JP2008184569A - 潤滑油組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】潤滑油基油に、PSSIが30以下の粘度指数向上剤を、組成物の粘度指数が160以上、かつせん断後の100℃動粘度低下率が15%以下となるように配合してなることを特徴とする潤滑油組成物。
【選択図】なし
Description
しかし、ディーゼルエンジン油のように摺動条件の厳しい中で使用される潤滑油においては、低粘度化は摺動部での摩耗の増大や、蒸発損失の増大による劣化の促進、排気ガス性状の悪化の原因となることから、SAE xW−20グレードのような低粘度化(例えば、特許文献2参照。)は難しく、そのためディーゼルエンジン油ではSAE(xW−)30グレード以上の粘度グレードを中心に改良が進められている。
潤滑油の省燃費性能向上には、基油粘度の低粘度化と組成物の高粘度指数化が最も一般的であり、せん断後の動粘度低下を見込み、高分子量のポリメタクリレート系粘度指数向上剤をある程度多量に配合することが最も有効である。しかし、このような場合のせん断後の動粘度低下率は通常20%程度あるいはそれ以上となるため、せん断後においても同一粘度グレードを維持するために、組成物の動粘度を予め高めに設定しておく必要があった。このような手法を用いた場合、初期から長期使用の全ての過程において省燃費性を改善するには限界があった。
また、本発明は、前記粘度指数向上剤が、PSSIが30以下のスチレン−ジエンコポリマー系粘度指数向上剤であることを特徴とする前記潤滑油組成物に関する。
また、本発明は、前記粘度指数向上剤が、PSSIが15以下のポリメタクリレート系粘度指数向上剤であることを特徴とする前記潤滑油組成物に関する。
また、本発明は、組成物の100℃TBS粘度が7mPa・s以下であることを特徴とする前記潤滑油組成物に関する。
また、本発明は、組成物の100℃動粘度が9.3〜11.0mm2/s、40℃動粘度が40〜60mm2/sであり、せん断後の100℃動粘度が9.3mm2/s以上であることを特徴とする前記潤滑油組成物に関する。
また、本発明は、リン含有酸エステルの金属塩を含有することを特徴とする前記潤滑油組成物に関する。
また、本発明は、金属系清浄剤、無灰分散剤及び酸化防止剤を含有することを特徴とする前記潤滑油組成物に関する。
また、本発明は、組成物の硫酸灰分量が0.1〜2質量%であることを特徴とする前記潤滑油組成物に関する。
本発明の潤滑油組成物における潤滑油基油としては、通常の潤滑油に使用される鉱油系基油及び/又は合成系基油が使用できる。
なお、ここでいう%CA、%CP及び%CNとは、それぞれASTM D 3238−85に準拠した方法(n−d−M環分析)により求められる、芳香族炭素数の全炭素数に対する百分率、パラフィン炭素数の全炭素数に対する百分率及びナフテン炭素数の全炭素数に対する百分率をそれぞれ意味する。
一方、分散型粘度指数向上剤としては、具体的には、下記一般式(4)及び(5)で表される化合物の中から選ばれるモノマー(以下、「モノマー(M−2)」という。)の2種以上の共重合体又はその水素化物や、一般式(1)〜(3)で表される化合物の中から選ばれるモノマー(M−1)の1種又は2種以上と一般式(4)及び(5)で表される化合物の中から選ばれるモノマー(M−2)の1種又は2種以上との共重合体、あるいはその水素化物等が例示できる。
R2で表される炭素数1〜18のアルキル基としては、具体的には、メチル基、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、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、及びオクタデシル基(これらアルキル基は直鎖状でも分枝状でもよい。)等が例示できる。
R4で表される炭素数1〜12の炭化水素基としては、具体的には、メチル基、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。);シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等の炭素数5〜7のシクロアルキル基;メチルシクロペンチル基、ジメチルシクロペンチル基、メチルエチルシクロペンチル基、ジエチルシクロペンチル基、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロヘキシル基、メチルエチルシクロヘキシル基、ジエチルシクロヘキシル基、メチルシクロヘプチル基、ジメチルシクロヘプチル基、メチルエチルシクロヘプチル基、ジエチルシクロヘプチル基等の炭素数6〜11のアルキルシクロアルキル基(これらアルキル基のシクロアルキル基への置換位置は任意である。);ビニル基(エテニル基)、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、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、二重結合の位置も任意である。);フェニル基、ナフチル基等のアリール基:トリル基、キシリル基、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等の炭素数7〜12のアルキルアリール基(これらアルキル基は直鎖状でも分枝状でもよく、またアリール基への置換位置も任意である。);ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、フェニルペンチル基、フェニルヘキシル基等の炭素数7〜12のアリールアルキル基(これらアルキル基は直鎖状でも分枝状でもよい。)等が例示できる。
R8で表される炭素数1〜18のアルキレン基としては、具体的には、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ウンデシレン基、ドデシレン基、トリデシレン基、テトラデシレン基、ペンタデシレン基、ヘキサデシレン基、ヘプタデシレン基、及びオクタデシレン基(これらアルキレン基は直鎖状でも分枝状でもよい。)等が例示できる。
また、E1で表される基としては、具体的には、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、アニリノ基、トルイジノ基、キシリジノ基、アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、モルホリノ基、ピロリル基、ピロリノ基、ピリジル基、メチルピリジル基、ピロリジニル基、ピペリジニル基、キノニル基、ピロリドニル基、ピロリドノ基、イミダゾリノ基、及びピラジノ基等が例示できる。
E2で表される基としては、具体的には、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、アニリノ基、トルイジノ基、キシリジノ基、アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、モルホリノ基、ピロリル基、ピロリノ基、ピリジル基、メチルピリジル基、ピロリジニル基、ピペリジニル基、キノニル基、ピロリドニル基、ピロリドノ基、イミダゾリノ基、及びピラジノ基等が例示できる。
なお、ここでいうPSSIとは、ASTM D 6022−01(Standard Practice for Calculation of Permanent Shear Stability Index)に準拠し、ASTM D 6278−02(Test Metohd for Shear Stability of Polymer Containing Fluids Using a European Diesel Injector Apparatus)により測定されたデータに基づき計算された、ポリマーの永久せん断安定性指数(Permanent Shear Stability Index)を意味する。
リン含有化合物としては、リンを分子中に含有する化合物であれば特に制限はないが、例えば、一般式(6)で表されるリン化合物、一般式(7)で表されるリン化合物、それらの金属塩、それらのアミン塩、及びこれらの誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であることが好ましい。
これら窒素化合物の中でもデシルアミン、ドデシルアミン、ジメチルドデシルアミン、トリデシルアミン、ヘプタデシルアミン、オクタデシルアミン、オレイルアミン及びステアリルアミン等の炭素数10〜20のアルキル基又はアルケニル基を有する脂肪族アミン(これらは直鎖状でも分枝状でもよい。)が好ましい例として挙げることができる。
(B1)炭素数3〜8から選ばれるセカンダリーアルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛
(B2)炭素数3〜8から選ばれるプライマリーアルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛
(B3)硫黄を含有しないリン含有酸の金属塩
本発明においては、スルホネート系清浄剤として、上記の中性アルカリ土類金属スルホネート、塩基性アルカリ土類金属スルホネート、過塩基性アルカリ土類金属スルホネート及びこれらの混合物等を用いることができる。
本発明におけるサリシレート系清浄剤としては、低温粘度特性により優れる点で、モノアルキルサリチル酸金属塩の構成比が高い方が好ましく、例えば、モノアルキルサリチル酸金属塩の構成比が85〜100mol%、ジアルキルサリチル酸金属塩の構成比が0〜15mol%であって、3−アルキルサリチル酸金属塩の構成比が40〜100mol%であるアルキルサリチル酸金属塩、及び/又はその(過)塩基性塩であることが好ましい。また、本発明におけるサリシレート系清浄剤としては、高温清浄性や塩基価維持性により優れる点でジアルキルサリチル酸金属塩を含むものが好ましい。
また、アルキルサリチル酸金属塩における金属としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属等が挙げられ、カルシウム、マグネシウムであることが好ましく、カルシウムであることが特に好ましい。
本発明で用いるフェネート系清浄剤には、上記のようにして得られたアルカリ金属又はアルカリ土類金フェネート(中性塩)に、さらに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上記中性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も含まれる。
なお、塩基価は、JIS K2501の「石油製品及び潤滑油−中和価試験方法」の7.に準拠して測定される過塩素酸法による塩基価を意味する。
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。
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、その炭素数が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1例として挙げた含窒素化合物の窒素含有量は任意であるが、塩基価維持特性、高温清浄性、及び磨耗防止性等の点から、通常その窒素含有量が0.01〜10質量%、好ましくは0.1〜10質量%のものが用いられる。
(D1)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
(D2)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
(D3)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
なお、コハク酸イミドは、イミド化に際しては、ポリアミンの一端に無水コハク酸が付加した、式(11)のような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(12)のようないわゆるビスタイプのコハク酸イミドがあるが、本発明で用いる化合物は、そのいずれでも、またこれらの混合物でもよい。
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無水マレイン酸と100〜200℃で反応させて得たアルキル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、ペンタエチレンヘキサミン等が例示できる。
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。
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。
フェノール系酸化防止剤としては、特に下記の化合物が好ましい具体例として挙げられる。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。これらは二種以上を混合として使用してもよい。
なお、モリブデン系酸化防止剤を配合する場合、その配合量は、潤滑油組成物全量基準で、モリブデン量として0.001〜0.2質量%、好ましくは0.005〜0.1質量%、さらに好ましくは0.01〜0.04質量%、特に好ましくは0.01〜0.03質量%である。
本発明の潤滑油組成物において、これらの摩耗防止剤を使用する場合、その含有量は、特に制限はないが、組成物全量基準で、0.01〜5質量%が好ましい。
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、グリセリンモノオレエートやソルビタンモノオレエート等の多価アルコールエステル、及びアミン類等が挙げられる。
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。
また40℃における動粘度は、特に制限はないが、好ましくは14.0〜200mm2/sであり、より好ましくは20〜110mm2/sであり、さらに好ましくは40〜60mm2/sであり、特に好ましくは45〜55mm2/sである。
また本発明の潤滑油組成物は、せん断後の100℃における動粘度が9.3mm2/s以上であることが好ましい。
本発明の潤滑油組成物の粘度グレードは、好ましくはSAE20、30、40、50の範囲であり、より好ましくはSAE20、30の範囲であり、特にSAE30、0W−30、5W−30、10W−30であることが好ましい。
本発明の潤滑油組成物の100℃におけるTBS粘度は、例えばSAE(xW−)30グレードでは、十分な油膜保持性と流体潤滑領域における摩擦低減効果とのバランスで、7mPa・s以下であることが好ましく、6.6mPa・s以下がより好ましく、6.3mPa・s以下がさらに好ましく、また5mPa・s以上であることが好ましく、6mPa・s以上がより好ましい。
なお、ここでいうTBS(Taperd bearing simulator)粘度とは、高温高せん断下における実効粘度を示し、ASTM D4683(Standard Test Method for Measuring Viscosity at High Shear Rate and High Temperature by Tapered Bearing Simulator)に準拠した方法により測定される、せん断速度106/sにおける粘度(但し、温度条件は150℃又は100℃とした。)のことである。
表1に示すように、各種潤滑油を調製し、摩擦トルク低減率について測定した。その結果を表1に示す。
摩擦トルク低減率の測定は、エンジンモータリング摩擦試験を用いて以下の条件にて摩擦トルクを測定した。
エンジン:2Lクラスの直列4気筒ローラー型動弁系エンジン
エンジン回転数:750〜3000r/min
油温:60、80、100℃
基準油:市販の5W30油
なお、摩擦トルク低減率の評価にあたっては、測定した各条件における摩擦トルクの平均値を算出し、基準油を用いた場合と比較して摩擦トルク低減率を算出した。
Claims (8)
- 潤滑油基油に、PSSIが30以下の粘度指数向上剤を、組成物の粘度指数が160以上、かつせん断後の100℃動粘度低下率が15%以下となるように配合してなることを特徴とする潤滑油組成物。
- 前記粘度指数向上剤が、PSSIが30以下のスチレン−ジエンコポリマー系粘度指数向上剤であることを特徴とする請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 前記粘度指数向上剤が、PSSIが15以下のポリメタクリレート系粘度指数向上剤であることを特徴とする請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 組成物の100℃TBS粘度が7mPa・s以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかの項に記載の潤滑油組成物。
- 前記潤滑油組成物が、組成物の100℃動粘度が9.3〜11.0mm2/s、40℃動粘度が40〜60mm2/sであり、せん断後の100℃動粘度が9.3mm2/s以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの項に記載の潤滑油組成物。
- リン含有酸エステルの金属塩を含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- 金属系清浄剤、無灰分散剤及び酸化防止剤を含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の潤滑油組成物。
- 組成物の硫酸灰分量が0.1〜2質量%であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の潤滑油組成物。
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