JP5329067B2 - 自動変速機油及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機油及びその製造方法に関し、特には、低粘度でありながら、基油の粘度が高く、また、高温高せん断粘度が高く、油膜保持性能に優れるため、耐摩耗性、耐ピッチング性等に優れ、せん断安定性も良好で、低温粘度特性にも優れる自動変速機油及びその製造方法に関するものである。

近年、炭酸ガス削減を目的とする自動車の省燃費化が急務となっており、変速機用潤滑油についても燃費向上への寄与が求められている。これに関し、変速機等の省燃費化手段の一つとして、潤滑油の低粘度化が挙げられる。例えば、変速機の中でも自動車用自動変速機は、トルクコンバータ、湿式クラッチ、歯車軸受機構、オイルポンプ、油圧制御機構等を有しており、これらに使用される潤滑油をより低粘度化することにより、トルクコンバータ、湿式クラッチ、歯車軸受機構及びオイルポンプ等の撹拌抵抗及び摩擦抵抗が低減されて、動力の伝達効率が向上することで、自動車の燃費の向上が可能となる。しかしながら、潤滑油を低粘度化するために、潤滑油に用いる基油の低粘度化を図ると、油膜厚さが減少し、摩耗やピッチングの発生につながる等の問題が生じる。

上記の問題を解決するために、基油及び添加剤に工夫が施されており、疲労寿命が長く、シャダー防止維持性能、低温粘度特性及び酸化安定性に優れた変速機用潤滑油組成物が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００６−１１７８５４号公報

しかしながら、上記特許文献に開示の変速機用潤滑油組成物は、低温における粘度特性につき改善がなされているが、なお十分とはいえず、又せん断安定性については配慮がなされていない等不満が残る。

本発明は、このような事情に鑑みて為されたもので、燃費向上のため低粘度でありながら、基油の粘度が高いため、せん断安定性、潤滑油寿命等の性能が低下せず、高温高せん断（ＨＴＨＳ）粘度が高く、油膜保持性能に優れるため、耐摩耗性、耐ピッチング性等に優れ、せん断安定性も良好で、低温粘度特性にも優れる自動変速機油を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を行ったところ、基油に粘度指数向上剤を配合してなり、100℃での動粘度、粘度指数、-40℃でのブルックフィールド粘度、150℃での高温高せん断（ＨＴＨＳ）粘度及び超音波せん断試験（1h）後の100℃での動粘度が特定の範囲にある自動変速機油が上記課題を解決することを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明の自動変速機油は、（Ａ）（Ｄ１）100℃での動粘度が4.00〜4.30 mm²/sで且つ（Ｄ２）粘度指数が120以上である（Ｄ３）鉱油系基油に（Ｂ）重量平均分子量が20,000〜60,000のポリアルキルメタクリレート系の粘度指数向上剤を2〜5質量％含有してなり、
（Ｃ１）100℃での動粘度が5.7〜6.2 mm²/sで、
（Ｃ２）粘度指数が150以上で、
（Ｃ３）-40℃でのブルックフィールド粘度が4,000〜15,000 mPa・sで、
（Ｃ４）150℃での高温高せん断（ＨＴＨＳ）粘度が2.10〜2.60 mPa・sで且つ
（Ｃ５）超音波せん断試験（1h）後の100℃での動粘度が5.7〜6.2 mm ² /sであることを特徴とする。

また、本発明の自動変速機油の製造方法は、上記の自動変速機油の製造方法であって、
（Ａ）（Ｄ１）100℃での動粘度が4.00〜4.30 mm²/sで且つ
（Ｄ２）粘度指数が120以上である
（Ｄ３）鉱油系基油に、
（Ｂ）重量平均分子量が20,000〜60,000のポリアルキルメタクリレート系の粘度指数向上剤を2〜5質量％添加することを特徴とする。

本発明によれば、燃費向上のため低粘度でありながら、基油の粘度が高いため、せん断安定性、潤滑油寿命等の性能が低下せず、高温高せん断粘度が高く、油膜保持性能に優れるため、耐摩耗性、耐ピッチング性等に優れ、せん断安定性も良好で、低温粘度特性にも優れる自動変速機油を提供することができる。また、かかる自動変速機油の製造方法を提供することができる。

以下に、本発明を更に詳細に説明する。本発明の自動変速機油は、（Ａ）基油に（Ｂ）粘度指数向上剤を含有してなり、（Ｃ１）100℃での動粘度、（Ｃ２）粘度指数、（Ｃ３）-40℃でのブルックフィールド粘度、（Ｃ４）150℃での高温高せん断（ＨＴＨＳ）粘度及び（Ｃ５）超音波せん断試験（1h）後の100℃での動粘度が特定の範囲にあることを特徴とし、好ましくは、（Ｄ１）100℃での動粘度及び（Ｄ２）粘度指数が特定の範囲にある（Ｄ３）鉱油系基油に、（Ｂ）粘度指数向上剤を添加して製造される。

本発明の自動変速機油は、100℃での動粘度が5.7 mm²/s以上で且つ150℃での高温高せん断（ＨＴＨＳ）粘度が2.10 mPa・s以上であるため、油膜保持性能に優れ、その結果として、耐摩耗性、耐ピッチング性等に優れる。また、本発明の自動変速機油は、100℃での動粘度が6.2 mm²/s以下で、粘度指数が150以上で且つ-40℃のブルックフィールド粘度が15,000 mPa・s以下であるため、低温流動性にも優れる。更に、本発明の自動変速機油は、超音波せん断試験（1h）後の100℃での動粘度が5.7 mm²/s以上であるため、せん断安定性にも優れる。

本発明の自動変速機油は、（Ｃ１）100℃での動粘度が5.7〜6.2 mm²/sであり、好ましくは、5.8〜6.2 mm²/sである。自動変速機油の100℃での動粘度が5.7 mm²/s未満の場合は、十分な油膜保持性能を確保できず、一方、自動変速機油の100℃での動粘度が6.2 mm²/sを超える場合は、十分な低温流動性を示さない上、変速機の燃費を十分向上させることができない。

本発明の自動変速機油は、（Ｃ２）粘度指数が150以上であり、好ましくは、155〜220である。自動変速機油の粘度指数が150未満の場合は、十分な低温流動性を示さない。

本発明の自動変速機油は、（Ｃ３）-40℃でのブルックフィールド粘度が4,000〜15,000 mPa・sであり、好ましくは、4,000〜14,500 mPa・sである。-40℃でのブルックフィールド粘度が15,000 mPa・sを超える場合は、十分な低温流動性を示さない。

本発明の自動変速機油は、（Ｃ４）150℃での高温高せん断（ＨＴＨＳ）粘度が2.10〜2.60 mPa・sであり、好ましくは、2.15〜2.60 mPa・sである。150℃での高温高せん断（ＨＴＨＳ）粘度が2.10 mPa・s未満の場合は、十分な油膜保持性能を確保できず、結果として、耐摩耗性、耐ピッチング性等を十分確保できなくなる。

本発明の自動変速機油は、（Ｃ５）超音波せん断試験（1h）後の100℃での動粘度が5.7〜6.2 mm²/sである。超音波せん断試験（1h）後の100℃での動粘度が5.7 mm²/s未満の場合は、十分なせん断安定性を確保できなくなる。

本発明の自動変速機油に用いる（Ａ）基油は、（Ｄ３）鉱油系基油である。該鉱油系基油としては、公知の鉱油を用いることができる。例えば、公知の方法により、原油を原料として製造されたニュートラル油や、ブライトストック、常圧蒸留及び減圧蒸留で得られた油をフルフラール等の溶剤で抽出処理し、得られたラフィネートを高圧下にて水素化精製して硫黄分等の不純物を除去した油を、更にメチルエチルケトン等の溶剤で脱ロウ処理した溶剤脱ロウ基油、また、常圧蒸留及び減圧蒸留で得られた油を高圧下にて水素化分解し、減圧蒸留で分留した後に高圧下で水素化脱ロウした水素化分解基油、また、常圧蒸留及び減圧蒸留で得られた油を高圧下で水素化脱ロウし、更に高圧下で水素化精製した水素化精製基油等を挙げることができる。これら基油は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。

上記（Ｄ３）鉱油系基油は、（Ｄ１）100℃での動粘度が4.00〜4.30 mm²/sの範囲であり、4.10〜4.30 mm²/sの範囲であることが好ましく、また、（Ｄ２）粘度指数が120以上であり、120〜150の範囲であることが好ましい。基油の100℃での動粘度が4.00 mm²/sを下回る場合は、十分な油膜保持性能を確保できず、一方、基油の100℃の動粘度が4.30 mm²/sを上回る場合、または基油の粘度指数が120を下回る場合は、十分な低温流動性を示さない。

本発明の自動変速機油に用いる（Ｂ）粘度指数向上剤は、重量平均分子量が20,000〜60,000のポリアルキルメタクリレート系の粘度指数向上剤であり、ポリアルキルメタクリレート（ＰＭＡ）が好ましい。これら粘度指数向上剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これら粘度指数向上剤の添加量は、2〜5質量％の範囲である。粘度指数向上剤を20質量％を超えて添加すると、せん断による粘度低下が大きく、一方、1質量％未満では、十分な粘度指数向上効果や低温流動性が確保できない。

本発明の自動変速機油には、上記粘度指数向上剤の他に、本発明の目的が損なわれない範囲で、従来から潤滑油に用いられている摩擦調整剤、磨耗防止剤、極圧剤、清浄分散剤、酸化防止剤、防錆剤、金属不活性剤、消泡剤などを適宜添加することができる。

摩擦調整剤としては脂肪族アミン、脂肪族アミド、脂肪族イミド、アルコール、エステル、リン酸エステルアミン塩、亜リン酸エステルアミン塩等が、磨耗防止剤としてはリン酸エステル、ジアルキルジチオリン酸亜鉛等が、極圧剤としては硫化オレフィン、硫化油脂等が、分散剤としてはポリアルケニルコハク酸イミド、ポリアルケニルコハク酸エステル及びそれぞれのホウ酸変性物等が、清浄剤としてはアルカリ土類金属スフフォネート、フェネート、サリシレート等が、酸化防止剤としてはアミン系、フェノール系の酸化防止剤等が、金属不活性剤としてはベンゾトリアゾール、チアジアゾール等が、防錆剤としてはアルケニルコハク酸エステルまたはその部分エステルなどが、消泡剤としては、シリコン化合物、エステル系消泡剤等が、それぞれ挙げられる。これらはそれぞれコンポーネントで添加しても良いし、また、これらの混合物として販売されているパッケージを用いても良い。

以上に説明した本発明の自動変速機油は、低粘度であるため、自動車の燃費を向上させることができる上、基油の粘度が高く、高温高せん断粘度が高く、油膜保持性能に優れるため、耐摩耗性、耐ピッチング性等に優れ、更には、せん断安定性も良好で、低温粘度特性にも優れる。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

表１の上部に示す配合割合（添加量は組成物全量基準での質量％）で、下記の潤滑油基油及び添加剤を用いて、実施例１〜２及び比較例１〜６の組成物を調製した。得られた組成物の特性の測定結果を表１に示す。

＜潤滑油基油＞
Ａ−１：溶剤脱ロウ基油（100℃での動粘度：4.7 mm²/s、粘度指数：102）
Ａ−２：水素化分解基油（100℃での動粘度：4.3 mm²/s、粘度指数：122）
Ａ−３：水素化分解基油（100℃での動粘度：6.7 mm²/s、粘度指数：133）
Ａ−４：水素化精製基油（100℃での動粘度：2.2 mm²/s、粘度指数：70）
Ａ−５：ポリ-α-オレフィン（100℃での動粘度：3.9 mm²/s、粘度指数：122）
Ａ−６：ポリ-α-オレフィン（100℃での動粘度：6.0 mm²/s、粘度指数：147）

＜粘度指数向上剤＞
Ｂ−１：ポリアルキルメタクリレート（分散型、重量平均分子量：53,000）
Ｂ−２：ポリアルキルメタクリレート（非分散型、重量平均分子量：30,000）
Ｂ−３：ポリアルキルメタクリレート（非分散型、重量平均分子量：55,000）

＜その他＞
上記添加剤の他に市販のＡＴＦパッケージを全て同量ずつ加えた。

＜評価方法＞
（１）動粘度（40℃、100℃）及び粘度指数
ＪＩＳ Ｋ ２２８３に従って、基油及び組成物の40℃及び100℃での動粘度並びに粘度指数を測定した。

（２）ブルックフィールド粘度（-40℃）
ＡＳＴＭ Ｄ２９８３に従って、-40℃でのブルックフィールド粘度を測定した。

（３）ＨＴＨＳ粘度（150℃）
ＡＳＴＭ Ｄ ４６８３に従って、せん断速度：10⁶/sで、150℃での高温高せん断（ＨＴＨＳ）粘度を測定した。

（４）超音波せん断試験
ＪＡＳＯ Ｍ３４７に従って、超音波せん断試験を60分間行った後の40℃及び100℃での動粘度を測定し、粘度低下率を算出した。

（５）テーパーローラベアリング（ＫＲＬ）試験
ＣＥＣ−Ｌ−４５−Ａ９９に従って、テーパーローラベアリング（ＫＲＬ）試験を60時間行った後の40℃及び100℃での動粘度を測定し、粘度低下率を算出した。

以下に、実施例及び比較例を用いて本発明品について詳細に説明する。まず、比較例１に従来の自動変速機油（ＡＴＦ）の性状を示す。比較例２及び３のように、従来品から単純に粘度指数向上剤の添加量を減らした処方では、せん断安定性に劣る、及び／又はＨＴＨＳ粘度が低い。しかも基油の粘度が低い為、油膜保持性能に優れない。

また、比較例４のように、100℃における動粘度が4.00〜4.30 mm²/sの基油を用いても、基油の粘度指数が低いとブルックフィールド粘度が上昇し、十分な低温流動性を確保できない。しかしながら、比較例５のように基油が十分な粘度指数を有していても、基油の100℃における動粘度が4.30 mm²/sを超えると、同様にブルックフィールド粘度が上昇して十分な低温流動性を確保できない。

一方、比較例６のように、基油に合成油を使用した場合では、鉱油に比べて低温特性に優れる為、基油の100℃における動粘度及び粘度指数を共に高めても、ブルックフィールド粘度は低く、十分な低温流動性を確保できるものの、ＨＴＨＳ粘度を低下させてしまい、高温高せん断条件での油膜保持性能に優れない。

これら比較例に対して、実施例１及び２として示した本発明品では、製品の粘度を従来のＡＴＦより低下させつつも、基油の粘度を上げて油膜保持性能を確保している。更に、せん断安定性、低温流動性も優れた性能を有し、良好なＡＴＦとして必要十分な性能を持っている。

Claims (2)

1. （Ａ）（Ｄ１）100℃での動粘度が4.00〜4.30 mm²/sで且つ（Ｄ２）粘度指数が120以上である（Ｄ３）鉱油系基油に（Ｂ）重量平均分子量が20,000〜60,000のポリアルキルメタクリレート系の粘度指数向上剤を2〜5質量％含有してなり、
   （Ｃ１）100℃での動粘度が5.7〜6.2 mm²/sで、（Ｃ２）粘度指数が150以上で、（Ｃ３）-40℃でのブルックフィールド粘度が4,000〜15,000 mPa・sで、（Ｃ４）150℃での高温高せん断（ＨＴＨＳ）粘度が2.10〜2.60 mPa・sで且つ（Ｃ５）超音波せん断試験（1h）後の100℃での動粘度が5.7〜6.2 mm ² /sであることを特徴とする自動変速機油。
2. 請求項１に記載の自動変速機油の製造方法であって、
   （Ａ）（Ｄ１）100℃での動粘度が4.00〜4.30 mm²/sで且つ（Ｄ２）粘度指数が120以上である（Ｄ３）鉱油系基油に、（Ｂ）重量平均分子量が20,000〜60,000のポリアルキルメタクリレート系の粘度指数向上剤を2〜5質量％添加することを特徴とする自動変速機油の製造方法。