JP5638256B2 - 潤滑油組成物 - Google Patents

Description

本発明は、潤滑油組成物に関する。

近年、地球規模の二酸化炭素排出量問題と世界的なエネルギー需要の増大を背景とし、自動車の省燃費化に対する要求はますます高くなっている。その中で、自動車の部品である変速機にも従来に増して省燃費化への寄与が求められている。
例えば、変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が、低粘度化された潤滑油は、高温における油膜保持性が低下して、焼き付きの発生や、疲労寿命の低下等の問題を生じることがあった。

特許文献１には、変速特性を長期間維持できる潤滑油組成物として、各種添加剤を配合し、最適化したものが報告されている。しかしながら、特許文献１に記載の発明は、省燃費化を目的としたものではないため、動粘度が高く、低粘度化した際の疲労寿命は検討されていない。
一方、粘度指数については、現状、１５０〜２５０程度のものが市場で使用されているが、さらなる省燃費化を目指すには、高温側の粘度は維持しつつ、低温始動性の観点から低温側の粘度を低下させる、いわゆる高粘度指数化が望まれる。
例えば、特許文献２に開示された潤滑油組成物は、粘度指数向上剤としてポリメタクリレート（ＰＭＡ）を使用し、粘度指数を向上させている。また、特許文献３および特許文献４に開示された潤滑油組成物は高粘度合成油（ポリ−α−オレフィン：ＰＡＯ）を用いて、粘度特性を向上させ、さらに疲労寿命の向上に有効なオレフィンコポリマー（ＯＣＰ）を配合している。

特開２００１−２６２１７６号公報 特開２００６−１１７８５２号公報 特開２００８−２０８２２０号公報 特開２００８−２０８２２１号公報

しかしながら、高温時における粘度を上げるためには、粘度指数向上剤の配合が有効であるものの、せん断時の粘度低下が大きく（せん断安定性の低下）、油膜形成能の低下に伴う摩耗や疲労の問題が懸念される。また、疲労寿命の改善と高粘度指数化は相反関係にあり、特許文献２では、粘度指数は向上されたものの、油膜保持性に劣るという問題がある。また、特許文献３および４では、ＯＣＰの配合によりＰＡＯが有する粘度指数以上の粘度指数は得られておらず、高粘度指数化は検討されていない。すなわち、十分な疲労寿命を有しながら、粘度指数を向上させる技術は実現されておらず、検討もされていない。

そこで本発明の目的は、必要とされるせん断安定性を維持した潤滑油組成物であって、低温粘度特性に優れ、省燃費性が高く、疲労寿命を維持できる潤滑油組成物を提供することにある。

本発明者は、このような課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、以下のように特定の基油および添加剤を組み合わせることにより、上記課題を解決することが出来ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は以下のような潤滑油組成物を提供するものである。
（１）変速機用潤滑油組成物であって、（Ａ）硫黄分が０．０３質量％以下であり、１００℃における動粘度が０．５ｍｍ^２／ｓ以上１．３ｍｍ^２／ｓ以下の潤滑油用基油としての鉱油を組成物全量基準で５質量％以上７０質量％以下と、（Ｂ）１００℃における動粘度が１５０ｍｍ^２／ｓ以上４００ｍｍ ^２ ／ｓ以下のポリ−α−オレフィンを組成物全量基準で１５質量％以上３０質量％以下とを、配合してなることを特徴とする変速機用潤滑油組成物。

（２）上述の（１）に記載の変速機用潤滑油組成物であって、さらに、１００℃における動粘度が０．５ｍｍ^２／ｓ以上４ｍｍ^２／ｓ以下のシリコーン油を配合してなることを特徴とする変速機用潤滑油組成物。

（３）上述の（１）または（２）に記載の変速機用潤滑油組成物であって、さらに、質量平均分子量（Ｍｗ）が１０００００以上のポリメタクリレートとを、配合してなることを特徴とする変速機用潤滑油組成物。

（４）上述の（１）から（３）までのいずれか一つに記載の変速機用潤滑油組成物であって、さらに、１００℃における動粘度が１．５ｍｍ^２／ｓ以上２．５ｍｍ^２／ｓ以下のポリ−α−オレフィンを配合してなることを特徴とする変速機用潤滑油組成物。

（５）上述の（１）に記載の変速機用潤滑油組成物であって、前記（Ａ）成分の１００℃における
動粘度が０．７ｍｍ^２／ｓ以上１．３ｍｍ^２／ｓ以下であり、前記（Ｂ）成分１００℃に
おける動粘度が１５０ｍｍ^２／ｓ以上４００ｍｍ^２／ｓ以下であり、質量平均分子量が３
０００００以上のポリメタクリレートを組成物全量基準で０．１質量％以上５．０質量％
以下と、１００℃における動粘度が１．７ｍｍ^２／ｓ以上２．１ｍｍ^２／ｓ以下のポリ−
α−オレフィンを組成物全量基準で０．１質量％以上６０質量％以下とを、配合してなる
ことを特徴とする変速機用潤滑油組成物。

本発明によれば、せん断安定性を従来並みに維持し、かつ低温粘度特性に優れた潤滑油組成物を提供できる。また、本潤滑油組成物を変速機用潤滑油等として使用した際には、省燃費性が高く、かつ疲労寿命を維持できる。

本発明の潤滑油組成物は、上述の各成分を配合してなることを特徴とするものである。以下、詳細に説明する。

〔（Ａ）成分〕
本発明の潤滑油組成物は、（Ａ）成分として、硫黄分が０．０３質量％以下であり、１００℃における動粘度が０．５ｍｍ^２／ｓ以上１．５ｍｍ^２／ｓ以下、より好ましくは、０．７ｍｍ^２／ｓ以上１．３ｍｍ^２／ｓ以下の潤滑油用基油を組成物全量基準で５質量％以上７０質量％以下配合してなる。
（Ａ）成分中の硫黄分が０．０３質量％を超えると、酸化安定性が悪くなる。
１００℃における動粘度が０．５ｍｍ^２／ｓより小さいと蒸発性が大幅に高くなり、潤滑油消費量が多くなる恐れがある。また、１００℃における動粘度が１．５ｍｍ^２／ｓより大きくなると粘度指数が低下する。
また、配合量は、５質量％より少ないと粘度指数が低下し、７０質量％より多くなると潤滑油組成物の粘度が低下し、変速機用として使用した際に、機械部品の摩耗が増大する恐れがあるので好ましくない。

（Ａ）成分で用いられる基油としては、鉱油および合成油のいずれも使用することができるが、鉱油の方がより低粘度の基材を用いることができるため、好ましい。
鉱油としては、一般に変速機用潤滑油の基油として用いられるものであればよく、特に制限されないが、例えば、原油を常圧蒸留および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、あるいは白土処理等の精製処埋を適宜組み合わせて精製したパラフィン系、ナフテン系などが好適に使用できる。

（Ａ）成分としては、鉱油および合成油のうち、１００℃における動粘度が上述の範囲内のものを単独で使用しても良く、またこれらの中から選ばれる２種以上を任意の割合で混合して使用してもよい。

〔（Ｂ）成分〕
本発明の潤滑油組成物は、（Ｂ）成分として、１００℃における動粘度が１５０ｍｍ^２／ｓ以上、より好ましくは１５０ｍｍ^２／ｓ以上４００ｍｍ^２／ｓ以下のポリ−α−オレフィンを組成物全量基準で１５質量％以上３０質量％以下配合してなる。
１００℃における動粘度が１５０ｍｍ^２／ｓを下回ると、粘度指数が低下し、変速機用として使用した際、機械部品の摩耗が増大する恐れがあるので、好ましくない。
配合量は、１５質量％より少ない場合、完成油の粘度が低下し、変速機用として使用した際、機械部品の摩耗が増大する恐れがあり、好ましくない。また、配合量が３０質量％より多いと、粘度が上昇し、摩擦損失が増大するという不都合が生じる場合がある。

本発明の潤滑油組成物は、前述の（Ａ）成分と（Ｂ）成分を配合してなることにより、せん断安定性を従来並みに維持しながらも、低温粘度特性に優れた潤滑油組成物を提供できる。

〔その他の成分〕
本発明の潤滑油組成物は、前述の（Ａ）成分と（Ｂ）成分に、さらに以下の成分を配合することにより、その低温粘度特性をより優れたものとすることができる。
シリコーン油を配合する場合においては、１００℃における動粘度が０．５ｍｍ^２／ｓ以上４ｍｍ^２／ｓ以下のものを用いることが好ましい。１００℃における動粘度が０．５ｍｍ^２／ｓより小さい場合には、潤滑油組成物の引火点を大幅に低下させる恐れがあり、４ｍｍ^２／ｓより大きい場合には、粘度指数が低下する可能性があり、好ましくない。
このシリコーン油の好ましい配合量は、組成物全量基準で５質量％以上５０質量％以下である。従来、シリコーン油は粘度指数が高いが、溶解性に問題があった。本発明の潤滑油組成物においては、各成分を前述の配合量で配合することにより、溶解性に問題を生じることなく、粘度指数の向上が可能である。ただし、５０質量％より多いと、溶解性が低下し、シリコーン油が分離あるいは沈殿する恐れがある。

また、本発明の潤滑油組成物には、さらに質量平均分子量が１０００００以上のポリメタクリレートを配合することが好ましい。ポリメタクリレートは粘度指数向上の目的で配合されるが、質量平均分子量が１０００００より小さいと粘度指数向上能が不足する可能性がある。このポリメタクリレートの好ましい配合量は、組成物全量基準で０．１質量％以上５．０質量％以下である。０．１質量％より少ない場合、粘度指数向上能が不足し、５．０質量％より多いと潤滑油組成物のせん断安定性が低下する可能性がある。

本発明の潤滑油組成物には、さらに、１００℃における動粘度が１．５ｍｍ^２／ｓ以上２．５ｍｍ^２／ｓ以下、より好ましくは１．７ｍｍ^２／ｓ以上２．１ｍｍ^２／ｓ以下のポリ−α−オレフィンを配合することが好ましい。
１００℃における動粘度が１．５ｍｍ^２／ｓより小さいと、蒸発性が高くなるという不都合が生じる場合があり、２．５ｍｍ^２／ｓより大きいと、潤滑油組成物の粘度が高くなり、摩擦損失が増大する恐れがある。
このＰＡＯの配合量は組成物全量基準で０．１質量％以上６０質量％以下であることが好ましく、特に６０質量％より多く配合した場合には、潤滑油組成物の粘度指数が低下する恐れがある。

〔その他添加剤〕
本発明の潤滑油組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じてさらに他の添加剤、例えば、清浄剤、無灰系分散剤、摩耗防止剤、摩擦調整剤、防錆剤、金属不活性化剤、消泡剤、および酸化防止剤、着色剤等を配合してもよい。

清浄剤としては、中性金属スルホネート、中性金属フェネート、中性金属サリチレート、中性金属ホスホネート、塩基性スルホネート、塩基性フェネート、塩基性サリチレート、過塩基性スルホネート、過塩基性サリチレート、過塩基性ホスホネートなどの金属系清浄剤が挙げられる。好ましい配合量は、組成物全量基準で、０．０１質量％以上、１０質量％以下程度である。
無灰系分散剤としては、例えばコハク酸イミド類、ホウ素含有コハク酸イミド類、ベンジルアミン類、ホウ素含有ベンジルアミン類、コハク酸エステル類、脂肪酸あるいはコハク酸で代表される一価または二価のカルボン酸のアミド類などが挙げられる。無灰系分散剤の好ましい配合量は、組成物全量基準で、０．１質量％以上、２０質量％以下程度である。

摩耗防止剤としては、例えばチオリン酸金属塩（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｂ等）やチオカルバミン酸金属塩（Ｚｎ等）のような硫黄系摩耗防止剤、リン酸エステル（トリクレジルフォスフェート）のようなリン系摩耗防止剤を挙げることができる。摩耗防止剤の好ましい配合量は、組成物全量基準で０.０５質量％以上、５質量％以下程度である。
摩擦調整剤としては、例えば、ネオペンチルグリコールモノラウレート、トリメチロールプロパンモノラウレート、グリセリンモノオレエート（オレイン酸モノグリセライド）などの多価アルコール部分エステルなどが挙げられる。摩擦調整剤の好ましい配合量は、組成物基準で０．０５質量％以上、４質量％以下程度である。

防錆剤としては、例えば、脂肪酸、アルケニルコハク酸ハーフエステル、脂肪酸セッケン、アルキルスルホン酸塩、多価アルコール脂肪酸エステル、脂肪酸アミド、酸化パラフィン、アルキルポリオキシエチレンエーテル等が挙げられる。防錆剤の好ましい配合量は、組成物全量基準で０．０１質量％以上、３質量％以下程度である。
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、トリアゾール、トリアゾール誘導体、イミダゾール、イミダゾール誘導体、チアジアゾールなど挙げられるが、単独もしくは２種以上を組み合わせて用いられる。金属不活性化剤の好ましい配合量は、組成物全量基準で０．０１質量％以上、５質量％以下程度である。

消泡剤としては、例えばシリコーン系化合物、エステル系化合物などが、単独もしくは２種以上を組み合わせて用いられる。消泡剤の好ましい配合量は、組成物全量基準で、０．０５質量％以上、５質量％以下程度である。
酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系やアミン系のもの、あるいはアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）などが好ましく用いられる。フェノール系としては、特にビスフェノール系やエステル基含有フェノール系のものが好適である。アミン系としては、ジアルキルジフェニルアミン系やナフチルアミン系が好適である。酸化防止剤の好ましい配合量は、０．０５質量％以上、７質量％以下程度である。

以上の成分を配合してなる本発明の潤滑油組成物は、上述の成分、配合量、および粘度を満たすことにより、高温での粘度およびせん断後の粘度を従来並みに維持しつつ、低温における粘度を大幅に下げることができる。従って、変速機用の潤滑油組成物として用いた場合には、省燃費性が高く、疲労寿命を維持できるという効果を発揮し、機械の耐久性および信頼性も損ねることもない。

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって、なんら限定されるものではない。
〔実施例１〜５、比較例１〜５〕
表１に示す組成で潤滑油組成物を調整し、調整した組成物の１００℃および−４０℃における動粘度、せん断後粘度を以下に示す方法で測定した。
尚、表１中に記載された成分は以下の通りである。
鉱油−１：硫黄分が０．０３質量％以下で１００℃における動粘度が１．０ｍｍ^２／ｓ、４０℃における動粘度が２．６ｍｍ^２／ｓの鉱油
鉱油−２：硫黄分が０．０３質量％以下で１００℃における動粘度が６．５ｍｍ^２／ｓ、４０℃における動粘度が３７ｍｍ^２／ｓの鉱油
ＰＡＯ−１：１００℃における動粘度が３００ｍｍ^２／ｓのＰＡＯ
ＰＡＯ−２：１００℃における動粘度が１．８ｍｍ^２／ｓのＰＡＯ
ＰＡＯ−３：１００℃における動粘度が１００ｍｍ^２／ｓのＰＡＯ
エステル：１００℃における動粘度が３．４ｍｍ^２／ｓのオレイン酸ブトキシエチルエステル
シリコーン１：１００℃における動粘度が０．９ｍｍ^２／ｓのポリジメチルシロキサン
シリコーン２：１００℃における動粘度が３．４ｍｍ^２／ｓのポリジメチルシロキサン
ＰＭＡ−１：質量平均分子量５０００００のポリメタクリレート
ＰＭＡ−２：質量平均分子量２００００のポリメタクリレート
その他添加剤：清浄剤（Ｃａスルフォネート他），分散剤（コハク酸イミド他），極圧添加剤および摩耗防止剤（硫化物，リン酸化合物，硫化リン化合物他），消泡剤，銅不活性化剤等。

〔粘度指数〕
ＪＩＳ Ｋ ２２８３に準拠して測定した。
〔１００℃および−４０℃における動粘度〕
ＪＩＳ Ｋ２２８３に準拠して測定した。

〔せん断前後動粘度〕
ＪＡＳＯ Ｍ−３４７に準拠し、３０時間試験前後の１４０℃における動粘度を測定した。

〔評価結果〕
表１から、本発明の実施例は、いずれも１００℃における動粘度およびせん断後の動粘度を十分に維持しつつ、−４０℃における動粘度が大幅に低下していることがわかる。
また、実施例２，３より、シリコーンの配合により、−４０℃における動粘度が大幅に低下することがわかる。
また、粘度の異なる鉱油やＰＡＯの選択や配合量、およびＰＭＡの配合量については、実施例４，５と比較例２から５を比較することにより、本願発明の成分および配合量を満たしてはじめて、本願が目的とする効果（高温での動粘度およびせん断後動粘度が維持され、低温における動粘度が大幅に低下する）を奏することがわかる。さらに、比較例３,４より，ポリメタクリレートを配合することにより粘度指数は向上するものの、せん断後の粘度は低下するため、摩耗防止性や耐疲労寿命の低下が懸念される。

本発明は、潤滑油組成物として利用でき、特に、変速機用潤滑油として好適に利用することができる。

Claims (5)

1. 変速機用潤滑油組成物であって、
   （Ａ）硫黄分が０．０３質量％以下であり、１００℃における動粘度が０．５ｍｍ^２／ｓ以上１．３ｍｍ^２／ｓ以下の潤滑油用基油としての鉱油を組成物全量基準で５質量％以上７０質量％以下と、
   （Ｂ）１００℃における動粘度が１５０ｍｍ^２／ｓ以上４００ｍｍ ^２ ／ｓ以下のポリ−α−オレフィンを組成物全量基準で１５質量％以上３０質量％以下とを、配合してなる
   ことを特徴とする変速機用潤滑油組成物。
2. 請求項１に記載の変速機用潤滑油組成物であって、
   さらに、１００℃における動粘度が０．５ｍｍ^２／ｓ以上４ｍｍ^２／ｓ以下のシリコーン油を配合してなる
   ことを特徴とする変速機用潤滑油組成物。
3. 請求項１または請求項２に記載の変速機用潤滑油組成物であって、
   さらに、質量平均分子量が１０００００以上のポリメタクリレートとを、配合してなることを特徴とする変速機用潤滑油組成物。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の変速機用潤滑油組成物であって、
   さらに、１００℃における動粘度が１．５ｍｍ^２／ｓ以上２．５ｍｍ^２／ｓ以下のポリ−α−オレフィンを配合してなる
   ことを特徴とする変速機用潤滑油組成物。
5. 請求項１に記載の変速機用潤滑油組成物であって、
   前記（Ａ）成分の１００℃における動粘度が０．７ｍｍ^２／ｓ以上１．３ｍｍ^２／ｓ以下であり、
   前記（Ｂ）成分１００℃における動粘度が１５０ｍｍ^２／ｓ以上４００ｍｍ^２／ｓ以下であり、
   さらに、質量平均分子量が３０００００以上のポリメタクリレートを組成物全量基準で０．１質量％以上５．０質量％以下と、
   １００℃における動粘度が１．７ｍｍ^２／ｓ以上２．１ｍｍ^２／ｓ以下のポリ−α−オレフィンを組成物全量基準で０．１質量％以上６０質量％以下とを配合してなる
   ことを特徴とする変速機用潤滑油組成物。