JP5173289B2

JP5173289B2 - ２サイクルエンジン用潤滑油組成物

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Publication number: JP5173289B2
Application number: JP2007179106A
Authority: JP
Inventors: 杜継葛西; 元治石川; 武松岡
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2027-07-06
Also published as: JP2009013355A

Description

本発明は、２サイクルエンジン用潤滑油組成物に関する。

２サイクルエンジンを搭載した汎用機械を使用する際は、作業環境の問題から低排気煙であることが望まれている。通常、２サイクルエンジン用潤滑油は、燃料と共に燃焼されるので、燃料による潤滑油の希釈倍率が高いほど排気煙が少なくなる。しかし、単純に高希釈倍率にすると、エンジンの潤滑性に問題が生ずる。
そこで、潤滑性向上のため、高粘度のエステル系化合物を基油とした２サイクルエンジン用潤滑油が提案されている(例えば、特許文献１）。この潤滑油によれば、高粘度のエステル系化合物を基油としているので、燃料による潤滑油の希釈倍率が高くなっても、エンジンの潤滑性をある程度維持できる。

特開平２−１１０１９４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたエステル系化合物を用いた場合、潤滑性を高めるべくやや多量に配合してしまうと、エンジン内において排気系閉塞防止性能が悪化してしまう。
そこで、本発明は、低排気煙であって、希釈倍率を高めても焼付きを起こしにくく、また、エンジンの排気系における閉塞を抑制できる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。

前記課題を解決すべく、本発明は、以下のような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。
［１］炭化水素系基油と、エステル系化合物と、溶剤とを含む２サイクルエンジン用潤滑油組成物であって、前記炭化水素系基油は、１００℃での動粘度が９〜１２ｍｍ^２／ｓ、硫黄含有量が０．０３質量％以下であり、前記エステル系化合物は、ジカルボン酸エステルとαオレフィンとのコポリマーであり、１００℃で３０〜４０ｍｍ^２／ｓの動粘度を有し、前記溶剤の沸点範囲は１８０〜３３０℃であり、組成物全量基準で、前記炭化水素系基油を６０〜７５質量％、前記エステル化合物を１０〜２０質量％、前記溶剤を８〜２０質量％含むことを特徴とする２サイクルエンジン用潤滑油組成物。
［２］［１］に記載の２サイクルエンジン用潤滑油組成物において、該組成物の１００℃での動粘度が７〜１０ｍｍ^２／ｓであることを特徴とする２サイクルエンジン用潤滑油組成物。
［３］［１］または［２］に記載の２サイクルエンジン用潤滑油組成物において、混合給油タイプの２サイクルエンジンに使用されることを特徴とする２サイクルエンジン用潤滑油組成物。

本発明によれば、特定の炭化水素系基油、特定のエステル系化合物および溶剤を所定の割合で混合使用することで、排気煙濃度が低く、燃料で高倍率希釈を行っても焼付きにくく、さらに、エンジンの排気系で閉塞を起こしにくい（耐ピストンデポジット性に優れる）２サイクルエンジン用潤滑油組成物を提供できる。

本発明の２サイクルエンジン用潤滑油組成物（以下、単に「本組成物」ともいう。）は、
特定の炭化水素系基油（以下、単に「基油」ともいう。）と、特定のエステル系化合物と、溶剤とを含有することを特徴とする。
本組成物における基油については、従来、内燃機関用潤滑油の基油として使用されている鉱油の中から任意のものを適宜選択して用いることができる。鉱油としては、例えば、原油を常圧蒸留して得られる常圧残油を減圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精製等の１つ以上の処理を行って精製した鉱油、あるいはワックスやＧＴＬＷＡＸを異性化することによって製造される鉱油等が挙げられる。

本組成物においては、基油として、上記した鉱油を１種だけ用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
ただし、基油の粘度については、１００℃での動粘度が９〜１２ｍｍ^２／ｓであることが必要であり、好ましくは９．５〜１１．５ｍｍ^２／ｓ、より好ましくは１０〜１１．２ｍｍ^２／ｓである。１００℃での動粘度が９ｍｍ^２／ｓ未満であると２サイクルエンジン用の潤滑油として使用した際に焼付きを起こしやすく、一方、１００℃での動粘度が１２ｍｍ^２／ｓを超えると、２サイクルエンジン用の潤滑油として使用した際にエンジンからの排気煙濃度が高くなってしまう。
また、基油の硫黄含有量は０．０３質量％以下である必要がある。基油の硫黄含有量が０．０３質量％を超えると排気煙濃度が上昇してしまい好ましくない。
基油の含有量は、組成物全量基準で５０〜７０質量％であり、好ましくは５５〜６８質量％である。基油の含有量が５０質量％未満であると耐焼付き性が悪化してしまい好ましくない。一方、基油の含有量が７０質量％を超えると排気煙濃度が上昇してしまい好ましくない。

本組成物に含まれるエステル系化合物は、ジカルボン酸エステルとαオレフィンとのコポリマーであって、１００℃粘度が３０〜４０ｍｍ^２／ｓであり、好ましくは３３〜３７ｍｍ^２／ｓである。エステル系化合物の１００℃粘度が３０ｍｍ^２／ｓ未満であると、２サイクルエンジン用の潤滑油として用いた場合に耐焼付き性が低下する。一方、エステル系化合物の１００℃粘度が４０ｍｍ^２／ｓを超えると、２サイクルエンジン用の潤滑油として用いた場合に排気煙濃度が高くなり、また、エンジンの排気系で閉塞を起こしやすくなる。
また、本組成物におけるエステル系化合物の含有量は、組成物全量基準で１０〜２０質量％であり、好ましくは１３〜１７質量％である。エステル系化合物の含有量が１０質量％未満であると耐焼付き性が低下する一方、エステル系化合物の含有量が２０質量％を超えるとエンジンの排気系の閉塞が起こりやすくなり好ましくない。

このようなエステル系化合物を製造するためのジカルボン酸の例としては、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸およびイタコン酸が挙げられる。また、αオレフィンとしては、炭素数が３〜２０であるものが好ましく、より好ましくは６〜１８である。このようなαオレフィンの例としては、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ヘプテンおよび１−オクテン等を挙げることができる。

ジカルボン酸エステルの製造に用いられるアルコールとしては、炭素数１〜２０のものが好ましく、より好ましくは炭素数３〜８のものが用いられる。例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノールおよびウンデカノール等である。
上述のジカルボン酸エステルとαオレフィンとを共重合させることにより、本組成物を構成するエステル系化合物を好適に製造することができる。

本組成物を構成する溶剤としては、大気圧下で１８０〜３３０℃の沸点を有するものが用いられる。沸点が１８０℃未満であると、本組成物の引火点が低下してしまい好ましくない。一方、沸点が３３０℃を超えると排気煙濃度が上昇してしまい好ましくない。
また、溶剤としては、本組成物の引火点が７０℃より高くなるように、約６０〜１２０℃の範囲の引火点を有することが好ましい。具体的には、ケロセン、水素化ケロセン、中間留出燃料油、イソパラフィン系およびナフテン系脂肪族炭化水素溶剤、プロピレンブテンおよび類似オレフィンのダイマーや高分子オリゴマー、パラフィン系および芳香族系炭化水素溶剤、並びに、それらの混合物が挙げられる。そのような溶剤は、炭素および水素以外の官能基を含んでいてもよいが、そのような基は、２サイクルオイルの性能に悪影響を与えてはならない。
本組成物における前記溶剤の含有量は、組成物全量基準で８〜２０質量％であり、好ましくは９〜１５質量％である。溶剤の含有量が８質量％未満であるとガソリンに混ざりにくくなり好ましくない。一方、溶剤の含有量が２０質量％を超えると本組成物の潤滑性が低下してしまい好ましくない。

また、本組成物には、組成物全量基準でポリブテンが３〜８質量％含まれていると排気煙濃度の低減の観点から好ましい。このようなポリブテンとしては、例えば、Ｃ４オレフィンの重合により生じるポリイソブチレンおよびポリ−ｎ−ブテンの混合物であり、３００〜１５００の数平均分子量を有しているものが好適である。また、４００〜１３００の数平均分子量を有するポリブテンまたはポリイソブチレンが特に好ましい。数平均分子量（Ｍｎ）は、ゲル透過クロマトグラフィーにより測定できる。１００％ポリイソブチレンまたは１００％ポリ−ｎ−ブテンからなるポリマーをポリブテンとして用いてもよい。

本発明の２サイクルエンジン用潤滑油組成物には、他に適当な添加剤を加えてもよい。添加剤としては、２サイクルエンジン用の潤滑油に一般に使用されるものを用いることができ、例えば、金属系清浄剤や無灰系分散剤の添加が好ましい。

金属系洗浄剤としては、例えば、中性または塩基性カルシウムスルフォネートおよび／またはそのホウ素化物、中性または塩基性カルシウムフェネートおよび／またはそのホウ素化物、中性または塩基性カルシウムサリシレート等が挙げられ、中性カルシウムスルホネートと中性カルシウムフェネートをともに配合しても良い。これら金属系清浄剤の配合割合は、基油１００質量部に対して０．１〜５質量部が好ましい。
無灰系分散剤としては、例えば、モノタイプまたはビスタイプのポリブテニルコハク酸イミドおよび／またはそのホウ素化物、ベンジルアミン、ポリアルケニルアミン等が挙げられ、質量平均分子量が７００〜３５００のポリブテニル基を有するポリブテニルコハク酸イミドが好ましい。無灰系分散剤の含有割合は、基油１００質量部に対して０．５〜１０質量部が好ましい。

本発明の２サイクルエンジン油組成物には、さらにその性能を高める目的で、必要に応じて公知の他の各種添加剤を任意に配合することができる。このような添加剤としては、例えば、ポリメタクリレート等の流動点降下剤；フェノール系化合物やアミン系化合物やイオウ系化合物等の酸化防止剤；ベンゾトリアゾール系、トリルトリアゾール系、チアジアゾール系、イミダゾール系化合物等の腐食防止剤；アルケニルコハク酸、アルケニルコハク酸エステル、多価アルコールエステル、石油スルフォネート、ジノニルナフタレンスルフォネート等の錆止め剤；ジメチルシリコーン、フルオロシリコーン等のシリコーン類等の消泡剤が挙げられる。さらに、必要に応じて金属不活性化剤、極圧添加剤、摩耗防止剤、ゴム膨潤剤および着色剤等が挙げられる。これらの中から任意に選ばれた１種類あるいは２種類以上の添加剤は、任意の量を含有させることができるが、その含有割合は、通常、基油１００質量部に対して０．００１〜５質量部が望ましい。

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
〔実施例１〜３、比較例１〜６〕
表１に示す配合組成を有する潤滑油組成物を調製し、２サイクルエンジンにおける耐焼付き性、排気煙性能および排気系閉塞性を評価した。

基油、添加剤および組成物の特性・性状は、以下のようにして測定した。
（１）基油および潤滑油組成物の動粘度：
ＪＩＳＫ２２８３に規定される「石油製品動粘度試験方法」に準拠して測定した。
（２）基油の硫黄含有量：
ＪＩＳＫ２５４１に準拠して測定した。

（３）耐焼付き性：
ＪＡＳＯＭ３４０−０３に準拠した潤滑性試験を実施した。但し、ガソリンとの５０倍希釈（ガソリン：潤滑油組成物＝５０：１）のサンプルの試験から開始し、焼付きが発生しない場合は、さらに希釈倍率を上げて試験を行い、焼付きを起こさない限界のガソリン希釈濃度により耐焼付き性を評価した。具体的には、希釈倍率を５０、１００、１５０、２００、２５０の順に上げて試験を行った。
（４）排気煙性能：
ＪＡＳＯＭ３４２−０３に準拠した排気煙試験を実施した。具体的には、スモークメータでの排気煙濃度の測定値により排気煙性能を評価した。
（５）排気系閉塞性：
示差熱分析装置により窒素雰囲気下で、１０℃／分で昇温を行い、４００℃における分解量（質量％）をエンジンの排気系における閉塞性の尺度とした。

また、潤滑油組成物の調製に用いた各成分の詳細は、以下の通りである。
（１）基油Ａ：
パラフィン系鉱油、１００℃動粘度：１０．９ｍｍ^２／ｓ、％ＣＡ：０質量％、硫黄含有量：３質量ｐｐｍ
（２）基油Ｂ：
パラフィン系鉱油、１００℃動粘度：３０．９ｍｍ^２／ｓ、％ＣＡ：０質量％、硫黄含有量：２質量ｐｐｍ
（３）基油Ｃ：
パラフィン系鉱油、１００℃動粘度：１１．３ｍｍ^２／ｓ、％ＣＡ：７．０質量％、硫黄含有量：０．５３質量％
（４）基油Ｄ：
パラフィン系鉱油、１００℃動粘度：５．３ｍｍ^２／ｓ、％ＣＡ：０質量％、硫黄含有量：７質量ｐｐｍ

（５）エステル系化合物
マレイン酸のブタノールエステルと６〜１８の炭素数を有するαオレフィンとのコポリマー、１００℃動粘度：３５ｍｍ^２／ｓ
（６）溶剤Ａ：
石油系溶剤、沸点範囲：２０７〜２４７℃、ＦＩＡ法による飽和分：８０．３質量％
（７）溶剤Ｂ：
石油系溶剤、沸点範囲：２１１〜２２６℃、ＦＩＡ法による飽和分：９９．４質量％
（８）ポリブテン：
分子量（Ｍｎ）：９５０

（９）金属系清浄剤Ａ：
過塩基性カルシウムスルフォネート、塩基価（過塩素酸法）：２０ｍｇＫＯＨ／ｇ、カルシウム含有量：１．８質量％、硫黄含有量：１．８質量％
（１０）金属系清浄剤Ｂ：
過塩基性カルシウムフェネート、塩基価（過塩素酸法）：２５５ｍｇＫＯＨ／ｇ、カルシウム含有量：９．３質量％、硫黄含有量：３．０質量％
（１１）分散剤Ａ：
ポリブテニルコハク酸イミド、窒素量：１．５質量％、ホウ素量：０質量％
（１２）分散剤Ｂ：
ポリブテニルコハク酸イミド、窒素量：１．６質量％、ホウ素量：０．３６質量％
（１３）硫黄系極圧剤：
ノニルフェノールスルフィド

〔評価結果〕
表１の評価結果からわかるように、実施例１〜３では、ジカルボン酸エステルとαオレフィンとのコポリマーであり、所定の１００℃動粘度を有するエステル系化合物を所定量含むため、２００倍以上の高倍率でガソリンに希釈しても、良好な耐焼付き性を示す。さらに、排気煙濃度も１５％以下と低い。また、示唆熱分析における４００℃の分解量が８５％以上であり，排気系閉塞性防止性能についても優れている。
これに対して、比較例１では、エステル系化合物の配合量が少なく、ガソリンによる希釈倍率が低くても焼付きを起こしてしまう。比較例２では、高粘度の潤滑油基油を含むため、潤滑油基油全体としての動粘度が高くなり、排気煙濃度および排気系閉塞防止性能が悪化している。比較例３では、低粘度の潤滑油基油を含むため潤滑油基油全体としての動粘度が低くなり、耐焼付き性に劣る。比較例４では、精製度が悪い潤滑油基油を用いており硫黄濃度が高く、ピストン清浄性が悪化し、そのため排気煙濃度が高くなる。比較例５では、エステル系化合物を３０質量％も含むため、高倍率でのガソリンとの希釈時にも良好な耐焼付き性を示し、排気煙濃度も低いが、排気系閉塞防止性が不十分である。比較例６は、ＪＡＳ０規格のＦＣ性能を満足する市販油であるが、エステル系化合物を含んでいないので耐焼付き性に劣る。

本発明の潤滑油組成物は、２サイクルエンジンに好適に用いられる。

Claims

炭化水素系基油と、エステル系化合物と、溶剤とを含む２サイクルエンジン用潤滑油組成物であって、
前記炭化水素系基油は、１００℃での動粘度が９〜１２ｍｍ^２／ｓ、硫黄含有量が０．０３質量％以下であり、
前記エステル系化合物は、ジカルボン酸エステルとαオレフィンとのコポリマーであり、１００℃で３０〜４０ｍｍ^２／ｓの動粘度を有し、
前記溶剤の沸点範囲は１８０〜３３０℃であり、
組成物全量基準で、前記炭化水素系基油を６０〜７５質量％、前記エステル化合物を１０〜２０質量％、前記溶剤を８〜２０質量％含むことを特徴とする２サイクルエンジン用潤滑油組成物。
請求項１に記載の２サイクルエンジン用潤滑油組成物において、
該組成物の１００℃での動粘度が７〜１０ｍｍ^２／ｓであることを特徴とする２サイクルエンジン用潤滑油組成物。
請求項１または請求項２に記載の２サイクルエンジン用潤滑油組成物において、
混合給油タイプの２サイクルエンジンに使用されることを特徴とする２サイクルエンジン用潤滑油組成物。