JP2023004315A - 内燃機関用潤滑油組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】低粘度化するために蒸発性の高い基油を使用した場合においても、潤滑油組成物の低摩擦性を維持することを課題とする。【解決手段】(A)1種以上の鉱油系基油を含む、100℃における動粘度が2.0mm2/s以上4.3mm2/s以下である潤滑油基油、および(B)ホウ酸カルシウムを含有する金属系清浄剤を、組成物全量基準でカルシウム量として500質量ppm以上1500質量ppm未満、含有することを特徴とする内燃機関用潤滑油組成物であって、NOACK法(250℃,1h)による蒸発量が10質量%以上40質量%以下であり、そして、粘度指数が、140以上350以下である、内燃機関用潤滑油組成物により、前記課題を解決することができる。【選択図】なし
Description
本発明は、内燃機関用潤滑油組成物に関する。詳細には、低粘度化するために蒸発性の高い基油を使用した場合においても、低摩擦性を維持することができる内燃機関用潤滑油組成物に関する。
内燃機関はその発明以来、長年にわたり種々の輸送手段の動力源を担ってきた。近年、内燃機関に求められる省燃費性は高まる一方である。この要求に対応するために内燃機関の潤滑油にも高い省燃費性能が求められている。
内燃機関用潤滑油の省燃費性能を改善するために、様々な検討がなされている。例えば、特許文献1は、特定の配合を有する、省燃費性に優れた内燃機関用潤滑油組成物を開示している。
乗用車用内燃機関用潤滑油組成物においては、省燃費性向上のために潤滑油の低粘度化による粘性抵抗の低減が求められている。しかし、オイルを低粘度化するために蒸発性の高い基油を使用した場合、金属間接触部位の増加によって、潤滑油組成物の低摩擦性が維持できない。したがって、これに起因した車両走行時の振動の増大および乗り心地の悪化が懸念される。このため、蒸発性の高い低粘度の基油を使用した場合においても、潤滑油組成物の低摩擦性を維持するエンジンオイルが必要とされていた。
本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討した。そして、ホウ酸カルシウムを含有する金属系清浄剤の添加により、低粘度化するために蒸発性の高い基油を使用した場合においても、潤滑油組成物の低摩擦性を維持することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、かかる知見に基づきなされたもので、次の通りのものである。
<1>
(A)1種以上の鉱油系基油を含む、100℃における動粘度が2.0mm2/s以上4.3mm2/s以下である潤滑油基油、および
(B)ホウ酸カルシウムを含有する金属系清浄剤を、組成物全量基準でカルシウム量として500質量ppm以上1500質量ppm未満、
含有することを特徴とする内燃機関用潤滑油組成物であって、
NOACK法(250℃,1h)による蒸発量が10質量%以上40質量%以下であり、そして、
粘度指数が、140以上350以下である、内燃機関用潤滑油組成物。
<2>
(C)粘度指数向上剤をさらに含み、
粘度指数向上剤の含有量が、0.1質量%以上15.0質量%未満である、<1>に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
<3>
(D)マグネシウムスルホネートを、マグネシウム量として、組成物全量基準で100質量ppm以上1000質量ppm以下含む、<1>または<2>に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
<4>
NOACK法(250℃,1h)による蒸発量が15質量%以上40質量%以下である、<1>~<3>のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
<5>
(E)モリブデン系摩擦調整剤をモリブデン量として、組成物全量基準で、100質量ppm以上1000質量ppm以下さらに含む、<1>~<4>のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
<6>
ホウ酸カルシウムを含有する金属系清浄剤が、ホウ酸カルシウムサリシレートである、<1>~<5>のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
<7>
前記(A)潤滑油基油の100℃における動粘度が2.5mm2/s以上4.0mm2/s以下であり、
150℃でのHTHS粘度が2.3mPa・s以下である、<1>~<6>のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
<1>
(A)1種以上の鉱油系基油を含む、100℃における動粘度が2.0mm2/s以上4.3mm2/s以下である潤滑油基油、および
(B)ホウ酸カルシウムを含有する金属系清浄剤を、組成物全量基準でカルシウム量として500質量ppm以上1500質量ppm未満、
含有することを特徴とする内燃機関用潤滑油組成物であって、
NOACK法(250℃,1h)による蒸発量が10質量%以上40質量%以下であり、そして、
粘度指数が、140以上350以下である、内燃機関用潤滑油組成物。
<2>
(C)粘度指数向上剤をさらに含み、
粘度指数向上剤の含有量が、0.1質量%以上15.0質量%未満である、<1>に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
<3>
(D)マグネシウムスルホネートを、マグネシウム量として、組成物全量基準で100質量ppm以上1000質量ppm以下含む、<1>または<2>に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
<4>
NOACK法(250℃,1h)による蒸発量が15質量%以上40質量%以下である、<1>~<3>のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
<5>
(E)モリブデン系摩擦調整剤をモリブデン量として、組成物全量基準で、100質量ppm以上1000質量ppm以下さらに含む、<1>~<4>のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
<6>
ホウ酸カルシウムを含有する金属系清浄剤が、ホウ酸カルシウムサリシレートである、<1>~<5>のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
<7>
前記(A)潤滑油基油の100℃における動粘度が2.5mm2/s以上4.0mm2/s以下であり、
150℃でのHTHS粘度が2.3mPa・s以下である、<1>~<6>のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
本発明の内燃機関用潤滑油組成物によれば、低粘度化するために蒸発性の高い基油を使用した場合においても、潤滑油組成物の低摩擦性を維持することができる。
〔A〕潤滑油基油
本発明の潤滑油組成物においては、潤滑油基油として、鉱油系基油を用いることができる。
本発明の潤滑油組成物においては、潤滑油基油として、鉱油系基油を用いることができる。
本発明の潤滑油組成物に用いられる鉱油系基油としては、原油を常圧蒸留して得られる留出油が挙げられる。または、この留出油をさらに減圧蒸留して得られる留出油を、各種の精製プロセスで精製した潤滑油留分も使用することができる。精製プロセスとしては、水素化精製、溶剤抽出、溶剤脱ろう、水素化脱ろう、硫酸洗浄、白土処理などを、適宜組み合わせることができる。これらの精製プロセスを適宜の順序で組み合わせて処理することにより、本発明で使用できる潤滑油基油を得ることができる。異なる原油あるいは留出油を異なる精製プロセスの組合せに供することにより得られた、性状の異なる複数の精製油の混合物も使用可能である。
本発明の潤滑油組成物に用いられる鉱油系基油としては、API分類におけるグループIII基油に属するものを用いることが好ましい。APIグループIII基油は、硫黄分が0.03質量%以下、飽和分が90質量%以上、且つ粘度指数が120以上の鉱油系基油である。複数の種類のグループIII基油を用いてもよく、一種のみを用いてもよい。
本発明の潤滑油組成物に用いられる鉱油系基油としては、API分類におけるグループII基油に属するものを用いることもできる。APIグループII基油は、硫黄分が0.03質量%以下、飽和分が90質量%以上、且つ粘度指数が80以上120未満の鉱油系基油である。グループII基油とグループIII基油とを混合して用いることが好ましい。
本発明の潤滑油組成物に用いられる鉱油系基油としては、API分類におけるグループII基油に属するものを用いることもできる。APIグループII基油は、硫黄分が0.03質量%以下、飽和分が90質量%以上、且つ粘度指数が80以上120未満の鉱油系基油である。グループII基油とグループIII基油とを混合して用いることが好ましい。
本発明の潤滑油組成物においては、潤滑油基油として鉱油系基油のみを含むこともでき、その他の潤滑油基油を含むこともできる。具体的には、本発明の潤滑油組成物において、鉱油系基油の含有量は、潤滑油基油基準で、例えば、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、95質量%以上、または99質量%以上であることができる。
本発明の潤滑油組成物においては、潤滑油基油として合成系基油を用いてもよい。合成系基油としては、ポリα-オレフィンおよびその水素化物、イソブテンオリゴマーおよびその水素化物、イソパラフィン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ジエステル(ジトリデシルグルタレート、ジ-2-エチルヘキシルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジ-2-エチルヘキシルセバケート等)、ポリオールエステル(トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、ペンタエリスリトール2-エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールペラルゴネート等)、ポリオキシアルキレングリコール、ジアルキルジフェニルエーテル、ポリフェニルエーテル、並びにこれらの混合物等が挙げられる。中でも、ポリα-オレフィンが好ましい。ポリα-オレフィンとしては、典型的には、炭素数2~32、好ましくは炭素数6~16のα-オレフィンのオリゴマーまたはコオリゴマー(1-オクテンオリゴマー、デセンオリゴマー、エチレン-プロピレンコオリゴマー等)およびそれらの水素化生成物が挙げられる。
本発明の潤滑油組成物に含まれる潤滑油基油の100℃における動粘度は、2.0mm2/s以上4.3mm2/s以下である。本発明の潤滑油基油の100℃における動粘度は、好ましくは2.5mm2/s以上、より好ましくは2.8mm2/s以上、さらに好ましくは3.0mm2/s以上である。また、上限は、好ましくは4.0mm2/s以下、より好ましくは3.9mm2/s以下、さらに好ましくは3.8mm2/s以下である。具体的な範囲としては、2.5mm2/s以上4.0mm2/s以下、好ましくは2.8mm2/s以上3.9mm2/s以下、より好ましくは3.0mm2/s以上3.8mm2/s以下である。潤滑油基油の100℃における動粘度が4.3mm2/s以下であることにより、十分な省燃費性能を得ることができる。また、潤滑油基油の100℃における動粘度が2.0mm2/s以上であることにより、潤滑箇所での油膜形成を確保でき、潤滑油組成物の蒸発損失も小さくすることができる。
前記の100℃における動粘度は、全ての潤滑油基油を混合した状態での動粘度、すなわち、基油全体としての動粘度を意味する。すなわち、複数の基油が含まれる場合の、特定の1つの潤滑油基油の動粘度を意味するものではない。
なお、本明細書において「100℃における動粘度」とは、ASTM D-445に準拠して測定された100℃での動粘度を意味する。
前記の100℃における動粘度は、全ての潤滑油基油を混合した状態での動粘度、すなわち、基油全体としての動粘度を意味する。すなわち、複数の基油が含まれる場合の、特定の1つの潤滑油基油の動粘度を意味するものではない。
なお、本明細書において「100℃における動粘度」とは、ASTM D-445に準拠して測定された100℃での動粘度を意味する。
本発明の潤滑油組成物において、潤滑油基油の含有量は、潤滑油組成物全量基準で、例えば、50質量%以上95質量%以下、好ましくは60質量%以上95質量%以下、より好ましくは70質量%以上95質量%以下、さらに好ましくは80質量%以上95質量%以下、最も好ましくは85質量%以上95質量%以下である。
〔B〕ホウ酸カルシウムを含有する金属系清浄剤
本発明の潤滑油組成物は、金属系清浄剤として、ホウ酸カルシウムを含有する金属系清浄剤を含む。ホウ酸カルシウムを含有する金属系清浄剤としては、ホウ酸カルシウムサリシレート、ホウ酸カルシウムスルホネート、およびホウ酸カルシウムフェネートを挙げることができる。ホウ酸カルシウムサリシレートが好ましい。
本発明の潤滑油組成物は、金属系清浄剤として、ホウ酸カルシウムを含有する金属系清浄剤を含む。ホウ酸カルシウムを含有する金属系清浄剤としては、ホウ酸カルシウムサリシレート、ホウ酸カルシウムスルホネート、およびホウ酸カルシウムフェネートを挙げることができる。ホウ酸カルシウムサリシレートが好ましい。
ホウ酸カルシウムサリシレートとは、カルシウムサリシレートが、ホウ酸またはホウ酸塩により過塩基価されたものである。カルシウムサリシレートとしては、以下の式(1)で表される化合物を例示できる。
前記式(1)中、R1はそれぞれ独立に炭素数14~30のアルキル基またはアルケニル基を表し、nは1または2を表す。Caはカルシウムを表す。nとしては1が好ましい。なおn=2であるとき、R1は異なる基の組み合わせであってもよい。
カルシウムスルホネートの好ましい例としては、アルキル芳香族化合物をスルホン化することによって得られるアルキル芳香族スルホン酸のカルシウム塩が挙げられる。また、その塩基性塩または過塩基性塩も使用可能である。アルキル芳香族化合物の重量平均分子量は、好ましくは300以上1500以下であり、より好ましくは400以上700以下である。
アルキル芳香族スルホン酸としては、例えば、いわゆる石油スルホン酸および合成スルホン酸が挙げられる。ここでいう石油スルホン酸としては、鉱油の潤滑油留分のアルキル芳香族化合物をスルホン化したものおよびホワイトオイル製造時に副生するいわゆるマホガニー酸等が挙げられる。また、合成スルホン酸の一例としては、洗剤の原料となるアルキルベンゼン製造プラントにおける副生成物を回収すること、または、ベンゼンをポリオレフィンでアルキル化することにより得られる、直鎖状または分枝状のアルキル基を有するアルキルベンゼンをスルホン化したものを挙げることができる。合成スルホン酸の他の一例としては、ジノニルナフタレン等のアルキルナフタレンをスルホン化したものを挙げることができる。また、これらアルキル芳香族化合物をスルホン化する際のスルホン化剤としては、特に制限はなく、例えば発煙硫酸や無水硫酸を用いることができる。
アルキル芳香族スルホン酸としては、例えば、いわゆる石油スルホン酸および合成スルホン酸が挙げられる。ここでいう石油スルホン酸としては、鉱油の潤滑油留分のアルキル芳香族化合物をスルホン化したものおよびホワイトオイル製造時に副生するいわゆるマホガニー酸等が挙げられる。また、合成スルホン酸の一例としては、洗剤の原料となるアルキルベンゼン製造プラントにおける副生成物を回収すること、または、ベンゼンをポリオレフィンでアルキル化することにより得られる、直鎖状または分枝状のアルキル基を有するアルキルベンゼンをスルホン化したものを挙げることができる。合成スルホン酸の他の一例としては、ジノニルナフタレン等のアルキルナフタレンをスルホン化したものを挙げることができる。また、これらアルキル芳香族化合物をスルホン化する際のスルホン化剤としては、特に制限はなく、例えば発煙硫酸や無水硫酸を用いることができる。
ホウ酸カルシウムスルホネートとは、カルシウムスルホネートが、ホウ酸またはホウ酸塩により過塩基価されたものである。カルシウムスルホネートとしては、例えば、以下の式(2)で表される化合物を例示できる。
前記式(2)中、R2はそれぞれ独立に炭素数10~80のアルキル基またはアルケニル基を表し、nは1または2を表す。Caはカルシウムを表す。nとしては1が好ましい。なおn=2であるとき、R2は異なる基の組み合わせであってもよい。前記式(2)中、R2がそれぞれ独立に炭素数10~40のアルキル基またはアルケニル基を表すものを主成分(例えば、ホウ酸カルシウムスルホネート中のスルホネート全量基準で90mol質量%以上)として含有するホウ酸カルシウムスルホネートを用いることが好ましい。
ホウ酸カルシウムフェネートとは、カルシウムフェネートが、ホウ酸またはホウ酸塩により過塩基価されたものである。カルシウムフェネートとしては、以下の式(3)で表される化合物を例示できる。
式(3)中、R3は炭素数6~21の直鎖もしくは分岐鎖、飽和もしくは不飽和のアルキルまたはアルケニル基を表し、Aはスルフィド(-S-)基またはメチレン(-CH2-)基を表し、nは1~3の整数を表す。なおR3は2種以上の異なる基の組み合わせであってもよい。
式(3)におけるR3の炭素数は、好ましくは9~18、より好ましくは9~15である。R3の炭素数が上記下限値以上であることにより、基油に対する溶解性を高めることができる。またR3の炭素数が上記上限値以下であることにより製造が容易になる。
本発明の潤滑油組成物に含まれるホウ酸カルシウムを含有する金属系清浄剤由来のカルシウムの量は、潤滑油組成物全量基準で、500質量ppm以上1500質量ppm未満である。ホウ酸カルシウムを含有する金属系清浄剤由来のカルシウムの量は、好ましくは700質量ppm以上、より好ましくは900質量ppm以上である。上限は、好ましくは1450質量ppm以下、より好ましくは1400質量ppm以下である。具体的な範囲としては、好ましくは700質量ppm以上1450質量ppm以下、より好ましくは900質量ppm以上1400質量ppm以下である。ホウ酸カルシウムを含有する金属系清浄剤由来のカルシウムの含有量を前記範囲内にすることにより、低粘度化するために蒸発性の高い基油を使用した場合においても、潤滑油組成物の低摩擦性を維持することができる。本明細書において、別途指定のない限り、油中のカルシウム、マグネシウム、亜鉛、ホウ素、リンおよびモリブデンの各元素の含有量は、JPI-5S-62に準拠して誘導結合プラズマ発光分光分析法(強度比法(内標準法))により測定されるものとする。
本発明の潤滑油組成物に含まれるホウ酸カルシウムを含有する金属系清浄剤由来のホウ素の量は、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは100質量ppm以上、より好ましくは200質量ppm以上、さらに好ましくは270質量ppm以上、最も好ましくは350質量ppm以上である。上限は、好ましくは800質量ppm以下、より好ましくは700質量ppm以下、さらに好ましくは600質量ppm以下、最も好ましくは550質量ppm以下である。具体的な範囲としては、好ましくは100質量ppm以上800質量ppm以下、より好ましくは200質量ppm以上700質量ppm以下、さらに好ましくは300質量ppm以上600質量ppm以下、最も好ましくは350質量ppm以上550質量ppm以下である。
(ホウ酸カルシウムを含有する金属系清浄剤の塩基価)
本発明の潤滑油組成物に含まれるホウ酸カルシウムを含有する金属系清浄剤の塩基価は、好ましくは140mgKOH/g以上、より好ましくは160mgKOH/g以上、さらに好ましくは180mgKOH/g以上である。上限は、好ましくは500mgKOH/g以下、より好ましくは400mgKOH/g以下、さらに好ましくは300mgKOH/g以下である。具体的な範囲としては、好ましくは140mgKOH/g以上500mgKOH/g以下、より好ましくは160mgKOH/g以上400mgKOH/g以下、さらに好ましくは180mgKOH/g以上300mgKOH/g以下である。なお、前記塩基価は、JIS K 2501:2003の9により測定される値である。
本発明の潤滑油組成物に含まれるホウ酸カルシウムを含有する金属系清浄剤の塩基価は、好ましくは140mgKOH/g以上、より好ましくは160mgKOH/g以上、さらに好ましくは180mgKOH/g以上である。上限は、好ましくは500mgKOH/g以下、より好ましくは400mgKOH/g以下、さらに好ましくは300mgKOH/g以下である。具体的な範囲としては、好ましくは140mgKOH/g以上500mgKOH/g以下、より好ましくは160mgKOH/g以上400mgKOH/g以下、さらに好ましくは180mgKOH/g以上300mgKOH/g以下である。なお、前記塩基価は、JIS K 2501:2003の9により測定される値である。
〔D〕マグネシウムスルホネート
本発明の潤滑油組成物は、金属系清浄剤として、マグネシウムスルホネートをさらに含むことが好ましい。
本発明の潤滑油組成物は、金属系清浄剤として、マグネシウムスルホネートをさらに含むことが好ましい。
マグネシウムスルホネートの好ましい例としては、アルキル芳香族化合物をスルホン化することによって得られるアルキル芳香族スルホン酸のマグネシウム塩が挙げられる。また、その塩基性塩または過塩基性塩も使用可能である。アルキル芳香族化合物の重量平均分子量は、好ましくは300以上1500以下であり、より好ましくは400以上700以下である。
アルキル芳香族スルホン酸としては、例えば、いわゆる石油スルホン酸および合成スルホン酸が挙げられる。ここでいう石油スルホン酸としては、鉱油の潤滑油留分のアルキル芳香族化合物をスルホン化したものおよびホワイトオイル製造時に副生するいわゆるマホガニー酸等が挙げられる。また、合成スルホン酸の一例としては、洗剤の原料となるアルキルベンゼン製造プラントにおける副生成物を回収すること、または、ベンゼンをポリオレフィンでアルキル化することにより得られる、直鎖状または分枝状のアルキル基を有するアルキルベンゼンをスルホン化したものを挙げることができる。合成スルホン酸の他の一例としては、ジノニルナフタレン等のアルキルナフタレンをスルホン化したものを挙げることができる。また、これらアルキル芳香族化合物をスルホン化する際のスルホン化剤としては、特に制限はなく、例えば発煙硫酸や無水硫酸を用いることができる。
アルキル芳香族スルホン酸としては、例えば、いわゆる石油スルホン酸および合成スルホン酸が挙げられる。ここでいう石油スルホン酸としては、鉱油の潤滑油留分のアルキル芳香族化合物をスルホン化したものおよびホワイトオイル製造時に副生するいわゆるマホガニー酸等が挙げられる。また、合成スルホン酸の一例としては、洗剤の原料となるアルキルベンゼン製造プラントにおける副生成物を回収すること、または、ベンゼンをポリオレフィンでアルキル化することにより得られる、直鎖状または分枝状のアルキル基を有するアルキルベンゼンをスルホン化したものを挙げることができる。合成スルホン酸の他の一例としては、ジノニルナフタレン等のアルキルナフタレンをスルホン化したものを挙げることができる。また、これらアルキル芳香族化合物をスルホン化する際のスルホン化剤としては、特に制限はなく、例えば発煙硫酸や無水硫酸を用いることができる。
マグネシウムスルホネートとしては、例えば、以下の式(4)で表される化合物を例示できる。
前記式(4)中、R4はそれぞれ独立に炭素数10~80のアルキル基またはアルケニル基を表し、nは1または2を表す。Mgはマグネシウムを表す。nとしては1が好ましい。なおn=2であるとき、R4は異なる基の組み合わせであってもよい。マグネシウムスルホネートは、炭酸塩で過塩基化されていてもよく、ホウ酸塩で過塩基化されていてもよい。前記式(4)中、R4がそれぞれ独立に炭素数10~40のアルキル基またはアルケニル基を表すものを主成分(例えば、マグネシウムスルホネート中のスルホネート全量基準で90mol質量%以上)として含有するマグネシウムスルホネートを用いることが好ましい。
本発明の潤滑油組成物に含まれるマグネシウムスルホネート由来のマグネシウムの量は、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは200質量ppm以上、より好ましくは300質量ppm以上である。上限は、好ましくは1000質量ppm以下、より好ましくは600質量ppm以下である。具体的な範囲としては、好ましくは200質量ppm以上1000質量ppm以下、より好ましくは300質量ppm以上600質量ppm以下である。
(塩基価)
本発明の潤滑油組成物に含まれるマグネシウムスルホネートの塩基価は、好ましくは200mgKOH/g以上、より好ましくは250mgKOH/g以上、さらに好ましくは300mgKOH/g以上である。上限は、好ましくは600mgKOH/g以下、より好ましくは500mgKOH/g以下、さらに好ましくは450mgKOH/g以下である。具体的な範囲としては、好ましくは200mgKOH/g以上600mgKOH/g以下、より好ましくは250mgKOH/g以上500mgKOH/g以下、さらに好ましくは300mgKOH/g以上450mgKOH/g以下である。
本発明の潤滑油組成物に含まれるマグネシウムスルホネートの塩基価は、好ましくは200mgKOH/g以上、より好ましくは250mgKOH/g以上、さらに好ましくは300mgKOH/g以上である。上限は、好ましくは600mgKOH/g以下、より好ましくは500mgKOH/g以下、さらに好ましくは450mgKOH/g以下である。具体的な範囲としては、好ましくは200mgKOH/g以上600mgKOH/g以下、より好ましくは250mgKOH/g以上500mgKOH/g以下、さらに好ましくは300mgKOH/g以上450mgKOH/g以下である。
本発明の潤滑油組成物は、本発明の効果を損なわない範囲内において、ホウ酸カルシウムを含有する金属系清浄剤およびマグネシウムスルホネート以外の金属系清浄剤、例えば、ホウ酸またはホウ酸塩により過塩基価されていない、カルシウムを含む清浄剤を含むことができる。
本発明の潤滑油組成物が、ホウ酸またはホウ酸塩により過塩基価されていない、カルシウムを含む清浄剤(例えば、カルシウムサリシレート)を含む場合、その清浄剤に由来するカルシウムの量は、好ましくは900質量ppm以下、より好ましくは800質量ppm以下、さらに好ましくは700質量ppm以下である。
本発明の潤滑油組成物における、金属系清浄剤由来のカルシウム量の合計は、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは400質量ppm以上、より好ましくは700質量ppm以上、さらに好ましくは1000質量ppm以上である。上限は、好ましくは1550質量ppm以下、より好ましくは1500質量ppm以下、さらに好ましくは1400質量ppm以下である。具体的な範囲としては、好ましくは400質量ppm以上1550質量ppm以下、より好ましくは700質量ppm以上1500質量ppm以下、さらに好ましくは1000質量ppm以上1400質量ppm以下である。カルシウム量の合計が、前記の上限を超えると、潤滑油組成物の低摩擦性が維持できない可能性がある。
〔C〕粘度指数向上剤
本発明の潤滑油組成物は、粘度指数向上剤を含むことが好ましい。粘度指数向上剤としては、内燃機関用潤滑油組成物の分野で一般に使用されているものを使用することができる。具体的には、ポリメタクリレート、オレフィンコポリマー、ポリブテン、ポリイソブテン、ポリイソブチレン、ポリスチレン、エチレン-プロピレン共重合体、およびスチレン-ジエン共重合体およびその水素化物等が使用できる。ポリメタクリレートが好ましい。
本発明の潤滑油組成物は、粘度指数向上剤を含むことが好ましい。粘度指数向上剤としては、内燃機関用潤滑油組成物の分野で一般に使用されているものを使用することができる。具体的には、ポリメタクリレート、オレフィンコポリマー、ポリブテン、ポリイソブテン、ポリイソブチレン、ポリスチレン、エチレン-プロピレン共重合体、およびスチレン-ジエン共重合体およびその水素化物等が使用できる。ポリメタクリレートが好ましい。
本発明の潤滑油組成物に含まれる粘度指数向上剤の重量平均分子量は、好ましくは10,000以上、より好ましくは50,000以上、さらに好ましくは100,000以上である。上限は、好ましくは1,000,000以下、より好ましくは800,000以下、さらに好ましくは600,000以下である。具体的な範囲としては、好ましくは10,000以上1,000,000以下、より好ましくは50,000以上800,000以下、さらに好ましくは100,000以上600,000以下である。
高分子ポリマーの重量平均分子量は、それぞれゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で求められる値(ポリスチレン換算により得られた分子量)を意味する。
高分子ポリマーの重量平均分子量は、それぞれゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で求められる値(ポリスチレン換算により得られた分子量)を意味する。
本発明の潤滑油組成物が粘度指数向上剤を含む場合、その含有量は、潤滑油組成物の粘度指数が、好ましくは140以上350以下、より好ましくは150以上300以下、さらに好ましくは180以上290以下となるように適宜調整することができる。
本発明の潤滑油組成物に粘度指数向上剤が含まれる場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で0.1質量%以上、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、さらに好ましくは4質量%以上である。上限は、15質量%以下、好ましくは12質量%以下、より好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは8質量%以下である。具体的な範囲としては、0.1質量%以上15質量%以下、好ましくは1質量%以上12質量%以下、より好ましくは3質量%以上10質量%以下、さらに好ましくは4質量%以上8質量%以下である。
本発明の潤滑油組成物に粘度指数向上剤が含まれる場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で0.1質量%以上、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、さらに好ましくは4質量%以上である。上限は、15質量%以下、好ましくは12質量%以下、より好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは8質量%以下である。具体的な範囲としては、0.1質量%以上15質量%以下、好ましくは1質量%以上12質量%以下、より好ましくは3質量%以上10質量%以下、さらに好ましくは4質量%以上8質量%以下である。
〔E〕モリブデン系摩擦調整剤
本発明の潤滑油組成物は、モリブデン系摩擦調整剤を摩擦調整剤としてさらに含むことが好ましい。モリブデン系摩擦調整剤としては、モリブデンジチオカーバメート(以下、単にMoDTCと称することがある。)が好ましい。
本発明の潤滑油組成物は、モリブデン系摩擦調整剤を摩擦調整剤としてさらに含むことが好ましい。モリブデン系摩擦調整剤としては、モリブデンジチオカーバメート(以下、単にMoDTCと称することがある。)が好ましい。
MoDTCとしては、例えば次の式(5)で表される化合物を用いることができる。
前記式(5)中、R5~R8は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、炭素数2~24のアルキル基または炭素数6~24の(アルキル)アリール基、好ましくは炭素数4~13のアルキル基または炭素数10~15の(アルキル)アリール基である。アルキル基は第1級アルキル基、第2級アルキル基、第3級アルキル基のいずれでもよく、また直鎖でも分枝状でもよい。なお「(アルキル)アリール基」は「アリール基もしくはアルキルアリール基」を意味する。アルキルアリール基において、芳香環におけるアルキル基の置換位置は任意である。X1~X4はそれぞれ独立に硫黄原子または酸素原子であり、X1~X4のうち少なくとも1つは硫黄原子である。
MoDTC以外のモリブデン系摩擦調整剤としては、例えば、モリブデンジチオホスフェート、酸化モリブデン、モリブデン酸、アンモニウム塩等のモリブデン酸塩、二硫化モリブデン、硫化モリブデン、硫化モリブデン酸、硫黄を含有する有機モリブデン化合物等を挙げることができる。
本発明の潤滑油組成物がモリブデン系摩擦調整剤を含む場合、モリブデン系摩擦調整剤由来のモリブデンの量は、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは100質量ppm以上、より好ましくは300質量ppm以上、さらに好ましくは500質量ppm以上、最も好ましくは700質量ppm以上である。上限は、好ましくは2000質量ppm以下、より好ましくは1000質量ppm以下、さらに好ましくは800質量ppm以下である。具体的な範囲としては、好ましくは100質量ppm以上2000質量ppm以下、より好ましくは300質量ppm以上1000質量ppm以下、さらに好ましくは500質量ppm以上800質量ppm以下、最も好ましくは700質量ppm以上800質量ppm以下である。モリブデン含有量が前記下限値以上であることにより、省燃費性能を高めることができる。またモリブデン含有量が前記上限値以下であることにより、潤滑油組成物の貯蔵安定性を高めることができる。
(その他の添加剤)
本発明の潤滑油組成物は、さらに、摩耗防止剤、酸化防止剤、および分散剤を含むことができる。
本発明の潤滑油組成物は、さらに、摩耗防止剤、酸化防止剤、および分散剤を含むことができる。
摩耗防止剤としては、ジアルキルジチオリン酸亜鉛(ZnDTP)を添加することが好ましい。例えば、ジアルキルジチオリン酸亜鉛としては、次の一般式(6)に示す化合物を挙げることができる。
前記一般式(6)中のR9~R12は、それぞれ独立に、炭素数1~24の直鎖状もしくは分枝状のアルキル基である。このアルキル基は、第1級でも、第2級でも、第3級であってもよい。ジアルキルジチオリン酸亜鉛としては、第1級アルキル基を有するジチオリン酸亜鉛(プライマリーZnDTP)または第2級アルキル基を含有するジチオリン酸亜鉛(セカンダリーZnDTP)が好ましく、特には、第2級のアルキル基のジチオリン酸亜鉛を主成分とするものが、耐摩耗性を高めるため好ましい。
本発明の潤滑油組成物においては、これらのジアルキルジチオリン酸亜鉛は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の潤滑油組成物においては、これらのジアルキルジチオリン酸亜鉛は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の潤滑油組成物に含まれるジアルキルジチオリン酸亜鉛由来のリンの量は、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは100質量ppm以上、より好ましくは500質量ppm以上、さらに好ましくは600質量ppm以上である。上限は、好ましくは2000質量ppm以下、より好ましくは1000質量ppm以下、さらに好ましくは800質量ppm以下である。具体的な範囲としては、好ましくは100質量ppm以上2000質量ppm以下、より好ましくは500質量ppm以上1000質量ppm以下、さらに好ましくは600質量ppm以上800質量ppm以下である。
本発明の潤滑油組成物に含まれるジアルキルジチオリン酸亜鉛由来の亜鉛の量は、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは100質量ppm以上、より好ましくは500質量ppm以上、さらに好ましくは700質量ppm以上である。上限は、好ましくは2000質量ppm以下、より好ましくは1500質量ppm以下、さらに好ましくは1000質量ppm以下である。具体的な範囲としては、好ましくは100質量ppm以上2000質量ppm以下、より好ましくは500質量ppm以上1500質量ppm以下、さらに好ましくは700質量ppm以上1000質量ppm以下である。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤やアミン系酸化防止剤等の公知の酸化防止剤を使用可能である。例としては、アルキル化ジフェニルアミン、フェニル-α-ナフチルアミン、アルキル化-α-ナフチルアミンなどのアミン系酸化防止剤、2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール、4,4’-メチレンビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノール)などのフェノール系酸化防止剤などを挙げることができる。
潤滑油組成物が酸化防止剤を含む場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、通常5.0質量%以下であり、好ましくは3.0質量%以下であり、また好ましくは0.1質量%以上であり、より好ましくは0.5質量%以上である。
潤滑油組成物が酸化防止剤を含む場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、通常5.0質量%以下であり、好ましくは3.0質量%以下であり、また好ましくは0.1質量%以上であり、より好ましくは0.5質量%以上である。
分散剤としては、無灰分散剤、例えば、コハク酸イミドまたはベンジルアミンなどが挙げられる。
潤滑油組成物が分散剤を含む場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、通常5.0質量%以下であり、また好ましくは0.1質量%以上である。
潤滑油組成物が分散剤を含む場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、通常5.0質量%以下であり、また好ましくは0.1質量%以上である。
本発明の潤滑油組成物は、さらにその性能を向上するために、その目的に応じて潤滑油に一般的に使用されている他の添加剤を含むことができる。そのような添加剤としては、摩耗防止剤または極圧剤、流動点降下剤、腐食防止剤、防錆剤、金属不活性化剤、消泡剤等の添加剤を挙げることができる。
(内燃機関用潤滑油組成物)
本発明の潤滑油組成物の150℃におけるHTHS粘度は、好ましくは1.7mPa・s以上2.3mPa・s以下、より好ましくは1.7mPa・s以上2.2mPa・s以下、さらに好ましくは1.7mPa・s以上2.1mPa・s以下である。1.7mPa・sを下回ると、潤滑性不足となる可能性がある。
なお、150℃におけるHTHS粘度とは、ASTM D 4683に規定される150℃での高温高せん断粘度を示す。
本発明の潤滑油組成物の150℃におけるHTHS粘度は、好ましくは1.7mPa・s以上2.3mPa・s以下、より好ましくは1.7mPa・s以上2.2mPa・s以下、さらに好ましくは1.7mPa・s以上2.1mPa・s以下である。1.7mPa・sを下回ると、潤滑性不足となる可能性がある。
なお、150℃におけるHTHS粘度とは、ASTM D 4683に規定される150℃での高温高せん断粘度を示す。
本発明の潤滑油組成物の粘度指数は、好ましくは140以上350以下、より好ましくは150以上300以下、さらに好ましくは180以上290以下である。潤滑油組成物の粘度指数が140以上であることにより、150℃における低いHTHS粘度を維持しながら省燃費性能を向上させることができる。また、潤滑油組成物の粘度指数が350を超える場合には、蒸発性が悪化するおそれがある。
なお、本明細書において粘度指数とは、JIS K 2283:2000に準拠して測定された粘度指数を意味する。
なお、本明細書において粘度指数とは、JIS K 2283:2000に準拠して測定された粘度指数を意味する。
本発明の潤滑油組成物の40℃における動粘度は、好ましくは10mm2/s以上、より好ましくは14mm2/s以上である。上限は、好ましくは40mm2/s以下、より好ましくは35mm2/s以下、さらに好ましくは30mm2/s以下である。具体的な範囲としては、好ましくは10mm2/s以上40mm2/s以下、より好ましくは14mm2/s以上35mm2/s以下、さらに好ましくは14mm2/s以上30mm2/s以下である。潤滑油組成物の40℃における動粘度が40mm2/s以下であることにより、さらに十分な省燃費性能を得ることができる。また、潤滑油組成物の40℃における動粘度が10mm2/s以上であることにより、潤滑箇所での油膜形成を確保でき、潤滑油組成物の蒸発損失も小さくすることができる。
なお、本明細書において「40℃における動粘度」とは、ASTM D-445に準拠して測定された40℃での動粘度を意味する。
なお、本明細書において「40℃における動粘度」とは、ASTM D-445に準拠して測定された40℃での動粘度を意味する。
本発明の潤滑油組成物の100℃における動粘度は、好ましくは3.0mm2/s以上、より好ましくは4.0mm2/s以上である。上限は、好ましくは7.0mm2/s以下、より好ましくは6.0mm2/s以下である。具体的な範囲としては、好ましくは3.0mm2/s以上7.0mm2/s以下、より好ましくは4.0mm2/s以上6.0mm2/s以下である。潤滑油組成物の100℃における動粘度が7.0mm2/s以下であることにより、さらに十分な省燃費性能を得ることができる。また、潤滑油組成物の100℃における動粘度が3.0mm2/s以上であることにより、潤滑箇所での油膜形成を確保でき、潤滑油組成物の蒸発損失も小さくすることができる。
なお、本明細書において「100℃における動粘度」とは、ASTM D-445に準拠して測定された100℃での動粘度を意味する。
なお、本明細書において「100℃における動粘度」とは、ASTM D-445に準拠して測定された100℃での動粘度を意味する。
本発明の潤滑油組成物の15℃における密度(ρ15)は、好ましくは0.860g/cm3以下、より好ましくは0.850g/cm3以下である。なお、本明細書において15℃における密度とは、ASTM D4052に準拠して15℃において測定された密度を意味する。
本発明の潤滑油組成物は、250℃におけるNOACK蒸発量は、10質量%以上40質量%以下、より好ましくは13質量%以上40質量%以下、さらに好ましくは15質量%以上40質量%以下、さらに好ましくは20質量%以上40質量%以下、さらに好ましくは22質量%以上40質量%以下、さらに好ましくは25質量%以上40質量%以下、さらに好ましくは27質量%以上40質量%以下、最も好ましくは30質量%以上40質量%以下である。本発明においては、潤滑油組成物のNOACK蒸発量が上昇するような低粘度基油を用いても、潤滑油組成物の低摩擦性を維持することができる。
なお、本明細書において「NOACK蒸発量」または「NOACK法による蒸発量」とは、ASTM D 5800に準拠して測定される潤滑油の蒸発量である。
なお、本明細書において「NOACK蒸発量」または「NOACK法による蒸発量」とは、ASTM D 5800に準拠して測定される潤滑油の蒸発量である。
実施例を用いて、以下に本発明を説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。なお、特に説明のない限り、%は質量%を示す。
<潤滑油の配合>
各実施例および各比較例について表1~2に示す配合割合で、基油および添加剤を配合することによって、試験用潤滑油組成物を調製した。得られた試験用潤滑油組成物に対して、次に示す評価を行った。評価結果を表1~2に示す。
各実施例および各比較例について表1~2に示す配合割合で、基油および添加剤を配合することによって、試験用潤滑油組成物を調製した。得られた試験用潤滑油組成物に対して、次に示す評価を行った。評価結果を表1~2に示す。
(A)基油
・基油1:グループIII基油(鉱油) 動粘度4.2mm2/s(100℃)、粘度指数 135
・基油2:グループII基油(鉱油) 動粘度3.1mm2/s(100℃)、粘度指数 106
表1~2に示した質量比で基油を混合し、潤滑油基油を調製した。表中、基油の数値は基油全量基準での質量比を表している。
・基油1:グループIII基油(鉱油) 動粘度4.2mm2/s(100℃)、粘度指数 135
・基油2:グループII基油(鉱油) 動粘度3.1mm2/s(100℃)、粘度指数 106
表1~2に示した質量比で基油を混合し、潤滑油基油を調製した。表中、基油の数値は基油全量基準での質量比を表している。
表1~2に記載の通り、添加剤を添加した。添加剤の詳細は以下の通りである。添加剤の配合量は、潤滑油組成物全量基準である。
(B)金属系清浄剤
・金属系清浄剤1:ホウ酸カルシウムサリシレート(カルシウム含有量が6.8質量%、ホウ素含有量が2.7質量%、塩基価:190mgKOH/g)
・金属系清浄剤2:カルシウムサリシレート(カルシウム含有量が8.0質量%、塩基価:225mgKOH/g)
・金属系清浄剤3:マグネシウムスルホネート(マグネシウム含有量が9.1質量%、塩基価:405mgKOH/g)
(C)粘度指数向上剤
・粘度指数向上剤1:ポリメタクリレート(重量平均分子量520,000)
(D)摩耗防止剤
・摩耗防止剤1:ジアルキルジチオリン酸亜鉛(亜鉛含有量が9.3質量%、リン含有量が8.5質量%、硫黄含有量が17.6質量%、セカンダリーZnDTP)
(E)摩擦調整剤
・摩擦調整剤1:モリブデンジチオカーバメート(モリブデン含有量が10.1質量%、硫黄含有量が10.8質量%)
(F)分散剤
・分散剤1:アルケニルコハク酸ポリアルキレンポリイミド(窒素含有量1.75質量%)
(G)酸化防止剤
・酸化防止剤1:アルキル化ジフェニルアミン
・酸化防止剤2:ベンゼンプロパン酸,3,4-ビス(1,1・ジメチル・エチル)-4・ヒドロキシ-C7,C9側鎖アルキルエステル
(B)金属系清浄剤
・金属系清浄剤1:ホウ酸カルシウムサリシレート(カルシウム含有量が6.8質量%、ホウ素含有量が2.7質量%、塩基価:190mgKOH/g)
・金属系清浄剤2:カルシウムサリシレート(カルシウム含有量が8.0質量%、塩基価:225mgKOH/g)
・金属系清浄剤3:マグネシウムスルホネート(マグネシウム含有量が9.1質量%、塩基価:405mgKOH/g)
(C)粘度指数向上剤
・粘度指数向上剤1:ポリメタクリレート(重量平均分子量520,000)
(D)摩耗防止剤
・摩耗防止剤1:ジアルキルジチオリン酸亜鉛(亜鉛含有量が9.3質量%、リン含有量が8.5質量%、硫黄含有量が17.6質量%、セカンダリーZnDTP)
(E)摩擦調整剤
・摩擦調整剤1:モリブデンジチオカーバメート(モリブデン含有量が10.1質量%、硫黄含有量が10.8質量%)
(F)分散剤
・分散剤1:アルケニルコハク酸ポリアルキレンポリイミド(窒素含有量1.75質量%)
(G)酸化防止剤
・酸化防止剤1:アルキル化ジフェニルアミン
・酸化防止剤2:ベンゼンプロパン酸,3,4-ビス(1,1・ジメチル・エチル)-4・ヒドロキシ-C7,C9側鎖アルキルエステル
<評価方法>
(1)摩擦特性
各試験用潤滑油組成物について、摩擦特性を試験した。MTM(Mini Traction Machine)試験機(PCS Instruments社製)を用いて、各潤滑油組成物の一定の荷重・滑り率での摩擦特性を摩擦係数(μ)として算出した。試験条件を以下に示す。本試験においては、摩擦係数が小さいほど、摩擦特性に優れていることを意味する。なお、摩擦係数は、周速250mm/sで1時間摺動後の値である。
転がり速度:200mm/s
荷重:30N
滑り率:50%
油温:100℃
(1)摩擦特性
各試験用潤滑油組成物について、摩擦特性を試験した。MTM(Mini Traction Machine)試験機(PCS Instruments社製)を用いて、各潤滑油組成物の一定の荷重・滑り率での摩擦特性を摩擦係数(μ)として算出した。試験条件を以下に示す。本試験においては、摩擦係数が小さいほど、摩擦特性に優れていることを意味する。なお、摩擦係数は、周速250mm/sで1時間摺動後の値である。
転がり速度:200mm/s
荷重:30N
滑り率:50%
油温:100℃
各試験用潤滑油組成物の評価結果を以下の表1~2に示す。なお、実施例1~4および比較例1~6の各試験用潤滑油組成物の15℃における密度は、いずれも0.850g/cm3以下である。
実施例1~4では、NOACK蒸発量の値が上昇しても、摩擦係数は上昇しなかった。
比較例1~4では、NOACK蒸発量の値が上昇するにつれて、摩擦係数も上昇した。
粘度指数が140未満の比較例5およびカルシウムの総量が1600質量ppmである比較例6においても、摩擦係数が上昇した。
比較例1~4では、NOACK蒸発量の値が上昇するにつれて、摩擦係数も上昇した。
粘度指数が140未満の比較例5およびカルシウムの総量が1600質量ppmである比較例6においても、摩擦係数が上昇した。
本発明の内燃機関用潤滑油組成物によれば、低粘度化するために蒸発性の高い基油を使用した場合においても、潤滑油組成物の低摩擦性を維持することができる。
Claims (7)
- (A)1種以上の鉱油系基油を含む、100℃における動粘度が2.0mm2/s以上4.3mm2/s以下である潤滑油基油、および
(B)ホウ酸カルシウムを含有する金属系清浄剤を、組成物全量基準でカルシウム量として500質量ppm以上1500質量ppm未満、
含有することを特徴とする内燃機関用潤滑油組成物であって、
NOACK法(250℃,1h)による蒸発量が10質量%以上40質量%以下であり、そして、
粘度指数が、140以上350以下である、内燃機関用潤滑油組成物。 - (C)粘度指数向上剤をさらに含み、
粘度指数向上剤の含有量が、0.1質量%以上15.0質量%未満である、請求項1に記載の内燃機関用潤滑油組成物。 - (D)マグネシウムスルホネートを、マグネシウム量として、組成物全量基準で100質量ppm以上1000質量ppm以下含む、請求項1または2に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
- NOACK法(250℃,1h)による蒸発量が15質量%以上40質量%以下である、請求項1~3のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
- (E)モリブデン系摩擦調整剤をモリブデン量として、組成物全量基準で、100質量ppm以上1000質量ppm以下さらに含む、請求項1~4のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
- ホウ酸カルシウムを含有する金属系清浄剤が、ホウ酸カルシウムサリシレートである、請求項1~5のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
- 前記(A)潤滑油基油の100℃における動粘度が2.5mm2/s以上4.0mm2/s以下であり、
150℃でのHTHS粘度が2.3mPa・s以下である、請求項1~6のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
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