JP2006213921A - 潤滑基油組成物およびそれを用いた内燃機関の燃費改善方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】長期間の使用でも優れた潤滑性能を維持し、同時に燃費を改善する潤滑基油組成物を提供する。
【解決手段】(a)動粘度が100℃で約2乃至約5センチストークス(cSt)であることに特徴がある、フィッシャー・トロプシュ合成により誘導された少なくとも一種の潤滑基油、および(b)少なくとも一種のポリオールエステルを含む潤滑基油組成物を提供する。内燃機関の燃料経済性を改善する方法も提供する。
【選択図】なし

Description

本発明は、フィッシャー・トロプシュ合成により誘導された少なくとも一種の潤滑基油と少なくとも一種のポリオールエステルとを含む潤滑基油組成物、およびそれを用いて内燃機関の燃費を改善する方法に関するものである。
今日、エンジン油、特に、例えば自動車やトラックのような車両の内燃機関でクランクケース潤滑剤として使用されるエンジン油の効率および有効寿命を改善する必要がある。一般に、内燃機関に使用されるエンジン油の寿命には限界がある。その有効性は、例えば、基油(類)にブレンドされる特定の添加剤パッケージの有効期限の満了、機関内で酸化による油の分解等のような要因によって低下することがある。
エンジン油の粘度グレードは、潤滑油を選択する場合の一つの特徴である。潤滑油は一般に、内燃機関が曝される気候温度および機関が作動する温度やせん断条件に従って選ばれる。よって、エンジン油は、周囲温度で充分に低い粘度を示して内燃機関の低温始動時に的確な潤滑を与えなければならず、また全作動荷重下にあっては内燃機関を潤滑にするのに充分な粘度を維持できなければならない。
アメリカ自動車技術者協会の分類方式SAE J300は、エンジン油のグレード粘度仕様を規定している。シングルグレードは、SAE20、30、40、50及び60グレードに選定され、100℃での低剪断速度動粘度範囲(ASTM D445)、並びに150℃での最小高剪断速度粘度(例えば、ASTM D4863、CEC L−36−A−90又はASTM D5481)で規定されている。SAE0Wから25Wにて規定されているエンジン油は、その低温始動粘度(ASTM D5293)、低温ポンピング粘度(ASTM D4684)および100℃での最小動粘度に従って分類されている。マルチグレード油は、その用語に示唆されるように高温と低温両方の粘度要求値を満たしている。例えば、SAE5W−30と規定されたエンジン油は、SAE30モーター油の粘性特性並びにSAE5Wの低温粘性品質を有している。
不的確な境界層潤滑や油の被膜化とそれぞれ関係があるエンジン摩耗および油消費を防ごうと努力するなら、ある一定の機関種と作動条件に対して適切な高温動粘度と高剪断速度粘度を有する潤滑油を選ぶべきである。同様に、低温で内燃機関を保護するには潤滑剤の最大低温始動粘度とポンピング粘度が、機関を作動させる環境が強いる要求値と合っているべきである。ある一定の潤滑油グレードの最大低温粘度限度は、寒冷気候での機関始動を容易にして、冷油の油ポンプへの速やかな流れを確実にする油の能力を規定しており、それにより、不充分な潤滑による機関損傷の可能性を最小にすることを意図している。
適切なマルチグレード油を選択すること以外に、内燃機関の効率および機械保全性を維持するためには、そのエンジン油を定期的に交換することも必要である。しかし、消費者は油交換を、車両所有のより不便で場合によっては費用のかかる定期メンテナンスの一つとみなすために、油交換の間隔が他の部品の交換間隔よりも長くなるのが普通である。一般に、より高品質の基材油と、より良い潤滑剤添加剤パッケージの導入とによって、要求される油交換間隔は長くなってきている。それでもまだ油の定期交換は、例えばエア・フィルタ交換、ブレーキ交換等のような他のメンテナンス項目より遅れがちである。
また、長い油交換寿命を持つエンジン油を使用したいとの要望が寄せられる様々な事情もある。例えば、メンテナンスの費用や機器の停止時間を最小にするために、リース会社やトラック輸送会社などの機器運転者は、エンジン油本来の性能を長い期間にわたって保持するエンジン油を所望している。さらに、機器製造者は排出能力が延びた潤滑油組成物を所望し、それによって彼らのリース顧客は、エンジン油を廃棄したり、あるいはその全部又は一部を新しいエンジン油と交換したりする前に長い期間または長い距離、機器を作動させることができる。
また、ここ数年、内燃機関の燃料経済性能(燃費)、特に客車用機関やディーゼル燃料機関の燃費を改善することに関心が高まっている。米国における燃費については連邦政府より企業平均燃料節約機構(CAFE)に委託されていて、客車用の車体平均燃費を明示している。燃費の改善によって、環境上望ましい組成物、走行マイル当り燃料の少ない使用、それにより少ない温室ガス排出物、また石油や益々不足する資源の節約ももたらされる。エンジン油の粘度は、燃費に影響を及ぼす一つの要因である。油の粘度が低いほど、機関における粘稠抵抗は低くなり、よって燃費は良くなる。しかし、粘度グレードの低い油であっても的確な潤滑を与えて内燃機関を保護しなければならない。
従って、長い寿命期間を持ちながら燃費も著しく改善された潤滑基油組成物に対する要望が依然として存在している。
本発明は、潤滑基油組成物、および潤滑基油及び/又は組成物を用いて内燃機関の燃費を改善する方法を提供するものである。本発明の一態様では、(a)100℃での動粘度が約2乃至約5センチストークス(cSt)であることに特徴がある、フィッシャー・トロプシュ合成により誘導された少なくとも一種の潤滑基油、および(b)少なくとも一種のポリオールエステルを含む潤滑基油組成物を提供する。
本発明の第二の態様によれば、100℃での動粘度が約2乃至約9.3cStであり、そして(a)5%から95%留出点の間の沸点範囲分布が、ASTM D−6352分析法又はその同等法での測定値により約100乃至約300°Fであることに特徴がある、フィッシャー・トロプシュ合成により誘導された少なくとも一種の潤滑基油、および(b)少なくとも一種のポリオールエステルを含む潤滑基油組成物を提供する。
本発明の第三の態様によれば、100℃での動粘度が約2乃至約9.3cStであり、そして(a)(i)少なくとも一個の芳香族官能基を持つ分子全体の重量%がフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑油の全重量に基づき約0.30以下で、(ii)シクロパラフィン官能性を持つ分子全体の重量%がフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑油の全重量に基づき約8以上で、かつ(iii)モノシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%とマルチシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%との比が約15:1以上である、フィッシャー・トロプシュ合成により誘導された少なくとも一種の潤滑基油、および(b)少なくとも一種のポリオールエステルを含む潤滑基油組成物を提供する。
本発明の第四の態様によれば、100℃での動粘度が約2乃至約9.3cStであり、そして(a)(i)少なくとも一個の芳香族官能基を持つ分子全体の重量%がフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑油の重量に基づき約0.30以下で、(ii)モノシクロパラフィンを持つ分子全体の重量%がフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑油の重量に基づき約8以上で、かつ(iii)マルチシクロパラフィンを持つ全分子の重量%がフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑油の重量に基づき約0.5以下である、フィッシャー・トロプシュ合成により誘導された少なくとも一種の潤滑基油、および(b)少なくとも一種のポリオールエステルを含む潤滑基油組成物を提供する。
また、上記の潤滑基油組成物を用いて内燃機関を作動させることからなる、内燃機関の作動方法も提供する。
また、上記の潤滑基油組成物を用いて内燃機関を作動させることからなる、内燃機関の燃料経済性を改善する方法も提供する。
本発明の潤滑基油組成物は、長期間にわたって安定性が増大し、それにより長い使用期間中、例えば最大約30000マイルの走行距離か、それ以上にもわたって優れた潤滑性能をもたらし、同時に内燃機関の燃費も改善するという、予期しえない驚くべき効果を示す。
本発明は、摩耗、堆積物および酸化抵抗の改善をもたらすことができ、同時に平均寿命も増した低粘度の潤滑基油組成物に関する。一般に、本発明の潤滑基油組成物は、(a)フィッシャー・トロプシュ合成により誘導された少なくとも一種の潤滑基油と(b)少なくとも一種のポリオールエステルを含んでいる。
1)フィッシャー・トロプシュ合成により誘導された潤滑基油成分
本発明の潤滑基油組成物のフィッシャー・トロプシュ合成により誘導された潤滑基油成分は、少なくとも一個の芳香族官能基を持つ分子を非常に低い重量%で有し、シクロパラフィン官能性を持つ分子を高い重量%で有し、そしてモノシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%とマルチシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%との比が高くなるように(あるいは、モノシクロパラフィン官能性を持つ分子を高い重量%で有し、マルチシクロパラフィン官能性を持つ分子を非常に低い重量%で有するように)、製造することができる。また、このフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油組成物は、中程度の流動点を有することができる。
一般に、フィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油成分は少なくとも次の工程を含む工程により得ることができる:(a)フィッシャー・トロプシュ合成を行って生成物流を与える、(b)生成物流から、窒素と硫黄が合わせて全部で約30ppm以下で酸素が約1重量%以下の実質的にパラフィンろう供給物を単離する、(c)実質的にパラフィンろう供給物を、貴金属水素添加成分を含む形状選択性中孔径分子篩いを使用して水素化異性化脱ろうすることにより脱ろうし、それにより異性化油を生成させる、そして(d)異性化油を水素化処理し、それにより、少なくとも一個の芳香族官能基を持つ分子全体の重量%が約0.30以下であり、シクロパラフィン官能性を持つ分子全体の重量%が約8以上、好ましくは約9.5以上であり、かつモノシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%とマルチシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%との比が高い、すなわち約15:1以上、好ましくは約45:1以上であるフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油を生成させる。
あるいは、(d)工程は次のように記述することもできる:(d)異性化油を水素化処理し、それにより、少なくとも一個の芳香族官能基を持つ分子全体の重量%が約0.30以下であり、モノシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%が約8以上、好ましくは約9.5以上であり、かつマルチシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%が約0.5以下であるフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油を生成させる。
動粘度は、重力下における流体の流れ抵抗の測定値である。多数の潤滑基油、それらから製造した完成潤滑剤および機器の正しい操作は、使用する流体の適切な粘度に依存している。本明細書では動粘度測定値は全て、100℃の温度であり、ASTM D445−01により決定されたものであり、数値はセンチストークス(cSt)で記されている。ある態様では、本発明に用いられるフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油成分の動粘度は、約2cStから約5cStの間にある。
流動点は、注意して制御した条件下で試料が流れ始める温度の測定値である。流動点は、ASTM D5950−02に記載された方法により測定することができ、数値はセ氏度で記されている。市販の多数の潤滑基油には流動点の仕様がある。潤滑基油が低い流動点を有するとき、同様に他の良好な低温特性、例えば低い曇り点や低い低温目詰り点、低温始動粘度も有している。曇り点は、流動点を補足する測定値であり、潤滑基油の試料が、厳密に規定された条件下で曇りを生じ始める温度として表される。曇り点は、例えばASTM D5773−95により測定することができる。流動−曇り点分布が約35℃より低い潤滑基油も望ましい。流動−曇り点分布を広くするには、曇り点仕様を満たすために潤滑基油を処理して非常に低い流動点にすることが要求される。フィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油成分の流動曇り点分布は、一般に約35℃以下であり、好ましくは約25℃以下、より好ましくは約10℃以下である。曇り点は、一般に+30乃至−30℃の範囲にある。
エンジン油のノアック揮発性は、TGAノアック法及び類似法により測定されるが、乗用車用内燃機関の油消費と相関関係があることが分かっている。低揮発性に対する厳しい要求値は、例えば欧州のACEA A−3やB−3、および北米のSAE J300−01やILSAC GF−3のような最近の幾つかのエンジン油仕様の重要な要求値である。自動車エンジン油に使用するために開発された新規の潤滑基油はいずれも、これまで従来のI種又はII種軽質ニュートラル油以下のノアック揮発性を示す。本発明のフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油成分のノアック揮発性は比較的低く、一般には次式で算出される量以下である:
ノアック揮発性(重量%)=1000×(100℃での動粘度)-2.7
別の態様では、ノアック揮発性は次式で算出される量以下である:
ノアック揮発性(重量%)=900×(100℃での動粘度)-2.8
ノアック揮発性は、油を一定流量の空気が流れている試験るつぼ内で250℃、大気圧より20mmHg(2.67kPa、26.7mバール)低い圧力下にて60分間加熱したときに失われた油の質量として規定され、重量%で表される(ASTM D5800)。ノアック揮発性を計算するもっと便利な方法で、ASTM D−5800とも非常に相関関係がある方法は、ASTM D−6375−99に従って熱重量分析計試験(TGA)を使用するものである。特に断わらない限りは、本明細書では、TGAノアック揮発性が用いられる。
シクロパラフィン官能性を持つ分子とは、一環又は縮合多環飽和炭化水素基であるか、またはそれを一もしくは二以上の置換基として含む任意の分子を意味する。シクロパラフィン基は任意に、1個以上の置換基、好ましくは1乃至3個の置換基で置換されていてもよい。シクロパラフィン基の代表的な例としては、これらに限定されるものではないが、シクロプロピル、シクロブチル、シクロヘキシル、シクロペンチル、シクロヘプチル、デカヒドロナフタレン、オクタヒドロペンタレン、(ペンタデカン−6−イル)シクロヘキサン、3,7,10−トリシクロヘキシルペンタデカン、デカヒドロ−1−(ペンタデカン−6−イル)ナフタレン等、およびそれらの混合物を挙げることができる。
モノシクロパラフィン官能性を持つ分子とは、3〜約7個の環炭素を持つ一環飽和炭化水素基である任意の分子、あるいは3〜約7個の環炭素を持つ単環飽和炭化水素基1個で置換された任意の分子を意味する。シクロパラフィン基は任意に、1個以上の置換基、好ましくは1乃至3個の置換基で置換されていてもよい。モノシクロパラフィン基の代表的な例としては、これらに限定されるものではないが、シクロプロピル、シクロブチル、シクロヘキシル、シクロペンチル、シクロヘプチル、(ペンタデカン−6−イル)シクロヘキサン等、およびそれらの混合物を挙げることができる。
マルチシクロパラフィン官能性を持つ分子とは、2個以上の縮合環を持つ縮合多環飽和炭化水素環基である任意の分子、2個以上の縮合環を持つ縮合多環飽和炭化水素環基1個以上で置換された任意の分子、あるいは3〜約7個の環炭素を持つ一環飽和炭化水素基2個以上で置換された任意の分子を意味する。縮合多環飽和炭化水素環基は2個の縮合環を持つことが好ましい。シクロパラフィン基は任意に、1個以上の置換基、好ましくは1乃至3個の置換基で置換されていてもよい。マルチシクロパラフィン基の代表的な例としては、これらに限定されるものではないが、デカヒドロナフタレン、オクタヒドロペンタレン、3,7,10−トリシクロヘキシルペンタデカン、デカヒドロ−1−(ペンタデカン−6−イル)ナフタレン等、およびそれらの混合物を挙げることができる。
[ろう分(ワックス)供給体]
フィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油成分を製造するのに使用されるろう分供給体は、実質的にパラフィン系であり、窒素と硫黄の含量は合わせて全部で約30ppm以下である。酸素のレベルは約1重量%以下であり、好ましくは約0.6重量%以下、より好ましくは約0.2重量%以下である。殆どの場合に、実質的にパラフィンろう供給体の酸素レベルは、約0.01乃至約0.90重量%の範囲にある。該供給体の油分は通常、ASTM D721で決定して約10重量%以下になる。「実質的にパラフィン」とは、本明細書で使用するとき、ガスクロマトグラフィー分析では約75質量%以上のノルマルパラフィンを有することを意味する。ろう分供給体のn−パラフィン含量は、例えば米国特許出願公開第10/897906号及び第10/897501号(2004年7月22日出願)に記載されているように、ガスクロマトグラフィー分析により測定することができ、それらの内容も参照内容として本明細書の記載とする。
窒素測定:窒素は、ASTM D4629−96を用いて、酸化燃焼および化学発光検出に先立って実質的にパラフィンろう分供給体を溶融することにより測定される。試験方法については米国特許第6503956号に詳しく記載されていて、その内容も参照内容として本明細書の記載とする。
硫黄測定:硫黄は、ASTM D5453−00を用いて、紫外発光に先立って実質的にパラフィンろう分供給体を溶融することにより測定される。試験方法については米国特許第6503956号に詳しく記載されている。
酸素測定:酸素は、中性子放射化分析により測定される。
本発明に使用されるろう分供給体は、沸点が約650°F(343℃)以上の大量の留分である。ろう分供給体のT90沸点はASTM D6352で決定して、約660°F(349℃)乃至約1200°F(649℃)の範囲にあり、より好ましくは約900°F(482℃)乃至約1200°F(649℃)、最も好ましくは約1000°F(538℃)乃至約1200°F(649℃)の範囲にある。T90は、該供給体の90重量%が低沸点を示す温度を意味する。
ろう分供給体は、少なくとも約60個の炭素原子を持つ分子と少なくとも約30個の炭素を持つ分子との重量比が約0.18:1以下である。少なくとも約60個の炭素を持つ分子と少なくとも約30個の炭素を持つ分子との重量比は、(1)フィッシャー・トロプシュ合成ろうの沸点分布をASTM D6352を用いて模擬蒸留により測定する、(2)ASTM D6352−98の表1に公表されているn−パラフィンの沸点を用いて、沸点を炭素数によるパーセント重量分布に変換する、(3)炭素数が約30かそれ以上の供給物の重量%を合計する、(4)炭素数が約60かそれ以上の供給物の重量%を合計する、(5)炭素数約60かそれ以上の供給物の重量%の合計を炭素数約30かそれ以上の供給物の重量%の合計で割る、ことによって求めることができる。本発明の他の態様では、少なくとも約60個の炭素を持つ分子と少なくとも約30個の炭素を持つ分子との重量比が約0.15:1以下、または約0.10:1以下であるフィッシャー・トロプシュ合成ろうが使用される。
本発明の方法に使用されるろう分供給体の沸点範囲分布は、かなり変化していてもよい。例えば、ASTM D6352で求めたT90からT10沸点間の差異は、約95℃以上、または約160℃以上、または約200℃以上、または約225℃以上であってもよい。
[フィッシャー・トロプシュ合成およびフィッシャー・トロプシュ合成ろう]
この方法に好ましいろう分供給体は、フィッシャー・トロプシュ合成の生成物であるフィッシャー・トロプシュ合成ろうである。フィッシャー・トロプシュ合成過程では、少なくとも水素と一酸化炭素の混合物を含む合成気体(合成ガス)を、好適な温度及び圧力反応条件下でフィッシャー・トロプシュ合成触媒と接触させることにより、液体及び気体炭化水素が形成される。フィッシャー・トロプシュ反応は通常、温度が約300°F乃至約700°F(約150℃乃至約370℃)、好ましくは約400°F乃至約550°F(約205℃乃至約230℃)の範囲で、圧力が約10乃至約600psia(約0.7乃至約41バール)、好ましくは約30乃至約300psia(約2乃至約21バール)で、そして触媒の空間速度が約100乃至約10000cc/g/時、好ましくは約300乃至約3000cc/g/時で行われる。
フィッシャー・トロプシュ合成により得られる生成物は、C1〜約C200、もしくはそれ以上の範囲の炭化水素であり、大部分はC5〜約C100もしくはそれ以上の範囲にある。一般に、フィッシャー・トロプシュ合成は重合反応とみなすことができる。よって、重合速度論を適用すると、簡単な一パラメータ方程式によって生成物分布全体を記すことができ、これはアンダーソン−シュルツ−フロリィ(ASF)分布と呼ばれる:
n = (1−α)2×n×αn-1
[ただし、Wnは炭素数nの生成物の重量留分であり、そしてαはASF連鎖生長反応確率である。α値が高いほど平均連鎖長が長い]。
本発明のフィッシャー・トロプシュ合成ろうのC20+留分のASF連鎖生長反応確率は、約0.85乃至約0.915の範囲にある。
フィッシャー・トロプシュ反応は、例えば一以上の触媒床を含む固定床型反応器、スラリー反応器、流動床型反応器等、および異なるタイプの反応器の組合せなど各種の反応器タイプで行うことができる。そのような反応方法および反応器についてはよく知られていて、文献にも文書で記されている。スラリー式フィッシャー・トロプシュ合成では、強発熱合成反応に優れた熱伝達(及び物質移動)特性が利用され、コバルト触媒を使用すると比較的高分子量のパラフィン系炭化水素を生成させることができる。スラリー法では、少なくとも粒子状フィッシャー・トロプシュ型炭化水素合成触媒が、反応条件下では液体である合成反応の炭化水素生成物を少なくとも含むスラリー状液体に分散懸濁してなるスラリーを通して、少なくとも水素と一酸化炭素の混合物を含む合成ガスを第三の相として吹き出させる。水素と一酸化炭素のモル比は、広くは約0.5乃至約4の範囲にあるが、一般には約0.7乃至約2.75、好ましくは約0.7乃至約2.5の範囲内にある。欧州特許第EP0609079号に特に好ましいフィッシャー・トロプシュ合成が開示されていて、その内容も参照内容として本明細書の記載とする。
好適なフィッシャー・トロプシュ合成触媒としては、これらに限定されるものではないが、元素周期率表の一種以上の8族金属、例えば鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、レニウム(Re)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)等、およびそれらの塩を挙げることができ、コバルトが好ましい。一般に、触媒に存在するコバルトの量は、触媒組成物の全重量に基づき約1乃至約50重量%の範囲にある。所望により、触媒は更に追加成分を含むことができ、その例としてはこれらに限定されるものではないが、一種以上の促進剤、例えばThO2、La23、MgOおよびTiO2などの塩基性酸化物促進剤、またはZrO2などの他の促進剤、Cu、AgおよびAuなどの硬貨鋳造金属、Mnなどの遷移金属等、およびそれらの組合せを挙げることができる。また、触媒は支持体上に形成することもできる。好適な支持体材料としては、これらに限定されるものではないが、アルミナ、シリカ、マグネシア、およびチタニア等、およびそれらの混合物を挙げることができる。使用できる触媒およびその製造については知られていて、米国特許第4568663号に説明があるが、その内容は説明のためのものであって触媒選択に関して限定するものではない。好ましいフィッシャー・トロプシュ合成触媒としては、好適な無機支持体材料、例えばチタニア、好ましくは少なくとも一種以上の耐熱金属酸化物を含む支持体材料上の、有効量のコバルトおよび一種以上のRe、Ru、Pt、Fe、Ni、Th、Zr、Hf、U、Mg及びLaが挙げられる。
[水素化異性化脱ろう]
一般に本発明に用いられるとき、実質的にパラフィンろう供給体は、所望のシクロパラフィン組成と中程度の流動点を持つフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油が生成するのに充分な条件で、水素化異性化脱ろうすることにより脱ろうされる。一般に、ろう供給体中の沸点が約700°Fより高い化合物の沸点が約700°Fより低い化合物への変換が、約10重量%から50重量%の間で、好ましくは15重量%から45重量%の間で維持されるように、水素化異性化脱ろうの条件を制御することができる。水素化異性化脱ろうは、分子構造に枝分れを選択的に付加することで、潤滑基油の低温流動性を改善することを意図している。水素化異性化脱ろうは理想的には、ろう状供給体の非ろう状イソ−パラフィンへの高い変換レベルを達成しながら、同時に分解による変換を最小にするものである。
水素化異性化は通常、形状選択性中レベル孔径分子篩いを使用して行われる。この工程に使用される水素化異性化触媒としては、少なくとも形状選択性中レベル孔径分子篩いと、耐熱酸化物支持体上の触媒活性金属水素添加成分が挙げられる。「中孔径」とは、本明細書で使用するとき、多孔質無機酸化物が焼成状態であるときに約3.9乃至約7.1オングストロームの範囲の結晶自由直径を意味する。本発明の実施に使用される形状選択性中レベル孔径分子篩いは一般に、1−D 十環、十一環又は十二環分子篩いである。最も好ましい分子篩いは1−D 十環種を持つものであり、十(又は十一又は十二)環分子篩いには、酸素によって結合された10(又は11又は12)個の四面体配位原子(T原子)がある。1−D分子篩いで十環(又はそれ以上)の細孔は互いに平行であり、連続していない。しかし、広義の中レベル孔径分子篩いを満たすものの8員環の交差細孔も含む1−D 十環分子篩いも、本発明に使用する分子篩いの定義に包含されるものと理解されたい。ゼオライト内通路の1−D、2−D及び3−Dの分類については、R.M.バーラー著、「ゼオライト、科学と技術」、F.R.ロドリゲス、L.D.ロールマン及びC.ナッカチェ編集、NATO ASIシリーズ、1984年に示されていて、その分類も全て参照内容として本明細書の記載とする(特に75頁を参照)。
ある態様では、水素化異性化脱ろうに使用される形状選択性中レベル孔径分子篩いは、SAPO−11、SAPO−31およびSAPO−41などのリン酸アルミニウムに基づいていて、好ましいのはSAPO−11およびSAPO−31であり、最も好ましいのはSAPO−11である。SM−3も使用できる形状選択性中レベル孔径SAPOであり、SAPO−11分子篩いの構造内に結晶構造を持っている。SM−3の製造およびその独特の特徴については、例えば米国特許第4943424号及び第5158665号に記載されている。水素化異性化脱ろうに使用されるその他の形状選択性中レベル孔径分子篩いとしては、例えばZSM−22、ZSM−23、ZSM−35、ZSM−48、ZSM−57、SSZ−32などのゼオライト、オフレタイト、およびフェリエライト等を挙げることができ、SSZ−32およびZSM−23が好ましい。
好ましい中レベル孔径分子篩いの特徴は、選択した通路の結晶自由直径、選択した微結晶サイズ(選択した通路長に相当)および選択した酸度にある。分子篩いの通路の望ましい結晶自由直径は約3.9乃至約7.1オングストロームの範囲にあり、最大結晶自由直径は約7.1オングストローム以下であり、最小結晶自由工程は約3.9オングストローム以上である。好ましくは、最大結晶自由直径は約7.1オングストローム以下で、最小結晶自由工程が約4.0オングストローム以上である。最も好ましくは、最大結晶自由直径が約6.5オングストローム以下で、最小結晶自由工程が約4.0オングストローム以上である。分子篩いの通路の結晶自由直径については、Ch.ベルロチャ、W.M.メイヤー及びD.H.オルソン著、「ゼオライト骨格種の図表」、改訂第5版、エルセビア、2001年、p.10−15に公表されていて、その内容も参照内容として本明細書の記載とする。
分子篩いの通路の結晶自由直径が不明の場合には、標準吸着技術と既知の最小運動直径を持つ炭化水素系化合物を使用して分子篩いの有効孔径を測定することができる。ブレック著、「ゼオライト分子篩い」、1974年(特に第8章);アンダーソン、外著、ジャーナル・オブ・カタリシス、第58巻、p.114(1979年);および米国特許第4440871号を参照されたい、それらの関連箇所も参照内容として本明細書の記載とする。吸着測定を行って孔径を決定する際には標準技術が用いられる。便宜上、約10分以内に分子篩いの平衡吸着値の少なくとも約95%に達しないならば(p/po=0.5、25℃)、特定の分子は排除されたとみなす。中レベル孔径分子篩いは一般に、多少の障害があっても運動直径が約5.3乃至約6.5オングストロームの分子を受け入れる。
本発明に使用される好ましい水素化異性化脱ろう触媒は充分な酸度を示すので、その約0.5グラムを管状反応器内に置くと、約370℃、圧力約1200psig、水素流約160mL/分および供給物速度約1mL/時で、少なくとも約50%のヘキサデカンに変換される。また、触媒は、ノルマルヘキサデカン(n−C16)の他種への約96%変換を導く条件下で使用されたときに、異性化選択度約40%かそれ以上を示す(異性化選択度は次の式により求められる:100×(生成物の分枝鎖C16重量%)/(生成物の分枝鎖C16重量%+生成物のC13-重量%))。
好適な水素化異性化脱ろう触媒としては、少なくとも触媒活性水素添加貴金属、例えば白金およびパラジウムが挙げられる。触媒活性水素添加金属の存在によって生成物の改善、特に粘度指数および安定性を導くことができる。貴金属の白金およびパラジウムが特に好ましく、白金が更に好ましい。白金および/またはパラジウムが使用されるなら、活性水素添加金属の総量は通常、触媒の全重量に基づき全触媒の約10重量%を越えることはなく、全触媒の約0.1乃至約5重量%の範囲にあり、好ましくは約0.1乃至約2重量%の範囲にある。
所望により、水素化異性化脱ろう触媒は支持体上に形成することができる。本発明に使用される好適な支持体としては、耐熱酸化物支持体等が挙げられる。使用できる耐熱酸化物支持体は、例えばシリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、マグネシア、チタニア等およびそれらの組合せのように触媒に便利に使用される酸化物支持体であってよい。
水素化異性化脱ろうの条件は、例えば使用する供給体、使用する触媒、触媒が硫化されているか否か、所望の収率、および所望の潤滑基油の性状などの要因に依存する。本発明に使用される水素化異性化法を実施できる条件としては、温度が約600°F乃至約750°F(約315℃乃至約399℃)、好ましくは約600°F乃至約700°F(約315℃乃至約371℃)、圧力が約15乃至約3000psig、好ましくは約100乃至約2500psigが挙げられる。この状況における水素化異性化脱ろうの圧力は、水素化異性化反応器内の水素分圧を意味するが、水素分圧は実質的に全圧と同一(または殆ど同一)である。接触中の液体の毎時空間速度は、一般に約0.1乃至約20/時であり、好ましくは約0.1乃至約5/時である。水素と炭化水素の比は、モル炭化水素当り約1.0乃至約50モルH2の範囲内に入り、より好ましくはモル炭化水素当り約10乃至約20モルH2の範囲にある。水素化異性化を行う好適な条件については、米国特許第5135638号及び第5282958号に記載されていて、その内容も参照内容として本明細書の記載とする。
水素化異性化脱ろう過程で水素は通常は反応領域に存在していて、水素と供給物の比は、一般には約0.5乃至約30MSCF/bbl(バレル当り標準千立方フィート)の範囲にあり、好ましくは約1乃至約10MSCF/bblの範囲にある。所望により、生成物から水素を分離して反応領域に再循環させることもできる。
[水素化処理および水素化仕上げ]
水素化処理は、通常遊離水素の存在下で行われる触媒法を意味し、第一の目的は、例えばヒ素、アルミニウムおよびコバルトなどの種々の金属夾雑物、硫黄および窒素子などのヘテロ原子、酸素化物、および供給原料からの芳香族炭化水素の除去にある。一般に水素化処理操作において、炭化水素分子の分解、すなわちより大きな炭化水素分子をより小さな炭化水素分子に分解することは最小化され、不飽和炭化水素が完全にもしくは部分的に水素添加される。ろう状供給体は、水素化異性化脱ろうの前に水素化処理されてフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油が製造されることが好ましい。
水素化処理操作を行う際に使用される触媒組成物は、当該分野ではよく知られている。例えば、米国特許第4347121号及び第4810357号を参照されたい、その内容も水素化処理、水素化分解および各方法に使用される代表的な触媒の一般的記述に関しては参照として本明細書の記載とする。好適な触媒としては、これらに限定されるものではないが、8A族の貴金属(国際純正及び応用化学連合の1975年規則に従って)、例えば白金、パラジウム等およびそれらの組合せ、任意にアルミナまたはシリカ母材上にある;8族及び6B族金属およびそれらの組合せ、例えばアルミナまたはシリカ母材上のニッケル−モリブデンまたはニッケル−スズを挙げることができる。例えば、好適な貴金属触媒と穏やかな条件を開示している米国特許第3852207号を参照されたい。その他の好適な触媒は、例えば米国特許第3904513号及び第4157294号に記載されている。ニッケル−モリブデンのような水素添加非貴金属は、一般的に酸化物として最終触媒組成物中に存在するが、その特別な金属から硫化物化合物が容易に製造されるなら通常は還元又は硫化した形で用いられる。白金などの貴金属を含む触媒は通常、触媒組成物の全重量に基づき約0.01重量%より過剰に金属を含み、好ましくは約0.1から約1.0重量%の金属を含んでいる。ある態様では、非貴金属触媒組成物は通常、モリブデンおよび/またはタングステンを触媒組成物の全重量に基づき約5重量%より過剰に、好ましくは約5乃至約40重量%含み、またニッケルおよび/またはコバルトを対応する酸化物で決定して触媒組成物の全重量に基づき少なくとも約0.5重量%、一般には約1乃至約15重量%含んでいる。
代表的な水素化処理条件は広範囲にわたって変化する。全LHSVは、一般に約0.25乃至約2.0であり、好ましくは約0.5乃至約1.5である。水素分圧は、約200psia以上であり、好ましくは約500psia乃至2000psiaの範囲にある。水素再循環速度は、一般に約50SCF/Bbl以上であり、好ましくは約1000から約5000SCF/Bblの間にある。反応器の温度は、通常は約300°F乃至約750°F(約150℃乃至約400℃)の範囲にあり、好ましくは約450°F乃至約725°F(約230℃乃至約385℃)の範囲にある。
水素化処理は、フィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油を製造するための水素化異性化脱ろうに続く工程として用いられる。この工程は、本明細書では水素化仕上げとも呼ばれ、痕跡量の芳香族、オレフィン、色素体質および溶媒を取り除くことにより、生成物の酸化安定性、紫外(UV)安定性および外観を改善することができる。UV安定性とは、本明細書で使用するとき、UV光と酸素に曝したときの潤滑基油または完成潤滑剤の安定性を意味する。紫外光と空気にさらしたときに、通常は凝集塊または曇りとして現れるような目に見える沈殿物が形成されたり、あるいは暗色が生じたなら不安定性を示唆している。水素化仕上げの一般的な記述は、例えば米国特許第3852207号及び第4673487号に見られる。所望により、これらの不純物を除去するために代わりの最終工程として白土処理を行うこともできる。
[分別]
任意に、フィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油の製造方法には更に、水素化異性化脱ろうに先立つ実質的にパラフィンろう供給物の分別、あるいはフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油の分別が含まれてもよい。実質的にパラフィンろう供給物または潤滑基油を蒸留留分に分別することは、一般に常圧又は減圧蒸留により、あるいは常圧蒸留と減圧蒸留の組合せにより遂行される。常圧蒸留は一般に、初留点が約600°F乃至約750°F(約315℃乃至約399℃)より高い残液留分から、ナフサや中間留出物のような軽質留分を分離するのに用いられる。高温では炭化水素の熱分解が起こって、機器の汚れや重質留分の低収率を招きうる。減圧蒸留は一般に、潤滑基油留分のような高沸点物質を沸点範囲の異なる留分に分離するのに用いられる。潤滑基油を沸点範囲の異なる留分に分別することによって、潤滑基油製造工場は一以上のグレード又は粘度の潤滑基油を製造することができる。
[溶剤脱ろう]
水素化異性化脱ろうの後、潤滑基油から少量の残存するろう状分子を除去するために、任意に溶剤脱ろうを用いてもよい。ウィリアム・グルース及びドナルド・スティーブンス著、「石油の化学技術」、第3版、マックグロウ−ヒル・ブック・カンパニー、ニューヨーク、1960年、p.566−570に記述されているように、溶剤脱ろうは、メチルエチルケトン、メチルイソ−ブチルケトンまたはトルエンなどの溶剤にフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油を溶解し、そしてろう分子を沈殿させることよって遂行することができる。また、米国特許第3775288号、第3773650号及び第4477333号も参照されたい。
[最終フィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油成分]
本発明に用いられるフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油は一般に、溶離カラムクロマトグラフィー、ASTM D2549−02で測定して約95重量%以上の飽和物を有する。オレフィンは、一般に少量で存在し、通常は長時間C13核磁気共鳴分光法(NMR)で検出されるよりも少ない量で存在する。少なくとも1個の芳香族官能基を持つ分子は、HPLC−UVでは約0.3重量%以下の量で存在し、低レベルの芳香族を測定するように改良されたASTM D5292−99により確認されている。ある態様では、少なくとも1個の芳香族官能基を持つ分子の存在量は、約0.10重量%以下である。別の態様では、少なくとも1個の芳香族官能基を持つ分子の存在量は、約0.05重量%以下である。また別の態様では、少なくとも1個の芳香族官能基を持つ分子の存在量は、約0.01重量%以下である。硫黄の存在量は、ASTM D5453−00により紫外発光で測定して約25ppm以下、好ましくは約1ppm以下の量である。
[HPLC−UVによる芳香族測定]
少なくとも1個の芳香族官能基を持つ分子を低レベルで測定するのに本発明で使用した方法では、HP化学ステーションに接続されたHP1050ダイオード−アレイUV−Vis検出器が連結されたヒューレット・パッカード1050シリーズの第四級高性能液体クロマトグラフィー(HPLC)装置を用いている。高飽和潤滑基油中の個々の芳香族部類の同定は、そのUVスペクトルパターンと溶離時間に基づいて行った。この分析に使用したアミノカラムは、芳香族分子を大まかにその環員数(より正確には、二重結合の数)に基づいて識別する。よって、単環芳香族を含む分子が最初に溶離し、続いて多環芳香族が分子当りの二重結合が増加する順序で溶離する。同じような二重結合の特徴を持つ芳香族では、環にアルキル置換だけを持つものが、ナフテン置換を持つものよりも早く溶離する。
様々な基油芳香族炭化水素のそのUV吸収スペクトルからの明確な同定は、そのピーク電子遷移が全て、類似の純モデル化合物に対して環系のアルキルとナフテン置換の量に応じた程度で赤色移動することを確認しながら遂行した。これらの深色移動が芳香環のπ電子のアルキル基非極在化によって生じることはよく知られている。少数の未置換芳香族化合物しか潤滑剤沸点範囲に沸点がないので、同定した主要な芳香族基全てにおいてある程度の赤色移動が予測され、そして観察された。
溶離した芳香族化合物の定量化は、化合物の各一般部類に対して最適化した波長から作成したクロマトグラムを、その芳香族の適切な滞留時間窓にわたって積分することによって行った。各芳香族部類の滞留時間窓限度は、異なる時間で溶離した化合物の個々の吸収スペクトルを手動で計算し、そしてモデル化合物の吸収スペクトルとの定性的類似性に基づいてそれらを適切な芳香族部類に帰属させることによって決定した。僅かな例外はあるものの、高飽和APIII種及びIII種潤滑基油では5つの部類の芳香族化合物しか観察されなかった。
[HPLC−UV検定]
非常に低レベルであってもこれらの部類の芳香族化合物を同定するには、HPLC−UVが使用される。多環芳香族は一般に、単環芳香族よりも約10乃至200倍も強い吸収がある。また、アルキル置換も吸収に約20%影響を及ぼす。従って、様々な芳香族種を分離し、同定し、そしてそれらが如何に効率的に吸収するかを知ることはHPLCを使用する上で重要である。
5つの部類の芳香族化合物が同定された。例外的にもっとも多い高滞留アルキル一環芳香族ナフテンと最も少ない高滞留アルキルナフタレンとの間には小さな重なりがあるが、全ての芳香族化合物部類を基線で分割した。共溶離した一環及び二環芳香族の272nmでの積分限度は垂直滴下法により行った。置換した芳香族類似物に最も近いスペクトルのピーク吸収に基づいて、純モデル化合物混合物からべールの法則によるプロットを構成することにより、各一般芳香族部類の波長依存応答率を最初に測定した。
例えば、基油中のアルキル−シクロヘキシルベンゼン分子は、未置換テトラリンモデル化合物が268nmに示すのと同じ遷移に相当する明確なピーク吸収を272nmに示す。基油試料中のアルキル一環芳香族ナフテンの濃度は、272nmでのそのモル吸光度応答率が、ベールの法則プロットから計算した268nmのテトラリンのモル吸光度にほぼ等しいと仮定することによって算出した。各芳香族部類の平均分子量は全基油試料の平均分子量にほぼ等しいと仮定することによって、芳香族の重量%濃度を算出した。
徹底的なHPLCクロマトグラフィーにより潤滑基油から一環芳香族を直接単離することによって、この検定法を更に改良した。これらの芳香族を用いて直接検定することによって、モデル化合物に関連した仮定や不確定部分が排除された。予測されたように、単離した芳香族試料は高度に置換されていたのでモデル化合物よりも低い応答率を示した。
具体的には、HPLC−UV法を正確に検定するために、ウォーターズ半調整済み分取HPLC装置を使用して大量の潤滑基油から置換ベンゼン芳香族を分離した。試料10グラムをn−ヘキサンに1:1で希釈し、そしてレイニン・インスツルメント社(カリフォルニア州エメリビル)で製造されたアミノ結合シリカカラム、5cm×22.4mmIDガードに、次いで8−12ミクロンのアミノ結合シリカ粒子の25cm×22.4mmIDカラムに、可動相としてn−ヘキサンを用いて流速18mL/分で噴射した。265nmと295nmにおける二波長UV検出器セットからの検出器応答に基づいて、カラム溶出液を分画した。単環芳香族溶離の始まりの合図である、265nmの吸収が0.01吸光度単位の変化を示すまで飽和物画分を収集した。二環芳香族溶離の始まりを示唆する、265nmと295nmの吸光度比が2.0に下がるまで、単環芳香族画分を収集した。一芳香族画分を再度クロマトグラフィーにかけて、HPLCカラムに負荷をかけ過ぎた結果得られた「かす」飽和物画分から離すことにより、単環芳香族画分の精製と分離を行った。
この精製した芳香族「標準」は、アルキル置換がモル吸光度応答率を未置換テトラリンに比べて約20%下げることを示した。
[NMRによる芳香族の確認]
長時間の炭素13NMR分析により、精製した一芳香族標準中の少なくとも1個の芳香族官能基を持つ全分子の重量%を確認した。NMRは、単に芳香族炭素を測定するだけで、よって応答が分析すべき芳香族の部類に依存しないので、HPLC−UVよりも検定するのが容易である。高飽和潤滑基油中の芳香族の95−99%が単環芳香族であることが分かっていることから、NMRの結果を芳香族炭素%から芳香族分子%(HPLC−UVおよびD2007と一致)に変えた。
芳香族を約0.2%の芳香族分子まで正確に測定するには、高出力で長時間の良好な基線分析が必要であった。具体的には、低レベルの少なくとも1個の芳香族官能基を持つ全分子をNMRで正確に測定するために、標準D5292−99法を500:1の最小炭素感度になるように改良した(ASTM標準実施E386により)。10−12mmのナロラック・プローブを備えた400−500MHz NMRの15時間稼働を使用した。基線の形状を規定して矛盾なく積分するために、アコーンPC積分ソフトウェアを用いた。アーチファクトが芳香族領域に脂肪族ピークを映し出すのを避けるために、稼働中キャリヤ周波数を一度変更した。キャリヤスペクトルのどちらか一方の側のスペクトルを取ることによって、分解能が著しく改善された。
[オレフィン重量%の決定]
プロトン−NMR(PROTON NMR)により、以下のa−d工程に示すようにしてオレフィンの重量%を測定した:
a)試験用炭化水素の約5乃至約10重量%ジュウテロクロロホルム溶液を調製する、
b)少なくとも12ppmのスペクトル幅と化学シフト(ppm)軸の正確な基準を有する標準プロトンスペクトルを得る。受容器/ADCに負荷をかけ過ぎないで信号を得るために、使用する機器には充分な利得範囲がなければならない。30度パルスを与えたときに、機器の最小信号デジタル化ダイナミック・レンジは約65000でなければならない。ダイナミック・レンジは約260000かそれ以上であることが好ましい。
c)約6.0−4.5ppm(オレフィン)間、約2.2−1.9ppm(アリル)間、および約1.9−0.5ppm(飽和物)間の積分強度を測定する、
d)ASTM D2502又はASTM D2503により決定した試験物質の分子量を用いて、次のようにして算出する:
1)飽和炭化水素の平均分子式、
2)オレフィンの平均分子式、
3)全積分強度(=積分強度全部の合計)、
4)試料水素当りの積分強度(=全積分/式中の水素の数)、
5)オレフィン水素の数(=オレフィン積分/水素当りの積分)、
6)二重結合の数(=オレフィン水素×オレフィン式中の水素/2)、そして
7)プロトン(PROTON)NMRによるオレフィンの重量%=100×二重結合の数×代表的なオレフィン分子中の水素の数÷代表的な試験物質分子中の水素の数。
上に示したプロトンNMR算出法により決定したオレフィン重量%では、得られるオレフィンの重量%が低く約15重量%以下であるときに、d)工程が最もうまく機能する。オレフィンは、「従来の」オレフィン、すなわち二重結合炭素に結合した水素を持つようなオレフィン種、例えばアルファ、ビニリデン、シス、トランスおよび三置換の分布した混合物でなければならない。これらのオレフィン種は、オレフィンに対するアリルの検出可能な積分比が約1から約2.5の間にある。この比が約3を越えると、三又は四置換オレフィンが高い割合で存在すること、そして試料の二重結合の数を算出するのに、異なった仮定をしなければならないことを示している。
[フィールド・イオン化質量分光法(FIMS)によるシクロパラフィン分布]
パラフィンは、酸化に対してシクロパラフィンよりも安定であると考えられるため望ましい。モノシクロパラフィンは、酸化に対してマルチシクロパラフィンよりも安定であると考えられる。しかし、油中で少なくとも1個のシクロパラフィン官能基をもつ全分子の重量%が非常に低いと、添加剤の溶解度が低く、エラストマー混合性が不充分である。これらの性状を有する油の例として、約5%以下のシクロパラフィンを有するフィッシャー・トロプシュ合成油(GTL油)がある。完成生成物のこれら性状を改善するために、往々にしてエステルなどの高価な補助溶剤を添加しなければならない。高パラフィンろうから誘導されて誘電流体として使用される油留分は、高い酸化安定性、低い揮発性、他の油との良好な混和性、良好な添加剤溶解度および良好なエラストマー混合性を示すように、モノシクロパラフィン官能性を持つ分子を高い重量%で、マルチシクロパラフィン官能性を持つ分子の含有量が低い重量%であることが好ましい。
本発明に用いられるフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油を、FIMSによりアルカンと様々な数の不飽和を持つ分子として特徴付けた。油留分中の分子の分布をFIMSで測定した。マイクロマスVG70VSE質量分析計でFIMSスペクトルを得た。試料を固体プローブを介して、好ましくは少量(約0.1mg)の試験対象の基油をガラス毛細管に入れることにより、分光光度計に導入した。毛細管を質量分析計の固体プローブの先端に置き、そしてプローブをおよそ10-6トールの真空下で操作しながら、約40℃から500℃まで毎分50℃の速度で加熱した。質量分析計をm/z40からm/z1000まで10当り5秒の速度で走査した。得られた質量スペクトルを集計して1つの「平均」スペクトルを作り出した。各スペクトルには、PC−マススペックからのソフトウェアパッケージを用いて13C補正を行った。
全化合物種の応答率を1.0と仮定し、それにより面積%から重量%を決定した。得られた質量スペクトルを集計して1つの「平均」スペクトルを作り出した。FIMS分析から出力されたものは、試験試料中のアルカン、一不飽和、二不飽和、三不飽和、四不飽和、五不飽和および六不飽和の平均重量%である。
様々な数の不飽和を持つ分子は、シクロパラフィン、オレフィンおよび芳香族から構成されている。芳香族が潤滑基油に大量に存在すれば、FIMS分析では殆ど四不飽和として同定されるであろう。オレフィンがフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油に大量に存在すれば、FIMS分析では殆ど一不飽和として同定されるであろう。FIMS分析による一不飽和、二不飽和、三不飽和、四不飽和、五不飽和および六不飽和の合計から、プロトンNMRによるオレフィンの重量%を引き、そしてHPLC−UVによる芳香族の重量%を引いたものが、本発明に用いられるフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油中のシクロパラフィン官能性を持つ分子の全重量%である。FIMS分析による二不飽和、三不飽和、四不飽和、五不飽和および六不飽和の合計から、HPLC−UV分析による芳香族の重量%を引いたものが、本発明に用いられる油のマルチシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%である。芳香族含量を測定しなかったなら、芳香族含量を0.1重量%以下と仮定してシクロパラフィン官能性を持つ分子の全重量%の算出に含めなかったことに留意されたい。
ある態様では、本発明に用いられるフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油は、シクロパラフィン官能性を持つ全分子の重量%が約8以上、好ましくは約9.5以上である。それら潤滑基油は、モノシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%とマルチシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%の比が、約15:1以上であり、好ましくは約45:1以上である。本発明に用いられる最も好ましいフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油は、モノシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%が約9.5以上であり、そしてマルチシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%が約0.5以下である。
低レベルの芳香族を測定するのに使用した改良ASTM D5292−99及びHPLC−UV試験法、および飽和物を特徴付けるのに使用したFIMS試験法については、D.C.クラマー、外著、「II種及びとIII種基油組成物のVIおよび酸化安定性への影響」、1999年度AIChEヒューストン春季全国会議、3月16日、1999年発表に記載されていて、その内容も参照内容として本明細書の記載とする。
本発明に用いられるろう分供給体には、基本的にはオレフィンが含まれないが、基油処理技術によって特に高温で「分解」反応のためにオレフィンが導入されうる。熱またはUV光の存在下ではオレフィンが重合して、基油を着色させたり、あるいは沈降物を生じさせうる高分子量生成物を形成することがある。一般に、オレフィンは水素化仕上げにより、あるいは白土処理により除去することができる。
[フィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油のその他の性状]
A)粘度指数
本発明に用いられるフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油の粘度指数は高い。好ましい態様では、潤滑基油の粘度指数は28×Ln(100℃動粘度)+95以上になる。例えば、4.5cStのフィッシャー・トロプシュ合成誘導油の粘度指数は約137以上になる。粘度指数を測定するのに使用される試験法はASTM D2270−93(1998年)である。
B)アニリン点
フィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油のアニリン点は、アニリンと油の混合物が分離する温度である。ASTM D611−01bは、アニリン点を測定するのに使用される方法である。アニリン点は、添加剤やエラストマーなど油と接触する物質に対する油の溶解力のおおよその指標を与える。アニリン点が低いほど油の溶解力は大きい。少なくとも1個の芳香族官能基を持つ分子全体の重量%が約0.30以下である先行技術に係る潤滑基油は、窒素と硫黄が合わせて全部で約30ppm以下の実質的にパラフィンろう供給物と水素化異性化脱ろうとから製造されるが、アニリン点が高く、よって添加剤溶解度およびエラストマー混合性が不充分になりがちである。フィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油中のシクロパラフィン官能性を持つ分子全体の量が多いことが、アニリン点を下げている。フィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油のアニリン点は、潤滑基油の100℃粘度(cSt)によって変化する傾向にある。
C)酸化安定性
潤滑基油の安定性を測定する一つの便利な方法は、米国特許第3852207号に記載されているように酸化剤BN試験を使用する方法である。酸化剤BN試験は、ドーンテ型酸素吸収装置によって酸化に対する抵抗を測定する。R.W.ドーンテ著、「ホワイト油の酸化」、インダストリアル・アンド・エンジニアリング・ケミストリー、第28巻、p.26、1936年を参照されたい。標準的には条件は340°Fで1気圧の純酸素である。結果は、油100gがO21000mLを吸収する時間で記される。酸化剤BN試験では、油100グラム当り触媒0.8mLが使用され、油には添加剤パッケージが含まれている。触媒は、ケロセンに可溶性の金属ナフテネートの混合物である。可溶性金属ナフテネートの混合物は、使用したクランクケース油の平均金属分析をシミュレートしている。触媒中の金属のレベルは次の通りである:銅=6927ppm、鉄=4083ppm、鉛=80208ppm、マンガン=350ppm、スズ=3565ppm。添加剤パッケージは、油100グラム当りアリールジチオリン酸亜鉛80ミリモルを含んでいる。酸化剤BN試験では、シミュレートした用途における潤滑基油の応答を測定する。酸素1リットルを吸収するのに要する高い値又は長い時間は、酸化安定性が良好であることを示す。従来では、酸化剤BN試験は7時間より長くあるべきだと考えられている。本発明では、酸化剤BN試験値は約30時間以上である。
D)ノアック揮発性
ノアック揮発性は、油を一定流量の空気が流れている試験るつぼ内で250℃、大気圧より20mmHg(2.67kPa、26.7mバール)低い圧力で、60分間加熱したときに失われた油の質量として規定され、重量%で表される(ASTM D5800)。ノアック揮発性を計算するもっと便利な方法で、ASTM D5800とも非常に相関関係がある方法は、ASTM D6375−99aに従って熱重量分析計試験(TGA)を使用するものである。特に断わらない限りはこの開示を通してTGAノアック揮発性が用いられる。フィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油のノアック揮発性は、次式から算出される量以下である:ノアック揮発性(重量%)=1000×(100℃動粘度)-2.7、そして好ましくは次式から算出される量以下である:ノアック揮発性(重量%)=900×(100℃動粘度)-2.8
E)CCS粘度
本発明に用いられるフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油は、低温および高剪断応力下で優れた粘度法特性を示すことができ、マルチグレードエンジン油で非常に有用になっている。コールドクランキング・シミュレータ見かけ粘度(CCS VIS)は、低温および高剪断応力下で潤滑基油の粘度法特性を測定するのに使用される試験である。CCS VISを決定するための試験法はASTM D5293−02である。結果はセンチポアズ、cPで記される。CCS VISは、低温でのエンジン始動と相関関係があることが知られている。最大CCS VISの仕様は、自動車エンジン油についてはSAE J300で規定され、2001年6月に改訂されている。フィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油の−35℃で測定したCCS VISは低く、好ましくは次式により算出される量以下である:CCS VIS(−35℃)、cP=38×(100℃での動粘度)3、そしてより好ましくは次式により算出される量以下である:CCS VIS(−35℃)、cP=38×(100℃での動粘度)2.8
2)ポリオールエステル成分
本発明の潤滑基油組成物の第二の成分は、ポリオールエステルである。ポリオールエステルは、一種以上のポリオールを一種以上の有機酸でエステル化することにより合成することができる。一種以上のポリオールと一種以上の有機酸からのポリオールエステルの合成は、当該分野では公知の方法、例えばそれらを酸触媒の存在下で脱水縮合にかけることにより行うことができる。
ポリオールエステルを形成するのに使用されるポリオールは、2〜約10個の炭素原子と2〜6個のヒドロキシル基を持つものであってよい。本発明に用いられるポリオールの一例として、5〜10個の炭素原子を持つネオペンチルポリオールがある。「ネオペンチルポリオール」は、本明細書で使用するとき、ネオペンチル基を持つ多価アルコールを意味する。これらポリオールの例としては、以下に限定されるものではないが、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ジオール(すなわち、ネオペンチルグリコール)、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2,2−ジエチルプロパン−1,3−ジオール、2,2−ジブチルプロパン−1,3−ジオール、2−メチル−2−プロピルプロパン−1,3−ジオール、トリメチロールプロパン(TMP)、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール等、およびそれらの組合せを挙げることができる。
ポリオールエステルを形成するのに使用される有機酸は、4〜約24個の炭素原子を持つものであってよい。有機酸の例としては、以下に限定されるものではないが、ブタン酸、イソブタン酸、ペンタン酸、イソペンタン酸、ヘキサン酸、2−エチルブタン酸、シクロヘキサン酸、ヘプタン酸、イソヘプタン酸、メチルシクロヘキサン酸、オクタン酸、ジメチル−ヘキサン酸、2−エチルヘキサン酸、2,4,4−トリメチル−ペンタン酸、イソオクタン酸、3,5,5−トリメチルヘキサン酸、ノナン酸、イソノナン酸、イソデカン酸、イソウンデカン酸、2−ブチルオクタン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、2−エチルヘキサデカン酸、ノナデカン酸、2−メチルオクタデカン酸、イコサン酸、2−メチルイコサン酸、3−メチルノナデカン酸、ドコサン酸、テトラドコサン酸、2−メチルトリコサン酸等、およびそれらの組合せを挙げることができる。
有機酸はまた、長い炭化水素鎖と末端カルボキシレート基を含む化合物の部類である脂肪酸であってもよく、炭化水素鎖に二重結合が存在するか否かによって不飽和もしくは飽和とみなされる。従って、不飽和脂肪酸はその炭化水素鎖に少なくとも1個の二重結合があり、一方飽和脂肪酸はその脂肪酸鎖に二重結合がない。不飽和脂肪酸の例としては、これらに限定されるものではないが、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノレン酸等、およびそれらの組合せを挙げることができる。飽和脂肪酸の例としては、これらに限定されるものではないが、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸等、およびそれらの組合せを挙げることができる。
別の態様では、ポリオールエステルは少なくとも一種のグリセロールエステルであり、例えばC4〜約C75の脂肪酸グリセロールエステル、好ましくはC6〜約C24の脂肪酸グリセロールエステルである。本発明に使用されるグリセロールエステルは、例えば天然原料から誘導されたグリセリド、すなわち植物や動物などの天然原料から誘導されたものであってもよいし、合成油等およびそれらの組合せから誘導されたものであってもよい。使用できる天然油としては、ヤシ油、ババスーヤシ油、パーム核油、パーム油、オリーブ油、ヒマシ油、ナタネ油、トウモロコシ油、牛脂油、鯨脂、ヒマワリ、綿実油、アマニ油、キリ油、羊脂油、ラード油、ピーナッツ油、カノーラ油、大豆油等、およびそれらの組合せを挙げることができる。使用できる合成油としては、これらに限定されるものではないが、一種以上のカルボン酸と一種以上のグリセロールとの反応から誘導された合成油、例えば三酢酸グリセロール等、およびそれらの組合せが挙げられる。好適な出発油には通常トリアシルグリセロール(TAGs)が含まれ、TAGsはグリセロール部にエステル化した3個の脂肪酸鎖を含み、天然であっても合成であってもよい。例えばトリオレイン、トリエイコセノインまたはトリエルシンなどのTAGsは、出発物質として使用することができる。TAGsは、例えばシグマ・ケミカル・カンパニー(モンタナ州セントルイス)より市販されてもいるし、あるいは標準技術を用いて合成することもできる。
上記のグリセロールエステルは、約C4〜約C75の脂肪酸エステルを含むことができ、好ましくは約C6〜約C24の脂肪酸エステルを含み、すなわち幾つかの脂肪酸部を含み、その数と種類は油の原料によって異なる。脂肪酸部は独立に、不飽和又は飽和脂肪酸であってよい。不飽和脂肪酸の例としては、これらに限定されるものではないが、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノレン酸等、およびそれらの組合せを挙げることができる。飽和脂肪酸の例としては、これらに限定されるものではないが、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸等、およびそれらの組合せを挙げることができる。
酸部は、完全にエステル化した化合物もしくは完全にはエステル化していない化合物に供することができ、例えばグリセリルトリステアレート、グリセリルジラウレート、およびグリセリルモノオレエートそれぞれがある。当該分野の熟練者であれば容易に理解できるように、出発物質は植物誘導油、すなわち植物油であってもよい。好適な植物油は、全脂肪酸含量に基づき少なくとも約50%の一不飽和脂肪酸含量を有し、その例としてはナタネ油(アブラナ属)、ヒマワリ(ヘリアンサス)、大豆(グリシン・マックス)、トウモロコシ(ズィー・メイス)、ハマナ(ハマナ)、およびメドウフォーム(リムナンセス)油を挙げることができる。カノーラ油は2%以下のエルカ酸を含み、特に有用なナタネ油である。また、一不飽和脂肪酸含量が少なくとも70%である油も特に有用である。一不飽和脂肪酸含量は例えば、オレイン酸(C18:1)、エイコセン酸(C20:1)、エルカ酸(C22:1)またはそれらの組合せから構成することができる。
ある態様では、ポリオールエステルは下記一般式(I)のグリセロールエステルであってもよい:
Figure 2006213921
式中、R1、R2およびR3は独立に、炭素原子数4〜約75、好ましくは炭素原子数4〜約24(4と24を含む)の脂肪族炭化水素部であり、そしてより好ましくはR1、R2およびR3のうちの少なくとも一つは炭素源数4〜約10(4と10を含む)の飽和脂肪族炭化水素部で、R1、R2およびR3のうちの少なくとも一つは炭素原子数11〜約24(11と24を含む)の脂肪族炭化水素部である。
別の態様では、ポリオールエステルは下記一般式(II)の化合物である:
Figure 2006213921
式中、R4、R5およびR6は独立に、炭素原子数4〜約24の脂肪族炭化水素部であり、R7は、水素または炭素原子数1〜10の脂肪族炭化水素部であり、そしてx、yおよびzは、同じでも異なっていてもよいが1〜10の整数である。(II)式の化合物は、公知の化合物であって、公知の方法により製造することもできるし、また容易に市販されてもいる。R4、R5及びR6基に関して、脂肪族炭化水素部は独立に飽和又は不飽和で、線状(直鎖)又は分枝鎖であってよく、好ましくは炭素原子数4〜約24、より好ましくは炭素原子数4〜約16、最も好ましくは炭素原子数6〜約10である。R7基は、水素または脂肪族炭化水素部であってよく、例としては炭素原子数1〜約10、好ましくは炭素原子数1〜6で、任意に芳香族またはアリール基を含む線状又は分枝鎖アルキル基である。本発明に用いられるそのようなポリオールエステルの例としては、これらに限定されるものではないが、トリメチロールプロパン(TMP)エステル、例えばTMPトリ(2−エチルヘキサノエート)、TMPトリヘプタノエート、TMPトリカプリレート、TMPトリカプレート、およびTMPトリ(イソノナノエート)等を挙げることができる。
一般に上記のポリオールエステルは、単独であるいは二種以上の化合物の組合せで上記フィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油と一緒に使用して、本発明の潤滑基油組成物を形成することができる。フィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油は通常、潤滑基油組成物に主要量で、例えば潤滑基油組成物の全重量に基づき50重量%以上、好ましくは約70重量%以上、より好ましくは約80乃至約99.5重量%、そして最も好ましくは約85乃至約95重量%の量で存在する。ポリオールエステルは通常、潤滑基油組成物に有効な少量で、例えば潤滑基油組成物の全重量に基づき約0.5重量%乃至約15重量%、好ましくは約1重量%乃至約10重量%の範囲の量で存在する。
本発明の潤滑基油組成物は更に、補助的な機能を付与するために一種以上の潤滑油添加剤を含有して、これらの添加剤が分散又は溶解した完成潤滑基油組成物を形成することができる。本発明に用いられる潤滑油添加剤としては、これらに限定されるものではないが、酸化防止剤、耐摩耗性添加剤、金属清浄剤などの清浄剤、さび止め添加剤、曇り除去剤、抗乳化剤、金属不活性化剤、摩擦緩和剤、流動点降下剤、消泡剤、補助溶剤、パッケージ混合剤、腐食防止剤、無灰分散剤、染料、極圧剤等、およびそれらの混合物を挙げることができる。グリースには、適切な増粘剤の添加が必要である。各種の添加剤が知られ、市販されてもいる。これらの添加剤またはその類似化合物は、本発明の種々の潤滑油組成物の製造に用いることができる。完成(調合済み)潤滑剤中の添加剤の全量は、約1乃至約30重量%の範囲内に入る。
潤滑油添加剤(類)は更に希釈油を含有して、後で潤滑基油組成物に添加することができる添加剤濃縮物を形成することができる。これら濃縮物は通常、希釈油を少なくとも約90重量%乃至約10重量%、好ましくは約90重量%乃至約50重量%、そして上記添加剤(類)を約10重量%乃至約90重量%、好ましくは約10重量%乃至約50重量%含有している。濃縮物の好適な希釈剤としては、任意の不活性希釈剤、好ましくは潤滑粘度の油、例えば基油が挙げられ、それにより濃縮物は潤滑油と容易に混合して潤滑油組成物を製造することができる。希釈剤として使用することができる好適な潤滑油は、任意の潤滑粘度の油である。
酸化防止剤の例としては、これらに限定されるものではないが、アミン型酸化防止剤、例えばジフェニルアミン、フェニル−アルファ−ナフチル−アミン、N,N−ジ(アルキルフェニル)アミン、およびアルキル化フェニレン−ジアミン;フェノール型、例えばBHT、立体障害のあるアルキルフェノール、例えば2,6−ジ−t−ブチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、および2,6−ジ−t−ブチル−4−(2−オクチル−3−プロパノイック)フェノール;硫黄含有物質、例えば硫化オレフィン又はエステル等、およびそれらの混合物を挙げることができる。
耐摩耗性添加剤の例としては、これらに限定されるものでないが、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、およびジアリールジチオリン酸亜鉛、例えばボーン、外著、題名「様々な潤滑メカニズムにおける金属ジアルキル及びジアリール−ジチオリン酸塩の化学構造と有効性との関係」、ルブリケーション・サイエンス、第4−2巻、1992年1月掲載(例えば、p.97−100参照)に記載されているもの;アリールリン酸エステル及び亜リン酸エステル、硫黄含有エステル、リン硫黄化合物、金属又は無灰ジチオカルバメート、キサントゲン酸塩、硫化アルキル等、およびそれらの混合物を挙げることができる。
清浄剤の例としては、これらに限定されるものではないが、スルホネート清浄剤などの過塩基性又は中性清浄剤、例えばアルキルベンゼンと発煙硫酸から製造されたもの;フェネート(高過塩基性又は低過塩基性)、高過塩基性フェネートステアレート、フェノラート、サリチレート、ホスホネート、チオホスホネート、イオン性界面活性剤、過塩基性カルボキシレート(例えば、過塩基性ポリイソブチレンコハク酸無水物)等、およびそれらの混合物を挙げることができる。低過塩基性金属スルホネートは、全塩基価(TBN)が一般に約0乃至約30、好ましくは約10乃至約25である。低過塩基性金属スルホネートおよび中性金属スルホネートは当該分野ではよく知られている。
錆止め添加剤の例としては、これらに限定されるものではないが、非イオン性ポリオキシアルキレン添加剤、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレン高級アルコールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンソルビトールモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビトールモノオレエート、およびポリエチレングリコールモノオレエート;ステアリン酸および他の脂肪酸;ジカルボン酸;金属石鹸;脂肪酸アミン塩;重質スルホン酸の金属塩;多価アルコールの部分カルボン酸エステル;リン酸エステル;(短鎖)アルケニルコハク酸;その部分エステルおよびその窒素含有誘導体;合成アルカリールスルホネート、例えば金属ジノニルナフタレンスルホネート等;およびそれらの混合物を挙げることができる。
摩擦調整剤の例としては、これらに限定されるものではないが、アルコキシル化脂肪アミン;ホウ酸化脂肪エポキシド;脂肪亜リン酸塩、脂肪エポキシド、脂肪アミン、ホウ酸化アルコキシル化脂肪アミン、脂肪酸の金属塩、脂肪酸アミド、グリセロールエステル、ホウ酸化グリセロールエステル;および米国特許第6372696号に開示されている脂肪イミダゾリン(その内容も参照として本明細書の記載とする);C4〜C75、好ましくはC6〜C24、最も好ましくはC6〜C20の脂肪酸エステルと、アンモニアおよびアルカノールアミンからなる群より選ばれた窒素含有化合物との反応生成物から得られた摩擦緩和剤、例えば米国特許出願公開第10/402170号、2003年3月28日出願に開示されているもの(その内容も参照内容として本明細書の記載とする)等、およびそれらの混合物を挙げることができる。
消泡剤の例としては、これらに限定されるものではないが、アルキルメタクリレートの重合体、ジメチルシリコーンの重合体等、およびそれらの混合物を挙げることができる。
無灰分散剤の例としては、これらに限定されるものではないが、ポリアルキレンコハク酸無水物;ポリアルキレンコハク酸無水物の窒素非含有誘導体;コハク酸イミド、カルボン酸アミド、炭化水素モノアミン、炭化水素ポリアミン、マンニッヒ塩基、ホスホンアミド、チオホスホンアミドおよびリンアミドからなる群より選ばれた塩基性窒素化合物;チアゾール、例えば2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール、メルカプトベンゾチアゾール及びそれらの誘導体;トリアゾール、例えばアルキルトリアゾールおよびベンゾトリアゾール;アミン、アミド、イミン、イミド、ヒドロキシルおよびカルボキシル等を含む一以上の追加極性基をもつカルボン酸エステルを含む共重合体、例えば長鎖アルキルアクリレート又はメタクリレートと上記官能基を持つ単量体との共重合により製造された生成物等;およびそれらの混合物を挙げることができる。これら分散剤の誘導体、例えばホウ酸化コハク酸イミドなどのホウ酸化分散剤も使用することができる。好ましくは分散剤は、ポリアルキレンコハク酸無水物をポリアルキレンポリアミンでアミノ化して誘導されたポリアルキレンコハク酸イミドである。
本発明の潤滑基油組成物は、動粘度範囲が100℃で約2cSt乃至約9.3cStの範囲になるように配合され、そして所望とする最終用途に応じて選択又はブレンドされて、所望のグレードのエンジン油、例えばSAE粘度グレードが0W、0W−20、0W−30、0W−40、0W−50、0W−60、5W、5W−20、5W−30、5W−40、5W−50、5W−60等である組成物を与える。
また、潤滑油組成物は、リンを低レベルでのみ有する、すなわち重量で約0.1%以下、好ましくは約0.08%を越えない、より好ましくは約0.05%を越えないように製造することができる。従って、本発明の組成物は内燃機関に一般的に使用されている高リン潤滑油組成物よりも環境上望ましい、というのは、触媒コンバータの長い寿命と活性を容易にしながら、同時に所望とする高い摩耗と堆積物防護および酸化−腐食防止ももたらすからである。これは、これら潤滑油組成物中のリン化合物を含む添加剤のレベルが減少したためである。一方、従来の潤滑油組成物は一般にそのような添加剤を比較的高濃度で含有している。
本発明の潤滑基油組成物は、内燃機関に使用するのに特に適したプレミアム完成潤滑剤に配合することができる。「内燃機関」とは、本明細書で使用するとき、通常は液体又は気体の燃料、例えば天然ガス、ガソリン、ディーゼル燃料等を使用する機関を意味する。内燃機関としては、これらに限定されるものではないが、ガソリンピストン機関、およびディーゼル機関が挙げられる。機関は二ストローク型または四ストローク型のいずれかである。本発明の完成潤滑剤は、例えばシリンダ壁、軸受およびバルブ・トレーン、すなわち弁とカムシャフトを含む各種のエンジン部分を潤滑にするために使用される。自動車用機関ではバルブ・トレーンは一般に、オーバヘッド・バルブ型とオーバヘッド・カム型、二つの型のうちの一つである。
内燃機関には更に、本明細書で使用するとき、吸入空気を圧縮して大気圧より高い圧力で燃焼室に押し込む排気駆動ポンプを意味する過給機が含まれてもよい。また、内燃機関には、エンジン排気中の汚染物質を低減することを意図した排気ガス後処理装置、例えば触媒コンバータまたは微粒子捕集装置が含まれてもよい。
以下の限定しない実施例は、本発明を説明するものである。
[実施例1]
以下の実施例に用いられる添加剤パッケージを、下記表1に示すような添加剤を含有させて製造した。
表 1
────────────────────────────
成分 量*
────────────────────────────
ホウ酸化コハク酸イミド分散剤 3.2重量%
無灰分散剤 5.2重量%
低過塩基性カルシウムスルホネート 0.34重量%
高過塩基性カルシウムスルホネート 1.55重量%
ジアルキル化ジフェニルアミン 1.5重量%
第二級ジアルキルジチオリン酸亜鉛 0.66重量%
無灰ジチオカルバメート 0.5重量%
モリブデン/コハク酸イミド錯体 0.75重量%
シリコン基材の消泡剤 5.0PPM
粘度調整剤 4.10重量%
流動点降下剤 0.2重量%
────────────────────────────
:濃度は潤滑油の全重量%に基づく
以下に、表1の添加剤それぞれについて説明する:
ポリイソブチレン、無水コハク酸およびポリエチレンポリアミンから製造してホウ酸で後処理したホウ酸化コハク酸イミド分散剤。
無灰分散剤−分子量2300のポリイソブチレン、無水コハク酸およびポリエチレンポリアミンから製造してエチレンカーボネートで後処理した無灰コハク酸イミド分散剤。
約2.4%のカルシウムと約2.7%の硫黄を含み、全塩基価(ASTM D2896によるTBN)が17の低過塩基性カルシウムスルホネート清浄剤。
約17.1%のカルシウムと約0.9%の硫黄を含み、全塩基価(ASTM D2896によるTBN)が425の高過塩基性カルシウムスルホネート清浄剤。
ジアルキル化ジフェニルアミン無灰酸化防止剤。
第二級ジアルキルジチオリン酸亜鉛(ZnDTP)。
無灰ジチオカルバメート。
5.5重量%のモリブデンを含むモリブデン/コハク酸イミド錯体酸化防止剤。
シリコン基材の消泡剤。
せん断安定性オレフィン共重合体粘度調整剤。
流動点降下剤。
[実施例2]
本発明でCHEVCA4FTと同定したフィッシャー・トロプシュ合成誘導基油90重量%と、エメリ(Emery)2925(C8−C10の酸から誘導されたトリエステル化ポリオールエステル、コグニス・コーポレーション(ペンシルバニア州アンブラー)製)10重量%とからなる潤滑基油組成物に、実施例1の添加剤パッケージを添加することにより潤滑油組成物を製造した。生成物の潤滑油組成物は動粘度が100℃で8.1cStであり、リン分がおよそ0.05重量%であった。
CHEVCA4FTフィッシャー・トロプシュ合成誘導基油の特徴は、表2に示す通りである。
表 2
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性状 CHEVCA4FT
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ろう分供給体 Fe基材のFTろう
水素化異性化温度(°F) 682
水素化異性化脱ろう触媒 Pt/SAPO−11
反応器圧力(psig) 1000
100℃粘度(cSt) 4.524
粘度指数 149
芳香族(重量%) 0.0109
オレフィン(重量%、 0.9
プロトンNMRによる)
FIMS分析(重量%)
アルカン 89.4
一不飽和 10.4
二−六不飽和 0.2
合計 100.0
シクロパラフィン官能性を持つ 9.7
分子(重量%、FIMSによる)
マルチパラフィン官能性を持つ 0.2
分子(重量%、FIMSによる)
流動点(℃) −17
曇り点(℃) −10
モノ/マルチシクロパラフィン 47.5
官能性を持つ分子
流動点/100℃粘度の比 −3.76
基油の流動率 −6.91
酸化剤BN(時間) 34.92
アニリン点(D611、°F) 253.2
ノアック揮発性(重量%) 12.53
CCS粘度(−35℃、Cp) 2090
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[比較例A]
CHEVTXPA4(IV種基油、シェブロン・テキサコ・コーポレーション(カリフォルニア州サンラモン)製)90重量%と、エメリ2925(C8−C10の酸から誘導されたトリエステル化ポリオールエステル、コグニス・コーポレーション(ペンシルバニア州アンブラー)製)10重量%とからなる潤滑基油組成物に、実施例1の添加剤パッケージを添加することにより潤滑油組成物を製造した。生成物の潤滑油組成物は動粘度が100℃で7.5cStであり、リン分がおよそ0.05重量%であった。
[比較例B]
エクソン(Exxon)150N(I種基油、エクソンモービル・コーポレーション製)90重量%と、エメリ2925(C8−C10の酸から誘導されたトリエステル化ポリオールエステル、コグニス・コーポレーション(ペンシルバニア州アンブラー)製)10重量%とからなる潤滑基油組成物に、実施例1の添加剤パッケージを添加することにより潤滑油組成物を製造した。生成物の潤滑油組成物は動粘度が100℃で9.8cStであり、リン分がおよそ0.05重量%であった。
[比較例C]
シェブロン(Chevron)100N(II種基油、シェブロン・テキサコ・コーポレーション(カリフォルニア州サンラモン)製)90重量%と、エメリ2925(C8−C10の酸から誘導されたトリエステル化ポリオールエステル、コグニス・コーポレーション(ペンシルバニア州アンブラー)製)10重量%とからなる潤滑基油組成物に、実施例1の添加剤パッケージを添加することにより潤滑油組成物を製造した。生成物の潤滑油組成物は動粘度が100℃で8.6cStであり、リン分がおよそ0.05重量%であった。
[実施例3] 薄膜酸素消費試験
ASTM D4742に明記された標準試験法に従って、薄膜酸素消費試験(TFOUT)を実施した。
実施例1および比較例A−Cの試験用油組成物をそれぞれガラス容器内で、機関の状態をシミュレートするのに使用されている3種の別の液体と混合した:(1)酸化/ニトロ化した燃料成分、(2)可溶性金属ナフテネート(鉛、銅、鉄、マンガン及びスズナフテネート)、および(3)蒸留水。
油混合物を保持するガラス容器を、圧力ゲージを備えた高圧反応器内に置いた。高圧反応器を密閉し、酸素を充填して620kPa(90psig)の圧力にし、そして160℃の油浴内に水平から30度傾けて置いた。高圧反応器を100rpmの速度で軸方向に回転させてガラス容器内に油の薄膜を形成し、その結果、比較的大きな油−酸素接触面積を得た。
高圧反応器の圧力を試験の開始から継続して記録し、そして高圧反応器圧力の急速な減少を観察したときに試験を終了した。高圧反応器を油浴に置いた時点から圧力が急速に減少し始めた時点までの間の経過時間を酸化誘導時間と呼び、相対油酸化安定性の測定値として用いた。時間が長いほど酸化安定性が良好である。
表3に、この試験の結果を示す。試験データは、本発明の潤滑油組成物が比較例A−Cの油組成物に比べて、酸化分解に対して優れた防護を与えることを明確に示している。
[実施例4] コマツ・ホットチューブ試験
コマツ・ホットチューブ試験(KHTT)は、エンジン油および高温に処される他の油についてスクリーニングおよび堆積物形成性能の品質管理のために使用される。
ガラス管をアルミニウムブロックの内側に置き、ガラス管の底のホルダに細い空気用ホースを取り付けた。5mLの注射器および12インチの柔軟な管材料を油試料で満たした。管材料を空気ホース上部のホルダに取り付け、そして油をガラス管の中に着実に導入した。試験期間中、加熱ブロックにより空気がガラス管内の油を上昇させる。16時間後に、ガラス管を取り外し、すすぎ、そして基準に対する評価を行った。評点は0〜10の間で記した。温度の変動範囲に渡って堆積物性能を決定するために、異なる温度でしばしば試験を行った。頻繁に試験した温度は230℃から330℃の間であった。
注意:高い数値が望ましく、10は全く清浄な管である。
表3に、この試験の結果を示す。本発明の潤滑油組成物が評点6.5を与えたのに対して、比較例A−Cの潤滑油組成物は評点4.5〜7.0を与えた。よって、本発明の潤滑油組成物は、比較例A−Cの潤滑油組成物に比べて堆積物抑制が改善されたか、あるいは比較的同等であった。従って、本発明の潤滑油組成物は非常に良好な堆積物抑制をもたらした。
[実施例5] 四球融着試験
ASTM D2783に明記された標準試験法に従って、四球融着試験(FBWT)を実施した。
受台の形に静止して保持された3個の鋼球に対して、1個の鋼球を荷重を掛けながら回転させて試験操作を行った。試験用潤滑剤で下方の3個の球を覆った。回転速度は1760rpmであった。機械および試験用潤滑剤を18.33℃から35.0℃(65°Fから95°F)にもっていき、その後に一連の10秒間試験を荷重を増やしながら融着が起こるまで行った。融着点より下で10回の試験を行った。融着が起こったときに10個の荷重が掛けられていず、また焼付きより下の荷重で傷痕が5%の補償ライン以内であったならば、それ以上の試験は不要であった。
表3に、この試験の結果を示す。本発明の潤滑油組成物は、荷重摩耗指数35.4を与えた。従って、データが示すように、本発明の潤滑油組成物は、比較例A−Cの油組成物に比べて摩耗抑制が顕著に改善されたか、あるいは比較的同等であった。
さらに、最終の非焼付き荷重は殆ど同じ結果を示した。すなわち、本発明の潤滑油組成物は摩耗性能が比較例A−Cの潤滑油組成物と少なくとも同等であり、通常はそれより優れている。
表 3
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試験 比較例A 比較例B 比較例C 実施例1
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TFOUT1 712 230 940 >1440
KHTT2 7 4.5 6.5 6.5
荷重摩耗指数3
LWI(KGF4) 35.27 42.7 50.7 35.4
最終非焼付荷重(KGF) 80 100 126 80
融着(KGF) 200 200 200 200
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)薄膜酸素消費試験
)コマツ・ホットチューブ試験
)四球融着試験
)キログラムの力
本明細書に開示した態様には様々な変更を課すことができることを理解されたい。従って、上記の記述は限定と解釈すべきではなく、単に好ましい態様の例示と解釈すべきである。例えば、本発明を稼働させる最良の形態として以上に記載して実施した機能作用は、説明の目的でしかない。その他の配合や方法も、当該分野の熟練者によって本発明の範囲及び真意から逸脱することなく実施することが可能である。さらに、当該分野の熟練者は、添付した特許請求の範囲および真意内にて別の変更を思い描くであろう。

Claims (50)

  1. (a)100℃での動粘度が約2乃至約5センチストークス(cSt)であることに特徴がある、フィッシャー・トロプシュ合成により誘導された少なくとも一種の潤滑基油、および(b)少なくとも一種のポリオールエステルを含む潤滑基油組成物。
  2. フィッシャー・トロプシュ合成により誘導された潤滑基油が、(i)少なくとも一個の芳香族官能基を持つ分子全体の重量%が、フィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑油の全重量に基づき約0.30以下であって、(ii)シクロパラフィン官能性を持つ分子全体の重量%が、フィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑油の全重量に基づき約8以上であり、そして(iii)モノシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%とマルチシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%との比が、約15:1以上である請求項1に記載の潤滑基油組成物。
  3. 少なくとも一個の芳香族官能基を持つ分子全体の重量%が約0.05以下である請求項2に記載の潤滑基油組成物。
  4. モノシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%とマルチシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%との比が、約45:1以上である請求項2に記載の潤滑基油組成物。
  5. フィッシャー・トロプシュ合成により誘導された潤滑基油の5%から95%留出点の間の沸点範囲分布が、ASTM D−6352分析法又はその同等法の測定値で約100乃至約300°Fである請求項1に記載の潤滑基油組成物。
  6. ポリオールエステルが、一種もしくは二種以上のポリオールと一種もしくは二種以上の有機酸との反応生成物からなる請求項1に記載の潤滑基油組成物。
  7. 一種もしくは二種以上のポリオールが2〜約10個の炭素原子と2〜6個のヒドロキシル基を持ち、そして一種もしくは二種以上の有機酸が4〜約24個の炭素原子を持つ請求項6に記載の潤滑基油組成物。
  8. 一種もしくは二種以上のポリオールがネオペンチル基を持つ多価アルコールである請求項6に記載の潤滑基油組成物。
  9. 一種もしくは二種以上のポリオールが、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2,2−ジエチルプロパン−1,3−ジオール、2,2−ジブチルプロパン−1,3−ジオール、2−メチル−2−プロピルプロパン−1,3−ジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトールおよびそれらの組合せからなる群より選ばれ、そして一種もしくは二種以上の有機酸が、ブタン酸、イソブタン酸、ペンタン酸、イソペンタン酸、ヘキサン酸、2−エチルブタン酸、シクロヘキサン酸、ヘプタン酸、イソヘプタン酸、メチルシクロヘキサン酸、オクタン酸、ジメチル−ヘキサン酸、2−エチルヘキサン酸、2,4,4−トリメチル−ペンタン酸、イソオクタン酸、3,5,5−トリメチルヘキサン酸、ノナン酸、イソノナン酸、イソデカン酸、イソウンデカン酸、2−ブチルオクタン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、2−エチルヘキサデカン酸、ノナデカン酸、2−メチルオクタデカン酸、イコサン酸、2−メチルイコサン酸、3−メチルノナデカン酸、ドコサン酸、テトラドコサン酸、2−メチルトリコサン酸およびそれらの組合せからなる群より選ばれる請求項6に記載の潤滑基油組成物。
  10. 一種もしくは二種以上のポリオールが、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2,2−ジエチルプロパン−1,3−ジオール、2,2−ジブチルプロパン−1,3−ジオール、2−メチル−2−プロピルプロパン−1,3−ジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトールおよびそれらの組合せからなる群より選ばれ、そして一種もしくは二種以上の有機酸が、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノレン酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸およびそれらの組合せからなる群より選ばれる不飽和又は飽和脂肪酸である請求項6に記載の潤滑基油組成物。
  11. ポリオールエステルがトリエステル化ポリオールエステルである請求項1に記載の潤滑基油組成物。
  12. フィッシャー・トロプシュ合成により誘導された潤滑基油が主要量で存在し、そしてポリオールエステルが少量で存在する請求項1に記載の潤滑基油組成物。
  13. 100℃での動粘度が約2乃至約9.3cStである請求項1に記載の潤滑基油組成物。
  14. さらに、酸化防止剤、耐摩耗性添加剤、清浄剤、さび止め添加剤、曇り除去剤、抗乳化剤、金属不活性化剤、摩擦緩和剤、流動点降下剤、消泡剤、補助溶剤、パッケージ混合剤、腐食防止剤、無灰分散剤、染料、極圧剤およびそれらの組合せからなる群より選ばれる一種もしくは二種以上の潤滑油添加剤を含む請求項1に記載の潤滑基油組成物。
  15. 100℃での動粘度が約2乃至約9.3cStである請求項14に記載の潤滑基油組成物。
  16. リン分が組成物の全重量に基づき約0.08重量%を越えない請求項14に記載の潤滑基油組成物。
  17. リン分が組成物の全重量に基づき約0.05重量%を越えない請求項14に記載の潤滑基油組成物。
  18. 100℃での動粘度が約2乃至約9.3cStであり、そして(a)5%から95%留出点の間の沸点範囲分布が、ASTM D−6352分析法又はその同等法で約100乃至約300°Fであることに特徴がある、フィッシャー・トロプシュ合成により誘導された少なくとも一種の潤滑基油、および(b)少なくとも一種のポリオールエステルを含む潤滑基油組成物。
  19. フィッシャー・トロプシュ合成により誘導された潤滑基油が、(i)少なくとも一個の芳香族官能基を持つ分子全体の重量%が、フィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑油の全重量に基づき約0.30以下であって、(ii)シクロパラフィン官能性を持つ分子全体の重量%が、フィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑油の全重量に基づき約8以上であり、そして(iii)モノシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%とマルチシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%との比が、約15:1以上である請求項18に記載の潤滑基油組成物。
  20. 少なくとも一個の芳香族官能基を持つ分子全体の重量%が約0.05以下である請求項19に記載の潤滑基油組成物。
  21. モノシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%とマルチシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%との比が、約45:1以上である請求項19に記載の潤滑基油組成物。
  22. ポリオールエステルが、一種もしくは二種以上のポリオールと一種もしくは二種以上の有機酸との反応生成物からなる請求項19に記載の潤滑基油組成物。
  23. 一種もしくは二種以上のポリオールが2〜約10個の炭素原子と2〜6個のヒドロキシル基を持ち、そして一種もしくは二種以上の有機酸が4〜約24個の炭素原子を持つ請求項22に記載の潤滑基油組成物。
  24. 一種もしくは二種以上のポリオールが、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2,2−ジエチルプロパン−1,3−ジオール、2,2−ジブチルプロパン−1,3−ジオール、2−メチル−2−プロピルプロパン−1,3−ジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトールおよびそれらの組合せからなる群より選ばれ、そして一種もしくは二種以上の有機酸が、ブタン酸、イソブタン酸、ペンタン酸、イソペンタン酸、ヘキサン酸、2−エチルブタン酸、シクロヘキサン酸、ヘプタン酸、イソヘプタン酸、メチルシクロヘキサン酸、オクタン酸、ジメチル−ヘキサン酸、2−エチルヘキサン酸、2,4,4−トリメチル−ペンタン酸、イソオクタン酸、3,5,5−トリメチルヘキサン酸、ノナン酸、イソノナン酸、イソデカン酸、イソウンデカン酸、2−ブチルオクタン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、2−エチルヘキサデカン酸、ノナデカン酸、2−メチルオクタデカン酸、イコサン酸、2−メチルイコサン酸、3−メチルノナデカン酸、ドコサン酸、テトラドコサン酸、2−メチルトリコサン酸およびそれらの組合せからなる群より選ばれる請求項22に記載の潤滑基油組成物。
  25. 一種もしくは二種以上のポリオールが、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2,2−ジエチルプロパン−1,3−ジオール、2,2−ジブチルプロパン−1,3−ジオール、2−メチル−2−プロピルプロパン−1,3−ジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトールおよびそれらの組合せからなる群より選ばれ、そして一種もしくは二種以上の有機酸が、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノレン酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸およびそれらの組合せからなる群より選ばれる不飽和又は飽和脂肪酸である請求項22に記載の潤滑基油組成物。
  26. フィッシャー・トロプシュ合成により誘導された潤滑基油が主要量で存在し、そしてポリオールエステルが少量で存在する請求項19に記載の潤滑基油組成物。
  27. さらに、酸化防止剤、耐摩耗性添加剤、清浄剤、さび止め添加剤、曇り除去剤、抗乳化剤、金属不活性化剤、摩擦緩和剤、流動点降下剤、消泡剤、補助溶剤、パッケージ混合剤、腐食防止剤、無灰分散剤、染料、極圧剤およびそれらの組合せからなる群より選ばれた一種もしくは二種以上の潤滑油添加剤を含む請求項19に記載の潤滑基油組成物。
  28. リン分が組成物の全重量に基づき約0.08重量%を越えない請求項19に記載の潤滑基油組成物。
  29. 100℃での動粘度が約2乃至約9.3cStであって、(a)(i)少なくとも一個の芳香族官能基を持つ分子全体の重量%がフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑油の全重量に基づき約0.30以下で、(ii)シクロパラフィン官能性を持つ分子全体の重量%がフィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑油の全重量に基づき約8以上で、かつ(iii)モノシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%とマルチシクロパラフィン官能性を持つ分子の重量%との比が約15:1以上である、フィッシャー・トロプシュ合成により誘導された少なくとも一種の潤滑基油、および(b)少なくとも一種のポリオールエステルを含む潤滑基油組成物。
  30. フィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油におけるシクロパラフィン官能性を持つ分子全体の重量%が、約9.5以上である請求項29に記載の潤滑基油組成物。
  31. ポリオールエステルが、一種もしくは二種以上のポリオールと一種もしくは二種以上の有機酸との反応生成物からなる請求項29に記載の潤滑基油組成物。
  32. 一種もしくは二種以上のポリオールが2〜約10個の炭素原子と2〜6個のヒドロキシル基を持ち、そして一種もしくは二種以上の有機酸が4〜約24個の炭素原子を持つ請求項31に記載の潤滑基油組成物。
  33. 一種もしくは二種以上のポリオールが、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2,2−ジエチルプロパン−1,3−ジオール、2,2−ジブチルプロパン−1,3−ジオール、2−メチル−2−プロピルプロパン−1,3−ジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトールおよびそれらの組合せからなる群より選ばれ、そして一種もしくは二種以上の有機酸が、ブタン酸、イソブタン酸、ペンタン酸、イソペンタン酸、ヘキサン酸、2−エチルブタン酸、シクロヘキサン酸、ヘプタン酸、イソヘプタン酸、メチルシクロヘキサン酸、オクタン酸、ジメチル−ヘキサン酸、2−エチルヘキサン酸、2,4,4−トリメチル−ペンタン酸、イソオクタン酸、3,5,5−トリメチルヘキサン酸、ノナン酸、イソノナン酸、イソデカン酸、イソウンデカン酸、2−ブチルオクタン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、2−エチルヘキサデカン酸、ノナデカン酸、2−メチルオクタデカン酸、イコサン酸、2−メチルイコサン酸、3−メチルノナデカン酸、ドコサン酸、テトラドコサン酸、2−メチルトリコサン酸およびそれらの組合せからなる群より選ばれる請求項31に記載の潤滑基油組成物。
  34. 一種もしくは二種以上のポリオールが、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2,2−ジエチルプロパン−1,3−ジオール、2,2−ジブチルプロパン−1,3−ジオール、2−メチル−2−プロピルプロパン−1,3−ジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトールおよびそれらの組合せからなる群より選ばれ、そして一種以上の有機酸が、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノレン酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸およびそれらの組合せからなる群より選ばれる不飽和又は飽和脂肪酸である請求項31に記載の潤滑基油組成物。
  35. フィッシャー・トロプシュ合成により誘導された潤滑基油が主要量で存在し、そしてポリオールエステルが少量で存在する請求項31に記載の潤滑基油組成物。
  36. さらに、酸化防止剤、耐摩耗性添加剤、清浄剤、さび止め添加剤、曇り除去剤、抗乳化剤、金属不活性化剤、摩擦緩和剤、流動点降下剤、消泡剤、補助溶剤、パッケージ混合剤、腐食防止剤、無灰分散剤、染料、極圧剤およびそれらの組合せからなる群より選ばれる一種もしくは二種以上の潤滑油添加剤を含む請求項29に記載の潤滑基油組成物。
  37. リン分が組成物の全重量に基づき約0.08重量%を越えない請求項29に記載の潤滑基油組成物。
  38. 動粘度が100℃で約2乃至約9.3cStであって、(a)フィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑油の重量に基づき、(i)少なくとも一個の芳香族官能基を持つ分子全体の重量%が約0.30以下で、(ii)モノシクロパラフィンを持つ分子全体の重量%が約8以上で、かつ(iii)マルチシクロパラフィンを持つ分子全体の重量%が約0.5以下である、フィッシャー・トロプシュ合成により誘導された少なくとも一種の潤滑基油、および(b)少なくとも一種のポリオールエステルを含む潤滑基油組成物。
  39. フィッシャー・トロプシュ合成誘導潤滑基油におけるシクロパラフィン官能性を持つ分子全体の重量%が、約9.5以上である請求項38に記載の潤滑基油組成物。
  40. ポリオールエステルが、一種もしくは二種以上のポリオールと一種以上の有機酸との反応生成物からなる請求項38に記載の潤滑基油組成物。
  41. 一種もしくは二種以上のポリオールが2〜約10個の炭素原子と2〜6個のヒドロキシル基を持ち、そして一種もしくは二種以上の有機酸が4〜約24個の炭素原子を持つ請求項40に記載の潤滑基油組成物。
  42. 一種もしくは二種以上のポリオールが、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2,2−ジエチルプロパン−1,3−ジオール、2,2−ジブチルプロパン−1,3−ジオール、2−メチル−2−プロピルプロパン−1,3−ジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトールおよびそれらの組合せからなる群より選ばれ、そして一種もしくは二種以上の有機酸が、ブタン酸、イソブタン酸、ペンタン酸、イソペンタン酸、ヘキサン酸、2−エチルブタン酸、シクロヘキサン酸、ヘプタン酸、イソヘプタン酸、メチルシクロヘキサン酸、オクタン酸、ジメチル−ヘキサン酸、2−エチルヘキサン酸、2,4,4−トリメチル−ペンタン酸、イソオクタン酸、3,5,5−トリメチルヘキサン酸、ノナン酸、イソノナン酸、イソデカン酸、イソウンデカン酸、2−ブチルオクタン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、2−エチルヘキサデカン酸、ノナデカン酸、2−メチルオクタデカン酸、イコサン酸、2−メチルイコサン酸、3−メチルノナデカン酸、ドコサン酸、テトラドコサン酸、2−メチルトリコサン酸およびそれらの組合せからなる群より選ばれる請求項40に記載の潤滑基油組成物。
  43. 一種もしくは二種以上のポリオールが、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2,2−ジエチルプロパン−1,3−ジオール、2,2−ジブチルプロパン−1,3−ジオール、2−メチル−2−プロピルプロパン−1,3−ジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトールおよびそれらの組合せからなる群より選ばれ、そして一種以上の有機酸が、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノレン酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸およびそれらの組合せからなる群より選ばれる不飽和又は飽和脂肪酸である請求項40に記載の潤滑基油組成物。
  44. フィッシャー・トロプシュ合成により誘導された潤滑基油が主要量で存在し、そしてポリオールエステルが有効な少量で存在する請求項40に記載の潤滑基油組成物。
  45. さらに、酸化防止剤、耐摩耗性添加剤、清浄剤、さび止め添加剤、曇り除去剤、抗乳化剤、金属不活性化剤、摩擦緩和剤、流動点降下剤、消泡剤、補助溶剤、パッケージ混合剤、腐食防止剤、無灰分散剤、染料、極圧剤およびそれらの組合せからなる群より選ばれる一種もしくは二種以上の潤滑油添加剤を含む請求項40に記載の潤滑基油組成物。
  46. リン分が組成物の全重量に基づき約0.08重量%を越えない請求項40に記載の潤滑基油組成物。
  47. 請求項1に記載の潤滑基油組成物を用いて内燃機関を作動させることからなる、内燃機関の燃費を改善する方法。
  48. 請求項19に記載の潤滑基油組成物を用いて内燃機関を作動させることからなる、内燃機関の燃費を改善する方法。
  49. 請求項29に記載の潤滑基油組成物を用いて内燃機関を作動させることからなる、内燃機関の燃費を改善する方法。
  50. 請求項38に記載の潤滑基油組成物を用いて内燃機関を作動させることからなる、内燃機関の燃費を改善する方法。
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