JP2013133463A - 自動車用エンジンオイル - Google Patents
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Abstract
Description
下記式:
を含有することを特徴とする自動車用エンジンオイルである。
(基油)
本形態に係るエンジンオイルに必須成分として含まれるモノアルキル又はモノアルケニルアミンエチレンオキサイド付加物は、下記式:
本形態に係るエンジンオイルに使用し得る金属系清浄剤としては、例えば、アルカリ土類金属スルフォネート、アルカリ土類金属フェネート、アルカリ土類金属サリシレート、アルカリ土類金属ナフテネート等を挙げることができる。このアルカリ土類金属としては、カルシウム、マグネシウムが挙げられる。これらは単独で或いは二種類以上を組み合わせて使用することができる。通常、カルシウム又はマグネシウムのスルフォネート、フェネート、サリシレートが好ましく用いられる。アルカリ土類金属フェネートとしては、炭素数4〜30、好ましくは6〜18の直鎖状又は分枝のアルキル基を有する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物のアルカリ土類金属塩、特にカルシウム塩が好ましく用いられる。アルカリ土類サリシレートとしては、炭素数1〜30、好ましくは6〜18の直鎖又は分枝のアルキル基を有するアルキルサルチル酸のアルカリ土類金属塩、特に好ましくは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る。尚、これらの塩基価は適応する潤滑油の種類、目的によって任意に選ぶことができる。
本形態に係るエンジンオイルに使用し得る無灰分散剤としては、例えば、ポリブテニルコハク酸イミド系、ポリブテニルコハク酸アミド系、ベンジルアミン系、コハク酸エステル系を挙げることができる。これらの分散剤は、ホウ素化されていてもよい。このポリブテニルコハク酸イミドは、高純度イソブテン或いは1−ブテンとイソブテンの混合物をフッ化ホウ素系触媒或いは塩化アルミニウム系触媒で重合させて得られるポリブデンから得られるものであり、ポリブデン末端にビニリデン構造を有するものが通常5〜100mol%含有される。尚、ポリアルキレンポリアミン鎖には優れたスラッジ抑制効果を得る観点から2~5個、特には3~4個の窒素原子を含むものが好ましい。またポリブテニルコハク酸イミドの誘導体としては、上記ポリブテニルコハク酸イミドにホウ酸等のホウ酸化合物やアルコール、アルデヒド、ケトン、アルキルフェノール、環状カーボネ−ト、有機酸等の含酸素有機化合物を作用させて、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又はアミド化した、いわゆる変性コハク酸イミドとして用いることができる。特にホウ酸等のホウ素化合物との反応で得られるホウ素含有アルケニル(もしくはアルキル)コハク酸イミドは、熱・酸化安定性の面で優れている。
本形態に係るエンジンオイルに使用する耐摩耗性や極圧性を付与する耐摩耗剤としては、ジチオリン酸亜鉛(ZnDTP)が挙げられる。ZnDTPとしては、一般に、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジアリールジチオリン酸亜鉛、アリールアルキルジチオリン酸亜鉛等が挙げられる。これらアルキル基は直鎖状でも分枝状でもよい。例えば、ジアルキルジチオリン酸亜鉛のアルキル基は、炭素数3〜22の第1級又は第2級のアルキル基、炭素数3〜18のアルキル基で置換されたアルキルアリール基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛が使用される。ジアルキルジチオリン酸亜鉛の具体例としては、ジプロピルジチオリン酸亜鉛、ジブチルジチオリン酸亜鉛、ジペンチルジチオリン酸亜鉛、ジヘキシルジチオリン酸亜鉛、ジイソペンチルジチオリン酸亜鉛、ジエチルヘキシルジチオリン酸亜鉛、ジオクチルジチオリン酸亜鉛、ジノニルジチオリン酸亜鉛、ジデシルジチオリン酸亜鉛、ジドデシルジチオリン酸亜鉛、ジプロピルフェニルジチオリン酸亜鉛、ジペンチルフェニルジチオリン酸亜鉛、ジプロピルメチルフェニルジチオリン酸亜鉛、ジノニルフェニルジチオリン酸亜鉛、ジドデシルフェニルジチオリン酸亜鉛、ジドデシルフェニルジチオリン酸亜鉛等が挙げられる。
本形態に係るエンジンオイルに使用し得る金属不活性剤としては、ベンゾトリアゾール、アルキル−トルトリアゾール類等のベンゾトリアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール類、トルイミダゾール類等のベンゾイミダゾール誘導体がある。また、トルインダゾール類等のインダゾール誘導体、ベンゾチアゾール類、トルゾチアゾール類等のベンゾチアゾール誘導体がある。更に、ベンゾオキサゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体等が挙げられる。
本形態に係るエンジンオイルに使用し得る酸化防止剤としては、例えば、アミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤を挙げることができる。アミン系酸化防止剤としては、p,p’−ジオクチル−ジフェニルアミン(精工化学社製:ノンフレックスOD−3)、p,p’−ジ−α−メチルベンジル−ジフェニルアミン、N−p−ブチルフェニル−N−p’−オクチルフェニルアミン等のジアルキル−ジフェニルアミン類、モノ−t−ブチルジフェニルアミン、モノオクチルジフェニルアミン等のモノアルキルジフェニルアミン類、ジ(2,4−ジエチルフェニル)アミン、ジ(2−エチル−4−ノニルフェニル)アミン等のビス(ジアルキルフェニル)アミン類、オクチルフェニル−1−ナフチルアミン、N−t−ドデシルフェニル−1−ナフチルアミン等のアルキルフェニル−1−ナフチルアミン類、1−ナフチルアミン、フェニル−1−ナフチルアミン、フェニル−2−ナフチルアミン、N−ヘキシルフェニル−2−ナフチルアミン、N−オクチルフェニル−2−ナフチルアミン等のアリール−ナフチルアミン類、N,N’−ジイソプロピル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン等のフェニレンジアミン類、フェノチアジン(保土谷化学社製:Phenothiazine)、3,7−ジオクチルフェノチアジン等のフェノチアジン類等が挙げられる。フェノール系酸化防止剤としては、2−t−ブチルフェノール、2−t−ブチル−4−メチルフェノール、2−t−ブチル−5−メチルフェノール、2,4−ジ−t−ブチルフェノール、2,4−ジメチル−6−t−ブチルフェノール、2−t−ブチル−4−メトキシフェノール、3−t−ブチル−4−メトキシフェノール、2,5−ジ−t−ブチルヒドロキノン(川口化学社製:アンテージDBH)、2,6−ジ−t−ブチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール等の2,6−ジ−t−ブチル−4−アルキルフェノール類、2,6−ジ−t−ブチル−4−メトキシフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エトキシフェノール等の2,6−ジ−t−ブチル−4−アルコキシフェノール類がある。また、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルメルカプト−オクチルアセテート、n−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート(吉富製薬社製:ヨシノックスSS)、n−ドデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2’−エチルヘキシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、ベンゼンプロパン酸3,5−ビス(1,1−ジメチル−エチル)−4−ヒドロキシ−C7〜C9側鎖アルキルエステル(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製:IrganoxL135)等のアルキル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート類、2,6−ジ−t−ブチル−α−ジメチルアミノ−p−クレゾール、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)(川口化学社製:アンテージW−400)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)(川口化学社製:アンテージW−500)等の2,2’−メチレンビス(4−アルキル−6−t−ブチルフェノール)類がある。更に、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)(川口化学社製:アンテージW−300)、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノール)(シェル・ジャパン社製:Ionox220AH)、4,4’−ビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノール)、2,2−(ジ−p−ヒドロキシフェニル)プロパン(シェル・ジャパン社製:ビスフェノールA)、2,2−ビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、4,4’−シクロヘキシリデンビス(2,6−t−ブチルフェノール)、ヘキサメチレングリコールビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製:IrganoxL109)、トリエチレングリコールビス[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート](吉富製薬社製:トミノックス917)、2,2’−チオ−[ジエチル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製:IrganoxL115)、3,9−ビス{1,1−ジメチル−2−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]エチル}2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン(住友化学:スミライザーGA80)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)(川口化学社製:アンテージRC)、2,2’−チオビス(4,6−ジ−t−ブチル−レゾルシン)等のビスフェノール類がある。そして、テトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製:IrganoxL101)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン(吉富製薬社製:ヨシノックス930)、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン(シェル・ジャパン社製:Ionox330)、ビス−[3,3’−ビス−(4’−ヒドロキシ−3’−t−ブチルフェニル)ブチリックアシッド]グリコールエステル、2−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル−4−(2”,4”−ジ−t−ブチル−3”−ヒドロキシフェニル)メチル−6−t−ブチルフェノール、2,6−ビス(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチル−ベンジル)−4−メチルフェノール等のポリフェノール類、p−t−ブチルフェノールとホルムアルデヒドの縮合体、p−t−ブチルフェノールとアセトアルデヒドの縮合体等のフェノールアルデヒド縮合体等が挙げられる。
本形態に係るエンジンオイルに使用し得る粘度指数向上剤としては、例えば、ポリメタクリレート類やエチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ジエン共重合体、ポリイソブチレン、ポリスチレン等のオレフィンポリマー類等の非分散型粘度指数向上剤や、これらに含窒素モノマーを共重合させた分散型粘度指数向上剤等が挙げられる。
本形態に係るエンジンオイルに使用し得る消泡剤としては、例えば、ジメチルポリシロキサン、ジエチルシリケート、フルオロシリコーン等のオルガノシリケート類、ポリアルキルアクリレート等の非シリコーン系消泡剤が挙げられる。
(エンジンオイルにおけるグリセリン1−オレアートの量)
グリセリン1−オレアートの含有量は、エンジンオイル組成物の全質量を基準として、0.1〜2.0質量%であることが好適であり、0.25〜1.5質量%であることがより好適であり、0.5〜1.2質量%の範囲であることが更に好適である。
モノアルキル又はモノアルケニルアミンエチレンオキサイド付加物の含有量(複数種含む場合にはそれらの合計量)は、エンジンオイル組成物の全質量を基準として、単独又は複数組み合わせて、エンジンオイル組成物の全質量を基準として、0.1〜2.0質量%であることが好適であり、0.2〜1.5質量%であることがより好適であり、0.2〜1.0質量%の範囲であることが更に好適である。
本形態に係るエンジンオイル組成物に添加してもよい他の成分の好適添加量について説明する。まず、酸化防止剤の好適添加量は、単独又は複数組み合わせて、エンジンオイル組成物の全質量を基準として、0.01〜2質量%の範囲である。金属不活性剤の好適添加量は、単独又は複数組み合わせて、エンジンオイル組成物の全質量を基準として、0.01〜0.5質量%の範囲である。耐摩耗剤(例えばZnDTP)の好適添加量は、単独又は複数組み合わせて、エンジンオイル組成物の全質量を基準にリン(P)量として、0.01〜0.10質量%、より好ましくは0.05~0.08質量%の範囲である。エンジン油全重量に対してZnDTPに含まれるリン元素重量が0.01質量%未満では充分な耐摩耗性を得ることができず、また0.10質量%より高い濃度では自動車の排ガス浄化触媒に与える被毒の影響が大きくなる。粘度指数向上剤の好適添加量は、単独又は複数組み合わせて、エンジンオイル組成物の全質量を基準として、0.05〜20質量%の範囲である。消泡剤の好適添加量は、単独又は複数組み合わせて、エンジンオイル組成物の全質量を基準として、0.0001〜0.01質量%の範囲である。金属系清浄剤の好適添加量は、単独又は複数組み合わせて、エンジンオイル組成物の全質量を基準として金属量で0.05〜0.3質量%、より好ましくは0.1〜0.2質量%である。無灰分散剤の好適添加量は、単独又は複数組み合わせて、エンジンオイル組成物の全質量を基準として、0.01〜0.3質量%の窒素を提供する程度の量である。
本形態に係るエンジンオイル組成物は、「グリセリン1−オレアート」及び「モノアルキル又はモノアルケニルアミンエチレンオキサイド付加物」を含んでいないこと以外は同一組成であるエンジンオイル組成物を基準として、5%以上摩擦係数(80℃における往復動摩擦係数)が低く(改善されている)ことが好ましく、10%以上摩擦係数(80℃における往復動摩擦係数)が低く(改善されている)ことがより好ましい。更に、本形態に係るエンジンオイル組成物は、摩擦係数(往復動摩擦係数)が0.100以下の範囲であることが好適である。また、ホットチューブ試験による評点(エンジン清浄性試験:280℃)は、好適には5以上、より好適には7以上、更に好適には8以上であり、ホットチューブ試験による評点(エンジン清浄性試験:295℃)は、好適には2以上、より好適には3.0以上、更に好適には3.5以上である。更に、酸化安定度試験(ISOT)による100℃の動粘度に対する粘度変化率は、好適には0.5%未満、より好適には0.25%未満である。また、酸化安定度試験(ISOT)による酸価変化は、好適には0.3mgKOH/g未満、より好適には0.2mgKOH/g未満、更に好適には0.15mgKOH/g未満である。
(基油)
実施例及び比較例にて使用した基油は表1の性状を示すものである。ここで、動粘度(@40℃)、動粘度(@100℃)は、JIS
K 2283「原油及び石油製品−動粘度試験方法及び粘度指数算出方法」によって得られる値である。また、粘度指数は、JIS−K−2283
原油及び石油製品-動粘度試験方法及び粘度指数算出方法に準拠して得られる値である。流動点(P.P)についてはJIS K 2269、硫黄分についてはJIS K 2541(放射線励式起法)、窒素分についてはJIS K 2609(化学発光法)を用いた。
実施例及び比較例にて使用したグリセリン1−オレアート(GMO)の物性は下記の通りである。ここで、引火点は、JIS K2265のクリーブランド開放式(COC)で行った値である。また、水酸基価は、JIS K 0070に準拠し、ピリジン−塩化アセチル化法により測定した値である。
融点:41℃
動粘度@100℃:11mm2/s
引火点(COC):220℃
水酸基価:222mgKOH/g
アミンエチレンオキサイド付加物(DEA)として実施例及び比較例にて使用したものの物性等は下記の通りである。ここで、塩基価は、JIS
K2501法(過塩素酸法)により測定された値である。
R=オレイル基,[ CH3(CH2)7−CH=CH−(CH2)7− ]
n=1
m=1
融点:31℃
密度:0.92g/cm3
動粘度@40℃:69mm2/s
引火点(COC):230℃
水酸基価:322mgKOH/g
塩基価:160mgKOH/g
実施例及び比較例にて使用したDIパッケージ添加剤(GF−5相当)の主たる成分は下記の通りである{尚、各成分の含有量は、実施例におけるエンジン油を100質量%として算出(実施例では当該添加剤を9.05質量%添加)}。
金属系清浄剤:Caサリシレート(Ca分=0.21質量%、塩基価(HCl法)=6.7mgKOH/g)
無灰分散剤:ポリブテニルコハク酸イミド(N分=0.095質量%、B分=0.006質量%)
ジアルキルジチオリン酸亜鉛(2級アルキルタイプ、Zn分=0.085質量%、P分=0.074質量%)
金属不活性剤
酸化防止剤:芳香族アミン化合物、ヒンダードフェノール化合物
Viscoplex 6-6955(ポリメタアクリレート系粘度指数向上剤)
使用した分散剤-粘度指数(VI)向上剤は、ローマックスから商品名“VISCOPLEX 6‐6955”で得られるポリメタクリレート共重合体である。
ポリジメチルシロキサンを溶媒として灯油で希釈した3質量%の溶液
(往復動摩擦試験条件)
摩擦特性を見るために、ASTM−G−133(American Society for Testing and Materials)で使用されるCAMERON−PLINT・TE77試験機を用いて評価した。上部試験片はSK−3製で直径6mm、長さ16mmの円筒形とし、下部試験片はSK−3製の板を用い、試験温度80℃、荷重300N、振幅15mm、往復振動数10Hzで10分間試験を実施し、安定した最後の1分間に測定した摩擦係数の平均値を記した。摩擦係数が小さいほど摩擦低減性が優れていることを示す。
石油学会法、JPI−5S−55−99に基づいて実施。試験温度を280℃と295℃の2点について行った。日本のディーゼルエンジン油規格JASO M355:2008にも高温堆積物防止性の評価試験として、試験温度280℃が用いられ、評点が7.0以上であることが日本のディーゼルエンジン油の規格として規定されている。評点が高いほど高温堆積防止性が良いことを示す。
JIS−K−2514に準拠、験温度:165.5℃、試験時間:96時間で、評価項目としては試験後の100℃の動粘度増加率%、酸価の変化量、mgKOH/gを測定し、結果を表3に記した。
実施例1〜4及び比較例1〜5に係るエンジンオイルの組成を表2に示す。また、実施例1〜4及び比較例1〜5に係るエンジンオイルの性状を表3に示す。ここで、酸価は、JIS K2501に従い測定された値である。
表5は、実施例及び比較例に係るエンジンオイルのピストン清浄性評価の結果を示したものである。当該表から分かるように、GMO及びDEAの組み合わせでは、280℃のホットチューブ試験によるピストン清浄性の大きな違いは認められなかった。一方、295℃の厳しい高温度では、全体的に清浄性は悪化し、清浄性の評点は低下した。特に、GMOはオレイル基の部分に2重結合があるため、高温では酸化・劣化しやすい。GMOの添加量が増えると明らかに清浄性は低下した。しかしDEAを組合せると劇的に清浄性は改善された。これは界面活性剤であるDEAの洗浄作用が高温でも劣化せず、添加効果が見られたためと推定される。
表6及び表7は、実施例及び比較例に係るエンジンオイルのピストン清浄性評価の結果を示したものである。まず、表6から分かるように、ISOT後の100℃の粘度変化率は、GMOの場合、添加量に比例して増加し、試料油の熱・酸化劣化に悪影響が出た。これは高温によって先に示すオレイル基の2重結合の部分に対して酸化・劣化が起きやすいためと考えられる。GMOを含む試料油にDEAを0.5wt%添加すると、劇的に酸化劣化が抑えられ、粘度増加が抑制、改善された。一方、DEA単独の場合は、添加量が増えると、増粘する傾向があるが、その度合いは非常に小さかった。この試験においても、GMOとDEAとを組み合わせると、熱酸化劣化による粘度増加は抑制され、少なくなった。GMOとDEAとの組合せ効果(相乗効果)が働いていることが分かる。この相乗効果の理由は明確には分からないが、DEAが、ISOT試験に使用される触媒金属のCuやFeの表面を不活性化し酸化劣化を抑制していることが考えられた。
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