JP5390092B2 - ピストン清浄性を強化した潤滑油 - Google Patents
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Description
潤滑粘度を有する主要量の基油;
一つもしくは二つ以上の清浄剤;
一つもしくは二つ以上の分散剤;および
ピストンの清浄性を向上できる量の、ポリイソブチレンとモノ不飽和アシル化剤との少なくとも一つの反応生成物を含み;
前記ポリイソブチレンの数平均分子量が約200から約5000ドルトン、好ましくは約500から約4500ドルトンであって;
組成物総質量に対するリン含有量が約0.09質量%以下、イオウ含有量が約0.3質量%以下、硫酸灰分含有量が約1.6質量%以下である潤滑剤組成物である。
本発明の低SAPS潤滑油組成物は主成分(例えば、約50質量%以上)として一以上の基油を含んでいる。一般に、基油の量は組成物の約60質量%以上または約70質量%以上あるいは約80質量%以上である。基油のイオウ含有量は1.00質量%未満が一般的で、約0.60質量%未満が好ましく、約0.40質量%未満がさらに好ましく、約0.30質量%未満が特に好ましい。
内燃機関のピストン清浄性を所望のレベルにするような低SAPS潤滑油は、ポリイソブチレンとモノ不飽和アシル化剤との反応生成物を基油に配合することで得られることが判った。本発明で用いるポリイソブチレンとモノ不飽和アシル化剤との反応生成物は下記の式Aまたは式Bのいずれかの式で表せる。
金属含有または灰生成性清浄剤は、清浄剤として機能して析出物を低減もしくは除去するだけでなく、酸中和剤もしくは防錆剤として機能して磨耗や腐食を低減させてエンジン寿命を延ばす働きもある。一般に、清浄剤は有機酸の金属塩からなる極性部分と長鎖の疎水部分とで構成されている。本発明の組成物は一つまたは二つ以上の清浄剤を含有しており、通常、その清浄剤は塩で、特には過塩基性塩である。過塩基性塩または過塩基性物質は、単相で、金属含量が特定の酸性有機化合物と化学量論的に結合する量よりも過剰に存在することを特徴とする均一ニュートン系をなしている。過塩基性物質は、酸性物質(無機酸もしくは低級カルボン酸が一般的で、好ましくは二酸化炭素)を酸性有機化合物と、化学量論的に過剰な金属塩基または促進剤の存在下で、少なくとも一つの不活性有機溶媒(鉱油、ナフサ、トルエン、キシレンなど)からなる反応媒体中で反応させることで得られる。
一般に分散剤は、運転中の酸化によって生じる不溶物の懸濁、浮遊状態を維持して、エンジンの金属部分にスラッジが凝集、沈殿、析出することを防止するために用いられる。チッ素含有無灰(金属不含有)分散剤は塩基性で、硫酸灰を増加させることなく、配合する潤滑剤組成物のTBNを増加させる。無灰分散剤は、一般に、分散させようとする粒子と結合できる官能基を有する油溶性高分子炭化水素骨格を持っている。多くのタイプの無灰分散剤が知られている。
本発明の潤滑油組成物は、他の様々な添加剤を適宜に含有していてもよい。このような添加剤の例としては、耐磨耗剤、摩擦調整剤、酸化防止剤、腐食防止剤、粘度指数向上剤、および、内燃機関を潤滑するのに一般に用いられる他の添加剤を挙げることができるが、これらは本発明を制限するものではない。
耐磨耗剤および酸化防止剤としては、ジヒドロカルビルジチオリン酸金属塩がよく用いられる。金属としては、アルカリまたはアルカリ土類金属、アルミニウム、鉛、スズ、モリブデン、マンガン、ニッケル、銅などが挙げられる。潤滑油には亜鉛塩がもっとも一般的に用いられ、その量は潤滑油組成物の総質量に対して約0.1から約10質量%、好ましくは約0.2から約2質量%である。この亜鉛塩は公知の方法によって得られる。すなわち、まず一以上のアルコールまたはフェノールをP2S5と反応させてジヒドロカルビルジチオリン酸(DDPA)を形成し、得られたDDPAを亜鉛化合物で中和する。例えば、ジチオリン酸は第1級および第2級アルコールの混合物を反応させて得ることができる。あるいは、第2級アルコール上にあるヒドロカルビル基と第1級アルコール上にあるヒドロカルビル基とで多価ジチオリン酸を合成することもできる。亜鉛塩を作るためには、いかなる塩基性または中性亜鉛化合物を使用することもできるが、酸化物、水酸化物あるいは炭酸塩がもっともよく用いられる。中和のために過剰量の塩基性亜鉛化合物が使われるため、市販の添加剤には過剰量の亜鉛が含まれていることが多い。
粘度指数調整剤(VM)もしくは粘度指数向上剤(VII)として機能するある種の高分子物質を配合すると基油の粘度は増加もしくは向上する。粘度指数調整剤として有用な高分子物質は、一般に数平均分子量(Mn)が約5000から約250000、好ましくは約15000から約200000、さらに好ましくは約20000から約150000ドルトンのものである。このような粘度調整剤は、例えば、無水マレイン酸のようなグラフト剤でグラフト重合されていてもよい。グラフト剤は、例えば、アミン類、アミド類、チッ素含有ヘテロ環化合物、アルコールなどと反応して多機能性粘度調整剤(分散−粘性調整剤)を形成することができる。
さらに、本発明の潤滑油組成物にはイオウ含有モリブデン化合物が配合されていてもよい。ある種のイオウ含有有機モリブデン化合物は潤滑油組成物中で摩擦調整剤として機能し、場合によっては酸化防止や耐磨耗作用もあることが知られている。このような油溶性有機モリブデン化合物の例としては、ジチオカルバミン酸塩類、ジチオリン酸塩類、ジチオホスフィン酸塩類、キサンテート類、チオキサンテート類、硫化物類、およびこれらの混合物などを挙げることができる。
酸化防止剤または酸化阻害剤は、鉱油が使用中に劣化するのを防止する。このような酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール、好ましくはC5からC12のアルキル側鎖を有するアルキルフェノールチオエステルのアルカリ土類金属塩、カルシウムノニルフェノールスルフィド、油溶性フェニル酸塩または硫化フェニル酸塩、ホスホ硫化もしくは硫化炭化水素またはエステル類、リン酸エステル、チオカルバミン酸金属塩、および、例えば、米国特許4867890に記載の油溶性銅化合物などを挙げることができる。
下記オイルAを調製し、欧州自動車工業会(ACEA)が2004年に発表したACEA−B規格の一部であるヨーロッパ乗用車用ディーゼルエンジン試験(CEL−L−78−T−99)、すなわちフォルクスワーゲン・ターボチャージャー付きDI試験によってピストンの清浄性およびピストンリング膠着性をテストした。この試験によって、高速運転とアイドリングとのくり返しをシュミレーションした。まず、フォルクスワーゲン社製1.9リットル直列4気筒ターボチャージャー付き直噴型自動車ディーゼルエンジン(VW TDI)をエンジン動力計装置に設置し、油だめ温度40℃のアイドリング状態30分間と油だめ温度145℃のフルパワー状態(4150rpm)150分間とからなる2つの運転をオイル補給することなく54時間くり返した。その後、ピストンに析出した炭素やラッカーおよびリング溝に堆積した炭素によって評価した。ピストンリングについてはリングの膠着で評価した。このVW TDIエンジンのピストン清浄性とリング膠着についての試験は、比較用のオイルBにも行った。結果は表1に示した。
────────────────────────────────────
成分 オイルA オイルB
────────────────────────────────────
PIBSA2300 1.50質量% 無配合
ビスコハク酸イミド分散剤 6.50質量% 6.50質量%
低TBNカルシウムスルホネート 4mM 4mM
カルシウムステアレート 35mM 35mM
高TBN硫化&炭酸化カルシウムフェネート 10mM 10mM
ジアルキルジチオリン酸亜鉛 11.5mM 11.5mM
モリブデンコハク酸イミド 0.37質量% 0.37質量%
ジ−C8−ジフェニルアミン 0.40質量% 0.40質量%
シリコン系消泡剤 25ppm 25ppm
エチレンポリマー 0.84質量% 0.82質量%
希釈油 0.71質量% 0.71質量%
────────────────────────────────────
試験時間 54時間 54時間
ピストン清浄性メリット評点 63 57
(G1−3およびL1−2の平均)
RL206における平均ピストン清浄性 66 66
VWピストン清浄性平均 67 67
平均リング膠着性 0.62 0.93
(8R−4P)/ASF(0−10)
最大リング膠着性 2.5 5
(1Rg)/ASF(0−10)
第1リング溝の膠着性 1.25 1.88
(平均値、ASF)
第1リング溝の膠着性 2.5 5
(最大値、ASF)
第2リング溝の膠着性 0 0
(最大値、ASF)
ASFが2.5以上だったリングの数 2 3
────────────────────────────────────
ACEA B4またはB5規格 適合 不適合
に対する適否(*)
────────────────────────────────────
(*)ACEA B4およびB5規格は下記の表1.1の通りである。
────────────────────────────────────
ACEAでの限界値 B4規格 B5規格
────────────────────────────────────
平均ピストン清浄性メリット評点 63 66
(=RL206−3) (=RL206)
ASF=2.5の平均リング数 1.2 1.2
第1リング溝の膠着性 2.5 2.5
(最大値、ASF)
第2リング溝の膠着性 0.0 0.0
(最大値、ASF)
────────────────────────────────────
下記オイルCを調製し、上記のフォルクスワーゲン・ターボチャージャー付きDI試験によってピストンの清浄性およびピストンリング膠着性をテストした。このVW TDIエンジンのピストン清浄性とリング膠着についての試験は、比較用のオイルDにも行った。結果は表3に示した。この結果はピストン清浄性メリット評点の最低値が65である、より厳しい日本のピストン清浄性規格(JASO C2試験規格)にも適合していた。
────────────────────────────────────
成分 オイルC オイルD
────────────────────────────────────
PIBSA2300 2.00質量% 無配合
PIBSA2300から誘導したビスコハク酸イミド分散剤
6.00質量% 6.00質量%
PIBSA1300から誘導したビスコハク酸イミド分散剤
1.80質量% 1.80質量%
低TBNカルシウムスルホネート 7.5mM 7.5mM
高TBN硫化&炭酸化カルシウムフェネート
17.5mM 17.5mM
第1級および第2級ジアルキルジチオリン酸亜鉛混合物
12.0mM 12.0mM
モリブデンコハク酸イミド 0.30質量% 0.30質量%
ジノニルジフェニルアミン 0.30質量% 0.30質量%
シリコン系消泡剤 10ppm 10ppm
トリホウ酸塩耐磨耗剤/酸化防止剤 0.20質量% 0.20質量%
粘度向上性ポリマー 5.80質量% 7.0質量%
希釈油 0.71質量% 0.71質量%
────────────────────────────────────
試験時間 54時間 54時間
ピストン清浄性メリット評点 73 65
(G1−3およびL1−2の平均)
RL148における平均ピストン清浄性 62 62
RL206における平均ピストン清浄性 65 65
VWピストン清浄性平均 66 66
平均リング膠着性 0 0
(8R−4P)/ASF(0−10)
第1リング溝の膠着性 0 0
(最大値、ASF)
第2リング溝の膠着性 0 0
(最大値、ASF)
ASFが2.5以上だったリングの数 0 0
────────────────────────────────────
JASO C2規格 適合 かろうじて適合
に対する適否(**)
────────────────────────────────────
(**)JASOピストン清浄性規格C2による適合性
Claims (35)
- 下記の成分の混合物を含む潤滑剤組成物:
(a)潤滑粘度を有する主要量の基油、
(b)一以上の無灰分散剤、
(c)一以上の金属含有清浄剤、および
(d)ピストンの清浄性を向上させることのできる量である、潤滑剤組成物の総質量に基づき1.0乃至2.5質量%の、ポリイソブチレンと無水マレイン酸との少なくとも一つの反応生成物、ただし、該ポリイソブチレンの数平均分子量は1000から3500ドルトンである;
ただし、潤滑剤組成物の総質量に対する潤滑剤組成物中のイオウ含有量は0.3質量%以下、リン含有量は0.09質量%以下、硫酸灰分含有量は1.6質量%以下である。 - さらに、耐摩耗剤、摩擦調整剤、酸化防止剤、腐食防止剤、粘度指数向上剤、消泡剤、シール固定剤、流動点降下剤およびその他の多機能添加剤から選ばれる一以上の添加剤を含有する請求項1に記載の潤滑剤組成物。
- イオウ含有量が潤滑剤組成物の総質量に対して0.2質量%以下である請求項1に記載の潤滑剤組成物。
- イオウ含有量が潤滑剤組成物の総質量に対して0.1質量%以下である請求項4に記載の潤滑剤組成物。
- リン含有量が潤滑剤組成物の総質量に対して0.08質量%以下である請求項1に記載の潤滑剤組成物。
- リン含有量が潤滑剤組成物の総質量に対して0.07質量%以下である請求項6に記載の潤滑剤組成物。
- リン含有量が潤滑剤組成物の総質量に対して0.05質量%以下である請求項7に記載の潤滑剤組成物。
- 硫酸灰分含有量が潤滑剤組成物の総質量に対して1.0質量%以下である請求項1に記載の潤滑剤組成物。
- 硫酸灰分含有量が潤滑剤組成物の総質量に対して0.8質量%以下である請求項9に記載の潤滑剤組成物。
- 硫酸灰分含有量が潤滑剤組成物の総質量に対して0.5質量%以下である請求項10に記載の潤滑剤組成物。
- 硫酸灰分含有量が潤滑剤組成物の総質量に対して0.45質量%以下である請求項11に記載の潤滑剤組成物。
- ポリイソブチレンが2300ドルトンの数平均分子量を有する請求項1に記載の潤滑剤組成物。
- ポリイソブチレンが1300ドルトンの数平均分子量を有する請求項1に記載の潤滑剤組成物。
- ポリイソブチレンと無水マレイン酸との少なくとも一つの反応生成物中のポリイソブチレンが高反応性ポリイソブチレンである請求項1に記載の潤滑剤組成物。
- 一以上の金属含有清浄剤が0.05から16mMの量で存在する請求項1に記載の潤滑剤組成物。
- 無灰分散剤が一以上のポリイソブチレン無水コハク酸から誘導されたビスコハク酸イミドである請求項1に記載の潤滑剤組成物。
- 無灰分散剤が、ポリイソブチレン鎖の数平均分子量が2300ドルトンであるポリイソブチレン無水コハク酸から誘導されたビスコハク酸イミドである請求項17に記載の潤滑剤組成物。
- 無灰分散剤が、ポリイソブチレン鎖の数平均分子量が2300ドルトンである第一のポリイソブチレン無水コハク酸とポリイソブチレン鎖の数平均分子量が1300ドルトンである第二のポリイソブチレン無水コハク酸との混合物から誘導されたビスコハク酸イミドである請求項17に記載の潤滑剤組成物。
- ビスコハク酸イミドが0.5質量%から10質量%の量で存在する請求項17に記載の潤滑剤組成物。
- 耐摩耗剤が金属のジカルビルジチオリン酸塩である請求項3に記載の潤滑剤組成物。
- 金属のジカルビルジチオリン酸塩がジアルキルチオリン酸亜鉛である請求項21に記載の潤滑剤組成物。
- 潤滑剤組成物中のリン含有量の0.03から0.075質量%がジアルキルチオリン酸亜鉛によるものである請求項22に記載の潤滑剤組成物。
- 潤滑剤組成物中のチッ素含有量の0.08から0.12質量%が無灰分散剤によるものである請求項1に記載の潤滑剤組成物。
- 金属含有清浄剤がカルシウム過塩基性清浄剤である請求項1に記載の潤滑剤組成物。
- カルシウム過塩基性清浄剤がカルシウムスルホネート、カルシウムフェネート、カルシウムサリシレート、カルシウムステアレートおよび、これらの混合物から選ばれる請求項25に記載の潤滑剤組成物。
- 酸化防止剤がジフェニルアミンである請求項3に記載の潤滑剤組成物。
- ジフェニルアミンが潤滑剤組成物の総質量に対して0.05質量%から5.00質量%の量で存在する請求項27に記載の潤滑剤組成物。
- 摩擦調整剤がモリブデン・コハク酸イミド錯体である請求項3に記載の潤滑剤組成物。
- モリブデン・コハク酸イミド錯体が潤滑剤組成物の総質量に対して0.15から0.55質量%の量で存在する請求項29に記載の潤滑剤組成物。
- 粘度指数向上剤がエチレンポリマーまたはポリアルキルメタクリレート・コポリマーである請求項3に記載の潤滑剤組成物。
- 内燃機関内のピストン清浄性を向上させる方法であって、請求項1乃至31の内のいずれかの項に記載の、リン含有量、イオウ含有量および硫酸灰分含有量のいずれもが低い潤滑剤組成物を用いて内燃機関を運転することを特徴とする方法。
- 排気ガス後処理装置を備えた内燃機関を運転する方法であって、請求項1から31のいずれかの項に記載の潤滑剤組成物を用いて内燃機関の潤滑を行なうことを特徴とする方法。
- 内燃機関が、(1)低負荷ディーゼル燃料内燃機関、(2)高負荷ディーゼル燃料内燃機関、そして(3)ガソリン燃料内燃機関から選ばれる内燃機関である請求項33に記載の方法。
- 排気ガス後処理装置が微粒子除去装置または触媒変換装置から選ばれる一以上の装置である請求項33に記載の方法。
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