WO2013147150A1 - 潤滑油組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
潤滑油の省燃費性を高める方法は、主として潤滑油の低粘度化によって撹拌抵抗を低減する方法と摺動部分における摩擦係数を低減して摩擦損失を低減する方法が知られている。しかし、潤滑油の低粘度化には限界があることから、さらなる省燃費を実現するためには、摩擦係数をさらに低減することが必要である。そして、その摩擦係数の低減に関しては、弾性流体潤滑領域における流体摩擦係数であるトラクション係数によって評価する方法が広く行われている。つまり、トラクション係数がさらに低い潤滑油が求められている。
また、自動車用変速機などの変速機用潤滑油は、通常寒冷地など低温下でも使用されるため、低温流動性にも優れることが必要である。
また、特許文献2には、鉱油に100℃における動粘度が15mm2/s以上300mm2/s以下のメタロセン触媒を用いて製造されたポリα-オレフィンを配合した潤滑油が提案されている。しかしながら、このような潤滑油は、トラクション係数や低温流動性などに関し、さらなる改良が必要であった。
また、上記に例示した従来の潤滑油は、いずれも高粘度の合成油を使用するものであるため、潤滑油が高価格になる。したがって、比較的低価格であり、鉱油を主成分として用いる潤滑油の出現が期待されている。
1.下記の(1)~(3)の条件を満たす鉱油を含む基油を用いることを特徴とする潤滑油組成物、
(1)100℃の動粘度が5mm2/s以上8mm2/s以下
(2)粘度指数が130以上
(3)環分析(n-d-M法)による%CPが80以上
2.前記鉱油の粘度指数が160以下である上記1に記載の潤滑油組成物、
3.前記鉱油の%CPが80以上95以下、%CNが5以上20以下、%CAが1.0以下である上記1又2に記載の潤滑油組成物、
4.前記鉱油の100℃の動粘度が5.5mm2/s以上7.5mm2/s以下である上記1~3のいずれかに記載の潤滑油組成物、
5.(A)前記鉱油とともに、(B)〔(b1)100℃の動粘度が1.5mm2/s以上4.5mm2/s以下、かつ流動点が-25℃以下の鉱油〕及び〔(b2)100℃の動粘度が1.5mm2/s以上6.5mm2/s以下、かつ流動点が-30℃以下の合成油〕から選ばれる1種以上を含む基油を用いる上記1~4のいずれかに記載の潤滑油組成物、
6.基油全量基準で、(A)成分を40質量%以上75質量%以下、(B)成分を25質量%以上60質量%以下含む基油を用いる上記5に記載の潤滑油組成物、
7.基油全体の%CPが80以上95以下、%CNが5以上20以下、%CAが1.0以下である上記1~6のいずれかに記載の潤滑油組成物、
8.酸化防止剤、極圧剤もしくは摩耗防止剤、分散剤、金属系清浄剤、油性剤、防錆剤、金属不活性化剤、腐食防止剤、流動点降下剤及び消泡剤の中から選ばれる少なくとも1種の潤滑油添加剤を含む上記1~7のいずれかに記載の潤滑油組成物、
9.自動変速機用潤滑油組成物である上記1~8のいずれかに記載の潤滑油組成物、
を提供するものである。
前記高粘度指数の鉱油は、以下の(1)~(3)の性状及び組成を有するものである。
(1)100℃の動粘度が5mm2/s以上8mm2/s以下である。
100℃の動粘度が5mm2/s未満の鉱油を基油に用いた場合、摺動面に充分な油膜を形成できないため、低摩擦係数を有する潤滑油組成物が得られない。一方、100℃の動粘度が8mm2/sを超える鉱油を基油に用いた場合、流体抵抗の増大によるエネルギー損失が大きくなる。このようなことから高粘度指数の鉱油の100℃の動粘度は、5.5mm2/s以上7.5mm2/s以下であることが好ましく、6.0mm2/s以上7.0mm2/s以下であることがより好ましい。
い。
(2)粘度指数が130以上である。
粘度指数が130未満では、広い温度範囲に亘って適正な粘度を維持し、耐摩耗性や摩擦係数を良好に保つことが困難になる。また、充分な低温流動性が得られない恐れがある。したがって、高粘度指数の鉱油の粘度指数は135以上が好ましく、140以上がより好ましい。一方、粘度指数の上限に関しては、特に制限はないが、組成物の溶解安定性を良好に保つ観点から、160以下であること好ましい。溶解安定性が良好であれば、組成物を構成する各基油が有する性能を充分に発揮することができる効果が得られる。
本発明で用いる潤滑油基油の組成については、%CPが80以上であることが必要である。%CPが80未満では、必要とする高い粘度指数を有し、低い摩擦係数(トラクション係数)を示し、優れた低温流動性を有する組成物を得ることができない。したがって、%CPは83以上であることが好ましく、85以上であることがより好ましい。
一方、%CPの上限値は、95以下であることが好ましい。%CPが95以下であれば、%CNと%CAの合計が5以上存在することとなり、そのことによって組成物の溶解安定性が良好に保たれる。したがって%CPは90以下であることがより好ましい。
また、%CAは、酸化安定性を高める観点から1.0以下であることが好ましく0.5以下であることがより好ましい。
したがって、本発明で用いる高粘度指数の鉱油の組成は、%CPが80以上95以下、%CNが5以上20以下、%CAが1.0以下であるものが好ましく、%CPが80以上90以下、%CNが10以上20以下、%CAが1.0以下であるものがさらに好ましい。
このような組成を有する高粘度指数鉱油を含むことによって、粘度指数が高く、トラクション係数が低く、低温流動性に優れ、かつ良好な溶解安定性を有する組成物を得ることができる。
・流動点が、-12.5℃以下、さらには-15.0℃以下
・引火点が、240℃以上
・硫黄分が、20質量ppm以下、さらには10質量ppm以下
具体的には例えば、原料ワックスとして、ワックスもしくはスラックワックスなどのワックス留分を用い、これを異性化触媒、例えば、シリカ、アルミナ又はゼオライトを主成分とする担体にPtやPdを担持させた触媒や、アルミナやシリカを主成分とする担体にNi、Co、Mo及びW等から選択される1種以上の金属成分を担持させた触媒を用いて、通常の方法で異性化することによって得ることができる。この異性化生成物は、通常さらに減圧蒸留を行い、必要に応じて脱ろう処理を行う。
具体的には、基油全量基準で基油Aを20質量%以上含むことが好ましく、30質量%以上含むことがより好ましく、40質量%以上含むことが特に好ましい。すなわち基油Aのみからなる基油であってもよい。基油Aを基油の20質量%以上含むことによって、高粘度指数が高くや、低摩擦係数が小さいなど前記した基油Aが有する効果を満たす組成物を得ることができる。
本発明の基油は、基油Aとともに、基油A以外の他の基油(以下、「基油B」と称する)を用いることができる。基油Bとしては1種以上の鉱油を用いてもよく、1種以上の合成油を用いてもよく、1種以上の鉱油と1種以上の合成油とを混合して用いてもよい。
前記(b1)の低粘度鉱油としては、100℃の動粘度が1.5mm2/s以上4.5mm2/s以下、さらには2.0mm2/s以上4.0mm2/s以下であり、流動点が-25℃以下、さらには-27.5℃以下、特に-30℃以下の鉱油が好ましい。
(b1)の低粘度鉱油は、さらに粘度指数が90以上、引火点が140℃以上、硫黄分が20質量ppm以下であるものがより好ましい。
(b1)の低粘度鉱油の具体例としては、いわゆる60ニュートラル鉱油、70ニュートラル鉱油などの鉱油が挙げられる。中でも、流動点が低いことから60ニュートラル鉱油が好ましい。
前記低粘度合成油は、さらに粘度指数が100以上、引火点が140℃以上であるものが好ましい。
このような低粘度合成油の具体例としては、1-デセンなど炭素数8から14のα-オレフィンオリゴマーであるポリα-オレフィンが挙げられる。このポリα-オレフィンは、通常水素化したポリα-オレフィンが用いられる。
また、ポリα-オレフィンには、メタロセン触媒を用いてオリゴマー化したポリα-オレフィン及びその水素化物が含まれる。
中でも、粘度指数が高く、入手が容易である点で、1-デセンのオリゴマーであるポリα-オレフィン(水素化物)が好ましく、特にメタロセン触媒を用いて得られたポリα-オレフィン(水素化物)が好ましい。
さらに基油Bとして、(b1)低粘度鉱油と(b2)低粘度合成油とを混合して用いる場合は、その混合割合は特に制限はなく任意の割合で配合することができるが、基油B全量基準で(b1)低粘度鉱油を25質量%以上75質量%以下、(b2)低粘度合成油を75質量%以上25質量%の範囲で含むことが好ましい。
基油の組成は、%CPが80以上90以下、%CNが10以上20以下、%CAが1.0以下であることがより好ましい。
(C)成分の潤滑油添加剤としては、(c1)酸化防止剤、(c2)極圧剤もしくは摩耗防止剤、(c3)分散剤、及び(c4)金属系清浄剤などが挙げられ、これらの中から選ばれる1種又は2種以上の潤滑油添加剤を配合することが好ましい。
アミン系酸化防止剤としては、例えば、4,4’-ジブチルジフェニルアミン、4,4’-ジオクチルジフェニルアミン、4,4’-ジノニルジフェニルアミンなどのジアルキル(アルキル基の炭素数1~20)ジフェニルアミン、フェニル-α-ナフチルアミン、オクチルフェニル-α-ナフチルアミン、ノニルフェニル-α-ナフチルアミンなどのナフチルアミンなどが挙げられる。
硫黄系極圧剤としては、硫化油脂、硫化脂肪酸、硫化エステル、硫化オレフィン、ジヒドロカルビルポリサルファイド、チアジアゾール化合物、アルキルチオカルバモイル化合物、チオカーバメート化合物、チオテルペン化合物、ジアルキルチオジプロピオネート化合物などを挙げることができる。
リン系摩耗防止剤としては、リン酸エステル、酸性リン酸エステル、亜リン酸エステル、酸性亜リン酸エステルなどのリン酸エステル類、これらのリン酸エステル類のアミン塩が挙げられる。
これら極圧剤もしくは摩耗防止剤は、1種を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、その配合量は、潤滑油組成物全量基準で、通常0.01質量%以上10質量%以下、好ましくは0.05質量%以上5質量%以下で選定される。
具体的には、例えば、平均分子量1000以上3500以下のアルケニル基置換アルケニルコハク酸イミド及びそのホウ素化物、ベンジルアミン、アルキルポリアミン、アルケニルコハク酸エステルが挙げられる。
これらの分散剤は、1種を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、その配合量は、潤滑油組成物全量基準で、通常0.05質量%以上10質量%以下、好ましくは0.1質量%以上5質量%以下で選定される。
これらの金属系清浄剤は、1種を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。その配合量は、潤滑油組成物全量基準で、通常0.05質量%以上30質量%以下、好ましくは0.1質量%以上10質量%以下で選定される。
本発明の潤滑油組成物は、上記のとおり、基油Aを含む基油、特に基油Aと基油Bとを含む基油に必要に応じて潤滑油添加剤を含有する組成物である。
その潤滑油組成物の粘度指数は、160以上であることが好ましく、165以上であることがより好ましい。粘度指数の上限については特に制限はないが、190以下が好ましく180以下がより好ましい。
また、本発明の潤滑油組成物の動粘度については、特に制限はなく、潤滑油組成物の用途や使用条件によって、適宜選択すればよい。
例えば、潤滑油組成物が自動車用自動変速機用潤滑油組成物の場合は、100℃の動粘度が5.58mm2/s以上8mm2/s以下であることが好ましく、6.08mm2/s以上7.0mm2/s以下であることがより好ましい。
〔実施例1~3及び比較例1、2〕
第1表に示す基油を用いて第1表に示す組成の潤滑油組成物を調製し、その性状及びトラクション係数と低温粘度の測定を行った。
<鉱油、合成油及び潤滑油組成物の性状の測定方法>
(1)動粘度
JIS K2283に準拠して測定した。
(2)粘度指数
JIS K2283に準拠して測定した。
(3)流動点
JIS K2269に準拠して測定した。
<鉱油、合成油及び潤滑油組成物の性能の評価方法>
(4)組成分析
ASTM D3238に準拠して環分析(n-d-M法)による%CP、%CN、及び%CAを測定した。
JIS K2010に準拠して、-30℃における粘度(CCS粘度、単位:mPa・s)を測定した。
(6)低温粘度(BF粘度)
ASTM D2983に準拠して、-40℃における粘度(BF粘度、単位:mPa・s)を測定した。
(7)トラクション係数
下記の試験機及び測定条件で、トラクション係数を測定した。
(試験機)
Mini Traction Machine(PCS Instruments社製)
(測定条件)
・ボール :直径19.05mm、AISI 52100軸受鋼
・ディスク :直径50mm、AISI 52100軸受鋼
・転がり速度:2.0m/s
・荷重 :45N
・油温 :100℃
・すべり率(SRR):50%
1)基油A-1(150ニュートラル鉱油、100℃動粘度:6.4mm2/s、40℃動粘度:34.07mm2/s、粘度指数:143、%CP:86.3、%CN:13.3、%CA:0.4、流動点:-15.0℃、引火点:244℃、硫黄分:10質量ppm未満)
2)基油B-1(150ニュートラル鉱油、100℃動粘度:6.5mm2/s、40℃動粘度:36.82mm2/s、粘度指数:131、%CP:77.0、%CN:23.0、%CA:0.0、流動点:-12.5℃、引火点:240℃、硫黄分:10質量ppm未満)
3)基油B-2(70ニュートラル鉱油、100℃動粘度:3.1mm2/s、40℃動粘度:12.53mm2/s、粘度指数:109、%CP:77.4、%CN:22.6、%CA:0.0、流動点:-27.5℃、引火点:196℃、硫黄分:10質量ppm未満)
4)基油B-3(150ニュートラル鉱油、100℃動粘度:6.3mm2/s、40℃動粘度:35.52mm2/s、粘度指数:129、%CP:78.1、%CN:21.1、%CA:0.8、流動点:-20.0℃、引火点:252℃、硫黄分:10質量ppm未満)
5)基油B-4(60ニュートラル鉱油、100℃動粘度:2.2mm2/s、40℃動粘度:7.12mm2/s、粘度指数:109、%CP:76.2、%CN:23.7、%CA:0.1、流動点:-37.5℃、引火点:158℃、硫黄分:10質量ppm未満)
6)基油B-5(メタロセン触媒による1-デセンオリゴマー水素化物、100℃動粘度:6.0mm2/s、40℃動粘度:31.0mm2/s、粘度指数:143、%CP:100)
7)基油B-6(1-デセンオリゴマー水素化物、100℃動粘度:1.8mm2/s、40℃動粘度:5.10mm2/s、粘度指数:128、%CP:100、流動点:-70.0℃)
8)アフトンケミカル社製添加剤(製品名:「HiTEC3491K」、S系極圧剤とP系耐摩耗剤を含むパッケージ添加剤)
9)アフトンケミカル社製添加剤(製品名:「HiTEC3491A」、S系極圧剤とP系耐摩耗剤を含むパッケージ添加剤)
10)赤色着色剤
本発明の基油を用いた潤滑油組成物は、粘度指数が160以上であって高く、摩擦係数(トラクション係数)も0.035以下で極めて小さい。しかも低温粘度(-30℃のCCS粘度及び-40℃のBF粘度)が低い。したがって、摩擦係数が小さく耐摩耗性が良好であるとともに、低温流動性においても優れていることが分かる(実施例1~3)。
これに対して、%CPが80を満たさない鉱油を用いた比較例1の潤滑油組成物、及び%CP、粘度指数をともに満たさない鉱油を用いた比較例2の潤滑油組成物は、いずれもトラクション係数が高く(0.039と0.042)、低温粘度も高い。したがっていずれも本発明の目的を達成することができない。
Claims (9)
- 下記の(1)~(3)の条件を満たす鉱油を含む基油を用いることを特徴とする潤滑油組成物。
(1)100℃の動粘度が5mm2/s以上8mm2/s以下
(2)粘度指数が130以上
(3)環分析(n-d-M法)による%CPが80以上 - 前記鉱油の粘度指数が160以下である請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 前記鉱油の%CPが80以上95以下、%CNが5以上20以下、%CAが1.0以下である請求項1又2に記載の潤滑油組成物。
- 前記鉱油の100℃の動粘度が5.5mm2/s以上7.5mm2/s以下である請求項1~3のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- (A)前記鉱油とともに、(B)〔(b1)100℃の動粘度が1.5mm2/s以上4.5mm2/s以下、かつ流動点が-25℃以下の鉱油〕及び〔(b2)100℃の動粘度が1.5mm2/s以上6.5mm2/s以下、かつ流動点が-30℃以下の合成油〕から選ばれる1種以上を含む基油を用いる請求項1~4のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- 基油全量基準で、前記(A)成分を40質量%以上75質量%以下、前記(B)成分を25質量%以上60質量%以下含む基油を用いる請求項5に記載の潤滑油組成物。
- 基油全体の%CPが80以上95以下、%CNが5以上20以下、%CAが1.0以下である請求項1~6のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- 酸化防止剤、極圧剤もしくは摩耗防止剤、分散剤、金属系清浄剤、油性剤、防錆剤、金属不活性化剤、腐食防止剤、流動点降下剤、及び消泡剤の中から選ばれる少なくとも1種の潤滑油添加剤を含む請求項1~7のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- 自動変速機用潤滑油組成物である請求項1~8のいずれかに記載の潤滑油組成物。
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