JP3622980B2 - 燃料油添加剤及び組成物 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、油組成物、主として燃料油組成物に関するものであって、特に低温においてワックスを形成し易い燃料油組成物、該燃料油組成物に使用するための添加剤、及び燃料油の低温流動特性を改良するための該添加剤の使用に関する。
背景技術
燃料油は、石油由来のものであっても植物原料由来のものであっても、ゲル構造体を形成するほどの大きさのワックスの結晶又は球晶が低温で沈降する傾向を有するアルカン類等の成分を含有し、該ゲル構造体が燃料の流動性の低下の原因となる。燃料がなお流動性である最低の温度は、流動点として知られている。
燃料の温度が降下して流動点に接近するにしたがって、該燃料をライン及びポンプを通して輸送する際に困難が生ずる。更に、ワックス結晶は、流動点よりも高い温度で燃料のライン、スクリーン、及びフィルターを目詰まりさせる傾向にある。このような問題は当業界で十分に認識されており、燃料油の流動点を降下させるための多様な添加剤が提供されており、その大部分は工業用途である。同様に、形成されるワックス結晶のサイズを減少させ、形状を変化させるための他の添加剤も提供されており、工業用途とされている。フィルターを目詰まりさせる傾向が低いことから、できるだけ小さいサイズの結晶が望ましい。ディーゼル燃料由来のワックスは、主としてアルカンワックスであり、板状に結晶化する。特定の添加剤はこの傾向を阻害し、ワックスが針状となり易いようにするものであり、結果として得られる針状結晶は、板状結晶に比べてよりフィルターを通過する傾向にあり、あるいは多孔質のケークを形成する。該添加剤はまた、形成された結晶の燃料中での懸濁状態を維持し、その結果沈降が減少することにより、更にブロック化を防止する効果を有すると考えられる。
（低温フィルター目詰まり点（CFPP）及び他の操作性試験並びにシュミレーション及びフィールド試験により測定される）ワックス結晶の有効な改質を、エチレンビニルアセテート（EVAC）又はプロピオネートコポリマー等の流動性向上剤により達成することが可能であると考えられる。
発明の開示
第１の観点において、本発明は、燃料油の低温流動特性を改良するための、油溶性水素化ブロックジエンポリマーを含む添加剤組成物の使用であって、該ポリマーが、直鎖状ジエンの末端間重合により得られる１種以上の結晶化可能なブロック、及び結晶化可能でないブロックを含み、該結晶化可能でないブロックが、直鎖状ジエンの1,2−配置重合、枝分れジエンの重合及びこれらの重合の組合わせにより得られる、前記使用を提供する。
特に、本発明は、燃料油の低温流動特性を改良するための添加剤組成物の使用であって、添加剤組成物が更に上記水素化ブロックポリマー以外の他の低温流動性向上剤を含む、前記使用を提供する。
好ましくは、当該他の低温流動性向上剤は、
（Ａ）エチレン−不飽和エステル化合物、
（Ｂ）くし形ポリマー、
（Ｃ）極性窒素化合物、
（Ｄ）１種以上のヘテロ原子で遮断されていてもよい直鎖状又は枝分れの脂肪族ヒドロカルビレン基を含有しかつ２級アミノ基を有する２種以上の置換基を有する環構造を含む化合物であって、該アミノ基上の置換基が各々９〜40個の炭素を含むヒドロカルビル基である前記化合物、
（Ｅ）炭化水素ポリマー、及び
（Ｆ）ポリオキシアルキレン化合物
（但し、成分Ａ〜Ｆは前記水素化ブロックポリマー以外のものである）
から選ばれる。これらの他の低温流動性向上剤が１種以上存在することにより、前記ブロックポリマー単独で得られるワックス結晶の改質の予期せぬ向上に加えて、更なる向上がもたらされる。
本願明細書において、『炭化水素〜』及びこれに関連する語は、炭化水素の特性の特性を有するか又は専ら炭化水素の特性を有するグループを意味する。これらの中には、脂肪族基（アルキル基等）、脂環式基（シクロアルキル基等）、芳香族基、脂肪族基で置換され又は脂環式基で置換された芳香族基、芳香族基で置換された脂肪族基及び脂環式基を含む炭化水素基を意味する場合もある。脂肪族基は飽和であることが望ましい。これらの基は非炭化水素置換基を含有していてもよいが、非炭化水素置換基の存在によりこれらの基が専ら炭化水素の特性を有することを変えないことを条件とする。例として、ケト、ハロ、ヒドロキシ、ニトロ、シアノ、アルコキシ及びアシルが挙げられる。該基は更に、又は代わりに、本来炭素原子で構成されている鎖又は環中に炭素以外の原子を含んでいてもよい。
第２の観点において、本発明は、
（ｉ）直鎖状ジエンの末端間重合により得られる１種以上の結晶化可能なブロック、及び結晶化可能でないブロックを含む、油溶性水素化ブロックジエンポリマーであって、該結晶化可能でないブロックが、直鎖状ジエンの1,2−配置重合、枝分れジエンの重合及びこれらの重合の組合わせにより得られる、前記油溶性水素化ブロックジエンポリマー、及び
（ii）（Ａ）エチレン−不飽和エステル化合物、
（Ｂ）くし形ポリマー、
（Ｃ）極性窒素化合物、
（Ｄ）１種以上のヘテロ原子で遮断されていてもよい直鎖状又は枝分れの脂肪族ヒドロカルビレン基を含有しかつ２級アミノ基を有する２種以上の置換基を有する環構造を含む化合物であって、該アミノ基上の置換基が各々９〜40個の炭素を含むヒドロカルビル基である前記化合物、
（Ｅ）炭化水素ポリマー、及び
（Ｆ）ポリオキシアルキレン化合物
（但し、成分Ａ〜Ｆは（ｉ）に規定されている成分以外のものである）から選ばれる低温流動性向上剤
を含む、添加剤組成物を提供する。
第３の観点において、本発明は更に、多割合の燃料油、及び少割合の
（ｉ）直鎖状ジエンの末端間重合により得られる１種以上の結晶化可能なブロック、及び結晶化可能でないブロックを含む、油溶性水素化ブロックジエンポリマーであって、該結晶化可能でないブロックが、直鎖状ジエンの1,2−配置重合、枝分れジエンの重合及びこれらの重合の組合わせにより得られる、前記油溶性水素化ブロックジエンポリマー、及び
（ii）（ｉ）に規定されているもの以外の他の低温流動性向上剤
を含有する添加剤組成物を含む、燃料油組成物を提供する。
特に、燃料油組成物の観点において、前記添加剤組成物の成分（ii）は、上記（Ａ）〜（Ｆ）として規定されている低温流動性向上剤である。
第４の観点において、本発明は更に、多割合の燃料油、及び少割合の
（ｉ）直鎖状ジエンの末端間重合により得られる１種以上の結晶化可能なブロック、及び結晶化可能でないブロックを含む、油溶性水素化ブロックジエンポリマーであって、該結晶化可能でないブロックが、直鎖状ジエンの1,2−配置重合、枝分れジエンの重合及びこれらの重合の組合わせにより得られる、前記油溶性水素化ブロックジエンポリマー、及び
（ii）（ｉ）に規定されているもの以外の低温流動性向上剤
を含む添加剤組成物を含有する、添加剤濃厚物を提供する。
本発明は更に、燃料油に対し相溶性の溶媒及び少割合の本発明の第２の観点において規定されている添加剤組成物を含有する、添加剤濃厚物を提供する。
英国特許第1490563号明細書には、水素化したブタジエンのホモポリマー又はブタジエンとC₅〜C₈ジエンとのコポリマーの燃料用低温流動性向上剤としての使用が開示されている。該コポリマーは、ブタジエン−イソプレン混合物等を重合することにより製造される。英国特許公開第2087425号公報には、環状無水物とＮ−アルキルポリアミン反応生成物の、特に水素化ブタジエンイソプレンコポリマーとの組合わせによる使用が開示されている。
国際公開第92/16567号公報には、ブタジエンと、特にイソプレンとの水素化ブロックコポリマー、及び該コポリマーを含有する油性組成物が開示されており、該明細書の記載は本願明細書に含まれるものとする。それらの用途は主として潤滑油の粘度指数向上剤としてのものであるが、燃料への使用も示唆されている。
国際公開第92/16568号広報には、1,4−ブタジエン及び1,2−ブタジエン付加生成物を含有する水素化ブロックコポリマーが開示されており、該明細書の記載は本願明細書に含まれるものとする。それらの用途は国際公開第92/16567号公報に記載のポリマーと同様であるとされている。
発明を実施するための最良の形態
本発明においては、燃料油の低温性能を改良することを目的として水素化ブロックポリマーを使用するが、他の低温流動性向上剤と組み合わせるのが好ましい。
望ましくは、本発明で使用する水素化ブロックポリマーは、実質的に直鎖状の１種以上の結晶化可能なセグメント又はブロック、及び実質的に結晶化可能でないセグメント又はブロックを含む。いかなる理論にも拘束されるものではないが、ブタジエンを十分な割合の1,4（即ち末端間）連鎖をもってホモポリマー化して実質的に直鎖状のポリマー構造を付与し、次いで水素化した場合には、ポリエチレンと類似のものとなり、比較的容易に結晶化するのに対し、枝分れブタジエン同士又は枝分れブタジエンとブタジエンを重合した場合には、枝分れ構造となり（例えば、水素化したポリイソプレン構造はエチレン−プロピレンコポリマーに類似すると考えられ）、これは容易には結晶ドメインを形成しないが、ブロックコポリマーを燃料由に可溶なものとすると考えられる。
望ましくは、水素化前のブロックコポリマーは、ブタジエンのみから誘導される単位を含むか、あるいはブタジエン及び一般式
CH₂＝CR¹−CR²＝CH₂
（式中、R¹はC₁〜C₈のアルキル基を表し、R²は水素又はC₁〜C₈のアルキル基を表す）
で表される１種以上のコモノマーから誘導される単位を含む。望ましくは、コモノマー中の炭素原子の総数は５〜８であり、コモノマーは望ましくはイソプレンである。望ましくは、コポリマーは、ブタジエンから誘導される単位を10重量％以上含む。
水素化後、コポリマーは、１種以上の主としてメチレン単位からなる結晶性又は結晶化可能なセグメントを、９重量％（例えば10重量％）以上、好ましくは９〜76重量％、更に好ましくは９〜40重量％（例えば９〜36重量％）含むのが望ましい。この場合、水素化前の結晶化可能なセグメントは、平均70モル％以上、好ましくは90モル％以上の1,4連鎖、即ち末端間連鎖を有するのが望ましい。水素化ブロックポリマーは、メチレン単位及び置換メチレン単位からなり、上記の１種以上のアルキル置換モノマー（例えばイソプレン及び2,3−ジメチルブタジエン）から誘導される、１種以上の低結晶性の（あるいは結晶化が困難な）セグメントを含む。
あるいは、低結晶性セグメントを、ブタジエンから1,2連鎖により誘導してもよく、この場合セグメントは水素化前に、平均30％以下、好ましくは10％以下のブタジエンの1,4連鎖を有する。結果として、ポリマーは、1,4−ポリブタジエンを１つのブロックとして、1,2−ポリブタジエンを他のブロックとして含むこととなる。このようなポリマーは、上記国際公開第92/16568号公報に記載のように、触媒改質剤を添加すること等により、得ることができる。
更に他の望ましいブロックコポリマーは、３〜25本、好ましくは５〜15本の枝を有する星型ポリマーである。
ブロックコポリマーの望ましい態様は、単一の結晶化可能なブロック及び単一の結晶化可能でないブロックを含むもの（「ジ−ブロック」ポリマー）、及び両端に単一の結晶化可能なブロックを有する単一の結晶化可能でないブロックを含むもの（「トリ−ブロック」ポリマー）である。他のトリ−及びテトラ−ブロックコポリマーも使用可能である。コポリマーがブタジエン及びイソプレンから誘導されるような特定の好ましい態様において、これらのジ−及びトリ−ブロックポリマーを、以下では各々PE−PEP及びPE−PEP−PEと呼ぶ。
一般に、結晶化可能なブロックは、主としてブタジエンの1,4−即ち末端間重合から得られる単位の水素化生成物であってよいのに対し、結晶化可能でないブロックは、ブタジエンの1,2−重合又はアルキル置換ブタジエン（例えばイソプレン）の1,4−重合から得られる単位の水素化生成物であってよい。
望ましくは、GPCにより測定した水素化ブロックコポリマーの数平均分子量Mnは、500〜100,000の範囲内であり、更に望ましくは500〜20,000、好ましくは500〜10,000、更に好ましくは2,000〜5,000である。
望ましくは、ジブロックポリマーにおいて、結晶化可能なブロックの分子量は500〜20,000、好ましくは500〜5,000であり、結晶化可能でないブロックの分子量は500〜50,000、好ましくは11000〜5,000である。トリブロックポリマーにおいて、各結晶化可能なブロックの分子量は望ましくは500〜20,000、好ましくは約5,000であり、結晶化可能でないブロックの分子量は1,000〜20,000、好ましくは1,000〜5,000である。
結晶性ブロックにより表されるブロックコポリマーの総分子量の割合は、Ｈ又はＣ NMRにより決定することが可能であり、ポリマーの総分子量は、GPCにより、必要に応じて従来の光散乱手法を組み合わせて決定することが可能である。
前記国際公開第/16567号公報第35及び36頁に更に詳細に記載されている通り、前駆体ブロックコポリマーは、構造及び分子量の制御を容易にするアニオン重合により都合よく製造することができ、この場合金属触媒又は有機金属触媒を使用するのが好ましい。したがって、例えば、最初にブタジエン等の直鎖状ジエンの末端間重合により結晶化可能なブロックを形成し、次いで同一又は異なるモノマーを添加し、重合して、結晶化可能でないブロックを付与する。一連のモノマーの添加及び重合を連続して行なうことにより、更にブロックが得られる。高温において、水素圧下で、水素化触媒（好ましくは硫酸バリウム又は炭酸カルシウムあるいはオクタン酸ニッケル／トリエチルアルミニウムに担持したパラジウム）の存在下において行なう従来の方法により、水素化を行なう。
望ましくは（NMR分光法により測定された）元の不飽和の90％以上、好ましくは95％以上、更に好ましくは98％以上が、水素化により除去される。
燃料油は、石油ベースの燃料油等、特に中間留出燃料油であってよい。該留出燃料油の沸点範囲は、一般に110℃〜500℃（例えば150℃〜400℃）である。
本発明は、ASTM Ｄ−86に従って測定した90％−20％の沸点の差が100℃以上であって、かつFBP−90％の差が30℃以上であるような広沸点留分を含む、全ての種類の中間留出燃料油に適用することが可能であり、特に更に取扱いが困難な、90％−20％の沸点の差が100℃未満であって、かつFBP−90％の差が30℃未満であり、終点が370℃以下、一般には350℃〜370℃の範囲内であるような狭沸点留分に適用することが可能である。
燃料油は、常圧留分又は真空留分、分解軽油、又は直留分と熱及び／又は接触分解留分の任意の割合によるブレンドを含んでいてよい。最も一般的な石油留出燃料は、灯油、ジェット燃料、ヒーティングオイル及び重質燃料油である。ヒーティングオイルは、直留常圧留分であってよく、あるいは少量（例えば35重量％以下）の真空軽油又は分解軽油あるいはその両方を含んでいてもよい。前記の低温流動性についての問題は、ディーゼル燃料及びヒーティングオイルに関連して生じるのが最も一般的である。本発明はまた、菜種油等の植物ベースの燃料油を単独で使用する場合、又は石油留出油と混合して使用する場合に、適用可能である。
本発明の組成物は、ワックス含量が比較的高い、例えば曇り点よりも10℃低温でのワックス含量が３％を超えるような燃料油について特に有用である。
該組成物は、常温で油の重量当たり少なくとも500ppm程度まで油に溶解するのが特に好ましい。更に溶解性の低い組成物は、ワックスの不在下でフィルターブロッキングの問題を生ずる可能性がある。下記の実施例５において更に詳細に説明する『ネイビー・リグ』試験を使用して、組成物が当該問題を生ずる傾向にあるか否かを決定するが、本発明のブロックコポリマーは該試験においてかなりの有利な効果を示した。
本発明の好ましい態様において、添加剤組成物の成分（ii）は、以下のものであってよい：
（Ａ）エチレン−不飽和エステル化合物であって、特にエチレンから誘導される単位に加えて、次の一般式
−CR³R⁴−CHR⁵−
（式中、R³は水素又はメチルを表し、R⁴はCOOR⁶（式中、R⁶は１〜９個の炭素原子を有するアルキル基であって、直鎖であるか、あるいは炭素原子を３個以上含む場合には枝分れのものを表す）を表すか、あるいはR⁴はOOCR⁷（式中、R⁷はR⁶又は水素を表す）を表し、R⁵はを表す）
で表される単位を有するもの。
このようなものには、エチレンとエチレン性不飽和エステルとのコポリマー、及びその誘導体が含まれる。例としては、エチレンと飽和アルコール及び不飽和カルボン酸のエステルとのコポリマーがあるが、エステルは不飽和アルコールと飽和カルボン酸とのエステルであるのが好ましい。エチレン−ビニルエステルコポリマーが望ましく、エチレン−酢酸ビニル、エチレン−プロピオン酸ビニル、エチレン−ヘキサン酸ビニル、又はエチレン−オクタン酸ビニルコポリマーが好ましい。
米国特許第3961916号明細書に記載のように、流動性向上剤組成物は、ワックス成長阻害剤及び核剤を含んでいてよい。いかなる理論にも拘束されるものではないが、本発明の添加剤組成物の成分（ｉ）は、主として核剤として作用し、阻害剤の存在により利益を得ると考えられる。これは、例えば上記のエチレン−不飽和エステル、特に、分子量（Mn、ゲル透過クロマトグラフィーによりポリスチレン標準に対して測定したもの）が14000以下、望ましくは10000以下、好ましくは2000〜6000、更に好ましくは2000〜5500であって、エステル含量が7.5モル％〜35モル％、好ましくは10モル％〜20モル％、更に好ましくは10モル％〜17モル％であるEVACであってよい。
追加の核剤、例えばエチレン−ビニルエステルコポリマー、特に数平均分子量が1200〜20000であって、ビニルエステル含量が3.5モル％〜７モル％であるエチレン−酢酸ビニルコポリマーを含有することは、本発明の範囲内である。
（Ｂ）くし形ポリマー。
該ポリマーは、ヒドロカルビル基を含有する枝がポリマー主鎖から懸垂しているポリマーであり、『くし状ポリマー 構造と特性』（N.A.プラテ及びV.P.シバエフ、ジャーナル・オブ・ポリマー・サイエンス、マクロモレキュラー・レビュー、第８巻、117〜253頁（1974年））に記載されている。
一般に、くし形ポリマーは、ポリマー主鎖から懸垂している、通常10〜30個の炭素原子を有する長鎖ヒドロカルビルの枝（例えばオキシヒドロカルビルの枝）を１本以上有し、その枝は直接又は間接的に主鎖に結合している。間接的な結合の例には挿入された原子又は基による結合が含まれ、該結合は共有結合及び／又は塩の場合のような電子価結合を含んでいてよい。
望ましくは、くし形ポリマーは、６個以上、好ましくは10個以上の原子を含む側鎖を有するホモポリマーであるか、又は25モル％以上、好ましくは40モル％以上、更に好ましくは50モル％以上の単位が前記側鎖を有するコポリマーである。
好ましいくし形ポリマーの例として、次の一般式で表されるものを挙げることができる。

（式中、ＤはR¹¹、COOR¹¹、OCOR¹¹、R¹²COOR¹¹、又はOR¹¹であり、
ＥはＨ、CH₃、Ｄ、又はR¹²であり、
ＧはＨ又はＤであり、
ＪはＨ、R¹²、R¹²COOR¹¹、又はアリール又はヘテロ環式基であり、
ＫはＨ、COOR¹²、OCOR¹²、OR¹²又はCOOHであり、
ＬはＨ、R¹²、COOR¹²、OCOR¹²、COOH、又はアリールであり、
R¹¹は≧C₁₀のヒドロカルビルであり、
R¹²は≧C₁のヒドロカルビル又はヒドロカルビレンであり、
ｍ及びｎはモル分率を表し、ｍは有限であって好ましくは1.0〜0.4の範囲内であり、ｎは１未満であって好ましくは０〜0.6の範囲内である。）
R¹¹は10〜30個の炭素原子を有するヒドロカルビル基を表すのが望ましく、R¹²は１〜30個の炭素原子を有するヒドロカルビル又はヒドロカルビレン基を表すのが望ましい。
望ましいかあるいは必要な場合には、くし形ポリマーは、他のモノマーから誘導される単位を含んでいてよい。
くし形ポリマーは、無水マレイン酸又はフマル酸あるいはイタコン酸と、他のエチレン性不飽和モノマー（スチレンを含むα−オレフィン、又は酢酸ビニル等の不飽和エステル等）とのコポリマーであるか、又はフマル酸あるいはイタコン酸のホモポリマーであってよい。等モル量のコモノマーを使用することは、必須ではないが好ましく、2:1〜1:2の範囲のモル比が好適である。無水マレイン酸等と共重合してよいオレフィンの例には、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、及び１−オクタデセンが含まれる。
くし形ポリマーの酸又は酸無水物基は、任意の好適な手法によりエステル化されてよく、無水マレイン酸又はフマル酸は50％以上エステル化されているのが好ましいが、必須ではない。使用可能なアルコールの例には、ｎ−デカン−１−オール、ｎ−ドデカン−１−オール、ｎ−テトラデカン−１−オール、ｎ−ヘキサデカン−１−オール、及びｎ−オクタデカン−１−オールが含まれる。アルコールはまた、１−メチルペンタデカン−１−オール又は２−メチルトリデカン−１−オール等のように、鎖当たり１個までのメチル分岐を含有していてよい。アルコールは、ノルマルアルコールと単一のメチル分岐を有するアルコールとの混合物であってよい。
市販のアルコール混合物ではなく精製されたアルコールを使用するのが好ましいが、混合物を使用する場合には、R¹²はアルキル基中の平均炭素原子数を意味し、１位又は２位に分岐を有するアルコールを使用する場合には、R¹²は該アルコールの直鎖の主鎖のセグメントを意味する。
これらのくし形ポリマーは、特に、欧州特許公開第153176号公報、第153177号公報及び第225688号公報、及び国際公開第91/16407号公報等に記載されているような、フマル酸エステル又はイタコン酸エステルのポリマー及びコポリマーであってよい。
特に好ましいフマル酸エステルのくし形ポリマーは、フマル酸アルキルと酢酸ビニルとのコポリマーであって、アルキル基が12〜20個の炭素原子を有するもの、特にアルキル基が14個の炭素原子を有するか、あるいはアルキル基がC₁₄/C₁₆アルキル基が混合したものであるポリマーであり、例えば、フマル酸と酢酸ビニル等モル混合物を溶液共重合し、得られたコポリマーをアルコール又はアルコール混合物（好ましくは直鎖アルコール）と反応させることにより製造されるものである。混合物を使用する場合には、該混合物はノルマルのC₁₄アルコールとC₁₆アルコールとの重量比1:1の混合物であるのが望ましい。更に、C₁₄エステルとC₁₄/C₁₆混合エステルとの混合物を使用するのが望ましい。該混合物において、C₁₄:C₁₄/C₁₆の重量比は1:1〜4:1の範囲内であるのが望ましく、好ましくは2:1〜7:2、最も好ましくは3:1である。特に好ましいくし形ポリマーは、気相浸透圧法により測定した数平均分子量が1,000〜100,000、特に1,000〜30,000であるものである。
他の好適なくし形ポリマーには、α−オレフィンのポリマー及びコポリマー及びエステル化したスチレンと無水マレイン酸とのコポリマー、及びエステル化したスチレンとフマル酸とのコポリマーがあり、本発明に従って２種以上のくし形ポリマーの混合物を使用してもよく、上記の通りそのような使用が望ましい場合がある。くし形ポリマーの他の例には、エチレンと１種以上のα−オレフィンとのコポリマー等の炭化水素ポリマーがあり、該α−オレフィンは20個以下の炭素原子を有するのが好ましく、例としてはｎ−デセン−１及びｎ−ドデセン−１がある。好ましくは、GPCにより測定した該コポリマーの数平均分子量は30,000以上である。該炭化水素コポリマーは、チーグラータイプの触媒を使用する等の当業界で公知の方法により製造してよい。
（Ｃ）極性窒素化合物。
当該化合物は、１種以上、好ましくは２種以上の、一般式＞NR¹³（式中、R¹³は８〜40個の原子を含有するヒドロカルビル基を表す）で表される置換基を有し、１個以上の該置換基がカチオンの形態に誘導されていてもよい、油溶性極性窒素化合物である。該油溶性極性窒素化合物は、一般に、燃料中でワックス結晶成長阻害剤として作用しうるものである。該化合物は、例えば１種以上の以下の化合物を含有する：
モル比１以上のヒドロカルビル置換アミンと、モル比１の１〜４個のカルボン酸基を有するヒドロカルビル酸又はその無水物との反応により形成される、アミン塩及び／又はアミドであって、一般式＞NR¹³で表される置換基が、一般式−NR¹³R¹⁴（式中、R¹³は前記定義の通りであり、R¹⁴は水素又はR¹³を表すが、R¹³とR¹⁴は同一であっても異なっていてもよいことを条件とする）で表され、該置換基が、該化合物のアミン塩及び／又はアミド基の一部を構成するもの。
含有する総炭素原子が30〜300個、好ましくは50〜150個であるエステル／アミドを使用してよい。このような窒素化合物は、米国特許第4211534号明細書に記載されている。好適なアミンは、主としてC₁₂〜C₄₀の１級、２級、３級又は４級アミン又はそれらの混合物であるが、得られる窒素化合物が油溶性であり、通常は含有する総炭素原子が30〜300個であることを条件として、更に短鎖のアミンを使用してもよい。窒素化合物は、１種以上の直鎖のC₈〜C₄₀、好ましくはC₁₄〜C₂₄のアルキルセグメントを含有するのが好ましい。
好適なアミンには、１級、２級、３級又は４級アミンが含まれるが、２級アミンが好ましい。３級及び４級アミンはアミン塩を形成するのみである。アミンの例には、テトラデシルアミン、ココアミン、及び水素化牛脂アミンが含まれる。２級アミンの例には、ジオクタデシルアミン及びメチルベヘニルアミンが含まれる。天然物質から誘導されるもの等のアミン混合物もまた好適である。好ましいアミンは２級水素化牛脂アミンであって、アルキル基がほぼ４％のC₁₄、31％のC₁₆、及び59％のC₁₈からなる水素化牛脂から誘導されるものである。
該窒素化合物を製造するための好適なカルボン酸及びその無水物の例には、エチレンジアミン四酢酸、及び、シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸、シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸、シクロペンタン−1,2−ジカルボン酸及びナフタレンジカルボン酸等の環状骨格ベースのカルボン酸、及び、ジアルキルスピロビスラクトンを含む1,4−ジカルボン酸が含まれる。一般に、これらの酸は環状部分中に約５〜13個の炭素原子を有する。本発明に有用な好ましい酸は、フタル酸、イソフタル酸、及びテレフタル酸等のベンゼンジカルボン酸である。フタル酸及びその無水物が特に好ましい。特に好ましい化合物は、モル比１の無水フタル酸とモル比２のジ−水素化牛脂アミンとの反応により形成されるアミド−アミン塩である。他の好ましい化合物は、このアミド−アミン塩の脱水素化により形成されるジアミンである。
他の例には、置換コハク酸のモノアミドのアミン塩等の長鎖アルキル又はアルキレン置換ジカルボン酸誘導体があり、その例は当業界で公知であり、例えば米国特許第4147520号明細書に記載されている。好適なアミンは上記のものであってよい。
他の例は濃厚物であり、例えば欧州特許公開第327427号公報に記載されているものである。
（Ｄ）環構造を含む化合物であって、該環構造上に一般式
−Ａ−NR¹⁵R¹⁶
（式中、Ａは１種以上のヘテロ原子で遮断されていてもよい直鎖状又は枝分れの脂肪族ヒドロカルビレン基であり、R¹⁵及びR¹⁶は同一でも異なっていてもよく、各々ヘテロ原子で遮断されていてもよい９〜40個の原子を含むヒドロカルビル基である）
で表される２種以上の置換基を有し、該置換基が同一でも異なっていてもよく、更に該化合物が塩の形態であってもよい、前記化合物。望ましくは、Ａは１〜20個の炭素原子を有し、好ましくはメチレン又はポリメチレン基である。そのような化合物は、国際公開第93/04148号公報に記載されている。
（Ｅ）炭化水素ポリマー。
好適な炭化水素ポリマーの例としては、一般式

（式中、ＴはＨ又はR²¹（ただし、R²¹はC₁〜C₄₀のヒドロカルビルである）
であり、
ＵはＨ、Ｔ、又はアリールであり、
ｖ及びｗはモル分率を表し、ｖは1.0〜0.0の範囲内であり、ｗは0.0〜1.0の範囲内である。）
で表されるものがある。
炭化水素ポリマーの例は、国際公開第91/11488号公報に記載されている。
好ましいコポリマーはエチレン−α−オレフィンコポリマーであって、数平均分子量が30,000以上のものである。α−オレフィンは28個以下の炭素原子を有するのが好ましい。該オレフィンの例には、プロピレン、１−ブテン、イソブテン、ｎ−オクテン−１、イソオクテン−１、ｎ−デセン−１、及びｎ−ドデセン−１がある。該コポリマーはまた少量（例えば10重量％以下）の他の共重合可能なモノマー、例えばα−オレフィン以外のオレフィン、及び非共役ジエンを含んでいてよい。好ましいコポリマーはエチレン−プロピレンコポリマーである。
エチレン−α−オレフィンコポリマーの数平均分子量は、上記の通り、ゲル透過クロマトグラフィー（GPC）によりポリスチレン標準に対して測定した値が30,000以上であるのが好ましく、望ましくは60,000以上、好ましくは80,000以上である。機能的には上限はないが、約150,000を超える分子量では粘度の上昇により混合が困難となるため、好ましい分子量の範囲は60,000乃至80,000〜120,000である。
望ましくは、コポリマーは50〜85％のモルエチレン含量を有する。更に望ましくは、エチレン含量の範囲は57〜80％であり、好ましくは58〜73％の範囲であり、更に好ましくは62〜71％、最も好ましくは65〜70％である。
好ましいエチレン−α−オレフィンコポリマーは、エチレン−プロピレンコポリマーであって、モルエチレン含量が62〜71％であり、数平均分子量が60,000〜120,000の範囲のものである。特に好ましいコポリマーは、エチレン−プロピレンコポリマーであって、エチレン含量が62〜71％であり、数平均分子量が80,000〜120,000の範囲のものである。
該コポリマーは、チーグラータイプの触媒を使用する等の当業界で公知の方法により製造してよい。高結晶性のポリマーは低温で燃料に比較的不溶性であるため、該ポリマーは実質的に非晶性である必要がある。
他の好適な炭化水素ポリマーには、低分子量エチレン−α−オレフィンコポリマーであって、望ましくは気相浸透圧法により測定した数平均分子量が7500以下、望ましくは1,000〜6,000、好ましくは2,000〜5,000であるものが含まれる。好適なα−オレフィンは上記のもの、又はスチレンであって、ここでもまたプロピレンが好ましい。望ましくは、エチレン含有率は60〜77モル％であるが、エチレン含有率が86モル％までのエチレン−プロピレンコポリマーを好適に使用することができる。
（Ｆ）ポリオキシアルキレン化合物
例としては、ポリオキシアルキレンエステル、エーテル、エステル／エーテル及びそれらの混合物、特に、１種以上、好ましくは２種以上のC₁₀〜C₃₀の直鎖状のアルキル基、及び分子量が5,000以下、好ましくは200〜5,000のポリオキシアルキレングリコール基を含み、該ポリオキシアルキレングリコール中のアルキル基が１〜４個の炭素原子を含有するものがある。このような物質は、欧州特許公開第0061895号公報の対象をなす。他のそのような添加剤は、米国特許第4491455号明細書に記載されている。
好ましいエステル、エーテル、エステル／エーテルは、一般式
R³¹−Ｏ（Ｄ）−Ｏ−R³²
（式中、R³¹及びR³²は同一でも異なっていてもよく、
（ａ）ｎ−アルキル−
（ｂ）ｎ−アルキル−CO−
（ｃ）ｎ−アルキル−Ｏ−CO（CH₂）_ｘ−、又は
（ｄ）ｎ−アルキル−Ｏ−CO（CH₂）_ｘ−CO−、又は
を表し、
ｘは、例えば１〜30であり、アルキル基は直鎖状であって10〜30個の炭素原子を含有し、Ｄはグリコールのポリアルキレンセグメントであって、アルキレン基が１〜４個の炭素原子を含有するもの（例えば、実質的に直鎖状のポリオキシメチレン、ポリオキシエチレン又はポリオキシトリメチレン部分等）を表し、（ポリオキシプロピレングリコールの場合のように）ある程度の低級アルキル側鎖による分岐が存在してもよいが、グリコールは実質的に直鎖状であるのが好ましい。Ｄはまた窒素を含んでいてよい）
で表されるものである。
好適なグリコールの例としては、実質的に直鎖状のポリエチレングリコール（PEG）及びポリプロピレングリコール（PPG）であって、分子量が100〜5,000、好ましくは200〜2,000のものがある。エステルが好ましく、グリコールと反応させてエステル誘導体を形成するのに10〜30個の炭素原子を含有する脂肪酸が有用であり、C₁₈〜C₂₄の脂肪酸、特にベヘン酸を使用するのが好ましい。ポリエトキシル化した脂肪酸又はポリエトキシル化したアルコールをエステル化して、エステルを製造してもよい。
ポリオキシアルキレンジエステル、ジエーテル、エステル／エーテル及びそれらの混合物が添加剤として好適であり、少量のモノエーテル及びモノエステル（これらは加工工程で使用されることが多い）が存在しうる場合には、ジエステルを狭沸点留分に使用するのが好ましい。多量のジアルキル化合物が存在するのが好ましい。特に、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール又はポリエチレン／ポリプロピレングリコール混合物のステアリン酸ジエステル又はベヘン酸ジエステルが好ましい。
ポリオキシアルキレン化合物の他の例には、日本国特許第２−51477号公報及び第３−34790号公報に記載のものがあり、エステル化したアルコキシル化アミンは欧州特許第117,108号公報及び欧州特許第326,356号公報に記載されている。
２種以上の成分（ｉ）及び／又は望ましくは上記Ａ〜Ｆの１種以上の異なる分類から選択した２種以上の成分（ii）を使用することは、本発明の範囲内である。
本発明の添加剤組成物は、燃料油の重量を基準として、0.001重量％〜１重量％の範囲内で使用するのが望ましく、望ましくは0.005重量％〜0.5重量％、好ましくは0.01重量％〜0.075重量％で使用する。
成分（ｉ）及び（ii）は、1:99〜99:1の割合で使用するのが望ましく、更に望ましくは2:98〜50:50、好ましくは5:95〜25:75で使用する。
本発明の添加剤組成物は、１種以上の他の共添加剤、例えば、清浄剤、微粒発生低減剤、貯蔵安定化剤、耐酸化剤、防蝕剤、防曇剤、乳化防止剤、消泡剤、セタン改良剤、共溶媒、パッケージ適合剤、及び潤滑用添加剤等の当業界で公知のもの等と組み合わせて使用してもよい。
本発明の添加剤濃厚物は、燃料油又は燃料油に対し相溶性の溶媒中に、組成物の有効成分を望ましくは３〜75％、好ましくは10〜65％含有する。
実施例
以下の実施例により本発明を説明するが、ここで全ての部及び百分率は重量による。
CFPPと呼ばれる試験を、『ジャーナル・オブ・ザ・インスティテュート・オブ・ペトローレウム』、第52巻、173頁（1966年）に記載の手順に従って行なった。
使用した燃料を、次の表１に示す。

添加剤組成物の成分（ｉ）として、多数の異なる水素化ブロックコポリマーを使用した。これらを、単位ダルトンで測定したポリエチレン（PE）及びポリ（エチレン−プロピレン）PEPブロック含量、及び、全ポリマー中のPEブロックの質量％により、次の表２に示す。

例えば、ポリマー１は、分子量が5,500のジブロックコポリマーであって、分子量2,000のポリエチレンブロック及び分子量3,500のポリ（エチレン−プロピレン）ブロックからなり、ブタジエンをアニオン重合し、続いてイソプレンの重合を行い、次いで得られたジブロックポリマーを水素化することにより得られるものである。他の例示ポリマーも同様にして得た。
水素化ブロックコポリマーを、酢酸ビニル36.5重量％、Mn3,300及び線状性（CH₃/100CH₂）が３〜４のエチレン−酢酸ビニルコポリマー（添加剤Ａ）又は無水フタル酸アダクト及びジ−水素化牛脂アミン（添加剤Ｂ）とともに使用したが、これらの物質はいずれも阻害剤であると考えられる。
比較の目的で使用した添加剤Ｃは、エステル含量13.5％、Mn5000の市販のエチレン−酢酸ビニルコポリマーである。添加剤Ａ及びＣのMnは、GPCによりポリスチレン標準に対して測定した。
添加剤Ｄは、オクタン酸メチルを使用して、残存アセチル基が２％未満となるまで添加剤Ａをエステル交換したものである。添加剤Ｄは、本質的にエチレン−オクタン酸ビニルコポリマーと考えられる。
実施例１
本実施例では、燃料ＡのCFPPに対する本発明の添加剤組成物の効果を評価した。該組成物は、上記表２に示したブロックコポリマー２、７及び８と、流動性向上剤Ａ又はＡとＢの両方との組合わせを含む。結果を下記の表３に示すが、各成分の下の数字は、燃料の重量を基準とした活性成分の割合（単位ppm）である。

結果から、本発明の添加剤組成物が、当該燃料のCFPPを低下させるのに有効であることが示されている。
実施例２
本実施例では、燃料ＢのCFPPに対する本発明の添加剤組成物の効果を評価した。該組成物は、上記表２に示したブロックコポリマー２、７及び８と、流動性向上剤Ａ又はＡとＢの両方との組合わせを含む。結果を下記の表４に示すが、各成分の下の数字は、燃料の重量を基準とした活性成分の割合（単位ppm）である。

結果から、本発明の添加剤組成物が、当該燃料のCFPPを低下させるのに有効であることが示されている。
実施例３
本実施例では、燃料ＣのCFPPに対する本発明の添加剤組成物の効果を評価した。該組成物は、上記表２に示したブロックコポリマー２、７及び８と、流動性向上剤Ａ又はＤとの組合わせを含む。結果を下記の表５に示すが、各成分の下の数字は、燃料の重量を基準とした活性成分の割合（単位ppm）である。

結果から、本発明の添加剤組成物が、当該沸点範囲の比較的狭い燃料に有効であることが示されている。
実施例４
本実施例では、沸点範囲の狭い燃料である燃料ＤのCFPPに対する本発明の添加剤組成物の効果を評価した。上記表２に記載の番号で表されたブロックコポリマーを、添加剤Ｄと1:9の比率で組み合わせ、燃料の重量を基準として400及び500ppmの異なる２種類の処方で使用した。結果を下記の表６に示す。

本発明による組成物中のブロックコポリマーが添加剤ＤのCFPP低減能力を強化したのに対し、公知のPEP−PSは強化しなかった。
実施例５
本実施例では、更なる添加剤のCFPPへの効果を評価した。上記表２に記載の番号で表されたブロックコポリマーを単独で、又は上記添加剤Ａ又はＢと組み合わせて表７に示す処方で使用した。結果を下記の表７に示す。
使用した燃料は次の特性を有していた：

結果から、水素化ブロックポリマー単独でも有利なCFPP性能が付与されるが、他の低温流動性向上剤との組合わせにおいて更に予期せぬ改良された性能が付与されることが示されている。
実施例６
本実施例は、本発明による添加剤組成物を含有する燃料の性能を、非公式には『ネイビー・リグ』試験として知られている、石油協会規格IP387/90、『軽油及び留出ディーゼル燃料のフィルター・ブロッキング傾向の測定』により調べたものである。完全な内容については該規格を参照することとするが、該試験は次のように要約することができる。試験すべき燃料のサンプルを、一定の流速でガラス繊維のフィルターに通す。フィルターを渡る圧力降下を監視し、所定の体積の燃料がフィルターを通過する際のフィルターを渡る圧力降下の変化を測定する。燃料のフィルター・ブロッキング傾向は、例えば、300mlの燃料が毎分20mlの速さで通過する際のフィルターを渡る圧力降下によって決定することができると考えられる。
本実施例は、０℃において、曇り点が−８℃である低ワックス燃料Ｅを使用して行ない、本発明による組成物を含有する燃料と、阻害剤と核剤がともにエチレン−酢酸ビニルコポリマーである組成物を含有する燃料を試験し、比較した。
各添加剤組成物は、100重量部当たり、40部の溶媒、48.6部の阻害剤（添加剤Ａ）及び11.4部の核剤を含有するものとし、組成物は500ppmの処方、即ち活性成分300ppmで使用した。核剤は次の表８に示したものである。

結果から、エチレン−酢酸ビニルコポリマー核剤Ｃを水素化ブロックコポリマーで置換することにより、燃料のフィルター通過性が改良されることが示されている。

Claims (6)

1. （ｉ）メチレン単位から主に構成される少 なくとも１つの結晶性ブロックを９〜40質量％含有し、 ここで、結晶性ブロックは、直鎖状ジエンの末端間重合により得ることができ、水素化前に、結晶化可能なセグ メントは、70モル％以上の1,4連鎖、又は末端間連鎖を 有する；及び少なくとも１つの結晶化可能でないブロックを含む油溶性水素化ブロックジエンポリマー、ここで、該結晶化可能でないブロックが直鎖状ジエンの1,2−配置重合、枝分れジエンの重合又はこれらの重合の組合わせにより得ることができ、該油溶性水素化ブロック ジエンポリマーの数平均分子量（Mn）が、GPCで測定し て500〜10,000の範囲にあり、及び
   （ii）（ｉ）に規定されている水素化ブロックポリマー以外の他の燃料油低温流動性向上剤であって、
   （Ａ）エチレン−不飽和エステル化合物、
   （Ｂ）くし形ポリマー、
   （Ｃ）極性窒素化合物、
   （Ｄ）１つ以上のヘテロ原子で遮断されていてもよい直 鎖状又は枝分れの脂肪族ヒドロカルビレン基を含有しか つ２級アミノ基を有する２つ以上の置換基を有する環構 造を含む化合物であって、該アミノ基上の置換基が各々 ９〜40個の炭素を含むヒドロカルビル基である前記化合 物、
   （Ｅ）炭化水素ポリマー、及び
   （Ｆ）ポリオキシアルキレン化合物
   から選ばれる燃料油低温流動性向上剤
   を、成分（ｉ）：成分（ii）＝2:98〜50:50の重量比で含む、燃料油低温流動特性改良用ワックス結晶改質剤。
2. 水素化ブロックポリマーが、ブタジエン及び一般式
   CH₂＝CR¹−CR²＝CH₂
   （式中、R¹はC₁〜C₈のアルキル基を表し、R²は水素又はC₁〜C₈のアルキル基を表す）
   で表される１つ以上のコモノマーから誘導される単位を含むブロックコポリマーの水素化により得られる、請求項１記載の改質剤。
3. コモノマーがイソプレンである、請求項２記載の改質剤。
4. 油溶性水素化ブロックジエンポリマーが、 ブタジエンのみから誘導される単位を含むブロックコポ リマーの水素化により得ることができる、請求項１記載 の改質剤。
5. 燃料油が中間留出燃料油である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の改質剤。
6. 多割合の燃料油、及び少割合の請求項１〜 ４のいずれか１項記載の改質剤を含む、燃料油組成物。