JP5140070B2

JP5140070B2 - ギヤ油組成物

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Publication number: JP5140070B2
Application number: JP2009507458A
Authority: JP
Inventors: 太平岡田; 重雄原
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2028-03-19
Also published as: WO2008120581A1; US20100113314A1; DK2133405T3; EP2133405A1; ES2404070T3; EP2133405B1; US8609596B2; EP2133405A4; JPWO2008120581A1

Description

本発明は、ギヤ油組成物に関し、さらに詳しくは、伝達効率が高く、省エネルギー効果を示すと共に、耐スラッジ性および極圧性が優れたギヤ油組成物に関する。

近年、各種産業機械等において作業効率の向上が重要な課題になっており、そこで使用されるギヤには高速、高負荷等の過酷な条件下においても安定して機能することが求められている。このギヤに対する要求性能の高まりに伴い、ギヤ油に対しても高性能化が求められ、これまでに各種添加剤が開発されている。例えば、高負荷条件においてはＭｏＤＴＣ等の極圧剤の添加が有効であり、この添加により、伝達効率の向上や優れた耐摩耗性が得られることが知られている。

しかしながら、ＭｏＤＴＣは耐熱性が悪くスラッジを生成しやすいという問題があり、ギヤ油用の添加剤としてはその適用範囲は限られていた。一方、ＭｏＤＴＣを含有せず、スラッジを生成しにくいギヤ油組成物は、伝達効率や耐摩耗性において必ずしも十分な性能を有さず、更なる改良が望まれていた。

このような状況の中で、近年、種々の性能向上を目的とした添加剤および該添加剤を含有するギヤ油が開示されている。例えば、特許文献１には耐スラッジ性能および極圧性の向上を目的とする、リン含有カルボン酸化合物、フォスフォロチオネートを含有するギヤ油組成物が開示されている。また、特許文献２には、耐スラッジ性能および水分離性能の改良を目的とする、分散型粘度指数向上剤を含有するギヤ油組成物が開示されている。さらに、特許文献３には省エネルギー性の改良を目的とする、特定のカルボン酸又はカルボン酸誘導体等を含有するギヤ油組成物が開示されている。

特許文献１〜３には産業機械等の省エネルギー化に対応するためのギヤ油が開示されているが、省エネルギー効果、耐スラッジ性および極圧性等の性能に関して未だ改良の余地があり、更なる性能の向上が望まれていた。

特開２００５−２９０１８１号公報特開２００５−２９０１８２号公報特開２００５−２９０１８３号公報

本発明はこのような状況下でなされたものであり、伝達効率が高く、耐スラッジ性および極圧性を両立するギヤ油組成物を提供することを目的とするものである。

本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、無灰ジチオカーバメート化合物と特定のエステルを含むギヤ油組成物が、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、基油に（Ａ）無灰ジチオカーバメート化合物、および（Ｂ）ペンタエリスリトールと炭素数１２〜２０の分岐脂肪酸とのエステルであって、水酸基価が２０〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇのエステルを配合してなることを特徴とするギヤ油組成物を提供するものである。

本発明によれば、伝達効率が高く、耐スラッジ性および極圧性を両立するギヤ油組成物が提供される。

本発明のギヤ油組成物は、基油に（Ａ）無灰ジチオカーバメート化合物、および（Ｂ）ペンタエリスリトールと炭素数１２〜２０の分岐脂肪酸とのエステルであって、水酸基価が２０〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇのエステルを配合してなることを特徴とする。

上記基油としては、鉱油および合成油の中から選ばれる一種または複数の基油が用いられ、好ましくは、４０℃における動粘度が１０〜４，６００ｍｍ²／ｓ、さらに好ましくは２０〜１０００ｍｍ²／ｓ、特に好ましくは３２〜５００ｍｍ²／ｓの範囲にあるものが使用される。４０℃における動粘度が１０ｍｍ²／ｓ未満では蒸発減量が多いという不都合が生じ、また４，６００ｍｍ²／ｓを超えると粘性抵抗による動力損失が大きくなる。また、低温特性の点から流動点は好ましくは−５℃以下、より好ましくは−１５℃以下、特に好ましくは−２５℃以下である。さらに粘度指数は好ましくは８０以上、特に好ましくは９５以上のものが用いられる。粘度指数が８０未満では粘度の温度依存性が大きく、目的の温度特性の優れたギヤ油組成物が得られにくい。

上記鉱油の具体例としては、パラフィン基系原油や中間基系原油を常圧蒸留するかあるいは常圧蒸留の残渣油を減圧蒸留して得られる留出油を常法に従って精製することによって得られる精製油、あるいは精製後さらに深脱ロウ処理することによって得られる深脱ロウ油などを挙げることができる。この際の精製法は特に制限はなく様々な方法が考えられる。通常は（ａ）水素化処理，（ｂ）脱ロウ処理（溶剤脱ロウ又は水添脱ロウ），（ｃ）溶剤抽出処理，（ｄ）アルカリ蒸留又は硫酸洗浄処理，（ｅ）白土処理を単独であるいは適宜順序で組み合わせて行う。また同一処理を複数段に分けて繰り返し行うことも有効である。例えば、（１）留出油を水素化処理するか、又は水素化処理した後、アルカリ蒸留又は硫酸洗浄処理を行う方法（２）留出油を水素化処理した後、脱ロウ処理する方法、（３）留出油を溶剤抽出処理した後、水素化処理する方法、（４）留出油に二段あるいは三段の水素化処理を行う、又はその後にアルカリ蒸留若しくは硫酸洗浄処理する方法、さらには（５）上述した（１）〜（４）の如き処理後、再度脱ロウ処理して深脱ロウ油とする方法などがある。いずれの方法によっても、得られる基油（ギヤ油基油）の性状が、前述した粘度，流動点及び粘度指数となるように調整すればよい。上記鉱油の中で、粘度指数が高く、酸化安定性に優れることから、ＡＰＩ（ＡｍｅｒｉｃａｎＰｅｔｒｏｌｅｕｍＩｎｓｔｉｔｕｔｅ）分類のグループＩＩおよびグループＩＩＩの基油が好ましく使用される。

一方、合成油としては、例えばα−オレフィンオリゴマー，二塩酸ジエステル，ポリオールエステル，ポリグリコールエステル，アルキルベンゼン，アルキルナフタレンなどが挙げられる。上記合成油の中で、粘度指数が高く、酸化安定性に優れることから、ＡＰＩ（ＡｍｅｒｉｃａｎＰｅｔｒｏｌｅｕｍＩｎｓｔｉｔｕｔｅ）分類のグループＩＶの基油が好ましく使用される。

本発明においては、基油として、前記鉱油や合成油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。

本発明においては（Ａ）無灰ジチオカーバメート化合物を使用する。無灰ジチオカーバメート化合物は、金属原子を含有しないジチオカーバメート化合物であって、好ましくは一般式（１）で表される化合物が使用される。

一般式（１）において、Ｒ¹〜Ｒ⁴は同一でも異なっていてもよく、それぞれ炭素数１〜３０の炭化水素基を示し、Ｒ⁵は炭素数１〜１０のアルキレン基を示す。炭素数１〜３０の炭化水素基としては、例えば炭素数１〜３０のアルキル基（具体的には、メチル基，エチル基，ｎ−プロピル基，イソプロピル基，ｎ−ブチル基，イソブチル基，sec−ブチル基，ｎ−アミル基，イソアミル基，ｎ−ヘキシル基，１−メチルペンチル基，４−メチルペンチル基，１，３−ジメチルブチル基，ｎ−オクチル基，２−エチルヘキシル基，２，２，４−トリメチルペンチル基，２−オクチル基，ｎ−デシル基，イソデシル基，ラウリル基，トリデシル基，パルミリスチル基，パルミチル基，ステアリル基，イソステアリル基など）、炭素数６〜３０のシクロアルキル基（具体的には、シクロヘキシル基など）、あるいはフェニル基や炭素数７〜３０のアルキルアリール基（具体的には、ｐ−アミルフェニル基，ｐ−オクチルフェニル基，ｐ−ノニルフェニル基，ｐ−ドデシルフェニル基，ｐ−ペンタデシルフェニル基など）が挙げられる。

Ｒ¹〜Ｒ⁴は、好ましくはブチル基であり、Ｒ⁵は、好ましくはメチレン基である。また好ましい（Ａ）無灰ジチオカーバメート化合物としては、メチレンビスジブチルジチオカーバメートが挙げられる。

本発明においては（Ａ）無灰ジチオカーバメート化合物は、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。また、（Ａ）成分は、組成物全量基準で好ましくは０．１〜５．０質量％、より好ましくは０．３〜４．０質量％、さらに好ましくは０．５〜３．０質量％含まれる。０．１質量％を下回ると、その摩擦低減効果が得られず、５．０質量％を超えると、高温でスラッジを生成しやすくなる。

本発明においては（Ｂ）ペンタエリスリトールと炭素数１２〜２０の分岐状脂肪酸とのエステルを使用する。ペンタエリスリトール以外の多価アルコールを使用すると、摩擦係数の低減化を十分に達成されることができず、また直鎖状脂肪酸の場合低温でエステルが固化し析出し易くなる。分岐状脂肪酸の炭素数が１１以下のときは、摩擦係数の低減化を達成されることができず、２１以上のときは低温でエステルが固化し析出し易くなる。

上記炭素数１２〜２０の分岐状脂肪酸としては、イソノナン酸，イソトリデカン酸，イソパルミチン酸，イソステアリン酸等が挙げられる。エステル化合物中の分岐状脂肪酸は同一であっても、異なっていてもよいが、好ましくは飽和脂肪酸が用いられる。より好ましい例としては、炭素数１８の飽和の分岐状脂肪酸が挙げられ、特にイソステアリン酸が好ましい。

本発明の（Ｂ）成分の水酸基価は２０〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇ、より好ましくは３０〜８０ｍｇＫＯＨ／ｇである。（Ｂ）成分の水酸基価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満のときは、摩擦低減効果に劣り、伝達効率が低下する傾向があり、１００ｍｇＫＯＨ／ｇを上回るとスラッジが発生しやすくなる。

（Ｂ）成分は、従来公知のエステル化反応によりペンタエリスリトールと上記分岐状脂肪酸から合成することができる。この合成時において、原料であるペンタエリスリトールと分岐状脂肪酸の量比を調整することで、（Ｂ）成分の水酸基価を上記の好ましい範囲内になるように調整することができる。

本発明の（Ｂ）成分は、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、（Ｂ）成分は組成物全量基準で好ましくは０．１〜１０質量％、より好ましくは０．３〜８．０質量％、さらに好ましくは０．５〜５質量％含まれる。０．１質量％を下回ると十分な伝達効率が得られず、１０質量％を上回ると高温でスラッジを生成しやすくなる。

本発明の潤滑油組成物には、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じて他の添加剤、例えば粘度指数向上剤、流動点降下剤、無灰系分散剤、酸化防止剤、耐摩耗剤又は極圧剤、摩擦低減剤、防錆剤、界面活性剤又は抗乳化剤、消泡剤などを適宜配合することができる。

粘度指数向上剤としては、例えば、ポリメタクリレート、分散型ポリメタクリレート、オレフィン系共重合体（例えば、エチレン−プロピレン共重合体など）、分散型オレフィン系共重合体、スチレン系共重合体（例えば、スチレン−ジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体など）などが挙げられる。
これら粘度指数向上剤の配合量は、配合効果の点から、ギヤ油組成物全量基準で、通常０．１〜１５質量％程度であり、好ましくは１〜１０質量％である。

流動点降下剤としては、例えば重量平均分子量が５０００〜５０，０００程度のポリメタクリレートなどが挙げられる。

金属系清浄剤としては、潤滑油に用いられる任意のアルカリ土類金属系清浄剤が使用可能であり、例えば、アルカリ土類金属スルホネート、アルカリ土類金属フェネート、アルカリ土類金属サリシレート及びこれらの中から選ばれる２種類以上の混合物等が挙げられる。金属系清浄剤の含有量は、通常金属元素換算量で１質量％以下であり、０．５質量％以下であることが好ましい。

酸化防止剤としては、潤滑油に用いられる任意の酸化防止剤が使用可能であり、例えば、４，４’−メチレンビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）等のフェノール系酸化防止剤やモノオクチルジフェニルアミン等のアミン系酸化防止剤等が挙げられる。

耐摩耗剤又は極圧剤としては、ジチオリン酸亜鉛、ジチオカルバミン酸亜鉛、モリブデンジチオリン酸エステル等の有機モリブデン化合物、ジスルフィド類、硫化オレフィン類、硫化油脂類、硫化エステル類、チオカーボネート類、チオカーバメート類等の硫黄含有化合物；亜リン酸エステル類、リン酸エステル類、ホスホン酸エステル類、およびこれらのアミン塩または金属塩等のリン含有化合物；チオ亜リン酸エステル類、チオリン酸エステル類、チオホスホン酸エステル類、及びこれらのアミン塩または金属塩等の硫黄及びリン含有摩耗防止剤が挙げられる。

摩擦低減剤としては、潤滑油用の摩擦低減剤として通常用いられている任意の化合物が使用可能であり、例えば（Ｂ）成分以外のエステル化合物や、炭素数６〜３０のアルキル基またはアルケニル基を分子中に少なくとも１個有する、脂肪酸、脂肪族アルコール、脂肪族エーテル、脂肪族アミン等の無灰摩擦低減剤が挙げられる。

防錆剤としては、石油スルホネート、アルキルベンゼンスルホネート、バリウムスルホネート、ジノニルナフタレンスルホネート、アルケニルコハク酸エステル、多価アルコールエステル等が挙げられる。これら防錆剤の配合量は、配合効果の点から、ギヤ油組成物全量基準で、通常０．０１〜１質量％程度であり、好ましくは０．０５〜０．５質量％である。

界面活性剤又は抗乳化剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル及びポリオキシエチレンアルキルナフチルエーテル等のポリアルキレングリコール系非イオン性界面活性剤等が挙げられる。

消泡剤としては、シリコーン油、フルオロシリコーン油、フルオロアルキルエーテルおよびポリアクリレート等が挙げられ、消泡効果および経済性のバランスなどの点から、ギヤ油組成物全量に基づき、０．０００１〜０．２質量％程度含有させることが好ましい。

本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、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。

（基油）
基油１：鉱油〔ＩＳＯ粘度グレード：ＶＧ１５０、ＡＰＩ分類：グループＩＩ基油〕
基油２：鉱油〔ＩＳＯ粘度グレード：ＶＧ２２０、ＡＰＩ分類：グループＩＩ基油〕
基油３：鉱油〔ＩＳＯ粘度グレード：ＶＧ３２０、ＡＰＩ分類：グループＩＩ基油〕

（無灰ジチオカーバメート化合物）
メチレンビスジブチルジチオカーバメートを使用した。

（エステル）
第１表に示す多価アルコールおよび脂肪酸を用いて、エステル１〜６を合成し、ＪＩＳＫ００７０に基づき水酸基価（ｍｇＫＯＨ／ｇ）を測定した。

（その他添加剤）
Ｘ−１５１７９（アフトンケミカル製添加剤：硫黄、リン系添加剤）を使用した。

上記基油および添加剤を用いて、第２表−１および第２表−２に示す組成及び配合量で、実施例１〜４および比較例１〜１０のギヤ油を調製した。なお、配合量は質量部で表した。

上記の潤滑油組成物を用いて、下記の試験および測定を行った。結果を第２表−１および第２表−２に示す。

（ＬＦＷ−１試験）
下記のブロック・リングを用い、荷重３０〜５０ｌｂｓ、回転数１０００ｒｐｍ、油温４０℃の条件で運転し、摩擦係数を求めた。
ブロック材質：Ｓ−１０
リング材質：Ｈ−６０

（インディアナ酸化試験：ＩＯＴ）
温度１２１℃、３１２時間、空気量１０Ｌ／ｈｒの条件でＩＯＴ試験を行い、１００ｍＬをろ過してスラッジ量を測定した。

（実機伝達効率の測定法）
以下の測定装置、測定条件および計算式を用いて実機伝達効率を測定した。
［測定装置］
以下の（１）〜（６）の機器等がその番号順に並列に連結してなる装置を使用した。
（１）モーター：「ＳＦ−ＪＲ」三菱電機製モーター
（２）入力トルク測定用トルクメーター：「ＴＯＲ−５」日計電測製トルクメーター
（３）ギヤユニット：「ＧＬ６−３０」青木精密工業製ギヤユニット（減速比３０：１、）
（４）出力トルク測定用トルクメーター：「ＴＯＲ−１００」日計電測製トルクメーター
（５）増速機：「ＥＲ−１７０」シンポ工業製増速機
（６）油圧ポンプ：「Ｖ−１０４Ｃ」トキメック製油圧ポンプ
なお、（１）―（２）および（２）―（３）の連結には、三木プーリ製カップリング「ＣＦ−Ａ−０１２−Ｓ１２−１３６０」を使用し、（３）―（４）の連結には、三木プーリ製カップリング「ＣＦ−Ａ−０５０−Ｓ１２−１３６０」を使用した。また、ギヤユニット冷却用の送風機をギヤユニットから約１ｍの位置に設置した。

［測定条件］
モーターを１８００ｒｐｍで回転し、上記ギヤユニット（減速比３０：１）を駆動し、さらに増速機を介して油圧ポンプを駆動した。油温が３９±０．５℃になった時点でトルクメーターにより、入力トルク（Ｔｉ）と出力トルク（Ｔｏ）を測定し、下記の計算式によりエネルギー伝達効率を算出した。
なお、実施例および比較例のギヤ油を用いた測定の前に、新日本石油（株）製ノンボックＭ４６０を用いて、なじみ運転（モーターの回転数：１８００ｒｐｍ）を行った。

［伝達効率の計算］
下記の計算式によりエネルギー伝達効率を算出した。
エネルギー伝達効率（％）＝１００×Ｔｏ／Ｔｉ／３０＝３．３３３３Ｔｏ／Ｔｉ

実施例１および２のギヤ油組成物はＭｏＤＴＣを含有する比較例８と同等またはそれ以上に優れた摩擦係数を示し、スラッジ発生量は１０％程度に低減化される。また、歯車効率測定機による伝達効率が示すように、本発明により約０．５〜１．０％の伝達効率の向上が達成される。これに対し、（Ａ）成分または（Ｂ）成分を単独で含有する比較例２および３においては、顕著な摩擦係数低減効果は見られない。また、水酸基価が２０〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇではないエステル化合物、多価アルコールがペンタエリスリトールではないエステル化合物または直鎖脂肪酸のエステル化合物を含有する比較例４〜７においては、摩擦係数の低減化およびスラッジ発生の低減化の両立は達成されない。

本発明のギヤ油組成物は、伝達効率が高く、耐スラッジ性および極圧性を両立する。したがって、省エネルギー化を達成することが可能になる。

Claims

基油に（Ａ）無灰ジチオカーバメート化合物、および（Ｂ）ペンタエリスリトールと炭素数１２〜２０の分岐脂肪酸とのエステルであって、水酸基価が２０〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇのエステルを配合してなることを特徴とするギヤ油組成物。
炭素数１２〜２０の分岐脂肪酸がイソステアリン酸である請求項１に記載のギヤ油組成物。