JPH04258694A - 車両用ギヤ油組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高温条件下の使用に耐え
得る、更に詳しくは熱安定性、高温酸化安定性、耐摩耗
性を改善させた乗用車、トラック、バスなどの大型車、
鉄道、トラクターなどを包含する車両用ギヤ油組成物に
関する。

【０００２】

【従来の技術】乗用車、トラック、バスなどの大型車を
始め、鉄道、トラクターなどの車両では部品の点数が少
なく安価であり、また動力の伝達が確実である歯車式動
力伝達装置が古くから採用されて来た。

【０００３】ギヤ油はこの歯車装置の潤滑剤の代表的な
ものであり、歯面と歯面の間に油膜を形成させ摩擦を低
減し動力伝達能力を高める、摩耗あるいは焼き付き、ピ
ッチング、スコーリングなどの歯面損傷を抑制し、装置
寿命を向上させる事を目的とし使用される。そのため、
耐摩耗性、極圧性などが重要な要求性能として従来から
掲げられてきた。そして係る要求により、ギヤ油には金
属表面と反応し、あるいは分解生成物をつくり、表面化
学反応膜を形成するような添加剤処方が望まれ、長い間
硫化オレフィン、リン酸エステルに代表される硫黄−リ
ン系添加剤が主流として用いられてきた。

【０００４】ところが近年は、省燃費指向からくる装置
の小型化、あるいは高速道路網の整備など高速走行化に
伴う高出力化などが進み、車両を用途とするギヤ油の使
用条件は苛酷の一途をたどっている。中でも油温上昇に
よるギヤ油の劣化の影響は大きく、従来の硫黄−リン系
添加剤を使用したギヤ油では硫黄−リン系添加剤が熱に
より酸化分解し、スラッジの発生、摩耗量の増大などが
避けられなくなった。また、硫黄−リン系ギヤ油より耐
熱性を向上させたギヤ油、すなわちジチオリン酸亜鉛や
Ｃａスルフォネートに代表されるエンジン油系添加剤を
使用したギヤ油もあるが、上記問題点を解決するまでに
は至っていない。一方、特開昭６２−２４０３８５号で
はポリα−オレフィンを用いた潤滑油組成物が、特開昭
６２−２０１９９５号ではポリグリコールを用いたギヤ
油組成物が開示されているが、これらの合成潤滑油の利
用は高温清浄性が悪いなどの欠点が残っているばかりで
なく、高価であり依然要求性能を満足するものではない
。また、特公昭５４−２２２０１号ではホウ酸塩含有潤
滑剤による耐摩耗性、極圧性の改善について開示がなさ
れているが、油温上昇による潤滑剤の劣化抑制について
は直接的改善策を講じていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、近年益々厳しくなる苛酷な高温条件下にお
いても優れた熱安定性、酸化安定性、耐摩耗性を有する
車両用ギヤ油組成物を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、特定の基油に
ヒドロキシアルキル安息香酸および／またはアルキルフ
ェノールのアルカリ土類金属塩硫化混合物（以下、ヒド
ロキシベンゾエート・フェネート硫化混合物という。）
とジアルキルカーボネートおよびアルカリ金属ホウ酸塩
水和物を特定量配合すれば高温条件下において相乗効果
的に優れた熱安定性、酸化安定性、耐摩耗性を有するこ
とを見い出し、本発明を完成するに至った。

【０００７】即ち、本発明の要旨は、１００℃で２〜５
０ｃＳｔの粘度を有する基油に、（Ａ）ヒドロキシベン
ゾエート・フェネート硫化混合物１〜１５重量％、（Ｂ
）一般式　　Ｒ１−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｒ２　　（こ
こで、Ｒ１、Ｒ２はともに炭素数５〜２０のアルキル基
である。）で表わされるジアルキルカーボネート５〜５
０重量、（Ｃ）アルカリ金属ホウ酸塩水和物０．１〜１
５重量％を必須成分として含有することを特徴とする車
両用ギヤ油組成物に関する。

【０００８】以下本発明を詳細に説明する。本発明に用
いる基油は１００℃における粘度が約２〜５０ｃＳｔ、
好ましくは約１０〜３０ｃＳｔの鉱物性潤滑油またはそ
の精製品（以下、鉱油という。）または合成潤滑油ある
いはこれらの混合物である。

【０００９】本発明組成物の必須成分の一つである（Ａ
）ヒドロキシベンゾエート・フェネート硫化混合物の例
は、フェノール類、二価アルコールおよびフェノール類
に対するグラム当量比が０．９９以下のアルカリ土類金
属の酸化物もしくは水酸化物またはそれらの混合物より
なる反応原料混合物を反応させ、次いで水および金属試
薬１モル当たり０．６モル以下になるまで二価アルコー
ルを留去し、得られた蒸留塔底物に二酸化炭素を反応さ
せ、得られた生成物に金属試薬１モル当たり０．１〜４
．０モルの元素硫黄を反応させて得られるもので、特開
昭６４−２９３５４号に詳しい。このヒドロキシベンゾ
エート・フェネート硫化混合物の配合量は約１〜１５重
量％、好ましくは約３〜１０重量％である。

【００１０】また、（Ｂ）一般式　　Ｒ１−Ｏ−Ｃ（＝
Ｏ）−Ｏ−Ｒ２　　（ここでＲ１、Ｒ２はともに炭素数
５〜２０のアルキル基である。）で表わされるジアルキ
ルカーボネートは、グリニャール試薬を用いたアルコー
ルとケトンとの反応、塩化カルボニルとアルコールとの
反応、あるいはハロゲン化アルキルと炭酸塩との反応な
ど公知の方法によって製造することができる。本発明の
ジアルキルカーボネートのアルキル基の炭素数は５〜２
０、好ましくは炭素数１２〜２０である。このアルキル
基は直鎖であっても分岐であっても良いが、炭素数が少
な過ぎても多過ぎても熱安定性、高温酸化安定性が悪く
なり好ましくない。このジアルキルカーボネートの配合
量は約５〜５０重量％、好ましくは約１０〜３０重量％
である。

【００１１】更に本発明の（Ｃ）アルカリ金属ホウ酸塩
水和物は、例えば特公昭５３−９７６３号および米国特
許第３９２９６５０号に開示されている方法により製造
することが出来る

【００１２】すなわち、本発明において使用するアルカ
リ金属ホウ酸塩水和物はアルカリ金属がカリウムの場合
、ホウ酸／カリウムの比が原子比基準で２．０〜４．５
となる割合で水酸化カリウムおよびホウ酸を含む水溶液
を中性アルカリ土類金属スルフォネートおよび／または
コハク酸イミド系無灰型分散剤を含む油溶液に加え、激
しく攪拌して油中水型エマルジョンを作り、それを脱水
して得たホウ酸カリウム水和物の微粒子分散体を用いる
ことが出来る。

【００１３】更に別の方法として、アルカリ金属または
アルカリ土類金属中性スルフォネートをアルカリ金属水
酸化物の存在下において炭酸化して超塩基性スルフォネ
ートを得、これにホウ酸を反応させたアルカリ金属ホウ
酸塩の微粒子分散体を用いることも出来る。この場合、
炭酸化反応の際コハク酸イミドのような無灰型分散剤を
共存させる場合もある。

【００１４】本発明のアルカリ金属ホウ酸塩水和物とし
てより好ましくは、中性カルシウムスルフォネートおよ
びコハク酸イミドなどの無灰型分散剤の存在下で製造さ
れたホウ酸カリウムまたはホウ酸ナトリウム分散体を挙
げることができ、これらの方法で得られたアルカリ金属
ホウ酸塩水和物は例えば次式で表わされるようなもので
ある。 Ｋ２Ｏ・３Ｂ２Ｏ３・３．２Ｈ２ＯまたはＮａ２Ｏ・Ｂ
２Ｏ３・２．０Ｈ２Ｏ 本発明組成物に対するこのアルカリ金属ホウ酸塩水和物
の配合量は約０．１〜１５重量％、好ましくは約０．５
〜１０重量％である。

【００１５】本発明による車両用ギヤ油組成物において
、ヒドロキシベンゾエート・フェネート硫化混合物、ジ
アルキルカーボネートおよびアルカリ金属ホウ酸塩水和
物はいずれも配合量が少な過ぎるとその効果は弱くなり
、熱安定性、高温酸化安定性、耐摩耗性のいずれも悪く
なる。また配合量が多過ぎてもコスト的に高くなり不利
である。

【００１６】本発明の車両用ギヤ油組成物は、ヒドロキ
シベンゾエート・フェネート硫化混合物、アルキルカー
ボネートおよびアルカリ金属ホウ酸塩水和物を特定量配
合させたため、その作用の詳細は明らかではないが、三
者が相乗効果的に作用し、熱安定性、高温酸化安定性、
耐摩耗性を向上させているものと推察される。

【００１７】すなわち、歯車式動力伝達装置の摺動面は
電荷を持つ。アルカリ金属ホウ酸塩はその金属面上に電
気的に物理吸着し、厚い油膜を形成する。この油膜によ
り摩耗を防止するとともに、ヒドロキシベンゾエート・
フェネート硫化混合物とアルキルカーボネートが更に物
理的、化学的作用を生じ、アルカリ金属ホウ酸塩水和物
と結び付きあるいは油中に分散し、相乗効果的に耐摩耗
性能を向上させ苛酷な使用条件下においても熱分解物、
酸化劣化物の生成を抑制させることなどが考えられる。

【００１８】本発明の車両用ギヤ油組成物は、前記した
三種の化合物を必須成分とするが、これらの他にも必要
に応じて更に公知の添加剤、例えば金属型清浄剤、無灰
型分散剤、摩耗防止剤、摩擦調整剤、酸化防止剤、腐蝕
防止剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤並びに消泡剤な
どを含有しても良い。金属型清浄剤としては、アルカリ
土類金属スルフォネート、アルカリ土類金属フェネート
などが挙げられる。無灰型分散剤としては、アルケニル
コハク酸イミド、アルケニルコハク酸エステル、長鎖脂
肪酸とポリアミンとのアミド（アミノアミド型）などが
挙げられる。摩耗防止剤としては、ジアルキルジチオリ
ン酸亜鉛などが挙げられる。摩擦調整剤としては、脂肪
酸、有機モリブデン化合物などが挙げられる。酸化防止
剤としては、アミン系、フェノール系酸化防止剤などが
挙げられる。腐蝕防止剤としては、ベンゾトリアゾール
、アルケニルコハク酸エステルなどが挙げられる。粘度
指数向上剤としては、ポリメタクリレート、オレフィン
コポリマーなどが挙げられる。流動点降下剤としては、
ポリメタクリレートなどが挙げられる。消泡剤としては
、シリコン化合物、エステル系などが挙げられる。

【００１９】なお、本発明における「車両用」とは乗用
車、トラック、バス等の大型車、鉄道、トラクター等を
包含するものであり、歯車式動力伝達装置としては、ト
ランスミッションギヤ、ディファレンシャルギヤ等が挙
げられる。

【００２０】また、基油として合成潤滑油を用いる場合
の合成潤滑油基材としては、α−オレフィンオリゴマー
、ポリブテン、ジエステル、ポルオールエステル、アル
キルベンゼン等が用いられる。

【００２１】

【実施例】以下、実施例、比較例および参考例により本
発明を説明するが、これらは単に例示であり、本発明は
これらによって制限されるものではない。下記参考例は
、本発明組成物に配合するヒドロキシベンゾエート・フ
ェネート硫化混合物およびホウ酸カリウムの３．２水和
物の製造例を示すものである。

【００２２】参考例１ 攪拌器、冷却管、窒素ガス導入管および温度計を装着し
た５ｌオートクレーブにノニルフェノール２３７９ｇ（
１０．８モル）、純度９８．４％の酸化カルシウム２０
５ｇ（３．６モル）を挿入し、攪拌した。この懸濁液に
、水２．８ｗｔ％を含むエチレングリコール３４５ｇ（
５．４モル）を窒素気流中６ｋｇ／ｃｍ２の加圧下、１
５５℃で添加し、これを１６０℃で３時間反応させた後
、該反応系を徐々に減圧しながら、添加水、生成水、添
加した大部分のエチレングリコールおよび一部のノニル
フェノールを留去することにより、カラシ色の液状の蒸
留残留物２３５８ｇが得られた。その際、終了時の塔底
物の温度は１８０℃、留出物温度は１６０℃（１１ｍｍ
Ｈｇ）であった。

【００２３】次に、該蒸留残留物２３５８ｇに１２０℃
、２２ｍｍＨｇの状態から２７５ｍｌ／ｍｉｎ（６ｋｇ
／ｃｍ）の流速で二酸化炭素を約０．６時間吹き込み圧
力を５．３ｋｇ／ｃｍ２とした。その後昇温して１７８
℃になってから二酸化炭素を再び吹き込み６ｋｇ／ｃｍ
２まで昇圧し、その状態で４時間保持して、暗い灰黄赤
色の液状反応生成物２５０８ｇを得た。この反応生成物
のカルシウム含有率は、５．７６ｗｔ％であった。なお
、この反応生成物２．００ｇを分液ロートに採り、６０
ｍｌのエーテルに溶解させ、１Ｎの硫酸１５ｍｌを添加
して加水分解し（振とう機６０分攪拌）、十分水洗後、
エーテル層を分離し、次いでエーテルをロータリーエバ
ポレーターにて除去したところ、褐色の液状物１．８８
ｇを得た。この液状物の酸価は６４ｍｇＫＯＨ／ｇであ
った。

【００２４】次に、前記オートクレーブ中の二酸化炭素
処理生成物４１８ｇを１ｌオートクレーブに移し、硫黄
２３．１ｇ（０．７２モル）をＣＯ２気流中、常圧下に
１４９℃で添加し、次いで温度を１７８℃に、圧力をＣ
Ｏ２にて６ｋｇ／ｃｍ２に上げ、４時間その温度で攪拌
して、極暗い黄赤色の液状生成物４３６．４ｇを得た。 この生成物の酸価（上記と同様にして測定）は５３ｍｇ
ＫＯＨ／ｇであった。

【００２５】１ｌ三つ口梨型フラスコに上記硫化反応生
成物３９２．３ｇと１５０ニュートラル油（１００℃の
粘度が５．３８ｃＳｔのパラフィン系潤滑油）１６５．
６ｇを封入し、大部分のノニルフェノールおよび少量の
潤滑油留分を留去して、蒸留残留物３３０．９ｇを得た
。 その際の最終留出物温度は１９０℃（２ｍｍＨｇ）であ
った。そして、この蒸留残留物中に含まれる極少量の不
溶解分をロ過により除去し、粘度１３１．３ｃＳｔ（＠
１００℃）、塩基価１７４ｍｇＫＯＨ／ｇ、カルシウム
量６．２０ｗｔ％、硫黄量３．３２ｗｔ％の極暗い黄赤
色透明粘稠な液状の最終製品３２８．７ｇを得た。

【００２６】参考例２ ニュートラル油９８ｇ、カルシウム約１．７％を含有す
る中性石油スルホン酸カルシウム３６ｇ、およびポリイ
ソブテニルコハク酸イミド分散剤１２ｇをガラス製フラ
スコに入れた。フラスコ内で混合後、さらにこの中へホ
ウ酸カリウム１１ｇを含有している水２００ｍｌを入れ
た。内容物を激しくかき混ぜて安定なエマルションを作
った。このエマルションを約１３５℃で脱水して生成物
２８０ｇを得た。これは、ホウ酸カリウム粒子中に残さ
れた水和水約３．２に相当し、次式で表わされた。 Ｋ２Ｏ・３Ｂ２Ｏ３・３．２Ｈ２Ｏ

【００２７】実施例１〜５、比較例１〜９表１、表２及
び表３に示すように、車両用ギヤ油組成物を調製した。 上記組成物の熱安定性の評価としてホットチューブ試験
を行った。ホットチューブ試験の概要は以下の通りであ
る。空気が送り込まれている２８０℃、３００℃又は３
２０℃に加熱したガラス管中に試料油が０．３ｍｌ／ｈ
ｒで注入される。注入された試料油はガラス管中を上下
しながら少しずつ上部出口から排出される。 １６時間後、ガラス管を取り出し、ノルマルヘキサンで
洗浄、乾燥してガラス管壁内に付着したラッカーの評点
付けをする。評点はラッカーが付着していない無色透明
を１０点、黒色不透明を０点とした。

【００２８】また、酸化安定性の評価は内燃機関用潤滑
油酸化安定度試験法（ＪＩＳ　　Ｋ２５１４）に準拠し
、１７０℃、７２時間の条件で行った。

【００２９】更に、耐摩耗性の評価はシェル４球摩擦摩
耗試験機を用い、回転数１８００ｒｐｍ、荷重４０ｋｇ
の条件で３０分間試験を行い試験用鋼球の摩耗痕径の大
きさで評価した。

【００３０】結果を表１、表２および表３に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

【００３４】また、実施例１〜５の組成物の一般性状は
下記の通りであった。 密度（１５℃）ｇ／ｃｍ３　　　　　　０．８９〜０．
９１粘度　　ｃＳｔ ＠　　４０℃　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
７５〜９０＠１００℃　　　　　　　　　　　　　　　
１０．５〜１２．０粘度指数　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　１３０〜１４０流動点　　℃　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　−５０〜−５５

【０
０３５】以上の実施例１〜５と比較例１〜９とから、本
発明のギヤ油組成物（実施例１〜５）は、ヒドロキシベ
ンゾエート・フェネート硫化混合物、ジアルキルカーボ
ネート、アルカリ金属ホウ酸塩水和物のすべてを含有し
ていない組成物（比較例１、２）、ヒドロキシベンゾエ
ート・フェネート硫化混合物の代わりに他の金属型清浄
剤を配合した組成物（比較例３〜５）、ジアルキルカー
ボネートの代わりにポリオキシエチレンノニルフェニル
エーテルを含有した組成物（比較例６）及び合成潤滑油
のポリα−オレフィンを用いた組成物（比較例７）、従
来のＳＰ系ギヤ油組成物（比較例８）、市販ミッション
油（比較例９）のいずれと比べても優れた熱安定性、酸
化安定性、耐摩耗性を有することがわかる。

【００３６】

【発明の効果】本発明の車両用ギヤ油組成物は、ヒドロ
キシベンゾエート・フェネート硫化混合物、ジアルキル
カーボネートおよびアルカリ金属ホウ酸塩水和物を各々
特定量配合させたため、高温条件下の熱安定性及び酸化
安定性、耐摩耗性が極めて良好であり、従来のギヤ油よ
りも劣化が少なく潤滑性能が高いためロングドレン化、
メンテナンスフリー化が図れるといった効果を有する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１００℃で２〜５０ｃＳｔの粘度を有する
   基油に、（Ａ）ヒドロキシアルキル安息香酸および／ま
   たはアルキルフェノールのアルカリ土類金属塩硫化混合
   物１〜１５重量％、（Ｂ）一般式　　Ｒ１−Ｏ−Ｃ（＝
   Ｏ）−Ｏ−Ｒ２　　（ここで、Ｒ１、Ｒ２はともに炭素
   数５〜２０のアルキル基である。）で表わされるジアル
   キルカーボネート５〜５０重量、（Ｃ）アルカリ金属ホ
   ウ酸塩水和物０．１〜１５重量％を必須成分として含有
   することを特徴とする車両用ギヤ油組成物。