JP3981999B2

JP3981999B2 - ２サイクルエンジン用潤滑油組成物

Info

Publication number: JP3981999B2
Application number: JP6331397A
Authority: JP
Inventors: 光明石丸; 昇青田
Original assignee: Nippon Oil Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1997-03-17
Filing date: 1997-03-17
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2017-03-17
Also published as: JPH10251677A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２サイクルエンジン用潤滑油組成物に関し、詳しくは環境保護に寄与できる、生分解性、排気煙の低減、および排気系閉塞防止に優れた２サイクルエンジン用潤滑油組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２サイクルエンジン油はエンジンの機構上、排気ガスとともに未燃焼オイルが排出される。環境保護のため、エンジンメーカーはオイル消費を少なくするエンジンの設計や触媒の装着によって、環境への影響を最小限に抑えている。一方オイルメーカーも環境への影響を少しでも小さくするため、生分解性を有する基油を使用した生分解性２サイクルエンジン油を使用するなどの努力をしている。
【０００３】
しかしながら、このような生分解性２サイクルエンジン油は、水質汚濁に係わる船外機やモーターボート用としては市販されているが、モーターサイクルをはじめとする陸上エンジン用としては、国内では市販されていない。
その理由としては、このような生分解性２サイクルエンジン油は、現在、二輪メーカーが推奨するＪＡＳＯ（ＪａｐａｎｅｓｅＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＳｔａｎｄａｒｄＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ：日本自動車規格協会）基準のＦＣ性能規格に、排気煙および排気系閉塞性が不合格であるためと考えられる。
一方で、現行のＪＡＳＯ基準のＦＣ性能規格合格品は、生分解性を備えていない。このため、生分解性を備え、なお且つＪＡＳＯ基準のＦＣ性能規格に排気煙および排気系閉塞性が合格する２サイクルエンジン油が求められていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、生分解性を有するとともに、低排気煙、および耐排気系閉塞性、潤滑性などにも優れた２サイクルエンジン用潤滑油組成物を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、（１）トリメチロールプロパンプロピレンオキシド付加物の末端エステル化物６０〜９０質量％、（２）（Ａ）ポリブテンおよび／または（Ｂ）ペンタエリストールエステル５〜３０質量％、ならびに（３）希釈剤１〜１５質量％、を含有する基油を使用してなる２サイクルエンジン用潤滑油組成物を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の必須成分であるトリメチロールプロパンプロピレンオキシド付加物の末端エステル化物（以下、「成分（１）」という）の構造は特に制限されるものではないが、好適な例として以下の一般式（１）で表されるものが挙げられる。
【０００７】
【化１】

【０００８】
式中、Ｒ¹ 、Ｒ² およびＲ³ は炭素数１〜１８、好ましくは５〜１７の直鎖又は分枝の脂肪族炭化水素基を表し、これらは同一でも異なっていてもよい。またｎ１、ｎ２およびｎ３は、それぞれ個別に１〜２０の整数を表し、通常ｎ１＋ｎ２＋ｎ３の値は３〜５０、好ましくは３〜２０である。
【０００９】
Ｒ¹ 、Ｒ² およびＲ³ の脂肪族炭化水素基の具体例としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、直鎖または分枝のブチル基、直鎖または分枝のペンチル基、直鎖または分枝のヘキシル基、直鎖または分枝のヘプチル基、直鎖または分枝のオクチル基、直鎖または分枝のノニル基、直鎖または分枝のデシル基、直鎖または分枝のウンデシル基、直鎖または分枝のドデシル基、直鎖または分枝のトリデシル基、直鎖または分枝のテトラデシル基、直鎖または分枝のペンタデシル基、直鎖または分枝のヘキサデシル基、直鎖または分枝のヘプタデシル基、直鎖または分枝のオクタデシル基などのアルキル基；８−ヘプタデセニル基などのアルケニル基、８，１１−ヘプタデカジエニル基などのアルカジエニル基、８，１１，１４−ヘプタデカトリエニル基などのアルカトリエニル基が挙げられ、これらの中でも生分解性に優れる点から直鎖脂肪族基が好ましく、その中でも特に直鎖ペンチル基、直鎖ヘキシル基、直鎖ヘプチル基、直鎖オクチル基、直鎖ノニル基、直鎖デシル基、直鎖ウンデシル基、直鎖ドデシル基、直鎖トリデシル基、直鎖テトラデシル基、直鎖ペンタデシル基、直鎖ヘキサデシル基、直鎖ヘプタデシル基、８−ヘプタデセニル基、８，１１−ヘプタデカジエニル基および８，１１，１４−ヘプタデカトリエニル基が好ましい。
【００１０】
基油中における成分（１）の割合は、基油全量を基準として６０質量％以上、好ましくは７０質量％以上であり、且つ９０質量％以下、好ましくは８０質量％以下である。成分（１）の配合割合が６０質量％未満である場合は十分な生分解性が得られないので好ましくなく、また成分（１）の配合割合が９０質量％を超える場合は排気煙が多くなったり、十分な潤滑性が得られないなどの問題が発生するため好ましくない。
【００１１】
本発明でいうポリブテン（以下、「成分（Ａ）」という）とは、通常、ナフサ分解でエチレン、プロピレンを生産する際に生成するＣ４留分からブタジエンを抽出した残りの留分、即ち、ブタン−ブテン留分を例えばフリーデルクラフツ触媒である塩化アルミニウムなどの触媒を用いてカチオン重合することにより得られる共重合物質またはこの共重合物質が有する二重結合を水素化して飽和化したものをいう。ここでいうブタン−ブテン留分とは、イソブタン、ｎ−ブタン、イソブチレン、１−ブテン、ｔｒａｎｓ−２−ブテン、ｃｉｓ−２−ブテンなどを含むものである。
【００１２】
成分（Ａ）の数平均分子量は４００以上、好ましくは５００以上であり、且つ１０００以下、好ましくは７００以下であることが望ましい。成分（Ａ）の数平均分子量が４００以上にすることによって十分な潤滑性が得られ、また成分（Ａ）の数平均分子量を１０００以下とすることによって成分（Ａ）の成分（１）への溶解性が十分となるため好ましい。
【００１３】
本発明でいうペンタエリスリトールエステル（以下、「成分（Ｂ）」という）の構造は特に制限されるものではないが、以下の一般式（２）で表されるものが好適に用いられる。
【００１４】
【化２】

【００１５】
式中、Ｒ⁴ 、Ｒ⁵ 、Ｒ⁶ およびＲ⁷ は炭素数８〜２０、好ましくは１１〜１７の直鎖又は分枝状の脂肪族炭化水素基を表し、これらは同一でも異なっていてもよい。
脂肪族炭化水素基の具体例としては直鎖または分枝のオクチル基、直鎖または分枝のノニル基、直鎖または分枝のデシル基、直鎖または分枝のウンデシル基、直鎖または分枝のドデシル基、直鎖または分枝のトリデシル基、直鎖または分枝のテトラデシル基、直鎖または分枝のペンタデシル基、直鎖または分枝のヘキサデシル基、直鎖または分枝のヘプタデシル基、直鎖または分枝のオクタデシル基、直鎖または分枝のノナデシル基、直鎖または分枝のイコシル基などのアルキル基；８−ヘプタデセニル基などのアルケニル基、８，１１−ヘプタデカジエニル基などのアルカジエニル基、８，１１，１４−ヘプタデカトリエニル基などのアルカトリエニル基が挙げられ、これらの中でも直鎖ウンデシル基、直鎖トリデシル基、直鎖ペンタデシル基および直鎖ヘプタデシル基またはこれらと同程度の炭素数を有し、主としてメチル分枝を有する分枝型アルキル基が好ましい。
【００１６】
成分（Ｂ）は通常、ペンタエリスリトールと脂肪族カルボン酸のエステルであり、脂肪族カルボン酸としては飽和脂肪族カルボン酸も不飽和脂肪族カルボン酸も使用できるが、飽和脂肪族カルボン酸が好ましく、特にｎ−ドデカン酸（ラウリン酸）、ｎ−テトラデカン酸（ミリスチン酸）、ｎ−ヘキサデカン酸（パルミチン酸）、ｎ−オクタデカン酸（ステアリン酸）などの直鎖型飽和脂肪族カルボン酸；これらと同程度の炭素数を有し、主としてメチル分枝を有する分枝型飽和脂肪族カルボン酸またはこれらの混合物が好ましい。
【００１７】
基油中における成分（Ａ）および／または成分（Ｂ）（以下、「成分（２）」という）の割合は、基油全量を基準として５質量％以上、好ましくは１０質量％以上、さらに好ましくは１５質量％以上であり、且つ３０質量％以下、好ましくは２０質量％以下である。成分（２）の配合割合が５質量％未満である場合は排気煙の低減効果が十分でないため好ましくなく、また成分（２）の配合割合が３０質量％を超える場合は生分解性が十分でなかったり、排気系閉塞防止性を低下させるため好ましくない。
【００１８】
本発明でいう希釈剤（以下、「成分（３）」という）としては炭化水素系溶剤および／または潤滑基油を使用することができる。
炭化水素系溶剤としては、通常２サイクルエンジン油に用いられるものであればよく、通常、初留点１００〜２５０℃、好ましくは１５０〜１９０℃、９０％留出温度が１５０〜３００℃、好ましくは１９０〜２５０℃の石油系および／または合成系炭化水素溶剤を使用することができる。
【００１９】
具体的にはストッダードソルベント、ミネラルスピリット、灯油留分、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、プロピレンオリゴマーなどが用いられ、これらの中でも灯油留分が好ましい。
潤滑基油としては、通常潤滑油の基油として使用されている、１００℃における動粘度が１〜１０００ｍｍ² ／ｓの範囲のものであればよく、例えば原油を常圧蒸留および減圧蒸留して得られた潤滑油留分を精製して得られたパラフィン系、ナフテン系の鉱油、ポリ−α−オレフィン（１−オクテンオリゴマー、１−デセンオリゴマーなど）またはその水素化物、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ポリグリコール、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など）、脂肪酸の炭素数が直鎖でかつ７以下または１３以上、あるいは分枝のポリオールエステル（トリメチロールプロパンステアレート、トリメチロールプロパンオレエートなど）、ポリフェニルエーテルなどが使用できる。
【００２０】
基油中における成分（３）の割合は、基油全量を基準として１〜１５質量％、好ましくは５〜１５質量％である。成分（３）の配合割合が１質量％未満である場合は十分な低温流動性が得られず、潤滑油組成物と燃料の混和性が十分でなく、排気煙の問題があるため好ましくなく、また成分（３）の配合割合が１５質量％を超える場合は十分な潤滑性が得られないため好ましくない。
【００２１】
さらに、本発明の組成物においては、その性能をさらに向上させる目的で、必要に応じて公知の各種添加剤を使用することができる。この添加剤としては例えば、塩基性カルシウムスルホネートおよびそのホウ素化物、塩基性カルシウムフェネート、塩基性カルシウムサリシレートおよびそのホウ素化物、ポリブテニルコハク酸イミド、ベンジルアミン、ポリアルケニルアミンなどの清浄分散剤、ポリメタクリレートなどの流動点降下剤、その他さび止め剤、消泡剤などが挙げられる。
【００２２】
これら添加剤は単独で添加してもよく、また数種類併用して添加してもよい。添加量も任意であるが、通常、個々の添加量は基油１００重量部に対して３０重量部以下、好ましくは０．５〜１５重量部である。
【００２３】
本発明の潤滑油組成物は、モペット、モーターサイクルなどの二輪車をはじめ、船外機、刈り払い機、チェインソーなどの２サイクルエンジンに好ましく用いることができる。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例および比較例により本発明の内容をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。
【００２５】
（使用した基油および添加剤）
１．ＴＭＰのＰＯ付加物デカン酸エステル
以下の一般式（３）で表されるトリメチロールプロパンプロピレンオキシド付加物のデカン酸エステル
【００２６】
【化３】

【００２７】
（式中、ｎ１、ｎ２およびｎ３は１〜１３の整数であり、ｎ１＋ｎ２＋ｎ３は３〜１５である。）
２．ＴＭＰ，ｎＣ₈ ＋ｎＣ₁₀
トリメチロールプロパンとオクタン酸およびデカン酸の混合酸とのエステル
３．ＴＭＰ，Ｃ₁₈
トリメチロールプロパンとオクタデカン酸とのエステル
４．ＴＭＰ，ｎＣ₁₀＋ｎＣ₁₈
トリメチロールプロパンとデカン酸およびオクタデカン酸の混合酸とのエステル
５．ＮＰＧ，ｎＣ₁₈
ネオペンチルグリコールとオクタデカン酸とのエステル
６．ＰＥＴエステル
ペンタエリスリトールとｎ−ドデカン酸（ラウリン酸）、ｎ−テトラデカン酸（ミリスチン酸）、ｎ−ヘキサデカン酸（パルミチン酸）、ｎ−オクタデカン酸（ステアリン酸）およびこれらと同程度の炭素数を有し、主としてメチル分枝を有する分枝型飽和脂肪族カルボン酸の混合酸とのエステル
７．ポリブテン
数平均分子量５４０のポリブテン
８．希釈剤
灯油
【００２８】
（実施例１）
ＴＭＰのＰＯ付加物デカン酸エステル８０質量％、ポリブテン１５質量％、希釈剤５質量％からなる基油に組成物全量基準で１．２質量％の市販清浄剤を配合した本発明の２サイクルエンジン用潤滑油組成物を調製して、下記の各種エンジン試験および生分解性試験を行った。結果を表１に示す。
【００２９】
（実施例２）
ＴＭＰのＰＯ付加物デカン酸エステル７０質量％、ＰＥＴエステル２０質量％、希釈剤１０質量％からなる基油に組成物全量基準で１．２質量％の市販清浄剤を配合した本発明の２サイクルエンジン用潤滑油組成物を調製して、実施例１と同様にして各種エンジン試験および生分解性試験を行った。結果を表１に示す。
【００３０】
（比較例１〜５）
表１に示した配合の基油に組成物全量基準で１．２質量％の市販清浄剤を配合して比較のための２サイクルエンジン用潤滑油組成物を調製し、実施例１と同様にして各種エンジン試験および生分解性試験を行った。結果を表１に示す。
【００３１】
（比較例６）
ＪＡＳＯ基準のＦＣ性能規格合格品を用いて実施例１と同様にして各種エンジン試験および生分解性試験を行った。結果を表１に示す。
【００３２】
（比較例７）
市販生分解性２サイクルエンジン油を用いて実施例１と同様にして各種エンジン試験および生分解性試験を行った。結果を表１に示す。
【００３３】
１．排気煙試験（エンジン試験）
ＪＡＳＯＭ３４２―９２の試験方法に準拠した。排気量６９ｃｃ単気筒強制空冷の発電機を用い、マフラーから排出する排気煙濃度をスモークメーター（透過率）で計測する。比較標準油（ＪＡＴＲＥ−１）の排気煙濃度を１００として指数（排気煙指数）で表す。１００より大きい指数の時は、比較標準油より優れているとされる。
【００３４】
２．排気系閉塞性試験（エンジン試験）
ＪＡＳＯＭ３４３−９２の試験方法に準拠した。排気量６９ｃｃ単気筒強制空冷の発電機を用い、排気系へのカーボンなどの堆積による出力低下の度合いを評価する。比較標準油（ＪＡＴＲＥ−１）の排気系閉塞到達時間を１００として指数（排気系閉塞性指数）で表す。１００より大きい指数の時は、比較標準油より優れているとされる。
【００３５】
３．潤滑性試験（エンジン試験）
ＪＡＳＯＭ３４０−９２に準拠した。排気量４９ｃｃ単気筒強制空冷の２サイクルエンジンを用い、エンジン回転数４０００ｒｐｍ、全負荷、燃料：油混合比５０：１、プラグ座温２００℃に達した時の出力トルクを測定し、さらにプラグ座温３００℃になった時に再び出力トルクを測定する。その間の出力トルク低下量を計測する。比較標準油（ＪＡＴＲＥ−１）の出力トルク低下量を１００として指数（潤滑性指数）で表す。１００より大きい指数の時は、比較標準油より優れているとされる。
初期トルクはプラグ座温２００℃に達した時の出力トルクで、比較標準油（ＪＡＴＲＥ−１）を１００として指数（初期トルク指数）で表す。１００より大きい指数の時は、比較標準油より優れているとされる。
【００３６】
４．清浄性試験（エンジン試験）
ＪＡＳＯＭ３４１―９２に準拠した。排気量４９ｃｃ単気筒強制空冷の２サイクルエンジンを用い、エンジン回転数６０００ｒｐｍ、全負荷、燃料：油混合比１００：１、プラグ座温２４０℃、運転時間１ｈ、の試験条件で行った。ピストンリング膠着（Ｔｏｐ、２ｎｄ）、ピストンランド（Ｔｏｐ、２ｎｄ）、ピストングルーブ（Ｔｏｐ、２ｎｄ）、ピストンスカート、ピストンアンダーサイド、ピストンヘッド、シリンダヘッドの清浄性をＪＰＩ−５Ｓ―３４―９１（２サイクルエンジン清浄性評価法）により評価を行う。比較標準油（ＪＡＴＲＥ−１）の評点を１００として指数（清浄性指数）で表す。１００より大きい指数の時は、比較標準油より優れているとされる。
【００３７】
５．生分解性試験
クーロメーター法（閉鎖系酸素消費測定装置、通常化審法のうちのＭＩＴＩ法と呼ばれている）で行った。この方法は培養温度が２５℃で培養期間が１４日間の試験である。分解度は、
分解度＝［（ＢＯＤ−Ｂ）／ＴＯＤ］×１００
ＢＯＤ：供試物質の生物学的酸素要求量（測定値）ｍｇ
Ｂ：基礎培養基に活性汚泥を接種したものの酸素消費量（測定値）ｍｇ
ＴＯＤ：供試物質が完全に酸化された場合に必要とされる理論的酸素要求量（計算値）ｍｇ
で求められる。またＴＯＤは供試油の元素分析値から分子式を計算して求めた。
【００３８】
【表１】

【００３９】
（試験結果）
１．排気煙試験（エンジン試験）
本発明品である実施例１および２は、市販生分解性２サイクルエンジン油である比較例７と較べて低排気煙であり、排気煙指数が１００より大きく、ＪＡＳＯ基準のＦＣ性能規格（排気煙指数８５以上）を満足した。また実施例１と比較して、ポリブテンを添加しなかった比較例１は排気煙指数が低かった。
【００４０】
２．排気系閉塞性試験（エンジン試験）
本発明品である実施例１および２は、市販生分解性２サイクルエンジン油と較べて排気系閉塞性に優れ、排気系閉塞性指数が１００より大きく、ＪＡＳＯ基準のＦＣ性能規格（排気系閉塞性指数９０以上）を満足した。生分解性基油を使用した比較例２〜５は、いずれも排気系閉塞性がＪＡＳＯ基準のＦＣ性能規格を満足できなかった。
【００４１】
３．潤滑性試験（エンジン試験）
本発明品である実施例１および２は、潤滑性指数が１００より大きく、ＪＡＳＯ基準のＦＣ性能規格（潤滑性指数９５以上）を満足した。
本発明品である実施例１および２は、初期トルク指数が１００より大きく、ＪＡＳＯ基準のＦＣ性能規格（初期トルク指数９８以上）を満足した。
【００４２】
４．清浄性試験（エンジン試験）
本発明品である実施例１および２は、市販生分解性２サイクルエンジン油と較べて優れており、清浄性指数が１００より大きく、ＪＡＳＯ基準のＦＣ性能規格（清浄性指数９５以上）を満足した
【００４３】
５．生分解性試験
前記生分解性試験に基づいて分解度が３５〜４０％を示す供試物質は、ほとんど生分解されるものと考えられており、本発明の組成物の生分解性基準もこの値に準じた。
本発明品である実施例１および２は十分な生分解性を有するものであったが、市販のＪＡＳＯ基準のＦＣ性能規格合格品はほとんど生分解性を示さなかった。
【００４４】
以上のように、本発明の２サイクルエンジン用潤滑油組成物は生分解性を備え、尚かつ低排気煙で排気系閉塞防止性に優れたものである。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の２サイクルエンジン用潤滑油組成物は生分解性、排気煙の低減、排気系閉塞防止に優れたものである。

Claims

（１）トリメチロールプロパンプロピレンオキシド付加物の末端エステル化物６０〜９０質量％、（２）（Ａ）ポリブテンおよび／または（Ｂ）ペンタエリストールエステル５〜３０質量％、ならびに（３）希釈剤１〜１５質量％、を含有する基油を使用してなる２サイクルエンジン用潤滑油組成物。