КОМПОЗИЦИЯ СМАЗОЧНОГО МАСЛА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ Российский патент 2020 года по МПК C10M169/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к композиции смазочного масла, подходящей для использования в автоматической коробке передач.

Уровень техники

Смазочные масла, и, в частности, трансмиссионные жидкости, используемые в автоматических коробках передач, включая гидротрансформаторы крутящего момента, мокрое сцепление, механизмы зубчатых подшипников и гидравлические механизмы, но для обеспечения плавного переключения этих автоматических коробок передач необходимо обеспечить, чтобы различные функции, например, передающее усилие, смазывание шестеренок, теплопередающая среда и сохранение постоянных характеристик трения оставались хорошо сбалансированными.

В таких автоматических коробках передач, необходимо модифицировать вязкость смазочного масла и необходимо модифицировать трение для того, чтобы уменьшить удары при переключении передач, а также уменьшить потери энергии.

Для модификации смазочного масла таким образом, можно модифицировать вязкость всей композиции с использованием минерального масла с относительно низкой вязкостью в качестве базового масла и с использованием полиметакрилата в этом улучшителе индекса вязкости, как описано в японском Патенте 2009-96925, выложенном для всеобщего ознакомления.

Авторы изобретения попытались установить, что возможно изготовить композицию смазочного масла для автоматической коробки передач, в которой индекс вязкости при низкой вязкости является высоким, характеристики вязкости при низких температурах являются превосходными, а сопротивление сдвигу хорошее, а также улетучивание при высоких температурах является низким, таким образом, чтобы её можно было использовать в удовлетворительной степени в любое время в одном и том же состоянии, а также которая насколько возможно улучшает показатели расхода топлива.

Сущность изобретения

В данном изобретении предложена композиция смазочного масла для автоматических коробок передач, содержащая: в качестве низковязкого базового масла от 55 до 85% мас. синтетического масла Фишера-Тропша с кинематической вязкостью, составляющей при 100°C от 2 до 4 мм²/с; в качестве высоковязкого базового масла от 1 до 10% мас. олефинового сополимера с кинематической вязкостью, составляющей при 100°C от 150 до 1000 мм²/с; и полиметакрилат со средневесовой молекулярной массой, составляющей от 10000 до 50000; так что индекс вязкости композиции составляет не менее чем 190, при низкой температуре (-40°C) вязкость по Брукфилду составляет не более чем 6000 мПа⋅с, при 100°C кинематическая вязкость составляет от 6 до 7 мм²/с, и скорость уменьшения кинематической вязкости после KRL-испытания на сопротивление сдвигу (60°C, 20 часов) сохраняется в пределах не более чем 3%.

Подробное описание изобретения

Композиция смазочного масла по данному изобретению имеет высокий индекс вязкости при низкой вязкости, превосходные характеристики вязкости при низких температурах и хорошее сопротивление сдвигу. Также, испарение при высоких температурах является низким и можно получить композицию с необычайно хорошей окислительной стабильностью при сохранении характеристик трения. Даже при высокотемпературном окислении изменения вязкости и индекса вязкости находятся в пределах небольшого диапазона колебаний и различные функции, например, передающее усилие, смазывание шестеренок, теплопередающая среда и сохранение постоянных характеристик трения остаются хорошо сбалансированными. Таким образом, данную композицию можно использовать в течение длительного периода времени всегда в одном и том же состоянии, причём её можно эффективно использовать, чтобы улучшить расход топлива.

Эту смазочную композицию также можно эффективно использовать в широком спектре промышленных смазочных масел, например, в автомобильных трансмиссионных маслах, маслах коробки передач, например, в маслах AT, маслах MT и маслах CVT, в гидравлических маслах и в компрессорных маслах.

Базовые масла GTL («от газа к жидкости»), синтезированные способом Фишера-Тропша по технологии превращения природного газа в жидкое топливо, используют для вышеупомянутых низковязких базовых масел, причём эти базовые масла GTL являются идеальными для использования в качестве базовых масел в данном изобретении, имея, по сравнению с минеральными базовыми маслами, изготовленными из сырой нефти, чрезвычайно низкий уровень содержания серы и уровень содержания ароматических соединений, и имея очень высокое соотношение парафиновых компонентов, что означает, что данные базовые масла имеют превосходную окислительную стабильность и чрезвычайно малые потери при испарении.

Для этих GTL существует широкий диапазон кинематических вязкостей при 100°C, но должны использоваться те, которые имеют от 2 до 4 мм²/с. Также, общее содержание серы, как правило, ниже 1 м.д., причём общее содержание азота тоже ниже 1 м.д. Одним из примеров такого товарного базового масла GTL является Shell XHVI (торговая марка).

Лучше всего, если количество этих базовых масел GTL в общей композиции составляет от 55 до 85% мас. Если они ниже 55% мас., то будут возникать проблемы, связанные с низкой летучестью, характеристиками низкотемпературного потока и сопротивлением сдвигу, и поэтому желаемый эффект может быть не достигнут.

В последние годы с целью улучшения характеристик низкотемпературного потока были случаи использование низковязкостных поли-α-олефинов, при 100°C имеющих кинематические вязкости порядка 2 мм²/с, но существуют проблемы, связанные с распределением на рынке сбыта и высокой ценой, и поэтому вышеупомянутые базовые масла GTL можно использовать также преимущественно с этих позиций.

Олефиновый сополимер используют в качестве вышеупомянутого высоковязкого базового масла. Этим олефиновым сополимером конкретно является этилен-α-олефин или т.п., и те, которые используются, будут иметь кинематическую вязкость, при 100°C составляющую от 150 до 1000 мм²/с.

При условии, что кинематическая вязкость при 100°C составляет не менее чем 150 мм²/с, может проявиться полученный эффект улучшения индекса вязкости композиции смазочного масла, и при этом если вязкость составляет не более чем 1000 мм²/с, то полученное сопротивление сдвигу композиции смазочного масла будет хорошим.

С точки зрения содействия хорошему эффекту улучшения вязкости и сопротивления сдвигу, кинематическая вязкость при 100°C предпочтительно составляет от 300 до 800 мм²/с, причём если она используется в пропорции от 1 до 10% мас. относительно общей композиции, то олефиновый сополимер может придать композиции вязкость, подходящую для высокотемпературного применения. Если это количество находится ниже вышеупомянутого предела, то эффект улучшения индекса вязкости может быть недостаточным, и, с другой стороны, если он превысит вышеупомянутый верхний предел, то вязкость при низких температурах будет увеличиваться и возникнет угроза неполноценного практического применения.

Композиция по данному изобретению содержит полиметакрилат, причём средневесовая молекулярная масса этого полиметакрилата (также упоминаемого ниже как PMA) может быть порядка от 10000 до 50000, но более предпочтительно порядка от 15000 до 30000.

Средневесовая молекулярная масса составляет предпочтительно от 10000 вплоть до 40000, но более предпочтительной является средневесовая молекулярная масса, составляющая от 10000 вплоть до 30000, и даже более предпочтительной является средневесовая молекулярная масса, составляющая от 15000 вплоть до 30000.

Такие полиметакрилаты содержатся в диапазоне от 8% мас. до 12% мас.

Если средневесовая молекулярная масса составляет менее чем 10000, то индекс вязкости будет уменьшаться, а если она составляет более чем 50000, то могут возникнуть проблемы, например, уменьшение сопротивления сдвигу.

Если вышеупомянутое смешанное количество составляет менее чем 8% мас. относительно общего количества композиции, то высокотемпературная вязкость композиции будет уменьшаться и тогда возникнет угроза, что при использовании с бесступенчато регулируемыми передачами механические части будут изнашиваться. Также, если смешанное количество превышает 12% мас., то вязкость композиции смазочного масла будет увеличиваться и тогда могут возникнуть проблемы при её использовании с бесступенчато регулируемыми передачами в виде возросших потерь при трении.

Соответственно, количество вышеупомянутой присадки в смеси должно составлять от 8% до 12%, но предпочтительно от 8,5% до 11,5% и более предпочтительно от 9% до 11%.

Для этой композиции смазочного масла индекс вязкости должен быть не менее чем 190. Если он ниже, чем указанный, то вязкость при низких температурах будет становиться высокой, а сопротивление взбалтыванию увеличится, причём при высоких температурах будет трудно поддерживать масляную плёнку, так что будет возрастать вероятность увеличения износа.

Также, вязкость по Брукфилду при низкой температуре, составляющей -40°C, должна быть не более чем 6000 мПа⋅с. Если она выше таковой, то пусковые качества в холодных регионах будут ухудшаться.

Кинематическая вязкость при 100°C должна быть от 6 до 7 мм²/с. Если вязкость более низкая, чем эта, то поддержание масляных плёнок при высоких температурах будет затрудняться, при этом если вязкость более высокая, чем указанная, то сопротивление взбалтыванию будет увеличиваться, что окажет влияние на экономию топлива.

К тому же, при KRL-испытании на сопротивление сдвигу с измерениями в условиях 60°C и в течение 20 часов, скорость уменьшения кинематической вязкости при 100°C после испытания должна быть не более чем 3%. Если сопротивление сдвигу является недостаточным, то уменьшение вязкости композиции становится большим и это оказывает влияние на удержание масляной плёнки при высоких температурах.

К этой композиции смазочного масла можно добавить сложноэфирное базовое масло. В последние годы, в качестве средств улучшения высоких индексов вязкости, высокотемпературной окислительной стабильности и низкотемпературных характеристик потока наблюдается спрос на базовые масла 2 группы, 3 группы и 4 группы категорий API, с ориентированностью на очищенные базовые масла, и в результате более слабой полярности растворимость высокополярных присадок в качестве трансмиссионных масел стала проблематичной. Вышеупомянутые базовые масла GTL классифицируются как 3 группа, а олефиновые сополимеры – как 4 группа.

Для того, чтобы это смягчить, желательно добавить в композицию сложноэфирное базовое масло, но сложноэфирные базовые масла, в частности, по своей природе ускоряют набухание уплотнений, и поэтому добавление слишком большого количества приведет к набуханию, размягчению и разрыву уплотнений. Необходимо знать, что могут возникнуть серьезные проблемы, если композиция смазочного масла просачивается из коробки передач.

Примеры вышеупомянутых сложноэфирных базовых масел, которые могут быть использованы, должны иметь кинематическую вязкость при 100°C, составляющую от 2 до 10 мм²/с, но предпочтительно не менее чем 2,5 мм²/с. Также, значение её верхнего предела составляет предпочтительно не более чем 8 мм²/с, и более предпочтительно не более чем 6 мм²/с, еще более предпочтительно не более чем 5 мм²/с, и наиболее предпочтительно не более чем 3,5 мм²/с.

Если кинематическая вязкость сложноэфирного базового масла при 100°C превышает 10 мм²/с, то вязкостные/температурные характеристики и низкотемпературные характеристики потока будут ухудшаться, причем если кинематическая вязкость при 100°C ниже 2 мм²/с, то потери при испарении смазочного базового масла могут стать нежелательно существенными.

Вышеупомянутым сложноэфирным базовым маслом может быть любое из моноэфиров, диэфиров и частичных или целых эфиров многоатомных спиртов.

Спирты, образующие сложноэфирные базовые масла, могут быть одноатомными спиртами или любыми из многоатомных спиртов, а кислоты могут быть одноосновными кислотами или многоосновными кислотами.

Указанными одноатомными спиртами могут быть спирты с количеством атомов углерода от 1 до 24, но предпочтительно от 1 до 12 и более предпочтительно от 1 до 8, и они могут быть неразветвленными или разветвленными. Также они могут быть насыщенными или ненасыщенными.

В качестве примеров спиртов с количеством атомов углерода от 1 до 24 можно упомянуть метанол и этанол, неразветвленный или разветвленный пропанол, бутанол, пентанол, гексанол, гептанол, октанол, нонанол, деканол, ундеканол, додеканол, тридеканол, тетрадеканол, пентадеканол, гексадеканол, гептадеканол, октадеканол, нонадеканол, эйкозанол, геникозанол, докозанол, трикозанол, тетракозанол и смеси вышеуказанных.

Многоатомные спирты могут быть спиртами от двухатомных до десятиатомных, но предпочтительно от двухатомных до шестиатомных. Примеры от двухатомных до десятиатомных многоатомных спиртов включают двухатомные спирты, например, этиленгликоль, диэтиленгликоль, полиэтиленгликоль (3~15-меры этиленгликоля), пропиленгликоль, дипропиленгликоль, полипропиленгликоль (3~15-меры пропиленгликоля), 1,3-пропандиол, 1,2-пропандиол, 1,3-бутандиол, 1,4-бутандиол, 2-метил-1,2-пропандиол, 2-метил-1,3-пропандиол, 1,2-пентандиол, 1,3-пентандиол, 1,4-пентандиол, 1,5-пентандиол и неопентилгликоль.

Существуют также многоатомные спирты, например, глицерин, полиглицерин (2~8-меры глицерина), триметилолалканы (триметилолэтан, триметилолпропан, триметилолбутан и т.д.), и 2~8-меры вышеуказанных, пентаэритрит и 2~4-меры вышеуказанных, 1,2,4-бутантриол, 1,3,5-пентантриол, 1,2,6-гексантриол, 1,2,3,4-бутантетрол, сорбит, сорбитан, сорбит-глицериновые конденсаты, адонит, арабит, ксилит и маннит.

Существуют также сахариды, например, ксилоза, арабиноза, рибоза, рамноза, глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза, сорбоза, целлобиоза, мальтоза, изомальтоза, трегалоза и сахароза. Также можно упомянуть смеси вышеупомянутых многоатомных спиртов.

Из вышеупомянутых многоатомных спиртов предпочтительными являются спирты от двухатомных до шестиатомных, например, диэтиленгликоль, полиэтиленгликоль (3~10-меры этиленгликоля), пропиленгликоль, дипропиленгликоль, полипропиленгликоль (3~10-меры пропиленгликоля), 1,3-пропандиол, 2-метил-1,2-пропандиол, 2-метил-1,3-пропандиол, неопентилгликоль, глицерин, диглицерин, триглицерин, триметилолалканы (триметилолэтан, триметилолпропан, триметилолбутан и т.д.) и 2~4-меры вышеуказанных, пентаэритрит, дипентэритрит, 1,2,4-бутантриол, 1,3,5-пентантриол, 1,2,6-гексантриол, 1,2,3,4-бутантетрол, сорбит, сорбитан, сорбит-глицериновые конденсаты, адонит, арабит, ксилит и маннит и смеси вышеуказанных.

Более предпочтительными являются этиленгликоль, пропиленгликоль, неопентилгликоль, глицерин, триметилолэтан, триметилолпропан, пентаэритрит, сорбитан и смеси вышеуказанных.

В качестве примеров еще более предпочтительных представителей класса можно упомянуть неопентилгликоль, триметилолэтан, триметилолпропан, пентаэритрит и смеси вышеуказанных; посредством которых можно достигнуть еще более высокой термической и окислительной стабильности.

Из кислот, образующих сложноэфирные базовые масла, одноосновные кислоты, включающие в себя жирные кислоты с количеством атомов углерода от 2 до 24, причём они могут быть неразветвленными или разветвленными и насыщенными или ненасыщенными.

Например, насыщенные жирные кислоты включают в себя уксусную кислоту и пропионовую кислоту, а также неразветвленную или разветвленную бутановую, пентановую, гексановую, гептановую, октановую, неаноновую, декановую, ундекановую, додекановую, тридекановую, тетрадекановую, пентадекановую, гексадекановую, октадекановую, гидроксиоктадекановую, нонадекановую, эйкозановую, генейкозановую, докозановую, трикозановую и тетракозановую кислоты.

Ненасыщенные жирные кислоты включают в себя акриловую кислоту и неразветвленные или разветвленные бутеновую, пентеновую, гексеновую, гептеновую, октеновую, ноненовую, дециленовую, ундециленовую, додеценовую, тридеценовую, тетрадеценовую, пентадеценовую, гексадеценовую, октадеценовую, гидроксиоктадеценовую, нонадеценовую, эйкозеновую, генэйкозеновую, докозеновую, трикозеновую и тетракозеновую кислоты. Также могут быть упомянуты смеси вышеупомянутых кислот.

Из вышеупомянутых насыщенных жирных кислот и ненасыщенных жирных кислот предпочтительными являются насыщенные жирные кислоты с количеством атомов углерода от 3 до 20, ненасыщенные жирные кислоты с количеством атомов углерода от 3 до 22 и смеси вышеуказанных, но насыщенные жирные кислоты с количеством атомов углерода от 4 до 18, ненасыщенные жирные кислоты с количеством атомов углерода от 4 до 18 и смеси вышеуказанных являются более предпочтительными. Улучшаются смазывающая способность и характеристики управляемости, и, если учитывать также окислительную стабильность, насыщенные жирные кислоты с количеством атомов углерода от 4 до 18 являются наиболее предпочтительными.

В качестве примеров полиосновных кислот можно упомянуть двухосновные кислоты с количеством атомов углерода от 2 до 16 и тримеллитовую кислоту. Двухосновные кислоты с количеством атомов углерода от 2 до 16 могут быть неразветвленными или разветвленными, а также они могут быть насыщенными или ненасыщенными. Они содержат, например, щавелевую кислоту и пропандионовую кислоту, и неразветвленные или разветвленные бутандиовую, глутаровую, гександиовую, пимелиновую, субериновую, азелаиновую, себациновую, ундекандиовую, додекандиовую, тридекандиовую, тетрадекандиовую, пентадекандиовую и гексадекандиовую кислоты. Также могут быть упомянуты смеси вышеуказанных кислот.

Комбинации вышеупомянутых спиртов и вышеупомянутых кислот можно свободно выбирать; особых ограничений нет.

Количество вышеупомянутого сложноэфирного базового масла, добавленного относительно общего количества композиции, составляет от 1 до 20% мас., но предпочтительно от 2 до 10% мас. и наиболее предпочтительно от 3 до 5% мас. Если добавленное количество превышает 20% мас., то будут последствия, например, изменение в набухании или в смягчении уплотнительных материалов.

При необходимости со смазочным маслом для автоматических коробок передач по данному изобретению могут быть смешаны по отдельности или в комбинации из нескольких видов различные присадки, известные в данной области техники, например, противозадирные присадки, дисперсанты, содержащие металл детергенты, модификаторы трения, противоокислители, ингибиторы коррозии, антикоррозийные покрытия, деэмульгаторы, деактиваторы металлов, депрессанты застывания, агенты набухания уплотнения, пеногасители и красители.

Как правило, в этом случае принято использовать коммерчески доступные комплексные присадки для автоматических коробок передач.

Композиция смазочного масла для автоматических коробок передач по данному изобретению описана более подробно ниже посредством Примеров вариантов осуществления изобретения и Сравнительных примеров, но данное изобретение никоим образом ими не ограничено.

Примеры

Для того, чтобы подготовить Примеры вариантов осуществления изобретения и Сравнительные примеры, были приготовлены следующие материалы.

(1) Базовые масла

{A} Низковязкие базовые масла

A-1: базовое масло GTL («от газа к жидкости») (характеристики: при 40°C кинематическая вязкость 9,891 мм²/с, при 100°C кинематическая вязкость 2,705 мм²/с)

A-2: Минеральное масло (характеристики: при 40°C кинематическая вязкость 10,00 мм²/с, при 100°C кинематическая вязкость 2,692 мм²/с) (чтобы получить кинематическую вязкость 2,7 при 100°C, «Ultra S-2» производства компании S-Oil и «Yubase 3» производства компании SK Lubricants смешали в пропорции 42:58).

A-3: PAO (поли-α-олефин) (характеристики: при 40°C кинематическая вязкость 9,915 мм²/с, при 100°C кинематическая вязкость 2,697 мм²/с) (чтобы получить кинематическую вязкость 2,7 при 100°C, «Durasyn 162» производства компании INEOS и «SpectraSyn4 PAO Fluid» производства компании ExxonMobil Chemical смешали в пропорции 45:55).

{B} Высоковязкие базовые масла

B-1: Этилен-α-олефиновый сополимер (характеристики: при 100°C кинематическая вязкость 40 мм²/с) («Lucant HC40» производства компании Mitsui Chemicals)

B-2: Этилен-α-олефиновый сополимер (характеристики: при 100°C кинематическая вязкость 600 мм²/с) («Lucant HC600» производства компании Mitsui Chemicals)

B-3: Этилен-α-олефиновый сополимер (характеристики: при 100°C кинематическая вязкость 2000 мм²/с) («Lucant HC2000» производства компании Mitsui Chemicals)

{C} Сложноэфирные базовые масла

C-1: Сложноэфирное базовое масло (характеристики: при 40°C кинематическая вязкость 10,81 мм²/с, при 100°C кинематическая вязкость 3,051 мм²/с) (сложноэфирное базовое масло с диизонониладипатом в качестве основного компонента)

C-2: Сложноэфирное базовое масло (характеристики: при 40°C кинематическая вязкость 19,83 мм²/с, при 100°C кинематическая вязкость 4,447 мм²/с) (сложноэфирное базовое масло со сложным эфиром, состоящим из смеси каприловой кислоты (C8) и каприновой кислоты (C10) и с триметилолпропаном в качестве основного компонента)

(2) Присадки

{D} Улучшители индекса вязкости

D-1: Полиметакрилат (характеристики: средневесовая молекулярная масса 5200), концентрация полимера 100%

D-2: Раствор полиметакрилата (характеристики: средневесовая молекулярная масса 16000) в минеральном масле. После измерения с использованием GPC соотношение площади пика полимерного компонента к площади пика базового масла составило 69:31. Условия измерения GPC приведены ниже.

Средневесовую молекулярную массу рассчитали с использованием JIS K7252-1 «Plastics – Determination of average molecular mass and molecular mass distribution of polymers using size-exclusion chromatography, Part 1: General principles».

Используемое устройство: Shodex GPC-101

Детектор: дифференциальный рефрактометрический детектор (RI)

Колонки: KF-G (Shodex) x 1, KF-805L (Shodex) x 2

Температура измерения: 40°C

Несущий растворитель: ТГФ

Расход носителя: 0,8 мл/мин (ссыл. 0,3 мл/мин)

Стандартные вещества: Shodex Standard (полистирол)

Mp = 2,0 × 10³

Mp = 5,0 × 10³

Mp = 1,01 × 10⁴

Mp = 2,9 5 × 10⁴

Mp = 9,60 × 10⁴

Mp = 2,05 × 10⁵

Калибровочные кривые: трёхмерные

Концентрация образца: приблиз. 2% мас.

Количество введенного образца: 50 мкл

Фракция, образующая пик около 17 минут для времени удержания, была полимерным компонентом, а фракция, образующая пик около 22 минут, была компонентом базового масла.

D-3: Раствор полиметакрилата в минеральном масле (характеристики: средневесовая молекулярная масса 85000). Аналогично, соотношение площади пика полимерного компонента к площади пика базового масла в GPC составило 36:64.

{E} Комплексные присадки ATF коммерческого назначения

Комплекс рабочих параметров, соответствующий Dexron VI, используемому в автоматических коробках передач в автомобилях (не содержит улучшителя индекса вязкости).

Были приготовлены следующие Примеры вариантов осуществления изобретения и Сравнительные примеры.

Пример варианта осуществления изобретения 1

Композиция смазочного масла Примера варианта осуществления изобретения 1 была получена посредством добавления 4,0% мас. базового масла (B-2), 10,5% мас. присадки (D-2) и 9% мас. присадки (E) к 76,5% мас. вышеупомянутого базового масла (A-1) и при хорошем перемешивании.

Примеры вариантов осуществления изобретения 2 и 3

Композиции смазочного масла Примеров вариантов осуществления изобретения 2 и 3 были получены с использованием композиций, представленных в таблице 1, или же в соответствии с Примером варианта осуществления изобретения 1.

Сравнительные примеры 1-9

Композиции смазочного масла Сравнительных примеров 1-9 были получены с использованием композиций, представленных в таблицах 2 и 3, или же в соответствии с Примером варианта осуществления изобретения 1.

Испытания

Соответствующим образом, для определения характеристик и рабочих параметров вышеупомянутых Примеров вариантов осуществления изобретения и Сравнительных примеров были проведены следующие испытания.

Кинематическая вязкость при 40°C

На основании JIS K2283 измерили кинематическую вязкость при 40°C (мм²/с).

Критерии оценивания:

Не более чем 30,0 мм²/с - Хорошо (O)

Превышающая 30,0 мм²/с - Плохо (X)

Кинематическая вязкость при 100°C

На основании JIS K2283 измерили кинематическую вязкость при 100°C (мм²/с).

Критерии оценивания:

От 6,4 до не более чем 7,0 мм²/с - Хорошо (O)

Ниже 6,4 или выше 7,0 мм²/с - Плохо (X)

Индекс вязкости

Рассчитали на основании JIS K2283.

Критерии оценивания:

190 и выше - Хорошо (O)

Ниже 190 - Плохо (X)

Вязкость по Брукфилду при -30°C

На основании стандарта ASTM D 2983 при -30°C измерили низкотемпературную вязкость (мПа⋅с).

Критерии оценивания:

Не более чем 2000 мПа⋅с - Хорошо (O)

Превышающая 2000 мПа⋅с - Плохо (X)

Вязкость по Брукфилду при -40°C

На основании стандарта ASTM D 2983 при -40°C измерили низкотемпературную вязкость (мПа⋅с).

Критерии оценивания:

Не более чем 5900 мПа⋅с - Хорошо (O)

Превышающая 5900 мПа⋅с - Плохо (X)

Испытание на потери при испарении по методу НОАК

Испытание проводили согласно стандарту ASTM D5800. А именно, была измерена скорость уменьшения массы (% мас.) после термического старения посредством нагревания при 200°C в течение 1 часа.

Критерии оценивания:

Не более чем 10,0% мас. - Хорошо (O)

Превышающая 10,0% мас. - Плохо (X)

Испытание характеристик уплотнения

Нитриловую резину («A727» производства компании NOK Ltd.), используемую для масляных уплотнений, погрузили в композиции смазочного масла Примеров вариантов осуществления изобретения и Сравнительных примеров, и были получены изменение объёма (%), изменение массы (%) и изменение твердости (%) после обработки при 140°C в течение 140 часов.

Критерии оценивания для изменения объёма:

Не более чем 10% - Хорошо (O)

Превышающий 10% - Плохо (X)

Критерии оценивания для изменения массы:

Не более чем 5% - Хорошо (O)

Превышающая 5% - Плохо (X)

Критерии оценивания для изменения твердости:

-10% и выше - Хорошо (O)

Ниже -10% - Плохо (X)

KRL-испытание на сопротивление сдвигу

На основании CEC-L-45-A-99 провели обработку при 60°C в течение 20 часов, и после обработки измерили кинематическую вязкость при 100°C. Для кинематической вязкости при 100°C было получено уменьшение (%) вязкости по сравнению со значением до обработки.

Критерии оценивания:

Уменьшение кинематической вязкости при 100°C

не более чем на 3,0% - Хорошо (O)

Уменьшение кинематической вязкости при 100°C превышающее 3,0% - Плохо (X)

Результаты

В таблицах 1-3 представлены результаты вышеупомянутых испытаний.

Таблица 1

Пример
варианта осуществления изобретения 1 Пример
варианта осуществления изобретения 2 Пример
варианта осуществления изобретения 3 Базовое масло A-1 76,5 71,9 72,2 A-2 A-3 Базовое масло B-1 B-2 4,0 4,0 4,0 B-3 Базовое масло C-1 5,0 C-2 5,0 Присадка D-1 D-2 10,5 10,1 9,8 D-3 Присадка E 9,0 9,0 9,0 Индекс вязкости 196 198 193 Кинематическая вязкость при 40°C (мм²/с) 28,29 28,06 28,38 Кинематическая вязкость при 100°C (мм²/с) 6,513 6,508 6,481 BF-вязкость при -30°C (мПа·с) 1600 1600 1600 BF-вязкость при -40°C (мПа·с) 5300 4800 5000 Потери при испарении по методу НОАК (% мас.) 8,2 8 8 Испытание характеристик уплотнения Изменение объёма (%) 4,6 Изменение массы (%) 2,3 Изменение твердости (%) -7,5 KRL-испытание на сдвиг Уменьшение кинематической вязкости (%) при 100°C 1,8

Таблица 2

Сравн.
пр. 1 Сравн.
пр. 2 Сравн.
пр. 3 Сравн.
пр. 4 Сравн.
пр. 5 Базовое масло A-1 52,8 47,2 A-2 77,5 72,6 30,0 A-3 76,8 Базовое масло B-1 B-2 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 B-3 Базовое масло C-1 5,0 25,0 C-2 Присадка D-1 D-2 9,5 9,4 9,2 9,8 10,2 D-3 Присадка E 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0 Индекс вязкости 192 196 200 194 193 Кинематическая вязкость при 40°C (мм²/с) 28,52 28,14 27,83 28,38 28,63 Кинематическая вязкость при 100°C (мм²/с) 6,482 6,490 6,503 6,483 6,522 BF-вязкость при -30°C (мПа·с) 1800 1700 1500 1900 BF-вязкость при -40°C (мПа·с) x 6600 5700 4500 x 6000 Потери при испарении по методу НОАК (% мас.) x 15,8 x 15,5 7,1 x 11,2 x 16,2 Испытание характеристик уплотнения Изменение объёма (%) x 10,5 Изменение массы (%) x 5,9 Изменение твердости (%) x -13,5 KRL-испытание на сдвиг Уменьшение кинематической вязкости (%) при 100°C

Таблица 3

Сравн.
пр. 6 Сравн.
пр. 7 Сравн.
пр. 8 Сравн.
пр. 9 Базовое масло A-1 70,9 77,6 76,0 82,3 A-2 A-3 Базовое масло B-1 9,6 B-2 4,0 4,0 B-3 2,9 Базовое масло C-1 C-2 Присадка D-1 11,0 D-2 10,5 10,5 D-3 4,7 Присадка E 9,0 9,0 9,0 9,0 Индекс вязкости x 187 199 x 184 221 Кинематическая вязкость при 40°C (мм²/с) 29,35 28,12 29,51 25,97 Кинематическая вязкость при 100°C (мм²/с) 6,532 6,490 6,510 6,491 BF-вязкость при -30°C (мПа·с) BF-вязкость при -40°C (мПа·с) Потери при испарении по методу НОАК (% мас.) Испытание характеристик уплотнения Изменение объёма (%) Изменение массы (%) Изменение твердости (%) KRL-испытание на сдвиг Уменьшение кинематической вязкости (%) при 100°C x 3,1 x 15,2

В Примерах варианта осуществления изобретения 1-3, в каждом случае: для кинематической вязкости при 40°C, кинематической вязкости при 100°C, индекса вязкости, BF-вязкости при -30°C, BF-вязкости при -40°C и потерь при испарении по методу НОАК были получены хорошие результаты. Кроме того, также были получены хорошие результаты при KRL-испытании на сопротивление сдвигу для Примера варианта осуществления изобретения 1. Кроме того, для Примера варианта осуществления изобретения 2 за основу принят Пример варианта осуществления изобретения 1, но добавили 5% мас. сложноэфирного базового масла (C-1), причём в вышеупомянутых испытаниях были получены даже более хорошие результаты, чем для Примера варианта осуществления изобретения 1, и характеристики уплотнения были также оценены как хорошие.

Напротив, в Сравнительном примере 1 заменили базовое масло GTL (A-1) из Примера варианта осуществления изобретения 1 на минеральное масло (A-2) в смеси и при -40°C⋅BF была большей, около 6600 мПа⋅с, при этом потери при испарении по методу НОАК также показали большое значение, около 15,8% мас. Как с вышеупомянутым Примером варианта осуществления изобретения 1, было очевидно, что формы, в которых используется базовое масло GTL, имели более низкую летучесть и были превосходными по отношению к низкотемпературным характеристикам потока.

В Сравнительном примере 2 добавили сложноэфирное базовое масло (C-1) к Сравнительному примеру 1 и таким образом BF при -40°C⋅стало 5700 мПа⋅с, улучшилась низкотемпературная вязкость, но не удалось улучшить потери при испарении по методу НОАК.

В Сравнительном примере 3, содержание базового масла GTL было снижено до 52,8% мас., при этом включили в состав 25% мас. сложноэфирного базового масла. Результаты, полученные для кинематической вязкости при 40°C, кинематической вязкости при 100°C, индекса вязкости, BF-вязкости при -30°C,⋅BF-вязкости при -40°C и потерь при испарении по методу НОАК были так же хороши или лучше, чем для Примера варианта осуществления изобретения 1, но воздействие на масляные уплотнения были значительными и при испытании характеристик уплотнения изменение твердости составило -13,5%, изменение объёма составило 10,5% и изменение массы составило 5,9%, таким образом, стандарт JASO (M315 2004) не был достигнут. Таким образом, если сравнить данный Пример с Примером варианта осуществления изобретения 2, то сложноэфирное базовое масло может улучшить различные характеристики, но когда оно в избытке, то очевидно, что это неблагоприятно для совместимости с масляным уплотнением.

В Сравнительном примере 4, пропорцию базового масла GTL уменьшили и его смешали с минеральным маслом (A-2), но⋅BF-вязкость при -40°C стала выше, около 6000 мПа⋅с, поэтому это неуместно. В Сравнительном примере 5 использовали PAO (A-3) для превосходных характеристик низкотемпературного потока, и было очевидно, что потери при испарении по методу НОАК стали крайне неудовлетворительными, что было нежелательно.

В Сравнительном примере 6, на месте высоковязкого базового масла (B-2) Примера варианта осуществления изобретения 1 использовали высоковязкое базовое масло (B-1), но индекс вязкости упал до 187 и поэтому не удовлетворял условию быть не менее чем 190. В Сравнительном примере 7 использовали высоковязкое базовое масло (B-3) вместо высоковязкого базового масла (B-2) из Примера варианта осуществления изобретения 1. Добавленное количество также уменьшили и индекс вязкости поднялся до 199, но уменьшение сдвига в KRL-испытании на сопротивление сдвигу составило 3,1%, превышающее указанный критерий. Из этих примеров можно увидеть, что в случае кинематической вязкости при 100°C по отношению к молекулярной массе этилен-α-олефинового сополимера высоковязкого базового масла она слишком низкая, как 40 мм²/с, или слишком высокая, как 2000 мм²/с, что нежелательно.

В Сравнительном примере 8 заменили присадку (D-2) (средневесовая молекулярная масса 16000) из Примера варианта осуществления изобретения 1 на присадку (D-1) (средневесовая молекулярная масса 5200), регулируя смешиваемое количество с учетом молекулярной массы, но индекс вязкости значительно упал до 184. Также, в Сравнительном примере 9 использовали присадку (D-3) (средневесовая молекулярная масса 85000), а количество в смеси уменьшили. Чтобы это сбалансировать, количество базового масла GTL в смеси увеличили, но было очевидно, что KRL сопротивление сдвигу значительно упало.

Изобретение касается композиции смазочного масла для автоматических коробок передач, содержащей в качестве низковязкого базового масла от 55 до 85% мас. синтетического масла Фишера-Тропша с кинематической вязкостью, составляющей при 100°C от 2 до 4 мм²/с; в качестве высоковязкого базового масла от 1 до 10% мас. этилен-α-олефинового сополимера с кинематической вязкостью, составляющей при 100°C от 150 до 1000 мм²/с; и от 9% мас. до 11% мас. полиметакрилата со средневесовой молекулярной массой, составляющей от 15000 до 30000; и при этом индекс вязкости композиции составляет не менее чем 190, вязкость по Брукфилду при низкой температуре (-40°C) составляет не более чем 6000 мПа⋅с, кинематическая вязкость при 100°C составляет от 6 до 7 мм²/с, и скорость уменьшения кинематической вязкости после KRL-испытания на сопротивление сдвигу (60°C, 20 часов) сохраняется в пределах не более чем 3%. Технический результат - превосходные характеристики вязкости при низких температурах и хорошее сопротивление сдвигу. 2 з.п. ф-лы, 12 пр., 3 табл.

1. Композиция смазочного масла для автоматических коробок передач, содержащая: в качестве низковязкого базового масла от 55 до 85% мас. синтетического масла Фишера-Тропша с кинематической вязкостью, составляющей при 100°C от 2 до 4 мм²/с; в качестве высоковязкого базового масла от 1 до 10% мас. этилен-α-олефинового сополимера с кинематической вязкостью, составляющей при 100°C от 150 до 1000 мм²/с; и от 9% мас. до 11% мас. полиметакрилата со средневесовой молекулярной массой, составляющей от 15000 до 30000; и при этом индекс вязкости композиции составляет не менее чем 190, вязкость по Брукфилду при низкой температуре (-40°C) составляет не более чем 6000 мПа⋅с, кинематическая вязкость при 100°C составляет от 6 до 7 мм²/с, и скорость уменьшения кинематической вязкости после KRL-испытания на сопротивление сдвигу (60°C, 20 часов) сохраняется в пределах не более чем 3%.

2. Композиция смазочного масла для автоматических коробок передач по п. 1, дополнительно содержащая от 1 до 20% мас. сложноэфирного базового масла с кинематической вязкостью, при 100°C составляющей от 2 до 5 мм²/с.

3. Композиция смазочного масла для автоматических коробок передач по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что при 100°C кинематическая вязкость вышеупомянутого олефинового сополимера составляет от 300 до 800 мм²/с.