP元素分析法等求出。又，亦可預先對調配於潤滑油基油之各成分藉由ICP元素分析法等進行分析，並根據其分析值及各成分之添加量而求出潤滑油組合物中之磷含量。
關於本實施形態之潤滑油組合物之硫含量，以潤滑油組合物總量為基準，以硫元素換算計較佳為1.5質量%以下，更佳為1.3質量%以下，進而較佳為1.2質量%以下。藉由將硫含量設為1.5質量%以下，而有耐磨耗性、耐荷重性及氧化穩定性變得更充分、可進一步抑制油溫上升之傾向。潤滑油組合物中之硫含量例如可藉由ICP元素分析法等求出。又，亦可預先對調配於潤滑油基油之各成分藉由ICP元素分析法等進行分析，並根據其分析值及各成分之添加量而求出潤滑油組合物中之硫含量。
本實施形態之潤滑油組合物中，硫含量相對於磷含量之比(S/P)較佳為11.0以下，更佳為10.0以下。藉由將硫含量/磷含量(S/P)設為11.0以下，而有耐磨耗性、耐荷重性及氧化穩定性變得更充分、可進一步抑制油溫上升之傾向。
本實施形態之潤滑油組合物亦可進而含有選自由包含磷且不包含硫作為構成元素之第1添加劑與包含硫且不包含磷作為構成元素之第2添加劑之組合、包含磷及硫兩者作為構成元素之第3添加劑、上述第1添加劑與上述第3添加劑之組合、上述第2添加劑與上述第3添加劑之組合、及上述第1添加劑與上述第2添加劑及上述第3添加劑之組合所組成之群的1種性能添加劑。
第1添加劑為包含磷且不包含硫作為構成元素之添加劑。作為第1添加劑，並無特別限制，可列舉：亞磷酸酯類(Phosphite)、磷酸酯類、該等之胺鹽、該等之金屬鹽、該等之衍生物等磷系極壓劑等。
第2添加劑係包含硫且不包含磷作為構成元素之添加劑。此處，(C)有機鉬化合物不包含於第2添加劑。作為第2添加劑，可列舉：二硫代胺基甲酸鹽、二硫代胺基甲酸鋅、二硫化物類、多硫化物類、硫化烯烴類、硫化油脂類等抗磨耗劑(或極壓劑)、磺酸鹽系淨化劑(與鹼金屬或鹼土金屬之正鹽、鹼性正鹽、過鹼性正鹽)等金屬系淨化劑、噻二唑系等防腐蝕劑、烷基噻二唑、巰基苯并噻唑、1,3,4-噻二唑多硫化物、1,3,4-噻二唑基-2,5-雙二烷基二硫代胺基甲酸酯、2-(烷基二硫代)苯并咪唑、β-(鄰羧基苄硫基)丙腈等金屬惰性劑、石油磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、二壬基萘磺酸鹽等防銹劑等。
第3添加劑係包含磷及硫兩者作為構成元素之添加劑。作為第3添加劑，並無特別限制，可列舉：二烷基二硫代磷酸鋅(ZnDTP)、硫代亞磷酸酯類、二硫代亞磷酸酯類、三硫代亞磷酸酯類、硫代磷酸酯類、二硫代磷酸酯類、三硫代磷酸酯類、該等之胺鹽、該等之金屬鹽、該等之衍生物等硫-磷系之極壓劑等。
上述性能添加劑之含量較佳為滿足下述式(1)、(2)及(3)所表示之條件。
CP≦0.15 (1)
CS≦1.5 (2)
(CS/CP)≦11 (3)
[式中，CP表示上述性能添加劑中所含之磷之含量，CS表示上述性能添加劑中所含之硫之含量，CP及CS分別為以潤滑油組合物總量為基準之磷或硫元素換算值(質量%)]。
CP較佳為0.15以下，更佳為0.14以下，進而較佳為0.13以下。又，較佳為0.08以上，更佳為0.09以上，進而較佳為0.10以上。藉由將CP設為0.15以下，而氧化穩定性得以進一步確保。又，藉由將CP設為0.08以上，而有耐磨耗性及耐荷重性變得更充分、可進一步抑制油溫上升之傾向。
CS較佳為1.5以下，更佳為1.3以下，進而較佳為1.2以下。又，較佳為0.8以上，更佳為0.9以上，進而較佳為1.0以上。藉由將CS設為1.5以下，而氧化穩定性得以進一步確保。又，藉由將CS設為0.8以上，而有耐磨耗性及耐荷重性變得更充分、可進一步抑制油溫上升之傾向。
(CS/CP)較佳為11.0以下，更佳為10.0以下。藉由將(CS/CP)設為11.0以下，而有耐磨耗性、耐荷重性及氧化穩定性變得更充分、可進一步抑制油溫上升之傾向。
可使本實施形態之潤滑油組合物中根據目的而含有一般用於潤滑油之任意添加劑。作為此種添加劑，例如可列舉：(B)成分以外之黏度調整劑、金屬系淨化劑、無灰分散劑、抗氧化劑、防腐蝕劑、防銹劑、抗乳化劑、金屬惰性劑、消泡劑等添加劑、(C)成分以外之摩擦調整劑等。
(B)成分以外之黏度調整劑具體而言為含有非分散型或分散型酯基之黏度調整劑，例如可列舉：非分散型或分散型聚(甲基)丙烯酸酯系黏度調整劑、非分散型或分散型烯烴-(甲基)丙烯酸酯共聚物系黏度 調整劑、苯乙烯-順丁烯二酸酐酯共聚物系黏度調整劑及該等之混合物等，該等之中，較佳為非分散型或分散型聚(甲基)丙烯酸酯系黏度調整劑。尤佳為非分散型或分散型聚甲基丙烯酸酯系黏度調整劑。
作為(B)成分以外之黏度調整劑，除此之外，可列舉非分散型或者分散型乙烯-α-烯烴共聚物或其氫化物、聚異丁烯或其氫化物、苯乙烯-二烯氫化共聚物、聚烷基苯乙烯等。
作為金屬系淨化劑，可列舉水楊酸酯系淨化劑、酚鹽系淨化劑等，亦可調配與鹼金屬或鹼土金屬之正鹽、鹼性正鹽、過鹼性鹽之任一者。使用時可調配任意地選自該等中之1種或2種以上。
作為無灰分散劑，可使用用於潤滑油之任意無灰分散劑，例如可列舉：分子中具有至少1個碳數40~400之直鏈或者支鏈狀之烷基或烯基的單或雙琥珀醯亞胺、分子中具有至少1個碳數40~400之烷基或烯基的苄胺、分子中具有至少1個碳數40~400之烷基或烯基的聚胺、該等之硼化合物、由羧酸、磷酸等帶來之變成品等。使用時可調配任意地選自該等中之1種或2種以上。
作為抗氧化劑，可列舉：酚系、胺系等之無灰抗氧化劑；銅系、鉬系等金屬系抗氧化劑。具體而言，例如，作為酚系無灰抗氧化劑，可列舉4,4'-亞甲基雙(2,6-二-第三丁基苯酚)、4,4'-雙(2,6-二-第三丁基苯酚)等，作為胺系無灰抗氧化劑，可列舉苯基-α-萘胺、烷基苯基-α-萘胺、二烷基二苯基胺等。
作為防腐蝕劑，例如可列舉：苯并三唑系、甲苯基三唑系、咪唑系化合物等。
作為防銹劑，例如可列舉：烯基琥珀酸酯、多元醇酯等。
作為抗乳化劑，例如可列舉：聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯烷基萘基醚等聚伸烷基二醇系非離子系界面活性劑等。
作為金屬惰性劑，例如可列舉：咪唑啉、嘧啶衍生物、苯并三唑或其衍生物等。
作為消泡劑，例如可列舉：25℃時之動黏度為1000~10萬mm2/s之聚矽氧油、烯基琥珀酸衍生物、聚羥基脂肪族醇與長鏈脂肪酸之酯、水楊酸甲酯與鄰羥基苄醇之酯等。
作為(C)成分以外之摩擦調整劑，可列舉無灰摩擦調整劑，可使用通常用作潤滑油用之無灰摩擦調整劑之任意化合物，例如可列舉：分子中具有至少1個碳數6~30之烴基、較佳為烷基或烯基、特別是碳數6~30之直鏈烷基或直鏈烯基之胺系、醯亞胺系、脂肪酸酯系、脂肪醯胺系、脂肪酸系、脂肪族醇系、脂肪族醚系等之無灰摩擦調整劑等。
本實施形態之潤滑油組合物於40℃時之動黏度為60mm2/s以下，較佳為55mm2/s以下，更佳為52mm2/s以下。藉由將40℃時之動黏度設為60mm2/s以下，而有獲得所需之低溫流動性及充分之省油性能之傾向。又，潤滑油組合物於40℃時之動黏度之下限值並無特別限制，較佳為30mm2/s以上，更佳為40mm2/s以上，進而較佳為45mm2/s以上。藉由將於40℃時之動黏度設為30mm2/s以上，而有潤滑部位之油膜保持性及蒸發性更優異之傾向。
本實施形態之潤滑油組合物之黏度指數為120以上，較佳為130以上，更佳為140以上，進而較佳為150以上。藉由將黏度指數設為120以上，而有獲得充分之省油性之傾向。又，黏度指數之上限並無特別限制，例如可設為250以下。藉由將黏度指數設為250以下，而有獲得更充分之蒸發性、可進一步抑制因添加劑之溶解性不足而引起之故障的傾向。
本實施形態之潤滑油組合物於-30℃時之BF黏度並無特別限定，較佳為15000mPa‧s以下，更佳為14000mPa‧s以下，進而較佳為 13000mPa‧s以下。藉由將BF黏度設為15000mPa‧s以下，而有獲得更充分之低溫流動性、於低溫下之啟動性更優異之傾向。
本實施形態之潤滑油組合物低溫流動性優異，可低油耗化且具有耐磨耗性、耐荷重性及氧化穩定性，進而抑制油溫上升而可省電化，故而特別是可較佳地用於鐵道之齒輪或最終減速機之齒輪。
[實施例]
以下，藉由實施例更具體地說明本發明，但本發明並不限定於實施例。
(實施例1~7及比較例1~5)
如表1所示，分別製備實施例1~7及比較例1~5之潤滑油組合物。針對所獲得之潤滑油組合物，測定低溫流動性、耐磨耗性、耐荷重性及氧化穩定性，並將其結果一併記載於表1。
表1所示之各成分之詳情如下。
基油A-1：氫化精製礦油[III群；40℃動黏度：19.57mm2/s；100℃動黏度：4.23mm2/s；黏度指數：122；硫量(硫元素換算量)：未達10質量ppm；磷量(磷元素換算量)：未達10質量ppm；%CP：80.7；%CN：19.3；%CA：0]
基油A-2：氫化精製礦油[III群；40℃動黏度：33.97mm2/s；100℃動黏度：6.208mm2/s；黏度指數：133；硫量(硫元素換算量)：未達10質量ppm；磷量(磷元素換算量)：未達10質量ppm；%CP：80.6；%CN：19.4；%CA：0]
基油A-3：多元醇酯[V群；油酸+三羥甲基丙烷；40℃動黏度：48.7mm2/s；100℃動黏度：9.8mm2/s；黏度指數：192；流動點：-32.5℃；燃點：324℃]
黏度調整劑B-1：α-烯烴與α,β-乙烯性不飽和二羧酸二酯之共聚物[重量平均分子量：10000]
黏度調整劑B-2：聚甲基丙烯酸酯系黏度調整劑[數量平均分子量：20000]
有機鉬化合物C-1：二硫代胺基甲酸鉬(MoDTC)[鉬元素換算量：10質量%；硫元素換算量：10.8質量%]
性能添加劑D-1：添加劑組合(含有硼之琥珀醯亞胺、磷酸酯、多硫化物、噻二唑、胺系摩擦調整劑、胺系抗氧化劑、消泡劑)[以添加劑組合總量基準計，磷元素換算量：2.0質量%；硫元素換算量：19.3質量%]
性能添加劑D-2：添加劑組合(含有硼之琥珀醯亞胺、磷酸酯、多硫化物、噻二唑、胺系摩擦調整劑、胺系抗氧化劑、消泡劑)[以添加劑組合總量基準計，磷元素換算量：1.40質量%；硫元素換算量：22.9質量%]
性能添加劑D-3：亞磷酸酯胺鹽[磷元素換算量：2.5質量%]
基油中之硫元素換算量及磷元素換算量、有機鉬化合物中之鉬元素換算量及硫元素換算量、及性能添加劑中之硫元素換算量及磷元素換算量係藉由ICP元素分析法而求出。
(1)低溫流動性
依據ASTM D 2983，測定各潤滑油組合物於-30℃時之BF黏度。於本試驗中，BF黏度之值越小意味著低溫流動性越優異，即低溫時之啟動性優異。
(2)耐磨耗性試驗
藉由以下條件，進行四球試驗(ASTM D4172)，測定磨耗痕徑(mm)並評估耐磨耗性。於本試驗中，磨耗痕徑越小意味著耐磨耗性越優異。
荷重：392N
轉數：1800rpm
溫度：80℃
試驗時間：1小時
(3)耐荷重性試驗
使用IAE齒輪試驗機，測定試驗後之油溫溫度，將其值作為耐荷重性試驗之判斷基準。於本試驗中，該值越小意味著耐荷重性越優異，即油溫上升之抑制優異。
轉數：4000rpm
荷重：60lbs
試驗時間：90分鐘
(4)氧化穩定性試驗
依據JIS K 2514 4.(內燃機用潤滑油氧化穩定度試驗方法)，於以下條件下實施，測定酸值增加程度。於本試驗中，酸值增加越小意味著氧化穩定性越優異。
溫度：135℃
試驗時間：96小時
由表1可知：本案實施例1~7之齒輪用潤滑油組合物於低溫流動性(例如，於-30℃之BF黏度為15000mPa‧s以下)、耐磨耗性(例如，磨耗痕徑為0.70mm以下)、耐荷重性(例如，油溫上升為100℃以下)及氧化穩定性(例如，酸值增加為2.0mgKOH/g以下)方面平衡較佳，較優異。

Claims (3)

  1. 一種齒輪用潤滑油組合物，其含有：潤滑油基油，其包含酯系基油及40℃時之動黏度為10~50mm2/s之礦油系基油，且以潤滑油基油總量基準計，上述酯系基油之含量為1~15質量%；α-烯烴與具有聚合性不飽和鍵之酯單體之共聚物；及有機鉬化合物；且該齒輪用潤滑油組合物以潤滑油組合物總量基準計，上述共聚物之含量為1~20質量%，40℃之動黏度為60mm2/s以下，黏度指數為150以上。
  2. 如請求項1之齒輪用潤滑油組合物，其中以潤滑油組合物總量為基準，上述潤滑油組合物之磷含量以磷元素換算計為0.15質量%以下，上述潤滑油組合物之硫含量以硫元素換算計為1.5質量%以下；且上述硫含量相對於上述磷含量之比為11.0以下。
  3. 如請求項1或2之齒輪用潤滑油組合物，其中進而含有選自由包含磷且不包含硫作為構成元素之第1添加劑與包含硫且不包含磷作為構成元素之第2添加劑之組合、包含磷及硫兩者作為構成元素之第3添加劑、上述第1添加劑與上述第3添加劑之組合、上述第2添加劑與上述第3添加劑之組合、及上述第1添加劑與上述第2添加劑及上述第3添加劑之組合所組成之群中的1種性能添加劑；且上述性能添加劑之含量滿足下述式(1)、(2)及(3)所表示之條件：CP≦0.15 (1) CS≦1.5 (2) (CS/CP)≦11 (3)[式中，CP表示上述性能添加劑中所含之磷之含量，CS表示上述性能添加劑中所含之硫之含量，CP及CS分別為以潤滑油組合物總量為基準之磷或硫元素換算值(質量%)]。
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