JP5156157B2 - 潤滑油組成物 - Google Patents

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Description

【０００１】
本発明は、内燃エンジンのクランクケース内における使用に適する潤滑油組成物に関する。
潤滑油組成物（潤滑剤又は単に油）の潤滑能力は、内燃エンジンでの使用と共に悪化することは周知である。例えば、ディーゼル（圧縮点火）エンジンにおいて、油の粘度は、望ましくないことに、すす(soot)レベルの上昇により上昇し得る。この上昇は、油中の無灰分散剤の存在にもかかわらず依然として生じ得る。ディーゼルエンジンの粘度上昇についての承認された測定は、米国石油協会（ＡＰＩ）性能カテゴリーＣＧ−４の部分を形成するいわゆるＭａｃｋＴ８試験である。ＭａｃｋＴ８等の試験において許容可能なレベルの性能を達成するためには、油中に存在する無灰分散剤の量を高めることが必要とされることが多い。しかしながら、これは、分散剤のシール適合特性の乏しさ及びベアリングに対する腐食の可能性の上昇のために望ましくないことが多い。
潤滑油組成物は、また、添加剤又は添加剤成分として中性又は過塩基化金属洗浄剤を含み得る。化学的に、それらは、ヒドロカルビル置換スルホン酸又は芳香族カルボン酸等の有機酸の金属塩からなり、又はヒドロカルビル置換フェノールの金属塩かもしれない。そのような金属塩は、界面活性剤又は石鹸と称されることが多い。ヒドロカルビル置換基は、一般に潤滑粘度を有する油には不溶性であろう塩を油溶性にするのに十分な長さを有する。金属は、通常、アルカリ土類金属であるが、他の金属を用いることもできる。また、金属の混合物を用いてもよい。
【０００２】
用語“過塩基化”は、使用する特定の金属及び特定の有機酸の化学量論に必要とされるより過剰量の金属含有量を含む添加剤を定義することを意図するものである。過剰量の金属は、金属塩のシース(sheath)により覆われた、無機塩基、例えばヒドロキシド又はカーボネートの粒子の形態で存在する。シースは、液体疎水性ビヒクル中に分散して粒子を維持するように機能する。金属の過剰量は、一般に、有機酸の当量に対する過剰金属の全当量の比として表され、典型的には、０．１〜３０である。
潤滑油組成物における金属洗浄剤の主な機能は、油内で酸性生成物を中和すること、及び／又はエンジンの表面における堆積物の形成を防止することである。使用する酸の性質に依存して、洗浄剤は、更なる機能、例えば酸化防止特性を有していてもよい。典型的には、潤滑油組成物は、過塩基化洗浄剤又は中性及び過塩基化洗浄剤の混合物のいずれかを含む金属洗浄剤を含む。
【０００３】
本発明は、金属洗浄剤において低濃度の界面活性剤を潤滑油組成物に用いる場合に、無灰分散剤のレベルを上昇させることなく、油粘度の調節を改善することができるとの知見に基づくものである。使用する金属洗浄剤は、長鎖ヒドロカルビル置換有機酸を有する。
従って、本発明の第１の態様は、洗浄剤として、芳香族カルボン酸、スルホン酸又はフェノール誘導体から選ばれるような、長鎖ヒドロカルビル置換有機酸の金属塩を１つ又はそれより多く含む潤滑油組成物であって、該金属塩の全濃度が、
該組成物１ｋｇあたり１５ｍｍｏｌ以下であり、該組成物が、そのベースストックが非従来品(non-conventional)潤滑剤５質量％未満、例えば６質量％未満又は１０質量％未満を含むＳＡＥ５Ｗ組成物でないことを特徴とする該潤滑油組成物にある。好ましくは、酸は、芳香族カルボン酸又はフェノール誘導体から選ばれる。
金属塩の濃度は、そのような塩のものであり、洗浄剤におけるいかなる過塩基化材料（又は塩基）を含まない。具体的には、油１ｋｇあたり８ｍｍｏｌ程度又はそれ未満の低金属塩濃度が、現在の規格条件を越えるディーゼルエンジン試験における性能を達成するのに十分であることを見い出した。
【０００４】
従って、本発明により、潤滑油組成物の粘度を許容可能な範囲内に維持するのに必要とされる無灰分散剤の量を、該組成物の質量をベースとして例えば３〜１０質量％の経済的に魅力のあるレベルに低減することが可能となる。本発明により、また、潤滑油組成物が、シール及びベアリング等の部分における高レベルな性能を維持することを可能にする。
驚くべきことに、上記濃度で使用した場合にサリチル酸塩形態での金属塩により、潤滑油組成物に対し、次のものを含む標準米国及び欧州ディーゼルエンジン試験の範囲内の性能により証明されるような現在の規格条件より優れた洗浄性能が付与されることを見い出した：
ＡＰＩ性能カテゴリーＣＦ−４の部分を形成するキャタピラIK試験；
ＡＣＥＡ性能カテゴリーＥ１−Ｅ３ ９６の部分を形成するメルセデスベンツＯＭ３６４Ａ試験。
本発明の第２の態様は、多量の潤滑粘度を有する油及び少量の、第１の態様で規定した金属塩を混合することを含む潤滑油組成物を製造する方法である。
本発明の第３の態様は、ディーゼルエンジンに、第１の態様で規定した、又は第２の態様により製造された潤滑油組成物を供給することを含む、該エンジンを潤滑化する方法である。
本発明の第４の態様は、潤滑油組成物でディーゼルエンジンを潤滑化する際に上昇レベルのすすの存在による該組成物の粘度上昇を軽減する方法であって、該組成物中に、第１の態様で規定した洗浄剤を用いることを含む該方法である。
【０００５】
本件明細書において、“多量”は、組成物の質量の５０質量％を越えることを意味する。
“少量”は組成物の質量の５０質量％未満を意味し、これは、上述の添加剤、及び組成物中に存在する全ての添加剤の全質量％の両者に関連し、添加剤の活性成分として計算するものである。
“含む”又はその類似語は、上記特徴、整数、工程又は成分の存在を特定するものであるが、更に他の特徴、整数、工程、成分及びそれらの群の１つ又はそれより多くが存在すること又は追加されることを除外するものではない。
“非従来品潤滑剤（ＮＣＬ）”は、“Engine Oil Licensing and Certification System”(EOLCS)という表題の、１９９３年１月付けの刊行物１５０９、米国石油協会（ＡＰＩ）によるベースストックの分類に従ったグループ１及び２には包含されないベースストックである。
“ＳＡＥ５Ｗ”は、自動車技師協会（ＳＡＥ）Ｊ３００に記載された粘度規格、即ち、−２５℃で３５００ １０-3Ｐａ．ｓの最大ＣＣＳ粘度、及び１００℃で３．８ｍｍ2Ｓ-1の最小ｋＶである。
必須、最適又は通常の、本発明の組成物の種々の成分は、配合、貯蔵又は使用条件下で反応し得；また、本発明は、そのような反応の結果として得られ得る又は得られた生成物を提供する。
【０００６】
本発明の特徴を、以下により詳細に記載する。
金属塩
本発明に使用する金属洗浄剤の製造方法は当該技術分野における当業者に公知である。金属塩の濃度は、油１ｋｇあたりのｍｍｏｌで、好ましくは、３又は４又は５以上であり、より好ましくは８〜１３である。金属洗浄剤は、典型的には、金属：金属塩のモル比が１〜１０である。本発明に使用することができる金属洗浄剤の例としては、カルシウム又はマグネシウムのアルキルサリチル酸塩、好ましくはＣ14-24アルキルサリチル酸塩が挙げられる。ＡＳＴＭ Ｄ２８９６により測定したサリチル酸塩洗浄剤の全塩基価（ＴＢＮ）を用いる場合には、好ましくは５０〜４５０、例えば８０〜４５０である。
【０００７】
潤滑油ベースストック
これは、鉱物油又は合成油又はその両者であってもよい。
本発明により達成される改善された粘度調節は、組成物の製造の際に使用される、潤滑粘度を有する油（又はベースストック）が、高レベル（＞８５％）の飽和物（ＡＳＴＭ法Ｄ２００７により測定）を有する鉱油ベースストックである場合に更に強化される。
【０００８】
酸化防止剤
組成物中の金属塩含量を低減することにより、金属洗浄剤の酸化防止特性が制限され得る。従って、酸化防止剤を潤滑剤配合物に添加して、この作用に対抗するのが好ましい。酸化防止剤（酸化抑制剤）は組成物の酸化抵抗性を高め、過酸化物と結合又はそれを改質して、それらを無毒化することにより、又は過酸化物を分解することにより、又は酸化触媒を不活性化することにより機能し得る。本発明に使用可能な酸化防止剤には、アミン酸化防止剤（アリール又はアルキル置換アミンをベースとするもの等、例えばイルガノックスＬ５７(tertiary-C12アルキルジフェニルアミン)）、又はフェノール酸化防止剤（ヒンダードフェノール等、例えばイルガノックスＬ１３５(2,6-ジ-t-ブチル-4-(2-カルボキシ(アルキル)エチル)フェノール)）(CIBA Speciality Chemicals)が含まれる。
【０００９】
共添加剤としての更なる添加剤を組成物に導入して、特定の規格を満たすようにすることもできる。その例としては、本発明に関連して前述したものに加え、腐食防止剤、酸化防止剤、摩擦係数改良剤、分散剤、洗浄剤／錆び止め剤、耐磨耗剤、流動点降下剤、消泡剤及び粘度改良剤が挙げられる。
分散剤は、これ以降に記載するが、固体及び液体汚染物を懸濁して保持し、それによりそれらを不動態化(passivating)し、かつ、スラッジの形成を低減すると同時にエンジン堆積物を低減するための添加剤である。無灰分散剤は、例えば、分散されるべき粒子と結合するための、例えば官能基の形態で、極性ヘッド(polar head)を有する、重合性の、油溶性を提供する長鎖炭化水素を含む。無灰分散剤の注目すべきクラスは、炭化水素置換スクシンイミドにより構成され、それは、ホウ酸塩化又は非ホウ酸塩化のものを用いてもよい。
本発明の組成物用添加剤は、典型的には、それらの所望の機能を提供することが可能となる量でベースストックにブレンドする。濃縮物、即ち、１種又はそれより多くの添加剤の濃縮分散体又は溶液は当該技術分野において公知であり、公知の手段で用いて本発明の組成物を製造することができる。
組成物は、それを、機械的エンジン部分、特には内燃エンジンに供給することによりそれらを潤滑化する。好ましいエンジンは、ディーゼル（圧縮点火）エンジンである。特に好ましい組成物は、ヘビーデューティディーゼルエンジン潤滑油組成物、即ち、大きなディーゼルエンジンに適用するためのものである。
【００１０】
実施例
次の実施例により本発明を説明する。
実施例において使用した潤滑油組成物には、以下の成分を含ませた：過塩基化Ｃ14-18アルキルサリチル酸カルシウム塩洗浄剤、スルホン酸カルシウム塩洗浄剤、石灰酸カルシウム塩、分散剤、耐磨耗剤（例えば、ジアリール又はジアルキルジチオリン酸亜鉛塩）及び酸化防止剤。選択した成分をブレンドして、１５Ｗ４０マルチグレードオイルについての自動車技師協会（ＳＡＥ）規格に相当する粘度規格を有する、５つの異なる十分に配合された油を得た。その油は、それらの洗浄剤タイプ及び／又は濃度以外は同一とした。
油を、それぞれ、Ｍａｃｋ Ｔ８エンジン試験で試験した。表１は、金属塩（又は界面活性剤）の異なる濃度での粘度上昇の速度を示し、そこでは、文字番号Ａ〜Ｆにより特定の油を特定した。
【００１１】
Figure 0005156157
【００１２】
実施例Ａ及びＤの結果の比較から、無機塩基のレベルが全体的な粘度レベルに影響しないことが分かった。また、界面活性剤濃度の低下により、潤滑油組成物における粘度レベルの低下の改善が生じることが明らかである。最も顕著な効果は、潤滑油組成物のｋｇあたり１０ｍｍｏｌのサリチル酸塩界面活性剤濃度を用いた場合に達成された。
表２は、Ｍａｃｋ Ｔ８エンジン試験における粘度上昇についての、金属洗浄剤と組み合せて添加された酸化防止剤の効果を示す。
【００１３】
Figure 0005156157
【００１４】
示した通り、フェノール系又はアミン系酸化防止剤の添加により、酸化防止剤を欠く金属洗浄剤と比較した場合に粘度上昇速度における低下が生じる。
表３は、標準米国及び欧州エンジン清浄試験の範囲内における、油１ｋｇあたり１０ｍｍｏｌのサリチル酸塩界面活性剤及び６１ｍｍｏｌ無機塩基からなる金属洗浄剤を含む潤滑油組成物の性能を示す。
【００１５】
表３
Ａ．維持された欧州ディーゼルエンジン清浄機能（ＣＥ−Ｌ−４２−Ａ−９２）
Figure 0005156157
【００１６】
Ｂ．ＵＳディーゼル清浄機能、キャタピラ(Caterpillar)１Ｎ
Figure 0005156157
【００１７】
Ｃ．キャタピラ１Ｋ
Figure 0005156157
【００１８】
結果から、本発明の金属洗浄剤を含む潤滑油組成物が、各清浄試験において許容可能なレベルの性能を達成可能であることが分かる。

Claims (13)

  1. 下記の成分を含むヘビーデューティディーゼル潤滑油組成物であって、
    (i)長鎖ヒドロカルビル置換サリチル酸の過塩基化金属塩を１つ又はそれより多くからなる洗浄剤であって、該長鎖ヒドロカルビル置換サリチル酸の過塩基化金属塩の全濃度が、該組成物１ｋｇあたり５〜１５ｍｍｏｌであり、
    (ii)アミン系の酸化防止剤又はフェノール系酸化防止剤を含む酸化防止剤、及び
    (iii)該組成物の質量をベースとして３〜１０質量％の濃度で存在する分散剤、
    該組成物が、そのベースストックが“Engine Oil Licensing and Certification System”(EOLCS)という表題の、１９９３年１月付けの刊行物１５０９、米国石油協会（ＡＰＩ）によるベースストックの分類に従ったグループ１及び２には包含されないベースストック５質量％未満を含む、ＳＡＥ５Ｗ組成物でないことを特徴とする該潤滑油組成物。
  2. 前記金属塩の濃度が前記組成物１ｋｇあたり８〜１３ｍｍｏｌである請求項１記載の組成物。
  3. 前記金属塩がアルキルサリチル酸カルシウム塩である請求項１又は２記載の組成物。
  4. 前記サリチル酸がＣ14-24アルキルサリチル酸である請求項１〜３のいずれか１項記載の組成物。
  5. 前記アミン酸化防止剤がアリール又はアルキル置換アミン酸化防止剤である請求項１〜４のいずれか１項記載の組成物。
  6. 前記アミン酸化防止剤がアルキル置換アミンであり、かつ、ｔ−Ｃ4-12アルキルジフェニルアミンである請求項５記載の組成物。
  7. 前記酸化防止剤がヒンダードフェノール酸化防止剤である請求項１〜４のいずれか１項記載の組成物。
  8. 前記ヒンダードフェノール酸化防止剤が２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−（２−カルボキシ（アルキル）エチル）フェノールである請求項７記載の組成物。
  9. 前記洗浄剤の金属：金属塩の比が１〜１０である請求項１〜８のいずれか１項記載の組成物。
  10. ＡＳＴＭ法Ｄ２００７による測定で８５％より高い飽和物を含む鉱油ベースストックの形態のベースストックを含む請求項１〜９のいずれか１項記載の組成物。
  11. マグネシウム塩洗浄剤を含まない請求項１〜１０のいずれか１項記載の組成物。
  12. ディーゼルエンジンに請求項１〜１１のいずれか１項記載の潤滑油組成物を供給することを含む、ヘビーデューティディーゼルエンジンを潤滑化する方法。
  13. ヘビーデューティディーゼル潤滑油組成物でディーゼルエンジンを潤滑化する際に上昇レベルのすすの存在による該組成物の粘度上昇を軽減する方法であって、該組成物中に、請求項１記載の金属塩１つ又はそれより多くを、請求項１に規定される量で用いることを含む該方法。
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