JP2008106167A

JP2008106167A - 潤滑油添加剤および潤滑油組成物

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Publication number: JP2008106167A
Application number: JP2006291003A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yanagi; 真一柳; Yutaka Fujita; 裕藤田
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2006-10-26
Filing date: 2006-10-26
Publication date: 2008-05-08

Abstract

【課題】高トルク容量と良好なμ−Ｖ特性とを高いレベルで両立し得る潤滑油添加剤およびそれを基油に配合してなる潤滑油組成物を提供すること。
【解決手段】本発明の潤滑油添加剤は、炭素数が１２以上であるα分岐構造を有する脂肪酸またはその誘導体と、アミンとの反応生成物を含有する。この潤滑油添加剤を基油に配合してなる潤滑油組成物は、静摩擦係数、動摩擦係数を下げずに、十分な摩擦調整能（μ−Ｖ特性）を有するので、自動変速機や無断変速機の潤滑油として好適である。
【選択図】なし

Description

本発明は、潤滑油添加剤およびそれを配合した潤滑油組成物に関する。詳しくは、高い湿式摩擦材トルク容量と良好なμ（摩擦係数）−Ｖ（すべり速度）特性を有する潤滑油添加剤およびそれを基油に配合することにより自動変速機油や無段変速機油として使用される変速機用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、変速機にも従来に増して動力伝達効率の向上が求められており、その重要な構成要素である潤滑油にも高トルク容量化が求められている。
従来、自動変速機用あるいは無段変速機用の潤滑油には、必要とされる摩擦特性を付与するためにリン酸エステル、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド等の摩擦調整剤、イミド系分散剤および／またはその誘導体、カルシウムスルホネート等の金属系清浄剤を配合していた（例えば、特許文献１、２）。

特開２００６−１１１８８７号公報特開２００４−１５５９２４号公報

しかしながら、特許文献１、２に開示された配合処方では充分に高い静摩擦係数や動摩擦係数と他にも必要とされる摩擦特性（μ−Ｖ特性、摩擦性能維持性）とを両立できなかった。特に、アミンやアミドを摩擦調整剤とすることにより変速時の摩擦によるショックやシャダーを抑制することはできるが、一方でトルク容量の低下、そして燃費の悪化を招くという問題が生じていた。
本発明は、上記のような問題に鑑みて、高トルク容量と良好なμ−Ｖ特性とを高いレベルで両立し得る潤滑油添加剤、具体的には、静摩擦係数や動摩擦係数を下げずに、十分な摩擦調整能（μ−Ｖ特性）を有する潤滑油添加剤を提供すること、および、この潤滑油添加剤を配合してなる潤滑油組成物を提供することを目的とする。

前記課題を解決すべく、本発明は、
（１）炭素数が１２以上であるα分岐構造を有する脂肪酸またはその誘導体と、アミンとの反応生成物を含有することを特徴とする潤滑油添加剤、
（２）上記（１）に記載の潤滑油添加剤において、前記アミンが、複数の窒素原子を有するアミンであることを特徴とする潤滑油添加剤、
（３）上記（２）に記載の潤滑油添加剤において、前記複数の窒素原子を有するアミンがポリアルキレンポリアミンであることを特徴とする潤滑油添加剤、
（４）基油に、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の潤滑油添加剤を配合したことを特徴とする潤滑油組成物、
（５）変速機用であることを特徴とする上記（４）に記載の潤滑油組成物、
（６）湿式クラッチまたは湿式ブレーキを有する変速機用であることを特徴とする上記（５）に記載の潤滑油組成物、
（７）自動変速機油または無段変速機油であることを特徴とする上記（５）または（６）に記載の潤滑油組成物を提供するものである。

本発明によれば、基油に配合した際に、高い湿式摩擦材トルク容量と良好なμ−Ｖ特性とを発揮する潤滑油添加剤を提供できる。特に、自動変速機油や無段変速機油として使用される変速機用潤滑油組成物として好ましい。

以下、本発明の潤滑油添加剤およびその添加剤を配合した潤滑油組成物について実施形態を詳細に説明する。
本発明の潤滑油添加剤は、炭素数が１２以上であるα分岐構造を有する脂肪酸またはその誘導体と、アミンとの反応生成物を含有する。
ここで、脂肪酸としては、炭素数が１２以上であることが必要である。これより炭素数の少ない脂肪酸またはその誘導体から得たアミドは基油に充分に溶解しないおそれがある。
α分岐構造を有する脂肪酸の具体例としては、例えば２−ブチルオクタン酸、２−ヘキシルデカン酸、２−ヘプチルウンデカン酸などを挙げることができる。
また、脂肪酸の誘導体としては、例えば上記脂肪酸の酸無水物や、酸クロライド、酸ブロマイドといったハライド等を挙げることができる。

アミンとしては、ポリアミンが好ましく、特にポリアルキレンポリアミンが好ましい。具体的には、エチレンジアミン、プロパンジアミン、ブタンジアミン、Ｎ−メチル１、３−プロパンジアミン、およびジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、アミノエチルピペラジン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン等を挙げることができる。

本発明の潤滑油添加剤は、前記した脂肪酸またはその誘導体と、アミンとを、モル比で、好ましくは１０：１〜１：１、さらに好ましくは４：１〜２：１の割合で反応させて得られる反応生成物である。
この反応は、８０〜３００℃程度の温度範囲で行うことが好ましく、より好ましくは１５０〜２８０℃である。また、反応溶媒としては、炭化水素化合物などの有機溶媒を用いてもよいし、潤滑油添加剤を分散させる基油自身をもちいてもよい。基油としては、鉱油や合成系基油のいずれでもよく、これらの混合油でもよい。

本発明の潤滑油組成物は、上述した本発明の潤滑油添加剤と、基油としての鉱油や合成系基油とを含むものである。潤滑油添加剤の配合量は前記効果を有効に発揮し得る点から、潤滑油組成物を基準として０．０１〜３０質量％の範囲が好ましく、更には０．０５〜１０質量％の範囲が好ましい。この配合量が３０質量％を越えると、潤滑油組成物として所望の性能（高い動摩擦係数や静摩擦係数値と良好なμ‐Ｖ特性との両立）を発揮することが困難となる。一方、配合量が０．０５質量％より少ないと必要なμ‐Ｖ特性を得られなくなる。

基油として用いられる鉱油としては、従来公知の種々のものが使用可能であり、例えば、パラフィン基系鉱油、中間基系鉱油、ナフテン基系鉱油などが挙げられる。
具体例としては、溶剤精製または水素精製による軽質ニュートラル油、中間ニュートラル油、重質ニュートラル油またはブライトストックなどを挙げることができる。
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（α―オレフィン共重合体を含む）、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。

このような基油としては、１００℃における動粘度が１〜３０mm²／sであるものが好ましく、２〜２０mm²／sがより好ましく、３〜１０mm²／sであることが特に好ましい。動粘度が上記範囲にあると、自動変速機のギア軸受けやクラッチなどの摺動部における摩擦を十分に低減し得ると共に、低温特性も良好となる。この動粘度が３０mm²／sを越えると、燃費が悪化し，また低温粘度が高くなりすぎる。一方、動粘度が１mm²／s未満であると、自動変速機のギア軸受けやクラッチ等の摺動部において摩耗量が増加するなど潤滑性能が低下したり、蒸発性が高くなり潤滑油消費量が多くなるおそれがある。

本発明の潤滑油組成物においては、その性能をさらに向上させる目的で、必要に応じて、本発明の潤滑油添加剤以外の酸化防止剤、摩耗防止剤、無灰分散剤、金属系清浄剤、摩擦調整剤、粘度指数向上剤、極圧添加剤、腐食防止剤、消泡剤、着色剤等に代表される各種添加剤を配合してもよい。
酸化防止剤としては、例えば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−α−ナフチルアミンなどのアミン系酸化防止剤、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、４，４’−メチレンビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）などのフェノール系酸化防止剤などが挙げられ、これらは、通常０．０５〜２質量％の割合で使用される。

摩耗防止剤としては、ＭｏＤＴＰ、ＭｏＤＴＣなどの有機モリブデン化合物、ＺｎＤＴＰなどの有機亜鉛化合物、アルキルメルカプチルボレートなどの有機ホウ素化合物、グラファイト、二硫化モリブデン、硫化アンチモン、ホウ素化合物、ポリテトラフルオロエチレンなどの固体潤滑剤系耐摩耗剤などを挙げることができ、これらは、通常０．１〜３質量％の割合で使用される。

無灰系清浄分散剤としては、例えば、コハク酸イミド系、コハク酸アミド系、ベンジルアミン系、エステル系のものなどが挙げられ、これらは、通常０．５〜７質量％の割合で使用される。
金属系清浄剤としては、例えば、カルシウムスルホネート、マグネシウムスルホネート、バリウムスルホネート、カルシウムフェネート、バリウムフェネートなどが挙げられ、これらは、通常０．１〜５質量％の割合で使用される。

粘度指数向上剤としては、例えばポリメタクリレート系、ポリイソブチレン系、エチレン−プロピレン共重合体系、スチレン−ブタジエン水添共重合体系のものなどが挙げられ、これらは、通常０．５〜３５質量％の割合で使用される。
以上のような各種添加剤は、単独で、または数種組み合わせて配合してもよく、本発明の潤滑油添加剤はこれらの効果を阻害するものではない。

このようにして調製された本発明の潤滑油組成物は、高い湿式摩擦材トルク容量と良好なμ−Ｖ特性を有するため、変速機油、特に自動変速機油や無段変速機油として好適である。また湿式クラッチ、湿式ブレーキを有する変速機を備えた建設機械や農機、手動変速機、二輪車ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ガスエンジン、ショックアブソーバー油等の潤滑油としても好ましく用いることができる。

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。
なお、各例における潤滑油組成物の性能は、以下に示す方法に従って評価した。

〔湿式摩擦材トルク容量およびμ−Ｖ特性の評価方法〕
低速滑り試験機を用い、下記の試験条件で試験を実施し、湿式摩擦材トルク容量を３００ｒｐｍにおける摩擦係数（μ３００）により評価し、μ−Ｖ特性を２ｒｐｍにおける摩擦係数と５０ｒｐｍにおける摩擦係数との比（μ比、μ２／μ５０）、および５０ｒｐｍにおける摩擦係数と２００ｒｐｍにおける摩擦係数との比（μ比、μ５０／μ２００）により評価した。上記μ３００の値が高いほど高トルク容量であることを示し、μ比が１以下であれば可とする。
＜試験条件＞
・摩擦材：市販セルロース系湿式ペーパー材、スチールプレート
・試験温度：１２０℃
・面圧：１．２２ＭＰａ
・測定：１〜３６０ｒｐｍ、ステップ

〔実施例１〕
（１）潤滑油添加剤の製造
３００ミリリットルの４つ口フラスコに、２−ヘキシルデカン酸０．３３モルとテトラエチレンペンタミン０．１モルを入れ、窒素気流下２２０℃で１２時間反応させた。次いで、副生する水を２２０℃で３時間減圧除去することで反応生成物である潤滑油添加剤ａを製造した。添加剤ａの赤外吸収スペクトルを図１に示す。
（２）潤滑油組成物の調製およびμ−Ｖ特性の評価
基油として１５０ニュートラル留分の鉱物油（１００℃動粘度５．２mm²／s）を使用し、潤滑油添加剤由来の窒素量が６００質量ｐｐｍとなるよう、該鉱物油９９．２質量％と上記（１）で得られた潤滑油添加剤ａ０．８質量％を含む潤滑油組成物を調製し、そのμ−Ｖ特性を評価した。結果を表１に示す。

〔実施例２〕
（１）潤滑油添加剤の製造
２−ヘキシルデカン酸の代わりに２−ヘプチルウンデカン酸を用いた以外は、実施例１（１）と同様にして潤滑油添加剤ｂを製造した。添加剤ｂの赤外吸収スペクトルを図２に示す。
（２）潤滑油組成物の調製およびμ−Ｖ特性の評価
基油として１５０ニュートラル留分の鉱物油を使用し、潤滑油添加剤由来の窒素量が６００質量ppmとなるよう、該鉱物油９９．１質量％と上記（１）で得られた潤滑油添加剤ｂ０．９質量％を含む潤滑油組成物を調製し、そのμ−Ｖ特性を評価した。結果を表１に示す。

〔実施例３〕
（１）潤滑油添加剤の製造
２−ヘキシルデカン酸の代わりに２−ブチルオクタン酸を用いた以外は、実施例１（１）と同様にして潤滑油添加剤ｃを製造した。添加剤ｃの赤外吸収スペクトルを図３に示す。
（２）潤滑油組成物の調製およびμ−Ｖ特性の評価
基油として１５０ニュートラル留分の鉱物油を使用し、潤滑油添加剤由来の窒素量が６００質量ppmとなるよう、該鉱物油９９．３質量％と上記（１）で得られた潤滑油添加剤ｃ０．７質量％を含む潤滑油組成物を調製し、その性能を評価した。結果を表１に示す。

〔比較例１〕
潤滑油添加剤として、市販イソステアリン酸アミド摩擦調整剤（オロナイトジャパン製 OLOA 340D）を、そして基油として１５０ニュートラル留分の鉱物油を用い、潤滑油添加剤由来の窒素量が６００質量ｐｐｍとなるよう、表１に示す割合で潤滑油組成物を調製し、その性能を評価した。結果を表１に示す。

〔比較例２〕
（１）潤滑油添加剤の製造
２−ヘキシルデカン酸の代わりに２−エチルヘキサン酸を用いた以外は、実施例１の（１）と同様にして潤滑油添加剤dを製造した。
（２）潤滑油組成物の調製およびμ−Ｖ特性の評価
潤滑油添加剤dは、１５０ニュートラル留分の鉱物油に溶解せず、評価に供することができなかった。

〔比較例３〕
１５０ニュートラル留分の鉱物油のみで、低速滑り試験機による湿式摩擦材トルク容量およびμ−Ｖ特性の評価を行った。結果を表１に示す。

前記した評価に加えて、実際の添加剤処方を想定して調製した潤滑油組成物についても評価を行った。
〔実施例４〕
実施例１（１）で得られた潤滑油添加剤ａを、該添加剤由来の窒素量が６００質量ｐｐｍとなるように含む自動変速機油組成物を調製し、その性能を評価した。基油としては１００ニュートラル留分の鉱物油（１００℃動粘度４．１mm²／s）を使用した。結果を表２に示す。

〔比較例４〕
実施例３で使用した添加剤ａの代わりに、比較例１で使用した市販イソステアリン酸アミド摩擦調整剤（オロナイトジャパン製 OLOA 340D）を、該添加剤由来の窒素量が６００質量ｐｐｍとなるように含む自動変速機油組成物を調製し、その性能を評価した。結果を表２に示す。

〔評価結果〕
表１の結果から明らかなように、本発明の潤滑油添加剤を含む実施例の潤滑油組成物は、いずれもμ３００が高く、またμ比（μ２／μ５０）１以下であり、高トルク容量と良好なμ−Ｖ特性を兼ね備えていることがわかる。特に、実施例１、２においては、μ２／μ５０およびμ５０／μ２００がともに１以下であり、広い速度域にわたって優れたμ−Ｖ特性を有している。
これに対し、比較例１で用いた市販のアミド系摩擦調整剤では、μ比は１以下であるものの、μ３００が低く伝達トルク容量が不充分である。また、比較例２で用いた添加剤ｄは、原料脂肪酸の炭素数が８と小さいため、鉱油に溶解せず、潤滑油添加剤として使用することができなかった。比較例３は、添加剤を使用せず、基油のみを用いた系であり、μ比が１より大きく、湿式ペーパー材自体は良好なμ−Ｖ特性を有しないことがわかる。
また、表２の結果より、実際の添加剤処方を想定した実施例４においても、本発明の潤滑油添加剤を用いた自動変速機用潤滑油組成物は、μ３００が高く、μ比も１以下であり、実用性能に優れていることがわかる。一方、比較例４の自動変速機用潤滑油組成物は、μ比は１以下であるが、μ３００が低く伝達トルク容量が不充分であった。このような実施例４および比較例４からも明らかなように、本発明の潤滑油添加剤は、イミド系分散剤、金属系清浄剤と共に配合しても、その効果を打ち消しあうことがなく、充分に優れた性能を発揮することが理解される。

本発明の潤滑油添加剤およびそれを配合した潤滑油組成物は、高い湿式摩擦材トルク容量と良好なμ−Ｖ特性をともに必要とする自動変速機や無断変速機に好適に利用できる。

実施例における添加剤ａの赤外吸収スペクトル。実施例における添加剤ｂの赤外吸収スペクトル。実施例における添加剤ｃの赤外吸収スペクトル。

Claims

炭素数が１２以上であるα分岐構造を有する脂肪酸またはその誘導体と、アミンとの反応生成物を含有することを特徴とする潤滑油添加剤。
請求項１に記載の潤滑油添加剤において、
前記アミンが、複数の窒素原子を有するアミンであることを特徴とする潤滑油添加剤。
請求項２に記載の潤滑油添加剤において、
前記複数の窒素原子を有するアミンがポリアルキレンポリアミンであることを特徴とする潤滑油添加剤。
基油に、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の潤滑油添加剤を配合したことを特徴とする潤滑油組成物。
変速機用であることを特徴とする請求項４に記載の潤滑油組成物。
湿式クラッチまたは湿式ブレーキを有する変速機用であることを特徴とする請求項５に記載の潤滑油組成物。
自動変速機油または無段変速機油であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の潤滑油組成物。