JP2017115040A - 内燃機関用潤滑油組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ＤＬＣを搭載する内燃機関及び従来のＤＬＣを搭載しない内燃機関の両方において、低フリクションを実現可能な内燃機用潤滑油組成物の提供を目的とする。
【解決手段】 内燃機用潤滑油組成物であって、前記内燃機用潤滑油組成物は、ジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）とポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）とを基油に配合してなる組成物であり、前記ポリアルキレングリコールの重量平均分子量が、２７５０〜４５００であり、且つ、前記ポリアルキレングリコールの含有量が、前記組成物の全質量を基準として０．０５質量％以上１０質量％未満であることを特徴とする内燃機用潤滑油組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、所定の成分を含む内燃機関用潤滑油組成物に関する。
従来、多くの潤滑油組成物が提案されている。例えば、特許文献１には、潤滑油基油及び硫黄含有モリブデン錯体を含む潤滑油が提案されている。一方、非特許文献１には、ＭｏＤＴＣは水素含有ＤＬＣ膜（ａ−Ｃ：Ｈ）との組合せにおいて，膜の摩耗を促進する場合のあることが報告されている。
再表２００５／０１４７６３号公報
「Ｗｅａｒ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＤＬＣ Ｃｏａｔｉｎｇ ｉｎ Ｏｉｌ Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｍｏ−ＤＴＣ」 Ｔａｋａｔｏｓｈｉ Ｓｈｉｎｙｏｓｈｉ， Ｙｏｓｈｉｏ Ｆｕｗａ， Ｙｏｓｈｉｎｏｒｉ Ｏｚａｋｉ ＪＳＡＥ２００７７１０３ ＳＡＥ ２００７−０１−１９６９
しかしながら、特許文献１に係る潤滑油組成物等では、評価を実機のエンジンを用いて行っている。ＤＬＣ接触面だけでなく、通常のエンジンの鋼材を中心とする、ＤＬＣ膜を有さない非ＤＬＣ接触面を同時に潤滑するシステムの摩擦低減性能を評価するとしているが、鋼材の潤滑の効果がＤＬＣ接触の潤滑よりも大であれば、それでよくＤＬＣ膜に適しているかは明確でない。また非特許文献１にある問題の解決策は示されていない。
本発明は、このような状況に鑑みて成されたものであり、その目的は、ＤＬＣを搭載する内燃機関及び従来のＤＬＣを搭載しない内燃機関の両方において、低フリクションを実現可能な内燃機用潤滑油組成物を提供することである。
前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、内燃機関用潤滑油組成物において、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）と特定の有機モリブデンとを添加成分として配合し、更に、ＰＡＧを特定の分子量とし、且つ、ＰＡＧの配合量を特定量とすることにより、ＤＬＣの搭載有無に拘わらず、内燃機関の低フリクションを実現可能であることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、
内燃機用潤滑油組成物であって、
前記内燃機用潤滑油組成物は、ジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）とポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）とを基油に配合してなる組成物であり、
前記ポリアルキレングリコールの重量平均分子量が、２７５０〜４５００であり、且つ
前記ポリアルキレングリコールの含有量が、前記組成物の全質量を基準として０．０５質量％以上１０質量％未満である
ことを特徴とする内燃機関用潤滑油組成物である。
更に、本発明の内燃機関用潤滑油組成物は、ＤＬＣを搭載する内燃機関及びＤＬＣを搭載しない内燃機関（従来の内燃機関）の両方において使用可能な兼用の内燃機関用潤滑油組成物であってもよい。
本発明によれば、ＤＬＣを搭載する内燃機関及び従来のＤＬＣを搭載しない内燃機関の両方において、低フリクションを実現可能な内燃機用潤滑油組成物を提供することが可能となる。
以下、本形態に係る内燃機関用潤滑油組成物に関して、その構成、性質、用途に関して説明する。
≪構成≫
本形態に係る内燃機用潤滑油組成物は、基油中に、ジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）とポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）とを配合してなり、必要に応じて更にその他の添加剤を配合してもよい。以下、本形態に係る内燃機用潤滑油組成物の詳細を説明するが、本発明はこれらに何ら限定されない。
＜基油＞
本形態に用いられる基油としては、特に限定されず、例えば、通常の潤滑油およびグリース組成物に使用される鉱油、合成油、動植物油、これらの混合油を適宜使用することができる。具体例としては、ＡＰＩ（アメリカ石油協会、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）の基油カテゴリーでグループ１〜５のものを挙げることができる。ここで、ＡＰＩの基油カテゴリーとは、潤滑油基油の指針を作成するためにアメリカ石油協会によって定義された基油材料の広範な分類である。酸化安定性に優れることから、グループ３に属する基油が好ましい。
基油の動粘度は、特に制限されないが、摩耗防止と省燃費性能を考慮した実用性から、１００℃における動粘度が２〜３２ｍｍ２／ｓであることが好ましく、３〜８ｍｍ２／ｓであることがより好ましい。
基油の粘度指数は、特に制限されないが、摩耗防止と省燃費性能を考慮した実用性から、１０〜２００であることが好ましく、１００〜２００であることがより好ましい。
＜ジチオカルバミン酸モリブデン＞
本形態に用いられるジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）としては、例えば、下記式（１）で示されるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデンが挙げられる。
Figure 2017115040
 （式（１）において、Ｒ１〜Ｒ４はアルキル基を示し、Ｘ１〜Ｘ４は酸素原子もしくは硫黄原子を表す。）
前記式（１）で示されるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデンに含有されるアルキル基Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、炭素数２〜３０の親油基であって、これら４つの親油基のうち、少なくとも１つが第２級親油基であることが好ましい。
ここで、本形態に用いられるジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）としては、下記式（２）で示されるジチオカルバミン酸モリブデンであることが好ましい。
Figure 2017115040
 （式（２）において、Ｒ１〜Ｒ４はアルキル基を示す。）
本形態に用いられるジチオカルバミン酸モリブデンの含有量は、特に限定されないが、潤滑油組成物の全質量を基準としたモリブデン含有量として、５０〜１５００ｐｐｍ含有されることが好ましい。
＜ポリアルキレングリコール＞
ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）とはアルキレングリコールが複数重合した化合物であり、一般式ＨＯ−（ＣｎＨｍＯ）ｓ−Ｈ、あるいは、ＨＯ−（ＣｎＨｍＯ）ｓ−ＯＨで表されるが特に限定されない。油溶性が低い材料であることから、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールからなる群より選ばれた１種又は２種以上のものであることが好ましい。基油との相溶性の観点からポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールがより好ましい。
また、本形態に係るポリアルキレングリコールは、重量平均分子量が、２７５０〜４５００であり、３０００〜４０００であることが好ましい。ポリアルキレングリコールの重量平均分子量をこのような範囲とすることにより、基油との相溶性が良好となり、摩擦係数を低下することが可能となる。
更に、本形態に係るポリアルキレングリコールは、潤滑油組成物の全質量を基準として、０．０５以上１０質量％未満含有され、０．５〜８．０質量％含有されることが好ましく、１．０〜５．０質量％含有されることがより好ましい。ポリアルキレングリコールの含有量をこのような範囲とすることにより、基油との相溶性が良好となり、ポリアルキレングリコールの油性が発揮することが可能となる。
＜その他の添加剤＞
本形態に係る潤滑油組成物には、任意の成分として、無灰分散剤、摩耗防止剤、極圧剤、金属系清浄剤、酸化防止剤、粘度指数向上剤、摩擦調整剤、防錆剤、非イオン系界面活性剤、抗乳化剤、金属不活性化剤、及び消泡剤等の各種添加剤を単独で又は複数種を組合せて配合してもよい。
≪性質≫
＜高温高せん断粘度＞
本発明の潤滑油組成物の１５０℃、１０６ｓ−１におけるＨＴＨＳ粘度は、３．５ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、より好ましくは３．０ｍＰａ・ｓ以下であり、さらに好ましくは２．８ｍＰａ・ｓ以下であり、特に好ましくは２．７ｍＰａ・ｓ以下である。また、１．４ｍＰａ・ｓ以上であることが好ましく、好ましくは２．０ｍＰａ・ｓ以上、より好ましくは２．３ｍＰａ・ｓ以上、特に好ましくは２．５ｍＰａ・ｓ以上、最も好ましくは２．６ｍＰａ・ｓ以上である。なお、当該高温高せん断粘度は、ＡＳＴＭ Ｄ５４８１試験法により求めた数値である。
≪用途≫
本形態に係る潤滑油組成物は、内燃機関であれば特に限定されずに適用可能である。
特に、本形態に係る潤滑油組成物によれば、ジチオカルバミン酸モリブデンとポリアルキレングリコールとを基油に配合してなる組成物において、ポリアルキレングリコールの重量平均分子量 及びの含有量を特定の範囲とすることにより、ＤＬＣを搭載した表面で極めて低摩擦になると同時に、ＤＬＣを搭載しない表面上でも低摩擦とすることが可能となるため、ＤＬＣの搭載有無に拘わらず、低フリクションを実現することが可能となる。その結果、ＤＬＣを搭載する内燃機関及び従来のＤＬＣを搭載しない内燃機関の両方において兼用することが可能となる（ＤＬＣ搭載の内燃機関とＤＬＣ非搭載の内燃機関との兼用の潤滑油組成物としての使用が可能である）。
なお、ＤＬＣ搭載の内燃機関とは、摩擦面となる表面の少なくとも一部又は全部に、ＤＬＣがコーティング処理された内燃機関である。また、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）とは、一般に、炭素元素を主として構成された非晶質であり、炭素同士の結合形態がダイヤモンド構造（ＳＰ３結合）とグラファイト結合（ＳＰ２結合）の両方から成る。具体的には、炭素元素だけから成る（水素を含まない）ａ−Ｃ（アモルファスカーボン）、水素を含有するａ−Ｃ：Ｈ（水素アモルファスカーボン）、及びチタン（Ｔｉ）やモリブデン（Ｍｏ）等の金属元素を一部に含むＭｅＣが挙げられる。更に、ＤＬＣは、水素含有量が増加すると摩擦係数が増す傾向にあるが、水素含有量を１０原子％以下、５原子％以下、０．５原子％以下等、水素含有量を任意のものとすることも可能である。
次に、本発明を実施例及び比較例により、更に詳細に説明するが、本発明は、これらの例によって何ら限定されるものではない。
≪潤滑油組成物の調製≫
本実施例で用いた原料は以下である。
＜基油＞
フィッシャートロプッシュ法により合成されたＧＴＬ（ガストゥリキッド）で、グループ３に属するものであり、１００℃動粘度が７．５８ｍｍ２／ｓ、粘度指数が１４１のものである。
＜添加剤＞
（ＰＡＧ）
ＰＥＧ＃４００（日油社製、ＰＥＧ、重量平均分子量１００）
Ｄ−２５０（日油社製、ＰＰＧ、両端ＯＨ、重量平均分子量２５０）
Ｄ−１０００（日油社製、ＰＰＧ、両端ＯＨ、重量平均分子量１０００）
Ｄ−２０００（日油社製、ＰＰＧ、両端ＯＨ、重量平均分子量２０００）
Ｄ−４０００（日油社製、ＰＰＧ、両端ＯＨ、重量平均分子量４０００）
ＭＢ７（日油社製、ＰＰＧ、片端ＯＨ、重量平均分子量７００）
ＭＢ７００（日油社製、ＰＰＧ、片端ＯＨ、重量平均分子量３０００）
５０ＭＢ−２（日油社製、ＰＰＧ・ＰＥＧ 重量平均分子量２００）
（ＭｏＤＴＣ）
Ｓａｋｕｒａｌｕｂｅ−１６５（ＡＤＥＫＡ社製、モリブデン４．５質量％、硫黄５．０質量％）
（粘度指数向上剤）
ポリメタクリレート系粘度指数向上剤
（パッケージ添加剤）
ＧＦ−５ＤＩ剤 （組成内容：金属清浄剤、無灰分散剤、ジチオリン酸亜鉛、防錆剤、腐食防止剤、酸化防止剤、無灰摩擦調整剤等）
上述の原料を、表記載の割合（質量％）にて配合及び調製し、潤滑油組成物を得た。
≪試験≫
＜摩擦試験＞
水素含有量が０．５原子％以下のダイヤモンドライクカーボンが被覆された、ＤＬＣコーティング摺動部材と、ＳＵＪ２材料から成る摺動部材とがなす摺動面に、各実施例及び比較例の各潤滑油組成物を適用し、摩擦試験を行った。Ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｏｎ ｄｉｓｋのＳＲＶ摩擦試験機（ＡＳＴＭ Ｄ６４２５）を用い、摩擦係数を測定した。条件は、温度：８０℃、周波数：５０Ｈｚ、荷重：１００Ｎである。また、同様に、ＤＬＣを被覆しないＳＵＪ２の摺動部材と、ＳＵＪ２材料から成る摺動部材とがなす摺動面に、各実施例及び比較例の各潤滑油組成物を適用し、同様の摩擦試験を行った。結果を表に示す。
Figure 2017115040
≪考察≫
以上のように、本発明はＤＬＣ膜存在下においても金属接触両方で摩擦低減効果が得られる。低い摩擦係数は摩擦発熱を減少させることから、ＤＬＣ表面の場合では摩擦による炭化（ｓｐ２増加）にともなう表面の軟質化が抑制され、ＤＬＣの耐摩耗性が向上する、また、摩擦抵抗の低減は、ＤＬＣ内部あるいはＤＬＣ部とその下部の部材間の応力が低減することにもなり、ＤＬＣ被膜が剥離するという問題も低減する。
このようにＤＬＣの潤滑システムの省燃費性および良好な状態の維持に寄与する。
金属表面の場合にも本発明では有機モリブデンが機能を発揮し、摩擦低減があり非ＤＬＣの潤滑システムでも省燃費性が実現する。

Claims (3)

  1. 内燃機用潤滑油組成物であって、
    前記内燃機用潤滑油組成物は、ジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）とポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）とを基油に配合してなる組成物であり、
    前記ポリアルキレングリコールの重量平均分子量が、２７５０〜４５００であり、且つ
    前記ポリアルキレングリコールの含有量が、前記組成物の全質量を基準として０．０５質量％以上１０質量％未満である
    ことを特徴とする内燃機関用潤滑油組成物。
  2. ＤＬＣを搭載する内燃機関及びＤＬＣを搭載しない内燃機関の両方において使用可能な兼用である、請求項１記載の内燃機関用潤滑油組成物。
  3. 前記ポリアルキレングリコールがポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）である、請求項１又は２記載の内燃機関用潤滑油組成物。
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