JP2016509116A

JP2016509116A - 潤滑組成物

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Publication number: JP2016509116A
Application number: JP2015560665A
Authority: JP
Inventors: ディクソン，リチャード・トーマス; ハント，ギリアン・エリザベス
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 2013-03-04
Filing date: 2014-03-04
Publication date: 2016-03-24
Anticipated expiration: 2034-03-04
Also published as: CN105026534B; RU2015142072A; US20160024418A1; BR112015019732A2; RU2659031C2; EP2964738A1; JP6339593B2; EP2964738B1; BR112015019732B1; CN105026534A; WO2014135549A1

Abstract

本発明は、（ｉ）基油と；（ｉｉ）非シリコーン消泡剤と；（ｉｉｉ）１種またはそれより多くの性能添加剤とを含む潤滑組成物であって、１００℃で１６．３ｍｍ２／秒またはそれ未満の動粘性率（ＡＳＴＭＤ４４５に従う）、−３０℃で最大６６００ｃＰの低温クランキング粘度（ＡＳＴＭＤ５２９３）、およびＣＥＣ−Ｌ−４０−９３に従って最大１１％のＮＯＡＣＫ揮発性を有する、上記組成物を提供する。【選択図】なし

Description

本発明は、内燃エンジンの、特に乗用車または軽量バンに使用される内燃エンジンのクランクケースにおける特定の使用のための、基油と１種またはそれより多くの性能添加剤とを含む潤滑組成物に関する。

実際に、クランクケースエンジン用の様々な潤滑組成物が公知である。公知のクランクケースエンジンオイルは、特に従来の鉱物系グループＩＩＩ基油をベースとする場合、望ましくない燃費のオイル性能値を有する可能性があり、より低いＳＡＥＪ３００粘度グレードのものにブレンドすることが難しいという不利益を有する。公知のクランクケースエンジンオイルのさらなる問題は、それらは、特により低いＳＡＥＪ３００の粘度グレードのものにブレンドする場合、摩耗性能およびＮＯＡＣＫ揮発性のうち１種またはそれより多くに関して望ましくない特性を有する場合があることである。

フィッシャー−トロプシュ由来基油などの非鉱油グループＩＩＩ基油と共に配合することによって上記の問題を克服する試みがなされてきた。ＷＯ２０１００２０６５３は、潤滑組成物におけるフィッシャー−トロプシュ基油の使用を開示している。ＷＯ２０１００２０６５３の実施例１の組成物は、比較例１の組成物（グループＩＩＩ鉱物系基油を使用）と比較して驚くほど低いＮＯＡＣＫ揮発性を示す。

しかしながら、ＯＷ−３０およびＯＷ−４０エンジンオイルなどの低粘度の配合物において、このような配合物にとって望ましい低いＮＯＡＣＫ揮発性値を達成するには、フィッシャー−トロプシュ基油の使用だけでは十分ではない場合があることが見出された。

ＮＯＡＣＫ揮発性をさらに低くするための１つの方法は、フィッシャー−トロプシュ由来基油に加えてポリアルファオレフィン基油を併用することである。しかしながら、ポリアルファオレフィン基油は比較的高価であることから、ＯＷ−３０およびＯＷ−４０配合物、特にフィッシャー−トロプシュ由来基油を含む配合物のＮＯＡＣＫ揮発性を低くする代替法を見出すことが望ましいと予想される。

ＷＯ２０１００２０６５３

驚くべきことに、潤滑配合物に非シリコーン消泡剤を包含させることによって、ＮＯＡＣＫ揮発性を望ましいレベルに低くすることができることが見出された。

したがって、本発明によれば、
（ｉ）基油と；
（ｉｉ）非シリコーン消泡剤と；
（ｉｉｉ）１種またはそれより多くの性能添加剤と
を含む潤滑組成物であって、ここで該潤滑組成物は、１００℃で１６．３ｍｍ^２／秒またはそれ未満の動粘性率（ＡＳＴＭＤ４４５に従う）、−３０℃で最大６６００ｃＰの低温クランキング粘度（ＡＳＴＭＤ５２９３）、およびＣＥＣ−Ｌ−４０−９３に従って最大１１％のＮＯＡＣＫ揮発性を有する、上記組成物が提供される。

本発明の別の形態によれば、潤滑組成物のＮＯＡＣＫ揮発性を低下させるための非シリコーン消泡剤の使用であって、特に該潤滑組成物がフィッシャー−トロプシュ基油を含む、上記使用が提供される。

本発明の別の重要な利点は、本潤滑組成物が、望ましく低い低温クランキング粘度（すなわちＡＳＴＭＤ５２９３に従った動的粘度）、すなわち−３０℃で最大６６００ｃＰのクランキング粘度（ＡＳＴＭＤ５２９３）を有することである。

本発明の利点は、代替のＳＡＥＪ３００ＯＷ−３０およびＯＷ−４０クランクケースエンジンオイルの配合物を付与することである。

本発明に係る潤滑組成物で使用される基油に関して特に限定はなく、本発明に係る潤滑剤組成物に関する要件を満たしているのであれば、様々な従来の鉱油、合成油、加えて植物油などの天然由来のエステルが都合よく使用できる。

本発明で使用される基油は、都合のよい形態としては、１種またはそれより多くの鉱油および／または１種またはそれより多くの合成油の混合物を含んでいてもよい。したがって本発明によれば、用語「基油」は、１種より多くの基油を含有する混合物を指す場合もある。鉱油としては、液状石油系油分や、パラフィン系、ナフテン系、または混成パラフィン系／ナフテン系タイプの溶媒処理もしくは酸処理した鉱油系潤滑油が挙げられ、これらはさらに、水素化仕上げプロセスおよび／または脱ろうで精製される場合もある。

本発明の潤滑油組成物で使用するのに好適な基油は、グループＩＩＩ鉱物系基油、グループＩＶポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）、グループＩＩＩフィッシャー−トロプシュ由来基油およびそれらの混合物である。

本発明における「グループＩＩＩ」および「グループＩＶ」基油は、米国石油協会（American Petroleum Institute）（ＡＰＩ）のカテゴリーＩＩＩおよびＩＶに関する定義に従った潤滑油用の基油を意味する。これらのＡＰＩカテゴリーは、API Publication 1509、第15版、付録E、2002年4月で定義されている。

フィッシャー−トロプシュ由来基油は、当業界公知である。用語「フィッシャー−トロプシュ由来」は、基油が、フィッシャー−トロプシュプロセスの合成生成物であるか、またはそれから誘導されたものであることを意味する。またフィッシャー−トロプシュ由来基油も、ＧＴＬ（Gas-To-Liquids：天然ガス液化）基油と称される場合もある。本発明の潤滑組成物中の基油として都合よく使用される可能性がある好適なフィッシャー−トロプシュ由来基油は、例えば、ＥＰ０７７６９５９、ＥＰ０６６８３４２、ＷＯ９７／２１７８８、ＷＯ００／１５７３６、ＷＯ００／１４１８８、ＷＯ００／１４１８７、ＷＯ００／１４１８３、ＷＯ００／１４１７９、ＷＯ００／０８１１５、ＷＯ９９／４１３３２、ＥＰ１０２９０２９、ＷＯ０１／１８１５６およびＷＯ０１／５７１６６で開示されたものである。

合成油としては、炭化水素油、例えばオレフィンオリゴマー（ポリアルファオレフィン基油；ＰＡＯなど）、二塩基酸エステル、ポリオールエステル、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）、アルキルナフタレンおよび脱ろうしたろう質異性化体（dewaxed waxy isomerate）などが挙げられる。シェル（Shell）グループにより「Shell XHVI」（商標）という名称で販売されている合成炭化水素基油が、都合よく使用できる。

ポリアルファオレフィン基油（ＰＡＯ）およびそれらの製造は当業界周知である。本発明の潤滑組成物において使用される可能性がある好適なポリアルファオレフィン基油は、直鎖状Ｃ_２〜Ｃ_３２、好ましくはＣ_６〜Ｃ_１６のアルファオレフィンから誘導されたものでもよい。前記ポリアルファオレフィンのための特に好ましい供給材料は、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセンおよび１−テトラデセンである。

本発明に係る潤滑組成物で使用されるような基油は、好ましくは、フィッシャー−トロプシュ由来基油を含む。

ＰＡＯの高い製造コストを考慮して、ＰＡＯ基油よりもフィッシャー−トロプシュ由来基油を使用することが極めて好ましい。したがって、好ましくは、基油は、５０ｗｔ．％より多く、好ましくは６０ｗｔ．％より多く、より好ましくは７０ｗｔ．％より多く、さらにより好ましくは８０ｗｔ．％より多く、最も好ましくは９０ｗｔ．％より多くのフィッシャー−トロプシュ由来基油を含有する。特に好ましい実施態様において、基油の５ｗｔ．％以下、好ましくは２ｗｔ．％以下が、フィッシャー−トロプシュ由来基油ではない。本明細書での好ましい実施態様において、本潤滑組成物は、ポリアルファオレフィン基油を本質的に含まず、すなわちポリアルファオレフィン基油は、基油の２ｗｔ．％以下である。特に本明細書での好ましい実施態様において、本潤滑組成物は、ポリアルファオレフィン基油を含まない。本明細書での別の好ましい実施態様において、基油の１００ｗｔ％が、１種またはそれより多くのフィッシャー−トロプシュ由来基油をベースとする。

本発明の潤滑組成物に取り入れられる基油の総量は、潤滑組成物の総重量に対して、好ましくは６０〜９９ｗｔ．％の範囲の量で、より好ましくは６５〜９０ｗｔ．％の範囲の量で、最も好ましくは７０〜８５ｗｔ．％の範囲の量で存在する。

本発明によれば、基油（または基油ブレンド）は、好ましくは、（ＡＳＴＭＤ４４５に従う）少なくとも３．５ｃＳｔ、好ましくは少なくとも３．８ｃＳｔ、最も好ましくは少なくとも４．１ｃＳｔの１００℃における動粘性率を有する。

本発明の潤滑組成物は、非シリコーン消泡剤をさらに含む。用語「消泡剤」は、本明細書で使用される場合、表面の気泡を消すのを助けるために低いレベル（典型的には約１０ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍのレベル）で潤滑組成物に添加される化合物である。

好ましくは、非シリコーン消泡剤は、アクリレート、ポリアクリレート、およびポリメタクリレート（ＰＭＡ）ポリマーから選択される。本明細書で使用するための好ましい非シリコーン消泡剤は、ポリアクリレート消泡剤である。ポリアクリレート消泡剤という用語は、本明細書で使用される場合、ポリアクリル酸アルキル消泡剤とアクリル酸とのコポリマーを包含する。

非シリコーン消泡剤は、好ましくは、潤滑組成物の重量に基づき、１０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍ、好ましくは３０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍ、より好ましくは１００ｐｐｍ〜２００ｐｐｍのレベルで存在する。

好適なポリアクリル酸アルキル消泡剤の例は、サイテック（Cytec）から市販されているＰＣ１６４４である。ＰＣ１６４４は、アクリル酸エチルと２−エチルヘキシルアクリレートとのコポリマーを含むアクリル酸コポリマーである。本明細書で使用するための別の市販のポリアクリル酸アルキル消泡剤は、サイテックから市販されているＰＣ２５４４である。ＰＣ２５４４は、改変されたアクリル酸コポリマーである。

上述したように、本発明に係る潤滑組成物は、−３０℃における動的粘度、１００℃における動粘性率およびＮＯＡＣＫ揮発性に関する所定の具体的な必要条件を満たす。

本組成物の−３０℃における動的粘度（ＡＳＴＭＤ５２９３に従う）は、典型的には、最大６６００ｃＰである。

本組成物の−３５℃における動的粘度（ＡＳＴＭＤ５２９３に従う）は、典型的には、最大６２００ｃＰである。

本組成物の１００℃における動粘性率（ＡＳＴＭＤ４４５に従う）は、典型的には最大１６．３ｃＳｔ、好ましくは９．３〜１６．３ｃＳｔ、より好ましくは９．３〜１２．５ｃＳｔである。

本潤滑組成物の高温高剪断粘度（「ＨＴＨＳ」；ＡＳＴＭＤ４６８３に従う）は、典型的には２．９〜３．７ｍＰａ・秒の範囲内、好ましくは２．９〜３．５ｍＰａ・秒の範囲内である。

本組成物のＮＯＡＣＫ揮発性（ＣＥＣ−Ｌ−４０−９３に従う）は、典型的には１１ｗｔ％またはそれ未満、好ましくは１０．５ｗｔ％またはそれ未満、さらにより好ましくは１０．０ｗｔ．％またはそれ未満である。ＮＯＡＣＫ揮発性（ＣＥＣ−Ｌ−４０−９３に従う）は、典型的には少なくとも８ｗｔ．％である。

本発明に係る潤滑組成物は、１種またはそれより多くの添加剤、例えば抗酸化剤、耐摩耗性添加剤、分散剤、洗浄剤、過塩基性洗浄剤、極圧添加剤、摩擦調整剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、金属不動態化剤（metal passivator）、腐食抑制剤、解乳化剤、消泡剤、シール適合剤（seal compatibility agent）、および添加剤希釈剤用の基油などをさらに含む。

当業者であれば上記および他の添加剤に精通しているため、本明細書においてこれらをこれ以上詳細に論じない。このような添加剤の具体的な例は、例えばKirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology、第3版、14巻、477〜526頁で説明されている。

好ましい添加剤は、シリコーンベースの消泡剤であり、これはそのままで存在していてもよいし、または性能添加剤パッケージの一部として存在していてもよい。シリコーンベースの消泡剤は、好ましくは、潤滑組成物の重量に基づき２０〜２００ｐｐｍのレベルで存在する。

好ましいシリコーンベースの消泡剤は、ポリシロキサンである。ＮＯＡＣＫ揮発性が低下した潤滑組成物を提供するためには、シリコーンベースの消泡剤を非シリコーン消泡剤と組み合わせることが本明細書において特に有用である。

都合よく使用される可能性がある抗酸化剤としては、フェニル−ナフチルアミン（例えばチバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ciba Specialty Chemicals）より入手可能な「イルガノックス（IRGANOX）Ｌ−０６」）およびジフェニルアミン（例えばチバ・スペシャルティ・ケミカルズより入手可能な「イルガノックスＬ−５７」）、例えばＷＯ２００７／０４５６２９およびＥＰ１０５８７２０Ｂ１で開示されたもの、フェノール系抗酸化剤などが挙げられる。ＷＯ２００７／０４５６２９およびＥＰ１０５８７２０Ｂ１の教示は、参照により本明細書に組み入れられる。

都合よく使用される可能性がある耐摩耗性添加剤としては、亜鉛含有化合物、例えば亜鉛ジアルキル−、ジアリール−および／またはアルキルアリール−ジチオリン酸塩から選択されるジチオリン酸亜鉛化合物、モリブデン含有化合物、ホウ素含有化合物、ならびに無灰耐摩耗性添加剤、例えば置換または非置換のチオリン酸、およびそれらの塩が挙げられる。

このようなモリブデン含有化合物の例は、都合のよい形態としては、モリブデンジチオカルバメート、三核モリブデン化合物、例えばＷＯ９８／２６０３０で説明されているもの、モリブデンの硫化物およびジチオリン酸モリブデンを挙げることができる。

都合よく使用される可能性があるホウ素含有化合物としては、ホウ酸エステル、ホウ酸化した（borated）脂肪族アミン、ホウ酸化したエポキシド、アルカリ金属（または混合されたアルカリ金属またはアルカリ土類金属）ホウ酸塩、およびホウ酸化した過塩基性金属塩が挙げられる。

使用される分散剤は、好ましくは無灰分散剤である。無灰分散剤の好適な例は、ポリブチレンスクシンイミドポリアミンおよびマンニッヒ塩基タイプの分散剤である。

使用される洗浄剤は、好ましくは例えばサリチレート、スルホネートおよび／またはフェネートタイプの洗浄剤を含有する過塩基性洗浄剤もしくは洗浄剤混合物である。

本発明の潤滑組成物において都合よく使用される可能性がある粘度指数向上剤の例としては、スチレン−ブタジエン星状コポリマー、スチレン−イソプレン星状コポリマー、およびポリメタクリル酸コポリマーおよびエチレン−プロピレンコポリマーが挙げられる。分散性粘度指数向上剤（dispersant-viscosity index improver）が本発明の潤滑組成物で使用される可能性がある。

好ましくは、本組成物は、少なくとも０．１ｗｔ．％の流動点降下剤を含有する。一例として、アルキル化ナフタレンおよびフェノール系ポリマー、ポリメタクリレート、マレイン酸／フマル酸コポリマーのエステルが、有効な流動点降下剤として都合よく使用される可能性がある。好ましくは、０．３ｗｔ．％以下の流動点降下剤が使用される。

さらに、腐食抑制剤として、アルケニルコハク酸またはそれらのエステル部分、ベンゾトリアゾールベースの化合物およびチオジアゾールベースの化合物などの化合物が本発明の潤滑組成物において都合よく使用される可能性がある。

本発明の潤滑組成物において、シール固定またはシール適合剤として都合よく使用される可能性がある化合物としては、例えば、市販の芳香族エステルが挙げられる。

本発明の潤滑組成物は、非シリコーン消泡剤などの１種またはそれより多くの添加剤を基油と混合することによって都合よく調製できる。

上述の添加剤は、典型的には、潤滑組成物の総重量に基づき０．０１〜３５．０ｗｔ．％の範囲の量で存在し、好ましくは、潤滑組成物の総重量に基づき０．０５〜２５．０ｗｔ．％、より好ましくは１．０〜２０．０ｗｔ．％の範囲の量で存在する。

好ましくは、本組成物は、抗酸化剤、亜鉛ベースの耐摩耗性添加剤、無灰分散剤、過塩基性洗浄剤混合物、およびシリコーンベースの抗発泡剤を包含する添加剤の組み合わせを含む添加剤パッケージを、１０ｗｔ．％〜１５ｗｔ．％で含有する。

本発明の特に好ましい実施態様によれば、本組成物は、ＳＡＥＪ３００ＯＷ−３０またはＯＷ−４０配合物の必要条件、好ましくはＯＷ−３０配合物の必要条件を満たす。

別の形態において、本発明は、潤滑組成物のＮＯＡＣＫ揮発性を低下させるための非シリコーン消泡剤の使用であって、特に該潤滑組成物は、フィッシャー−トロプシュ由来基油を含む、上記使用を提供する。

また本発明は、ＮＯＡＣＫ揮発性特性を向上させる方法であって、該方法は、本発明に係る潤滑組成物を用いてエンジン、特に乗用車のモーターエンジンのクランクケースを潤滑化させることを含む、上記方法も提供する。

以下、本発明を、以下の実施例を参照しながら説明するが、これらはいかななるようにも発明の範囲を限定するとは意図されない。

潤滑油組成物
クランクケースエンジンで使用するための様々なエンジンオイルを配合した。

表１は、使用される基油の特性を示す。

表２は、試験された完全配合エンジンオイル配合物の組成および特性を示しており、成分の量は、完全配合された配合物の総重量に基づくｗｔ．％で示される。

全ての試験されたエンジンオイル配合物は、基油、添加剤パッケージ（添加剤パッケージ１）、および補足の添加剤パッケージ（添加剤パッケージ２）の組み合わせを含有しており、ここで添加剤パッケージは、全ての試験された組成物で同じであった。

添加剤パッケージ１は、インフィニューム（Infineum）から市販されているインフィニューム（Infineum）Ｐ６６６０であり、これは、抗酸化剤、亜鉛ベースの耐摩耗性添加剤、無灰分散剤、過塩基性洗浄剤混合物、およびシリコーンベースの消泡剤を包含する添加剤の組み合わせを含有していた。

添加剤パッケージ２は、分散剤、抗酸化剤および摩擦調整剤の組み合わせを含有していた。

実施例１〜６は非シリコーン消泡剤を含有していた。非シリコーン消泡剤は、サイテックから市販されているＰＣ１６４４およびＰＣ２５４４という商品名のポリアクリル酸アルキル消泡剤であった。

比較例２〜４は、シリコーン含有消泡剤（コグニス（Cognis）から市販されているシナティブ（Synative）ＡＣＡＭＨ−２）を含有していた。

全ての配合物において、従来の粘度調整剤濃縮物を使用して粘度を調整し、従来の流動点降下剤を使用して流動点を調整した。

「基油１」は、１００℃における動粘性率（ＡＳＴＭＤ４４５）がおよそ４ｃＳｔ（ｍｍ^２／秒）のフィッシャー−トロプシュ由来基油（「ＧＴＬ４」）であった。

「基油２」は、１００℃における動粘性率（ＡＳＴＭＤ４４５）がおよそ８ｃＳｔ（ｍｍ^２／秒）のフィッシャー−トロプシュ由来基油（「ＧＴＬ８」）であった。

これらのＧＴＬ４およびＧＴＬ８基油は、例えば、その教示が参照により本明細書に組み入れられるＷＯ−Ａ−０２／０７０６３１で説明されているプロセスによって都合よく製造できる。

従来の潤滑剤をブレンドする手法を使用して、基油を、添加剤パッケージおよび存在する場合は消泡剤と混合することによって、実施例１〜６および比較例１〜４の組成物を得た。

比較例１〜４および実施例１〜６の組成物は、ＳＡＥＪ３００によれば、ＯＷ−３０配合物の必要条件を満たしていた。

実施例および比較例の潤滑組成物を、それらのＮＯＡＣＫ揮発性、それらの−３５℃における動的粘度およびそれらの１００℃における動粘性率を決定するために、表２に示すような様々な試験方法で処理した。表２に結果を示す。

考察
表２からわかるように、非シリコーン消泡剤を３０ｐｐｍ、１００ｐｐｍおよび２００ｐｐｍで含有する実施例１〜６は、比較例１〜４（非シリコーン消泡剤をまったく含有しない）より有意に低いＮＯＡＣＫ揮発性値を有する。

本発明の重要な利点は、（比較的高価な）ポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）基油を使用する必要なく、厳格なＮＯＡＣＫ揮発性の必要条件（例えば１０ｗｔ．％未満かまたはそれに等しい）を満たすＯＷ−３０配合物を得ることができることである。

Claims

潤滑組成物であって：
（ｉ）基油；
（ｉｉ）非シリコーン消泡剤；および
（ｉｉｉ）１種またはそれより多くの性能添加剤
を含み、
１００℃で１６．３ｍｍ^２／秒またはそれ未満の動粘性率（ＡＳＴＭＤ４４５に従う）、−３０℃で最大６６００ｃＰの低温クランキング粘度（ＡＳＴＭＤ５２９３）、およびＣＥＣ−Ｌ−４０−９３に従って最大１１％のＮＯＡＣＫ揮発性を有する、前記潤滑組成物。
ＣＥＣ−Ｌ−４０−９３に従って、最大１０．５％のＮＯＡＣＫ揮発性を有する、請求項１に記載の潤滑組成物。
前記非シリコーン消泡剤が、アクリレート、ポリアクリレート、およびポリメタクリレート（ＰＭＡ）ポリマーから選択される、請求項１または２に記載の潤滑組成物。
前記非シリコーン消泡剤が、組成物の重量に基づき１０ｐｐｍ〜５００ｐｍのレベルで存在する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の潤滑組成物。
前記基油が、１種またはそれより多くのフィッシャー−トロプシュ由来基油を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の潤滑組成物。
前記基油が、基油の重量に基づき８０%またはそれより多くの１種またはそれより多くのフィッシャー−トロプシュ由来基油を含む、請求項５に記載の潤滑組成物。
ポリアルファオレフィン基油を本質的に含まない、請求項１〜６のいずれか一項に記載の潤滑組成物。
前記１種またはそれより多くの性能添加剤が、シリコーンベースの消泡剤を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の潤滑組成物。
潤滑組成物のＮＯＡＣＫ揮発性を低下させるための非シリコーン消泡剤の使用。
前記非シリコーン消泡剤が、ポリアクリル酸アルキル消泡剤である、請求項９に記載の使用。