JP2018520240A - カルシウム含有清浄剤を含む潤滑剤及び低速プレイグニッションを改善するためのそれらの使用 - Google Patents
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- C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
- C10N2040/25—Internal-combustion engines
- C10N2040/255—Gasoline engines
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Abstract
Description
(a)炭化水素置換基、すなわち、脂肪族(例えば、アルキルまたはアルケニル)、脂環式(例えば、シクロアルキル、シクロアルケニル)置換基、ならびに芳香族、脂肪族、及び脂環で置換された芳香族置換基、ならびに、環が分子の別の部分によって完結されている環式置換基(例えば、2つの置換基が脂環式部分を一緒に形成する);
(b)置換炭化水素置換基、すなわち、本開示との関連では、主として炭化水素である置換基を変化させない非炭化水素基(例えば、ハロ(特にクロロ及びフルオロ)、ヒドロキシ、アルコキシ、メルカプト、アルキルメルカプト、ニトロ、ニトロソ、アミノ、アルキルアミノ、及びスルホキシ)を含む置換基;ならびに
(c)ヘテロ置換基、すなわち、本開示との関連では、主として炭化水素である性質を有しながら炭素以外のものを環または鎖に含み、それ以外は炭素原子で構成されている置換基
が挙げられる。ヘテロ原子としては、硫黄、酸素、及び窒素を挙げることができ、ピリジル、フリル、チエニル、及びイミダゾリルなどの置換基を包含する。概して、ヒドロカルビル基において、炭素原子10個に対し2個以下、例えば1個以下の非炭化水素置換基が存在することになり、典型的には、ヒドロカルビル基において非炭化水素置換基は存在しないことになる。
潤滑油組成物は、1種または複数の過塩基性清浄剤と、1種または複数の低塩基性/中性清浄剤と、を含む。好適な清浄剤基材としては、フェネート、硫黄含有フェネート、スルホネート、カリキサレート(calixarate)、サリキサレート(salixarate)、サリチレート、カルボン酸、リン含有酸、モノ及び/もしくはジチオリン酸、アルキルフェノール、硫黄結合アルキルフェノール化合物、またはメチレン架橋フェノールが挙げられる。好適な清浄剤及びそれらの調製方法は、US7,732,390及びそこで引用されている参考文献を含めた多数の特許公報においてより詳細に記載されている。清浄剤基材は、アルカリまたはアルカリ土類金属、例えば、これらに限定するものでないが、カルシウム、マグネシウム、カリウム、ナトリウム、リチウム、バリウム、またはそれらの混合物との塩にしてもよい。一部の実施形態においては、清浄剤はバリウムを含まない。好適な清浄剤には、石油スルホン酸、ならびにアリール基がベンジル、トリル及びキシリルである長鎖モノまたはジアルキルアリールスルホン酸のアルカリまたはアルカリ土類金属塩が含まれ得る。好適なさらなる清浄剤の例としては、カルシウムフェネート、カルシウム硫黄含有フェネート、カルシウムスルホネート、カルシウムカリキサレート、カルシウムサリキサレート、カルシウムサリチレート、カルシウムカルボン酸、カルシウムリン含有酸、カルシウムモノ及び/もしくはジチオリン酸、カルシウムアルキルフェノール、カルシウム硫黄結合アルキルフェノール化合物、カルシウムメチレン架橋フェノール、マグネシウムフェネート、マグネシウム硫黄含有フェネート、マグネシウムスルホネート、マグネシウムカリキサレート、マグネシウムサリキサレート、マグネシウムサリチレート、マグネシウムカルボン酸、マグネシウムリン含有酸、マグネシウムモノ及び/もしくはジチオリン酸、マグネシウムアルキルフェノール、マグネシウム硫黄結合アルキルフェノール化合物、マグネシウムメチレン架橋フェノール、ナトリウムフェネート、ナトリウム硫黄含有フェネート、ナトリウムスルホネート、ナトリウムカリキサレート、ナトリウムサリキサレート、ナトリウムサリチレート、ナトリウムカルボン酸、ナトリウムリン含有酸、ナトリウムモノ及び/もしくはジチオリン酸、ナトリウムアルキルフェノール、ナトリウム硫黄結合アルキルフェノール化合物、またはナトリウムメチレン架橋フェノールが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書の潤滑油組成物で使用する基油は、米国石油協会(API)のBase Oil Interchangeability Guidelinesに明記されているグループI〜Vの基油のいずれかから選択してもよい。5つの基油のグループは以下のとおりである。
本明細書の潤滑油組成物は、1種または複数の酸化防止剤も任意選択により含有してもよい。酸化防止剤化合物は公知であり、酸化防止剤化合物としては、例えばフェネート、フェネートスルフィド、硫化オレフィン、ホスホ硫化テルペン、硫化エステル、芳香族アミン、アルキル化ジフェニルアミン(例えば、ノニルジフェニルアミン、ジノニルジフェニルアミン、オクチルジフェニルアミン、ジオクチルジフェニルアミン)、フェニル−アルファ−ナフチルアミン、アルキル化フェニル−アルファ−ナフチルアミン、ヒンダード非芳香族アミン、フェノール、ヒンダードフェノール、油溶性モリブデン化合物、高分子酸化防止剤、またはこれらの混合物が挙げられる。酸化防止剤化合物は、単独または組合せで使用してもよい。
本明細書の潤滑油組成物は、1種または複数の摩耗防止剤も任意選択により含有してもよい。好適な摩耗防止剤の例としては、金属チオホスフェート;金属ジアルキルジチオホスフェート;リン酸エステルまたはその塩;ホスフェートエステル(類);ホスファイト;リン含有カルボン酸エステル、エーテル、またはアミド;硫化オレフィン;チオカルバメートエステル、アルキレン結合チオカルバメート、及びビス(S−アルキルジチオカルバミル)ジスルフィドを含めたチオカルバメート含有化合物;ならびにこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。好適な摩耗防止剤は、モリブデンジチオカルバメートとしてもよい。リン含有摩耗防止剤は、欧州特許第612,839号においてより完全に記載されている。ジアルキルジチオホスフェート塩中の金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、鉛、スズ、モリブデン、マンガン、ニッケル、銅、チタン、または亜鉛としてもよい。有用な摩耗防止剤は、亜鉛ジアルキルチオホスフェートとしてもよい。
本明細書の潤滑油組成物は、1種または複数のホウ素含有化合物を任意選択により含有してもよい。
潤滑油組成物は、1種または複数の分散剤またはそれらの混合物を任意選択によりさらに含んでもよい。分散剤は多くの場合、無灰型分散剤として知られるが、これは、潤滑油組成物への混合前にそれらが灰形成金属を含有せず、潤滑剤に添加された際に、通常、いかなる灰分にも寄与しないためである。無灰型分散剤は、比較的高分子量の炭化水素鎖に結合した極性基を特徴とする。典型的な無灰分散剤としては、N−置換長鎖アルケニルスクシンイミドが挙げられる。N−置換長鎖アルケニルスクシンイミドの例としては、ポリイソブチレン置換基の数平均分子量が約350から約50,000まで、または約5,000まで、または約3,000までの範囲であるポリイソブチレンスクシンイミドが挙げられる。スクシンイミド分散剤及びそれらの調製は、例えば、米国特許第7,897,696号または米国特許第4,234,435号において開示されている。ポリオレフィンは、約2〜約16個、または約2〜約8個、または約2〜約6個の炭素原子を含む重合性モノマーから調製してもよい。スクシンイミド分散剤は、典型的には、ポリアミン、典型的にはポリ(エチレンアミン)から形成されるイミドである。
無機亜リン酸または無水亜リン酸(例えば、米国特許第3,403,102号及び同第4,648,980号);
有機リン化合物(例えば、米国特許第3,502,677号);
五硫化リン;
既に上述したホウ素化合物(例えば、米国特許第3,718,663号及び同第4,652,387号);
カルボン酸、ポリカルボン酸、無水物及び/または酸ハロゲン化物(例えば、米国特許第3,708,522号及び同第4,948,386号);
エポキシド、ポリエポキシド、またはチオエポキシド(例えば、米国特許第3,859,318号及び同第5,026,495号);
アルデヒドまたはケトン(例えば、米国特許第3,458,530号);
二硫化炭素(例えば、米国特許第3,256,185号);
グリシドール(例えば、米国特許第4,617,137号);
尿素、チオ尿素、またはグアニジンでの処理(例えば、米国特許第3,312,619号、同第3,865,813号、及び英国特許第GB1,065,595号);
有機スルホン酸(例えば、米国特許第3,189,544号及び英国特許第GB2,140,811号);
シアン化アルケニル(例えば、米国特許第3,278,550号及び同第3,366,569号);
ジケテン(例えば、米国特許第3,546,243号);
ジイソシアネート(例えば、米国特許第3,573,205号);
アルカンスルトン(例えば、米国特許第3,749,695号);
1,3−ジカルボニル化合物(例えば、米国特許第4,579,675号);
アルコキシル化アルコールまたは硫酸エステル(例えば、米国特許第3,954,639号);
環状ラクトン(例えば、米国特許第4,617,138号、同第4,645,515号、同第4,668,246号、同第4,963,275号、及び同第4,971,711号);
環状カーボネートもしくはチオカーボネート、直鎖状モノカーボネートもしくはポリカーボネート、またはクロロホルメート(例えば、米国特許第4,612,132号、同第4,647,390号、同第4,648,886号、同第4,670,170号);
窒素含有カルボン酸(例えば、米国特許第4,971,598号及び英国特許第GB2,140,811号);
ヒドロキシ保護クロロジカルボニルオキシ化合物(例えば、米国特許第4,614,522号);
ラクタム、チオラクタム、チオラクトン、またはジチオラクトン(例えば、米国特許第4,614,603号及び同第4,666,460号);
環状カーボネートもしくはチオカーボネート、直鎖状モノカーボネートもしくはポリカーボネート、またはクロロホルメート(例えば、米国特許第4,612,132号、同第4,647,390号、同第4,646,886号、及び同第4,670,170号);
窒素含有カルボン酸(例えば、米国特許第4,971,598号及び英国特許第GB2,440,811号);
ヒドロキシ保護クロロジカルボニルオキシ化合物(例えば、米国特許第4,614,522号);
ラクタム、チオラクタム、チオラクトン、またはジチオラクトン(例えば、米国特許第4,614,603号及び同第4,666,460号);
環状カルバメート、環状チオカルバメート、または環状ジチオカルバメート(例えば、米国特許第4,663,062号及び同第4,666,459号);
ヒドロキシ脂肪族カルボン酸(例えば、米国特許第4,482,464号、同第4,521,318号、同第4,713,189号);
酸化剤(例えば、米国特許第4,379,064号);
五硫化リンとポリアルキレンポリアミンの組合せ(例えば、米国特許第3,185,647号);
カルボン酸またはアルデヒドまたはケトンと、硫黄または塩化硫黄との組合せ(例えば、米国特許第3,390,086号、同第3,470,098号);
ヒドラジンと二硫化炭素の組合せ(例えば、米国特許第3,519,564号);
アルデヒドとフェノールの組合せ(例えば、米国特許第3,649,229号、同第5,030,249号、同第5,039,307号);
アルデヒドと、ジチオリン酸のO−ジエステルとの組合せ(例えば、米国特許第3,865,740号);
ヒドロキシ脂肪族カルボン酸とホウ酸の組合せ(例えば、米国特許第4,554,086号);
ヒドロキシ脂肪族カルボン酸と、その後のホルムアルデヒド及びフェノールとの組合せ(例えば、米国特許第4,636,322号);
ヒドロキシ脂肪族カルボン酸と、その後の脂肪族ジカルボン酸の組合せ(例えば、米国特許第4,663,064号);
ホルムアルデヒド及びフェノールと、その後のグリコール酸との組合せ(例えば、米国特許第4,699,724号);
ヒドロキシ脂肪族カルボン酸またはシュウ酸と、その後のジイソシアネートとの組合せ(例えば、米国特許第4,713,191号);
リンの無機酸もしくは無水物、またはこれらの部分もしくは完全硫黄類似体と、ホウ素化合物の組合せ(例えば、米国特許第4,857,214号);
有機二塩基酸と、その後の不飽和脂肪酸と、その後のニトロソ芳香族アミンと、任意によりその後のホウ素化合物と、その後グリコール化剤との組合せ(例えば、米国特許第4,973,412号);
アルデヒドとトリアゾールの組合せ(例えば、米国特許第4,963,278号);
アルデヒド及びトリアゾールと、その後のホウ素化合物との組合せ(例えば、米国特許第4,981,492号);
環状ラクトンとホウ素化合物の組合せ(例えば、米国特許第4,963,275号及び同第4,971,711号)
での処理が挙げられる。上述の特許は、その全体が本明細書に組み込まれる。
本明細書の潤滑油組成物は、1種または複数の摩擦調整剤も任意選択により含有してもよい。好適な摩擦調整剤は、金属含有摩擦調整剤及び金属を含まない摩擦調整剤を含んでもよく、好適な摩擦調整剤としては、イミダゾリン、アミド、アミン、スクシンイミド、アルコキシル化アミン、アルコキシル化エーテルアミン、酸化アミン、アミドアミン、ニトリル、ベタイン、第四級アミン、イミン、アミン塩、アミノグアナジン、アルカノールアミド、ホスホネート、金属含有化合物、グリセロールエステル、硫化脂肪化合物及びオレフィン、ヒマワリ油、他の天然の植物油または動物油、ジカルボン酸エステル、ポリオールと1種または複数の脂肪族または芳香族カルボン酸とのエステルまたは部分エステルなどを挙げることができるが、これらに限定されない。
本明細書の潤滑油組成物は、1種または複数のモリブデン含有化合物も任意選択により含有してもよい。油溶性モリブデン化合物は、摩耗防止剤、酸化防止剤、摩擦調整剤、またはこれらの混合物の機能性能を有してもよい。油溶性モリブデン化合物としては、モリブデンジチオカルバメート、モリブデンジアルキルジチオホスフェート、モリブデンジチオホスフィネート、モリブデン化合物のアミン塩、モリブデンキサンテート、モリブデンチオキサンテート、硫化モリブデン、モリブデンカルボキシレート、モリブデンアルコキシド、三核有機モリブデン化合物、及び/またはこれらの混合物を挙げることができる。硫化モリブデンには、二硫化モリブデンが含まれる。二硫化モリブデンは、安定分散体の形態としてもよい。一実施形態においては、油溶性モリブデン化合物は、モリブデンジチオカルバメート、モリブデンジアルキルジチオホスフェート、モリブデン化合物のアミン塩、及びこれらの混合物からなる群から選択してもよい。一実施形態においては、油溶性モリブデン化合物は、モリブデンジチオカルバメートとしてもよい。
別のクラスの添加剤としては、油溶性チタン化合物が挙げられる。油溶性チタン化合物は、摩耗防止剤、摩擦調整剤、酸化防止剤、堆積制御添加剤、またはこれらの機能のうちの2つ以上として機能してもよい。一実施形態においては、油溶性チタン化合物は、チタン(IV)アルコキシドとしてもよい。チタンアルコキシドは、一価アルコール、ポリオール、またはこれらの混合物から形成してもよい。一価アルコキシドは、2〜16個、または3〜10個の炭素原子を有していてもよい。一実施形態においては、チタンアルコキシドは、チタン(IV)イソプロポキシドとしてもよい。一実施形態においては、チタンアルコキシドは、チタン(IV)2−エチルヘキソキシドとしてもよい。一実施形態においては、チタン化合物は、1,2−ジオールまたはポリオールのアルコキシドとしてもよい。一実施形態においては、1,2−ジオールは、オレイン酸などの、グリセロールの脂肪酸モノエステルを含む。一実施形態においては、油溶性チタン化合物は、チタンカルボキシレートとしてもよい。一実施形態においては、チタン(IV)カルボキシレートは、チタンネオデカノエートとしてもよい。
別の実施形態においては、油溶性化合物は、遷移金属含有化合物または半金属としてもよい。遷移金属としては、チタン、バナジウム、銅、亜鉛、ジルコニウム、モリブデン、タンタル、タングステンなどを挙げることができるが、これらに限定されない。好適な半金属としては、ホウ素、ケイ素、アンチモン、テルルなどが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書の潤滑油組成物は、1種または複数の粘度指数向上剤も任意選択により含有してもよい。好適な粘度指数向上剤としては、ポリオレフィン、オレフィンコポリマー、エチレン/プロピレンコポリマー、ポリイソブテン、水素化スチレン−イソプレンポリマー、スチレン/マレイン酸エステルコポリマー、水素化スチレン/ブタジエンコポリマー、水素化イソプレンポリマー、アルファ−オレフィン無水マレイン酸コポリマー、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリアルキルスチレン、水素化アルケニルアリール共役ジエンコポリマー、またはそれらの混合物を挙げることができる。粘度指数向上剤には星形ポリマーが含まれてもよく、好適な例は、米国特許第8,999,905号B2に記載されている。
他の添加剤は、潤滑液に要求される1つまたは複数の機能を果たすよう選択してもよい。さらには、上述の添加剤の1種または複数が多機能性であり、本明細書において規定した機能に加えて、またはその機能とは別の機能を付与してもよい。
Claims (22)
- 50重量%超の潤滑粘性基油;
ASTM D−2896の方法によって測定される全塩基価が225mg KOH/g超である、少なくとも0.3重量%の過塩基性清浄剤、及び
ASTM D−2896の方法によって測定される全塩基価が175mg KOH/g以下である、少なくとも0.2重量%の低塩基性/中性清浄剤
を含む潤滑油組成物であって、
前記過塩基性清浄剤及び前記低塩基性/中性清浄剤からのカルシウムの総量が、前記潤滑油組成物の総重量に基づき1100重量ppm超〜2400重量ppm未満の範囲である、潤滑油組成物。 - 前記過塩基性清浄剤が過塩基性カルシウム含有清浄剤を含む、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 前記過塩基性カルシウム含有清浄剤が、過塩基性カルシウムスルホネート清浄剤及び過塩基性カルシウムフェネート清浄剤から選択される化合物を含む、請求項2に記載の潤滑油組成物。
- LSPI事象の減少が75%以上の減少であり、前記LSPI事象は25,000エンジンサイクル中のLSPIの計数であり、前記エンジンは、毎分2000回転で18,000kPaの正味平均有効圧で作動する、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 前記低塩基性/中性清浄剤が、低塩基性/中性カルシウム含有清浄剤を含む、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 前記低塩基性/中性清浄剤が、カルシウムスルホネート清浄剤及びカルシウムフェネート清浄剤からなる群から選択される清浄剤を含む、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 1種または複数の前記過塩基性カルシウム含有清浄剤が、前記潤滑油組成物の総重量に基づき約900重量ppm〜約2000重量ppm未満のカルシウムを前記潤滑油組成物にもたらす、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 前記潤滑油組成物において、前記潤滑油組成物の全塩基価に対する前記潤滑油組成物中の全ての金属のmmolの比が、4.5超〜約10.0の範囲である、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- TEOST33ベンチ酸化試験に合格することに対して有効である、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 摩擦調整剤、摩耗防止剤、分散剤、酸化防止剤、及び粘度指数向上剤からなる群から選択される1つまたは複数のコンポーネントをさらに含む、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 前記50%超の基油が、グループII、グループIII、グループIV、グルーブVの基油、及び前記基油のうちの2つ以上の組合せからなる群から選択され、前記50重量%超の基油が、添加剤コンポーネントまたは粘度指数向上剤の付与から生じる前記組成物中の希釈油以外のものである、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 潤滑剤のTBNに対する前記潤滑油組成物中の全ての金属のmmolの比が、8超〜10未満であり、前記潤滑油組成物が少なくとも0.25重量%の低塩基性/中性清浄剤を含む、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 前記低塩基性/中性清浄剤が、低塩基性/中性カルシウム含有清浄剤を含み、前記過塩基性カルシウム含有清浄剤によって前記潤滑油組成物にもたらされるカルシウムの重量ppmに対する、前記低塩基性/中性カルシウム含有清浄剤によって前記潤滑油組成物にもたらされるカルシウムの重量ppmの比が0.05〜1.0である、請求項2に記載の潤滑油組成物。
- 1種または複数の前記過塩基性清浄剤によって前記潤滑油組成物にもたらされるカルシウムの合計が、前記潤滑油組成物の総重量に基づき1100重量ppm〜1800重量ppmである、請求項2に記載の潤滑油組成物。
- 1種または複数の前記低塩基性/中性カルシウム含有清浄剤によって前記潤滑油組成物にもたらされるカルシウムの合計が、前記潤滑油組成物の総重量に基づき50重量ppm〜1000重量ppmである、請求項6に記載の潤滑油組成物。
- 前記潤滑油組成物が、前記潤滑油組成物で潤滑されている過給内燃エンジンにおける低速プレイグニッション事象を、参照潤滑油R−1で潤滑されている同じエンジンにおける低速プレイグニッション事象の数と比べて低減させるのに有効である、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 過給内燃エンジンにおける低速プレイグニッション事象を低減させる方法であって、
50重量%超の潤滑粘性基油;
ASTM D−2896の方法によって測定される全塩基価が225mg KOH/g超である、少なくとも0.3重量%の過塩基性清浄剤;及び
ASTM D−2896の方法によって測定される全塩基価が175mg KOH/g以下である、少なくとも0.2重量%の低塩基性/中性清浄剤
を含む潤滑油組成物であって、前記過塩基性清浄剤及び前記低塩基性/中性清浄剤からのカルシウムの総量が、前記潤滑油組成物の総重量に基づき1100重量ppm超〜2400重量ppm未満の範囲である、潤滑油組成物で、過給内燃エンジンを潤滑すること、ならびに
前記潤滑油組成物で潤滑されている前記エンジンを作動させること
を含む、方法。 - 前記潤滑剤組成物がTEOST33ベンチ酸化試験に合格するものである、請求項17に記載の方法。
- LSPI事象が25,000エンジンサイクル中のLSPIの計数に基づくものであり、前記エンジンは、毎分2000回転(RPM)で18,000kPaの正味平均有効圧(BMEP)で作動し、前記潤滑油組成物で潤滑されている前記過給内燃エンジンにおける前記低速プレイグニッション事象は、参照潤滑油R−1で潤滑されている同じエンジンにおける低速プレイグニッション事象の数と比べて低減されている、請求項18に記載の方法。
- 前記低塩基性中性清浄剤がカルシウム含有清浄剤を含み、前記過塩基性清浄剤がカルシウム含有清浄剤を含み、前記過塩基性清浄剤が、前記潤滑油組成物の総重量に基づき約900重量ppm〜約2000重量ppm未満のカルシウムを前記潤滑油組成物にもたらす、請求項19に記載の方法。
- 潤滑するステップが、ターボチャージャーまたはスーパーチャージャーを備える火花点火直接噴射エンジンまたはポート燃料噴射内燃エンジンの燃料室またはシリンダー壁を潤滑する、請求項19に記載の方法。
- 前記潤滑油で潤滑されている前記内燃エンジンの低速プレイグニッション事象を測定するステップをさらに含む、請求項19に記載の方法。
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