JPH09302361A - 燃料油用摩耗低減剤及び燃料油組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 先進国の間で環境汚染防止の為、ディ−ゼル
エンジンの排出ガス規制が行われている。この規制値を
達成するため、ディ−ゼル燃料自体の品質を規制（イオ
ウ含有量及び芳香族化合物含有量）するようになってき
ている。ディ−ゼル燃料中のイオウ含有量及び芳香族化
合物含有量の低下は、ディ−ゼル燃料の潤滑性の低下を
引き起こし、ディ−ゼルエンジンの部材を摩耗させると
いう事実が報告された。従来技術の摩耗低減剤は高添加
量で効果を発揮するものが多く、原料も特殊なものが多
い。 【解決手段】 発明者らはアルキル基の炭素数が８乃至
３０個のアルキルコハク酸のエステル化誘導体が、低イ
オウ含有量又は低芳香族化合物含有量のディ−ゼル燃料
に対して摩耗低減剤として効果的であることを発見し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料油における摩
耗低減剤としての、アルキルコハク酸エステル化誘導体
及びそのポリオキシアルキレングリコ−ルエステルの使
用に関するものである。

【０００２】先進国においてはエネルギ−供給源とし
て、化石燃料に大きく依存している。化石燃料の消費
（燃焼）が増大すると大気中への二酸化炭素、硫黄酸化
物、窒素酸化物などの排出量を増加させる。ひいてはこ
れが地域的な環境問題にとどまらず、地球規模の問題
（温暖化、酸性雨等）となってきている。

【０００３】ディ−ゼルエンジン排出ガスに含まれる硫
黄酸化物、窒素酸化物及びパティキュレ−トは大都市及
びその周辺都市における大気汚染の要因の１つである。
これを低減するため、先進国では近年ディ−ゼルエンジ
ン排出ガスについて規制を行ってきており、この規制値
を達成すべくディ−ゼル燃料自体の品質も規制されてき
ている。

【０００４】ディ−ゼル燃料中に含有されるイオウ及び
芳香族化合物は硫黄化合物、窒素酸化物及びパティキュ
レ−ト放出に関与するものと考えられ、特に重要な規制
対象である。カルフォルニア及びスウエ−デンのように
地域的に既に採用されている規制に続いて、ＥＣ（ヨ−
ロッパ共同体）諸国では、長期間に渡って新たな規制が
検討されてきた。

【０００５】1985年以降、カルフォルニアでは、カルフ
ォルニア大気資源局〔ＣＡＲＢ（California Air Resou
rces Board）〕によって原油処理量50,000bpd(barrel p
er day)以上の大規模製油所に対して、ディ−ゼル燃料
中の許容イオウ含有量を0.05重量％に規制している（19
89年以降は原油処理量50,000bpd以下の小規模製油所に
対しても規制）。続いて1990年11月には、米国環境保護
庁〔ＥＰＡ〕はエンジン製造業連盟〔ＥＭＡ（Engineer
ing Manufactures Association）〕、アメリカ石油協会
〔ＡＰＩ（American Petroleum Institutives）〕と合
意して、ディ−ゼル燃料中におけるイオウ含有量及び芳
香族化合物含有量（最大許容レベル３５容量％）の両方
を制限する米国全域適用の法律を通過させた。かかる法
律は1991年10月に発効している。

【０００６】さらに、米国の中でも、一段と厳しい独自
の大気品質基準と自動車排出規制をもっているカルフォ
リニアでは、カルフォルニア大気資源局〔ＣＡＲＢ〕に
よって、ディ−ゼル燃料中の芳香族化合物含有量を１０
容量％（原油処理量50,000ｂｐｄ以上の大規模製油所に
ついて）に制限する、より厳格な規制法案が通過され
た。これら法律は1993年10月1日より発効している。新
たに製造されるディ−ゼルエンジンについても粉塵排出
量を0.10g/bhphに制限している。

【０００７】ヨ−ロッパにおけるディ−ゼルエンジン排
出ガスに関する議論は、環境問題を最優先とするスイ
ス、スウエ−デンに代表されるストックホルムグル−プ
と経済繁栄を優先させながら環境問題の解決を図ろうと
するＥＥＣ（ヨ−ロッパ経済共同体）諸国では異なって
いる。

【０００８】既にスウエ−デンでは1992年1月よりカル
フォルニア州と同等かより厳しいディ−ゼル燃料品質規
制がスタ−トしており、標準ディ−ゼル燃料のイオウ含
有量は0.3重量％以下となっているが税制優遇されてい
るクラス１及び２のディ−ゼル燃料は0.001乃至0.005重
量％となっている。

【０００９】ＥＥＣに関しては、ディ−ゼル燃料中のイ
オウを0.2重量％以下に制限する規制のみが通過し、発
効しており、現在は更に厳格な規制（1996年から発効す
る予定）を検討している。かかる規制は、芳香族化合物
含有量を制限する以外にイオウ含有量を0.05重量％に制
限するものである。

【００１０】日本でも1992年10月よりイオウ含有量をそ
れまでの0.5重量％以下から0.2重量％以下に規制し、19
97年に0.05重量％に規制する予定である。

【００１１】ディ−ゼル燃料中のイオウ及び芳香族化合
物含有量の低減は、技術的には、精製処理、特に接触水
素化によって達成される。しかしながら、ディ−ゼル燃
料中におけるイオウ及び芳香族化合物含有量を低減させ
ることにより、燃料の潤滑性等に悪影響を及ぼす事実が
観測された。例えば、スウエ−デンのようなディ−ゼル
燃料中におけるイオウ含有量の極度の低減は、燃料自体
の潤滑性を低減させ、ディ−ゼルエンジンの燃料ポンプ
のカムプレ−トとロ−ラ−間等の摩耗という問題を生じ
ることが観測された。又カルフォルニアでは、芳香族化
合物含有量の低減により燃料ポンプに使用されているゴ
ムシ−ルが膨潤性を失って燃料洩れをおこすという問題
を生じることが観測された。さらには、スウエ−デンの
ディ−ゼル燃料クラス１及び２を使用する場合には平均
走行距離10,000ｋｍ後に、軽負荷エンジン（すなわち自
動車用エンジン）のロ−タリ−ポンプは破損を生じると
いわれている。

【００１２】

【従来の技術】当分野では例えばディ−ゼル燃料用の摩
耗低減剤として米国特許第3,704,107号、同第4,566,878
号、特開55-57557、特開57-82396、特開58-65792、特開
59-190996、特開60-94988、特開60-141789及び特開05-1
94559等に開示された如く、ヒ゛ス-ヒト゛ロキシエチルアルカンフォスフェ-
ト、ベ−タメルカプトエタノ−ルとココナッツオイルと
の反応生成物、チオヒ゛ス(ヒト゛ロカルヒ゛ルジ酸物質）、有機モリ
ブデン、ヒドロキシル含有硼酸塩組成物、硼素化エポキ
シド、隣位ジオ−ルとハイト゛ロカルヒ゛ルホスファイトとの反応生成
物、アルコキシアルキルアマイト゛、有機ホスフェ−ト等が公知となっ
ている。しかしながら、これらの特許記載の化合物は本
明細書前述の低イオウ含有量又は低芳香族化合物含有量
のディ−ゼル燃料に対して効果を発揮出来るか不明であ
り、加えてこれに記載の実施例にみられるように比較的
高い濃度範囲で所望の特性を発揮する添加剤であった
り、原料が特殊であったりしており、経済性の面で有利
とはいえない。

【００１３】アルカノ−ル燃料に限定した摩耗防止剤と
しては、米国特許第4,177,768号、同第4,185,594号、同
第4,198,931号、同第4,204,481号、同第4,208,190号、
同第4,242,099号、同第4,248181号、同第4,375,360号、
同第4,609,376号特開63-57690等に開示された如く、不
飽和の二量化脂肪酸とリン酸エステルの組み合わせ、不
飽和の二量化脂肪酸、N-ヒト゛ロキシハイト゛ロカ-ホ゛ンアマイト゛、ジエ
タノ−ルアミンの脂肪酸アマイド又はエステル、第１級
脂肪酸アミン、炭素数１２乃至３０個の炭化水素化コハ
ク酸又はコハク酸無水物、炭素数８乃至２０の脂肪族モ
ノカルボン酸、多価アルコ−ルの完全エステル及びカル
ボン酸と多価アルコ−ルとのエステルの使用は公知であ
る。これらの特許記載の化合物も本明細書前述の低イオ
ウ含有量又は低芳香族化合物含有量のディ−ゼル燃料に
対して効果を発揮出来るか不明である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、従来技術にみられる高添加量での効果の発
揮と、原料の特殊性にある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者らはかかる課題
を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に達したもので
ある。すなわち本発明はアルキルコハク酸又はアルキル
コハク酸無水物という一般的な原料と１価又は多価のア
ルコ−ルの反応生成物が、本明細書前述の低イオウ含有
量又は低芳香族化合物含有量のディ−ゼル燃料に対し
て、低添加量で効果を発揮しうる摩耗低減剤として得ら
れるという発見に基ずくものである。

【００１６】本発明品を得る方法は特に制限しないが、
最も簡便な方法はアルキルコハク酸無水物と１価又は多
価アルコ−ルとを混合し昇温して反応させる方法、又上
記の方法で得られた反応生成物に公知技術の触媒を用い
てアルキレンオキサイドを付加させる方法である。他に
もたとえば、アルキルコハク酸と１価又は多価アルコ−
ルとを公知技術の触媒を用いてエステル化させる方法、
又上記の方法で得られた反応生成物に公知技術の触媒を
用いてアルキレンオキサイドを付加させる方法等があげ
られる。反応溶媒の使用は任意であるが、反応させるア
ルコ−ルの種類によっては、反応生成物は非常に高粘度
になるため実際には反応溶媒の使用を余儀なくされる場
合がある。

【００１７】この場合用いられるアルコ−ルは、１価又
は多価アルコ−ルであり、更に詳しくは、メタノ−ル、
エタノ−ル、プロパノ−ル、ブタノ−ル、ペンタノ−
ル、ヘキサノ−ル、ヘプタノ−ル、オクタノ−ル、ノナ
ノ−ル、デカノ−ル、ウンデカノ−ル、ドデカノ−ル、
トリデカノ−ル、テトラデカノ−ル、ペンタデカノ−
ル、ヘキサデカノ−ル、ヘプタデカノ−ル、オクタデカ
ノ−ル、ノナデカノ−ル、エイコサノ−ル及びこれらの
異性体、アリルアルコ−ル、ブテニルアルコ−ル、ペン
テニルアルコ−ル、ヘキセニルアルコ−ル、ヘプテニル
アルコ−ル、オクテニルアルコ−ル、ノネニルアルコ−
ル、デセニルアルコ−ル、ウンデセニルアルコ−ル、ド
デセニルアルコ−ル、トリデセニルアルコ−ル、テトラ
デセニルアルコ−ル、ペンタデセニルアルコ−ル、ヘキ
サデセニルアルコ−ル、ヘプタデセニルアルコ−ル、オ
クタデセニルアルコ−ル、ノナデセニルアルコ−ル、エ
イコセニルアルコ−ル及びこれらの異性体、ペンタジエ
ノ−ル、ヘキサジエノ−ル、ヘプタジエノ−ル、オクタ
ジエノ−ル、ノナジエノ−ル、デカジエノ−ル、ウンデ
カジエノ−ル、ドデカジエノ−ル、テトラジエノ−ル、
ペンタジエノ−ル、ヘキサデカジエノ−ル、ヘプタデカ
ジエノ−ル、オクタデカジエノ−ル、ノナデカジエノ−
ル、エイコサジエノ−ル及びこれらの異性体、エチレン
グリコ−ル、ジエチレングリコ−ル、トリエチレングリ
コ−ル、テトラエチレングリコ−ル、それ以上のモル数
のエチレンオキサイド縮合物であるポリエチレングリコ
−ル、プロピレングリコ−ル、ジプロピレングリコ−
ル、トリプロピレングリコ−ル、テトラプロピレングリ
コ−ル、それ以上のモル数のプロピレンオキサイド縮合
物であるポリプロピレングリコ−ル、ブチレングリコ−
ル、ジブチレングリコ−ル、トリブチレングリコ−ル、
テトラブチレングリコ−ル、それ以上のモル数のブチレ
ンオキサイド縮合物であるポリブチレングリコ−ル、グ
リセリン、ペンタエリスリト−ル等又はこれらの混合物
が考えられる。

【００１８】アルキルコハク酸無水物はアルケニルコハ
ク酸無水物を周知の方法例えば、ニッケル触媒、パラジ
ウム触媒等を使用して水素化することによって得ること
ができ、これを水と反応させればアルキルコハク酸が得
られる。

【００１９】アルケニルコハク酸無水物も周知の方法例
えば、オレフィンと無水マレイン酸の反応によって得る
ことができる。オレフィンは直鎖でも分枝鎖でも使用で
き、アルファ−オレフィンでも２重結合の位置を内部に
移動させた異性化オレフィンでも使用可能であるが、異
性化オレフィンは同じ炭素数のアルファ−オレフィンよ
り融点が低く、取り扱いが容易である。

【００２０】

【発明の実施の形態】アルキルコハク酸無水物と１価又
は多価アルコ−ルを撹拌しつつ昇温、熟成して得た反応
生成物を本発明の摩耗低減剤とし、これを試料ディ−ゼ
ル燃料に添加、均一溶解したものを本発明の燃料油組成
物とした。

【００２１】

【実施例】以下に具体的な実施例をあげて本発明をより
具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではない。

【００２２】実施例 １ アルキル基の炭素原子数が１２個のアルキルコハク酸無
水物（分子量２６８）２６８部（１モル）とプロピレン
グリコ−ル（分子量７６．１）７６．１部（１モル）を
撹拌装置、コンデンサ−、温度計及び窒素吹き込み口を
備えたガラス製反応器にいれ、窒素を吹き込みながら撹
拌つつ１４０℃にて６０時間反応させることにより製造
した反応生成物を本発明の摩耗低減剤とした。又この摩
耗低減剤を、ディ−ゼル燃料（イオウ含有量0.05重量
％）に対して、0.015容量％試料になるように添加し、
均一溶解したものを本発明の燃料油組成物とした。

【００２３】実施例 ２ アルキル基の炭素原子数が１８個のアルキルコハク酸無
水物（分子量３５２）３５２部（１モル）とプロピレン
グリコ−ル（分子量７６．１）７６．１部（１モル）を
撹拌装置、コンデンサ−、温度計及び窒素吹き込み口を
備えたガラス製反応器にいれ、窒素を吹き込みながら撹
拌つつ１４０℃にて６０時間反応させることにより製造
した反応生成物を本発明の摩耗低減剤とした。又この摩
耗低減剤を、試料ディ−ゼル燃料（イオウ含有量0.05重
量％）に対して0.015容量％になるように添加し、均一
溶解したものを本発明の燃料油組成物とした。

【００２４】実施例 ３ アルキル基の炭素原子数が１８個のアルキルコハク酸無
水物（分子量３５２）７０４部（２モル）とプロピレン
グリコ−ル（分子量７６．１）７６．１部（１モル）を
撹拌装置、コンデンサ−、温度計及び窒素吹き込み口を
備えたガラス製反応器にいれ、窒素を吹き込みながら撹
拌つつ１４０℃にて６０時間反応させることにより製造
した反応生成物を本発明の摩耗低減剤とした。又この摩
耗低減剤を、試料ディ−ゼル燃料（イオウ含有量0.05重
量％）に対して、0.015容量％になるように添加し、均
一溶解したものを本発明の燃料油組成物とした。

【００２５】実施例 ４ アルキル基の炭素原子数が１８個のアルキルコハク酸無
水物（分子量３５２）３５２部（１モル）とオレイルア
ルコ−ル（分子量２６３）２６３部（１モル）を撹拌装
置、コンデンサ−、温度計及び窒素吹き込み口を備えた
ガラス製反応器にいれ、窒素を吹き込みながら撹拌つ
つ、１４０℃にて６０時間反応させることにより製造し
た反応生成物を本発明の摩耗低減剤とした。又この摩耗
低減剤を、試料ディ−ゼル燃料（イオウ含有量0.05重量
％）に対して0.015容量％になるように添加し、均一溶
解したものを本発明の燃料油組成物とした。

【００２６】実施例 ５ アルキル基の炭素原子数が１８個のアルキルコハク酸無
水物（分子量３５２）３５２部（１モル）とテトラデシ
ルアルコ−ル（分子量２１４）２１４部（１モル）を撹
拌装置、コンデンサ−、温度計及び窒素吹き込み口を備
えたガラス製反応器にいれ、窒素を吹き込みながら撹拌
つつ、１４０℃にて６０時間反応させることにより製造
した反応生成物を本発明の摩耗低減剤とした。又この摩
耗低減剤を、試料ディ−ゼル燃料（イオウ含有量0.05重
量％）に対して、0.015容量％になるように添加し、均
一溶解したものを本発明の燃料油組成物とした。

【００２７】実施例１から実施例５で得られた本発明の
燃料油組成物をＨＦＲＲ（High Fre-quency Reciprocat
ion wear Rig）にかけ、顕微鏡にて摩耗痕径を測定し
た。その結果を 表１ に示した。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【効果】表１で示したように、本発明の摩耗低減剤は低
イオウ含有量及び低芳香族化合物含有量の燃料油の摩耗
を効果的に抑制することは明らかである。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１個以上 化１ 又は 化２ で
   表される構造部分をもつ化合物〔式中Ｒ₁は８乃至３０
   個の炭素原子を有する分枝鎖又は直鎖のアルキル基であ
   り、Ｒ₂は炭素数が２乃至４のアルキレン基、ｎは０乃
   至１０である〕からなる燃料油用摩耗低減剤。
2. 【請求項２】 アルキル基が分枝鎖又は直鎖であり、そ
   の炭素原子数が８乃至３０個であるアルキルコハク酸無
   水物又はアルキルコハク酸と、１価アルコ−ルとのエス
   テル化反応生成物からなる燃料油用摩耗低減剤。
3. 【請求項３】 アルキル基が分枝鎖又は直鎖であり、そ
   の炭素原子数が８乃至３０個であるアルキルコハク酸無
   水物又はアルキルコハク酸と、２価以上のアルコ−ル
   （多価アルコ−ル）又はポリオキシアルキレングリコ−
   ル（アルキレン基の炭素数は２乃至４）とのエステル化
   反応生成物からなる燃料油用摩耗低減剤。
4. 【請求項４】 エステル化反応生成物が完全エステルで
   ある 請求項３ の燃料油用摩耗低減剤。
5. 【請求項５】 請求項１ から 請求項４ に記載の摩耗
   低減剤を0.0001乃至0.1重量％含有する燃料油組成物。 【化１】 【化２】