JP4601315B2 - ディーゼルエンジン用潤滑油組成物 - Google Patents

Description

本発明はディーゼルエンジン用潤滑油組成物に関し、詳しくは低灰分かつ無金属分であっても清浄性に優れるため排気ガス後処理装置を装着したエンジンに好適なディーゼルエンジン用潤滑油組成物に関する。

従来のディーゼルエンジン油は、過酷な条件で使用されることが多く、高い清浄性と耐摩耗性が要求される。そのため、ディーゼルエンジン油には、清浄分散剤として、金属系清浄分散剤である、アルカリ土類金属やアルカリ金属のスルホネート、フェネート、サリチレート、ホスホネート及びこれらの過塩基化物が配合されている。また、耐摩耗性を確保するためにジアルキルジチオリン酸亜鉛（Ｚｎ−ＤＴＰ）が配合される。
ところで、ディーゼルエンジンは高出力であって熱効率が良いため、広く用いられているが、環境汚染対策が重要課題となっており、排出ガス中のNOx（窒素酸化物）やPM（パティキュレート：粒子状物質）の削減が急務となっている。これらの対策としてNOxの削減に対しては排出ガスの再循環（ＥＧＲ）を高めたり、燃焼噴射時期遅延などによって燃焼ピーク温度を低下させることによって対応している。しかしながら、燃焼ピーク温度を低下させると黒鉛やPMの増加に繋がるため、排出ガス後処理装置の着用が必要となってくる。この排出ガス後処理装置にはＰＭを捕捉するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルター）や酸化触媒などが検討されているが、いずれもフィルター状の構造をしているため、従来ディーゼルエンジ油では、油中の金属分による目詰まりが問題となっている。また、油中の金属分の削減（金属系清浄剤、耐摩耗剤の削減）は清浄性及び耐摩耗性の悪化を引き起こす。

そこで、金属系清浄分散剤やZn-DTPなどの配合を廃止し又は削減し、低灰分油であって、清浄性が高く、かつ耐摩耗性も備えたディーゼルエンジン油の開発が活発に推進され、いくつかの提案がされている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、これらの提案でも清浄性、耐摩耗性が必ずしも充分ではなく、さらなる性能の向上が期待されている。

特開２００３−７３６８５号公報

本発明は、このような状況下でなされたものであり、低灰分かつ無金属分であっても清浄性が極めて優れ、しかも耐摩耗性にも優れるため、排出ガス処理装置の性能を損なうことがないディーゼ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ものである。

本発明者らは、異なる分子量のアルケニル若しくはアルキルコハク酸イミドのホウ素化物とアルケニルコハク酸イミド又はそのホウ素化物（以下、これらを総称して「コハク酸イミド化合物」と称することがある）を組み合わせることによって、清浄性などをさらに向上できることを見出した。本発明はかかる知見に基づいて完成したものである。

すなわち、本発明は、
〔１〕潤滑油基油に
（Ａ）数平均分子量が８０〜２５０のアルケニル基若しくはアルキル基を有するモノタイプコハク酸イミドのホウ素化物を組成物を基準にして２〜３０質量％、及び
（Ｂ）数平均分子量が８００〜３５００のアルケニル基を有するコハク酸イミド又はそのホウ素化物を組成物を基準にして０．５〜３０質量％含有してなることを特徴とする排出ガス処理装置を有するディーゼルエンジン用潤滑油組成物、
〔２〕組成物のホウ素含有量が１００質量ｐｐｍ以上である前記〔１〕に記載の排出ガス処理装置を有するディーゼルエンジン用潤滑油組成物、
〔３〕さらに、（Ｃ）無灰系耐摩耗剤として、炭素数１２〜２４の脂肪酸類、炭素数１３〜４０のエステル類、炭素数１２〜２４のアルコール類、炭素数１２〜４０のアミド類、炭素数１２〜４０のアミン類、及び炭素数３〜３０の硫黄化合物から選ばれる非リン系耐摩耗剤を含有してなる前記〔１〕又は〔２〕に記載の排出ガス処理装置を有するディーゼルエンジン用潤滑油組成物、
〔４〕組成物の硫酸灰分が０．８質量％以下である前記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の排出ガス処理装置を有するディーゼルエンジン用潤滑油組成物、
〔５〕金属分を含まない前記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の排出ガス処理装置を有するディーゼルエンジン用潤滑油組成物、
を提供するものである。

本発明のディーゼルエンジン用潤滑油は、低灰分かつ無金属分であっても清浄性が極めて優れ、しかも耐摩耗性にも優れる。そのため排出ガス処理装置の性能を損なうことがないディーゼルエンジン用潤滑油組成物である。

本発明のディーゼルエンジン用潤滑油組成物は、基油と（Ａ）、（Ｂ）の二種類のコハク酸イミド化合物を含有する。
本発明に用いる基油としては、特に制限はなく、鉱油系及び合成油系潤滑油基油を使用することができる。鉱油系基油としては、例えば原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られる潤滑油留分を脱れきし、次いで溶剤精製、水素化分解、水素化精製、溶剤脱ろう、水添脱ろう、ワックス異性化などの処理を１種又は２種以上を組合わせて行って得られたものなどが挙げられ、中でも、水素化分解処理、水素化精製処理、水添脱ろう処理、ワックス異性化処理を施した、硫黄分や芳香族分が殆ど含まれない基油が特に好適なものとして用いられる。また、合成系基油としては、例えば、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ポリブテン又はその水素化物、１−デセンオリゴマーなどのポリα―オレフィン又はその水素化物、ジオクチルアジペート、ジオクチルセバケートなどのジエステル、トリメチロールプロパンカプリレート、ペンタエリスリトール−2−エチルヘキサノエートなどのポリオールエステルなどが挙げられ、中でも、１−デセンオリゴマーなどのポリα―オレフィン又はその水素化物が好適に用いられる。

本発明に用いる基油は、１００℃における動粘度が２〜３５ｍｍ²／ｓ、特に３〜２５ｍｍ²／ｓであることが好ましい。１００℃における動粘度が２ｍｍ²／ｓ以上である場合には、耐摩耗性が良好であり、一方、１００℃における動粘度が３５ｍｍ²／ｓ以下であれば燃費の悪化が抑制され、また低温性能も十分となる。また、本発明に用いる基油の粘度指数については特に制限はないが、９５以上であることが好ましく、より好ましくは１００以上、さらに好ましくは１０５以上のものを使用する。粘度指数を高めることにより、オイル消費を抑制することができ、また低温特性や燃費を向上させることができる。したがって、前記鉱油系及び合成系基油を１種又は２種以上を適宜混合して、所望の粘度や粘度指数の基油を得ればよい。

本発明に使用する第一のコハク酸イミド化合物は、（Ａ）数平均分子量が８０〜２５０のアルケニル基若しくはアルキル基を有するコハク酸イミドのホウ素化物である。
ここで言うコハク酸イミドとしては、いわゆるモノタイプのものであり、例えば一般式〔１〕で表される化合物が挙げられる。

一般式〔１〕におけるＲ¹は、上記に示す平均分子量８０〜２５０のアルケニル基又はアルキル基を示し、直鎖状、分岐鎖状のいずれをも含む。Ｒ¹の数平均分子量が８０未満の場合は、コハク酸イミド化合物の基油に対する溶解性が不十分になる恐れがあり、また数平均分子量が２５０を超えると塩基価が低下し充分な清浄性を付与することが困難になる恐れがある。特に好適なアルケニル基又はアルキル基の具体例としては、デシル基（数平均分子量：１４１）、デセニル基、ドデシル基、ドデセニル基、テトラデシル基、テトラデセニル基、ヘキサデシル基、ヘキサデセニル基などを挙げることができる。

一般式〔１〕のｍは０〜３の整数を示す。ｍが３以下であればコハク酸イミドの基油に対する溶解性が良好である。
ｍを適切に調節するための原料として使用できるポリアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、プロパンジアミン、ブタンジアミン、Ｎ−メチル−１，３−プロパンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−１，３−プロパンジアミンなどのアルキレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミンなどのポリアルキレンポリアミン、アミノエチルピペラジンのように環状のアルキレンアミンを有するポリアルキレンポリアミンなどを挙げることができる。
また、一般式〔１〕中のＡは、アミノ基又はＮ−ピペラジル基を示す。

上記コハク酸イミド化合物の製造方法としては特に制限はないが、例えば、以下の方法で製造できる。
まずアルケニル又はアルキルコハク酸、或いはアルケニル又はアルキルコハク酸無水物とポリアミンとをモル比で１：１０〜１０：１程度の割合で混合する。その後反応温度１２０〜２００℃程度、反応圧力０．１〜１ＭＰａ程度の条件で反応させればよい。

次に、本発明のコハク酸イミドのホウ素化物の製造方法としては、上記で得られたコハク酸イミド化合物にホウ素含有化合物を反応させて得られる。ホウ素含有化合物の混合割合は、ポリアミンに対してモル比１：０．０１〜１０程度の割合で反応させる。ホウ素化合物としては、例えば、酸化ホウ素、ハロゲン化ホウ素、ホウ酸、ホウ酸無水物、ホウ酸エステルなどがある。コハク酸イミドホウ素化物のホウ素含有量は、通常０．０５〜５質量％、好ましくは０．１〜３質量％のものが使用される。

上記（Ａ）成分としてのコハク酸イミド化合物は、後述する（Ｂ）成分としてのコハク酸イミド化合物の存在下で、主に組成物の塩基価を高め清浄性を著しく高める効果を示す。

本発明のディーゼルエンジン用潤滑油は、この（Ａ）成分としてのコハク酸イミド化合物を２〜３０質量％、好ましくは３〜２０質量％配合する。

次に、本発明に用いる第二のコハク酸イミド化合物は、（Ｂ）数平均分子量が８００〜３５００、好ましくは９００〜２５００のアルケニル基を有するコハク酸イミド又はそのホウ素化物である。このコハク酸イミドとしては、モノタイプ、ビスタイプをとわず使用でき、例えば下記の一般式〔２〕及び一般式〔３〕で表される化合物が挙げられる。

一般式〔２〕におけるＲ²，及び一般式〔３〕におけるＲ³並びにＲ⁴は、各独立して数平均分子量８００〜３５００、好ましくは９００〜２５００のポリブテニル基を示す。ポリブテニル基の数平均分子量が８００未満であると、すす分散性が低下する恐れがあるため不適当であり、一方数平均分子量が３５００を超えると清浄性が低下して目的の性能が得られない恐れがある。一般式〔２〕及び一般式〔３〕におけるｎは２〜５、特に３〜４であることが好ましい。ｎが２以上であれば相乗効果として認められる清浄性が良好であり、ｎが５以下であれば基油に対する溶解性がよく、ひいては貯蔵安定性も良好である。

このようなポリブテニルコハク酸イミドの製造方法は、特に制限はなく、例えば前記（Ａ）成分としてのコハク酸イミドの製造方法とほぼ同様な方法、その他公知の方法で製造できる。
また、ポリブテニルコハク酸イミドのホウ素化物の製造方法についても（Ａ）成分としてのコハク酸イミドのホウ素化物の製造方法と同様である。（Ｂ）成分のコハク酸イミドのホウ素化物のホウ素含有量は通常０．０５〜５質量％、好ましくは０．１〜３質量％である。

上記（Ｂ）成分としてのコハク酸イミド化合物は、前記（Ａ）成分としてのコハク酸イミド化合物の存在下で、主に清浄性や分散性を一層高める作用をもたらす。
本発明のディーゼルエンジン用潤滑油は、この（Ｂ）成分としてのコハク酸イミド化合物を０．５〜３０質量％、好ましくは１〜２０質量％、より好ましくは１．５〜１０質量％配合する。
この場合、後述する組成物中の好ましいホウ素含有量を満たすために、必要に応じて、コハク酸イミドとコハク酸イミドのホウ素化物とを混合して配合するこができる。

次に（Ａ）成分のコハク酸イミド化合物と（Ｂ）成分のコハク酸イミド化合物の配合割合については、配合量の質量比、（Ａ）/（Ｂ）が０．３〜１０であることが好ましく、０．５〜５であることがより好ましい。質量比（Ａ）/（Ｂ）が上記範囲では、両者の相乗効果が充分に現れ、その結果清浄性の著しい向上が達せられる。

本発明のディーゼルエンジン用潤滑油は、組成物のホウ素含有量が３０質量ppm以上、さらには１００質量ppm以上であることが好ましく、特に２００質量ppm以上であることが好ましい。ホウ素含有量が３０質量ppm以上であると、耐摩耗性が十分に保たれ、また清浄性についても良好である。組成物中のホウ素は、前記（Ａ）成分及び（Ｂ）成分としてのコハク酸イミドに由来するものであり、その合計が３０質量ppm以上であればよい。従って、（Ａ）成分のみ、（Ｂ）成分のみ、あるいは（Ａ）成分と（Ｂ）成分の両方から生ずる場合がある。

本発明のディーゼルエンジン用潤滑油は、上記両成分によって清浄性を一層高め、耐摩耗性も確保できて目的を達成すことができるが、耐摩耗性を一層向上させるために、さらに、
（Ｃ）無灰系耐摩耗剤を配合することができる。このような無灰系耐摩耗剤としては特に制限はないが、非リン系耐摩耗剤が好ましく、例えば、オレイン酸など炭素数１２〜２４の脂肪酸類、オレイン酸メチルなど炭素数１３〜４０のエステル類、オレイルアルコールなど炭素数１２〜２４のアルコール類、オレイン酸アミドなど炭素数１２〜４０のアミド類、オレイルアミンなど炭素数１２〜４０のアミン類、及びモノスルフィド、ジスルフィド、ポリスルフィドなど炭素数３〜３０の硫黄化合物などを挙げることができる。特に好ましい耐摩耗剤は、炭素数３〜３０の硫黄化合物、中でもジスルフィド化合物が好ましく、具体的にはジベンジルジスルフィドなどが例示できる。
この無灰系耐摩耗剤は、組成物を基準として通常０．１〜１０質量％、好ましくは０．２〜５質量％配合すればよい。

本発明のディーゼルエンジン用潤滑油は、基油に上記（Ａ）と（Ｂ）又は（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を配合することによって目的を達することができるが、さらに通常以下の性状を有することが好ましい。
硫酸灰分については０．８質量％以下、さらには０．５質量％以下、特に０．３質量％以下が好ましい。硫酸灰分が少ないほど、ＤＰＦの目詰まりを抑制しその寿命を延ばすことができる。また、本発明のディーゼルエンジン用潤滑油は、金属分を含まないため、ＤＰＦの寿命を延ばすことができる。

また、１００℃の動粘度が２〜２０ｍｍ²／ｓ、特に３〜１５ｍｍ²／ｓが好ましい。２ｍｍ²／ｓ以上であれば、耐摩耗性が良好であり、２０ｍｍ²／ｓ以下であれば、燃費の悪化が抑制される。
塩基価については１ＫＯＨｍｇ／ｇ以上、特に２ＫＯＨｍｇ／ｇ以上、であることが好ましい。塩基価が１ＫＯＨｍｇ／ｇ以上であれば、酸中和能が十分であり、過酷な条件でも清浄性を保持することができる。

本発明のディーゼルエンジン用潤滑油は、目的に応じてさらに各種添加剤を配合することができる。そのような添加剤としては、分散型又は非分散型のポリメタクリレート、エチレンープロピレン共重合体、ポリイソブチレンなどの粘度指数向上剤、（Ａ）と（Ｂ）以外のコハク酸イミド又はそのホウ素化物などの非金属系清浄分散剤、ポリメタクリレ−ト、塩素化パラフィンとナフタリンの縮合物などの流動点降下剤、フェノール系、アミン系などの酸化防止剤、シリコーン系化合物、ポリアクリレート系化合物などの消泡剤などが挙げられる。
これらの添加剤の配合量は、状況に応じて適宜選定すればよいが、通常０．０００１〜３０質量％の範囲で配合すればよい。
但し、上記した硫酸灰分が０．８質量％以下になる範囲で配合することが好ましい。

つぎに、実施例及び比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、ディーゼルエンジン用潤滑油の性状及び性能は次の方法によって求めた。
〔潤滑油の性状〕
（１）硫酸灰分試験 ＪＩＳ Ｋ ２５４４に準拠して測定した。
（２）塩基価 ＪＩＳ Ｋ ２５０１に準拠して測定した。
（３）動粘度 ＪＩＳ Ｋ ２２８３に準拠して測定した。
（４）ホウ素分 ＩＣＰ発光分析法により測定した。

〔潤滑油の性能〕
（１）ホットチューブ試験
内径２mmのガラス管中に供試油０．６ミリリットル/ｈｒ、空気１０ミリリットル/ｍｉｎ．をガラス管の温度を３００℃に保ちながら８時間流し続けた。その後ガラス管中に付着したラッカーと色見本とを比較して評点を付けた。ラッカーが透明の場合は１０点、黒の場合は０点であり、評点が高いほど（高温）清浄性が優れている。また、実験後の試料について残存塩基価を測定した。
（２）耐摩耗試験
曾田四球試験機を用い、油温８０℃、回転数５００ｒｐｍの条件で、３分毎に荷重を０．０４８ＭＰａから０．１９６ＭＰａづつ上昇させて、回転球と固定球が電気的に完全に導通する荷重を完全接触荷重として評価した。完全接触荷重が高いほど、耐摩耗性が優れている。

実施例１〜４、比較例１〜２及び参考例１
第１表に示すように本発明のディーゼルエンジン用潤滑油（実施例１〜４）及び比較用のディーゼルエンジン用潤滑油（比較例１〜２）並びに、参考用のディーゼルエンジン用潤滑油（参考例１）を調製し、それらの性状と性能を評価した。評価結果を第１表に示す。

本発明のディーゼルエンジン用潤滑油によれば、低灰分かつ無金属分であって清浄性が極めて優れ、しかも耐摩耗性にも優れるため、特に排出ガス処理装置を有するディーゼルエンジン用潤滑油組成物として利用できる。

Claims (5)

1. 潤滑油基油に
   （Ａ）数平均分子量が８０〜２５０のアルケニル基若しくはアルキル基を有するモノタイプコハク酸イミドのホウ素化物を組成物を基準にして２〜３０質量％、及び
   （Ｂ）数平均分子量が８００〜３５００のアルケニル基を有するコハク酸イミド又はそのホウ素化物を組成物を基準にして０．５〜３０質量％含有してなることを特徴とする排出ガス処理装置を有するディーゼルエンジン用潤滑油組成物。
2. 組成物のホウ素含有量が１００質量ｐｐｍ以上である請求項１に記載の排出ガス処理装置を有するディーゼルエンジン用潤滑油組成物。
3. さらに、（Ｃ）無灰系耐摩耗剤として、炭素数１２〜２４の脂肪酸類、炭素数１３〜４０のエステル類、炭素数１２〜２４のアルコール類、炭素数１２〜４０のアミド類、炭素数１２〜４０のアミン類、及び炭素数３〜３０の硫黄化合物から選ばれる非リン系耐摩耗剤を含有してなる請求項１又は２に記載の排出ガス処理装置を有するディーゼルエンジン用潤滑油組成物。
4. 組成物の硫酸灰分が０．８質量％以下である請求項１〜３のいずれかに記載の排出ガス処理装置を有するディーゼルエンジン用潤滑油組成物。
5. 金属分を含まない請求項１〜４のいずれかに記載の排出ガス処理装置を有するディーゼルエンジン用潤滑油組成物。