JP2019073703A - Lubrication of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の潤滑に関するものである。 The present invention relates to the lubrication of internal combustion engines.
EP-A-2 682 451 (「451」)は、未反応のアルキルフェノール出発物質由来のオキシアルキル化フェノール系官能基を持つ、過塩基化され硫化されたカルシウムフェネート洗浄剤添加物およびこれを含有する潤滑組成物(MDCL'sを含む)を記載している。アブストラクトおよび段落[0046]を参照のこと。これらは、ある範囲の内燃機関(火花点火式または圧縮点火式)、例えば自動車エンジンおよび船舶用エンジン用であるものと述べられている。後者は、2-ストローク船舶用ディーゼルエンジンおよび船舶用トランクピストンエンジンを含む。しかし、摩耗防止特性を持つ添加物については何ら述べられておらず、実際に「451」は、異なる添加剤により与えられる摩耗防止機能性に言及している。段落[0045]を参照のこと。 EP-A-2 682 451 ("451") contains an overbased sulfurized calcium phenate detergent additive having an oxyalkylated phenolic functional group derived from unreacted alkylphenol starting material and Lubricating compositions (including MDCL's) are described. See abstract and paragraph [0046]. These are stated to be for a range of internal combustion engines (spark-ignition or compression-ignition), for example automotive and marine engines. The latter include two-stroke marine diesel engines and marine trunk piston engines. However, nothing is said about additives having antiwear properties, in fact "451" refers to the antiwear functionality provided by different additives. See paragraph [0045].
今や、オキシアルキル化され硫化されたアルキルフェノール洗浄剤によって例証される添加物の、内燃機関の潤滑油における使用が、有益な磨耗防止特性をもたらすことが見出されている。
従って、本発明は、その一局面において、内燃機関の潤滑油における、例えば船舶用ディーゼルの2-ストローククロスヘッドエンジンに係るエンジンシリンダーを潤滑処理する際の、該潤滑油の磨耗性能の制御および/またはその改善をもたらすための、オキシアルキル化され、硫化されたアルキルフェノール洗浄剤添加物の使用を提供するものである。
第二の局面において、本発明は、内燃機関を運転する方法を提供するものであり、該方法は、該機関の運転中に、内燃機関用潤滑油を該機関に供給する工程を含み、該潤滑油はオキシアルキル化され、硫化されたアルキルフェノール洗浄剤添加物を含み、そこで該洗浄剤添加物は、該機関の磨耗性能の制御および/またはその改善をもたらす。
It has now been found that the use of additives exemplified by oxyalkylated and sulfurized alkylphenol detergents in internal combustion engine lubricating oils provides beneficial anti-wear properties.
Therefore, in one aspect of the present invention, the control of the wear performance of the lubricating oil of an internal combustion engine, for example, when lubricating an engine cylinder of a two-stroke crosshead engine for marine diesel, and / or Or provide the use of oxyalkylated, sulfurized alkylphenol detergent additives to provide the improvement.
In a second aspect, the present invention provides a method of operating an internal combustion engine, the method comprising the steps of: supplying lubricating oil for an internal combustion engine to the engine during operation of the engine. The lubricating oil comprises oxyalkylated and sulfurized alkylphenol detergent additives, wherein the detergent additives provide control and / or improvement of the wear performance of the engine.
本明細書において、以下の用語および表現は、もし使用される場合には、以下に帰せられる意味を持つ:
「有効成分(active ingredients)」または「(a.i.)」は、希釈剤または溶媒ではない添加剤物質を言う。
「含む(comprising)」またはあらゆるその同語源の用語は、述べられた特徴、段階、または整数または成分の存在を特定するが、1種以上のその他の特徴、段階、整数、成分またはこれらの集団の存在または付加を妨げるものではなく;表現「からなる(consists of)」または「から本質的になる(consists essentially of)」またはその同語源の表現は、「含む(comprises)」またはその同語源の用語の範囲内に含めることができ、そこにおいて「から本質的になる」とは、物質が適用される上記組成物の特性に著しい影響を及ぼさない、該物質を含めることを可能とする。
「ヒドロカルビル(hydrocarbyl)」とは、ある分子の残部に直接結合した1個の炭素原子および専ら炭化水素の特性を持つ、置換基または基(例えば、アルキル基)を意味する。ヘテロ原子が存在していてもよいが、これらの原子が、該基の本質的にヒドロカルビル的特性を変更しないことを条件とする。
「大量(major amount)」とは、ある組成物の内の40または50質量%以上、好ましくは60質量%以上、より一層好ましくは70質量%以上を意味する。
「少量(minor amount)」とは、ある組成物の内の50質量%未満、好ましくは40質量%未満、より一層好ましくは30質量%未満を意味する。
As used herein, the following terms and expressions, when used, have the meanings ascribed to them:
"Active ingredients" or "(ai)" refers to additive substances that are not diluents or solvents.
The term "comprising" or any of its synonyms specifies the stated feature, step or integer or the presence of a component, but one or more other features, steps, integers, components or groups of these The expression "consists of" or "consists essentially of" or its homonymous source means "comprises" or its homonym; The term "consisting essentially of", which can be included within the scope of the term, makes it possible to include the substance, which does not significantly affect the properties of the composition to which the substance is applied.
"Hydrocarbyl" means a substituent or group (e.g., an alkyl group) with the characteristic of one carbon atom and exclusively hydrocarbon directly attached to the remainder of the molecule. Heteroatoms may be present, provided that these atoms do not alter the essentially hydrocarbyl character of the group.
By "major amount" is meant at least 40 or 50% by weight, preferably at least 60% by weight, even more preferably at least 70% by weight of the composition.
By "minor amount" is meant less than 50% by weight, preferably less than 40% by weight, and even more preferably less than 30% by weight of a composition.
「TBN」は、ASTM D2896によって測定されるような、全塩基価を意味する。
「オキシアルキル化(oxyalkylation)」またはあらゆるその同語源の用語は、一般式:-(R’O)n-を持つオキシアルキル基を、求核性化合物に付加することを意味する。
「アルキレンカーボネート(alkylene carbonate)」は、以下の一般的な構造を持つ化合物を意味する:
The term "oxyalkylation" or any of its homologous sources means adding an oxyalkyl group having the general formula-(R'O) n- to a nucleophilic compound.
"Alkylene carbonate" means a compound having the following general structure:
ここにおいて、R1、R2、R3およびR4は、独立に水素またはヒドロカルビル基である。
更に、本明細書において、もし使用される場合には、
「カルシウム含有率」は、ASTM 4951に従って測定される如きものであり;
「リン含有率」は、ASTM D5185によって測定されるようなものであり;
「硫酸灰分含有率」は、ASTM D874によって測定される如きものであり;
「硫黄含有率」は、ASTM D2622によって測定される如きものであり;
「KV100」は、ASTM D445によって測定されるような100℃における動粘度を意味する。
同様に、必須の並びに最適のおよび慣習的な、使用される様々な成分が、配合、保存または使用条件下で反応する可能性があり、および本発明が、同様に任意のこのような反応の結果として得ることのできるまたは得られる生成物をも提供するものであることが理解されるであろう。
更に、ここにおいて記載された量、範囲および比の任意の上限および下限が、独立に組合せ得るものであることも理解される。
Here, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are independently hydrogen or a hydrocarbyl group.
Furthermore, if used herein,
"Calcium content" is as measured according to ASTM 4951;
"Phosphorus content" is as measured by ASTM D5185;
"Sulfated ash content" is as measured by ASTM D874;
"Sulfur content" is as measured by ASTM D2622;
“KV100” means kinematic viscosity at 100 ° C. as measured by ASTM D445.
Similarly, the various components used, essential and optimal and customary may react under the conditions of formulation, storage or use, and the invention likewise applies to any such reaction. It will be understood that it also provides the product that can or can be obtained as a result.
Furthermore, it is also understood that any upper and lower limits of the amounts, ranges and ratios described herein may be independently combined.
今から、本発明の上記特徴を、以下においてより詳細に論じよう。
潤滑粘度を持つオイル
本発明の潤滑油組成物は、大量の潤滑粘度を持つオイルを含む。このような潤滑油は、その粘度において、軽質留分鉱油乃至重質潤滑油の範囲に及ぶものであり得る。一般に、該オイルの粘度は、100℃にて測定されたものとして、2〜40mm2/sec、例えば3〜15mm2/secという範囲にあり、また80〜100、例えば90〜95という粘度指数を持つ。該潤滑油は、大量の、上で定義した如き組成物を含むことができる。
天然オイルは、動物および植物油(例えば、ヒマシ油およびラード油)、液状石油系油分およびパラフィン型、ナフテン型および混合パラフィン-ナフテン型の水素化精製され、溶媒-処理され、または酸-処理された鉱油を含む。石炭またはシェール由来の潤滑粘度を持つオイルも、有用なベースオイルとして役立つ。
合成潤滑油は炭化水素オイルおよびハロ-置換炭化水素オイル、例えば重合されたおよび共重合されたオレフィン(例えば、ポリブチレン、ポリプロピレン、プロピレン-イソブチレンコポリマー、塩素化ポリブチレン、ポリ(1-ヘキセン)、ポリ(1-オクテン)、ポリ(1-デセン));アルキルベンゼン(例えば、ドデシルベンゼン、テトラデシルベンゼン、ジノニルベンゼン、ジ(2-エチルヘキシル)ベンゼン);ポリフェニル(例えば、ビフェニル、ターフェニル、アルキル化ポリフェノール);およびアルキル化ジフェニルエーテルおよびアルキル化ジフェニルスルフィドおよびこれらの誘導体、類似体および同族体を含む。
From now on, the above features of the invention will be discussed in more detail in the following.
Oil with Lubricating Viscosity The lubricating oil composition of the present invention comprises an oil with a large amount of lubricating viscosity. Such lubricating oils may range in weight from light distillate mineral oils to heavy lubricating oils in their viscosity. Generally, the viscosity of the oil is in the range of 2 to 40 mm 2 / sec, eg 3 to 15 mm 2 / sec, as measured at 100 ° C., and a viscosity index of 80 to 100, eg 90 to 95 Have. The lubricating oil can comprise a large amount of a composition as defined above.
Natural oils are hydrorefined, solvent-treated or acid-treated of animal and vegetable oils (eg castor oil and lard oil), liquid petroleum-based oils and paraffinic, naphthenic and mixed paraffinic-naphthenic forms Contains mineral oil. Oils of lubricating viscosity derived from coal or shale also serve as useful base oils.
Synthetic lubricating oils are hydrocarbon oils and halo-substituted hydrocarbon oils, such as polymerized and copolymerized olefins (eg, polybutylene, polypropylene, propylene-isobutylene copolymer, chlorinated polybutylene, poly (1-hexene), poly ( 1-octene), poly (1-decene)); alkylbenzenes (eg, dodecylbenzene, tetradecylbenzene, dinonylbenzene, di (2-ethylhexyl) benzene); polyphenyls (eg, biphenyl, terphenyl, alkylated polyphenols) And alkylated diphenyl ethers and alkylated diphenyl sulfides and their derivatives, analogues and homologues.
アルキレンオキサイドポリマーおよび共重合体およびその誘導体であって、そこでその末端ヒドロキシル基がエステル化、エーテル化等により変性されているものは、もう一つの部類の公知の合成潤滑油を構成する。これらは、エチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイドの重合によって製造されるポリオキシアルキレンポリマー、およびポリオキシアルキレンポリマーのアルキルおよびアリールエーテル(例えば、分子量1,000を持つメチル-ポリイソプロピレングリコールエーテルまたは分子量1,000〜1,500を持つポリエチレングリコールのジフェニルエーテル)およびこれらのモノ-およびポリ-カルボン酸エステル、例えばテトラエチレングリコールの酢酸エステル、混合C3-C8脂肪酸エステルおよびC13オキソ酸ジエステルにより例示される。
合成潤滑油のもう一つの適切な部類は、ジカルボン酸(例えば、フタル酸、コハク酸、アルキルコハク酸およびアルケニルコハク酸、マレイン酸、アゼライン酸、スベリン酸、セバシン酸、フマル酸、アジピン酸、リノール酸ダイマー、マロン酸、アルキルマロン酸、アルケニルマロン酸)と、様々なアルコール(例えば、ブチルアルコール、へキシルアルコール、ドデシルアルコール、2-エチルヘキシルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコールモノエーテル、プロピレングリコール)とのエステルを含む。このようなエステルの具体的な例は、ジブチルアジペート、ジ(2-エチルヘキシル)セバケート、ジ-n-へキシルフマレート、ジオクチルセバケート、ジイソオクチルアゼレート、ジイソデシルアゼレート、ジオクチルフタレート、ジデシルフタレート、ジエイコシルセバケート、リノール酸ダイマーの2-エチルヘキシルジエステル、および1モルのセバシン酸と、2モルのテトラエチレングリコールおよび2モルの2-エチルヘキサン酸とを反応させることにより形成される複合エステルを含む。
Alkylene oxide polymers and copolymers and their derivatives in which the terminal hydroxyl groups are modified by esterification, etherification etc. constitute another class of known synthetic lubricating oils. These are polyoxyalkylene polymers prepared by polymerization of ethylene oxide or propylene oxide, and alkyl and aryl ethers of polyoxyalkylene polymers (e.g. methyl-polyisopropylene glycol ether having a molecular weight of 1,000 or having a molecular weight of 1,000 to 1,500) Diphenyl ethers of polyethylene glycols) and their mono- and poly-carboxylic acid esters, such as acetic acid esters of tetraethylene glycol, mixed C 3 -C 8 fatty acid esters and C 13 oxo acid diesters.
Another suitable class of synthetic lubricating oils is dicarboxylic acids such as phthalic acid, succinic acid, alkyl succinic acids and alkenyl succinic acids, maleic acid, azelaic acid, suberic acid, sebacic acid, fumaric acid, adipic acid, linole Esters of acid dimers, malonic acid, alkyl malonic acids, alkenyl malonic acids and various alcohols (eg butyl alcohol, hexyl alcohol, dodecyl alcohol, 2-ethylhexyl alcohol, ethylene glycol, diethylene glycol monoether, propylene glycol) including. Specific examples of such esters are dibutyl adipate, di (2-ethylhexyl) sebacate, di-n-hexyl fumarate, dioctyl sebacate, diisooctyl azelate, diisodecyl azelate, dioctyl phthalate, didecyl phthalate, A complex ester formed by reacting diekosyl sebacate, 2-ethylhexyl diester of linoleic acid dimer, and 1 mole of sebacic acid with 2 moles of tetraethylene glycol and 2 moles of 2-ethylhexanoic acid Including.
同様に、合成オイルとして有用なエステルは、C5-C12モノカルボン酸とポリオールおよびポリオールエステル、例えばネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールおよびトリペンタエリスリトールとから製造されるエステルを含む。
ケイ素-ベースの(silicon-based)オイル、例えばポリアルキル-、ポリアリール-、ポリアルコキシ-またはポリアリールオキシ-シリコーンオイルおよびシリケートオイルは、もう一つの有用な部類の合成潤滑油を構成し、このようなオイルは、テトラエチルシリケート、テトライソプロピルシリケート、テトラ-(2-エチルヘキシル)シリケート、テトラ-(4-メチル-2-エチルヘキシル)シリケート、テトラ(p-tert-ブチルフェニル)シリケート、ヘキサ-(4-メチル-2-エチルヘキシル)ジシロキサン、ポリ(メチル)シロキサンおよびポリ(メチルフェニル)シロキサンを含む。その他の合成潤滑油は、リン-含有酸の液状エステル(例えば、トリクレジルホスフェート、トリオクチルホスフェート、デシルホスホン酸のジエチルエステル)およびポリマー系テトラヒドロフランを含む。
未精製、精製および再精製されたオイルを、本発明の潤滑油において使用することができる。未精製オイルは、天然または合成源から、更なる精製処理なしに直接得られるオイルである。例えば、レトルト操作から直接得られるシェールオイル、蒸留により直接得られる石油オイルまたはエステル化工程により直接得られるエステルオイルであって、かつ更なる処理なしに使用されるものは、未精製オイルである。
Similarly, esters useful as synthetic oils are esters prepared from C 5 -C 12 monocarboxylic acids and polyols and polyol esters such as neopentyl glycol, trimethylolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol and tripentaerythritol. including.
Silicon-based oils such as polyalkyl-, polyaryl-, polyalkoxy- or polyaryloxy-silicone oils and silicate oils constitute another useful class of synthetic lubricating oils, such as Oils are tetraethyl silicate, tetraisopropyl silicate, tetra- (2-ethylhexyl) silicate, tetra- (4-methyl-2-ethylhexyl) silicate, tetra (p-tert-butylphenyl) silicate, hexa- (4-methyl) -2-ethylhexyl) disiloxane, poly (methyl) siloxane and poly (methylphenyl) siloxane. Other synthetic lubricating oils include liquid esters of phosphorus-containing acids (eg, tricresyl phosphate, trioctyl phosphate, diethyl ester of decylphosphonic acid) and polymeric tetrahydrofurans.
Unrefined, refined and re-refined oils can be used in the lubricating oil of the present invention. Unrefined oils are oils obtained directly from a natural or synthetic source without further purification treatment. For example, shale oil obtained directly from retorting operations, petroleum oil obtained directly from distillation or ester oil obtained directly from the esterification process, and used without further treatment, is an unrefined oil.
米国石油協会(The American Petroleum Institute)(API)の刊行物:「エンジンオイルのライセンスと認証システム(Engine Oil Licensing and Certification System)」, 工業サービス部門(Industry Services Department), 第14版, 1996年12月, 補遺1, 1998年12月は、ベースストックを以下のように分類している:
a) グループI(Group I)ベースストックは、90%未満の飽和物(saturates)および/または0.03%を超える硫黄を含み、また以下の表E-1に指定されたテスト法を用いた場合に、80以上かつ120未満の粘度指数を持つ。
b) グループII(Group II)ベースストックは、90%以上の飽和物および0.03%以下の硫黄を含み、また以下の表E-1に指定されたテスト法を用いた場合に、80以上かつ120未満の粘度指数を持つ。
c) グループIII(Group III)ベースストックは、90%以上の飽和物および0.03%以下の硫黄を含み、また以下の表E-1に指定されたテスト法を用いた場合に、120以上の粘度指数を持つ。
d) グループIV(Group IV)ベースストックは、ポリα-オレフィン(PAO)である。
e) グループV(Group V)ベースストックは、グループI、II、III、またはIVには含まれない全ての他のベースストックを含む。
Publication of The American Petroleum Institute (API): "Engine Oil Licensing and Certification System", Industry Services Department, 14th Edition, 1996. 12 Mon, Addendum 1, December 1998 classifies basestock as follows:
a) Group I basestocks contain less than 90% saturates and / or more than 0.03% sulfur and using the test method specified in Table E-1 below , With a viscosity index of greater than 80 and less than 120.
b) Group II base stocks contain greater than or equal to 90% saturates and less than or equal to 0.03% sulfur and greater than or equal to 80 and 120 using the test method specified in Table E-1 below. It has a viscosity index of less than.
c) Group III base stocks contain greater than or equal to 90% saturates and less than or equal to 0.03% sulfur, and viscosities greater than or equal to 120 using the test method specified in Table E-1 below. It has an index.
d) The Group IV basestock is poly alpha-olefin (PAO).
e) Group V base stocks include all other base stocks not included in groups I, II, III or IV.
ベースストックに関する分析法を、以下に表で示す:
本発明は、好ましくはグループIまたはグループIIベースストックまたはオイルを採用する。好ましくは、本発明における上記潤滑粘度を持つオイルは、50質量%以上の該ベースストックを含む。これは、60質量%以上、例えば70、80または90質量%以上の該ベースストックまたはその混合物を含むことができる。該潤滑粘度を持つオイルが、該ベースストックまたはその混合物の実質的に全てであり得る。しかし、本発明は、上述のベースストックの使用に限定されるものではなく、従って例えばグループIII、IVまたはVベースストックおよびブライトストックの使用を含むことができる。同様に、これらはフィッシャー-トロプシュ(Fischer-Tropsch)法によって合成された炭化水素由来のベースストックをも含む。該フィッシャー-トロプシュ法においては、一酸化炭素および水素を含む合成ガス(または「シンガス(syngas)」)を先ず発生させ、次いでフィッシャー-トロプシュ触媒を用いて炭化水素に転化している。これら炭化水素は、典型的に、ベースオイルとして有用であるためには、更なる処理を必要とする。例えば、これらは、当技術において公知の方法により、水素化異性化、水素化分解かつ水素化異性化、脱蝋、または水素化異性化かつ脱蝋であり得る。例えば、該シンガスは、該ベースストックがガス-ツー-リキッド(gas-to-liquid)(「GTL」)ベースオイルと呼ぶことができる場合には、水蒸気改質により、天然ガスまたはその他のガス状炭化水素等のガスから、あるいは該ベースストックがバイオマス-ツー-リキッド(biomass-to-liquid)(「BTL」または「BMTL」)ベースオイルと呼ぶことができる場合には、バイオマスのガス化により、あるいは該ベースストックがコール-ツー-リキッド(coal-to-liquid)(「CTL」)ベースオイルと呼べる場合には、石炭のガス化により製造し得る。
好ましくは、本発明における上記潤滑粘度を持つオイルは、50質量%以上の上記ベースストックを含む。該オイルは、60質量%以上、例えば70、80または90質量%以上の該ベースストックまたはその混合物を含むことができる。該潤滑粘度を持つオイルが、該ベースストックまたはその混合物の実質的全てであり得る。
The present invention preferably employs Group I or Group II base stocks or oils. Preferably, the oil having the above-mentioned lubricating viscosity in the present invention contains 50% by mass or more of the base stock. This can comprise 60% by weight or more, for example 70, 80 or 90% by weight or more of the base stock or mixtures thereof. The oil of lubricating viscosity may be substantially all of the base stock or mixtures thereof. However, the invention is not limited to the use of the above-mentioned basestocks and can therefore include, for example, the use of Group III, IV or V basestocks and brightstocks. Likewise, they also include hydrocarbon-derived base stocks synthesized by the Fischer-Tropsch method. In the Fischer-Tropsch process, synthesis gas (or "syngas") comprising carbon monoxide and hydrogen is first generated and then converted to hydrocarbons using a Fischer-Tropsch catalyst. These hydrocarbons typically require further processing in order to be useful as a base oil. For example, they may be hydroisomerized, hydrocracked and hydroisomerized, dewaxed, or hydroisomerized and dewaxed by methods known in the art. For example, the syngas can be natural gas or other gaseous carbonized by steam reforming if the basestock can be called a gas-to-liquid ("GTL") base oil. From gases such as hydrogen or, if the basestock can be called biomass-to-liquid ("BTL" or "BMTL") base oil, by gasification of the biomass or If the basestock can be called coal-to-liquid ("CTL") base oil, it can be produced by coal gasification.
Preferably, the oil having the above-mentioned lubricating viscosity in the present invention contains 50% by mass or more of the above-mentioned base stock. The oil may comprise 60% by weight or more, for example 70, 80 or 90% by weight or more of the base stock or mixtures thereof. The oil of lubricating viscosity can be substantially all of the base stock or mixtures thereof.
洗浄剤添加物
洗浄剤は、極性部分と疎水性の尾部とを含む化合物をベースとする添加物であり、しばしば界面活性剤とも呼ばれている。該界面活性剤の極性部分が酸性である場合には、これを随意に、金属塩基の存在下で中和して、金属塩を含む洗浄剤を形成することができる。
随意に、大量の金属塩基が、過塩基化された洗浄剤を生じさせる目的で、過剰量の金属化合物、例えば酸化物または水酸化物と、二酸化炭素等の酸性ガスとを反応させることにより含められ、該洗浄剤は、金属塩基(例えば、炭酸塩)ミセルの外側層として、中和された界面活性剤を含む。本発明において、該洗浄剤は、界面活性剤、部分的に中和された界面活性剤、完全に中和された界面活性剤または過塩基化され中和された界面活性剤であってもよい。
中和されている場合、上記洗浄剤は、好ましくはアルカリ金属またはアルカリ土類金属添加物、例えば中性または過塩基化された油溶性またはオイル-分散性の、フェノールのカルシウム、マグネシウム、ナトリウムまたはバリウム塩であり、そこにおいて任意の過塩基化処理は、該金属のオイル-不溶性塩、例えば炭酸塩、塩基性炭酸塩、酢酸塩、蟻酸塩、水酸化物またはシュウ酸塩によってもたらされ、これは、該界面活性剤の油溶性塩によって、油性の希釈剤内で安定化される。好ましくは、該金属はカルシウムである。
上記洗浄剤のTBNは、ASTM D2896によって測定される値として、有効成分ベースで、低くても、即ち50mg KOH/g未満、中程度でも、即ち50〜150mg KOH/g、またはこれを超えても、即ち150mg KOH/gを超えてもよい。
Detergent Additives Detergents are compound based additives comprising a polar part and a hydrophobic tail, often also referred to as surfactants. If the polar portion of the surfactant is acidic, it can optionally be neutralized in the presence of a metal base to form a detergent comprising a metal salt.
Optionally, a large amount of metal base is included by reacting an excess amount of metal compound, such as an oxide or hydroxide, with an acidic gas such as carbon dioxide, for the purpose of producing an overbased detergent. The detergent comprises neutralized surfactant as the outer layer of a metal base (e.g. carbonate) micelle. In the present invention, the detergent may be a surfactant, a partially neutralized surfactant, a fully neutralized surfactant or an overbased neutralized surfactant. .
When neutralized, the detergent is preferably an alkali metal or alkaline earth metal additive such as neutral or overbased oil-soluble or oil-dispersible phenolic calcium, magnesium, sodium or A barium salt, wherein any overbasing treatment is effected by an oil-insoluble salt of the metal, such as carbonate, basic carbonate, acetate, formate, hydroxide or oxalate, It is stabilized in an oily diluent by means of the oil-soluble salt of the surfactant. Preferably, the metal is calcium.
The TBN of the above cleaning agent is at least as low as 50 mg KOH / g, as medium, ie 50 to 150 mg KOH / g, or less on an active ingredient basis as a value measured by ASTM D2896. Ie, more than 150 mg KOH / g.
本発明において、上記硫化アルキルフェノール洗浄剤添加物は、有効成分ベースで、該洗浄剤添加物に対して、10〜50質量%、例えば15〜40質量%または20〜30質量%のアルキレンカーボネートとの反応によってオキシアルキル化されていてもよい。
上記潤滑油が船舶用ディーゼルシリンダー用潤滑油である場合、該潤滑油のTBNは、好ましくは5〜160の範囲内にあり、またその添加剤パッケージ内の全洗浄剤濃度は、好ましくは該有効成分全体に係る質量百分率として50を超え99まで、例えば60〜98、または70〜95である。
上記潤滑油は、更に、例えば有効成分ベースで250〜800の範囲内のTBNを持つ過塩基化されたスルホネート(好ましくは、カルシウム)洗浄剤を、例えば該有効成分全体に係る質量百分率として、20〜95%、例えば30〜90%または40〜85%という濃度で含むことができる。
上記潤滑油は、更に硫化されていないオキシアルキル化アルキルフェノールを、例えばその有効成分全体に係る質量百分率として、0.01〜10%の濃度にて含むことができる。
上記潤滑油は、更にホウ酸化された(borated)またはホウ酸化されていない分散剤添加物、例えばポリアルケニルサクシンイミドを含むことができる。
In the present invention, the sulfurized alkylphenol detergent additive is 10 to 50% by mass, for example 15 to 40% by mass or 20 to 30% by mass, of an alkylene carbonate based on the active ingredient based on the detergent additive. It may be oxyalkylated by the reaction.
When the lubricating oil is a marine diesel cylinder lubricating oil, the TBN of the lubricating oil is preferably in the range of 5-160, and the total detergent concentration in the additive package is preferably the effective. More than 50 and up to 99, for example 60 to 98, or 70 to 95 as a mass percentage of the whole component.
The lubricating oil may further comprise, for example, an overbased sulfonate (preferably calcium) detergent having a TBN in the range of 250 to 800 on an active ingredient basis, for example as a mass percentage of the total active ingredient. It can be included at a concentration of -95%, such as 30-90% or 40-85%.
The lubricating oil may further comprise non-sulfurized oxyalkylated alkylphenol, for example as a weight percentage of the whole active ingredient, at a concentration of 0.01 to 10%.
The lubricating oil may further comprise a borated or non-borated dispersant additive such as a polyalkenyl succinimide.
エンジン
本発明は、ある範囲に及ぶ内燃機関(火花点火式または圧縮点火式)、例えば自動車のエンジンおよび船舶用エンジンのための潤滑油に対して適用することができる。後者に関連して、2-ストローク船舶用ディーゼルクロスヘッドエンジンおよび船舶用トランクピストンエンジンを挙げることができる。
クロス-ヘッドエンジンは、高出力から極めて高い出力までの範囲を持つ低速エンジンである。これらは、2つの別々に潤滑される部品を含み、そのピストン/シリンダーアセンブリーは、非常に高粘性のオイル(MDCL)により、トータルロス潤滑を利用して潤滑され、またそのクランクシャフトは、通常はシステム油と呼ばれる、より低粘性の潤滑油によって潤滑される。該MDCLは、該エンジンシリンダーの内壁および該ピストンリングパックを潤滑する。
船舶シリンダー用潤滑油は、規定通りに、そのエンジンの運転中に使用される高硫黄燃料から生成される酸を中和するために、その主添加剤成分として高塩基化の金属洗浄剤を使用して配合されている。
磨耗は、クロス-ヘッドディーゼルエンジンの設計における変更のために、ますます問題となってきている。従って、該MDCLは、どれ程良好に該潤滑油フィルムを該シリンダーライナ壁上に維持するかに対して影響を及ぼす可能性のある、変動するエンジン作動温度および高められた燃焼圧に耐える必要がある。結果として、これは、過度の磨耗へと導く恐れがある。耐摩耗性を有し、かつ該MDCL環境と相溶性の添加剤は、当潤滑油工業において高い価値を持つであろう。
Engine The invention can be applied to a range of internal combustion engines (spark-ignition or compression-ignition), for example lubricating oils for automotive engines and marine engines. In connection with the latter, mention may be made of two-stroke marine diesel crosshead engines and marine trunk piston engines.
The cross-head engine is a low speed engine with a range from high power to very high power. These include two separately lubricated parts, whose piston / cylinder assembly is lubricated with very high viscosity oil (MDCL) using total loss lubrication, and its crankshaft is usually Is lubricated by a lower viscosity lubricant called system oil. The MDCL lubricates the inner wall of the engine cylinder and the piston ring pack.
Marine cylinder lubricating oils, as applicable, use overbased metal detergents as their main additive component to neutralize the acid generated from the high sulfur fuel used during operation of the engine Is formulated.
Wear is becoming increasingly problematic due to changes in the design of cross-head diesel engines. Thus, the MDCL needs to withstand varying engine operating temperatures and elevated combustion pressures that may affect how well the lubricant film is maintained on the cylinder liner wall. is there. As a result, this can lead to excessive wear. Additives that are abrasion resistant and compatible with the MDCL environment will have high value in the lubricating oil industry.
今から、本発明を、以下の比限定的な実施例において説明しよう。
添加剤成分
非-ホウ酸化分散剤
分散剤は、一添加剤であって、その主な機能は、固体および液体汚染物を懸濁状態に維持し、それによりスラッジの堆積を減じると同時に、これら汚染物を不動態化し、かつエンジンデポジットを減じることにある。例えば、分散剤は、該潤滑油の使用中に、酸化の結果としてもたらされるオイル-不溶性物質を懸濁状態に維持し、かくしてスラッジの凝集および沈殿または該エンジンの金属部品上への堆積を防止する。
通常、分散剤は「無灰」であり、燃焼に際して実質的に灰分を形成しない非金属性有機物質である。これらは、極性ヘッドと共に長い炭化水素鎖を含み、その極性は、例えばO、PまたはN原子を含むことに由来している。該炭化水素は、オイル-溶解性を与える、例えば40〜500個の炭素原子を持つ親油性の基である。従って、無灰分散剤は、油溶性のポリマー系主鎖を含むことができる。
好ましい部類のオレフィンポリマーはポリブテン、とりわけポリイソブテン(PIB)またはポリ-n-ブテンによって構成され、例えばC4精製流の重合により製造し得る。
分散剤は、例えば長鎖炭化水素-置換カルボン酸の誘導体を含み、その例は、高分子量ヒドロカルビル-置換コハク酸の誘導体である。注目に値する部類の分散剤は、例えば上記酸(または誘導体)と、窒素-含有化合物、有利にはポリアルケンポリアミン、例えばポリエチレンポリアミンと反応させることによって製造される炭化水素-置換サクシンイミドにより構成される。特に好ましいものは、ポリアルケンポリアミンとアルケニルコハク酸無水物との反応生成物、例えばUS-A-3,202,678;-3,154,560;-3,172,892;-3,024,195;-3,024,237;-3,219,666;および-3,216,936に記載されているものである。
The invention will now be described in the following non-limiting examples.
Additive component
Non-Borated Dispersants Dispersants are one additive whose main function is to keep solid and liquid contaminants in suspension, thereby reducing sludge deposition while at the same time reducing these contaminants. Passivating and reducing engine deposits. For example, dispersants maintain the oil-insoluble material resulting from oxidation in suspension during use of the lubricating oil, thus preventing sludge flocculation and precipitation or deposition on metal parts of the engine. Do.
Generally, dispersants are non-metallic organic materials that are "ash-free" and do not form substantially ash upon combustion. These comprise long hydrocarbon chains with a polar head, the polarity of which is derived, for example, from the inclusion of O, P or N atoms. The hydrocarbon is an oleophilic group having, for example, 40 to 500 carbon atoms which imparts oil-solubility. Thus, the ashless dispersant can comprise an oil soluble polymeric backbone.
A preferred class of olefin polymers is constituted by polybutenes, in particular polyisobutene (PIB) or poly-n-butenes, which may be produced, for example, by the polymerization of a C 4 purified stream.
Dispersants include, for example, derivatives of long chain hydrocarbon-substituted carboxylic acids, examples of which are derivatives of high molecular weight hydrocarbyl-substituted succinic acid. A notable class of dispersants is constituted, for example, by the above-mentioned acids (or derivatives) and a hydrocarbon-substituted succinimide prepared by reacting a nitrogen-containing compound, preferably a polyalkene polyamine, such as a polyethylene polyamine. . Particularly preferred are the reaction products of polyalkene polyamines with alkenyl succinic anhydrides, such as those described in US-A-3,202,678; -3,154,560; -3,172,892; -3,024,195; -3,024,237; -3,219,666; It is a thing.
ホウ酸化された(Borated)分散剤
炭化水素-置換サクシンイミド、例えば上述のようなものは、その特性を改善するために、例えばホウ素化(boration)(US-A-3,087,936および-3,254,025において記載されているように)によって、後処理することができる。例えば、ホウ素化は、アシル窒素-含有分散剤と、酸化ホウ素、ハロゲン化ホウ素、ホウ素酸およびホウ素酸のエステルから選択されるホウ素化合物で処理することにより達成し得る。
スルホネート洗浄剤
スルホネート洗浄剤は金属塩であり、またこれらが通常正塩または中性塩として記載される場合には、実質的に化学量論的な量の該金属を含むことができ、および典型的に0〜80という全塩基価またはTBN(ASTM D2896によって測定し得るような)を持つであろう。大量の金属塩基は、過剰量の金属化合物、例えば酸化物または水酸化物と、二酸化炭素等の酸性ガスとを反応させることによって含めることができる。その得られる過塩基化された洗浄剤は、金属塩基(例えば、炭酸塩)ミセルの外側層として中和された洗浄剤を含む。このような過塩基化されたスルホネート洗浄剤は、有効成分ベースで、150以上の、および典型的には250〜800またはそれ以上のTBNを持つことができる。
使用することのできるスルホネート洗浄剤は、金属、特にアルカリまたはアルカリ土類金属、例えばナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウムおよびマグネシウムの、油溶性で中性および過塩基化されたスルホネートであり得る。最も普通に使用される金属は、カルシウムおよびマグネシウムであり、これら両者は、潤滑油内で使用される洗浄剤中に存在し得る。
Borated dispersants hydrocarbon-substituted succinimides, such as those mentioned above, are described, for example, in US Pat. No. 3,087,936 and -3,254,025 to improve their properties. Can be post-processed). For example, boration can be achieved by treatment with an acyl nitrogen-containing dispersant and a boron compound selected from boron oxide, boron halides, boron acids and esters of boron acids.
Sulfonate detergents Sulfonate detergents are metal salts, and when they are generally described as normal or neutral salts, can contain substantially stoichiometric amounts of the metals, and Will have a total base number of 0-80 or TBN (as can be measured by ASTM D2896). Large amounts of metal bases can be included by reacting excess metal compounds such as oxides or hydroxides with an acidic gas such as carbon dioxide. The resulting overbased detergent comprises neutralized detergent as the outer layer of a metal base (e.g. carbonate) micelle. Such overbased sulfonate detergents can have a TBN of 150 or more, and typically 250 to 800 or more, based on the active ingredient.
The sulfonate detergents which can be used can be oil-soluble, neutral and overbased sulfonates of metals, in particular alkali or alkaline earth metals such as sodium, potassium, lithium, calcium and magnesium. The most commonly used metals are calcium and magnesium, both of which may be present in detergents used in lubricating oils.
スルホネート洗浄剤A
スルホネート洗浄剤Aは、過塩基化されたカルシウムスルホネート洗浄剤である。これは、有効成分ベースで500-600というTBNによって特徴付けられる。
スルホネート洗浄剤B
スルホネート洗浄剤Bは、過塩基化されたカルシウムスルホネート洗浄剤である。これは、有効成分ベースで650〜750というTBNによって特徴付けられる。
フェネート洗浄剤A
フェネート洗浄剤Aは、テトラプロペニルフェノールから誘導される、過塩基化され硫化されたカルシウムフェネート洗浄剤である。この洗浄剤は、十分に確立された1段階法に従って合成される(即ち、EP 2682451 B1に記載されているように、硫化および過塩基化段階が同時に行われる)。これは、有効成分ベースで400〜450というTBNにより特徴付けられる。
Sulfonate detergent A
Sulfonate detergent A is an overbased calcium sulfonate detergent. This is characterized by a TBN of 500-600 on an active ingredient basis.
Sulfonate detergent B
Sulfonate detergent B is an overbased calcium sulfonate detergent. This is characterized by a TBN of 650-750 on an active ingredient basis.
Phenate detergent A
Phenate detergent A is an overbased sulfurized calcium phenate detergent derived from tetrapropenyl phenol. This detergent is synthesized according to a well-established one-step method (ie the sulfurization and overbasing steps are carried out simultaneously as described in EP 2682451 B1). This is characterized by a TBN of 400 to 450 on an active ingredient basis.
一般化された構造:Generalized structure:
フェネート洗浄剤B
フェネート洗浄剤Bは、テトラプロペニルフェノールから誘導される、過塩基化され硫化されたカルシウムフェネート洗浄剤である。この洗浄剤は、十分に確立された2段階法に従って合成される(即ち、EP 2682451 B1およびUS 3,801,507に記載されているように、硫化および過塩基化段階が独立に行われる)。これは、フェネート洗浄剤Aと同一の一般的な構造を持つ。これは、有効成分ベースで375〜425というTBNにより特徴付けられる。
キャップド(Capped)フェネート洗浄剤B
キャップドフェネート洗浄剤Bは、上記のフェネート洗浄剤Bから誘導され、これはその後に、有効成分ベースで、該洗浄剤添加物に対して10〜50質量%、例えば15〜40質量%または20〜30質量%のアルキレンカーボネートとの反応によりオキシアルキル化された。これは、有効成分ベースで325〜375というTBNにより特徴付けられる。
Phenate detergent B
Phenate detergent B is an overbased sulfurized calcium phenate detergent derived from tetrapropenyl phenol. This detergent is synthesized according to a well-established two-step method (i.e., the sulfidation and overbasing steps are performed independently as described in EP 2682451 B1 and U.S. Pat. No. 3,801,507). It has the same general structure as phenate detergent A. This is characterized by a TBN of 375-425 on an active ingredient basis.
Capped phenate detergent B
The capped phenate detergent B is derived from the phenate detergent B described above, which is subsequently 10 to 50% by weight, for example 15 to 40% by weight, based on the active ingredient, relative to the detergent additive or It was oxyalkylated by reaction with 20-30% by weight of alkylene carbonate. This is characterized by a TBN of 325-375 on an active ingredient basis.
一般化された式:Generalized Formula:
磨耗防止剤
摩耗防止剤は、摩擦および過度の磨耗を減じ、また通常は硫黄またはリンまたはこれら両者を含み、例えば関連する表面上にポリスルフィドフィルムを堆積することのできる化合物をベースとしている。注目に値するものは、ジヒドロカルビルジチオホスフェート、例えば亜鉛ジアルキルジチオホスフェート(ZDDPs)である。ZDDPsは、公知技術に従って、通常は1種以上のアルコールまたはフェノールとP2S5との反応により、先ずジヒドロカルビルジチオリン酸(DDPA)を形成し、また次にこの形成されたDDPAを亜鉛化合物で中和することによって製造し得る。例えば、ジチオリン酸を、一級または二級アルコールの混合物との反応により製造し得る。あるいは、多数のジチオリン酸を製造することができ、そこでは一方の酸上のヒドロカルビル基は特性上完全に二級であり、かつ他方の酸上のヒドロカルビル基は特性上完全に一級である。その亜鉛塩を製造するために、任意の塩基性または中性の亜鉛塩を使用し得るが、その酸化物、水酸化物および炭酸塩が、最も一般的に使用される。市販の添加剤は、この中和反応において該塩基性亜鉛化合物を過剰量で使用することから、しばしば過剰量の亜鉛を含む。
Antiwear Agents Antiwear agents reduce friction and excessive wear, and usually contain sulfur or phosphorus or both, and are based, for example, on compounds capable of depositing polysulfide films on the relevant surfaces. Of note are dihydrocarbyl dithiophosphates, such as zinc dialkyl dithiophosphates (ZDDPs). ZDDPs first form dihydrocarbyl dithiophosphoric acid (DDPA), usually by reaction of P 2 S 5 with one or more alcohols or phenols, usually according to known techniques, and then this formed DDPA with a zinc compound It can be produced by neutralization. For example, dithiophosphoric acid can be prepared by reaction with a mixture of primary or secondary alcohols. Alternatively, multiple dithiophosphoric acids can be prepared where the hydrocarbyl group on one acid is completely secondary in character and the hydrocarbyl group on the other acid is completely primary in character. Although any basic or neutral zinc salt may be used to make the zinc salt, the oxides, hydroxides and carbonates are most commonly used. Commercial additives often contain an excess of zinc, since the basic zinc compound is used in excess in this neutralization reaction.
配合物
2セットの潤滑配合物(セット1および2)を、上記のフェネート洗浄剤成分を使用して製造したが、注目すべきはこれらがスルホネート洗浄剤を含まないことであった。
Two sets of lubricating formulations (Sets 1 and 2) were prepared using the phenate detergent component described above, but it was noteworthy that they did not contain a sulfonate detergent.
2セットのMDCL配合物を、上記成分からなる様々な選択物(selections)をブレンドすることにより製造した。 Two sets of MDCL formulations were made by blending various selections of the above components.
セット3における各配合物は、3.920gのホウ酸化分散剤、21.000gのスルホネート洗浄剤A、および0.280gの磨耗防止剤を含んでいた。参考配合物3’は、2.380gのフェネート洗浄剤Aを含み、また28.00gというパッケージ総量を有しており;参考配合物3’’は2.290gのフェネート洗浄剤Bを含み、かつ27.91gというパッケージ総量を有しており;本発明(本発明の実施例)の配合物3は、2.540gのキャップドフェネート洗浄剤Bを含み、かつ28.16gというパッケージ総量を有していた。
セット4における各配合物は、1.013gの非-ホウ酸化分散剤および11.152gのスルホネート洗浄剤Bを含んでいた。参考配合物4’は、9.127gのフェネート洗浄剤Aを含み、かつ21.80gというパッケージ総量を有しており;参考配合物4’’は、8.790gのフェネート洗浄剤Bを含み、かつ21.46gというパッケージ総量を有しており;本発明(本発明の実施例)の配合物4は、9.730gのキャップドフェネート洗浄剤B、および22.40gというパッケージ総量を含んでいた。
Each formulation in Set 3 contained 3.920 grams of borated dispersant, 21.000 grams of Sulfonate Cleaner A, and 0.280 grams of an antiwear agent. The reference formulation 3 'contains 2.380 g of phenate detergent A and has a total package volume of 28.00 g; the reference formulation 3''contains 2.290 g of phenate detergent B and 27.91 g Formulation 3 of the present invention (inventive examples) contained 2.540 g of capped phenate detergent B and had a total package volume of 28.16 g.
Each formulation in Set 4 contained 1.013 g of non-borated dispersant and 11.152 g of Sulfonate Detergent B. Reference formulation 4 'contains 9.127 g of phenate detergent A and has a total package volume of 21.80 g; reference formulation 4''contains 8.790 g of phenate detergent B and 21.46 g Formulation 4 of the present invention contained 9.730 g of capped phenate detergent B, and a total package of 22.40 g.
テスト
各配合物を、HT-HFRRテストを用いて検査した。HT-HFRR(EP 2719751 A2)に基く研究室用のリグは、シリンダーオイルを、高温における潤滑フィルムの破壊を防止するその能力に関して評価する目的で、開発された。
上記HT-HFRRリグを、高温度にて運転し、またその摩擦係数(Fc)を記録する。該摩擦係数は、上記MDCLの粘度低下のために、オイルフィルムの破壊が始まる温度まで、温度の上昇に伴って減少し、また該摩擦係数(Fc)は、温度の上昇に伴って増大し始める。該HT-HFRRリグにおいて公知の実地性能(field performance)を持つオイルを評価することにより、オイル性能を予測するのに最も決定的な点の一つが、最低の摩擦係数(Fc)が記録される温度であることが証明された。
上記テストは、以下の条件下で行われた:
・電磁バイブレータが、小さな振幅でスチール製のボールを振動させ、一方でこれを静止スチール製ディスクに対して、4Nの負荷を掛けて押し当てた。
・該下方の固定ディスクは電気的に加熱され、また該MDCLの下方に固定された。その温度には、15分間に渡り、80℃から380℃までの勾配が掛けられた。
Testing Each formulation was tested using the HT-HFRR test. A laboratory rig based on HT-HFRR (EP 2719751 A2) was developed in order to evaluate cylinder oil with respect to its ability to prevent the failure of lubricating films at high temperatures.
The HT-HFRR rig is operated at high temperature and its coefficient of friction (Fc) is recorded. The coefficient of friction decreases with increasing temperature until the temperature at which the oil film starts to break, due to the viscosity decrease of the MDCL, and the coefficient of friction (Fc) starts to increase with increasing temperature . By evaluating the oil with known field performance in the HT-HFRR rig, one of the most critical points in predicting oil performance is the lowest coefficient of friction (Fc) recorded It was proved to be a temperature.
The above test was performed under the following conditions:
An electromagnetic vibrator vibrated the steel ball with small amplitude while pressing it against the stationary steel disc with a load of 4N.
The lower fixed disc was electrically heated and fixed below the MDCL. The temperature was ramped from 80 ° C. to 380 ° C. for 15 minutes.
結果
結果を、以下の表1および2に示すが、これら表は、配合物のセット1、2、3および4に関する夫々の結果を与えている。HT-HFRRの値は、最低の摩擦における温度(℃)として表されており、そこではより高い値が、より優れた磨耗防護性能を示す。
上記結果は、セット1および2の各々において、スルホネート、摩耗防止剤または分散剤が存在しない場合、本発明の配合物が、夫々の参考配合物よりも一層良好な結果を与えたことを示している。 The above results show that in each of sets 1 and 2, in the absence of the sulfonate, antiwear agent or dispersant, the formulations of the present invention gave better results than the respective reference formulations. There is.
上記結果は、セット3および4各々において、本発明に係る配合物が、各々の参考配合物よりも一層良好な結果を与えたことを示している。 The above results show that in each of Sets 3 and 4 the formulations according to the invention gave better results than the respective reference formulations.
Claims (17)
-(R’O)n-
を有し、そこでR'がエチレン、プロピレンまたはブチレンであり、およびnが独立に1〜10である、請求項1〜4の何れか1項に記載の使用。 The oxyalkyl group has the formula:
-(R'O) n-
5. The use according to any one of the preceding claims, wherein R 'is ethylene, propylene or butylene and n is independently 1-10.
Applications Claiming Priority (2)
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