JP2016196667A - 潤滑油組成物 - Google Patents
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Abstract
LSPI発生頻度を低下することができ、且つ、清浄性を確保することができる潤滑油組成物を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明は、潤滑油基油と、カルシウム及びマグネシウムから選ばれる少なくとも1種を有する化合物、モリブデン及びリンから選ばれる少なくとも1種を有する化合物、及び窒素を有する無灰分散剤を含む潤滑油組成物であって、
下記式(1)
X=([Ca]+0.5[Mg])×8−[Mo]×8−[P]×30 (1)
(上記式(1)において[Ca]、[Mg]、[Mo]、及び[P]は、それぞれ潤滑油組成物中のカルシウム、マグネシウム、モリブデン、及びリンの濃度(質量%)である)
で求められるXが、X≦−0.85を満たし、
下記式(2)
Y=[Ca]+1.65[Mg]+[N] (2)
(上記式(2)において[Ca]、[Mg]、及び[N]は、それぞれ潤滑油組成物中のカルシウム、マグネシウム、及び無灰分散剤由来の窒素の濃度(質量%)である)
で求められるYが、Y≧0.18を満たす潤滑油組成物である。特には内燃機関用の潤滑油組成物であり、さらに特には過給ガソリンエンジン用の潤滑油組成物である。
【選択図】なし
Description
下記式(1)
X=([Ca]+0.5[Mg])×8−[Mo]×8−[P]×30 (1)
(上記式(1)において[Ca]、[Mg]、[Mo]、及び[P]は、それぞれ潤滑油組成物中のカルシウム、マグネシウム、モリブデン、及びリンの濃度(質量%)である)
で求められるXが、X≦−0.85を満たし、
下記式(2)
Y=[Ca]+1.65[Mg]+[N] (2)
(上記式(2)において[Ca]、[Mg]、及び[N]は、それぞれ潤滑油組成物中のカルシウム、マグネシウム、及び無灰分散剤由来の窒素の濃度(質量%)である)
で求められるYが、Y≧0.18を満たす潤滑油組成物に関する。
下記式(4)
Q=[Ca]+0.05[Mg] (4)
(上記式(4)において[Ca]、[Mg]は、それぞれ潤滑油組成物中のカルシウム、マグネシウムの濃度(質量%)である)
で求められるQが、Q≦0.15を満たし、
下記式(5)
W=[Ca]+1.65[Mg] (5)
(上記式(5)において[Ca]、[Mg]は、それぞれ潤滑油組成物中のカルシウム、マグネシウムの濃度(質量%)である)
で求められるWが、0.14≦W≦1.0を満たす潤滑油組成物に関する。
下記式(1)
X=([Ca]+0.5[Mg])×8−[Mo]×8−[P]×30 (1)
(上記式(1)において[Ca]、[Mg]、[Mo]、及び[P]は、それぞれ潤滑油組成物中のカルシウム、マグネシウム、モリブデン、及びリンの濃度(質量%)である)
で求められるXが、X≦−0.85を満たし、
下記式(2)
Y=[Ca]+1.65[Mg]+[N] (2)
(上記式(2)において[Ca]、[Mg]、及び[N]は、それぞれ潤滑油組成物中のカルシウム、マグネシウム、及び無灰分散剤由来の窒素の濃度(質量%)である)
で求められるYが、Y≧0.18を満たし、
下記式(4)
Q=[Ca]+0.05[Mg] (4)
(上記式(4)において[Ca]、[Mg]は、それぞれ潤滑油組成物中のカルシウム、マグネシウムの濃度(質量%)である)
で求められるQが、Q≦0.15を満たし、且つ
下記式(5)
W=[Ca]+1.65[Mg] (5)
(上記式(5)において[Ca]、[Mg]は、それぞれ潤滑油組成物中のカルシウム、マグネシウムの濃度(質量%)である)
で求められるWが、0.14≦W≦1.0を満たす潤滑油組成物に関する。
X’=0.5[Mg]×8−[Mo]×8−[P]×30 (1')
(上記式(1')において、[Mg]、[Mo]、[P]は、それぞれ潤滑油組成物中のマグネシウム、モリブデン、リンの濃度(質量%)を示す)
上記式(1’)で求められるX’の値がX’≦−0.85を満たすことによりLSPIの発生を効果的に抑制することができる。
X’’=[Ca]×8−[Mo]×8−[P]×30 (1'')
(上記式(1'')において、[Ca]、[Mo]、[P]は、それぞれ潤滑油組成物中のカルシウム、モリブデン、リンの濃度(質量%)を示す)
上記式(1’’)で求められるX’’の値がX’’≦−0.85を満たすことによりLSPIの発生を効果的に抑制することができる。
Y’=1.65[Mg]+[N] (2')
(上記式(2')において、[Mg]及び[N]は、それぞれ潤滑油組成物中のマグネシウム及び無灰分散剤由来の窒素の濃度(質量%)を示す)
上記式(2’)で求められるY’の値がY’≧0.18を満たすことによりLSPI発生頻度を低下しながら、潤滑油組成物の清浄性を確保することができる。
Y’’=[Ca]+[N] (2'')
(上記式(2'')において、[Ca]及び[N]は、それぞれ潤滑油組成物中のカルシウム及び無灰分散剤由来の窒素の濃度(質量%)を示す)
上記式(2’’)で求められるY’’の値がY’’≧0.18を満たすことによりLSPI発生頻度を低下しながら、潤滑油組成物の清浄性を確保することができる。
Z=[N]/([Ca]+[Mg]) (3)
Zは、好ましくは0.35〜1.3以下である。上記式において[Ca]、[Mg]、及び[N]は、潤滑油組成物中のカルシウム、マグネシウム、及び無灰分散剤由来の窒素の含有量(質量%)である。
Z’=[N]/[Mg] (3’)
上記式(3’)で求められるZ’が0.3〜1.5を満たすことが好ましい。
Z’’=[N]/[Ca] (3’’)
上記式(3’’)で求められるZ’’が0.3〜1.5を満たすことが好ましい。
Q=[Ca]+0.05[Mg] (4)
(上記式(4)において[Ca]、[Mg]は、それぞれ潤滑油組成物中のカルシウム、マグネシウムの濃度(質量%)である)
で求められるQが、Q≦0.15を満たし、
下記式(5)
W=[Ca]+1.65[Mg] (5)
(上記式(5)において[Ca]、[Mg]は、それぞれ潤滑油組成物中のカルシウム、マグネシウムの濃度(質量%)である)
で求められるWが、0.14≦W≦1.0を満たす潤滑油組成物である。以下、式(4)及び式(5)について詳細に説明する。
Q’=0.05[Mg] (4’)
上記式(5)は以下の式(5’)となる。
W’=1.65[Mg] (5’)
潤滑油組成物に含まれるマグネシウムの量[Mg](質量%)は、上記Q’の値が、Q’≦0.15を満たし、且つ、上記W’の値が、0.14≦W’≦1.0を満たす量であればよい。すなわち0.08≦[Mg]≦0.6の量である。好ましくは0.1≦[Mg]≦0.25である。
上記本発明において潤滑油基油は、鉱油及び合成油のいずれであってもよく、これらを単独で使用することもできれば、混合して使用することもできる。鉱油としては、例えば、原油を常圧蒸留して得られる常圧残油を減圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、水素化精製等の処理を1つ以上行って精製したもの、或いは、ワックス異性化鉱油、GTL(Gas to Liquid)基油、ATL(Asphalt to Liquid)基油、植物油系基油またはこれらの混合基油を挙げることができる。
添加剤は潤滑油組成物に添加される公知のものを使用することができる。本発明の潤滑油組成物は、カルシウム及びマグネシウムから選ばれる少なくとも1種を有する添加剤の少なくとも1種、モリブデン及びリンから選ばれる少なくとも1種を有する添加剤の少なくとも1種を含む。該添加剤としては、金属清浄剤、摩耗防止剤、摩擦調整剤が挙げられる。また、上述の通り本発明の潤滑油組成物は窒素を有する無灰分散剤を含む。以下、これらの添加剤について詳細に説明する。
金属清浄剤は特に限定されるものでないが、カルシウム及びマグネシウムから選択される少なくとも1種を有する金属清浄剤の1種以上であるのが好ましい。
摩耗防止剤は従来公知のものを使用することができる。中でも、リンを有する摩耗防止剤が好ましく、特には下記式で示されるジチオリン酸亜鉛(ZnDTP(ZDDPともいう))が好ましい。
摩擦調整剤は従来公知のものを使用することができる。例えば、モリブデンジチオホスフェート(MoDTP)及びモリブデンジチオカーバメート(MoDTC)等の硫黄を含有する有機モリブデン化合物、モリブデン化合物と硫黄含有有機化合物又はその他の有機化合物との錯体等、或いは、硫化モリブデン、硫化モリブデン酸等の硫黄含有モリブデン化合物とアルケニルコハク酸イミドとの錯体等を挙げることができる。前記モリブデン化合物としては、例えば、二酸化モリブデン、三酸化モリブデン等の酸化モリブデン、オルトモリブデン酸、パラモリブデン酸、(ポリ)硫化モリブデン酸等のモリブデン酸、これらモリブデン酸の金属塩、アンモニウム塩等のモリブデン酸塩、二硫化モリブデン、三硫化モリブデン、五硫化モリブデン、ポリ硫化モリブデン等の硫化モリブデン、硫化モリブデン酸、硫化モリブデン酸の金属塩又はアミン塩、塩化モリブデン等のハロゲン化モリブデン等が挙げられる。硫黄含有有機化合物としては、例えば、アルキル(チオ)キサンテート、チアジアゾール、メルカプトチアジアゾール、チオカーボネート、テトラハイドロカルビルチウラムジスルフィド、ビス(ジ(チオ)ハイドロカルビルジチオホスホネート)ジスルフィド、有機(ポリ)サルファイド、硫化エステル等が挙げられる。特にはモリブデンジチオホスフェート(MoDTP)及びモリブデンジチオカーバメート(MoDTC)等の有機モリブデン化合物が好ましい。これらは、1分子中に異なる炭素数及び/又は異なる構造の炭化水素基を有する化合物を使用することもできる。
本発明の潤滑油組成物は無灰分散剤を含有することにより清浄性を確保できる。無灰分散剤としては、炭素数40〜500、好ましくは60〜350の直鎖若しくは分枝状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個有する含窒素化合物又はその誘導体、マンニッヒ系分散剤、或いはモノ又はビスコハク酸イミド(例えば、アルケニルコハク酸イミド)、炭素数40〜500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、或いは炭素数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、或いはこれらのホウ素化合物、カルボン酸、リン酸等による変成品等が挙げられる。これらの中から任意に選ばれる1種類又は2種類以上を配合することができる。特に本発明においては、アルケニルコハク酸イミドを含有することが好ましい。
本発明の潤滑油組成物に含むことができる上記以外の添加剤として、粘度指数向上剤が挙げられる。該粘度指数向上剤としては例えば、ポリメタアクリレート、分散型ポリメタアクリレート、オレフィンコポリマー(ポリイソブチレン、エチレン−プロピレン共重合体)、分散型オレフィンコポリマー、ポリアルキルスチレン、スチレン−ブタジエン水添共重合体、スチレン−無水マレイン酸エステル共重合体、星状イソプレン等を含むものが挙げられる。
本発明の潤滑油組成物は、その性能を向上させるために、目的に応じてその他の添加剤をさらに含有することができる。その他の添加剤としては一般的に潤滑油組成物に使用されているものを使用できるが、例えば、酸化防止剤、上記[B]成分以外の摩耗防止剤(又は極圧剤)、腐食防止剤、防錆剤、流動点降下剤、抗乳化剤、金属不活性化剤、消泡剤等の添加剤等を挙げることができる。
以下に示す各成分を表1〜3に記載の組成(全成分の合計質量(100質量%)に対する質量%)で混合することにより潤滑油組成物No.1〜29を調製した。
[潤滑油基油]
基油の量は、該基油により潤滑油組成物の全量を100質量%とする量(残部)である。
・基油1:水素化分解基油(鉱油)、粘度指数:125、100℃動粘度:4mm2/s
・基油2:水素化分解基油(鉱油)、粘度指数:135、100℃動粘度:4mm2/s
・基油3:水素化分解基油(鉱油)とポリ−α−オレフィンの混合物、粘度指数:125、100℃動粘度:4mm2/s
[添加剤]
[A]金属清浄剤
金属清浄剤は、潤滑油組成物中に含まれるカルシウム及びマグネシウムの量が表1〜3に記載の量となるように配合した。
・金属清浄剤1:カルシウムスルフォネート(全塩基価300mgKOH/g、カルシウム含有量12質量%)
・金属清浄剤2:カルシウムサリシレート(全塩基価350mgKOH/g、カルシウム含有量13質量%)
・金属清浄剤3:カルシウムサリシレート(全塩基価60mgKOH/g、カルシウム含有量2質量%)
・金属清浄剤4:マグネシウムスルフォネート(全塩基価400mgKOH/g、マグネシウム含有量9質量%)
・金属清浄剤5:カルシウムフェネート(全塩基価260mgKOH/g、カルシウム含有量9質量%)
・金属清浄剤6:マグネシウムサリシレート(全塩基価340mgKOH/g、マグネシウム含有量8質量%)
[B]摩耗防止剤
摩耗防止剤は、潤滑油組成物中に含まれるリンの量が表1〜3に記載の量となるように配合した。
・摩耗防止剤1:sec−ZnDTP(第二級アルキルタイプ、C3、C6、P含有量8質量%)
・摩耗防止剤2:pri−ZnDTP(第一級アルキルタイプ、C8)とsec−ZnDTP(第二級アルキルタイプ、C3、C6)の混合物(P含有量8質量%)
[C]摩擦調整剤
摩擦調整剤は、潤滑油組成物中に含まれるモリブデンの量が表1〜3に記載の量となるように配合した。
・摩擦調整剤1:MoDTC(Mo含有量10質量%、S含有量11質量%)
・摩擦調整剤2:アルキルチオカルバミドモリブデン錯体(Mo含有量6質量%、S含有量10質量%)
[D]無灰分散剤
無灰分散剤は、潤滑油組成物中に含まれる窒素の量が表1〜3に記載の量となるように配合した。
・無灰分散剤1:ホウ素変性ポリイソブテニルコハク酸イミド(窒素含有量1.7質量%、ホウ素含有量0.4質量%、無灰分散剤の数平均分子量(Mn)6,000)
・無灰分散剤2:非ホウ素変性ポリイソブテニルコハク酸イミド(窒素含有量1.2質量%、無灰分散剤の数平均分子量(Mn)6,000)
・無灰分散剤3:ホウ素変性ポリイソブテニルコハク酸イミド(窒素含有量2.1質量%、ホウ素含有量0.02質量%、無灰分散剤の数平均分子量(Mn)3,000)
[E]粘度指数向上剤
粘度指数向上剤は、潤滑油組成物中に含まれる下記ポリマーの量が表1〜3に記載の量となるように配合した。
・粘度指数向上剤1: オレフィンコポリマー(Mw 200,000)の含有量が10重量%
・粘度指数向上剤2: ポリメタアクリレート(Mw 300,000)の含有量が20重量%
[その他の添加剤]
・酸化防止剤、消泡剤、流動点降下剤を含むパッケージ
[実施例1〜20及び比較例1〜9]
上記で得た潤滑油組成物No.1〜29各々について、潤滑油組成物中のカルシウムの濃度(質量%)[Ca]、マグネシウムの濃度(質量%)[Mg]、モリブデンの濃度(質量%)[Mo]、リンの濃度(質量%)[P]、及び無灰分散剤に由来する窒素濃度(質量%)[N]を、下記式(1)〜(3)に当てはめた。得られたX、Y、及びZの値を表4〜6に記載する。
式(1):X=([Ca]+0.5[Mg])×8−[Mo]×8−[P]×30
式(2):Y=[Ca]+1.65[Mg]+[N]
式(3):Z=[N]/([Ca]+[Mg])
潤滑油組成物No.1〜29各々を使用し、直列4気筒の過給ガソリン直噴エンジンを用い、1800回転、スロットル全開条件にて、各気筒に装着した燃焼圧センサを用いて1時間に発生するLSPIの回数を測定した。比較例1の潤滑油組成物(No.21)にて発生したLSPIの回数を1.0(基準)として算出したLSPI発生頻度(相対値)を表4〜6に記載する。LSPI発生頻度が基準油(比較例1)の発生頻度の3分の1以下のものを合格とした。結果を表4〜6に示す。
潤滑油組成物No.1〜29各々について、JPI−5S−55−99に準拠してホットチューブテストを行った。試験方法の詳細を以下に記載する。
内径2mmのガラス管中に、潤滑油組成物を0.3ミリリットル/時で、空気を10ミリリットル/秒で、ガラス管の温度を280℃に保ちながら16時間流し続けた。ガラス管中に付着したラッカーと色見本とを比較し、透明の場合は10点、黒の場合は0点として評点を付けた。評点が高いほど高温清浄性が良いことを示す。評点が3.5以上のものを合格とした。結果を表4〜6に示す。
潤滑油組成物30〜32の調製
上記した基油及び添加剤を下記表7に記載の組成(全成分の合計質量(100質量%)に対する質量%)で混合することにより、潤滑油組成物No.30〜32を調製した。
上記で調整した潤滑油組成物No.1〜32各々について、潤滑油組成物中のカルシウムの濃度(質量%)[Ca]、及びマグネシウムの濃度(質量%)[Mg]を、下記式(4)及び(5)に当てはめた。得られたQ及びWの値を表8〜10及び表12〜13に記載する。
式(4):Q=[Ca]+0.05[Mg]
式(5):W=[Ca]+1.65[Mg]
潤滑油組成物No.1〜32各々について、ASTM−D6557に準拠してBall Rust test(BRT)を行い、防錆性を評価した。測定により得られた平均グレー値が高いほど錆の形成が少ないことを示す。得られた値が100以上を合格とした。結果を表8〜10及び表12〜13に示す。
潤滑油組成物No.1〜32各々について、JIS K 2272「原油及び石油製品―灰分及び硫酸灰分試験方法」に準拠して、硫酸灰分量(質量%)を測定した。硫酸灰分量の値が3質量%以下を合格とした。結果を表8〜10及び表12〜13に示す。
潤滑油組成物No.30〜32について、上記した方法により、低速プレイグニッション(LSPI)頻度の測定及びホットチューブテストを行った。結果を表10に示す。
上記した基油及び添加剤を下記表14に記載の組成(質量%)で混合することにより潤滑油組成物No.33〜35を調製した。
Claims (10)
- 潤滑油基油と、少なくとも1種の、マグネシウムを有する化合物とを含み、及び任意的に、少なくとも1種の、カルシウムを有する化合物を含む過給ガソリンエンジン用潤滑油組成物であって、
下記式(4)
Q=[Ca]+0.05[Mg] (4)
(上記式(4)において[Ca]、[Mg]は、それぞれ潤滑油組成物中のカルシウム、マグネシウムの濃度(質量%)である)
で求められるQが、Q≦0.15を満たし、
下記式(5)
W=[Ca]+1.65[Mg] (5)
(上記式(5)において[Ca]、[Mg]は、それぞれ潤滑油組成物中のカルシウム、マグネシウムの濃度(質量%)である)
で求められるWが、0.14≦W≦1.0を満たす過給ガソリンエンジン用潤滑油組成物。 - さらに窒素を有する無灰分散剤を含み、下記式(3)
Z=[N]/([Ca]+[Mg]) (3)
(上記式(3)において[Ca]、[Mg]、及び[N]は、それぞれ潤滑油組成物中のカルシウム、マグネシウム、及び無灰分散剤由来の窒素の濃度(質量%)である)
で求められるZが、Z=0.3〜1.5を満たす、請求項1に記載の過給ガソリンエンジン用潤滑油組成物。 - さらにリンを有する化合物を含み、潤滑油組成物中に含まれるリンの濃度[P]が、[P]≦0.12質量%を満たす、請求項1または2記載の過給ガソリンエンジン用潤滑油組成物。
- さらにモリブデンを有する化合物を含み、潤滑油組成物中に含まれるモリブデンの濃度[Mo]が、[Mo]≦0.1質量%を満たす、請求項1〜3のいずれか1項記載の過給ガソリンエンジン用潤滑油組成物。
- モリブデン及びリンから選ばれる少なくとも1種を有する化合物と、窒素を有する無灰分散剤とを含み、下記式(1)
X=([Ca]+0.5[Mg])×8−[Mo]×8−[P]×30 (1)
(上記式(1)において[Ca]、[Mg]、[Mo]、及び[P]は、それぞれ潤滑油組成物中のカルシウム、マグネシウム、モリブデン、及びリンの濃度(質量%)である)
で求められるXが、X≦−0.85を満たし、
下記式(2)
Y=[Ca]+1.65[Mg]+[N] (2)
(上記式(2)において[Ca]、[Mg]、及び[N]は、それぞれ潤滑油組成物中のカルシウム、マグネシウム、及び無灰分散剤由来の窒素の濃度(質量%)である)
で求められるYが、Y≧0.18を満たす、請求項1〜4のいずれか1項に記載の過給ガソリンエンジン用潤滑油組成物。 - 潤滑油基油が100℃での動粘度2〜15mm2/sを有する、請求項1〜5のいずれか1項記載の過給ガソリンエンジン用潤滑油組成物。
- [A]カルシウム又はマグネシウムを有する金属清浄剤の1種以上を含む、請求項1〜6のいずれか1項記載の過給ガソリンエンジン用潤滑油組成物。
- [B]リンを有する摩耗防止剤の1種以上を含む、請求項1〜7のいずれか1項記載の過給ガソリンエンジン用潤滑油組成物。
- [C]モリブデンを有する摩擦調整剤の1種以上を含む、請求項1〜8のいずれか1項記載の過給ガソリンエンジン用潤滑油組成物。
- [E]粘度指数向上剤の1種以上を含む、請求項1〜9のいずれか1項記載の過給ガソリンエンジン用潤滑油組成物。
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