(57)【要約】【課題】潤滑組成物を提供すること。【解決手段】本発明は、−多量の基油；および−有機モリブデン化合物を含み、基油が、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）およびネオペンチルポリオールエステルまたはこれらの組合せ剤からなる群から選択される潤滑組成物を提供する。  別の態様において、本発明は、本発明による潤滑組成物で潤滑することを含む、摩擦低減特性を向上させる方法を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
多量の基油；および
有機モリブデン化合物
を含み、上記基油は、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）およびネオペンチルポリオールエステルまたはこれらの組合せからなる群から選択される潤滑組成物。
【請求項２】
有機モリブデン化合物が、一般式（Ｉ）
【化２】
2009215552.tif 000006
［式中、各Ｒ１−Ｒ４は、独立に、水素、および１個から３０個の炭素原子を有する直鎖または分枝のアルキル基、アリール基またはアルキルアリール基からなる群から選択され；各Ｘ１−Ｘ４は、独立に、ＳおよびＯから選択される。］
を有するジチオリン酸モリブデン（ＭｏＤＴＰ）である、請求項１に記載の潤滑組成物。
【請求項３】
各Ｒ１−Ｒ４が、独立に、水素、および２個から２０個の炭素原子、好ましくは２個から１２個、より好ましくは２個から１０個の炭素原子を有する直鎖または分枝のアルキル基、アリール基またはアルキルアリール基からなる群から選択される、請求項２に記載の潤滑組成物。
【請求項４】
各Ｒ１−Ｒ４が、独立に、水素、および２個から２０個の炭素原子、好ましくは２個から１２個、より好ましくは２個から１０個の炭素原子を有する直鎖または分枝のアルキル基からなる群から選択される、請求項３に記載の潤滑組成物。
【請求項５】
Ｒ１−Ｒ４基の２つが水素である、請求項２から４のいずれか一項に記載の潤滑組成物。
【請求項６】
Ｘ１およびＸ２がＳであり、Ｘ３およびＸ４がＯである、請求項２から５のいずれか一項に記載の潤滑組成物。
【請求項７】
有機モリブデン化合物が２−エチルヘキシル−ＭｏＤＴＰである、請求項６に記載の潤滑組成物。
【請求項８】
潤滑組成物の全重量に対して、少なくとも３０重量％、好ましくは少なくとも５０重量％、より好ましくは少なくとも７０重量％のＰＡＧ基油を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の潤滑組成物。
【請求項９】
０．０５重量％から２０重量％、好ましくは０．１重量％から１０重量％、より好ましくは０．５重量％から５重量％の量の有機モリブデン化合物を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の潤滑組成物。
【請求項１０】
グリースの形態であり、増粘剤をさらに含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の潤滑組成物。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の潤滑組成物を用いて潤滑することを含む、摩擦低減特性を向上させる方法。
【請求項１２】
特に冷凍システムまたは軸受における摩擦低減特性を向上させるための、請求項１から１０のいずれか一項に記載の潤滑組成物の使用。
【請求項１３】
冷媒；および
請求項１から１０のいずれか一項に記載の潤滑組成物
を含む、冷凍システムにおける使用のための作動剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受および冷凍システムにおける特定の使用のための、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）および／またはネオペンチルポリオールエステルに基づいた潤滑組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
実際、様々な潤滑組成物が、軸受および冷凍システムにおいて使用されていることが知られている。一例として、米国特許出願公開第２００５／０１２７３２０号明細書は、冷媒として二酸化炭素を用いて作動する冷凍機、空気調節装置、ヒートポンプおよび関連装置を潤滑するのに適当なポリアルキレングリコールに基づいた作動剤の使用を開示している。
【０００３】
上記米国特許出願公開第２００５／０１２７３２０号明細書において認められている通り、実践的経験は、ポリアルキレングリコールが優れた摩擦特性を所有していることを示している。これは、ポリアルキレングリコールの極性によってもたらされると言われている。高い表面活性および低い粘度圧力依存の結果として、低い摩擦係数が達成され得る。
【０００４】
一部の例において、ポリアルキレングリコールによって得られる通りの摩擦係数はそれ自体満足できるが、他の例においては、摩擦特性をさらに向上させる必要があると思われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０１２７３２０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、向上した摩擦低減特性を持つ潤滑組成物を提供することは、本発明の一目的である。
【０００７】
別の目的は、代替の潤滑組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記または他の目的物の１つまたは複数は、
−多量の基油；および
−有機モリブデン化合物
を含み、基油が、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）およびネオペンチルポリオールエステルまたはこれらの組合せからなる群から選択される潤滑組成物を提供することによって、本発明により得られる。
【０００９】
驚くべきことに、本発明による潤滑組成物は、向上した摩擦低減特性を呈する一方、耐磨耗特性が望ましい水準のままである。いかなる特定の理論にも拘束されることは望まないが、ポリアルキレングリコール基油と有機モリブデンとの両方が、潤滑される金属表面上で相互に作用すると考えられるので、これは驚くべきことである。
【００１０】
有機モリブデン化合物は、ジチオリン酸モリブデン、ジチオカルバミン酸モリブデン、モリブデンアミン錯体等など、広範囲の化合物から選択してよい。これらの有機モリブデン化合物はそれ自体知られているので、本明細書において詳細にさらに考察することはない。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
好ましい実施形態によると、有機モリブデン化合物は、一般式（Ｉ）
【００１２】
【化１】
2009215552.tif 000002
［式中、各Ｒ１−Ｒ４は、独立に、水素、および１個から３０個の炭素原子を有する直鎖または分枝のアルキル基、アリール基またはアルキルアリール基からなる群から選択され；各Ｘ１−Ｘ４は、独立に、ＳおよびＯから選択される。］
を有するジチオリン酸モリブデン（「ＭｏＤＴＰ」）である。
【００１３】
一般式（Ｉ）を有する化合物は当技術分野でよく知られており広く市販されているので、これらの調製は、本明細書においてさらに考察することはない。
【００１４】
本発明によると、各Ｒ１−Ｒ４は独立に、水素、および２個から２０個の炭素原子、好ましくは２個から１２個、より好ましくは２個から１０個の炭素原子を有する直鎖または分枝のアルキル基、アリール基またはアルキルアリール基からなる群から選択されることが好ましい。各Ｒ１−Ｒ４は独立に、水素、および２個から２０個の炭素原子、好ましくは２個から１２個、より好ましくは２個から１０個の炭素原子を有する直鎖または分枝のアルキル基からなる群から選択されることがより一層好ましい。
【００１５】
Ｒ１−Ｒ４の少なくとも１つ、好ましくは２つは、２個から２０個の炭素原子、好ましくは２個から１２個、より好ましくは２個から１０個の炭素原子を有する直鎖または分枝のアルキル基である。また、Ｒ１−Ｒ４の３つまたは４つは、こうしたアルキル基であり得る。
【００１６】
Ｒ１−Ｒ４基の１つ、２つまたは３つは水素であってよい。Ｒ１−Ｒ４基の２つが水素である場合、好ましくは、Ｒ１／Ｒ２の１つおよびＲ３／Ｒ４の１つが水素である。
【００１７】
Ｘ１−Ｘ４の少なくとも１つが酸素原子（Ｏ）であり、これらの少なくとも１つが硫黄原子（Ｓ）であることが好ましい。好ましくは、Ｘ３−Ｘ４の２つがＯであり、他の２つがＳである。さらに、Ｘ１およびＸ２が両方ともＳであり、Ｘ３およびＸ４が両方ともＯであることが好ましい。
【００１８】
特に好ましい実施形態によると、有機モリブデン化合物は２−エチルヘキシル−ＭｏＤＴＰである。この実施形態において、Ｘ１およびＸ２は両方ともＳであり、Ｘ３およびＸ４は両方ともＯであり、Ｒ１−Ｒ４の１つ、２つ、３つまたは（好ましくは）４つは、２−エチルヘキシルである。
【００１９】
本発明による潤滑組成物は、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）およびネオペンチルポリオールエステルまたはこれらの組合せからなる群から選択される多量の基油を含む。
【００２０】
この明細書の目的において、「基油」という用語は、グリース基油も含めると意味される。また、「多量」は、潤滑組成物の全重量に対して少なくとも５０重量％、好ましくは少なくとも６０重量％を意味する。
【００２１】
本発明による潤滑組成物において使用されるポリアルキレングリコール基油に関して特定の制限はなく、様々な従来のポリアルキレングリコールを都合よく使用することができる。
【００２２】
本発明に従って使用されるポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）は、モノマー単位として１個から６個の炭素原子を持つアルキレンオキシド単位（−Ｒ−Ｏ−）を呈することができる。
【００２３】
ポリアルキレングリコールは、水素末端基、アルキル末端基、アリール末端基、アルキルアリール末端基、アリールオキシ末端基、アルコキシ末端基、アルキルアルコキシ（ａｌｋｙｌａｒｕｌｏｘｙ）末端基および／またはヒドロキシ末端基を呈することができる。アルキルアリールオキシ基はアリールアルキル（レエン）オキシ基を意味し、アルキルアリール基はアリールアルキル（レエン）基（例えば、アリールＣＨ２ＣＨ２−）を意味することも理解されるべきである。アルコキシ型を含めるアルキル型の末端基、またはアルキルアリール型、アリールオキシ型およびアルキルアリールオキシ型を含めるアリール型の末端基は、アリール型では６個から２４個の炭素原子、特に好ましくは６個から１８個の炭素原子を、およびアルキル型では好ましくは１個から１２個の炭素原子を呈するのが好ましい。
【００２４】
本発明によるポリアルキレングリコールは、ホモポリマー、すなわちポリプロピレングリコール（および／またはポリプロピレンオキシド）、またはコポリマー、ターポリマー等のいずれかであってよい。後者の場合、モノマー単位は、ランダム分布またはブロック構造を呈してよい。ポリアルキレングリコールがホモポリマーでない場合、総モノマー単位の少なくとも２０％、好ましくは少なくとも４０％は、ポリプロピレンオキシド（ＰＯ）から生成できるのが好ましく、また、これらのポリアルキレングリコールの総モノマー単位の少なくとも２０％は、エチレンオキシド（ＥＯ）（ＰＯ／ＥＯコポリマー）を使用することにより生成できるのが好ましい。さらなる実施形態によると、総モノマー単位の少なくとも２０％、好ましくは少なくとも４０％は、ブチレンオキシド（ＢＯ）から得られるのが好ましく、さらに、これらのポリアルキレングリコールの総モノマー単位の少なくとも２０％は、エチレンオキシド（ＢＯ／ＥＯコポリマー）を使用することにより得られるのが好ましい。
【００２５】
（ポリ）アルコールが使用される場合、出発化合物は該ポリマーに組み込まれ、本発明の意味によると、ポリマー鎖の末端基とも称される。適当な出発基は、例えば、ｎ−ブタノール、プロピレングリコール、エチレングリコール、ペンタエリスリトールなどのネオペンチルグリコール、エチレンジアミン、フェノール、クレゾールまたは他の（Ｃ１からＣ１６（モノ、ジまたはトリ）アルキル）芳香族化合物、（ヒドロキシアルキル）芳香族化合物、ハイドロキノン、アミノエタノールアミン、トリエチレンテトラアミン、ポリアミン、ソルビトールまたは他の糖類など、活性水素を含む化合物からなる。カルボン酸またはカルボン酸無水物などの他のＣ−Ｈ酸性化合物も、出発化合物として使用することができる。
【００２６】
好ましくは、ポリアルキレングリコールは、例えば、側基または末端基としてポリマー鎖中に挿入されるアリール基または対応する複素環式芳香族基を含み；該基は、必要であれば、線状または分枝のアルキル基またはアルキレン基で置換され、該アルキル基またはアルキレン基は全体として好ましくは１個から１８個の炭素原子を呈することができる。
【００２７】
ヒドロキシフルフリルまたはヒドロキシテトラヒドロフランなどの環状エーテルアルコール、窒素複素環または硫黄複素環も、出発基として使用することができる。こうしたポリアルキレングリコールは国際公開第０１／５７１６４号パンフレットに開示されており、この教示を参照により本明細書に組み込む。
【００２８】
好ましくは、本発明によるポリアルキレングリコールは、２００ｇ／モルから３０００ｇ／モル、特に好ましくは４００ｇ／モルから２０００ｇ／モルの平均分子量（数平均）を有する。ポリアルキレングリコールの動粘度は、ＤＩＮ５１５６２に従って４０℃で測定した１０ｍｍ２／ｓから４００ｍｍ２／ｓ（ｃＳｔ）が好ましい。
【００２９】
本発明に従って使用されるポリアルキレングリコールは、出発化合物としてポリアルコールを含めるアルコールを、エチレンオキシド、プロピレンオキシドおよび／またはブチレンオキシドなどのオキシランと反応させることにより生成することができる。該反応後、これらは、末端基として遊離ヒドロキシ基を１つだけ所有する。ヒドロキシ基を１つだけ持つポリアルキレングリコールは、遊離ヒドロキシ基を２つ持つポリアルキレングリコールより好ましい。例えばさらなるエーテル化ステップ後の、もはや遊離ヒドロキシ基を含まないポリアルキレングリコールは、安定性、吸湿性および相溶性に関して特に好ましい。末端ヒドロキシル基のアルキル化は、熱安定性における増加をもたらす。したがって、本発明による特に好ましい実施形態において、ＰＡＧ基油は、末端封鎖ＰＡＧ、すなわち、遊離ヒドロキシル基が存在しないＰＡＧを含む。
【００３０】
下記ポリアルキレングリコールと一緒にまたは代わりに、ネオペンチルポリオールエステルを使用することも可能である。
【００３１】
ネオペンチルグリコール、ペンタエリスリトールおよびトリメチロールプロパンなどのネオペンチルポリオールと、例えば、対応するジカルボン酸の添加による、線状または分枝のＣ４からＣ１２のモノカルボン酸とのエステルは、適当なネオペンチルポリオールエステルである。通常、ペンタエリスリトールは、モノペンタエリスリトール、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の混合物である工業銘柄のペンタエリスリトールとして得ることが可能である。しかし、ジペンタエリスリトールおよび／またはトリペンタエリスリトールなど、これらの縮合生成物もアルコール成分として適当である。
【００３２】
ペンタエリスリトール、またはジペンタエリスリトールおよび／またはトリペンタエリスリトールとの混合物、好ましくはジペンタエリスリトールを主に含む混合物は、特に適当である。
【００３３】
複合エステルは、多価アルコールと、Ｃ４からＣ１２のジカルボン酸など、一価および二価の酸との均斉のとれた（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ）エステル化により生成することができる。このようにして、二量体およびオリゴマーが形成される。アルコール基としてネオペンチルグリコールおよび／またはトリメチロールプロパンを使用する場合、複合エステルが好ましい。
【００３４】
好ましくは、潤滑組成物は、潤滑組成物の全重量に対して、少なくとも３０重量％、好ましくは少なくとも５０重量％、より好ましくは少なくとも７０重量％のＰＡＧ基油を含む。基油として、（１種または複数の）ＰＡＧ基油だけを使用することがより一層好ましい。
【００３５】
本発明の好ましい実施形態によると、ＰＡＧ基油は、（ＡＳＴＭ  Ｄ４４５に従って）４０℃での動粘度が、２２ｍｍ２／ｓから６８０ｍｍ２／ｓ、好ましくは３２ｍｍ２／ｓから２２０ｍｍ２／ｓ、より好ましくは４６ｍｍ２／ｓから１５０ｍｍ２／ｓである。
【００３６】
潤滑組成物は、潤滑組成物の全重量に対して、０．０５重量％から２０重量％、好ましくは０．１重量％から１０重量％、より好ましくは０．５重量％から５重量％の量の有機モリブデン化合物を含むのが好ましい。
【００３７】
本発明の好ましい実施形態において、潤滑組成物は、酸化防止剤、耐磨耗剤、分散剤、洗浄剤、摩擦改質剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、腐食抑制剤、解乳化剤、消泡剤、およびシール固定剤またはシール適合剤等など、１つまたは複数の添加剤をさらに含む。
【００３８】
当業者は上記および他の添加剤に精通しているので、本明細書においてこれらをさらに考察することはない。
【００３９】
前記添加剤は、通常、潤滑組成物の全重量に対して、０．０１重量％から１２．５重量％の範囲の量で、潤滑組成物の全重量に対して、好ましくは０．０５重量％から１０．０重量％、より好ましくは１．０重量％から９．０重量％の範囲の量で、最も好ましくは２．０重量％から５．０重量％の範囲で存在する。
【００４０】
潤滑組成物はグリースの形態であってもよいので、潤滑組成物中に含有される基油は、金属石鹸、有機物または無機物、例えば、リチウム石鹸、リチウム錯体石鹸、ナトリウムテレフタレート、尿素／ウレタン化合物など、１つまたは複数の増粘剤を含んでよく、またはそれらと混合してよい。
【００４１】
本発明の潤滑組成物は、１つまたは複数の基油、および場合によって、例えば本明細書において上記したように、潤滑組成物に通常基油とともに存在する１つまたは複数の添加剤を混合することにより都合よく調製できる。
【００４２】
別の態様において、本発明は、好ましくは軸受または冷凍システムにおける摩擦低減特性を向上させる方法を提供し、該方法は、本発明による潤滑組成物を用いて潤滑することを含む。
【００４３】
また、本発明は、摩擦低減特性を向上させるため、本発明による潤滑組成物の使用も提供する。
【００４４】
当業者は、軸受または冷凍システム以外、摩擦低減特性が役割を果たす用途、例えば、自動変速機液、タービン油、ギヤ油、圧縮機油、金属加工油剤、油圧油、エンジン油等においても潤滑組成物が適切に使用され得ることを容易に理解されよう。
【００４５】
別の態様において、本発明は、冷凍システムにおいて使用する作動剤を提供し、作動剤は
−冷媒；および
−本発明による潤滑組成物
を含む。
【００４６】
作動剤は、冷凍機、（特に車両中の）空気調節装置、ヒートポンプおよび関連装置において使用されることがある。二酸化炭素（ＣＯ２）が好ましい冷媒であるが、フッ素化炭化水素など、他の冷媒も使用することができる。
【００４７】
（「処理組成物」としても知られている）作動剤のさらなる情報に関して、米国特許出願公開第２００５／０１２７３７２０号明細書および欧州特許第０９８０４１６号明細書を参照とし、この教示を参照により本明細書に組み込む。
【００４８】
本発明は、以下実施例を参照して下記に記載されるが、本発明の範囲を限定することを決して意図するものではない。
【実施例】
【００４９】
潤滑組成物
表１は、試験した潤滑組成物の組成物ならびに一部の特性を示し、各成分の量は、完全に配合された配合物の全重量に対する重量％で表す。
【００５０】
表１の配合物において使用されたポリアルキレングリコール基油「ＰＡＧ１」および「ＰＡＧ２」は、市販のＰＡＧ基油を含んでいた。
【００５１】
実施例１および比較例１において使用された「ＰＡＧ１」は、酸化防止剤２．４重量％と組み合わせた、「Ｄｏｗ  Ｓｙｎａｌｏｘ  １００−５０Ｂ」の商品名でＤｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な標準ＰＡＧ  ＩＳＯ６８基油であった。
【００５２】
実施例２および比較例２において使用された「ＰＡＧ２」は、「（Ｃｏｇｎｉｓ）ＲＦＬ４６−Ｘ」の商品名でＣｏｇｎｉｓ、Ｇｅｒｍａｎｙから入手可能な末端封鎖ＰＡＧ  ＩＳＯ４６基油であった。
【００５３】
実施例１および実施例２において使用された有機モリブデン化合物（「Ｍｏ化合物」）は、「Ａｄｄｉｔｉｎ  ＲＣ３５８０」の商品名でＲｈｅｉｎＣｈｅｍｉｅ  Ｒｈｅｉｎａｕ  ＧｍｂＨから入手可能な２−エチルヘキシル−ＭｏＤＴＰであった。
【００５４】
実施例１−２および比較例１−２の組成物は、各成分を単に混合することにより得られた。
【００５５】
【表１】
2009215552.tif 000003
【００５６】
摩擦係数および耐磨耗試験
本発明の摩擦特性および磨耗特性を実証するため、摩擦係数の測定は、標準試験ＡＳＴＭ  Ｄ６４２５に従って、Ｏｐｔｉｍｏｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｐｒｕｆｔｅｃｈｎｉｋ  ＧｍｂＨから入手可能なＳＲＶ（登録商標）試験機上で行った。
【００５７】
以下の試験条件を用いた：
荷重：２００Ｎ
周波数：５０Ｈｚ（５０Ｈｚ／１ｍｍ＝０．１ｍ／Ｓ滑り速度）
振幅：１ｍｍ
温度：６０℃または１００℃
継続時間：９０分
上部試験片：鋼球、１７．５ｍｍ（開始時のヘルツ圧縮：１７００Ｎ／ｍｍ２）
下部試験片：鋼板
慣らし運転：５０Ｎ／３０秒（１３００Ｎ／ｍｍ２）。
【００５８】
６０℃および１００℃で測定した磨耗係数および摩擦係数は、下記表２および表３においてそれぞれ示す。
【００５９】
【表２】
2009215552.tif 000004
ｆｍｉｎ、ｆｍａｘの表示は、測定した最小値および最大値を示し、ｆ１５、ｆ３０およびｆ９０は、１５分、３０分および９０分の摩擦係数を示す。
【００６０】
【表３】
2009215552.tif 000005
【００６１】
考察
表２および表３から分かるように、実施例１−２の摩擦係数は、比較例１および比較例２と比較して、特に１００℃で有意に低減した。
【００６２】
摩擦係数における低減は、実施例２（比較例２と比較して）で最も明白であった。したがって、末端封鎖ＰＡＯ基油が好ましい。
【００６３】
さらに、有機モリブデン化合物の使用は、磨耗性能に有意に影響することはなかった。
【００６４】
したがって、本発明に従って使用された有機モリブデン化合物は、驚くべきことに、ＰＡＧベースの潤滑配合物のエネルギー効率を最適化するために使用することができる。
【外国語明細書】
2009215552.tif 000007
2009215552.tif 000008
2009215552.tif 000009
2009215552.tif 000010
2009215552.tif 000011
2009215552.tif 000012
2009215552.tif 000013
2009215552.tif 000014
2009215552.tif 000015
2009215552.tif 000016
2009215552.tif 000017
2009215552.tif 000018
2009215552.tif 000019
2009215552.tif 000020
2009215552.tif 000021