JP2022520492A - ディーゼル微粒子フィルタの性能のための潤滑組成物 - Google Patents

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Abstract

【解決手段】 潤滑油組成物および潤滑油組成物を使用してディーゼル微粒子フィルタを装備したエンジンを潤滑する方法。潤滑油組成物は、潤滑油組成物の総重量に基づいて、すべてASTM D874によって測定した際、50重量%超の潤滑粘度の基油と、1700ppm未満のカルシウムを提供するための1つ以上のカルシウム含有洗浄剤の量と、450ppm未満のマグネシウムを提供するための1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤の量と、450ppm未満のモリブデンを提供するための1つ以上のモリブデン含有化合物の量と、約700ppm~約900ppmのリンと、1.0重量%以下の総硫酸塩灰分含有量と、1:1以上の1つ以上のカルシウム含有洗浄剤からのカルシウムの、1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤からのマグネシウムに対する、ppmにおける比と、を含有し得る。【選択図】なし

Description

本開示は、ディーゼルエンジン微粒子フィルタにおける目詰まりの低減を示す潤滑剤組成物に関する。
乗用車および小型車は、圧縮(ディーゼル)エンジンまたは火花点火(ガソリン)内燃エンジンのいずれかが装備され得る。概して、エンジン油は、どちらか一方で使用するために特別に配合される。しかしながら、火花点火エンジンを圧縮エンジン用に配合されたエンジン油で潤滑することは有益な場合がある。さらに、いくつかのディーゼルエンジン油は、ディーゼルエンジン油とガソリンエンジン油の両方の仕様(すなわち、混合仕様)を満たすように試験されているため、いずれのエンジンタイプでも使用することが推奨される。したがって、ディーゼルエンジンとガソリンエンジンの両方の仕様を満たし、これらの多様なエンジン条件の各々に対応することができる油が望ましい。
圧縮点火エンジンを有する車両は、多くの場合、ディーゼル微粒子フィルタが装備される。このようなフィルタは、粒子状物質で詰まる可能性がある。この粒子状物質は、灰、硫黄、およびリンの悪影響によって引き起こされる。リンおよび硫黄のレベルを低減させることは、例えば、ジチオリン酸亜鉛の量を低減させ、低硫黄基油を用いることによって達成され得る。
潤滑油組成物中の灰の主な供給源は、概して、内部で使用される金属洗浄剤およびジチオリン酸亜鉛耐摩耗添加剤である。ディーゼル微粒子フィルタにおける目詰まりを軽減するため、現行の方法は、洗浄剤の存在を低減させることに関する。しかしながら、洗浄剤の量を低減させることは、燃焼/酸化の酸性副産物を中和するために不可欠である潤滑油組成物の塩基性に悪影響を有する。したがって、洗浄剤の量を低減させることによる潤滑油組成物の塩基性を損なうことなく、ディーゼル微粒子フィルタに対する灰の悪影響を低減させることが望ましい。
ターボチャージャ付きまたは過給機付き内燃エンジンなどの、ブーストされる火花点火内燃エンジンは、確率的プレイグニッションまたは低速プレイグニッション(または「LSPI」)として既知の異常燃焼現象を示す可能性がある。LSPIは、超高圧スパイク、不適切なクランク角の間の早期燃焼、およびノックを含み得るプレイグニッション事象である。これらはすべて、個々におよび組み合わせて、エンジンの劣化および/または重大な損傷を引き起こす可能性を有する。
プレイグニッションは、イグナイターによる空気燃料混合物の所望の点火の前の燃焼室内の空気燃料混合物の点火の結果生じる燃焼形態である。エンジンの作動による熱は、燃焼室の一部を、接触時に空気燃料混合物を点火するのに十分な温度まで加熱し得るため、プレイグニッションは、典型的に、高速エンジン作動中に問題となっている。このタイプのプレイグニッションは、時に、ホットスポットプレイグニッションと称される。
より最近では、断続的な異常燃焼が、低速および中~高負荷におけるブースト付き内燃エンジンにおいて観察されている。例えば、少なくとも1,000kPaのブレーキ平均有効圧力(BMEP)による、負荷下での、3000rpm以下におけるエンジンの作動中、低速プレイグニッション(LSPI)が、ランダムかつ確率論的な様式で発生する場合がある。低速エンジン運転中、圧縮行程時間は最も長い。
米国出願公開第2007/0129266A1号は、ディーゼル微粒子フィルタにおける目詰まりの低減のための基油、および1つ以上のマグネシウム洗浄剤を含む潤滑油組成物に関する。
米国出願公開第2003/182847A1号は、ディーゼル微粒子フィルタを有し、1.0重量%以下の測定硫酸塩灰分含有量、0.3重量%以下の硫黄含有量、および100ppm以上のモリブデン含有量を有するモリブデン化合物を含む、ディーゼルエンジン用の燃料添加剤、潤滑油添加剤に関する。
本開示は、カルシウム含有洗浄剤およびマグネシウム含有洗浄剤を含む潤滑油組成物、ならびにディーゼル微粒子フィルタを装備し、カルシウム含有洗浄剤およびマグネシウム含有洗浄剤を含む潤滑油組成物で潤滑されたエンジンを作動させる工程を含む、ディーゼル微粒子フィルタにおける目詰まりを低減させるための方法に関する。
第1の態様では、本開示は、1つ以上のカルシウム含有洗浄剤および1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤を含む潤滑油組成物に関する。本開示の潤滑油組成物は、すべて潤滑油組成物の総重量に基づいて、ASTM D874によって測定した際、50重量%超の潤滑粘度の基油と、1700ppm未満のカルシウムを提供するための1つ以上のカルシウム含有洗浄剤の量と、450ppm未満のマグネシウムを提供するための1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤の量と、450ppm未満のモリブデンを提供するための1つ以上のモリブデン含有化合物の量と、約700ppm~約900ppmのリンと、1.0重量%以下の総測定硫酸塩灰分含有量と、1:1以上の1つ以上のカルシウム含有洗浄剤からのカルシウムの、1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤からのマグネシウムに対する、ppmにおける比と、を含む。
前述の実施形態では、潤滑油組成物は、144時間後、VW PV 1485試験で測定した際、0.6kPa/kg以下、0.5kPa/kg以下、または0.45kPa/kg以下のディーゼル微粒子フィルタデルタ圧力(ΔP)対油消費結果を提供し得る。
前述の実施形態の各々では、潤滑油組成物は、潤滑油組成物で潤滑されたブーストされた内燃エンジンにおける低速プレイグニッション事象を、基準潤滑油R-1で潤滑された同じエンジンにおけるいくつかの低速プレイグニッション事象に対して低減させるために有効であり得るか、または、LSPI事象の低減は、50%以上の低減であり得、LSPI事象は、25,000のエンジンサイクル中のLSPIカウントであり、エンジンは、ブレーキの平均有効圧力が1,800kPaの状態で、毎分2000回転で作動する。
前述の実施形態の各々では、1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤は、潤滑油組成物の総重量に基づいて、440ppm以下のマグネシウム、または430ppm以下のマグネシウム、または420ppm以下のマグネシウム、または410ppm以下のマグネシウムを提供し得る。
前述の実施形態の各々では、ppmにおける、1つ以上のカルシウム含有洗浄剤からの総カルシウムの1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤からの総マグネシウムに対する比は、2.0超、または2.5超、または3.0超、または3.5超、または10.0未満、または9.0未満、または8.5未満、または1.0超~10.0未満であり得る。
前述の実施形態の各々では、1つ以上のカルシウム含有洗浄剤は、ASTM D-2896の方法によって測定した際、200mg KOH/g超、または225mg KOH/g超以上、または250mg KOH/g超の全塩基価を有する過塩基性であり得る。
前述の実施形態の各々では、1つ以上のカルシウム含有洗浄剤は、潤滑油組成物の総重量に対して、1670ppm未満のカルシウム、または1500ppm未満のカルシウム、または1400ppm未満のカルシウム、または1350ppm超~1700ppm未満のカルシウムを提供するのに十分な量で存在し得る。
前述の実施形態の各々では、総測定硫酸塩灰分含有量は、各々ASTM D874によって測定される際、0.8重量%未満、または0.6重量%超~1.0重量%未満、または0.6重量%超~0.8重量%未満であり得る。
前述の実施形態の各々では、潤滑油組成物は、ASTM D-2896の方法によって測定される際、最大175mg KOH/gの全塩基価を有する1つ以上のカルシウム含有洗浄剤の量を提供し得、存在する場合、潤滑油組成物の総重量に対して、50ppm未満のカルシウム、または20ppm未満のカルシウム、または5ppm未満のカルシウム、または約0ppmのカルシウムを提供する。
前述の実施形態の各々では、潤滑油組成物は、潤滑油組成物の総重量に基づいて、100ppm未満のホウ素、または75ppm未満のホウ素、または50ppm未満のホウ素、または10ppm未満のホウ素、または約0ppmのホウ素を含有し得る。
前述の実施形態の各々では、潤滑油組成物は、0ppm超のホウ素、および7.5超、または50超、または75超の、ppmにおける総金属のppmにおける総ホウ素に対する比を有し得る。
前述の実施形態の各々では、潤滑油組成物は、0ppm~100ppm未満のホウ素、または0ppm~75ppm未満のホウ素、または0ppm~50ppm未満のホウ素、または0ppm~10ppm未満のホウ素を含有し得る。
前述の実施形態の各々では、1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤は、ASTM D-2896の方法によって測定した際、225mg KOH/g超、または250mg KOH/g超、または300mg KOH/g超、または350mg KOH/g超、または400mg KOH/g超の全塩基価を有する過塩基性であり得る。
前述の実施形態の各々では、1つ以上のカルシウム含有洗浄剤は、任意選択的に、サリチル酸カルシウム洗浄剤を除外してもよい。
前述の実施形態の各々では、1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤は、ASTM D-2896の方法によって測定した際、225mg KOH/g超、または250mg KOH/g超、または300mg KOH/g超、または350mg KOH/g超、または400mg KOH/g超の全塩基価を有する過塩基性スルホン酸マグネシウムであり得る。
前述の実施形態の各々では、潤滑組成物は、エンジン油組成物であり得る。
第2の態様では、本開示は、ディーゼル微粒子フィルタを装備し、すべて潤滑油組成物の総重量に基づいて、ASTM D874によって測定した際、50重量%超の潤滑粘度の基油と、1700ppm未満のカルシウムを提供するための1つ以上のカルシウム含有洗浄剤の量と、450ppm未満のマグネシウムを提供するための1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤の量と、450ppm未満のモリブデンを提供するための1つ以上のモリブデン含有化合物の量と、約700ppm~約900ppmのリンと、1.0重量%以下の総測定硫酸塩灰分含有量と、1:1以上の1つ以上のカルシウム含有洗浄剤からのカルシウムの、1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤からのマグネシウムに対する、ppmにおける比と、を含む、潤滑油組成物で潤滑された、エンジンを作動させる工程を含む、ディーゼル微粒子フィルタにおける目詰まりを低減させるための方法に関する。
本第2の実施形態では、潤滑油組成物は、144時間後、VW PV 1485試験で測定した際、0.6kPa/kg以下、0.5kPa/kg以下、または0.45kPa/kg以下のディーゼル微粒子フィルタデルタ圧力(ΔP)対油消費結果を提供し得る。
前述の第2の実施形態の各々では、潤滑油組成物は、潤滑油組成物で潤滑されたブーストされた内燃エンジンにおける低速プレイグニッション事象を、基準潤滑油R-1で潤滑された同じエンジンにおけるいくつかの低速プレイグニッション事象に対して低減させるために有効であり得るか、または、LSPI事象の低減は、50%以上の低減であり得、LSPI事象は、25,000のエンジンサイクル中のLSPIカウントであり、エンジンは、ブレーキの平均有効圧力が1,800kPaの状態で、毎分2000回転で作動する。
前述の第2の実施形態の各々では、1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤は、潤滑油組成物の総重量に基づいて、440ppm以下のマグネシウム、または430ppm以下のマグネシウム、または420ppm以下のマグネシウム、または410ppm以下のマグネシウムを提供し得る。
前述の第2の実施形態の各々では、ppmにおける、1つ以上のカルシウム含有洗浄剤からの総カルシウムの1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤からの総マグネシウムに対する比は、2.0超、または2.5超、または3.0超、または3.5超、または10.0未満、または9.0未満、または8.5未満、または1.0超~10.0未満であり得る。
前述の第2の実施形態の各々では、1つ以上のカルシウム含有洗浄剤は、ASTM D-2896の方法によって測定した際、200mg KOH/g超、または225mg KOH/g超以上、または250mg KOH/g超の全塩基価を有する過塩基性であり得る。
前述の第2の実施形態の各々では、1つ以上のカルシウム含有洗浄剤は、潤滑油組成物の総重量に対して、1670ppm未満のカルシウム、または1500ppm未満のカルシウム、または1400ppm未満のカルシウム、または1350ppm超~1700ppm未満のカルシウムを提供するのに十分な量で存在し得る。
前述の第2の実施形態の各々では、総測定硫酸塩灰分含有量は、各々ASTM D874によって測定される際、0.8重量%未満、または0.6重量%超~1.0重量%未満であり得る。
前述の第2の実施形態の各々では、潤滑油組成物は、ASTM D-2896の方法によって測定される際、最大175mg KOH/gの全塩基価を有する1つ以上のカルシウム含有洗浄剤の量を提供し得、存在する場合、潤滑油組成物の総重量に対して、50ppm未満のカルシウム、または20ppm未満のカルシウム、または5ppm未満のカルシウム、または約0ppmのカルシウムを提供する。
前述の第2の実施形態の各々では、潤滑油組成物は、潤滑油組成物の総重量に基づいて、100ppm未満のホウ素、または75ppm未満のホウ素、または50ppm未満のホウ素、または10ppm未満のホウ素、または約0ppmのホウ素を含有し得る。
前述の第2の実施形態の各々では、潤滑油組成物は、0ppm超のホウ素、および7.5超、または50超、または500超の、ppmにおける総金属のppmにおける総ホウ素に対する比を有し得る。
前述の実施形態の各々では、潤滑油組成物は、0ppm~100ppm未満のホウ素、または0ppm~75ppm未満のホウ素、または0ppm~50ppm未満のホウ素、または0ppm~10ppm未満のホウ素を含有し得る。
前述の第2の実施形態の各々では、1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤は、ASTM D-2896の方法によって測定した際、225mg KOH/g超、または250mg KOH/g超、または300mg KOH/g超、または350mg KOH/g超、または400mg KOH/g超の全塩基価を有する過塩基性であり得る。
前述の第2の実施形態の各々では、1つ以上のカルシウム含有洗浄剤は、任意選択的に、サリチル酸カルシウム洗浄剤を除外してもよい。
前述の第2の実施形態の各々では、1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤は、ASTM D-2896の方法によって測定した際、225mg KOH/g超、または250mg KOH/g超、または300mg KOH/g超、または350mg KOH/g超、または400mg KOH/g超の全塩基価を有する過塩基性スルホン酸マグネシウム洗浄剤であり得る。
前述の第2の実施形態の各々では、潤滑組成物は、エンジン油組成物であり得る。
本明細書で使用される特定の用語の意味を明確にするために、以下の用語の定義が提供される。
用語「油組成物」、「潤滑組成物(lubrication composition)」、「潤滑油組成物」、「潤滑油」、「潤滑剤組成物」、「潤滑組成物(lubricating composition)」、「完全配合潤滑剤組成物」、「潤滑剤」、「クランクケース油」、「クランクケース潤滑剤」、「エンジン油」、「エンジン潤滑剤」、「モータ油」、および「モータ潤滑剤」は、主要量の基油に加えて少量の添加剤組成物を含む最終潤滑生成物を指す、同義の完全に互換性のある専門用語であるとみなされる。
本明細書で使用される場合、用語「添加剤パッケージ」、「添加剤濃縮物」、「添加剤組成物」、「エンジン油添加剤パッケージ」、「エンジン油添加剤濃縮物」、「クランクケース添加剤パッケージ」、「クランクケース添加剤濃縮物」、「モータ油添加剤パッケージ」、「モータ油濃縮物」は、主要量の基油ストック混合物を除外する潤滑油組成物の一部を指す、同義の完全に互換性のある専門用語であるとみなされる。添加剤パッケージは、粘度指数向上剤または流動点降下剤を含む場合も含まない場合もある。
用語「過塩基性」は、金属塩、例えば、スルホネート、カルボキシレート、サリチレート、および/またはフェネートの金属塩に関し、存在する金属の量は、理論量を超える。このような塩は、100%超の転化率を有し得る(すなわち、それらは酸をその「標準」、「中性」の塩に変換するのに必要な理論的金属量の100%超を含み得る)。しばしばMRと略される表現「金属比」は、既知の化学反応性および化学量論に従って、過塩基性塩中の金属の総化学当量と中性塩中の金属の化学当量との比率を示すために用いられる。標準または中性塩では金属比は1であるが、過塩基性塩ではMRは1より大きい。これらは、一般に、過塩基性、高塩基性、または超塩基性塩と称され、有機硫黄酸、カルボン酸、サリチレート、および/またはフェノールの塩であってもよい。
本明細書で使用される場合、用語「ヒドロカルビル置換基」または「ヒドロカルビル基」は当業者に既知の通常の意味で使用される。具体的には、分子の残りに直接結合した炭素原子を有し、主に炭化水素特性を有する基を指す。各ヒドロカルビル基は、独立して炭化水素置換基から選択され、置換炭化水素置換基は、ハロ基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、メルカプト基、ニトロ基、ニトロソ基、アミノ基、ピリジル基、フリル基、イミダゾリル基、酸素、および窒素のうちの1つ以上を含有し、ヒドロカルビル基中の10個の炭素原子毎に2つ以下の非炭化水素置換基が存在する。
本明細書で使用される場合、用語「ヒドロカルビル置換基」または「ヒドロカルビル基」は、当業者に周知のその通常の意味で使用される。具体的には、分子の2つの場所で炭素原子によって分子の残りの部分に直接結合し、主に炭化水素の性質を有する基を指す。各ヒドロカルビレン基は、二価炭化水素置換基、およびハロ基、アルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アリールアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、メルカプト基、ニトロ基、ニトロソ基、アミノ基、ピリジル基、フリル基、イミダゾリル基、酸素と窒素を含む置換二価炭化水素置換基から独立して選択され、ヒドロカルビレン基の10個の炭素原子毎に2つ以下の非炭化水素置換基が存在する。
本明細書で使用される場合、用語「重量パーセント」は、他に明確に述べられていない限り、記載された成分が組成物全体の重量に対して表すパーセンテージを意味する。
本明細書で使用される用語「可溶性」、「油溶性」、または「分散性」は、化合物または添加剤が可溶性、溶解性、混和性、または油中にあらゆる割合で懸濁可能であることを示し得るが、必ずしもそうではない。しかしながら、前述の用語は、それらが、油が採油される環境において意図された効果を発揮するのに十分な程度に、油中で可溶性、懸濁性、溶解性、または安定に分散性であることを意味する。さらに、必要に応じて、他の添加剤を追加で組み込むことで、特定の添加剤のより高いレベルの配合が可能となり得る。
本明細書で使用される「TBN」という用語は、ASTM D2896またはASTM D4739またはDIN 51639-1の方法によって測定した際に、mgKOH/g単位での総塩基価を示すのに使用される。
本明細書で採用される用語「アルキル」は、約1~約100個の炭素原子の直鎖、分枝鎖、環状、および/または置換飽和鎖部分を指す。
本明細書で採用される用語「アルケニル」は、約3~約10個の炭素原子の直鎖、分岐鎖、環状、および/または置換の不飽和鎖部分を指す。
本明細書で採用される用語「アリール」は、アルキル、アルケニル、アルキルアリール、アミノ、ヒドロキシル、アルコキシ、ハロ置換基、ならびに/またはこれらに限定されないが、窒素、酸素、および硫黄を含むヘテロ原子を含み得る、単環式および多環式の芳香族化合物を指す。
ディーゼル微粒子フィルタの目詰まりは、Volkswagen(VW)ディーゼル微粒子フィルタ試験(DFT)、VW PV 1485で測定され得る。VW PV 1485試験は、フィルタの寿命を低減させ、車両エンジンの背圧が上昇し、燃料消費量の増加をもたらす、車両のディーゼル微粒子フィルタに詰まった硫酸塩灰分堆積物の量を測定する。ディーゼル微粒子フィルタ試験は、灰装填段階の144時間後、背圧における増加対油消費量を測定する。
低速プレイグニッション事象の低減は、「LSPI比」として表され得る。「LSPI比」という用語は、本開示の潤滑油組成物で潤滑されたブーストされた内燃エンジンにおける低速プレイグニッション事象の数の、本明細書に記載の基準潤滑油R-1で潤滑された同じブーストされた内燃エンジンにおけるいくつかの低速プレイグニッション事象に対する比を指す。LSPI比を低減させる潤滑油組成物は、潤滑油組成物で潤滑されたブーストされた内燃エンジンにおける低速プレイグニッション事象を、基準潤滑油R-1で潤滑された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に対して低減させるために有効である。
本明細書の潤滑剤、成分の組み合わせ、または個々の成分は、様々なタイプの内燃エンジンにおける使用に好適であり得る。好適なエンジンのタイプには、重負荷ディーゼル、乗用車、軽負荷ディーゼル、中速ディーゼル、または船舶用エンジンが含まれ得るが、これらに限定されない。内燃エンジンは、ディーゼル燃料エンジン、ガソリン燃料エンジン、天然ガス燃料エンジン、バイオ燃料エンジン、混合ディーゼル/バイオ燃料-燃料エンジン、混合ガソリン/バイオ燃料-燃料エンジン、アルコール燃料エンジン、混合ガソリン/アルコール燃料エンジン、圧縮天然ガス(CNG)燃料エンジン、またはそれらの混合物であってもよい。ディーゼルエンジンは、圧縮点火エンジンであってもよい。ガソリンエンジンは、ブーストされた火花点火エンジンなどの、火花点火エンジンであってもよい。内燃エンジンはまた、電気またはバッテリ電源と組み合わせて使用してもよい。このように構成されたエンジンは一般的にはハイブリッドエンジンとして既知である。内燃エンジンは、2ストローク、4ストローク、またはロータリーエンジンであり得る。好適な内燃エンジンは、船舶用ディーゼルエンジン(例えば内陸船舶)、航空用ピストンエンジン、低負荷ディーゼルエンジン、およびオートバイ、自動車、機関車、ならびにトラックエンジンを含む。
乗用車および小型車は、圧縮(ディーゼル)エンジンまたは火花点火(ガソリン)内燃エンジンのいずれかが装備され得る。概して、エンジン油は、どちらか一方で使用するために特別に配合される。しかしながら、火花点火エンジンをディーゼルエンジン用に配合されたエンジン油で潤滑することは有益な場合がある。さらに、いくつかのディーゼルエンジン油は、ディーゼルエンジン油とガソリンエンジン油の両方の仕様(すなわち、混合仕様)を満たすように試験されているため、いずれのエンジンタイプでも使用することが推奨される。したがって、ディーゼルエンジンとガソリンエンジンの両方の仕様を満たし、これらの多様なエンジン条件の各々に対応することができる油が、望ましい。
内燃エンジンは、アルミニウム合金、鉛、スズ、銅、鋳鉄、マグネシウム、セラミック、ステンレス鋼、複合材、および/またはこれらの混合物のうちの1つ以上の成分を含有してもよい。成分は、例えば、ダイヤモンド様カーボンコーティング、潤滑コーティング、リン含有コーティング、モリブデン含有コーティング、グラファイトコーティング、ナノ粒子含有コーティング、および/またはこれらの混合物でコーティングされてもよい。アルミニウム合金は、ケイ酸アルミニウム、酸化アルミニウム、または他のセラミック材料を含んでもよい。一実施形態では、アルミニウム合金はケイ酸アルミニウム表面である。本明細書で使用される場合、用語「アルミニウム合金」は、「アルミニウム複合体」と同義であり、その詳細な構造にかかわらず、顕微鏡レベルまたはほぼ顕微鏡レベルで混合または反応するアルミニウムおよび他の成分を含む成分または表面を表すことが意図される。これには、アルミニウム以外の金属を有する任意の従来の合金だけでなく、セラミック様材料のような非金属性元素または化合物を有する複合または合金様構造が含まれる。
内燃エンジンのための潤滑油組成物は、硫黄、リン、または灰分(ASTM D-874)とは関わりなく、いずれのエンジン潤滑剤に好適であり得る。エンジン油潤滑剤の硫黄含有量は、約1重量%以下、または約0.8重量%以下、または約0.5重量%以下、または約0.3重量%以下、または約0.2重量%以下であってもよい。一実施形態では、硫黄含有量は、約0.001重量%~約0.5重量%、または約0.01重量%~約0.3重量%の範囲であってもよい。リン含有量は、約700ppm~約900ppm、または850ppm以下であってもよい総測定硫酸塩灰分含有量は、ASTM D874によって測定した際、0.5重量%以上~1.0重量%以下、または0.8重量%未満、または0.5重量%超~1.0重量%未満、または0.6重量%超~1.0重量%未満であってもよい。別の実施形態では、硫黄含有量は、約0.4重量%以下であってもよく、リン含有量は、約0.08重量%以下であってもよく、および測定硫酸塩灰分は、0.5重量%以上~約1重量%以下である。さらに別の実施形態では、硫黄含有量は、約0.3重量%以下であってもよく、リン含有量は、約0.05重量%以下であり、および測定硫酸塩灰分は、約0.8重量%以下であってもよい。
一実施形態では、潤滑油組成物は、エンジン油であり、潤滑油組成物は、(i)約0.5重量%以下の硫黄含有量、(ii)約0.1重量%以下のリン含有量、および(iii)0.5重量%以上~1.0重量%以下の測定硫酸塩灰分含有量を有し得る。
一実施形態では、潤滑油組成物は、潤滑油組成物の総重量に基づいて、10ppm未満のホウ素、または50ppm未満のホウ素、または10ppm未満のホウ素、または0ppmのホウ素を含有する。別の実施形態では、潤滑油組成物は、0ppm超のホウ素を有し、ppmにおける総金属の、ppmにおける総ホウ素に対する比は、7.5超、または50超、または500超である。
一実施形態では、潤滑油組成物は、2ストロークまたは4ストロークの船舶用ディーゼル内燃エンジンに好適である。一実施形態では、船舶用ディーゼル燃焼エンジンは、2ストロークエンジンである。いくつかの実施形態では、潤滑油組成物は、これらに限定されないが、船舶用エンジンの動力供給に使用される燃料の高硫黄含有量および海洋に適したエンジン油(例えば、海洋に適したエンジン油では約40TBN超)に必要な高いTBNが含まれる、1つ以上の理由のために、2ストロークまたは4ストローク船舶用ディーゼル内燃エンジンに好適でない。
いくつかの実施形態では、潤滑油組成物は、約1~約5%の硫黄を含む燃料などの低硫黄燃料を駆動源とするエンジンでの使用に好適である。高速道路車両燃料は約15ppmの硫黄(または約0.0015%の硫黄)を含有する。
低速ディーゼルは、典型的に船舶用エンジンを指し、中速ディーゼルは、一般に機関車を指し、高速ディーゼルは、典型的に高速道路車両を指す。潤滑油組成物は、これらの種類のうちの1つのみまたはすべてのものに好適であってもよい。
さらに、本明細書の潤滑剤は、ILSAC GF-3、GF-4、GF-5、GF-5+、GF-6、PC-11、CF、CK-4、FA-4、CF-4、CH-4、CI-4、CJ-4、API SG、SJ、SL、SM、SN、SN+、ACEA A1/B1、A2/B2、A3/B3、A3/B4、A5/B5、C1、C2、C3、C4、C5、E4/E6/E7/E9、Euro5/6、Jaso DL-1、Low SAPS、Mid SAPS、などの1つ以上の業界仕様要件、またはDexos(商標) 1、Dexos(商標)2、MB-Approval229.1、229.3、229.5、229.31、229.51、229.52、229.6、229.71、226.5、226.51、228.0/.1、228.2/.3、228.31、228.5、228、51、228.61、VW 501.01、502.00、503.00/503.01、504.00、505.00、505.01、506.00/506.01、507.00、508.00、509.00、508.88、509.99、BMW Longlife-01、Longlife-01 FE、Longlife-04、Longlife-12 FE、Longlife-14 FE+、Longlife-17 FE+、Porsche A40、C30、Peugeot Citroen Automobiles B71 2290、B71 2294、B71 2295、B71 2296、B71 2297、B71 2300、B71 2302、B71 2312、B71 2007、B71 2008、Renault RN0700、RN0710、RN0720、Ford WSS-M2C153-H、WSS-M2C930-A、WSS-M2C945-A、WSS-M2C913A、WSS-M2C913-B、WSS-M2C913-C、WSS-M2C913-D、WSS-M2C948-B、WSS-M2C948-A、GM 6094-M、Chrysler MS-6395、Fiat 9.55535 G1、G2、M2、N1、N2、Z2、S1、S2、S3、S4、T2、DS1、DSX、GH2、GS1、GSX、CR1、Jaguar Land Rover STJLR.03.5003、STJLR.03.5004、STJLR.03.5005、STJLR.03.5006、STJLR.03.5007、STJLR.51.5122などの元の機器製造者仕様の要件、または本明細書に言及されていない任意の過去もしくは将来のPCMOもしくはHDDの仕様を満たすために好適であり得る。乗用車用モータ油(PCMO)用途のためのいくつかの実施形態では、完成した流体中のリンの量は、1000ppm以下、または900ppm以下、または800ppm以下である。
他のハードウェアは、開示された潤滑剤とともに使用するのに好適でない可能性がある。用語「機能性流体」は、トラクターの作動流体、自動変速機流体を含む動力伝達流体、連続可変トランスミッション流体および手動トランスミッション流体、トラクターの作動流体を含む作動流体、一部のギア油、パワーステアリング流体、風力タービン、圧縮機に使用される流体、一部の工業用流体、および動力伝達装置の部品に関連する流体を含むがこれらに限定されない様々な流体を含む。自動変速機流体などのこれらの流体の各々の中には、顕著に異なる機能特性の流体を必要する異なる設計を有する様々なトランスミッションのために様々な異なるタイプの流体が存在することに留意すべきである。これは、動力の発生または伝達に使用されない用語「潤滑流体」とは対照的である。
例えば、トラクターの油圧作動流体に関しては、これらの流体はエンジンを潤滑させることを除いて、トラクターのすべての潤滑剤用途に使用される汎用品である。これらの潤滑用途には、ギアボックス、パワーテイクオフおよびクラッチ、リアアクスル、リダクションギア、湿式ブレーキ、および油圧アクセサリーの潤滑が含まれ得る。
機能性流体が自動変速機流体である場合、自動変速機流体は、クラッチ板が動力を伝達するのに十分な摩擦を有していなければならない。しかしながら、流体の摩擦係数は、運転中に流体が加熱されるので温度の影響により低下する傾向がある。トラクターの作動流体または自動変速機流体は高温で高い摩擦係数を維持することが重要であり、さもなければブレーキシステムまたは自動変速機が故障する可能性がある。これはエンジン油の機能ではない。
トラクター流体、例えば、スーパートラクタユニバーサル油(STUO)またはユニバーサルトラクタトランスミッション油(UTTO)は、エンジン油の性能と、変速機、ディファレンシャル、ファイナルドライブプラネタリギア、湿式ブレーキ、および油圧性能とを組み合わせてもよい。UTTOまたはSTUO流体を配合するのに使用される添加剤の多くは機能的に類似しているが、適切に添加されないと有害な影響を及ぼすおそれがある。例えば、エンジン油に使用される特定の耐摩耗性および極圧添加剤は、油圧ポンプの銅成分に対して極めて強い腐食性を有する。ガソリンまたはディーゼルエンジンの性能に使用される洗浄剤および分散剤は、湿式ブレーキの性能に有害であり得る。静粛な湿式ブレーキ鳴きに特有の摩擦調整剤は、エンジン油性能に必要な熱安定性を欠いている可能性がある。これらの各流体は機能性、トラクター、または潤滑性にかかわらず、特定の厳格な製造業者の要件を満たすように設計されている。
本開示は、自動車用クランクケース潤滑剤としての使用のために配合された新規の潤滑油ブレンドを提供する。本開示は、2Tおよび/または4Tオートバイ用クランクケース潤滑剤として用いられるために配合された新規な潤滑油ブレンドを提供する。本開示の実施形態は、クランクケースにおいて用いることに好適であり、かつ、空気混入、アルコール燃料適合性、酸化防止性、耐摩耗性能、バイオ燃料適合性、気泡低減特性、摩擦低減、燃費、プレイグニッション防止、錆抑制、汚泥および/または煤煙分散性、ピストン清浄性、堆積物形成、および耐水性の特性に改善を有する潤滑油を提供する。
本開示のエンジン油は、以下に詳細に記載されるように、1つ以上の添加剤を適切な基油配合物に添加することによって配合し得る。添加剤は添加剤パッケージ(または濃縮物)の形態で基油と組み合わせてもよく、または選択的には基油(または両方の混合物)と個々に組み合わせてもよい。完全に配合されたエンジン油は、添加された添加剤およびそれぞれの割合に基づいて、改善された性能特性を示し得る。
本開示のさらなる詳細および利点は、以下の説明に部分的に記載される、かつ/または本開示の実施によって習得し得る。本開示の詳細および利点は、添付の特許請求の範囲に特に指摘された要素および組み合わせによって実現および達成し得る。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は両方とも例示的および説明的なものに過ぎず、特許請求される本開示を限定するものではないことを理解されたい。
本開示の様々な実施形態は、潤滑油組成物およびディーゼル微粒子フィルタにおける目詰まりを低減させるための方法を提供する。潤滑油組成物は、圧縮(ディーゼル)エンジンおよび/または火花点火(ガソリン)エンジンにおいて有用であり得る。特に、潤滑油組成物が用いられ得るエンジンは、ターボチャージャ付きおよび過給機付き内燃エンジンなどのブーストされた内燃エンジンを含み得る。ブースト付き内燃エンジンとしては、火花点火エンジン、直噴エンジン、および/またはポート燃料噴射エンジンが挙げられる。好ましくは、ブーストされた内燃エンジンは、火花点火内燃エンジンまたは直噴エンジンである。
第1の態様では、本開示は、すべて潤滑油組成物の総重量に基づいて、ASTM D874によって測定した際、潤滑油組成物の総重量に基づいて、50重量%超の潤滑粘度の基油と、1700ppm未満のカルシウムを提供するための1つ以上のカルシウム含有洗浄剤の量と、450ppm未満のマグネシウムを提供するための1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤の量と、450ppm未満のモリブデンを提供するための1つ以上のモリブデン含有化合物の量と、約700ppm~約900ppmのリンと、1.0重量%以下の総測定硫酸塩灰分含有量と、1:1以上の1つ以上のカルシウム含有洗浄剤からのカルシウムの、1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤からのマグネシウムに対する、ppmにおける比と、を含む、潤滑油組成物を提供する。
第2の態様では、本発明は、ディーゼル微粒子フィルタを装備し、本明細書の潤滑油組成物で潤滑されたエンジンを作動させる工程を含む、ディーゼル微粒子フィルタにおける目詰まりを低減させるための方法に関する。
前述の潤滑油組成物および方法は、144時間後、VW PV 1485試験で測定した際、0.6kPa/kg以下、0.5kPa/kg以下、または0.45kPa/kg以下のディーゼル微粒子フィルタデルタ圧力(ΔP)対油消費結果を提供し得る。
好ましくは、潤滑油組成物および方法はまた、潤滑油組成物で潤滑されたブーストされた内燃エンジンにおける低速プレイグニッション事象を、基準潤滑油R-1で潤滑された同じエンジンにおけるいくつかの低速プレイグニッション事象に対して低減させるため、または、LSPI事象の低減が、50%以上の低減であり、LSPI事象が、25,000エンジンサイクル中のLSPIカウントであることを提供するために有効であり、エンジンは、ブレーキ平均有効圧力が1,800kPaの状態で、毎分2000回転で作動する。
以下でより詳細に記載されるように、本開示の実施形態は、ディーゼル微粒子フィルタにおける目詰まりの低減において有意な、かつ予想外の改善、任意選択的に、潤滑油組成物における比較的高いカルシウム洗浄剤濃度を維持しながら、低速プレイグニッション事象の有意な低減を提供し得る。
基油
潤滑油組成物中に使用される基油は、米国石油協会(American Petroleum Institute(API))Base Oil Interchangeability Guidelinesに明記されるような、群I~Vにおける基油のいずれかから選択され得る。5つの基油の群は以下の通りである:
Figure 2022520492000001
I群、II群、およびIII群は、鉱物油プロセス原料である。IV群基油は、オレフィン性不飽和炭化水素の重合によって生成される、真の合成分子種を含有する。多くのV群基油も真の合成生成物であり、ジエステル、ポリオールエステル、ポリアルキレングリコール、アルキル化芳香族、ポリリン酸エステル、ポリビニルエーテル、および/またはポリフェニルエーテルなどを含み得るが、植物油のような天然に存在する油でもあり得る。III群の基油は鉱油に由来するが、これらの流体が受ける酷烈な加工はそれらの物理的特性をPAOなどの一部の真の合成物と非常に類似したものにすることに留意すべきである。したがって、III群の基油由来の油は、業界では合成流体と称されることがある。II+群は、高粘度指数II群を含み得る。
開示される潤滑油組成物中に使用される基油は、鉱物油、動物油、植物油、合成油、合成油ブレンド物またはこれらの混合物であり得る。好適な油は、水素化分解、水素化、水素化仕上げ、未精製、精製および再精製油、ならびにこれらの混合物に由来し得る。
未精製油は、精製処理を行わないか、それ以上の精製処理はほとんど行われない天然油、鉱物油、または合成源から誘導されたものである。精製油は、1つ以上の特性の改善をもたらし得る、1つ以上の精製ステップで処理されることを除き、未精製油と類似である。好適な精製技術の例は、溶媒抽出、二次蒸留、酸または塩基抽出、濾過、浸透などである。食用品質に精製された油は有用である場合または有用でない場合がある。食用油はホワイトオイルとも呼ばれ得る。いくつかの実施形態では、潤滑油組成物は、食用油またはホワイト油を含まない。
再精製油はまた、再生油または再処理油としても知られている。これらの油は同一のまたは類似の処理を使用して得られる精製油と類似する。付加的に、これらの油は、使用済み添加剤および油分解生成物の除去に関する技術によってさらに処理される。
鉱物油には、掘削によって得られる油、または植物および動物から得られる油、またはこれらの任意の混合物が含まれ得る。例えば、かかる油には、ヒマシ油、ラード油、オリーブ油、ピーナツ油、トウモロコシ油、ダイズ油、および亜麻仁油、ならびに液体石油、パラフィン系、ナフテン系、もしくはパラフィン-ナフテン混合系タイプの溶媒処理または酸処理鉱物潤滑油などの鉱物潤滑油が挙げられるが、これらに限定されない。必要があれば、かかる油は部分的または完全に水素化されてもよい。石炭または頁岩由来の油もまた有用であり得る。
有用な合成潤滑油としては、重合、オリゴマー化、もしくは内部重合オレフィン(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)などの炭化水素油;ポリ(1-ヘキセン)、ポリ(1-オクテン)、1-デセンのトリマーもしくはオリゴマー、例えば、ポリ(1-デセン)(そのような材料はしばしばα-オレフィンと称される)、およびこれらの混合物;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ニル);ジフェニルアルカン、アルキル化ジフェニルアルカン、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、ならびにこれらの誘導体、類似体、および相同体、またはこれらの混合物を挙げることができる。ポリアルファオレフィンは、典型的には水素化された物質である。
他の合成潤滑油としては、ポリオールエステル、ジエステル、リン含有酸の液体エステル(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、デカンホスホン酸のジエチルエステル)、またはポリマーテトラヒドロフランが挙げられる。合成油は、フィッシャー・トロプシュ反応によって生成されてもよく、典型的に、水素化異性化フィッシャー・トロプシュ炭化水素またはワックスであってもよい。一実施形態では、油は、フィッシャー・トロプシュガス対液体合成手順ならびに他のガス対液体油によって調製することができる。
潤滑組成物に含まれる主要量の基油は、I群、II群、III群、IV群、V群、および前述の2つ以上の組み合わせからなる群から選択されることができ、主要量の基油は、組成物中の添加剤成分または粘度指数改善剤の提供に起因する基油以外である。別の実施形態では、潤滑組成物に含まれる主要量の基油は、II群、III群、IV群、V群、および前述の2つ以上の組み合わせからなる群から選択されることができ、主要量の基油は、組成物中の添加剤成分または粘度指数改善剤の提供に起因する基油以外である。
存在する潤滑粘度の油の量は、100重量%から、粘度指数向上剤および/もしくは流動点降下剤ならびに/または他の上面処理添加剤を含む性能添加剤の量の合計を減算した後に残る残余であり得る。例えば、最終流体中に存在し得る潤滑粘度の油は、約50重量%超、約60重量%超、約70重量%超、約80重量%超、約85重量%超、または約90重量%超など、主要量であり得る。
洗浄剤
潤滑油組成物は、1つ以上のカルシウム含有洗浄剤、および任意選択的に、1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤を含む。1つ以上のカルシウム含有洗浄剤および1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤は、中性、低塩基性、または過塩基性洗浄剤、およびそれらの混合物から独立して選択され得る。好適な洗剤基質には、フェネート、硫黄含有フェネート、スルホン酸、カリキサラート、サリキサレート、サリチル酸、カルボン酸、リン酸、モノおよび/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含まれる。好適な洗浄剤およびその調製方法は、US7,732,390およびそこに引用されている参考文献を含む、多数の特許公報により詳細に記載されている。
洗剤基質は、限定されないが、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、またはこれらの混合物などのアルカリ金属またはアルカリ土類金属で塩基化されてもよい。いくつかの実施形態では、洗浄剤はバリウムを含まない。好適な洗浄剤は、石油スルホン酸のアルカリまたはアルカリ土類金属塩、および長鎖モノまたはジアルキルアリールスルホン酸を含み得、アリール基が、ベンジル、トリル、およびキシリルである。好適な追加の洗浄剤の例としては、カルシウムフェネート、カルシウム硫黄含有フェネート、スルホン酸カルシウム、カルシウムカリキサラート、カルシウムサリキサレート、サリチル酸カルシウム、カルボン酸カルシウム、リン酸カルシウム、カルシウムモノおよび/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、スルホン酸マグネシウム、マグネシウムカリキサラート、マグネシウムサリキサレート、サリチル酸マグネシウム、カルボン酸マグネシウム、マグネシウムリン酸、マグネシウムモノおよび/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、スルホン酸ナトリウム、ナトリウムカリキサラート、ナトリウムサリキサレート、サリチル酸ナトリウム、カルボン酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、モノおよび/もしくはジチオリン酸ナトリウム、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。
過塩基性清浄剤は、当該技術分野において既知であり、アルカリまたはアルカリ土類金属過塩基性清浄剤添加剤であり得る。そのような清浄剤添加剤は、金属酸化物または金属水酸化物を基質および二酸化炭素ガスと反応させることによって調製され得る。基材は、典型的には、酸、例えば、脂肪族置換スルホン酸、脂肪族置換カルボン酸、または脂肪族置換フェノールのような酸である。
用語「過塩基性」は、存在する金属の量が化学量論的量を超える、スルホン酸塩、カルボン酸塩、およびフェネートの金属塩などの金属塩に関する。このような塩は、100%超の変換レベルを有してもよい(すなわち、これらは、酸をその「標準」「中性」の塩に変換するのに必要な理論的量の金属の100%より多くを含んでもよい)。しばしばMRと略される表現「金属比」は、既知の化学反応性および化学量論に従って、過塩基性塩中の金属の総化学当量と中性塩中の金属の化学当量との比率を示すために用いられる。標準または中性塩では金属比は1であるが、過塩基性塩ではMRは1より大きい。これらは一般に、過塩基性、高塩基性、または超塩基性の塩と称され、有機硫黄酸、カルボン酸、またはフェノールの塩であってもよい。
潤滑油組成物の過塩基性洗浄剤は、約200mgKOH/グラム以上、またはさらなる例として、約250mgKOH/グラム以上、もしくは約350mgKOH/グラム以上、または約375mgKOH/グラム以上、もしくは約400mgKOH/グラム以上の全塩基価(TBN)を有してもよい。
好適な過塩基性洗浄剤の例には、限定されないが、過塩基性カルシウムフェネート、過塩基性カルシウム硫黄含有フェネート、過塩基性スルホン酸カルシウム、過塩基性カルシウムカリキサラート、過塩基性カルシウムサリキサレート、過塩基性サリチル酸カルシウム、過塩基性カルボン酸カルシウム、過塩基性リン酸カルシウム、過塩基性カルシウムモノおよび/またはジチオリン酸、過塩基性カルシウムアルキルフェノール、過塩基性カルシウム硫黄結合アルキルフェノール化合物、過塩基性カルシウムメチレン架橋フェノール、過塩基性マグネシウムフェネート、過塩基性マグネシウム硫黄含有フェネート、過塩基性スルホン酸マグネシウム、過塩基性マグネシウムカリキサラート、過塩基性マグネシウムサリキサレート、過塩基性サリチル酸マグネシウム、過塩基性マグネシウムカルボン酸、過塩基性マグネシウムリン酸、過塩基性マグネシウムモノおよび/またはジチオリン酸、過塩基性マグネシウムアルキルフェノール、過塩基性マグネシウム硫黄結合アルキルフェノール化合物、過塩基性マグネシウムメチレン架橋フェノールが挙げられる。
過塩基性カルシウム洗浄剤は、すべてASTM D-2896の方法によって測定した際、少なくとも約150mgKOH/g、少なくとも約225mgKOH/g、少なくとも225mgKOH/g~約400mgKOH/g、少なくとも約225mgKOH/g~約350mgKOH/g、または約230~約350mgKOH/gの総塩基価を有してもよい。そのような洗浄剤組成物が不活性希釈剤、例えば、プロセス油、通常は鉱油で形成される場合、総塩基数は、希釈剤、および洗浄剤組成物に含有され得る任意の他の材料(例えば、促進剤など)を含む組成物全体の塩基性を反映している。
過塩基性洗浄剤は、1.1:1から、または2:1から、または4:1から、または5:1から、または7:1から、または10:1からの金属対基材比を有してもよい。
いくつかの実施形態では、洗浄剤はエンジン内の錆を低減または防止するのに有効である。
総洗浄剤は、潤滑油組成物の総重量に基づいて、最大10重量%、または約8重量%、または最大約4重量%、または約4重量%超~約8重量%で存在し得る。
1つ以上のカルシウム含有洗浄剤は、潤滑油組成物の総重量に基づいて、1700ppm未満のカルシウム、または1670ppm未満のカルシウム、または1500ppm未満のカルシウム、または1400ppm未満のカルシウム、または1350ppm超~1700ppm未満のカルシウム、または1350ppm超~1670ppm未満のカルシウム、または1350ppm超~1500ppm未満のカルシウム、または1350ppm超~1400ppm未満のカルシウムを提供する量で存在し得る。
いくつかの実施形態では、1つ以上のカルシウム含有洗浄剤は、ASTM D-2896の方法によって測定した際、200mg KOH/g超、225 mg KOH/g超、または250 mg KOH/g超以上の全塩基価を有する過塩基性である。
いくつかの実施形態では、1つ以上のカルシウム含有洗浄剤は、サリチル酸カルシウムを除外する。
別の実施形態では、潤滑油組成物は、ASTM D-2896の方法によって測定した際、最大175mg KOH/gの全塩基価を有する1つ以上のカルシウム含有洗浄剤を含み得、潤滑油組成物の総重量に対して、50ppm未満のカルシウム、または20ppm未満のカルシウム、または5ppm未満のカルシウム、または約0ppmのカルシウムを提供する。
1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤は、450ppm未満のマグネシウム、または450ppm以下のマグネシウム、または440ppm以下のマグネシウム、または430ppm以下のマグネシウム、または420ppm以下のマグネシウム、または410ppm以下のマグネシウム、または400ppm未満のマグネシウム、または350ppm未満のマグネシウム、または300ppm未満のマグネシウムを提供するための量で存在し得る。
いくつかの実施形態では、1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤は、ASTM D-2896の方法によって測定した際、225mg KOH/g超、または250mg KOH/g超、または300mg KOH/g超、または350mg KOH/g超、または400mg KOH/g超の全塩基価を有する過塩基性である。
他の実施形態では、1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤は、ASTM D-2896の方法によって測定した際、225mg KOH/g超、または250mg KOH/g超、または300mg KOH/g超、または350mg KOH/g超、または400mg KOH/g超の全塩基価を有する過塩基性スルホン酸マグネシウム洗浄剤である。
いくつかの実施形態では、ppmにおける、1つ以上のカルシウム含有洗浄剤からのカルシウムの、1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤からのマグネシウムに対する比は、1以上、または2.0超、または2.5超、または3.0超、または3.5超、または10.0未満、または9.0未満、または8.5未満、または1.0超~10.0未満である。
代替的な実施形態では、潤滑油組成物は、任意選択的に、洗浄剤からの15ppm以下のマグネシウム、または10ppm以下のマグネシウムを含む。
モリブデン含有成分
本明細書の潤滑油組成物は、1つ以上のモリブデン含有化合物を含む。油溶性モリブデン化合物は、耐摩耗剤、酸化防止剤、摩擦調整剤、またはこれらの混合物の機能的性能を有していてもよい。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、ジアルキルジチオリン酸モリブデン、ジチオホスフィン酸モリブデン、モリブデン化合物のアミン塩、キサントゲン酸モリブデン、チオキサントンモリブデン、モリブデン硫化物、カルボン酸モリブデン、モリブデンアルコキシド、三核有機モリブデン化合物、および/またはこれらの混合物を含んでもよい。モリブデン硫化物は二硫化モリブデンを含む。二硫化モリブデンは安定な分散液の形態であり得る。一実施形態では、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、ジアルキルジチオリン酸モリブデン、モリブデン化合物のアミン塩、およびこれらの混合物からなる群から選択され得る。一実施形態では、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であってもよい。
使用され得るモリブデン化合物の好適な例は、Molyvan 822(商標)、Molyvan(商標)A、Molyvan 2000(商標)、およびMolyvan 855(商標)などの商品名でR.T.Vanderbilt Co.,Ltd.から入手可能、ならびにAdeka Corporationから入手可能なSakura-Lube(商標)S-165、S-200、S-300、S-310G、S-525、S-600、S-700、およびS-710などの商品名で販売されている市販の材料、ならびにそれらの混合物を含む。 好適なモリブデン成分は、全体が参照により本明細書に組み込まれる、US5,650,381、US RE37,363E1、US RE38,929E1およびUS RE40,595E1に記載されている。好ましくは、1つ以上のモリブデン含有化合物は、脂肪酸エステルと酸化モリブデンとの反応生成物であり得る。好ましくは、脂肪酸エステルは、4~30個の炭素原子、または6~20個の炭素原子を有する。
追加的に、モリブデン化合物は、酸性モリブデン化合物であってもよい。含まれるものは、水素ナトリウムモリブデン酸塩、MoOCl4、MoO2Br2、Mo2O3Cl6、三酸化モリブデンまたは類似する酸性モリブデン化合物である、モリブデン酸、モリブデン酸アンモニウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム、および他のアルカリ金属モリブデン酸塩および他のモリブデン塩である。代替的に、その組成物は、例えば、米国特許第4,263,152号、同第4,285,822号、同第4,283,295号、同第4,272,387号、同第4,265,773号、同第4,261,843号、同第4,259,195号、および同第4,259,194号、ならびにWO94/06897に記載されている塩基性窒素化合物のモリブデン/硫黄錯体によるモリブデンを用いて、提供することができ、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
別のクラスの好適な有機モリブデン化合物は、式Mo3SkLnQzの化合物などの三核モリブデン化合物およびそれらの混合物であり、式中、Sは硫黄を表し、Lは有機基が化合物を油中に可溶性または分散性にするのに十分な炭素原子を有する独立して選択された配位子を表し、nは1~4であり、kは4~7であり、Qは水、アミン、アルコール、ホスフィンおよびエーテルなどの中性電子供与性化合物の群から選択され、zは0~5の範囲にあり、非化学量論値を含む。すべての配位子の有機基の中に、少なくとも25個、少なくとも30個、または少なくとも35個の炭素原子などの、少なくとも合計21個の炭素原子が存在してもよい。追加の好適なモリブデン化合物は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第6,723,685号に記載されている。
油溶性モリブデン化合物は、潤滑油組成物の総重量に基づいて、約450ppm未満、または約420ppm未満、または約400ppm未満、または約390ppm未満のモリブデン、または5ppm超のモリブデン、または50 ppm超のモリブデン、または80ppm超のモリブデン、または100ppm超のモリブデン、または5ppm超~450ppm未満のモリブデン、または50ppm超~420ppm未満のモリブデン、または80ppm超~400ppm未満のモリブデン、または100ppm超~390ppm未満のモリブデンを提供するのに十分な量で存在し得る。
潤滑油組成物はまた、以下に説明する様々な添加剤から選択される1つ以上の任意選択の成分を含み得る。
ホウ素含有化合物
本明細書の潤滑油組成物は、任意選択的に、1つ以上のホウ素含有化合物を含有してもよい。
ホウ素含有化合物の例としては、米国特許第5,883,057号に開示されているように、ホウ酸エステル、ホウ酸脂肪アミン、ホウ酸エポキシド、ホウ酸化洗浄剤、およびホウ酸化スクシンイミド分散剤などのホウ酸化分散剤が挙げられる。
ホウ素含有化合物は、存在する場合には、潤滑油組成物の最大約8重量%、約0.01重量%~約7重量%、約0.05重量%~約5重量%、または約0.1重量%~約3重量%を提供するのに十分な量で使用することができる。
本発明のいくつかの実施形態では、潤滑油組成物は、潤滑油組成物の総重量に基づいて、100ppm未満のホウ素、または75ppm未満のホウ素、または50ppm未満のホウ素、または10ppm未満のホウ素、または約0ppmのホウ素を含有し得る。
いくつかの実施形態では、潤滑油組成物は、0ppm超のホウ素、および7.5超、または50超、または500超の、ppmにおける総金属のppmにおける総ホウ素に対する比を有し得る。
酸化防止剤
本明細書の潤滑油組成物はまた、任意選択的に、1つ以上の酸化防止剤を含有してもよい。酸化防止剤化合物は既知のものであり、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、またはそれらの混合物が挙げられる。酸化防止剤化合物は、単独でまたは組み合わせて使用することができる。
ヒンダードフェノール酸化防止剤は、立体障害基として、第二級ブチル基および/または第三級ブチル基を含有し得る。フェノール基は、ヒドロカルビル基および/または第2の芳香族基に結合する架橋基でさらに置換されていてもよい。好適なヒンダードフェノール酸化防止剤の例には、2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、4-メチル-2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、4-エチル-2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、4-プロピル-2,6-ジ-tert-ブチルフェノールまたは4-ブチル-2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、または4-ドデシル-2,6-ジ-tert-ブチルフェノールを含む。一実施形態では、ヒンダードフェノール酸化防止剤は、エステルであってもよく、例えば、BASFから入手可能なIrganox(商標)L-135、または2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、およびアルキルアクリレート由来の付加生成物を含んでもよく、アルキル基は、約1~約18個、または約2~約12個、または約2~約8個、または約2~約6個、または約4個の炭素原子を含有してもよい。別の市販のヒンダードフェノール酸化防止剤は、エステルであってもよく、Albemarle Corporationから入手可能なEthanox(商標)4716を含み得る。
有用な酸化防止剤は、ジアリールアミンおよび高分子量フェノールを含んでもよい。一実施形態では、本潤滑油組成物は、ジアリールアミンと高分子量フェノールとの混合物を含有してもよいため、各酸化防止剤は、本潤滑油組成物の最終重量に基づいて、最大約5重量%を提供するのに十分な量で存在してもよい。一実施形態では、酸化防止剤は、本潤滑油組成物の最終重量に基づき、約0.3~約1.5重量%のジアリールアミンと約0.4~約2.5重量%の高分子量フェノールとの混合物であってもよい。
硫化されて硫化オレフィンを形成することができる好適なオレフィンの例は、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、ポリイソブチレン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、ウンデセン、ドデセン、トリデセン、テトラデセン、ペンタデセン、ヘキサデセン、ヘプタデセン、オクタデセン、ノナデセン、エイコセン、またはこれらの混合物が挙げられる。一実施形態では、ヘキサデセン、ヘプタデセン、オクタデセン、ノナデセン、エイコセンまたはこれらの混合物、ならびにこれらの二量体、三量体、および四量体は特に有用なオレフィンである。代替的に、オレフィンは、1,3-ブタジエンなどのジエンのディールス・アルダー付加物およびブチルアクリレートなどの不飽和エステルであってもよい。
別のクラスの硫化オレフィンには、硫化脂肪酸およびそのエステルが含まれる。脂肪酸は、しばしば、植物油または動物油から得られ、典型的には約4~約22個の炭素原子を含有する。好適な脂肪酸およびこれらのエステルの例としては、トリグリセリド、オレイン酸、リノール酸、パルミトレイン酸、またはこれらの混合物が挙げられる。しばしば、脂肪酸は、ラード油、トール油、ピーナツ油、大豆油、綿実油、ヒマワリ種子油、またはこれらの混合物から得られる。脂肪酸および/またはエステルは、α-オレフィンなどのオレフィンと混合してもよい。
別の代替の実施形態では、抗酸化剤組成物はまた、上記のフェノール性および/またはアミン性抗酸化剤に加えて、モリブデン含有抗酸化剤を含む。これらの3つの酸化防止剤の組み合わせが使用される場合、好ましくは、フェノール、アミン、およびモリブデン含有の比は、(0~2):(0~2):(0~1)である。
1つ以上の酸化防止剤は、潤滑油組成物の約0重量%~約20重量%、または約0.1重量%~約10重量%、または約0.6重量%~約5重量%、または約1.0~約3重量%の範囲で存在してもよい。
耐摩耗剤
本明細書の潤滑油組成物はまた、任意選択的に、1つ以上の耐摩耗剤を含有してもよい。好適な耐摩耗剤の例は、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、これらのリン酸エステルまたは塩、ホスフェートエステル、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、およびビス(S-アルキルジチオカルバミル)ジスルフィドを含むチオカルバメート含有化合物、ならびにこれらの混合物を含むがこれらに限定されない。好適な耐摩耗剤はモリブデンジチオカルバメートであり得る。リン含有耐摩耗剤は、欧州特許第612839号により詳細に記載されている。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、または亜鉛であり得る。有用な耐摩耗剤は、ジアルキルジチオリン酸亜鉛であり得る。
好適な耐摩耗剤のさらなる例としては、チタン化合物、酒石酸塩、タルトリミド、リン化合物の油溶性アミン塩、硫化オレフィン、亜リン酸塩(例えば、亜リン酸ジブチル)、ホスホン酸塩、チオカルバメート含有化合物、例えば、チオカルバミン酸エステル、チオカルバミン酸アミド、チオカルバミン酸エーテル、アルキレン結合チオカルバメート、および二硫化ビス(S-アルキルジチオカルバミル)が挙げられる。酒石酸塩またはタルトリミドは、アルキル-エステル基を含有することができ、アルキル基上の炭素原子の合計は、少なくとも8であり得る。耐摩耗剤は、一実施形態では、クエン酸塩を含んでもよい。
耐摩耗剤は、潤滑油組成物の約0重量%~約15重量%、または約0.01重量%~約10重量%、または約0.05重量%~約5重量%、または約0.1重量%~約3重量%を含む範囲で存在してもよい。
追加の任意選択的な洗浄剤
潤滑油組成物は、1つ以上の中性および/または低塩基性洗浄剤、ならびにカルシウムおよびそれらの混合物を含有しない、過塩基性洗浄剤を含み得る。好適な洗剤基質には、フェネート、硫黄含有フェネート、スルホン酸、カリキサラート、サリキサレート、サリチル酸、カルボン酸、リン酸、モノおよび/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含まれる。好適な洗浄剤およびその調製方法は、US7,732,390およびその中に引用されている参考文献を含む多数の特許公報により詳細に記載されている。洗剤基質は、限定されないが、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、またはこれらの混合物などのアルカリ金属またはアルカリ土類金属で塩基化されてもよい。いくつかの実施形態では、洗浄剤はバリウムを含まない。好適な洗浄剤は、石油スルホン酸のアルカリまたはアルカリ土類金属塩、および長鎖モノまたはジアルキルアリールスルホン酸を含み得、アリール基が、ベンジル、トリル、およびキシリルである。好適な洗浄剤の例には、カルシウムフェネート、カルシウム硫黄含有フェネート、スルホン酸カルシウム、カルシウムカリキサラート、カルシウムサリキサレート、サリチル酸カルシウム、カルボン酸カルシウム、リン酸カルシウム、カルシウムモノおよび/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、スルホン酸マグネシウム、マグネシウムカリキサラート、マグネシウムサリキサレート、サリチル酸マグネシウム、カルボン酸マグネシウム、マグネシウムリン酸、マグネシウムモノおよび/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、スルホン酸ナトリウム、ナトリウムカリキサラート、ナトリウムサリキサレート、サリチル酸ナトリウム、カルボン酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、モノおよび/もしくはジチオリン酸ナトリウム、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。
過塩基性清浄剤添加剤は、当該技術分野において既知であり、アルカリまたはアルカリ土類金属過塩基性清浄剤添加剤であり得る。そのような清浄剤添加剤は、金属酸化物または金属水酸化物を基質および二酸化炭素ガスと反応させることによって調製され得る。基材は、典型的には、酸、例えば、脂肪族置換スルホン酸、脂肪族置換カルボン酸、または脂肪族置換フェノールのような酸である。
用語「過塩基性」は、存在する金属の量が化学量論的量を超える、スルホン酸塩、カルボン酸塩、およびフェネートの金属塩などの金属塩に関する。このような塩は、100%超の変換レベルを有してもよい(すなわち、これらは、酸をその「標準」「中性」の塩に変換するのに必要な理論的量の金属の100%より多くを含んでもよい)。しばしばMRと略される表現「金属比」は、既知の化学反応性および化学量論に従って、過塩基性塩中の金属の総化学当量と中性塩中の金属の化学当量との比率を示すために用いられる。標準または中性塩では金属比は1であるが、過塩基性塩ではMRは1より大きい。これらは一般に、過塩基性、高塩基性、または超塩基性の塩と称され、有機硫黄酸、カルボン酸、またはフェノールの塩であってもよい。
潤滑油組成物の過塩基性洗浄剤は、約225mgKOH/グラム超、またはさらなる例として、約250mgKOH/グラム以上、もしくは約350mgKOH/グラム以上、もしくは約375mgKOH/グラム以上、もしくは約400mgKOH/グラム以上の全塩基価(TBN)を有してもよい。
好適な過塩基性洗浄剤の例としては、過塩基性マグネシウムフェネート、過塩基性マグネシウム硫黄含有フェネート、過塩基性マグネシウムスルホネート、過塩基性マグネシウムカリキサレート、過塩基性マグネシウムサリキサレート、過塩基性マグネシウムサリチレート、過塩基性マグネシウムカルボン酸、過塩基性マグネシウムリン酸、過塩基性マグネシウムモノ-および/もしくはジ-チオリン酸、過塩基性マグネシウムアルキルフェノール、過塩基性マグネシウム硫黄結合アルキルフェノール化合物、または過塩基性マグネシウムメチレン架橋フェノールが挙げられるが、それらに限定されない。
過塩基性洗浄剤は、1.1:1から、または2:1から、または4:1から、または5:1から、または7:1から、または10:1からの金属対基材比を有してもよい。
低塩基性/中性洗浄剤は、最大で175mgKOH/g、または最大で150mgKOH/gのTBNを有する。低塩基性/中性洗浄剤は、カルシウム含有洗浄剤を含み得る。低塩基性中性カルシウム含有洗浄剤は、カルシウムスルホネート洗浄剤、カルシウムフェネート洗浄剤、およびカルシウムサリチレート洗浄剤から選択され得る。いくつかの実施形態では、低塩基性/中性洗浄剤は、カルシウム含有洗浄剤、またはカルシウム含有洗浄剤の混合物である。いくつかの実施形態では、低塩基性/中性洗浄剤は、カルシウムスルホネート洗浄剤、またはカルシウムフェネート洗浄剤である。
低塩基性/中性洗浄剤は、潤滑油組成物中に、少なくとも2.5重量%の総洗浄剤を含み得る。いくつかの実施形態では、潤滑油組成物中の総洗浄剤の少なくとも4重量%、または少なくとも6重量%、または少なくとも8重量%、または少なくとも10重量%、または少なくとも12重量%、または少なくとも20重量%が、低塩基性/中性洗浄剤であり、これは、任意選択的に低塩基性/中性カルシウム含有洗浄剤であってもよい。
ある特定の実施形態では、1つ以上の低塩基性/中性洗浄剤は、潤滑油組成物の総重量に基づいて、約50~約1000重量ppmのカルシウムを潤滑油組成物に提供する。いくつかの実施形態では、1つ以上の低塩基性/中性カルシウム含有洗浄剤は、潤滑油組成物の総重量に基づいて、75~800重量ppm未満、または100~600重量ppm、または125~500重量ppmのカルシウムを潤滑油組成物に提供する。
いくつかの実施形態では、洗浄剤はエンジン内の錆を低減または防止するのに有効である。
分散剤
本潤滑油組成物は、任意選択的に、1つ以上の分散剤またはこれらの混合物をさらに含んでもよい。分散剤は、潤滑油組成物に混合する前に灰分を形成する金属を含まず、潤滑剤に添加するとき通常灰分に寄与しないため、しばしば無灰タイプの分散剤と呼ばれている。無灰型分散剤は、比較的高分子量の炭化水素鎖、ポリマー、またはコポリマーに結合した極性基を特徴とする。典型的な無灰分散剤には、N-置換長鎖アルケニルスクシンイミドが含まれる。N-置換長鎖アルケニルスクシンイミドの例は、ポリスチレンを較正基準として使用する、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定した際、ポリイソブチレン置換基の数平均分子量が、約350~約50,000、または350~約5,000、または350~約3,000の範囲のポリイソブチレンスクシンイミド、およびポリアルファオレフィン置換基の数平均分子量が、約350~約10,000、または350~約5,000、または350~約3,000の範囲のポリアルファオレフィンスクシンイミドを含む。好適なポリアルファオレフィンには、エチレン-プロピレンコポリマーなどのエチレン-アルファオレフィンコポリマーが挙げられる。
スクシンイミド分散剤およびそれらの調製は、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個の炭素原子を含有する重合性モノマーから調製することができる。スクシンイミド分散剤は、典型的には、典型的にポリ(エチレンアミン)であるポリアミンから形成されたイミドである。
好ましいアミンは、ポリアミンおよびヒドロキシアミンから選択される。使用できるポリアミンの例には、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン(TETA)、テトラエチレンペンタミン(TEPA)、およびペンタエチルアミンヘキサミン(PEHA)などのより高い同族体が含まれるが、これらに限定されない。
好適な重ポリアミンは、TEPAおよびPEHA(ペンタエチレンヘキサミン)などの少量の低級ポリアミンオリゴマーを含むが、主に6つ以上の窒素原子、1分子あたり2つ以上の第一級アミン、および従来のポリアミン混合物より広範な分岐を有するオリゴマーを含むポリアルキレン-ポリアミンの混合物である。重質ポリアミンは、好ましくは、分子あたり7つ以上の窒素を含み、分子あたり2つ以上の第一級アミンを含むポリアミンオリゴマーを含む。重質ポリアミンは、28重量%(例えば、32重量%超)を超える全窒素と、当量当たり120~160グラムの当量の第一級アミン基を含む。
好適なポリアミンは、一般にPAMとして既知であり、TEPAおよびペンタエチレンヘキサミン(PEHA)が、ポリアミンの主要部分であり、通常は約80%未満である、エチレンアミンの混合物を含有する。
典型的には、PAMは、1グラムあたり8.7~8.9ミリ当量の第一級アミン(第一級アミンの当量あたり115~112グラムの当量)および約33~34重量%の総窒素含有量を有する。実質的にTEPAがなく、PEHAがごく少量であるが、主に6つ以上の窒素とより広範な分岐を持つオリゴマーを含むPAMオリゴマーのより重いカットは、分散性が改善された分散剤を生成し得る。
一実施形態では、本開示は、ポリスチレンを較正基準として使用する、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定した際、約350~約50,000、または~約5000、または~約3000の範囲の数平均分子量を有するポリイソブチレン由来の少なくとも1つのポリイソブチレンスクシンイミド分散剤をさらに含む。ポリイソブチレンスクシンイミドは、単独で、または他の分散剤と組み合わせて使用してもよい。
いくつかの実施形態では、ポリイソブチレンは、含まれるときには、50モル%超、60モル%超、70モル%超、80モル%超または90モル%超の末端二重結合の含有量を有し得る。このようなPIBは高反応性PIB(「HR-PIB」)とも呼ばれる。約800~約5000の範囲にある数平均分子量を有するHR-PIBは、本開示の実施形態において用いることに好適である。従来のPIBは、典型的に、50モル%未満、40モル%未満、30モル%未満、20モル%未満、または10モル%未満の末端二重結合の含有量を有する。
約900~約3000の範囲の数平均分子量を有するHR-PIBが、好適であってもよい。そのようなHR-PIBは、市販されているか、またはBoerzelらの米国特許第4,152,499号およびGateauらの米国特許第5,739,355号に記載されているように三塩化ホウ素のような非塩素化触媒の存在下でのイソブテンの重合によって合成することができる。前述の熱エン反応で使用される場合、HR-PIBは、反応性の増大により、反応中のより高い変換率、および少ない沈殿物の形成量をもたらし得る。好適な方法は、米国特許第7,897,696号に記載されている。
一実施形態では、本開示は、ポリイソブチレン無水コハク酸(「PIBSA」)から誘導される少なくとも1つの分散剤をさらに含む。PIBSAは、ポリマー当たり平均約1.0~約2.0のコハク酸部分を有してもよい。
アルケニルまたはアルキル無水コハク酸の活性%はクロマトグラフィー技術を使用して測定することができる。この方法は、米国特許第5,334,321号の第5欄および第6欄に記載されている。
ポリオレフィンの変換率は、米国特許第5,334,321号の第5欄および第6欄の式を使用して活性物質%から計算される。
別段の記載がない限り、パーセントは、すべて重量パーセントであり、すべての分子量は、数平均分子量である。
一実施形態では、分散剤は、ポリアルファオレフィン(PAO)無水コハク酸から誘導され得る。
一実施形態では、分散剤はオレフィン無水マレイン酸コポリマーから誘導され得る。一例として、分散剤はポリPIBSAとして記載され得る。
一実施形態では、分散剤は、エチレン-プロピレンコポリマーにグラフト化される無水物に由来してもよい。
好適な分散剤の1つのクラスは、マンニッヒ塩基であってもよい。マンニッヒ塩基は、より高分子量のアルキル置換フェノール、ポリアルキレンポリアミン、およびホルムアルデヒドのようなアルデヒドの縮合によって形成される物質である。マンニッヒ塩基は、米国特許第3,634,515号により詳細に記載されている。
好適なクラスの分散剤は、高分子量エステルまたは半エステルアミドであってもよい。
好適な分散剤はまた、従来の方法によって任意の様々な薬剤のいずれかと反応させて後処理し得る。これらの中には、ホウ素、尿素、チオウレア、ジメルカプトチアジアゾール、二硫化炭素、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、炭化水素置換無水コハク酸、無水マレイン酸、ニトリル、エポキシド、カーボネート、環状炭酸塩、ヒンダードフェノールエステル、およびリン化合物などがある。US7,645,726、US7,214,649、およびUS8,048,831は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
炭酸塩およびホウ酸の後処理に加えて、化合物はいずれも、異なる特性を改善または付与するように設計された様々な後処理により後処理、またはさらに後処理され得る。このような後処理には、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第5,241,003号の27~29欄に要約されたものが含まれる。このような処理には、
無機リン酸または無水物(例えば、米国特許第3,403,102号および同第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3,178,663号および第4,652,387号)、
カルボン酸、ポリカルボン酸、無水物、および/または酸ハライド(例えば、米国特許第3,708,522号および第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号および同第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(例えば、米国特許第3,312,619号、同第3,865,813号、および英国特許第GB1,065,595号)、
有機スルホン酸(例えば、米国特許第3,189,544号および英国特許第GB2,140,811号)、
シアン化アルケニル(例えば、米国特許第3,278,550号および3,366,569)、
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フェノールの硫酸塩(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、および同第4,971,711号)、
環状炭酸塩もしくはチオ炭酸塩、直鎖状モノ炭酸塩もしくはポリ炭酸塩、またはクロロギ酸塩(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号および英国特許第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号および同第4,666,460号)、
環状炭酸塩もしくはチオ炭酸塩、直鎖状モノ炭酸塩もしくはポリ炭酸塩、またはクロロギ酸塩(例えば、米国特許第4,612,132号、同第4,647,390号、同第4,646,860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号および英国特許第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号および同第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号および同第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)、
五硫化リンおよびポリアルキレンポリアミンの組み合わせ(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および硫黄または塩化硫黄の組み合わせ(例えば、米国特許第3,390,086号、同第3,470,098号)、
ヒドラジンおよび二硫化炭素の組み合わせ(例えば、米国特許第3,519,564号)、
アルデヒドおよびフェノールの組み合わせ(例えば、米国特許第3,649,229号、同第5,030,249号、同第5,039,307号)、
アルデヒドおよびジチオリン酸のO-ジエステルの組み合わせ(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およびホウ酸の組み合わせ(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、それに次ぐホルムアルデヒドおよびフェノールの組み合わせ(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、およびそれに次ぐ脂肪族ジカルボン酸の組み合わせ(例えば、米国特許第4,663,064号)、
ホルムアルデヒドおよびフェノール、ならびにそれに次ぐグリコール酸の組み合わせ(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およびそれに次ぐジイソシアネートの組み合わせ(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その部分もしくは完全硫黄類似体およびホウ素化合物の組み合わせ(例えば、米国特許第4,857,214号)、
有機二酸、それに次ぐ不飽和脂肪酸、およびそれに次ぐニトロソ芳香族アミン、任意選択的にそれに続くホウ素化合物、ならびにそれに次ぐグリコール化剤の組み合わせ(例えば、米国特許第4,973,412号)、
アルデヒドおよびトリアゾールの組み合わせ(例えば、米国特許第4,963,278号)、
アルデヒドおよびトリアゾール、それに次ぐホウ素化合物の組み合わせ(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との組み合わせ(例えば、米国特許第4,963,275号および同第4,971,711号)などによる処理が含まれる。上記特許は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
好適な分散剤のTBNは、油を含まない基準で約10~約65であり得、これは約50%の希釈油を含む分散剤試料で測定した場合、約5~約30TBNに相当する。
存在する場合、分散剤抑制剤は、本潤滑油組成物の最終重量を基準として、最大約20重量%を提供するのに十分な量で使用され得る。使用され得る分散剤の別の量は、本潤滑油組成物の最終重量を基準として、約0.1重量%~約15重量%、または約0.1重量%~約10重量%、または約3重量%~約10重量%、または約1重量%~6重量%、または約7重量%~約12重量%であり得る。いくつかの実施形態では、潤滑油組成物は、混合分散剤系を利用する。単一のタイプまたは任意の所望の比の2つ以上のタイプの分散剤の混合物を使用することができる。
摩擦調整剤
本明細書の潤滑油組成物はまた、任意選択的に、1つ以上の摩擦調整剤を含有してもよい。好適な摩擦調整剤は、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、アミンオキシド、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、アミノグアニジン、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、硫化脂肪化合物およびオレフィン、ヒマワリ油、他の天然に生成する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つ以上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含み得るがこれらに限定されない、金属を含むおよび金属を含まない摩擦調整剤を含む。
好適な摩擦調整剤は、直鎖状、分岐鎖状、もしくは芳香族ヒドロカルビル基、またはそれらの混合物から選択されるヒドロカルビル基を含んでもよく、かつ飽和であっても不飽和であってもよい。ヒドロカルビル基は、炭素および水素または硫黄もしくは酸素のようなヘテロ原子で構成されてもよい。ヒドロカルビル基は約12~約25個の炭素原子の範囲であってもよい。いくつかの実施形態では、摩擦調整剤は長鎖脂肪酸エステルであってもよい。他の実施形態では、長鎖脂肪酸エステルはモノエステル、またはジエステル、または(トリ)グリセリドであってもよい。摩擦調整剤は、長鎖脂肪アミド、長鎖脂肪エステル、長鎖脂肪エポキシド誘導体、または長鎖イミダゾリンであってもよい。
他の好適な摩擦調整剤は、有機、無灰(金属不含)、窒素非含有有機摩擦調整剤を含んでもよい。かかる摩擦調整剤は、カルボン酸および無水物をアルカノールと反応させることによって形成されるエステルを含み得、一般に、親油性炭化水素鎖に共有結合した極性末端基(例えば、カルボキシルまたはヒドロキシル)を含む。有機無灰窒素非含有摩擦調整剤の例は、一般に、オレイン酸のモノ-、ジ-およびトリ-エステルを含み得るモノオレイン酸グリセロール(GMO)として知られている。他の好適な摩擦調整剤は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,723,685号に記載されている。
アミン系摩擦調整剤はアミンまたはポリアミンを含んでもよい。かかる化合物は、直鎖、飽和もしくは不飽和のいずれか、またはそれらの混合物であるヒドロカルビル基を有することができ、約12~約25個の炭素原子を含有してもよい。好適な摩擦調整剤のさらなる例には、アルコキシル化アミンおよびアルコキシル化エーテルアミンが含まれる。そのような化合物は、飽和、不飽和、またはこれらの混合物のいずれかの直鎖であるヒドロカルビル基を有することができる。これらは、約12~約25個の炭素原子を含有してもよい。例としては、エトキシル化アミンおよびエトキシル化エーテルアミンが挙げられる。
アミンおよびアミドは、それ自体として、または酸化ホウ素、ハロゲン化ホウ素、メタホウ酸塩、ホウ酸またはホウ酸モノ-、ジ-またはトリ-アルキルなどのホウ素化合物との付加物もしくは反応生成物の形態で使用することができる。他の好適な摩擦調整剤は、全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,300,291号に記載されている。
摩擦調整剤は、約0重量%~約10重量%、または約0.01重量%~約8重量%、または約0.1重量%~約4重量%などの範囲で任意選択的に存在してもよい。
追加のモリブデン含有成分
本明細書の潤滑油組成物はまた、任意選択的に、追加のモリブデン含有化合物を含有してもよい。油溶性モリブデン化合物は、耐摩耗剤、酸化防止剤、摩擦調整剤、またはこれらの混合物の機能的性能を有していてもよい。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、ジアルキルジチオリン酸モリブデン、ジチオホスフィン酸モリブデン、モリブデン化合物のアミン塩、キサントゲン酸モリブデン、チオキサントンモリブデン、モリブデン硫化物、カルボン酸モリブデン、モリブデンアルコキシド、三核有機モリブデン化合物、および/またはこれらの混合物を含んでもよい。モリブデン硫化物は二硫化モリブデンを含む。二硫化モリブデンは安定な分散液の形態であり得る。一実施形態では、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、ジアルキルジチオリン酸モリブデン、モリブデン化合物のアミン塩、およびこれらの混合物からなる群から選択され得る。一実施形態では、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であってもよい。
使用され得るモリブデン化合物の好適な例は、Molyvan 822(商標)、Molyvan(商標)A、Molyvan 2000(商標)、およびMolyvan 855(商標)などの商品名でR.T.Vanderbilt Co.,Ltd.から入手可能、ならびにAdeka Corporationから入手可能なSakura-Lube(商標)S-165、S-200、S-300、S-310G、S-525、S-600、S-700、およびS-710などの商品名で販売されている市販の材料、ならびにそれらの混合物を含む。好適なモリブデン成分は、全体が参照により本明細書に組み込まれる、US5,650,381、US RE37,363 E1、US RE38,929 E1、およびUS RE40,595 E1に記載される。
追加的に、モリブデン化合物は、酸性モリブデン化合物であってもよい。含まれるものは、水素ナトリウムモリブデン酸塩、MoOCl4、MoO2Br2、Mo2O3Cl6、三酸化モリブデンまたは類似する酸性モリブデン化合物である、モリブデン酸、モリブデン酸アンモニウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム、および他のアルカリ金属モリブデン酸塩および他のモリブデン塩である。代替的に、その組成物は、例えば、米国特許第4,263,152号、同第4,285,822号、同第4,283,295号、同第4,272,387号、同第4,265,773号、同第4,261,843号、同第4,259,195号、および同第4,259,194号、ならびにWO94/06897に記載されている塩基性窒素化合物のモリブデン/硫黄錯体によるモリブデンを用いて、提供することができ、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
別のクラスの好適な有機モリブデン化合物は、式Mo3SkLnQzの化合物などの三核モリブデン化合物およびそれらの混合物であり、式中、Sは硫黄を表し、Lは有機基が化合物を油中に可溶性または分散性にするのに十分な炭素原子を有する独立して選択された配位子を表し、nは1~4であり、kは4~7であり、Qは水、アミン、アルコール、ホスフィンおよびエーテルなどの中性電子供与性化合物の群から選択され、zは0~5の範囲にあり、非化学量論値を含む。すべての配位子の有機基の中に、少なくとも25個、少なくとも30個、または少なくとも35個の炭素原子などの、少なくとも合計21個の炭素原子が存在してもよい。追加の好適なモリブデン化合物は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第6,723,685号に記載されている。
油溶性モリブデン化合物は、約0.5ppm~約2000ppm、約1ppm~約700ppm、約1ppm~約550ppm、約5ppm~約300ppm、または約20ppm~約250ppmのモリブデンを提供するのに十分な量のモリブデンを含む。
遷移金属含有化合物
別の実施形態では、油溶性化合物は、遷移金属含有化合物または半金属であってもよい。遷移金属はチタン、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含み得るがこれらに限定されない。好適な半金属は、ホウ素、ケイ素、アンチモン、テルルなどを含むがこれらに限定されない。
実施形態では、油溶性遷移金属含有化合物は、耐摩耗剤、摩擦調整剤、酸化防止剤、付着制御添加剤、またはこれらの機能の2つ以上として機能することができる。実施形態では、油溶性遷移金属含有化合物は、チタン(IV)アルコキシドなどの油溶性チタン化合物であってもよい。油溶性物質に使用することができる、または油溶性物質の調製に使用することができるチタン含有化合物の中で、開示された技術は、酸化チタン(IV)、硫化チタン(IV)、硝酸チタン(IV)などの様々なTi(IV)化合物、チタンメトキシド、チタンエトキシド、チタンプロポキシド、チタンイソプロポキシド、チタンブトキシド、チタン2-エチルヘキソキシドなどのチタン(IV)アルコキシド、およびこれらに限定されないが、チタンフェネートを含む他のチタン化合物または錯体、チタン(IV)2-エチル-1-3-ヘキサンジオエートまたはクエン酸チタンまたはオレイン酸チタンのようなチタンカルボン酸塩、およびチタン(IV)(トリエタノールアミナート)イソプロポキシド、である。開示された技術に包含される他の形態のチタンは、ジチオリン酸チタン(例えば、ジアルキルジチオチオリン酸)およびスルホン酸チタン(例えば、アルキルベンゼンスルホン酸)などのリン酸チタン、または一般に、油溶性塩のような塩を形成するチタン化合物と様々な酸物質との反応生成物を含む。したがって、チタン化合物は、とりわけ、有機酸、アルコールおよびグリコールから誘導され得る。Ti化合物はまた、Ti-O-Ti構造を含有する二量体またはオリゴマー形態で存在し得る。かかるチタン材料は、市販されているか、または当業者には明らかな適切な合成技術によって容易に調製することができる。これらは特定の化合物に応じて固体または液体として室温で存在し得る。これらはまた、適切な不活性溶媒中の溶液形態で提供されてもよい。
一実施形態では、チタンは、スクシンイミド分散剤などのTi変性分散剤として供給することができる。かかる材料は、チタンアルコキシドと例えばアルケニル-(またはアルキル)無水コハク酸のようなヒドロカルビル置換無水コハク酸、との間にチタン混合無水物を形成することによって調製することができる。得られたチタン酸スクシネート中間体は、直接使用してもよいか、または、(a)遊離の縮合可能な-NH官能基を有するポリアミンベースのスクシンイミド/アミド分散剤、(b)ポリアミンベースのスクシンイミド/アミド分散剤の成分、すなわちアルケニル-(またはアルキル-)無水コハク酸およびポリアミン、(c)置換無水コハク酸とポリオール、アミノアルコール、ポリアミンとの反応によって調製されるヒドロキシ含有ポリエステル分散剤、またはそれらの混合物などの、多くの材料のいずれかと反応させてもよい。代替的に、チタン酸スクシネート中間体を、例えばアルコール、アミノアルコール、エーテルアルコール、ポリエーテルアルコールまたはポリオール、または脂肪酸、および潤滑剤にTiを付与するために直接使用されるか、または上記のようなコハク酸分散剤とさらに反応したかのいずれかの生成物、のような他の薬剤と反応させてもよい。一例として、チタン変性分散剤または中間体を提供するために、テトライソプロピルチタネート1部(モル)をポリイソブテン置換無水コハク酸約2部(モル)と140~150℃で5~6時間反応させてもよい。得られた材料(30g)を、150℃で1.5時間、ポリイソブテン置換無水コハク酸およびポリエチレンポリアミン混合物(127グラム+希釈油)からのスクシンイミド分散剤とさらに反応させて、チタン変性スクシンイミド分散剤を生成させてもよい。
他のチタン含有化合物はチタンアルコキシドとC-C25カルボン酸の反応生成物であり得る。反応生成物は以下の式:
Figure 2022520492000002
(式中、nは、2、3、および4から選択される整数であり、Rは、約5~約24個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基である)、または式:
Figure 2022520492000003
(式中、m+n=4であり、nは1~3の範囲であり、Rは、1~8の範囲の炭素原子を有するアルキル部分であり、Rは、約6~25個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基から選択され、RおよびRは、同一または異なり、1~6個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基から選択される)、または式:
Figure 2022520492000004
(式中、xは0~3の範囲であり、Rは、約6~25個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基から選択され、R、およびRは、同一または異なり、約1~6個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基から選択され、Rは、H、C~C25のカルボン酸部分のいずれかからなる群から選択される)によって表され得る。
好適なカルボン酸には、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、オレイン酸、エルカ酸、リノール酸、リノレン酸、シクロヘキサンカルボン酸、フェニル酢酸、安息香酸、ネオデカン酸などを挙げることができるが、これらに限定されない。
一実施形態では、油溶性チタン化合物は、重量で約0~約3000ppmのチタン、または重量で約25~約1500ppmのチタン、または重量で約35ppm~約500ppmのチタン、または約50ppm~約300ppmを提供するための量で潤滑油組成物中に存在してもよい。
粘度指数向上剤
本明細書の潤滑油組成物はまた、任意に、1つ以上の粘度指数向上剤を含有してもよい。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。粘度指数向上剤は星型ポリマーを含んでもよく、好適な例は、米国公開第2012/0101017(A1)号に記載されている。
本明細書の潤滑油組成物はまた、任意に、粘度指数向上剤に加えて、または粘度指数向上剤の代わりに、1つ以上の分散剤粘度指数向上剤を含有してもよい。好適な分散剤粘度指数改善剤としては、官能化ポリオレフィン、例えばアシル化剤(例えば無水マレイン酸)とアミンとの反応生成物で官能化されたエチレン-プロピレンコポリマー、アミンで官能化されたポリメタクリレート、またはアミンと反応したエステル化無水マレイン酸-スチレンコポリマーが挙げられ得る。
粘度指数向上剤および/または分散剤粘度指数向上剤の総量は、潤滑油組成物の約0重量%~約20重量%、約0.1重量%~約15重量%、約0.1重量%~約12重量%、または約0.5重量%~約10重量%であってもよい。
他の任意選択の添加剤
他の添加剤は、潤滑流体に要求される1つ以上の機能を実行するように選択されてもよい。さらに、1つ以上の上記添加剤は多官能性であってもよく、本明細書で記述される機能にさらなる機能を提供してもよく、またはそれ以外の機能を提供してもよい。
本開示に基づく潤滑油組成物は任意選択的に他の性能添加剤を含み得る。他の性能添加剤は、本開示に明記される添加剤に対する追加であっても、かつ/または金属不活性剤、粘度指数改善剤、洗浄剤、無灰TBNブースター、摩擦調整剤、耐摩耗剤、腐食防止剤、防錆剤、分散剤、分散剤粘度指数改善剤、極圧剤、酸化防止剤、泡抑制剤、解乳化剤、乳化剤、流動点降下剤、シール膨潤剤、およびそれらの混合物のうちの1つ以上を含んでもよい。典型的には、完全配合潤滑油は、これらの性能添加剤のうちの1つ以上を含有する。
好適な金属不活性化剤は、ベンゾトリアゾール誘導体(典型的にトリルトリアゾール)、ジメルカプトチアジアゾール誘導体、1,2,4-トリアゾール、ベンズイミダゾール、2-アルキルジチオベンズイミダゾール、または2-アルキルジチオベンゾチアゾール、エチルアクリレートおよび2-エチルヘキシルアクリレートならびに任意選択的に酢酸ビニルのコポリマーを含む泡抑制剤、トリアルキルホスフェート、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、および(エチレンオキシド-プロピレンオキシド)ポリマーを含む解乳化剤、無水マレイン酸-スチレンのエステル、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、またはポリアクリルアミドを含む流動点降下剤を含む。
好適な泡抑制剤は、シロキサンなどのシリコン系化合物を含む。
好適な流動点降下剤は、ポリメチルメタクリレートまたはそれらの混合物を含み得る。流動点降下剤は、本潤滑油組成物の最終重量を基準として、約0重量%~約1重量%、約0.01重量%~約0.5重量%、または約0.02重量%~約0.04重量%を提供するのに十分な量で存在し得る。
好適な防錆剤は、フェラスメタル表面の腐食を抑制する特性を有する単一化合物、または化合物の混合物であってもよい。本明細書で有用な防錆剤の非限定的な例には、2-エチルヘキサン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ベヘン酸、およびセロチン酸などの油溶性高分子量有機酸、ならびにトール油脂肪酸、オレイン酸およびリノール酸から生成された二量体および三量体酸を含む油溶性ポリカルボン酸が挙げられる。他の好適な腐食防止剤には、約600~約3000の分子量範囲の長鎖アルファ、オメガ-ジカルボン酸、およびテトラプロペニルコハク酸、テトラデセニルコハク酸、およびヘキサデセニルコハク酸などの、アルケニル基が約10個以上の炭素原子を含むアルケニルコハク酸が挙げられる。他の有用なタイプの酸性腐食防止剤は、アルケニル基中に約8~約24個の炭素原子を有するアルケニルコハク酸と、ポリグリコールなどのアルコールとの半エステルである。かかるアルケニルコハク酸の対応する半アミドも有用である。有用な防錆剤は高分子量の有機酸である。いくつかの実施形態では、エンジン油は、防錆剤を含まない。
存在する場合、錆抑制剤は、本潤滑油組成物の最終重量を基準として、約0重量%~約5重量%、約0.01重量%~約3重量%、約0.1重量%~約2重量%を提供するのに十分な量で使用され得る。
一般的に言えば、好適な潤滑剤は、以下の表に列挙する範囲の添加剤成分を含み得る。
Figure 2022520492000005
上記各成分の百分率は、最終潤滑油組成物の重量に基づく各成分の重量パーセントを表す。潤滑油組成物の残部は1つ以上の基油からなる。
本明細書に記載された組成物を配合する際に使用される添加剤は、個別にまたは様々な副次的な組み合わせで基油にブレンドされてもよい。しかしながら、添加剤濃縮物(すなわち、添加剤プラス炭化水素溶媒のような希釈剤)を使用して、成分のすべてを同時に混合することが好適であり得る。
以下の実施例は、本開示の方法および組成物を例示するものであって、限定するものではない。本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、当該分野において通常用いられる様々な条件およびパラメータの他の好適な修正および調整は、当業者にとって既知である。本明細書で引用したすべての特許および刊行物は、それらの全体が参照により本明細書に完全に組み込まれる。
一連の試験を実施して、カルシウムおよびマグネシウム洗浄剤の影響、およびディーゼル微粒子フィルタの目詰まりおよび低速プレイグニッション事象に対する灰分含有量の寄与を判定した。
潤滑油組成物の各々は、主要量の基油およびベース従来型分散剤抑制剤(DI)パッケージを含有した。DIパッケージは、以下の表3に提供されているように、従来の量の分散剤、耐摩耗添加剤、酸化防止剤、摩擦調製剤、消泡剤、プロセス油、粘度指数向上剤、および流動点降下剤を含有した。具体的には、DIパッケージは、スクシンイミド分散剤、モリブデン含有化合物、酸化防止剤、および消泡剤を含有した。基油の大部分は、群IIIと群IVの基油の混合物であった。変更された構成成分は、以下の実施例の表および考察において指定されている。列挙されたすべての値は、別様に指定されない限り、潤滑油組成物(すなわち、有効原料プラスもしあれば希釈油)中の構成成分の重量パーセントとして記述されている。
Figure 2022520492000006
硫酸塩灰分(SASH)は、http://konnaris.com/portals/0/search/calculations.htmに従って、潤滑剤組成物中の各金属元素の量を乗じた以下の因数に従って、潤滑剤組成物中のSASHに寄与する総金属元素に対して計算した。
Figure 2022520492000007
VW PV 1485試験は、ディーゼル微粒子フィルタの目詰まり傾向を測定するために使用されるディーゼル微粒子フィルタ試験である。ディーゼル微粒子フィルタ試験は、VW 1.9リットル、4気筒ターボチャージャ付き直接噴射ディーゼルエンジンにおいて実施される。一回の完全な試験は、6つの試験サイクルを含む。最初の5つの段階は、エンジンを調整するために実行され、最後の段階は、144時間の灰の搭載を実装する。
デルタ圧力(ΔP)対油消費量(OC)が0.6kPa/kg以下のとき、ディーゼル微粒子フィルタにおける目詰まりを低減する改善が認められる。ΔP対OCが0.5kPa/kg以下のとき、目詰まりにおけるさらなる改善が認められ、ΔP対OCが0.45kPa/kg以下のとき、目詰まりにおけるなお一層のさらなる改善が認められる。
基準油R-1は、約80.7重量%のIII群基油、12.1重量%のAfton Chemical Corporationから入手可能なHiTEC(登録商標)11150PCMO添加剤パッケージ、および7.2重量%の35SSIエチレン/プロピレンコポリマー粘度指数改善剤から配合した。HiTEC(登録商標)11150乗用車モーター油添加剤パッケージは、API SN、ILSAC-GF-5、およびACEA A5/B5認定DIパッケージである。R-1はまた、以下の特性および部分元素分析も示した。
Figure 2022520492000008
次の例は、VW DPFのパフォーマンスを評価した。
Figure 2022520492000009
本発明の実施例2および実施例3に示される結果は、硫酸塩灰分含有量のレベルが一定に保持されるとき、洗浄剤からの総Ca ppmの、洗浄剤からの総Mg ppmに対するより低い比率が、目詰まりにおける低減を提供することを示す。
さらに、表4に示される結果は、本発明の実施例2および実施例3が、0.8%の硫酸塩灰分含有量でVW PV 1485試験に合格するため、VW PV 1485試験は、配合物を0.6%の硫酸塩灰分に制限しないことを示す。
低速プレイグニッション(LSPI)事象を、GM2.0リットル、4気筒Ecotecターボチャージ付きガソリン直噴(TGDi)エンジン内で測定した。1回の完全なLSPI燃焼エンジン試験は、4回の試験サイクルからなった。単一の試験サイクル内で、LSPI事象を発生させるために2つの作動段階または区分を繰り返す。段階Aにおいて、LSPIがもっとも発生しそうなとき、エンジンは、約2000rpmおよび約1800kPaのブレーキ平均有効圧力(BMEP)で作動する。段階Bにおいて、LSPIが発生しそうにないとき、エンジンは、約1500rpmおよび約1700kPaBMEPで作動する。各段階について、データを25,000エンジンサイクルにわたって収集する。試験サイクルの構造は、次の通りである:段階A-段階A-段階B-段階B-段階A-段階A。各段階は、アイドル期間により分離される。LSPIは、統計的に段階A中に有意であるので、本実施例において考慮されたLSPI事象データは、段階A作動中に発生したLSPI事象のみを含んでいた。このため、1回の完全なLSPI燃焼エンジン試験について、データは、典型的には全部で16段階にわたって発生し、比較の油および本発明の油の性能を評価するために使用された。
LSPI事象は、ピークシリンダ圧力(ΡΡ)、および燃焼室内の可燃性材料の2%が燃焼する(MFB02)ときを監視することによって判定した。ピーク気筒圧力の閾値は、各気筒および各段階について計算され、典型的には6,500~8,500kPaである。MFB02の閾値を、各気筒および各段階について算出し、典型的には約3.0~約7.5の上死点後(ATDC)のクランク角度(CAD)の範囲である。LSPIを、PPおよびMFB02両方の閾値が単一のエンジンサイクルにおいて超過したときに記録した。LSPI事象は、数多くの方法で報告することができる。異なる燃焼エンジン試験を異なるエンジンサイクル数で実施し得る場合、エンジンサイクル当たりの報告数に関連する曖昧さを取り除くために、比較の油および本発明の油のLSPI事象の相対数を、「LSPI比」として報告した。このようにして、いくつかの標準的な応答に対する改善が明確に実証される。
以下の実施例では、LSPI比を、試験油のLSPI事象の、基準油「R-1」のLSPI事象に対する比として報告した。
基準油R-1に対するLSPI事象における低減が50%超(LSPI比が0.5未満)であるときに、LSPIのかなりの改善が認められる。LSPI事象における低減が70%超であるとき(LSPI比が0.3未満)、LSPIのさらなる改善が認められ、LSPI事象における低減が75%超であるとき(LSPI比が0.25未満)、LSPIのより一層のさらなる改善が認められ、R-1に対してLSPI事象における低減が80%超であるとき(LSPI比が0.20未満)、LSPIのより一層のさらなる改善が認められ、R-1に対してLSPI事象における低減が90%超であるとき(LSPI比が0.1未満)、LSPIのより一層のさらなる改善が認められる。それゆえ、R-1基準油に対するLSPI比は、1.00であると見なされる。
以下の実施例では、LSPI比を、試験油のLSPI事象の、基準油「R-1」のLSPI事象に対する比として報告した。
Figure 2022520492000010
前述の例は、本発明の様々な潤滑油配合物が、LSPI事象における有意な低減を提供し得ることを示す。追加的に、実施例1は、本発明の潤滑油が、ディーゼル微粒子目詰まり試験に合格し、LSPI事象を有意に低減することができるということを実証する。これは、ディーゼル微粒子フィルタを装備したブースト火花点火燃焼エンジンにおいて特に役立つ可能性がある。
本開示の他の実施形態は、本明細書の考慮および本明細書に開示される実施形態の実施から当業者に明らかとなるであろう。明細書および特許請求の範囲を通して使用されているように、「a」および/または「an」は1つまたは2つ以上を指し得る。他に指示がなければ、本明細書および特許請求の範囲で使用される成分の量、分子量、パーセント、比、反応条件などの特性を表すすべての数字は、用語「約」が存在するか否かにかかわらず、すべての場合において用語「約」によって修飾されるものとして理解されるべきである。したがって、反対の指示がない限り、本明細書および特許請求の範囲に記載される数値パラメータは本開示によって得ようとする所望の特性に応じて変化し得る近似値である。最低限、特許請求の範囲に対する均等論の適用を制限する試みとしてではなく、各々の数値パラメータは少なくとも、報告された有効数字の数および通常の丸め技術を適用することによって解釈されるべきである。広範囲の開示を記載する数値範囲およびパラメータが近似値であるにもかかわらず、特定の実施例に記載される数値は、可能な限り正確に報告される。しかしながら、いかなる数値も、それらのそれぞれの試験測定において見出される標準偏差から必然的に生じる、所定の誤差を本質的に含有する。本明細書および実施例が、例示的なものにすぎず、本開示の真の範囲および趣旨は以下の特許請求の範囲によって示されるものとみなされることが意図される。
前述の実施形態は、実際にかなりの変動を受けやすい。したがって、実施形態は上記の特定の例示に限定されるものではない。むしろ、上述の実施形態は、法的に利用可能なそれらの等価物を含む、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲内にある。
特許権所有者は、いずれかの開示される実施形態を、一般に開放することを意図せず、いずれかの開示される修正または変形が文字通り特許請求の範囲に該当し得ない程度まで、それらは均等論下でこれらの一部であるとみなされる。
本明細書に開示される各成分、化合物、置換基、またはパラメータは、単独で、または本明細書に開示されるありとあらゆる他の成分、化合物、置換基、もしくはパラメータのうちの1つ以上との組み合わせでの使用について開示されていると解釈されるべきであることを理解されたい。
本明細書に開示される各成分、化合物、置換基、またはパラメータについての各量/値または量/値の範囲は、本明細書に開示される任意の他の成分、化合物、置換基、またはパラメータについて開示される各量/値または量/値の範囲と組み合わせて開示されていると解釈されるべきであり、本明細書に開示される2つ以上の成分、化合物、置換基、またはパラメータについての量/値または量/値の範囲の任意の組み合わせも、したがって、この説明の目的のために互いに組み合わせて開示されることも理解されたい。
本明細書に開示される各範囲は、同じ有効数字の数を有する開示範囲内の各特定値の開示として解釈されるべきであることをさらに理解されたい。したがって、1~4の範囲は、1、2、3、および4の値の明確な開示として解釈されるべきである。
本明細書に開示される各範囲の各下限は、同じ成分、化合物、置換基、またはパラメータについて本明細書に開示される各範囲の各上限および各範囲内の各特定値と組み合わせて開示されると解釈されるべきであることをさらに理解されたい。したがって、本開示は、各範囲の各下限を各範囲の各上限と、または各範囲内の各特定値と組み合わせることによって、または各範囲の各上限を各範囲内の各特定値と組み合わせることによって誘導されるすべての範囲の開示として解釈されるべきである。
さらに、説明または実施例において開示される成分、化合物、置換基、またはパラメータの特定量/値は、範囲の下限または上限のいずれかの開示として解釈されるべきであり、よって、本出願の他の個所で開示される同じ成分、化合物、置換基、またはパラメータについての範囲または特定量/値の任意の他の下限または上限と組み合わせて、その成分、化合物、置換基、またはパラメータについての範囲を形成することができる。

Claims (30)

  1. 潤滑油組成物であって、
    a)前記潤滑油組成物の総重量に基づいて、50重量%超の潤滑粘度の基油と、
    b)前記潤滑油組成物の総重量に基づいて、1700ppm未満のカルシウムを提供するための1つ以上のカルシウム含有洗浄剤の量と、
    c)前記潤滑油組成物の総重量に基づいて、450ppm未満のマグネシウムを提供するための1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤の量と、
    d)前記潤滑油組成物の総重量に基づいて、450ppm未満のモリブデンを提供するための1つ以上のモリブデン含有化合物の量と、
    e)前記潤滑油組成物の総重量に基づいて、約700ppm~約900ppmのリンと、
    f)前記潤滑油組成物の総重量に基づいて、ASTM D874によって測定した際、1.0重量%以下の総測定硫酸塩灰分含有量と、1:1以上の前記1つ以上のカルシウム含有洗浄剤からのカルシウムの、前記1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤からのマグネシウムに対する、ppmにおける比と、を含む、潤滑油組成物。
  2. 前記潤滑油組成物が、144時間後、VW PV 1485試験で測定した際、0.6kPa/kg以下、0.5kPa/kg以下、または0.45kPa/kg以下のディーゼル微粒子フィルタデルタ圧力(ΔP)対油消費結果を提供する、請求項1に記載の潤滑油組成物。
  3. 前記潤滑油組成物が、前記潤滑油組成物で潤滑されたブーストされた内燃エンジンにおける低速プレイグニッション事象を、基準潤滑油R-1で潤滑された同じエンジンにおけるいくつかの低速プレイグニッション事象に対して低減させるために有効であるか、または、前記LSPI事象の低減が、50%以上の低減であり、前記LSPI事象が、25,000エンジンサイクル中のLSPIカウントであり、前記エンジンが、ブレーキの平均有効圧力が1,800kPaの状態で、毎分2000回転で作動する、請求項1に記載の潤滑油組成物。
  4. 前記1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤が、前記潤滑油組成物の総重量に基づいて、410ppm以下のマグネシウムを提供する、請求項1~3のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  5. ppmにおける、前記1つ以上のカルシウム含有洗浄剤からの総カルシウムの、前記1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤からの総マグネシウムに対する前記比が、2.5超、または3.5超である、請求項1~4のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  6. 前記1つ以上のカルシウム含有洗浄剤が、ASTM D-2896の方法によって測定した際、225mg KOH/g超、または250mg KOH/g以上の全塩基価を有する過塩基性である、請求項1~5のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  7. 前記1つ以上のカルシウム含有洗浄剤が、前記潤滑油組成物の総重量に対して、1670ppm未満のカルシウム、または1500ppm未満のカルシウム、または1400ppm未満のカルシウム、または1350ppm超~1700ppm未満のカルシウムを提供するのに十分な量で存在する、請求項1~6のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  8. 前記総硫酸塩灰分含有量が、各々ASTM D874によって測定される際、0.8重量%未満、または0.6重量%超~1.0重量%未満である、請求項1~7のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  9. ASTM D-2896の方法によって測定される際、最大175mg KOH/gの全塩基価を有する前記1つ以上のカルシウム含有洗浄剤が、存在する場合、前記潤滑油組成物の総重量に対して、50ppm未満のカルシウム、または20ppm未満のカルシウム、または5ppm未満のカルシウム、または約0ppmのカルシウムを提供する、請求項1~8のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  10. 前記潤滑油組成物が、前記潤滑油組成物の総重量に基づいて、100ppm未満のホウ素、または50ppm未満のホウ素、または10ppm未満のホウ素、または約0ppmのホウ素を含有する、請求項1~9のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  11. 前記潤滑油組成物が、0ppm超のホウ素を有し、ppmにおける総金属の、ppmにおける総ホウ素に対する比が、7.5超、または50超、または500超である、請求項1~10のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  12. 前記1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤が、ASTM D-2896の方法によって測定した際、225mg KOH/g超、または250mg KOH/g超以上、または400mg KOH/g超以上の全塩基価を有する過塩基性である、請求項1~11のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  13. 前記1つ以上のカルシウム含有洗浄剤が、任意選択的に、サリチル酸カルシウム洗浄剤を除外する、請求項1~12のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  14. 前記1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤が、ASTM D-2896の方法によって測定した際、225mg KOH/g超の全塩基価を有する過塩基性スルホン酸マグネシウム洗浄剤である、請求項1~13のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  15. 前記潤滑油組成物が、エンジン油組成物である、請求項1~14のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
  16. ディーゼル微粒子フィルタを装備し、潤滑油組成物で潤滑されたエンジンを作動させる工程を含む、ディーゼル微粒子フィルタにおける目詰まりを低減させるための方法であって、前記潤滑油組成物が、
    a)前記潤滑油組成物の総重量に基づいて、50重量%超の潤滑粘度の基油と、
    b)前記潤滑油組成物の総重量に基づいて、1700ppm未満のカルシウムを提供するための1つ以上のカルシウム含有洗浄剤の量と、
    c)前記潤滑油組成物の総重量に基づいて、450ppm未満のマグネシウムを提供するための1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤の量と、
    d)前記潤滑油組成物の総重量に基づいて、450ppm未満のモリブデンを提供するための1つ以上のモリブデン含有化合物の量と、
    e)前記潤滑油組成物の総重量に基づいて、約700ppm~約900ppmのリンと、
    f)前記潤滑油組成物の総重量に基づいて、ASTM D874によって測定した際、0.5重量%以上かつ1.0重量%以下の総硫酸塩灰分含有量と、1:1以上の前記1つ以上のカルシウム含有洗浄剤からのカルシウムの、前記1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤からのマグネシウムに対する、ppmにおける比と、を含む、方法。
  17. 前記潤滑油組成物が、144時間後、VW PV 1485試験で測定した際、0.6kPa/kg以下、0.5kPa/kg以下、または0.45kPa/kg以下のディーゼル微粒子フィルタデルタ圧力(ΔP)対油消費結果を提供する、請求項16に記載の方法。
  18. 前記方法が、前記潤滑油組成物で潤滑されたブーストされた内燃エンジンにおける低速プレイグニッション事象を、基準潤滑油R-1で潤滑された同じエンジンにおけるいくつかの低速プレイグニッション事象に対して低減させるために有効であるか、または、前記LSPI事象の低減が、50%以上の低減であり、前記LSPI事象が、25,000エンジンサイクル中のLSPIカウントであり、前記エンジンが、ブレーキ平均有効圧力が1,800kPaの状態で、毎分2000回転で作動する、請求項16に記載の方法。
  19. 前記1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤が、前記潤滑油組成物の総重量に基づいて、410ppm以下のマグネシウムを提供する、請求項16~18のいずれか一項に記載の方法。
  20. ppmにおける、前記1つ以上のカルシウム含有洗浄剤からの総カルシウムの、前記1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤からの総マグネシウムに対する前記比が、2.5超、または3.5超である、請求項16~19のいずれか一項に記載の方法。
  21. 前記1つ以上のカルシウム含有洗浄剤が、ASTM D-2896の方法によって測定した際、225mg KOH/g超、または250mg KOH/g超以上の全塩基価を有する過塩基性である、請求項16~20のいずれか一項に記載の方法。
  22. 前記1つ以上のカルシウム含有洗浄剤が、前記潤滑油組成物の総重量に対して、1670ppm未満のカルシウム、または1500ppm未満のカルシウム、または1400ppm未満のカルシウム、または1350ppm超~1700ppm未満のカルシウムを提供するのに十分な量で存在する、請求項16~21のいずれか一項に記載の方法。
  23. 前記総硫酸塩灰分含有量が、各々ASTM D874によって測定される際、0.8重量%未満、または0.5重量%超~1.0重量%未満、または0.6重量%超~1.0重量%未満である、請求項16~22のいずれか一項に記載の方法。
  24. ASTM D-2896の方法によって測定される際、最大175mg KOH/gの全塩基価を有する前記1つ以上のカルシウム含有洗浄剤が、存在する場合、前記潤滑油組成物の総重量に対して、50ppm未満のカルシウム、または20ppm未満のカルシウム、または5ppm未満のカルシウム、または約0ppmのカルシウムを提供する、請求項16~23のいずれか一項に記載の方法。
  25. 前記潤滑油組成物が、前記潤滑油組成物の総重量に基づいて、100ppm未満のホウ素、または50ppm未満のホウ素、または10ppm未満のホウ素、または約0ppmのホウ素を含有する、請求項16~24のいずれか一項に記載の方法。
  26. 前記潤滑油組成物が、0ppm超のホウ素を有し、ppmにおける総金属の、ppmにおける総ホウ素に対する比が、7.5超、または50超、または500超である、請求項16~25のいずれか一項に記載の方法。
  27. 前記1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤が、ASTM D-2896の方法によって測定した際、225mg KOH/g超、または250mg KOH/g超以上、または400mg KOH/g超以上の全塩基価を有する過塩基性である、請求項16~26のいずれか一項に記載の方法。
  28. 前記1つ以上のカルシウム含有洗浄剤が、サリチル酸カルシウム洗浄剤を除外する、請求項16~27のいずれか一項に記載の方法。
  29. 前記1つ以上のマグネシウム含有洗浄剤が、225mg KOH/g超の全塩基価を有する過塩基性スルホン酸マグネシウム洗浄剤である、請求項16~28のいずれか一項に記載の方法。
  30. 前記潤滑油組成物が、エンジン油組成物である、請求項16~29のいずれか一項に記載の方法。

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