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JP7266382B2 - 潤滑油組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、潤滑油組成物に関する。
油圧装置、低置変速装置、自動車変速装置等の各種装置の摺動部分の潤滑に用いられる潤滑油組成物には、高温及び低温のいずれの環境下においても、一定の流動性を有しつつも、油膜が形成され易いという性質が求められている。
一般的に、潤滑油組成物は、温度が変化すると粘度も変化し易く、例えば、粘度が大幅に低下すると油膜の形成が困難となり易くなる一方で、粘度が大幅に上昇すると流動性が損なわれるといった問題がある。そのため、潤滑油組成物には、粘度の温度依存性が小さいという性質が求められている。
また、潤滑油組成物のもう一つの機能として冷却作用がある。オイルクーラー等により冷却された潤滑油組成物は、摺動部分やその周辺部の冷却を行うことができる。
例えば、特許文献１には、粘度特性、せん断安定性、且つ、摩擦による発熱の少ない駆動系潤滑油組成物として、所定の動粘度及び粘度指数の潤滑油基剤を８５～９９．９質量％と、所定の特性を有するエチレン－α－オレフィン共重合体を０．１～１５質量％とからなる駆動系潤滑油組成物が開示されている。
特開２００５－３０７０９９号公報
ところで、オイルクーラー等により冷却された潤滑油組成物に対しても、冷却作用と共に、潤滑性も求められるが、一般的に低温環境下では、流動性と油膜形成性の双方のバランスが困難となる場合がある。そのため、低温環境下での使用を想定した、流動性と油膜形成性の双方を兼ね備えた低温粘度特性を有する潤滑油組成物が求められている。
本発明は、特定の分子量を有するオレフィン系共重合体と、ポリアルキルメタクリレートとをそれぞれ所定の割合で含有する潤滑油組成物を提供する。
より具体的には、本発明は、下記［１］～［４］を提供する。
［１］基油（Ａ）、オレフィン系共重合体（Ｂ）、及びポリアルキルメタクリレート（Ｃ）を含有する潤滑油組成物であって、
オレフィン系共重合体（Ｂ）の重量平均分子量が、１０，０００～８０，０００であり、
オレフィン系共重合体（Ｂ）の含有量が、前記潤滑油組成物の全量基準で、０．０１～０．２３質量％であり、
ポリアルキルメタクリレート（Ｃ）の含有量が、前記潤滑油組成物の全量基準で、０．０２～０．４０質量％である、
潤滑油組成物。
［２］上記［１］に記載の潤滑油組成物を製造する方法であって、
基油（Ａ）に、オレフィン系共重合体（Ｂ）、及び、ポリアルキルメタクリレート（Ｃ）を配合する工程を有する、
潤滑油組成物の製造方法。
［３］上記［１］に記載の潤滑油組成物を用いた、装置。
［４］上記［１］に記載の潤滑油組成物を、油圧装置、定置変速装置、自動車変速装置、又は、モーターもしくはバッテリーの冷却装置に用いる、使用。
本発明の好適な一態様の潤滑油組成物は、流動性と油膜形成性の双方を兼ね備えた低温粘度特性を有する。
本明細書において、動粘度及び粘度指数は、ＪＩＳ Ｋ２２８３：２０００に準拠して測定又は算出された値を意味する。
本明細書において、重量平均分子量（Ｍｗ）及び数平均分子量（Ｍｎ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法で測定される標準ポリスチレン換算の値であり、具体的には実施例に記載の方法により測定された値を意味する。
〔潤滑油組成物の構成〕
本発明の潤滑油組成物は、基油（Ａ）、オレフィン系共重合体（Ｂ）、及びポリアルキルメタクリレート（Ｃ）を含有する。
本発明の潤滑油組成物は、重合体成分である、オレフィン系共重合体（Ｂ）とポリアルキルメタクリレート（Ｃ）とを所定の割合で併用することで、低温環境下の使用においても、適当な粘度が保持し得、流動性と油膜形成性の双方を兼ね備えた低温粘度特性を有するものとなり得る。
ポリアルキルメタクリレート（Ｃ）は、流動点降下剤としての役割を担い、得られる潤滑油組成物の低温環境下での流動性の向上に寄与する。しかしながら、ポリアルキルメタクリレート（Ｃ）のみでは、低温環境下での潤滑油組成物の粘度が低く、油膜形成性の低下が懸念される。
そのような問題に対して、所定の分子量を有するオレフィン系共重合体（Ｂ）を、ポリアルキルメタクリレート（Ｃ）と所定の割合で併用することで、低温環境下で、良好な流動性を担保しつつも粘度を高くし、油膜形成性を向上させた、優れた低温粘度特性を有する潤滑油組成物とすることができることが分かった。
本発明の一態様の潤滑油組成物において、上述の優れた低温粘度特性を有する潤滑油組成物とする観点から、成分（Ｂ）と成分（Ｃ）との含有量比〔（Ｂ）／（Ｃ）〕は、質量比で、好ましくは０．２～６．０、より好ましくは０．２５～５．０、更に好ましくは０．３～４．０、より更に好ましくは０．４～３．０である。
本発明の一態様の潤滑油組成物において、上述の優れた低温粘度特性を有する潤滑油組成物とする観点から、成分（Ｂ）と成分（Ｃ）の合計含有量は、当該潤滑油組成物の全量（１００質量％）基準で、好ましくは０．０３～０．６３質量％、より好ましくは０．０５～０．６０質量％、更に好ましくは０．０７～０．５５質量％、より更に好ましくは０．１０～０．５０質量％である。
なお、ハンドリング性や基油（Ａ）との溶解性を考慮し、成分（Ｂ）及び（Ｃ）は、希釈油に溶解された溶液の形態で市販されていることが多い。
ただし、本明細書において、成分（Ｂ）及び（Ｃ）の含有量は、希釈油で希釈された溶液においては、希釈油の質量を除外した、成分（Ｂ）及び（Ｃ）を構成する樹脂分に換算した含有量である。
本発明の一態様の潤滑油組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、更に成分（Ｂ）及び成分（Ｃ）以外の潤滑油用添加剤をさらに含有してもよい。
ただし、本発明の一態様の潤滑油組成物において、成分（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の合計含有量としては、当該潤滑油組成物の全量（１００質量％）基準で、好ましくは７０～１００質量％、より好ましくは８０～１００質量％、更に好ましくは８５～１００質量％、より更に好ましくは９０～１００質量％である。
以下、本発明の一態様の潤滑油組成物に含まれる各成分の詳細について説明する。
＜基油（Ａ）＞
本発明の一態様で用いる基油（Ａ）としては、鉱油及び合成油から選ばれる１種以上が挙げられる。
鉱油としては、例えば、パラフィン系原油、中間基系原油、ナフテン系原油等の原油を常圧蒸留して得られる常圧残油；これらの常圧残油を減圧蒸留して得られる留出油；当該留出油を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、及び水素化精製等の精製処理を１つ以上施して得られる精製油；天然ガスからフィッシャー・トロプシュ法等により製造されるワックス（ＧＴＬワックス（Gas To Liquids WAX））を異性化することで得られる鉱油（ＧＴＬ）等が挙げられる。
合成油としては、例えば、α－オレフィン単独重合体、又はα－オレフィン共重合体（例えば、エチレン－α－オレフィン共重合体等の炭素数８～１４のα－オレフィン共重合体）等のポリα－オレフィン；イソパラフィン；ポリアルキレングリコール；ポリオールエステル、二塩基酸エステル、リン酸エステル等のエステル系油；ポリフェニルエーテル等のエーテル系油；アルキルベンゼン；アルキルナフタレン；等が挙げられる。
本発明の一態様で用いる基油（Ａ）としては、ＡＰＩ（米国石油協会）基油カテゴリーのグループ２及びグループ３に分類される鉱油、並びに合成油から選ばれる１種以上であることが好ましい。
本発明の一態様で用いる基油（Ａ）の４０℃における動粘度としては、好ましくは６．０～１８．０ｍｍ２／ｓ、より好ましくは６．５～１５．０ｍｍ２／ｓ、更に好ましくは７．０～１３．０ｍｍ２／ｓ、より更に好ましくは７．５～１１．５ｍｍ２／ｓである。
また、本発明の一態様で用いる基油（Ａ）の粘度指数としては、好ましくは７０以上、より好ましくは７５以上、更に好ましくは８０以上、より更に好ましくは８５以上である。
なお、本発明の一態様において、基油（Ａ）として、２種以上の基油を組み合わせた混合油を用いる場合、当該混合油の動粘度及び粘度指数が上記範囲であることが好ましい。
本発明の一態様の潤滑油組成物において、基油（Ａ）の含有量は、当該潤滑油組成物の全量（１００質量％）基準で、好ましくは６０～９９．５質量％、より好ましくは７０～９９．０質量％、更に好ましくは８０～９８．０質量％、より更に好ましくは８５～９７．０質量％である。
＜オレフィン系共重合体（Ｂ）＞
本発明の潤滑油組成物は、重量平均分子量（Ｍｗ）が１０，０００～８０，０００であるオレフィン系共重合体（Ｂ）を含有する。
Ｍｗが１０，０００未満のオレフィン系共重合体を用いた場合、及び、Ｍｗが８０，０００超のオレフィン系共重合体を用いた場合、得られる潤滑油組成物の低温環境下での粘度を高く調製することが難しく、低温環境下での油膜形成性の低下が懸念される。
上記観点から、本発明の一態様で用いるオレフィン系共重合体（Ｂ）の重量平均分子量は、好ましくは１１，０００～６５，０００、より好ましくは１２，０００～５０，０００、更に好ましくは１３，０００～４０，０００、より更に好ましくは１４，０００～３０，０００、特に好ましくは１５，０００～２０，０００である。
また、本発明の潤滑油組成物において、オレフィン系共重合体（Ｂ）の含有量は、当該潤滑油組成物の全量（１００質量％）基準で、０．０１～０．２３質量％である。
成分（Ｂ）の含有量が０．０１質量％未満であると、得られる潤滑油組成物の低温環境下での粘度が低く、油膜形成性の低下が懸念される。一方、成分（Ｂ）の含有量が０．２３質量％超であると、得られる潤滑油組成物の流動点が高くなり、低温環境下で固化し、流動性を失うことが懸念される。
上記観点から、本発明の一態様の潤滑油組成物において、オレフィン系共重合体（Ｂ）の含有量は、当該潤滑油組成物の全量（１００質量％）基準で、好ましくは０．０２～０．２２質量％、より好ましくは０．０３～０．２１質量％、更に好ましくは０．０５～０．２０質量％である。
本発明の一態様で用いるオレフィン系共重合体（Ｂ）としては、アルケニル基を有するモノマーに由来の構成単位を有する共重合体であって、例えば、炭素数２～２０（好ましくは２～１６、より好ましくは２～１４）のα－オレフィンの共重合体が挙げられ、より具体的には、エチレン－α－オレフィン共重合体が好ましい。
なお、エチレン－α－オレフィン共重合体を構成するα－オレフィンの炭素数としては、好ましくは３～２０であるが、より好ましくは３～１６、更に好ましくは３～１４、より更に好ましくは３～６である。
なお、本発明の一態様で用いるオレフィン系共重合体（Ｂ）は、分散型オレフィン系共重合体であってもよい。
分散型オレフィン系共重合体としては、上述のエチレン－α－オレフィン共重合体に対して、マレイン酸、Ｎ－ビニルピロリドン、Ｎ－ビニルイミダゾール、グリシジルアクリレート等をグラフト重合してなる共重合体が挙げられる。
また、本発明の一態様で用いるオレフィン系共重合体（Ｂ）は、アルケニル基を有するモノマーに由来の構成単位と共に、さらに芳香族モノマーに由来の構成単位を有する共重合体であってもよい。
このようなオレフィン系共重合体としては、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等のスチレン系共重合体が挙げられる。
＜ポリアルキルメタクリレート（Ｃ）＞
本発明の潤滑油組成物は、ポリアルキルメタクリレート（Ｃ）を、当該潤滑油組成物の全量（１００質量％）基準で、０．０２～０．４０質量％含有する。
成分（Ｃ）の含有量が０．０２質量％未満であると、得られる潤滑油組成物の流動点が高くなり、低温環境下で固化し、流動性を失うことが懸念される。一方、成分（Ｃ）の含有量が０．４０質量％超であると、得られる潤滑油組成物の低温環境下での粘度が低く、油膜形成性の低下が懸念される。
上記観点から、本発明の一態様の潤滑油組成物において、ポリアルキルメタクリレート（Ｃ）の含有量は、当該潤滑油組成物の全量（１００質量％）基準で、好ましくは０．０２５～０．３５質量％、より好ましくは０．０３～０．３０質量％、更に好ましくは０．０４～０．２５質量％、より更に好ましくは０．０６～０．２０質量％である。
本発明の一態様で用いるポリアルキルメタクリレート（Ｃ）の重量平均分子量は、低温粘度特性を有する潤滑油組成物とする観点から、好ましくは５，０００～１００，０００、より好ましくは１０，０００～８０，０００、更に好ましくは１５，０００～６０，０００、より更に好ましくは２０，０００～４５，０００である。
本発明の一態様で用いるポリアルキルメタクリレート（Ｃ）は、アルキルアクリレート又はアルキルメタクリレート（以下、まとめて「アルキル（メタ）アクリレート」ともいう）に由来する構成単位を有する重合体であればよく、アルキル（メタ）アクリレート以外の他のモノマーに由来する構成単位を有する共重合体であってもよい。
当該アルキル（メタ）アクリレートが有するアルキル基の炭素数としては、好ましくは１～６０、より好ましくは１～４０、更に好ましくは１～３０である。
本発明の一態様で用いるポリアルキルメタクリレート（Ｃ）において、アルキル（メタ）アクリレートに由来する構成単位の含有量としては、成分（Ｃ）の構成単位の全量（１００モル％）基準で、好ましくは７０～１００モル％、より好ましくは８０～１００モル％、更に好ましくは９０～１００モル％、より更に好ましくは９５～１００モル％である。
＜潤滑油用添加剤＞
本発明の一態様の潤滑油組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、更に成分（Ｂ）及び成分（Ｃ）以外の潤滑油用添加剤を含有してもよい。
このような潤滑油用添加剤としては、例えば、酸化防止剤、金属系清浄剤、分散剤、摩擦調整剤、耐摩耗剤、極圧剤、消泡剤、防錆剤、金属不活性化剤、帯電防止剤等が挙げられる。
これらの潤滑油用添加剤は、それぞれ、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
これらの潤滑油用添加剤のそれぞれの含有量は、本発明の効果を損なわない範囲内で、適宜調製することができるが、潤滑油組成物の全量（１００質量％）基準で、それぞれの添加剤ごとに独立して、通常０．００１～１５質量％、好ましくは０．００５～１０質量％、より好ましくは０．０１～５質量％である。
＜潤滑油組成物の製造方法＞
本発明の一態様の潤滑油組成物の製造方法としては、特に制限はないが、生産性の観点から、基油（Ａ）に、オレフィン系共重合体（Ｂ）、及び、ポリアルキルメタクリレート（Ｃ）を配合する工程を有する、方法であることが好ましい。
なお、基油（Ａ）との相溶性の観点から、オレフィン系共重合体（Ｂ）、及び、ポリアルキルメタクリレート（Ｃ）は、希釈油に溶解された溶液の形態とし、当該溶液を基油（Ａ）に配合することが好ましい。
〔潤滑油組成物の性状〕
本発明の一態様の潤滑油組成物の４０℃における動粘度としては、好ましくは６．０～１８．０ｍｍ２／ｓ、より好ましくは６．５～１５．０ｍｍ２／ｓ、更に好ましくは７．０～１３．０ｍｍ２／ｓ、より更に好ましくは７．５～１１．５ｍｍ２／ｓである。
本発明の一態様の潤滑油組成物の－４０℃におけるＢＦ粘度としては、低温環境下での油膜形成性が良好な潤滑油組成物とする観点から、好ましくは５，０００ｍＰａ・ｓ以上、より好ましくは７，０００ｍＰａ・ｓ以上、更に好ましくは８，０００ｍＰａ・ｓ以上、より更に好ましくは９，０００ｍＰａ・ｓ以上であり、また、通常５０，０００ｍＰａ・ｓ以下である。
なお、本明細書において、ＢＦ粘度は、ＡＳＴＭ Ｄ２９８３に準拠して測定した値を意味する。
本発明の一態様の潤滑油組成物の流動点としては、低温環境下での流動性が良好な潤滑油組成物とする観点から、好ましくは－３５℃以下、より好ましくは－３７．５℃以下、更に好ましくは－４０℃以下である。
本明細書において、流動点は、ＪＩＳ Ｋ２２６９：１９８７に準拠して測定された値を意味する。
〔潤滑油組成物の用途〕
本発明の好適な一態様の潤滑油組成物は、流動性と油膜形成性の双方を兼ね備えた低温粘度特性を有する。
そのため、本発明の一態様の潤滑油組成物は、油圧装置、定置変速装置、自動車変速装置、又は、モーターもしくはバッテリーの冷却装置に好適に使用し得、特に、モーターもしくはバッテリーの冷却装置により好適に使用し得る。
また、本発明の一態様の潤滑油組成物の上述の特性を考慮すると、本発明は、以下の［１］及び［２］も提供し得る。
［１］上述の本発明の一態様の潤滑油組成物を用いた、装置。好ましくは、前記装置が、油圧装置、定置変速装置、自動車変速装置、又は、モーターもしくはバッテリーの冷却装置である。
［２］上述の本発明の一態様の潤滑油組成物を、油圧装置、定置変速装置、自動車変速装置、又は、モーターもしくはバッテリーの冷却装置に用いる、使用。
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。なお、各種物性の測定法又は評価法は、下記のとおりである。
（１）動粘度、粘度指数
ＪＩＳ Ｋ２２８３：２０００に準拠して測定及び算出した。
（２）重量平均分子量（Ｍｗ）、数平均分子量（Ｍｎ）
ゲル浸透クロマトグラフ装置（アジレント社製、「１２６０型ＨＰＬＣ」）を用いて、下記の条件下で測定し、標準ポリスチレン換算にて測定した値を用いた。
（測定条件）
・カラム：「Ｓｈｏｄｅｘ ＬＦ４０４」を２本、順次連結したもの。
・カラム温度：３５℃
・展開溶媒：クロロホルム
・流速：０．３ｍＬ／ｍｉｎ
（３）ＢＦ粘度
ＡＳＴＭ Ｄ２９８３に準拠して測定した。
（４）流動点
ＪＩＳ Ｋ２２６９：１９８７に準拠して測定した。
実施例１～７、比較例１～１２
表１、２に示す種類及び配合量にて、基油、重合体、並び添加剤パッケージを配合し、潤滑油組成物をそれぞれ調製した。なお、表１、２に記載された、重合体及び添加剤パッケージの配合量は、希釈油を除いた有効成分換算（樹脂分換算）での配合量である。
潤滑油組成物の調製に使用した、基油、重合体、及び添加剤パッケージの詳細は以下のとおりである。
＜基油＞
・基油（ａ－１）：グループIIに分類されるパラフィン系鉱油、４０℃動粘度＝９．４ｍｍ２／ｓ、１００℃動粘度＝２．６ｍｍ２／ｓ、粘度指数＝１０９。
・基油（ａ－２）：グループIIに分類されるパラフィン系鉱油、４０℃動粘度＝８．８ｍｍ２／ｓ、１００℃動粘度＝２．４ｍｍ２／ｓ、粘度指数＝８６。
＜重合体＞
・ＯＣＰ（ｂ－１）：Ｍｗ＝２０，０００のエチレン－α－オレフィン系共重合体。
・ＯＣＰ（ｂ－２）：Ｍｗ＝１５，０００のエチレン－α－オレフィン系共重合体。
・ＯＣＰ（ｂ’－３）：Ｍｗ＝８，０００のエチレン－α－オレフィン系共重合体。
・ＯＣＰ（ｂ’－４）：Ｍｗ＝１００，０００のエチレン－α－オレフィン系共重合体。
・ＰＭＡ（ｃ－１）：Ｍｗ＝３０，０００のポリアルキルメタクリレート。
＜添加剤パッケージ＞
酸化防止剤、消泡剤、腐食防止剤及び無灰系分散剤からなる混合物（当該混合物の全量（１００質量％）基準でのリン原子含有量＝２質量％、硫黄原子含有量＝１．５質量％、窒素原子含有量＝１．５質量％）。
調製した潤滑油組成物について、上述の方法に準拠して、４０℃おける動粘度、－４０℃におけるＢＦ粘度、及び流動点について測定した。これらの結果を表１及び２に示す。
Figure 0007266382000001
Figure 0007266382000002
表１に示された結果から、実施例１～７で調製した潤滑油組成物は、－４０℃におけるＢＦ粘度が高く、流動点が低いため、低温環境下での油膜形成性及び流動性が良好であり、優れた低温粘度特性を有するものといえる。
一方で、表２に示された結果から、比較例１～１２で調製した潤滑油組成物は、－４０℃におけるＢＦ粘度が低いか、もしくは、流動点が高いため、低温環境下での油膜形成性及び流動性の少なくとも一方が劣るものであり、実施例の潤滑油組成物に比べて、低温粘度特性が劣る結果となった。

Claims (12)

  1. 基油（Ａ）、オレフィン系共重合体（Ｂ）、及びポリアルキルメタクリレート（Ｃ）を含有する潤滑油組成物であって、
    オレフィン系共重合体（Ｂ）の重量平均分子量が、１０，０００～８０，０００であり、
    オレフィン系共重合体（Ｂ）の含有量が、前記潤滑油組成物の全量基準で、０．０１～０．２３質量％であり、
    ポリアルキルメタクリレート（Ｃ）の含有量が、前記潤滑油組成物の全量基準で、０．０２～０．４０質量％であり、
    前記潤滑油組成物の－４０℃におけるＢＦ粘度が６，０００ｍＰａ・ｓ以上である、
    潤滑油組成物。
  2. ポリアルキルメタクリレート（Ｃ）の重量平均分子量が、５，０００～１００，０００である、請求項１に記載の潤滑油組成物。
  3. 成分（Ｂ）と成分（Ｃ）との含有量比〔（Ｂ）／（Ｃ）〕が、質量比で、０．２～６．０である、請求項１又は２に記載の潤滑油組成物。
  4. 成分（Ｂ）と成分（Ｃ）の合計含有量が、前記潤滑油組成物の全量基準で、０．０３～０．６３質量％である、請求項１～３のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  5. 前記潤滑油組成物の４０℃における動粘度が、６．０～１８．０ｍｍ２／ｓである、請求項１～４のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  6. オレフィン系共重合体（Ｂ）の重量平均分子量が、１１，０００～８０，０００である、請求項１～５のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  7. 前記潤滑油組成物の流動点が－３５℃以下である、請求項１～６のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  8. 油圧装置、定置変速装置、自動車変速装置、又は、モーターもしくはバッテリーの冷却装置に用いられる、請求項１～７のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  9. 請求項１～８のいずれか一項に記載の潤滑油組成物を製造する方法であって、
    基油（Ａ）に、オレフィン系共重合体（Ｂ）、及び、ポリアルキルメタクリレート（Ｃ）を配合する工程を有する、
    潤滑油組成物の製造方法。
  10. 請求項１～７のいずれか一項に記載の潤滑油組成物を用いた、装置。
  11. 前記装置が、油圧装置、定置変速装置、自動車変速装置、又は、モーターもしくはバッテリーの冷却装置である、請求項１０に記載の装置。
  12. 請求項１～７のいずれか一項に記載の潤滑油組成物を、油圧装置、定置変速装置、自動車変速装置、又は、モーターもしくはバッテリーの冷却装置に用いる、使用。
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