(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-01-05
(45)【発行日】2023-01-16
(54)【発明の名称】ハイブリッド電気自動車変速機用の潤滑組成物
(51)【国際特許分類】
C10M 163/00 20060101AFI20230106BHJP
C10M 167/00 20060101ALI20230106BHJP
C10M 139/00 20060101ALN20230106BHJP
C10M 137/02 20060101ALN20230106BHJP
C10M 133/16 20060101ALN20230106BHJP
C10M 133/06 20060101ALN20230106BHJP
C10M 159/16 20060101ALN20230106BHJP
C10M 129/68 20060101ALN20230106BHJP
C10M 129/76 20060101ALN20230106BHJP
C10M 129/72 20060101ALN20230106BHJP
C10M 135/36 20060101ALN20230106BHJP
C10M 145/14 20060101ALN20230106BHJP
C10M 129/10 20060101ALN20230106BHJP
C10M 133/12 20060101ALN20230106BHJP
C10M 135/00 20060101ALN20230106BHJP
C10N 10/04 20060101ALN20230106BHJP
C10N 20/02 20060101ALN20230106BHJP
C10N 20/04 20060101ALN20230106BHJP
C10N 30/06 20060101ALN20230106BHJP
C10N 30/04 20060101ALN20230106BHJP
C10N 30/12 20060101ALN20230106BHJP
C10N 40/04 20060101ALN20230106BHJP
C10N 40/00 20060101ALN20230106BHJP
【FI】
C10M163/00
C10M167/00
C10M139/00 A
C10M137/02
C10M133/16
C10M133/06
C10M159/16
C10M129/68
C10M129/76
C10M129/72
C10M135/36
C10M145/14
C10M129/10
C10M133/12
C10M135/00
C10N10:04
C10N20:02
C10N20:04
C10N30:06
C10N30:04
C10N30:12
C10N40:04
C10N40:00 D
(21)【出願番号】P 2020508496
(86)(22)【出願日】2018-08-10
(86)【国際出願番号】 US2018046187
(87)【国際公開番号】W WO2019036285
(87)【国際公開日】2019-02-21
【審査請求日】2021-08-04
(32)【優先日】2017-08-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】591131338
【氏名又は名称】ザ ルブリゾル コーポレイション
【氏名又は名称原語表記】THE LUBRIZOL CORPORATION
【住所又は居所原語表記】29400 Lakeland Boulevard, Wickliffe, Ohio 44092, United States of America
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【氏名又は名称】森下 夏樹
(72)【発明者】
【氏名】アブラハム, ウィリアム ディー.
(72)【発明者】
【氏名】坪坂 将史
【審査官】中野 孝一
(56)【参考文献】
【文献】特表2017-533985(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2013/0079264(US,A1)
【文献】特開2016-108406(JP,A)
【文献】特開2016-190953(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C10M101/00-177/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電動機を備えた自動車の変速機を潤滑するための潤滑剤組成物であって、
a.潤滑粘度の油と、
b.0.2~2.0重量%の式Iの少なくとも1種のホウ酸エステルと、
【化1】
(式中、各Rは、独立して、C
3~C
12アルキルである)、
c.モノマー亜リン酸またはそのエステルと少なくとも2種のアルキレンジオールとの反応生成物を含むホスファイトエステル組成物を含む前記潤滑組成物に100~450ppmのリンを送達する量で存在する少なくとも1種のリン含有化合物と、
d.1.8重量%以下の総量で、100ppm未満のホウ素を前記潤滑剤組成物に送達する分散剤であって、ヒドロカルビル置換カルボン酸またはその反応性等価物とアミンとの反応により調製された少なくとも1種のカルボン酸分散剤、高分子量の脂肪族または脂環式ハロゲン化物とアミンとの反応により調製されたアミン分散剤、アルキル基が少なくとも30個の炭素原子を含有するアルキルフェノールとアルデヒドおよびアミンとの反応により調製されたマンニッヒ分散剤、ならびにヒドロカルビルアシル化剤と多価脂肪族アルコールとの反応により調製されたエステル分散剤を含む、分散剤と、
e.任意に、300ppm以下のカルシウムを前記潤滑組成物に送達する量で存在するカルシウム含有スルホネートもしくはサリチレート洗剤またはそれらの混合物と、を含み、
前記潤滑剤組成物が、40℃で8cSt~18cStの動粘度を有し、
(c)の前記ホスファイトエステルからのリンと(b)の前記ホウ酸エステルからの前記ホウ素との比が、0.7超である、潤滑剤組成物。
【請求項2】
前記リン含有化合物が、さらにC
3-8ヒドロカルビルホスファイトを含む、請求項1に記載の潤滑剤組成物。
【請求項3】
(1)ポリオールと、2)
12~
24個の炭素原子を含有する脂肪族カルボン酸とのエステル0.01~1.0重量%をさらに含む、請求項1または2に記載の潤滑剤組成物。
【請求項4】
前記エステルが、グリセロールモノオレエートである、請求項
3に記載の潤滑剤組成物。
【請求項5】
(1)アルコールと、2)
4~
8個の炭素原子を含有する脂肪族カルボン酸とのエステル0.1~3.0重量%をさらに含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
【請求項6】
前記エステルが、C
8-13アジペートエステルである、請求項
5に記載の潤滑剤組成物。
【請求項7】
0.01重量%~0.5重量%のジメルカプトチアジアゾールまたはその誘導体をさらに含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
【請求項8】
0.1重量%~5重量%のポリ(メタ)アクリレートエステルポリマー粘度調整剤をさらに含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
【請求項9】
前記ポリ(メタ)アクリレートエステルポリマーが、5,000~25,000の重量平均分子量を有する、請求項8に記載の潤滑剤組成物。
【請求項10】
0.05重量%~1.0重量%のC
12~C
24ヒドロカルビルホスファイトをさらに含む、請求項1~9のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
【請求項11】
0.01重量%~1.0重量%のC
12-24ホウ酸化エポキシドをさらに含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
【請求項12】
ヒンダードフェノール、アリールアミン、および硫黄含有酸化防止剤から選択される少なくとも2種の酸化防止剤の混合物0.1重量%~3.0重量%をさらに含む、請求項1~11のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
【請求項13】
前記潤滑剤組成物が、100℃および500VでASTM D2624によって測定される場合、最大7.0×10
-10S/cmの導電率を示す、請求項1~
12のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
【請求項14】
変速機を潤滑させる方法であって、請求項1~
13のいずれか一項に記載の組成物を前記自動変速機に供給して、前記変速機を作動させることを含む、方法。
【請求項15】
前記変速機が、変速クラッチを含まない、請求項14に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
開示された技術は、潤滑粘度の油、少なくとも1種のホウ酸エステル、および少なくとも1種のリン含有化合物を含有する、ハイブリッド電気自動車の自動変速機で使用するための潤滑剤組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
ドライブライン変速機、特に自動変速機液(ATF)は、現代の自動変速機(様々なタイプの連続可変変速機を含む)の複数の、多くの場合矛盾する潤滑および動力伝達要件を満たすための非常に挑戦的な技術的問題および解決策を提示する。典型的には、潤滑、分散性、摩擦制御(クラッチ用)、耐摩耗耐久性(例えば、ギア摩耗)およびポンプ耐久性、燃費、シャダー防止性能、腐食、ならびに酸化防止性能などの性能特性を提供する多くの添加剤成分がATFに含まれている。しかしながら、使用期間が経過すると、添加剤成分が消費され、変速機に悪影響を与える場合がある。
【0003】
通常の問題に加えて、一般に自動変速機である電気自動車における変速機には、独特の一連の問題がある。例えば、電気自動車における変速機用の潤滑剤は、電動機の部品などの自動車の電気部品と接触する可能性がある。したがって、そのような潤滑剤に望ましい属性の1つは、特に潤滑油の老化としての潜在的な電流漏れおよびケース抵抗を回避するための比較的低い導電率である。しかしながら、潤滑剤は、依然として、例えば、分散性、清浄度、耐摩耗性、および防食性を含む適切な潤滑を提供する必要がある。同様に、自動車の効率を改善するために、そのような自動車の低粘度流体を維持することが望ましい。したがって、これらのしばしば競合する結果を達成するために、新しい変速機液が必要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
開示された技術は、40℃で8cSt~18cStの動粘度を有する潤滑剤組成物を提供し、潤滑剤組成物は、潤滑粘度の油、0.3~2.0重量%の少なくとも1種のホウ酸エステル、および100~450ppmのリンを潤滑組成物に送達する量で存在する少なくとも1種のリン含有化合物を含む。
【0005】
実施形態では、ホウ酸エステルは式Iの化合物であり得、
【化1】
式中、各Rは、独立して、C
3~C
12アルキルである。
【0006】
いくつかの実施形態では、リン含有化合物は、(1)C3-8ヒドロカルビルホスファイト、(2)モノマー亜リン酸もしくはそのエステルと少なくとも2個のアルキレンジオールとの反応生成物を含むホスファイトエステル組成物、または(3)(1)と(2)との混合物のうちの少なくとも1個を含むことができる。
【0007】
実施形態では、潤滑剤組成物は、(1)ポリオールと、2)約12~約24個の炭素原子を含有する脂肪族カルボン酸、例えばグリセロールモノオレエートなどとの0.01~1.0重量%のエステルをさらに含むことができる。
【0008】
さらなる実施形態では、潤滑剤組成物はまた、(1)アルコールと、2)約4~約8個の炭素原子を含有する脂肪族カルボン酸、例えばアジペートエステルなどとの0.1~3.0重量%のエステルを含むことができる。
【0009】
なお、さらなる実施形態では、潤滑剤組成物は、0.01重量%~0.5重量%のジメルカプトチアジアゾールまたはその誘導体を含有することができる。
【0010】
潤滑剤組成物はまた、0.1重量%~5重量%のポリ(メタ)アクリレートエステルポリマー粘度調整剤を含有することができる。
【0011】
別の実施形態では、組成物は、1重量%以下の分散剤の総量を含有することができる。
【0012】
いくつかの実施形態では、潤滑剤組成物は、さらに、0.05重量%~1.0重量%のC12~C24ヒドロカルビルホスファイトを含むことができる。
【0013】
潤滑剤組成物はまた、0.01重量%~1.0重量%のC12-24ホウ酸化エポキシドを含むことができる。
【0014】
潤滑剤組成物はまた、ヒンダードフェノール、アリールアミン、および硫黄含有酸化防止剤から選択される少なくとも2種の酸化防止剤の混合物0.1重量%~3.0重量%を含むことができる。
【0015】
潤滑剤組成物は、潤滑剤組成物を自動変速機に供給し、自動変速機を作動させることにより、自動変速機を潤滑する方法に用いることができる。
本発明の実施形態において、例えば以下の項目が提供される。
(項目1)
電動機を備えた自動車の変速機を潤滑するための潤滑剤組成物であって、
a.潤滑粘度の油と、
b.0.2~2.0重量%の式Iの少なくとも1種のホウ酸エステルと、
【化1】
(式中、各Rは、独立して、C
3
~C
12
アルキルである)、
c.100~450ppmのリンを前記潤滑組成物に送達する量で存在する、モノマー亜リン酸またはそのエステルと少なくとも2種のアルキレンジオールとの反応生成物を含むホスファイトエステル組成物を含む少なくとも1種のリン含有化合物と、
d.1.8重量%以下の総量で、100ppm未満のホウ素を前記潤滑剤組成物に送達する分散剤と、
e.300ppm以下のカルシウムを前記潤滑組成物に送達する量で存在するカルシウム含有スルホネートもしくはサリチレート洗剤またはそれらの混合物と、を含み、
前記潤滑剤組成物が、40℃で8cSt~18cStの動粘度を有し、
(c)の前記ホスファイトエステルからのリンと(b)の前記ホウ酸エステルからの前記ホウ素との比が、0.7超である、潤滑剤組成物。
(項目2)
前記リン含有化合物が、さらにC
3-8
ヒドロカルビルホスファイトを含む、項目1に記載の潤滑剤組成物。
(項目3)
(1)ポリオールと、2)約12~約24個の炭素原子を含有する脂肪族カルボン酸とのエステル0.01~1.0重量%をさらに含む、項目1または2に記載の潤滑剤組成物。
(項目4)
前記エステルが、グリセロールモノオレエートである、項目1~3のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
(項目5)
(1)アルコールと、2)約4~約8個の炭素原子を含有する脂肪族カルボン酸とのエステル0.1~3.0重量%をさらに含む、項目1~4のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
(項目6)
前記エステルが、C
8-13
アジペートエステルである、項目1~5のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
(項目7)
0.01重量%~0.5重量%のジメルカプトチアジアゾールまたはその誘導体をさらに含む、項目1~6のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
(項目8)
0.1重量%~5重量%のポリ(メタ)アクリレートエステルポリマー粘度調整剤をさらに含む、項目1~7のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
(項目9)
前記ポリ(メタ)アクリレートエステルポリマーが、5,000~25,000の重量平均分子量を有する、項目8に記載の潤滑剤組成物。
(項目10)
0.05重量%~1.0重量%のC
12
~C
24
ヒドロカルビルホスファイトをさらに含む、項目1~9のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
(項目11)
0.01重量%~1.0重量%のC
12-24
ホウ酸化エポキシドをさらに含む、項目1~10のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
(項目12)
ヒンダードフェノール、アリールアミン、および硫黄含有酸化防止剤から選択される少なくとも2種の酸化防止剤の混合物0.1重量%~3.0重量%をさらに含む、項目1~11のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
(項目13)
前記潤滑剤組成物が、100℃および500VでASTM D2624によって測定される場合、最大7.0×10
-10
S/cmの導電率を示す、項目1~1のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。
(項目14)
変速機を潤滑させる方法であって、項目1~1のいずれか一項に記載の組成物を前記自動変速機に供給して、前記変速機を作動させることを含む、方法。
(項目15)
前記変速機が、変速クラッチを含まない、項目14に記載の方法。
【発明を実施するための形態】
【0016】
様々な好ましい特徴および実施形態が、非限定的な例示として以下に説明される。
【0017】
本技術の一態様は、潤滑剤組成物である。潤滑剤組成物は、ハイブリッド電気自動車用の自動変速機で潤滑を提供するために用いることができる。組成物は、とりわけ、潤滑粘度の油、少なくとも1種のホウ酸エステル、および潤滑組成物に100~450ppmのリンを送達するのに十分な量の少なくとも1種のリン含有化合物を含むことができる。
【0018】
潤滑粘度の油
潤滑粘度の油は、American Petroleum Institute(API)Base Oil Interchangeability Guidelinesで規定されているように定義され得る。5個の基油グループは、以下のとおりである:グループI(硫黄含有量0.03重量%超、および/または90重量%未満の飽和、粘度指数80~120)、グループII(硫黄含有量0.03重量%以下、および90重量%以上の飽和、粘度指数80~120)、グループIII(硫黄含有量0.03重量%以下、および90重量%以上の飽和、粘度指数120以上)、グループIV(すべてのポリアルファオレフィン(PAO))、ならびにグループV(グループI、II、III、もしくはIVに含まれないすべてのその他)。潤滑粘度の油は、例えば、APIグループI、グループII、グループIII、グループIV、グループVの油、またはそれらの混合物を含むことができる。
【0019】
多くの場合、潤滑粘度の油は、APIグループI、グループII、グループIII、グループIVの油、またはそれらの混合物である。あるいは、潤滑粘度の油は、APIグループII、グループIIIもしくはグループIVの油、またはそれらの混合物であり得る。
【0020】
一実施形態では、潤滑粘度の油は、フィッシャー・トロプシュのガス液化の合成手順、および他のガス液化油により調製され得る。
【0021】
一実施形態では、潤滑粘度の油は、APIグループIVの油であり得る。グループIVの油の量は、潤滑組成物の0重量%~20重量%、または0.1重量%~20重量%、または1重量%~15重量%、または5~10重量%であり得る。
【0022】
存在する潤滑粘度の油の量は、典型的には、本発明の性能添加剤の量の合計を100重量%から差し引いた後に残る残部である。
【0023】
潤滑組成物は、濃縮物および/または完全に配合された潤滑剤の形態であり得る。本発明の性能添加剤が濃縮物の形態である場合(追加の油と組み合わせて全体または一部が完成潤滑剤を形成し得る)、性能添加剤と潤滑粘度の油および/または希釈油との比は、重量で1:99~99:1、または重量で80:20~10:90の範囲を含む。
【0024】
ホウ素含有化合物
潤滑剤組成物は、潤滑剤組成物に対して約75ppm~約500ppmのホウ素、または潤滑剤組成物に対して約85~約450ppmもしくは約95~約350ppmのホウ素、または約100~約400ppmのホウ素を提供するのに十分な量のホウ素含有化合物を含有することができる。
【0025】
ホウ素は、多くの種類のホウ素含有化合物によって送達できる。
【0026】
ホウ素含有化合物は、ホウ素源で後処理された分散剤であり得る。そのような分散剤は、一般に、カルボキシル基を有するもの(例えば、スクシンイミド)、アミン、またはマンニッヒ分散剤を、ホウ酸などのホウ素化合物試薬と反応させることにより得られる(「ホウ酸化分散剤」を得る)。分散剤およびその製造方法は、当技術分野で周知である。ホウ酸化分散剤は、硫黄またはリン部分でさらに官能化され得る。ホウ酸化分散剤中の分散剤成分は、異なる種類であり得る複数の分散剤の混合物であり得、任意に、少なくとも1種はスクシンイミド分散剤であり得る。一実施形態では、ホウ酸化分散剤は、ホウ酸化ポリイソブチレンスクシンイミド分散剤であり得、そのポリイソブチレン部分は、750~2200、または750~1350、または750~1150の数平均分子量を有し得る。ホウ酸化分散剤(複数可)は、0.9:1~1.6:1、または0.95:1~1.5:1、または1:1~1.4:1のN:CO比を有するような方法で調製され得る。組成物中のホウ酸化分散剤の量は、例えば、0.05~2.0重量パーセントであり得る。他の実施形態では、その量は、最終ブレンド流体配合物の0.1~1.0パーセントまたは0.15~0.75パーセントである。濃縮物では、その量は比例して高くなる。
【0027】
ホウ素含有化合物は、例えば、ホウ酸化脂肪エポキシド、ホウ酸化グリセロールエステル、およびホウ酸化アルコキシル化脂肪アミンなどのホウ素含有摩擦調整剤を含むことができる。
【0028】
ホウ素含有化合物は、ホウ酸化洗剤も含むことができる。ホウ酸化洗剤は、例えば、米国特許第5,403,501号および同第4,792,410号に記載されている過塩基性ホウ酸化材料を含むことができる。
【0029】
ホウ素含有化合物は、ホウ酸エステルも含むことができる。ホウ酸エステルは、以下の式のうちの1種以上で表される化合物であり得る:
【化2】
式中、各Rは、独立して、ヒドロカルビル基であり得、その用語は本明細書で定義されており、任意の2個の隣接するR基は、一緒になって環状基を形成し得る。上記のうちの2種以上の混合物を使用し得る。各式におけるR基中の炭素原子の総数は、化合物を潤滑粘度の油に可溶性にするのに十分でなければならない。一般に、R基中の炭素原子の総数は、少なくとも約3個であり、一実施形態では少なくとも約5個、一実施形態では少なくとも約8個である。必要なR基中の炭素原子の総数に制限はないが、実用的な上限は、約400または約500個の炭素原子である。
【0030】
実施形態では、各Rは、独立して、1~14個、または2~13個、またはさらに3~10もしくは12個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基であり得るが、ただしすべてのR中の炭素原子の合計総数は、3個以上、好ましくは4個以上、さらにより好ましくは6個以上である。いくつかの実施形態では、各Rは、独立して、C3~C22、またはC3~C18、またはC3~C12アルキルであり得る。有用なR基の例には、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、アミル、4-メチル-2-ペンチル、2-エチル-1-ヘキシル、イソオクチル、デシル、ドデシル、2-プロピルヘプチル、テトラデシル、2-ペンテニル、ドデセニル、フェニル、ナフチル、アルキルフェニルなどが含まれる。
【0031】
ホウ酸エステルの好適な例には、例えば、ホウ酸トリプロピル、ホウ酸トリブチル、ホウ酸トリペンチル、ホウ酸トリヘキシル、ホウ酸トリヘプチル、ホウ酸トリオクチル、ホウ酸トリノニル、およびホウ酸トリデシルが含まれる。他のホウ酸エステルの例には、例えば、式Iの化合物が含まれ、式中、各Rは、独立して、例えば、ホウ酸トリ-2-エチルヘキシル、ホウ酸トリス(2-プロピルヘプチル)、およびそれらの混合物などのC3~C22、またはC3~C18、またはC3~C12アルキルである。実施形態では、ホウ酸エステルは、C8ホウ酸エステル、またはC10ホウ酸エステルであり得る。一実施形態では、ホウ酸エステルは、ホウ酸トリス(2-プロピルヘプチル)であり得る。いくつかの実施形態では、ホウ酸エステルは、ホウ酸トリ-2-エチルヘキシルであり得る。
【0032】
一実施形態では、ホウ酸化エステルは、式B(OC5H11)3またはB(OC4H9)3で表すことができる。一実施形態では、ホウ酸エステルは、ホウ酸トリ-n-ブチルであり得る。
【0033】
一実施形態では、ホウ酸エステルは、以下の式で表されるフェノール化合物であり得、
【化3】
式中、式VIIにおいて:R
1、R
2、R
3、およびR
4は、独立して、1~約12個の炭素原子のヒドロカルビル基であり、R
5およびR
6は、独立して、1~約6個の炭素原子、一実施態様では約2~約4個の炭素原子、一実施態様では約2または約3個の炭素原子のアルキレン基である。一実施形態では、R
1およびR
2は、独立して、1~約6個の炭素原子を含有し、一実施形態ではそれぞれがt-ブチル基である。一実施形態では、R
3およびR
4は、独立して、約2~約12個の炭素原子、一実施形態では約8~約10個の炭素原子のヒドロカルビル基である。一実施形態では、R
5およびR
6は、独立して、-CH
2CH
2-または-CH
2CH
2CH
2-である。
【0034】
一実施形態では、ホウ酸エステルは、以下の式で表される化合物であり得る:
【化4】
式中、式IXにおいて、各Rは、独立して、水素またはヒドロカルビル基である。ヒドロカルビル基のそれぞれは、1~約12個の炭素原子、一実施態様では1~約4個の炭素原子を含有し得る。例は、2,2´-オキシ-ビス-(4,4,6-チメチル-1,3,2-ジオキサボリナン)である。
【0035】
ホウ酸エステルは、潤滑剤組成物の重量に基づいて、約0.2もしくは0.3~約2.0重量%、またはある場合には約0.35~2.0重量%、一実施態様では約0.25~約約1.0重量%、一実施形態では約0.25~約0.75重量%で潤滑剤組成物に用いられ得る。
【0036】
リン含有化合物
潤滑剤組成物は、少なくとも1種のリン含有化合物を含有する。リン含有化合物は、酸、塩、またはエステルであり得る。一実施形態では、リン含有化合物は、2もしくは3種、または2~4種(典型的には2もしくは3種)のリン含有化合物の混合物の形態である。
【0037】
いくつかの実施形態では、リン含有化合物はホスファイトである。好適なホスファイトには、3もしくは4個以上、または8個以上、または12個以上の炭素原子を有する少なくとも1個のヒドロカルビル基を有するものが含まれる。ホスファイトは、モノヒドロカルビル置換ホスファイト、ジヒドロカルビル置換ホスファイト、またはトリヒドロカルビル置換ホスファイトであり得る。
【0038】
一実施形態では、ホスファイトは硫黄を含まない、すなわち、ホスファイトはチオホスファイトではない。
【0039】
ホスファイトは、以下の式で表され得る:
【化5】
式中、少なくとも1個のRは、少なくとも3個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基であり得、他のR基は水素であり得る。一実施形態では、R基のうちの2個はヒドロカルビル基であり、3番目は水素である。一実施形態では、各R基はヒドロカルビル基であり、すなわち、ホスファイトはトリヒドロカルビル置換ホスファイトである。ヒドロカルビル基は、アルキル、シクロアルキル、アリール、非環式、またはそれらの混合物であり得る。
【0040】
Rヒドロカルビル基は、線状または分岐、典型的には線状、および飽和または不飽和、典型的には飽和であり得る。
【0041】
一実施形態では、リン含有化合物は、C3-8ヒドロカルビルホスファイト、またはその混合物であり得、すなわち、各Rは、独立して、水素または3~8個もしくは4~6個、典型的には4個の炭素原子を有するヒドロカルビル基であり得る。典型的には、C3-8ヒドロカルビルホスファイトは、ジブチルホスファイトを含む。C3-8ヒドロカルビルホスファイトは、リン含有化合物によって送達されるリンの総量の少なくとも175ppm、または少なくとも200ppmを送達し得る。C3-8ヒドロカルビルホスファイトは、リン含有化合物からのリンの総量の少なくとも45重量%、または50重量%~100重量%、または50重量%~90重量%、または60重量%~80重量%を送達し得る。
【0042】
一実施形態では、リン含有化合物は、C12-22ヒドロカルビルホスファイト、またはその混合物であり得、すなわち、各Rは、独立して、水素または12~24個もしくは14~20個、典型的には16~18個の炭素原子を有するヒドロカルビル基であり得る。典型的には、C12-22ヒドロカルビルホスファイトは、C16-18ヒドロカルビルホスファイトを含む。R3、R4、およびR5のアルキル基の例には、オクチル、2-エチルヘキシル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、オクタデセニル、ノナデシル、エイコシル、またはそれらの混合物が含まれる。C12-22ヒドロカルビルホスファイトは、潤滑剤組成物の約0.05重量%~約1.0重量%、または潤滑剤組成物の約0.1重量%~約0.5重量%で潤滑剤組成物中に存在し得る。
【0043】
いくつかの実施形態では、リン含有化合物は、C3-8およびC12~C24ヒドロカルビルホスファイトの両方を含むことができる。
【0044】
リン含有化合物は、モノマー亜リン酸またはそのエステルと少なくとも2種のアルキレンジオールとの反応生成物、例えば縮合生成物であるホスファイトエステル組成物であり得る。実施形態では、前述のホスファイトエステルは、亜鉛を含有しない。
【0045】
「モノマー」亜リン酸またはエステルとは、典型的には1個のリン原子を含有する亜リン酸またはエステルを意味し、これは、オリゴマー、ポリマー、または他の縮合種を形成するためにジオールと反応し得る。モノマー亜リン酸またはそのエステルは、亜リン酸自体(H3PO3)であり得るが、取り扱いの容易さまたは他の理由から、ジアルキルホスファイトなどのモノマー部分エステルが使用され得る。アルキル基(複数可)は、メチル、エチル、プロピル、またはブチルなどの1~6個または1~4個の炭素原子の比較的低分子量の基であり得、それにより、アルキレンジオールとの反応時に生成されるアルコールは、容易に除去され得る。例示的なホスファイトエステルは、ジメチルホスファイトであり、他には、ジエチルホスファイト、ジプロピルホスファイト、およびジブチルホスファイトが含まれる。硫黄含有類似体も用いられ得る(例えば、チオホスファイト)。他のエステルには、トリアルキルホスファイトが含まれる。ジアルキルホスファイトとトリアルキルホスファイトとの混合物も有用であり得る。これらの材料において、アルキル基は、同じまたは異なっていてもよく、それぞれ独立して、典型的に上記のように1~6個または1~4個の炭素原子を有する。
【0046】
モノマーのリン酸またはエステルは、少なくとも2種のアルキレンジオールと反応または縮合して、リン含有化合物を形成し、これには、ポリマー(またはオリゴマー)リンエステルおよび任意のモノマー種が含まれる。第1のアルキレンジオール(i)は、1,4-アルキレンジオールまたは1,5-アルキレンジオールまたは1,6-アルキレンジオールである。つまり、それぞれ4、5、または6個の炭素原子の鎖で分離された、互いに1,4または1,5または1,6の関係にある2個のヒドロキシ基が存在する。第1のヒドロキシ基は、文字通り1個の炭素原子上、すなわち、ジオールのα炭素上にあってもよく、またはそれは、より高い番号の炭素原子上にあってもよい。例えば、ジオールはまた、当業者には明らかであるように、2,5-ジオールもしくは2,6-ジオールもしくは2,7-ジオール、または3,6-ジオールもしくは3,7-ジオールもしくは3,8-ジオールであり得る。アルキレンジオールは、分岐(例えば、アルキル置換)または非分岐であり得、一実施形態では非分岐である。非分岐、すなわち、線状ジオール(α,ω-ジオール)には、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、および1,6-ヘキサンジオールが含まれる。分岐または置換ジオールには、1,4-ペンタンジオール、2-メチル-1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、3,3-ジメチル-1,5-ペンタンジオール、1,5-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、および2,5-ジメチル-2,5-ヘキサンジオールが含まれる。炭素鎖自体が線状であっても、1個以上の二次ヒドロキシ基を有するジオール(2,5-ヘキサンジオールなど)は、分岐または置換ジオールと呼ばれ得る。1,4位、1,5位、または1,6位(すなわち、互いに対する位置または文字通りの位置)におけるヒドロキシ基の場所は、周期構造の形成(立体的に好ましくない)ではなく、リン種とのオリゴマー化を促進するのに役立ち得る。特定の実施形態では、第1のアルキレンジオールは、1,6-ヘキサンジオールであり得る。
【0047】
第1のアルキレンジヒドロキシ化合物(ジオール)は、必要に応じて、追加のヒドロキシ基、すなわち分子あたり2個超、または正確に2個存在し得る。一実施形態では、1分子あたり正確に2個のヒドロキシ基が存在する。ヒドロキシ基が2個を超える場合、ヒドロキシ基のいずれかを隔てる原子が4個未満である場合、重合反応を妨げることがあるような過剰な環化が確実に存在しないように注意する必要がある。また、望ましくないゲルの形成につながる可能性のある生成物での過度の分岐または架橋を避けるように注意する必要がある。そのような問題は、試薬の比およびその添加順序の制御、好適な希釈条件下での反応の実行、ならびに低酸条件下での反応などの反応条件の注意深い制御によって回避され得る。これらの条件は、日常的な実験のみで当業者によって決定される。
【0048】
亜リン酸またはエステルは、第2のアルキレンジオール(ii)とも反応する。第2のアルキレンジオールは、そのアルキル置換基のうちの1個以上がプロピレン単位の炭素原子のうちの1個以上の上にあるアルキル置換1,3-プロピレンジオールであり、アルキル置換1,3-プロピレンジオールの炭素原子の総数は、5~12個もしくは6~12個もしくは7~11個もしくは8~18個、または特定の実施形態では9個である。すなわち、アルキル置換1,3-プロピレンジオールは、以下の一般式で表され得、
【化6】
式中、様々なR基は、同じであっても異なっていてもよく、水素またはアルキル基であってもよいが、ただし、少なくとも1個のRが、アルキル基であり、R基中の炭素原子の総数が、2~9個または3~9個であるという条件であり、これにより、ジオール中の総炭素原子は、それぞれ5~12個または6~12個であり、他の範囲の総炭素についても同様である。上記の1,4-ジオール、1,5-ジオール、または1,6-ジオールと同様に、ここでの1,3-ジオールへの言及は、2個のヒドロキシ基が、互いに1,3の関係にあること、すなわち、3個の炭素原子の鎖で分離されることを意味する。したがって、1,3-ジオールは、2,4-ジオールまたは3,5-ジオールとも呼ばれ得る。1,3-ジオールが1個以上の第二級ヒドロキシ基を有する場合、そのような分子は置換ジオールとみなされる。一実施形態では、アルキル置換基の数は2個であり、分子中の炭素原子の総数は9個である。好適な置換基には、例えば、メチル、エチル、プロピル、およびブチル(それらの様々な可能な異性体において)が含まれ得る。
【0049】
第2のアルキレンジオールの例には、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、2-エチル-2-ブチルプロパン-1,3-ジオール、2-エチルヘキサン-1,3-ジオール、2,2-ジブチルプロパン-1,3-ジオール、2,2-ジイソブチルプロパン-1,3-ジオール、2-メチル-2-プロピルプロパン-1,3-ジオール、2-プロピル-プロパン-1,3-ジオール、2-ブチルプロパン-1,3-ジオール、2-ペンチルプロパン-1,3-ジオール、2-メチル-2-プロピルプロパン-1,3-ジオール、2,2-ジエチルプロパン-1,3-ジオール、2,2,4-トリメチルペンタン-1,3-ジオール、2-メチルペンタン-2,4-ジオール、2,4-ジメチル-2,4-ペンタンジオール、および2,4-ヘキサンジオールが含まれ得る。前述の命名法のいくつかが、明確にするために、分子のプロパン-1,3-ジオール構造を強調していることに注意すべきである。例えば、2-ペンチルプロパン-1,3-ジオールは、2-ヒドロキシメチルヘプタン-1-オールと呼ばれることもあるが、後者の命名法は、ジオールの1,3-性質をあまり明確に示していない。
【0050】
第1のアルキレンジオール(i)と第2のアルキレンジオール(ii)との相対モル量は、30:70~65:35、あるいは35:65~60:40または40:60~50:50または40:60~45:55の比であり得る。比が約30:70未満の場合、得られる生成物は、開示された技術の利点を十分に発揮しない場合があり、それが約65:35超の場合、潤滑剤配合物中の他の成分とのその適合性が低下する場合がある。
【0051】
モノマーの亜リン酸またはそのエステル(a)とアルキレンジオールの総モル量(b)との相対モル量は、0.9:1.1~1.1:0.9、または0.95:1.05~1.05:0.95、または0.98:1.02~1.02:0.98、または約1:1の比であり得る。ほぼ等モル比での反応は、オリゴマーの形成またはポリマー形成を助長する傾向がある。正確な1:1の比は、理論的には非常に長い鎖の形成につながり、その結果、非常に高い分子量になる。しかしながら、実際には、競合する反応および反応の不完全さがより低い重合度の材料を提供し、材料の特定の部分が環状モノマーの形態になるため、これは、典型的には達成されない。
【0052】
反応生成物は、典型的には、いくつかのオリゴマーまたはポリマー種および環状モノマー種を含む個々の種の混合物を含む。環状モノマー種は、1,3-ジオールがオリゴマー化または環状エステル形成のいずれかに関与することができるため、主に1,3-ジオール(ii)から誘導される1個のリン原子および1個のアルキレン基を含み得る。オリゴマーまたはポリマー種は、典型的には、ジオール(i)および(ii)から誘導されるアルキレン基によって一緒に結合された2または3個~20個のリン原子、あるいは5~10個のリン原子を含み得、1,4-ジオール、1,5-ジオール、または1,6-ジオールの組み込みに対して比較的優先を示し得、これらは、リンと環化して環状モノマー種を形成するのが容易ではない。
【0053】
生成物は、以下に示す構造で表され得る種の混合物であり得る:
【化7】
(オリゴマ一種)
および
【化8】
式中、xおよびyは、オリゴマーに組み込まれた2種のジオールの相対量を表す。示される構造は、様々なジオール反応物の利用可能性に影響されるか、または依存するため、xおよびy括弧で表される構造が多かれ少なかれランダムに分布し得るため、ポリマーが必然的にブロックポリマーであることを示すことを意図したものではない。各Xは、独立して、例えばアルキル基(メチルなど)、または水素もしくはOH基で終結することがあるジオール誘導部分であり得る終結基である。上記のスキームでは、例示のみを目的として、ジエン(i)は、1,6-ヘキサンジオールであるように選択され、ジエン(ii)は、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオールであるように選択される。異なるジオール(i)および(ii)を使用して、対応する構造および混合物が形成される。
【0054】
反応混合物中のオリゴマー種と環状モノマー種との相対量は、ある程度、選択された特定のジオールおよび反応条件に依存する。上記の構造のように、1,6-ヘキサンジオールと2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオールとから調製された反応生成物の場合、オリゴマー生成物の量は、おおよそ以下の表に示すとおりであり得る:
【表1】
また、環状モノマーの量は、100%からオリゴマーの割合を引いたものであり得る。また、用いられる特定のジオールに関係なく、オリゴマーと環状モノマーとの上記の重量割合を有する混合物が有用に調製され得る。特定の実施形態では、生成物の55~60重量パーセントは、オリゴマー形態であり、45~40パーセントは、環状モノマー形態である。いくつかの実施形態では、オリゴマー種の量に対する環状モノマー種の相対量は、重量で1:3~1:1、あるいは1:3~1:0.8である。
【0055】
リン酸またはエステルとジオールとの間の縮合反応は、試薬を混合し、反応が実質的に完了するまで加熱することにより達成され得る。典型的には、第1および第2のアルキレンジオールは、リン化合物と同時にまたはほぼ同時に、すなわち典型的にはアルキレンジオールのうちの1種との反応が完了する前に混合され得る。少量のナトリウムメトキシドなどの塩基性物質も存在し得る。亜リン酸のメチルエステルを試薬として使用する場合、反応の実質的な完了は、反応混合物からのメタノールの発生および蒸留の停止に対応し得る。好適な温度には、110~130℃または115~120℃などの100~140℃の範囲の温度が含まれる。約140℃を超える反応温度が用いられる場合、競合する反応が生じる場合があるため、望ましい生成物が有用な収率または有用な純度で形成されない場合のリスクがある。反応時間は、典型的には、温度、印加される圧力(適用される場合)、撹拌、および他の変数に応じて、最大12時間であり得る。場合によっては、2~8時間または4~6時間の反応時間が適切になり得る。
【0056】
必要に応じて、反応混合物内に他のモノマーを含めてもよい。ジカルボン酸などのポリカルボン酸を含めることは、有益であると見られる場合がある。例えば、比較的少量の酒石酸またはクエン酸を含めることは、生成物に有用な特性を提供し得る。ポリ酸または二酸の量は、生成物オリゴマー1分子当たり少なくとも1個またはおおよそ1個のポリまたはジカルボン酸のモノマー単位を組み込むのに好適な量であり得る。実際に反応混合物に投入されるポリ酸または二酸の量は、この量よりも多くてもよい。理論に縛られることを意図するものではないが、少量の酒石酸が存在する場合、それはポリマーの末端単位として組み込まれ、おそらくアルキレンジオールのOH基とエステル結合を介して縮合されると考えられている。そのような材料は、耐摩耗保護および腐食抑制の点で良好な性能を示すだけでなく、シール性能も示し得る。好適なポリ酸(またはそのエステルもしくは無水物)には、マレイン酸、フマル酸、酒石酸、クエン酸、フタル酸、テレフタル酸、マロン酸(例えば、エステル)、コハク酸、リンゴ酸、アジピン酸、シュウ酸、セバシン酸、ドデカン二酸、グルタル酸、およびグルタミン酸が含まれる。含まれ得る別の種類のモノマーは、反応性ヒドロキシ基を含有するモノカルボン酸、または無水物、エステル、もしくはラクトンなどのそのような材料の反応性等価物である。例には、グリオキシル酸、カプロラクトン、バレロラクトン、およびヒドロキシステアリン酸が含まれる。
【0057】
潤滑剤に使用される上記の亜リン酸エステル生成物の量は、組成物に0.01~0.3もしくは0.1重量パーセント、または他の実施形態では0.02~0.07重量パーセントもしくは0.025~0.05重量パーセントのリンを提供するのに十分な量であり得る。もちろん、これらの量のリンに対応する生成物の実際の量は、そのリン含有量に依存する。潤滑剤組成物中のエステル生成物の好適な量は、0.01~1.0重量パーセント、または0.02~0.5重量パーセント、または0.03~0.30重量パーセント、またはさらに0.05~0.25重量パーセントであり得る。
【0058】
上記のリン含有化合物のそれぞれは、潤滑剤組成物中にそのままで存在し得るが、潤滑剤組成物はまた、2種以上の混合物を含み得る。いくつかの実施形態では、リン含有化合物は、C3-8ヒドロカルビルホスファイトおよびホスファイトエステル生成物を含むことができる。いくつかの実施形態では、リン含有化合物は、C3-8ヒドロカルビルホスファイト、C12~C24ヒドロカルビルホスファイト、およびホスファイトエステル生成物のそれぞれを含むことができる。いずれにしても、リン含有化合物は、100~450ppmのリンを潤滑剤組成物に供給する量で存在しなければならない。いくつかの実施形態では、少なくとも1種のリン含有化合物は、125~425ppmのリン、または150~400ppmのリンを潤滑剤組成物に送達する量で存在することができる。
【0059】
ホスファイトエステルからのリンのレベルとホウ酸エステルからのホウ素のレベルとの比は、0.7超、または0.8超、または0.9超、またはさらに1.0超でなければならない。比は、例えば、0.7~5、または0.8~4、0.9~3、または1.0~2であり得る。
【0060】
その他の添加物
潤滑剤組成物は、ホウ酸エステルおよびリン含有化合物の他にさらなる添加剤を含有することができる。
【0061】
一実施形態では、潤滑剤組成物は、ポリオールと12~24個の炭素原子を含有する脂肪族カルボン酸とのエステルを含むことができる。
【0062】
ポリオールには、ジオール、トリオール、およびアルコール性OH基の数が多いアルコールが含まれる。多価アルコールには、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、およびテトラエチレングリコールを含むエチレングリコール;ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、およびテトラプロピレングリコールを含むプロピレングリコール;グリセロール;ブタンジオール;ヘキサンジオール;ソルビトール;アラビトール;マンニトール;スクロース;フルクトース;グルコース;シクロヘキサンジオール;エリスリトール;ならびにジペンタエリスリトールおよびトリペンタエリスリトールを含むペンタエリスリトール;好ましくは、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセロール、ソルビトール、ペンタエリスリトール、およびジペンタエリスリトールが含まれる。
【0063】
エステルを形成する脂肪族カルボン酸は、12~24個の炭素原子を含有する酸である。そのような酸は、以下の一般式R1-(CO)OHによって特徴付けることができ、式中、R1は、ヒドロカルビル基であり、これは直鎖ヒドロカルビル基、分岐鎖もしくは環状含有ヒドロカルビル基、またはそれらの混合物であり得る。12~24個の炭素原子、例えば14~20個または16~18個の炭素原子を含有する直鎖ヒドロカルビル基が好ましい。そのような酸は、より多いまたは少ない炭素原子を有する酸と組み合わせて使用することもできる。
【0064】
一般に、反応条件および反応物の量が注意深く調節されない場合、ポリカルボン酸がポリマー生成物を形成する傾向があるため、酸R1-(CO)OHは、モノカルボン酸である。しかしながら、モノカルボン酸と少量のジカルボン酸または無水物との混合物は、エステルの調製に使用できる。カルボン酸の例には、ドデカン酸、ステアリン酸、ラウリン酸、ベヘン酸、およびオレイン酸が含まれる。
【0065】
前述のエステルは、特に、そのようなポリオールとそのようなカルボン酸とのモノエステルである。好ましいエステルは、グリセロールモノオレエートである。グリセロールモノオレエートが、他のそのような材料の場合のように、その市販のグレードでは、グリセロール、オレイン酸、他の長鎖酸、グリセロールジオレエート、およびグリセロールトリオレエートのような材料を含む混合物であることを理解されたい。市販材料は、35±5パーセントのグリセロールジオレエート、ならびに約5パーセント未満のトリオレエートおよびオレイン酸に加えて、約60±5重量パーセントの化学種「グリセロールモノオレエート」を含むと考えられる。以下に記載されるモノエステルの量は、任意のそのような混合物中に存在するポリオールモノエステルの、実際の、修正された量に基づいて計算される。
【0066】
潤滑剤組成物中の前述のエステルの量は、典型的には、潤滑剤組成物の約0.01~約1.0重量%程度であるが、約0.05~約0.5または0.8または約0.1~約0.6重量%でもあり得る。
【0067】
前述のエステルに加えて、潤滑剤組成物は、アルコールのエステル、および約4~約8個の炭素原子を含有する脂肪族カルボン酸も含有することができる。
【0068】
アルコールには、一価アルコールおよび多価アルコール(すなわち、ポリオール)の両方が含まれる。アルコールの炭素原子は、線状、分岐、またはそれらの混合物であり得る。
【0069】
好適なポリオールは、上記のものと同じである。
【0070】
分岐している場合、アルコールは、ゲルベアルコールまたはその混合物であり得る。ゲルベアルコールは、以下を含むアルキル基を有し得る:1)C15-16ポリメチレン基を含有するアルキル基、例えば、2-C1-15アルキル-ヘキサデシル基(例えば、2-オクチルヘキサデシル)ならびに2-アルキル-オクタデシル基(例えば、2-エチルオクタデシル、2-テトラデシル-オクタデシル、および2-ヘキサデシルオクタデシル)、2)C13-14ポリメチレン基を含有するアルキル基、例えば、1-C1-15アルキル-テトラデシル基(例えば、2-ヘキシルテトラデシル、2-デシルテトラデシル、および2-ウンデシルトリデシル)ならびに2-C1-15アルキル-ヘキサデシル基(例えば、2-エチル-ヘキサデシルおよび2-ドデシルヘキサデシル)、3)C10-12ポリメチレン基を含有するアルキル基、例えば、2-C1-15アルキル-ドデシル基(例えば、2-オクチルドデシル)ならびに2-C1-15アルキル-ドデシル基(2-ヘキシルドデシルおよび2-オクチルドデシル)、2-C1-15アルキル-テトラデシル基(例えば、2-ヘキシルテトラデシルおよび2-デシルテトラデシル)、4)C6-9ポリメチレン基を含有するアルキル基、例えば、2-C1-15アルキル-デシル基(例えば、22-オクチルデシル)および2,4-ジ-C1-15アルキル-デシル基(例えば、2-エチル-4-ブチル-デシル基)、5)C1-5ポリメチレン基を含有するアルキル基、例えば、2-(3-メチルヘキシル)-7-メチル-デシルおよび2-(1,4,4-トリメチルブチル)-5,7,7-トリメチル-オクチル基、ならびに6)2個以上の分岐アルキル基の混合物、例えば、プロピレンオリゴマー(ヘキサマーからウンデカマーまで)に対応するオキソアルコールのアルキル残基、エチレン/プロピレン(モル比16:1~1:11)オリゴマー、イソブテンオリゴマー(五量体から八量体まで)、C5-17α-オレフィンオリゴマー(二量体から六量体まで)。
【0071】
好適な分岐一価アルコールの例には、2-エチルヘキサノール、2-ブチルオクタノール、2-ヘキシルデカノール、2-オクチルドデカノール、2-デシルテトラデカノール、イソトリデカノール、イソオクタノール、オレイルアルコール、ゲルベアルコール、またはそれらの混合物が含まれる。一価線状アルコールの例には、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノール、エイコサノール、またはそれらの混合物が含まれる。一実施形態では、一価アルコールは、6~30個、または8~20個、または8~15個の炭素原子(典型的には8~15個の炭素原子)を含有する。
【0072】
エステルを形成する脂肪族カルボン酸は、4~8個の炭素原子を含有する酸である。脂肪族である一方、脂肪族カルボン酸は、C4~C8アルキル基骨格に沿ってエチレン性不飽和を含有することができる。加えて、そのような酸は、モノカルボン酸もしくはジカルボン酸もしくは無水物、またはそれらの混合物であり得る。カルボン酸の例には、例えば、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、グルタコン酸、グルタル酸、アジピン酸、シトラコン酸、メサコン酸、ピメリン酸、スベリン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸などが含まれる。
【0073】
特に好ましいエステルは、アジピン酸エステル、例えば、ジイソオクチルアジペートまたはジトリデシルアジペートなどのC8-13またはC8-12アジペートエステルなどであり得る。他のエステルには、例えば、ペンタエリスリトールエステル、ネオペンチルエステル、およびトリメチロールエステルが含まれ得る。
【0074】
潤滑剤組成物中の前述のエステルの量は、典型的には、潤滑剤組成物の約0.1~約3.0重量%程度であるが、約0.2~約2.5または約0.3~約2.0重量%でもあり得る。
【0075】
カルボン酸エステルは、少なくとも1種のカルボン酸(またはエステル、ハロゲン化物、もしくは無水物などのそれらの反応性等価物)と上記のヒドロキシ化合物のうちの少なくとも1種との非常に周知の反応により調製される。
【0076】
潤滑剤組成物の別の成分は、金属不活性化剤であり得る。そのような材料の例には、2,5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾールおよび/またはその誘導体が含まれる。そのような材料は、参照により本明細書に組み込まれる欧州特許公開第0761805号に記載されている。
【0077】
本明細書で有用な金属不活性化剤は、銅などの金属の腐食を低減する。金属不活性化剤は、金属不動態化剤とも呼ばれる。これらの金属不活性化剤は、典型的には、窒素および/または硫黄含有複素環式化合物、例えば、ジメルカプトチアジアゾール、トリアゾール、アミノメルカプトチアジアゾール、イミダゾール、チアゾール、テトラゾール、ヒドロキシキノリン、オキサゾリン、イミダゾリン、チオフェン、インドール、インダゾール、キノリン、ベンゾオキサジン、ジチオール、オキサゾール、オキサトリアゾール、ピリジン、ピペラジン、トリアジン、およびそれらの任意の1種以上の誘導体である。金属不活性化剤は、好ましくは置換または非置換であってもよい少なくとも1種のトリアゾールを含む。好適な化合物の例は、ベンゾトリアゾール、アルキル置換ベンゾトリアゾール(例えば、トリルトリアゾール、エチルベンゾトリアゾール、ヘキシルベンゾトリアゾール、オクチルベンゾトリアゾールなど)、アリール置換ベンゾトリアゾール(例えば、フェノールベンゾトリアゾールなど)、ならびにアルキルアリールまたはアリールアルキル置換ベンゾトリアゾールおよび置換基がヒドロキシ、アルコキシ、ハロ(特にクロロ)、ニトロ、カルボキシ、およびカルボキシアルコキシであり得る置換ベンゾトリアゾールである。好ましくは、トリアゾールは、アルキル基が1~約20個の炭素原子、好ましくは1~約8個の炭素原子を含有するベンゾトリアゾールまたはアルキルベンゾトリアゾールである。ベンゾトリアゾールおよびトリルトリアゾールが有用である。
【0078】
一実施形態では、金属不活性化剤は、分散剤とジメルカプトチアジアゾールとの反応生成物である。分散剤は、一般に、カルボン酸とアミンおよび/またはアルコールとの反応生成物として特徴付けられ得る。これらの反応生成物は、潤滑剤の分野で分散剤として一般的に使用されており、分散剤としてそれに加えて、またはその代わりに他の用途を有し得るという事実にもかかわらず、一般に分散剤と呼ばれることがある。カルボン酸分散剤には、スクシンイミド分散剤、エステル型分散剤などが含まれる。スクシンイミド分散剤は、一般に、ポリアミンとアルケニルコハク酸無水物または酸との反応である。エステル型分散剤は、アルケニルコハク酸無水物または酸とポリオール化合物との反応生成物である。次いで、反応生成物は、ポリアミンなどのアミンでさらに処理され得る。有用な分散剤の例は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第3,219,666号および同第4,234,435号に開示されている。有用な分散剤には、以下で論じる無灰分散剤も含まれる。一般に、反応は、分散剤とジメルカプトチアジアゾールとの2種を混合し、約100℃を超える温度に加熱することによって、それらの間で生じる。米国特許第4,140,643号および同第4,136,043号は、そのような分散剤とジメルカプトチアジアゾールとの反応により作製された化合物を記載している。これらの特許は、分散剤、ジメルカプトチアジアゾール、この2種を反応させるための方法、およびそのような反応から得られた生成物のそれらの開示について、参照により本明細書に組み込まれる。
【0079】
一実施形態では、金属不活性化剤は、フェノールとアルデヒドおよびジメルカプトチアジアゾールとの反応生成物である。フェノールは、好ましくは、アルキル基が少なくとも約6個、好ましくは6~約24個、より好ましくは約6個、または約7~約12個の炭素原子を含有するアルキルフェノールである。アルデヒドは、好ましくは、1~約7個の炭素原子を含有するアルデヒドまたはホルムアルデヒドなどのアルデヒドシントンである。好ましくは、アルデヒドは、ホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒドである。アルデヒド、フェノール、およびジメルカプトチアジアゾールは、典型的には、最大約150℃、好ましくは約50℃~約130℃の温度で、ジメルカプトチアジアゾール1モルあたり約0.5~約2モルのフェノールおよび約0.5~約2モルのアルデヒドのモル比で、それらを混合することにより反応させる。好ましくは、3種の試薬は、等モル量で反応する。
【0080】
一実施形態では、金属不活性化剤は、ビス(ヒドロカルビルジチオ)チアジアゾールである。好ましくは、各ヒドロカルビル基は、独立して、6~約24個の炭素原子を有するアルキル、アリール、またはアラルキル基である。各ヒドロカルビルは、独立して、t-オクチル、ノニル、デシル、ドデシル、またはエチルヘキシルであり得る。金属不活性化剤は、ビス-2,5-tert-オクチル-ジチオ-1,3,4-チアジアゾールまたは2-tert-オクチルチオ-5-メルカプト-1,3,4-チアジアゾールとのその混合物であり得る。これらの材料は、Amoco Chemical Companyから入手可能なAmoco 150の商品名で市販されている。これらのジチオチアジアゾール化合物は、PCT公開第WO88/03551号に成分(d)として開示されており、ジチオチアジアゾール化合物の開示について参照により組み込まれている。好ましい実施形態では、金属不活性化剤は、ジメルカプトチアジアゾール誘導体である。以下のD-1およびD-2は、具体例である。
【0081】
実施例D-1
t-ノニルメルカプタンと酸化結合した2,5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾール、化学物質100%、S36%、N64%。
【0082】
実施例D-2
ホルムアルデヒドを使用した2,5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾールと結合したヘプチルフェノール(チアジアゾールは、その場で生成される)、油20%、S17.75%、N5.5%。
【0083】
使用する場合、潤滑剤組成物中の金属不活性化剤の量は、一般に、潤滑剤組成物の約0.01~約0.5重量%の範囲である。いくつかの実施形態では、金属不活性化剤の量は、潤滑剤組成物の約0.02~約0.42重量%または約0.03~約0.33重量%または約0.04~約0.24重量%の範囲にある。
【0084】
潤滑剤組成物は、ポリ(メタ)アクリレートポリマー粘度調整剤も含有することができる。本明細書で使用される場合、以下の粘度調整剤の範囲は、350~2,000,000の範囲の重量平均分子量を有するポリスチレン標準を使用したGPCにより測定する。
【0085】
一実施形態における潤滑剤組成物は、5,000~25,000、または8000~20,000の重量平均分子量を有する線状ポリ(メタ)アクリレートポリマーを含む。
【0086】
線状ポリ(メタ)アクリレートポリマーは、潤滑組成物の0.1重量%~5重量%、または0.1重量%~4重量%、または0.2重量%~3重量%、または0.5重量%~3重量%、0.5重量%~4重量%で潤滑組成物中に存在し得る。
【0087】
ポリ(メタ)アクリレートポリマーは、(a)(メタ)アクリレートのアルキル基が、10~15個の炭素原子を有する、50重量%~95重量%、または60重量%~80重量%のアルキル(メタ)アクリレート、(b)(メタ)アクリレートのアルキル基が、1~9個の炭素原子を有する、1重量%~40重量%、または4重量%~35重量%のアルキル(メタ)アクリレート、(c)1重量%~10重量%、または1重量%~8重量%の分散剤機能性を有するモノマー、(d)0重量%~4重量%、または0重量%~2重量%、または0重量%のビニル芳香族モノマー(典型的にはスチレン)、および(e)(メタ)アクリレートのアルキル基が、16~18個の炭素原子を有する、0重量%~9重量%、または0重量%~6重量%のアルキル(メタ)アクリレートを含むモノマー組成物から誘導され得る。一実施形態では、線状ポリマーは、0重量%~20重量%の16~18アルキル(メタ)アクリレートを含有し得る。
【0088】
一実施形態では、線状ポリマーは、(a)エステル基のアルコール誘導部分中の8~24個、または10~18個、または12~15個の炭素原子、および(b)エステル基のアルコール誘導部分中の6~11個、または8~11個、または8個の炭素原子を含有し、2-(C1-4アルキル)置換基、および任意に、エステル基のアルコール誘導部分中の1~7個の炭素原子を含有する(メタ)アクリル酸エステルからなる群から選択される少なくとも1個のモノマーを有し、(メタ)アクリル酸エステル(a)および(b)とは異なるアルキル(メタ)アクリレートエステルモノマーと、ビニル芳香族化合物(またはビニル芳香族モノマー)と、窒素含有ビニルモノマーと、の混合物から誘導される単位を有するポリ(メタ)アクリレート(典型的にはポリメタクリレート)を含むが、ただし、エステルの60重量%以下、または50重量%以下、または35重量%以下が、エステル基のアルコール誘導部分中に10個以下の炭素原子を含有することを条件とする。このタイプの線状ポリマーは、US6,124,249、またはEP0937769A1の段落[0019]および[0031]~[0067]にさらに詳細に記載されている。(「アルコール誘導部分」とは、R´C(=O)-ORと書かれた場合、実際にアルコールとの反応によって調製されるかどうかに関係なく、エステルの「-OR」部分を指す。)任意に、線状ポリマーは、第3のモノマーをさらに含有し得る。第3のモノマーは、スチレンまたはそれらの混合物であり得る。第3のモノマーは、ポリマー組成物の0%~25%、または組成物の1%~15%、組成物の2%~10%、またはさらに組成物の1%~3%の量で存在し得る。
【0089】
典型的には、コポリマー中のエステル(a)とエステル(b)とのモル比は、95:5~35:65、または90:10~60:40、または80:20~50:50の範囲である。
【0090】
エステルは、通常、脂肪族エステル、典型的には、アルキルエステルである。一実施形態では、(a)のエステルは、C12-15アルキル(メタ)アクリレートであってもよく、(b)のエステルは、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレートであってもよい。
【0091】
一実施形態では、エステル(a)中のエステル基は、分岐アルキル基を含有する。エステル基は、分岐アルキル基を有する2~65%、または5~60%のエステル基を含有し得る。分岐アルキル基は、β分岐であってもよく、8~60個、または8~30個、または8~16個の炭素原子を含有し得る。例えば、分岐アルキル基は、2-エチルヘキサノール、2-ブチルオクタノール、2-ヘキシルデカノール、2-オクチルドデカノール、2-デシルテトラデカノール、もしくはそれらの混合物、またはSasolから入手可能なIsofol(登録商標)分岐ゲルベアルコールなどの市販のアルコールから誘導され得る。
【0092】
C1-4アルキル置換基は、メチル、エチル、ならびにプロピルおよびブチルの任意の異性体であり得る。
【0093】
線状ポリ(メタ)アクリレートの重量平均分子量は、45,000以下、または35,000以下、または25,000以下、または8000~25,000、または10,000~35,000、または12,000~20,000であり得る。
【0094】
線状ポリマーは、分散剤の機能性を示し得るので粘度調整剤または分散性粘度調整剤と称され得る。本明細書における「分散性粘度調整剤」への言及は、化合物の別個のクラスである分散剤を除く。線状ポリマーは、分散剤機能性を有する0.5重量%~4重量%の線状(メタ)アクリルポリマー粘度調整剤で存在する唯一の粘度調整剤(または分散性粘度調整剤)として使用され得、線状ポリマーは、5,000~25,000、または10,000~20,000の重量平均分子量を有し、潤滑粘度の油は、100℃で2.8~3.1cSt(mm2/s)の動粘度および104~130の粘度指数を有する。
【0095】
一実施形態での潤滑剤組成物は、分散剤機能性を有する2種の線状ポリマー粘度調整剤のみを含有し得、線状ポリマーは、5,000~25,000、または10,000~20,000の重量平均分子量を有する。
【0096】
一実施形態では、潤滑組成物は、分散剤機能性を有する0.1重量%~4重量%(または0.2重量%~3重量%)の線状(メタ)アクリルポリマー粘度調整剤を含み得、線状ポリマーは、25,000超~400,000(もしくは350,000まで)または30,000~150,000の重量平均分子量を有する。重量平均分子量が25,000~400,000(または350,000まで)の線状(メタ)アクリルポリマーは、重量平均分子量が異なることを除き、重量平均分子量が5,000~25,000の線状(メタ)アクリルポリマーと化学的に類似しているとみなされ得る。
【0097】
潤滑組成物は、分散剤機能性を有する線状ポリマー粘度調整剤を含み得、0.1重量%~4重量%(または0.2重量%~3重量%)の分散剤機能性を有する線状(メタ)アクリルポリマー粘度調整剤を含み、線状ポリマーが、10,000~20,000の重量平均分子量および分散剤官能性を有する0.1重量%~4重量%(または0.2重量%~3重量%)の線状(メタ)アクリルポリマー粘度調整剤を有し、線状ポリマーが、20,000超~250,000(または30,000~150,000)の重量平均分子量を有する。
【0098】
以下に説明するように、粘度調整剤の分子量は、ポリスチレン標準を使用するGPC分析などの既知の方法を使用して決定された。ポリマーの分子量を決定するための方法は周知されている。方法は、例えば、(i)P.J.Flory,“Principles of star polymer Chemistry”,Cornell University Press 91953),Chapter VII,pp266-315または(ii)“Macromolecules,an Introduction to star polymer Science”,F.A.Bovey and F.H.Winslow,Editors,Academic Press(1979),pp296-312に記載される。
【0099】
本発明の別の成分は、12~24個の炭素原子を含有するホウ酸化エポキシドである。あるいは、この材料は、12~24個の炭素原子を含有するビシナルジオールのホウ酸エステルとして説明できる。そのような材料は、以下の構造によって表され得、
【化9】
式中、R
1、R
2、R
3、およびR
4のそれぞれは、独立して、水素もしくは脂肪族ラジカル、またはそれらの任意の2個が、それらが結合する炭素原子(複数可)と一緒になって、環式ラジカルを形成する。好ましくは、R基のうちの少なくとも1個は、少なくとも8個または少なくとも10個の炭素原子を含有するアルキル基である。一実施形態では、R基のうちの1個は、そのようなアルキル基であり、残りのR基は、水素である。ホウ酸化エポキシドは、米国特許第4,584,115号に詳細に記載されている。ホウ酸化エポキシドは、一般に、エポキシドをホウ酸または三酸化ホウ素などのホウ素源と反応させることにより調製される。ホウ酸化エポキシド自体は、エポキシドではないが、エポキシドの開環ホウ素含有反応生成物である。好適なエポキシドには、C
14-16またはC
14-18またはC
16-18エポキシドの市販混合物が含まれ、これらは、Elf-AtochemまたはUnion Carbideから購入でき、対応するオレフィンから既知の方法で調製できる。1,2-エポキシヘキサデカンなどの精製エポキシ化合物は、Aldrich Chemicalsから購入できる。ホウ酸化化合物は、ホウ素合物とエポキシドとをブレンドし、好適な温度、典型的には80°~250℃で所望の反応が生じるまで、それらを加熱することにより調製される。トルエン、キシレン、またはジメチルホルムアミドなどの不活性液体を反応媒体として使用できる。水が形成され、典型的には、反応中に留去される。アルカリ試薬を使用して反応を触媒できる。好ましいホウ酸化エポキシドは、主に16個の炭素オレフィンのホウ酸化エポキシドである。ホウ酸エポキシドの量は、組成物の0.01または0.05~0.5または1.0重量部、あるいは0.1~0.9パーセントであり得る。
【0100】
他の任意の材料は、少なくとも2種の酸化防止剤、例えば芳香族アミン酸化防止剤、エステル含有ヒンダードフェノール酸化防止剤を含むヒンダードフェノール酸化防止剤、および硫化オレフィン酸化防止剤の混合物を含み得る。これらの酸化防止剤は、任意に0.01~5、または0.15~4.5、または0.2~4、または0.2~2重量パーセントの量で存在してもよい。
【0101】
一実施形態では、本発明の潤滑組成物は、アリールアミン酸化防止剤を含む。アリールアミン酸化防止剤は、フェニル-α-ナフチルアミン(PANA)もしくはヒドロカルビル置換ジフェニルアミン、またはそれらの混合物であり得る。ヒドロカルビル置換ジフェニルアミンは、モノ-もしくはジ-C4~C16-、またはC6~C12-、またはC9-アルキルジフェニルアミンを含み得る。例えば、ヒドロカルビル置換ジフェニルアミンは、オクチルジフェニルアミン、またはジオクチルジフェニルアミン、ジノニルジフェニルアミン、典型的にはジノニルジフェニルアミンであり得る。
【0102】
存在する場合、アリールアミン酸化防止剤は、潤滑組成物の0.2重量%~1.2重量%、または0.3重量%~1.0重量%、または0.4重量%~0.9重量%、または0.5重量%~0.8重量%で存在し得る。
【0103】
ヒンダードフェノール酸化防止剤は、多くの場合、立体障害基として第二級ブチルおよび/または第三級ブチル基を含有する。フェノール基は、多くの場合、第2の芳香族基に連結するヒドロカルビル基および/または架橋基でさらに置換され得る。好適なヒンダードフェノール酸化防止剤の例には、2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、4-メチル-2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、4-エチル-2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、4-プロピル-2,6-ジ-tert-ブチルフェノールもしくは4-ブチル-2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、または4-ドデシル-2,6-ジ-tert-ブチルフェノールが含まれる。一実施形態では、ヒンダードフェノール酸化防止剤は、エステルであり得、例えば、CibaからのIrganox(商標)L-135またはブチル3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパノエートを含み得る。
【0104】
存在する場合、ヒンダードフェノール酸化防止剤は、潤滑組成物の0.1重量%~1重量%、または0.2重量%~0.9重量%、または0.1重量%~0.4重量%、または0.4重量%~1.0重量%で存在し得る。
【0105】
酸化防止剤には、モノスルフィドもしくはジスルフィド、またはそれらの混合物などの硫化オレフィンも含まれる。これらの材料は一般に、1~10個、例えば1~4個、または1または2個の硫黄原子を含むスルフィド結合を有している。潤滑剤組成物中の硫化酸化防止剤として用いるために硫化できる材料には、油、脂肪酸およびエステル、それらから作製されるオレフィンおよびポリオレフィン、テルペン、またはディールスアルダー付加物が含まれ得る。いくつかのそのような硫化材料の調製方法の詳細は、米国特許番号3,471,404および同第4,191,659号に記載されている。
【0106】
潤滑組成物はまた、カルシウム含有洗剤を含み得る。カルシウム含有洗剤は、好ましくは存在しないが、それは、組成物に最大300ppmのカルシウム、または30ppm~300ppm、または30ppm~275ppmのカルシウム、または60ppm~250ppm、またはさらに60ppm~225ppmのカルシウムを送達するための量で含まれ得る。
【0107】
いくつかの実施形態では、カルシウム含有洗剤は、900ppm以下、または1~900ppm、またはさらに5~800ppmもしくは10~700ppm、またはさらに15~600もしくは500ppmで存在し得る。
【0108】
カルシウム含有洗剤は、過塩基性清浄剤、非過塩基性清浄剤、またはそれらの混合物であり得る。典型的には、洗剤は過塩基性である。
【0109】
カルシウム含有洗剤の調製は、当技術分野で知られている。過塩基性カルシウム含有洗剤の調製を記載した特許には、米国特許第2,501,731号、同第2,616,905号、同第2,616,911号、同第2,616,925号、同第2,777,874号、同第3,256,186号、同第3,384,585号、同第3,365,396号、同第3,320,162号、同第3,318,809号、同第3,488,284号、および同第3,629,109号が含まれる。
【0110】
カルシウム含有洗剤は、非過塩基性洗剤(中性洗剤とも呼ばれ得る)であり得る。非過塩基性のTBNは、20~200未満、または30~100、または35~50mgKOH/gであり得る。非過塩基性カルシウム含有洗剤のTBNは、20~175、または30~100mgKOH/gでもあり得る。非過塩基性カルシウム含有洗剤が、ヒドロカルビル置換スルホン酸などの強酸から調製される場合、TBNは、低くなり得る(例えば、0~50mgKOH/g、または10~20mgKOH/g)。
【0111】
本明細書で使用される場合、TBNの引用された値および関連するTBNの範囲は、「現状のまま」であり、すなわち、希釈油の従来の量を含有する。希釈油の従来の量は、典型的には、洗剤成分の30重量%~60重量%(多くの場合40重量%~55重量%)の範囲である。
【0112】
カルシウム含有洗剤は、例えば、200mgKOH/g(典型的には250~600、または300~500mgKOH/g)を超えるTBNを有する過塩基性洗剤であり得る。
【0113】
過塩基性カルシウム含有洗剤は、塩基性カルシウム化合物と酸性洗剤基質との反応により形成され得る。酸性洗剤基質は、アルキル芳香族スルホン酸(アルキルナフタレンスルホン酸、アルキルトルエンスルホン酸、もしくはアルキルベンゼンスルホン酸など)、アルキルサリチル酸、またはそれらの混合物を含み得る。
【0114】
塩基性カルシウム化合物は、洗剤に塩基性を供給するために使用される。塩基性カルシウム化合物は、カルシウムの水酸化物または酸化物の化合物である。
【0115】
酸化物および/または水酸化物は、単独でまたは組み合わせて使用され得る。酸化物または水酸化物は、水和または脱水され得るが、水和が典型的である。一実施形態では、塩基性カルシウム化合物は、水酸化カルシウムであり得、それは単独で使用してもよく、または他の金属塩基性化合物との混合物として使用してもよい。水酸化カルシウムは、多くの場合、石灰と呼ばれる。一実施形態では、カルシウム塩基性化合物は、単独でまたは他の金属塩基性化合物との混合物で使用され得る酸化カルシウムであり得る。
【0116】
一実施形態では、カルシウム含有洗剤は、スルホネート、またはそれらの混合物であり得る。スルホネートは、モノヒドロカルビル置換ベンゼンまたはジヒドロカルビル置換ベンゼン(またはナフタレン、インデニル、インダニル、もしくはビシクロペンタジエニル)スルホン酸から調製され得、ヒドロカルビル基は、6~40個、または8~35個または9~30個の炭素原子を含有し得る。
【0117】
ヒドロカルビル基は、ポリプロピレン、または少なくとも10個の炭素原子を含有する線状または分岐アルキル基から誘導され得る。好適なアルキル基の例には、分岐および/または線状デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、オクタデセニル、ノノデシル、エイコシル、ウン-エイコシル、ド-エイコシル、トリ-エイコシル、テトラ-エイコシル、ペンタエイコシル、ヘキサ-エイコシル、またはそれらの混合物が含まれる。
【0118】
一実施形態では、ヒドロカルビル置換スルホン酸は、ポリプロペンベンゼンスルホン酸および/もしくはC16-C24アルキルベンゼンスルホン酸、またはそれらの混合物を含み得る。
【0119】
一実施形態では、カルシウムスルホネート洗剤は、米国特許出願第2005065045号(およびUS7,407,919として付与)の段落[0026]~[0037]に記載されているような少なくとも8の金属比を有する主に線状アルキルベンゼンスルホネート洗剤であり得る。いくつかの実施形態では、線状アルキル基は、アルキル基の直鎖に沿ったどこでもベンゼン環に結合され得るが、多くの場合、直鎖の2、3、または4位、場合によっては主に2位でベンゼン環に結合され得る。
【0120】
中性またはわずかに塩基性の場合、カルシウムスルホネート洗剤は、100未満、または75未満、典型的には、20~50mgKOH/g、または0~20mgKOH/gのTBNを有し得る。
【0121】
過塩基性の場合、カルシウムスルホネート洗剤は、200超、または300~550、または350~450mgKOH/gのTBNを有し得る。
【0122】
フェナート洗剤は、典型的には、p-ヒドロカルビルフェノールまたは一般にアルキルフェノールから誘導される。このタイプのアルキルフェノールは、硫黄と結合して過塩基化、アルデヒドと結合して過塩基化、またはカルボキシル化されてサリチル酸洗剤を形成し得る。好適なサリチル酸アルキルには、プロピレンのオリゴマー、ブテンのオリゴマー、特にn-ブテンの四量体および五量体でアルキル化されたもの、ならびにアルファ-オレフィン、異性化されたアルファ-オレフィン、およびポリイソブチレンのようなポリオレフィンでアルキル化されたものが含まれる。一実施形態では、潤滑組成物は、0.2重量%未満、または0.1重量%未満、またはさらに0.05重量%未満のPDDPから誘導されたサリチレート洗剤を含む。一実施形態では、潤滑剤組成物は、PDDPから誘導されないサリチレート洗剤を含む。一実施形態では、潤滑組成物は、PDDPから調製されたサリチレート洗剤を含み、そのような洗剤は、1.0重量パーセント未満の未反応PDDP、もしくは0.5重量パーセント未満の未反応PDDPを含有し、または実質的にPDDPを含まない。
【0123】
洗剤は、ホウ酸化されていても、ホウ酸化されていなくてもよい。
【0124】
スルホネートおよびサリチレート洗剤の化学構造は、当業者に知られている。「Chemistry and Technology of Lubricants」と題する標準教科書、第3版、R.M.MortierおよびS.T.Orszulik編、著作権2010、小見出し7.2.6の220~223ページに、該洗剤およびその構造の一般的な開示が提供されている。
【0125】
一実施形態では、カルシウム含有洗剤は、過塩基性カルシウムスルホネート、過塩基性カルシウムサリチレート、またはそれらの混合物であり得る。典型的には、洗剤は、過塩基性カルシウムスルホネートであり得る。
【0126】
一実施形態では、カルシウム含有洗剤は、亜鉛含有洗剤、バリウム含有洗剤、ナトリウム含有洗剤、またはマグネシウム含有洗剤との混合物であり得る。亜鉛含有洗剤、バリウム含有洗剤、ナトリウム含有洗剤、またはマグネシウム含有洗剤も当技術分野で周知であり、カルシウム含有洗剤を記載する同じ参考文献に記載されている。しかしながら、TBNと金属との比は、わずかに異なり得る。亜鉛含有洗剤、バリウム含有洗剤、ナトリウム含有洗剤、またはマグネシウム含有洗剤は、フェネート、硫黄含有フェネート、スルホネート、サリキサレート、またはサリチレートであり得る。典型的には、亜鉛含有洗剤、バリウム含有洗剤、ナトリウム含有洗剤、またはマグネシウム含有洗剤は、マグネシウムフェネート、マグネシウム硫黄含有フェネート、またはマグネシウムスルホネートであり得る。
【0127】
「金属比」、TBN、および「石鹸含有量」という表現のより詳細な説明は、当業者に知られており、例えば「Chemistry and Technology of Lubricants」第3版、R.M.MortierおよびS.T.Orszulik編、著作権2010、小見出し7.2.5の219~220ページなどの標準的な教科書で説明されている。洗剤の分類。
【0128】
変速機で頻繁に使用される別の材料は、分散剤である。分散剤には、例えば、「スクシンイミド分散剤」、ヒドロカルビル置換コハク酸無水物またはその反応性等価物とポリ(エチレンアミン)などのアミンとの反応により調製される種のカルボン酸分散剤、比較的高分子量の脂肪族または脂環式ハロゲン化物とポリアルキレンポリアミンなどのアミンとの反応生成物である「アミン分散剤」、「マンニッヒ分散剤」、すなわち、アルキル基が少なくとも30個の炭素原子を含有するアルキルフェノールとアルデヒド(特にホルムアルデヒド)およびアミン(特にポリアルキレンポリアミン)との反応生成物、ならびに米国特許第3,381,022号に記載されているように、ヒドロカルビルアシル化剤とグリセロール、ペンタエリスリトール、またはソルビトールなどの多価脂肪族アルコールとの反応によって調製されたと見られ得ることを除いて、上記のスクシンイミド分散剤と同様の「エステル分散剤」が含まれ得る。後処理された分散剤も使用され得る。後処理された分散剤は、一般に、カルボン酸(例えば、スクシンイミド)、アミン、またはマンニッヒ分散剤を、尿素、チオ尿素、二硫化炭素、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、炭化水素置換無水コハク酸、ニトリル、エポキシドなどの試薬、ホウ酸などのホウ素化合物(上記の「ホウ酸化分散剤」を得る)、リン酸または無水物などのリン化合物、2,5-ジメルカプトチアジアゾール(DMTD)、またはベンゼン環上の1,3もしくは1,4位に酸性基を有する芳香族二酸(テレフタル酸など)と反応させることによって得られる。分散剤の混合物も使用できる。分散剤は、分散剤の重量で約11,000ppm以上、または約11,500ppm以上、または約12,000ppm以上の窒素含有量を有することができる。
【0129】
後処理されているかどうかに関わらず(例えば、ホウ酸化もしくは非ホウ酸化であるが、好ましくはホウ酸化)、組成物中の分散剤(複数可)の合計量、またはそれらの組み合わせは、例えば、最終ブレンド流体配合物の0.01~1.8重量パーセント、または例えば、0.025~1.5パーセントまたは0.05~1.25重量パーセントであり得るが、濃縮物では、その量は比例して高くなる。分散剤がホウ酸化される程度まで、分散剤は、組成物に100ppm未満のホウ素、または90ppm未満のホウ素、またはさらに80ppm未満のホウ素、場合によっては組成物に70ppm未満のホウ素を提供し得る。
【0130】
潤滑剤組成物は、好ましくは、ASTM D2624により測定される場合、100℃および500Vで最大7.0×10-10S/cm、または6.5x10-10S/cmから、または6.0x10-10S/cmまたは5.5×10-10S/cmまたは5.0×10-10S/cmの導電率を示す。潤滑剤組成物は、導電性を有していないことが非常に好ましいが、実用的に言えば100℃で4.0×10-10または4.5×10-10の程度の導電率が達成可能であり得る。
【0131】
実施形態では、潤滑剤組成物は、摩擦調整剤を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、潤滑剤組成物は、摩擦調整剤を完全に含まない。
【0132】
潤滑剤組成物は、変速機を潤滑するのに好適である。特に、潤滑剤組成物は、電動機を備えた自動車の変速機を潤滑するのに好適であり、これは、完全電気自動車または電動機および炭化水素もしくは他の燃料を動力とするエンジンの両方を有するハイブリッド電気自動車であり得る。変速機におけるそのような使用のための潤滑剤組成物は、好ましくは、40℃で8cSt~18cSt、または例えば8cSt~16cSt、またはさらに8cSt~15cSt、または9cSt~15もしくは16cSt、または例えば、8cSt~12.5もしくは13cSt、またはさらに9cSt~12.5もしくは13cSt、または10cSt~12cStの動粘度を有する。したがって、一態様は、本明細書に開示される潤滑剤組成物を変速機に供給し、変速機を作動させることを含む、変速機、特に電動機を備えた自動車の変速機を潤滑する方法である。
【0133】
潤滑剤組成物が好適であり得る変速機には、自動変速機およびデュアルクラッチ変速機が含まれる。変速機は、変速クラッチを含んでも含まなくてもよく、変速機が変速クラッチを含む場合、クラッチは、乾式クラッチまたは湿式クラッチであり得る。一実施形態では、潤滑剤は、変速クラッチを収容しない変速機で使用され得る。別の実施形態では、潤滑剤組成物は、湿式クラッチを有する変速機に用いられ得る。さらなる実施形態では、潤滑剤組成物は、乾式クラッチを有する変速機で用いられ得る。
【0134】
本明細書で使用される場合、「縮合生成物」という用語は、縮合反応が実際に実行されて生成物に直接つながるかどうかに関係なく、エステル、アミド、イミド、および酸または酸の反応性等価物(例えば、酸ハロゲン化物、無水物、もしくはエステル)と、アルコールまたはアミンとの縮合反応によって調製され得る他のそのような材料を包含する。したがって、例えば、特定のエステルは、縮合反応によって直接ではなく、エステル交換反応によって調製され得る。結果として生じる生成物は、依然として、凝縮生成物とみなされる。
【0135】
記載されている各化学成分の量は、特に断りのない限り、市販の材料に通常存在する可能性のある溶媒または希釈油を除いて、つまり活性化学ベースで示されている。ただし、特に明記しない限り、本明細書で言及する各化学物質または組成物は、異性体、副生成物、誘導体、および商業グレードに存在すると通常理解される他のそのような材料を含む可能性がある商業グレードの材料であると解釈されるべきである。
【0136】
本明細書で使用される場合、「ヒドロカルビル置換基」または「ヒドロカルビル基」という用語は、通常の意味で使用され、これは当業者に良く知られている。具体的には、それは、分子の残りに直接結合した炭素原子を有し、主に炭化水素特性を有する基を指す。ヒドロカルビル基の例には以下が含まれる:
【0137】
炭化水素置換基、すなわち、脂肪族(例えば、アルキルまたはアルケニル)、脂環式(例えば、シクロアルキル、シクロアルケニル)置換基、および芳香族、脂肪族、ならびに脂環式置換芳香族置換基、ならびに環が分子の別の部分を介して完了する環式置換基(例えば、2つの置換基が一緒に環を形成する)、
【0138】
置換炭化水素置換基、すなわち、本発明の文脈において、置換基の主に炭化水素の性質を変えない非炭化水素基を含有する置換基(例えば、ハロ(特にクロロおよびフルオロ)、ヒドロキシ、アルコキシ、メルカプト、アルキルメルカプト、ニトロ、ニトロソ、およびスルホキシ)、
【0139】
ヘテロ置換基、すなわち、本発明の文脈において、主に炭化水素特性を有するが、炭素原子から構成される環、そうでなければ鎖に炭素以外を含有し、ピリジル、フリル、チエニル、およびイミダゾリルとして置換基を包含する置換基。ヘテロ原子には、硫黄、酸素、および窒素が含まれる。一般に、ヒドロカルビル基中の10個の炭素原子ごとに2個以下、または1個以下の非炭化水素置換基が存在し、あるいは、ヒドロカルビル基中に非炭化水素置換基がなくてもよい。
【0140】
上記の材料のいくつかは、最終的な配合組成で相互作用し得、その結果、最終的な配合組成の成分は最初に添加されるものと異なり得ることが分かる。例えば、(例えば、洗剤の)金属イオンは、他の分子の他の酸性またはアニオン部位に移動する可能性がある。それにより形成された、本明細書の組成物をその意図する用途において用いて形成された生成物を含む生成物は簡単に説明されない場合がある。それにもかかわらず、そのような修正および反応生成物は全て、本発明の範囲内に含まれ、本発明は、上記の成分を混合することにより調製されるその組成物を包含する。
【0141】
本明細書で使用される場合、「約」という用語は、所与の量の値が規定値の±20%以内であることを意味する。他の実施形態では、値は規定値の±15%以内である。他の実施形態では、値は規定値の±10%以内である。他の実施形態では、値は規定値の±5%以内である。他の実施形態では、値は規定値の±2.5%以内である。他の実施形態では、値は規定値の±1%以内である。
【0142】
加えて、本明細書で使用される場合、「実質的に」という用語は、所与の量の値が規定値の±10%以内であることを意味する。他の実施形態では、値は規定値の±5%以内である。他の実施形態では、値は規定値の±2.5%以内である。他の実施形態では、値は規定値の±1%以内である。
【0143】
本明細書における本発明は、ハイブリッド電気自動車用の自動変速機を潤滑するのに有用であり、これは以下の実施例を参照してよりよく理解され得る。
【実施例】
【0144】
いくつかの配合物を調製し、ピッティングについて試験した。
【0145】
以下の表に従って、試料配合物をブレンドした。
【表2】
【0146】
以下の表に従って、さらなる配合物をブレンドした。
【表3】
【0147】
試料の導電率は、2mmの電極間隔で液体絶縁材料用の試験セル(Tettex 2903)を装備したTettex 2830/2831油誘電アナライザーを使用して測定した。各試料の40mlを試験セルに移した。散逸率および誘電定数(誘電率)は、100℃±2℃および印加した600V ACで記録した。周波数を50Hzで一定に保持した。抵抗率の測定も、この温度で3分の短絡時間および1分の通電時間によって+500V DCで行った。記録した最終抵抗値から導電率を計算した。
【0148】
80時間のFZGピッティング試験に従って、孔食について試料も試験した。この試験では、1500グラムの油試料および速度を1,500RPM(8.65m/s)に設定し、120℃の試料温度で0.5%のアーム長を有するFZGピッティングリグを使用する。試験を最初に負荷ステージ7で8時間開始し、次いでいかなる摩耗の問題もないか検査する。摩耗の問題がない場合、次いで、負荷ステージ8で試験を再開し、同じ速度および温度を使用してさらに8時間運転する。あらゆる摩耗の問題について2回目の8時間の運転からギアを再検査した後、試料を120℃で同じ1,500RPMの速度によって負荷ステージ9でさらに64時間運転する。完了したら、測定ゲージを使用して、マイクロピットの数およびサイズ(ミリメートル)についてピニオンギアの各歯を検査する。最高のマイクロピット歯のミリメートル単位の面積およびすべての歯のすべてのマイクロピットの合計を記録する。より低いレベルのピッティングが好ましい。
【0149】
導電率およびピッティング試験の結果を以下の表に示す。
【表4】
【表5】
【0150】
上記で言及された文書のそれぞれは、優先権が主張される上記に具体的に列挙されているかどうかにかかわらず、いずれかの先行出願を含んで参照により本明細書に組み込まれる。いずれかの文書の言及は、そのような文書が先行技術としての資格を有すること、またはあらゆる管轄の当業者の一般知識を構成することの承認ではない。実施例を除き、または明示的に示されている場合を除き、材料の量、反応条件、分子量、炭素原子の数などを指定するこの説明のすべての数値は、「約」という単語によって修正されるものと理解される。本明細書に記載の量、範囲、および比率の上限および下限は、独立して組み合わせることができることを理解されたい。同様に、本明細書の各要素の範囲および量は、他の要素のいずれかの範囲または量とともに使用され得る。
【0151】
本明細書で使用される場合、「含む(including)」、「含有する(containing)」、または「により特徴付けられる(characterized by)」と同義である移行性用語「含む(comprising)」は、包括的または無制限であり、追加の、列挙されていない要素、または方法ステップを除外しない。しかしながら、本明細書の「含む(comprising)」の各列挙において、この用語は、代替実施形態として、「から本質的になる(consisting essentially of)」および「からなる(consisting of)」という語句も包含することを意図しており、ここで、「からなる(consisting of)」は、指定されていない任意の要素またはステップを除外し、「から本質的になる(consisting essentially of)」は、考慮されている組成物または方法の本質的または基本的および新規の特徴に実質的に影響を与えない追加の引用されていない要素またはステップを含めることを可能にする。
【0152】
主題の発明を説明する目的である特定の代表的な実施形態および詳細を示してきたが、主題の発明の範囲から逸脱することなく様々な変更および修正を行うことができることは当業者には明らかであろう。これに関して、本明細書の範囲は、以下の特許請求の範囲によってのみ制限されるものとする。