JP2009024123A - バイオ燃料対応ディーゼルエンジン用潤滑油組成物。 - Google Patents

Abstract

【課題】ディーゼルエンジンにおいて、バイオディーゼル燃料を軽油に混合することにより、バイオディーゼル燃料やその未燃焼分が潤滑油中に混入して潤滑油が早期に劣化される。
【解決手段】自動車用ディーゼルエンジンの潤滑油組成物中に、フェノール系酸化防止剤とアミン系酸化防止剤の異なるタイプの酸化防止剤を共存させる。潤滑油組成物中に上記フェノール系酸化防止剤を０．５〜５質量％含有させ、アミン系酸化防止剤も０．５〜５質量％含有させる。そして、両酸化防止剤の合計量が少なくとも２質量％以上であるようにする。これにより、燃料中にバイオディーゼル燃料を混合して使用しても、効果的に潤滑油の清浄性能の悪化を防ぎ、劣化を抑制することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、バイオ燃料を使用するディーゼルエンジン用の潤滑油組成物に関する。

近年、地球環境のおけるＣＯ_２削減の一環として、バイオマス技術により製造した植物由来の燃料を積極的に使用しようとする機運が益々高まってきている。しかしながら、従来の化石型燃料とは必ずしも組成的に同じではないため、バイオ燃料で発生しうる不具合が種々見込まれ、内燃機関用潤滑油においてもそれに対応した技術の検討が種々行われている。
ガソリンエンジンの分野で主として使用されているアルコール燃料では水の混入が不可避となり、ガソリンの場合よりもエンジン部品に多くの摩耗が発生することからこれらの問題を解決しようとする提案が為されている。（特許文献１）

一方、自動車用のディーゼルエンジン用のバイオ燃料は、ＥＵではフランス、ドイツ、イタリアにおいて主にナタネ油やヒマワリ油を原料とし、米国では主に大豆油を原料とし、これらの植物油をメチルエステル化したものが一部で使用されつつあり、多くの場合、軽油に２０％程度混入して使用されている。

これらバイオディーゼル燃料は、使用に当って注意しなければならない点がいくつかあり、粘度や流動点がやや高いこと、また、植物油に由来するために不飽和脂肪酸が多く含まれていて酸化されやすく、燃料そのものとして改善しなければならない点が内在している。さらに、このバイオディーゼル燃料は食用の植物油と直接的に競合することもあって、上記したガソリン代替のアルコール燃料ほどには検討が進んでおらず、バイオディーゼル燃料に合わせて潤滑油を改善しようとする試みは余り見られない。
特開平５−７０７８６

上記のディーゼルエンジンにおいては、軽油に対するバイオディーゼル燃料の混合使用により、バイオディーゼル燃料の未燃焼分が潤滑油中に混入して劣化を促進させる現象が見られ、このことが潤滑油を長期に亘って安定的に使用することを困難にしているようである。

本発明者らは、バイオディーゼル燃料（油）を使用した場合に、潤滑油組成物中にフェノール系酸化防止剤とアミン系酸化防止剤の異なるタイプの酸化防止剤を共存させることにより、バイオディーゼル燃料が混入したとしても潤滑油の劣化、特に清浄性能の悪化を効果的に抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。
潤滑油組成物中に上記フェノール系酸化防止剤は０．５〜５質量％が含有され、またアミン系酸化防止剤も０．５〜５質量％が含有され、かつ両酸化防止剤の合計量において少なくとも２質量％以上含有されているようにする。

本発明によれば、潤滑油組成物に対してフェノール系酸化防止剤とアミン系酸化防止剤の異なるタイプの酸化防止剤を併せて使用することにより、バイオディーゼル燃料を使用した場合に、このバイオディーゼル燃料が潤滑油中に混入したとしても清浄性能が急速に悪化すること、劣化が進むことを抑制することができ、潤滑油を長期に安定的に使用することができる。

自動車用のディーゼルエンジンに使用される燃料の軽油とバイオディーゼル油は、上記の如く種々の違いが見られるが、文献（「２１世紀をになうバイオマス新液体燃料」２００２年４月２５日、化学工業日報社発行）によれば、概略、表１に示すような違いが見られる。

上記表１からも判るように、バイオディーゼル油が軽油と大きく異なっている点は、組成中に酸素原子を含有しており、また、不飽和脂肪酸に由来する二重結合を含有していることであり、このことによって燃焼反応そのものも異なっていると考えられる。
また、物性的にも軽油と比較して引火点が高く、蒸発しにくいことが挙げられ、燃料としてエンジンに供給されると、完全燃焼に至る途中の素反応で反応が停止してしまうことがあり、これらの未反応成分が潤滑油中に混入したり、又は未燃焼の成分がそのまま潤滑油中に混入されることも多く、これらが、潤滑油中でスラッジ生成の原因となるし、潤滑油を酸化して劣化を促進させることになる。
こうしたことから、潤滑油は、軽油のみを燃料として使用するときに高温にさらされる場合に比べても、より過酷な条件下で使用されることになるという特徴がある。

本発明の潤滑油組成物の基油には、適宜の鉱油、合成油を使用することができるが、通常、ＡＰＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，米国石油協会）基油カテゴリーでグループIIIおよびグループIIに属する基油を、単独または混合物として使用することができる。
このグループIIIおよびグループII基油には、例えば、原油を常圧蒸留して得られる潤滑油留分に対して高度水素化精製により製造されるパラフィン系鉱油や、脱ろうプロセスにて生成されるワックスをイソパラフィンに変換・脱ろうするＩＳＯＤＥＷＡＸプロセスにより精製された基油や、モービルＷＡＸ異性化プロセスにより精製された基油や、フィッシャー・トロプシュ法によって合成したのち、溶剤脱ロウや接触脱ロウしたいわゆるＧＴＬ基油（ガス・ツー・リキッド油）がある。アメリカの広告審議を担当するＮＡＤ(Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｄｖｅｒｔｉｓｉｎｇ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ)の評決により「合成油」として表記が可能なものも含まれる。

この基油には、フェノール系酸化防止剤とアミン系酸化防止剤を併せて配合する。
このフェノール系酸化防止剤としては、例えば、２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノ−ル、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−エチルフェノール、２，２´−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２´−メチレンビス（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４´−メチレンビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）、４，４´−ビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）、４，４´−チオビス（６−ｔ−ブチル−ｏ−クレゾール）、３−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチル−フェニル）プロピオン酸の６メチルヘプチルアルコールエステルなどの３−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチル−フェニル）プロピオン酸のアルキルアルコールエステルなどを挙げることができる。

また、アミン系酸化防止剤としては、例えば、ジフェニルアミン、ｐ，ｐ´−ジオクチルジフェニルアミン、ｐ，ｐ´−ジノニルジフェニルアミン、ｐ，ｐ´−ジドデシルジフェニルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、ｐ−オクチルフェニル−α−ナフチルアミン、ｐ−ノニルフェニル−α−ナフチルアミン、ｐ−ドデシルフェニル−α−ナフチルアミンなど、およびこれらの混合物を挙げることができる。
上記ジフェニルアミンの１例として、Ｎ−フェニルベンゼンアミンと２，４，４−トリメチルペンテンの反応性生物であるジフェニルアミンなどがある。

上記フェノール系酸化防止剤の含有量は、潤滑油組成物の全量基準で０．５〜５質量％であり、好ましくは０．５〜２質量％である。
また、アミン系酸化防止剤の含有量も、潤滑油組成物の全量基準で０．５〜５質量％であり、好ましくは０．５〜２質量％である。
上記フェノール系酸化防止剤及びアミン系酸化防止剤のいずれも、０．５質量％未満では酸化安定性が低下するため好ましくなく、５質量％を超えるとピストン清浄性が低下して好ましくないことが多い。

フェノール系酸化防止剤及びアミン系酸化防止剤は、各々上記の含有量で使用されるが、更に両酸化防止剤の合計量が、２質量％以上であることが同時に要求される。両者の合計量がこれよりも少ないと、所期の効果が得られなくなる。

また、この潤滑油組成物中には、必要に応じて、適宜の分散剤、極圧剤、清浄剤、粘度指数向上剤、その他の添加剤を加えることができる。

バイオディーゼル燃料（ＢＤＦ）として、ナタネ油に由来するメチルエステルであって、表２に示す性質を有するものを用意した。

実施例及び比較例の潤滑油組成物の調製にあたり、下記の組成材料を用意した。
（１）基油：ＡＰＩグループIIIに属する鉱油
（２）フェノール系酸化防止剤：３−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチル−フェニル）プロピオン酸の６メチルヘプチルアルコールエステル
（３）アミン系酸化防止剤：Ｎ−フェニルベンゼンアミンと２，４，４−トリメチルペンテンの反応性生物であるジフェニルアミン
（４）添加剤パッケージ：分散剤・ＺｎＤＴＰ・清浄剤を含む添加剤。

（実施例１〜４、比較例１〜６）
上記した組成材料を用いて、表３、表４に示す組成により実施例１〜４、比較例１〜６の潤滑油組成物を調製した。
上記比較例６は、ＪＡＳＯ（エンジン油規格普及促進協議会）の自動車用ディーゼル機関潤滑油のＤＨ−２レベルのものである。
各組成分の配合量は何れも質量％で表示した。

（試験）
実施例１〜４及び比較例１〜６の潤滑油組成物について、その性能を見るために、各潤滑油組成物１００質量％に対して５質量％のバイオディーゼル燃料を添加するという負荷条件下において、２８０℃によるホットチューブテストを行った。
ホットチューブテストの評点は、０点から１０点まで０．５点刻みで評点を付ける方法により行い、７点以上を合格点とした。
（試験結果）
試験結果を表３、表４に示す。

（評価）
実施例１〜４に示すフェノール系酸化防止剤とアミン系酸化防止剤を併用し、各含有量が１質量％以上で、両者の合計量が２質量％以上のものでは、ホットチューブテストの評点においていずれも７．０以上が得られており、バイオ燃料の混入に対して、劣化の起こりにくい潤滑油組成物であることが判る。
比較例１は酸化防止剤を添加しないものであり、ホットチューブ評点が１．０と悪く、比較例２はアミン系酸化防止剤のみを２．５質量％使用したもので総量が２質量％を超えていても、ホットチューブ評点が２．０と悪い。比較例３は比較例２よりもアミン系酸化防止剤を多く添加したものであるが、ホットチューブ評点が５．０迄しか上がっていない。比較例４はフェノール系酸化防止剤のみを２．５質量％使用したもので総量が２質量％を超えていても、ホットチューブ評点が３．０と悪い。比較例５は、両酸化防止剤を併用したものであるが、合計量が２質量％に満たないのでホットチューブ評点が２．５と悪い。このように、比較例１〜５のものは、何れも良好な結果が得られていない。
比較例６は、バイオ燃料を混入していないものであり、フェノール系酸化防止剤及びアミン系酸化防止剤を使用しなくても、ホットチューブ評点が７．０と良好な結果が得られていることが判る。

Claims (4)

1. ＡＰＩ基油カテゴリーでグループIII及び／またはグループIIに属する基油と、フェノール系酸化防止剤の０．５〜５質量％とアミン系酸化防止剤の０．５〜５質量％を含有し、かつ上記両酸化防止剤の合計量が少なくとも２質量％以上含まれているバイオ燃料対応ディーゼルエンジン用潤滑油組成物。
2. 上記フェノール系酸化防止剤は、３−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチル−フェニル）プロピオン酸の６メチルヘプチルアルコールエステルである請求項１に記載のバイオ燃料対応ディーゼルエンジン用潤滑油組成物。
3. 上記アミン系酸化防止剤は、Ｎ-フェニルベンゼンアミンと２，４，４−トリメチルペンテンの反応生成物のジフェニルアミンである請求項１または２に記載のバイオ燃料対応ディーゼルエンジン用潤滑油組成物。
4. 上記ディーゼルエンジン用のバイオ燃料がナタネ油由来のものである請求項１〜３のいずれかに記載のバイオ燃料対応ディーゼルエンジン用潤滑油組成物。