JP2020527633A - 低亜鉛潤滑剤組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
開示された技術は、耐久性を維持しながら、圧縮点火内燃エンジンにおける付着物形成を低減するのに適した低亜鉛潤滑剤組成物を提供する。開示された技術はさらに、アルキルフェノール化合物に由来する清浄剤を含まないか、または実質的に含まない潤滑剤組成物を提供する。
潤滑組成物は、潤滑粘度の油を含む。そのような油には、天然油および合成油、水素化分解、水素化、および水素化仕上に由来する油、未精製油、精製油、再精製油、またはそれらの混合物が含まれる。未精製油、精製油、および再精製油のより詳細な記載は、国際公開第WO2008/147704号の段落番号[0054]〜[0056]に提供されている(同様の開示は、米国特許出願第2010/197536号の[0072]〜[0073]に提供されている)。天然および合成潤滑油のより詳細な記載は、WO2008/147704の段落[0058]〜[0059]にそれぞれ記載されている(同様の開示は、米国特許出願第2010/197536号の[0075]〜[0076]に提供されている)。合成油はまた、フィッシャー・トロプシュ反応によっても生成され得、典型的には、水素化異性化されたフィッシャー・トロプシュ炭化水素またはワックスであり得る。一実施形態では、油は、フィッシャー・トロプシュの気液合成手順、ならびに他の気液油によって調製されてもよい。
本発明の潤滑組成物は、ホウ酸化分散剤を含む。ホウ酸化分散剤は、様々な形態のホウ酸(メタホウ酸、HBO2、オルトホウ酸、H3BO3、およびテトラホウ酸、H2B4O7を含む)、酸化ホウ素、三酸化ホウ素、およびホウ酸アルキルからなる群から選択される様々な薬剤のうちの1つ以上を使用してホウ酸化された、スクシンイミド分散剤、マンニッヒ分散剤、ポリオレフィンコハク酸エステル、アミド、またはエステル−アミド、またはこれらの混合物であり得る。一実施形態では、ホウ酸化剤は、単独でまたは他のホウ酸化剤と組み合わせて使用できるホウ酸である。ホウ酸化分散剤の調製方法は、当技術分野において既知である。ホウ酸化分散剤は、これらが0.1重量%〜2.5重量%のホウ素、または0.1重量%〜2.0重量%のホウ素、または0.2〜1.5重量%のホウ素、または0.3〜1.0重量%のホウ素を含有するように調製することができる。
有機リン耐摩耗剤は、金属不含有機リン耐摩耗剤であってもよい。有機リン剤は、硫黄を含有してもよく、または硫黄を含まなくてもよい。このような硫黄不含リン含有耐摩耗剤は、ホスファイト、ホスホネート、アルキルリン酸エステル、リン酸アミンもしくはリン酸アンモニウム塩、またはこれらの混合物であり得る。
一実施形態では、本発明は、アルカリまたはアルカリ土類金属スルホネート清浄剤をさらに含む潤滑組成物を提供する。金属含有スルホネート清浄剤は、過塩基性清浄剤であり得る。過塩基性塩、そうでなければ超過塩基性塩とも呼ばれる過塩基性清浄剤は、金属と反応する金属および特定の酸性有機化合物の化学量論に従って中和に必要であろう過剰の金属含有量を特徴とする。
一実施形態では、本発明は、上記の有機リン耐摩耗剤とは異なる無灰耐摩耗剤をさらに含む潤滑組成物を提供する。好適な耐摩耗剤の例には、ヒドロキシカルボン酸誘導体、例えば、エステル、アミド、イミド、またはアミンもしくはアンモニウム塩、硫化オレフィン、チオカルバメート含有化合物、例えば、チオカルバメートエステル、チオカルバメートアミド、チオカルバミンエーテル、アルキレン結合チオカルバメート、およびビス(S−アルキルジチオカルバミル)ジスルフィドが挙げられる。
いくつかの実施形態では、潤滑組成物は、式1で表され得るオキシアルキル化ヒドロカルビルフェノールを含んでもよく、
各R2は、独立して、水素または1〜6個の炭素原子のヒドロカルビル基であり、
R3は、水素、1〜24個の炭素原子のヒドロカルビル基、または−C(=O)R5で表されるアシル基であり、
R5は、1〜24個の炭素原子のヒドロカルビル基であり、
各R4は、独立して、1〜220個または20〜220個の炭素原子のヒドロカルビル基であり、少なくとも1つのR4が、25〜200個、または35〜180個、または40〜180個、または60〜180個、または40〜96個の炭素原子を含有し、
n=1〜10であり、
m=1〜3である。
式中、
1つ目のR2はメチルであり、2つ目のR2は水素であり、
R3は、水素、1〜24個の炭素原子のヒドロカルビル基、または−C(=O)R5で表されるアシル基であり、
R5は、1〜24個の炭素原子のヒドロカルビル基であり、
各R4は、独立して、25〜200個、または35〜180個、または40〜180個、または60〜180個、または40〜96個の炭素原子のヒドロカルビル基であり、
n=1〜10であり、
m=1である。
式中、
1つ目のR2はメチルであり、2つ目のR2は水素であり、
R3は、水素、1〜24個の炭素原子のヒドロカルビル基、または−C(=O)R5で表されるアシル基であり、
R5は、1〜24個の炭素原子のヒドロカルビル基であり、
R4は、1〜220個、または20〜220個の炭素原子のヒドロカルビル基であり、少なくとも1つのR4は、25〜200個、または35〜180個、または40〜180個、または60〜180個、または40〜96個の炭素原子を含有するポリアルキル(アルケニル)基を含み、
n=2〜8であり、
m=1である。
式中、
1つ目のR2はメチルであり、2つ目のR2は水素であり、
R3は、水素、1〜24個の炭素原子のヒドロカルビル基、または−C(=O)R5で表されるアシル基であり、
R5は、1〜24個の炭素原子のヒドロカルビル基であり、
1〜220個または20〜220個の炭素原子の各ヒドロカルビル基は、25〜200個、または35〜180個、または40〜180個、または60〜180個、または40〜96個の炭素原子を含有するポリイソブテニル基を含み、
n=2〜8(または3〜5)であり、
m=1である。
式中、R4は、ポリプロペニルまたはポリイソブテニル基(典型的には、ポリイソブテニル基)などのポリオレフィン基であり、変数R2、R3、R5、およびnは、前に定義されている。ポリイソブテニル基は、350〜2500、または550〜2300、または750〜1150の数平均分子量を有し得る。一実施形態では、ポリイソブテニル基は、950〜1000の数平均分子量を有する。ポリプロペニル基は、740〜1200、または800〜850の数平均分子量を有し得る。一実施形態では、ポリプロペニル基は、825の数平均分子量を有し得る。
本発明の組成物は、任意に、1つ以上の追加の性能向上添加剤を含んでもよい。これらの追加の性能向上添加剤には、1つ以上の金属ジアルキルジチオホスフェート、金属不活性化剤、粘度調整剤、清浄剤、摩擦調整剤、耐摩耗剤、腐食防止剤、本発明のホウ酸化分散剤とは異なる分散剤、分散剤粘度調整剤、極圧剤、酸化防止剤、発泡防止剤、抗乳化剤、流動点降下剤、シール膨潤剤、およびこれらの任意の組み合わせまたは混合物を挙げることができる。典型的には、完全に配合された潤滑油は、これらの性能向上添加剤のうちの1つ以上を含有するであろうし、複数の性能向上添加剤のパッケージを含有することも多い。
上述のように、本発明は、本明細書に開示される潤滑組成物を内燃エンジンに供給することを含む、内燃エンジンを潤滑するための方法を提供する。一般に、潤滑剤は内燃エンジンの潤滑システムに添加され、その後、運転中に潤滑を必要とするエンジンの重要な部分に潤滑組成物を送達する。
上記の添加剤ならびに高分子粘度調整剤、無灰コハク酸イミド分散剤、過塩基性清浄剤、酸化防止剤(フェノールエステルとジアリールアミンとの組み合わせ)、亜鉛ジアルキルジチオホスフェート(ZDDP)、ならびに次のような(表1)その他の性能向上添加剤を含有する、潤滑粘度のグループIIIおよびグループIV基油中の一連の5W−30ディーゼルエンジン潤滑剤を調製する。各例のリン、亜鉛、および灰含有量も一部表に示されており、各例がこれらの材料を同量含んでおり、比較例と発明例との適切な比較を示している。
エンジンの清浄度試験:表1の潤滑剤配合物を、PV1452試験としても知られるエンジン試験VW TD1 CEC−L−78−T−99試験を含む一連の性能評価にかけた。この試験は業界標準と見なされており、潤滑剤の性能ケイパイリティに関する厳しい評価である。この試験では、4気筒、1.9リットル、81kWの乗用車ディーゼルエンジンを使用し、これは、ユニットの出力を高めるためにターボチャージャーシステムが使用される直接噴射式エンジンである。業界の試験手順は、ホットランニング条件とコールドランニング条件との繰り返しサイクルで構成されている。これは、ゼロ負荷での30分間のアイドル期間と、その後の全負荷および4150rpmでの180分間のアイドル期間を伴う。標準試験では、その後、サイクル全体が合計54時間繰り返される。この54時間では、4.5リットルの試験潤滑剤の最初のオイル充填は補充されない。54時間の試験終了時に、エンジンが空になり、エンジンが分解され、ピストンがピストンの付着物およびピストンリングの固着について評価される。これにより、合格または不合格の性能を定義するために、業界の規準油(RL206)と比較して評価される結果が得られる。
エンジンの清浄度試験:表3の潤滑剤配合物を、エンジン試験VW TD1(上記)を含む一連の性能評価にかけた。平均ピストン付着物評価に加えて、試験終了時のTBNを、試験手順の一部として測定する(以下の表4)。
(i)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、および芳香族、脂肪族、ならびに脂環式置換芳香族置換基、ならびに環が分子の別の部分を介して完了する環式置換基(例えば、2つの置換基が一緒に環を形成する)、
(ii)置換炭化水素置換基、すなわち、本発明の文脈において、置換基の主に炭化水素の性質を変えない非炭化水素基を含有する置換基(例えば、ハロ(特にクロロおよびフルオロ)、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、およびスルホキシ)、
(iii)ヘテロ置換基、すなわち、本発明の文脈において、主として炭化水素特性を有するが、炭素原子から構成される環、そうでなければ鎖に炭素以外を含有する置換基。
Claims (27)
- 低亜鉛潤滑組成物であって、前記潤滑組成物は、
潤滑粘度の油と、
ホウ酸化分散剤と、
金属不含有機リン耐摩耗添加剤と、を含み、前記潤滑組成物が、金属含有硫黄結合アルキルフェノールを実質的に含まず、
前記潤滑組成物が、前記組成物の重量で600ppm未満の量の亜鉛を含有する、潤滑組成物。 - 前記ホウ酸化分散剤が、ホウ酸化スクシンイミド分散剤、ホウ酸化マンニッヒ分散剤、ホウ酸化ポリオレフィンコハク酸エステル、アミドまたはエステルアミドおよびこれらの混合物のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の潤滑組成物。
- 前記ホウ酸化分散剤が、350〜5000(または550〜3000または750〜2500または350〜2200)ダルトンの数平均分子量および少なくとも50mol%(または70mol%または90mol%)のビニリデン含有量を有するポリオレフィンから誘導されたホウ酸化ポリアルケニルスクシンイミドを含む、先行するいずれかの請求項に記載の潤滑組成物。
- 前記ホウ酸化分散剤が、前記組成物の約1重量%〜約4重量%の量で存在する、先行するいずれかの請求項に記載の潤滑組成物。
- 前記ホウ酸化分散剤が、前記組成物に、少なくとも25ppm(または50ppmまたは100ppm)のホウ素を送達する量で存在する、先行するいずれかの請求項に記載の潤滑組成物。
- リン不含耐摩耗添加剤をさらに含む、先行するいずれかの請求項に記載の潤滑組成物。
- 前記金属不含有機リン耐摩耗添加剤が、有機ホスファイト化合物、有機ホスホネート化合物、アミン塩化(amine−salted)ホスフェート化合物、またはこれらの組み合わせから選択される、先行するいずれかの請求項に記載の潤滑組成物。
- 前記金属不含有機リン耐摩耗添加剤が、前記組成物の約0.01重量%〜約5重量%の量で存在する、先行するいずれかの請求項に記載の潤滑組成物。
- 前記金属不含有機リン耐摩耗添加剤が、前記組成物に0.01重量パーセント〜0.08重量パーセントのリンを送達する量で存在する、先行するいずれかの請求項に記載の潤滑組成物。
- 前記金属不含有機リン耐摩耗添加剤が、硫黄を含まない、先行するいずれかの請求項に記載の潤滑組成物。
- 前記金属不含有機リン耐摩耗添加剤が、有機ホスファイト化合物である、先行するいずれかの請求項に記載の潤滑組成物。
- 金属含有スルホネート清浄剤をさらに含む、先行するいずれかの請求項に記載の潤滑組成物。
- 前記スルホネート清浄剤の金属が、マグネシウム、カルシウム、ナトリウムおよびこれらの混合物から選択される、請求項13に記載の潤滑組成物。
- 前記金属含有スルホネート清浄剤が、マグネシウム含有スルホネート清浄剤を含む、請求項13に記載の潤滑組成物。
- 前記金属含有スルホネート清浄剤が、前記組成物の0.1〜10重量%(または0.2〜8重量%または0.2〜3重量%)で存在する、先行する請求項12〜14のいずれかに記載の潤滑組成物。
- 前記金属含有スルホネート清浄剤が過塩基化されている、先行する請求項12〜15のいずれかに記載の潤滑組成物。
- 前記金属含有清浄剤が、前記潤滑組成物に、少なくとも200ppm(または450ppm)のマグネシウムおよび少なくとも1000ppm(または2000ppm)のカルシウムを提供する、先行する請求項12〜16のいずれかに記載の潤滑組成物。
- 前記潤滑組成物が、金属含有メチレン結合アルキルフェノール化合物を実質的に含まないか、または含まない、先行する請求項のいずれかに記載の潤滑組成物。
- ジアルキルジチオリン酸亜鉛を、前記潤滑組成物に0.01重量パーセント〜0.06重量パーセントの亜鉛を送達する量でさらに含む、先行する請求項のいずれかに記載の潤滑組成物。
- オキシアルキル化ヒドロカルビルフェノール化合物をさらに含む、先行する請求項のいずれかに記載の潤滑組成物。
- 前記オキシアルキル化ヒドロカルビルフェノールが、下式で表され、
R3が、水素、1〜24個の炭素原子のヒドロカルビル基、または−C(=O)R5で表されるアシル基であり、
R5が、1〜24個の炭素原子のヒドロカルビル基であり、
各R4が、独立して、1〜220個または20〜220個の炭素原子のヒドロカルビル基であり、少なくとも1つのR4が、25〜200個、または35〜180個、または40〜180個から60〜180個まで、または40〜96個の炭素原子を含有し、
n=1〜10であり、m=1〜3である、請求項20に記載の潤滑組成物。 - リン不含耐摩耗剤をさらに含み、前記リン不含耐摩耗剤が、ヒドロキシポリカルボン酸の誘導体である、先行する請求項のいずれかに記載の潤滑組成物。
- 前記ヒドロキシポリカルボン酸の誘導体が、酒石酸のイミド誘導体、クエン酸のイミド誘導体、またはこれらの混合物である、請求項22に記載の潤滑組成物。
- 前記ヒドロキシポリカルボン酸の誘導体が、酒石酸のイミド誘導体である、先行する請求項22〜23のいずれかに記載の潤滑組成物。
- 前記リン不含耐摩耗剤が、前記潤滑組成物の0.1重量%〜5重量%、または0.2重量%〜3重量%の範囲の量で存在する、先行する請求項22〜24のいずれかに記載の潤滑組成物。
- 軽荷重圧縮点火内燃エンジンを潤滑する方法であって、前記方法は、前記エンジンに、先行する請求項のいずれかに記載の潤滑剤組成物の潤滑組成物を供給することを含む、方法。
- 軽荷重圧縮点火内燃エンジンにおける付着物形成を低減する方法であって、前記方法は、
前記エンジンを、
潤滑粘度の油と、
ホウ酸化分散剤と、
金属不含有機リン耐摩耗添加剤と、を含む潤滑剤組成物を用いて作動させることを含み、
前記潤滑組成物が、金属含有硫黄結合アルキルフェノールを実質的に含まず、前記潤滑組成物が、前記組成物の重量で600ppm未満の量の亜鉛を含む、方法。
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