JP2004292684A

JP2004292684A - 内燃機関用潤滑油基油およびそれを含有する組成物

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Publication number: JP2004292684A
Application number: JP2003088696A
Authority: JP
Inventors: Keiji Hirao; 佳二平尾; Michimasa Memita; 道政目見田; Hideki Tanaka; 秀樹田中; Wataru Hoshikawa; 渉星川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; NOF Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; NOF Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】低粘度であり、低温流動性に優れ、かつ粘度指数が高いため広い温度範囲にわたって良好な潤滑性を有し、さらに低揮発性であり、熱酸化安定性を有し、低燃費性に優れた内燃機関用潤滑油基油および該基油を含む内燃機関用潤滑油組成物を提供すること。
【解決手段】ネオペンチル構造を有するジオールにエチレンオキサイドを１〜４モルの割合で付加して得られるネオペンチルジオールエチレンオキサイド付加物と、炭素数が４〜１２の飽和脂肪族モノカルボン酸とから得られるエステルからなる内燃機関用潤滑油基油であって、該飽和脂肪族モノカルボン酸中に直鎖カルボン酸が５０モル％以上の割合で含有され、そして、該エステルの１００℃における動粘度が１〜５ｍｍ^２／ｓ、粘度指数が１４０以上、そして全酸価が０．５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である内燃機関用潤滑油基油。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用潤滑油基油およびそれを含有する組成物に関する。特に、低粘度かつ高粘度指数であり、低温流動性、低揮発性、潤滑性が良好であり、熱酸化安定性および低燃費性に優れた内燃機関用潤滑油基油およびそれを含有する組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の地球環境問題および石油資源の枯渇問題に対応して、自動車産業においては、二酸化炭素をはじめとする排気ガスの削減および自動車の燃費改善が強く求められている。
【０００３】
これらの中で、燃費改善のためには、潤滑油を低粘度化すること；および高温下においても粘度の下がりにくい（粘度指数の高い）潤滑油を用いて、潤滑性を維持することが有効であることが知られている（例えば、非特許文献１）。エンジン始動時の低温状態と運転時の高温状態とで粘度変化が小さいと、つまり粘度指数が高いと、十分な潤滑性が維持され、内燃機関および駆動系機器への動力負荷が減少し、そのことにより燃料消費が抑えられる。
【０００４】
このような潤滑油の基油として種々の鉱物油および合成油が検討されている。
【０００５】
鉱物油としては、従来から減圧蒸留精製によるＬＶＩ（ＬｏｗＶｉｓｃｏｓｉｔｙＩｎｄｅｘ：低粘度指数）基油が用いられてきた。その後、上述の粘度改善を目的として、種々の鉱物油基油が開発されている。例えば、次のような基油が知られている：溶剤精製により芳香族成分を取り除いたＨＶＩ（ＨｉｇｈＶｉｓｃｏｓｉｔｙＩｎｄｅｘ：高粘度指数）基油；水素化処理により芳香族成分を飽和し、他の不純物も取り除くことによって、酸化安定性を向上させたＨＨＶＩ（ＨｉｇｈＨｉｇｈＶｉｓｃｏｓｉｔｙＩｎｄｅｘ：高高粘度指数）基油；高温高圧下で芳香族成分を水素化分解し、高温での熱安定性を向上させたＶＨＶＩ（ＶｅｒｙＨｉｇｈＶｉｓｃｏｓｉｔｙＩｎｄｅｘ：極高粘度指数）基油；およびＸＨＶＩ（ＥｘｔｒｅｍｌｙＨｉｇｈＶｉｓｃｏｓｉｔｙＩｎｄｅｘ：超高粘度指数）基油など。
【０００６】
しかしながら、これらの鉱物油基油は、ＬＶＩ基油に比較して、高温での粘度低下は抑えられているものの、依然として、粘度指数は高いとはいえず、低温流動性および潤滑性が十分ではなく、燃費改善の点でも満足のいくレベルにまで到達していない。
【０００７】
一方、合成油としては、ポリα−オレフィン（ＰＡＯ）、種々のエステル油などが提案されている。これらのうち、ＰＡＯは、粘度指数および潤滑性の点で不十分である。エステル油でなる合成油、あるいはエステル油を含む合成油としては、以下の技術が知られている。
【０００８】
特許文献１には、ネオペンチルポリオールと炭素数４〜２０の脂肪酸とのエステルを基油とした潤滑油が記載されている。しかし、脂肪酸の一部に、分岐脂肪酸が含まれるため、潤滑性が劣り、粘度指数および省燃費性の点で不十分である。
【０００９】
特許文献２には、ＰＡＯ、ジエステルなどの合成油および鉱物油のうちの少なくとも一方を基油としたエンジン油組成物が記載されているが、粘度が高く、粘度指数の点でも不十分である。
【００１０】
特許文献３には、ＰＡＯとネオペンチルポリオールエステルとを混合した潤滑油が記載されている。しかし、これらの組み合わせでなる潤滑油は、粘度指数が低く、燃費改善は実現できない。
【００１１】
特許文献４には、アルキレンオキサイドを１〜１０モル付加した２〜６価のネオペンチルポリオールと炭素数が４〜２２の脂肪酸とから得られるポリエーテルポリオール脂肪酸エステルを含有する潤滑油が記載されている。例えば、この文献の実施例では、エチレンオキサイドを付加したトリメチロールプロパンまたはプロピレンオキサイドを付加したネオペンチルグリコールと炭素数が８〜２０の直鎖１価カルボン酸とから得られるエステルでなる潤滑油が開示されている。しかし、このような潤滑油は、高温下（１００℃）において動粘度が高く、粘度指数も低い。したがって、省燃費性を満足するものではない。さらに、炭素数が１４以上の長鎖脂肪酸を用いた場合には、流動点も高く、エンジン油として実際に使用するにあたっては不都合が生じる。
【００１２】
特許文献５には、多価アルコールの脂肪酸部分エステルのアルキレンオキサイド付加物、あるいはポリエチレングリコールを脂肪酸で一部エステル化したエステル化合物が記載されている。しかし、このエステル化合物には、末端水酸基が残存するため、その影響から、粘度指数が低く、熱酸化安定性も劣り、耐久性に問題がある。
【００１３】
さらに、合成油と鉱物油との混合物についても検討されている。例えば、特許文献６には、特定のビニル系共重合物と鉱物油とを混合した潤滑油が記載されている。しかし、この潤滑油は、粘度が高く、粘度指数が低いため、十分な潤滑性能が得られない。さらに揮発性が高いという問題もある。したがって、燃費改善効果も得られない。
【００１４】
【非特許文献１】
低粘度型低燃費エンジンオイルの動向、潤滑経済、２００２年４月号、４６〜４９頁
【非特許文献２】
自動車用潤滑油の展望ガソリンエンジン油、出光トライボレビューＮｏ．２０、４〜１１頁
【特許文献１】
特開昭５４−６４２６４号公報
【特許文献２】
特開昭５９−１２２５９５号公報
【特許文献３】
特開平１−７９２９９号公報
【特許文献４】
特開平７−３０５０７９号公報
【特許文献５】
特開２００１−１３９９７８号公報
【特許文献６】
特開平７−２２８６４２号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、低粘度であり、低温流動性に優れ、かつ粘度指数が高いため広い温度範囲にわたって良好な潤滑性を有し、さらに低揮発性であり、熱酸化安定性を有し、低燃費性に優れた内燃機関用潤滑油基油を提供することにある。本発明の他の目的は、該基油を含む内燃機関用潤滑油組成物を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成するために、鋭意検討した結果、ネオペンチル構造を有するジオールにエチレンオキサイドが特定の割合で付加されたネオペンチル構造を有するジオールのエチレンオキサイド付加物と、特定の飽和脂肪族モノカルボン酸とから得られるエステルからなる内燃機関用潤滑油基油が、上記の諸性能を全て満足することを見出して、本発明を完成するに至った。
【００１７】
本発明の内燃機関用潤滑油基油は、ネオペンチル構造を有するジオールにエチレンオキサイドを１〜４モルの割合で付加して得られるネオペンチルジオールエチレンオキサイド付加物と、炭素数が４〜１２の飽和脂肪族モノカルボン酸とから得られるエステルからなる内燃機関用潤滑油基油であって、該飽和脂肪族モノカルボン酸中に直鎖カルボン酸が５０モル％以上の割合で含有され、そして、該エステルの１００℃における動粘度が１〜５ｍｍ^２／ｓ、粘度指数が１４０以上、そして全酸価が０．５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。
【００１８】
好ましい実施態様においては、上記飽和脂肪族モノカルボン酸中に直鎖カルボン酸が、８０モル％以上の割合で含有される。
【００１９】
本発明の内燃機関用潤滑油組成物は、上記内燃機関用潤滑油基油を主成分とし、酸化防止剤を０．０５〜１０重量％、清浄分散剤を０．０５〜１０重量％、そして粘度指数向上剤を０．０１〜３０重量％の割合で含有する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本明細書において、「内燃機関用潤滑油基油」とは、内燃機関およびそれに付随する駆動系に用いられる潤滑油の基油である。具体的には、２サイクル、４サイクルなどの内燃機関；マニュアルトランスミッション、オートマティックトランスミッション、パワーステアリングなどの駆動系機器；ディファレンシャルギヤなどに用いられる潤滑油の基油である。
【００２１】
本発明の内燃機関用潤滑油基油は、ネオペンチル構造を有するジオールにエチレンオキサイドを１〜４モルの割合で付加して得られるネオペンチルジオールエチレンオキサイド付加物と、炭素数が４〜１２の飽和脂肪族モノカルボン酸とから得られるエステルからなる。
【００２２】
（１）ネオペンチル構造を有するジオールのエチレンオキサイド付加物
本発明の基油であるエステルの原料となるネオペンチル構造を有するジオールのエチレンオキサイド付加物（以下、付加物という場合がある）は、上述のようにネオペンチル構造を有するジオールにエチレンオキサイドを１〜４モルの割合で付加して得られる。このネオペンチル構造を有するジオールとは、ネオペンチル構造（以下にその構造を示す）を有するジオールである。
【００２３】
【化１】

【００２４】
ネオペンチル構造を有するジオールとしては、例えば、次の化合物が挙げられる：ネオペンチルグリコール（２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール）、２−エチル−２−メチル−１，３−プロパンジオール、２，２−ジエチル−１，３−プロパンジオール、２−プロピル−２−メチル−１，３−プロパンジオール、２−プロピル−２−エチル−１，３−プロパンジオール、２，２−ジプロピル−１，３−プロパンジオール、２−ブチル−２−メチル−１，３−プロパンジオール、２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオール、２−ブチル−２−プロピル−１，３−プロパンジオール、２，２−ジブチル−１，３−プロパンジオールなど。上記ジオールを用いることにより、得られるエステルが適度の粘度を有するため、適度な潤滑性が得られ、さらに低燃費性が見込まれる。３価以上のネオペンチルポリオールを有する付加物を用いると、得られるエステルが高粘度となり、低燃費は望めない。３価以上のネオペンチルポリオールを用いた付加物から低粘度化したエステルを得ようとすると、短鎖のモノカルボン酸を使用せざるを得なくなり、そのようなエステルは潤滑性が悪くなる。
【００２５】
ネオペンチル構造を有するジオールのエチレンオキサイド付加物は、上記のネオペンチル構造を有するジオールにエチレンオキサイドが付加されている。
【００２６】
エチレンオキサイドの付加モル数は１〜４、好ましくは、１〜３、より好ましくは１〜２である。付加モル数が４を超えると、得られるエステルの粘度が高くなり、低温時の負荷トルクが増大するため、低温始動性の悪化を招いたり、熱酸化安定性が劣る恐れがある。したがって、このようなエステルからなる内燃機関用潤滑油は、長期間の使用に耐えられない。一方、付加モル数が０の場合、得られるエステルは、実用上、問題が生じる。例えば、反応させる飽和脂肪族モノカルボン酸として、短中鎖アルキルモノカルボン酸を用いると、得られるエステルは、粘度指数が低く、さらに、粘度が低くなりすぎるため、油膜破断を起こす。そのため、このようなエステルでなる基油を使用する内燃機関などに摩耗および焼き付きが生じる恐れがある。長鎖アルキルモノカルボン酸を用いると、低温下でエステルが結晶化する恐れがある。エチレンオキサイドではなく、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなどのエチレンオキサイド以外のアルキレンオキサイドを付加する場合、側鎖アルキルの影響によって、得られるエステルに種々の問題が生じる。すなわち、低温下では、分子間の抵抗・相互作用が大きくなり高粘度になる。一方、高温下では、分子運動が活発となり、上記相互作用の影響がほとんどなくなり、低粘度となる。つまり、粘度指数の低いエステル基油となり、燃費の向上が見込まれない。
【００２７】
（２）飽和脂肪族モノカルボン酸
本発明に用いられるカルボン酸は、上述のように、炭素数が４〜１２の飽和脂肪族モノカルボン酸である。飽和脂肪族モノカルボン酸の炭素数は、好ましくは５〜１２、より好ましくは６〜１２、さらに好ましくは８〜１２である。炭素数が３以下の飽和脂肪族モノカルボン酸を用いると、得られるエステルを潤滑油とした場合、耐摩耗効果が十分ではない。一方、炭素数が１２を超える飽和脂肪族モノカルボン酸を用いると、得られるエステルの低温流動性が悪い。さらに、粘性が高くなりすぎるため、省燃費性に劣る恐れがある。
【００２８】
本発明に用いられる飽和脂肪族モノカルボン酸としては、直鎖飽和脂肪族モノカルボン酸が５０モル％以上の割合で含有され、分岐飽和脂肪族モノカルボン酸が５０モル％未満の割合で含有されていてもよい。直鎖飽和脂肪族モノカルボン酸は、好ましくは８０モル％以上、より好ましくは９０モル％以上、さらに好ましくは９５モル％以上である。
【００２９】
上記分岐飽和脂肪族モノカルボン酸は、低温流動性という点においては好ましい。特に、耐加水分解性の点から、カルボン酸のβ位の炭素原子に分岐を有する飽和脂肪族モノカルボン酸を含むことが好ましい。但し、分岐脂肪酸の割合が多くなると粘度指数が低下するため、粘度指数を阻害しない範囲で適宜用いられ得る。
【００３０】
上記直鎖飽和脂肪族モノカルボン酸としては、例えば、ブタン酸、ペンタン酸、カプロン酸、ヘプタン酸、カプリル酸、ノナン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸などが挙げられる。
【００３１】
分岐飽和脂肪族モノカルボン酸としては、例えば、次の化合物がある：２−メチルプロパン酸、２−メチルブタン酸、３−メチルブタン酸、２，２−ジメチルプロパン酸、２−メチルペンタン酸、３−メチルペンタン酸、４−メチルペンタン酸、２，２−ジメチルブタン酸、２−エチルブタン酸、３，３−ジメチルブタン酸、２，２−ジメチルペンタン酸、２−メチル−２−エチルブタン酸、２，２，３−トリメチルブタン酸、２−エチルペンタン酸、３−エチルペンタン酸、２−メチルヘキサン酸、３−メチルヘキサン酸、４−メチルヘキサン酸、５−メチルヘキサン酸、イソヘプタン酸、２−エチルヘキサン酸、３，５−ジメチルヘキサン酸、２，２−ジメチルヘキサン酸、２−メチルヘプタン酸、３−メチルヘプタン酸、４−メチルヘプタン酸、２−プロピルペンタン酸、イソオクタン酸、２，２−ジメチルヘプタン酸、２，２，４，４−テトラメチルペンタン酸、３，５，５−トリメチルヘキサン酸、２−メチルオクタン酸、２−エチルヘプタン酸、３−メチルオクタン酸、イソノナン酸、ネオノナン酸、２，２−ジメチルオクタン酸、２−メチル−２−エチルヘプタン酸、２−メチル−２−プロピルヘキサン酸、イソデカン酸、ネオデカン酸、イソドデカン酸など。
【００３２】
上記以外に飽和脂肪族モノカルボン酸として、該飽和脂肪族モノカルボン酸の誘導体も利用可能であり、例えば、これらのカルボン酸の酸クロライド、メチルエステル、酸無水物などが挙げられる。これらの中で、メチルエステルや酸無水物を用いることが好ましい。酸クロライドは、腐食性を有する塩素化合物がエステル合成の際に副生する恐れがあるので取扱いに注意を要する。
【００３３】
このような飽和脂肪族モノカルボン酸を用いることによって、得られるエステルは、熱酸化安定性に優れる。不飽和脂肪族カルボン酸では、得られるエステルの熱酸化安定性が劣るため、本発明には用いられない。
【００３４】
（３）内燃機関用潤滑油基油
本発明の内燃機関用潤滑油基油の必須成分であるエステルは、上記付加物と、炭素数が４〜１２の飽和脂肪族モノカルボン酸とを任意の割合で反応させることによって得られる。好ましくは、該付加物１モルに対して、飽和脂肪族モノカルボン酸が２〜５モル程度、より好ましくは２．１〜４モル程度の割合で反応させることにより得られる。
【００３５】
本発明に用いられるエステルは、常法により製造され得る。上記ネオペンチル構造を有するジオールとエチレンオキサイドとの反応による付加物の調製、および該付加物からのエステルの調製の一例を以下に具体的に説明する。まず、ネオペンチル構造を有するジオールと触媒（例えば、水酸化アルカリ、アルコールのアルカリ金属塩、アルカノールアミンなどのアルカリ触媒または四塩化スズ、三フッ化ホウ素などの酸触媒）とを加圧反応器に仕込み、系内を窒素などの不活性ガスで置換する。必要に応じて、副生物の生成を抑制する目的で、攪拌しながら系内を８０〜１２０℃に昇温して減圧下で系中の水分を除去する。次に、系内を１００〜１５０℃に昇温した後、所定量のエチレンオキサイドを徐々に圧入し、反応させる。反応終了後、必要に応じて、減圧とし、または不活性ガスを通じることによって、未反応のエチレンオキサイドを除去する。得られた反応生成物に含まれるアルカリ成分を吸着剤で除去、あるいは酸で中和し、必要に応じて、系内を８０〜１２０ ℃、減圧下に保持して系中の水分を除去する。さらに、吸着剤および析出した塩をフィルター等で除去する。このようにして、ネオペンチル構造を有するジオールのエチレンオキサイド付加物が得られる。この化合物の末端は、実質的にすべて水酸基である。
【００３６】
次いで、上記付加物に所定量の飽和脂肪族モノカルボン酸を加え、無触媒またはブレンステッド酸、ルイス酸などの酸性触媒存在下で、必要に応じて共沸溶剤とともに、１４０〜２４０℃に昇温して脱水縮合反応を行う。反応終了後、未反応の１価カルボン酸および反応副生成物を除去する目的で、ストリッピング、蒸留、アルカリ水による中和、さらに、必要に応じて、アルミナ、マグネシア、活性白土、活性炭、酸性白土、ゼオライト、イオン交換樹脂などを用いた吸着操作；液体クロマトグラフィーなどにより、エステルの精製および分離を行う。
【００３７】
本発明の内燃機関用潤滑油基油は、上記で得られるエステルからなる。このエステルは、１種あるいは２種以上の化合物であり得る。このような内燃機関用潤滑油基油は、以下に示すように特定の動粘度、粘度指数、および全酸価を有する。
【００３８】
本発明の内燃機関用潤滑油基油は、１００℃における動粘度が、１〜５ｍｍ^２／ｓである。好ましくは２〜５ｍｍ^２／ｓ、より好ましくは３〜５ｍｍ^２／ｓである。動粘度が１ｍｍ^２／ｓより低い場合、該基油を用いて駆動を行うと、油膜厚さが低下し、油膜破断によって、軸受摩耗、焼付きなどが生じる恐れがある。動粘度が５ｍｍ^２／ｓより高いと、粘性抵抗による動力損失が大きくなるため、低温始動性が劣り、低燃費効果が得られない。
【００３９】
上記基油の粘度指数は、１４０以上である。好ましくは１４５以上、より好ましくは１５０以上である。
【００４０】
基油の全酸価は、腐食防止性、耐摩耗性および安定性を考慮して０．５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下とされる。好ましくは０．３ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、より好ましくは０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、さらに好ましくは０．０５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。
【００４１】
本発明の内燃機関用潤滑油基油は、さらに、熱酸化安定性、吸湿性、低揮発性および耐久性の点から、水酸基価が５．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが好ましく、３．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下がより好ましく、１．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下がさらに好ましい。
【００４２】
（４）内燃機関用潤滑油組成物
本発明の内燃機関用潤滑油基油組成物は、上記エステルを主成分とし、（ｉ）酸化防止剤、（ｉｉ）清浄分散剤、および（ｉｉｉ）粘度指数向上剤を含有する。さらに必要に応じて、種々の添加剤を含有し得る。この添加剤としては、（ｉｖ）鉱油およびポリα−オレフィン（ＰＡＯ）、ポリブテンなどの非エステル系合成油、（ｖ）塩基性金属化合物、（ｖｉ）摩擦低減剤、（ｖｉｉ）耐摩耗剤、（ｖｉｉｉ）極圧剤、（ｉｘ）さび止め剤、（ｘ）流動点降下剤、（ｘｉ）消泡剤、（ｘｉｉ）腐食防止剤、（ｘｉｉｉ）金属不活性剤、（ｘｉｖ）着色剤などがある。
【００４３】
上記（ｉ）の酸化防止剤としては、アルキル化ジフェニルアミン（例えば、ジオクチルジフェニルアミン）、フェニル−α−ナフチルアミン、アルキル化フェニル−α−ナフチルアミンなどのアミン系酸化防止剤；２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−フェノール、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４’−ブチリデンビス（６−ｔ−ブチル−３−メチルフェノール）、４，４’−メチレンビス（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）などのフェノール系酸化防止剤；ジラウリル−３，３’−チオジプロピオネイト、硫化フェノールなどの硫黄系酸化防止剤；ホスファイトなどのリン系酸化防止剤；亜鉛、モリブデンなどのジアルキルジチオリン酸金属塩などが挙げられる。これらの中でも、アミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、ジアルキルジチオリン酸金属塩が好ましい。
【００４４】
酸化防止剤は、内燃機関用潤滑油組成物中に０．０５〜１０重量％の割合で、好ましくは０．１〜５重量％の割合で含まれる。含有量が少なすぎると酸化防止効果が得られない。含有量が多すぎると添加量に見合う効果が得られないばかりでなく、場合によってはスラッジ生成の原因となるので好ましくない。これらの酸化防止剤は、上記含有量の範囲で組み合わせて使用してもよい。本発明の内燃機関用潤滑油組成物は、高い酸化安定性を有する基油に酸化防止剤を含有するため、酸化安定性が極めて優れる。
【００４５】
上記（ｉｉ）の清浄分散剤は、金属塩を含む金属系清浄剤および金属塩を含まない無灰分散剤のいずれであってもよい。金属系清浄剤としては、カルシウム、マグネシウム、バリウム、ナトリウムなどの金属を含むスルホネート系、フェネート系、サルシネート系、ホスホネート系などの金属系清浄剤が挙げられる。無灰分散剤としては、アルケニルコハク酸イミド系化合物、アルケニルコハク酸アミド系化合物、アルケニルコハク酸エステル系化合物、アルケニルコハク酸エステル−アミド系化合物、ベンジルアミン系化合物、ジアルキルアミノエチルメタクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレート、ビニルピロリドンなどの化合物とアルキルメタアクリレートとの共重合物などが挙げられる。
【００４６】
清浄分散剤は、内燃機関用潤滑油組成物中に０．０５〜１０重量％の割合で、好ましくは０．１〜５重量％の割合で含まれる。含有量が少なすぎると、潤滑油中に生成するスラッジが沈積する恐れがある。含有量が多すぎても、該含有量に見合う効果が得られない。
【００４７】
上記（ｉｉｉ）の粘度指数向上剤としては、ポリメタクリレート系化合物、オレフィンコポリマー系化合物（ポリイソブチレン系化合物、エチレン−プロピレン共重合体系化合物）、ポリアルキルスチレン系化合物、スチレン−ブタジエン水素添加共重合体系化合物、スチレン−無水マレイン酸エステル共重合体系化合物、星状イソプレン系化合物などが挙げられる。これらの中で、エステル基油への溶解性の観点から、ポリメタクリレート系化合物が好ましい。ここで用いられるポリメタクリレートの分子量は、重量平均で１０万以上（ＧＰＣ分析においてポリスチレン換算量）が特に好ましい。
【００４８】
粘度指数向上剤は、内燃機関用潤滑油組成物中に０．０１〜３０重量％の割合で含まれる。好ましくは０．１〜２０重量％含まれる。含有量が少なすぎると、粘度指数の改善が図れず、燃費の向上が実現できない。含有量が多すぎると、含有量に見合う効果が得られないばかりでなく、粘度指数向上剤のポリマー分子が機械的せん断により分断され、粘度が低下するため、粘度指数が向上しない恐れがある。
【００４９】
上記（ｉｖ）〜（ｘｉｖ）の各種添加剤は、内燃機関およびそれに付随する駆動系の駆動にあたり潤滑油として、必要に応じて、多様な性能を確保するために含有される。
【００５０】
上記（ｉｖ）の鉱油および非エステル系合成油は、上記エステルでなる潤滑油基油に加えて用いられる油成分であり、該潤滑油基油の上記所定の動粘度、粘度指数、および全酸価の範囲内において、適宜配合することができる。したがって、鉱油および非エステル系合成油は、後述のように所定の動粘度および粘度指数を有することが好ましい。
【００５１】
上記鉱油および非エステル系合成油の１００℃における動粘度は、１〜１０ｍｍ^２／ｓ、好ましくは１〜５ｍｍ^２／ｓ、より好ましくは２〜５ｍｍ^２／ｓ、さらに好ましくは３〜５ｍｍ^２／ｓである。動粘度が１ｍｍ^２／ｓより低い場合には、上記潤滑油組成物の潤滑性能が不足し、また蒸発減量が多いという不都合がある。動粘度が１０ｍｍ^２／ｓより高い場合、潤滑油組成物の粘度が高くなり、粘性抵抗による動力損失が大きくなるため、燃費向上効果が劣る。
【００５２】
鉱油および非エステル系合成油の粘度指数は、９０以上であることが好ましく、１００以上がより好ましい。９０未満の場合には、潤滑油組成物の粘度指数が低くなり、燃料消費が大きくなる。
【００５３】
用いられ得る鉱油としては、ＨＶＩ基油、ＨＨＶＩ基油、ＶＨＶＩ基油およびＸＨＶＩ基油が好ましく、ＶＨＶＩ基油およびＸＨＶＩ基油がより好ましく、ＸＨＶＩ基油がさらに好ましい。
【００５４】
ＰＡＯは、炭素数が２〜１６、好ましくは６〜１２の１種または２種以上のα−オレフィンを重合あるいは共重合することによって得られる。ＰＡＯの平均重合度は、２〜１０が好ましく、２〜７がより好ましい。
【００５５】
α−オレフィンとしては、具体的には、エチレン、プロピレン、ブテン−１、ペンテン−１、ヘキセン−１、ヘプテン−１、オクテン−１、ノネン−１、デセン−１、ウンデセン−１、ドデセン−１、テトラデセン−１、ヘキサデセン−１などが挙げられる。ヘキセン−１、ヘプテン−１、オクテン−１、ノネン−１、デセン−１、ウンデセン−１、およびドデセン−１が好ましい。
【００５６】
ＰＡＯは、例えば、チーグラー触媒、ラジカル触媒、塩化アルミニウム触媒、またはフッ化ホウ素とアルコールとからなる触媒を用いる方法などにより製造され得る。
【００５７】
上記（ｖ）の塩基性金属化合物は、腐食性の酸を中和し、酸による腐食を防止する目的で使用し得る。塩基性金属化合物としては、例えば、過塩基性のカルシウム、マグネシウムなどを含むスルホネート系化合物、フェネート系化合物などの塩基性金属化合物が挙げられる。塩基性金属化合物は、組成物中に０．０５〜５重量％の割合で含まれることが好ましい。
【００５８】
上記（ｖｉ）の摩擦低減剤は、摺動部の金属部表面に強い吸着膜を作り、そのことにより摩擦を低下させ、摺動部の金属融着を防止する機能を有すると考えられる。このような摩擦低減剤は、１分子中に長鎖アルキル基と極性基とを有する化合物が用いられる。例えば、次の化合物または材料が挙げられる：オレイン酸、ステアリン酸、ラウリン酸などの高級カルボン酸類；オレイルアルコール、ステアリルアルコール、ラウリルアルコールなどの高級アルコール類；ひまし油、なたね油などの油脂；メチルオレート、ブチルステアレートなどのカルボン酸エステル類；牛脂アミンなどのカルボン酸アミン類；およびジチオリン酸モリブデン類、ジチオカルバミン酸モリブデン類などの有機モリブデン化合物。摩擦低減剤は、組成物中に０．０５〜３重量％の割合で含まれることが好ましい。
【００５９】
上記（ｖｉｉ）および（ｖｉｉｉ）の耐摩耗剤および極圧剤は、摩擦金属表面上に保護膜を形成し、該金属の摩耗を低減し、焼き付きを防止する。耐摩耗剤および極圧剤としては、次の化合物がある：ジアルキルジチオリン酸亜鉛類；ジチオリン酸モリブデン類、ジチオカルバミン酸モリブデン類などのモリブデン化合物；トリクレジルホスフェート、ラウリルアシッドホスフェートなどのリン酸エステル類；トリオレイルホスファイト、ジラウリルハイドロジェンホスファイトなどの亜リン酸エステル類；リン酸エステルアミン塩；ジアルキルジサルファイド、硫化油脂、ジアルキルポリサルファイド、硫化オレフィンなどの硫黄化合物；クロロパラフィン、塩素化カルボン酸メチルエステルなどの塩素化合物類など。これらの中で、塩素を含有する化合物は、廃棄処理時に焼却した際にダイオキシンなどの有毒塩素化合物を発生するため注意を要する。耐摩耗剤および極圧剤は、組成物中に０．０５〜１０重量％の割合で含まれることが好ましい。特に、ジアルキルジチオリン酸亜鉛類を用いる場合、亜鉛濃度として０．０２〜１．２重量％となるように含有されることが好ましい。
【００６０】
上記（ｉｘ）のさび止め剤は、金属表面に吸着して保護膜を形成し、あるいは酸類の中和によるさびの発生を防止する機能を有する。さび止め剤としては、次の化合物または材料が挙げられる：カルボン酸アミン、カルボン酸アマイド、アルキルイミダゾール、アルキルイミダゾリンなどのアミン類；ソルビタンモノオレート、アルケニルコハク酸ハーフエステル、コハク酸テトラプロペニルエステルなどのエステル類；オレオイルザルコシンなどのカルボン酸塩類；石油スルフォン酸のアルカリ金属またはアルカリ土類金属塩、アルキルベンゼンスルフォン酸のアルカリ土類金属塩、アルキルナフタレンスルフォン酸のアルカリ土類金属塩などのスルフォン酸類；酸化パラフィン；アルキルポリオキシエチレンエーテルなど。さび止め剤は、組成物中に０．０１〜３重量％の割合で含まれることが好ましい。
【００６１】
上記（ｘ）の流動点降下剤は、パラフィンなどの結晶性物質の結晶表面に吸着し、該結晶性物質と共晶を形成することによって、３次元網目構造の形成を防止する機能を有する。その結果、連結凝集を防止する、すなわち凝固点を低下させると考えられる。流動点降下剤としては、例えば、ポリメタアクリレート、塩素化パラフィンとアルキルナフタレンとの縮合物、ポリブテン、ポリアルキルスチレン、ポリビニルアセテートなどが挙げられる。好ましくは、ポリメタアクリレートであり、特に、ポリメタアクリレートは、平均分子量で１０万前後のものが好ましい。塩素化パラフィンとアルキルナフタレンとの縮合物は、廃棄処理時に焼却した際にダイオキシンなどの有毒塩素化合物を発生するため注意を要する。流動点降下剤は、組成物中に０．０１〜５重量％の割合で含まれることが好ましい。
【００６２】
上記（ｘｉ）の消泡剤は、泡膜の表面張力を低下させ得る、あるいは泡膜内へ侵入して泡膜の破断を行う。特に、内燃機関の場合、クランクケース内の潤滑油の泡立ちを低減し得る。消泡剤としては、例えば、ジメチルシロキサン、ポリアクリレートなどが挙げられる。消泡剤は、組成物中にごく少量、例えば０．００２重量％程度の割合で含有され得る。
【００６３】
本発明の内燃機関用潤滑油基油は、低粘度であり、低温流動性に優れ、かつ粘度指数が高いため広い温度範囲にわたって良好な潤滑性を有し、さらに低揮発性であり、熱酸化安定性を有し、低燃費性に優れる。本発明の内燃機関用潤滑油基油は、内燃機関およびそれに付随する駆動系に適用し得る。例えば、２サイクル、４サイクルなどの内燃機関；マニュアルトランスミッション、オートマティックトランスミッション、パワーステアリングなどの駆動系機器；ディファレンシャルギヤなどに好適に適用し得る。
【００６４】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明がこの実施例に特に制限されないことはいうまでもない。なお実施例中の％は重量％を示す。
【００６５】
以下に、本実施例および比較例で製造されたエステルの試験方法を記載する：
＜全酸価＞ＪＩＳＫ２２８３に準じて測定する。
＜水酸基価＞ＪＩＳＫ００７０に準じて測定する。
＜動粘度および粘度指数＞ＪＩＳＫ２２８３に準じて、キャノン−フェンスケ粘度計を用いて、４０℃および１００℃における動粘度を測定し、粘度指数を算出する。
＜流動点＞ＪＩＳＫ２２６９に準じて測定する。
＜せん断粘度＞ＪＰＩ−５Ｓ−３６−９１に準じて、テーパードベアリングシュレーター法（ＴＢＳ法）により測定する。測定温度は１００℃とし、せん断速度が１×１０^６／秒となるようにギャップ調整を行う。
＜ホットチューブ試験＞石油学会規格ＪＰＩ−５Ｓ−５５−９９に準じて、以下の条件にて試験する：試験温度、３００℃；試験時間、２４時間；空気流量、１０±０．５ｃｃ／分；試験油流量、０．３０±０．０１ｃｃ／分。
＜ＳＲＶ摩擦摩耗試験＞ＳＲＶＬｕｂｒｉｃａｎｔａｎｄＭａｔｅｒｉａｌＴｅｓｔＳｙｓｔｅｍ（ＯＰＴＩＭＯＬ社製）を用いて、以下の条件にて摩擦係数を測定する：試験温度、８０℃；振動数、５０Ｈｚ；振幅、１ｍｍ；および加重、５００Ｎ。
【００６６】
（実施例１）
温度計、窒素導入管、撹拌機および冷却管を取り付けた４つ口フラスコに、ネオペンチル構造を有するジオールのエチレンオキサイド付加物として、ネオペンチルグリコールのエチレンオキサイド付加物（以下、ＮＰＧ−ＥＯという場合がある）（付加モル数：１）１１８５．２ｇ（８．０ｍｏｌ）、そして飽和脂肪族モノカルボン酸として、カプリル酸２７６４．８ｇ（１９．２ｍｏｌ）を加え、窒素気流下、２２０℃で反応水を留去しつつ１５時間常圧で反応を行った。反応後、５ｋＰａの減圧下でストリッピングを行い、過剰のカプリル酸を留去して、エステル化粗生成物を得た。
【００６７】
このエステル化粗生成物に、該エステル化粗生成物の酸価の１．５倍当量に相当する１０％水酸化カリウム水溶液を加え、７０℃で３０分間攪拌した。さらにこれを３０分間静置して水層部を除去した。次いで、１０００ｇのイオン交換水を加え、７０℃で３０分間攪拌した後、３０分間静置して水層部を排出した。排水のｐＨが中性になるまで水洗を４回繰り返し、エステル層を１００℃、ｌｋＰａの条件下で減圧脱水した。
【００６８】
これに、キョーワード５００（協和化学工業（株））を３０ｇ入れて吸着処理した。吸着処理温度、圧力、および吸着処理時間は、それぞれ１００℃、ｌｋＰａ、および３時間とした。ろ過を行い、ＮＰＧ−ＥＯ（付加モル数：１）のカルボン酸エステル３００１．２ｇを得た。仕込み原料に対する収率は、７６．０％であった。
【００６９】
得られたエステルについて、上述の方法により、動粘度、粘度指数、全酸価、水酸基価、ならびに流動点を測定した。さらに熱酸化安定性を調べるためにホットチューブ試験を行った。このホットチューブ試験は、点数が高いほど熱酸化安定性に優れ、８点以上であれば潤滑油基油または潤滑油として実用性があると考えられる。これらの結果を表１に示す。後述の実施例２〜１０および比較例１〜６の結果も併せて表１に示す。
【００７０】
（実施例２〜１０）
表１に示すネオペンチル構造を有するジオールのエチレンオキサイド付加物８．０ｍｏｌおよび飽和脂肪族モノカルボン酸１９．２ｍｏｌを用いて、実施例１に準じて反応を行い、エステルの製造を行った。実施例５、８、および９においては、飽和脂肪族モノカルボン酸として２種の化合物を用いた。それらのモル比を表１中のかっこ内に示す。得られたエステルについて、実施例１と同様に試験を行った。
【００７１】
（比較例１〜６）
表１に示すネオペンチル構造を有するジオールのエチレンオキサイド付加物８．０ｍｏｌおよび飽和脂肪族モノカルボン酸１９．２ｍｏｌを用いて、実施例１に準じて反応を行い、エステルの製造を行った。比較例６においては、飽和脂肪族モノカルボン酸として２種の化合物を用いた。それらのモル比を表１中のかっこ内に示す。得られたエステルについて、実施例１と同様に試験を行った。
【００７２】
【表１】

【００７３】
表１の結果からわかるように、実施例１〜１０のエステルは、いずれも１００℃における動粘度が約２〜５ｍｍ^２／ｓ、粘度指数が１４０以上、そして全酸価が０．５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であった。さらに、ホットチューブ試験の値も問題とならない程度に高かった。これらのエステルは、全酸価が低いため、熱安定性に優れ、内燃機関の駆動部分を腐食させたり摩耗させることがない。４０℃における動粘度が低く、低温流動性に優れ、さらに粘度指数が高いため、広い温度範囲にわたり良好な潤滑性を有することがわかる。したがって、これらのエステルは、低燃費性に優れた潤滑油を得るために有用であることが明らかである。一方、比較例１、２、および５のエステルは、粘度指数が１４０未満であり、比較例３および６のエステルは、１００℃における動粘度が高い。したがって、これらのエステルは、いずれも省燃費性を満足する内燃機関用潤滑油に用いられる基油ではない。比較例４のエステルは、全酸価が高い。さらに、比較例のエステルはいずれもホットチューブ試験の点数が低いため、実用上、用いることはできない。
【００７４】
（実施例１１）
実施例１で得られたエステルを基油とし、酸化防止剤として４，４−メチレンビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）およびジ（プライマリーｎ−オクチル）ジチオリン酸亜鉛、無灰分散剤としてコハク酸イミド、および粘度指数向上剤として分散型ポリメタクリレートをそれぞれ表２に示す割合で配合して潤滑油を調製した。得られた潤滑油の４０℃および１００℃の動粘度、粘度指数、および１００℃におけるせん断粘度を測定した。さらに、ホットチューブ試験およびＳＲＶ摩擦摩耗試験を行った。結果を表２に示す。後述の実施例１２および１３、ならびに比較例７の結果も合わせて表２に示す。
【００７５】
（実施例１２および１３）
実施例１で得られたエステルの代わりに、実施例２で得られたエステルを用い、表２に示す材料を表２に示す割合で配合して潤滑油を得た。得られた潤滑油について実施例１１と同様の試験を行った。
【００７６】
（比較例７）
市販のエンジン油０Ｗ−２０（出光興産株式会社）について実施例１１と同様の試験を行った。
【００７７】
【表２】

【００７８】
表２の結果からわかるように、実施例１１〜１３の潤滑油は、せん断粘度が低かった。せん断粘度と燃費とは、相関関係にあることが報告されており（例えば、非特許文献２）、これらの潤滑油は、省燃費に寄与し得る。また、ホットチューブ試験でも優れた値が得られ、熱酸化安定性も良好であることがわかる。他方、比較例７の市販の潤滑油は、実施例の潤滑油に比べて粘度指数が低く、さらに１００℃のせん断粘度も高く、実施例１１〜１３の潤滑油に比べて省燃費性に劣る。
【００７９】
【発明の効果】
本発明の内燃機関用潤滑油基油は、低粘度であり、低温流動性に優れ、かつ粘度指数が高いため広い温度範囲にわたって良好な潤滑性を有し、さらに低揮発性であり、熱酸化安定性を有し、低燃費性に優れる。

Claims

ネオペンチル構造を有するジオールにエチレンオキサイドを１〜４モルの割合で付加して得られるネオペンチル構造を有するジオールのエチレンオキサイド付加物と、炭素数が４〜１２の飽和脂肪族モノカルボン酸とから得られるエステルからなる内燃機関用潤滑油基油であって、
該飽和脂肪族モノカルボン酸中に直鎖カルボン酸が５０モル％以上の割合で含有され、そして、
該エステルの１００℃における動粘度が１〜５ｍｍ^２／ｓ、粘度指数が１４０以上、そして全酸価が０．５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である、
内燃機関用潤滑油基油。
前記飽和脂肪族モノカルボン酸中に直鎖カルボン酸が、８０モル％以上の割合で含有される、請求項１に記載の内燃機関用潤滑油基油。
請求項１または２に記載の内燃機関用潤滑油基油を主成分とし、酸化防止剤を０．０５〜１０重量％、清浄分散剤を０．０５〜１０重量％、そして粘度指数向上剤を０．０１〜３０重量％の割合で含有する、内燃機関用潤滑油組成物。