省電力ギヤ油組成物
【課題】 省電力性、低温流動性に優れ、かつ、極圧性も良好なギヤ油組成物を提供する。
【解決手段】４０℃動粘度が１０〜１００ｍｍ２／ｓであるポリαオレフィンを潤滑油基油として含有し、重量平均分子量が４，０００〜１５０，０００であるエチレンとエチレン以外のモノマーとの共重合体からなるオレフィン系粘度指数向上剤及び硫黄を含有する極圧剤が配合された組成物であって、前記硫黄を含有する極圧剤の配合量が該組成物の全量に対して０．２〜１０質量％であり、かつ、該組成物の４０℃における動粘度が５０〜１０００ｍｍ２／ｓであることを特徴とするギヤ油組成物。
【解決手段】４０℃動粘度が１０〜１００ｍｍ２／ｓであるポリαオレフィンを潤滑油基油として含有し、重量平均分子量が４，０００〜１５０，０００であるエチレンとエチレン以外のモノマーとの共重合体からなるオレフィン系粘度指数向上剤及び硫黄を含有する極圧剤が配合された組成物であって、前記硫黄を含有する極圧剤の配合量が該組成物の全量に対して０．２〜１０質量％であり、かつ、該組成物の４０℃における動粘度が５０〜１０００ｍｍ２／ｓであることを特徴とするギヤ油組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、省電力型ギヤ油組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球規模での温暖化が進行し、温室効果ガスの一つである二酸化炭素排出量削減が急務となっている。わが国でも、2006年にエネルギーの使用の合理化に関する法律、地球温暖化対策の推進に関する法律がそれぞれ改正施行され、工場、輸送事業者等はこれまで以上に電力消費量の削減が求められるようになってきた。
【０００３】
電力消費量削減の一つの方法として、産業機械や輸送機械で使用される潤滑油側からの省電力化が図られている。そのような状況下、産業機械の軸受や歯車に用いられている工業用ギヤ油においても、省電力化が検討されており、例えば、摩擦調整剤である硫化オキシモリブデンジチオホスフェート、硫化オキシモリブデンジチオカーバメートなどの配合技術による対応が試みられている（例えば、特許文献１、２参照）。
ところで、各種機械においては、通常運転時の他にも、起動時の電力消費量削減も求められており、これに対しては低温流動性の向上で対応している。ギヤ油においても同様に低温流動性の向上が必要とされている。
さらに、省電力化や低温流動性向上の際には、当然、ギヤ油としての基本性能である極圧性を十分に兼ね備えている必要もある。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２２０４７５号公報
【特許文献２】特開平７−１９７０６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、優れた省電力効果を示し、かつ、極圧性も兼ね備えたギヤ油組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、特定のポリαオレフィンの潤滑油基油に特定のオレフィン系粘度指数向上剤を配合し、さらに、硫黄を含有する極圧剤を添加、混合することにより、特定の組成とすることで、省電力性、低温流動性に優れ、かつ、良好な極圧性も示すギヤ油組成物が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させるに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、４０℃動粘度が１０〜１００ｍｍ２／ｓであるポリαオレフィンを潤滑油基油として含有し、重量平均分子量が４，０００〜１５０，０００であるエチレンとエチレン以外のモノマーとの共重合体からなるオレフィン系粘度指数向上剤及び硫黄を含有する極圧剤が配合された組成物であって、前記硫黄を含有する極圧剤の配合量が該組成物の全量に対して０．２〜１０質量％であり、かつ、該組成物の４０℃における動粘度が５０〜１０００ｍｍ２／ｓであ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。
また、本発明は、上記ギヤ油組成物において、前記オレフィン系粘度指数向上剤がエチレンと炭素数３〜３０のオレフィンとの共重合体であるギヤ油組成物を提供するものである。
【０００８】
また、本発明は、上記ギヤ油組成物において、前記硫黄を含有する極圧剤が硫化オレフィン及び下記一般式（５）で表される硫黄−リン系極圧剤から選ばれる少なくとも1種以上であるギヤ油組成物を提供するものである。
【化２】
【０００９】
（式中、Ｒ３及びＲ４は、炭素数３〜１８の直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基、環状炭化水素基を表し、同一であっても異なっていてもよい。Ｒ５は炭素数１〜６の直鎖または分岐鎖のアルキレン基を表す。Ｒ６は水素または炭素数１〜１８の直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基、環状炭化水素基を表す。）
また、本発明は、上記ギヤ油組成物において、さらにモリブデン化合物がモリブデン量換算で該組成物の全量に対して０．００１〜１．０質量％配合されているギヤ油組成物を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のギヤ油組成物は、特定の動粘度を有するポリαオレフィンを潤滑油基油として用い、さらに特定のオレフィン系粘度指数向上剤及び特定量の硫黄を含有する極圧剤と組み合わせているため、省電力性、低温流動性に優れ、かつ、極圧性も良好である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（基油）
本発明の潤滑油組成物の基油として用いるポリαオレフィン基油は、ＪＩＳ Ｋ２２８３動粘度試験方法による４０℃動粘度が１０〜１００ｍｍ２／ｓであり、好ましくは１５〜１００ｍｍ２／ｓであり、より好ましくは２０〜８０ｍｍ２／ｓであり、特に好ましくは２５〜７５ｍｍ２／ｓである。４０℃動粘度が１０ｍｍ２／ｓ未満では、オレフィン系粘度指数向上剤をより多く配合しないと本発明の潤滑油組成物の動粘度を満たすことができない。４０℃動粘度が１００ｍｍ２／ｓを超えると、本発明の潤滑油組成物の動粘度を満たすためには、オレフィン系粘度指数向上剤の配合量を減らさざるを得ず、その結果、優れた省電力性を得ることができない。
【００１２】
上記ポリαオレフィンは、４０℃動粘度が１０〜１００ｍｍ２／ｓである２種以上のポリαオレフィンを混合したものや、４０℃動粘度が１０〜１００ｍｍ２／ｓに含まれない２種以上のポリαオレフィンを混合したものや、４０℃動粘度が１０〜１００ｍｍ２／ｓであるポリαオレフィンと４０℃動粘度が１０〜１００ｍｍ２／ｓでないポリαオレフィンを２種以上混合したものであっても、混合後の４０℃動粘度が１０〜１００ｍｍ２／ｓに調整されておればよい。
【００１３】
上記ポリαオレフィンは、α-オレフィンの重合体であり、上記４０℃動粘度を満たすものであれば特に限定はなく、例えば、炭素数が６〜１８のαオレフィンの１０量体以下のものが好ましい。特に好ましいポリα-オレフィンは、α-デセン（炭素数１０）の２〜６量体、またはα-ドデセン（炭素数１２）の２〜６量体を中心に、それらの２量体や６量体以上のものを含有するものである。
ポリαオレフィンの好適な製造例としては、エチレンの低重合またはワックスの熱分解によって炭素数６〜１８のαオレフィンを合成、このαオレフィン２〜９単位を重合、水添反応を行うことによって合成される。
ポリαオレフィンの１分子当りの平均炭素数としては、上記の４０℃動粘度範囲である限り特に制限しないが、好ましくは１２〜６５であり、より好ましくは１５〜６０であり、さらに好ましくは１８〜５５である。
【００１４】
本発明の潤滑油組成物には、上記の基油としてのポリαオレフィンに、他の基油を少量混合してもよい。上記のポリαオレフィンの含有量は、全基油の合計量に対して、８０質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、９５質量％以上であることがさらに好ましく、９８質量％以上であることが特に好ましい。
本発明のギヤ油組成物においては、全基油の配合量は、オレフィン系粘度指数向上剤、硫黄を含有する極圧剤や、必要に応じて添加されるモリブデン化合物やその他の添加剤の配合量と全基油の配合量の合計が１００質量％になるように調整されればよいが、組成物の全量に対して３０〜９８．８質量％が好ましく、４２〜９６．８質量％がより好ましく、５５〜９４．８質量％がさらに好ましく、６７〜９２．５質量％が特に好ましい。
【００１５】
（オレフィン系粘度指数向上剤）
本発明の作動油組成物に用いるオレフィン系粘度指数向上剤は、エチレンとエチレン以外のモノマーからなる共重合体である。
エチレンと共重合体を形成するエチレン以外のモノマーとしては、例えば、オレフィン系炭化水素、ジエン系炭化水素、ビニル芳香族炭化水素等が挙げられる。これらのエチレン以外のモノマーの炭素数は、好ましくは３〜３０であり、より好ましくは３〜２５であり、さらに好ましくは３〜１５であり、特に好ましくは３〜８であり、最も好ましくは３〜５である。エチレン以外のモノマーの炭素数が３０以下とすることで、粘度指数向上剤の分子量を比較的低く抑えることができ、耐せん断安定性を向上させることができるため好ましい。
【００１６】
エチレン以外のモノマーとして用いられるオレフィン系炭化水素としては、直鎖であっても環状であっても良く、分岐があっても良い。オレフィン系炭化水素の具体例としては、プロピレン、ｎ−ブテン、ｉ−ブチレン、シクロブテン、ｎ−ペンテン、ｉ−ペンテン、シクロペンテン、ｎ−へキセン、ｉ−へキセン、ｎ−へプテン、ｉ−へプテン等が挙げられる。
エチレン以外のモノマーとして用いられるジエン系炭化水素は、鎖状であっても、環状であってもよく、分岐鎖があってもよい。ジエン系炭化水素の具体例としては、ブタジエン、シクロブタジエン、ペンタジエン、シクロペンタジエン、ヘキサジエン、ヘプタジエン等が挙げられる。
【００１７】
エチレン以外のモノマーとして用いられるビニル芳香族炭化水素としては、スチレン、ジビニルベンゼン等が挙げられる。
これらエチレン以外のモノマーの内、好ましいものはオレフィン系炭化水素であり、特に好ましいものは炭素数３〜５のオレフィン系炭化水素である。
オレフィン系粘度指数向上剤はエチレンとエチレン以外のモノマーを重合して合成するが、エチレン以外のモノマーは１種類であってもよいし、２種類以上であってもよい。
【００１８】
エチレンとエチレン以外のモノマーのモル比は特に制限されないが、好ましくは８０：２０〜２０:８０であり、より好ましくは７０：３０〜３０：７０であり、さらに好ましくは６５：３５〜３５：６５である。
オレフィン系粘度指数向上剤は、規則的交互重合体、ランダム重合体、ブロック重合体またはグラフト重合体のいずれであってもよい。
オレフィン系粘度指数向上剤の好ましい重量平均分子量は１，０００〜１５０，０００であり、より好ましくは１，２００〜１００，０００であり、さらに好ましくは１，５００〜５５，０００であり、特に好ましくは３，０００〜３０，０００であり、最も好ましくは５，０００〜２５，０００である。重量平均分子量を１，０００以上とすることで、所定のトラクション特性が得やすくなる傾向にある。重量平均分子量が１５０，０００以下とすることで、せん断下における粘度低下を抑制しやすい傾向にある。なお、重量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフィーで測定され、ポリスチレン換算による値である。
【００１９】
オレフィン系粘度指数向上剤は、本発明の目的が損なわれないかぎり、分散型、非分散型のいずれであってもよい（モノマー由来の極性基を有するものを分散型、極性基を有さないものを非分散型という）。すなわち、エチレン以外のモノマー分子として窒素原子含有化合物やアルキルエステル類が用いられている分散型であってもよい。このような窒素原子含有化合物の具体例としては、アルキル-ビニルピリジン、Ｎ−ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール等が挙げられる。また、アルキルエステル類の具体例として、ポリアルキレングリコールエステル、マレイン酸エステル、フマル酸エステル等が挙げられる。これらは１種でも、２種以上でも用いることができる。
【００２０】
ただし、オレフィン系粘度指数向上剤中の分散基を有するモノマーとそれ以外のモノマーのモル比は、分散基のモル比が２５を超えると、基油とオレフィン系粘度指数向上剤の混合物のトラクション係数が高くなり、電力消費量が多くなる傾向がある。そのため、分散基を有するモノマーとそれ以外のモノマーのモル比は、好ましくは０：１００〜２５：７５であり、より好ましくは０：１００〜１０：９０である。
【００２１】
オレフィン系粘度指数向上剤の配合量は、ギヤ油組成物の全量に対して好ましくは１〜６０質量％であり、より好ましくは３〜５０質量％であり、さらに好ましくは５〜４０質量％であり、特に好ましくは７〜３０質量％である。配合量の下限値を１質量％以上とすることで、省電力効果を得やすい傾向にある。配合量が６０質量%を超えると経済的ではない。
上記のオレフィン系粘度指数向上剤は、１種を単独使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２２】
（硫黄を含有する極圧剤）
本発明のギヤ油組成物は、極圧剤として、硫黄を含有する極圧剤を含有する。
この硫黄を含有する極圧剤としては、例えば、硫黄系極圧剤や硫黄−リン系極圧剤が挙げられ、耐摩耗性の観点から、硫黄系極圧剤のうちの硫化オレフィンや硫黄−リン系極圧剤を配合することが好ましい。
【００２３】
（ｉ）硫黄系極圧剤
硫黄系極圧剤としては、炭化水素硫化物、硫化油脂、硫化エステル等が挙げられる。
上記炭化水素硫化物としては、一般式（１）又は一般式（２）で表される炭化水素硫化物が挙げられる。
【化３】
【００２４】
一般式（１）及び一般式（２）中、Ｒ１は、１価の炭化水素基（例えば、炭素数２〜２０個の直鎖もしくは分岐の飽和もしくは不飽和の脂肪族炭化水素基（例えば、アルキル基又はアルケニル基）、又は炭素数６〜２６の芳香族炭化水素基）を表し、Ｒ２は、２価の炭化水素基（例えば、炭素数２〜２０の直鎖もしくは分岐の飽和もしくは不飽和の脂肪族炭化水素基、又は炭素数６〜２６の芳香族炭化水素基）を表す。
【００２５】
また、一般式（１）及び一般式（２）中、ｂは１以上の整数で、繰り返し単位中において各々のｂは同じでも異なっていてもよく、ｃは０又は１以上の整数を表す。
Ｒ１で表される１価の炭化水素基の具体例としては、エチル基、プロピル基、ブチル基、ノニル基、ドデシル基、プロペニル基、ブテニル基、フェニル基、トリル基、へキシルフェニル基、ベンジル基などが挙げられる。
Ｒ２で表される２価の炭化水素基の具体例としては、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、フェニレン基などが挙げられる。
【００２６】
これら炭化水素硫化物の具体的な化合物例としては、（１）ジイソブチルジサルファイド、ジオクチルポリサルファイド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルポリサルファイド、ジ−ｔｅｒｔ−ノニルポリサルファイド、ジベンジルポリサルファイドなどのポリサルファイド化合物、（２）ポリイソブチレン、テルペン類などのオレフィン類を、硫黄などの硫化物で硫化した硫化オレフィン類、（３）イソブチレンと硫黄との反応生成物で、一般式（３）、一般式（４）の化学式を有するものと推測される化合物などが挙げられる。
【００２７】
【化４】
一般式（３）中、ｂ及びｃは、一般式（１）におけるｂ及びｃと同じである。
【００２８】
【化５】
一般式（４）中、ｂ及びｃは、一般式（２）におけるｂ及びｃと同じである。
上記硫化油脂としては、油脂と硫黄の反応生成物が挙げられる。
ここで、油脂としては、ラード、牛脂、鯨油、パーム油、ヤシ油、ナタネ油などの動植物油脂が挙げられる。
硫化エステルは、油脂と各種アルコールとの反応により得られる脂肪酸エステルを硫化することにより得られ、化学構造そのものは明確でない。油脂としてラード、牛脂、鯨油、パーム油、ヤシ油、ナタネ油などの動植物油脂などが挙げられる。
【００２９】
（ｉｉ）硫黄−リン系極圧剤
硫黄−リン系極圧剤としては、上記の硫黄系極圧剤とリン系極圧剤とを組みあわせて配合したものや、硫黄−リン系化合物が挙げられる。
硫黄系極圧剤と組み合わせるリン系極圧剤としては、ホスフェート、ホスファイト、及びこれらの誘導体が挙げられる。ホスフェート、ホスファイトは、モノ、ジ、トリエステルのいずれでもよく、そのアルコール残基としては、ブチル、オクチル、ラウリル、ステアリル、オレイル基などの炭素数４〜３０のアルキル基、フェニル基などの炭素数６〜３０のアリール基、メチルフェニル、オクチルフェニル基などの炭素数７〜３０のアルキル置換アリール基などが挙げられる。上記リン系極圧剤の具体的化合物の例としては、トリブチルホスフェート、モノオレイルホスフェート、ジオクチルホスフェート、ジオレイルホスファイト、ジフェニルホスファイト、トリクレジルホスファイトなどが挙げられる。これらの誘導体としては、上記モノエステルすなわちアシッドホスフェートやアシッドホスファイトのアミン塩があり、例えばステアリルアミン塩、オレイルアミン塩、ココナッツアミン塩などが挙げられる。
【００３０】
硫黄−リン系化合物としては、チオホスファイト、チオホスフェート及びこれらの誘導体が挙げられる。チオホスファイトは、モノ、ジ、トリチオホスファイトのいずれでもよい。チオホスフェートは、モノ、ジ、トリ、テトラチオホスフェートのいずれでもよい。またチオホスファイト、チオホスフェートは、モノ、ジ、トリエステルのいずれでもよく、そのアルコール残基としては、ブチル、オクチル、ラウリル、ステアリル、オレイル基などの炭素数４〜３０のアルキル基、フェニル基などの炭素数６〜３０のアリール基、メチルフェニル、オクチルフェニル基などの炭素数７〜３０のアルキル置換アリール基などが挙げられる。
【００３１】
硫黄−リン系化合物の具体例としては、トリブチルチオホスフェート、モノオレイルチオホスフェート、ジオクチルチオホスフェート、トリクレジルチオホスフェートなどが挙げられる。これらのアミン塩としては、ステアリルアミン塩、オレイルアミン塩、ココナッツアミン塩などが挙げられる。チオホスファイト及びチオホスフェートの誘導体としては、上記アシッドチオホスファイト及びアシッドチオホスフェートとのアミン塩、金属塩、脂肪酸との反応物等が挙げられ、下記一般式（５）で表されるジチオリン酸エステル系化合物等も用いることができる。
【００３２】
【化６】
【００３３】
上記一般式（５）において、Ｒ３、Ｒ４は、炭素数３〜１８の直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基、環状炭化水素基を表し、同一であっても異なっていてもよい。具体的には、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、２−エチルへキシル基、ノニル基、ドデシル基、プロペニル基、ブテニル基、フェニル基、ヘキシルフェニル基などがある。
【００３４】
Ｒ５は炭素数１〜６の直鎖または分岐鎖のアルキレン基を表し、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、アミレン基、へキシレン基があり、好ましくはエチレン基、プロピレン基、ブチレン基である。
Ｒ６は水素原子または炭素数１〜１８の直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基、環状炭化水素基を表す。具体的には、水素原子、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、２−エチルへキシル基、ノニル基、ドデシル基、プロペニル基、ブテニル基、フェニル基、ヘキシルフェニル基などがある。好ましい例として、Ｒ５がプロピレン基でＲ６が水素原子のものが挙げられる。
【００３５】
上記の硫黄を含有する極圧剤の含有量は、本発明のギヤ油組成物の全量に対し、０．２〜１０質量％であることが必要である。この含有量は、より好ましくは０．２〜８質量％であり、さらに好ましくは０．２〜５質量％であり、特に好ましくは０．５〜３質量％である。含有量が０．２質量％未満であると、ギヤ油組成物として求められる極圧性能を得にくくなる傾向にあり、１０質量％を超えても添加量に見合った効果が得られない。
上記の硫黄を含有する極圧剤は、１種単独または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３６】
（モリブデン化合物）
本発明のギヤ油組成物は、さらにモリブデン化合物をギヤ組成物の全量に対しモリブデン量換算で０．００１〜１．０質量％含有させることで、さらに省電力効果を高めることができる。モリブデン化合物のモリブデン換算量での含有量は、好ましくは０．００５〜０．３質量％であり、より好ましくは０．０１〜０．２質量％である。
上記モリブデン化合物としては、モリブデン酸アミン、モリブデンジチオホスフェート、モリブデンジチオカーバメートなどが挙げられる。
【００３７】
モリブデン酸アミンとしては、三酸化モリブデン、モリブデン酸、又はそのアルカリ塩を還元剤にて還元後、アミン類と反応させて得ることができる。ここで用いられるアミン類としては第一級アミン、第二級アミン、第三級アミンのいずれであってもよく、その一例として、第一級アミンとしては炭素数４〜２４のアルキル基を有するモノアルキルアミン等、第二級アミンとしては炭素数１〜２４のアルキル基を有するジアルキルアミン等、第三級アミンとしては炭素数１〜２４のアルキル基を有するトリアルキルアミン等を挙げることができる。このうち、生成物の油溶性の点で特に好ましいアミンは、第二級アミンであり、炭素数６〜２４のアルキル基を有するジアルキルアミンが好ましい。ジアルキルアミンにおけるアルキル基の炭素数は、８〜２０がより好ましく、１０〜１６がさらに好ましい。
【００３８】
モリブデンジチオカーバメートとしては一般式（６）の構造を有する化合物が挙げられる。
【化７】
（式中、Ｒ７〜Ｒ１０は炭素数６〜１８の炭化水素基であり、それぞれ同一であってもよいし、異なってもよい。Ｘ及びＹは、硫黄原子又は酸素原子を示す。）
【００３９】
モリブデンジチオホスフェートとしては、一般式（７）の構造を有する化合物が挙げられる。
【化８】
（式中、Ｒ７〜Ｒ１０は炭素数６〜１８の炭化水素基であり、それぞれ同一であってもよいし、異なってもよい。Ｘ及びＹは、硫黄原子又は酸素原子を示す。）
上記モリブデン化合物の中で、最も好ましいものはモリブデン酸アミンである。
【００４０】
（その他添加剤）
本発明のギヤ油組成物には、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じて各種公知の添加剤を配合することができる。例えば酸化防止剤、油性剤、清浄分散剤、さび止め剤、金属不活性化剤、流動点降下剤、泡消剤、抗乳化剤等が挙げられる。
酸化防止剤としては、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール等のフェノール系酸化防止剤、アルキル化ジフェニルアミン、アルキル化フェニル−α−ナフチルアミン等のアミン系酸化防止剤、ホスホン酸エステル等のリン系酸化防止剤等が挙げられる。
【００４１】
油性剤としては、オレイン酸、ステアリン酸等の高級脂肪酸、オレイルアルコール等の高級アルコール、オレイルアミン等のアミン、ブチルステアレート等のエステルが挙げられる。
清浄分散剤としては、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等の無灰系清浄分散剤、アルカリ土類金属系清浄分散剤が挙げられる。
さび止め剤としては、カルボン酸、金属セッケン、カルボン酸アミン塩、スルホン酸の金属塩、多価アルコールの部分エステル等が挙げられる。
【００４２】
金属不活性化剤としては、ベンゾトリアゾ−ルおよびその誘導体、アルキルコハク酸誘導体が挙げられる。
流動点降下剤としては、ポリアルキルメタクリレート、ポリブテン、ポリアルキルスチレン、ポリビニルアセテート、ポリアルキルアクリレート等が挙げられる。
消泡剤としては、シリコーン油やエステル系消泡剤等が挙げられる。
抗乳化剤としては、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤等の抗乳化剤が挙げられる。
これら添加剤は、１種を単独使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４３】
（ギヤ油組成物の性状）
本発明のギヤ油組成物の４０℃動粘度は、ＪＩＳ Ｋ２２８３動粘度試験方法(４０℃)において、５０〜１０００ｍｍ２／ｓであり、好ましくは６０〜７００ｍｍ２／ｓである。４０℃動粘度が５０ｍｍ２／ｓ未満であると、適切な油膜厚さが保たれなくなり、極圧性が低下する傾向がある。４０℃動粘度が１０００ｍｍ２／ｓを超えると、電力消費量が多くなる傾向がある。
【００４４】
本発明のギヤ油組成物の粘度指数は、ＪＩＳ Ｋ２２８３動粘度試験方法において、好ましくは１００以上であり、より好ましくは１１０以上、さらに好ましくは１２０以上、特に好ましくは１３０以上である。粘度指数が低すぎると低温粘度が高くなり、低温始動時の電力消費量が多くなる傾向がある。
【実施例】
【００４５】
次に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、本発明は、これらの例によって何ら制限されるものではない。
各実施例、比較例において組成物の調製に用いた基油、添加剤成分は次のとおりである。
なお、４０℃動粘度はＪＩＳ Ｋ２２８３動粘度試験方法により測定した。
【００４６】
（Ａ）基油
（Ａ−１） １−デセンモノマーの２〜５量体からなる、４０℃動粘度が３０．５ｍｍ２／ｓであるポリαオレフィン
（Ａ−２） １−デセンモノマーの２〜５量体からなる、４０℃動粘度が４７．３ｍｍ２／ｓであるポリαオレフィン
（Ａ−３） １−デセンモノマーの２〜６量体からなる、４０℃動粘度が６２．５ｍｍ２／ｓであるポリαオレフィン
（Ａ−４) １−デセンモノマーの２〜７量体からなる、４０℃動粘度が４００ｍｍ２／ｓであるポリαオレフィン
（Ａ−５） ４０℃動粘度が３１ｍｍ２／ｓであるペンタエリスリトールエステル（花王（株）製カオルーブ２６２）
（Ａ−６） ４０℃動粘度が８３ｍｍ２／ｓの水素化精製鉱油
【００４７】
（Ｂ）粘度指数向上剤
（Ｂ−１） 重量平均分子量が１６，０００、エチレン/プロピレンのモル比が５３：４７であるエチレン/プロピレン共重合体
（Ｂ−２） 重量平均分子量が５，０００、エチレン/プロピレンのモル比が５３：４７であるエチレン/プロピレン共重合体
（Ｂ−３） 重量平均分子量が１５０，０００であるポリイソブチレン
（Ｂ−４） 重量平均分子量が２２，０００であるポリメタクリレート
重量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフィーにて測定、ポリスチレン換算にて算出した。ゲル浸透クロマトグラフィーはカラムにＳｈｏｄｅｘ ＧＰＣ ＬＦ−８０４を３本、移動層にＴＨＦ、検出器に示差屈折検出器を用いた。
【００４８】
（Ｃ）極圧剤
（Ｃ−１） 硫化オレフィン（硫黄含有量１９質量％）
（Ｃ−２） アシッドホスフェートのアミン塩
（Ｃ―３） β−ジチオホスホリル化プロピオン酸（一般式（５）の、Ｒ３とＲ４がイソブチル基、Ｒ５がプロピレン基、Ｒ６が水素原子であるもの）
（Ｃ−４） 硫化エステル
（Ｄ）モリブデン化合物
（Ｄ−１） Ｍｏ酸アミン（Ｍｏ量：４．４質量％、モリブデン酸のジトリデシルアミンとの反応物）
【００４９】
（評価方法）
ギヤ油組成物の粘度指数、極圧性、省電力効果について、下記の評価方法により評価した。
＜粘度指数＞
粘度指数はＪＩＳ Ｋ２２８３動粘度試験方法により測定した。
【００５０】
＜極圧性＞
極圧性を耐荷重試験で評価した。耐荷重試験はＦＺＧギヤ試験機を用い、ドイツ工業規格（ＤＩＮ）のＤＩＮ５１３５４−２に準拠した。具体的には、規格に沿った荷重をギヤに負荷したのち、ギヤ回転速度１，４４０ｒｐｍで２１，７００回転に達するまで試験を行う。ここまでを１ステージとする。以下、荷重ステージを段階的に上昇させ、各ステージ終了時におけるピニオンの１６歯面における摩耗傷（スカッフィング、スコーリング）の合計面積を測定し、２０ｍｍ２未満を合格とした。各表に記載した「ＦＺＧギヤ試験不合格ステージ」は不合格となった最終ステージである（例えば、ＦＺＧギヤ試験不合格ステージが１１のものは、１０ステージまでは合格で、１１ステージ目で不合格となったことを示す。）。したがって、ＦＺＧギヤ試験合格ステージの数値が大きい程、極圧性は高い。なお、試験は１２ステージまで実施し、１２ステージ目を合格したものは１２＋として示した。
【００５１】
＜省電力効果＞
ＡＳＴＭ Ｄ ５１８２に規定されるＦＺＧ試験において、５０℃、１４５０ｒｐｍ、３ステージにおける消費電力をＪＩＳ Ｋ ２２１９に規定する工業用２種のギヤ油（コスモギヤＳＥ２２０）の消費電力と比較し、下記の基準で評価した。
◎：省電力効果２．５％以上
○：省電力効果１．５％以上〜２．５％未満
△：省電力効果０．５％以上〜１．５％未満
×：省電力効果０．５％未満
【００５２】
（実施例１〜７）
基油に粘度指数向上剤、硫黄を含有する極圧剤、その他の添加剤を表１の上段に示す割合（質量％）で配合し、ギヤ油組成物を調製した。それらのギヤ油組成物の各種性能を評価し、その結果を表１の下段に示す。
（比較例１〜６）
基油に粘度指数向上剤、極圧剤、その他の添加剤を表２の上段に示す割合（質量％）で配合し、ギヤ油組成物を調製した。それらのギヤ油組成物の各種性能を評価し、その結果を表２の下段に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のギヤ油組成物は、種々の用途において使用することが可能である。例えば、産業機械の軸受や歯車、金属加工、特に好ましくは圧延機、搬送用ベルトコンベア、発電所のタービン、建設機械、工作機械、船舶等に用いることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、省電力型ギヤ油組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球規模での温暖化が進行し、温室効果ガスの一つである二酸化炭素排出量削減が急務となっている。わが国でも、2006年にエネルギーの使用の合理化に関する法律、地球温暖化対策の推進に関する法律がそれぞれ改正施行され、工場、輸送事業者等はこれまで以上に電力消費量の削減が求められるようになってきた。
【０００３】
電力消費量削減の一つの方法として、産業機械や輸送機械で使用される潤滑油側からの省電力化が図られている。そのような状況下、産業機械の軸受や歯車に用いられている工業用ギヤ油においても、省電力化が検討されており、例えば、摩擦調整剤である硫化オキシモリブデンジチオホスフェート、硫化オキシモリブデンジチオカーバメートなどの配合技術による対応が試みられている（例えば、特許文献１、２参照）。
ところで、各種機械においては、通常運転時の他にも、起動時の電力消費量削減も求められており、これに対しては低温流動性の向上で対応している。ギヤ油においても同様に低温流動性の向上が必要とされている。
さらに、省電力化や低温流動性向上の際には、当然、ギヤ油としての基本性能である極圧性を十分に兼ね備えている必要もある。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２２０４７５号公報
【特許文献２】特開平７−１９７０６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、優れた省電力効果を示し、かつ、極圧性も兼ね備えたギヤ油組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、特定のポリαオレフィンの潤滑油基油に特定のオレフィン系粘度指数向上剤を配合し、さらに、硫黄を含有する極圧剤を添加、混合することにより、特定の組成とすることで、省電力性、低温流動性に優れ、かつ、良好な極圧性も示すギヤ油組成物が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させるに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、４０℃動粘度が１０〜１００ｍｍ２／ｓであるポリαオレフィンを潤滑油基油として含有し、重量平均分子量が４，０００〜１５０，０００であるエチレンとエチレン以外のモノマーとの共重合体からなるオレフィン系粘度指数向上剤及び硫黄を含有する極圧剤が配合された組成物であって、前記硫黄を含有する極圧剤の配合量が該組成物の全量に対して０．２〜１０質量％であり、かつ、該組成物の４０℃における動粘度が５０〜１０００ｍｍ２／ｓであ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。
また、本発明は、上記ギヤ油組成物において、前記オレフィン系粘度指数向上剤がエチレンと炭素数３〜３０のオレフィンとの共重合体であるギヤ油組成物を提供するものである。
【０００８】
また、本発明は、上記ギヤ油組成物において、前記硫黄を含有する極圧剤が硫化オレフィン及び下記一般式（５）で表される硫黄−リン系極圧剤から選ばれる少なくとも1種以上であるギヤ油組成物を提供するものである。
【化２】
【０００９】
（式中、Ｒ３及びＲ４は、炭素数３〜１８の直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基、環状炭化水素基を表し、同一であっても異なっていてもよい。Ｒ５は炭素数１〜６の直鎖または分岐鎖のアルキレン基を表す。Ｒ６は水素または炭素数１〜１８の直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基、環状炭化水素基を表す。）
また、本発明は、上記ギヤ油組成物において、さらにモリブデン化合物がモリブデン量換算で該組成物の全量に対して０．００１〜１．０質量％配合されているギヤ油組成物を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のギヤ油組成物は、特定の動粘度を有するポリαオレフィンを潤滑油基油として用い、さらに特定のオレフィン系粘度指数向上剤及び特定量の硫黄を含有する極圧剤と組み合わせているため、省電力性、低温流動性に優れ、かつ、極圧性も良好である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（基油）
本発明の潤滑油組成物の基油として用いるポリαオレフィン基油は、ＪＩＳ Ｋ２２８３動粘度試験方法による４０℃動粘度が１０〜１００ｍｍ２／ｓであり、好ましくは１５〜１００ｍｍ２／ｓであり、より好ましくは２０〜８０ｍｍ２／ｓであり、特に好ましくは２５〜７５ｍｍ２／ｓである。４０℃動粘度が１０ｍｍ２／ｓ未満では、オレフィン系粘度指数向上剤をより多く配合しないと本発明の潤滑油組成物の動粘度を満たすことができない。４０℃動粘度が１００ｍｍ２／ｓを超えると、本発明の潤滑油組成物の動粘度を満たすためには、オレフィン系粘度指数向上剤の配合量を減らさざるを得ず、その結果、優れた省電力性を得ることができない。
【００１２】
上記ポリαオレフィンは、４０℃動粘度が１０〜１００ｍｍ２／ｓである２種以上のポリαオレフィンを混合したものや、４０℃動粘度が１０〜１００ｍｍ２／ｓに含まれない２種以上のポリαオレフィンを混合したものや、４０℃動粘度が１０〜１００ｍｍ２／ｓであるポリαオレフィンと４０℃動粘度が１０〜１００ｍｍ２／ｓでないポリαオレフィンを２種以上混合したものであっても、混合後の４０℃動粘度が１０〜１００ｍｍ２／ｓに調整されておればよい。
【００１３】
上記ポリαオレフィンは、α-オレフィンの重合体であり、上記４０℃動粘度を満たすものであれば特に限定はなく、例えば、炭素数が６〜１８のαオレフィンの１０量体以下のものが好ましい。特に好ましいポリα-オレフィンは、α-デセン（炭素数１０）の２〜６量体、またはα-ドデセン（炭素数１２）の２〜６量体を中心に、それらの２量体や６量体以上のものを含有するものである。
ポリαオレフィンの好適な製造例としては、エチレンの低重合またはワックスの熱分解によって炭素数６〜１８のαオレフィンを合成、このαオレフィン２〜９単位を重合、水添反応を行うことによって合成される。
ポリαオレフィンの１分子当りの平均炭素数としては、上記の４０℃動粘度範囲である限り特に制限しないが、好ましくは１２〜６５であり、より好ましくは１５〜６０であり、さらに好ましくは１８〜５５である。
【００１４】
本発明の潤滑油組成物には、上記の基油としてのポリαオレフィンに、他の基油を少量混合してもよい。上記のポリαオレフィンの含有量は、全基油の合計量に対して、８０質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、９５質量％以上であることがさらに好ましく、９８質量％以上であることが特に好ましい。
本発明のギヤ油組成物においては、全基油の配合量は、オレフィン系粘度指数向上剤、硫黄を含有する極圧剤や、必要に応じて添加されるモリブデン化合物やその他の添加剤の配合量と全基油の配合量の合計が１００質量％になるように調整されればよいが、組成物の全量に対して３０〜９８．８質量％が好ましく、４２〜９６．８質量％がより好ましく、５５〜９４．８質量％がさらに好ましく、６７〜９２．５質量％が特に好ましい。
【００１５】
（オレフィン系粘度指数向上剤）
本発明の作動油組成物に用いるオレフィン系粘度指数向上剤は、エチレンとエチレン以外のモノマーからなる共重合体である。
エチレンと共重合体を形成するエチレン以外のモノマーとしては、例えば、オレフィン系炭化水素、ジエン系炭化水素、ビニル芳香族炭化水素等が挙げられる。これらのエチレン以外のモノマーの炭素数は、好ましくは３〜３０であり、より好ましくは３〜２５であり、さらに好ましくは３〜１５であり、特に好ましくは３〜８であり、最も好ましくは３〜５である。エチレン以外のモノマーの炭素数が３０以下とすることで、粘度指数向上剤の分子量を比較的低く抑えることができ、耐せん断安定性を向上させることができるため好ましい。
【００１６】
エチレン以外のモノマーとして用いられるオレフィン系炭化水素としては、直鎖であっても環状であっても良く、分岐があっても良い。オレフィン系炭化水素の具体例としては、プロピレン、ｎ−ブテン、ｉ−ブチレン、シクロブテン、ｎ−ペンテン、ｉ−ペンテン、シクロペンテン、ｎ−へキセン、ｉ−へキセン、ｎ−へプテン、ｉ−へプテン等が挙げられる。
エチレン以外のモノマーとして用いられるジエン系炭化水素は、鎖状であっても、環状であってもよく、分岐鎖があってもよい。ジエン系炭化水素の具体例としては、ブタジエン、シクロブタジエン、ペンタジエン、シクロペンタジエン、ヘキサジエン、ヘプタジエン等が挙げられる。
【００１７】
エチレン以外のモノマーとして用いられるビニル芳香族炭化水素としては、スチレン、ジビニルベンゼン等が挙げられる。
これらエチレン以外のモノマーの内、好ましいものはオレフィン系炭化水素であり、特に好ましいものは炭素数３〜５のオレフィン系炭化水素である。
オレフィン系粘度指数向上剤はエチレンとエチレン以外のモノマーを重合して合成するが、エチレン以外のモノマーは１種類であってもよいし、２種類以上であってもよい。
【００１８】
エチレンとエチレン以外のモノマーのモル比は特に制限されないが、好ましくは８０：２０〜２０:８０であり、より好ましくは７０：３０〜３０：７０であり、さらに好ましくは６５：３５〜３５：６５である。
オレフィン系粘度指数向上剤は、規則的交互重合体、ランダム重合体、ブロック重合体またはグラフト重合体のいずれであってもよい。
オレフィン系粘度指数向上剤の好ましい重量平均分子量は１，０００〜１５０，０００であり、より好ましくは１，２００〜１００，０００であり、さらに好ましくは１，５００〜５５，０００であり、特に好ましくは３，０００〜３０，０００であり、最も好ましくは５，０００〜２５，０００である。重量平均分子量を１，０００以上とすることで、所定のトラクション特性が得やすくなる傾向にある。重量平均分子量が１５０，０００以下とすることで、せん断下における粘度低下を抑制しやすい傾向にある。なお、重量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフィーで測定され、ポリスチレン換算による値である。
【００１９】
オレフィン系粘度指数向上剤は、本発明の目的が損なわれないかぎり、分散型、非分散型のいずれであってもよい（モノマー由来の極性基を有するものを分散型、極性基を有さないものを非分散型という）。すなわち、エチレン以外のモノマー分子として窒素原子含有化合物やアルキルエステル類が用いられている分散型であってもよい。このような窒素原子含有化合物の具体例としては、アルキル-ビニルピリジン、Ｎ−ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール等が挙げられる。また、アルキルエステル類の具体例として、ポリアルキレングリコールエステル、マレイン酸エステル、フマル酸エステル等が挙げられる。これらは１種でも、２種以上でも用いることができる。
【００２０】
ただし、オレフィン系粘度指数向上剤中の分散基を有するモノマーとそれ以外のモノマーのモル比は、分散基のモル比が２５を超えると、基油とオレフィン系粘度指数向上剤の混合物のトラクション係数が高くなり、電力消費量が多くなる傾向がある。そのため、分散基を有するモノマーとそれ以外のモノマーのモル比は、好ましくは０：１００〜２５：７５であり、より好ましくは０：１００〜１０：９０である。
【００２１】
オレフィン系粘度指数向上剤の配合量は、ギヤ油組成物の全量に対して好ましくは１〜６０質量％であり、より好ましくは３〜５０質量％であり、さらに好ましくは５〜４０質量％であり、特に好ましくは７〜３０質量％である。配合量の下限値を１質量％以上とすることで、省電力効果を得やすい傾向にある。配合量が６０質量%を超えると経済的ではない。
上記のオレフィン系粘度指数向上剤は、１種を単独使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２２】
（硫黄を含有する極圧剤）
本発明のギヤ油組成物は、極圧剤として、硫黄を含有する極圧剤を含有する。
この硫黄を含有する極圧剤としては、例えば、硫黄系極圧剤や硫黄−リン系極圧剤が挙げられ、耐摩耗性の観点から、硫黄系極圧剤のうちの硫化オレフィンや硫黄−リン系極圧剤を配合することが好ましい。
【００２３】
（ｉ）硫黄系極圧剤
硫黄系極圧剤としては、炭化水素硫化物、硫化油脂、硫化エステル等が挙げられる。
上記炭化水素硫化物としては、一般式（１）又は一般式（２）で表される炭化水素硫化物が挙げられる。
【化３】
【００２４】
一般式（１）及び一般式（２）中、Ｒ１は、１価の炭化水素基（例えば、炭素数２〜２０個の直鎖もしくは分岐の飽和もしくは不飽和の脂肪族炭化水素基（例えば、アルキル基又はアルケニル基）、又は炭素数６〜２６の芳香族炭化水素基）を表し、Ｒ２は、２価の炭化水素基（例えば、炭素数２〜２０の直鎖もしくは分岐の飽和もしくは不飽和の脂肪族炭化水素基、又は炭素数６〜２６の芳香族炭化水素基）を表す。
【００２５】
また、一般式（１）及び一般式（２）中、ｂは１以上の整数で、繰り返し単位中において各々のｂは同じでも異なっていてもよく、ｃは０又は１以上の整数を表す。
Ｒ１で表される１価の炭化水素基の具体例としては、エチル基、プロピル基、ブチル基、ノニル基、ドデシル基、プロペニル基、ブテニル基、フェニル基、トリル基、へキシルフェニル基、ベンジル基などが挙げられる。
Ｒ２で表される２価の炭化水素基の具体例としては、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、フェニレン基などが挙げられる。
【００２６】
これら炭化水素硫化物の具体的な化合物例としては、（１）ジイソブチルジサルファイド、ジオクチルポリサルファイド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルポリサルファイド、ジ−ｔｅｒｔ−ノニルポリサルファイド、ジベンジルポリサルファイドなどのポリサルファイド化合物、（２）ポリイソブチレン、テルペン類などのオレフィン類を、硫黄などの硫化物で硫化した硫化オレフィン類、（３）イソブチレンと硫黄との反応生成物で、一般式（３）、一般式（４）の化学式を有するものと推測される化合物などが挙げられる。
【００２７】
【化４】
一般式（３）中、ｂ及びｃは、一般式（１）におけるｂ及びｃと同じである。
【００２８】
【化５】
一般式（４）中、ｂ及びｃは、一般式（２）におけるｂ及びｃと同じである。
上記硫化油脂としては、油脂と硫黄の反応生成物が挙げられる。
ここで、油脂としては、ラード、牛脂、鯨油、パーム油、ヤシ油、ナタネ油などの動植物油脂が挙げられる。
硫化エステルは、油脂と各種アルコールとの反応により得られる脂肪酸エステルを硫化することにより得られ、化学構造そのものは明確でない。油脂としてラード、牛脂、鯨油、パーム油、ヤシ油、ナタネ油などの動植物油脂などが挙げられる。
【００２９】
（ｉｉ）硫黄−リン系極圧剤
硫黄−リン系極圧剤としては、上記の硫黄系極圧剤とリン系極圧剤とを組みあわせて配合したものや、硫黄−リン系化合物が挙げられる。
硫黄系極圧剤と組み合わせるリン系極圧剤としては、ホスフェート、ホスファイト、及びこれらの誘導体が挙げられる。ホスフェート、ホスファイトは、モノ、ジ、トリエステルのいずれでもよく、そのアルコール残基としては、ブチル、オクチル、ラウリル、ステアリル、オレイル基などの炭素数４〜３０のアルキル基、フェニル基などの炭素数６〜３０のアリール基、メチルフェニル、オクチルフェニル基などの炭素数７〜３０のアルキル置換アリール基などが挙げられる。上記リン系極圧剤の具体的化合物の例としては、トリブチルホスフェート、モノオレイルホスフェート、ジオクチルホスフェート、ジオレイルホスファイト、ジフェニルホスファイト、トリクレジルホスファイトなどが挙げられる。これらの誘導体としては、上記モノエステルすなわちアシッドホスフェートやアシッドホスファイトのアミン塩があり、例えばステアリルアミン塩、オレイルアミン塩、ココナッツアミン塩などが挙げられる。
【００３０】
硫黄−リン系化合物としては、チオホスファイト、チオホスフェート及びこれらの誘導体が挙げられる。チオホスファイトは、モノ、ジ、トリチオホスファイトのいずれでもよい。チオホスフェートは、モノ、ジ、トリ、テトラチオホスフェートのいずれでもよい。またチオホスファイト、チオホスフェートは、モノ、ジ、トリエステルのいずれでもよく、そのアルコール残基としては、ブチル、オクチル、ラウリル、ステアリル、オレイル基などの炭素数４〜３０のアルキル基、フェニル基などの炭素数６〜３０のアリール基、メチルフェニル、オクチルフェニル基などの炭素数７〜３０のアルキル置換アリール基などが挙げられる。
【００３１】
硫黄−リン系化合物の具体例としては、トリブチルチオホスフェート、モノオレイルチオホスフェート、ジオクチルチオホスフェート、トリクレジルチオホスフェートなどが挙げられる。これらのアミン塩としては、ステアリルアミン塩、オレイルアミン塩、ココナッツアミン塩などが挙げられる。チオホスファイト及びチオホスフェートの誘導体としては、上記アシッドチオホスファイト及びアシッドチオホスフェートとのアミン塩、金属塩、脂肪酸との反応物等が挙げられ、下記一般式（５）で表されるジチオリン酸エステル系化合物等も用いることができる。
【００３２】
【化６】
【００３３】
上記一般式（５）において、Ｒ３、Ｒ４は、炭素数３〜１８の直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基、環状炭化水素基を表し、同一であっても異なっていてもよい。具体的には、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、２−エチルへキシル基、ノニル基、ドデシル基、プロペニル基、ブテニル基、フェニル基、ヘキシルフェニル基などがある。
【００３４】
Ｒ５は炭素数１〜６の直鎖または分岐鎖のアルキレン基を表し、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、アミレン基、へキシレン基があり、好ましくはエチレン基、プロピレン基、ブチレン基である。
Ｒ６は水素原子または炭素数１〜１８の直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基、環状炭化水素基を表す。具体的には、水素原子、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、２−エチルへキシル基、ノニル基、ドデシル基、プロペニル基、ブテニル基、フェニル基、ヘキシルフェニル基などがある。好ましい例として、Ｒ５がプロピレン基でＲ６が水素原子のものが挙げられる。
【００３５】
上記の硫黄を含有する極圧剤の含有量は、本発明のギヤ油組成物の全量に対し、０．２〜１０質量％であることが必要である。この含有量は、より好ましくは０．２〜８質量％であり、さらに好ましくは０．２〜５質量％であり、特に好ましくは０．５〜３質量％である。含有量が０．２質量％未満であると、ギヤ油組成物として求められる極圧性能を得にくくなる傾向にあり、１０質量％を超えても添加量に見合った効果が得られない。
上記の硫黄を含有する極圧剤は、１種単独または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３６】
（モリブデン化合物）
本発明のギヤ油組成物は、さらにモリブデン化合物をギヤ組成物の全量に対しモリブデン量換算で０．００１〜１．０質量％含有させることで、さらに省電力効果を高めることができる。モリブデン化合物のモリブデン換算量での含有量は、好ましくは０．００５〜０．３質量％であり、より好ましくは０．０１〜０．２質量％である。
上記モリブデン化合物としては、モリブデン酸アミン、モリブデンジチオホスフェート、モリブデンジチオカーバメートなどが挙げられる。
【００３７】
モリブデン酸アミンとしては、三酸化モリブデン、モリブデン酸、又はそのアルカリ塩を還元剤にて還元後、アミン類と反応させて得ることができる。ここで用いられるアミン類としては第一級アミン、第二級アミン、第三級アミンのいずれであってもよく、その一例として、第一級アミンとしては炭素数４〜２４のアルキル基を有するモノアルキルアミン等、第二級アミンとしては炭素数１〜２４のアルキル基を有するジアルキルアミン等、第三級アミンとしては炭素数１〜２４のアルキル基を有するトリアルキルアミン等を挙げることができる。このうち、生成物の油溶性の点で特に好ましいアミンは、第二級アミンであり、炭素数６〜２４のアルキル基を有するジアルキルアミンが好ましい。ジアルキルアミンにおけるアルキル基の炭素数は、８〜２０がより好ましく、１０〜１６がさらに好ましい。
【００３８】
モリブデンジチオカーバメートとしては一般式（６）の構造を有する化合物が挙げられる。
【化７】
（式中、Ｒ７〜Ｒ１０は炭素数６〜１８の炭化水素基であり、それぞれ同一であってもよいし、異なってもよい。Ｘ及びＹは、硫黄原子又は酸素原子を示す。）
【００３９】
モリブデンジチオホスフェートとしては、一般式（７）の構造を有する化合物が挙げられる。
【化８】
（式中、Ｒ７〜Ｒ１０は炭素数６〜１８の炭化水素基であり、それぞれ同一であってもよいし、異なってもよい。Ｘ及びＹは、硫黄原子又は酸素原子を示す。）
上記モリブデン化合物の中で、最も好ましいものはモリブデン酸アミンである。
【００４０】
（その他添加剤）
本発明のギヤ油組成物には、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じて各種公知の添加剤を配合することができる。例えば酸化防止剤、油性剤、清浄分散剤、さび止め剤、金属不活性化剤、流動点降下剤、泡消剤、抗乳化剤等が挙げられる。
酸化防止剤としては、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール等のフェノール系酸化防止剤、アルキル化ジフェニルアミン、アルキル化フェニル−α−ナフチルアミン等のアミン系酸化防止剤、ホスホン酸エステル等のリン系酸化防止剤等が挙げられる。
【００４１】
油性剤としては、オレイン酸、ステアリン酸等の高級脂肪酸、オレイルアルコール等の高級アルコール、オレイルアミン等のアミン、ブチルステアレート等のエステルが挙げられる。
清浄分散剤としては、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等の無灰系清浄分散剤、アルカリ土類金属系清浄分散剤が挙げられる。
さび止め剤としては、カルボン酸、金属セッケン、カルボン酸アミン塩、スルホン酸の金属塩、多価アルコールの部分エステル等が挙げられる。
【００４２】
金属不活性化剤としては、ベンゾトリアゾ−ルおよびその誘導体、アルキルコハク酸誘導体が挙げられる。
流動点降下剤としては、ポリアルキルメタクリレート、ポリブテン、ポリアルキルスチレン、ポリビニルアセテート、ポリアルキルアクリレート等が挙げられる。
消泡剤としては、シリコーン油やエステル系消泡剤等が挙げられる。
抗乳化剤としては、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤等の抗乳化剤が挙げられる。
これら添加剤は、１種を単独使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４３】
（ギヤ油組成物の性状）
本発明のギヤ油組成物の４０℃動粘度は、ＪＩＳ Ｋ２２８３動粘度試験方法(４０℃)において、５０〜１０００ｍｍ２／ｓであり、好ましくは６０〜７００ｍｍ２／ｓである。４０℃動粘度が５０ｍｍ２／ｓ未満であると、適切な油膜厚さが保たれなくなり、極圧性が低下する傾向がある。４０℃動粘度が１０００ｍｍ２／ｓを超えると、電力消費量が多くなる傾向がある。
【００４４】
本発明のギヤ油組成物の粘度指数は、ＪＩＳ Ｋ２２８３動粘度試験方法において、好ましくは１００以上であり、より好ましくは１１０以上、さらに好ましくは１２０以上、特に好ましくは１３０以上である。粘度指数が低すぎると低温粘度が高くなり、低温始動時の電力消費量が多くなる傾向がある。
【実施例】
【００４５】
次に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、本発明は、これらの例によって何ら制限されるものではない。
各実施例、比較例において組成物の調製に用いた基油、添加剤成分は次のとおりである。
なお、４０℃動粘度はＪＩＳ Ｋ２２８３動粘度試験方法により測定した。
【００４６】
（Ａ）基油
（Ａ−１） １−デセンモノマーの２〜５量体からなる、４０℃動粘度が３０．５ｍｍ２／ｓであるポリαオレフィン
（Ａ−２） １−デセンモノマーの２〜５量体からなる、４０℃動粘度が４７．３ｍｍ２／ｓであるポリαオレフィン
（Ａ−３） １−デセンモノマーの２〜６量体からなる、４０℃動粘度が６２．５ｍｍ２／ｓであるポリαオレフィン
（Ａ−４) １−デセンモノマーの２〜７量体からなる、４０℃動粘度が４００ｍｍ２／ｓであるポリαオレフィン
（Ａ−５） ４０℃動粘度が３１ｍｍ２／ｓであるペンタエリスリトールエステル（花王（株）製カオルーブ２６２）
（Ａ−６） ４０℃動粘度が８３ｍｍ２／ｓの水素化精製鉱油
【００４７】
（Ｂ）粘度指数向上剤
（Ｂ−１） 重量平均分子量が１６，０００、エチレン/プロピレンのモル比が５３：４７であるエチレン/プロピレン共重合体
（Ｂ−２） 重量平均分子量が５，０００、エチレン/プロピレンのモル比が５３：４７であるエチレン/プロピレン共重合体
（Ｂ−３） 重量平均分子量が１５０，０００であるポリイソブチレン
（Ｂ−４） 重量平均分子量が２２，０００であるポリメタクリレート
重量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフィーにて測定、ポリスチレン換算にて算出した。ゲル浸透クロマトグラフィーはカラムにＳｈｏｄｅｘ ＧＰＣ ＬＦ−８０４を３本、移動層にＴＨＦ、検出器に示差屈折検出器を用いた。
【００４８】
（Ｃ）極圧剤
（Ｃ−１） 硫化オレフィン（硫黄含有量１９質量％）
（Ｃ−２） アシッドホスフェートのアミン塩
（Ｃ―３） β−ジチオホスホリル化プロピオン酸（一般式（５）の、Ｒ３とＲ４がイソブチル基、Ｒ５がプロピレン基、Ｒ６が水素原子であるもの）
（Ｃ−４） 硫化エステル
（Ｄ）モリブデン化合物
（Ｄ−１） Ｍｏ酸アミン（Ｍｏ量：４．４質量％、モリブデン酸のジトリデシルアミンとの反応物）
【００４９】
（評価方法）
ギヤ油組成物の粘度指数、極圧性、省電力効果について、下記の評価方法により評価した。
＜粘度指数＞
粘度指数はＪＩＳ Ｋ２２８３動粘度試験方法により測定した。
【００５０】
＜極圧性＞
極圧性を耐荷重試験で評価した。耐荷重試験はＦＺＧギヤ試験機を用い、ドイツ工業規格（ＤＩＮ）のＤＩＮ５１３５４−２に準拠した。具体的には、規格に沿った荷重をギヤに負荷したのち、ギヤ回転速度１，４４０ｒｐｍで２１，７００回転に達するまで試験を行う。ここまでを１ステージとする。以下、荷重ステージを段階的に上昇させ、各ステージ終了時におけるピニオンの１６歯面における摩耗傷（スカッフィング、スコーリング）の合計面積を測定し、２０ｍｍ２未満を合格とした。各表に記載した「ＦＺＧギヤ試験不合格ステージ」は不合格となった最終ステージである（例えば、ＦＺＧギヤ試験不合格ステージが１１のものは、１０ステージまでは合格で、１１ステージ目で不合格となったことを示す。）。したがって、ＦＺＧギヤ試験合格ステージの数値が大きい程、極圧性は高い。なお、試験は１２ステージまで実施し、１２ステージ目を合格したものは１２＋として示した。
【００５１】
＜省電力効果＞
ＡＳＴＭ Ｄ ５１８２に規定されるＦＺＧ試験において、５０℃、１４５０ｒｐｍ、３ステージにおける消費電力をＪＩＳ Ｋ ２２１９に規定する工業用２種のギヤ油（コスモギヤＳＥ２２０）の消費電力と比較し、下記の基準で評価した。
◎：省電力効果２．５％以上
○：省電力効果１．５％以上〜２．５％未満
△：省電力効果０．５％以上〜１．５％未満
×：省電力効果０．５％未満
【００５２】
（実施例１〜７）
基油に粘度指数向上剤、硫黄を含有する極圧剤、その他の添加剤を表１の上段に示す割合（質量％）で配合し、ギヤ油組成物を調製した。それらのギヤ油組成物の各種性能を評価し、その結果を表１の下段に示す。
（比較例１〜６）
基油に粘度指数向上剤、極圧剤、その他の添加剤を表２の上段に示す割合（質量％）で配合し、ギヤ油組成物を調製した。それらのギヤ油組成物の各種性能を評価し、その結果を表２の下段に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のギヤ油組成物は、種々の用途において使用することが可能である。例えば、産業機械の軸受や歯車、金属加工、特に好ましくは圧延機、搬送用ベルトコンベア、発電所のタービン、建設機械、工作機械、船舶等に用いることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４０℃動粘度が１０〜１００ｍｍ２／ｓであるポリαオレフィンを潤滑油基油として含有し、重量平均分子量が４，０００〜１５０，０００であるエチレンとエチレン以外のモノマーとの共重合体からなるオレフィン系粘度指数向上剤及び硫黄を含有する極圧剤が配合された組成物であって、前記硫黄を含有する極圧剤の配合量が該組成物の全量に対して０．２〜１０質量％であり、かつ、該組成物の４０℃における動粘度が５０〜１０００ｍｍ２／ｓであることを特徴とするギヤ油組成物。
【請求項２】
前記オレフィン系粘度指数向上剤がエチレンと炭素数３〜３０のオレフィンとの共重合体である請求項１に記載のギヤ油組成物。
【請求項３】
前記硫黄を含有する極圧剤が硫化オレフィン及び下記一般式（５）で表される硫黄−リン系極圧剤から選ばれる少なくとも1種以上である請求項１又は請求項２に記載のギヤ油組成物。
【化１】
（式中、Ｒ３及びＲ４は、炭素数３〜１８の直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基、環状炭化水素基を表し、同一であっても異なっていてもよい。Ｒ５は炭素数１〜６の直鎖または分岐鎖のアルキレン基を表す。Ｒ６は水素または炭素数１〜１８の直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基、環状炭化水素基を表す。）
【請求項４】
さらにモリブデン化合物がモリブデン量換算で該組成物の全量に対して０．００１〜１．０質量％配合されている請求項１〜３のいずれかに記載のギヤ油組成物。
【請求項１】
４０℃動粘度が１０〜１００ｍｍ２／ｓであるポリαオレフィンを潤滑油基油として含有し、重量平均分子量が４，０００〜１５０，０００であるエチレンとエチレン以外のモノマーとの共重合体からなるオレフィン系粘度指数向上剤及び硫黄を含有する極圧剤が配合された組成物であって、前記硫黄を含有する極圧剤の配合量が該組成物の全量に対して０．２〜１０質量％であり、かつ、該組成物の４０℃における動粘度が５０〜１０００ｍｍ２／ｓであることを特徴とするギヤ油組成物。
【請求項２】
前記オレフィン系粘度指数向上剤がエチレンと炭素数３〜３０のオレフィンとの共重合体である請求項１に記載のギヤ油組成物。
【請求項３】
前記硫黄を含有する極圧剤が硫化オレフィン及び下記一般式（５）で表される硫黄−リン系極圧剤から選ばれる少なくとも1種以上である請求項１又は請求項２に記載のギヤ油組成物。
【化１】
（式中、Ｒ３及びＲ４は、炭素数３〜１８の直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基、環状炭化水素基を表し、同一であっても異なっていてもよい。Ｒ５は炭素数１〜６の直鎖または分岐鎖のアルキレン基を表す。Ｒ６は水素または炭素数１〜１８の直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基、環状炭化水素基を表す。）
【請求項４】
さらにモリブデン化合物がモリブデン量換算で該組成物の全量に対して０．００１〜１．０質量％配合されている請求項１〜３のいずれかに記載のギヤ油組成物。
【公開番号】特開２０１０−９５６９１（Ｐ２０１０−９５６９１Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７０３５４（Ｐ２００８−２７０３５４）
【出願日】平成２０年１０月２０日（２００８．１０．２０）
【出願人】（３９８０５３１４７）コスモ石油ルブリカンツ株式会社 (123)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２０日（２００８．１０．２０）
【出願人】（３９８０５３１４７）コスモ石油ルブリカンツ株式会社 (123)
【Ｆターム（参考）】
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