JP5599105B2 - 改善された燃料効率のための船舶ディーゼルシリンダー潤滑油 - Google Patents

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Description

開示される技術は、内燃エンジン用の潤滑油、特に船舶ディーゼルシリンダー潤滑油に関する。
燃料経済性を改善することは、比較的小型のガソリン動力エンジンから大型の船舶ディーゼルエンジンに至るほぼすべてのエンジンの運用にとって重要である。船舶業界において燃料経済性を改善することに経済的な利点と環境上の利点との両方があり、最も大きな影響はおそらく船舶ディーゼルシリンダー潤滑油(MDCL)技術における改善、例えばこれらのエンジン中のピストンリングとシリンダーライナーとの間の接触を改善することによるものである。特に船舶業界では、装置製造業者によって、燃料経済性を工学的手段によって改善することに関して多くの検討が行われてきた。
ガソリンエンジンおよび小型ディーゼルエンジンにおいては、潤滑油を改変することによってエンジン内の摩擦を軽減する手段により効率を改善することを目指して、顕著な努力が費やされてきた。しかし、そのような方法を船舶ディーゼルエンジン用潤滑油に適用しようとすると、そのようなエンジンの動作温度のため、別の困難がある。この温度は、小型エンジン内で潤滑油が普通に対処する温度、例えば約100℃以下と比べると顕著に高く、船舶ディーゼルシリンダー潤滑油によって潤滑される区域(すなわちシリンダーライナー)において通常150℃を超え、例えば175〜275℃である。天然ガス動力エンジン(固定型エンジン)も通常は高温で動作する。
特許文献1は、0.05から0.2重量%のグリセロールエステルを燃料経済性添加剤として含む潤滑油組成物を開示している。開示されているグリセロールエステルは、GMOを含む。潤滑油組成物は、ガソリンエンジンにもディーゼルエンジンにも適している。
特許文献2は、ヘビーデューティディーゼルエンジン潤滑油組成物において、ヘビーデューティディーゼルエンジンの燃料経済性を改善するために混合潤滑条件下または境界潤滑条件下の摩擦係数を低下させることができる1つ以上の化合物の有効な量の使用を開示している。実施例1は、グリセロールモノオレエートを含んでいる。
特許文献2は、燃料経済性を改善するためのヘビーデューティディーゼルエンジン潤滑油組成物を開示している。添加率は、0.01から5.0重量%、または好ましくは0.15から0.5重量%の範囲であってよい。実施例1は0.3質量%の量のグリセロールモノオレエートを有する組成物を開示し、実施例2は3核モリブデンジチオカルバメートを減磨剤として含んでいる。
特許文献3は、改善した燃料経済性を示す潤滑組成物を開示している。組成物は、他の材料も含むが特に少なくとも1つの有機油溶性摩擦調整剤を含んでいる。請求項12は、エトキシル化アミンを開示している。潤滑組成物は、クランクケース油の調合において用いてよい。考えられるクランクケース油としてヘビーデューティディーゼルモーター油が言及されている。
特許文献4は、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンのための燃料経済性に関する方策を開示している。この方策は、潤滑油組成物中に用いられる有機摩擦調整剤のレベルを増加させる結果となった。残念ながら、摩擦調整剤と塩基過剰洗剤、例えば塩基過剰スルホン酸カルシウムとの間には適合性の問題がある。従って、該出願に記載されている発明は、潤滑油組成物中の摩擦調整剤と塩基過剰洗剤との間の適合性を向上させることに関する。該出願中の実施例は、GMOおよび/またはエトキシル化獣脂アミンの使用を含んでいる。
特許文献5は、少なくとも1つの摩擦調整剤を使用することによって、改善した燃料経済性および燃料経済性維持特性を示す、モリブデンを含まない潤滑油組成物を開示している。請求項8は、摩擦調整剤がエトキシル化アミンであると特定している。潤滑油組成物は、ヘビーデューティディーゼルエンジンに適している。
特許文献6は、改善した燃料経済性および湿式クラッチ摩擦特性を示す潤滑油組成物を開示している。前記組成物は、潤滑粘度の油、少なくとも1つの塩基過剰カルシウム、少なくとも1つの有機油溶性摩擦調整剤、および少なくとも1つの亜鉛ジヒドロカルビルジチオホスフェート化合物を含んでいる。前記組成物は、少なくとも3.6のTBNを有する。請求項12にエトキシル化アミンが開示されている。潤滑油組成物は、火花点火エンジンおよび圧縮点火エンジン用のクランクケース潤滑油(すなわち乗用車モーター油、ヘビーデューティディーゼルモーター油、および乗用車ディーゼル油)に適している。
特許文献7は、特定の基油または基油の混合物と自動車エンジン油の燃料経済性および燃料経済性持続性を改善する減摩添加剤との組み合わせを含む自動車エンジン油中に用いるための潤滑油組成物を開示している。減摩添加剤は、特定の部分ポリオールエステルであり、特定の飽和第1アミドも含んでよい。自動車エンジンは、ガソリンおよびヘビーデューティディーゼルを含むと述べられている。実施例は、特定の組成物中のGMOを開示している。
特許文献8は、クランクケース油中の燃料経済性向上剤および磨耗防止剤として酒石酸誘導体を含む潤滑組成物を開示している。酒石酸誘導体は、酒石酸エステル、酒石酸イミドおよび酒石酸アミドを含んでいる。潤滑油は、低い硫黄、リンおよび灰分含有率を有する。さらに、自動車およびトラックエンジン、2サイクルエンジン、航空機ピストンエンジン、船舶および鉄道ディーゼルエンジンにおいて有用であるとして、潤滑油組成物のこれらの使用が開示されている。
特許文献9は、低硫黄、低灰分および低リン潤滑油中に酒石酸誘導体を用い、摩耗および摩擦を低下させ、燃料経済性を改善する潤滑油調合物を開示している。さらに、開示は、自動車およびトラックエンジン、2サイクルエンジン、航空機ピストンエンジン、船舶および鉄道ディーゼルエンジンにおける該潤滑油の使用を記載している。酒石酸誘導体と、グリセロールモノオレエート、オレイルアミド、ジエタノール脂肪族アミン、およびそれらの混合物からなる群から選ばれた追加の摩擦調整剤との組み合わせも開示されている。
SAE Special Publication SP−1550“Topics in Lubricants,pp225〜231,Sasak et al.,2000は、モリブデンジチオカルバメートを含む5W−30全合成油を提供することによって油交換の間隔を長くする高性能ヘビーデューティディーゼルエンジン油の開発を開示している。
モリブデン化合物は、高温エンジン用潤滑油のための摩擦調整剤として固有に適していると考えられている。しかし、船舶ディーゼルエンジンなどの高温エンジンは通常、潤滑油を消費し、その燃焼生成物を放出するように設計されているので、コストおよび環境への重金属の放出を最小にすることを含むさまざまな理由によって、モリブデン化合物の使用を避ける潤滑油を調合することが望ましい。
従って、開示される技術は、モリブデン化合物を含まないがそれでも良好な潤滑油性能を提供する潤滑油を供給することによって、船舶ディーゼルエンジンなどの高温エンジンの燃料経済性を改善するための方法を提供する。
本発明の潤滑組成物は、内燃エンジン、例えばディーゼル動力エンジン、ガソリン動力エンジン、天然ガス動力エンジン、またはガソリン/アルコール混合動力エンジンに有用である。一実施態様では、内燃エンジンは4ストロークエンジンであり、別の実施態様では2ストロークエンジンである。一実施態様では、エンジンは少なくとも1600キロワットの動力出力を有する。一実施態様では、ディーゼル動力エンジンは船舶ディーゼルエンジンである。特定の船舶ディーゼルエンジンにおいては、潤滑油は、ピストンとシリンダー壁との界面を潤滑させるためにクランクケースへまたはクランクケースから供給されるのではなく、シリンダー壁すなわちシリンダーライナーのために特に準備され、シリンダー壁すなわちシリンダーライナーに供給される。船舶ディーゼルエンジンは一般に比較的高い温度で動作するので、シリンダーライナーは運転時に普通150℃以上、例えば175℃から300℃の温度となることがある。そのような潤滑条件では、特に適合した潤滑油が望ましい。
米国特許第4,683,069号明細書 米国特許出願公開第2003/134758号明細書 米国特許第6,074,993号明細書 米国特許出願公開第2007/0015672号明細書 米国特許第6,333,298号明細書 米国特許第6,074,993号明細書 米国特許出願公開第2006/276354号明細書 米国特許出願公開第2006/183647号明細書 米国特許出願公開第2006/079413号明細書
開示される技術は、一実施態様では、シリンダーライナーにおいて150℃より高温で動作しているエンジンの潤滑における使用のために適している潤滑油組成物を提供する。潤滑油組成物は、潤滑粘度の油および0.01から5重量パーセントの有機摩擦調整剤を含む。前記潤滑油組成物は、実質的にモリブデン化合物を含まない。
本発明は、シリンダーライナーにおいて150℃より高温で動作するエンジンを潤滑するための方法も提供する。本方法は、上記および本明細書に記載されている潤滑油組成物を該エンジンに供給することを含む。
本発明は、例えば以下の項目を提供する。
(項目1)
シリンダーライナーにおいて150℃より高温で動作しているエンジンの潤滑における使用のために適している潤滑油組成物であって、潤滑粘度の油および0.01から5重量パーセントの有機摩擦調整剤を含み、モリブデン化合物を実質的に含まない、潤滑油組成物。
(項目2)
30より大きな全塩基価を有する、項目1に記載の組成物。
(項目3)
前記有機摩擦調整剤は、グリセロールモノオレエート、酒石酸誘導体、エトキシル化脂肪族アミン、脂肪酸、および脂肪族アミドからなる群から選ばれる、項目1または項目2に記載の組成物。
(項目4)
前記摩擦調整剤は、グリセロールモノオレエートである、項目1から3のいずれか1項に記載の組成物。
(項目5)
亜鉛化合物を実質的に含まない、項目1から4のいずれか1項に記載の組成物。
(項目6)
0.1から5重量パーセントのホウ酸化分散剤をさらに含む、項目1から5のいずれか1項に記載の組成物。
(項目7)
0.1から17重量パーセントの塩基過剰カルシウムアルキルフェノールスルフィド清浄剤をさらに含む、項目1から6のいずれか1項に記載の組成物。
(項目8)
0.5から15重量パーセントの、400〜900のTBNを有する塩基過剰直鎖アルキルスルホネート清浄剤をさらに含む、項目1から7のいずれか1項に記載の組成物。
(項目9)
項目1から8のいずれか1項に記載の成分を混合することによって調製される組成物。
(項目10)
シリンダーライナーにおいて150℃より高温で動作しているエンジンを潤滑するための方法であって、該エンジンに項目1から9のいずれかに記載の潤滑油組成物を供給することを含む方法。
(項目11)
前記エンジンは、船舶ディーゼルエンジンである、項目10に記載の方法。
(項目12)
前記エンジンは、2ストロークサイクルエンジンである、項目10または項目11に記載の方法。
(項目13)
前記潤滑油組成物は、前記エンジンの前記シリンダーに供給される、項目10から12のいずれか1項に記載の方法。
(項目14)
前記潤滑油は、クランクケースに供給されない、項目10から13のいずれか1項に記載の方法。
非限定的な例示として、さまざまな好ましい特徴および実施態様が下記に記載される。
本明細書に記載されている潤滑油は、潤滑粘度の油を含んでいる。潤滑粘度の油は、SAE30、SAE40、SAE50またはSAE60のSAE品位を有してよい。一実施態様では、潤滑粘度の油は、SAE50の油であってよい。通常、SAE50の油は、100℃において16.3mm/sから21.9mm/sの動粘度を有する。
油は、基油とも呼ばれ、American Petroleum Institute(API)Base Oil Interchangeability Guidelinesに指定されているグループI〜Vの基油のいずれから選んでもよい。5つの基油の類は以下の通りである。
Figure 0005599105
グループI、IIおよびIIIは、鉱油基油である。従って、潤滑粘度の油は、天然または合成の潤滑油およびそれらの混合物を含んでよい。鉱油と合成油、特にポリアルファオレフィン油とポリエステル油との混合物が多くの場合に用いられる。
天然油は、液体石油系油などの鉱物潤滑油、および溶媒処理または酸処理したパラフィン型、ナフテン型、またはパラフィン−ナフテン混合型鉱物潤滑油を含む。水素化処理または水素化分解した油は、潤滑粘度の有用な油の範囲に含まれる。
石炭または頁岩から誘導した潤滑粘度の油も有用である。合成潤滑油は、炭化水素油およびハロ置換炭化水素油、例えば重合オレフィンおよび共重合オレフィンならびにそれらの混合物、アルキルベンゼン、ポリフェニル(例えばビフェニル、ターフェニルおよびアルキル化ポリフェニル)、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、およびそれらの誘導体、それらの類縁体および同族体を含む。アルキレンオキシド重合体および共重合体ならびにそれらの誘導体、および例えばエステル化またはエーテル化によって末端ヒドロキシル基を修飾したものが、用いることができる他の種類の既知の合成潤滑油を構成する。用いることができる別の適当な種類の合成潤滑油は、ジカルボン酸のエステルおよびCからC12のモノカルボン酸とポリオールまたはポリオールエーテルとから作られるエステルを含む。
他の合成潤滑油は、リン含有酸の液体エステル、重合体テトラヒドロフラン、シリコン系油、例えばポリアルキル−、ポリアリール−、ポリアルコキシ−、またはポリアリールオキシ−シロキサン油、およびシリケート油を含む。
水素化処理したナフテン油も知られており、用いることができる。同様に、Fischer−Tropschガス−トゥ−リキッド合成方式によって調製した油も、水素化異性化したFischer−Tropschワックスまたは他のワックスを含めて、知られており、用いることができる。
未精製油、精製油、および再精製油は、本明細書中上記に開示されている種類の天然のものであっても合成のものであっても(ならびにこれらのいずれか2つ以上の混合物であっても)本発明の組成物の中に用いることができる。未精製油は、天然源または合成源から別段の精製処理なしに直接得られるものである。精製油は、1つ以上の特性を改善するために1つ以上の精製ステップにおいてさらに処理されたことを除けば、未精製油と同様である。再精製油は、既に用務に用いた精製油に適用される、精製油を得るために用いられるものと同様なプロセスによって得られる。そのような再精製油は、多くの場合に、使用済み添加剤および油分解生成物の除去を目的とする技法によってさらに加工される。
本明細書に記載される潤滑油組成物は、有機摩擦調整剤も含んでいる。摩擦調整剤は、一般的に当業者に知られている。米国特許第4,792,410号に摩擦調整剤の有用な一覧が含まれている。有機摩擦調整剤の一覧は、
(i)脂肪族亜リン酸エステル
(ii)脂肪酸アミド
(iii)脂肪族エポキシド
(iv)ホウ酸化脂肪族エポキシド
(v)脂肪族アミン
(vi)グリセロールエステル
(vii)ホウ酸化グリセロールエステル
(viii)アルコキシル化脂肪族アミン
(ix)ホウ酸化アルコキシル化脂肪族アミン
(x)脂肪酸の金属塩(実施態様によっては少なくとも2または3%の量)
(xi)硫化オレフィン
(xii)脂肪族イミダゾリン
(xiii)カルボン酸とポリアルキレンポリアミンとの縮合生成物
(xiv)アルキルサリチレートの金属塩
(xv)アルキルリン酸のアミン塩
(xvi)酒石酸誘導体
(xvii)脂肪酸
およびそれらの混合物
を含む。
これらの種類の摩擦調整剤の代表がそれぞれ知られており、市販されている。例えば(i)脂肪族亜リン酸エステルは、一般に、式(RO)PHOのものである。前記の式に示される亜リン酸ジアルキルの例は、通常、少量の式(RO)(HO)PHOの亜リン酸モノアルキルとともに存在する。これらの構造式において、用語「R」は通常、アルキル基と呼ばれる。アルキルが実際にはアルケニルであり、従って本明細書中で用いられる用語「アルキル」および「アルキル化」が亜リン酸エステルの中に飽和アルキル基以外を包含することはもちろんあり得る。通常、亜リン酸エステルは、亜リン酸エステルを実質的に親油性にするのに十分なヒドロカルビル基を有する。ヒドロカルビル基は、実質的に枝分かれしていなくてよい。多数の適当な亜リン酸エステルが市販されており、米国特許第4,752,416号に記載されているように合成してもよい。亜リン酸エステルは、R基のそれぞれの中に8から24の炭素原子を含んでよい。脂肪族亜リン酸エステルは、脂肪族ラジカルのそれぞれの中に12から22の炭素原子、または16から20の炭素原子を含んでよい。一実施態様では、脂肪族亜リン酸エステルは、オレイル基から形成させることができ、従って各脂肪族ラジカルの中に18の炭素原子を有してよい。
(iv)ホウ酸化脂肪族エポキシドは、カナダ特許第1,188,704号から知られている。これらの油溶性ホウ素含有組成物は、80℃から250℃の温度において、ホウ酸または三酸化ホウ素を、式
Figure 0005599105
式中、R、R、RおよびRのそれぞれは、水素または脂肪族ラジカルであるか、あるいはそれらのいずれか2つがそれらと結合している単数または複数のエポキシ炭素原子と一緒になって環状ラジカルを形成している、
を有する少なくとも1つの脂肪族エポキシドと反応させることによって調製される。脂肪族エポキシドは、少なくとも8の炭素原子を含んでよい。
(iii)非ホウ酸化脂肪族エポキシドも、摩擦調整剤として有用である。
ホウ酸化アミンは、一般に、米国特許第4,622,158号から知られている。ホウ酸化アミン摩擦調整剤((ix)ホウ酸化アルコキシル化脂肪族アミンを含む)は、上記に記載されているホウ素化合物と対応するアミンとの反応によって簡便に調製される。アミンは、単純な脂肪族アミンであってもヒドロキシ含有第3アミンであってもよい。ホウ酸化アミンは、上記に記載されているホウ素反応体をアミン反応体に加え、得られた混合物を撹拌しながら50°から300℃、好ましくは100℃から250℃または150℃から230℃に加熱することによって調製することができる。この反応は、反応混合物から副生成物の水が発生しなくなり、反応の完了を示すまで続けられる。
ホウ酸化アミンを調製する際に有用なアミンの中には、商標「ETHOMEEN」によって知られ、Akzo Nobelから入手可能な市販アルコキシル化脂肪族アミンがある。これらのETHOMEEN(商標)材料の代表例は、ETHOMEEN(商標)C/12(ビス[2−ヒドロキシエチル]ココアミン)、ETHOMEEN(商標)C/20(ポリオキシエチレン[10]ココアミン)、ETHOMEEN(商標)S/12(ビス[2−ヒドロキシエチル]大豆アミン)、ETHOMEEN(商標)T/12(ビス[2−ヒドロキシエチル]獣脂アミン)、ETHOMEEN(商標)T/15(ポリオキシエチレン[5]獣脂アミン)、ETHOMEEN(商標)0/12(ビス[2−ヒドロキシエチル]オレイル−アミン)、ETHOMEEN(商標)18/12(ビス[2−ヒドロキシエチル]オクタデシルアミン)、およびETHOMEEN(商標)18/25(ポリオキシエチル−エン[15]オクタデシルアミン)である。米国特許第4,741,848号にも脂肪族アミンおよびエトキシル化脂肪族アミンが記載されている。
(viii)アルコキシル化脂肪族アミン、および(v)脂肪族アミン自体(例えばオレイルアミン)が一般に摩擦調整剤として有用である。そのようなアミンは市販されている。
グリセロールのホウ酸化脂肪酸エステルおよび非ホウ酸化脂肪酸エステルは、両方とも摩擦調整剤として用いることができる。(vii)グリセロールのホウ酸化脂肪酸エステルは、反応による水を除去しながらグリセロールの脂肪酸エステルをホウ酸でホウ酸化することによって調製される。特定の実施態様では、各ホウ素が反応混合物中に存在する1.5から2.5のヒドロキシル基と反応するように、十分なホウ素を存在させる。反応は、任意の適当な有機溶媒、例えばメタノール、ベンゼン、キシレン、トルエンまたは油の非存在下または存在下、60℃から135℃の範囲の温度で実行してよい。
(vi)グリセロールの脂肪酸エステル自体は、当分野でよく知られているさまざまな方法によって調製することができる。グリセロールモノオレエートおよびグリセロールモノ獣脂酸エステルなど、これらのエステルの多くが商業規模で製造されている。有用なエステルは、油溶性であり、C8からC22の脂肪酸、または天然物中に見いだされ、下記にさらに詳しく記載されるように、それらの混合物から調製されてよい。普通、グリセロールの脂肪酸モノエステルが用いられるが、モノエステルとジエステルとの混合物を用いてもよい。例えば、市販グリセロールモノオレエートは、約60±5重量パーセントの化学種「グリセロールモノオレエート」とともに、35±5パーセントのグリセロールジオレエート、および約5パーセント未満のトリオレエートおよびオレイン酸を含むと考えられる。本明細書中に記載されているそのような材料の量は、市販の品位の材料の量である。
脂肪酸(xvii)は、摩擦調整剤として用いることもでき、上記グリセロールエステルを調製する際に用いることもできる。脂肪酸は、脂肪酸の(x)金属塩(例えばCa、MgまたはNa塩、これらのいずれも例えば無灰分添加剤が望ましければ除外されてよい)、(ii)アミド、および(xii)イミダゾリンを調製する際に用いることもでき、いずれも摩擦調整剤として用いることができる。脂肪酸は、6から24、例えば8から18の炭素原子を含むものを含む。これらの酸は、枝分かれしていても直鎖であってもよく、飽和であっても不飽和であってもよい。適当な酸は、2−エチルヘキサン酸、デカン酸、オレイン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、パルミトオレイン酸、リノール酸、ラウリン酸、およびリノレン酸、ならびに天然物の獣脂、パーム油、オリーブ油、ラッカセイ油、トウモロコシ油、および牛脚油からの酸を含む。脂肪酸の混合物の例がトール油脂肪酸として知られている。C18酸などの脂肪酸が塩基過剰洗剤などの別の成分とともに供給されてよい。脂肪酸は、特定の塩基過剰洗剤の調製において用いられてよい。
適当なアミドは、アンモニアあるいは第1または第2アミン例えばジエチルアミンおよびジエタノールアミンとの縮合によって調製されるものを含む。脂肪族イミダゾリンは、酸とジアミンまたはポリアミン例えばポリエチレンポリアミンとの環状縮合生成物である。一般に、イミダゾリンは、構造式
Figure 0005599105
式中、Rはアルキル基であり、R’は水素またはヒドロカルビル基、あるいは−(CHCHNH)−基を含む置換ヒドロカルビル基である、
によって表される。実施態様においては、摩擦調整剤は、C8からC24の脂肪酸とポリアルキレンポリアミンとの縮合生成物、例えばイソステアリン酸とテトラエチレンペンタミンとの生成物である。カルボン酸とポリアルキレンアミン(xiii)との縮合生成物は、一般にイミダゾリンまたはアミドであってよい。
硫化オレフィン(xi)は、摩擦調整剤として用いられるよく知られている市販材料である。適当な硫化オレフィンは、米国特許第4,957,651号および第4,959,168号の詳細な教示に従って調製されるものである。これらの特許には、(1)少なくとも1つの多価アルコール脂肪酸エステル、(2)少なくとも1つの脂肪酸、(3)少なくとも1つのオレフィン、および(4)少なくとも1つの1価アルコール脂肪酸エステルからなる群から選ばれる2つ以上の反応体の共硫化混合物が記載されている。反応体(3)のオレフィン成分は、少なくとも1つのオレフィンを含み、4から40の炭素原子を含む脂肪族オレフィンであってよい。2つ以上の反応体の共硫化混合物は、適当な反応体の混合物を硫黄源と反応させることによって調製される。
アルキルサリチレートの金属塩(xiv)は、長鎖(例えばC12からC16)アルキル置換サリチル酸のカルシウム塩および他の塩を含む。
アルキルリン酸のアミン塩(xv)は、リン酸のオレイルエステルおよび他の長鎖エステルと下記に記載されているアミンとの塩を含む。これに関して有用なアミンは、Primene(商標)の商標名で販売されている3級脂肪族第1アミンである。
例えば、米国特許出願公開第2006−0172899号にこれらの種類の摩擦調整剤および他の種類の摩擦調整剤が記載されている。
本発明に適している特定の摩擦調整剤は、上記に記載されているグリセロールエステル(vi)の代表であるグリセロールモノオレエート、下記に記載されている酒石酸誘導体、上記に記載されているアルコキシル化脂肪族アミン(viii)の化学種であるエトキシル化脂肪族アミンを含み、例えばエトキシル化ココアアミン(Akzo ChemicalからのEthomeen(商標)C/12)、エトキシル化獣脂アミン(Ethomeen(商標)T12)、エトキシル化水素化獣脂アミン(Ethomeen(商標)18/12)、およびホウ酸化エトキシル化脂肪族アミン(例えば3モルのEthomeen(商標)T−12と2モルのホウ酸との反応生成物)、および上記(ii)における脂肪酸アミド例えばオレイルアミドを含む。
より一般的に、酒石酸誘導体は、一般に摩擦調整剤として機能することがある、ヒドロキシカルボン酸から誘導された化合物の代表である。従って、一実施態様では、有機磨耗防止剤は、ヒドロキシカルボン酸ジエステル、ヒドロキシカルボン酸ジアミド、ヒドロキシカルボン酸ジイミド、ヒドロキシカルボン酸エステルアミド、ヒドロキシカルボン酸エステルイミド、およびヒドロキシカルボン酸イミドアミドの少なくとも1つから誘導される。一実施態様では、無灰分磨耗防止剤は、ヒドロキシカルボン酸ジエステル、ヒドロキシカルボン酸ジアミド、およびヒドロキシカルボン酸エステルアミドからなる群の少なくとも1つから誘導される。
適当なヒドロキシカルボン酸の例は、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸(またはヒドロキシコハク酸)、乳酸、グリコール酸、ヒドロキシプロピオン酸、ヒドロキシグルタル酸、またはそれらの混合物を含む。一実施態様では、無灰分磨耗防止剤は、酒石酸、クエン酸、ヒドロキシコハク酸、ジヒドロキシ一塩基酸、モノヒドロキシ二塩基酸、またはそれらの混合物から誘導される。一実施態様では、無灰分磨耗防止剤は、酒石酸から誘導される化合物を含む。米国特許出願公開第2005/198894号は、適当なヒドロキシカルボン酸化合物、および同を調製する方法を開示している。カナダ特許第1183125号、米国特許出願公開第2006/0183647号、および米国特許出願公開第2006−0079413号、米国特許出願公開第60/867402号、ならびに英国特許出願公開第2 105 743号は、すべて適当な酒石酸誘導体の例を開示している。
一実施態様では、ジエステル、ジアミド、エステルアミド、またはイミド化合物は、下記の式(1a)および/または式(1b)の化合物から誘導される。適当な酒石酸イミドを調製するための方法(酒石酸を第1アミンと反応させることによる)の詳細な記載が米国特許第4,237,022号に開示されている。そのような酒石酸イミドの例は、酒石酸とカプロイルアミン、ラウリルアミン、ミリスチルアミン、パルミチルアミン、ステアリルアミン、ミリストレイルアミン、パルミトレイルアミン、オレイルアミン、またはリノレイルアミン、あるいはそれらの混合物との縮合から形成されるものを含む。一実施態様では、無灰分磨耗防止剤は、酒石酸のイミド、ジエステル、ジアミド、およびエステルアミド誘導体を含む。
一実施態様では、無灰分磨耗防止剤は、式(1a)および/または(1b)の化合物
Figure 0005599105
式中、
nは、0から10、0から6、0から4、1から4、または1から2であり、
pは、1から5、または1から2、または1であり、
YおよびY’は、独立に、−O−、>NH、>NRであるか、あるいは、2つの>C=O基の間のR−N<基によって形成されるイミド基を含む別の環構造(1c)であり、
Xは、独立に、−CH−、>CHR、または>CR、>CHOR、または>C(COであり、
およびRは、独立に、通常は1から150、4から30、または6から20、または10から20、または11から18の炭素原子を含むヒドロカルビル基であり、
は、ヒドロカルビル基であり、
およびRは、独立に、ケト基、エステル基、またはヒドロカルビル基であり、
は、独立に、水素、または通常1から150、または4から30の炭素原子を含むヒドロカルビル基である、
によって表される。
一実施態様では、式(1b)の化合物は、イミド基を含む。このイミド基は、Y基およびY’基を一緒にして、2つの>C=O基の間のR−N<基を形成させることによって形成させてよい。一実施態様では、式(1a)および/または(1b)の化合物は、以下のように定義されるn、X、ならびにR、RおよびRを有する。nは、1から2であり、Xは、>CHORであり、R、RおよびRは、独立に、4から30の炭素原子を含むヒドロカルビル基である。一実施態様では、YおよびY’はともに−O−である。一実施態様では、式(1a)および/または(1b)の化合物は、以下のように定義されるn、X、Y、Y’ならびにR、RおよびRを有する。nは、1から2であり、Xは、>CHORであり、YおよびY’はともに−O−であり、R、RおよびRは、独立に、4から30の炭素原子を含むヒドロカルビル基である。
式(1a)および/または(1b)および/または(1c)のジエステル、ジアミド、エステルアミド、またはイミド化合物は、任意選択として既知のエステル化触媒の存在下、ジカルボン酸(例えば酒石酸)をアミンまたはアルコールと反応させることによって調製してよい。アミンまたはアルコールは、通常、式(1a)および/または(1b)に定義されているRおよび/またはRの要件を満たすのに十分な炭素原子を有する。
一実施態様では、RおよびRは、独立に、直鎖または枝分かれしたヒドロカルビル基である。一実施態様では、ヒドロカルビル基は枝分かれしている。一実施態様では、ヒドロカルビル基は直鎖である。RおよびRは、アミンまたはアルコールのどちらによって式(1a)および/または(1b)に組み込んでもよい。アルコールは、1価アルコールと多価アルコールとの両方を含む。適当な枝分かれしたアルコールの例は、2−エチルヘキサノール、イソトリデカノール、ゲルベアルコール、またはそれらの混合物を含む。1価アルコールの例は、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、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノール、エイコサノール、またはそれらの混合物を含む。一実施態様では、1価アルコールは5から20の炭素原子を含む。アルコールは、1価アルコールまたは多価アルコールのいずれかを含む。適当な多価アルコールの例は、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、2、3−ブタンジオール、1、5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、グリセロール、ソルビトール、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、デンプン、グルコース、スクロース、メチルグルコシドまたはそれらの混合物を含む。一実施態様では、多価アルコールは、1価アルコールとの混合物中で用いられる。通常、そのような組み合わせにおいて、1価アルコールは混合物の少なくとも60モルパーセントまたは少なくとも90モルパーセントを構成する。
エステルの例は、酒石酸と例えば長鎖1価アルコールとの縮合によって調製されるものを含む。これらは、直鎖または枝分かれした単一のアルコール、ならびにさまざまな種類のアルコールの混合物を含む。直鎖アルコールの例は、8〜20の炭素原子のもの、例えば8〜10、8〜12、12〜14、12〜16、および14〜18の炭素の直鎖アルコールを含む。枝分かれしたアルコールの例は、8〜20の炭素原子、例えば8の炭素原子のもの(例えば2−エチルヘキサノール)、または12〜14または13または16または18または14〜18の炭素の枝分かれしたアルコールを含む。従って、エステルはすべての直鎖アルコールまたはすべての枝分かれしたアルコールの混合物、あるいは直鎖アルコールと枝分かれしたアルコールとの混合物、例えば直鎖のC8〜14のアルコールと枝分かれしたC8のアルコール、または直鎖のC12〜14アルコールと枝分かれしたC13のアルコール、または直鎖のC14〜18のアルコールと枝分かれしたC18のアルコールとの混合物、ならびにC18とC12との直鎖のアルコールの混合物、およびC13とC8との枝分かれしたアルコールの混合物、および他のそのような組み合わせから誘導されてよい。任意のそのような組み合わせにおける枝分かれしたアルコールに対する直鎖アルコールの相対重量比、または別の直鎖アルコールに対する1つの直鎖アルコール、または別の枝分かれしたアルコールに対する1つの枝分かれしたアルコールの比は特に限定されないが、実施態様によっては10〜95:90〜5または50〜90:50〜10、例えば約95:5または90:10または80:20または70:30または50:50または30:70であってよい。
一実施態様では、有機磨耗防止剤は、酒石酸から誘導される。本発明の酒石酸エステルを調製するために用いられる酒石酸は、市販のもの(例えばSargent Welchから得られる)であってよく、多くの場合、原料(天然)または合成の方法(例えばマレイン酸から)に応じてd−酒石酸、l−酒石酸、d,l−酒石酸(ラセミ)またはメソ酒石酸など、1つ以上の異性体の形で存在している可能性が高い。これらの誘導体は、エステル、酸塩化物または無水塩など、当業者に容易に明らかとなるこの二塩基酸との機能同等物から調製することもできる。
式(1a)および/または(1b)の化合物が酒石酸から誘導されるとき、得られる酒石酸エステルは、酒石酸エステルを調製する際に用いられる特定のアルコールに応じて固体、半固体または油であってよい。潤滑性組成物および燃料組成物を含む油性組成物中の添加剤として用いる場合、酒石酸エステルは、好ましくは、そのような油性組成物中に可溶性および/または安定分散性である。例えば、油中で用いることを意図される組成物は、通常、それらが用いられることになる油の中に油溶性および/または安定分散性である。本明細書中および添付の請求項中で用いられる用語「油溶性」は、必ずしも問題となるすべての組成物があらゆる油の中にあらゆる比率で混合性または可溶性であることを意味しない。むしろ、この用語は、組成物が機能することを意図される油(鉱油、合成油等)の中に、溶液が所望の特性の1つ以上を示すことが可能になる程度に、組成物が可溶性であることを意味するものとする。同様に、そのような「溶液」は、厳密な物理的意味または化学的意味において真の溶液である必要はない。代りに、溶液は、本発明の場合には、実際上、本発明の状況の範囲内でそれらと区別のつかないほど真の溶液の特性に十分近い特性を示すマイクロエマルジョンまたはコロイド分散液であってよい。
例えばヒマシ油(ヒドロキシ不飽和酸のリシノール酸の主成分によるトリグリセリド)、またはヒマワリ油などの植物油も、摩擦調整剤として用いるのに適している。
本明細書に記載されている潤滑油中に存在する摩擦調整剤の量は、0.01から5重量パーセント、または0.01から2%または0.02から1.2%または0.03から1%であってよい。
本発明の組成物は、実質的にまたはまったくモリブデン化合物を含まなくてよい。モリブデン化合物は、潤滑油組成物中で酸化防止剤、摩擦調整剤として、および磨耗防止剤などのさまざまな他の機能において用いられてきた。例えば、米国特許第4,285,822号は、(1)極性溶剤、酸性モリブデン化合物、および油溶性塩基性窒素化合物を組み合わせてモリブデン含有複合体を形成させること、および(2)複合体を二硫化炭素と接触させてモリブデンおよび硫黄を含む組成物を形成させることによって調製されるモリブデンおよび硫黄を含む組成物を含む潤滑油組成物を開示している。本潤滑油調合物は、ほとんどまたはまったくモリブデンを含まず、例えば、500未満、または300未満または150未満または100未満または50未満または20未満または10未満または5未満または1重量ppm未満、あるいは0.1から50ppm、または1から5ppmの量のMoしか含まない。代りの表現では、本潤滑油中のモリブデンの量は、顕著な摩擦防止活性を提供するのに有効な量より少なくてよい。
本発明の組成物は、まったくまたは実質的に亜鉛化合物を含まなくてよい。亜鉛化合物、例えばリン酸亜鉛、チオリン酸亜鉛(特に、ジアルキルジチオリン酸亜鉛)および他の亜鉛化合物、例えばオレイン酸亜鉛は、多くの場合、磨耗防止剤または酸化防止剤として潤滑油中に用いられる。本発明の潤滑油は、これらの亜鉛化合物がなくても良好な性能を有し得る。従って、本組成物中の亜鉛の量は、0から1000または0から100、または1から20、または20未満、10未満、または5重量ppm未満であってよい。
本明細書に記載されている組成物は、分散剤も含んでよい。分散剤は、潤滑油の分野でよく知られており、主として無灰分散剤および高分子分散剤として知られているものを含む。無灰分散剤は、供給されるときに金属を含まず、従って潤滑油に加えられても通常は硫酸塩灰分に寄与しないのでそう呼ばれている。しかし、もちろん、それらは、金属含有化学種を含む潤滑油に加えられた後は、周囲の金属と相互作用することがある。無灰分散剤は、比較的高分子量の炭化水素鎖に結合した極性基を特徴とする。代表的な無灰分散剤は、一般に
Figure 0005599105
式中、各Rは、独立に、アルキル基、多くの場合500〜5000の分子量を有するポリイソブチレン基であり、Rは、アルキレン基、普通はエチレン(C)基である、
を含むさまざまな化学構造を有するN−置換長鎖アルケニルスクシンイミドを含む。そのような分子は、普通は、アルケニルアシル化剤とポリアミンとの反応から誘導され、上記に示される単純なイミド構造の他にさまざまなアミドおよび第4アンモニウム塩を含む2つの部分の間の多彩な結合基が可能である。さまざまな環状結合基を含む、イミド構造へのR基の結合基のさまざまなモードが可能である。アミンの窒素原子に対するアシル化剤のカルボニル基の比は、1:0.5から1:3、他の場合には1:1から1:2.75または1:1.5から1:2.5であってよい。スクシンイミド分散剤は、米国特許第4,234,435号および第3,172,892号にさらに詳しく記載されている。
別の種類の無灰分散剤は、高分子量エステルである。これらの材料は、ヒドロカルビルアシル化剤と多価脂肪族アルコール、例えばグリセロール、ペンタエリスリトール、またはソルビトールとの反応によって調製されたと見られ得ることを除けば、上記に記載されたスクシンイミドと同様である。米国特許第3,381,022号にそのような材料がさらに詳細に記載されている。
別の種類の無灰分散剤は、マンニッヒ分散剤である。これらは、より高い分子量のアルキル置換フェノール、アルキレンポリアミンとアルデヒド、例えばホルムアルデヒドとの縮合によって形成される材料である。そのような材料は、一般構造
Figure 0005599105
(さまざまな異性体および類似物を含む)を有してよく、米国特許第3,634,515号にさらに詳細に記載されている。
他の分散剤は、一般に重合体に分散特性を付与する極性官能基を含む炭化水素系の重合体である高分子分散剤添加物を含む。
分散剤は、さまざまな薬剤の任意のものとの反応によって後処理してもよい。これらの中には、尿素、チオ尿素、ジメルカプトチアジアゾール、二硫化炭素、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、炭化水素置換無水コハク酸、ニトリル、エポキシド、ホウ素化合物、およびリン化合物がある。米国特許第4,654,403号にそのような処理を詳述している参考文献が列挙されている。本潤滑油においてはホウ酸化分散剤が有用であることが見いだされた。通常、ホウ酸化分散剤は、0.1重量%から5重量%、または0.5重量%から4重量%、または0.7重量%から3重量%のホウ素を含む。一実施態様では、ホウ酸化分散剤は、ホウ酸化アシル化アミン、例えばホウ酸化スクシンイミド分散剤である。ホウ酸化分散剤は、1つ以上の分散剤と1つ以上のホウ素化合物との反応によって調製され、米国特許第3,000,916号、第3,087,936号、第3,254,025号、第3,282,955号、第3,313,727号、第3,491,025号、第3,533,945号、第3,666,662号および第4,925,983号に記載されている。
存在する場合、本組成物中の分散剤またはホウ酸化分散剤(またはそれら2つの組み合わせ)の量は、0.1または0.2から5重量パーセント、または0.4から4重量パーセント、または0.5から3重量パーセント、または0.5から1.8重量パーセントであってよい。
本潤滑油調合物は、1つ以上の塩基過剰洗剤を含んでよい。別の呼称として塩基過剰塩または超塩基塩とも呼ばれる塩基過剰材料は、一般に、金属と、該金属と反応する特定の酸性有機化合物との化学量論に従って中和のために存在するであろう金属含有率より過剰の金属含有率を特徴とする均一なNewton系である。塩基過剰材料は、酸性材料(通常無機酸、または二酸化炭素などの低級カルボン酸)を、酸性有機化合物、前記酸性有機材料のための少なくとも1つの不活性な有機溶媒(例えば鉱油、ナフサ、トルエン、キシレン)、化学量論過剰の金属塩基、およびフェノールまたはアルコールなどの促進剤、および任意選択としてアンモニアを含む反応媒質を含む混合物と反応させることによって調製される。酸性有機材料は、例えばヒドロカルビル置換基として、通常、妥当な程度の油の中の溶解性を提供するのに十分な数の炭素原子を有する。過剰の金属の量は、普通は金属比を用いて表わされる。用語「金属比」は、酸性有機化合物の当量に対する金属の全当量である。中性の金属塩は、金属比1を有する。正常な塩の中に存在する4.5倍の金属を有する塩は、3.5当量過剰の金属、または比4.5を有する。
多くの場合に、塩基過剰洗剤は、全塩基価(TBN)によって特性を表される。TBNは、塩基過剰材料の塩基性をすべて中和するために必要な強酸(過塩素酸または塩酸)の量であり、水酸化カリウム当量(試料のグラムあたりmgKOH)として表される。塩基過剰洗剤は普通、特定の量の希釈油、例えば40〜50%の油、を含む形で提供されるので、そのような洗剤についての実際のTBNの値は、塩基過剰材料の「固有の」塩基性と関わりなく、存在するそのような希釈油の量によって決まる。本発明の場合には、塩基過剰洗剤のTBNは、油を含まない基準に再計算するべきである。従って、例えば、300の未補正TBNおよび40%油含有率を有する洗剤組成物は、500のTBN(油を含まない基準)を有し得るであろう。本発明において有用である洗剤は通常、100から800、一実施態様では150から750、別の実施態様では400から700のTBN(油を含まない基準)を有する。複数の洗剤が使用されるなら、通常、洗剤成分の総括TBN(すなわちすべての特定の洗剤を一緒にした平均)が上記の範囲内にある。
油を含む組成物の総括TBNは、個々の成分、例えば分散剤、洗剤、および他の基本材料のTBNへの寄与から導かれる。通常、船舶ディーゼルシリンダー潤滑油として用いられる潤滑油の総括TBNは、30より大きく値例えば31から100または35から80または40から70である。他の潤滑油は、少なくとも7、または少なくとも10、または時には少なくとも20でさえある総括TBNを有してよい。通常、TBNの大部分は、塩基過剰の洗剤成分によるものである。
塩基性金属塩を作る際に有用な金属化合物は、一般に、任意の1族または2族金属の化合物(CAS制定の元素の周期律表)である。金属化合物の1族金属は、ナトリウム、カリウム、およびリチウムなどの1a族アルカリ金属、ならびに銅などの1b族金属を含む。金属塩基の2族金属は、マグネシウム、カルシウム、およびバリウムなどの2a族アルカリ土類金属、ならびに亜鉛またはカドミウムなどの2b族金属を含む。
そのような塩基過剰材料は、当業者によく知られている。スルホン酸、カルボン酸、(ヒドロカルビル置換)フェノール、ホスホン酸、およびこれらの任意の2つ以上の混合物の塩基性塩を作るための技法を記載している特許は、米国特許第2,501,731号、第2,616,905号、第2,616,911号、第2,616,925号、第2,777,874号、第3,256,186号、第3,384,585号、第3,365,396号、第3,320,162号、第3,318,809号、第3,488,284号、および第3,629,109号を含む。
一実施態様では、本発明の潤滑油は、塩基過剰スルホネート洗剤を含むことができる。適当なスルホン酸は、スルホン酸およびチオスルホン酸を含む。スルホン酸は、単核または多核芳香族または脂環式スルホン酸化合物を含む。油溶性スルホネートは、以下の式、すなわちR−T−(SO−)およびR−(SO−)、式中、Tは、環状核、例えば通常、ベンゼン;Rは、脂肪族基、例えばアルキル、アルケニル、アルコキシまたはアルコキシアルキル;(R)−Tは、通常、少なくとも15の合計炭素原子を含み;Rは、通常少なくとも15の炭素原子を含む脂肪族ヒドロカルビル基である、の1つによって表してよい。Rの例は、アルキル、アルケニル、アルコキシアルキルおよびカルボアルコキシアルキル基である。R基は、直鎖基であっても枝分かれ基であってもよく、あるいは直鎖基と枝分かれ基との混合物であってもよい。基T、RおよびRは、ヒドロキシ、メルカプト、ハロゲン、ニトロ、アミノ、ニトロソ、スルフィドまたはジスルフィドなどの他の無機または有機置換基も含んでよい。上記の式において、aおよびbは、少なくとも1である。
存在してよい別の塩基過剰材料は、塩基過剰フェネート洗剤である。フェネート洗剤を作る際に有用なフェノールは、式(R−Ar−(OH)によって表すことができる。Rは、4から400の炭素原子、または6から80または6から30または8から25または8から15の炭素原子の脂肪族ヒドロカルビル基であり、Arは、芳香族基(ベンゼン基または別の芳香族基例えばナフタレンであってよい)であり、aおよびbは、独立に、少なくとも1の数であり、aとbとの和は最大でArの単数または複数の芳香核上の置換可能な水素の数である。一実施態様では、aおよびbは、独立に、から4または1から2である。通常、Rおよびaは、各フェノール化合物についてR基によって提供される平均して少なくとも8の脂肪族炭素原子があるようになっている。フェネート洗剤は、時に、硫黄橋かけ化学種としても提供される。
一実施態様では、塩基過剰材料は、塩基過剰サリキサレート洗剤、塩基過剰サリゲニン洗剤、塩基過剰サリチレート洗剤、および塩基過剰グリオキシレート洗剤、ならびにそれらの混合物からなる群から選ばれた塩基過剰洗剤である。塩基過剰サリゲニン洗剤は、普通、サリゲニン誘導体にもとづく塩基過剰マグネシウム塩である。そのようなサリゲニン誘導体の一般的な例は、式
Figure 0005599105
によって表すことができる。式中、Xは、−CHOまたは−CHOHを含み、Yは、−CH−または−CHOCH−を含み、そのような−CHO基は、通常、少なくとも10モルパーセントのX基およびY基を含み、Mは、水素、アンモニウム、または金属イオンの1つの原子価であり、Rは、1から60の炭素原子を含むヒドロカルビル基であり、mは、0から通常10であり、各pは、少なくとも1つの芳香環がR置換基を含み、すべてのR基の中の炭素原子の総数が少なくとも7であるという前提で、独立に、0、1、2、または3である。mが1以上のとき、X基の1つは水素であってよい。一実施態様では、Mは、Mgイオン、またはMgと水素との混合物の1つの原子価である。他の金属は、リチウム、ナトリウム、またはカリウムなどのアルカリ金属、カルシウムまたはバリウムなどのアルカリ土類金属、および銅、亜鉛およびスズなどの他の金属を含む。米国特許第6,310,009号にサリゲニン洗剤がさらに詳細に開示されており、特にそれらの合成方法(コラム8および実施例1)ならびにXおよびYのさまざまな化学種の好ましい量(コラム6)が参照されている。
本明細書中で用いられる表現「式によって表される」は、提示された式が問題の化学物質の構造の一般的な代表であることを示す。しかし、特に位置異性化、すなわち構造式に示されるものとは異なる芳香環上の位置におけるX、Y、およびR基の位置、を含む細部の変化形が発生し得ることがよく知られている。表現「式によって表される」は、そのような変化形を包含することを明示的に意図している。
サリキサレート洗剤は、少なくとも1つの式(I)または式(II)
Figure 0005599105
Figure 0005599105
の単位を含む実質的に直鎖の化合物によって表すことができる塩基過剰材料であり、この化合物の各末端は、式(III)または(IV)
Figure 0005599105
の末端基を有し、そのような基は、2価の橋かけ基Aによって結合しており、Aは、それぞれの結合部分について同じであっても異なっていてもよい。式(I)〜(IV)において、Rは、水素またはヒドロカルビル基である。Rは、ヒドロキシルまたはヒドロカルビル基であり、jは、0、1または2である。Rは、水素、ヒドロカルビル基またはヘテロ置換ヒドロカルビル基である。Rがヒドロキシルであり、RおよびRが独立に水素、ヒドロカルビル基またはヘテロ置換ヒドロカルビル基のどれかであるか、あるいはRおよびRがともにヒドロキシルであり、Rが水素、ヒドロカルビル基またはヘテロ置換ヒドロカルビル基であるかのどちらかである。ただし、R、R、RおよびRの少なくとも1つは、少なくとも8の炭素原子を含むヒドロカルビルであるとする。さらに、分子は、平均すると、単位(I)または(III)の少なくとも1つ、および単位(II)または(IV)の少なくとも1つを含み、組成物中の単位(II)および(IV)の合計数に対する単位(I)および(III)の合計数の比は、約0.1:1から約2:1である。2価の橋かけ基「A」は、それぞれの場合に同じであっても異なっていてもよく、−CH−(メチレン橋かけ)、および−CHOCH−(エーテル橋かけ)を含み、これらのどちらもホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒド等価体(例えばパラホルム、ホルマリン)から誘導し得る。米国特許第6,200,936号および国際公開第01/56968号にサリキサレート誘導体およびそれらの調製方法がさらに詳しく記載されている。サリキサレート誘導体は、主として、大環状構造でなく直鎖構造を有すると考えられているが、どちらの構造も用語「サリキサレート」に包含されるものとする。
グリオキシレート洗剤は、アニオン基にもとづく同様な塩基過剰材料である。一実施態様では、アニオン基は、構造
Figure 0005599105
を有してよい。それぞれのRは、独立に、少なくとも4、好ましくは少なくとも8の炭素原子を含むアルキル基である。ただし、すべてのそのようなR基の中の炭素原子の合計数は、少なくとも12、好ましくは少なくとも16または24である。あるいは、それぞれのRは、オレフィン重合体置換基であってよい。塩基過剰グリオキシレート洗剤が調製されるもとの酸性材料は、ヒドロカルビル置換フェノールなどのヒドロキシ芳香族材料と、グリオキシル酸および他のオメガ−オキソアルカン酸などのカルボキシル反応体との縮合生成物である。米国特許第6,310,011号およびそこに引用されている参考文献に、塩基過剰グリオキシル洗剤およびそれらの調製方法がさらに詳しく開示されている。
塩基過剰洗剤は、塩基過剰サリチレートであってもよい。アルキルサリチレートは、アルキルサリチル酸のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩であってよい。アルキルサリチル酸自体は、Kolbe−Schmitt反応によってアルキルフェノールから調製することができる。アルキルフェノールは、例えば8から30の炭素原子(平均数)を有するα−オレフィンとフェノールとの反応によって調製することができる。あるいは、サリチル酸カルシウムは、アルキルフェノールの直接中和とそれに続く炭酸化によって製造することができる。従って、サリチル酸は、ヒドロカルビル置換サリチル酸、例えば各置換基が置換基あたり平均少なくとも8の炭素原子を含み、分子あたり1から3の置換基を含む脂肪族炭化水素置換サリチル酸であってよい。置換基は、ポリアルケン置換基であってよい。ここで、ポリアルケンは、2から16、または2から6、または2から4の炭素原子の重合性オレフィン単量体の単独重合体および共重合体を含む。オレフィンは、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン、および1−オクテンなどのモノオレフィン、またはポリオレフィン単量体、例えば1,3−ブタジエンおよびイソプレンなどのジオレフィン単量体であってよい。一実施態様では、サリチル酸上の単数または複数のヒドロカルビル置換基は、7から300の炭素原子を含み、150から2000の分子量を有するアルキル基であってよい。ポリアルケンおよびポリアルキル基は、通常の手順によって調製され、サリチル酸へのそのような基の置換は、既知の方法によって実行することができる。米国特許第4,719,023号および第3,372,116号に、塩基過剰サリチレート洗剤およびそれらの調製方法が開示されている。
洗剤成分は、洗剤、あるいは複合洗剤または混合基質洗剤とも呼ばれるいわゆる「ハイブリッド洗剤」の混合物であってよい。一実施態様では、ハイブリッドは、塩基過剰フェネート−サリチレート洗剤であってよい。欧州特許出願公開第123 6791号および欧州特許出願公開第123 6792号に、塩基過剰フェネート−サリチレート洗剤を調製する方法が開示されている。一実施態様では、ハイブリッドは、懸濁液の存在下、塩基過剰化剤、アルキル芳香族スルホン酸、および少なくとも1つのアルキルフェノール(アルキルフェノール、アルデヒド結合アルキルフェノール、硫化アルキルフェノールなど)、および任意選択としてアルキルサリチル酸を反応させ、酸性化することによって調製してよい。国際公開第97046643号にもそのような材料の調製が開示されている。
従って、本潤滑油は、最大20重量パーセント(または0.1から19または0.5から18または1から17または0.1から10または0.5から7または1から5重量パーセント)の塩基過剰カルシウムアルキルフェノールスルフィド洗剤(任意の数の塩基過剰度、高いTBNまたは低いTBNの)または最大20重量パーセント(または0.1から17.5または0.1から17または0.5から15または1から17または0.5から15または2から12または6から10重量パーセント)の比較的高度に塩基過剰の、すなわち油を含まない状態で400〜900のTBNを有する直鎖アルキルスルホネート洗剤、またはそのような材料の混合物を含んでよい。本発明の調合物における塩基過剰洗剤の総量は、通常、油を含まない基準で少なくとも0.6重量パーセントである。他の実施態様では、それは、0.7から20重量パーセントまたは1から18重量パーセントまたは3から13重量パーセント量存在してよい。一実施態様では、洗剤成分は、サリチレート洗剤からなる(スルホネートはない)。別の実施態様では、洗剤成分は、スルホネート洗剤からなる(フェネートはない)。
本明細書に記載されている潤滑油は、潤滑油、特に船舶ディーゼルシリンダー潤滑油を調合する際に普通に用いられる1つ以上の追加の材料も含んでよい。通常、他の性能添加剤は、金属活性低下剤、酸化防止剤、磨耗防止剤、腐食抑制剤、ケバ立ち防止剤、極圧添加剤、発泡防止剤、解乳化剤、粘度調節剤、流動点降下剤、およびそれらの混合物を含む。通常、調合を完了した潤滑油は、これらの性能添加剤の1つ以上を含む。
酸化防止化合物が知られており、例えば硫化オレフィン、アルキル化ジフェニルアミン(通常、ジノニルジフェニルアミン、オクチルジフェニルアミン、ジオクチルジフェニルアミン)、ヒンダードフェノール、およびそれらの混合物を含む。時に、モリブデン化合物も酸化防止剤としても用いられるが、上記に述べたように、通常、本組成物中にMo化合物は含まれない。
ヒンダードフェノール酸化防止剤は、多くの場合、立体障害基としてセカンダリーブチル基および/またはターシャリーブチル基を含む。フェノール基は、多くの場合、第2の芳香族基に結合しているヒドロカルビル基および/または橋かけ基によってさらに置換されている。適当なヒンダードフェノール酸化防止剤の例は、2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、4−メチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、4−エチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、4−プロピル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、または4−ブチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、または4−ドデシル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノールを含む。一実施態様では、ヒンダードフェノール酸化防止剤はエステルであり、例えば、CibaからのIrganox(商標)L−135を含んでよい。米国特許第6,559,105号に、適当なエステルを含むヒンダードフェノール酸化防止剤化学のさらに詳しい記載が見いだされる。
粘度調整剤は、スチレンとブタジエンとの水素化共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、ポリイソブテン、水素化スチレン−イソプレン重合体、水素化イソプレン重合体、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリアルキルスチレン、水素化アルケニルアリール共役ジエン共重合体、ポリオレフィン、無水マレイン酸オレフィン共重合体のエステル、および無水マレイン酸−スチレン共重合体のエステルを含む。
磨耗防止剤の例は、ホウ酸エステルまたはホウ酸化アルコールなどのホウ素含有化合物、リン酸エステル、硫化オレフィン、硫黄含有無灰磨耗防止添加剤、金属ジヒドロカルビルジチオホスフェート(上記の記述のように調合物中になくてもよいジアルキルジチオリン酸亜鉛など)、チオカルバミド酸エステルなどのチオカルバメート含有化合物、アルキレン結合チオカルバメート、およびビス‐(S−アルキルジチオカルバミル)ジスルフィドを含む。磨耗防止剤は、0重量%から15重量%、または0.1重量%から10重量%または1重量%から8重量%の潤滑組成物を含む範囲で存在してよい。
ホウ酸エステルまたはホウ酸アルコールは、ホウ酸アルコールがエステル化されていない少なくとも1つのヒドロキシル基を有する点を除けば実質的に同じであってよい。従って、本明細書中で用いられる用語「ホウ酸エステル」は、ホウ酸エステルまたはホウ酸アルコールのどちらを指すために用いてもよい。ホウ酸エステルまたはホウ酸アルコールは、式B(OR’)を有するかまたは>B−O−B<基を含むその誘導体であってよい。R’は、水素、または通常各R’に1から40、または1から20の炭素原子を含むヒドロカルビル基であってよい。R’が水素のとき、ホウ素含有化合物はホウ酸アルコールである。R’がヒドロカルビルのとき、ホウ素含有化合物はホウ酸エステルである。ホウ酸エステルは、ホウ酸、ホウ素酸化物、またはホウ素ハロゲン化物などのホウ素化合物と、エポキシ化物、ハロヒドリン化合物、エピハロヒドリン化合物、アルコール、およびそれらの混合物から選ばれる少なくとも1つの化合物との反応によって調製してよい。アルコールは、2価アルコール、3価アルコール以上のアルコールを含む。ただし、一実施態様ではヒドロキシル基同士が隣接の、すなわちビシナルの炭素原子上にあるものとする。ホウ素含有化合物によっては、上記に記載されているように、摩擦調整剤としても働くことがある。
ジチオカルバメート含有化合物は、ジチオカルバメート酸または塩を不飽和化合物と反応させることによって調製してよい。ジチオカルバメート含有化合物は、アミン、二硫化炭素、および不飽和化合物を同時に反応させることによって調製してもよい。一般に、反応は25℃から125℃の温度で起こる。米国特許第4,758,362号および第4,997,969号は、ジチオカルバメート化合物およびそれらを作る方法を記載している。
硫化されて硫化オレフィンを形成してよい適当なオレフィンの例は、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、ペンテン、ヘキサン、ヘプテン、オクタン、ノネン、デセン、ウンデセン、ドデセン、ウンデシル、トリデセン、テトラデセン、ペンタデセン、ヘキサデセン、ヘプタデセン、オクタデセン、オクタデセネン、ノノデセン、エイコセン、またはそれらの混合物を含む。一実施態様では、ヘキサデセン、ヘプタデセン、オクタデセン、オクタデセネン、ノノデセン、エイコセン、またはそれらの混合物、およびそれらの二量体、三量体、および四量体が特に有用なオレフィンである。あるいは、オレフィンは、1,3−ブタジエンなどのジエンとブチルアクリレートなどの不飽和エステルとのDiels−Alder付加体であってよい。別の種類の硫化オレフィンは、α−オレフィンを有する脂肪酸およびそれらのエステル、ならびに混合物を含む。脂肪酸は、多くの場合、植物油または動物油から得られ、通常、4から22の炭素原子を含む。
極圧(EP)剤は、硫黄含有およびクロロ硫黄含有EP剤、塩素化炭化水素EP剤、およびリンEP剤を含む。そのようなEP剤の例は、塩素化ワックス;ジベンジルジスルフィド、ビス−(クロロベンジル)ジスルフィド、ジブチルテトラスルフィド、オレイン酸の硫化メチルエステル、硫化アルキルフェノール、硫化ジペンテン、硫化テルペン、および硫化Diels−Alder付加体などの有機スルフィドおよびポリスルフィド;硫化リンとテレビンまたはオレイン酸メチルとの反応生成物などのリン硫化炭化水素;亜リン酸ジ炭化水素および亜リン酸トリ炭化水素、例えば亜リン酸ジブチル、亜リン酸ジヘプチル、亜リン酸ジシクロヘキシル、亜リン酸ペンチルフェニルなどのリンエステル;亜リン酸ジペンチルフェニル、亜リン酸トリデシル、亜リン酸ジステアリルおよびポリプロピレン置換亜リン酸フェノール;亜鉛ジオクチルジチオカルバメートおよびバリウムヘプチルフェノール二酸などの金属チオカルバメート;例えばジアルキルジチオリン酸とプロピレンオキシドとの反応生成物のアミン塩を含むアルキルおよびジアルキルリン酸のアミン塩;およびそれらの混合物を含む。
腐食抑制剤などの他の性能添加剤は、オレイン酸などの米国特許出願公開第2005−038319号の段落5から8に記載されているもの、オクチルアミンオクタノエート、ドデセニルコハク酸または無水物およびオレイン酸などの脂肪酸とポリアミンとの縮合生成物を含む。一実施態様では、腐食抑制剤は、Synalox(登録商標)腐食抑制剤を含む。Synalox(登録商標)腐食抑制剤は通常、プロピレンオキシドの単独重合体または共重合体である。Synalox(登録商標)腐食抑制剤は、The Dow Chemical Companyによって刊行されている書式第118−01453−0702AMSの製品パンフレット中にさらに詳しく記載されている。製品パンフレットは、「SYNALOX Lubricants,High−Performance Polyglycols for Demanding Applications」という標題である。
金属活性低下剤は、ベンゾトリアゾールの誘導体(通常、トリルトリアゾール)、ジメルカプトチアジアゾール誘導体、1,2,4−トリアゾール、ベンゾイミダゾール、2−アルキルジチオベンゾイミダゾール、または2−アルキルジチオベンゾチアゾールの誘導体を含む。発泡抑制剤は、アクリル酸エチルおよびアクリル酸2−エチルヘキシル、および任意選択として酢酸ビニルの共重合体を含む。解乳化剤は、リン酸トリアルキル、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、および(エチレンオキシド−プロピレンオキシド)重合体を含む。流動点降下剤は、無水マレイン酸−スチレンのエステル、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、またはポリアクリルアミドを含む。
本記載の潤滑油は、例えば、米国特許出願公開第2006−0217271号にさらに詳しく記載されているように、チタンアルコキシドなどのチタン含有添加剤、またはチタンによって改質された分散剤も含んでよい。
本明細書において用いられる用語「ヒドロカルビル置換基」または「ヒドロカルビル基」は、当業者によく知られているその普通の意味で用いられる。詳しくは、それは、分子の残りの部分に直接結合している炭素原子を有し、主として炭化水素の性格を有する基を指す。ヒドロカルビル基の例は、
炭化水素置換基、すなわち、脂肪族(例えばアルキルまたはアルケニル)、脂環式(例えばシクロアルキル、シクロアルケニル)置換基、および芳香族、脂肪族、および脂環置換芳香族置換基、ならびに分子の別の部分を経て環が完結している(例えば、2つの置換基が一緒になって環を形成している)環状置換基;
置換炭化水素置換基、すなわち、本発明の状況では、置換基の主として炭化水素的な性質を変化させない非炭化水素基を含む置換基(例えば、ハロ(特にクロロおよびフルオロ)、ヒドロキシ、アルコキシ、メルカプト、アルキルメルカプト、ニトロ、ニトロソおよびスルホキシ);
ヘテロ置換基、すなわち、主として炭化水素の性格を有するが、本発明の状況では、他は炭素原子で構成されている環または鎖の中に炭素以外の原子を含む置換基を含む。ヘテロ原子は、硫黄、酸素、窒素を含み、ピリジル、フリル、チエニルおよびイミダゾリルのような置換基を含む。一般に、ヒドロカルビル基中の10の炭素原子ごとに2を超えない、1を超えない非炭化水素置換基が存在する。通常、ヒドロカルビル基中に非炭化水素置換基がない。
上記に記載されている材料のいくつかは、最終調合物中で相互作用することがあり、その結果、最終調合物の成分が最初に加えられたものと異なり得ることが知られている。例えば、金属イオン(例えば洗剤の)は、他の分子の他の酸部位またはアニオン部位に移動することができる。それによって形成される生成物は、本発明の組成物をその意図された用途で使用することによって形成される生成物を含めて、簡単な記載には従わないことがある。それでも、すべてのそのような変更形および反応生成物は、本発明の範囲内に含まれる。本発明は、上記に記載されている成分を混ぜ合わすことによって調製される組成物を包含する。
船舶ディーゼルシリンダー潤滑油の特性の「良好な」ベースライン潤滑油調合物を調製する。潤滑油は、APIグループIの鉱油の中に、
潤滑油に合計約69TBNを付与する、12.5%の塩基過剰のベンゼンスルホン酸カルシウムとフェネート洗剤との混合物、および
0.67重量パーセントのホウ酸化スクシンイミド分散剤
を含む。いくつかの市販成分は、それらの製造において助けとするために、ステアリン酸または分散剤などの少量の他の成分を含むことがある点に注意する。
さまざまな有機摩擦調整剤の非存在下および存在下で、上記の潤滑油の摩擦係数を温度の関数として評価する。評価は、ピン・オン・プレート(pin−on−plate)配置を有するCameron Plint(商標)試験装置(rig)上で実行した。各潤滑油は、試験の前に硫酸(3.5%酸)で部分的に中和する。潤滑油に100Nの負荷をかけ、温度を常温から300℃へ上昇させる。2.5時間の試験の間、10秒ごとに摩擦係数、接触電位、および試料温度を記録する。表1に、さまざまな添加剤を含む潤滑油についての摩擦係数がさまざまな温度範囲にわたる平均として報告されている。
Figure 0005599105
これらの結果は、試験した各有機摩擦調整剤が、特に150℃以上の高温において、顕著に低下した摩擦を潤滑油調合物に提供することを示している。高温において、金属を含まない有機摩擦調整剤は、既知の金属含有添加剤のモリブデンジチオカルバメートによって提供されてものと同等以上の性能を示している。
実施例11。グリセロールモノオレエートを含む実施例6の調合物を繰り返す。ただし、ホウ酸化スクシンイミド分散剤を等量の対応する非ホウ酸化スクシンイミド分散剤によって置き換える。上記に記載されている同じ摩擦試験を実行し、下に示される結果が得られる。
Figure 0005599105
これらの結果は、ホウ酸化分散剤を用いると、試験される潤滑油において、非ホウ酸化分散剤の使用と比べて改善した高温摩擦の性能を提供することができることを示している。
上記で参照される文書のそれぞれは、参照によって本明細書に組み込まれる。いずれの文書への言及も、そのような文書が先行技術としての資格を有すること、または当業者の一般的知識を構成することを認めるものではない。実施例、または他の明示的に示される場合を除いて、材料、反応条件、分子量、炭素原子数および類似物の量を特定する本記載中のすべての数値は、語「約」によって修飾されていると理解するべきである。特に明記しない限り、本明細書中で参照される各化学物質または組成物は、異性体、副生成物、誘導体、および通常、市販の品位において存在すると理解されるような他の材料を含むことがある市販の品位の材料であると解釈するべきである。しかし、各化学成分の量は、特に明記しない限り、市販材料中に慣習的に存在することがあるいかなる溶媒または希釈剤油も除いて示されている。本明細書に示されている上限量、下限量、範囲、および比の限界値は、独立に組み合わせてよいと理解するべきである。同様に、本発明の各要素に関する範囲および量は、他の要素のいずれかに関する範囲または量と共に用いることができる。本明細書中で用いられる表現「基本的にからなる」は、考慮される組成物の基本的および新規な特性に具体的に影響を及ぼさない物質の包含を可能にする。

Claims (7)

  1. シリンダーライナーにおいて150℃より高温で動作している船舶ディーゼルエンジンを潤滑する方法であって、該方法は、クランクケースにでもクランクケースからでもなく、該エンジンの該シリンダーライナーに、潤滑組成物を供給する工程を含み、該潤滑組成物は、潤滑粘度の油および0.01から1.2重量パーセントの、グリセロールエステルを含む有機摩擦調整剤を含み;そして、該潤滑組成物は、100重量ppm未満のモリブデ含み、かつ100重量ppm未満の含む、方法。
  2. 前記グリセロールエステルは、グリセロールモノオレエートである、請求項1に記載の方法。
  3. 前記潤滑組成物は、0.1から5重量パーセントのホウ酸化分散剤をさらに含む、請求項1または2のいずれか1項に記載の方法。
  4. 前記潤滑組成物は、0.1から17重量パーセントの塩基過剰カルシウムアルキルフェノールスルフィド清浄剤をさらに含む、請求項1からのいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記潤滑組成物は、0.5から15重量パーセントの、400〜900の全塩基価(TBN)を有する塩基過剰直鎖アルキルスルホネート清浄剤をさらに含む、請求項1からのいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記エンジンは、2ストロークサイクルエンジンである、請求項1からのいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記潤滑組成物の全塩基価(TBN)は、少なくとも35である、請求項1からのいずれか1項に記載の方法。
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