JP7021908B2 - 潤滑油組成物 - Google Patents
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Description
(A)成分の量が、該潤滑油組成物全体の質量に対するマグネシウムの質量ppm[Mg]として200~1200質量ppmの範囲であり、(B)成分の量が、該潤滑油組成物全体の質量に対するリンの質量ppm[P]として300~1000質量ppmの範囲であり、前記(B)成分は(B-1)第1級アルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛と(B-2)第2級アルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛とを含み、
かつ(B)成分の全質量に対する前記(B-1)成分の割合が30質量%以上であり、及び、該潤滑油組成物全体の質量に対するホウ素の質量ppmによる濃度[B]が100質量ppm未満であることを特徴とする潤滑油組成物である。
(1)さらに(C)分散剤を含み、(C)成分の量が潤滑油組成物全体の質量に対し0.1~8質量%である。
(2)カルシウムを有する清浄剤(A’)をさらに含み、{[Mg]/([Mg]+[Ca])}×100≧5 ([Ca]は、潤滑油組成物の質量に対するカルシウムの質量ppmによる濃度を示す)を満たす。
(3)モリブデンを有する摩擦調整剤をさらに含み、潤滑油組成物の質量に対するモリブデンの質量ppmによる濃度[Mo]が200~1400質量ppmである。
(4)粘度指数向上剤を更に含み、該粘度指数向上剤の量が、潤滑油組成物全体の質量に対する該粘度指数向上剤に含まれるポリマー量として1質量%以下である。
(5)-35℃でのCCS粘度が6.2Pa・s以下である。
(6)150℃での高温高せん断粘度(HTHS粘度)が1.3mPa・s~2.3mPa・s未満である。
(7)100℃における動粘度が6.1mm2/s未満である。
(8)内燃機関用である。
(9)過給ガソリンエンジン用である。
さらに本発明は、当該潤滑油組成物あるいは上記(1)~(9)の実施態様の潤滑油組成物を使用することにより、摩擦を低減する方法に関する。
本発明における潤滑油基油は特に制限されない。鉱油及び合成油のいずれであってもよく、これらを単独で、または混合して使用することができる。
本発明の潤滑油組成物はマグネシウムを有する清浄剤(以下、マグネシウム系清浄剤という)が必須である。マグネシウム系清浄剤とはマグネシウムを有する化合物であり、従来金属系清浄剤として潤滑油組成物に使用されていたものを使用することができ、特に制限されるものでない。例えば、マグネシウムスルホネート、マグネシウムフェネートおよびマグネシウムサリシレート等である。これらの中で、特にマグネシウムサリシレート若しくはマグネシウムスルホネートが好ましい。マグネシウム系清浄剤は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
{[Mg]/([Mg]+[Ca])}×100≧5 (1)
ここで、[Ca]は、潤滑油組成物の質量に対するカルシウムの質量ppmによる濃度を示す。
{[Mg]/([Mg]+[Ca])}×100の値は、好ましくは10以上、より好ましくは15以上、特に好ましくは20以上である。当該値が上記下限未満だと、摩擦の低減効果が小さい。{[Mg]/([Mg]+[Ca])}×100の上限値は好ましくは100、より好ましくは80、更に好ましくは60、特に好ましくは50、最も好ましくは40である。
本発明の潤滑油組成物はジアルキルジチオリン酸亜鉛(ZnDTP(ZDDPともいう))を含む。該ジアルキルジチオリン酸亜鉛は摩耗防止剤として機能する。本発明においては該ジアルキルジチオリン酸亜鉛として、(B-1)第1級アルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛を必ず含む。第1級アルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛を含まないと、低粘度化された潤滑油組成物において良好な摩耗防止性を確保することができない。従って本発明の潤滑油組成物は、(B-1)第1級アルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛の含有量が、(B)成分の全体量に対して30質量%以上であることを特徴とする。好ましくは40質量%以上、より好ましくは50質量%以上、更に好ましくは60質量%以上、特に好ましくは80質量%以上、最も好ましくは100質量%である。
本発明の潤滑油組成物は好ましくは分散剤を含む。分散剤は従来より潤滑油組成物に配合されていた公知の分散剤であればよい。代表的な分散剤は無灰分散剤である。無灰分散剤はホウ素を含有する分散剤とホウ素を含有しない分散剤のいずれも使用することができ、併用することもできるが、特にはホウ素を含有しない無灰分散剤のみを使用することが好ましい。分散剤の配合量は、組成物全量基準で0.1~8質量%、好ましくは0.5~5.5質量%、特に好ましくは1.0~5.0質量%、最も好ましくは2.5~4.0質量%であるのがよい。
上記コハク酸イミド誘導体とホウ素化合物とを反応させることにより、ホウ素化されたコハク酸イミド誘導体が得られる。ホウ素化合物とは、ホウ酸、ホウ酸無水物、ホウ酸エステル、酸化ホウ素、及びハロゲン化ホウ素などである。ホウ素化コハク酸イミド誘導体は1種単独であっても、2種以上の組合せであってもよい。
M2O・xB2O3・yH2O
上記式中、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。
例えば、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及び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及び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。アルカリ金属ホウ酸塩水和物粒子の平均粒径は、一般に1ミクロン(μm)以下である。本発明に用いられるアルカリ金属ホウ酸塩水和物において、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。ホウ酸アルカリ系添加剤の添加量は、上記のホウ素含有無灰分散剤のホウ素と併せて、ホウ素量として潤滑油組成物全量基準で0質量ppm以上100質量ppm未満となる量である。
モリブデンを有する摩擦調整剤(以下、モリブデン系摩擦調整剤という)は特に制限されず、従来公知のものを使用することができる。モリブデン系摩擦調整剤とはモリブデンを有する化合物であり、例えば、モリブデンジチオホスフェート(MoDTP)およびモリブデンジチオカーバメート(MoDTC)等の硫黄を含有する有機モリブデン化合物、モリブデン化合物と硫黄含有有機化合物又はその他の有機化合物との錯体、ならびに硫化モリブデンおよび硫化モリブデン酸等の硫黄含有モリブデン化合物とアルケニルコハク酸イミドとの錯体等を挙げることができる。上記モリブデン化合物としては、例えば、二酸化モリブデンおよび三酸化モリブデン等の酸化モリブデン、オルトモリブデン酸、パラモリブデン酸および(ポリ)硫化モリブデン酸等のモリブデン酸、これらモリブデン酸の金属塩およびアンモニウム塩等のモリブデン酸塩、二硫化モリブデン、三硫化モリブデン、五硫化モリブデンおよびポリ硫化モリブデン等の硫化モリブデン、硫化モリブデン酸、硫化モリブデン酸の金属塩又はアミン塩、塩化モリブデン等のハロゲン化モリブデン等が挙げられる。上記硫黄含有有機化合物としては、例えば、アルキル(チオ)キサンテート、チアジアゾール、メルカプトチアジアゾール、チオカーボネート、テトラハイドロカルビルチウラムジスルフィド、ビス(ジ(チオ)ハイドロカルビルジチオホスホネート)ジスルフィド、有機(ポリ)サルファイドおよび硫化エステル等が挙げられる。特に、モリブデンジチオホスフェート(MoDTP)およびモリブデンジチオカーバメート(MoDTC)等の有機モリブデン化合物が好ましい。
[Mg]/[Mo]<2.5 (2)
を満たす量で含まれる。[Mo]は潤滑油組成物の質量に対するモリブデンの質量ppmによる濃度である。
[Mg]/[Mo]の値は、より好ましくは2.0以下、さらに好ましくは1.8以下、さらにより好ましくは1.5以下である。[Mg]/[Mo]の下限値は好ましくは0.1、より好ましくは0.2、さらに好ましくは0.3である。
粘度指数向上剤として、例えば、ポリメタアクリレート、分散型ポリメタアクリレート、オレフィンコポリマー(ポリイソブチレン、エチレン-プロピレン共重合体)、分散型オレフィンコポリマー、ポリアルキルスチレン、スチレン-ブタジエン水添共重合体、スチレン-無水マレイン酸エステル共重合体、星状イソプレン等を含むものが挙げられる。さらに、少なくともポリオレフィンマクロマーに基づく繰返し単位と炭素数1~30のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートに基づく繰返し単位とを主鎖に含む櫛形ポリマーを用いることもできる。
[CCS粘度]/[Mo]≦0.01 (7)
([CCS粘度]は潤滑油組成物の-35℃におけるCCS粘度の値(Pa・s)を示し、[Mo]は潤滑油組成物の質量に対するモリブデンの質量ppmによる濃度を示す。)
[CCS粘度]/[Mo]の値は、より好ましくは0.008以下、さらに好ましくは0.005以下である。上記値が0.01を超えるとトルク低減率が小さくなったり、清浄性が悪化したりすることがある。[CCS粘度]/[Mo]の下限値は限定的でないが、好ましくは0.002、より好ましくは0.003である。
潤滑油基油
GTL由来基油(100℃での動粘度=3.9mm2/s、VI=127)
マグネシウムスルホネート(全塩基価400mgKOH/g、マグネシウム含有量9.4質量%)
(A’)カルシウム系清浄剤
カルシウムサリシレート(全塩基価146mgKOH/g、カルシウム含有量5.2質量%)
(B-1)摩耗防止剤1:
Pri-ZnDTP(下記式(4)で表されR2及びR3が共に炭素数8の第一級アルキル基である化合物)
Sec-ZnDTP(上記式(4)で表され、R2が炭素数4の第二級アルキル基であり、R3が炭素数6の第二級アルキル基である化合物)
(C-1)ホウ素を有する無灰分散剤:
ホウ素化コハク酸イミド化合物(上記した式(b)で表され、R1がポリブテニルであり、 n=4~12の混合物、ホウ素含有量0.7質量%、窒素含有量2質量%)
(C-2)ホウ素を有さない無灰分散剤:
コハク酸イミド化合物(上記した式(b)で表され、R1がポリブテニルであり、n=4~12の混合物、窒素含有量1質量%)
モリブデン系摩擦調整剤:MoDTP(モリブデン含有量10質量%)
ポリメタクリレート(Mw=350,000)
酸化防止剤:フェノール系酸化防止剤
消泡剤:ジメチルシリコーン
表1又は3に示す量の各成分を混合して潤滑油組成物を調製した。表に記載の質量部は、潤滑油組成物の総量(100質量部)に対する質量部である。表に記載のマグネシウム系清浄剤、カルシウム系清浄剤、及びモリブデン系摩擦調整剤の量は、それぞれマグネシウム、カルシウム及びモリブデンの含有量に換算した潤滑油組成物の総量に対する質量ppm(順に[Mg]、[Ca]、及び[Mo])である。表に記載のB量とは、潤滑油組成物の総量に対するホウ素の質量ppmである。(B)摩耗防止剤は、潤滑油組成物の総量(100質量部)に対して合計1質量部を配合した。表に、該1質量部中の(B-1)摩耗防止剤(第1級アルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛)と(B-2)摩耗防止剤(第2級アルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛)の質量割合((B-1)/(B-2)(質量割合))を記載した。ただし、実施例7における摩耗防止剤の使用量は、潤滑油組成物の総量(100質量部)に対して合計0.5質量部であり、0.5質量部中の(B-1)摩耗防止剤(第1級アルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛)と(B-2)摩耗防止剤(第2級アルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛)の質量割合((B-1)/(B-2)(質量割合))を記載した。また、表に記載のP量とは潤滑油組成物の総量に対するリンの質量ppmである。
なお、マグネシウム系清浄剤とカルシウム系清浄剤の量は、これらの清浄剤に含まれるマグネシウムとカルシウムの合計モル量が全ての実施例および比較例においてなるべく同一であるようにした。
ASTMD4683に準拠して測定した。
ASTMD5293に準拠して測定した。
ASTMD445に準拠し、100℃で測定した。
摩擦係数は以下の方法に従い測定された。該測定の態様を示す模式図を図3に示す。
プレート試験片(材質:AISI 52100 steel)からなるPCS Instruments社製標準試験片(図3の符号3)と、相手となる直径0.75インチのボール試験片(材質:AISI 52100 steel)からなるPCS Instruments社製標準試験片(図3の符号2)を用いて、各潤滑油組成物(図3の符号4)についてボールオンディスク摩擦試験を行った。試験荷重37N(図3の符号1)、すべり率50%、油温60℃(一定)として、2時間のボールオンディスク摩擦試験を行い、2時間経過時点の摩擦係数を本試験における摩擦係数とした。摩擦係数が0.038以下のものを合格とした。
内径2mmのガラス管中に、潤滑油組成物を0.3ミリリットル/時で、空気を10ミリリットル/秒で、ガラス管の温度を280℃に保ちながら16時間流し続けた。ガラス管中に付着したラッカーと色見本とを比較し、透明の場合は10点、黒の場合は0点として評点を付けた。評点が高いほど高温清浄性が良いことを示す。評点が5.5以上のものを合格とした。
2.ボール試験片
3.プレート試験片
4.潤滑油組成物
Claims (8)
- 潤滑油基油、(A)マグネシウムを有する清浄剤、(A’)カルシウムを有する清浄剤、及び(B)ジアルキルジチオリン酸亜鉛を含有する潤滑油組成物であって、
(A)成分の量が、該潤滑油組成物全体の質量に対するマグネシウムの質量ppm[Mg]として200~1200質量ppmの範囲であり、(B)成分の量が、該潤滑油組成物全体の質量に対するリンの質量ppm[P]として300~1000質量ppmの範囲であり、前記(B)成分は(B-1)第1級アルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛と(B-2)第2級アルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛とを含み、
(B)成分の全質量に対する前記(B-1)成分の割合が30質量%以上であり、
該潤滑油組成物全体の質量に対するホウ素の質量ppmによる濃度[B]が20質量ppm未満であり、
下記式(1):
5≦{[Mg]/([Mg]+[Ca])}×100≦40 (1)
([Ca]は、潤滑油組成物の質量に対するカルシウムの質量ppmを示す)
を満たし、及び、粘度指数向上剤を含まないことを特徴とする、
100℃における動粘度が6.1mm 2 /s未満であり、150℃での高温高せん断粘度(HTHS粘度)1.5mPa・s~2.0mPa・s未満を有する前記潤滑油組成物。 - さらに(C)分散剤を含み、(C)成分の量が潤滑油組成物全体の質量に対し0.1~8質量%である、請求項1記載の潤滑油組成物。
- さらに(D)モリブデンを有する摩擦調整剤を含み、(D)成分の量が該潤滑油組成物全体の質量に対するモリブデンの質量ppm[Mo]として200~1400質量ppmの範囲である、請求項1又は2記載の潤滑油組成物。
- 前記(B-1)第1級アルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛と(B-2)第2級アルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛との質量比が(B-1):(B-2)の比(質量)=99:1~40:60である、請求項1~3のいずれか1項記載の潤滑油組成物。
- 前記(B-1)第1級アルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛と(B-2)第2級アルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛との質量比が(B-1):(B-2)の比(質量)=99:1~60:40である、請求項1~3のいずれか1項記載の潤滑油組成物。
- -35℃でのCCS粘度が6.2Pa・s以下である、請求項1~5のいずれか1項記載の潤滑油組成物。
- 内燃機関用である、請求項1~6のいずれか1項記載の潤滑油組成物。
- 過給ガソリンエンジン用である、請求項1~7のいずれか1項記載の潤滑油組成物。
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