JP2005171186A

JP2005171186A - 耐熱性省燃費型エンジン油

Info

Publication number: JP2005171186A
Application number: JP2003416337A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Naito; 康司内藤
Original assignee: Japan Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】耐熱性が良好で、低粘度で、かつ蒸発ロスが低く、摩擦低減効果の高い、耐熱性省燃費型エンジン油を提供すること。
【解決手段】飽和分が９０％以上、硫黄分が０.０３％以下、粘度指数が１２０以上、動粘度が５.５mm^２/s以下で、蒸発ロスが１５％以下の鉱油系又は合成系基油に、ＭｏＤＴＣ及びポリメタクリレートとオレフィン共重合体を分子内で結合させたミックスポリマーを配合してなる耐熱性省燃費型エンジン油。
【選択図】なし

Description

本発明は耐熱性が良好でかつ低粘度で、省エネルギー性に優れた耐熱性省燃費型エンジン油に関する。

近年、地球温暖化防止のために自動車の燃費を向上させ、ＣＯ_２の排出を抑制する要求が非常に高まっている。自動車の燃費を向上させるにはエンジンの効率化が重要であり、ガソリンエンジンにおいてはリーンバーン化や直噴化の技術が採用されている。一方、エンジンの摩擦を低減することも燃費向上に貢献できることから、しゅう動部品への低摩擦材料の使用や省燃費型エンジン油の採用が計られている。

省燃費型エンジン油を製造するには、ＳＡＥ（米国自動車技術会）Ｊ３００に規定されている粘度分類で５Ｗ−２０や０Ｗ−２０という低粘度化をはかると共に、摩擦を低下させる添加剤（摩擦調整剤、以下ＦＭと称することもある）としてモリブデンジチオカーバメイト（ＭｏＤＴＣ）などの有機モリブデン系ＦＭを配合することが有効であることが知られている（非特許文献１）。

しかし、一般的にはエンジン油は低粘度化すると耐熱性が悪化し、ピストン等へのデポジット付着が増加する傾向にあり、エンジン油の省燃費性向上と耐熱性はトレードオフの関係にある。今後、自動車の燃費のさらなる向上を考えた場合、リーンバーンや直噴などの高効率エンジンに省燃費型エンジン油を使用するケースが多くなる。しかし、リーンバーンや直噴エンジンは従来のエンジンに比較して高効率であるため燃焼温度も増加する傾向にあり、ピストン等がより高温にさらされエンジン油の耐熱性も向上させる必要がある。すなわち、今後の省燃費エンジン油には、従来に比較してより耐熱性の優れた省燃費型エンジン油が必要とされる。
上野ら、ガソリンエンジン用0W-20油の開発、自動車技術会、学術講演会前刷集No.79-00、21頁、2000年

上記状況に鑑み、本発明は、耐熱性に優れ、低粘度で、省燃費性に優れたエンジン油を提供することを課題とする。

本発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意研究を進めた結果、特定の性状を有する潤滑油基油に特定の添加剤を配合して得られた組成物が、耐熱性省燃費型エンジン油として有用であることを見いだした。本発明はかかる知見に基づきなされたものである。
すなわち、本発明は、飽和分が９０％以上、硫黄分が０.０３％以下、粘度指数が１２０以上、１００℃における動粘度が５.５mm^２/s以下で、蒸発ロスが１５％以下の鉱油系又は合成系基油に、ＭｏＤＴＣ、及びポリメタクリレートとオレフィン共重合体を分子内で結合させたミックスポリマーを配合してなる耐熱性省燃費型エンジン油である。さらに、ポリメタクリレートとオレフィン共重合体を分子内で結合させたミックスポリマーの永久せん断安定性指数は、３５〜５５％であることが好ましい。

以上のような本発明の耐熱性省燃費型エンジン油は、耐熱性が良好で、低粘度で蒸発ロスが少なく、摩擦も低下させる省燃費エンジン油であり、内燃機関、特にリーンバーンや直噴といったガソリンエンジン機関の燃費の向上に有効であると共にピストンデポジットの堆積を抑制できるという格別の効果を奏する。

本発明に用いる基油の物性について、飽和分はASTM D2007、硫黄分はASTM D1552、D2622、D3120、D4294及びD4927のいずれか、動粘度及び粘度指数はJIS K 2283、蒸発ロスはASTM D5800に、それぞれ規定された試験方法により測定される値である。
また、粘度指数向上剤の永久せん断安定性指数（ＰＳＳＩ）は下記の式で定義される。

式１

上式のせん断試験は、ASTM D6278に規定される方法で実施されるものである。

本発明に用いる粘度指数が１２０以上の高粘度指数潤滑油基油は、ワックスの水素異性化或いは重質油の水素化分解で得られた生成油を溶剤脱ロウ又は水素化脱ロウすることにより得ることができる。これらの製法の一例について、次により具体的に述べる。

ワックスの水素異性化は、沸点範囲が３００〜６００℃、炭素数として２０〜７０の範囲にあるワックス、例えば、鉱油系潤滑油の溶剤脱ロウ工程で得られるスラックワックスやフィッシャー・トロプシュ合成で得られたワックス等を原料として、水素異性化触媒、例えばアルミナ、或いはシリカ−アルミナ担体上にニッケル、コバルト等の８族金属、及びモリブデン、タングステン等の６Ａ族金属の１種以上を担持した触媒やゼオライト触媒もしくはゼオライト含有担体に白金等を担持した触媒と、水素分圧５〜１４MPaの水素存在下、３００〜４５０℃の温度、０.１〜２hr^-1のＬＨＳＶ（液空間速度）で接触させることによって行うことができる。このとき、直鎖状のパラフィンの転化率が８０％以上、軽質留分への転化率が４０％以下となるようにすることが好ましい。

一方、水素化分解は、必要により水素化脱硫及び脱窒素を行った沸点が３００〜６００℃の範囲の常圧留出油、減圧留出油又はブライトストックを、水素化分解触媒、例えばシリカ−アルミナ担体上にニッケル、コバルト等の８族金属の１種以上、及びモリブデン、タングステン等の６Ａ族金属の１種以上を担持した触媒と、水素分圧７〜１４MPaの水素存在下、３５０〜４５０℃の温度、０.１〜２hr^-1のＬＨＳＶ（液空間速度）で接触させて行うことができ、分解率（生成物に占める３６０℃以上の留分の減少した質量％）が４０〜９０％となるようにすることが好ましい。

上記方法で得られる水素異性化生成油又は水素化分解生成油から軽質留分を留去して潤滑油留分を得ることができるが、この留分は、このままでは一般に流動点や粘度が高く、また粘度指数が十分に高くないため、脱ロウ処理を行い、ワックス分を除去して、ｎ−ｄ−Ｍ環分析による％Ｃ_Ｐが８０以上、流動点が−１０℃以下、１００℃における動粘度が５.５mm^２/s以下の潤滑油基油を得ることができる。

このワックス分の除去を溶剤脱ロウ処理で行う場合、上記の軽質留分の留去に際して精密蒸留装置を用いて蒸留分離し、あらかじめガスクロマトグラフィー蒸留法による沸点３７１℃以上４９１℃未満の留分が７０質量％以上になるようにカットすることが、溶剤脱ロウ処理をより効率的に行うために好ましい。この溶剤脱ロウ処理は、脱ロウ溶剤、例えばメチルエチルケトン／トルエン（容量比１／１）を用い、溶剤/油比２／１〜４／１の範囲で、−１５〜−４０℃の温度下に行うと良い。

一方、ワックス分の除去を水素化脱ロウ法で行う場合は、軽質留分の留去は水素化脱ロウに支障とならない程度とし、水素化脱ロウ後に、精密蒸留装置を用いて蒸留分離してガスクロマトグラフィー蒸留法による沸点３７１℃以上４９１℃未満の留分が７０質量％以上になるようにカットすることが、効率的で好ましい。この水素化脱ロウは、ゼオライト触媒と、水素分圧３〜１５MPaの水素存在下、３２０〜４３０℃の温度、０.２〜４hr^-1のＬＨＳＶ（液空間速度）で接触させ、最終的な潤滑油基油における流動点が−１０℃以下となるようにするとよい。
以上のような方法で得られた潤滑油留分は、所望により、さらに溶剤精製或いは水素化精製を行うことができる。

上記方法により、蒸発ロスが１５質量％以下、１００℃における動粘度が５.５mm²/s以下、かつ粘度指数１２０以上の潤滑油基油を得ることができる

また、合成油としては、α−オレフィンのオリゴマー、アジピン酸等の二塩基酸と一価アルコールから合成されるジエステルやネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の高級アルコールと一塩基酸とから合成されるポリオールエステル、及びこれらの混合物等が挙げられる。さらに、適宜の鉱油と合成油を組み合わせた混合油も、本エンジン油の基油として用いることができる。

本発明に使用されるＭｏＤＴＣは下記の構造のものが使用できる。
Ｒは、炭素数４〜１８個を有する直鎖及び又は分岐のアルキル基及び／又はアルケニル基を表し、Ｘは酸素原子又は硫黄原子を表し、その酸素原子と硫黄原子との比は１／３〜３／１である。Ｒは、好ましくはアルキル基であり、具体的にはブチル基、２−エチルヘキシル基、イソトリデシル基、ステアリル基等が挙げられる。１分子中に存在する４個のＲは、同一であってもよく、異なっていてもよい。また、Ｒの異なるＭｏＤＴＣを２種以上混合しても用いることができる。

本発明に使用されるミックスポリマーは、ポリメタクリレートとオレフィン共重合体を分子内で結合させたものである。永久せん断安定性指数が３５〜５５％のものが好ましく、特には前記安定性指数が４０〜５０％のものがさらに好ましい。これらの粘度指数向上剤で永久せん断安定性指数が３５％未満のものでは、長期間使用したときの粘度の増加が大きく省燃費性が悪化するので、また、５５％を越えるものの場合は逆に粘度低下が著しくなり、摩耗の増加を引き起こすので、永久せん断安定性指数が３５〜５５％のものが好ましい。
一般的には、通常潤滑油に用いる他の添加剤と同様に、仕上がりの潤滑油製品を基準にして好ましくは０.０１〜１５質量％、より好ましくは０.１〜１０質量％程度添加する。

本発明のエンジン油には、所望により、アルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）、ビスフェノール化合物、ジフェニルアミン化合物等の酸化防止剤、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｎａ等の金属スルホネート、フェネート、サリシレート、ホスホネート等の清浄剤、アルケニルコハク酸イミド等の無灰系分散剤、その他流動点降下剤や防錆剤等の添加剤を添加することができる。

次に、実施例により本発明を具体的に説明する。先ず、用いた基油１〜３の性状を表１に示す。基油１〜３は全て鉱油系基油で、基油１はワックスの水素異性化で得られた生成油を溶剤脱ロウすることにより得られたもので、基油２は重質油の水素化分解で得られた生成油を水素化脱ロウすることで得られたものである。基油３は、重質油の水素化分解で得られた生成油を溶剤脱ロウすることにより得られたものである。

表１の基油を用いて試作した実施例１、２及び比較例１〜３のエンジン油組成と性状を表２に示す。
なお、次のＭｏＤＴＣ、ミックスポリマー及びポリメタクリレートを、表２に添加剤として示すように基油１００質量％に対する割合で添加して実施例及び比較例のエンジン油を調製した。また、パッケージの添加剤を実施例及び比較例全部に共通して同じ添加量で用いた。
ＭｏＤＴＣ：化１の一般式で表される化合物で、Ｒが２エチルヘキシル基であり、酸素原子と硫黄原子との比が１／１のものとＲが２エチルヘキシル基とイソトリデシル基の混合物で酸素原子と硫黄原子との比が１／１のものを併用した。
ミックスポリマー：ポリメタクリレートとオレフィン共重合体を分子内で結合させた、永久せん断安定性指数が４５％のものを用いた。
ポリメタクリレート：永久せん断安定性指数が５０％のものを用いた。
表２に示したＣＣＳ粘度及びＨＴＨＳ粘度はＳＡＥＪ３００粘度分類に規定されている粘度で、ＣＣＳ粘度はＡＳＴＭＤ５２９３、ＨＴＨＳ粘度はＡＳＴＭＤ４６８３に規定されている方法で測定した。

次に、表２のエンジン油について、エンジン油の耐熱性を評価する一つの試験であるSequenceIIIＧ試験を実施した。また、省燃費性の評価として下記に示す条件のＳＲＶ摩擦試験を実施し、摩擦低減効果を確認した。SequenceIIIＧ試験の中の耐熱性評価項目であるＷＰＤ（Weighted Piston Deposits）（点数が高い方が試験後のピストンがきれいでエンジン油の耐熱性が良好なことを示す。鈴木、ガソリンエンジン油規格の最新動向、月刊トライボロジー、2003. 5、17頁参照）とＳＲＶ摩擦試験の結果を表３に示す。

ＳＲＶ摩擦試験条件
・接触条件：シリンダオンブロック
・しゅう動条件：荷重４００N、振動数５０Hz、振幅１.５mm、温度１００℃

以上の結果から明らかなように、実施例に示す飽和分が９０％以上、硫黄分が０.０３％以下、粘度指数が１２０以上、１００℃における動粘度が５.５mm^２/s以下で、蒸発ロスが１５％以下の鉱油系又は合成系基油に、ＭｏＤＴＣ及びポリメタクリレートとオレフィン共重合体を分子内で結合させたミックスポリマーを配合してなる組成物は、ピストンデポジットを示すＷＰＤの値が高く耐熱性が良好であり、かつＳＲＶ試験での摩擦係数が低く、省燃費性も優れていることが分かる。

一方、比較例１、２に示すポリメタクリレートを配合した組成物は、ＳＲＶ試験の摩擦係数は低いものの、ＷＰＤの値が小さく、ピストンデポジットが多い結果となっており、耐熱性に劣る。また、ＭｏＤＴＣを配合していない比較例３はＳＲＶ摩擦係数が高く、省燃費性に劣る。

Claims

飽和分が９０％以上、硫黄分が０.０３％以下、粘度指数が１２０以上、１００℃における動粘度が５.５mm^２/s以下で、蒸発ロスが１５％以下の鉱油系又は合成系基油に、ＭｏＤＴＣ及びポリメタクリレートとオレフィン共重合体を分子内で結合させたミックスポリマーを配合してなる耐熱性省燃費型エンジン油。
ポリメタクリレートとオレフィン共重合体を分子内で結合させたミックスポリマーの永久せん断安定性指数が３５〜５５％であることを特徴とする請求項１に記載の耐熱性省燃費型エンジン油。