JP2555326B2 - 液体潤滑油混合組成物 - Google Patents

液体潤滑油混合組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関、作動油、ギヤー油および各種機
械用液体潤滑油混合組成物に関する。
〔従来の技術〕
一般に潤滑油は低温から高温まで、広い温度範囲にわ
たって粘度ができるだけ変化しない事が実用上望まし
い。通常、潤滑油の粘度−温度関係を示す尺度として粘
度指数（Viscosity Index、以後VIと略記する）が使用
されるが、一部特殊精製法（特公昭50−16803号公報）
等による他は一般に溶剤精製法による経済的に可能な石
油系潤滑油のVIは100前後が限度とされ、これより高いV
Iの製品を得るには添加剤に頼る必要がある。この目的
で添加されるのが粘度指数向上剤であり、通常は分子量
10,000以上の油溶性高分子化合物が使用される。
現在における粘度指数向上剤（以後VI−Ｉ＝VI impro
verという）の最も重用な用途は内燃機関用のマルチグ
レードエンジン油の製造であるが、油圧作動油の分野で
も航空油圧作動油、自動変速機油（ATF）、ショックア
ブソーバー油にも添加され、又作動油の分野でも数値制
御（NC）機械用作動油のように粘度−温度関係のきわめ
てすぐれた油の要求が現れ、多用されるようになった。
更にギヤー油の領域においても低温シフト性、燃費向上
を目的としてマルチグレード油の不必要がさけばれ80W
−90や75W−90などの粘度グレード品が実用されてい
る。
また、従来技術の特開昭61−87792号公報には20万以
上のポリイソブチレンを0.005〜1.0重量％基油に含有す
ることが記載され、この含有量以上のポリイソブチレン
を基油に添加することは、せん断により粘度が低下し、
逆に外部漏れ、内部漏れ共増加するので望ましくないと
記載されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、従来の潤滑油はギヤー、駆動用チェーン等の
潤滑において高速になるに従い遠心力により潤滑油は潤
滑面から離れ油膜がハク離・飛散する傾向があり、ま
た、エンジンにおいて密封効果を高めコンプレクション
を向上させ、ブローバイガスを減少させようとすると潤
滑油の粘度を高める必要があるが、そうすると粘性抵抗
が高まり損失が発生するという問題点があった。
その上、長時間の油膜保持が困難でドライスタートに
よる摩耗が起る欠点を有していた。
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり。上
記の高分子VI−Ｉと一定範囲の粘度平均分子量のポリイ
ソブチレンを油溶液に一定範囲の濃度になるように溶か
し、それらの油溶液を混和し、液体潤滑油、又はその基
油（以下両者を総合してベース油という）に一定範囲の
割合で混合し、その混合油の流体力学的性質を非ニュー
トン系粘弾性流体となし、その典型的種々の挙動より生
ずる各種効果を得ることを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため本発明は、基油及び添加剤を
含有する液体潤滑油に、広い温度範囲にわたって粘度変
化を小さく押さえる粘度指数向上剤が出来あがる油溶液
に対して10から80重量％の濃度である油溶液を上記液体
潤滑油に対して30から80重量％、及び粘度平均分子量
（Flory）350,000〜2,100,000のポリイソブチレンが出
来あがる油溶液に対して10を越えて90重量％までの濃度
である油溶液を上記液体潤滑油に対して20から90重量％
混合して成ることを特徴とするものである。また、他の
発明は、基油及び添加剤を含有する液体潤滑油に、粘度
平均分子量（Flory）350,000〜2,100,000のポリイソブ
チレンが10を越えて90重量％までの濃度である油溶液を
上記液体潤滑油の全体量に対して10から90重量％混合し
て成ることを特徴とするものである。
本発明はこの構成により特に、内燃機関における燃費
の向上、出力の向上、排気ガスの清浄化、摩耗の低減、
潤滑油消費の低減及び潤滑油寿命の延長に優れた効果を
発揮するものである。
また、本発明は、前記特開昭61−87792号公報のポリ
イソブチレンを0.005〜1.0重量％基油に含有する発明と
は異なり、ポリイソブチレンを１重量％以上含有し（基
油または添加剤を含有する液体潤滑油に、10％を越える
濃度のポリイソブチレン油溶液を少なくとも10重量％混
合する）、実施例の実験結果で上記述べた効果をこの含
有量で発揮できることを示すものである。
本発明で用いるポリイソブチレン（以下PIBという）
はVI−Ｉとして使用されるものと異なり、粘度平均分子
量（Flory）350,000〜2,100,000のものである。PIBはAl
Cl3やBF3などの触媒を用いて、−100℃ぐらいの低温で
イソブチレンをカチオン重合させることにより得られ
る。
これは、飽和度の高い脂肪族炭化水素の重合体で、末
端にのみ不飽和基を有する長い直鎖状分子によって構成
されている。
このような分子構造上の特徴のために、前記PIBは炭
化水素溶剤に溶解するが化学的には比較的安定で耐薬品
性、耐酸化性が優れている。
本発明で用いるPIBの構造式は下記式−１に示す通り
である。又ここで用いるPIBはベース油に溶かしやすい
ように10〜90％濃度の粘ちょうな油溶液とされている。
本発明のベース油を含む潤滑油混合素生物は典型的な
非ニュートン系粘弾性流体の挙動を示す。すなわち第１
図に示す（ａ）はねもどり現象、（ｂ）法線応力効果
（別名Weisenberg効果又はからみつき効果）、（ｃ）Ba
rus効果等の挙動を現わす。又その希薄溶液において
は、一般に乱流状態において物体の受ける摩擦抵抗を大
幅に低減させるという効果（Toms効果）がある（図面の
はニュートン流体、は粘弾性流体）。
これらの独特の流体的挙動により、本発明による液体
潤滑油は潤滑面に強力堅固な潤滑油膜を長期にわたり形
成する。内燃機関においては密閉効果を高め、圧縮の増
加により燃焼が改善され、又ブローバイガスが抑制され
る。更に強力油膜形成と長期にわたる油膜保持により内
燃機関の摩耗の90％以上を占めるといわれる初期摩耗並
びに通常運転時の摩耗を抑制する。
このように潤滑面に強力油膜を形成するが、非ニュー
トン系粘弾性流体のため作動時においては粘性抵抗トル
クが低減する。
これらのことが、内燃機関においては、燃費の向上、
排ガスの清浄化、摩耗の低減、出力の向上及び潤滑油劣
化の抑止等の効果が得られる。
又、作動油、ギヤー及び一般機械類においては摩耗の
低減、焼付の防止及び燃費・動力費の低減等の効果が得
られる。
なお製品にするためには清浄分割剤、酸化防止剤、流
動点降下剤、油性剤、防せい剤、熱安定剤、せん断安定
剤、掃気剤、摩耗防止剤等を添加することができる。
〔実施例〕
次に本発明に係る液体潤滑油混合組成物の効果を実施
例により説明する。
実施例１ 基油及び添加剤を含有する液体潤滑油に、粘度指数向
上剤がこれを含む油溶液に対して15重量％の濃度である
この油溶液を上記液体潤滑油に対して30重量％、及び粘
度平均分子量（Flory）1,200,000のポリイソブチレンが
これを含む油溶液に対して11重量％の濃度であるこの油
溶液を上記液体潤滑油に対して20重量％混合したものを
用いて、燃費および排ガスの試験を行なった。
本発明でいう粘度指数向上剤には数種類があり、この
うち現在最も広く使用されているのは、ポリメタクリレ
ートとエチレン−プロピレン共重合体（通常OCP＝Olefi
n Copolymerと称される）である。ホリマーはいずれも
固体であるから、通常は油に溶かしやすいように10〜80
％濃度の粘ちような油溶液とされている。実際に試験で
使用したものはOCP粘度指数向上剤であり、商品名はPar
atone 755で、これの比重（15/4℃）は0.869、動粘度cS
T＠100℃は650、及び引火点（COC）は200であった。混
入した添加剤は全体量に対してadditives1.2重量％、10
0NT oil3.3重量％、150ブライトストック0.5重量％であ
った。
（１）シャシーダイナモメーターによる本発明液体潤
滑油組成物による燃費及び排ガス試験成績。
1.試験項目 イ.10モード走行試験による燃費テスト ロ.10モード走行時の排ガステスト ハ．定負荷・定時間・定速走行時の燃費テスト 2.試験方法 イ．試験は何れもシャシーダイナモメーターによる。
使用シャシーダイナモメーター：渦電流式電気動力計
シャシーダイナモメーター（BCD−100E） ロ．先ず市販のＡオイル（10W−30、SD級）で上記各試
験項目のテストを行う。次にそのＡオイルを含む本発明
の液体潤滑油組成物を用意し、これをＢオイルとし、Ａ
オイルと同様に上記各試験項目のテストを行い、その結
果をＡオイルの結果と比較する。
3.試験用車両 イ.A車 2,000cc、４ドアオートマチック、59年式、累計走行
距離 11,000km ロ.B車 1,800cc、２ドア、HT EGI、55年式マニュアル型、累
計走行距離 34,000km 4.試験結果 試験結果は表−１、表−２及び表−３に示す通りであ
り、表−１はシャシーダイナモメーターによる10モード
走行時の燃費テスト、表−２はシャシーダイナモメータ
による10モード走行時の排ガステスト、表−３はシャシ
ーダイナモメーターによる定負荷、定速走行による燃費
テストのそれぞれの結果を示している。
以上の試験結果が示すように、本発明による液体潤滑
油組成物により構成された潤滑油は、内燃機関において
市販のマルチグレード油に較べ顕著な燃費向上、排ガス
清浄化効果をもたらし、特に燃費においては低速時より
高速時においてその効果が大きいことを示している。
（２）シャシーダイナモメーターによる本発明液体潤滑
油組成物による出力試験成績。
1.試験項目 エンジンの出力テスト 2.測定機器 西独BOSCH社製シャシーダイナモメーター LPS 002 3.試験方法 先ず試験車に市販のエンジン油Ａオイル（ディーゼル
用＃30、CD）を注入し、速度100km/hにコントロールポ
イントを設定し、発生する出力を測定する。次にＡオイ
ルに本発明の液体潤滑油混合組成物高濃度添加型を加
え、この混合油Ｂオイルで同様の試験をし、発生出力を
測定しＡオイル使用時の出力と比較する。
4.試験用車両 ディーゼル車 2,2200cc、1Ton、新車 累計走行距離 5,837km 5.試験結果 試験の結果は第２図に示す通りであり、本試験の結
果、市販のＡオイルに比較し、本発明による液体潤滑油
混合組成物であるＢオイル使用によるエンジンの出力向
上は約５％であることが認められた。又アイドリング回
転数は690rpmから720rpmと約4.4％上昇した。
このことから本発明による液体潤滑油混合組成物が、
エンジンの圧縮を高め、燃焼を改善しブローバイガスを
抑止して出力を向上させ、又回転を滑らかにすることに
よりアイドリング回転数を高める効果を発揮することを
示している。
実施例２ 基油及び添加剤を含有する液体潤滑油に、粘度平均分
子量（Flory）1,200,000のポリイソブチレンがこれを含
む油溶液に対して13,9重量％である油溶液を上記液体潤
滑油に対して10重量％混合した液体潤滑油混合組成物を
用いて（ポリイソブチレンが全体量に対して1.26重量
％）、建設機械車両用トルクコンバーターに使用される
作動油の性能向上、特に耐圧、耐摩耗性の向上を試験す
るため、PV試験を行った。混入した添加剤は全体量に対
してadditives1.2重量％、100NT Oil3.3重量％、15ブラ
イトストック0.5重量％であった。
現在使用されている油を基油とし、これに各種の耐圧
・耐摩耗性向上用サプルメント油を混合し、摩擦試験機
を使用してそれらの耐圧性能、耐摩耗性能を調べるもの
である。
結果は下記の通りである。
1.供試油 （１）基油 ジーゼルエンジンオイル10W（CD級） （２）サプルメント混合油及び本発明の液体潤滑油混合
組成物 サプルメント油を基油に各10重量％混合したもの及び
本発明の液体潤滑油混合組成物で、次の４種類である。
2.試験機 「ファレックス式摩擦、摩耗試験機」 （Falex Friction of Wear Testing Machine） 試験本体と計測器とよりなり、何れもファビル・レバ
レー・コーポレーション社（Faville Le Vally Corpora
tion）製のものである。
3.試験条件 （１）試験片 ［イ］回転リング 直径 35mm 幅 8.15mm 硬度 HRC 58〜63 粗さ 127〜380nm（５〜15μin） SAE 01工具鋼 （チムケン T54148、テストカップ 40266） ［ロ］固定ブロック 幅 6.35mm 長さ 15.76mm 硬度 HRC 30 表面仕上 102〜203nm（４〜８μin） SAE 4620炭素鋼 （２）油 溜 試験油張込量、約200ml オイルレベルは固定ブロッ
クの上部まで浸す。
（３）荷 重 27kg・（60 lbs）、重錘使用 負荷方法は予め重錘を加えておき、その後回転を始
め、所期の回転数にする。
（４）摩擦部 回転リングと固定ブロックとによる線接触試験 （５）回転数 2,000rpm及び4,000rpmの２つについて行った。
何れも0rpmより、下記の方法で上昇させ、そのときの
値をデジタル式で読みとり、記録する。
回転の上昇方法は500rpm/30sの割合とした。
（６）試験温度 試験片温度は100℃に保持するように加熱、制御し
た。
4.試験結果は次の表４に示す通りである。
（１）基油（市販ディーゼル油：昭和石油（株）製「ホ
ワイトパロット スーパーＳ−３」、SAE 10W）による
本試験結果は、表−４の試験番号１、２（比較例）に示
されている通り、2,000rpmは完了するが、4,000rpmにす
ると30秒で焼付を起し中止に至る。
これに対し、本発明の潤滑油混合組成物は表−４の試
験番号３、４（本発明）に示されている通り、2,000rpm
及び4,000rpmの何れも17分間の試験時間の潤滑を正常に
行い完了している。
（２）基油の場合に較べ、リング重量変化、ブロック重
量変化、ブロック摩耗が何れも小さく、特に高速時4,00
0rpmにおいて著しい差が生ずる。
（３）その他の試験油と較べても、本発明による試験油
は耐圧・耐摩耗性において著しく性能が良いことを示し
ている。
〔発明の効果〕 本発明は前記の構成を有しているから、次のような効
果を奏する。
前記粘度指数向上剤と一定範囲の前記粘度平均分子量
のポリイソブチレンの油溶液を混ぜ合せ、液体潤滑油、
又はその基油に一定範囲の割合で混合したから、その混
合油の流体力学的性質を非ニュートン系粘弾性流体とな
し、その特性により強力な油膜を形成し、内燃機関にお
ける燃費の向上、出力の向上、および排気ガスの清浄化
が計られ、また摩耗の低減、潤滑油消費の低減、および
潤滑油寿命の大巾な延長などの優れた効果を奏する。
また、前記ポリイソブチレンの油溶液を単独で混合し
たものも前記同様の効果を奏し、特に高荷重高速回転時
における耐圧性、耐摩耗性の向上に著しい効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は非ニュートン系粘弾性流体の挙動を示す説明
図、第２図はＡオイルおよびＢオイルの出力試験の結果
を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−185389（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−43086（ＪＰ，Ｂ１) 桜井俊男著，トライボロジー叢書１ 「潤滑の物理化学」、株式会社幸書房、 昭和53年12月１日、初版第１刷、194頁 潤滑、第15巻、第６号、（1970）、酒 井功、「粘度指数向上剤および流動点降 下剤」331〜342頁

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基油及び添加剤を含有する液体潤滑油に、
    広い温度範囲にわたって粘度変化を小さく押さえる粘度
    指数向上剤が10から80重量％の濃度の油溶液を前記液体
    潤滑油に対して30から80重量％、及び粘度平均分子量
    （Flory）350,000〜2,100,000のポリイソブチレンが10
    を越えて90重量％までの濃度の油溶液を前記液体潤滑油
    に対して20から90重量％混合して成ることを特徴とする
    液体潤滑油混合組成物。
  2. 【請求項２】基油及び添加剤を含量する液体潤滑油に、
    粘度平均分子量（Flory）350,000〜2,100,000のポリイ
    ソブチレンが10を越えて90重量％までの濃度の油溶液を
    前記液体潤滑油に対して10から90重量％混合して成るこ
    とを特徴とする液体潤滑油混合組成物。
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