JP2013536293A - エンジン用潤滑剤 - Google Patents

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Abstract

【課題】既存のエンジン用潤滑剤以上の省燃費を実現することができ、特に、エンジンサイクルの冷間フェーズにおいて省燃費を実現することのできるエンジン用潤滑剤を提供する。
【解決手段】エンジン用潤滑剤は、(a)1種以上の基油と、(b)ポリアルキル(メタ)アクリレート系の主鎖と炭素数が少なくとも50の炭化水素側鎖とで形成された、少なくとも1種の櫛型ポリマーと、(c)脂肪アミン;脂肪アミンとカルボン酸との縮合で得られた脂肪アミドまたは脂肪イミド;これらのアルコキシ化物;およびこれらの混合物;から選択される、少なくとも1種の含窒素有機系の摩擦調整剤と、を含み、かつ、任意で、(d)少なくとも1種の有機モリブデン系の有機金属摩擦調整剤を含む。
【選択図】図1

Description

本発明の主題は、ガソリン車両のエンジンやディーゼル車両のエンジンに用いられて当該車両の燃費を削減することのできる潤滑剤組成物である。
自動車エンジンのエネルギー効率の向上および燃費の削減に対する関心が高まっている。これらの点に関して、自動車に使用されるエンジン用潤滑剤が重要な役割を果たすことが知られている。
エンジン部品間の摩擦によるエネルギー損失は、どのエンジン部品であるかによって、さらには、流体摩擦領域、弾性流体摩擦領域および境界摩擦領域のどれに当てはまるかに基づいて決まる。
基油の選択および粘度指数向上ポリマー(VI向上剤)の選択は、流体摩擦領域および弾性流体摩擦領域での損失を左右し、摩擦調整剤の選択は、境界摩擦条件下でのエネルギー損失を左右する。
しかし、省燃費を実現することのできるエンジン用潤滑剤を処方するには、上記した成分を互いに独立して選択するだけでは十分ではなく、各成分間の相互作用についても考慮しなければならず、さらに、粘度安定性、防錆性、分散力などといった、潤滑剤の他の性能を変えないようにする必要がある。
エンジン用潤滑剤を処方する例として、有機金属系および/または各種有機系の摩擦調整剤とVI向上ポリマーとを組み合わせる方法が挙げられる。
例えば、省燃費を実現することのできるエンジン用潤滑剤組成物(いわゆる「燃料エコ」組成物)は、GTL(ガストゥリキッド)由来の基油と;脂肪酸エステル系やポリオール系の有機摩擦調整剤と;ポリブテン系のVI向上ポリマー、エチレンプロピレン共重合体系のVI向上ポリマー、ポリ(メタ)アクリレート系のVI向上ポリマー、ジエン系化合物(例えば、ブタジエン、イソプレンなど)とビニル系芳香族化合物(例えば、スチレンなど)との共重合によるABブロック共重合体に由来するVI向上ポリマーと;を組み合せることによって処方することができる。
特許文献1には、このような組成物の例が複数開示されている。しかし、同特許文献に開示された組成物には、高価な基油を使用するという短所がある。よって、より一般的な基油を主成分とした潤滑剤に対して添加され、このような添加剤を省燃費な又は燃料エコ(FE)な潤滑剤とすることのできる、添加剤の開発が所望される。
有機金属系の摩擦調整剤を組み合せる例もある。特許文献2には、モリブデンジチオカルバメート類および亜鉛ジチオホスフェート類を含み、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンに用いられて当該エンジンを搭載した車両の省燃費を実現することのできる潤滑剤組成物が開示されている。
しかし、同特許文献の処方物は、高レベルの硫黄、金属およびリンを含むので、微粒子排出および後処理システムの観点からみて不利と思われる。
特許文献3には、有機モリブデン系の摩擦調整剤(例えば、モリブデンジチオカルバメート類など)と有機系の摩擦調整剤(例えば、脂肪酸のモノエステル、ポリオール類など)との混合物を含む、燃料エコを実現するためのエンジン用潤滑剤が記載されている。
特許文献4には、脂肪酸とポリオールとの部分エステルと、エトキシ化アミン類との混合物による摩擦調整剤と;ポリエステル系、ポリメタクリレート系、ポリアクリレート系、ポリオレフィン系などのVI向上剤と;を組み合わせた、燃料エコを実現するためのエンジン用潤滑剤が記載されている。
特許文献5には、有機モリブデン系の摩擦調整剤(MoDTC)とエトキシ化脂肪アミン系の有機摩擦調整剤との混合物を含み、任意でポリメタクリレート系、ポリオレフィン系のVI向上ポリマーや、スチレンジエン共重合体などのVI向上ポリマーが組み合わされ得る、燃料エコを実現するためのエンジン用潤滑剤処方物が記載されている。
エンジン用潤滑剤が寄与する省燃費は、平均的な使用条件を反映するように規格化されたエンジンサイクル全体に基づいて、総合的に評価する必要がある。
ただし、エネルギー損失の大半は、エンジンサイクル始動時の冷間フェーズに生じる。これは、特に、市街地を走行する際の車両や、熱機関の停止・再始動を何回も行うストップ−スタートシステムで動く最新のハイブリッド車両に言えることである。
WO2008/124191号パンフレット 欧州特許出願公開第2078745号明細書 WO2004/053033号パンフレット WO93/21288号パンフレット 欧州特許出願公開第0955353号明細書
以上を踏まえて、既存の処方物以上の省燃費を実現することができ、特に、エンジンサイクルの冷間フェーズにおいて省燃費を実現することのできるエンジン用潤滑剤が所望される。
本発明にかかる潤滑剤組成物は、VI向上ポリマーと摩擦調整剤との特定の組合せにより、特に、低温の(冷間な)市街地走行サイクル(アーバンサイクル)において、優れた省燃費を実現することができる。
本発明の主題は、
(a)1種以上の基油と、
(b)ポリアルキル(メタ)アクリレート系の主鎖と炭素数が少なくとも50の炭化水素側鎖とで形成された、少なくとも1種の櫛型ポリマーと、
(c)脂肪アミン;脂肪アミンとカルボン酸との縮合で得られた脂肪アミドまたは脂肪イミド;これらのアルコキシ化物;およびこれらの混合物から選択される、少なくとも1種の含窒素有機系の摩擦調整剤と、
を含み、かつ、任意で、
(d)少なくとも1種の有機モリブデン系の有機金属摩擦調整剤、
を含む、潤滑剤組成物である。
好ましくは、櫛型ポリマー(b)の炭化水素側鎖は、オレフィン類の重合または共重合で得られたものである。より好ましくは、前記オレフィン類は、炭素数が8〜17のスチレンおよび置換スチレン、1,4−付加ブタジエン、1,2−付加ブタジエン、ならびに下記の式(I)で表されるモノマーから選択される。
Figure 2013536293
式中、XおよびXは、互いに独立して、水素、または炭素数が1〜18のアルキル基である。
一実施形態において、櫛型ポリマー(b)は、下記の式(II)で表されるマクロモノマーと下記の式(III)で表される(メタ)アクリル系のモノマーとの共重合で得られたものである。
Figure 2013536293
Figure 2013536293
式中、R’は、互いに独立して、水素またはメチル基であり;Rは、炭素数が1〜6のアルキル基またはアリール基であり;Rは、炭素数が1〜26のアルキル基であり;Aは、炭素数1〜6のアルキル基で置換されていてもよいブタジエンの1,4−付加によって形成されたものであるか、または炭素数1〜6のアルキル基で置換されていてもよいスチレンのビニル付加によって形成されたものであり;A’は、炭素数1〜6のアルキル基で置換されていてもよいブタジエンの1,2−付加によって形成されたものであるか、または炭素数1〜6のアルキル基で置換されていてもよいスチレンのビニル付加によって形成されたものであり;nおよびmは、0以上の整数であり;n+mは、7〜3,000の整数であり、好ましくは10〜3,000の整数である。
他の実施形態において、櫛型ポリマー(b)は、下記の式(IV)で表されるマクロモノマーと下記の式(III)で表される(メタ)アクリル系のモノマーとの共重合で得られたものである。
Figure 2013536293
Figure 2013536293
式中、R’は、互いに独立して、水素またはメチル基であり;Rは、炭素数が1〜6のアルキル基またはアリール基であり;Rは、炭素数が1〜26のアルキル基であり;X、XおよびXは、互いに独立して、水素、または炭素数が1〜18のアルキル基であり;p、qおよびrは、0以上の整数であり;p+q+rは、7〜3,000の整数であり、好ましくは10〜3,000の整数である。
本発明にかかる潤滑剤組成物の一実施形態において、少なくとも1種の含窒素有機系の摩擦調整剤(c)は、下記の式(V)で表される脂肪アミンから選択されたものである。
Figure 2013536293
式中、R、RおよびRは、互いに独立して、水素、または炭素数が1〜150、好ましくは1〜32の脂肪族鎖であり;R、RおよびRの少なくとも1つが、炭素数が少なくとも7の脂肪鎖であり;nは、1以上の整数であり、好ましくは1または2である。
本発明にかかる潤滑剤組成物の他の実施形態において、少なくとも1種の含窒素有機系の摩擦調整剤(c)は、下記の式(VI)または下記の式(VII)で表されるアルコキシ化されたアミン類から選択されたものである。
Figure 2013536293
Figure 2013536293
式中、RおよびR10は、互いに独立して、炭素数が7〜150、好ましくは7〜32、より好ましくは12〜18の脂肪鎖であり;RおよびRは、互いに独立して、炭素数が2〜6、好ましくは2〜4、より好ましくは2の炭化水素基であり;Rは、炭素数が1〜6の炭化水素基であり;x、y、p、qおよびzは、0<x+y≦50、0<p+q+z≦50を満たす、0〜50の整数である。
少なくとも1種の含窒素有機系の摩擦調整剤(c)がエトキシ化されたアミン類から選択されたものである場合、好ましくは、当該含窒素有機系の摩擦調整剤(c)は、下記の式(VIII)で表されるジエタノールアミン類から選択されたものである。
Figure 2013536293
式中、R11は、炭素数が7〜150、より好ましくは7〜32、さらに好ましくは12〜18の脂肪鎖である。
本発明にかかる潤滑剤組成物のさらに他の実施形態において、少なくとも1種の含窒素有機系の摩擦調整剤(c)は、下記の式(IX)で表されるジカルボン酸と式(X):R1415NHで表されるアミンとの縮合で得られた脂肪アミドおよび脂肪イミドから選択されたものである。
Figure 2013536293
式中、R12およびR13は、互いに独立して、水素または炭化水素基であるか、あるいは、共同で環を形成する炭化水素基であり;R14およびR15は、互いに独立して、水素、または炭素数が1〜150、好ましくは1〜32、より好ましくは1〜26の脂肪族鎖であり;R12およびR13の少なくとも1つが、炭素数が少なくとも7の脂肪鎖である。
好ましい一実施形態において、本発明にかかる潤滑剤組成物は、上述した少なくとも1種の含窒素有機系の摩擦調整剤(c)と、少なくとも1種の有機金属摩擦調整剤(d)とを含む。
本発明にかかる潤滑剤組成物が有機金属摩擦調整剤(d)を含む場合、好ましくは、当該有機金属摩擦調整剤(d)は、モリブデンジチオカルバメート類、モリブデンジチオホスフェート類、モリブデンジチオホスフィネート類、モリブデンキサンテート類、およびモリブデンチオキサンテート類から選択されたものである。
好ましくは、有機金属摩擦調整剤(d)は、下記の式(XI)で表されるモリブデンジチオカルバメート系化合物である。
Figure 2013536293
式中、R16、R17、R18およびR19は、炭素数が8〜13のアルキル鎖である。
好ましくは、本発明にかかる潤滑剤組成物は、
1種以上の基油(a)を65〜90重量%と、
少なくとも1種の櫛型ポリマー(b)を2〜15重量%と、
少なくとも1種の含窒素有機系の摩擦調整剤(c)を0.01〜2重量%と、
を含む。
特に好ましい一態様において、本発明にかかる潤滑剤組成物は、溶剤脱ろうもしくは触媒脱ろうに由来するn−パラフィン原料の水素化異性化で得られた少なくとも1種のイソパラフィン系の鉱物基油(a)、またはフィッシャートロプシュワックスで構成されるn−パラフィン原料の水素化異性化で得られた少なくとも1種のイソパラフィン系の合成基油(a)を含む。
一実施形態において、本発明にかかる潤滑剤組成物は、SAEJ300分類でグレード0W20または0W30である。
特に好ましい一実施形態おいて、本発明にかかる潤滑剤組成物は、自動車、好ましくは軽量自動車、より好ましくはディーゼル軽量自動車の、4ストロークガソリンエンジン用または4ストロークディーゼルエンジン用のオイルである。
本発明は、さらに、上述した潤滑剤組成物の使用に関する。この使用は、軽量車両、好ましくはハイブリッド軽量車両の、4ストロークガソリンエンジンまたは4ストロークディーゼルエンジンを潤滑するための使用である。
好ましい一実施形態において、前記使用は、ディーゼルエンジンで実行される。
本発明にかかる潤滑剤組成物は、VI向上ポリマーと摩擦調整剤との特定の組合せにより、特に、低温の市街地走行サイクルにおいて、省燃費を実現することができる。
NEDC規格走行サイクル(新欧州ドライビングサイクル)、いわゆるMVEG(自動車排出グループ)サイクルの特性を、縦軸に速度、横軸に時間を取って表したグラフである。
[VI向上ポリマー(b)]
VI向上ポリマーとは、粘度範囲が温度によって変化するのを抑える化合物であり、すなわち、高温になっても、部品を摩擦から保護するための油膜を維持することができ、かつ、低温時には、粘度が過度に上昇するのを防ぐことができる。
粘度指数向上剤として、典型的には、ポリアルキルメタクリレート(PMA)類;ポリアクリレート類;ポリオレフィン類;オレフィン系化合物(例えば、ジエン系化合物など)とビニル系芳香族化合物(例えば、スチレンなど)との共重合体;などが知られている。
米国特許第5565130号明細書、米国特許第5597871号明細書および米国特許出願公開第2008/0194443号明細書には、VI向上ポリマーとして、アクリレート系またはメタクリレート系のマクロモノマーと、アクリレート系またはメタクリレート系のモノマーとの共重合で得られた櫛型構造のポリマー(櫛型ポリマー)が記載されている。そのマクロモノマーの炭化水素鎖は、例えば、オレフィン類の共重合によって得られたものとされる。このポリマーは、モノマーがアクリレート系であるか、それともメタクリレート系であるかによって、櫛型ポリアクリレート(櫛型PA)または櫛型ポリメタクリレート(櫛型PMA)と称される。
IUPAC Compendium of Chemical technology, 2nd edition (1997)によると、櫛型ポリマーとは、線状側鎖が出ている三叉分岐点を主鎖に数多く持つ高分子である複数の櫛型高分子によって構成されたポリマーのことを指す。
上記の米国特許第5565130号明細書、米国特許第5597871号明細書および米国特許出願公開第2008/0194443号明細書に記載されたポリマーは、そのような櫛型構造を有する点で、従来技術の潤滑剤組成物中でVI向上剤として通常使用されるポリアクリレート類およびポリメタクリレート(PMA)類、特に、特許文献4および特許文献5に記載されたポリアクリレート類およびポリメタクリレート(PMA)類と異なる。
本発明にかかる潤滑剤組成物は、VI向上ポリマーとして、例えば上記の米国特許第5565130号明細書、米国特許第5597871号明細書および米国特許出願公開第2008/0194443号明細書に記載されているような、「櫛型ポリマー」すなわち櫛型構造のポリマーを含む。
したがって、本発明にかかる潤滑剤組成物は、VI向上ポリマーとして、ポリアルキル(メタ)アクリレート系の主鎖と炭素数が少なくとも50の長い炭化水素側鎖とで形成された櫛型ポリマーである櫛型ポリアクリレート(櫛型PA)または櫛型ポリメタクリレート(櫛型PMA)を含む。
好ましくは、前記炭化水素側鎖の炭素数は、50〜25,000、より好ましくは80〜20,000、典型的には10,000台である。
好ましい一実施形態において、前記炭化水素側鎖は、オレフィン類の重合または共重合で得られたものであり、前記オレフィン類は、例えば、任意で置換された炭素数8〜17のスチレン系のモノマー、1,4−付加ブタジエン、1,2−付加ブタジエン、エチレン、プロピレン、イソブテン、下記の一般式(I)で表されるモノマー等である。
Figure 2013536293
式中、XおよびXは、互いに独立して、水素、または炭素数が1〜18のアルキル基である。
一実施形態において、本発明にかかる潤滑剤組成物は、下記の式(II)で表されるマクロモノマーと下記の式(III)で表される(メタ)アクリル系のモノマーとの共重合で得られた櫛型ポリマーを含む。
Figure 2013536293
Figure 2013536293
式中、R’は、互いに独立して、水素またはメチル基であり;Rは、炭素数が1〜6のアルキル基またはアリール基であり;Rは、炭素数が1〜26のアルキル基であり;Aは、炭素数1〜6のアルキル基で置換されていてもよいブタジエンの1,4−付加によって形成されたものであるか、または炭素数1〜6のアルキル基で置換されていてもよいスチレンのビニル付加によって形成されたものであり;A’は、炭素数1〜6のアルキル基で置換されていてもよいブタジエンの1,2−付加によって形成されたものであるか、または炭素数1〜6のアルキル基で置換されていてもよいスチレンのビニル付加によって形成されたものであり;nおよびmは、0以上の整数であり;n+mは、7〜3,000の整数であり、好ましくは10〜3,000の整数である。
他の実施形態において、本発明にかかる潤滑剤組成物は、下記の式(IV)で表されるマクロモノマーと下記の式(III)で表される(メタ)アクリル系のモノマーとの共重合で得られた櫛型ポリマーを含む。
Figure 2013536293
Figure 2013536293
式中、R’は、互いに独立して、水素またはメチル基であり;Rは、炭素数が1〜6のアルキル基またはアリール基であり;Rは、炭素数が1〜26のアルキル基であり;X、XおよびXは、互いに独立して、水素、または炭素数が1〜18のアルキル基であり;p、qおよびrは、0以上の整数であり;p+q+rは、7〜3,000の整数であり、好ましくは10〜3,000の整数である。
有利なことに、本発明にかかる潤滑剤組成物では、上述した櫛型ポリマーを、当該技術分野において周知である他種のVI向上ポリマーと組み合わせて使用することもできる。そのような周知のVI向上ポリマーは、例えば、水添スチレンジエン共重合体の群から選択される。水添スチレンジエン共重合体の例として、当該技術分野において周知である水添スチレンブタジエン共重合体(HSB)、水添スチレンイソプレン共重合体などが挙げられるが、水添スチレンブタジエン共重合体(HSB)が好ましい。そのような他種のVI向上ポリマーを組み合わせることにより、燃料エコ性能に影響を及ぼすことなく、グレード30のオイルの処方が可能となる粘度をもたらすことができる。
本発明にかかる潤滑剤組成物中のVI向上ポリマー(b)の含有量は、典型的には当該潤滑剤組成物の総質量に対して2〜20質量%、2〜15質量%、あるいは、5〜15質量%である。VI向上ポリマー(b)を他種のVI向上ポリマーと組み合わせて使用する場合も、VI向上ポリマー全体としての含有量は、上記の数値範囲(本発明にかかる潤滑剤組成物の総質量に対して2〜20質量%、2〜15質量%、あるいは、5〜15質量%)に収まる。
(摩擦調整剤)
[含窒素有機系の摩擦調整剤(c)]
本発明にかかる潤滑剤組成物の含窒素有機系の摩擦調整剤は、脂肪アミン;および/または脂肪アミンと(ジ)カルボン酸との縮合で得られたアミド型もしくはイミド型脂肪アミン;および/またはこれらのアルコキシ化物である。
[脂肪アミン]
本発明にかかる潤滑剤組成物中に使用され得る脂肪アミンは、1つ以上の脂肪鎖を有する、第一級モノアミン類、第二級モノアミン類、第三級モノアミン類、またはポリアミンである。脂肪鎖とは、炭素数が少なくとも7の、飽和または不飽和で、かつ、分岐状であってもよい、非環式の脂肪族炭化水素鎖のことを指す。
原則的に、前記脂肪アミンは、脂肪酸(脂肪鎖カルボン酸)に由来するものである。このような脂肪酸は、一般的に、植物油および動物油に含まれるトリグリセリドの加水分解で得られるものであり、そのような植物油および動物油の例として、コプラ油、パーム油、オリーブ油、ピーナッツ油、なたね油、ひまわり油、大豆油、綿油、アマニ油、牛脂などが挙げられる。
本発明にかかる潤滑剤組成物に配合され得る脂肪アミンを得るための脂肪酸の炭素数は、一般的に7〜32、好ましくは8〜24、より好ましくは10〜20、さらに好ましくは12〜18である。
前記脂肪酸の例として、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデシレン酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、ノナデシル酸、アラキン酸、ヘンエイコサン酸、ベヘン酸、トリコサン酸、リグノセリン酸、ペンタコサン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、ノナコサン酸、メリシン酸、ヘントリアコンタン酸、ラクセル酸;さらには、パルミトオレイン酸、オレイン酸、エルカ酸、ネルボン酸、リノール酸、α−リノレン酸、γ−リノレン酸、ジホモ−γ−リノレン酸、アラキドン酸、エイコサペンタエン酸、ドコサヘキサンエン酸などの不飽和脂肪酸が挙げられる。
上記の酸を、アンモニアの存在下で脱水することによってニトリルを生成し、このニトリルを接触水素化することにより、第一級アミン、第二級アミンまたは第三級アミンを生成することができる。
本発明にかかる潤滑剤組成物に含窒素有機系の摩擦調整剤(c)として配合され得る脂肪アミンは、下記の一般式(V)で表される:
Figure 2013536293
式中、R、RおよびRは、互いに独立して、水素、または炭素数が1〜150、好ましくは1〜32の脂肪族鎖であり;R、RおよびRの少なくとも1つが、炭素数が少なくとも7の脂肪鎖であり;nは、1以上の整数であり、好ましくは1または2である。
好ましくは、本発明にかかる潤滑剤組成物中に使用され得る脂肪アミンは、天然の植物由来または動物由来のものである。開始材料として天然由来の油を使用し、これを処理して脂肪アミンを生成する場合、第一級モノアミンと第二級モノアミンと第三級モノアミンとポリアミンとの混合物を得ることができる。
[エトキシ化されたアミン]
本発明にかかる潤滑剤組成物に配合される含窒素有機系の摩擦調整剤(c)として、前述の脂肪アミンに由来する、モノまたはポリアルコキシ化された脂肪アミン、例えば、モノまたはポリエトキシ化された脂肪アミンを使用してもよい。
本発明にかかる潤滑剤組成物中に使用され得るアルコキシ化されたアミンは、例えば、下記の式(VI)または下記の式(VII)で表される:
Figure 2013536293
Figure 2013536293
式中、RおよびR10は、互いに独立して、炭素数が7〜150、好ましくは7〜32、より好ましくは12〜18の脂肪鎖であり;RおよびRは、互いに独立して、炭素数が2〜6、好ましくは2〜4、より好ましくは2の炭化水素基であり;Rは、炭素数が1〜6の炭化水素基であり;x、y、p、qおよびzは、0<x+y≦50、0<p+q+z≦50を満たす、0〜50の整数である。
好ましくは、RおよびR10は、アリール基で置換されていてもよい脂肪鎖である。特に好ましい一態様において、RおよびR10の炭素数は、7〜30、さらに好ましくは10〜20、なおいっそう好ましくは12〜18である。好ましくは、RおよびRは、炭素数が2〜6、より好ましくは2〜4、さらに好ましくは2の、脂肪族鎖、より好ましくはアルキル鎖である。
好ましくは、Rは、炭素数が1〜6、より好ましくは2〜4、さらに好ましくは3の、脂肪族鎖、より好ましくはアルキル鎖である。
特に好ましい含窒素有機系の摩擦調整剤(c)は、下記の式(VIII)で表されるジエタノールアミンである:
Figure 2013536293
式中、R11は、炭素数が7〜150、好ましくは7〜32、より好ましくは12〜18の脂肪族鎖である。
[脂肪アミドおよび脂肪イミド]
本発明にかかる潤滑剤組成物中の含窒素有機系の摩擦調整剤(c)は、前述の脂肪アミンと、カルボン酸との縮合で得られた、アミドおよび/またはイミドであってもよい。このようなアミドおよび/またはイミドとして、例えば、オレイルアミド類、特に、第一級オレイルアミド類が挙げられる。
一実施形態において、含窒素有機系の摩擦調整剤(c)は、脂肪アミンと、ヒドロキシ化されていてもよいジカルボン酸、脂肪族酸、または芳香族酸との縮合で得られた、アミドおよび/またはイミドである。そのようなヒドロキシ化されていてもよいジカルボン酸、脂肪族酸、または芳香族酸として、例えば、マロン酸、コハク酸、リンゴ酸、酒石酸、フタル酸、イソフタル酸などが挙げられ、酒石酸が好ましい。
一実施形態において、含窒素有機系の摩擦調整剤(c)は、下記の式(IX)で表されるジカルボン酸と、式(X):R1415NHで表されるアミンとの縮合で得られた脂肪アミドおよび/または脂肪イミドである。
Figure 2013536293
式中、R12およびR13は、互いに独立して、水素または炭化水素基であるか、あるいは、共同で環を形成する炭化水素基であり;R14およびR15は、互いに独立して、水素、または炭素数が1〜150、好ましくは1〜32、より好ましくは1〜26の脂肪族鎖であり;R12およびR13の少なくとも1つが、炭素数が少なくとも7の脂肪鎖である。)
このような摩擦調整剤は、米国特許出願公開第2006/0079413号明細書の段落[0025]〜[0028]に記載されている。
[有機金属摩擦調整剤(d)]
本発明にかかる潤滑剤組成物は、任意で、少なくとも1種の有機モリブデン化合物を摩擦調整剤として含んでいてもよい。そのような化合物は、当該技術分野において周知である。そのような化合物の例として、モリブデンに加えて硫黄および/またはリンを有する化合物、例えば、モリブデンジチオホスフェート類、モリブデンジチオカルバメート類、モリブデンジチオホスフィネート類、モリブデンキサンテート類、モリブデンチオキサンテート類などが挙げられる。本発明にかかる潤滑剤組成物中に使用するのに適した有機モリブデン化合物は、例えば、特許文献2の段落[0036]〜[0062]に記載されている。
本発明にかかる潤滑剤組成物中の含窒素有機系の摩擦調整剤(c)の含有量は、典型的には当該潤滑剤組成物の総質量に対して0.01〜2質量%、0.1〜1質量%、あるいは、0.3〜0.8質量%である。含窒素有機系の摩擦調整剤(c)を他種の有機金属摩擦調整剤(d)と組み合わせて使用する場合も、摩擦調整剤全体としての含有量は、上記の数値範囲(本発明にかかる潤滑剤組成物の総質量に対して0.01〜2質量%、0.1〜1質量%、あるいは、0.3〜0.8質量%)に収まる。
[基油(a)]
本発明にかかる潤滑剤組成物は、1種以上の基油を含む。このような基油の含有量は、一般的には潤滑剤組成物の重量に対して少なくとも60%、典型的には少なくとも65%、場合によっては90%まで、またはそれ以上である。
本発明にかかる潤滑剤組成物中に使用される1種以上の基油は、以下にまとめたAPI分類のグループI〜Vの鉱物由来もしくは合成由来の基油(あるいは、ATIEL分類の等価物)、またはそのような基油の混合物とされ得る。
Figure 2013536293
前記基油は、植物由来、動物由来または鉱物由来であってもよい。本発明にかかる鉱物基油には、原油を常圧蒸留や減圧蒸留した後、溶剤抽出、脱アスファルト、溶剤脱ろう、水添処理、水素化分解・水素化異性化、水素化仕上げなどの精製工程に通すことによって得られる、あらゆる種類の基油が含まれる。
本発明にかかる潤滑剤組成物中の基油は、合成基油であってもよい。そのような合成基油として、例えば、カルボン酸とアルコールとの特定のエステル、ポリαオレフィンなどが挙げられる。ポリαオレフィンを基油として使用する場合、当該ポリαオレフィンは、例えば、炭素数が4〜32のモノマー(例えば、オクテン、デセンなど)に由来するものであり、かつ、100℃での粘度が1.5〜15cStである。前記ポリαオレフィンの重量平均分子量は、典型的には250〜3,000である。
合成基油と鉱物基油との混合物が使用されてもよい。
好ましくは、本発明にかかる潤滑剤組成物には、グループIIIおよび/またはグループIVの基油が配合される。
好ましい一実施形態において、本発明にかかる潤滑剤組成物は、溶剤脱ろう工程もしくは触媒脱ろう工程で得られたn−パラフィン原料を、さらに水素化異性化することによって得られた、少なくとも1種のイソパラフィン系の鉱物基油を含む。このような基油は、グループIIIの鉱物基油のなかでもグループIII+と称される鉱物基油である。
好ましい他の実施形態において、本発明にかかる潤滑剤組成物は、フィッシャートロプシュワックスなどのn−パラフィン原料を、水素化異性化することによって得られた、少なくとも1種のイソパラフィン系の合成基油を含む。特に好ましい一実施形態において、本発明にかかる潤滑剤組成物は、上記のようなイソパラフィン系の基油を65〜90重量%含む。
一実施形態において、本発明にかかる潤滑剤組成物は、基油として、いわゆるグループIII+の鉱物基油のみ、またはフィッシャートロプシュワックスの水素化異性化で得られた基油のみを含み、かつ、その基油の含有量は、65〜95質量%である。
好ましくは、本発明にかかる潤滑剤組成物は、ASTM D445規格に準拠して測定される100℃での動粘度が、5.6〜16.3cSt(SAEグレード20、30、40)、より好ましくは9.3〜12.5cSt(SAEグレード30)である。特に好ましい一実施形態において、本発明にかかる潤滑剤組成物は、SAEJ300分類でグレード0W20または0W30の、マルチグレードオイルである。
好ましくは、本発明にかかる潤滑剤組成物は、粘度指数VIが130を超え、より好ましくは150を超え、さらに好ましくは160を超えている。
好ましくは、本発明にかかる潤滑剤組成物は、ガソリン車両またはディーゼル車両のエンジン用のオイル、より好ましくはディーゼル車両のエンジン用のオイル、さらに好ましくは当該技術分野において周知の規格であるACEAのC2規格またはJASOのDL1規格のオイルである。
[その他の添加剤]
本発明にかかる潤滑剤組成物は、さらに、その時々の用途に適した添加剤であれば、あらゆる種類の添加剤を含んでいてもよい。そのような添加剤は、ACEA(欧州自動車工業会)、JASO(日本自動車技術会)などが規定するディーゼル用潤滑剤に要求される性能レベルを潤滑剤組成物が確実に獲得するように、別々に添加されてもよいし、またはパッケージ添加剤の形態で添加されてもよい。そのような添加剤の例を以下に列挙するが、あくまでも数例のみであり、全種類を網羅してはいない:
(分散剤)
本発明にかかる潤滑剤組成物は、分散剤を、一般的には5〜8重量%含んでいてもよい。分散剤の例として、コハク酸イミド類、PIB(ポリイソブテン)コハク酸イミド類、マンニッヒ塩基などが挙げられる。分散剤は、エンジン用のオイルの使用中に形成される酸化副産物で構成される不溶性の固体不純物を、確実に懸濁状態に維持して除去する。
(酸化防止剤)
本発明にかかる潤滑剤組成物は、酸化防止剤を、一般的には0.5〜2重量%含んでいてもよい。
酸化防止剤は、デポジットの形成、スラッジの発生や、オイル粘度の上昇などといった、オイルの使用中の劣化を遅らせる。酸化防止剤は、ラジカル阻害剤や過酸化物分解剤として機能する。広く使用されている酸化防止剤として、フェノール系の酸化防止剤や、ヒンダードアミン系の酸化防止剤が挙げられる。また、その他の種類の酸化防止剤として、油溶性の銅化合物、例えば、チオリン酸銅類、ジチオリン酸銅類、カルボン酸の銅塩類、ジチオカルバミン酸銅類、スルホン酸銅類、銅フェネート(銅フェノラート)(銅フェノキシド)類、アセチルアセトン銅類などが挙げられる。また、コハク酸銅(I)類、コハク酸銅(II)類、無水コハク酸の銅(I)類、または無水コハク酸の銅(II)類も使用され得る。
(耐摩耗剤)
本発明にかかる潤滑剤組成物は、耐摩耗剤を、一般的には1〜2重量%含んでいてもよい。耐摩耗剤は、摩擦面に吸着して保護膜を形成することにより、その摩擦面を保護する。広く使用されている耐摩耗剤として、ジチオリン酸亜鉛(DTPZn)類が挙げられる。またその他の種類の耐摩耗剤として、様々な含リン化合物、含硫黄化合物、含窒素化合物、含塩素化合物、および含ホウ素化合物が挙げられる。
(清浄剤)
本発明にかかる潤滑剤組成物は、清浄剤を、一般的には2〜4重量%含んでいてもよい。
典型的な清浄剤として、アルカリ金属やアルカリ土類金属の、カルボン酸塩類、スルホン酸塩類、サリチル酸塩類、ナフテン酸塩類、およびフェネート塩(フェノラート塩)(フェノキシド塩)類が挙げられる。
清浄剤は、ASTM D2896に準拠した清浄剤1グラムあたりのBN(塩基価)が、典型的には40mgKOH/gを超え、あるいは、80mgKOH/gを超えている。大抵の場合、前記清浄剤は過塩基性であり、当該清浄剤1グラムあたりのBNは、典型的には約150mgKOH/g以上、約250mgKOH/g以上、あるいは、約400以上mgKOH/gである。
また、本発明にかかる潤滑剤組成物は、消泡剤、曇り点降下剤、防錆剤などを含んでいてもよい。
(実施例)
[オイルの調製]
ACEAのC2規格またはJASOのDL1規格を満たす、ディーゼルエンジン車両用のグレード0W30の複数のオイルを、酸化防止剤、防錆剤、分散剤、清浄剤、耐摩耗剤、曇り点降下剤などを含む、ディーゼルエンジン用のオイルのパッケージ添加剤を使用して調製した。
以下の表1に、各オイルの組成(質量%)をまとめる:
Figure 2013536293
[燃費測定]
エンジンテストにより、上記の各オイルでエンジンを潤滑したディーゼルエンジン車両の燃費を評価する。
このテストの参照オイルとして、ACEAのC1規格/JASOのDL1規格の性能レベルを付与するパッケージ添加剤、水添ポリイソプレン系のVI向上ポリマー、およびグループIIIの基油から処方されたグレード5W30のオイルを用いる。
(テストの原理)
コモンレール噴射型の2ADエンジン、5th injector、再生式トラップ、およびDPNR(ディーゼルPM,Nox同時低減)後処理システムを備えた、Toyota Corolla Verso D4D Clean Power車を、B7環境に置き、NEDC規格走行サイクル(新欧州ドライビングサイクル)、いわゆるMVEG(自動車排出グループ)サイクルに適用した。このサイクルは、欧州の道路での走行条件を再現性よくシミュレートしたものであり、車両の燃費および汚染物質排出を測定する目的で広く利用されている。
図1は、このサイクルの特性を、縦軸に速度、横軸に時間を取って表したグラフである。このサイクルは、冷間フェーズ、すなわち、低温な市街地走行フェーズ(0〜200秒)と、中間フェーズ、すなわち、高温な市街地走行フェーズ(200〜725秒)と、熱間フェーズ、すなわち、郊外走行フェーズ(725〜1,200秒)とを含む。
(実施条件)
上記の車両を、E4規格に準拠してダブルローラダイナモメータ上に配置する。これにより、空力抵抗および車両質量による路上走行抵抗を再現性よくシミュレートすることができる。
上記のテストを、周囲温度20℃、湿度50%、および圧力1,000mbarの条件で実施する。そして、燃費を、排ガス解析後のカーボンフットプリントに基づいて算出する。上記のテストでは、どのオイルの場合も、燃料としてEN590−B7軽油を使用する。
(結果)
燃費の絶対値(l/100km)を、全サイクルおよび各フェーズごとに測定する。さらに、分析対象のオイルサンプルの燃費の、そのオイルサンプルの直前に測定した参照オイルの燃費との差(%)も、同じく全サイクルおよび各フェーズごとに算出する。以下の表2に、それらの結果をまとめる。
オイルAは、本発明にかかるオイルである。オイルAは、摩擦調整剤として、酒石酸の脂肪アミドと脂肪イミドとの混合物を含む。また、オイルAは、VI向上剤として、櫛型PMAと、グレード30のオイルを得るのに必要な粘度をもたらす少量のSBHとを含む。
オイルB〜Fは、本発明にかかるオイルと同じ摩擦調整剤を同程度含んでいるが、櫛型ポリマーが配合されていない。また、オイルB〜Fは、所望の粘度グレードが得られるように、VI向上ポリマーの量を調節してある。
本発明にかかるオイルであるオイルAは、エンジンサイクル全体にわたって、特に、冷間フェーズおよび中間フェーズにおいて、オイルB〜Fよりも優れた省燃費を実現することができる。
Figure 2013536293
(IX)中、R12およびR13は、互いに独立して、水素または炭化水素基であるか、あるいは、共同で環を形成する炭化水素基である。R 14 15 NH中、14およびR15は、互いに独立して、水素、または炭素数が1〜150、好ましくは1〜32、より好ましくは1〜26の脂肪族鎖であり;R 14 およびR 15 の少なくとも1つが、炭素数が少なくとも7の脂肪鎖である。

Claims (16)

  1. (a)1種以上の基油と、
    (b)ポリアルキル(メタ)アクリレート系の主鎖と炭素数が少なくとも50の炭化水素側鎖とで形成された、少なくとも1種の櫛型ポリマーと、
    (c)脂肪アミン;脂肪アミンとカルボン酸との縮合で得られた脂肪アミドまたは脂肪イミド;これらのアルコキシ化物;およびこれらの混合物;から選択される、少なくとも1種の含窒素有機系の摩擦調整剤と、
    を含み、かつ、任意で、
    (d)少なくとも1種の有機モリブデン系の有機金属摩擦調整剤、
    を含む、潤滑剤組成物。
  2. 請求項1に記載の潤滑剤組成物において、櫛型ポリマー(b)の炭化水素側鎖が、オレフィン類(好ましくは、前記オレフィン類は、炭素数が8〜17のスチレン、炭素数が8〜17の置換スチレン、1,4−付加ブタジエン、1,2−付加ブタジエン、および下記の式(I)で表されるモノマーから選択される)の重合または共重合で得られたものである、潤滑剤組成物。
    Figure 2013536293
    (式中、XおよびXは、互いに独立して、水素、または炭素数が1〜18のアルキル基である。)
  3. 請求項1または2に記載の潤滑剤組成物において、櫛型ポリマー(b)が、下記の式(II)で表されるマクロモノマーと下記の式(III)で表される(メタ)アクリル系のモノマーとの共重合で得られたものである、潤滑剤組成物。
    Figure 2013536293
    Figure 2013536293
    (式中、R’は、互いに独立して、水素またはメチル基であり;Rは、炭素数が1〜6のアルキル基またはアリール基であり;Rは、炭素数が1〜26のアルキル基であり;Aは、炭素数1〜6のアルキル基で置換されていてもよいブタジエンの1,4−付加によって形成されたものであるか、または炭素数1〜6のアルキル基で置換されていてもよいスチレンのビニル付加によって形成されたものであり;A’は、炭素数1〜6のアルキル基で置換されていてもよいブタジエンの1,2−付加によって形成されたものであるか、または炭素数1〜6のアルキル基で置換されていてもよいスチレンのビニル付加によって形成されたものであり;nおよびmは、0以上の整数であり;n+mは、7〜3,000の整数(好ましくは10〜3,000の整数)である。)
  4. 請求項1または2に記載の潤滑剤組成物において、櫛型ポリマー(b)が、下記の式(IV)で表されるマクロモノマーと下記の式(III)で表される(メタ)アクリル系のモノマーとの共重合で得られたものである、潤滑剤組成物。
    Figure 2013536293
    Figure 2013536293
    (式中、R’は、互いに独立して、水素またはメチル基であり;Rは、炭素数が1〜6のアルキル基またはアリール基であり;Rは、炭素数が1〜26のアルキル基であり;X、XおよびXは、互いに独立して、水素、または炭素数が1〜18のアルキル基であり;p、qおよびrは、0以上の整数であり;p+q+rは、7〜3,000の整数(好ましくは10〜3,000の整数)である。)
  5. 請求項1から4のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物において、少なくとも1種の含窒素有機系の摩擦調整剤(c)が、下記の式(V)で表される脂肪アミンから選択されたものである、潤滑剤組成物。
    Figure 2013536293
    (式中、R、RおよびRは、互いに独立して、水素、または炭素数が1〜150(好ましくは1〜32)の脂肪族鎖であり;R、RおよびRの少なくとも1つが、炭素数が少なくとも7の脂肪鎖であり;nは、1以上の整数(好ましくは1または2)である。)
  6. 請求項1から5のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物において、少なくとも1種の含窒素有機系の摩擦調整剤(c)が、下記の式(VI)または下記の式(VII)で表されるアルコキシ化されたアミン類から選択されたものである、潤滑剤組成物。
    Figure 2013536293
    Figure 2013536293
    (式中、RおよびR10は、互いに独立して、炭素数が7〜150(好ましくは7〜32、より好ましくは12〜18)の脂肪鎖であり;RおよびRは、互いに独立して、炭素数が2〜6(好ましくは2〜4、より好ましくは2)の炭化水素基であり;Rは、炭素数が1〜6の炭化水素基であり;x、y、p、qおよびzは、0<x+y≦50、0<p+q+z≦50を満たす、0〜50の整数である。)
  7. 請求項6に記載の潤滑剤組成物において、少なくとも1種の含窒素有機系の摩擦調整剤(c)が、下記の式(VIII)で表されるジエタノールアミン類から選択されたものである、潤滑剤組成物。
    Figure 2013536293
    (式中、R11は、炭素数が7〜150(好ましくは7〜32、より好ましくは12〜18)の脂肪鎖である。)
  8. 請求項1から7のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物において、少なくとも1種の含窒素有機系の摩擦調整剤(c)が、下記の式(IX)で表されるジカルボン酸と式(X):R1415NHで表されるアミンとの縮合で得られた脂肪アミドおよび脂肪イミドから選択されたものである、潤滑剤組成物。
    Figure 2013536293
    (式中、R12およびR13は、互いに独立して、水素または炭化水素基であるか、あるいは、共同で環を形成する炭化水素基であり;R14およびR15は、互いに独立して、水素、または炭素数が1〜150(好ましくは1〜32、より好ましくは1〜26)の脂肪族鎖であり;R12およびR13の少なくとも1つが、炭素数が少なくとも7の脂肪鎖である。)
  9. 請求項1から8のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物において、少なくとも1種の含窒素有機系の摩擦調整剤(c)と、少なくとも1種の有機金属摩擦調整剤(d)とを含む、潤滑剤組成物。
  10. 請求項9に記載の潤滑剤組成物において、有機金属摩擦調整剤(d)が、モリブデンジチオカルバメート類、モリブデンジチオホスフェート類、モリブデンジチオホスフィネート類、モリブデンキサンテート類、およびモリブデンチオキサンテート類から選択されたものである、潤滑剤組成物。
  11. 請求項9または10に記載の潤滑剤組成物において、有機金属摩擦調整剤(d)が、下記の式(XI)で表されるモリブデンジチオカルバメート系化合物である、潤滑剤組成物。
    Figure 2013536293
    (式中、R16、R17、R18およびR19は、炭素数が8〜13のアルキル鎖である。)
  12. 請求項1から11のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物において、
    1種以上の基油(a)を65〜90重量%と、
    少なくとも1種の櫛型ポリマー(b)を2〜15重量%と、
    少なくとも1種の含窒素有機系の摩擦調整剤(c)を0.01〜2重量%と、
    を含む、潤滑剤組成物。
  13. 請求項1から12のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物において、溶剤脱ろうもしくは触媒脱ろうに由来するn−パラフィン原料の水素化異性化で得られた少なくとも1種のイソパラフィン系の鉱物基油(a)、またはフィッシャートロプシュワックスで構成されるn−パラフィン原料の水素化異性化で得られた少なくとも1種のイソパラフィン系の合成基油(a)を含む、潤滑剤組成物。
  14. 請求項1から13のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物において、当該潤滑剤組成物が、SAEJ300分類でグレード0W20または0W30である、潤滑剤組成物。
  15. 請求項1から14のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物の使用であって、軽量車両(好ましくはハイブリッド軽量車両)の、4ストロークガソリンエンジンまたは4ストロークディーゼルエンジンを潤滑するための使用。
  16. 請求項15に記載の使用において、前記エンジンがディーゼルエンジンである、使用。
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