JP5651015B2 - 4ストロークエンジン用の低灰分潤滑剤組成物 - Google Patents
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Description
重質ポリαオレフィン(PAO)からなる群から選択される少なくとも1種の化合物(b)および/またはポリイソブテン(PIB)系からなる群から選択される少なくとも1種のPIB化合物(b)と、
少なくとも1種のヒドロキシ化されたエステル(c)とを含み、
さらに、任意で、耐摩耗・極圧剤、摩擦調整剤、清浄剤または過塩基性の清浄剤、酸化防止剤、流動点降下剤、分散剤、消泡剤、増ちょう剤、粘度指数改良ポリマーが含まれている。
本発明にかかる潤滑剤組成物は、少なくとも1種の基油類を一般的に少なくとも約50重量%、好ましくは約70重量%超、さらに好ましくは90重量%以上含む。
本発明にかかる組成物に配合される《重質》ポリαオレフィン(PAO)系の化合物、すなわち《高粘度》ポリαオレフィン系のPAO化合物(b)は、ASTM D445に従い測定される100℃での動粘度が75〜3000cSt、好ましくは150〜1500cSt、より好ましくは300〜1200cStであるポリαオレフィンからなる群から選択される。
本発明にかかる組成物に配合されるポリイソブテン(PIB)系のPIB化合物(b)は、油溶性の液状高分子化合物である。一般的に、その重量平均分子量Mwは800を超え、好ましくは800〜8000であり、通常1500〜7000である。好ましくは、100℃での動粘度は1000〜6000cSt(ASTM D445に従い測定)である。
本発明にかかる組成物は、さらに、式:R(OH)m(COOR’(OH)p)nで表されるエステルからなる群から選択される少なくとも1種のエステルまたはそのホウ酸誘導体(式中、mは0〜8、好ましくは1〜4の整数であり;nは1〜8、好ましくは1〜4の整数であり;pは0〜8、好ましくは1〜4の整数であり;p+mは少なくとも0を超えており;RおよびR’は、互いに独立して、炭素数1〜30の飽和または不飽和の直鎖または分岐鎖の炭化水素基であり、任意で、少なくとも1種の芳香族基で置換されている)を含む。
本発明にかかる組成物は、さらに、4ストロークエンジンオイルの用途に適したあらゆる種類の添加剤を含んでいてもよい。これらの添加剤は、当業者にとって周知のACEA(欧州自動車工業会)および/またはAPI(米国石油協会)が定める性能レベルを具備した4ストロークエンジン用の潤滑剤であってよく、これらの添加剤は別々に投入してもよいし、および/または予め配合されたパッケージ添加剤としてもよい。
耐摩耗・極圧剤は、摩擦面に吸着されて保護膜を形成してその摩擦面を保護する。今日最もよく利用されている耐摩耗・極圧剤は、ジチオリン酸亜鉛(DTPZn)類である。耐摩耗・極圧剤として、他にも、様々なリン化合物、硫黄化合物、窒素化合物、塩素化合物およびホウ素化合物が挙げられる。
4ストロークエンジン用の潤滑剤組成物に摩擦調整剤を配合する場合、前記摩擦調整剤は、金属元素を含む化合物であってもよいし、灰分を形成しない化合物であってもよい。モリブデンスルフィド類、グラファイトまたはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などの固体化合物も挙げられる。
酸化防止剤は、デポジットの形成、スラッジの発生やオイル粘度の上昇などといった、使用の際のオイルの劣化を遅延させるものである。酸化防止剤は、ラジカル阻害剤またはヒドロペルオキシド分解剤として作用する。現在利用されている酸化防止剤として、アミノ基を有するフェノール系の酸化防止剤が挙げられる。一部の酸化防止剤(例えば、リン−硫黄系の酸化防止剤)は灰分を形成し得る。
清浄剤は、二次的な酸化生成物や燃焼生成物を溶解することで金属部品の表面にデポジットが形成するのを低減する。本発明にかかる組成物に用いられる清浄剤は、当業者に周知のものである。
粘度指数改良ポリマーにより、低温時には優れた強度(低温強度)を確保でき、高温時には粘度を確実に抑えることができる(詳細には、マルチグレードオイルを配合することができる)。このような粘度指数改良化合物を潤滑剤組成物に添加することにより、粘度指数が改善し、潤滑剤組成物に省燃費性を付与できるか、または燃費向上につながる。
流動点降下剤は、パラフィン結晶の形成を遅らせることで、オイルの低温挙動を改善する。流動点降下剤として、例えば、アルキルポリメタクリレート類、ポリアクリレート類、ポリアリールアミド類、ポリアルキルフェノール類、ポリアルキルナフタレン類、アルキル化ポリスチレン類などが挙げられる。
分散剤(例えば、コハク酸イミド類(スクシンイミド類)、ポリイソブテンコハク酸イミド類(ポリイソブテンスクシンイミド類)、マンニッヒ塩基類など)は、エンジンオイルの使用時に形成される二次的な酸化生成物に由来する、不溶性の固体不純物を懸濁状態に維持して分散(排出)させる。
重質ポリαオレフィン(PAO)からなる群から選択される少なくとも1種のPAO化合物(b)および/またはポリイソブテン(PIB)系からなる群から選択されるPIB化合物と、
少なくとも1種のヒドロキシ化されたエステル(c)とを含み、
さらに、任意で、耐摩耗・極圧剤、摩擦調整剤、清浄剤または過塩基性の清浄剤、酸化防止剤、流動点降下剤、分散剤、消泡剤、増ちょう剤、粘度指数改良ポリマーなどが含まれている。
(組成物および調製の説明)
複数の種類の組成物を以下の表1に示す。
MCT(マイクロコーキング試験)は、高温表面(コーキング)におけるデポジットの形成傾向を評価するための試験である。
「MCT(GFC Lu-27-A-03 v.2基準)」
−60μLのオイル(消泡剤10ppmを添加)
−試験時間:90分
−オイル載置箇所を有するプレートを1〜2%傾かせる
−230〜280℃の温度勾配
−プレートのワニスを評価する(0〜10で評価)(いわゆる《二乗したものを除算する》メソッド2)
ECBT(エルフコーキングベンチ試験)は、ベンチにおける熱強度に関するコーキングテストである。ECBTでは、クランクケースからのオイルが放射・付着したエンジンピストンの、高温時の状態をシミュレーションする。潤滑剤は、超高温の表面に達して変質し、デポジットを形成する。この試験を用いることにより、ピストンの上部(クラウン、第一溝、ピストンの凹所)に形成されたデポジットの性質を調査することができ、かつ、オイルの耐変質性に関する推測を行うことができる。MCTと比べて、この試験はダイナミック(動的)である。この試験の詳細については、2000年3月29〜30日にアムステルダムで開かれたMotorship Marine Propulsion Conference 2000で発表された、JP. Romanによる《実性能シミュレーションと室内試験の結果との関連性》の内容を参照されたい。
−約400gのオイル
−試験時間:1時間 温度を様々に変化(掃引)させる
−温度:290℃、300℃および310℃
−アルミニウム製ビーカー
−冷却中は掃引を行わない
−アルミニウム製ビーカーにおける掃引適用領域の評価(0〜100で評価)
さらに、F9Qエンジン試験により、清浄性を以下の条件で評価する。
−1.9リッターコモンレール式ディーゼルエンジン
−試験時間:96時間
−4000回毎分の全負荷運転
−ピストンのファウリング(ワニス/カーボン/総合)の評価
(組成物および調製の説明)
組成物A’は、5W30グレードの、灰分、硫黄分およびリン分が極めて低い参考組成物であり、また、粘度指数改良ポリマーが組成物Aとは異なる。オイル組成物A’の質量%組成およびその特性を以下の表3に示す。組成物B’を、組成物A’にトリエチルシトレートを1質量%添加して調製した。
オイル組成物A’およびB’の省燃費性を、キャメロン=プリント室内摩擦試験で判断した。この室内試験は、M111FE(CEC L54-T-96基準)エンジン試験と相関性がある。この試験のテストベンチは、試験対象のオイルに浸った平坦円筒型の摩擦計で構成される。加熱された表面に対し、法線方向の力を可変に印加し、その結果生じる摩擦力を測定する。M111FE(CEC L54-T-96基準)エンジン試験から得られる参考オイルについての測定結果と比較することにより、試験対象のオイルの燃費向上率を算出することができる。
(組成物および調製の説明)
組成物Eは、粘度指数改良ポリマーとしてのオレフィン系コポリマーとパッケージ添加剤を含有する5W30グレードの参考組成物である。前記パッケージ添加剤は、分散剤、清浄剤[弱塩基性のスルホン酸カルシウムおよび超過塩基性のカルシウムフェネート(カルシウムフェノラート)(カルシウムフェノキシド)]DTPZn、摩擦調整剤、アミン系およびフェノール系の酸化防止剤、消泡剤、流動点降下剤を含む。
組成物E、F、GおよびHの《省燃費性》または燃費向上性を、M111FEエンジン試験およびキャメロン=プリント室内試験によって評価した。
2Lガソリンエンジンを100kWで動作させる。
街乗りに対応する車両サイクル:
−エンジン速度750〜3070回毎分
−馬力0〜49KW
−オイル温度20〜75℃
この室内試験は、M111FE(CEC L54-T-96基準)エンジン試験と相関性がある。この試験のテストベンチは、試験対象のオイルに浸った平坦円筒型の摩擦計で構成される。加熱された表面に対し、法線方向の力を可変に印加した。その結果生じる摩擦力を測定する。M111FE(CEC L54-T-96基準)エンジン試験から得られる参考オイルについての測定結果と比較することにより、試験対象のオイルの燃費向上率を算出することができる。
いずれの組成物も清浄剤処理レベルが均一な状態において、組成物Fでは、オレフィン系コポリマー(OCP)の一部が重質ポリαオレフィン(PAO)で置き換えられていることにより、デポジットの形成が抑えられており、参考組成物Eよりも清浄性が向上している。なお、ヒドロキシ化されたエステルの添加による影響はなく、清浄剤の優れた性能は維持されたままである。
粘度指数改良ポリマーとしてのオレフィン系コポリマー(OCP)の一部が重質ポリαオレフィン(PAO)で置き換えられることにより、清浄性に関して良い影響(ECBT280℃で25.30から34.20に上昇)が得られる一方、省燃費性に関して望ましくない影響(キャメロン=プリント試験で1.97から1.78に低下、かつ、M111FEエンジン試験で2.57から1.90に低下)も生じる。組成物Gおよび組成物Hのようにヒドロキシ化されたエステルを添加することにより、省燃費性の低下を補償することができ、さらには、参考組成物よりも省燃費性が向上し得る。
Claims (27)
- 4ストロークエンジン用の低灰分潤滑剤組成物であって、
a)API分類のグループ1〜5のオイルから選択される少なくとも1種の基油類と、
b)100℃での動粘度が300〜1200cStであり、オクテン、デセン、ドデセン、テトラデセン、およびヘキサデセンからなる群から選択されたモノマーから得られた重質ポリαオレフィン(PAO)からなる群から選択される少なくとも1種であり、清浄性を向上させるための化合物(b)2〜4%と、
c)式:R(OH)m(CO 2 R’(OH)p)n
(式中、mは0〜4の整数であり;nは1〜4の整数であり;pは0〜8の整数であり;p+mは少なくとも0を超えており;CO 2 は、COOまたはOCOであり;RおよびR’は、互いに独立して、炭素数1〜30の飽和または不飽和の直鎖または分岐鎖の炭化水素基であり、任意で、少なくとも1種の芳香族基で置換されている)
で表されるエステルからなる群から選択される少なくとも1種のエステル(c)0.5〜1.5%と、
を含み、前記化合物(b)は、任意でさらに、ポリイソブテン(PIB)系の高分子化合物からなる群から選択される少なくとも1種のPIB化合物を含み、
ASTM D874規格に従い測定される硫酸灰分が0.5%以下であり、ASTM D5185規格に従い測定されるリン分が500ppm以下であり、ASTM D5185規格に従い測定される硫黄分が0.2%未満である低灰分潤滑剤組成物。 - 請求項1において、エステル(c)が、R基に、少なくとも1つの遊離のヒドロキシ残基を有しており、前記OH基は、R基が結合するエステル部位のCO官能基の炭素原子から数えて前記R基のα位、β位またはγ位に位置しており、および/またはR’基に、少なくとも1つの遊離のヒドロキシ残基を有しており、前記OH基は、R’基が結合するエステル部位のCOO基の酸素原子から数えて前記R’基のβ位、γ位またはδ位に位置している低灰分潤滑剤組成物。
- 請求項1または2において、エステル(c)のR’基がC1〜C10である低灰分潤滑剤組成物。
- 請求項3において、pが少なくとも0を超えており、エステル(c)のR基がC8〜C25である低灰分潤滑剤組成物。
- 請求項4において、少なくとも1種のエステル(c)が、グリセロールのモノエステルから選択される低灰分潤滑剤組成物。
- 請求項3において、nは1〜4の整数であり、エステル(c)のR基がC1〜C5である低灰分潤滑剤組成物。
- 請求項6において、少なくとも1種のエステル(c)が、シトレート類、タルトレート類、マレート類、ラクテート類、マンデレート類、グリコレート類、ヒドロキシプロピオネート類、およびヒドロキシグルタレート類から選択される低灰分潤滑剤組成物。
- 請求項1から7のいずれか一項において、M111FE試験で測定される最低燃費向上率が少なくとも2.5%であり、かつ、欧州自動車工業会が定めるACEA−C1規格を満たしている低灰分潤滑剤組成物。
- 請求項1から8のいずれか一項において、ASTM D445規格で測定される100℃での動粘度が5.6〜16.3cStである低灰分潤滑剤組成物。
- 請求項1から9のいずれか一項において、SAE J300分類によると5W30グレードに相当する低灰分潤滑剤組成物。
- 請求項1から10のいずれか一項において、粘度指数が130以上である低灰分潤滑剤組成物。
- 請求項1から11のいずれか一項において、基油類または基油類の混合物(a)が、組成物中少なくとも70重量%に達する低灰分潤滑剤組成物。
- 請求項1から12のいずれか一項において、基油類または基油類の混合物(a)が、
少なくとも1種のグループ3の基油類を、当該潤滑剤組成物の総重量に対して少なくとも60重量%、および
少なくとも1種のグループ4の基油類を、当該潤滑剤組成物の総重量に対して少なくとも10重量%、
含んでいる低灰分潤滑剤組成物。 - 請求項1から13のいずれか一項において、少なくとも1種の化合物(b)が、重質ポリαオレフィン(PAO)からなる群から選択されるPAO化合物と、ポリイソブテン(PIB)系の高分子化合物からなる群から選択されるPIB化合物とで構成される低灰分潤滑剤組成物。
- 請求項1から14のいずれか一項において、少なくとも1種の化合物(b)を2〜4%含み、少なくとも1種の化合物(c)を0.5〜1.5%含んでいる低灰分潤滑剤組成物。
- 請求項1から15のいずれか一項において、さらに、
少なくとも1種のジチオリン酸亜鉛系の耐摩耗剤化合物、および
任意で、アミンリン酸塩類、
を含んでいる低灰分潤滑剤組成物。 - 請求項1から16のいずれか一項において、少なくとも1種のジチオリン酸亜鉛系の耐摩耗剤化合物が1%以下含まれている低灰分潤滑剤組成物。
- 請求項1から17のいずれか一項において、アミンリン酸塩系の添加剤を含まない低灰分潤滑剤組成物。
- 請求項1から18のいずれか一項において、モリブデン系の摩擦調整剤を含まない低灰分潤滑剤組成物。
- 請求項1から19のいずれか一項において、さらに、
少なくとも1種の酸化防止剤化合物、
を含んでいる低灰分潤滑剤組成物。 - 請求項1から20のいずれか一項において、少なくとも1種の酸化防止剤が0.01〜5%含まれている低灰分潤滑剤組成物。
- 請求項1から21のいずれか一項において、ASTM D−2896規格に従い測定される塩基価(BN)が潤滑剤組成物中8mgKOH/g以下である低灰分潤滑剤組成物。
- 請求項1から22のいずれか一項において、さらに、
粘度指数改良ポリマーを0〜3%、
含み、
前記粘度指数改良ポリマーは、高分子エステル;オレフィン系コポリマー(OCP);スチレン、ブタジエンまたはイソプレンのホモポリマーまたはコポリマー;およびポリメタクリレート(PMA)からなる群から選択されたものである低灰分潤滑剤組成物。 - 請求項1から23のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物を製造する方法であって、
基油類または基油類の混合物(a)に、少なくとも1種の化合物(b)および少なくとも1種の化合物(c)を含むパッケージ添加剤を希釈して、
任意で、粘度指数改良ポリマーを添加する、潤滑剤組成物製造方法。 - 請求項24において、パッケージ添加剤が潤滑剤組成物中10〜30重量%になるように希釈され、粘度指数改良ポリマーが潤滑剤組成物中0〜3重量%添加される、潤滑剤組成物製造方法。
- 4ストロークエンジン用の潤滑剤に使用されるパッケージ添加剤であって、
前記潤滑剤は、ASTM D874規格に従い測定される硫酸灰分が0.5%以下であり、ASTM D5185規格に従い測定されるリン分が500ppm以下であり、ASTM D5185規格に従い測定される硫黄分が0.2%未満であり、
前記パッケージ添加剤は、
b)100℃での動粘度が300〜1200cStであり、オクテン、デセン、ドデセン、テトラデセン、およびヘキサデセンからなる群から選択されたモノマーから得られた重質ポリαオレフィン(PAO)からなる群から選択される少なくとも1種であり、清浄性を向上させるための化合物(b)と、
c)式:R(OH)m(CO 2 R’(OH)p)n
(式中、mは0〜4の整数であり;nは1〜4の整数であり;pは0〜8の整数であり;p+mは少なくとも0を超えており;CO 2 は、COOまたはOCOであり;RおよびR’は、互いに独立して、炭素数1〜30の飽和または不飽和の直鎖または分岐鎖の炭化水素基であり、任意で、少なくとも1種の芳香族基で置換されている)
で表されるエステルからなる群から選択される少なくとも1種のエステル(c)と、
を含み、前記化合物(b)は、任意でさらに、ポリイソブテン(PIB)系の高分子化合物からなる群から選択される少なくとも1種のPIB化合物を含み、
任意で、耐摩耗・極圧剤、摩擦調整剤、清浄剤または過塩基性の清浄剤、酸化防止剤、流動点降下剤、分散剤、消泡剤、増ちょう剤、または粘度指数改良ポリマー、
を含むパッケージ添加剤。 - 請求項1から23のいずれか一項に記載の組成物の、4ストロークエンジン用の潤滑剤としての使用。
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