JPH0228634B2 - Kogyoyogyaaburasoseibutsu - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は工業用ギヤ油組成物の改良に関し、更
に詳しくは、ギヤの摩擦係数及び摩耗を著しく低
減し得る省エネルギー型の工業用ギヤ油組成物に
関する。 近年、産業界における省エネルギー対策が多方
面で要求されるようになり、工業用機械装置、例
えば製鉄工場における圧延設備、建設機械として
のクレーン並びに船舶用タービンの主機関等にみ
られる高負荷機械装置の省エネルギーも重要な課
題となつている。すなわち、これらの高負荷機械
装置における作動部歯車の摩擦エネルギーの低減
及び歯車の損傷防止に対し有効なギヤ油の提供が
要望されてきている。 従来、上述したような機械装置のための工業用
ギヤ油としては、基油にイオウーリン系の添加剤
（Ｓ―Ｐ系と称せられている）もしくは鉛石けん
―イオウ系の添加剤（Pb―Ｓ系と称せられてい
る）を主体としたものを添加したものが使用され
てきた。 しかしながら、上記Ｓ―Ｐ系もしくはPb―Ｓ
系の添加剤を添加したいずれのギヤ油においても
長期間に亘つて使用していると、ギヤ歯面は、
除々に荒れてきてピツチングのような表面損傷を
引き起すと同時に摩擦エネルギー損失が大きくな
るという欠点がみられる。因みに、従来の工業用
ギヤ油は極圧性及び焼付き防止に主眼が向けられ
たものであつて、耐ピツチング性や耐摩擦性に対
しては余り配慮がはらわれていなかつた。換言す
ると、従来の工業用ギヤ油における焼付け防止作
用はそれに添加された添加剤と歯車の素地金属と
の間の反応により生成する、いわゆる極圧被膜に
より発揮されるものであるが、この極圧被膜は歯
車表面上に均一に形成されないため、歯車表面の
粗れもしくはピツチング発生が避けられず、上述
したごとき摩耗や摩擦損失を起すことになる。 本発明者は、上述したごとき工業用ギヤ油にみ
られる欠点を解消すべく検討した結果本発明をな
すに至つた。 すなわち、本発明は、歯車素地金属の損傷の抑
制もしくは損傷した歯車表面の平滑化、高い耐荷
重能及び摩擦係数の低減をもたらす、省エネルギ
ーに寄与し得る工業用ギヤ油を提供することを目
的とする。 以下本発明を詳しく説明する。 本発明において基油として用いられるのは一般
には鉱油又は鉱油を主成分とするものであつて、
適度な粘度を有するものであればよい。このよう
な鉱油は、原油を通常の石油精製工業で用いられ
る潤滑油精製手段である常圧蒸留、減圧蒸留等に
よつて処理して適度な粘度を有する留出油を得、
この留出油をフルフラール抽出、水素化精製、脱
ロウ処理、さらには必要に応じて白土処理などに
より精製することによつて調製し得る。 上述のようにして得られる鉱油は150ニユート
ラル油、500ニユートラル油、ブライトストツク
油等と称せられるが、本発明ではこれらの鉱油を
適宜混合し、更に必要に応じポリイソブチレン、
ポリブテンのごとき潤滑油によく使用される増粘
剤を添加、混合してその粘度を調製したものを基
油として用いる。一般に、工業用ギヤ油では40℃
での動粘度が60乃至680cSt（センチストークス）
であるので、本発明においてもこの範囲の動粘度
を有する鉱油を基油とする。該鉱油に潤滑油基油
として公知の合成油、例えばポリα―オレフイ
ン、合成エステル等を補助的に混合したものを基
油として用いてもよい。 本発明は上記基油にグラフアイト、有機鉛化合
物、硫化オルフイン、及び金属を含有しないアル
キルリン酸系化合物、アルキルチオリン酸系化合
物及びアルキルジチオリン酸系化合物から成る群
から選択されるものの１種もしくは２種以上を配
合したことを特徴とする。 本発明で用いるグラフアイトは通常潤滑油の固
体潤滑剤として適用されているものであつて、平
均粒径が1μm以下のものである。グラフアイトの
基油100重量部に対する配合量が0.2重量部より少
ないと、ギヤ油の耐耗性の向上及び摩擦面の平滑
化効果が認められなくなるので少くとも基油100
重量部に対し0.2重量部を配合することが必要で
あり、一方５重量部以上になると性能の向上は小
さくなるので不経済である。 本発明で使用する有機鉛化合物は従来ギヤ油に
用いられているものであつて、ステアリン酸鉛、
ナフテン酸鉛、オレイン酸鉛のごとき鉛石けん及
び鉛ジアルキルジチオカルバメートを例示し得
る。これらの有機鉛化合物の配合量は基油100重
量部に対して0.5乃至3.0重量部が適当であつて、
0.5重量部未満では極圧条件下において耐摩耗性
の向上がみられず、また歯車表面の荒れを平滑化
する効果も期待でできない。なお、3.0重量部を
越える量を配合しても上記効果を更に向上し得な
いので経済上得策でない。 また、本発明で用いる硫化オレフインはイソプ
チレンの重合体を硫化処理して得られるイオウ含
有量が40乃至50重量部の多硫化物、硫化されたマ
ツコウ鯨油であつて、従来ギヤ油の極圧剤として
用いられているものであり、平均分子量が約500
乃至約1000のものが基油に対する溶解性の点が好
ましい。この硫化オレフイン並びに硫化マツコウ
鯨油の配合量は基油100重量部に対しイオウ分と
して0.3乃至2.0重量部であつて、この範囲外では
耐摩耗性の向上は期待できない。2.0重量部以上
ではもはや性能は向上しない。因みに、イオウ系
添加剤としてジスルフイド型有機イオウ化合物を
用いても硫化オレフインのごとき耐摩耗性の向上
はみられない。 次に、本発明で用いられる金属を含有しないア
ルキルリン酸系化合物、アルキルチオリン酸系化
合物及びアルキルジチオリン酸系化合物について
説明する。 アルキルリン酸系化合物は下記式（）、（）、
（） （式（）、（）、（）中のR₁はC₈〜C₁₂のア
ルキル基を表す） で表わされるアルキルリン酸エステルもしくは式
（）、（）で表わされる化合物のアルキルアミ
ン塩（部分又は完全中和塩）であり例えば下記式
（）で表わされる化合物が該当する。 （式（）中のR₂はC₈〜C₁₂のアルキル基を表
す）。 アルキルチオリン酸系化合物は下記式（）
（）（）（）（）で表わされるアルキルチオ
リン酸エステル、同酸性エステルのリン酸エステ
ル化合物もしくは、これらのアルキルアミン塩
（部分又は完全中和塩）が該当する。 （式（），（），（），（）中R₁はC₈〜C₁₂
のアルキル基、R₃はC₃の二価アルキル基、R₄は
C₈〜C₁₈のアルキル基をそれぞれ表す）。 アルキルジチオリン酸系化合物は下記式（）
〜（）で表わされるアルキルジチオリン酸エ
ステル、同エステルの酸性リン酸エステル化合
物、もしくはこれらのアルキルアミン塩（部分又
は完全中和塩）が該当する。 （式（）〜（）中R₁はC₈〜C₁₂のアルキ
ル基、R₃はC₃の二価アルキル基、R₄はC₈〜C₁₈の
アルキル基をそれぞれ表す）。 上記式（）〜（）で表わされる化合物は
１種もしくは２種以上組合せて用いられその配合
量は基油100重量部に対して、リン分として0.02
乃至0.10重量部が適当である。リン分の添加量の
上限は共存する硫化オレフインの硫黄分との関係
で定まり硫黄分のほぼ十分の一当量とするのが耐
荷重性能を最大に発揮する。多量に添加しすぎる
と、むしろ焼きつきが起りやすくなる。また、リ
ン分の下限量は耐摩耗性の面で定まり、0.02重量
部未満では、十分な耐摩耗性が維持できない。し
たがつて、リン分の添加量を0.02乃至0.10重量部
とした根拠は硫黄分が0.3〜2.0重量部とする点に
関係している。これは硫黄化合物とリン化合物と
の潤滑金属表面への競争的吸着及び極部的な高温
下での化学反応に関係していると考えられる。な
お、これらのリン含有化合物は従来ギヤ油の極圧
剤として公用のものであり、例えば
Anglamol99、Anglamol99LS、Anglamol6004
（いずれもルーブリゾール社の商品）、
Ortholeum535（デユポン社の商品）として市販さ
れている。これらの中には硫化オレフインを含有
しているものがある。 上述したごとく、本発明において基油に対して
配合される各物質のうちグラフアイトを除いては
ギヤ油の添加剤として知られたものではあるが、
本発明ではこれらの公知の３種の添加剤とグラフ
アイトを組合わせて基油に配合することにより、
さきに言及したごとく従来のＳ―Ｐ系並びにPb
―Ｓ系のギヤ油にみられる欠点が排除され、ギヤ
の摩擦係数及び摩耗を著しく低減し、かつ摩擦面
を平滑化し得る省エネルギー型の工業用ギヤ油組
成物を提供し得るようになる。 因みに、グラフアイトを二硫化モリブデンに置
換したり、あるいは、本発明の組成物から、有機
鉛化合物を取り除いたりすると、上記の目的を達
成できない。 以下に実施例を例示して本発明の組成及びその
効果を具体的に説明する。 実施例 １ 基油の調製： 下記表１に示す性状の500ニユートラル油とブ
ライトストツク油を６：94の重量比に混合したも
のを基油として用いた。

【表】

【表】 上記基油100重量部に対しグラフアイト0.5重量
部、ナフテン酸鉛1.5重量部、硫化オレフインを
イオウ量として0.8重量部、ジヘキシルチオリン
酸基の１〜２個で置換したリン酸エステルの炭素
数18のアルキルアミン塩およびジヘキシルプロピ
ルジチオリン酸基の１〜２個で置換したリン酸エ
ステルの上記アルキルアミン塩の混合物をりん量
として0.05重量部を添加、混合してギヤ油１を得
た。 なお、グラフアイトはその98％が粒径0.3μm以
下であつて、下記形態の市販添加剤（日本アチソ
ンK.K.商品名SLA1255）を用いた。該添加剤は
キヤリヤー油としての150ニユートラル油にグラ
フアイトを10重量％を分散含有させたものであつ
て、 比 重 0.93 粘 度 27cst／98.9℃ 色 調 黒色 引火点 220℃ の性質を有する。基油100重量部に対しグラフア
イトを含有する該添加剤を1/20重量部添加した。 因みに、グラフアイトの粒径が1μm以上になる
と保存中に沈降するので実用上好ましくない。 得られたギヤ油１の性状は表２のとおりであ
る。

【表】 のである。
実施例 ２ 実施例１においてナフテン酸鉛に代えて鉛ジア
ミルジチオカルバメートを1.0重量部、硫化オレ
フインをイオウ量として0.6重量部、実施例１で
用いたリン化合物をりん量として0.05重量部およ
びリン酸のジ及びモノアルキルエステル（アルキ
ル基は炭素数８〜12の混合物）の長鎖（炭素数８
〜12）アルキルアミン塩をリン量として0.01重量
部を基油に添加、混合する以外は実施例１と同様
にしてギヤ油２を得た。 得られたギヤ油２の性状は表２のとおりであ
る。 実施例 ３ 実施例１で用いた基油100重量部に対してグラ
フアイト0.4重量部（SLA1255を1/25重量部）、ナ
フテン酸鉛1.0重量部、硫化オレフイン0.8重量部
およびリン酸のジ及びモノアルキルエステル（ア
ルキル基は炭素数８〜12の混合物）の長鎖（炭素
数８〜12）アルキルアミン塩をリン量として0.01
重量部、前記一般式（）で表わされるリン酸エ
ステルのアルキルアミン塩（R₁＝C₈〜C₁₂のアル
キルの混合物、R₃＝イソプロピル基、R₄＝C₁₈の
アルキル基）を主成分とするリン化合物をリン量
として0.05重量部添加、混合してギヤ油３を得
た。 得られたギヤ油３の性状は表２のとおりであ
る。 比較例 １ 実施例１で用いた基油100重量部に対してナフ
テン酸鉛1.5重量部、硫化オレフインをイオウ量
として1.0重量部及び実施例１で用いたりん化合
物をりん量として0.05重量部を添加、混合してギ
ヤ油４を得た。 比較例 ２ 実施例１で用いた基油100重量部に対して鉛ジ
アミルジチオカルバメート1.5重量部、硫化オレ
フインをイオウ量として0.8重量部、実施例１で
用いたりん化合物をりん量として0.05重量部、及
び二硫化モリブデン0.5重量部を添加、混合して
ギヤ油５を得た。 なお、ここで用いた二硫化モリブデンは日本ア
チソンK.KによりSLA1246の商品名で市販され
ているものであつて、キヤリヤー油としての150
ニユートラル油に二硫化モリブデン（その粒径の
98％が0.3μm以下のもの）を15重量％含有させた
もので下記性状を示す。 比 量 1.00 粘 度 23cst／98.9℃ 色 調 緑灰色 引火点 220℃ 比較例 ３ 実施例１で用いた基油100重量部に対し、グラ
フアイト0.5重量部（SLA1255を1/20重量部）、硫
化オレフインをイオウ量として0.8重量部及び実
施例３で用いたリン化合物のアミン塩をりん量と
して0.05重量部を添加、混合してギヤ油６を得
た。 比較例 ４ 実施例１で用いた基油100重量部に対し、硫化
オレフインをイオウ量として0.8重量部、実施例
１で用いたりん化合物をりん量として0.05重量
部、亜鉛ジアルキルジチオフオスフエート1.5重
量部を添加、混合してギヤ油７を得た。 次に上記各実施例１〜３例びに比較例１〜４の
各ギヤ油及び表２に示す市販のＳ―Ｐ系ギヤ油
（リン含有量0.03wt％、イオウ含有量1.64wt％）
についてチムケン型摩擦試験機を用いて下記条件
下で摩耗試験を行い、摩耗痕巾、摩擦係数及びテ
ストブロツクの摩擦面の表面粗さを測定した。な
お表面粗さの測定には、小坂研究所製SE―３型
表面粗さ計を用い、粗さ計の検出端子（触針）を
テストブロツク上の摩耗痕上を、テストリングす
べり方向に対し直角方向に走査させて粗さを電気
出力に変換し、記録紙上に拡大表示した。 試験条件： テストリング SUJ2〔Hv（10Kg）＝900〕 （米国チムケン社製） テストブロツク SCM4〔Hv（10Kg）＝355〕 〔日本テストパネル(株)製） 回転速度 520rpm 運転時間 10分 給油温度 40℃ （注） Hv：ビツカース硬度を示す。 試験による測定結果は下記表３並びに第１図に
示すとおりである。 因みに本試験に用いたチムケン型摩擦試験機は
神鋼造機K.K.製であつてASTMD2782又は
JISK2519―80に規定されているチムケン極圧試
験機と機構上全く同じものであるが、チムケン極
圧試験機が回転速度800rpmでのみしか運転でき
ないのに対して本試験機は500乃至4500rpmの無
段変速が可能である点が特長である。

【表】 上記表３にみられるごとく、本発明によるギヤ
油は比較例及び市販のギヤ油に比し耐焼付き性と
耐摩耗性に優れ、摩擦力も小さい。 本発明におけるグラフアイトの配合効果は実施
例１〜３と比較例１の比較で明らかであり、摩擦
係数のいずれにおいても本発明によるギヤ油は顕
著な効果を示しており、一方固体潤滑剤としてグ
ラフアイトに代えて公知の二硫化モリブデンを置
き換えた場合（比較例２）には、むしろ悪い作用
を示している。また、本発明における有機鉛化合
物の配合の必要性も実施例１〜３と比較例３，４
の対比から明らかである。 添附図面の第１図ａ乃至ｈは、各種ギヤ油につ
いてレバー荷重30ポンドにおける上記試験後のテ
ストピース（ブロツク）の摩擦表面状態を測定し
た結果を示したものである。図中ａ乃至ｃは実施
例１〜３のギヤ油について、ｄ〜ｇは比較例１〜
４のギヤ油について、ｈは市販Ｓ―Ｐ系ギヤ油に
ついてそれぞれ示したものである。 同図にみられるように、本発明によるギヤ油を
用いた場合、比較例並びに市販のギヤ油に比しテ
ストピースの表面が平滑であることが理解し得
る。次に、本発明によるギヤ油の省エネルギー効
果を確認するために、実施例１並びに比較例３及
び市販のＳ―Ｐ系の各ギヤ油を用いてウオームギ
ヤの効率を調べた。使用したウオームギヤ装置の
諸元は下記のとおりである。

【表】 ウオームギヤの効率は下記式により算出した。 効率＝出力トルク×出力回路速度／入力トルク×入力
回転速度×100 ＝出力トルク／入力トルク×ギヤ比×100（％） 上記試験の結果は第２図に示すとおりである。 なお、第２図は入力トルク1.00Kg・ｍ、回転速
度1800rpm及びギヤ比１／30で試験した結果を示
したものである。 第２図にみられるごとく、本発明によるギヤ油
は比較例３及び市販品に比し高い効率を発揮する
潤滑油であることが理解し得る。また、前記実施
例２で示したギヤ油２及び表２に示した市販のＳ
―Ｐ系ギヤ油をそれぞれ大型クレーンの減速機に
張り込み、20日間以上運転してギヤ表面を慣らし
た後、該クレーンの消費電力量を測定した。測定
の結果は表４に示すとおりである。なお、上記運
転に用いた大型クレーン及び減速機（３段減速
機）の仕様は表５に示すとおりである。

【表】

【表】 表４にみられるように、ギヤ油２を充填した場
合、従来のＳ―Ｐ系ギヤ油に比べ消費電力量が
12KW（約5.8％）節減できることが認められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるギヤ油を用いてチムケン
型摩擦試験機による摩擦試験を行つたあとのテス
トブロツク摩耗痕表面の粗さの測定結果を比較例
による場合と共に示したものであり、図中ａ乃至
ｃはそれぞれ実施例１乃至３のギヤ油、ｄ乃至ｇ
は比較例１〜４のギヤ油、及びｈは市販Ｓ―Ｐ系
ギヤ油についてそれぞれ示している。第２図は本
発明によるギヤ油のウオームギヤにおける効率を
油温との関係で示したものであり、同時に比較例
及び市販品についての効率も示している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基油100重量部に対し、グラフアイト0.2重量
   部以上、有機鉛化合物0.5乃至3.0重量部、硫化オ
   レフインを硫黄分として0.3乃至2.0重量部、及び
   アルキルリン酸系化合物、アルキルチオリン酸系
   化合物及びアルキルジチオリン酸系化合物から成
   る群から選択されるものの１種又は２種以上をり
   ん分として0.02乃至0.1重量部を配合したことを
   特徴とする優れた耐ピツチング性及び耐摩耗性を
   有する工業用ギヤ油組成物。