JP6073748B2 - 潤滑油組成物 - Google Patents

Description

本発明は、潤滑油組成物に関する。特に、電気自動車やハイブリッド車等の電動モータ搭載車の変速機に好適に用いられる潤滑油組成物に関する。

近年、環境保護の観点から、ハイブリッド車や電気自動車が開発されており、これらは、電動モータを搭載している。このような自動車では、電動モータの冷却効果を高めるために、変速機用潤滑油が、電動モータの冷却にも用いられている。すなわち、変速機用潤滑油が電動モータに直接接触して冷却機能を果たしている。したがって、このような用途に用いられる潤滑油は、高い電気絶縁性を有することが求められる。

一方、一般的に、自動車の変速機に用いられる潤滑油として、自動変速機用潤滑油（ＡＴＦ）や連続可変変速機用潤滑油（ＣＶＴＦ）が知られている。これらの変速機用潤滑油は、変速機用潤滑油として必要な特性、特に、酸化安定性、極圧性能（耐摩耗性）、および湿式クラッチに良好な摩擦特性を付与することができるという特性（摩擦特性）を有するべく、種々の添加剤を特定の配合量で含有している。しかし、添加剤の添加は一般に、電気抵抗を低下させる。

現在、上記電動モータの冷却用として、これらの電気絶縁性に劣る変速機用潤滑油が流用されているため、電動モータの性能に一定の制限を加えざるをえない。そこで、変速機用潤滑剤として必要な特性を有し、かつ電気絶縁性に優れる潤滑油が求められている。

変速機用潤滑油組成物として、基油とともに、無灰系分散剤、硫黄系極圧剤およびリン系極圧剤を含むものが知られている（例えば、特許文献１）。上記組成物は、摩擦特性および耐焼付性能に優れ、金属ベルトタイプの無段変速機用として好適である。この文献は、上記組成物が電動モータ搭載車に使用されることやその電動モータの冷却に使用されることについて何ら記載しておらず、また、電気絶縁性に関する記載もない。また、上記組成物は、電気抵抗が必ずしも十分でなく、電気絶縁性が不十分である。

電動モータの冷却用としても使用される変速機用潤滑油組成物として、基油と、（Ａ）炭化水素基含有ジチオリン酸亜鉛、（Ｂ）トリアリールホスフェート、（Ｃ）トリアリールチオホスフェートから選択されるリン系化合物とを含有し、８０℃の体積抵抗率が１×１０^８Ωｍ以上である組成物が提案されている（例えば、特許文献２）。また、（ａ）基油、（ｂ）油溶性リン含有物質および（ｃ）腐食防止剤を含む組成物が提案されている（例えば、特許文献３）。上記油溶性リン含有物質として、ジアルキルホスファイト、トリアルキルホスファイトおよびトリアルキルホスフェートが記載されている。また、基油とともに、（ａ）中性リン系化合物、（ｂ）酸性リン酸エステルアミン塩および／または酸性亜リン酸エステル、および（ｃ）硫黄系化合物を含む潤滑油組成物が提案されている（例えば、特許文献４）。これらの組成物はいずれも、電気絶縁性の点で必ずしも十分であるとは言えない。

特開平１０−８０８１号公報 国際公開第０２／０９７０１７号パンフレット 特開２００８−１９５９４２号公報 国際公開第２０１１／０８０９７０号パンフレット

本発明の目的は、酸化安定性、極圧性能および摩擦特性に優れ、かつ電気絶縁性に優れる、潤滑油組成物を提供することである。

本発明者らは、リン含有物質として特定の酸性リン酸エステルを含み、かつ硫黄系極圧剤を含まないことにより、上記目的が達成されることを見出した。

すなわち、本発明は、潤滑油基油ならびに、潤滑油組成物の全質量基準で
（Ａ）０．２〜０．５％の無灰系分散剤、および
（Ｂ）０．０５〜０．１５％の下記式（Ｉ）または（ＩＩ）：
ＲＯ−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＨ）_２ （Ｉ）
（ＲＯ）_２Ｐ（＝Ｏ）（ＯＨ） （ＩＩ）
［式中、Ｒは各々独立して、炭素数６〜１２のアルキル基である。］で表わされる化合物から選択される１以上の酸性リン酸エステル
を含み、かつ硫黄系極圧剤を含まないことを特徴とする、潤滑油組成物である。

本発明の潤滑油組成物は、酸化安定性、極圧性能および摩擦特性に優れるとともに、電気絶縁性に優れる。したがって、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動モータを搭載した自動車において、変速機用潤滑油としてだけでなく、電動モータの冷却用としても好適に使用することができる。

本発明の潤滑油組成物における基油は、鉱油、合成油およびこれらの任意の混合油を包含する。鉱油や合成油の種類については特に制限はなく、潤滑油の基油として使用されている慣用の鉱油および合成油の中から任意のものを適宜選択して用いることができる。

鉱油としては、例えば、溶剤精製、水添精製などの通常の精製法により得られるパラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油および中間基系鉱油などが挙げることができる。

合成油としては、例えば、ポリブテン、ポリオレフィン〔α−オレフィン単独重合体や共重合体（例えば、エチレン−α−オレフィン共重合体）など〕、各種のエステル（例えば、ポリオールエステル、二塩基酸エステル、リン酸エステルなど）、各種のエーテル（例えば、ポリフェニルエーテルなど）、ポリグリコール、ポリグリコール誘導体（例えば、ポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシアルキレングリコールエステル、ポリオキシアルキレングリコールエーテルなど）、アルキルベンゼン、アルキルナフタレンおよびシリコーン油などを挙げることができる。

上記基油の粘度については特に制限はなく、潤滑油組成物の用途に応じて異なるが、温度１００℃における動粘度が３〜１５ｍｍ^２／ｓであることが好ましく、３〜８ｍｍ^２／ｓであることが好ましい。１００℃における動粘度が３ｍｍ^２／ｓ以上であれば蒸発損失が少なく、一方１５ｍｍ^２／ｓ以下であれば、粘性抵抗による動力損失が小さく、燃費改善効果が得られる。

また、上記基油としては、環分析による％ＣＡが３．０以下で硫黄分が５０質量ｐｐｍ以下のものが好ましく用いられる。ここで、環分析による％ＣＡとは、環分析（ｎ−ｄ−Ｍ法）にて算出した芳香族分の割合（％）を示す。また、硫黄分は、ＪＩＳ Ｋ２５４１に記載の方法に準拠して測定した値である。

％ＣＡが３．０以下でかつ硫黄分が５０質量ｐｐｍ以下の基油は、良好な酸化安定性を有し、酸価の上昇やスラッジの生成を抑制し得ると共に、金属に対する腐食性の少ない潤滑油組成物を提供することができる。より好ましい％ＣＡは１．０以下、さらには０．５以下であり、また、より好ましい硫黄分は３０質量％以下である。

さらに、上記基油の粘度指数は、７０以上が好ましく、より好ましくは１００以上、さらに好ましくは１２０以上である。このような粘度指数を有する基油は、温度の変化による粘度変化が小さく、低い温度においても粘度改善効果が得られる。

基油の具体例として、例えば、ＡＰＩ（アメリカ石油協会）による分類におけるグループＩＩＩの基油が挙げられる。

成分（Ａ）
無灰系分散剤としては、分子内にアルカリ土類金属等の金属を含まないで、潤滑油基油に溶解又は均一に分散して、主としてスラッジ分散性能を発揮しうるものであれば特に制限はない。このようなものとしては、例えばモノイミド、ビスイミドあるいはそれらのホウ素含有物などのイミド化合物を挙げることができる。具体的には、アルキル又はアルケニル置換基を有するコハク酸イミド、アルキル又はアルケニル置換基を有するコハク酸アミド、ベンジルアミン、コハク酸エステル、コハク酸エステルアミド及びそれらのホウ素含有物が挙げられ、これらの１種を、または２種以上を組合せて用いることができる。

この中で好ましい無灰系分散剤は、アルキル又はアルケニル置換基を有するコハク酸イミド（以下、単に「コハク酸イミド化合物」という場合がある）及びそれらのホウ素含有物であり、これらは単独でも使用が可能であるが、混合してもよい。前記のコハク酸イミド化合物のアルキル又はアルケニル置換基としては、ポリブテニル基が好適である。ポリブテニル基の分子量は特に限定されないが、５００〜５０００が好ましく、１０００〜４０００がより好ましい。また、コハク酸イミド化合物中の窒素含有量およびホウ素含有コハク酸イミド化合物中のホウ素と窒素の含有量の比率（Ｂ／Ｎ比と表現されることがある。）も任意のものを使用することができ、限定されることはないが、コハク酸イミド化合物中の窒素含有量としては、０．３〜２．０質量％が好ましく、０．５〜１．５質量％がより好ましい。コハク酸イミド化合物中のホウ素含有量としては、０．０〜１．５質量％が好ましく、０．０〜１．５質量％が好ましい。したがって、コハク酸イミド化合物はホウ素を含有したものであってもなくてもよい。ホウ素含有コハク酸イミド化合物を使用した場合のホウ素と窒素の含有量の比率は０．１〜１．０が好ましい。さらに、前記のコハク酸イミド化合物およびそのホウ素含有物の各々には、ビスイミドとモノイミドの２種類があり、そのいずれも使用可能であり、また、ビスイミドとモノイミドの両者を併用してもよい。併用する場合には、ビスイミドとモノイミドの両者が共にホウ素含有コハク酸イミド化合物のみである場合、両者が共にホウ素非含有コハク酸イミド化合物のみである場合、および両者の一方または両方がホウ素非含有コハク酸イミド化合物およびホウ素含有コハク酸イミド化合物である場合のいずれの態様でもよい。

本発明において、上記無灰系分散剤の量は、潤滑油組成物の全質量に基づき、０．２〜０．５％質量％、好ましくは０．２〜０．４質量％、より好ましくは０．２〜０．３質量％である。上記上限を超えると、十分な電気絶縁性が得られず、上記下限未満では、十分な摩擦特性や酸化安定性が得られない。

成分（Ｂ）
本発明における酸性リン酸エステルは、下記式（Ｉ）または（ＩＩ）で表わされる化合物から選択される１以上である。
ＲＯ−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＨ）_２ （Ｉ）
（ＲＯ）_２Ｐ（＝Ｏ）（ＯＨ） （ＩＩ）
ここで、Ｒは各々独立して、炭素数６〜１２のアルキル基であり、炭素数８〜１２のアルキル基が好ましく、炭素数１０〜１２のアルキル基がより好ましい。Ｒの炭素数が上記上限を超えると極圧性能に劣り、上記下限未満であると電気絶縁性に劣る。

式（Ｉ）で表わされる酸性リン酸エステルの具体例として、例えば、モノヘキシルアシッドホスフェート、モノヘプチルアシッドホスフェート、モノオクチルアシッドホスフェート、モノ−２−エチルヘキシルアシッドホスフェート、モノノニルアシッドホスフェート、モノデシルアシッドホスフェート、モノウンデシルアシッドホスフェート、モノラウリルアシッドホスフェートが挙げられ、式（ＩＩ）で表わされる酸性リン酸エステルの具体例として、例えば、ジヘキシルアシッドホスフェート、ジヘプチルアシッドホスフェート、ジオクチルアシッドホスフェート、ジ−２−エチルヘキシルアシッドホスフェート、ジノニルアシッドホスフェート、ジデシルアシッドホスフェート、ジウンデシルアシッドホスフェート、ジラウリルアシッドホスフェートが挙げられる。

本発明において、上記酸性リン酸エステルの量は、潤滑油組成物の全質量に基づき、０．０５〜０．１５％質量％、好ましくは０．０５〜０．１２質量％、より好ましくは０．０５〜０．０８質量％である。上記上限を超えると、十分な電気絶縁性を得ることができず、上記下限未満では、十分な極圧性能を得ることができない。

本発明の潤滑油組成物は、上記成分（Ａ）および（Ｂ）を含むことに加えて、電気絶縁性を確保する観点から、硫黄系極圧剤を含有しないことを特徴とする。上記硫黄系極圧剤は、潤滑油に一般的に用いられるものを意味し、例えば、動植物油や合成油の硫化物である硫化油脂、硫化オレフィン、ジヒドロカルビルポリサルファイド、硫化鉱油、チオカーバメート化合物、チオテルペン化合物およびジアルキルチオジプロピオネート化合物などを包含する。なお、硫黄系極圧剤とリン系極圧剤を併用したとしても電気絶縁性を確保することはできない。これは後述の実施例と比較例とを開示することにより明らかとなる。

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、その他の添加剤、例えば粘度指数向上剤、酸化防止剤、金属不活性剤、金属系清浄剤、流動点降下剤、消泡剤などを適宜添加することができる。

粘度指数向上剤としては、一般にポリメタアクリレート、オレフィンコポリマー（ポリイソブチレン、エチレン−プロピレン共重合体）、ポリアルキルスチレン、スチレン−ブタジエン水添共重合体、スチレン−無水マレイン酸エステル共重合体等が挙げられる。粘度指数向上剤は、潤滑油組成物の全量に対して、３〜３５質量％、好ましくは４〜３０質量％となる量で配合されるのがよい。また、分散型、非分散型のいずれのポリマーを使用することができ、重量平均分子量についても特に限定されないが、５，０００〜３，０００，０００が好ましく、１０，０００〜１，０００，０００がさらに好ましく、１０，０００〜３００，０００がより一層好ましい。

酸化防止剤としては、一般にアルキル化ジフェニルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、アルキル化フェニル−α−ナフチルアミン、４，４’−テトラメチル−ジアミノジフェニルメタン等のアミン系酸化防止剤、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、４，４’−メチレンビス−（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４’−チオビス（６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｏ−クレゾール）等のフェノール系酸化防止剤、ジラウリル−３，３’−チオジプロピオネイト等の硫黄系酸化防止剤、ホスファイト等のリン系酸化防止剤、さらにジチオリン酸亜鉛等が挙げられ、特に、アミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤が好ましく用いられる。酸化防止剤は、潤滑油組成物の全量に対して０．０５〜５質量％、好ましくは０．１〜３質量％となる量で配合されるのがよい。

金属不活性化剤としては、ベンゾトリアゾール、トリアゾール誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体等が挙げられる。金属不活性化剤は、潤滑油組成物の全量に対して０．０１〜３質量％、好ましくは０．０１〜２質量％となる量で配合されるのがよい。

金属系清浄剤としては、Ｃａ、Ｍｇ、ＢａおよびＮａ等の金属のスルホネート、フェネート、サリシレート、及びホスホネートが挙げられる。金属系清浄剤は、潤滑油組成物の全量に対して５質量％以下、好ましくは3質量％以下となる量で配合されるのがよい。

流動点降下剤としては、一般にエチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化パラフィンとナフタレンとの縮合物、塩素化パラフィンとフェノールとの縮合物、ポリメタクリレート、ポリアルキルスチレン等が挙げられる。特に、ポリメタクリレートが好ましく用いられる。流動点降下剤は、潤滑油組成物の全量に対して０〜１０質量％、好ましくは０〜８質量％となる量で配合されるのがよい。

消泡剤としては、例えば、ジメチルシリコーン希釈物等のジメチルポリシロキサン等が挙げられる。消泡剤は、潤滑油組成物の全量に対して０．０００１〜１質量％、好ましくは０．００１〜０．７質量％となる量で配合されるのがよい。

さらに、腐蝕防止剤も所望に応じて使用することができる。

また、その他の摩耗防止剤として、ジチオリン酸亜鉛、ジチオリン酸金属塩（Ｐｂ、Ｓｂ、Ｍｏなど）、ジチオカルバミン酸金属塩（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｍｏなど）、ナフテン酸金属塩（Ｐｂなど）、脂肪酸金属塩（Ｐｂなど）、ホウ素化合物等を所望に応じて配合してもよい。

本発明の潤滑油組成物は、ＪＩＳ Ｃ２１０１（電気絶縁油試験）に準拠し、電圧１０Ｖ、温度１６０℃で測定される体積抵抗率が１．２×１０^１０Ωｃｍ以上であり、したがって、電気絶縁性に優れる。そのため、本発明の潤滑油組成物は、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動モータを搭載した自動車において、変速機用潤滑油としてだけでなく、電動モータの冷却用としても好適に使用することができる。

以下に、本発明を実施例により説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

実施例１〜６および比較例１〜１１
下記に示す成分を表１に示す量（質量％）で配合して潤滑油組成物を調製した。
基油：鉱油（ＡＰＩ、グループＩＩＩ）（１００℃での動粘度３．４ｍｍ^２／ｓ、粘度指数１１１）
粘度指数向上剤：メタクリル酸エステル重合体（非分散型、重量平均分子量３０，０００）
酸化防止剤：フェノール系とジフェニルアミン系との併用
金属不活性化剤：ベンゾトリアゾール系とチアゾール系との併用
Ｃ８−ＰＥ：トリオクチルホスファイト
Ｃ４−ＡＰ：モノブチルアッシドホスフェートとジブチルアッシドホスフェートとの混合物
Ｃ８−ＡＰ：モノオクチルアッシドホスフェートとジオクチルアッシドホスフェートとの混合物
Ｃ１２−ＡＰ：モノラウリルアッシドホスフェートとジラウリルアッシドホスフェートとの混合物
Ｃ１８−ＡＰ：モノステアリルアッシドホスフェートとジステアリルアッシドホスフェートとの混合物
Ｃ８−ＡＰＯＡＳ：Ｃ８−ＡＰのオレイルアミン塩
ＤＢＤＳ：ジベンジルジスルフィド
ＳＯ：硫化オレフィン
ＰＩＢＳＩ：ポリイソブテニルコハク酸イミド（ポリブテニル基の数平均分子量３０００， 窒素含有量１質量％、ホウ素含有量０．２質量%、ビスイミドタイプ)

得られた潤滑油組成物について、下記試験（１）〜（４）を行った。結果を表１〜２に示す。
（１）体積抵抗率
ＪＩＳ Ｃ２１０１（電気絶縁油試験）に準拠し、電圧１０Ｖ、温度１６０℃での体積抵抗率を測定した。体積抵抗率は一般に、温度の上昇とともに低下するので、変速機内で実際に達し得る最高温度を想定して上記温度を決定した。１６０℃での体積抵抗率が１．２×１０^１０Ωｃｍ以上であれば、本発明の目的を満たすと判断される。

（２）極圧性能試験（耐摩耗試験）
ＡＳＴＭ Ｄ２７８３（シェル四球試験）に準拠し、回転数を１７６０ｒｐｍとして、剛球に生じる磨耗痕の径が一定値を超えたときの荷重（初期焼付け荷重：ＩＳＬ）を極圧性能として評価した。初期焼付け荷重が８０ｋｇ以上であれば、本発明の目的を満たすと判断される。

（３）酸化安定性試験
ＪＡＳＯ Ｍ３１５−０４（酸化安定度試験（Indiana Stirring Oxidation Test：ＩＳＯＴ））に準拠し、潤滑油組成物を１５０℃で９６時間、かき混ぜ棒で攪拌し、ワニス棒へのラッカー状物質またはスラッジの付着の有無を目視評価した。付着物なしであれば、本発明の目的を満たすと判断される。

（４）摩擦特性試験
ＪＡＳＯ Ｍ３４８に準拠し、ＳＡＥ Ｎｏ．２試験機（摩擦特性試験機）を使用して、変速時の摩擦特性を以下のように評価した。自動変速機の湿式クラッチ板を回転させながらスチール板に係合させ、停止する途中の１８００ｒｐｍにおける摩擦係数μ_ｄを測定した。これを３０００サイクル繰り返したときの摩擦係数μ_ｄが０．１３以上であれば、本発明の目的を満たすと判断される。

表１から明らかなように、本発明の組成物は、極圧性能、酸化安定性および摩擦特性に優れるとともに、体積抵抗率が１．２×１０^１０Ωｃｍ以上であり、したがって、電気絶縁性にも優れる。

一方、表２から明らかなように、成分（Ｂ）を含まない比較例１および成分（Ｂ）の量が本発明の範囲未満である比較例５の組成物は、極圧性能に劣る。成分（Ｂ）として本発明の酸性リン酸エステル以外のリン化合物を使用した比較例２〜４および９の組成物は、極圧性能または電気絶縁性に劣る。また、成分（Ｂ）の代わりに硫黄系極圧剤を使用した比較例１０の組成物は、極圧性能に劣る。成分（Ｂ）の量が本発明の範囲より多い比較例６の組成物は電気絶縁性に劣る。成分（Ａ）の量が本発明の範囲未満である比較例７の組成物は摩擦特性に劣り、成分（Ａ）の量が本発明の範囲より多い比較例８の組成物は電気絶縁性に劣る。成分（Ａ）および（Ｂ）の他に硫黄系極圧剤をさらに含む比較例１１の組成物は、電気絶縁性に劣る。

Claims (4)

1. 潤滑油基油ならびに、潤滑油組成物の全質量基準で
   （Ａ）０．２〜０．５％の無灰系分散剤、および
   （Ｂ）０．０５〜０．１５％の下記式（Ｉ）または（ＩＩ）：
   ＲＯ−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＨ）_２ （Ｉ）
   （ＲＯ）_２Ｐ（＝Ｏ）（ＯＨ） （ＩＩ）
   ［式中、Ｒは各々独立して、炭素数６〜１２のアルキル基である。］で表わされる化合物から選択される１以上の酸性リン酸エステル
   を含み、かつ硫黄系極圧剤を含まないことを特徴とする、潤滑油組成物。
2. 式（Ｉ）および（ＩＩ）におけるＲが、各々独立して、炭素数８〜１２のアルキル基であることを特徴とする、請求項１に記載の潤滑油組成物。
3. １６０℃での体積抵抗率が１．２×１０^１０Ωｃｍ以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の潤滑油組成物。
4. 電動モータを搭載した自動車の変速機用である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の潤滑油組成物。