JP5100622B2

JP5100622B2 - 潤滑剤組成物

Info

Publication number: JP5100622B2
Application number: JP2008302410A
Authority: JP
Inventors: トレイシー・フリーマン; ウイリアム・ワイ・ラム; グレゴリー・ピー・アンダーソン
Original assignee: Afton Chemical Corp
Current assignee: Afton Chemical Corp
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2008-11-27
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2028-11-27
Also published as: EP2105492B1; CN101531944B; EP2105492A1; JP2009215531A; US8034752B2; CN101531944A; US20090233820A1

Description

本発明は、約３．５〜約６ｃＳｔの範囲の動粘度を有する第１の基質オイル、および約６〜約１７ｃＳｔの範囲の動粘度を有する高粘度の第２の基質オイルを含んで成る潤滑剤組成物、およびその使用法に関する。

潤滑剤組成物の規格が現在にように改良されたことに伴い、配合業者はモーターオイルを調合する方法を変更しなければならない事態に直面している。例えば、最近のエンジンに使用するのに適した潤滑剤組成物は、例えばＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＬｕｂｒｉｃａｎｔＳｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎａｎｄＡｐｐｒｏｖａｌＣｏｍｍｉｔｔｅｅ（ＩＬＳＡＣ）ＧＦ−４ｓｔａｎｄａｒｄおよびＡｍｅｒｉｃａｎＰｅｔｒｏｌｅｕｍＩｎｓｔｉｔｕｔｅ（ＡＰＩ）ＳＭｓｔａｎｄａｒｄのような一定の最低性能の標準規格を満たさなければならない。これに加えて、いくつかの他社製部品組込み製品製造販売企業（ＯＥＭ）は或る一連のエンジンに対しＯＥＭの内部規格によって課せられるようないっそう高いレベルの性能を要求している。例えばＧｅｎｅｒａｌＭｏｔｏｒｓは最近いくつかの点においてＩＬＳＡＣＧＦ−４標準よりも高い最低標準を必要とするＧＥＯＳＡ規格を提案して発表している。しかし、これらの標準を達成するために配合業者はしばしば多数の添加物、例えば洗剤および／または高価な基質オイルを混入しているが、そのため全体的な製造コストが上昇する。従って例えば乗用車用および高馬力エンジン用のオイルのような潤滑剤組成物において、全体的な製造コストを著しく増加させることなく、その性能が標準試験およびＯＥＭの規格に合格し得るような代替品を得る方法を見出だすことが必要とされている。

本発明の開示

本発明においては、第２の高粘度の基質オイルを混入すると、ＩＬＳＡＣおよびＡＰＩの最低性能標準を達成できるように潤滑剤組成物の性能を著しく改善し得ることが見出だされた。さらに、本発明の潤滑剤組成物は粘度の調節および沈着物の生成について改善することができることが見出だされた。

本発明の概要
本明細書においては、１００℃において約３．５〜約６ｃＳｔの範囲の動粘度を有する第１の基質オイル、および約６〜約１７ｃＳｔの範囲の動粘度を有する高粘度の第２の基質オイルを含んで成る潤滑剤組成物が記載されている。

また潤滑剤組成物のオイルの粘稠化を抑制する方法であって、該方法は１００℃において約３．５〜約６ｃＳｔの範囲の動粘度を有する第１の基質オイルの多量を、１００℃において約６〜約１７ｃＳｔの範囲の動粘度を有する高粘度の第２の基質オイルの少量と混合することを特徴とする方法が記載されている。

さらに、ピストンの沈着物の生成を抑制する方法であって、該方法は自動車のエンジンのピストンに、１００℃において約３．５〜約６ｃＳｔの範囲の動粘度を有する第１の基質オイル、および１００℃において約６〜約１７ｃＳｔの範囲の動粘度を有する高粘度の第２の基質オイルを含んで成る潤滑剤組成物を加えることを特徴とする方法が記載されている。

さらにまた、バルブトレイン（ｖａｌｖｅｔｒａｉｎ）の摩耗を減少させる方法であって、該方法は自動車のエンジンのバルブトレインに、１００℃において約３．５〜約６ｃＳｔの範囲の動粘度を有する第１の基質オイル、および１００℃において約６〜約１７ｃＳｔの範囲の動粘度を有する高粘度の第２の基質オイルを含んで成る潤滑剤組成物を加えることを特徴とする方法が記載されている。

さらにまた、自動車のエンジンを潤滑する方法であって、該方法は該自動車のエンジンのクランク室に、１００℃において約３．５〜約６ｃＳｔの範囲の動粘度を有する第１の基質オイル、および１００℃において約６〜約１７ｃＳｔの範囲の動粘度を有する高粘度の第２の基質オイルを含んで成る潤滑剤組成物を加え操作を行うことを特徴とする方法が記載されている。

本発明のさらに他の目的および利点は部分的に下記の説明に記載されており、および／または本発明を実施することによって知ることができる。本発明のこれらの目的および利点は添付特許請求の範囲に特定的に示された要素およびそれらの組み合わせによって実現し達成されるであろう。

上記の一般的な説明および下記の詳細な説明は例示的なものであって、説明を行うことだけを目的といており、特許請求の範囲の記載事項を限定するものではないことを理解すべきである。

具体化例の説明
本発明は１００℃において約３．５〜約６ｃＳｔの範囲の動粘度を有する第１の基質オイルおよび１００℃において約６〜約１７ｃＳｔの範囲の動粘度を有する高粘度の第２の基質オイルを含んで成る潤滑剤組成物に関する。さらに該組成物の使用法も記載されている。

本発明の潤滑剤組成物は、基質オイルが潤滑剤組成物に使用するのに適した粘度をもっている限り、天然オイルおよび合成オイルをベースにした基質オイルまたはその配合物、例えば乗用車のモーターオイル（ＰＣＭＯ）、自動変速機用の液（ＡＴＦ）、高馬力エンジンオイル、タービンオイル、油圧液、ギアオイル（歯車油）、および他の工業用の液を含んで成っている。一態様においては、第１の基質オイルは１００℃における動粘度が約３．５〜約６ｃＳｔの範囲、例えば約４〜約５．５ｃＳｔの範囲にあることができる。従って、適当な自動車用のオイルは、これだけには限定されないが、マルチグレード・オイル、例えば０Ｗ−２０、０Ｗ−３０、０Ｗ−４０、５Ｗ−２０、５Ｗ−３０、５Ｗ−４０、１０Ｗ−３０、１０Ｗ−４０等を含んでいる。

本発明に使用するのに適した第１の基質オイルは、これだけには限定されないが、蒸溜、溶媒精製、水素処理、オリゴマー化、エステル化、および再精製を含む多様な種々の方法でつくることができる。適当な第１の基質オイルはＡＰＩ１５０９、「ＥｎｇｉｎｅＯｉｌＬｉｃｅｎｓｉｎｇａｎｄＣｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ」、第１６版、２００７年４月によって分類されたグループＩ〜ＩＶのベースストック（ｂａｓｅｓｔｏｃｋ）を含んで成っていることができる。

グループＩは９０％より少ない飽和成分および／または０．０３％より多い硫黄を含み、粘度指数は８０以上であって１２０より小さい。

グループＩＩは飽和成分を９０％以上の飽和成分および０．０３％以下の硫黄を含み、粘度指数は８０以上であって１２０より小さい。

グループＩＩＩは９０％以上の飽和成分および０．０３％以下の硫黄を含み、粘度指数は１２０以上である。

グループＩＶはポリα−オレフィン（ＰＡＯ）である。

上記グループを定義するのに使用される試験法は、飽和成分に対してはＡＳＴＭＤ２００７、粘度指数に対してはＡＳＴＭＤ２２７０であり、硫黄に対してはＡＳＴＭＤ１５５２、２６２２、３１２０、４２９４および４９２７の中の一つである。

グループＩＶのベースストック、即ちポリα−オレフィン（ＰＡＯ）はα−オレフィンの水素化されたオリゴマーを含み、最も重要なオリゴマー化の方法はフリーラジカル反応、Ｚｉｅｇｌｅｒ触媒反応、および陽イオン性Ｆｒｉｅｄｅｌ−Ｃｒａｆｔｓ触媒反応である。

ポリα−オレフィンは典型的には１００℃において２〜１００ｃＳｔ、例えば４〜８ｃＳｔの範囲の粘度をもっている。これらは例えば炭素数２〜１６の分岐したまたは直鎖のα−オレフィンのオリゴマーであることができ、特定の例はポリプロピレン、ポリイソブテン、ポリ−１−ブテン、ポリ−１−ヘキセン、ポリ−１−オクテン、およびポリ−１−デセンである。単独重合体、共重合体およびそれらの混合物が含まれる。

他の態様においては、第１の基質オイルはグループＩの基質オイル、グループＩＩ基質オイル、グループＩＩ＋の基質オイル、グループＩＩＩの基質オイル、グループＩＶの基質オイル、およびこれらの混合物から選ぶことができる。

典型的には、潤滑剤組成物は多量の第１の基質オイルを含んでいることができる。「多量」という言葉は潤滑剤組成物の全重量に関し５０重量％以上であることを意味すると了解されたい。例えば第１の基質オイルは約６０〜約１００重量％の範囲の量で、他の例では約７５〜約９５重量％の範囲の量で潤滑剤組成物中に存在していることができる。

本発明の潤滑剤組成物は、潤滑剤組成物に使用するのに適した粘度をもっている限り、天然または合成のオイル、またはそれらの配合物をベースにした高粘度の第２の基質オイル、例えば乗用車のモーターオイル（ＰＣＭＯ）、高馬力エンジンオイル、タービンオイル、油圧用の液、ギアオイル、および他の工業用の液を含んで成っている。一態様においては、第２の高粘度の基質オイルは１００℃において約６〜約１７ｃＳｔ、例えば約８〜約１４ｃＳｔの動粘度をもっていることができる。適当な自動車用のオイルは、これだけには限定されないが、マルチグレードのオイル、例えば０Ｗ−２０、０Ｗ−３０、０Ｗ−４０、５Ｗ−２０、５Ｗ−３０、５Ｗ−４０、１０Ｗ−３０、１０Ｗ−４０等を含んでいることができる。

本発明に使用するのに適した第２の高粘度の基質オイルはこれだけには限定されないが、蒸溜、溶媒精製、水素処理、オリゴマー化、エステル化、および再精製を含む多様な種々の方法でつくることができる。

他の具体化例においては、第２の高粘度の基質オイルはグループＩの基質オイル、グループＩＩの基質オイル、グループＩＩ＋の基質オイル、グループＩＩＩの基質オイル、グループＩＶの基質オイル、およびこれらの混合物から、例えばグループＩＩまたはグループＩＩ＋の基質オイルから選ぶことができる。さらに他の態様においては、本発明の潤滑剤組成物は高価な基質オイル、例えばグループＩＩＩ、ＩＶ、およびＶの基質オイルを実質的に含んでいないことができる。ここで「実質的に含んでいない」とはせいぜい痕跡量（例えば０．５重量％より少ない）の物質しか含んでいないことを意味するものと了解されたい。

潤滑剤組成物は少量の第２の高粘度の基質オイルを含んでいることができる。ここで使用される「少量」と言う言葉は、潤滑剤組成物の全量に関し５０重量％より少ないことを意味する。一態様においては、高粘度の第２の基質オイルは本発明の潤滑剤組成物中に潤滑剤組成物の全量に関して約１〜４９重量％の範囲の量で、例えば約５〜約１５重量％の範囲の量で存在することができる。

本発明の潤滑剤組成物は少なくとも１種の当業界の専門家に公知の添加物を含んでいることができる。これらの他の添加物の本発明を限定しない例には、摩耗防止剤、摩擦変性剤、酸化防止剤、分散剤、洗剤、防錆剤、腐蝕防止剤、解乳化剤、分散防止剤、流動点降下剤、粘度指数改良剤、発泡防止剤、密封膨潤剤、分散防止剤のパッケージ等が含まれる。一態様においては、本発明の潤滑剤組成物は低塩基性洗剤を実質的に含まないことができ、例えばＴＢＮを約１０〜約１００の範囲で含んでいることができる。

一態様においては、本発明の潤滑剤組成物は、高粘度の第２の基質オイルを含んでいない潤滑剤組成物に比べ、増加した粘度抑制作用を示すことができる。他の態様において本発明の潤滑剤組成物は、高粘度の第２の基質オイルを含んでいない潤滑剤組成物に比べ、沈着物の生成、例えばピストンの沈着物の生成を減少させる性質を示すことができる。

一具体化例においては、潤滑剤組成物のオイルの粘稠化を抑制する方法であって、該方法は１００℃における動粘度が約３．５〜約６ｃＳｔの範囲の第１の基質オイルの多量を１００℃における動粘度が約６〜約１７ｃＳｔの範囲の高粘度の第２の基質オイルの少量と混合することを特徴とする方法が記載されている。

他の具体化例においては、エンジン中における沈着物の生成を抑制する方法であって、該方法は１００℃における動粘度が約３．５〜約６ｃＳｔの範囲の多量の第１の基質オイル、および１００℃における動粘度が約６〜約１７ｃＳｔの範囲の少量の高粘度の第２の基質オイルを含んで成る潤滑剤組成物を該エンジンに加えることを特徴とする方法が記載されている。

さらに本明細書には、バルブトレインの摩耗を減少させる方法であって、該方法は１００℃における動粘度が約３．５〜約６ｃＳｔの範囲の多量の第１の基質オイル、および１００℃における動粘度が約６〜約１７ｃＳｔの範囲の少量の高粘度の第２の基質オイルを含んで成る潤滑剤組成物を自動車のエンジンのバルブトレインに加えることを特徴とする方法が記載されている。

さらにまた本明細書には、自動車のエンジンを潤滑する方法であって、該方法は１００℃における動粘度が約３．５〜約６ｃＳｔの範囲の多量の第１の基質オイル、および１００℃における動粘度が約６〜約１７ｃＳｔの範囲の少量の第２の高粘度の基質オイルを含んで成る潤滑剤組成物を該自動車のエンジンのクランク室に加え運転を行うことを特徴とする方法が記載されている。

表１に示したような処理割合で種々の潤滑剤組成物を調合し、シークエンスＩＩＩＧ試験に付した。実施例Ａ〜Ｆの粘度の等級はＳＡＥ５Ｗ−２０であった。

シークエンスＩＩＩＧ試験では、１９９６／１９９７年ＧｅｎｅｒａｌＭｏｔｏｒｓ製Ｐｏｗｅｒｔｒａｉｎ３８００シリーズＩＩの水冷式４サイクル６気筒エンジンを試験装置として使用した。試験中、１０分間運転をチェックした後に、１２５ｂｈｐ、３６００ｒｐｍ、オイルの温度１５０℃において１００時間エンジンを運転した。１００時間の期間を２０時間の試験期間に分割した。各２０時間の期間および１０分間の運転チェックの後、オイルの試料をエンジンから抜き取り、試験した。２０時間の期間の動粘度を１０分間の試料と比較し、試験オイルの粘度の増加を決定した。試験の終りに沈着物およびワニスについて６個のすべてのピストンを評価した。カムのローブ（出張り部）の摩耗を評価し、油濾しの詰まりを見積もった。シークエンスＩＩＩＧに合格するのに必要な事項を下記に示した。

結果を下記表１に示す。

実施例Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは酸化防止剤を２レベル増加させることにより試験性能を改善しようとする試みであり、これはエンジン試験および／または中程度の粘度の基質オイルの酸化抑制性を増加させるのに通常用いられる方法である。実施例ＣおよびＤでは、試験性能を改善するために摩擦変性剤のレベルも増加させたが、実施例Ａ〜ＤはいずれもシークエンスＩＩＩＧ試験の最低の要求を満たさなかった。

しかし、実施例Ｅにおいて６ｃＳｔのグループＩＩＩの基質オイルを１０％混入することにより、また実施例Ｆにおいて１２ｃＳｔのグループＩＩの基質オイルを１０％混入することにより、酸化防止剤または摩擦変性剤のレベルを著しく増加させることなく全体として合格の結果が得られた。さらに全体的として最良の結果が得られた実施例Ｆでは、典型的にはグループＩＩＩの基質オイルよりも廉価なグループＩＩの基質オイルを使用している。実施例Ｆの性能のレベルは、提案されたＧＭＧＥＯＳＡ規格においてシークエンスＩＩＩＧの要求を実質的に満たしていることに注目すべきである。この規格では、シークエンスＩＩＩＧ試験において、増加したピストン沈着物に関する性能の最低値が４．５であることが必要である。

従って、潤滑剤組成物に少量の粘度の高い基質オイルを加えると、オイルの粘度の増加およびピストンの清浄性を制御する組成物の能力が明らかに改善されることがわかる。

本発明の主な特徴および態様を挙げれば以下のとおりである。
１．１００℃において約３．５〜約６ｃＳｔの範囲の動粘度を有する第１の基質オイル、および１００℃において約６〜約１７ｃＳｔの範囲の動粘度を有する高粘度の第２の基質オイルを含んで成ることを特徴とする潤滑剤組成物。
２．第２の高粘度の基質オイルは１００℃において約８〜約１４ｃＳｔの範囲の動粘度を有することを特徴とする上記１記載の潤滑剤組成物。
３．第２の高粘度の基質オイルは、潤滑剤組成物の全量に関し、約１〜約４９重量％の範囲の量で存在していることを特徴とする上記１記載の潤滑剤組成物。
４．第２の高粘度の基質オイルは、潤滑剤組成物の全量に関し、約５〜約１５重量％の範囲の量で存在していることを特徴とする上記１記載の潤滑剤組成物。
５．第１および第２の基質オイルはそれぞれ独立にグループＩ、グループＩＩ、グループＩＩＩ、グループＩＶの基質オイル、およびこれらの混合物から選ばれることを特徴とする上記１記載の潤滑剤組成物。
６．第２の基質オイルはグループＩＩ、グループＩＩ＋の基質オイル、およびこれらの混合物から選ばれることを特徴とする上記１記載の潤滑剤組成物。
７．潤滑剤組成物はグループＩＩＩ、グループＩＶ、おいグループＶの基質オイルを実質的に含んでいないことを特徴とする上記１記載の潤滑剤組成物。
８．摩耗防止剤、摩擦変性剤、酸化防止剤、分散剤、洗剤、防錆剤、腐蝕防止剤、解乳化剤、流動点降下剤、粘度指数改良剤、発泡防止剤、密封膨潤剤、分散防止剤のパッケージから成る群から選ばれる少なくとも１種の添加物をさらに含んで成っていることを特徴とする上記１記載の潤滑剤組成物。
９．該潤滑剤組成物は、第２の高粘度の基質オイルを含んでいない潤滑剤組成物に比べ、増加した粘度抑制作用を示すことを特徴とする上記１記載の潤滑剤組成物。
１０．該潤滑剤組成物は、第２の高粘度の基質オイルを含んでいない潤滑剤組成物に比べ、沈着物の生成、例えばピストンの沈着物の生成が減少する性質を示すことを特徴とする上記１記載の潤滑剤組成物。
１１．潤滑剤組成物のオイルの粘稠化を抑制する方法であって、該方法は１００℃における動粘度が約３．５〜約６ｃＳｔの範囲の第１の基質オイルの多量を、１００℃における動粘度が約６〜約１７ｃＳｔの範囲の第２の高粘度の基質オイルの少量と混合することを特徴とする方法。
１２．第２の高粘度基質オイルは潤滑剤組成物中に潤滑剤組成物の全量に関し約１〜約４９重量％の範囲の量で存在することを特徴とする上記１１記載の方法。
１３．第２の高粘度の基質オイルはグループＩＩおよびグループＩＩ＋の基質オイルから選ばれることを特徴とする上記１１記載の方法。
１４．ピストンの沈着物の生成を抑制する方法であって、該方法は１００℃における動粘度が約３．５〜約６ｃＳｔの範囲の多量の第１の基質オイル、および１００℃における動粘度が約６〜約１７ｃＳｔの範囲の少量の第２の高粘度の基質オイルを含んで成る潤滑剤組成物を自動車のエンジンの中でピストンに加えることを特徴とする方法。
１５．第２の高粘度の基質オイルは潤滑剤組成物中に潤滑剤組成物の全量に関し約１〜約４９重量％の範囲の量で存在することを特徴とする上記１４記載の方法。
１６．第２の高粘度の基質オイルはグループＩＩおよびグループＩＩ＋の基質オイルから選ばれることを特徴とする上記１４記載の方法。
１７．バルブトレインの摩耗を減少させる方法であって、該方法は１００℃における動粘度が約３．５〜約６ｃＳｔの範囲の多量の第１の基質オイル、および１００℃における動粘度が約６〜約１７ｃＳｔの範囲の少量の第２の高粘度の基質オイルを含んで成る潤滑剤組成物を、自動車のエンジンのバルブトレインに加えることを特徴とする方法。
１８．第２の高粘度の基質オイルは潤滑剤組成物中に潤滑剤組成物の全量に関し約１〜約４９重量％の範囲の量で存在することを特徴とする上記１７記載の方法。
１９．第２の高粘度の基質オイルはグループＩＩおよびグループＩＩ＋の基質オイルから選ばれることを特徴とする上記１７記載の方法。
２０．自動車のエンジンを潤滑する方法において、該方法は１００℃における動粘度が約３．５〜約６ｃＳｔの範囲の多量の第１の基質オイル、および１００℃における動粘度が約６〜約１７ｃＳｔの範囲の少量の第２の高粘度の基質オイルを含んで成る潤滑剤組成物を、該自動車のエンジンのクランク室に加え運転を行うことを特徴とする方法。
２１．第２の高粘度の基質オイルは潤滑剤組成物中に潤滑剤組成物の全量に関し約１〜約４９重量％の範囲の量で存在することを特徴とする上記２０記載の方法。
２２．第２の高粘度の基質オイルはグループＩＩおよびグループＩＩ＋の基質オイルから選ばれることを特徴とする上記２０記載の方法。

Claims

１００℃において３.５〜６ｃＳｔの範囲の動粘度を有する第１の基質オイル６０〜９
５重量％、および１００℃において６〜１７ｃＳｔの範囲の動粘度を有する高粘度の第２の基質オイル５〜１５重量％を含んで成り、クループＩＶの基質オイルを含んでいないことを特徴とするエンジン潤滑剤組成物。
第２の高粘度の基質オイルは１００℃において８〜１４ｃＳｔの範囲の動粘度を有することを特徴とする請求項１記載の潤滑剤組成物。
第１および第２の基質オイルはそれぞれ独立にグループＩ、グループＩＩ、グループＩＩＩの基質オイル、およびこれらの混合物から選ばれることを特徴とする請求項１記載の潤滑剤組成物。
第２の基質オイルはグループＩＩ、グループＩＩ＋の基質オイル、およびこれらの混合物から選ばれることを特徴とする請求項１記載の潤滑剤組成物。
潤滑剤組成物はグループＩＩＩおよびグループＶの基質オイルを含んでいないことを特徴とする請求項１記載の潤滑剤組成物。
摩耗防止剤、摩擦変性剤、酸化防止剤、分散剤、洗剤、防錆剤、腐蝕防止剤、解乳化剤、流動点降下剤、粘度指数改良剤、発泡防止剤、密封膨潤剤、分散防止剤のパッケージから成る群から選ばれる少なくとも１種の添加物をさらに含んで成っていることを特徴とする請求項１記載の潤滑剤組成物。
該潤滑剤組成物は、第２の高粘度の基質オイルを含んでいない潤滑剤組成物に比べ、増加した粘度抑制作用を示すことを特徴とする請求項１記載の潤滑剤組成物。
該潤滑剤組成物は、第２の高粘度の基質オイルを含んでいない潤滑剤組成物に比べ、エンジン沈着物の生成が減少する性質を示すことを特徴とする請求項１記載の潤滑剤組成物。