JP2002003880A - 潤滑油組成物 - Google Patents
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Abstract
ックペイントに対処した中速圧縮点火(ディーゼル)船
舶エンジン用トランクピストン船舶エンジン潤滑油組成
物を提供すること。 【解決手段】 分散剤を含まず、25以上の全塩基価(TB
N)を有し、(A)多割合の潤滑粘度の油、(B)唯一の
過塩基性金属洗浄剤として、1以上の芳香族カルボキシ
レートからなる少量の油溶性過塩基性金属洗浄剤添加
剤、及び(C)少量の耐摩耗添加剤を含む中速圧縮点火
(ディーゼル)船舶エンジン用トランクピストン船舶エ
ンジン潤滑油組成物。
Description
圧縮点火(ディーゼル)船舶エンジン用トランクピスト
ン船舶エンジン潤滑油組成物及びそのようなトランクピ
ストンエンジンの潤滑に関する。用語“船舶”はエンジ
ンを水上輸送の船で使用されるものに制限せず、当業界
で理解されているように、補助動力発生利用及び動力発
生のための上記種類の主推進静止基地発進エンジン用の
物も含む。
の課題は、その製造業者が、低含量硫黄及び低含量アス
ファルテンの品質の良い高蒸留燃料から“Bunker W又は
一般により高含量硫黄及び高含量アスファルテンの残留
燃料油”等の品質の悪い中間又は重質燃料までの範囲の
種々のディーゼル燃料を使用するエンジンを共通に設計
することである。そのようなエンジンで使用される潤滑
油は、しばしば燃料からのアスファルテン成分で汚染さ
れ、サービスにおいて清潔さの問題を導き、 しばしば
“ブラックペイント(black paint)”と称される。ト
ランクピストンエンジン用潤滑油組成物(又は潤滑油)
が知られ、トランクピストンエンジンオイル、即ちTPE
O'sと称される。それらは、その性能を改良するための
添加剤として、無灰分散剤及び過塩基性(overbased)
洗浄剤を含むことが知られている。EP-A-0-662 508は、
300よりも大きいTBNを有し、少なくとも1つのヒドロカ
ルビル置換サリチレート及びヒドロカルビル置換スルホ
ネートを有するヒドロカルビル置換フェナート濃厚物を
含む組成物の記載する使用により上記課題に対処してい
る。しかし、EPは中速ディーゼルエンジン用潤滑油が典
型的には分散剤を含み、エンジンの種々の部分において
付着物の形成を最小にすることを述べているので、該組
成物は明らかに分散剤を含んでいる。
62 508は課題に対処するために幾つかの添加剤を要求
し、このためコストに敏感な環境においてコストが増加
する。驚いたことに、過塩基性金属洗浄剤がサリチレー
ト等の芳香族カルボキシレート型のみである、分散剤の
ないTPEOが幾つかの点で優れた性能を提供すること、す
なわち、従来技術により要求されるようなある種の補助
添加剤、例えば過塩基性フェナート又は過塩基性スルホ
ネート等のあらゆるその他の過塩基性金属洗浄剤を必要
としないことを見出した。
局面は、中速圧縮点火(ディーゼル)船舶エンジン用ト
ランクピストン船舶エンジン潤滑油組成物であり、該組
成物は分散剤を含まず、25以上の全塩基価(TBN)を有
し、(A)多割合の潤滑粘度の油、それに加えて(B)唯
一の過塩基性金属洗浄剤として、1以上の芳香族カルボ
キシレートからなる少量の油溶性過塩基性金属洗浄剤添
加剤、及び(C)少量の耐摩耗添加剤を含む。
ィーゼル)船舶エンジン用トランクピストン船舶エンジ
ン潤滑油組成物であり、該組成物は分散剤を含まず、25
以上の全塩基価(TBN)を有し、(A)多割合の潤滑粘度
の油、それに加えて(B)唯一の過塩基性金属洗浄剤と
して、1以上のヒドロカルビル置換サリチレートからな
る少量の油溶性過塩基性金属洗浄剤添加剤、及び(C)
ジヒドロカルビルジチオホスフェート金属塩を含む少量
の耐摩耗添加剤を含む。本発明の第三の局面は、中速圧
縮点火船舶エンジンに使用した場合に、(a)組成物の
アスファルテン成分を懸濁するため又は(b)ピストン
付着物を抑制するため又は(a)及び(b)の両方のため
に、分散剤のない25以上のTBNを有するトランクピスト
ン船舶エンジン潤滑油組成物中の本発明の第一又は第二
の局面で定義される添加剤(B)及び(C)の使用であ
る。
の第一又は第二の局面のトランクピストン船舶エンジン
潤滑油組成物を供給する工程を含む中速圧縮点火船舶エ
ンジンを潤滑する方法である。“多割合”は組成物の50
質量%を超えることを意味する。“少量”は、1種以上
の添加剤の活性成分として計算して、上記添加剤及び組
成物中に存在するすべての添加剤の全質量%の両方に関
して、組成物の50質量%未満を意味する。“含む”又は
同義語は記載された特徴、工程、整数又は成分の存在を
特定するためと解されるが、一以上のその他の特徴、工
程、整数、成分又はそれらの群の存在又は追加を排除し
ない。“TBN”(全塩基価)はASTM D2869により測定さ
れた通りであり、粘度指数はASTM D2270によって定義さ
れた通りである。本発明の特徴を以下でより詳しく説明
する。
から1000rpmのエンジンスピード及び50から3000(37285
から2237100ワット)、好ましくは100から2000(74570
から1491400ワット)のシリンダー当たりブレーキ馬力
(BHP)を有する4-ストロークトランクピストンエンジ
ンで使用するために好適であってもよい。潤滑油組成物 好ましくは、潤滑油組成物のTBNは25から100、例えば25
又は30から60、好ましくは40から55の範囲である。好ま
しくは潤滑油組成物の粘度指数は90以上、より好ましく
は95以上であり、また140以下、例えば120、好ましくは
110である。好ましい粘度指数の範囲は95から115であ
る。例えば、潤滑油組成物は100℃で少なくとも9 mm2s
-1、好ましくは少なくとも13 mm2s-1、より好ましくは1
4から24 mm2s-1の範囲、例えば14から22mm2s-1の範囲の
動粘度を有してもよい(ASTM D445により測定)。
ストンエンジンの潤滑用に好適などのような油であって
もよい。潤滑油は、好適には動物油、植物油又は鉱油で
あってもよい。好適な潤滑油は石油から得られる潤滑
油、例えばナフテン系ベースオイル、パラフィン系ベー
スオイル又は混合ベースオイルである。代わりに、潤滑
油は合成潤滑油であってもよい。好適な合成潤滑油とし
ては、合成エステル潤滑油(該油としては、ジオクチル
アジペート、ジオクチルセバケート及びトリデシルアジ
ペート等のジエステルが挙げられる)又はポリマー炭化
水素潤滑油(例えば液体ポリイソブテン及びポリ-αオ
レフィン)が挙げられる。一般に鉱油が使用される。潤
滑油は、一般に組成物の60質量%よりも多く、典型的に
は70質量%よりも多く含んでもよく、また典型的には10
0℃で2から40mm2s-1、例えば3から15mm2s-1の動粘度及
び80から100、例えば90から95の粘度指数を有してもよ
い。
その精製方法は、水素存在下で高温及び適度な圧力で中
間及び重質留出留分をさらに分解する。水素化分解油
は、典型的には100℃で2から40mm2s-1、例えば3から15
mm2s-1の動粘度、また典型的には100から110の範囲、例
えば105から108の範囲の粘度指数を有する。本発明の潤
滑油組成物は、実質的に分散剤を含まない意味で分散剤
を含まない。しかし、本発明のすべての局面で潤滑油組
成物は少量の潤滑剤を含んでもよいが、但し該組成物は
該成分の分散効果を実質的に示さないものとする。分散
剤は潤滑油組成物のための添加剤であって、その主機能
は懸濁液中に固体及び液体不純物を保持するためであ
り、その結果潤滑油組成物を不動体化し、エンジン付着
物を減少させ、同時にスラッジ付着物を減少させる。こ
うして、例えば分散剤は潤滑油の使用の際に酸化から生
じる油不溶性物質を懸濁液中に保持し、スラッジ凝集及
びエンジンの金属部分の沈殿又は付着を防ぐ。分散剤の
注目すべきクラスは“無灰”であり、それは燃焼しても
実質的に灰を生じない非金属有機材料を意味し、金属含
有、従って灰形成材料と対照的である。無灰分散剤は極
性ヘッドを持つ長鎖炭化水素を含み、極性は、例えば酸
素原子、燐原子又は窒素原子を含むことから発生する。
炭化水素は油溶性を与える親油性基であり、例えば40か
ら500個の炭素原子を有する。このように、無灰分散剤
は分散すべき粒子と会合できる官能基を有する油溶性ポ
リマー炭化水素骨格を含んでもよい。
ス及びラッカー付着物の形成を減少させる添加剤であ
り、酸中和性能を有し、懸濁液中に微粉固体を維持する
ことができる。洗浄剤は金属“石鹸”をベースとするも
のであって、酸性有機化合物の金属塩であり、しばしば
界面活性剤と称され、本発明の場合には、サリチル酸等
の芳香族カルボン酸のみである。芳香族カルボン酸の芳
香族環は窒素等のヘテロ原子を含むことができる。好ま
しくは、該環は炭素原子のみを含む。該環は4個以上の
炭素原子、好ましくは6個以上の炭素原子を含んでもよ
く、例えばベンゼンが好ましい。芳香族カルボン酸界面
活性剤は1以上の芳香族環、例えば1以上のベンゼン環、
縮合又はアルキレン架橋により連結したものを有しても
よい。カルボン酸基は芳香族環の、例えばベンゼン環の
炭素原子に直接結合したものが好ましい。又、芳香族は
第二官能基、例えば水酸基又はスルホネート基を含むも
のがより好ましく、芳香族の炭素原子に直接又は間接的
に結合してもよい。
ドを含み、極性ヘッドはサリチル酸等の芳香族カルボン
酸の金属塩を含む。多量の金属塩基は、酸化物又は水酸
化物等の過剰の金属化合物と二酸化炭素等の酸性ガスと
を反応させて、界面活性剤の金属塩等の中性洗剤及び金
属塩基(例えばカーボネート)ミセルを含む過塩基性洗
浄剤を与えることにより含まれ。本発明の過塩基性洗浄
剤は60から600の範囲、好ましくは100から450の範囲、
より好ましくは160から400の範囲のTBNを有してもよ
い。金属はアルカリ金属又はアルカリ土類金属、例えば
ナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウム及びマグ
ネシウムであってもよい。カルシウムが好ましい。過塩
基性金属洗浄剤の界面活性剤システム用界面活性剤は、
例えば芳香族環上の置換基として、少なくとも1つのヒ
ドロカルビル基を含んでもよい。好ましくは、本発明で
有効な芳香族カルボン酸は芳香族環の炭素原子に直接結
合したヒドロカルビル基を有する。ここで用いた用語
“ヒドロカルビル”は、関係する基が主として水素原子
及び炭素原子を含み、炭素原子を介してその分子の残部
と結合しているが、該基の実質的な炭化水素特性を損な
わない程度の比率でその他の原子又は基の存在を排除し
ないことを意味する。好適には、本発明で使用される界
面活性剤のヒドロカルビル基は脂肪族基であり、好まし
くはアルキル基又はアルキレン基、特にアルキル基であ
り、直鎖状又は枝分かれしてもよい。界面活性剤の全炭
素原子数は、所望する油溶性を与えるために少なくとも
充分であるべきである。ヒドロカルビル基は5から100
個、好ましくは9から30個、特に14から20個の炭素原子
を含んでもよい。
ト、好ましくはサリチレートは硫化されなくてもよく、
又硫化されてもよく、化学修飾されてもよく、及び/又
は追加の置換基を含んでもよい。例えばヒドロカルビル
置換サリチル酸を硫化する方法は当業者によく知られて
いる。サリチル酸は、典型的にはフェノキシドのカルボ
キシル化、コルベ−シュミット(Kolbe-Schmitt)法に
より調製され、その場合は一般にカルボキシル化されな
かったフェノールとの混合物として(通常、希釈液中
で)得られるであろう。本発明のサリチレートを誘導し
てもよい油溶性サリチル酸の好ましい置換基は、アルキ
ル置換基である。アルキル置換サリチル酸において、好
適なアルキル基は5から100個、好ましくは9から30個、
特に14から20個の炭素原子を含む。1より多いアルキル
基が存在する場合、すべてのアルキル基の平均炭素原子
数は、充分な油溶性を保証するために9個以上であるの
が好ましい。芳香族カルボキシレート、例えばサリチレ
ートは、潤滑油組成物の質量を基準にして、0.5から30
質量%の範囲、好ましくは2.5から15又は20質量%の範
囲の割合で使用してもよい。好ましい過塩基性金属洗浄
剤はカルシウムサリチレートである。
又は燐又はその両方を含む化合物、例えば必要とする表
面上にポリスルフィドを堆積できる化合物をベースにし
ている。注目すべきは、ジヒドロカルビルジチオホスフ
ェート金属塩であり、本発明の好ましい耐摩耗添加剤を
構成する。ジヒドロカルビルジチオホスフェート金属塩
の金属はアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウ
ム、鉛、錫、モリブデン、マンガン、ニッケル又は銅で
あってもよい。亜鉛塩は耐摩耗添加剤として好ましい。
耐摩耗剤、例えば金属ジヒドロカルビルジチオホスフェ
ート塩は、潤滑油組成物の全質量を基準として、0.1か
ら1.5質量%の範囲、好ましくは0.5から1.3質量%の範
囲で存在するのが好ましい。
塩は、初めにジヒドロカルビルジチオ燐酸(DDPA)を製
造することによる公知の方法で、通常1つ以上のアルコ
ール又はフェノールとP2S5と反応させて、次いで製造し
たDDPAを亜鉛化合物で中和することにより調製してもよ
い。例えばジチオ燐酸は一級及び二級アルコールの混合
物を反応させることにより製造してもよい。代わりに、
複数のジチオ燐酸を、特徴において完全に二級であるヒ
ドロカルビル基と特徴において完全に一級であるヒドロ
カルビル基の両方を含む方法で調製してもよい。亜鉛塩
を製造するために、どのような塩基性又は中性亜鉛化合
物を使用してもよいが、酸化物、水酸化物及びカーボネ
ートが最も一般に使用される。市販の添加剤は、中和反
応で過剰の塩基性亜鉛化合物を使用するために、しばし
ば過剰の亜鉛を含んでいる。
フェートはジヒドロカルビルジチオ燐酸の油溶性塩であ
り、下記の一般式により表してもよい。 [(RO)(R1O)P(S)]2Zn 式中、R及びR1は、1から18個、好ましくは2から12個の
炭素原子を含む同一又は異なるヒドロカルビル基であっ
て、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アリール
アルキル基、アルカリール基及び脂環式基等の基を含ん
でもよい。R及びR 1として特に好ましい基は、炭素原子
数2から8個のアルキル基である。このように、基は、例
えばエチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、i-ブ
チル、sec-ブチル、アミル、n-ヘキシル、i-ヘキシル、
n-オクチル、デシル、ドデシル、オクタデシル、2-エチ
ルヘキシル、フェニル、ブチルフェニル、シクロヘキシ
ル、メチルシクロペンチル、プロペニル、ブテニル等で
あってもよい。油溶性を得るために、ジチオ燐酸の全炭
素原子数(即ちR及びR1)は、一般に5以上である。従っ
て、亜鉛ジヒドロカルビルジチオホスフェートは、亜鉛
ジアルキルジチオホスフェートを含んでもよい。無灰、
即ち金属非含有耐摩耗剤としては、1,2,3-トリゾール、
ベンゾトリアゾール、チアジアゾール、硫化脂肪酸エス
テル及びジチオカルバメート誘導体が挙げられる。必要
な場合には、その他の添加剤、例えば流動点降下剤、消
泡剤及び/又は解乳化剤等を加えてもよい。
含む濃厚物を調製することは、必須ではないが好まし
く、それにより添加剤(B)及び(C)をベースオイルに
同時に添加して潤滑油組成物を形成することができる。
添加剤パッケージの潤滑油への溶解は溶媒により、又緩
やかな加熱と共に混合することにより容易に行うことが
できるが、これは必須ではない。添加剤パッケージをベ
ース潤滑油の予定した量と組み合わせる場合、添加剤パ
ッケージは、典型的には所望する濃度を与えるために及
び/又は最終処方物において意図した機能を果たすため
に適した量で添加剤を含めることにより形成される。こ
のように、本発明において添加剤(B)及び(C)は、そ
の他の所望する添加剤と一緒に、少量のベースオイル又
はその他の混和性溶媒と混合して、添加剤パッケージを
基準として、例えば2.5から90質量%、好ましくは5から
75質量%、最も好ましくは8から60質量%の添加剤を適
切な割合の量で(残りはベースオイルである)、活性成
分を含む添加剤パッケージを形成してもよい。
%の添加剤パッケージを含んでもよく、残りはベースオ
イルである。ここで使用した用語‘活性成分’(a.i.)
は希釈剤でない添加剤物質を指す。ここで使用した用語
‘油溶性’又は‘油分散性’は、化合物又は添加剤があ
らゆる比率で油に可溶性、溶解性、混和性又は懸濁可能
であることを必ずしも示していない。しかし、これら
は、それらが、例えば油を使用する環境において、それ
らの意図した効果を発揮するのに充分なほど可溶性又は
油において安定な分散性であることを意味する。さら
に、その他の添加剤の補助的な混入は、所望する場合に
は、個々の添加剤のより高いレベルの混入が可能であ
る。本発明の潤滑油組成物は、混合の前後で化学的に同
様に残しても、残さなくてもよい特定の個々の(即ち、
分離した)成分を含む。
るが、これらに限定されない。成分 実施例において使用した成分は以下の通りである。過塩基性金属洗浄剤 B1 希釈後、168のTBNを有する過塩基性カルシウムサリ
チレート。 B2 希釈後、280のTBNを有する過塩基性カルシウムサリ
チレート。耐摩耗剤 C1 一級C8アルコールから製造した亜鉛ジアルキルジチ
オホスフェート(ZDDP)。その他の成分 T 消泡剤。潤滑油組成物及び試験 トランクピストン船舶ディーゼル潤滑油として潤滑油組
成物をベースストックと上述した成分B1、成分B2、成分
C1及び随意に成分Tを混合することにより調製した。混
合は高温でブレンドすることにより行なった。2つの組
成物を以下の処方により調製した。
した質量%の値を表す。
に記載される通りに試験し、同様に以下の、あるステー
ジで市販されている比較組成物も試験した。参照油1は
30のTBNを有し、過塩基性洗浄剤としてカルシウムフェ
ナート及びカルシウムスルホネートの組合せ、耐摩耗添
加剤として亜鉛ジアルキルジチオホスフェート、及びポ
リアルケニル置換スクシンイミド分散剤を含む。参照油
2は過塩基性洗浄剤としてカルシウムフェナート、カル
シウムサリチレート及びカルシウムスルホネートの組合
せを含む以外は参照油1と同様である。参照油3は40の
TBNを有する以外は参照油1と同様である。上記の各組
成物を、500時間Wartsila 4L20トランクピストンパワー
エンジン4-ストローク重質燃料ディーゼルエンジンを潤
滑するために用いることによって試験した。各試験の初
めに、エンジン部品をきれいにし、製造業者用仕様にし
た。各試験の終わりに、ピストン(4)を取り外し、以
下の測定をした。 評価(i) 最上部溝(溝1)及び付着物で満たされた
次に低い溝(溝2)の百分率を与えるためのリング溝充
填物の目視測定。 評価(ii) Caterpillar 1-K法の加重デメリット(dem
erit)で表される総合的ピストン評価の目視測定。 評価(iii) 面積加重平均としてミクロン当たりのそ
の深さで表される、オイルクーリングギャラリー(oil-
cooling gallery)の壁面上の付着物の量を測定(時々
“アンダークラウン(undercrown)付着物又はUC付着
物”と称される)。 評価(i)及び評価(ii)を、CRCマニュアルNo.18(199
1)に記載されたCRC評価手順に従って行ない、評価(ii
i)をWartsila-NSD procedure The Limits forDeposit
Thicknesses and Component Wear in Connection with
Lubricating Oil Approval Tests, MSLWD2.DOC(1st Fe
b. 1999)'に記載された通りに実施した。評価(iii)の
結果を上で参照した“ブラックペイント”問題に対処す
るための組成物の能力の指標として与える。
し、以下にまとめた。
を表す。結果はTBN 30の組成物について、本発明の組成
物(油1)がほとんどすべての試験において比較組成物
(参照油1及び2)より優れていることを示した。又、
TBN 40の組成物について、本発明の組成物(油2)はす
べての試験において比較組成物(参照例3)よりも優れ
ていることを示した。
Claims (10)
- 【請求項1】 中速圧縮点火(ディーゼル)船舶エンジ
ン用トランクピストン船舶エンジン潤滑油組成物であっ
て、分散剤を含まず、25以上の全塩基価(TBN)を有
し、(A)多割合の潤滑粘度の油、それに加えて(B)唯
一の過塩基性金属洗浄剤として、1以上の芳香族カルボ
キシレートからなる少量の油溶性過塩基性金属洗浄剤添
加剤、及び(C)少量の耐摩耗添加剤を含む組成物。 - 【請求項2】 中速圧縮点火(ディーゼル)船舶エンジ
ン用トランクピストン船舶エンジン潤滑油組成物であっ
て、分散剤を含まず、25以上の全塩基価(TBN)を有
し、(A)多割合の潤滑粘度の油、それに加えて(B)唯
一の過塩基性金属洗浄剤として、1以上のヒドロカルビ
ル置換サリチレートからなる少量の油溶性過塩基性金属
洗浄剤添加剤、及び(C)ジヒドロカルビルジチオホス
フェート金属塩を含む少量の耐摩耗添加剤を含む組成
物。 - 【請求項3】 さらに残留燃料分(residual fuel cont
ent)をもつ少量の燃料油を含む請求の範囲第1項又は
第2項記載の組成物。 - 【請求項4】 25から100、例えば25又は30から60の範
囲のTBNを有する請求の範囲第1項から第3項のいずれ
か1項記載の組成物。 - 【請求項5】 成分(B)が0.5から30質量%の範囲の量
で組成物中に存在する請求の範囲第1項から第4項のい
ずれか1項記載の組成物。 - 【請求項6】 1以上の過塩基性金属洗浄剤が60から60
0、例えば100から450、好ましくは160から400の範囲のT
BNを有する請求の範囲第1項から第5項のいずれか1項
記載の組成物。 - 【請求項7】 1以上の過塩基性金属洗浄剤がカルシウ
ムサリチレートである請求の範囲第1項から第6項のい
ずれか1項記載の組成物。 - 【請求項8】 耐摩耗添加剤が亜鉛塩である請求の範囲
第1項から第7項のいずれか1項記載の組成物。 - 【請求項9】 中速圧縮点火船舶エンジンに使用した場
合に、(a)組成物のアスファルテン成分を懸濁するた
め又は(b)ピストン付着物を抑制するため又は(a)及
び(b)の両方のために、分散剤のない25以上のTBNを有
するトランクピストン船舶エンジン潤滑油組成物におけ
る請求の範囲第1項から第8項のいずれか1項記載の添
加剤(B)及び(C)の使用。 - 【請求項10】 エンジンに請求の範囲第1項から第8
項のいずれか1項記載のトランクピストン船舶エンジン
潤滑油組成物を供給する工程を含む中速圧縮点火船舶エ
ンジンを潤滑する方法。
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