JP7069154B2 - オートバイ用潤滑油組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、一般的に、オートバイに有用な潤滑油組成物に関する。
オートバイ用潤滑剤は、典型的に、エンジン(クランクケース)及び湿式クラッチを潤滑する。これら2つのデバイスは、同じ流体によって潤滑されることが多いが、しばしば異なる潤滑要件を有している。例えば、エンジンの潤滑では、良好な燃費を促進するために、低「メタル-オン-メタル」摩擦界面が得られることが望ましい。典型的には、この場合の「金属」は鋼鉄である。しかしながら、湿式クラッチ内で生じる「メタル-オン-コンポジション」界面の摩擦係数は、良好な係合及び動力伝達を確実にするために、典型的に、比較的高いことが望ましい。加えて、オートバイの潤滑剤は、ギア又はベアリング等の他のデバイスも潤滑するが、各々は、独自の潤滑要件を有する。
オートバイ(モーターバイク又はモータースクーターとしても知られる)の潤滑のために、多くの潤滑剤が長年に亘って設計されてきた。このような潤滑剤の1つが、2008年4月24日のBreonらの米国特許公開第2008‐0096778号に記載されている。
4ストロークオートバイのエンジン潤滑剤は、乗用車のエンジン潤滑剤と類似しているようにも見える。しかしながら、オートバイには、クラッチとギアボックスの統合、高速運転、高比出力、低サンプ(sump)容積、及び軽量エンジン構造等、幾つかの重要なエンジニアリング設計上の特徴があり、オートバイ油を配合する際に、それらの全てに追加的な考慮が必要になる。多様でしかも高レベルの潤滑性能が要求されるので、オートバイの潤滑剤は、典型的には、オートバイでの使用のために特別に設計されている。即ち、乗用車エンジンを潤滑する際に使用される典型的な潤滑剤は、通常、オートバイには使用されない。
それにもかかわらず、湿式クラッチを使用せず、むしろ「乾式」又は無潤滑のクラッチ又はクラッチプレートを使用する一定数のオートバイがある。同様に、湿式クラッチがエンジンを潤滑するのに使用される潤滑剤とは別のものによって潤滑されるオートバイが存在し得る。これらのオートバイの場合、高メタル-オン-コンポジション摩擦はエンジンに有益ではなく、メタル-オン-メタル界面における摩擦を可能な限り低くするのを妨げる可能性があるという点で実際に望ましくない。この問題を解決するための1つの可能な方法は、潤滑剤から高メタル-オン-コンポジション摩擦をもたらすこれらの成分を除去することであろうが、これは必ずしも望ましくない。このような潤滑剤内の添加剤は通常、注意深くバランスをとっているので、1つの成分を除去すると、意図しない形で潤滑剤の性能に影響し得る。更に、複数の完全なオートバイ潤滑剤(即ち湿式クラッチを有するオートバイ用のもの、及び乾式クラッチを有するオートバイ用のもの)を在庫するのは、商業的見地から望ましくない場合がある。
JASO(Japanese Automobile Standard Organization)MB油は、例えばスクーター等の乾式クラッチを備えたオートバイの4サイクルガソリンエンジンに世界中で広く使用されている。OEMの摩擦特性と燃費の要件に適合することは極めて重要であるので、MB油にはMoDTCが配合されてきた。このような潤滑剤の1つが日本国公開特許出願2004-099676号(JP2004099676)に記載されている。
本発明の一実施形態に従って、エンジン及びクラッチを含むオートバイ用MoDTC非含有潤滑油組成物であって、
(a) 主要量の潤滑粘度の油、
(b) モリブデン化合物、及び
(c) 活性成分基準でTBN100~450を有するサリチレート清浄剤
を含み、エンジンは潤滑するがクラッチは潤滑しない、前記潤滑油組成物を提供する。
別の実施形態では、MoDTC非含有潤滑油組成物を用いて、エンジン及びクラッチを含むオートバイのエンジンを潤滑する方法であって、該組成物が、
(a) 主要量の潤滑粘度の油、
(b) モリブデン化合物、及び
(c) 活性成分基準でTBN100~450を有するサリチレート清浄剤
を含み、エンジンは潤滑するがクラッチは潤滑しない、前記方法を提供する。
更なる実施形態では、MoDTC非含有潤滑油組成物を用いて、エンジン及びクラッチを含むオートバイのエンジンを潤滑する潤滑油組成物の使用であって、該組成物が、
(a) 主要量の潤滑粘度の油、
(b) モリブデン化合物、及び
(c) 活性成分基準でTBN100~450を有するサリチレート清浄剤
を含み、エンジンは潤滑するがクラッチは潤滑しない、前記使用を開示する。
別の実施形態では、乾式クラッチを備えたオートバイの4サイクルガソリンエンジンを潤滑する、上記潤滑油組成物の使用を開示する。
なお、下記[1]から[17]は、いずれも本発明の一形態又は一態様である。
[1]
エンジン及びクラッチを含むオートバイ用MoDTC非含有潤滑油組成物であって、
a. 主要量の潤滑粘度の油、
b. モリブデン化合物、及び
c. 活性成分基準でTBN100~450を有するサリチレート清浄剤、
を含み、前記エンジンを潤滑するが、前記クラッチは潤滑しない、前記潤滑油組成物。
[2]
前記モリブデン化合物がモリブデンスクシンイミドである、[1]に記載の潤滑油組成物。
[3]
前記サリチレート清浄剤が150~450のTBNを有する、[1]に記載の潤滑油組成物。
[4]
前記サリチレート清浄剤が200~400のTBNを有する、[1]に記載の潤滑油組成物。
[5]
前記サリチレート清浄剤が250~400のTBNを有する、[1]に記載の潤滑油組成物。
[6]
前記サリチレート清浄剤が250~350のTBNを有する、[1]に記載の潤滑油組成物。
[7]
前記サリチレート清浄剤がC 14-18 ノルマル-α-オレフィンから誘導される、[1]に記載の潤滑油組成物。
[8]
前記クラッチが乾式クラッチである、[1に記載の潤滑油組成物。
[9]
乾式クラッチを備えたオートバイの4サイクルガソリンエンジンを潤滑する、[1]に記載の潤滑油組成物の使用。
[10]
MoDTC非含有潤滑油組成物を用いて、エンジン及びクラッチを含むオートバイの該エンジンを潤滑する方法であって、
前記組成物が、
a. 主要量の潤滑粘度の油、
b. モリブデン化合物、及び
c. 活性成分基準でTBN100~450を有するサリチレート清浄剤、
を含み、前記エンジンを潤滑するが、前記クラッチは潤滑しない、前記方法。
[11]
前記モリブデン化合物がモリブデンスクシンイミドである、[10]に記載の方法。
[12]
前記サリチレート清浄剤がTBN150~450を有する、[10]に記載の方法。
[13]
前記サリチレート清浄剤がTBN200~400を有する、[10]に記載の方法。
[14]
前記サリチレート清浄剤がTBN250~400を有する、[10]に記載の方法。
[15]
前記サリチレート清浄剤がTBN250~350を有する、[10]に記載の方法。
[16]
前記サリチレート清浄剤がC 14-18 ノルマル-α-オレフィンから誘導される、[10]に記載の方法。
[17]
前記クラッチが乾式クラッチである、[10]に記載の方法。
定義:
以下の用語は、本明細書を通して使用され、別段の指示がない限り、以下の意味を有する。
基油の「主要量」の用語は、基油の量が潤滑油組成物の少なくとも40重量%である場合を指す。幾つかの実施形態では、「主要量」の基油は、潤滑油組成物の50重量%超、60重量%超、70重量%超、80重量%超、又は90重量%超の量の基油を指す。
以下の説明では、本明細書に開示した全ての数は、「約」又は「およそ」の語がそれに関連して使用されているかどうかにかかわらず、およその値である。それらは1パーセント、2パーセント、5パーセント、又は時に、10から20パーセント変化し得る。
「全塩基価」又は「TBN」の用語は、油試料中のアルカリ度のレベルを指し、これは、ASTM標準番号D2896又は同等の手順に従って、腐食性の酸を中和し続ける組成物の能力を示す。該試験は、電気伝導率の変化を測定し、その結果を、mgKOH/g(1グラムの生成物を中和するのに必要なKOHのミリグラム当量数)で表す。従って、高いTBNは、強い過塩基性生成物を表し、その結果、酸を中和するためのより高い塩基予備力(base reserve)を表す。
「NAO」の用語は、ノルマル-α-オレフィンを指す。
「活性成分基準で」の用語は、オートバイの潤滑油組成物全体中の特定の添加剤の濃度又は量を決定する場合に、特定の添加剤の活性成分(単数又は複数)のみを考慮することを示す。添加剤中の希釈油は除く。
発明の詳細な説明
本明細書では、例えば非潤滑性(「乾式」)クラッチプレートを有する等、同じ潤滑剤で潤滑されるクラッチを有さないオートバイに適した潤滑油組成物を提供する。該組成物はMoDTC非含有であるが、低摩擦特性をもたらし、良好な燃費性能を示す。
モリブデンスクシンイミド
本発明で使用される未硫化又は硫化オキシモリブデン含有化合物([成分(b)]は、一般的に、塩基性窒素化合物のオキシモリブデン錯体として特徴付けることができる。このようなモリブデン/硫黄錯体は当業界で知られており、例えばKingらに対する米国特許第4,263,152号に記載されており、この開示内容を参照により本明細書に組み込まれる。
本発明で使用されるモリブデン化合物の構造は確実には知られていない。しかしながら、それらは、その化合物中のモリブデンの原子価が、酸素又は硫黄の原子で満たされており、これらの組成物の調製に使用される塩基性窒素含有化合物の1個以上の窒素原子により錯化されているか又はその塩である化合物であると考えられる。
本発明で使用されるオキシモリブデン及びオキシモリブデン/硫黄錯体を調製するのに使用されるモリブデン化合物は、酸性モリブデン化合物である。酸性は、そのモリブデン化合物が、塩基性窒素化合物と反応することを意味し、これは、ASTM試験D‐664又はD‐2896滴定手順によって測定される。典型的には、これらのモリブデン化合物は六価であり、次の化合物により表される:即ち、モリブデン酸、モリブデン酸アンモニウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム及びモリブデン酸の他のアルカリ金属塩並びに他のモリブデン塩、例えば水素塩、例えばモリブデン酸水素ナトリウム(hydrogen sodium molybdate)、MoOCl、MoOBr、MoCl、三酸化モリブデン又は類似の酸性モリブデン化合物である。好ましい酸性モリブデン化合物は、モリブデン酸、モリブデン酸アンモニウム、及びモリブデン酸アルカリ金属塩である。モリブデン酸及びモリブデン酸アンモニウムが特に好ましい。
オキシモリブデン錯体を調製するのに使用される塩基性窒素化合物は、少なくとも1つの塩基性窒素を有し、そして好ましくは油溶性である。このような化合物の典型的な例は、スクシンイミド、カルボン酸アミド、ヒドロカルビルモノアミン、炭化水素ポリアミン、マンニッヒ塩基、ホスホルアミド、チオホスホルアミド、ホスホンアミド、分散剤粘度指数向上剤、及びそれらの混合物である。窒素含有化合物のいずれも、化合物が塩基性窒素を含有し続ける限り、当技術分野で周知の手順を使用して、例えばホウ素で後処理することができる。これらの後処理は、スクシンイミド及びマンニッヒ塩基組成物に特に適用可能である。
本明細書に記載のモリブデン錯体を調製するのに使用することができるモノ及びポリスクシンイミドは、多数の文献に開示されており、当技術分野において周知である。特定の基本的な種類のスクシンイミド及び当技術分野の用語「スクシンイミド」に包含される関連物質は、米国特許第3,219,666号;第3,172,892号、及び第3,272,746号に教示されており、これらの開示内容を、参照により本明細書に組み込まれる。「スクシンイミド」の用語には、形成することもできるアミド、イミド、及びアミジン種の多くが含まれると当技術分野では理解されている。しかしながら、主生成物はスクシンイミドであり、この用語は一般的にアルケニル置換コハク酸又は無水物と窒素含有化合物との反応の生成物を意味すると受け入れられている。好ましいスクシンイミドは、それらの商業的入手可能性のために、ヒドロカルビルコハク酸無水物とエチレンアミンとから調製されるスクシンイミドであり、この場合、ヒドロカルビル基は約24から約350個の炭素原子を含み、前記エチレンアミンは特に、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、及びテトラエチレンペンタミンによって特徴付けられる。特に好ましいのは、70から128個の炭素原子を有するポリイソブテニルコハク酸無水物と、テトラエチレンペンタミン若しくはトリエチレンテトラミン又はそれらの混合物とから調製されるスクシンイミドである。
また、「スクシンイミド」の用語には、ヒドロカルビルコハク酸又は無水物と、2個以上の第二級アミノ基に加えて少なくとも1個の第三級アミノ窒素を含有するポリ第二級アミンとのコオリゴマーも含まれる。通常、この組成物は1500から50000の間の平均分子量を有する。典型的な化合物は、ポリイソブテニルコハク酸無水物とエチレンジピペラジンとを反応させることによって調製されるものであろう。
カルボン酸アミド化合物もまた、本発明において使用されるオキシモリブデン錯体を調製するための適切な出発物質である。このような化合物の典型的なものは、米国特許第3,405,064号に開示されているものであり、その開示内容を参照により本明細書に組み込む。これらの化合物は通常、主脂肪鎖中に少なくとも12から約350個の脂肪族炭素原子を有し、所望により分子に油溶性を付与するのに十分なペンダント脂肪族基を有するカルボン酸又はその無水物又はエステルを、アミン又はヒドロカルビルポリアミン、例えばエチレンアミンと反応させることにより調製され、モノ又はポリカルボン酸アミドが得られる。(1)式R’COOHのカルボン酸(式中、R’はC12~20アルキルである)、又はこの酸とポリイソブテニルカルボン酸との混合物(ここで、ポリイソブテニル基は約72から128個の炭素原子を含む)、及び(2)エチレンアミン、特にトリエチレンテトラミン若しくはテトラエチレンペンタミン又はそれらの混合物、から調製されるこれらのアミドが好ましい。
本発明に有用な別の種類の化合物は、ヒドロカルビルモノアミン及びヒドロカルビルポリアミンであり、米国特許第3,574,576号に開示されている種類のものが好ましく、その開示内容を参照により本明細書に組み込む。ヒドロカルビル基は、好ましくはアルキル、又は1若しくは2個の不飽和部分を有するオレフィン系であり、通常、約9から350個、好ましくは約20から200個の炭素原子を含有する。特に好ましいヒドロカルビルポリアミンは、例えばポリイソブテニルクロリドとポリアルキレンポリアミン、例えばエチレンアミン、例えばエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、2‐アミノエチルピペラジン、1,3‐プロピレンジアミン、1,2-プロピレンジアミン等との反応により誘導されるものである。
塩基性窒素を供給するのに有用な別の種類の化合物は、マンニッヒ塩基化合物である。これらの化合物は、フェノール又はC9~200アルキルフェノール、アルデヒド、例えばホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒド等のホルムアルデヒド前駆体、及びアミン化合物から調製される。アミンはモノアミンでもポリアミンでもよく、典型的な化合物はアルキルアミン、例えばメチルアミン又はエチレンアミン、例えばジエチレントリアミン、若しくはテトラエチレンペンタミン等から調製される。フェノール材料は硫化されていてもよく、好ましくはドデシルフェノール又はC80~100アルキルフェノールである。本発明に使用することができる典型的なマンニッヒ塩基は、米国特許第4,157,309号、第3,649,229号、第3,368,972号及び第3,539,663号に開示されており、それらの開示内容を参照により本明細書に組み込む。最後に参照した特許は、少なくとも50個の炭素原子、好ましくは50~200個の炭素原子を有するアルキルフェノールをホルムアルデヒド及びアルキレンポリアミンHN(ANH)Hと反応させることによって調製されるマンニッヒ塩基を開示する。式中、Aは約2から6個の炭素原子の飽和二価アルキル炭化水素であり、nは約1~10であり、前記アルキレンポリアミンの縮合生成物は更に尿素又はチオ尿素と反応させることができる。潤滑油添加剤を調製するための出発物質としてのこれらのマンニッヒ塩基の有用性は、組成物中にホウ素を導入する慣用の技術を使用してマンニッヒ塩基を処理することによって著しく改善できることが多い。
本発明で使用するオキシモリブデン錯体を調製するのに有用な別の種類の化合物は、ホスホルアミド及びホスホンアミド、例えば米国特許第3,909,430号及び第3,968,157号に開示されているものであり、これらの開示内容を参照により本明細書に組み込む。これらの化合物は、少なくとも1つのP-N結合を有するリン化合物を形成することによって調製することができる。それらは、例えば、モノアミンの存在下でオキシ塩化リンをヒドロカルビルジオールと反応させることによって、又はオキシ塩化リンを二官能性第二級アミン及び一官能性アミンと反応させることによって調製することができる。チオホスホルアミドは、約2から450個以上の炭素原子を含有する不飽和炭化水素化合物、例えばポリエチレン、ポリイソブチレン、ポリプロピレン、エチレン、1‐ヘキセン、1,3‐ヘキサジエン、イソブチレン、4‐メチル‐1‐ペンテン等を、五硫化リン及び上で定義した含窒素化合物、特にアルキルアミン、アルキルジアミン、アルキルポリアミン、又はアルキレンアミン、例えばエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン等と反応させることによって調製することができる。
本発明で使用するモリブデン錯体を調製するのに有用な別の種類の窒素含有化合物は、所謂、分散剤粘度指数向上剤(VI向上剤)を含む。これらのVI向上剤は一般的に、炭化水素ポリマー、特にエチレン及び/又はプロピレンから誘導されるポリマーを官能化することによって調製されるが、任意選択的に、脂環式又は脂肪族オレフィン又はジオレフィン等の1種以上のコモノマーから誘導される追加的な単位を含む。官能化は、通常、ポリマー上に少なくとも1個の酸素原子を有する1つ又は複数の反応性部位を導入する種々の方法によって実施することができる。次に、ポリマーを窒素含有源と接触させて、ポリマー骨格上に窒素含有官能基を導入する。一般的に使用される窒素源には、任意の塩基性窒素化合物、特に本明細書に記載のそれらの窒素含有化合物及び組成物が含まれる。好ましい窒素源は、アルキレンアミン、例えばエチレンアミン、アルキルアミン、及びマンニッヒ塩基である。
本発明で使用するのに好ましい塩基性窒素化合物は、スクシンイミド、カルボン酸アミド、及びマンニッヒ塩基である。より好ましいのは、1000又は1300又は2300の平均分子量を有するスクシンイミド及びそれらの混合物である。このようなスクシンイミドは、当技術分野で知られているホウ素又はエチレンカーボネートで後処理することができる。
本発明のオキシモリブデン錯体は硫化することもできる。本発明で使用されるオキシモリブデン/硫黄錯体を調製するための代表的な硫黄源は、硫黄、硫化水素、一塩化硫黄、二塩化硫黄、五硫化リン、R”‐S(式中、R”はヒドロカルビル、好ましくはC1~40アルキルであり、xは少なくとも2である。)、無機スルフィド及びポリスルフィド、例えば(NH(式中、yは少なくとも1である。)、チオアセトアミド、チオ尿素、並びに式R”SH(式中、R”は上で定義した通りである。)のメルカプタンである。硫化剤としても有用なものは、伝統的な硫黄含有酸化防止剤、例えばワックススルフィド及びポリスルフィド、硫化オレフィン、硫化カルボン酸及びエステル及び硫化エステル-オレフィン、並びに硫化アルキルフェノール及びそれらの金属塩である。
硫化脂肪酸エステルは、硫黄、一塩化硫黄、及び/又は二塩化硫黄を不飽和脂肪酸エステルと高温下で反応させることによって調製される。典型的なエステルには、C~C24不飽和脂肪酸、例えばパルミトレイン酸、オレイン酸、リシノール酸、ペトロセリン酸、バクセン酸、リノール酸、リノレン酸、オレオステアリン酸、リカン酸、パリナリン(paranaric)酸、タリリン酸、ガドレイン酸、アラキドン酸、セトレイン酸等のC~C20アルキルエステルが含まれる。特に、良好な結果は、動物性脂肪及び植物油、例えばトール油、亜麻仁油、オリーブ油、ヒマシ油、落花生油、ナタネ油、魚油、マッコウ鯨油等のから得られるような混合不飽和脂肪酸エステルを用いて得られた。
例示的な脂肪酸エステルには、ラウリルタレート、メチルオレアート、エチルオレアート、ラウリルオレアート、セチルオレアート、セチルリノレアート、ラウリルリシノレアート、オレイルリノレアート、オレイルステアレート、及びアルキルグリセリドが含まれる。
交差硫化エステルオレフィン(cross-sulfurized ester olefin)、例えばC10~C25オレフィン及び、C10~C25脂肪酸とC10~C25アルキル又はアルケニルアルコールとの脂肪酸エステル(ここで、脂肪酸及び/又はアルコールは不飽和である。)の硫化混合物も使用することができる。
硫化オレフィンは、C~Cオレフィン又はそれから誘導される低分子量ポリオレフィンと、硫黄、一塩化硫黄及び/又は二塩化硫黄等の硫黄含有化合物との反応によって調製される。
芳香族及びアルキルスルフィド、例えばジベンジルスルフィド、ジキシリルスルフィド、ジセチルスルフィド、ジパラフィンワックススルフィド及びポリスルフィド、分解ワックス-オレフィンスルフィド等もまた有用である。それらは出発物質、例えばオレフィン系不飽和化合物を硫黄、一塩化硫黄及び二塩化硫黄で処理することにより調製することができる。特に好ましいのは、米国特許第2,346,156号に記載のパラフィンワックスチオマーである。
硫化アルキルフェノール及びその金属塩には、硫化ドデシルフェノール及びそのカルシウム塩等の組成物が含まれる。アルキル基は通常、約9から300個の炭素原子を含有する。金属塩は、好ましくは、I族又はII族の塩、特にナトリウム、カルシウム、マグネシウム又はバリウムであり得る。
好ましい硫黄源は、硫黄、硫化水素、五硫化リン、R”’(式中、R”’はヒドロカルビル、好ましくはC~C10アルキルであり、zは少なくとも3である)、メルカプタン(ここで、R”’はC~C10アルキルである。)、無機スルフィド及びポリスルフィド、チオアセトアミド、及びチオ尿素である。最も好ましい硫黄源は、硫黄、硫化水素、五硫化リン、並びに無機スルフィド及びポリスルフィドである。
本発明で使用するモリブデン錯体の調製に使用される極性促進剤は、酸性モリブデン化合物と塩基性窒素化合物との間の相互作用を促進するものである。多種多様なこのような促進剤が当業者に周知である。典型的な促進剤は、1,3‐プロパンジオール、1,4‐ブタンジオール、ジエチレングリコール、ブチルセロソルブ、プロピレングリコール、1,4‐ブチレングリコール、メチルカルビトール、エタノールアミン、ジエタノールアミン、N‐メチルジエタノールアミン、ジメチルホルムアミド、N‐メチルアセトアミド、ジメチルアセトアミド、メタノール、エチレングリコール、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミド、テトラヒドロフラン及び水である。水及びエチレングリコールが好ましい。特に好ましいのは水である。
通常、極性促進剤は反応混合物に別々に添加されるが、特に水の場合、非無水出発物質の成分として、又は(NHMo24・HO等の酸性モリブデン化合物中の水和水としても存在し得る。水は水酸化アンモニウムとしても添加し得る。
本発明で使用されるオキシモリブデン錯体を調製する方法は、酸性モリブデン前駆体及び極性促進剤並びに塩基性窒素含有化合物の溶液を、希釈剤を含むか又は含まずに調製することである。希釈剤は、攪拌を容易にするのに適した粘度を得るために、必要な場合に使用される。典型的な希釈剤は、潤滑油、並びに炭素及び水素のみを含有する液体化合物である。所望する場合、水酸化アンモニウムも反応混合物に添加して、モリブデン酸アンモニウムの溶液を得ることができる。この反応は様々な温度で、典型的には混合物の融点から還流温度までの温度以下で行われる。それは通常大気圧で行われるが、所望する場合、より高い又はより低い圧力を使用してもよい。この反応混合物は、任意選択的に、硫黄源が酸性モリブデン及び塩基性窒素化合物と反応するのに適した圧力及び温度で、上で定義した硫黄源で処理することができる。場合によっては、硫黄源との反応が完了する前に、反応混合物から水を除去することが望ましい場合がある。
オキシモリブデン錯体を調製するための好ましい改良された方法では、反応器を撹拌し、約120℃以下、好ましくは約70℃から約90℃の温度で加熱する。次に、酸化モリブデン又は他の適当なモリブデン源を反応器に装入し、モリブデンが十分に反応するまで、温度を約120℃以下、好ましくは約70℃から約90℃の温度に維持する。過剰の水を反応混合物から除去する。除去方法には、非限定的に、反応器の温度を約120℃以下、好ましくは約70℃から約90℃の間の温度に維持しながら行なう真空蒸留又は窒素ストリッピングが含まれる。モリブデン含有組成物の低い色強度を維持するために、ストリッピング工程中の温度は約120℃以下の温度に保持される。それは通常大気圧で行われるが、より高い又はより低い圧力を使用してもよい。ストリッピング工程は典型的には約0.5から約5時間の期間で行われる。
所望する場合、この生成物は、硫黄源が酸性モリブデン及び塩基性窒素化合物と反応するのに適切な圧力及び温度(約120℃を超えない)で、この反応混合物を上で定義した硫黄源で処理することにより硫化することができる。硫化工程は、典型的には約0.5から約5時間、好ましくは約0.5から約2時間の期間で行われる。場合によっては、硫黄源との反応が完了する前に、反応混合物から極性促進剤(水)を除去するのが望ましい場合がある。
このような方法によって調製されたオキシモリブデン錯体及びオキシモリブデン/硫黄錯体は、良好な燃費、優れた酸化防止性、及び耐摩耗性能品質を維持する一方で、(より高温で調製された錯体と比較して)色がより薄い。この場合の色は、Perkin‐Elmer Lambda18UV‐Visible Double-Beam Spectrophotometer等のUV分光光度計を使用して、より視覚的又はより定量的であることができる。本明細書で使用する場合、この試験では、イソオクタン溶媒中、一定濃度のモリブデン組成物の可視スペクトルが記録された。スペクトルは、ナノメートル単位の波長に対してプロットされた吸光度の強度を表す。スペクトルは電磁放射線の可視領域から近赤外領域(350ナノメートルから900ナノメートル)に及ぶ。この試験では、高着色試料は、一定のモリブデン濃度では、波長が長くなるにつれて、吸光度が次第に強くなることを示した。色測定のための試料の調製には、モリブデン含有組成物をイソオクタンで希釈して、モリブデン含有組成物/イソオクタン混合物1グラム当たりモリブデン0.00025gという一定濃度のモリブデンを達成することが含まれる。試料測定の前に、分光光度計は空気に対して空気を走査して基準とする。350ナノメートルから900ナノメートルまでのUV可視スペクトルは、空気基準に対して1センチメートルの光路長の石英セルを使用して得られる。867ナノメートルの吸光度をゼロに設定することによってスペクトルをオフセット補正する。次に、試料の吸光度を350ナノメートルの波長で測定する。
これらの新規なオキシモリブデン/硫黄錯体の特徴は、2002年5月31日に出願された米国特許出願第10/159,446号、発明の名称“REDUCED COLOR MOLYBDENUM-CONTAINING COMPITION AND A METHOD OF MAKING SAME”に開示されており、その全体を参照により本明細書に組み込む。
反応混合物において、モリブデン化合物と塩基性窒素化合物との比は決定的ではない。しかしながら、塩基性窒素に対してモリブデンの量が増加するにつれて、生成物の濾過はより困難になる。モリブデン成分はおそらくオリゴマー化するので、組成物中に容易に維持できる程度の量のモリブデンを添加するのが有利である。通常、反応混合物は、塩基性窒素原子1個当たり約0.01から2.00原子のモリブデンをそれに装入する。好ましくは塩基性窒素1原子当たり約0.3から1.0、最も好ましくは約0.4から0.7原子のモリブデンを反応混合物に添加する。
任意選択的に硫化する場合、硫化オキシモリブデン含有組成物は、一般的に、塩基性窒素分散剤化合物の硫黄/モリブデン錯体として特徴付けることができるが、好ましくは硫黄対モリブデンの重量比が約(0.01から1.0)対1、より好ましくは約(0.05から0.5)対1、そして窒素対モリブデンの重量比が約(1から10)対1、より好ましくは、約(2から5)対1である。極端に硫黄取り込み量が少ない場合、硫黄対モリブデンの重量比は、約(0.01から0.08)対1である。
オキシモリブデン含有錯体は、潤滑油組成物の全重量に基づいて、約0.02から10重量%、好ましくは約0.1から2.0重量%で含まれる。
一実施形態では、潤滑油中に存在するモリブデンスクシンイミドは0.1から5重量%である。別の実施形態では、潤滑油中に存在するモリブデンスクシンイミドは0.1から2重量%である。別の実施形態では、潤滑油中に存在するモリブデンスクシンイミドは0.1から1重量%である。別の実施形態では、潤滑油中に存在するモリブデンスクシンイミドは0.5から2重量%である。別の実施形態では、潤滑油中に存在するモリブデンスクシンイミドは0.1から2重量%である。別の実施形態では、潤滑油中に存在するモリブデンスクシンイミドは0.5から1重量%である。
サリチレート
一実施形態では、本明細書に開示する潤滑油組成物は、サリチレート化合物[成分(c)]を含む。一実施形態では、サリチレート化合物は、アルキルサリチル酸カルシウム清浄剤である。本発明の潤滑油組成物に必須で含有されるアルキルサリチル酸カルシウム清浄剤は有機酸カルシウム塩を含有しており、該有機酸カルシウム塩が0.1から10重量%、好ましくは0.2から7重量%、より好ましくは1.0から6重量%で含有される潤滑油組成物を与え、そして活性成分基準でTBN100~450を有する未硫化カルシウムアルキルサリチレート清浄剤を含む。一実施形態では、アルキルサリチル酸カルシウム清浄剤は活性成分基準でTBN100~400を有する。一実施形態では、アルキルサリチル酸カルシウム清浄剤は、活性成分基準でTBN100~350を有する。一実施形態では、アルキルサリチル酸カルシウム清浄剤は活性成分基準でTBN150~400を有する。一実施形態では、アルキルサリチル酸カルシウム清浄剤は活性成分基準でTBN150~350を有する。一実施形態では、アルキルサリチル酸カルシウム清浄剤は活性成分基準でTBN200~400を有する。一実施形態では、アルキルサリチル酸カルシウム清浄剤は活性成分基準でTBN200~350を有する。一実施形態では、アルキルサリチル酸カルシウム清浄剤は活性成分基準でTBN250~400を有する。一実施形態では、アルキルサリチル酸カルシウム清浄剤は活性成分基準でTBN250~350を有する。
アルキルサリチル酸カルシウム清浄剤は、10~40個の炭素原子を有するアルキル基を有することができ、アルキル基は、ノルマル-α-オレフィン(NAO)又は異性化ノルマル-α-オレフィン(NAO)から誘導することができる。一実施形態では、アルキルサリチル酸カルシウム清浄剤は、C14~18NAOから誘導することができる。別の実施形態では、アルキルサリチル酸カルシウム清浄剤はC20~28NAOから誘導される。別の実施形態では、アルキルサリチル酸カルシウム清浄剤は、C20~24異性化NAOから誘導される。
未硫化アルキルサリチル酸カルシウム清浄剤は、好ましくはアルキルフェノール(これは所望の炭素原子数を有するα-オレフィンとフェノールから調製される。)からKolbe-Schmitt反応により調製されるアルキルサリチル酸カルシウムである。一般的に、過塩基性のための消石灰及び二酸化炭素ガスを使用して炭酸化法により得られる過塩基性サリチル酸カルシウムは、サリチル酸カルシウム清浄剤として使用される。
或いは、アルキルサリチル酸カルシウムは、直接中和により得られるアルキルフェノールカルシウム塩を炭素化することにより直接調製することができる。
上記の金属含有清浄剤に加えて、少量のスルホン酸塩、例えば石油スルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸又はアルキルトルエンスルホン酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩をアルキルサリチレート清浄剤と組み合わせて使用することができる。
従来のエンジン油に使用されてきた硫化フェネートは、硫化アルキルフェノールのアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩である。典型的には、カルシウム塩及びマグネシウム塩が用いられる。硫化フェネートは、高い熱安定性を示すが、一般的には、約3重量%以上等の高硫黄含量を有し、これは、硫化反応によるものである。本発明では、少量の硫化フェネートをアルキルサリチレート清浄剤と組み合わせて使用することができる。
一実施形態では、アルキルサリチル酸カルシウムは0.1~10重量%である。別の実施形態では、アルキルサリチル酸カルシウムは0.5~10重量%である。別の実施形態では、アルキルサリチル酸カルシウムは1~10重量%である。別の実施形態では、アルキルサリチル酸カルシウムは2~10重量%である。別の実施形態では、アルキルサリチル酸カルシウムは2~6重量%である。
潤滑粘度の油
本明細書に開示している潤滑油組成物は一般的に、潤滑粘度の少なくとも1種の油を含む。当業者に既知の任意の基油を、本明細書に開示する潤滑粘度の油として使用することができる。潤滑油組成物を調製するのに適した幾つかの基油は、Mortierら、「CHemistry and Technology of Lubricants」、第2版、London、Springer、第1章及び第2章(1996)及びA.Sequeria、Jr.、“Lubricant Base Oil and Wax Processing,”、New York、Marcel Decker、第6章、(1994)、及びD.V.Brock、Lubrication Engineering、第43巻、184~5頁、(1987)に記載されており、それらの全ての開示内容を参照により、本明細書に組み込む。一般的に、潤滑油組成物中の基油の量は、潤滑油組成物の全重量に基づいて、約70から約99.5重量%であり得る。幾つかの実施形態では、潤滑油組成物中の基油の量は、潤滑油組成物の全重量に基づいて、約75から約99重量%、約80から約98.5重量%、又は約80から約98重量である。
特定の実施形態では、基油は、任意の天然又は合成の潤滑基油留分であるか又はそれを含む。合成油の幾つかの非限定的な例には、エチレン等の少なくとも1種のα‐オレフィンの重合から、又はFisher-Tropsch法等の、一酸化炭素及び水素ガスを使用する炭化水素合成手順から調製されるポリ-α-オレフィン又はPAO等の油が含まれる。特定の実施形態では、基油は、基油の全重量に基づいて約10重量%未満の1種以上の重質留分を含む。重質留分は、100℃で少なくとも約20cStの粘度を有する潤滑油留分を指す。特定の実施形態では、重質留分は、100℃で少なくとも約25cSt又は少なくとも約30cStの粘度を有する。更なる実施形態では、基油中の1種以上の重質留分の量は、基油の全重量に基づいて約10重量%未満、約5重量%未満、約2.5重量%未満、約1重量%未満、又は約0.1重量%未満である。なお更なる実施形態では、基油は重質留分を含まない。
ある実施形態では、潤滑油組成物は主要量の潤滑粘度の基油を含む。幾つかの実施形態では、基油は100℃で約2.5センチストークス(cSt)から約20cSt、約4センチストークス(cSt)から約20cSt、又は約5cStから約16cStの動粘度を有する。本明細書に開示している基油又は潤滑油組成物の動粘度は、ASTM D445に従って測定することができ、これを参照により本明細書に組み込む。
他の実施形態では、基油は、ベースストック又はベースストックのブレンドであるか、又はそれらを含む。更なる実施形態では、ベースストックは、非限定的に、蒸留、溶媒精製、水素処理、オリゴマー化、エステル化、及び再精製を含む様々な異なる方法を使用して製造される。幾つかの実施形態では、ベースストックは再精製ストックを含む。更なる実施形態では、再精製ストックは、製造、汚染、又は以前の使用を通じて導入された物質を実質的に含まないものとする。
幾つかの実施形態では、基油は、グループI~Vのうち1つ以上における1種以上のベースストックを含むが、これは、1996年12月、第14版、American Petroleum Institute(API)Publication 1509(即ち、乗用車用モーターオイル及びディーゼルエンジン油のためのAPI基油交換可能性ガイドライン)に規定されており、これを参照により本明細書に組み込む。APIガイドラインは、様々な異なるプロセスを使用して製造することができる潤滑剤成分としてベースストックを定義している。グループI、II及びIIIベースストックは鉱油であり、各々が特定の範囲の飽和物量、硫黄含量及び粘度指数を有している。グループIVベースストックはポリ-α-オレフィン(PAO)である。グループVベースストックには、グループI、II、III、及びIVに含まれない他の全てのベースストックが含まれる。
幾つかの実施形態では、基油は、グループI、II、III、IV、V又はそれらの組み合わせにおける1種以上のベースストックを含む。他の実施形態では、基油は、グループII、III、IV又はそれらの組合せの中の1種以上のベースストックを含む。更なる実施形態では、基油は、グループII、III、IV又はそれらの組み合わせにおける1種以上のベースストックを含み、ここで、基油は、100℃で約2.5センチストークス(cSt)から約20cSt、約4cStから約20cSt、又は約5cStから約16cStの動粘度を有する。
基油は、潤滑粘度の天然油、潤滑粘度の合成油及びそれらの混合物からなる群から選択することができる。幾つかの実施形態では、基油は、合成ワックス及びスラックワックスの異性化によって得られるベースストック、並びに原油の芳香族成分及び極性成分を(溶媒抽出ではなく)水素化分解によって調製される水素化分解物ベースストックを含む。他の実施形態では、潤滑粘度の基油には、天然油、例えば動物油、植物油、鉱油(例えば、液体石油油及びパラフィン系、ナフテン系又は混合パラフィン-ナフテン系の溶媒処理又は酸処理された鉱油)、石炭又はシェール由来の油、及びそれらの組み合わせが含まれる。動物油の幾つかの非限定的な例には、骨油、ラノリン、魚油、ラード油、イルカ油、アザラシ油、サメ油、獣脂油、及びクジラ油が含まれる。植物油の幾つかの非限定的な例には、ひまし油、オリーブ油、落花生油、菜種油、コーン油、ゴマ油、綿実油、大豆油、ヒマワリ油、ベニバナ油、麻油、アマニ油、キリ油、オイチシカ油、ホホバオイル、及びメドウフォームオイルが含まれる。このような油は部分的に又は完全に水素化されていてもよい。
幾つかの実施形態では、潤滑粘度の合成油には、炭化水素油及びハロ置換炭化水素油、例えば重合及び相互重合オレフィン、アルキルベンゼン、ポリフェニル、アルキル化ジフェニルエーテル、アルキル化ジフェニルスルフィド、並びにそれらの誘導体、類似体及び同族体等が含まれる。他の実施形態では、合成油には、アルキレンオキシドポリマー、インターポリマー、コポリマー及びそれらの誘導体が含まれるが、その末端ヒドロキシル基はエステル化、エーテル化等によって修飾され得る。更なる実施形態では、合成油は、ジカルボン酸と様々なアルコールとのエステルを含む。特定の実施形態では、合成油は、CからC12モノカルボン酸とポリオール及びポリオールエーテルとから調製されたエステルを含む。更なる実施形態では、合成油には、トリアルキルホスフェートエステル油、例えばトリ-n-ブチルホスフェート及びトリ-イソ-ブチルホスフェートが含まれる。
幾つかの実施形態では、潤滑粘度の合成油には、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-、ポリアリールオキシ-シロキサン油及びシリケート油)が含まれる。他の実施形態では、合成油には、リン含有酸の液体エステル、重合テトラヒドロフラン、ポリ-α-オレフィン等が含まれる。
ワックスの水素化異性化から誘導される基油もまた、単独で又は前述の天然及び/又は合成基油と組み合わせて使用することができる。このようなワックス異性化油は、水素異性化触媒上での天然又は合成ワックス又はそれらの混合物の水素異性化によって調製される。
更なる実施形態では、基油はポリ-α-オレフィン(PAO)を含む。一般に、ポリ-α-オレフィンは、約2から約30、約4から約20、又は約6から約16の炭素原子を有するα-オレフィンから誘導することができる。適切なポリ-α-オレフィンの非限定的な例には、オクテン、デセン、それらの混合物等から誘導されるものが含まれる。これらのポリ-α-オレフィンは、100℃で約2から約15、約3から約12、又は約4から約8センチストークスの粘度を有し得る。場合によっては、ポリ-α-オレフィンを鉱油等の他の基油と一緒に使用することができる。
更なる実施形態では、基油は、ポリアルキレングリコール又はポリアルキレングリコール誘導体を含み、ポリアルキレングリコールの末端ヒドロキシル基は、エステル化、エーテル化、アセチル化等によって修飾することができる。適切なポリアルキレングリコールの非限定的な例には、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリイソプロピレングリコール、及びそれらの組み合わせが含まれる。適切なポリアルキレングリコール誘導体の非限定的な例には、ポリアルキレングリコールのエーテル(例えば、ポリイソプロピレングリコールのメチルエーテル、ポリエチレングリコールのジフェニルエーテル、ポリプロピレングリコールのジエチルエーテル等)、ポリアルキレングリコールのモノ-及びポリカルボン酸エステル、並びにこれらの組み合わせが含まれる。場合によっては、ポリアルキレングリコール又はポリアルキレングリコール誘導体を、ポリ-α-オレフィン及び鉱油等の他の基油と一緒に使用することができる。
更なる実施形態では、基油は、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、スベリン酸、セバシン酸、フマル酸、アジピン酸、リノール酸二量体、マロン酸、アルキルマロン酸、アルケニルマロン酸等)と種々のアルコール(例えば、ブチルアルコール、ヘキシルアルコール、ドデシルアルコール、2‐エチルヘキシルアルコール、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)とのエステルのいずれかを含む。これらのエステルの非限定的な例には、ジブチルアジペート、ジ(2‐エチルヘキシル)セバケート、ジ‐n‐ヘキシルフマレート、ジオクチルセバケート、ジイソオクチルアゼレート、ジイソデシルアゼレート、ジオクチルフタレート、ジデシルフタレート、ジエイコシルセバケート、リノール酸二量体の2‐エチルヘキシルジエステル等が含まれる。
更なる実施形態では、基油は、Fischer-Tropsch法によって調製された炭化水素を含む。Fischer-Tropsch法は、Fischer-Tropsch触媒を使用して水素と一酸化炭素を含有するガスから炭化水素を調製する。これらの炭化水素は、基油として有用であるために更なる処理を必要とし得る。例えば、炭化水素は、当業者に既知の方法を使用して、脱ロウ、水素異性化、及び/又は水素化分解することができる。
更なる実施形態では、基油は、未精製油、精製油、再精製油、又はそれらの混合物を含む。未精製油は、更なる精製処理をすることなく天然又は合成供給源から直接得られるものである。未精製油の非限定的な例には、レトルト処理操作から直接得られるシェール油、一次蒸留から直接得られる石油、及びエステル化プロセスから直接得られそして更なる処理をすることなく使用されるエステル油が含まれる。精製油が1つ以上の特性を改善するために1つ以上の精製方法によって更に処理されていることを除いて、精製油は未精製油に類似している。溶媒抽出、二次蒸留、酸又は塩基抽出、濾過、パーコレーション等の多くのこのような精製方法が当業者に知られている。再精製油は、精製油を得るのに使用される方法に類似した方法を精製油に適用することにより得られる。このような再精製油は再生油又は再処理油としても知られており、しばしば使用済み添加剤及び油分解生成物の除去を目的とする方法によって更に処理される。
他の添加剤
任意選択的に、潤滑油組成物は、潤滑油組成物の任意の望ましい特性を付与又は改善することができる少なくとも1つの添加剤又は改質剤(以下、「添加剤」という。)を更に含むことができる。当業者に既知の任意の添加剤を、本明細書に開示されている潤滑油組成物に使用することができる。幾つかの適切な添加剤は、Mortierら、「Chemistry and Technology of LubriCants」、第2版、London、Springer、(1996);及びLeslie R.Rudnick,“Lubricant Additives:Chemistry and Applications,”New York,Marcel Dekker (2003)に記載されており、これらを両方とも参照により本明細書に援用する。幾つかの実施形態では、添加剤は、酸化防止剤、耐摩耗剤、清浄剤、防錆剤、抗乳化剤、摩擦調整剤、多機能添加剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、消泡剤、金属不活性化剤、分散剤、腐食防止剤、潤滑性向上剤、熱安定性向上剤、曇り止め添加剤、着氷防止剤、染料、マーカー、静電気散逸剤(static dissipaters)、殺生物剤及びそれらの組み合わせからなる群から選択することができる。一般に、潤滑油組成物中の添加剤の各濃度は、使用される場合には、潤滑油組成物の全重量に基づいて、約0.001重量%から約10重量%、約0.01重量%から約5重量%、又は約0.1重量%から約2.5重量%の範囲であり得る。更に、潤滑油組成物中の添加剤の全量は、潤滑油組成物の全重量に基づいて、約0.001重量%から約20重量%、約0.01重量%から約10重量%、又は約0.1重量%から約5重量%の範囲であり得る。
分散剤
一実施形態では、本明細書に開示される潤滑油組成物は、アルケニルスクシンイミド、アルキルスクシンイミド、又はそれらの誘導体であり得る無灰分散剤を含み、ここで、アルケニル基及びアルキル基はポリオレフィンから誘導され得る。無灰分散剤は、潤滑油組成物中に、窒素含量換算で0.01から0.3重量%の量で配合される。百分率は潤滑油組成物の量に対して与えられる。代表的なスクシンイミドは、高分子量アルケニル又はアルキルの置換基を有するコハク酸無水物と、4から10、好ましくは5から7の平均窒素原子数を有するポリアルキレンポリアミンとの間の反応によって得ることができる。高分子量アルケニル又はアルキルは、好ましくは、約900から3,000、900から2300、900から1100、又は1100から2300の数平均分子量を有するポリブテンから誘導される。
ポリブテンと無水マレイン酸との反応によるポリブテニルコハク酸無水物の調製方法では、一般的に塩素化法が用いられる。しかしながら、塩素化法では生成物中に塩素が残り、従って、最終的に調製されたスクシンイミドには必然的に大量(例えば約2,000から3,000ppm)の塩素が入り込む。対照的に、塩素を使用しない熱反応では、塩素含量が極めて少ない(例えば、0から30ppm)最終生成物が得られる。従って、熱反応により得られたポリイソブテニルスクシンイミドから誘導されるスクシンイミドは、0~30重量%等の低塩素含量の潤滑油組成物の配合に好適に使用することができる。スクシンイミドは、ホウ酸、ホウ素含有化合物、アルコール、アルデヒド、ケトン、アルキルフェノール、環状カーボネート又は有機酸で後処理することができる。ホウ酸又はホウ素含有化合物で後処理することによって得られ、そして高い熱安定性及び高い酸化安定性を示すホウ酸化アルケニル-(又はアルキル-)スクシンイミドが好ましい。
一実施形態では、潤滑油組成物はスクシンイミドを含む。別の実施形態では、潤滑油組成物はビススクシンイミドを含む。別の実施形態では、潤滑油組成物はホウ酸化ビススクシンイミドを含む。別の実施態様では、潤滑油組成物は、ホウ酸化ビススクシンイミドと非ホウ酸化ビスコシンイミドとの混合物を含む。
酸化防止剤
本発明の潤滑油組成物は、基油の酸化を低減又は防止することができる1種以上の酸化防止剤を含有することができる。当業者に既知の任意の酸化防止剤を潤滑油組成物に使用することができる。適切な酸化防止剤の非限定的な例には、アミン系酸化防止剤(例えば、アルキルジフェニルアミン、例えばビス-ノニル化ジフェニルアミン、ビス-オクチル化ジフェニルアミン、及びオクチル化/ブチル化ジフェニルアミン、フェニル‐α‐ナフチルアミン、アルキル又はアリールアルキル置換フェニル‐α‐ナフチルアミン、アルキル化p‐フェニレンジアミン、テトラメチルジアミノジフェニルアミン等)、フェノール系酸化防止剤(例えば、2‐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、2,4,6‐トリ‐tert‐ブチルフェノール、2,6‐ジ‐tert‐ブチル‐p‐クレゾール、2,6‐ジ‐tert‐ブチルフェノール、4,4’‐メチレンビス-(2,6‐ジ‐tert‐ブチルフェノール)、4,4’‐チオビス(6‐ジ‐tert‐ブチル‐o‐クレゾール)等)、硫黄系酸化防止剤(例えば、ジラウリル‐3,3’‐チオジプロピオネート、硫化フェノール系酸化防止剤等)、リン系酸化防止剤(例えば、亜リン酸塩等)、ジチオリン酸亜鉛、油溶性銅化合物及びそれらの組み合わせが含まれる。酸化防止剤の量は、潤滑油組成物の全重量に基づいて、約0.01重量%から約10重量%、約0.05重量%から約5重量%、又は約0.1重量%から約3重量%で変動し得る。
摩耗防止剤
本発明の潤滑油組成物は、摩擦及び過度の摩耗を減少させることができる1種以上の耐摩耗剤を含有することができる。当業者に既知の任意の耐摩耗剤を潤滑油組成物に使用することができる。好適な耐摩耗剤の非限定的な例は、ジチオリン酸亜鉛、ジチオリン酸の金属(例えば、Pb、Sb、Mo等)塩、ジチオカルバメートの金属(例えば、Zn、Pb、Sb、Mo等)塩、脂肪酸の金属(例えば、Zn、Pb、Sb等)塩、ホウ素化合物、リン酸エステル、亜リン酸エステル、リン酸エステル又はチオリン酸エステルのアミン塩、ジシクロペンタジエンとチオリン酸との反応生成物及びそれらの組み合わせを含むことができる。耐摩耗剤の量は、潤滑油組成物の全重量に基づいて、約0.01重量%から約5重量%、約0.05重量%から約3重量%、又は約0.1重量%から約1重量%で変化し得る。
特定の実施形態では、耐摩耗剤は、ジアルキルジチオリン酸亜鉛化合物等のジヒドロカルビルジチオリン酸金属塩であるか又はそれを含む。ジヒドロカルビルジチオリン酸金属塩の金属は、アルカリ若しくはアルカリ土類金属、又はアルミニウム、鉛、スズ、モリブデン、マンガン、ニッケル又は銅であり得る。幾つかの実施形態では、金属は亜鉛である。他の実施形態では、ジヒドロカルビルジチオリン酸金属塩のアルキル基は、約3から約22個の炭素原子、約3から約18個の炭素原子、約3から約12個の炭素原子、又は約3から約8個の炭素原子を有する。更なる実施形態では、アルキル基は線状又は分枝状である。
本明細書に開示される潤滑油組成物中のジアルキルジチオリン酸亜鉛塩を含むジヒドロカルビルジチオリン酸金属塩の量は、そのリン含量によって測定される。幾つかの実施形態では、本明細書に開示される潤滑油組成物のリン含量は、潤滑油組成物の全重量に基づいて、約0.01重量%から約0.14重量%である。
消泡剤
本発明の潤滑油組成物は、油中の泡を分解することができる1種以上の消泡剤(foam inhibitors)又は抗泡阻害剤(anti-foam inhibitors)を含有することができる。当業者に既知の任意の消泡剤又は抗泡阻害剤を潤滑油組成物に使用することができる。適切な消泡剤又は抗泡阻害剤の非限定的な例には、シリコーン油又はポリジメチルシロキサン、フルオロシリコーン、アルコキシル化脂肪酸、ポリエーテル(例えば、ポリエチレングリコール)、分枝ポリビニルエーテル、アルキルアクリレートポリマー、アルキルメタクリレートポリマー、ポリアルコキシアミン及びそれらの組み合わせが含まれる。幾つかの実施形態では、消泡剤又は抗泡阻害剤は、グリセロールモノステアレート、ポリグリコールパルミテート、トリアルキルモノチオホスフェート、スルホン化リシノール酸のエステル、ベンゾイルアセトン、サリチル酸メチル、グリセロールモノオレエート、又はグリセロールジオレエートを含む。消泡剤又は抗泡阻害剤の量は、潤滑油組成物の全重量に基づいて、約0.001重量%から約5重量%、約0.05重量%から約3重量%、又は約0.1重量%から約1重量%で変化し得る。
流動点降下剤
本発明の潤滑油組成物は、潤滑油組成物の流動点を降下させることができる1種以上の流動点降下剤を含有することができる。当業者に既知の任意の流動点降下剤を潤滑油組成物に使用することができる。適切な流動点降下剤の非限定的な例には、ポリメタクリレート、アルキルアクリレートポリマー、アルキルメタクリレートポリマー、ジ(テトラパラフィンフェノール)フタレート、テトラパラフィンフェノールの縮合物、塩素化パラフィンとナフタレンとの縮合物、及びそれらの組み合わせが含まれる。幾つかの実施形態では、流動点降下剤は、エチレン-酢酸ビニルコポリマー、塩素化パラフィンとフェノールとの縮合物、ポリアルキルスチレン等を含む。流動点降下剤の量は、潤滑油組成物の全重量に基づいて、約0.01重量%から約10重量%、約0.05重量%から約5重量%、又は約0.1重量%から約3重量%で変化し得る。
抗乳化剤
一実施形態では、本発明の潤滑油組成物は1種以上の抗乳化剤を含有しない。別の実施形態では、本発明の潤滑油組成物は、水又は蒸気にさらされる潤滑油組成物中の油-水分離を促進することができる1種以上の抗乳化剤を含有することができる。当業者に既知の任意の抗乳化剤を潤滑油組成物に使用することができる。適切な抗乳化剤の非限定的な例には、アニオン性界面活性剤(例えば、アルキル-ナフタレンスルホネート、アルキルベンゼンスルホネート等)、ノニオン性アルコキシル化アルキルフェノール樹脂、アルキレンオキシドのポリマー(例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとのブロックコポリマー等)、油溶性酸のエステル、ポリオキシエチレンソルビタンエステル及びそれらの組み合わせが含まれる。抗乳化剤の量は、潤滑油組成物の全重量に基づいて、約0.01重量%から約10重量%、約0.05重量%から約5重量%、又は約0.1重量%から約3重量%で変化し得る。
腐食防止剤
本発明の潤滑油組成物は、腐食を低減することができる1種以上の腐食防止剤を含有することができる。当業者に既知の任意の腐食防止剤を潤滑油組成物に使用することができる。適切な腐食防止剤の非限定的な例には、ドデシルコハク酸の半エステル又はアミド、リン酸エステル、チオホスフェート、アルキルイミダゾリン、サルコシン及びそれらの組み合わせが含まれる。腐食防止剤の量は、潤滑油組成物の全重量に基づいて、約0.01重量%から約5重量%、約0.05重量%から約3重量%、又は約0.1重量%から約1重量%で変化し得る。
極圧剤
本発明の潤滑油組成物は、極圧条件下でスライド金属表面が焼き付くのを防止することができる1種以上の極圧(EP)剤を含有することができる。当業者に既知の任意の極圧剤を潤滑油組成物に使用することができる。一般的に、極圧剤は金属と化学的に結合して高負荷下で対向する金属表面の凹凸の溶接を防止する表面フィルムを形成することができる化合物である。適切な極圧剤の非限定的な例には、硫化動物油脂若しくは硫化植物油脂、硫化動物脂肪酸エステル若しくは硫化植物脂肪酸エステル、リンの三価若しくは五価酸の完全若しくは部分エステル化エステル、硫化オレフィン、ジヒドロカルビルポリスルフィド、硫化ディールス-アルダー付加物、硫化ジシクロペンタジエン、脂肪酸エステルと一価不飽和オレフィンの硫化又は共硫化混合物、脂肪酸と脂肪酸エステルとα‐オレフィンとの共硫化ブレンド、官能性置換ジヒドロカルビルポリスルフィド、チア-アルデヒド、チア-ケトン、エピチオ化合物、硫黄含有アセタール誘導体、テルペンと非環式オレフィンの共硫化ブレンド、及びポリスルフィドオレフィン生成物、リン酸エステル又はチオリン酸エステルのアミン塩、並びにそれらの組み合わせが含まれる。極圧剤の量は、潤滑油組成物の全重量に基づいて、約0.01重量%から約5重量%、約0.05重量%から約3重量%、又は約0.1重量%から約1重量%で変化し得る。
防錆剤
本発明の潤滑油組成物は、鉄金属表面の腐食を抑制することができる1種以上の防錆剤を含有することができる。当業者に既知の任意の防錆剤を潤滑油組成物に使用することができる。適切な防錆剤の非限定的な例には、ノニオン性ポリオキシアルキレン剤、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレン高級アルコールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンソルビトールモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビトールモノオレエート、及びポリエチレングリコールモノオレエート;ステアリン酸及び他の脂肪酸;ジカルボン酸;金属石鹸;脂肪酸アミン塩;重スルホン酸の金属塩;多価アルコールの部分カルボン酸エステル;リン酸エステル;(短鎖)アルケニルコハク酸;その部分エステル及びその含窒素誘導体;合成アルカリールスルホネート、例えば金属ジノニルナフタレンスルホネート;等並びにそれらの混合物が含まれる。防錆剤の量は、潤滑油組成物の全重量に基づいて、約0.01重量%から約10重量%、約0.05重量%から約5重量%、又は約0.1重量%から約3重量%で変化し得る。
本発明の潤滑油組成物は1種以上の金属不活性化剤を含有することができる。適切な金属不活性化剤の非限定的な例には、ジサリチリデンプロピレンジアミン、トリアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、及びメルカプトベンズイミダゾールが含まれる。
VII
本発明の潤滑油組成物は1種以上の粘度指数向上剤を含有することができる。適切な粘度指数向上剤の非限定的な例には、オレフィンコポリマー、例えばエチレン-プロピレンコポリマー、スチレン-イソプレンコポリマー、水和スチレン-イソプレンコポリマー、ポリブテン、ポリイソブチレン、ポリメタクリレート、ビニルピロリドン及びメタクリレートコポリマー及び分散剤型粘度指数向上剤が含まれる。これらの粘度調整剤は、例えば、無水マレイン酸等のグラフト化する物質で任意選択的にグラフト化することができ、グラフト化された物質は、例えば、アミン、アミド、窒素含有複素環式化合物又はアルコールと反応させて多官能性粘度調整剤(分散剤-粘度調整剤)を形成することができる。粘度調整剤の他の例には、スターポリマー(例えば、イソプレン/スチレン/イソプレントリブロックを含むスターポリマー)が含まれる。粘度調整剤の更に他の例には、低ブルックフィールド粘度及び高剪断安定性のポリアルキル(メタ)アクリレート、高ブルックフィールド粘度及び高剪断安定性の分散剤特性を有する官能化ポリアルキル(メタ)アクリレート、700から2500ダルトンの範囲の重量平均分子量を有するポリイソブチレン、及びそれらの混合物が含まれる。粘度指数向上剤の量は、潤滑油組成物の全重量に基づいて、約0.01重量%から約25重量%。約0.05重量%から約20重量%、又は約0.3重量%から約15重量%で変化し得る。
金属不活性化剤
幾つかの実施形態では、潤滑油組成物は少なくとも金属不活性化剤を含む。適切な金属不活性化剤の幾つかの非限定的な例には、ジサリチリデンプロピレンジアミン、トリアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、及びメルカプトベンズイミダゾールが含まれる。
本明細書に開示されている添加剤は、複数の添加剤を有する添加剤濃縮物の形態であり得る。添加剤濃縮物は、適切な粘度の炭化水素油等の適切な希釈剤を含み得る。このような希釈剤は、天然油(例えば、鉱油)、合成油及びそれらの組み合わせからなる群から選択することができる。鉱油の幾つかの非限定的な例には、パラフィン系油、ナフテン系油、アスファルト系油及びそれらの組み合わせが含まれる。合成基油の幾つかの非限定的な例には、ポリオレフィン油(特に水素化α-オレフィンオリゴマー)、アルキル化芳香族、ポリアルキレンオキシド、芳香族エーテル、及びカルボン酸エステル(特にジエステル油)並びにそれらの組み合わせが含まれる。幾つかの実施形態では、希釈剤は天然又は合成の両方の軽質炭化水素油である。一般的に、希釈油は、40℃で約13センチストークスから約35センチストークスの粘度を有することができる。
一般的に、希釈剤は本発明の潤滑油溶性添加剤を容易に可溶化し、潤滑剤基油ストック又は燃料に容易に溶ける油添加剤濃縮物を提供することが望ましい。更に、希釈剤は、例えば、高揮発性、高粘度、及びヘテロ原子等の不純物を含む望ましくない特性を潤滑油基油ストック、延いては最終的に完成した潤滑剤又は燃料に導入しないことが望ましい。
本発明は更に、本発明に従って、油溶性添加剤濃縮物組成物であって、不活性希釈剤と、全濃縮物に基づいて、2.0%から90重量%、好ましくは10%から50重量%の油溶性添加剤組成物を含む、該濃縮物組成物を提供する。
以下の実施例は本発明の実施形態を例示するために提示されるが、記載された特定の実施形態に本発明を限定する意図はない。特に断らない限り、全ての部及び百分率は重量による。全ての数値は概数である。数値範囲が示されている場合、記載された範囲外の実施形態は依然として本発明の範囲内にあり得ることを理解すべきである。各実施例に記載される特定の詳細は、本発明の必要な特徴として解釈されるべきではない。
以下の実施例は、例示目的のみを意図しており、本発明の範囲を決して限定するものではない。
性能評価用の潤滑油組成物は、下記の添加剤から調製した。全ての潤滑油組成物は、10W‐30の粘度グレード(SAE粘度グレード)を有するように調製した。
サリチレートA:活性成分基準で280のTBNを有するCaサリチレート。
サリチレートB:活性成分基準で300のTBNを有するCaサリチレート。
スルホネート:Caスルホネートの油濃縮物。
フェネート:Caフェネートの油濃縮物。
更に、各例は7.1重量%の一級ZnDTP、7.1重量%の二級ZnDTP、0.5重量%のアミン酸化防止剤、及び50重量ppmの消泡剤を含有する。
潤滑油組成物を、以下に記載されるように、High Frequency Reciprocating Rig(HFRR)Evaluation及びJASCO T903:2011に従って評価した。
摩擦性能
[高周波往復動装置(HFRR)評価]
摩擦係数は、金属-金属間の摩擦係数により求めた。
HFRR試験装置は、摩擦計を使用して潤滑剤性能を測定するための業界で認められた試験である。PCS機器は、試験片(ボール)を固定された試験片(平らなディスク)に押し付けながら、小さい振幅で該試験片(ボール)を振動させる電磁振動器を使用する。振動の振幅及び周波数並びに負荷は可変である。ボールと平らなディスクとの間の摩擦力及び電気接触抵抗(ECR)を測定する。平らな固定された試験片を、潤滑油が添加される浴中に保持し、加熱し得る。この試験では、52100鋼の平らな試験片上で6mmのボールを使用して、摩擦計を50Hz超(>50Hz)で60分間超(>60分間)作動するように設定した。負荷は1.0kgであり、温度は100℃であった。この試験では、より小さい摩擦係数は、より効果的な潤滑摩擦調整剤添加剤に相当する。HFRR摩擦性能データを表2に示す。
JASO T903:2011手順:
潤滑剤組成物を、JASO T903:2011に記載されているクラッチシステム摩擦試験にかけた。このテストでは、3つの主なクラッチパラメータを評価する。即ち、クラッチスリップに関する静摩擦、クラッチフィール/アップテイクに関する動摩擦、及び同期時間に関する停止時間である。次に、クラッチ性能指数を潤滑組成物に割り当てて、それをJASO MA、JASO MA1、又はJASO MA2(高摩擦、湿式クラッチ用途に適している)、又はJASO MB(低摩擦、乾式クラッチ用途により適している)として分類することができる。
JASO MB性能を有するとする潤滑組成物の場合、3つの指数全てがMBカテゴリーに指定された値の範囲内に入るか、又は2つの指数がMBカテゴリーに指定された値の範囲内に入り、且つ1つの指数がMAカテゴリーに指定された値の範囲内に入らなければならない、又は、1つの指数がMBカテゴリーに指定された値の範囲内に入り、且つ2つの指数がMAカテゴリーに指定された値の範囲内に入らなければならない。それを以下の表1に示す。
Figure 0007069154000001
JASO T903:2011クラッチ性能データを表2に示す。
Figure 0007069154000002
実施例1~8は全て、MB油として認定されたが、比較例AからDはMB油として認定されなかった。実施例1~8は、より低い摩擦係数(<0.1)を有し、これは、組成物が比較例AからDよりも改善された摩擦の利益を有することを意味する。MB油は全て、乾式クラッチを備えたオートバイの4サイクルガソリンエンジンの摩擦及び燃費性能に関するOEM要件を満たす。
本明細書に開示している実施形態に、種々の改変をし得ることが理解される。従って、上記の説明は限定として解釈されるのではなく、単に好ましい実施形態の例示として解釈されるべきである。例えば、本発明を実施するための最良の形態として上記し且つ実施した機能は、例示目的のためだけのものである。本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、他の構成及び方法を当業者は実施し得る。更に、当業者は、本明細書に添付の特許請求の範囲の範囲及び趣旨内で他の改変を想定するであろう。

Claims (15)

  1. エンジン及びクラッチを含むオートバイ用MoDTC非含有潤滑油組成物であって、
    a. 主要量の潤滑粘度の油、
    b. モリブデン化合物、及び
    c. 活性成分基準でTBN100~450を有するサリチレート清浄剤、
    を含み、前記エンジンを潤滑するが、前記クラッチは潤滑しない、前記潤滑油組成物であって、
    前記サリチレート清浄剤がC14~18アルキル基を有するアルキルサリチル酸カルシウム清浄剤であり、
    前記アルキルサリチル酸カルシウム清浄剤が、0.1から10重量%存在する、前記潤滑油組成物
  2. 前記モリブデン化合物がモリブデンスクシンイミドである、請求項1に記載の潤滑油組成物。
  3. 前記サリチレート清浄剤が150~450のTBNを有する、請求項1に記載の潤滑油組成物。
  4. 前記サリチレート清浄剤が200~400のTBNを有する、請求項1に記載の潤滑油組成物。
  5. 前記サリチレート清浄剤が250~400のTBNを有する、請求項1に記載の潤滑油組成物。
  6. 前記サリチレート清浄剤が250~350のTBNを有する、請求項1に記載の潤滑油組成物。
  7. 前記クラッチが乾式クラッチである、請求項1に記載の潤滑油組成物。
  8. 乾式クラッチを備えたオートバイの4サイクルガソリンエンジンを潤滑する、請求項1に記載の潤滑油組成物の使用。
  9. MoDTC非含有潤滑油組成物を用いて、エンジン及びクラッチを含むオートバイの該エンジンを潤滑する方法であって、
    前記組成物が、
    a. 主要量の潤滑粘度の油、
    b. モリブデン化合物、及び
    c. 活性成分基準でTBN100~450を有するサリチレート清浄剤、
    を含み、前記エンジンを潤滑するが、前記クラッチは潤滑しない、前記方法であって、
    前記サリチレート清浄剤がC14~18アルキル基を有するアルキルサリチル酸カルシウム清浄剤であり、
    前記アルキルサリチル酸カルシウム清浄剤が、前記組成物中に0.1から10重量%の量存在する、前記方法
  10. 前記モリブデン化合物がモリブデンスクシンイミドである、請求項に記載の方法。
  11. 前記サリチレート清浄剤がTBN150~450を有する、請求項に記載の方法。
  12. 前記サリチレート清浄剤がTBN200~400を有する、請求項に記載の方法。
  13. 前記サリチレート清浄剤がTBN250~400を有する、請求項に記載の方法。
  14. 前記サリチレート清浄剤がTBN250~350を有する、請求項に記載の方法。
  15. 前記クラッチが乾式クラッチである、請求項に記載の方法。

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