JP3510368B2 - 内燃機関用潤滑油組成物 - Google Patents

内燃機関用潤滑油組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関用潤滑油組成
物に関するものであり、更に詳しくは、窒素酸化物ガス
に対する耐酸化性に優れ、低摩擦性の長期持続性に優れ
た内燃機関用潤滑油組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、内燃機関や、自動変速機、緩衝
器、パワーステアリングなどの駆動系機器、ギヤなどに
は、その作動を円滑にするために潤滑油が用いられてい
る。特に内燃機関用潤滑油（エンジン油）は、主として
ピストンリングとシリンダライナ、クランク軸や連接棒
（コネクティングロッド）の軸受、カムとバルブリフタ
を含む動弁機構など、各種摺動部分の潤滑のほか、内燃
機関内の冷却や燃焼生成物の清浄分散、さらには錆や腐
食を防止するなどの作用を果たしている。このように、
エンジン油には多様な性能が要求され、しかも近年、内
燃機関の高性能化、高出力化、運転条件の苛酷化などに
伴い、更に高度な性能が要求されてきている。一方、内
燃機関における燃焼ガスは、その一部がピストンとシリ
ンダの間からブローバイガスとしてクランクケース内に
漏洩する。この燃焼ガス中には窒素酸化物ガスがかなり
高濃度で含まれており、これがブローバイガス中の酸素
と共にエンジン油を劣化させる。近年における内燃機関
の高性能化により、クランクケース内に漏洩する窒素酸
化物ガスの濃度が増加する傾向にある。したがって、エ
ンジン油には、上記の要求性能を満たし、窒素酸化物ガ
スを含有する空気雰囲気下においても劣化を抑制するた
めに、例えば摩耗防止剤、金属清浄剤、無灰分散剤、酸
化防止剤などの種々の添加剤が配合されている。
【０００３】内燃機関用潤滑油の基本的機能として、特
にあらゆる条件下で機関を円滑に作用させ、摩耗、焼付
け防止を行うことが重要である。内燃機関内の潤滑部
は、大部分が流体潤滑状態にあるが、動弁機構やピスト
ンの上下死点などでは境界潤滑状態となりやすく、この
ような境界潤滑下における摩耗防止性は、一般にジチオ
リン酸亜鉛の添加によって付与されている。
【０００４】ところで、内燃機関では、潤滑油が関与す
る摩擦部分でのエネルギー損失が大きいために、摩擦損
失低減や燃費低減対策として、摩擦調整剤（ＦＭ：フリ
クションモディファイヤ）を初め、各種の添加剤を組み
合わせた潤滑油が使用されている（例えば特公平３−２
３５９５号公報）。
【０００５】しかしながら、従来、提案されている摩擦
調整剤及び各種の添加剤の組合せでは低摩擦性を長期間
維持することが困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとで、優れた摩擦特性を有すると共に窒素酸化
物ガスに対する耐酸化性に優れ、低摩擦性を長期間維持
することができ、燃料消費率節減の持続性に優れた内燃
機関用潤滑油組成物を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の好
ましい特性を有する内燃機関用潤滑油組成物を開発すべ
く鋭意研究を重ねた結果、芳香族成分が少なく、一環ナ
フテン成分及び二環ナフテン成分の合計量が多い特定の
性状の炭化水素油を主成分とする潤滑油基油に、更に、
特定の有機モリブデン化合物と有機亜鉛化合物とフェノ
ール系酸化防止剤を所定量添加することにより窒素酸化
物ガスに対する耐酸化性を向上させることができると共
に低摩擦性の長期持続性を達成しうることを見出し、こ
の知見に基いて本発明を完成した。
【０００８】かくして、本発明によれば、１００℃にお
ける動粘度が２ｍｍ2 ／ｓ〜２０ｍｍ2 ／ｓであり、芳
香族成分含有量が３重量％以下であり、一環ナフテン成
分及び二環ナフテン成分の合計含有量が４５重量％以上
であり、硫黄含有量が５０重量ｐｐｍ以下であり、窒素
含有量が５０重量ｐｐｍ以下である炭化水素油を主成分
とする潤滑油基油に潤滑油組成物全重量基準で、ジチオ
カルバミン酸モリブデンをモリブデン量として０．０２
重量％〜０．２重量％、ジチオリン酸亜鉛をリン量とし
て０．０２重量％〜０．１５重量％及びフェノール系酸
化防止剤を０．０５重量％〜３重量％の範囲で含有させ
てなる内燃機関用潤滑油組成物が提供される。
【０００９】以下、本発明について詳細に説明する。
【００１０】本発明の内燃機関用潤滑油組成物は、１０
０℃における動粘度が２ｍｍ2 ／ｓ〜２０ｍｍ2 ／ｓで
あり、芳香族成分含有量が３重量％以下であり、一環ナ
フテン成分と二環ナフテン成分との合計含有量が４５重
量％以上であり、硫黄含有量が５０重量ｐｐｍ以下であ
り、窒素含有量が５０重量ｐｐｍ以下である炭化水素油
が基油の主成分として含有されていることが特徴とされ
る。
【００１１】基油の１００℃における動粘度は２ｍｍ2
／ｓ〜２０ｍｍ2 ／ｓであるが、好ましい動粘度は３ｍ
ｍ2 ／ｓ〜１０ｍｍ2 ／ｓであり、更に好ましい動粘度
は３ｍｍ2 ／ｓ〜８ｍｍ2 ／ｓである。動粘度が２ｍｍ
2 ／ｓ未満のものでは油膜形成が十分でなく、更に蒸発
減量が多いという不都合が生ずる。一方、２０ｍｍ2／
ｓを越えると粘性抵抗による動力損失が大きすぎるので
好ましくない。
【００１２】芳香族成分の含有量は、３重量％以下であ
り、更に好ましくは、１．５重量％以下である。芳香族
成分の含有量が３重量％を越えると、潤滑油組成物の高
温での窒素酸化物ガスに対する耐酸化性が低下するとい
う難点がある。本発明でいう芳香族成分はＡＳＴＭＤ２
５４９に準拠して測定して得られたものである。芳香族
成分としては、アルキルベンゼン、ナフテンベンゼン、
アントラセン、ベンゼン環縮合物等が挙げられる。
【００１３】一環ナフテン成分及び二環ナフテン成分の
合計含有量は、４５重量％以上であり、好ましい含有量
は５０重量％以上である。二環ナフテン成分が一環ナフ
テン成分と共存することにより、添加剤成分に対する溶
解力を増加させると共に摩擦特性の改善に更に寄与する
ものである。一環ナフテン成分と二環ナフテン成分の合
計含有量が４５重量％に満たない場合は、ジチオカルバ
ミン酸モリブデンの溶解性が十分でなく、又、窒素酸化
物ガスによる酸化により生成するスラッジの溶解性が不
十分である。
【００１４】一環ナフテン成分及び二環ナフテン成分の
含有量は、ＡＳＴＭＤ２５４９に準拠し、更にガスクロ
マトグラフィー及び質量分析計によって測定される。
【００１５】硫黄含有量及び窒素含有量は共に５０重量
ｐｐｍ以下であり、５０重量ｐｐｍを越えると、窒素酸
化物ガスに対する酸化性が低下するという問題が生ず
る。
【００１６】該基油は、前記性状を有するものであれば
鉱油のほか合成油又は鉱油と合成油の混合油のいずれで
も用いることができる。基油の具体例としては、ナフテ
ン基原油、パラフィン基原油、混合基原油等から常圧及
び減圧蒸留により誘導される潤滑油原料を水素化分解反
応を伴なう水素化処理プロセスにより得られる水素化処
理油が包含される。又、前記の潤滑油原料をフェノー
ル、フルフラール又はＮ−メチルピロリドンの如き芳香
族抽出溶剤で処理して得られるラフィネートも前記性状
を有するものであれば、基油として用いられる。同様に
本発明の基油の成分として用いることのできる合成油と
しては、芳香族化合物の水添物等が挙げられる。
【００１７】次に、本発明で用いられる添加剤について
説明する。前記ジチオカルバミン酸モリブデンは、一般
式［１］
【００１８】
【化１】 （式中Ｒ1 及びＲ2 は、各々炭素数８〜１８の炭化水素
基であり、互いに同一であっても異なっていてもよく、
ｍ及びｎは各々それらの和が４となるような正の整数で
ある。）で表される。
【００１９】前記一般式［１］において、Ｒ1 及びＲ2
はそれぞれ炭素数８〜１８の炭化水素基であり、炭素数
８〜１８の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基又はアル
ケニル基、炭素数８〜１８のシクロアルキル基、アリー
ル基、アルキルアリール基又はアリールアルキル基など
が挙げられる。このようなものの具体例としては２−エ
チルヘキシル基、ｎ−オクチル基、ノニル基、デシル
基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラ
デシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデ
シル基、ステアリル基、オレイル基、ブチルフェニル
基、ノニルフェニル基などが挙げられる。好ましい炭化
水素基は炭素数が８〜１３のアルキル基である。
【００２０】本発明に係る潤滑油組成物においては、前
記一般式［１］で表されるジチオカルバミン酸モリブデ
ンは１種用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用い
てもよい。本発明において、ジチオカルバミン酸モリブ
デンは、潤滑油組成物全重量に基づきモリブデン量とし
て０．０２重量〜％０．２重量％、好ましくは０．０３
重量％〜０．０８重量％の範囲で配合することが必要で
ある。モリブデン量が０．０２重量％未満では十分な低
摩擦性が得られないし、０．２重量％を超えるとその添
加量に対応して摩擦特性の向上効果が認められず、逆に
スラッジなどの発生原因となりやすいという問題が生ず
る。
【００２１】本発明のジチオリン酸亜鉛は、一般式
［２］
【００２２】
【化２】 （式中、Ｒ3 及びＲ4 は、炭素数１〜１８の炭化水素基
であり、互いに同一又は異なっていてもよい。）で表さ
れる。
【００２３】前記一般式［２］において、Ｒ3 及びＲ4
は、炭素数１〜１８の炭化水素基であり、炭素数１〜１
８の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基、
炭素数６〜１８のシクロアルキル基、アリール基、アル
キルアリール基、又はアリールアルキル基等が挙げられ
る。具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチ
ル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、ｎ−オク
チル基、２−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、
ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシ
ル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル
基又はオクタデシル基、ステアリル基、オレイル基、ブ
チルフェニル基、ノニルフェニル基などが挙げられる。
好ましい炭化水素基は、炭素数が３〜１２のアルキル基
である。ジチオリン酸亜鉛の使用割合は、潤滑油組成物
全重量基準でリン量として０．０２重量％〜０．１５重
量％の範囲が好適である。
【００２４】本発明による潤滑油組成物において、フェ
ノール系酸化防止剤としては、特に限定されるものでは
なく、アルキルフェノール類、ビスフェノール類、更に
は、硫黄含有フェノールも使用することができる。具体
的には例えば、次に掲げるものを用いることができる。 ・２，６−ジタ−シャリ−ブチル−４−メチルフェノー
ル ・オクチル−３−（４−ヒドロキシ−３，５−ジタ−シ
ャリ−ブチルフェニル）プロピオネート ・オクタデシル−３−（４−ヒドロキシ−３，５−ジタ
−シャリ−ブチルフェニル）プロピオネート ・２，６−ジタ−シャリ−ブチル−４−エチルフェノー
ル ・２，４−ジタ−シャリ−ブチル−６−メチルフェノー
ル ・２，６−ジメチル−４−ターシャリ−ブチルフェノー
ル ・２，４−ジメチル−６−ターシャリ−ブチルフェノー
ル ・２，４−ジメチル−６−ノルマル−ブチフェノール ・２，４，６−トリメチルフェノール ・２−ターシャリ−ブチル−４−メチルフェノール ・２，４−ジメチル−６−イソブチルフェノール ・２，４−ジメチル−６−セカンダリ−ブチルフェノー
ル ・２−タ−シャリ−ブチル−４−ノルマル−ブチルフェ
ノール ・２，４，６−トリターシャリ−ブチルフェノール ・４，４´−メチレンビス（２，６−ジタ−シャリ−ブ
チルフェノール） ・４，４´−チオビス−（６−ｔ−ブチル−ｏ−クレゾ
ール） ・４，４´−ビス（２，６−ジタ−シャリ−ブチルフェ
ノール） ・２，２´−メチレンビス（４−メチル−６−ターシャ
リ−ブチルフェノール） ・２，２´−メチレンビス（４−エチル−６−ターシャ
リ−ブチルフェノール） ・４，４´−ブチリデンビス（３−メチル−６−ターシ
ャリ−ブチルフェノール） ・トリエチレンクリコール−ビス−３−（３−ターシャ
リ−ブチル−５−メチル−４−ヒドロキシフェニル）−
プロピオネート ・１，６−ヘキサンジオール−ビス−３−（３，５−ジ
タ−シャリ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−プロ
ピオネート ・４，４´−チオビス−（３−メチル−６−ターシャリ
−ブチルフェノール） ・２，２´−チオビス−（４−メチル−６−ターシャリ
−ブチルフェノール） ・ビス（３−メチル−４−ヒドロキシ−５−ターシャリ
−ブチルベンジル）スルフィド ・ビス（３，５−ジタ−シャリ−ブチル−４−ヒドロキ
シベンジル）スルフィド ・２，２´−チオ−ジエチレンビス〔３−（３，５−ジ
タ−シャリ−ブチル−４−ヒドロオキシフェニル）プロ
ピオネート〕 ・２，６−ジタ−シャリ−α−ジメチル−アミノ−ｐ−
クレゾール ・２，６−ジタ−シャリ−ブチル−４（Ｎ，Ｎ´−ジメ
チルアミノメチルフェノール） 本発明においてフェノール系酸化防止剤は、潤滑油組成
物全重量基準で０．０５重量％〜３重量％、好ましくは
０．１重量％〜２重量％の範囲で添加することが必要で
ある。この添加量が０．０５重量％未満では十分な酸化
安定性が得られず、低摩擦性の持続性が確保できない。
一方３重量％を越えても添加量の割には効果の向上がみ
られない。
【００２５】本発明の内燃機関用潤滑油組成物には、本
発明の目的が損なわれない範囲で、アミン系酸化防止剤
のほか、従来潤滑油に慣用されている各種添加剤、例え
ば金属清浄剤、無灰清浄分散剤、他の摩耗防止剤、粘度
指数向上剤、流動点降下剤、防錆剤、腐食防止剤、消泡
剤、他の酸化防止剤などを適宜添加することができる。
【００２６】アミン系酸化防止剤としては、ｐ，ｐ´−
ジアルキルジフェニルアミンの、フェニル−α−ナフチ
ルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、アルキルフ
ェニル−α−ナフチルアミン等の如きジアリールアミン
類が挙げられ、これらは、０．０５重量％〜３重量％の
割合で使用される。
【００２７】金属系清浄剤としては、例えばカルシウム
スルホネート、マグネシウムスルホネート、バリウムス
ルホネート、カルシウムフェネート、バリウムフェネー
ト、カルシウムサリシレート、マグネシウムサリシレー
トなどが挙げられ、これらは通常０．１〜５重量％の割
合で使用される。
【００２８】無灰清浄分散剤としては、例えばコハク酸
イミド系、コハク酸アミド系、ベンジルアミン系やそれ
らのホウ素誘導体、エステル系のものなどが挙げられ、
これらは通常０．５〜７重量％の割合で使用される。
【００２９】他の摩耗防止剤としては、例えばチオリン
酸金属塩（Ｐｂ、Ｓｂ、Ｍｏなど）、チオカルバミン酸
金属塩（Ｚｎなど）、硫黄化合物、リン酸エステル、亜
リン酸エステルなどを挙げることができ、これらは通常
０．０５〜５．０重量％の割合で使用される。
【００３０】粘度指数向上剤としては、例えばポリメタ
クリレート系、ポリイソブチレン系、エチレン−プロピ
レン共重合体系、スチレン−ブタジエン水添共重合体系
などが挙げられ、これらは通常０．５〜３５重量％の割
合で使用される。
【００３１】防錆剤としては、例えばアルケニルコハク
酸やその部分エステルなどが、腐食防止剤としては、例
えばベンゾトリアゾールやベンゾイミダゾールなどが、
消泡剤としては、例えばジメチルポリシロキサンやポリ
アクリレートなどが挙げられ、これらは適宜添加するこ
とができる。
【００３２】
【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明はこれらの例によってなんら限定される
ものではない。
【００３３】なお、潤滑油組成物の摩擦係数は次のよう
にして求め、又、窒素酸化物ガスによる耐酸化性試験は
以下のようにして行なった。 （１）摩擦試験 往復動すべり摩擦試験機［ＳＲＶ摩擦試験機］を用い、
振動数５０Ｈｚ，振幅３ｍｍ、荷重２５Ｎ、温度８０℃
及び試験時間２５分の条件で摩擦係数（μ）を測定し
た。 （２）窒素酸化物ガスによる耐酸化性試験 試験油を１５０ｍｌ採り、温度１３０℃に加熱し、これ
に窒素酸化物ガス濃度１容量％の空気を流速２リットル
／時の割合で８時間吹き込み酸化処理した。 実施例１〜６及び比較例１〜６ 表１に示す性状の基油を用い、表２〜表３に示す組成の
潤滑油組成物を調製し、その調製直後及び窒素酸化物ガ
スによる耐酸化性試験後の摩擦係数（μ）を求めた。そ
の結果を表２〜表３に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】 本発明の内燃機関用潤滑油組成物である実施例１〜６の
潤滑油組成物は、すべて摩擦係数が低いという結果を得
た。これに対して比較例１〜６の潤滑油組成物は、調製
直後の摩擦係数は低いが、窒素酸化物ガスによる酸化後
の摩擦係数が実施例の潤滑油組成物に比べ著しく劣って
おり、低摩擦性の持続性に難点がある。
【００３７】
【発明の効果】本発明の内燃機関用潤滑油組成物は、調
製直後において窒素酸化物ガスによる酸化安定性に優
れ、かつ、窒素酸化物ガスによる酸化後も低摩擦係数の
持続性を発揮し、特に自動車内燃機関用潤滑油などとし
て好適に用いられる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ１０Ｍ 137:10） Ｃ１０Ｎ 10:04 Ｃ１０Ｎ 10:04 10:12 10:12 30:06 30:06 30:10 30:10 40:25 40:25 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C10M 169/04 C10M 101/02 C10M 129/10 - 129/14 C10M 135/18 C10M 137/10 C10N 10:04 C10N 10:12 C10N 30:06 C10N 30:10 C10N 40:25 - 40:28 C10G 47/00 - 47/36

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １００℃における動粘度が２ｍｍ2 ／ｓ
    〜２０ｍｍ2 ／ｓであり、芳香族成分含有量が３重量％
    以下であり、一環ナフテン成分及び二環ナフテン成分の
    合計含有量が４５重量％以上であり、硫黄含有量が５０
    重量ｐｐｍ以下であり、窒素含有量が５０重量ｐｐｍ以
    下である炭化水素油を主成分とする基油に、組成物全重
    量基準で、ジチオカルバミン酸モリブデンをモリブデン
    量として０．０２重量％〜０．２重量％、ジチオリン酸
    亜鉛をリン量として０．０２重量％〜０．１５重量％及
    びフェノール系酸化防止剤を０．０５重量％〜３重量％
    の範囲で含有させたことを特徴とする内燃機関用潤滑油
    組成物。
  2. 【請求項２】 前記一環ナフテン成分及び二環ナフテン
    成分の合計含有量が５０重量％以上である請求項１に記
    載の内燃機関用潤滑油組成物。
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