JP7314125B2 - 内燃機関用潤滑油組成物 - Google Patents
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Description
また省燃費性を高めるためには、上記したように基油の粘度を下げることが有効である。しかし低粘度の基油は蒸発しやすいため、低粘度の基油を用いた省燃費型の潤滑油組成物においては、潤滑油の消費量が増える傾向にある。
[1] 1種以上の鉱油系基油もしくは1種以上の合成系基油またはそれらの組み合わせからなり、100℃における動粘度が3.0mm2/s以上4.0mm2/s以下であり、250℃におけるNOACK蒸発量が15質量%以下である潤滑油基油と、(A)カルシウムを含有する金属系清浄剤を、組成物全量基準でカルシウム量として1000質量ppm以上2000質量ppm未満と、(B)マグネシウムを含有する金属系清浄剤を、組成物全量基準でマグネシウム量として100~1000質量ppmと、(G)ジアルキルジチオリン酸亜鉛を、組成物全量基準でリン量として600質量ppm以上とを含有し、(C)粘度指数向上剤を、組成物全量基準で5質量%以下含有するか、又は含有しないことを特徴とする、内燃機関用潤滑油組成物。
[2] 上記(C)成分として、(C1)重量平均分子量が100,000以上であるポリ(メタ)アクリレート系粘度指数向上剤を含有し、上記(C1)成分の含有量が、上記(C)成分の全含有量の95質量%以上である、[1]に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
[3] 上記(C)成分を、組成物全量基準で3質量%以下含有するか、又は含有しない、[1]又は[2]に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
[4] 上記(C)成分を、組成物全量基準で1質量%以下含有するか、又は含有しない、[1]~[3]のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
[5] 上記(C)成分を含有しない、[1]~[4]のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
[6] (D)摩擦調整剤を更に含有する、[1]~[5]のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
[7] 該(D)成分として、モリブデン系摩擦調整剤を含有する、[6]に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
[8] 上記潤滑油基油は1種以上の合成系基油である、[1]~[7]のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
[9] 150℃におけるHTHS粘度が1.7~2.0mPa・sである、[1]~[8]のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
[10] 100℃におけるHTHS粘度が3.5~4.0mPa・sである、[1]~[9]のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
[11] 250℃におけるNOACK蒸発量が15質量%以下である、[1]~[10]のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
潤滑油基油としては、1種以上の鉱油系基油もしくは1種以上の合成系基油またはそれらの組み合わせからなり、100℃における動粘度が3.0mm2/s以上4.0mm2/s以下であり、250℃におけるNOACK蒸発量が15質量%以下である潤滑油基油(以下において「本実施形態に係る潤滑油基油」ということがある。)が用いられる。鉱油系基油としては、1種以上のAPI基油分類グループII基油(以下において単に「APIグループII基油」ということがある。)もしくは1種以上のAPI基油分類グループIII基油(以下において単に「APIグループIII基油」ということがある。)またはそれらの組み合わせを好ましく用いることができ、合成系基油としては、1種以上のAPI基油分類グループIV基油(以下において単に「APIグループIV基油」ということがある。)もしくは1種以上のAPI基油分類グループV基油(以下において単に「APIグループV基油」ということがある。)またはそれらの組み合わせを好ましく用いることができる。APIグループII基油は、硫黄分が0.03質量%以下、飽和分が90質量%以上、且つ粘度指数が80以上120未満の鉱油系基油である。APIグループIII基油は、硫黄分が0.03質量%以下、飽和分が90質量%以上、且つ粘度指数が120以上の鉱油系基油である。APIグループIV基油はポリα-オレフィン基油である。APIグループV基油は好ましくはエステル系基油である。
(1)パラフィン基系原油および/または混合基系原油の常圧蒸留による留出油
(2)パラフィン基系原油および/または混合基系原油の常圧蒸留残渣油の減圧蒸留による留出油(WVGO)
(3)潤滑油脱ろう工程により得られるワックス(スラックワックス等)および/またはガストゥリキッド(GTL)プロセス等により得られる合成ワックス(フィッシャートロプシュワックス、GTLワックス等)
(4)基油(1)~(3)から選ばれる1種または2種以上の混合油および/または当該混合油のマイルドハイドロクラッキング処理油
(5)基油(1)~(4)から選ばれる2種以上の混合油
(6)基油(1)、(2)、(3)、(4)または(5)の脱れき油(DAO)
(7)基油(6)のマイルドハイドロクラッキング処理油(MHC)
(8)基油(1)~(7)から選ばれる2種以上の混合油。
(9)上記基油(1)~(8)から選ばれる基油または当該基油から回収された潤滑油留分を水素化分解し、その生成物またはその生成物から蒸留等により回収される潤滑油留分について溶剤脱ろうや接触脱ろうなどの脱ろう処理を行い、または当該脱ろう処理をした後に蒸留することによって得られる水素化分解基油
(10)上記基油(1)~(8)から選ばれる基油または当該基油から回収された潤滑油留分を水素化異性化し、その生成物またはその生成物から蒸留等により回収される潤滑油留分について溶剤脱ろうや接触脱ろうなどの脱ろう処理を行い、または、当該脱ろう処理をしたあとに蒸留することによって得られる水素化異性化基油。脱ろう工程としては接触脱ろう工程を経て製造された基油が好ましい。
本発明の潤滑油組成物は、金属系清浄剤として、(A)カルシウムを含有する金属系清浄剤(以下において「(A)成分」又は「カルシウム系清浄剤」ということがある。)と、(B)マグネシウムを含有する金属系清浄剤(以下において「(B)成分」又は「マグネシウム系清浄剤」ということがある。)とを含有する。金属系清浄剤としては例えば、フェネート系清浄剤、スルホネート系清浄剤、サリシレート系清浄剤を挙げることができる。また、これら金属系清浄剤は単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
アルカリ土類金属としては、マグネシウム又はカルシウムが好ましい。アルキル芳香族スルホン酸としては、例えば、いわゆる石油スルホン酸や合成スルホン酸が挙げられる。ここでいう石油スルホン酸としては、鉱油の潤滑油留分のアルキル芳香族化合物をスルホン化したものや、ホワイトオイル製造時に副生する、いわゆるマホガニー酸等が挙げられる。また、合成スルホン酸の一例としては、洗剤の原料となるアルキルベンゼン製造プラントにおける副生成物を回収すること、もしくは、ベンゼンをポリオレフィンでアルキル化することにより得られる、直鎖状または分枝状のアルキル基を有するアルキルベンゼンをスルホン化したものを挙げることができる。合成スルホン酸の他の一例としては、ジノニルナフタレン等のアルキルナフタレンをスルホン化したものを挙げることができる。また、これらアルキル芳香族化合物をスルホン化する際のスルホン化剤としては、特に制限はなく、例えば発煙硫酸や無水硫酸を用いることができる。
アルカリ土類金属炭酸塩で過塩基化された金属系清浄剤を得る方法は特に限定されるものではないが、例えば、炭酸ガスの存在下で、金属系清浄剤(例えばアルカリ土類金属フェネート、アルカリ土類金属スルホネート、アルカリ土類金属サリシレート等。)の中性塩をアルカリ土類金属の塩基(例えばアルカリ土類金属の水酸化物、酸化物等。)と反応させることにより得ることができる。
アルカリ土類金属ホウ酸塩で過塩基化された金属系清浄剤を得る方法は特に限定されるものではないが、ホウ酸または無水ホウ酸及び任意的にホウ酸塩の存在下で、金属系清浄剤(例えばアルカリ土類金属フェネート、アルカリ土類金属スルホネート、アルカリ土類金属サリシレート等。)の中性塩をアルカリ土類金属の塩基(例えばアルカリ土類金属の水酸化物、酸化物等。)と反応させることにより得ることができる。ホウ酸はオルトホウ酸であってもよく、縮合ホウ酸(例えば二ホウ酸、三ホウ酸、四ホウ酸、メタホウ酸等。)であってもよい。ホウ酸塩としては、これらのホウ酸のカルシウム塩((A)成分を得る場合)またはマグネシウム塩((B)成分を得る場合)を好ましく用いることができる。ホウ酸塩は中性塩であってもよく、酸性塩であってもよい。ホウ酸および/またはホウ酸塩は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の潤滑油組成物は、(C)粘度指数向上剤(以下において「(C)成分」ということがある。)を、潤滑油組成物全量基準で5質量%以下含有するか、又は含有しないことが好ましい。すなわち、潤滑油組成物中の粘度指数向上剤の含有量は、組成物全量基準で0~5質量%であることが好ましく、0~3質量%であることがより好ましく、0~1質量%であることがさらに好ましい。(C)成分の例としては、非分散型もしくは分散型ポリ(メタ)アクリレート系粘度指数向上剤、(メタ)アクリレート-オレフィン共重合体、非分散型もしくは分散型エチレン-α-オレフィン共重合体又はその水素化物、ポリイソブチレン又はその水素化物、スチレン-ジエン水素化共重合体、スチレン-無水マレイン酸エステル共重合体、及びポリアルキルスチレン等を挙げることができる。潤滑油組成物中の(C)成分の含有量が上記上限値以下であることにより、潤滑油組成物の清浄化性能および省燃費性を高めることが可能になる。
本発明の潤滑油組成物は、(D)摩擦調整剤(以下において「(D)成分」ということがある。)を含有することが好ましい。摩擦調整剤としては、モリブデン系摩擦調整剤(油溶性有機モリブデン化合物)もしくは無灰摩擦調整剤またはそれらの組み合わせを好ましく用いることができる。
本発明の潤滑油組成物は、(E)窒素含有無灰分散剤(以下において「(E)成分」ということがある。)を含有してもよい。
(E)成分としては、例えば、以下の(E-1)~(E-3)から選ばれる1種以上の化合物を用いることができる。
(E-1)アルキル基もしくはアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するコハク酸イミドまたはその誘導体(以下において「成分(E-1)」ということがある。)、
(E-2)アルキル基もしくはアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するベンジルアミンまたはその誘導体(以下において「成分(E-2)」ということがある。)、
(E-3)アルキル基もしくはアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するポリアミンまたはその誘導体(以下において「成分(E-3)」ということがある。)。
成分(E-1)のうち、アルキル基もしくはアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するコハク酸イミドの例としては、下記一般式(10)または(11)で表される化合物を挙げることができる。
式(10)及び式(11)におけるアルキル基またはアルケニル基(R16~R18)の好適な数平均分子量は800~3500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;以下において「(G)成分」ということがある。)を、潤滑油組成物全量基準でリン量として600質量ppm以上含有することが好ましい。(G)成分としては、例えば次の一般式(14)で表される化合物を用いることができる。
本発明の潤滑油組成物には、さらにその性能を向上させるために、その目的に応じて潤滑油に一般的に使用されている他の添加剤を含有させることができる。そのような添加剤としては、例えば、酸化防止剤、摩耗防止剤または極圧剤、腐食防止剤、防錆剤、金属不活性化剤、抗乳化剤、消泡剤等の添加剤等を挙げることができる。
潤滑油組成物が酸化防止剤を含有する場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、通常5.0質量%以下であり、好ましくは3.0質量%以下であり、また好ましくは0.1質量%以上であり、より好ましくは0.5質量%以上である。
潤滑油組成物が摩耗防止剤または極圧剤を含有する場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、0.01~10質量%であることが好ましい。
潤滑油組成物の100℃における動粘度は、4.0~6.1mm2/sであることが好ましく、より好ましくは4.5~5.6mm2/sである。潤滑油組成物の100℃における動粘度が上記下限値mm2/s以上であることにより、潤滑性を維持することが容易になる。潤滑油組成物の100℃における動粘度が上記上限値以下であることにより、省燃費性をさらに高めることが可能になる。
以下に示す基油および添加剤を用いて、本発明の潤滑油組成物(実施例1~5、7~11、参考例6)及び比較用の潤滑油組成物(比較例1~8)をそれぞれ調製した。各組成物の組成を表1~4に示す。表1~4中、「基油組成」の項目において「mass%」は基油全量を基準とする質量%を表し、他の項目において「mass%」は組成物全量を基準とする質量%を表し、「mass ppm」は組成物全量を基準とする質量ppmを表す。
O-1:APIグループIII基油(n-パラフィン含有油を水素化分解/水素化異性化したワックス異性化鉱油系基油)、動粘度(100℃)2.62mm2/s、動粘度(40℃)9.06mm2/s、粘度指数127、NOACK蒸発量(250℃、1h)45質量%、%CP 90.2、%CN 9.8、%CA 0、飽和分99.6質量%、芳香族分0.2質量%、樹脂分0.2質量%
O-2:APIグループIII基油(n-パラフィン含有油を水素化分解/水素化異性化したワックス異性化鉱油系基油)、動粘度(100℃)3.83mm2/s、動粘度(40℃)15.6mm2/s、粘度指数142、NOACK蒸発量(250℃、1h)14質量%、%CP 93.3、%CN 6.7、%CA 0、飽和分99.6質量%、芳香族分0.2質量%、樹脂分0.1質量%
O-3: APIグループII基油(水素化分解鉱油系基油、SKルブリカンツ社製Yubase(登録商標)3)、動粘度(100℃)3.05mm2/s、動粘度(40℃)12.3mm2/s、粘度指数105、NOACK蒸発量(250℃、1h)40質量%、%CP 72.6、%CN 27.4、%CA 0、飽和分99.6質量%、芳香族分0.3質量%、樹脂分0.1質量%
O-4: APIグループIII基油(水素化分解鉱油系基油、SKルブリカンツ社製Yubase(登録商標)4)、動粘度(100℃)4.24mm2/s、動粘度(40℃)19.3mm2/s、粘度指数127、NOACK蒸発量(250℃、1h)14.7質量%、%CP 80.7、%CN 19.3、%CA 0、飽和分99.7質量%、芳香族分0.2質量%、樹脂分0.1質量%
O-5: APIグループIV基油(ポリα-オレフィン基油、ExxonMobil Chemical社製SpectraSyn(登録商標)2)、動粘度(100℃)1.69mm2/s、動粘度(40℃)5.06mm2/s、NOACK蒸発量(250℃、1h)10.0質量%
O-6: APIグループIV基油(ポリα-オレフィン基油、ExxonMobil Chemical社製SpectraSyn(登録商標)4)、動粘度(100℃)4.07mm2/s、動粘度(40℃)18.2mm2/s、粘度指数125、NOACK蒸発量(250℃、1h)12.7質量%
O-7: APIグループIII基油(水素化分解鉱油系基油、SKルブリカンツ社製Yubase(登録商標)4 PLUS)、動粘度(100℃)4.15mm2/s、動粘度(40℃)18.7mm2/s、粘度指数135、NOACK蒸発量(250℃、1h)13.5質量%、%CP 87.3%、%CN 12.7%、%CA 0%、飽和分99.6質量%、芳香族分0.2質量%、樹脂分0.2質量%
A-1:炭酸カルシウム過塩基化カルシウムサリシレート、Ca含有量8.0質量%、塩基価(過塩素酸法)225mgKOH/g
B-1:炭酸マグネシウム過塩基化マグネシウムスルホネート、Mg含有量9.1質量%、塩基価(過塩素酸法)405mgKOH/g
C-1:非分散型ポリメタクリレート系粘度指数向上剤、重量平均分子量400,000、モノマー組成(モル比)M-1:M-2:M-3=6:2:2
D-1:硫化(オキシ)モリブデンジチオカーバメート(モリブデン系摩擦調整剤)、Mo含有量10質量%
E-1:ポリブテニルコハク酸イミド、N含有量1.6質量%、B含有量0質量%
F-1:アミン系酸化防止剤(ジフェニルアミン)
F-2:ヒンダードフェノール系酸化防止剤
G-1:ジアルキルジチオリン酸亜鉛、P含有量7.2質量%、S含有量14.4質量%、Zn含有量7.85質量%
各潤滑油組成物について、パネルコーキング試験により清浄化性能を評価した。Federal 791試験法のTentative Standard Method 3462-Tに準拠し、パネル温度300℃、油温100℃で、はねかけ棒を15秒間作動させた後45秒間停止させることを試験時間3時間にわたって繰り返した後、試験後のパネルへの付着物重量を測定した。結果を表1~4に示している。
各潤滑油組成物について、JPI-5S-55-99 A法に準拠したホットチューブ試験により清浄化性能を評価した。試験は280℃で行った。結果を表1~4中に示している。評点は0~10であり、評点が高いほど清浄化性能に優れていることを意味する。
非特許文献1には、潤滑油組成物を内燃機関の潤滑に用いたときのLSPIの発生頻度は、該潤滑油組成物のCa含有量と正の相関を有し、該潤滑油組成物のP含有量およびMo含有量と負の相関を有することが報告されている。より具体的には、潤滑油組成物中の各元素の含有量に基づいて、LSPI頻度を次の回帰式で推定できることが報告されている。
LSPI頻度指標=6.59×[Ca]-26.6×[P]-5.12×[Mo]+1.69 (15)
(式(15)中、[Ca]は組成物中のカルシウム含有量(質量%)を表し、[P]は組成物中のリン含有量(質量%)を表し、[Mo]は組成物中のモリブデン含有量(質量%)を表す。)
粘度指数向上剤の含有量が過大である比較例1の組成物は、清浄化性能において劣っていた。
基油のNOACK蒸発量が過大である比較例2の組成物は、潤滑油消費抑制能において劣っていた。
金属系清浄剤由来のカルシウム含有量が過大である比較例3および5の組成物は、LSPI抑制能において劣っていた。
基油の100℃における動粘度が過大である比較例4の組成物は、省燃費性において劣っていた。
金属系清浄剤由来のカルシウム含有量またはマグネシウム含有量が過少である比較例6および8は、公平な比較対象である実施例2の組成物に対して清浄化性能において劣っていた。
金属系清浄剤由来のマグネシウム含有量が過大である比較例7の組成物は、公平な比較対象である実施例2の組成物に対して清浄化性能において劣っていた。
上記の結果から、本発明の内燃機関用潤滑油組成物によれば、省燃費性、LSPI抑制能、潤滑油消費抑制能、及び清浄化性能をバランスよく向上させることが可能であることがわかる。
Claims (9)
- 内燃機関用潤滑油組成物であって、
1種以上の鉱油系基油もしくは1種以上の合成系基油またはそれらの組み合わせからなり、100℃における動粘度が3.0mm2/s以上4.0mm2/s以下であり、250℃におけるNOACK蒸発量が15質量%以下である潤滑油基油と、
(A)カルシウムを含有する金属系清浄剤を、組成物全量基準でカルシウム量として1000質量ppm以上2000質量ppm未満と、
(B)マグネシウムを含有する金属系清浄剤を、組成物全量基準でマグネシウム量として100~1000質量ppmと、
(G)ジアルキルジチオリン酸亜鉛を、組成物全量基準でリン量として600質量ppm以上と
を含有し、
(C)粘度指数向上剤を、組成物全量基準で5質量%以下含有するか、又は含有せず、
前記内燃機関用潤滑油組成物の150℃におけるHTHS粘度が1.7~1.86mPa・s、及び、100℃におけるHTHS粘度が3.5~3.83mPa・sである、内燃機関用潤滑油組成物。 - 前記(C)成分として、(C1)重量平均分子量が100,000以上であるポリ(メタ)アクリレート系粘度指数向上剤を含有し、
前記(C1)成分の含有量が、前記(C)成分の全含有量の95質量%以上である、請求項1に記載の内燃機関用潤滑油組成物。 - 前記(C)成分を、組成物全量基準で3質量%以下含有するか、又は含有しない、請求項1又は2に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
- 前記(C)成分を、組成物全量基準で1質量%以下含有するか、又は含有しない、請求項1~3のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
- 前記(C)成分を含有しない、請求項1~4のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
- (D)摩擦調整剤を更に含有する、請求項1~5のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
- 前記(D)成分として、モリブデン系摩擦調整剤を含有する、請求項6に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
- 前記潤滑油基油は1種以上の合成系基油である、請求項1~7のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
- 250℃におけるNOACK蒸発量が15質量%以下である、請求項1~8のいずれかに記載の内燃機関用潤滑油組成物。
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