JP2005041998A - 内燃機関用潤滑油組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】 境界潤滑領域及び流体潤滑領域の双方の摩擦低減効果に優れる、エステル含有内燃機関用潤滑油組成物を提供すること。
【解決手段】 (A)100℃での動粘度が3〜8mm2/s、粘度指数が140以上、けん化価が300mgKOH/g以下、全酸価が0.2mgKOH/g以下であるエステル系潤滑油基油を含有する潤滑油基油に、(B)無灰系摩擦調整剤および(C)モリブデン系摩擦調整剤から選ばれる摩擦調整剤を少なくとも1つ配合してなる内燃機関用潤滑油組成物。
【選択図】 なし

Description

本発明は、内燃機関用潤滑油組成物に関するものであって、詳しくは、特定のエステル系潤滑油基油を用いることで摩擦低減効果を最大限に得ることができる内燃機関用潤滑油組成物に関する。
エステル系潤滑油基油は一般に耐熱性、粘度指数が高いため、高性能エンジン油への使用が期待されているものの、モリブデン系等の摩擦調整剤を配合した省燃費エンジン油に対しては摩擦調整剤の効果を阻害するため、エステル系基油の配合量が20質量%程度以下に制限されているのが実情である(例えば、特許文献1〜7参照。)。特に、近年検討され始めたSAE0W−20グレードあるいはこれより低粘度のエンジン油においては、境界潤滑領域における摩擦調整剤の効果をエステル系基油が阻害しやすく、なおさらエステル系基油の配合量を制限せざるを得ない状況にある。
一方、エンジン全体の省燃費性能をさらに向上させるには、境界潤滑領域における摩擦低減だけでなく、流体潤滑領域における摩擦を低減することも重要であり、エンジン全体の摩擦を低減することが正味の省燃費性能に大きく影響を与える。しかしながら、上記技術は、SRV摩擦試験のような、境界潤滑領域の摩擦低減のみを念頭においたものであり、実用上の省燃費性能、特に流体潤滑領域での省燃費性能は全く評価されておらず、ましてやエステル系基油を多量に配合した場合の実用上の省燃費性能に関しては全く未知である。
このように、エステル系基油を含有するエンジン油において、境界潤滑領域と流体潤滑領域の双方の摩擦を低減し、実用上の省燃費性能に優れた内燃機関用潤滑油組成物、特にエステル系基油の特性を最大限発揮しうる内燃機関用潤滑油組成物は実質的に見いだされていないのが現状である。
特開平5−279686号公報 特開平8−183985号公報 特開平10−195474号公報 特開2001−348591号公報 米国特許第4208292号明細書 米国特許第4259254号明細書 米国特許第4428861号明細書
本発明は、以上のような事情に鑑み、流体潤滑領域及び境界潤滑領域における摩擦低減効果を最大限発揮できるエステル系基油を含有する内燃機関用潤滑油組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定のエステル系基油と摩擦調整剤を配合した組成物が、流体潤滑領域及び境界潤滑領域における摩擦低減効果に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、(A)100℃での動粘度が3〜8mm2 /s、粘度指数が140以上、けん化価が300mgKOH/g以下、全酸価が0.2mgKOH/g以下であるエステル系潤滑油基油を含有する潤滑油基油に、(B)無灰系摩擦調整剤および(C)モリブデン系摩擦調整剤から選ばれる摩擦調整剤を少なくとも1つ配合してなる内燃機関用潤滑油組成物にある。
前記潤滑油基油は、(D)100℃における動粘度が1〜8mm2/sの鉱油系基油及び/又はポリα−オレフィン系基油を含有することが好ましい。
前記エステル系潤滑油基油の含有量が基油全量基準で20質量%以上であることが好ましい。
前記組成物の100℃における動粘度が4〜9.3mm2/s、150℃におけるTBS粘度が2.0〜2.8mPa・s、NOACK蒸発量が25質量%以下に調整してなることが好ましい。
前記(B)無灰系摩擦調整剤が、炭素数6〜30のアルキル基又はアルケニル基を少なくとも1つ有するエステル系、アミン系、アミド系、およびエーテル系の摩擦調整剤から選ばれる1種又は2種以上の摩擦調整剤であり、前記(C)モリブデン系摩擦調整剤が、炭素数8〜13のアルキル基を有するモリブデンジチオカーバメートであることが好ましい。
前記組成物は、(E)リン含有摩耗防止剤をリン元素換算で0.005〜0.08質量%含有することが好ましい。
以下、本発明について詳述する。
本発明の内燃機関用潤滑油組成物における(A)エステル系基油としては、100℃での動粘度が3〜8mm2/sであることが必要であり、好ましくは7mm2/s以下、より好ましくは6mm2/s以下、特に好ましくは5.5mm2/s以下であり、3.5mm2/s以上であることが望ましい。100℃における動粘度が3mm2/s未満の場合、蒸発ロスによる省燃費性能の悪化が懸念され、また、8mm2/sを超える場合、流体潤滑領域における摩擦低減性能が十分得られない可能性があるため、それぞれ好ましくない。
また、当該エステル系基油の粘度指数は140以上であることが必要であり、好ましくは150以上、より好ましくは170以上、特に好ましくは200以上である。粘度指数の上限には特に制限はないが、通常300以下、好ましくは250以下である。当該エステル系基油の粘度指数が140未満の場合、流体潤滑領域における摩擦低減性能が十分得られない可能性がある。
また、当該エステル系基油のけん化価は、300mgKOH/g以下であることが必要であり、好ましくは260mgKOH/g以下であり、その下限値は特に制限はないが、好ましくは50mgKOH/g以上、より好ましくは100mgKOH/g以上である。本発明におけるエステル系基油としては、けん化価が200mgKOH/gを超え300mgKOH/g以下、あるいは200mgKOH/g以下であるエステル系基油を使用することが望ましい。
また、当該エステル系基油の全酸価は、0.2mgKOH/g以下であることが重要であり、好ましくは0.1mgKOH/g以下、より好ましくは0.05mgKOH/g以下である。当該エステル系基油の全酸価が0.2mgKOH/gを超える場合、摩擦低減効果を長期間維持しにくいので好ましくない。
本発明の内燃機関用潤滑油組成物における(A)エステル系基油は、上記のような性状を有するものであれば、特に制限はなく、合成条件や原料の選択により製造することができる。また、上記性状を有する(A)エステル系基油は、単独で使用してもよく、また混合物が上記性状を満たす限り、上記性状を満たさないエステル系基油をさらに配合した混合エステル系基油としても良い。
ここでいうエステルは有機酸エステルであり、具体的には、以下に示す1価アルコール類又は多価アルコールと1塩基酸又は多塩基酸とのエステル等が例示される。
(a)1価アルコールと1塩基酸とのエステル
(b)多価アルコールと1塩基酸とのエステル
(c)1価アルコールと多塩基酸とのエステル
(d)多価アルコールと多塩基酸とのエステル
(e)1価アルコール及び多価アルコールとの混合物と、多塩基酸との混合エステル
(f)多価アルコールと、1塩基酸及び多塩基酸の混合物との混合エステル
(g)1価アルコール及び多価アルコールとの混合物と、1塩基酸及び多塩基酸の混合物との混合エステル
上記1価アルコール又は多価アルコールとしては、炭素数1〜30、好ましくは炭素数4〜20、より好ましくは炭素数6〜18の炭化水素基を有する1価アルコール又は多価アルコール類が挙げられる。
また、上記1塩基酸又は多塩基酸としては、炭素数1〜30、好ましくは炭素数4〜20、より好ましくは炭素数6〜18の炭化水素基を有する1塩基酸又は多塩基酸類が挙げられる。
ここでいう炭素数1〜30の炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキレン基、シクロアルキル基、アルキルシクロアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アリールアルキル基等の炭化水素基が挙げられる。
アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、直鎖又は分枝のペンチル基、直鎖又は分枝のヘキシル基、直鎖又は分枝のヘプチル基、直鎖又は分枝のオクチル基、直鎖又は分枝のノニル基、直鎖又は分枝のデシル基、直鎖又は分枝のウンデシル基、直鎖又は分枝のドデシル基、直鎖又は分枝のトリデシル基、直鎖又は分枝のテトラデシル基、直鎖又は分枝のペンタデシル基、直鎖又は分枝のヘキサデシル基、直鎖又は分枝のヘプタデシル基、直鎖又は分枝のオクタデシル基、直鎖又は分枝のノナデシル基、直鎖又は分枝のイコシル基、直鎖又は分枝のヘンイコシル基、直鎖又は分枝のドコシル基、直鎖又は分枝のトリコシル基、直鎖又は分枝のテトラコシル基等の炭素数1〜30のアルキル基等が挙げられ、好ましくは炭素数4〜20のアルキル基、特に好ましくは炭素数6〜18のアルキル基である。
アルケニル基としては、ビニル基、直鎖又は分枝のプロペニル基、直鎖又は分枝のブテニル基、直鎖又は分枝のペンテニル基、直鎖又は分枝のへキセニル基、直鎖又は分枝のヘプテニル基、直鎖又は分枝のオクテニル基、直鎖又は分枝のノネニル基、直鎖又は分枝のデセニル基、直鎖又は分枝のウンデセニル基、直鎖又は分枝のドデセニル基、直鎖又は分枝のトリデセニル基、直鎖又は分枝のテトラデセニル基、直鎖又は分枝のペンタデセニル基、直鎖又は分枝のヘキサデセニル基、直鎖又は分枝のヘプタデセニル基、直鎖又は分枝のオクタデセニル基、直鎖又は分枝のノナデセニル基、直鎖又は分枝のイコセニル基、直鎖又は分枝のヘンイコセニル基、直鎖又は分枝のドコセニル基、直鎖又は分枝のトリコセニル基、直鎖又は分枝のテトラコセニル基等の炭素数2〜30のアルケニル基等が挙げられ、好ましくは炭素数4〜20のアルケニル基、特に好ましくは炭素数6〜18のアルケニル基である。
シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基シクロオクチル基等の炭素数3〜30のシクロアルキル基等が挙げられ、好ましくは炭素数4〜20のシクロアルキル基、特に好ましくは炭素数5〜8のシクロアルキル基である。
アルキルシクロアルキル基としては、メチルシクロペンチル基、ジメチルシクロペンチル基(全ての構造異性体を含む。)、メチルエチルシクロペンチル基(全ての構造異性体を含む。)、ジエチルシクロペンチル基(全ての構造異性体を含む。)、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロヘキシル基(全ての構造異性体を含む。)、メチルエチルシクロヘキシル基(全ての構造異性体を含む。)、ジエチルシクロヘキシル基(全ての構造異性体を含む。)、メチルシクロヘプチル基、ジメチルシクロヘプチル基(全ての構造異性体を含む。)、メチルエチルシクロヘプチル基(全ての構造異性体を含む。)、ジエチルシクロヘプチル基(全ての構造異性体を含む。)等の炭素数4〜30のアルキルシクロアルキル基等が挙げられ、好ましくは炭素数5〜20のアルキルシクロアルキル基、特に好ましくは炭素数6〜12のアルキルシクロアルキル基である。
アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等、炭素数6〜20のアリール基、好ましくは炭素数6〜10のアリール基である。
アルキルアリール基としては、トリル基(全ての構造異性体を含む。)、エチルフェニル基(全ての構造異性体を含む。)、直鎖又は分枝のプロピルフェニル基(全ての構造異性体を含む。)、直鎖又は分枝のブチルフェニル基(全ての構造異性体を含む。)、直鎖又は分枝のペンチルフェニル基(全ての構造異性体を含む。)、直鎖又は分枝のヘキシルフェニル基(全ての構造異性体を含む。)、直鎖又は分枝のヘプチルフェニル基(全ての構造異性体を含む。)、直鎖又は分枝のオクチルフェニル基(全ての構造異性体を含む。)、直鎖又は分枝のノニルフェニル基(全ての構造異性体を含む。)、直鎖又は分枝のデシルフェニル基(全ての構造異性体を含む。)、直鎖又は分枝のウンデシルフェニル基(全ての構造異性体を含む。)、直鎖又は分枝のドデシルフェニル基(全ての構造異性体を含む。)のような1置換フェニル基;キシリル基(全ての構造異性体を含む。)、ジエチルフェニル基、ジプロピルフェニル基等のような同一又は異なる直鎖又は分枝のアルキル基、を2つ以上有するアリール基(アルキル基は、さらにアリール基、アルキルアリール基、アリールアルキル基を含んでも良く、全ての構造異性体を含む。)等のアルキルアリール基等が挙げられ、炭素数7〜30のアルキルアリール基、好ましくは炭素数7〜20のアルキルアリール基、特に好ましくは炭素数7〜12のアルキルアリール基である。
アリールアルキル基としては、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基(プロピル基の異性体を含む。)フェニルブチル基(ブチル基の異性体を含む。)、フェニルペンチル基(ペンチル基の異性体を含む。)、フェニルヘキシル基(ヘキシル基の異性体を含む。)等の炭素数7〜30のアリールアルキル基、好ましくは炭素数7〜20のアリールアルキル基、特に好ましくは炭素数7〜12のアリールアルキル基である。
これらの中では、炭素数1〜30の炭化水素基としては、アルキル基又はアルケニル基であることが好ましい。
また、上記1価アルコール類としては、具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール(1−プロパノール、2−プロパノール)、ブタノール(1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、2−メチル−2−プロパノール)、ペンタノール(1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、3−メチル−2−ブタノール、2−メチル−2−ブタノール、2,2−ジメチル−1−プロパノール)、ヘキサノール(1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2−メチル−3−ペンタノール、3−メチル−1−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、4−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、2,3−ジメチル−1−ブタノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3,3−ジメチル−1−ブタノール、3,3−ジメチル−2−ブタノール、2−エチル−1−ブタノール、2,2−ジメチルブタノール)、ヘプタノール(1−ヘプタノール、2−ヘプタノール、3−ヘプタノール、2−メチル−1−ヘキサノール、2−メチル−2−ヘキサノール、2−メチル−3−ヘキサノール、5−メチル−2−ヘキサノール、3−エチル−3−ペンタノール、2,2−ジメチル−3−ペンタノール、2,3−ジメチル−3−ペンタノール、2,4−ジメチル−3−ペンタノール、4,4−ジメチル−2−ペンタノール、3−メチル−1−ヘキサノール、4−メチル−1−ヘキサノール、5−メチル−1−ヘキサノール、2−エチルペンタノール)、オクタノール(1−オクタノール、2−オクタノール、3−オクタノール、4−メチル−3−ヘプタノール、6−メチル−2−ヘプタノール、2−エチル−1−ヘキサノール、2−プロピル−1−ペンタノール、2,4,4−トリメチル−1−ペンタノール、3,5−ジメチル−1−ヘキサノール、2−メチル−1−ヘプタノール、2,2−ジメチル−1−ヘキサノール)、ノナノール(1−ノナノール、2−ノナノール、3,5,5−トリメチル−1−ヘキサノール、2,6−ジメチル−4−ヘプタノール、3−エチル−2,2−ジメチル−3−ペンタノール、5−メチルオクタノール等)、デカノール(1−デカノール、2−デカノール、4−デカノール、3,7−ジメチル−1−オクタノール、2,4,6−トリメチルヘプタノール等)、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール(ステアリルアルコール等)、ノナデカノール、エイコサノール、ヘンエイコサノール、トリコサノール、テトラコサノール等の炭素数1〜30の1価アルキルアルコール類(これらアルキル基は直鎖状であっても分枝状であっても良い。);エテノール、プロペノール、ブテノール、ヘキセノール、オクテノール、デセノール、ドデセノール、オクタデセノール(オレイルアルコール等)等炭素数2〜40の1価アルケニルアルコール類(これらアルケニル基は直鎖状であっても分枝状であっても良く、また、二重結合の位置も任意である。)等及びこれらの混合物等が挙げられる。
上記多価アルコール類としては、具体的には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−エチル−2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、1,7−ヘプタンジオール、2−メチル−2−プロピル−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、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,15−ヘプタデカンジオール、1.16−ヘキサデカンジオール、1,17−ヘプタデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,19−ノナデカンジオール、1,20−イコサデカンジオール等の炭素数2〜30の2価のアルキル又はアルケニルジオール類(これらアルキル基又はアルケニル基は直鎖状でも分枝状でも良く、アルケニル基の二重結合の位置は任意であり、ヒドロキシル基の置換位置も任意である。);グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン等のトリメチロールアルカン、エリスリトール、ペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,3,5−ペンタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,3,4−ブタンテトロール、ソルビトール、アドニトール、アラビトール、キシリトール、マンニトール等、及びこれらの重合体又は縮合物(例えば、ジグリセリン、トリグリセリン、テトラグリセリン等のグリセリンの2〜8量体等、ジトリメチロールプロパン等のトリメチロールプロパンの2〜8量体等、ジペンタエリスリトール等のペンタエリスリトールの2〜4量体等、ソルビタン、ソルビトールグリセリン縮合物等の縮合化合物(分子内縮合化合物、分子間縮合化合物又は自己縮合化合物))等が挙げられる。
また、上記アルコール類は、炭素数2〜6、好ましくは炭素数2〜4のアルキレンオキサイドあるいはその重合体又は共重合体を付加させ、アルコール類のヒドロキシル基をハイドロカルビルエーテル化又はハイドロカルビルエステル化したものを用いても良い。炭素数2〜6のアルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、1,2−エポキシブタン(α−ブチレンオキサイド)、2,3−エポキシブタン(β−ブチレンオキサイド)、1,2−エポキシ−1−メチルプロパン、1,2−エポキシヘプタン、1,2−エポキシヘキサン等が挙げられる。これらの中では、低摩擦性に優れる点から、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドが好ましく、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドがより好ましい。なお、2種以上のアルキレンオキサイドを用いた場合には、オキシアルキレン基の重合形式に特に制限はなく、ランダム共重合していても、ブロック共重合していてもよい。また、ヒドロキシル基を2〜6個有する多価アルコールにアルキレンオキサイドを付加させる際、全てのヒドロキシル基に付加させてもよいし、一部のヒドロキシル基のみに付加させてもよい。
また、上記1塩基酸としては、メタン酸、エタン酸(酢酸)、プロパン酸(プロピオン酸)、ブタン酸(酪酸、イソ酪酸等)、ペンタン酸(吉草酸、イソ吉草酸、ピバル酸等)、ヘキサン酸(カプロン酸等)、ヘプタン酸、オクタン酸(カプリル酸等)、ノナン酸(ペラルゴン酸等)、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸(ラウリン酸等)、トリデカン酸、テトラデカン酸(ミリスチン酸等)、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸(パルミチン酸等)、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸(ステアリン酸等)、ノナデカン酸、イコサン酸、ヘンイコサン酸、ドコサン酸、トリコサン酸、テトラコサン酸、ペンタコサン酸、ヘキサコサン酸、ヘプタコサン酸、オクタコサン酸、ノナコサン酸、トリアコンタン酸等の炭素数1〜30の飽和脂肪族モノカルボン酸(これら飽和脂肪族は直鎖状でも分枝状でも良い。);プロペン酸(アクリル酸等)、プロピン酸(プロピオール酸等)、ブテン酸(メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸等)、ペンテン酸、ヘキセン酸、ヘプテン酸、オクテン酸、ノネン酸、デセン酸、ウンデセン酸、ドデセン酸、トリデセン酸、テトラデセン酸、ペンタデセン酸、ヘキサデセン酸、ヘプタデセン酸、オクタデセン酸(オレイン酸等)、ノナデセン酸、イコセン酸、ヘンイコセン酸、ドコセン酸、トリコセン酸、テトラコセン酸、ペンタコセン酸、ヘキサコセン酸、ヘプタコセン酸、オクタコセン酸、ノナコセン酸、トリアコンテン酸等の炭素数1〜30の不飽和脂肪族モノカルボン酸(これら不飽和脂肪族は直鎖状でも分枝状でもよく、また不飽和結合の位置も任意である。)等が挙げられる。
また、上記多塩基酸としては、エタン二酸(シュウ酸)、プロパン二酸(マロン酸等)、ブタン二酸(コハク酸、メチルマロン酸等)、ペンタン二酸(グルタル酸、エチルマロン酸等)、ヘキサン二酸(アジピン酸等)、ヘプタン二酸(ピメリン酸等)、オクタン二酸(スベリン酸等)、ノナン二酸(アゼライン酸等)、デカン二酸(セバシン酸等)、プロペン二酸、ブテン二酸(マレイン酸、フマル酸等)、ペンテン二酸(シトラコン酸、メサコン酸等)、ヘキセン二酸、ヘプテン二酸、オクテン二酸、ノネン二酸、デセン二酸等の炭素数2〜30の飽和又は不飽和脂肪族ジカルボン酸(これら飽和脂肪族又は不飽和脂肪族は直鎖状でも分枝状でもよく、また不飽和結合の位置も任意である。);プロパントリカルボン酸、ブタントリカルボン酸、ペンタントリカルボン酸、ヘキサントリカルボン酸、ヘプタントリカルボン酸、オクタントリカルボン酸、ノナントリカルボン酸、デカントリカルボン酸等の飽和又は不飽和脂肪族トリカルボン酸(これら飽和脂肪族又は不飽和脂肪族は直鎖状でも分枝状でもよく、また不飽和結合の位置も任意である。);飽和又は不飽和脂肪族テトラカルボン酸(これら飽和脂肪族又は不飽和脂肪族は直鎖状でも分枝状でもよく、また不飽和結合の位置も任意である。)等が挙げられる。
本発明における(A)エステル系基油としては、上記規定を満たす1種又は2種以上のエステル系基油を混合して用いることができ、また、混合物が上記規定を満たす限り、上記規定を満たす1種又は2種以上のエステル系基油と上記規定を満たさないエステル系基油を混合して用いても良い。
本発明における(A)エステル系基油の最も好ましいものとしては、炭素数6〜18、好ましくは炭素数12〜18の1価の飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸(これら脂肪酸は、直鎖状でも分枝状でもよく、二重結合位置は任意である。)と炭素数6〜18、好ましくは炭素数6〜12の1価の飽和脂肪族アルコール又は不飽和脂肪族アルコール(これら脂肪族は、直鎖状でも分枝状でもよく、二重結合位置は任意である。)とのエステル、炭素数6〜18、好ましくは炭素数6〜12の2価の飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸(これら脂肪酸は、直鎖状でも分枝状でもよく、二重結合位置は任意である。)と炭素数6〜18、好ましくは炭素数6〜12の1価の飽和脂肪族アルコール又は不飽和脂肪族アルコール(これら脂肪族は、直鎖状でも分枝状でもよく、二重結合位置は任意である。)とのエステルから選ばれることが好ましく、炭素数6〜18、好ましくは炭素数12〜18の1価不飽和脂肪酸(これら脂肪酸は、直鎖状でも分枝状でもよく、二重結合位置は任意である。)と炭素数6〜18、好ましくは炭素数6〜12の1価飽和脂肪族アルコール(これら脂肪族は、直鎖状でも分枝状でもよい)とのエステル、炭素数6〜18、好ましくは炭素数6〜12の2価飽和脂肪酸(これら脂肪酸は、直鎖状でも分枝状でもよい。)と炭素数6〜18、好ましくは炭素数6〜12の1価飽和脂肪族アルコール(これら脂肪族は、直鎖状でも分枝状でもよい。)とのエステルから選ばれることがより好ましく、炭素数12〜18の1価不飽和脂肪酸(これら脂肪酸は、直鎖状でも分枝状でもよく、二重結合位置は任意である。)と炭素数9〜12の1価飽和脂肪族アルコール(これら脂肪族は、直鎖状でも分枝状でもよい。)とのエステル(例えば、オレイン酸ドデシル等)、炭素数6〜12の2価飽和脂肪酸(これら脂肪酸は、直鎖状でも分枝状でもよい。)と炭素数10〜12の1価飽和分枝状脂肪族アルコールとのエステル(例えば、セバシン酸ジイソノニル等)から選ばれることが特に好ましい。
また、本発明における(A)エステル系基油の流動点については特に制限はないが、好ましくは−20℃以下であり、より好ましくは−30℃以下、特に好ましくは−40℃以下である。流動点を−20℃以下とすることで、低温領域における低摩擦性にも優れ、始動性あるいは始動直後の省燃費性能にも優れた組成物を得ることができる。
本発明において上記(A)エステル系基油の含有量は特に制限はないが、潤滑油基油全量基準で20質量%以上であることが好ましく、25質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることがさらに好ましく、70質量%以上であることが特に好ましく、100質量%でも良いが、シール材膨潤性能の観点から、上記エステル系基油を95質量%以下とすることが好ましく、90質量%以下とすることがより好ましく、85質量%以下とすることがさらに好ましい。
本発明において、潤滑油基油を構成する上記エステル系基油以外の潤滑油基油として配合可能なものとしては、鉱油系基油、上記(A)エステル系基油の規定を満たさないエステル系基油、エステル系基油以外の合成系基油が挙げられる。
鉱油系基油としては、具体的には、原油を常圧蒸留して得られる常圧残油を減圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、水素化精製等の処理を1つ以上行って精製したもの、あるいはワックス異性化鉱油、GTL WAX(ガストゥリキッドワックス)を異性化する手法で製造される基油等が例示できる。
鉱油系基油の%CAは、特に制限はないが、好ましくは10質量%以下であり、より好ましくは6質量%以下、さらに好ましくは3質量%以下、特に好ましくは2質量%以下である。基油の%CAが10質量%を越える場合は、摩擦低減効果を長期間維持しにくいので好ましくない。なお、上記全芳香族含有量とは、ASTM D3238−85により測定される芳香族炭素数の全炭素数に対する百分率を示す。
また、鉱油系基油中の硫黄分については、特に制限はないが、0.05質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以下であることがさらに好ましく、0.005質量%以下であることが特に好ましい。鉱油系基油の硫黄分を低減することで、摩擦低減効果により優れた組成物を得ることができる。
エステル系基油以外の合成系基油としては、具体的には、ポリブテン又はその水素化物;1−オクテンオリゴマー、1−デセンオリゴマー等のポリα−オレフィン又はその水素化物;アルキルナフタレン、アルキルベンゼン;又はこれらの混合物等が例示できる。
これら(A)エステル系基油以外の上記潤滑油基油の100℃における動粘度は、特に制限はないが、1〜8mm2/sであることが好ましく、2〜6mm2/sであることが特に好ましい。また、これら(A)エステル系基油以外の上記潤滑油基油の粘度指数は、特に制限はないが、好ましくは80以上、より好ましくは95以上、特に好ましくは120以上である。
本発明では、上記鉱油系基油、上記合成系基油又はこれらの中から選ばれる2種以上の潤滑油の任意混合物等が使用できる。例えば、1種以上の鉱油系基油、1種以上の合成系基油、1種以上の鉱油系基油と1種以上の合成系基油との混合油等を挙げることができ、中でも鉱油系基油及び/又はポリα−オレフィン系基油を使用することが好ましい。
(A)成分を含有する潤滑油基油の動粘度は特に制限はないが、その100℃での動粘度は、20mm2/s以下であることが好ましく、より好ましくは10mm2/s以下、さらに好ましくは5mm2/s、特に好ましくは4.3mm2/sである。一方、その動粘度は、2mm2/s以上であることが好ましく、より好ましくは3m2/s以上、特に好ましく3.5mm2/s以上である。潤滑油基油の100℃での動粘度が20mm2/sを越える場合は、低温粘度特性が悪化し、一方、その動粘度が2mm2/s未満の場合は、潤滑箇所での油膜形成が不十分であるため潤滑性に劣り、また潤滑油基油の蒸発損失が大きくなるため、それぞれ好ましくない。
(A)成分を含む潤滑油基油の蒸発損失量としては、NOACK蒸発量で、25質量%以下であることが好ましく、22質量%以下であることがさらに好ましく、20質量%以下であることが特に好ましい。潤滑油基油のNOACK蒸発量が25質量%を超える場合、潤滑油の蒸発損失が大きく、粘度増加による省燃費性能悪化につながるため、好ましくない。なお、ここでいうNOACK蒸発量とは、ASTM D5800の準拠して測定されたもので、潤滑油試料60gを250℃、20mmH2O(196Pa)の減圧下にて1時間保持した後の蒸発量を測定したものである。
(A)成分を含む潤滑油基油の粘度指数は特に制限はないが、低温から高温まで優れた粘度特性が得られるようにその値は、80以上であることが好ましく、更に好ましくは100以上であり、更に好ましくは120以上である。その粘度指数が80未満である場合、低温粘度特性が悪化するため、好ましくない。
本発明の内燃機関用潤滑油組成物に用いられる摩擦調整剤としては、摩擦係数を低減させる効果を有する(B)無灰系摩擦調整剤および(C)モリブデン系摩擦調整剤から選ばれる摩擦調整剤が挙げられる。
(B)無灰系摩擦調整剤としては、潤滑油用の摩擦調整剤として通常用いられる任意の化合物が使用可能である。これらの例としては、炭素数6〜30、好ましくはアルキル基又はアルケニル基、特に炭素数6〜30、好ましくは炭素数12〜18の直鎖アルキル基又は直鎖アルケニル基を分子中に少なくとも1個有する、脂肪酸エステル、アミン、アミド、エーテル等が挙げられる。
上記炭素数6〜30のアルキル基又はアルケニル基としては、具体的には、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基、トリコシル基、テトラコシル基、ペンタコシル基、ヘキサコシル基、ヘプタコシル基、オクタコシル基、ノナコシル基、トリアコンチル基等のアルキル基(これらアルキル基は直鎖状でも分枝状でもよい。);ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基、ノナデセニル基、イコセニル基、ヘンイコセニル基、ドコセニル基、トリコセニル基、テトラコセニル基、ペンタコセニル基、ヘキサコセニル基、ヘプタコセニル基、オクタコセニル基、ノナコセニル基、トリアコンテニル基等のアルケニル基(これらアルケニル基は直鎖状でも分枝状でもよく、また二重結合の位置も任意である。)等が例示できる。
脂肪酸エステルとしては、グリセリンモノオレート、グリセリンジオレート、グリセリントリオレート、グリセリンモノステアレート、グリセリンジステアレート、ソルビタンモノオレート、ソルビタンジオレート、ソルビタントリオレート、ソルビタンモノステアレート等の炭素数7〜31の直鎖状又は分枝状、好ましくは直鎖状の脂肪酸と、脂肪族1価アルコール又は脂肪族多価アルコールとのエステル等が例示できる。
アミンとしては、ドデシルジエタノールアミン、オレイルジエタノールアミン、ドデシルアミン、オレイルアミン、ステアリルアミン等の炭素数6〜30の直鎖状若しくは分枝状、好ましくは直鎖状の脂肪族モノアミン、直鎖状若しくは分枝状、好ましくは直鎖状の脂肪族ポリアミン、又はこれら脂肪族アミンのアルキレンオキシド付加物等が例示できる。
アミドとしては、オレイルアミド、オレイン酸とオレイルアミンとのアミド、ステアリルアミド、ステアリン酸とステアリルアミンとのアミド等の炭素数6〜30の直鎖状若しくは分枝状、好ましくは直鎖状の脂肪酸とアミン、例えばアンモニア、炭素数1〜30の直鎖状若しくは分枝状、好ましくは直鎖状の脂肪族アミンとのアミド等が例示できる。
エーテルとしては、グリセリンモノオレイルエーテル、グリセリンモノステアリルエーテル等の炭素数6〜30の直鎖状若しくは分枝状、好ましくは直鎖状の脂肪族エーテルが挙げられる。
(C)モリブデン系摩擦調整剤としては、例えば、硫黄を含有するモリブデン錯体が好ましい例として挙げられ、具体的には、モリブデンジチオカーバメート、モリブデンジチオホスフェート、その他の硫黄含有モリブデン錯体が挙げられる。
モリブデンジチオホスフェートとしては、具体的には例えば、次の一般式(1)で表される化合物を用いることができる。
Figure 2005041998
上記(1)式中、R11、R12、R13及びR14は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、炭素数2〜30、好ましくは炭素数5〜18、より好ましくは炭素数5〜12のアルキル基、又は炭素数6〜18、好ましくは炭素数10〜15の(アルキル)アリール基等の炭化水素基を示す。またY1、Y2、Y3及びY4は、それぞれ硫黄原子または酸素原子を示す。
アルキル基の好ましい例としては、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基等が挙げられ、これらは1級アルキル基、2級アルキル基又は3級アルキル基でも良く、また直鎖状でも分枝状でもよい。
(アルキル)アリール基の好ましい例としては、フェニル基、トリル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、ペンチルフェニル基、ヘキシルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ウンデシルフェニル基、ドデシルフェニル基等が挙げられ、そのアルキル基は1級アルキル基、2級アルキル基又は3級アルキル基でも良く、また直鎖状でも分枝状でもよい。さらにこれら(アルキル)アリール基には、アリール基へのアルキル基の置換位置が異なる、全ての置換異性体が含まれる。
モリブデンジチオホスフェートとしては、具体的には、硫化モリブデンジエチルジチオホスフェート、硫化モリブデンジプロピルジチオホスフェート、硫化モリブデンジブチルジチオホスフェート、硫化モリブデンジペンチルジチオホスフェート、硫化モリブデンジヘキシルジチオホスフェート、硫化モリブデンジオクチルジチオホスフェート、硫化モリブデンジデシルジチオホスフェート、硫化モリブデンジドデシルジチオホスフェート、硫化モリブデンジ(ブチルフェニル)ジチオホスフェート、硫化モリブデンジ(ノニルフェニル)ジチオホスフェート、硫化オキシモリブデンジエチルジチオホスフェート、硫化オキシモリブデンジプロピルジチオホスフェート、硫化オキシモリブデンジブチルジチオホスフェート、硫化オキシモリブデンジペンチルジチオホスフェート、硫化オキシモリブデンジヘキシルジチオホスフェート、硫化オキシモリブデンジオクチルジチオホスフェート、硫化オキシモリブデンジデシルジチオホスフェート、硫化オキシモリブデンジドデシルジチオホスフェート、硫化オキシモリブデンジ(ブチルフェニル)ジチオホスフェート、硫化オキシモリブデンジ(ノニルフェニル)ジチオホスフェート(アルキル基は直鎖状でも分枝状でも良く、また、アルキルフェニル基のアルキル基の結合位置は任意である。)、及びこれらの混合物等が例示できる。なお、これらモリブデンジチオホスフェートとしては、1分子中に異なる炭素数及び/または構造の炭化水素基を有する化合物も好ましく用いることができる。
モリブデンジチオカーバメートとしては、例えば、次の一般式(2)で表される化合物を用いることができる。
Figure 2005041998
上記(2)式中、R15、R16、R17及びR18は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、炭素数2〜24、好ましくは炭素数4〜13のアルキル基、又は炭素数6〜24、好ましくは炭素数10〜15の(アルキル)アリール基等の炭化水素基を示す。またY5、Y6、Y7及びY8は、それぞれ硫黄原子または酸素原子を示す。
アルキル基の好ましい例としては、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基等が挙げられ、これらは1級アルキル基、2級アルキル基又は3級アルキル基でも良く、また直鎖状でも分枝状でもよい。
(アルキル)アリール基の好ましい例としては、フェニル基、トリル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、ペンチルフェニル基、ヘキシルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ウンデシルフェニル基、ドデシルフェニル基等が挙げられ、そのアルキル基は1級アルキル基、2級アルキル基又は3級アルキル基でも良く、また直鎖状でも分枝状でもよい。さらにこれら(アルキル)アリール基には、アリール基へのアルキル基の置換位置が異なる、全ての置換異性体が含まれる。また、上記構造以外のモリブデンジチオカーバメートとしては、WO98/26030あるいは、WO99/31113に開示されるようなチオ又はポリチオ−三核モリブデンにジチオカーバメート基が配位した構造を有するもの等が挙げられる。
モリブデンジチオカーバメートとしては、具体的には、硫化モリブデンジエチルジチオカーバメート、硫化モリブデンジプロピルジチオカーバメート、硫化モリブデンジブチルジチオカーバメート、硫化モリブデンジペンチルジチオカーバメート、硫化モリブデンジヘキシルジチオカーバメート、硫化モリブデンジオクチルジチオカーバメート、硫化モリブデンジデシルジチオカーバメート、硫化モリブデンジドデシルジチオカーバメート、硫化モリブデンジ(ブチルフェニル)ジチオカーバメート、硫化モリブデンジ(ノニルフェニル)ジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジエチルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジプロピルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジブチルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジペンチルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジヘキシルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジオクチルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジデシルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジドデシルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジ(ブチルフェニル)ジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジ(ノニルフェニル)ジチオカーバメート(アルキル基は直鎖状でも分枝状でも良く、また、アルキルフェニル基のアルキル基の結合位置は任意である。)、及びこれらの混合物等が例示できる。なお、これらモリブデンジチオカーバメートとしては、1分子中に異なる炭素数及び/または構造の炭化水素基を有する化合物も好ましく用いることができる。
また、その他の硫黄を含有する有機モリブデン錯体としては、モリブデン化合物(例えば、二酸化モリブデン、三酸化モリブデン等の酸化モリブデン、オルトモリブデン酸、パラモリブデン酸、(ポリ)硫化モリブデン酸等のモリブデン酸、これらモリブデン酸の金属塩、アンモニウム塩等のモリブデン酸塩、二硫化モリブデン、三硫化モリブデン、五硫化モリブデン、ポリ硫化モリブデン等の硫化モリブデン、硫化モリブデン酸、硫化モリブデン酸の金属塩又はアミン塩、塩化モリブデン等のハロゲン化モリブデン等)と、硫黄含有有機化合物(例えば、アルキル(チオ)キサンテート、チアジアゾール、メルカプトチアジアゾール、チオカーボネート、テトラハイドロカルビルチウラムジスルフィド、ビス(ジ(チオ)ハイドロカルビルジチオホスホネート)ジスルフィド、有機(ポリ)サルファイド、硫化エステル等)あるいはその他の有機化合物との錯体等を挙げることができる。
本発明の(C)成分としては、これらの中から選ばれる1種以上のモリブデンジチオホスフェートと1種以上のモリブデンジチオカーバメート、あるいはその他の硫黄を含有するモリブデン錯体との任意の混合割合での混合物も、好ましいものとして用いることができる。
本発明においては、長期間安定的に優れた摩擦低減効果を発揮できる点で、モリブデンジチオカーバメート、特に炭素数8〜13のアルキル基を有するモリブデンジチオカーバメートが特に好ましい。
本発明の潤滑油組成物において、(C)成分の含有量は、特に制限はないが、通常組成物全量基準で、モリブデン元素換算量で、10〜2000質量ppm、好ましくは、100〜1500質量ppm、特に好ましくは200〜1000質量ppmである。(C)成分の含有量が2000質量ppmを超える場合、含有量に見合うだけの摩擦低減効果が得にくく、灰分や硫黄分を増加させ、また、貯蔵安定性に劣る恐れがある。
本発明の潤滑油組成物には、(E)リン含有摩耗防止剤を含有することが好ましい。
(E)リン含有摩耗防止剤としては、分子中にリンを含有する限り、特に制限はないが、例えば、炭素数1〜30の炭化水素基を1〜3個有する亜リン酸エステル、亜リン酸モノチオエステル、亜リン酸ジチオエステル、亜リン酸トリチオエステル、リン酸エステル、リン酸モノチオエステル、リン酸ジチオエステル、リン酸トリチオエステル、ホスホン酸エステル、ホスホン酸モノチオエステル、ホスホン酸ジチオエステル、ホスホン酸トリチオエステル等のリン含有化合物、及びこれらのアミン塩又は金属塩、並びにカルボン酸誘導体等が挙げられる。
ここでいう炭素数1〜30の炭化水素基としては、炭素数1〜30、好ましくは炭素数3〜18、より好ましくは炭素数4〜12のアルキル基、アルケニル基、アルキレン基、シクロアルキル基、アルキルシクロアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アリールアルキル基等の炭化水素基が挙げられる。
また、ここでいうアミンとしては、アンモニア、炭素数1〜30の直鎖状若しくは分枝状、好ましくは直鎖状の脂肪族モノアミン、直鎖状若しくは分枝状、好ましくは直鎖状の脂肪族ポリアミン、又はこれら脂肪族アミンのアルキレンオキシド付加物等が例示できる。
また、ここでいう金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム等のアルカリ金属、カルシウム、マグネシウム、バリウム等のアルカリ土類金属、亜鉛、銅、鉄、鉛、ニッケル、銀、マンガン、モリブデン等の重金属等が挙げられる。これらの中ではリチウム、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属及び亜鉛、特に亜鉛が好ましい。
また、ここでいうカルボン酸誘導体とは、炭素数1〜30、好ましくは炭素数2〜8、特に好ましくは炭素数3〜4のカルボン酸に上記リン含有化合物を付加したもの等が挙げられ、例えば、ジチオホスホリル化プロピオン酸やその金属塩が例示できる。
これらの中でも、炭素数4〜8の第1級又は第2級アルキル基を有するジチオリン酸亜鉛、リン酸亜鉛等が好ましい例として挙げられ、第2級アルキル基を有するジチオリン酸亜鉛であることが特に好ましい。
本発明において、(E)リン含有摩耗防止剤の含有量は特に制限はないが、組成物全量基準で、リン元素換算量で、通常0.005〜0.1質量%であるが、0.005〜0.08質量%であることがより好ましく、0.01〜0.05質量%であることが特に好ましい。リン含有量を0.08質量%以下、あるいは0.08質量%未満とすることで、排ガス浄化触媒への影響を極力低減することができるとともに、省燃費性能を長期間維持しやすくなる。
本発明の内燃機関用潤滑油組成物には、その性能をさらに向上させるために、その目的に応じて潤滑油に一般的に使用されている任意の添加剤を添加することができる。このような添加剤としては、例えば、金属系清浄剤、無灰分散剤、酸化防止剤、(E)成分以外の摩耗防止剤、粘度指数向上剤、腐食防止剤、防錆剤、抗乳化剤、金属不活性化剤、消泡剤、及び着色剤等の添加剤等を挙げることができる。
金属系清浄剤としては、例えば、アルカリ金属スルホネート又はアルカリ土類金属スルホネート、アルカリ金属フェネート又はアルカリ土類金属フェネート、アルカリ金属サリシレート又はアルカリ土類金属サリシレート、アルカリ金属ホスホネート又はアルカリ土類金属ホスホネート、あるいはこれらの混合物等が挙げられる。
アルカリ金属又はアルカリ土類金属スルホネートとしては、より具体的には、例えば分子量100〜1500、好ましくは200〜700のアルキル芳香族化合物をスルホン化することによって得られるアルキル芳香族スルホン酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩、特にマグネシウム塩及び/又はカルシウム塩が好ましく用いられ、アルキル芳香族スルホン酸としては、いわゆる石油スルホン酸や合成スルホン酸等が挙げられる。
石油スルホン酸としては、一般に鉱油の潤滑油留分のアルキル芳香族化合物をスルホン化したものやホワイトオイル製造時に副生する、いわゆるマホガニー酸等が用いられる。また合成スルホン酸としては、例えば洗剤の原料となるアルキルベンゼン製造プラントから副生したり、ポリオレフィンをベンゼンにアルキル化することにより得られる、直鎖状や分枝状のアルキル基を有するアルキルベンゼンを原料とし、これをスルホン化したもの、あるいはジノニルナフタレンをスルホン化したもの等が用いられる。またこれらアルキル芳香族化合物をスルホン化する際のスルホン化剤としては特に制限はないが、通常発煙硫酸や硫酸が用いられる。
アルカリ金属又はアルカリ土類金属フェネートとしては、より具体的には、炭素数4〜30、好ましくは6〜18の直鎖状又は分枝状のアルキル基を少なくとも1個有するアルキルフェノール、このアルキルフェノールと元素硫黄を反応させて得られるアルキルフェノールサルファイド又はこのアルキルフェノールとホルムアルデヒドを反応させて得られるアルキルフェノールのマンニッヒ反応生成物のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩、特にマグネシウム塩及び/又はカルシウム塩等が好ましく用いられる。
アルカリ金属又はアルカリ土類金属サリシレートとしては、より具体的には、炭素数4〜30、好ましくは6〜18の直鎖状又は分枝状のアルキル基を少なくとも1個有するアルキルサリチル酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩、特にマグネシウム塩及び/又はカルシウム塩等が好ましく用いられる。
また、アルカリ金属又はアルカリ土類金属スルホネート、アルカリ金属又はアルカリ土類金属フェネート及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属サリシレートには、アルキル芳香族スルホン酸、アルキルフェノール、アルキルフェノールサルファイド、アルキルフェノールのマンニッヒ反応生成物、アルキルサリチル酸等を、直接、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物や水酸化物等の金属塩基と反応させたり、又は一度ナトリウム塩やカリウム塩等のアルカリ金属塩としてからアルカリ土類金属塩と置換させること等により得られる中性塩(正塩)だけでなく、さらにこれら中性塩(正塩)と過剰のアルカリ金属又はアルカリ土類金属塩やアルカリ金属又はアルカリ土類金属塩基(アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物や酸化物)を水の存在下で加熱することにより得られる塩基性塩や、炭酸ガス又はホウ酸若しくはホウ酸塩の存在下で中性塩(正塩)をアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物等の塩基と反応させることにより得られる過塩基性塩(超塩基性塩)も含まれる。なお、これらの反応は、通常、溶媒(ヘキサン等の脂肪族炭化水素溶剤、キシレン等の芳香族炭化水素溶剤、軽質潤滑油基油等)中で行われる。
また、金属系清浄剤は通常、軽質潤滑油基油等で希釈された状態で市販されており、また、入手可能であるが、一般的に、その金属含有量が1.0〜20質量%、好ましくは2.0〜16質量%のものを用いるのが望ましい。また金属系清浄剤の全塩基価は、通常0〜500mgKOH/g、好ましくは20〜450mgKOH/gである。なお、ここでいう全塩基価とは、JIS K2501「石油製品及び潤滑油−中和価試験法」の7.に準拠して測定される過塩素酸法による全塩基価を意味する。
本発明においては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のスルホネート、フェネート、サリシレート等から選ばれる金属系清浄剤を1種又は2種以上併用して使用することができる。本発明においては、金属系清浄剤として、長期間に渡り摩擦低減効果を安定的に得ることができる点でアルカリ金属又はアルカリ土類金属サリシレートが特に好ましい。
本発明において、金属系清浄剤の含有量の上限値は、特に制限はないが、通常、組成物全量基準で、金属元素換算量で0.5質量%であるが、組成物の硫酸灰分が1.2質量%以下となるようにその他の添加剤とあわせて調整することが好ましい。そのような観点から金属系清浄剤の含有量の上限値は、より好ましくは組成物全量基準で、金属元素換算量で0.3質量%であり、さらに好ましくは0.25質量%、特に好ましくは0.2質量%である。また、その下限値は、特に制限はないが、0.01質量%、好ましくは0.02質量%、特に好ましくは0.05質量%である。
無灰分散剤としては、潤滑油に用いられる任意の無灰分散剤を用いることができるが、例えば、炭素数40〜400の直鎖若しくは分枝状のアルキル基又はアルケニル基を分子中に少なくとも1個有する含窒素化合物又はその誘導体、あるいはアルケニルコハク酸イミドの変性品等が挙げられる。これらの中から任意に選ばれる1種類あるいは2種類以上を配合することができる。
このアルキル基又はアルケニル基の炭素数は40〜400、好ましくは60〜350である。アルキル基又はアルケニル基の炭素数が40未満の場合は化合物の潤滑油基油に対する溶解性が低下し、一方、アルキル基又はアルケニル基の炭素数が400を越える場合は、潤滑油組成物の低温流動性が悪化するため、それぞれ好ましくない。このアルキル基又はアルケニル基は、直鎖状でも分枝状でもよいが、好ましいものとしては、具体的には、プロピレン、1−ブテン、イソブチレン等のオレフィンのオリゴマーやエチレンとプロピレンのコオリゴマーから誘導される分枝状アルキル基や分枝状アルケニル基等が挙げられる。
無灰分散剤の具体的としては、例えば、下記の化合物が挙げられる。これらの中から選ばれる1種又は2種以上の化合物を用いることができる。
a)炭素数40〜400のアルキル基又はアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するコハク酸イミド、あるいはその誘導体
b)炭素数40〜400のアルキル基又はアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するベンジルアミン、あるいはその誘導体
c)炭素数40〜400のアルキル基又はアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するポリアミン、あるいはその誘導体
上記a)コハク酸イミドとしては、より具体的には、下記の一般式(3)及び一般式(4)で示される化合物等が例示できる。
Figure 2005041998
一般式(3)において、R20は炭素数40〜400、好ましくは60〜350のアルキル基又はアルケニル基を示し、hは1〜5、好ましくは2〜4の整数を示す。
Figure 2005041998
一般式(4)において、R21及びR22は、それぞれ個別に炭素数40〜400、好ましくは60〜350のアルキル基又はアルケニル基を示し、ポリブテニル基であることが好ましい。iは0〜4、好ましくは1〜3の整数を示す。
なお、コハク酸イミドには、ポリアミンの一端に無水コハク酸が付加した式(3)で表される、いわゆるモノタイプのコハク酸イミドと、ポリアミンの両端に無水コハク酸が付加した式(4)で表される、いわゆるビスタイプのコハク酸イミドとが含まれるが、本発明の組成物には、それらのいずれでも、あるいはこれらの混合物が含まれていても良い。
これらのコハク酸イミドの製法は特に制限はないが、例えば炭素数40〜400のアルキル基又はアルケニル基を有する化合物を無水マレイン酸と100〜200℃で反応させて得たアルキルコハク酸又はアルケニルコハク酸をポリアミンと反応させることにより得ることができる。ポリアミンとしては、具体的には、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、及びペンタエチレンヘキサミン等が例示できる。
上記b)ベンジルアミンとしては、より具体的には、下記の一般式(5)で表される化合物等が例示できる。
Figure 2005041998
一般式(5)において、R23は、炭素数40〜400、好ましくは60〜350のアルキル基又はアルケニル基を示し、jは1〜5、好ましくは2〜4の整数を示す。
このベンジルアミンの製造方法は何ら限定されるものではないが、例えば、プロピレンオリゴマー、ポリブテン、及びエチレン−α−オレフィン共重合体等のポリオレフィンをフェノールと反応させてアルキルフェノールとした後、これにホルムアルデヒドとジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、及びペンタエチレンヘキサミン等のポリアミンをマンニッヒ反応により反応させることにより得ることができる。
上記c)ポリアミンとしては、より具体的には、下記の一般式(6)で表される化合物等が例示できる。
24‐NH−(CH2CH2NH)k‐H (6)
一般式(6)において、R24は、炭素数40〜400、好ましくは60〜350のアルキル基又はアルケニル基を示し、kは1〜5、好ましくは2〜4の整数を示す。
このポリアミンの製造法は何ら限定されるものではないが、例えば、プロピレンオリゴマー、ポリブテン、及びエチレン−α−オレフィン共重合体等のポリオレフィンを塩素化した後、これにアンモニアやエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、及びペンタエチレンヘキサミン等のポリアミンを反応させることにより得ることができる。
また、無灰分散剤の1例として挙げた含窒素化合物の誘導体としては、例えば、前述の含窒素化合物に炭素数1〜30のモノカルボン酸(脂肪酸等)やシュウ酸、フタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等の炭素数2〜30のポリカルボン酸を作用させて、残存するアミノ基及び/又はイミノ基の一部又は全部を中和したり、アミド化した、いわゆる酸変性化合物;前述の含窒素化合物にホウ酸を作用させて、残存するアミノ基及び/又はイミノ基の一部又は全部を中和したり、アミド化した、いわゆるホウ素変性化合物;前述の含窒素化合物に硫黄化合物を作用させた硫黄変性化合物;及び前述の含窒素化合物に酸変性、ホウ素変性、硫黄変性から選ばれた2種以上の変性を組み合わせた変性化合物;等が挙げられる。これらの誘導体の中でもアルケニルコハク酸イミドのホウ素変性化合物は耐熱性、酸化防止性に優れ、本発明の潤滑油組成物においても摩擦低減効果をより維持しやすくなるために有効である。
本発明の潤滑油組成物において無灰分散剤を含有させる場合、その含有量は、通常潤滑油組成物全量基準で、0.01〜20質量%であり、好ましくは0.1〜10質量%である。無灰分散剤の含有量が0.01質量%未満の場合は、高温下における塩基価維持性に対する効果が少なく、一方、20質量%を越える場合は、潤滑油組成物の低温流動性が大幅に悪化するため、それぞれ好ましくない。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤やアミン系酸化防止剤、金属系酸化防止剤等の潤滑油に一般的に使用されているものであれば使用可能である。酸化防止剤の添加により、潤滑油組成物の酸化防止性をより高められるため、本発明における摩擦低減効果をより維持しやすくなるために有効である。
フェノール系酸化防止剤としては、例えば、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ビス(2−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、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(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−イソプロピリデンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−ノニルフェノール)、2,2’−イソブチリデンビス(4,6−ジメチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−シクロヘキシルフェノール)、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェノール、2,4−ジメチル−6−tert−ブチルフェノール、2,6−ジ−tert−α−ジメチルアミノ−p−クレゾール、2,6−ジ−tert−ブチル−4(N,N’−ジメチルアミノメチルフェノール)、4,4’−チオビス(2−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−チオビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、ビス(3−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルベンジル)スルフィド、ビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)スルフィド、2,2’−チオ−ジエチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、トリデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクチル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、3−メチル−5−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル置換脂肪酸エステル類等を好ましい例として挙げることができる。これらは二種以上を混合して使用してもよい。
アミン系酸化防止剤としては、例えば、フェニル−α−ナフチルアミン、アルキルフェニル−α−ナフチルアミン、及びジアルキルジフェニルアミンを挙げることができる。これらは二種以上を混合して使用してもよい。
上記フェノール系酸化防止剤とアミン系酸化防止剤は組み合せて配合しても良い。
本発明の潤滑油組成物において酸化防止剤を含有させる場合、その含有量は、通常潤滑油組成物全量基準で5.0質量%以下であり、好ましくは3.0質量%以下であり、さらに好ましくは2.5質量%以下である。その含有量が5.0質量%を超える場合は、配合量に見合った十分な酸化防止性が得られないため好ましくない。一方、その含有量は、潤滑油劣化過程における塩基価維持性及び高温清浄性をより高めるためには潤滑油組成物全量基準で好ましくは0.1質量%以上であり、好ましくは1質量%以上である。
(E)成分以外の摩耗防止剤としては、例えば、ジスルフィド類、硫化オレフィン類、硫化油脂類、ジチオカルバミン酸亜鉛、ジチオカーバメート等の硫黄含有化合物等が挙げられる。これらは通常、潤滑油組成物全量基準で0.005〜5質量%の範囲において本発明の組成物の性能を大幅に損なわない限り含有させることが可能である。
粘度指数向上剤としては具体的には、各種メタクリル酸エステルから選ばれる1種又は2種以上のモノマーの重合体又は共重合体若しくはその水添物などのいわゆる非分散型粘度指数向上剤、又はさらに窒素化合物を含む各種メタクリル酸エステルを共重合させたいわゆる分散型粘度指数向上剤、非分散型又は分散型エチレン−α−オレフィン共重合体(α−オレフィンとしてはプロピレン、1−ブテン、1−ペンテン等が例示できる)若しくはその水素化物、ポリイソブチレン若しくはその水添物、スチレン−ジエン共重合体の水素化物、スチレン−無水マレイン酸エステル共重合体及びポリアルキルスチレン等が挙げられる。
これらの粘度指数向上剤の分子量は、せん断安定性を考慮して選定することが必要である。具体的には、粘度指数向上剤の数平均分子量は、例えば分散型及び非分散型ポリメタクリレートの場合では、通常5,000〜1,000,000、好ましくは100,000〜900,000のものが、ポリイソブチレン又はその水素化物の場合は通常800〜5,000、好ましくは1,000〜4,000のものが、エチレン−α−オレフィン共重合体又はその水素化物の場合は通常800〜500,000、好ましくは3,000〜200,000のものが用いられる。
またこれらの粘度指数向上剤の中でも分散型及び非分散型ポリメタクリレートを用いた場合には、特に省燃費性能に優れた潤滑油組成物を得ることができる。
上記粘度指数向上剤の中から任意に選ばれた1種類あるいは2種類以上の化合物を任意の量で含有させることができる。粘度指数向上剤の含有量は、通常組成物全量基準で0.1〜20質量%である。
腐食防止剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系、トリルトリアゾール系、チアジアゾール系、及びイミダゾール系化合物等が挙げられる。
防錆剤としては、例えば、石油スルホネート、アルキルベンゼンスルホネート、ジノニルナフタレンスルホネート、アルケニルコハク酸エステル、及び多価アルコールエステル等が挙げられる。
抗乳化剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、及びポリオキシエチレンアルキルナフチルエーテル等のポリアルキレングリコール系非イオン系界面活性剤等が挙げられる。
金属不活性化剤としては、例えば、イミダゾリン、ピリミジン誘導体、アルキルチアジアゾール、メルカプトベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール又はその誘導体、1,3,4−チアジアゾールポリスルフィド、1,3,4−チアジアゾリル−2,5−ビスジアルキルジチオカーバメート、2−(アルキルジチオ)ベンゾイミダゾール、及びβ−(o−カルボキシベンジルチオ)プロピオンニトリル等が挙げられる。
消泡剤としては、例えば、シリコーン、フルオロシリコール、及びフルオロアルキルエーテル等が挙げられる。
これらの添加剤を本発明の組成物に含有させる場合には、その含有量は組成物全量基準で、腐食防止剤、防錆剤、抗乳化剤ではそれぞれ0.005〜5質量%、金属不活性化剤では0.005〜1質量%、消泡剤では0.0005〜1質量%の範囲で通常選ばれる。
本発明の内燃機関用潤滑油組成物は、100℃における動粘度が4〜9.3mm2/s、好ましくは8.5mm2/s以下、150℃におけるTBS粘度が2.0〜2.8mPa・s、好ましくは2.3〜2.7mPa・s、NOACK蒸発量が25質量%以下、好ましくは20質量%以下に調製してなることが望ましい。100℃における動粘度が9.3mm2/sを超え、150℃におけるTBS粘度が2.8mPa・sを超える場合、流体潤滑領域における摩擦低減効果が小さいため好ましくなく、100℃における動粘度が4mm2/s未満、NOACK蒸発量が25質量%を超える場合、潤滑油の蒸発損失がより大きくなるため、それぞれ好ましくなく、150℃におけるTBS粘度が2.0mPa・s未満の場合、十分な油膜保持性を有しないため、好ましくない。
本発明の内燃機関用潤滑油組成物は、流体潤滑領域及び境界潤滑領域の双方の摩擦を最大限低減することができ、従来のエステル系基油を混合した省燃費潤滑油では実現し得なかった効果を奏するものである。
従って、本発明の内燃機関用潤滑油組成物は、ガソリンエンジン油、ガスエンジン油、ディーゼルエンジン油等の内燃機関用潤滑油組成物として有用であるだけでなく、その他省燃費性あるいは低摩擦性能の要求される潤滑油、例えば、自動又は手動変速機等の駆動系用潤滑油、グリース、油圧作動油、タービン油、圧縮機油、軸受け油、冷凍機油等の潤滑油としても好適に使用することができる。
以下に実施例及び比較例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例になんら限定されるものではない。
なお、実施例および比較例で用いている測定法は以下の通りである。
(1)けん化価
JIS K2503「けん化価試験法(指示薬滴定試験法)」による。
(2)TBS粘度
ASTM D4683「Standard Test Method for Measuring Viscosity at High Shear Rate and High Temperature by Tapered Bearing Simulator」による。
(3)NOACK蒸発量
ASTM D5800「Standard Test Method for Evaporation Loss of Lubricating Oils by the Noack Method」による。
(4)エンジンモータリング摩擦試験
エンジン、モータおよびトルクメータで構成される装置により、エンジンを一定条件下で回転させるのに必要な駆動トルクをトルクメータにより測定する。境界潤滑領域での潤滑条件を代表する試験条件として、エンジン回転数:700rpm、油温:100℃、流体潤滑領域での潤滑条件を代表する試験条件として、エンジン回転数:3500rpm、油温:60℃にて試験を行った。
表1に示す本発明にかかる内燃機関用潤滑油組成物(実施例1〜4)及び比較のための組成物(比較例1〜3)を以下のように調製した。また、上記試験法により組成物の性状及び性能を測定し、表1に示した。なお、摩擦トルク改善率は、比較例1の組成物を基準として評価した。なお、比較例1の組成物は、境界潤滑領域における摩擦低減性能には優れるものの、流体潤滑領域における摩擦低減性能は不十分なものであり、境界潤滑領域における摩擦トルク低減率が0又はプラスを示す場合、かつ、流体潤滑領域における摩擦トルク低減率がプラスを示す場合、双方の摩擦低減性能に優れた組成物であることを示し、マイナスを示す場合は、摩擦が増加したことを示す。
(実施例1)
100℃における動粘度が4mm2/s、粘度指数が180、けん化価が250mgKOH/g、全酸価が0.01mgKOH/gであるセバシン酸ジイソノニルを80質量%、100℃における動粘度が4mm2/sであるポリα−オレフィン(1−デセンオリゴマー水素化物)を20質量%からなる基油に、摩擦調整剤(グリセリンモノオレート)、金属系清浄剤(過塩基性カルシウムサリシレート)、無灰分散剤(コハク酸イミド)、極圧剤(第2級アルキル基を有するジチオリン酸亜鉛)、酸化防止剤(アルキル化ジフェニルアミン)、粘度指数向上剤(分散型ポリメタクリレート)及び消泡剤(シリコーン)を配合し、組成物の150℃におけるTBS粘度が2.6mPa・sである組成物を調製した。
(実施例2)
グリセリンモノオレートの代わりにオレイルジエタノールアミンを使用した以外は実施例1と同一である組成物を調製した。
(実施例3)
グリセリンモノオレートの代わりに炭素数8及び13のアルキル基を有するジチオカルバミン酸モリブデンを使用した以外は実施例1と同一の組成物を調製した。
(実施例4)
基油として、セバシン酸ジイソノニルの代わりに、100℃における動粘度が4mm2/s、粘度指数が225、けん化価が126mgKOH/g、全酸価が0.01mgKOH/gであるドデシルオレートを80質量%使用した以外は実施例3と同一の組成物を調製した。
(比較例1)
基油としてポリα−オレフィンを100質量%使用した以外は実施例1と同一の組成物を調製した。
(比較例2)
基油として、セバシン酸ジイソノニルの代わりに、100℃における動粘度が4mm2/s、粘度指数が130、けん化価が280mgKOH/g、全酸価が0.03mgKOH/gであるトリメチロールプロパンと炭素数8、10及び12のカルボン酸(ケミカル混合物)とのエステルを80質量%使用した以外は実施例1と同一の組成物を調製した。
(比較例3)
基油として、セバシン酸ジイソノニルの代わりに、100℃における動粘度が4mm2/s、粘度指数が150、けん化価が330mgKOH/g、全酸価が0.03mgKOH/gである炭素数8及び10のグリセリントリエステル(ケミカル混合物)を用いた以外は、実施例1と同一の組成物を調製した。
Figure 2005041998
表1に示す通り、実施例1及び2の組成物は、基準油である比較例1の組成物に対し、高エンジン回転数、低油温の流体潤滑領域において、摩擦トルク低減率に優れることがわかる。
また、実施例3及び4の組成物は、比較例1の組成物に対し、高エンジン回転数、低油温の流体潤滑領域だけでなく、低エンジン回転数、高油温の境界潤滑領域においてもさらに摩擦トルク低減率に優れていることがわかる。
一方、本発明の規定を満たさないエステル系基油を使用した比較例2の組成物は、本発明にかかる組成物に比べ、流体潤滑領域における摩擦トルク低減率が劣り、比較例3の組成物は、流体潤滑領域における摩擦低減率は本発明にかかる組成物と同等であるものの、境界潤滑領域における摩擦低減率はマイナス(摩擦増加)を示すことがわかる。
なお、これらの摩擦トルク低減率は、比較例1の組成物を基準としているが、比較例1の組成物に摩擦調製剤を配合しない組成物の境界潤滑領域における摩擦トルク低減率はマイナス(摩擦増加)を示す。





Claims (6)

  1. (A)100℃での動粘度が3〜8mm2/s、粘度指数が140以上、けん化価が300mgKOH/g以下、全酸価が0.2mgKOH/g以下であるエステル系潤滑油基油を含有する潤滑油基油に、(B)無灰系摩擦調整剤および(C)モリブデン系摩擦調整剤から選ばれる摩擦調整剤を少なくとも1つ配合してなる内燃機関用潤滑油組成物。
  2. 前記潤滑油基油が、(D)100℃における動粘度が1〜8mm2/sの鉱油系基油及び/又はポリα−オレフィン系基油を含有することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
  3. 前記(A)エステル系潤滑油基油の含有量が基油全量基準で20質量%以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
  4. 組成物の100℃における動粘度が4〜9.3mm2/s、150℃におけるTBS粘度が2.0〜2.8mPa・s、NOACK蒸発量が25質量%以下に調整してなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
  5. 前記(B)無灰系摩擦調整剤が、炭素数6〜30のアルキル基又はアルケニル基を少なくとも1つ有するエステル系、アミン系、アミド系、およびエーテル系の摩擦調整剤から選ばれる1種又は2種以上の摩擦調整剤であり、前記(C)モリブデン系摩擦調整剤が、炭素数8〜13のアルキル基を有するモリブデンジチオカーバメートであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
  6. (E)リン含有摩耗防止剤をリン元素換算で0.005〜0.08質量%含有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。


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