JP5350583B2 - 潤滑油組成物及びそれを用いた自動車変速機の金属疲労の向上方法 - Google Patents
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Description
例えば、変速機および終減速機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。変速機の中でも自動車用の自動変速機や無段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、油圧制御機構などを有し、また、手動変速機や終減速機は歯車軸受機構を有しており、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、歯車軸受機構およびオイルポンプ等の攪拌抵抗および摩擦抵抗が低減され、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。
例えば、従来の自動車用変速機油については、変速特性等の各種性能を長期間維持できるものとして、合成油及び/又は鉱油系の潤滑油基油、摩耗防止剤、極圧剤、金属系清浄剤、無灰分散剤、摩擦調整剤、粘度指数向上剤等を最適化して配合したものが開示されている(例えば、特許文献1及び2参照。)しかしながら、これらの組成物はいずれも潤滑油を低粘度化した場合の疲労寿命への影響については、全く検討されていない。
すなわち、本発明は、
(1)潤滑油基油と、(A)数平均分子量が2800〜8000のエチレン−α−オレフィン共重合体0.5〜10質量%を含み、かつ前記潤滑油基油として、100℃における動粘度が1.5〜40mm2/s、粘度指数が100以上、流動点が−25℃以下及び硫黄分含有量が0.01質量%以下のものを用いたことを特徴とする潤滑油組成物、
(2)さらに、(B)リン系極圧剤及び/又は硫黄系極圧剤0.01〜2.0質量%を含み、かつ全硫黄分含有量が0.15質量%以下である上記(1)項に記載の潤滑油組成物、
(3)さらに、(C)酸化防止剤、他の極圧剤、耐摩耗剤、油性剤、清浄分散剤及び流動点降下剤の中から選ばれる少なくとも一種の添加剤を含む上記(1)又は(2)項に記載の潤滑油組成物、及び
(4)自動車の変速機用潤滑油として用いられる上記(1)〜(3)項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。
当該基油は、100℃における動粘度が1.5〜40mm2/sの範囲にあることを要す。この動粘度が1.5mm2/s以上であると、蒸発損失が少なく、一方40mm2/s以下であると、粘性抵抗による動力損失があまり大きくなることがなく、燃費改善効果が得られる。好ましい動粘度は、2〜25mm2/sであり、特に2〜10mm2/sであることが好ましい。
当該基油は、粘度指数が100以上であり、流動点が−25℃以下であることを要す。粘度指数が100以上であれば、温度の変化による粘度変化が小さい。この粘度指数は、好ましくは105以上、より好ましくは110以上である。また、流動点が−25℃以下であれば、得られる潤滑油組成物は、低温環境においても十分な流動性を有している。この流動点は、好ましくは−30℃以下、より好ましくは−40℃以下である。
なお、前記動粘度及び粘度指数は、JIS K 2283に準拠して測定した値であり、流動点は、JIS K 2265に準拠して測定した値である。
また、当該基油は、硫黄分含有量が0.01質量%以下であることを要す。この硫黄分含有量が0.01質量%以下であれば、得られる潤滑油組成物の酸化安定性が良好となる。なお、この硫黄分含有量は、JIS K 2541に準拠して測定した値である。
また、合成油としては、やはり従来公知の種々のものが使用可能であり、例えば、ポリα−オレフィン、ポリブテン、ポリオールエステル、二塩基酸エステル、リン酸エステル、ポリフェニルエーテル、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ポリオキシアルキレングリコール、ネオペンチルグリコール、シリコーンオイル、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、更にはヒンダードエステルなどを用いることができる。これらの基油は、単独で、あるいは二種以上組み合わせて使用することができ、鉱油と合成油とを組み合わせて使用してもよい。
本発明の潤滑油組成物において、(A)成分として用いられるエチレン−α−オレフィン共重合体は、数平均分子量が2800〜8000の範囲にあるものであり、この数平均分子量が2800以上であると、得られる潤滑油組成物の粘度指数を向上させる効果が発揮され、一方8000以下であれば、得られる潤滑油組成物の剪断安定性が良好となる。粘度指数向上効果及び良好な剪断安定性を付与する観点から、該数平均分子量は、好ましくは3000〜7000である。
なお、前記数平均分子量は、蒸気圧浸透圧法により測定した値である。
当該エチレン−α−オレフィン共重合体を構成するα−オレフィンとしては、炭素数が、好ましくは3〜20、より好ましくは3〜10のものが用いられる。このようなα−オレフィンとしては、例えばプロピレン、1−ブテン、イソブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセンなどが挙げられる。これらのα−オレフィンは一種を用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよいが、特にプロピレンが性能の面から好適である。
本発明の潤滑油組成物においては、(A)成分として、前記のエチレン−α−オレフィン共重合体を一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。この(A)成分は、本発明の潤滑油組成物を、低粘度で、かつ低温流動性及び酸化安定性に優れると共に、金属疲労寿命の長い性能を有するものにするために、基油に配合される成分である。
したがって、前記(A)成分の含有量は、前記の性能の観点から、組成物全量に基づき、0.5〜10質量%、好ましくは0.5〜6質量%、より好ましくは0.5〜4.5質量%である。
前記リン系極圧剤としては、例えばリン酸エステル、酸性リン酸エステル、酸性リン酸エステルアミン塩、亜リン酸エステル、酸性亜リン酸エステル及び酸性亜リン酸エステルアミン塩などを挙げることができる。
酸性リン酸エステルアミン塩及び酸性亜リン酸エステルアミン塩としては、前述の酸性リン酸エステル及び酸性亜リン酸エステルそれぞれと下記のアミン類との塩を挙げることができる。アミン類としては、モノ置換アミン、ジ置換アミン又はトリ置換アミンが用いられる。
本発明においては、このリン酸エステル系化合物は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
R1−Sq−R2・・・(I)
(式中、R1は炭素数2〜15のアルケニル基、R2は炭素数2〜15のアルキル基又はアルケニル基を示し、qは1〜8の整数を示す。)
で表される化合物などを挙げることができる。この化合物は、炭素数2〜15のオレフィン又はその二〜四量体を、硫黄、塩化硫黄等の硫化剤と反応させることによって得られ、該オレフィンとしては、プロピレン、イソブテン、ジイソブテンなどが好ましい。
ジヒドロカルビルポリサルファイドとしては、下記の一般式(II)
R3−Sr−R4・・・(II)
(式中、R3及びR4は、それぞれ炭素数1〜20のアルキル基又は環状アルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアルキルアリール基又は炭素数7〜20のアリールアルキル基を示し、それらは互いに同一でも異なっていてもよく、rは1〜8の整数を示す。)
で表される化合物である。ここで、R3及びR4がアルキル基の場合、硫化アルキルと称される。
前記一般式(II)で表されるジヒドロカルビルポリサルファイドとしては、例えば、ジベンジルポリサルファイド、各種ジノニルポリサルファイド、各種ジドデシルポリサルファイド、各種ジブチルポリサルファイド、各種ジオクチルポリサルファイド、ジフェニルポリサルファイド、ジシクロヘキシルポリサルファイドなどを好ましく挙げることができる。
アルキルチオカルバモイル化合物としては、例えば、ビス(ジメチルチオカルバモイル)モノスルフィド、ビス(ジブチルチオカルバモイル)モノスルフィド、ビス(ジメチルチオカルバモイル)ジスルフィド、ビス(ジブチルチオカルバモイル)ジスルフィド、ビス(ジアミルチオカルバモイル)ジスルフィド、ビス(ジオクチルチオカルバモイル)ジスルフィドなどを好ましく挙げることができる。
これらの硫黄系極圧剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
この(B)成分の含有量は、極圧剤としての効果及び経済性のバランスなどの点から、潤滑油組成物全量に基づき、通常0.01〜2.0質量%程度、好ましくは0.05〜1.5質量%である。
なお、硫黄系極圧剤を用いる場合、腐食防止の観点から、組成物中の全硫黄分含有量が、好ましくは0.15質量%以下、より好ましくは0.10質量%以下になるように配合量を調整することが好ましい。
本発明の潤滑油組成物においては、さらに(C)成分として、酸化防止剤、他の極圧剤、耐摩耗剤、油性剤、清浄分散剤及び流動点降下剤の中から選ばれる少なくとも1種の添加剤を含有させることができる。
アミン系酸化防止剤としては、例えば、モノオクチルジフェニルアミン、モノノニルジフェニルアミンなどのモノアルキルジフェニルアミン系、4,4’−ジブチルジフェニルアミン、4,4’−ジペンチルジフェニルアミン、4,4’−ジヘキシルジフェニルアミン、4,4’−ジヘプ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ジフェニルアミン系、テトラブチルジフェニルアミン、テトラヘキシルジフェニルアミン、テトラオクチルジフェニルアミン、テトラノニルジフェニルアミンなどのポリアルキルジフェニルアミン系、α−ナフチルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、ブチルフェニル−α−ナフチルアミン、ペンチルフェニル−α−ナフチルアミン、ヘキシルフェニル−α−ナフチルアミン、ヘプチルフェニル−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系を挙げることができ、中でもジアルキルジフェニルアミン系のものが好ましい。
硫黄系酸化防止剤としては、例えばフェノチアジン、ペンタエリスリトール−テトラキス−(3−ラウリルチオプロピオネート)、ビス(3,5−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)スルフィド、チオジエチレンビス(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル))プロピオネート、2,6−ジ−tert−ブチル−4−(4,6−ビス(オクチルチオ)−1,3,5−トリアジン−2−メチルアミノ)フェノールなどが挙げられる。
これらの酸化防止剤は、一種を単独で用いてもよく、二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0.01〜10質量%、好ましくは0.03〜5質量%の範囲で選定される。
また、ステアリン酸、オレイン酸などの脂肪族飽和及び不飽和モノカルボン酸、ダイマー酸、水添ダイマー酸などの重合脂肪酸、リシノレイン酸、12−ヒドロキシステアリン酸などのヒドロキシ脂肪酸、ラウリルアルコール、オレイルアルコールなどの脂肪族飽和及び不飽和モノアルコール、ステアリルアミン、オレイルアミンなどの脂肪族飽和及び不飽和モノアミン、ラウリン酸アミド、オレイン酸アミドなどの脂肪族飽和及び不飽和モノカルボン酸アミドなどの油性剤が挙げられる。
これらの油性剤の好ましい配合量は、潤滑油組成物全量基準で0.01〜10質量%の範囲であり、0.1〜5質量%の範囲が特に好ましい。
流動点降下剤としては、重量平均分子量が5万〜15万程度のポリメタクリレートなどを用いることができる。
防錆剤としては、例えば、アルケニルコハク酸やその部分エステルなどが、金属腐食防止剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系、ベンズイミダゾール系、ベンゾチアゾール系、チアジアゾール系などが、金属不活性化剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール誘導体、ベンゾチアゾール、ベンゾチアゾール誘導体、トリアゾール、トリアゾール誘導体、ジチオカルバメイト、ジチオカルバメート誘導体、イミダゾール、イミダゾール誘導体などが用いられる。消泡剤としては、例えば、ジメチルポリシロキサン、ポリアクリレートなどが、界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルなどが用いられる。
なお、基油及び潤滑油組成物の物性は、下記の方法に従って求めた。
<基油及び潤滑油組成物>
(1)動粘度(40℃、100℃)
JIS K 2283に準拠して測定した。
(2)粘度指数(VI)
JIS K 2283に準拠して測定した。
(3)硫黄分含有量
JIS K 2541に準拠して測定した。
<基油>
(4)流動点
JIS K 2265に準拠して測定した。
<潤滑油組成物>
(5)低温粘度(−40℃)
ASTM D 2983に準拠し、−40℃におけるブルックフィールド粘度を測定した。
(6)疲労寿命
四球転動疲労試験機を用い、下記の要領にて疲労寿命を測定した。
(ベアリング)
材質 :ベアリング鋼
試験片 :φ60×厚さ5mm
試験鋼球寸法:φ3/8インチ(3/8×2.54cm)
(試験条件)
荷重 :147N
回転速度:2200rpm
油温 :120℃
試験片にフレーキングが発生するまでの時間を疲労寿命とし、6回の試験の結果からL50(平均値)を計算した。
(7)酸化安定性
JIS K 2514に準拠し、ISOT試験(150℃)にて試験油を強制劣化させ、144時間後の粘度変化率(40℃、100℃)、全酸価増加量、塩基価、n−ヘプタン不溶解分量及び銅元素増加量を測定した。
・基油A〜F
性状を第1表に示す。
三井化学社製、商品名「ルーカントHC600」、数平均分子量2600、100℃動粘度600mm2/s、粘度指数240、S分0.1質量%未満
・エチレン−α−オレフィン共重合体II
三井化学社製、商品名「ルーカントHC2000」、数平均分子量3700、100℃動粘度2000mm2/s、粘度指数300、S分0.1質量%未満
・エチレン−α−オレフィン共重合体III(濃度50質量%の希釈油込み)
三井化学社製、商品名「ルーカントHS4010M」、数平均分子量6600、100℃動粘度2000mm2/s、粘度指数335、S分0.1質量%未満
・粘度指数向上剤I
Romax社製、商品名「VISCOPLEX 0−050」、ポリメタクリレート系数平均分子量18000、100℃動粘度450mm2/s
・粘度指数向上剤II
三洋化成社製、商品名「アクルーブC728」、ポリメタクリレート系数平均分子量45000、100℃動粘度852mm2/s
・流動点降下剤
三洋化成社製、商品名「アクルーブC728」、ポリメタクリレート系
・極圧剤:チアジアゾール
・ATF添加剤パッケージ
インフィニアム社製、商品名「Infineum T4261」、リン系極圧剤、硫黄系極圧剤、清浄分散剤、摩擦調製剤、酸化防止剤を含有
第2表に示す組成を有する潤滑油組成物を調製し、酸化安定性以外の物性を評価した。その結果を第2表に示す。
酸化安定性は、参考例1及び比較例1について評価した。その結果を第3表に示す。
一方、比較例5は、疲労寿命[L50]が150を超えており、金属疲労寿命は長いが、低温流動性が極めて悪く、また、第3表から分かるように、参考例1に比べて、酸化安定性に劣る。
Claims (4)
- 潤滑油基油と、(A)数平均分子量が2800〜8000のエチレン−α−オレフィン共重合体0.5〜10質量%と、(B)極圧剤としてチアジアゾール化合物0.01〜2.0質量%とを含み、かつ前記潤滑油基油として、100℃における動粘度が1.5〜40mm2/s、粘度指数が100以上、流動点が−25℃以下及び硫黄分含有量が0.01質量%以下のものを用いたことを特徴とする潤滑油組成物。
- さらに、(C)アミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤及び硫黄系酸化防止剤から選ばれる酸化防止剤、他の極圧剤、耐摩耗剤、油性剤、清浄分散剤及び流動点降下剤の中から選ばれる少なくとも一種の添加剤を含む請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 自動車の変速機用潤滑油として用いられる請求項1又は2に記載の潤滑油組成物。
- 自動車の変速機に請求項1又は2に記載の潤滑油組成物を添加することを特徴とする自動車変速機の金属疲労の向上方法。
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