JP5406433B2 - 内燃機関用潤滑油組成物 - Google Patents
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Description
これらの対策として、NOxガスおよびPMの削減については、排気ガス再循環(EGR)、燃料噴射時期遅延、燃料噴射高圧化、燃焼費形状の改良等による取組みが行なわれ、さらに、排ガス後処理装置が装着されるに至っており、かかる排ガス後処理装置として酸化触媒およびDPFが開発されている。
しかしながら、特許文献1ではカルシウムを0.18質量%必要と記載されていることから判断しても、金属分の十分な低減は未だ果たされていない。
かかる状況下において、排気ガス規制の強化および将来のサブミクロン粒子への規制等を考慮すれば、またDPFの寿命延長の観点から、現状レベルよりもさらなる低灰分化が切望されている。
GCDの550℃以上の重質留分が6容量%以上であり、
硫酸灰分量が0.6質量%以下 および
ホウ素系化合物を含む添加剤の含有量がホウ素量として少なくとも0.02質量%である
ことを特徴とする内燃機関用潤滑油組成物
が提供される。
または10W−30のいずれか、好ましくは0W−20、0W−30、5W−20ま
たは5W−30のいずれかの低粘度油である前記内燃機関用潤滑油組成物。
2)高温高剪断粘度(本明細書において、「HTHS粘度」という。)が、150℃および
106s-1の剪断条件下において2.6mPa・s未満の低粘度油である前記内燃機
関用潤滑油組成物。
3)前記内燃機関用潤滑油組成物の基油が、内燃機関の潤滑に要求される粘度を有する鉱
油および/または合成油と高沸点油との混合油である前記内燃機関用潤滑油組成物。
4)前記ホウ素系化合物を含有する添加剤が分散状の水和アルカリ金属ホウ酸塩である前
記内燃機関用潤滑油組成物。
5)前記ホウ素系化合物を含有する添加剤がホウ素含有ポリアルケニルコハク酸イミドで
ある前記内燃機関用潤滑油組成物。
6)前記金属系清浄剤由来の金属分含有量が0.1質量%以下、好ましくは0.01質量
%以下である前記内燃機関用潤滑油組成物。
7)さらに、非ホウ素系無灰分散剤、摩耗防止剤、酸化防止剤、粘度指数向上剤、流動点
降下剤、腐食防止剤、消泡剤からなる群より選択される少なくとも一種の添加剤の有
効量が配合されてなる前記内燃機関用潤滑油組成物。
8)前記酸化防止剤がフェノール系およびアミン系酸化防止剤からなる群より選択される
少なくとも一種の添加剤である前記内燃機関用潤滑油組成物。
また、本発明によれば、DPFの如き排気ガス後処理装置を装着したディーゼルエンジンに対してDPFにおける灰分詰まりを防止することができる好適なエンジン油を提供するものである。
さらに、本発明によれば、低粘度油であって、かつ金属系清浄剤を実質的に含有しないレベルの超低灰分組成を有するものであるにも拘らず高温清浄性に優れた内燃機関用潤滑油組成物を提供することができる。
本発明に係る内燃機関用潤滑油組成物は、次の(1)〜(3)の特性;
(1)GCD550℃+重質留分が6容量%以上、
(2)硫酸灰分量が0.6質量%以下
および
(3)ホウ素系化合物の含有量がホウ素量として少なくとも0.02質量%
により特徴づけられるものである。
さらに、本発明によれば、150℃および106s-1におけるHTHS粘度が2.6mPa・s未満である低粘度内燃機関用潤滑油組成物を提供することもできる。
なお、「GCD550℃+重質留分」は、後述するように、ガスクロマトグラフィーを用いて、実施例の欄に記載の操作および条件により測定された550℃以上の留出分を示すものである。
硫酸灰分は、後述の実施例において測定方法を説明するが、試料油を燃焼して生成した炭化残留物に硫酸を加えて加熱することにより恒量となった灰分である。通常、硫酸灰分は、潤滑油組成物中の金属系添加剤の金属成分に由来するものであり、硫酸灰分量として1.0質量%を超えるとDPFの灰分詰まりが生ずるおそれが大となるため、1.0質量%以下とすることが要求されているが、本発明によれば、さらに低減化し、0.6質量%以下の超低灰分としたものを提供することができる。
前記潤滑油組成物にホウ素系化合物を特定量、すなわちホウ素量として0.02質量%以上含有させることにより、290℃のホットチューブ試験により示されるラッカーの付着に対する清浄性の改善効果が著しく顕著となり、前記特性(1)のGCD550℃+重質留分の特定量との組合せにより広範囲にわたる高温清浄性を確保することができる。
かかるホウ素系化合物としては、ホウ素含有ポリアルケニルコハク酸イミドおよびアルカリ金属ホウ酸塩を挙げることができるが、詳細は後述する。
本発明の内燃機関用潤滑油組成物の構成成分としての潤滑油基油は、高温で流動性を有する高沸点成分の特定量を含有するものであり、具体的にはGCD550℃+重質留分が潤滑油組成物基準で6容量%以上含有するものである。
鉱油系基油としては、パラフィン系、中間基系またはナフテン系原油の常圧蒸留残渣油の減圧蒸留留出油として得られる潤滑油留分を溶剤精製、水素化分解、水素化処理、水素化精製、接触脱蝋、白土処理等の各種精製工程を任意に選択して用いることにより処理して得られる溶剤精製ラフィネートまたは水素化処理油等の鉱油、減圧蒸溜残渣油を溶剤脱瀝処理に供したのち、得られた脱瀝油を前記の精製工程により処理して得られる鉱油、またはワックス分の異性化により得られる鉱油等、水素化異性化/異性化脱蝋基油、GTL基油、ATL基油、またはこれらの混合油を用いることができる。前記の溶剤精製においては、フェノール、フルフラール、N−メチル−2−ピロリドン等の芳香族抽出溶剤が用いられ、一方、溶剤脱蝋の溶剤としては、液化プロパン、MEK/トルエン等が用いられる。また、接触脱蝋においては、例えば形状選択性ゼオライト等が脱蝋触媒として用いられる。
同様にアスファルト等の重質残油成分を原料とするATLプロセスにより得られる液状生成油から分離される潤滑油留分等も用いることができる。
前記の如くして得られる精製鉱油、水素化異性化/異性化脱蝋基油、GTL基油、ATL基油としては、軽質ニュートラル油、中質ニュートラル油等を挙げることができ、これらの基材を基油の要求性状を満たすように適宜調合することにより所望の基油を製造することができる。
ポリ−α−オレフィンオリゴマー(PAO)(例えば、ポリ(1−ヘキセン)、ポリ(1−オクテン)、ポリ(1−デセン)等およびこれらの混合物。);
ポリブテン;
アルキルベンゼン(例えば、ドデシルベンゼン、テトラデシルベンゼン、ジ(2−エチルヘキシル)ベンゼン、ジノニルベンゼン等。);
ポリフェニル(例えば、ビフェニル、アルキル化ポリフェニル等。);
アルキル化ジフェニルエーテルおよびアルキル化ジフェニルスルフィドおよびこれらの誘導体;
ジカルボン酸(例えば、フタル酸、コハク酸、アルキルコハク酸、アルケニルコハク酸、マレイン酸、アゼライン酸、スペリン酸、セバチン酸、フマル酸、アジピン酸、リノール酸ダイマー等。)と各種アルコール(例えば、ブチルアルコール、ヘキシルアルコール、2−エチルヘキシルアルコール、イソデシルアルコール、ドデシルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコールモノエーテル、プロピレングリコール等。)とのエステル;
炭素数4〜20のモノカルボン酸とポリオール(例えば、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール等。)とのエステル;
その他、ポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシアルキレングリコールエステル、ポリオキシアルキレングリコールエーテル、リン酸エステルおよびシリコーン油等を挙げることができる。
また、植物油系基材としては、ひまし油、やし油等を挙げることができる。
なお、前記粘度グレードは、SAE(米国自動車技術会)が規定した粘度特性を示した規格に基くものであり、SAEJ300として規定されたものである。
次に、本発明に係る内燃機関用潤滑油組成物の構成成分としてのホウ素系化合物を含有する添加剤としては、具体的には、ホウ素含有ポリアルケニルコハク酸イミド系分散剤およびホウ酸カリウム系添加剤を挙げることができる。
前記一般式(1)および(2)においてR1、R3、R5は、それぞれ、数平均分子量800〜2600、好ましくは900〜2400のポリアルケニル基であり、互いに同一でも異なるものでもよい。ポリアルケニル基としては、ポリブテニル基が好ましい。R2、R4は、それぞれ炭素数2〜5のアルキレン基であり、互いに同一でも異なるものでもよい。Xは1〜10の整数である。
前記の如きホウ素含有ポリアルケニルコハク酸イミド系分散剤中のホウ素含有量を、0.2質量%以上としたものが好ましい。また、前記一般式(1)のモノタイプ、または一般式(2)のビスタイプのいずれも用いることができるが、特に、ビスタイプが好ましい。
M2O・xB2O3・yH2O
式中、Mはアルカリ金属であり、xは2.5〜4.5、yは1.0〜4.8である。
具体的には、ホウ酸リチウム水和物、ホウ酸ナトリウム水和物、ホウ酸カリウム水和物、ホウ酸ルビジウム水和物、ホウ酸セシウム水和物等を挙げることができるが、ホウ酸カリウム水和物、ホウ酸ナトリウム水和物が好ましく、特に、ホウ酸カリウム水和物が好ましい。
ホウ酸塩水和物粒子の平均粒径は、一般に1ミクロン(μ)以下である。
本発明に用いられるアルカリ金属ホウ酸塩において、ホウ素とアルカリ金属の比は約2.5:1〜4.5:1の範囲にあることが好ましい。
本発明に係る内燃機関用潤滑油組成物は、構成成分として金属系清浄剤を配合しなくとも高度の高温清浄性が発揮されるように組成が構成されているが、0.1質量%以下、好ましくは0.01質量%以下の範囲であれば、硫酸灰分量の増加に実質的に増加させずに配合することにより高温清浄性を改善できる。
金属系清浄剤としては、アルカリ土類金属スルホネート、アルカリ土類金属サリシレート、アルカリ土類金属フェネートのいずれかまたはこれらの混合物が用いられる。アルカリ土類金属スルホネートは、長鎖アルキルベンゼン、アルキルナフタレン等のスルホン酸のアルカリ土類金属塩である。
アルカリ土類金属フェネートは、アルキルフェノールまたは硫化アルキルフェノールのアルカリ土類金属塩である。
前記スルホネート、サリシレートおよびフェネートのアルカリ土類金属としては、カルシウム、マグネシウム、バリウム等が挙げられるが、カルシウムが好ましい。また、これらのアルカリ土類金属塩は、中性塩または塩基性塩のいずれでもよい。
内燃機関用潤滑油には多様な性能が要求されるため、本発明の目的を阻害しない限りにおいて、下記記載の添加剤を配合することができる。
非ホウ素系分散剤としては、コハク酸イミド、コハク酸アミド、ベンジルアミン、コハク酸エステル、コハク酸エステル−アミド等を含有する添加剤等が挙げられるが、コハク酸イミド系が好ましく用いられる。コハク酸イミド系の配合量は、組成物全量基準で油中窒素量として、0.001質量%〜0.5質量%であり、好ましくは0.04質量%〜0.2質量%である。
なお、実施例および比較例において用いた潤滑油組成物の基油、添加剤および同組成物の性能評価方法は下記記載の通りである。
また、「%」は、ことわりのない限り質量%を意味する。
1.鉱油系基油;100℃動粘度4.5mm2/s
2.合成油系基油1;ポリ−α−オレフィン
合成油系基油2;トリメチロールプロパン−C18酸エステル
(1)粘度指数向上剤;オレフィンコポリマー
(2)流動点降下剤;ポリメタクリレート
(3)消泡剤;シリコーン系消泡剤
(4)DIパッケージ;金属系清浄剤、酸化防止剤、無灰分散剤および摩耗防止剤
(5)ホウ素系添加剤
・ホウ素系添加剤1
ホウ素含有ポリブテニルコハク酸イミド(ホウ素含有量:1.4%)
・ホウ素系添加剤2
ホウ酸カリウム系添加剤(ホウ素含有量:6.8%)
無灰およびカルシウム系分散剤システムの中にホウ酸カリウムを分散
させたもの
(6)非ホウ素系分散剤
・コハク酸イミド系無灰型分散剤
1.GCD550℃+以上の重質留分
下記条件で沸点既知の直鎖炭化水素標準試料をガスクロマトグラフィーにかけ、該試料から沸点550℃の成分が流出する保持時間を求め、続いて試料油をガスクロマトグラフィーにかけて、その保持時間以後に留出した留分の積分値が全体に占める割合を550℃以上の留出分とする。
カラム:HT-5
長さ:6m
内径:0.53mm
膜厚:0.1μm
キャリアガス:ヘリウム
検出器:FID
初期温度:50℃
昇温速度:10℃/min.
最終温度:450℃
溶媒:二硫化炭素
注入量:2μl
試料油に市販カーボンブラック3%を添加したものを、1.0g/hの速度で傾斜したパネル上に滴下する。滴下された試料油はパネル上で炭化してデポジットを生成する。パネル傾斜角:8度、パネル温度:310℃の条件で、3時間試験をした後、生成したデポジット中に残存する油分を石油エーテルで抽出して、試験前後のパネルの重量差によりデポジット生成量を求める。
3.硫酸灰分量
ASTM D874に準拠して測定する。
4.ホットチューブ試験(JPI-5S-55-99 準拠)
内径2mmのガラス管中に、試料油0.3ミリリットル/時、空気10ミリリットル/秒をガラス管の温度を280℃および290℃に保ちながら流し続ける。ガラス管中に付着したラッカーを色見本と比較し、透明の場合は10点、黒の場合は0点として評点を付ける。評点が高いほど性能が良いことを示す。
鉱油系基油:78.8%、合成油系基油1:5.1%、金属系清浄剤を除外したDIパッケージ:10.1%、粘度指数向上剤:5.1%、流動点降下剤:0.1%、消泡剤:0.02%およびホウ素系添加剤1:0.8%を配合することにより、GCD550℃+重質留分:8.0容量%、ホウ素量:0.02%:硫酸灰分量:0.34%の超低灰分組成を有し、HTHS粘度(@150℃):3.2mPa・s、SAE粘度グレード5W30の試作油Aが得られた。試作油Aをホットチューブ試験(280℃×16h,290℃×16h)およびパネルコーキング試験に供したところ表1に示す結果を得た。これらの結果から高温清浄性およびピストン内部の低温部でのラッカーに対する清浄性にも優れていることが判明した。
ホウ素系添加剤1を0.8%配合した実施例1の試作油Aにおけるホウ素系添加剤1の代わりにホウ素系添加剤2を0.2%配合したこと以外すべて試作油Aと同様にし表1に示す組成性状の試作油Bを調製した。試作油Bのホットチューブ試験およびパネルコーキング試験による性能評価結果を同表に示す。
合成油系基油1を5.1%配合した実施例1の試作油Aにおける合成油系基油1の代わりに合成油系基油2を9%配合したこと以外すべて試作油Aと同様にし、表1に示す組成性状を有する試作油Cを調製した。試作油Cのホットチューブ試験およびパネルコーキング試験による性能評価結果を同表に示す。
合成油系基油1を5.1%配合した実施例1の試作油Aにおける合成油系基油1の代わりに合成油系基油2を15%配合したこと以外すべて試作油Aと同様にし、表1に示す組成、性状を有する試作油Dを調製した。試作油Dのホットチューブ試験およびパネルコーキング試験による性能評価結果を同表に示す。
表1に示す基油および添加剤を同表に示す割合で配合し、試作油a〜eを調製した。各試作油は、いずれも本発明により要求している組成性状のいずれかを欠如するかまたは含有量の範囲を逸脱するものであり、表1に示すようにホットチューブ試験結果およびパネルコーキング試験結果の両者を同時に満足させることができず、性能がいずれも著しく劣るものであった。比較例1の試作油aは、GCD550℃+重質留分の含有量が7.6容量%であるが、ホウ素系添加剤を含有しておらず、パネルコーキング試験によるデポジット量は十分減少したが、ホットチューブ試験の290℃では付着ラッカーは黒色であり、評点は1.0点であった。
Claims (4)
- GCDの550℃以上の重質留分が6容量%以上であり、硫酸灰分量が0.6質量%以下およびホウ素系化合物を含む添加剤の含有量がホウ素量として少なくとも0.02質量%である潤滑油組成物であって、
前記潤滑油組成物の粘度グレードが、SAE粘度分類0W−20、0W−30、5W−20、5W−30または10W−30のいずれかであり、
前記ホウ素系化合物を含む添加剤の含有量の上限がホウ素量として0.1質量%である
ことを特徴とする内燃機関用潤滑油組成物。 - 金属系清浄剤由来の金属分含有量が0.01質量%以下である請求項1に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
- さらに、非ホウ素系無灰分散剤、摩耗防止剤、無灰酸化防止剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤および消泡剤からなる群より選択された少なくとも一種の添加剤の有効量が配合されてなる請求項1または2のいずれかの1項に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
- 前記GCD550℃以上の重質留分含有量の上限が50容量%である請求項1に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
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