JP5778662B2 - 船舶用エンジンの潤滑化 - Google Patents
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Description
したがって、トランクピストンエンジンオイル(「TPEO」)が、アスファルテン沈殿を防止または阻止することは極めて望ましいことである。従来技術は、これを行う方法を記載している。
WO96/26995は、ディーゼルエンジン内の「ブラックペイント」を減少させるためのヒドロカルビル置換フェノールの使用を開示している。WO96/26996は、ディーゼルエンジン内の「ブラックペイント」を減少させるための、油中水型乳剤用の乳化破壊剤、例えばポリオキシアルキレンポリオールなどの使用を開示している。米国特許第B2−7,053,027号は、分散剤を含まないTPEO内の耐摩耗添加剤と組み合わせた、1つまたは複数の過塩基化した金属カルボキシラート洗浄剤の使用を記載している。
アスファルテン沈殿の問題は、飽和度のより高いベースストックにおいてより深刻である。WO2008/128656は、潤滑剤中でのアスファルテン沈殿を減少させるため、船舶用トランクピストンエンジン潤滑剤内での、2未満の塩基性度および80%以上の炭酸化度を有する、過塩基化した金属ヒドロカルビル置換ヒドロキシベンゾアート洗浄剤の使用による解決策を記載している。述べられてはいるが、例示されていないのは、グループIIIおよびグループIVのベースストックを含む潤滑剤であり、例示されているのは、グループIIのベースストックを含む潤滑剤であり、これらすべてのベースストックは、高い飽和度を有する。
(A)2未満の塩基性度および80%以上の炭酸化度を有するような洗浄剤以外の、過塩基化した金属ヒドロカルビル置換ヒドロキシベンゾアート洗浄剤であり、炭酸化度が、洗浄剤中の塩基の全過剰量に対するモルパーセンテージとして表される、過塩基化した金属ヒドロカルビル置換ヒドロキシベンゾアート洗浄剤中に存在する炭酸のパーセンテージであり、
(B)(A)の活性成分質量に対して、ヒンダードフェノール以外の、油可溶性のアルキル置換フェノールの、5〜500、好ましくは15〜90質量%の活性成分。
(i)エンジンに重油を燃料として供給するステップと、
(ii)本発明の第1の態様に定義された組成物を用いて、エンジンのクランクケースを潤滑化するステップ。
本発明の第4の態様は、中スピードの圧縮点火型船舶用エンジンの燃焼チャンバーの表面の潤滑化の間およびエンジン作動中にトランクピストン船舶用潤滑油組成物にアスファルテンを分散させる方法であって、以下を含む方法である。
(i)本発明の第1の態様に定義された組成物を供するステップと、
(ii)燃焼チャンバー内に前記組成物を供するステップと、
(iii)前記燃焼チャンバー内に重油を供するステップと、
(iv)前記燃焼チャンバー内で前記重油を燃焼させるステップ。
「活性成分」または「(a.i.)」は、希釈剤または溶媒ではない添加物質を指す。
「含む」またはいかなる同族の単語は、述べられた特徴、ステップ、または整数もしくは成分の存在を特定するが、1つまたは複数のそれらの他の特徴、ステップ、整数、成分もしくはそのグループの存在または追加を妨げず、「からなる」または「基本的にからなる」という表現または同族語は、「含む」または同族語に包含されていてもよく、このうち「基本的にからなる」は、それが適応される組成物の特徴に実質的に影響を及ぼさない物質の包含を可能にする。
「多量の」とは、組成物の50質量%を超えることを意味する。
「少量の」とは、組成物の50質量%未満を意味する。
「TBN」とは、ASTMD2896で測定された全塩基価を意味する。
「カルシウム含有量」とは、ASTM4951により測定された通りである。
「リン含有量」とは、ASTMD5185により測定された通りである。
「硫酸塩灰分含有量」とは、ASTMD874により測定された通りである。
「硫黄含有量」とは、ASTMD2622により測定された通りである。
「KV100」とは、ASTMD445により測定された通り、100°Cでの運動粘度を意味する。
さらに、本明細書中に記載の、量、範囲および割合の任意の上限および下限は、独立して組み合わせることができることが理解されている。
潤滑粘度の油
潤滑油は、軽い蒸留物の鉱油から重い潤滑油までの範囲の粘度に及んでもよい。一般的に、油の粘度は、100℃で測定した場合、2〜40mm2/secの範囲に及ぶ。
天然油として、動物油および植物油(例えば、ひまし油、ラード油)、液体の石油ならびにパラフィン系、ナフテン系および混合したパラフィン系−ナフテン系の種類の水素化精製された、溶媒処理されたまたは酸処理された鉱油などが挙げられる。石炭またはシェール由来の潤滑粘度の油もまた有用な基油としての役目を果たす。
合成潤滑油として、炭化水素油およびハロ置換炭化水素油、例えば、重合したおよび共重合したオレフィン(例えば、ポリブチレン、ポリプロピレン、プロピレン−イソブチレンコポリマー、クロル化したポリブチレン、ポリ(1−ヘキセン)、ポリ(1−オクテン)、ポリ(1−デセン))など、アルキベンゼン(例えば、ドデシルベンゼン、テトラデシルベンゼン、ジノニルベンゼン、ジ(2−エチルヘキシル)ベンゼン)、ポリフェニル(例えば、ビフェニル、テルフェニル、アルキル化したポリフェノール)、ならびにアルキル化したジフェニルエーテルおよびアルキル化した硫化ジフェニルなど、ならびにこれらの誘導体、類似体および同族体が挙げられる。
a)グループIのベースストックは、90パーセント未満の飽和分および/または0.03パーセント超の硫黄を含有し、表E−1で特定された試験方法を用いて、80以上および120未満の粘度指数を有する。
b)グループIIのベースストックは、90パーセント以上の飽和分および0.03パーセント以下の硫黄を含有し、表E−1で特定された試験方法を用いて、80以上および120未満の粘度指数を有する。
c)グループIIIのベースストックは、90パーセント以上の飽和分および0.03パーセント以下の硫黄を含有し、表E−1で特定された試験方法を用いて、120以上の粘度指数を有する。
d)グループIVのベースストックは、ポリアルファオレフィン(PAO)である。
e)グループVのベースストックとして、グループI、II、III、またはIVに含まれていないすべて他のベースストックを含む。
ベースストックに対する分析法を以下の表に示す。
金属洗浄剤は、いわゆる金属「セッケン」に基づく添加剤であり、これは、酸性有機化合物の金属塩であり、界面活性剤と呼ばれることもある。これらは、長い疎水性の尾部を有する極性の頭部を一般的に含む。過塩基化した金属洗浄剤は、金属塩基(例えば炭酸)ミセルの外層として中和された金属洗浄剤を含み、過剰な金属塩基、例えば酸化物または水酸化物などと、酸性気体例えば二酸化炭素などとを反応させることによって、多量の金属塩基を含めることにより提供することができる。
本発明において、過塩基化した金属洗浄剤(A)は、過塩基化した金属ヒドロカルビル置換ヒドロキシベンゾアート、好ましくはヒドロカルビル置換サリチラート洗浄剤である。
ヒドロカルビル置換ヒドロキシ安息香酸において、ヒドロカルビル基は、アルキル(直鎖または分枝鎖のアルキル基を含む)が好ましく、このアルキル基は、5〜100、好ましくは9〜30、特に14〜24個の炭素原子を含有するのが有利である。
「過塩基化した」という用語は、酸部分の当量数に対する金属部分の当量数の比が1超の金属洗浄剤を記載するために一般的に使用される。「低い塩基」は、酸部分に対する金属部分の当量比が1超であり、約2までである金属洗浄剤を記載するために使用される。
炭酸化し、過塩基化した金属洗浄剤は、アモルファスナノ粒子を通常含む。さらに、結晶性方解石およびバテライトの形態で炭酸を含むナノ粒子物質の開示が存在する。
1.モル過剰の金属塩基を用いてヒドロカルビル置換ヒドロキシ安息香酸を中和することによって、揮発性炭化水素、アルコールおよび水からなる溶媒混合物中で、わずかに過塩基化した金属ヒドロカルビル置換ヒドロキシベンゾアート錯体を生成するステップ、
2.炭酸化することによって、コロイド状に分散した金属炭酸塩を生成するステップ、およびこれに続く後反応期間、
3.コロイド状に分散していない残留する固体を除去するステップ、および
4.揮散することによって、プロセス溶媒を取り除くステップ。
過塩基化した金属ヒドロカルビル置換ヒドロキシベンゾアートは、バッチまたは連続過塩基化プロセスのいずれかにより作製することができる
金属塩基(例えば金属水酸化物、金属酸化物または金属アルコキシド)、好ましくは、石灰(水酸化カルシウム)は、1つまたは複数のステージで充填することができる。充填量は、同じでもよいし、異なってもよく、これらに続く二酸化炭素充填量も同じである。さらなる充填量の水酸化カルシウムを加える場合、前のステージの二酸化炭素処理が、完了している必要はない。炭酸化が進むにつれて、溶解した水酸化物は、揮発性炭化水素溶媒と非揮発性炭化水素油の混合物中に分散したコロイド状炭酸粒子へと変換される。
反応混合物の揮発性炭化水素溶媒は、およそ150℃以下の沸点を有する液体の芳香族炭化水素が標準的に好ましい。芳香族炭化水素は、特定の利点、例えば改善された濾過速度などをもたらすことが判明しており、適切な溶媒の例は、トルエン、キシレン、およびエチルベンゼンである。
この反応混合物に油を加えてもよい。もしそのような場合、適切な油として、炭化水素油、特に鉱物由来のものが挙げられる。38℃で15〜30mm2/secの粘度を有する油が極めて適切である。
二酸化炭素での最終の処理後、この反応混合物は通常、高温、例えば130℃より上に加熱することによって、揮発性物質(水および残存するあらゆるアルカノールおよび炭化水素溶媒)を取り除く。合成が完了した時点で、粗生成物は、懸濁した沈殿物が存在するために濁っている。これを、例えば、濾過または遠心分離により浄化する。これらの処置は、溶媒除去の前、または溶媒除去中、または溶媒除去後に使用してもよい。
本発明において、(A)は、以下を有することができる:
(A1)2以上の塩基性度および80%以上の炭酸化度、または
(A2)2以上の塩基性度および80%未満の炭酸化度、または
(A3)2未満の塩基性度および80%未満の炭酸化度。
述べられているように、フェノールは、(A)の質量の、5〜500、好ましくは15〜90質量%を構成する。より好ましくは、フェノールは、20〜80、例えば30〜70など、例えば40〜60質量%を構成する。
(B)のアルキル置換基は、例えば直鎖または分枝、好ましくは直鎖の、9〜30、好ましくは14〜24個の炭素原子を有する単一のアルキル基であってよい。
アルキルフェノール(B)の例として、アルキル置換が、例えば、2位または4位に位置するアルキルベンゼノールを挙げることができる。
アルキルフェノール(B)のさらなる例として、アルキル置換が1位または2位に位置する、アルキルナフトールを挙げることができる。
アルキルフェノール(B)のさらなる例として、アルキルフェノールアルデヒド凝縮物、好ましくは、凝縮物がメチレン架橋されたアルキルフェノールとなるように、アルデヒドがホルムアルデヒドであるアルキルフェノールアルデヒド凝縮物を挙げることができる。このような凝縮物の例は、例えばEP−A−1657292などにおいて、当技術分野で知られている。
潤滑油組成物中に含有される添加剤(A)および(B)の処理の割合は、例えば、1〜25、好ましくは2〜20、より好ましくは5〜18質量%の範囲であってよい。
本発明の目的のために、(A)および(B)は、これらを一緒にブレンドすることにより、一緒に提供されてもよい。または、これらは、(A)を製造するための過塩基化ステップの間に、(B)を組み込むことによって、(A)の製造中に一緒に提供されてもよい。
本発明の潤滑油組成物は追加の(A)および(B)とは別のさらなる添加剤を含むことができる。このような追加の添加剤として、例えば無灰分散剤、他の金属洗浄剤、摩耗防止剤、例えばジチオリン酸ジヒドロカルビル亜鉛など、抗酸化剤および乳化破壊剤を挙げることができる。
必須ではないが、添加剤(A)および(B)が、基油に同時に加えられることによって、潤滑油組成物を形成することができる、添加剤を含む1つまたは複数の添加剤パッケージまたは濃縮物を調製することが望ましいこともある。添加剤パッケージ(複数可)の潤滑油への溶解は、溶媒により、および軽い加熱を伴う混合により促進することができるが、これは必須ではない。添加剤パッケージ(複数可)は通常、所望の濃縮を得る、および/または添加剤パッケージ(複数可)を所定の量の潤滑剤の基剤と合わせた場合、最終配合物において意図する機能を実行するように、適切な量の添加剤(複数可)を含有するように配合することになる。したがって、本発明に従い、添加剤(A)および(B)を、少量の基油または他の相容性溶媒と、他の望ましい添加剤と共に混和することによって、適切な割合での添加剤の添加剤パッケージに対して、例えば、2.5〜90、好ましくは5〜75、最も好ましくは8〜60質量%の量で活性成分を含有し、残りが基油である添加剤パッケージを形成することができる。
成分
以下の成分を使用した。
成分(A):
(A1)350のTBN(塩基性度2以上、炭酸化度80%以上)を有し、6質量%のアルキルフェノールを含有するサリチル酸カルシウム洗浄剤、
(A2)225のTBN(塩基性度2以上、炭酸化度80%未満)を有し、5質量%のアルキルフェノールを含有する、サリチル酸カルシウム洗浄剤、
(A3)65のTBN(塩基性度2未満、炭酸化度80%未満)を有し、8質量%のアルキルフェノールを含有するサリチル酸カルシウム洗浄剤。
(A3)および(B)のサリチル酸カルシウム洗浄剤は、67のTBN(塩基性度2未満、炭酸化度80%未満)を有し、フェノールB1(以下参照)の存在下で過塩基化されている。2つの異なる生成物は、以下の表1に示された通り作製した。
成分(B):
(B1)2−および4−(直鎖C16アルキル)ベンゼノールを混合した(2:1)
(B2)1−(直鎖C16アルキル)ナフトール
(B3)2−(直鎖C16アルキル)ナフトール
基油II:Chevron製、API グループII 600Rベースストック
基油III:XHV182として知られている、API GグループIII基油
基油IV:DURASYN82として知られている、API グループIV基油
HFO:重油、ISO−F−RMK380
上の成分から選択したものをブレンドすることによって、一連の範囲のトランクピストン船舶用エンジン潤滑剤を得た。潤滑剤のいくつかは、本発明の実施例であり、他の潤滑剤は、比較目的のための対照例である。それぞれがHFOを含有した時点で試験した潤滑剤の組成を、「結果」という表題のもとで以下の表に示す。
光散乱
試験用の潤滑剤を、アスファルテンの凝集を予想し、これにより「ブラックスラッジ」の生成を予想する、光散乱による収束ビーム反射法(Focused Beam Reflectance Method 「FBRM」)を用いてアスファルテン分散性についても評価した。
スキャニングレーザービームは、粒子よりもかなり高速で移動するが、これは、粒子が効果的に定常であることを意味する。焦点を合わせたビームが、粒子の1つの先端に到達すると、後方散乱した光の量に増加がある。焦点を合わせたビームが粒子の他の先端に到達すると、この量は低下する。
集束ビーム反射測定プローブ(Focused beam Reflectance Probe(FBRM))、モデルLasentec D600Lは、Mettler Toledo、Leicester、UKから提供された。この装置は、1μm〜1mmの粒径分解能を得るための構成で使用した。FBRMからのデータは、いくつかの方法で提示することができる。研究により、毎秒の平均カウントをアスファルテン分散性の定量的測定として使用することができることが示唆されている。この値は、凝集物の平均サイズおよびレベルの両方の関数である。本応用において、平均計数率(全粒径範囲にわたり)を、1試料につき1秒の測定時間を用いてモニターした。
試験潤滑剤配合物を60℃に加熱し、400rpmで撹拌した。温度が60℃に到達したら、FBRMプローブを試料に挿入し、15分間測定を行った。4ブレードスターラー(400rpm)を用いた撹拌下で、重油(10%w/w)のアリコートを潤滑剤配合物に導入した。計数率が平衡値(通常一晩)に到達した時点で、毎秒の平均カウントの値を取った。
光散乱
FBRM試験の結果を、以下の表1および2に要約する。表1では、(A)+(B)を作製するための過塩基化ステップの間に、フェノールB1を、Caサリチラート中に取り込んだ。
基油は、基油IIであった。
各表のすべて値は、右の欄の粒子カウント値以外は、質量%のa.i.である。比較例は、「Ref」と明示され、本発明の実施例は、「In」と明示されている。
Claims (17)
- 重油を燃料とする場合のエンジンの作動において、その使用におけるアスファルテンの取扱いを改善させるためのトランクピストン船舶用エンジン潤滑油組成物であって、90%以上の飽和分と、0.03%以下の硫黄またはこれらの混合物とを含有する、ベースストックを50質量%以上含有する潤滑粘度の油を多量に、以下の(A)と(B)とをそれぞれ1〜25質量%の範囲の量含む、または混和することによって作製され、
(B)が、(A)の製造における過塩基化のステップの間に、(A)に提供されるか、または、
(B)が、(A)と別々にブレンドされ、
20から60のTBNを有する組成物
(A)2未満の塩基性度および80%以上の炭酸化度を有する洗浄剤以外の、過塩基化した金属ヒドロカルビル置換ヒドロキシベンゾアート洗浄剤であり、炭酸化度が、洗浄剤中の塩基の全過剰量に対するモルパーセンテージとして表される、過塩基化した金属ヒドロカルビル置換ヒドロキシベンゾアート洗浄剤中に存在する炭酸のパーセンテージであり、(B)(A)の活性成分質量に対して、ヒンダードフェノール以外の、油可溶性のアルキル−置換されたフェノール、または、アルキルナフトール、または、メチレン架橋されたアルキルフェノールの、15〜500質量%の活性成分。 - 重油を燃料とする場合のエンジンの作動において、その使用におけるアスファルテンの取扱いを改善させるためのトランクピストン船舶用エンジン潤滑油組成物であって、90%以上の飽和分と、0.03%以下の硫黄またはこれらの混合物とを含有する、ベースストックを50質量%以上含有する潤滑粘度の油を多量に、以下の(A)と(B)とをそれぞれ1〜25質量%の範囲の量含む、または混和することによって作製され、20から60のTBNを有する組成物
(A)2未満の塩基性度および80%以上の炭酸化度を有するような洗浄剤以外の、過塩基化した金属ヒドロカルビル置換ヒドロキシベンゾアート洗浄剤であり、炭酸化度が、洗浄剤中の塩基の全過剰量に対するモルパーセンテージとして表される、過塩基化した金属ヒドロカルビル置換ヒドロキシベンゾアート洗浄剤中に存在する炭酸のパーセンテージであり、
(B)(A)の活性成分質量に対して、アルキルナフトール、または、メチレン架橋されたアルキルフェノールの、5〜500質量%の活性成分。 - (B)(A)の活性成分質量に対して、ヒンダードフェノール以外の、油可溶性のアルキル−置換されたフェノール、または、アルキルナフトール、または、メチレン架橋されたアルキルフェノールの、15〜90質量%の活性成分を含む、または混和する、請求項1に記載の組成物。
- (A)が、
(A1)2以上の塩基性度および80%以上の炭酸化度、または
(A2)2以上の塩基性度および80%未満の炭酸化度、または
(A3)2未満の塩基性度および80%未満の炭酸化度
を有する、請求項1〜3のいずれかに記載の組成物。 - (B)のアルキル置換基が、9〜30個の炭素原子を有する単一のアルキル基である、請求項1〜4のいずれかに記載の組成物。
- (B)のアルキル置換基が直鎖である、請求項5に記載の組成物。
- (B)が、アルキルベンゼノールである、請求項1、3から6のいずれかに記載の組成物。
- 前記ベンゼノールのアルキル置換が、2位または4位にある、請求項7に記載の組成物。
- 前記ナフトールのアルキル置換が、1位または2位にある、請求項1〜8のいずれかに記載の組成物。
- (A)の金属がカルシウムである、請求項1から9のいずれかに記載の組成物。
- (A)のヒドロカルビル置換ヒドロキシベンゾアートが、サリチラートである、請求項1から10のいずれかに記載の組成物。
- (A)のヒドロカルビル置換ヒドロキシベンゾアートが、C9−C30のアルキル置換サリチラートである、請求項11に記載の組成物。
- 潤滑粘度の油が、90%以上の飽和分と0.03%以下の硫黄またはこれらの混合物とを含有するベースストックを60質量%超含有する、請求項1から12のいずれか1項に記載の組成物。
- 25から55のTBNを有する、請求項1から13のいずれかに記載の組成物。
- 中スピードの圧縮点火型船舶用エンジンのためのトランクピストン船舶用潤滑油組成物における、請求項1又は2に記載の量の洗浄剤(A)と成分(B)の使用であって、組成物が、潤滑粘度の油を多量に含み、90%以上の飽和分と、0.03%以下の硫黄またはこれらの混合物とを含有するベースストックを50質量%以上含有することによって、同じ量の洗浄剤(A)を(B)の不存在下で使用した場合の類似の作動と比較して、重油を燃料とするエンジンの作動中のアスファルテンの取扱いを改善し、前記組成物の潤滑を改善する、洗浄剤(A)と成分(B)の使用。
- (i)エンジンに重油を燃料として供給するステップと、
(ii)請求項1から14のいずれかに記載された組成物を用いて、エンジンのクランクケースを潤滑化するステップと
を含む、トランクピストン中スピード圧縮点火型船舶用エンジンを作動する方法。 - 中スピード圧縮点火型船舶用エンジンの燃焼チャンバーの表面の潤滑化の間およびエンジン作動中に、トランクピストン船舶用潤滑油組成物にアスファルテンを分散させる方法であって、
(i)請求項1から14のいずれかに記載の組成物を供するステップと、
(ii)燃焼チャンバー内に前記組成物を供するステップと、
(iii)前記燃焼チャンバー内に重油を供するステップと、
(iv)前記燃焼チャンバー内で前記重油を燃焼させるステップと
を含む方法。
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