WO2010140391A1 - 潤滑油組成物およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明の潤滑油組成物は、100℃における動粘度が1~20mm2/sである潤滑油基油と、13C-NMRにより得られるスペクトルにおいて、全ピークの合計面積に対する化学シフト36-38ppmの間のピークの合計面積M1と化学シフト64-66ppmの間のピークの合計面積M2の比M1/M2が0.20以上である粘度指数向上剤と、を含有する。本発明の潤滑油組成物は、150℃におけるHTHS粘度が十分に高く、40℃における動粘度、100℃における動粘度および100℃におけるHTHS粘度が十分に低いという優れた効果を有する。
Description
本発明は潤滑油組成物およびその製造方法に関する。
従来、内燃機関や変速機、その他機械装置には、その作用を円滑にするために潤滑油が用いられる。
特に内燃機関用潤滑油(エンジン油)は内燃機関の高性能化、高出力化、運転条件の苛酷化などに伴い、高度な性能が要求される。したがって、従来のエンジン油にはこうした要求性能を満たすため、摩耗防止剤、金属系清浄剤、無灰分散剤、酸化防止剤などの種々の添加剤が配合されている(例えば、下記特許文献1~3を参照。)。また近時、潤滑油に求められる省燃費性能は益々高くなっており、高粘度指数基油の適用や各種摩擦調整剤の適用などが検討されている(例えば、下記特許文献4を参照。)。
また、潤滑油の分野では、高度精製鉱油等の潤滑油基油に粘度指数向上剤、流動点降下剤等の添加剤を配合することによって、潤滑油の粘度-温度特性や低温粘度特性の改善が図られている(例えば、特許文献5~7を参照)。高粘度指数基油の製造方法としては、天然や合成のノルマルパラフィンを含む原料油について水素化分解/水素化異性化による潤滑油基油の精製を行う方法が知られている(例えば、特許文献8~10を参照)。潤滑油基油および潤滑油の低温粘度特性の評価指標としては、流動点、曇り点、凝固点などが一般的である。また、ノルマルパラフィンやイソパラフィンの含有量等の潤滑油基油に基づき低温粘度特性を評価する手法も知られている。
しかしながら、従来の潤滑油は省燃費性の点で必ずしも十分とは言えない。
例えば、一般的な省燃費化の手法として、潤滑油の動粘度の低減および粘度指数の向上(低粘度基油と粘度指数向上剤の組合せによるマルチグレード化)が知られている。しかしながら、かかる手法の場合、潤滑油またはそれを構成する基油の粘度の低減に起因して、厳しい潤滑条件下(高温高せん断条件下)での潤滑性能が低下し、摩耗や焼付き、疲労破壊等の不具合の発生が懸念される。つまり、従来の潤滑油においては、耐久性等の他の実用性能を維持しつつ、十分な省燃費性を付与することが困難である。
そして、上記の不具合を防止して耐久性を維持しつつ、省燃費性を付与するためには、150℃におけるHTHS粘度(「HTHS粘度」は「高温高せん断粘度」とも呼ばれる。)を高く、その一方で40℃における動粘度、100℃における動粘度および100℃におけるHTHS粘度を低くすることが有効であるが、従来の潤滑油ではこれらの要件全てを満たすことが非常に困難である。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、150℃におけるHTHS粘度が十分に高く、40℃における動粘度、100℃における動粘度および100℃におけるHTHS粘度が十分に低い潤滑油組成物を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、100℃における動粘度が1~20mm2/sである潤滑油基油と、13C-NMRにより得られるスペクトルにおいて、全ピークの合計面積に対する化学シフト36-38ppmの間のピークの合計面積M1と化学シフト64-66ppmの間のピークの合計面積M2の比M1/M2が0.20以上である粘度指数向上剤と、を含有する潤滑油組成物を提供する。
上記の潤滑油基油は、尿素アダクト値が5質量%以下、40℃における動粘度が14mm2/s以上25mm2/s以下、粘度指数が120以上である第1の潤滑油基油成分、および、40℃における動粘度が5mm2/s以上14mm2/s未満である第2の潤滑油基油成分を含有し、潤滑油基油全量基準で、第1の潤滑油基油成分の含有量が10~99質量%、第2の潤滑油基油成分の含有量が1~50質量%であることが好ましい。
近時、潤滑油に求められる省燃費性は益々高くなっており、従来の潤滑油基油および粘度指数向上剤は粘度-温度特性および低温粘度特性の点で必ずしも十分とは言えない。特に、SAE10クラスの潤滑油基油あるいはこれを主成分として含有する従来の潤滑油組成物においては、高温高せん断粘度を維持しながら、省燃費性と、低温粘度(CCS粘度、MRV粘度等)を高いレベルで両立することは困難である。
なお、低温粘度を向上するだけであれば、ポリ-α-オレフィン系基油やエステル系基油等の合成油や低粘度鉱油系基油などの低温粘度に優れる潤滑油基油を併用すれば可能となるが、上記合成油は高価であり、低粘度鉱油系基油は一般的に粘度指数が低くNOACK蒸発量が高い。そのため、それらの潤滑油基油を配合すると、潤滑油の製造コストが増加し、また、高粘度指数化および低蒸発性を達成することが困難となる。また、これら従来の潤滑油基油を用いた場合であっても、省燃費性の改善には限界がある。
これに対して、本発明の潤滑油組成物において、上記の第1および第2の潤滑油基油成分を上記特定の割合で含有する潤滑油基油を用いると、省燃費性と低温粘度特性に優れ、高温高せん断粘度を維持しながら、省燃費性と-35℃以下における低温粘度とを両立することができ、特に潤滑油の150℃のHTHS粘度を一定に維持しつつ、100℃におけるHTHS粘度を低減し、-35℃以下におけるCCS粘度を著しく改善できる高粘度指数の潤滑油組成物を有効に実現することができる。
ここで、本発明でいう「尿素アダクト値」とは、以下の方法により測定される値を意味する。秤量した試料油(潤滑油基油)100gを丸底フラスコに入れ、尿素200g、トルエン360ml及びメタノール40mlを加えて室温で6時間攪拌する。これにより、反応液中に白色の粒状結晶が生成する。反応液を1ミクロンフィルターでろ過することにより、生成した白色粒状結晶を採取し、得られた結晶をトルエン50mlで6回洗浄する。回収した白色結晶をフラスコに入れ、純水300ml及びトルエン300mlを加えて80℃で1時間攪拌する。分液ロートで水相を分離除去し、トルエン相を純水300mlで3回洗浄する。トルエン相に乾燥剤(硫酸ナトリウム)を加えて脱水処理を行った後、トルエンを留去する。このようにして得られた炭化水素成分(尿素アダクト物)の試料油に対する割合(質量百分率)を尿素アダクト値と定義する。
上記尿素アダクト値の測定においては、尿素アダクト物として、イソパラフィンのうち低温粘度特性に悪影響を及ぼす成分、あるいは熱伝導性を悪化させる成分、さらには潤滑油基油中にノルマルパラフィンが残存している場合の当該ノルマルパラフィン、を精度よく且つ確実に捕集することができるため、潤滑油基油の低温粘度特性および熱伝導性の評価指標として優れている。なお、本発明者らは、GC及びNMRを用いた分析により、尿素アダクト物の主成分が、ノルマルパラフィン及び主鎖の末端から分岐位置までの炭素数が6以上であるイソパラフィンの尿素アダクト物であることを確認している。
また、前記潤滑油基油が、初留点370℃以下、90%留出温度430℃以上、90%留出温度と10%留出温度との差50℃以上である蒸留性状を有することが好ましい。
本発明でいう「初留点」及び「90%留出温度」、並びに後述する10%留出温度、50%留出温度及び終点はそれぞれASTM D 2887-97に準拠して測定される初留点(IBP)、90%留出温度(T90)、10%留出温度(T10)、50%留出温度(T50)及び終点(FBP)を意味する。以下、例えば90%留出温度と10%留出温度との差を「T90-T10」と示す。
また、本発明の潤滑油組成物において、上記粘度指数向上剤は、ポリ(メタ)アクリレート系粘度指数向上剤であることが好ましい。
さらに、上記粘度指数向上剤は、PSSIが40以下、重量平均分子量とPSSIの比が1×104以上のものであることが好ましい。
ここで、本発明でいう「PSSI」とは、ASTM D 6022-01(Standard Practice for Calculation of Permanent Shear Stability Index)に準拠し、ASTM D 6278-02(Test Metohd for Shear Stability of Polymer Containing Fluids Using a European Diesel Injector Apparatus)により測定されたデータに基づき計算された、ポリマーの永久せん断安定性指数(Permanent Shear
Stability Index)を意味する。
Stability Index)を意味する。
また、本発明の潤滑油組成物は、有機モリブデン化合物および無灰摩擦調整剤から選ばれる少なくとも1種の摩擦調整剤を更に含有することが好ましい。
また、本発明の潤滑油組成物の、150℃におけるHTHS粘度と100℃におけるHTHS粘度の比が下記式(A)で表される条件を満たすことが好ましい。
HTHS(100℃)/HTHS(150℃)≦2.04 (A)
[式中、HTHS(100℃)は100℃におけるHTHS粘度を示し、HTHS(150℃)は150℃におけるHTHS粘度を示す。]
HTHS(100℃)/HTHS(150℃)≦2.04 (A)
[式中、HTHS(100℃)は100℃におけるHTHS粘度を示し、HTHS(150℃)は150℃におけるHTHS粘度を示す。]
また、本発明は、尿素アダクト値が5質量%以下、40℃における動粘度が14mm2/s以上25mm2/s以下、粘度指数が120以上である第1の潤滑油基油成分と、40℃における動粘度が5mm2/s以上14mm2/s未満である第2の潤滑油基油成分と、13C-NMRにより得られるスペクトルにおいて、全ピークの合計面積に対する化学シフト36-38ppmの間のピークの合計面積M1と化学シフト64-66ppmの間のピークの合計面積M2の比M1/M2が0.20以上である粘度指数向上剤と、を混合して、潤滑油基油全量基準で、前記第1の潤滑油基油成分の含有量が10~99質量%、前記第2の潤滑油基油成分の含有量が1~50質量%であり、100℃における動粘度が4~12mm2/s、粘度指数が200~350である潤滑油組成物を得る、潤滑油組成物の製造方法を提供する。
以上の通り、本発明によれば、150℃におけるHTHS粘度が十分に高く、40℃における動粘度、100℃における動粘度および100℃におけるHTHS粘度が十分に低い潤滑油組成物を提供することが可能となる。例えば、本発明の潤滑油組成物によれば、ポリ-α-オレフィン系基油やエステル系基油等の合成油や低粘度鉱油系基油を用いずとも、150℃におけるHTHS粘度を所望の値に維持しながら、十分な省燃費性を発揮することができる。
また、本発明の潤滑油組成物は、二輪車用、四輪車用、発電用、コジェネレーション用等のガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ガスエンジン等にも好適に使用でき、さらには、硫黄分が50質量ppm以下の燃料を使用するこれらの各種エンジンに対しても好適に使用することができるだけでなく、船舶用、船外機用の各種エンジンに対しても有用である。本発明の潤滑油組成物は、優れた粘度温度特性を有する点において、ローラータペット型の動弁系を有するエンジンの燃費向上に特に効果的である。
また、本発明の潤滑油組成物において、上記の第1および第2の潤滑油基油成分を上記特定の割合で含有する潤滑油基油を用いると、省燃費性および低温粘度特性に優れ、さらには低蒸発性にも優れた潤滑油組成物を有効に実現することができる。したがって、ポリ-α-オレフィン系基油やエステル系基油等の合成油や低粘度鉱油系基油を用いずとも、150℃におけるHTHS粘度を維持しながら、省燃費性と-35℃以下における低温粘度とを両立させることができ、また、NOACK蒸発量を低減することもできる。特に、潤滑油の40℃および100℃の動粘度と100℃におけるHTHS粘度を低減し、-35℃におけるCCS粘度、(-40℃におけるMRV粘度)を著しく改善することができる。
また、本発明の潤滑油組成物の製造方法によれば、上記のように優れた特性を有する本発明の潤滑油組成物を容易に且つ確実に得ることができる。
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態に係る潤滑油組成物は、100℃における動粘度が1~20mm2/sである潤滑油基油と、13C-NMRにより得られるスペクトルにおいて、全ピークの合計面積に対する化学シフト36-38ppmの間のピークの合計面積M1と化学シフト64-66ppmの間のピークの合計面積M2の比M1/M2が0.20以上である粘度指数向上剤と、を含有する。
本発明の第1実施形態に係る潤滑油組成物は、100℃における動粘度が1~20mm2/sである潤滑油基油と、13C-NMRにより得られるスペクトルにおいて、全ピークの合計面積に対する化学シフト36-38ppmの間のピークの合計面積M1と化学シフト64-66ppmの間のピークの合計面積M2の比M1/M2が0.20以上である粘度指数向上剤と、を含有する。
第1実施形態においては、100℃における動粘度が1~20mm2/sである潤滑油基油(以下、「第1実施形態に係る潤滑油基油」という。)が用いられる。
第1実施形態に係る潤滑油基油は、100℃における動粘度が上記条件を満たしていれば特に制限されない。具体的には、原油を常圧蒸留および/または減圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精製、硫酸洗浄、白土処理等の精製処理のうちの1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて精製したパラフィン系鉱油、あるいはノルマルパラフィン系基油、イソパラフィン系基油などのうち、100℃における動粘度、%Cpおよび%CAが上記条件を満たす基油が使用できる。
第1実施形態に係る潤滑油基油の好ましい例としては、以下に示す基油(1)~(8)を原料とし、この原料油および/またはこの原料油から回収された潤滑油留分を、所定の精製方法によって精製し、潤滑油留分を回収することによって得られる基油を挙げることができる。
(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。
(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。
なお、上記所定の精製方法としては、水素化分解、水素化仕上げなどの水素化精製;フルフラール溶剤抽出などの溶剤精製;溶剤脱ろうや接触脱ろうなどの脱ろう;酸性白土や活性白土などによる白土精製;硫酸洗浄、苛性ソーダ洗浄などの薬品(酸またはアルカリ)洗浄などが好ましい。第1実施形態では、これらの精製方法のうちの1種を単独で行ってもよく、2種以上を組み合わせて行ってもよい。また、2種以上の精製方法を組み合わせる場合、その順序は特に制限されず、適宜選定することができる。
更に、第1実施形態に係る潤滑油基油としては、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について所定の処理を行うことにより得られる下記基油(9)または(10)が特に好ましい。
(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鉱油
(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鉱油。
(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鉱油
(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鉱油。
また、上記(9)または(10)の潤滑油基油を得るに際して、好都合なステップで、必要に応じて溶剤精製処理および/または水素化仕上げ処理工程を更に設けてもよい。
また、上記水素化分解・水素化異性化に使用される触媒は特に制限されないが、分解活性を有する複合酸化物(例えば、シリカアルミナ、アルミナボリア、シリカジルコニアなど)または当該複合酸化物の1種類以上を組み合わせてバインダーで結着させたものを担体とし、水素化能を有する金属(例えば周期律表第VIa族の金属や第VIII族の金属などの1種類以上)を担持させた水素化分解触媒、あるいはゼオライト(例えばZSM-5、ゼオライトベータ、SAPO-11など)を含む担体に第VIII族の金属のうち少なくとも1種類以上を含む水素化能を有する金属を担持させた水素化異性化触媒が好ましく使用される。水素化分解触媒および水素化異性化触媒は、積層または混合などにより組み合わせて用いてもよい。
水素化分解・水素化異性化の際の反応条件は特に制限されないが、水素分圧0.1~20MPa、平均反応温度150~450℃、LHSV0.1~3.0hr-1、水素/油比50~20000scf/bとすることが好ましい。
第1実施形態に係る潤滑油基油の100℃動粘度は、20mm2/s以下であり、好ましくは10mm2/s以下、より好ましくは7mm2/s以下、さらに好ましくは5.0mm2/s以下、特に好ましくは4.5mm2/s以下、最も好ましくは4.0mm2/s以下である。一方、当該100℃動粘度は、1mm2/s以上であり、1.5mm2/s以上であることが好ましく、より好ましくは2mm2/s以上、さらに好ましくは2.5mm2/s以上、特に好ましくは3mm2/s以上である。本発明でいう100℃における動粘度とは、ASTM D-445に規定される100℃での動粘度を示す。潤滑油基油成分の100℃動粘度が10mm2/sを超える場合には、低温粘度特性が悪化し、また十分な省燃費性が得られないおそれがあり、1mm2/s以下の場合は潤滑箇所での油膜形成が不十分であるため潤滑性に劣り、また潤滑油組成物の蒸発損失が大きくなるおそれがある。
第1実施形態においては、100℃における動粘度が下記の範囲にある潤滑油基油を蒸留等により分取し、使用することが好ましい。
(I)100℃における動粘度が1.5mm2/s以上3.5mm2/s未満、より好ましくは2.0~3.0mm2/sの潤滑油基油
(II)100℃における動粘度が3.5mm2/s以上4.5mm2/s未満、より好ましくは3.5~4.1mm2/sの潤滑油基油
(III)100℃における動粘度が4.5~10mm2/s、より好ましくは4.8~9mm2/s、特に好ましくは5.5~8.0mm2/sの潤滑油基油。
(I)100℃における動粘度が1.5mm2/s以上3.5mm2/s未満、より好ましくは2.0~3.0mm2/sの潤滑油基油
(II)100℃における動粘度が3.5mm2/s以上4.5mm2/s未満、より好ましくは3.5~4.1mm2/sの潤滑油基油
(III)100℃における動粘度が4.5~10mm2/s、より好ましくは4.8~9mm2/s、特に好ましくは5.5~8.0mm2/sの潤滑油基油。
また、本発明に係る潤滑油基油の40℃における動粘度は、好ましくは80mm2/s以下、より好ましくは50mm2/s以下、さらに好ましくは20mm2/s以下、特に好ましくは18mm2/s以下、最も好ましくは16mm2/s以下である。一方、当該40℃動粘度は、好ましくは6.0mm2/s以上、より好ましくは8.0mm2/s以上、さらに好ましくは12mm2/s以上、特に好ましくは14mm2/s以上、最も好ましくは15mm2/s以上である。潤滑油基油成分の40℃動粘度が80mm2/sを超える場合には、低温粘度特性が悪化し、また十分な省燃費性が得られないおそれがあり、6.0mm2/s以下の場合は潤滑箇所での油膜形成が不十分であるため潤滑性に劣り、また潤滑油組成物の蒸発損失が大きくなるおそれがある。また、第1実施形態においては、40℃における動粘度が下記の範囲にある潤滑油留分を蒸留等により分取し、使用することが好ましい。
(IV)40℃における動粘度が6.0mm2/s以上12mm2/s未満、より好ましくは8.0~12mm2/sの潤滑油基油
(V)40℃における動粘度が12mm2/s以上28mm2/s未満、より好ましくは13~19mm2/sの潤滑油基油
(VI)40℃における動粘度が28~50mm2/s、より好ましくは29~45mm2/s、特に好ましくは30~40mm2/sの潤滑油基油。
(IV)40℃における動粘度が6.0mm2/s以上12mm2/s未満、より好ましくは8.0~12mm2/sの潤滑油基油
(V)40℃における動粘度が12mm2/s以上28mm2/s未満、より好ましくは13~19mm2/sの潤滑油基油
(VI)40℃における動粘度が28~50mm2/s、より好ましくは29~45mm2/s、特に好ましくは30~40mm2/sの潤滑油基油。
第1実施形態に係る潤滑油基油の粘度指数は、120以上であることが好ましい。また、上記潤滑油基油(I)および(IV)の粘度指数は、好ましくは120~135、より好ましくは120~130である。また、上記潤滑油基油(II)および(V)の粘度指数は、好ましくは120~160、より好ましくは125~150、更に好ましくは135~145である。また、上記潤滑油基油(III)および(VI)の粘度指数は、好ましくは120~180、より好ましくは125~160である。粘度指数が前記下限値未満であると、粘度-温度特性および熱・酸化安定性、揮発防止性が悪化するだけでなく、摩擦係数が上昇する傾向にあり、また、摩耗防止性が低下する傾向にある。また、粘度指数が前記上限値を超えると、低温粘度特性が低下する傾向にある。
なお、本発明でいう粘度指数とは、JIS K 2283-1993に準拠して測定された粘度指数を意味する。
また、第1実施形態に係る潤滑油基油の15℃における密度(ρ15)は、潤滑油基油成分の粘度グレードによるが、下記式(B)で表されるρの値以下であること、すなわちρ15≦ρであることが好ましい。
ρ=0.0025×kv100+0.816 (B)
[式中、kv100は潤滑油基油成分の100℃における動粘度(mm2/s)を示す。]
ρ=0.0025×kv100+0.816 (B)
[式中、kv100は潤滑油基油成分の100℃における動粘度(mm2/s)を示す。]
なお、ρ15>ρとなる場合、粘度-温度特性および熱・酸化安定性、更には揮発防止性および低温粘度特性が低下する傾向にあり、省燃費性を悪化させるおそれがある。また、潤滑油基油成分に添加剤が配合された場合に当該添加剤の効き目が低下するおそれがある。
具体的には、本発明に係る潤滑油基油の15℃における密度(ρ15)は、好ましくは0.860以下、より好ましくは0.850以下、さらに好ましくは0.840以下、特に好ましくは0.822以下である。
なお、本発明でいう15℃における密度とは、JIS K 2249-1995に準拠して15℃において測定された密度を意味する。
また、第1実施形態に係る潤滑油基油の流動点は、潤滑油基油の粘度グレードにもよるが、例えば、上記潤滑油基油(I)および(IV)の流動点は、好ましくは-10℃以下、より好ましくは-12.5℃以下、更に好ましくは-15℃以下である。また、上記潤滑油基油(II)および(V)の流動点は、好ましくは-10℃以下、より好ましくは-15℃以下、更に好ましくは-17.5℃以下である。また、上記潤滑油基油(III)および(VI)の流動点は、好ましくは-10℃以下、より好ましくは-12.5℃以下、更に好ましくは-15℃以下である。流動点が前記上限値を超えると、その潤滑油基油を用いた潤滑油全体の低温流動性が低下する傾向にある。なお、本発明でいう流動点とは、JIS K 2269-1987に準拠して測定された流動点を意味する。
また、第1実施形態の潤滑油基油のアニリン点(AP(℃))は、潤滑油基油の粘度グレードによるが、下記式(B)で表されるAの値以上であること、すなわちAP≧Aであることが好ましい。
A=4.3×kv100+100 (B)
[式中、kv100は潤滑油基油の100℃における動粘度(mm2/s)を示す。]
A=4.3×kv100+100 (B)
[式中、kv100は潤滑油基油の100℃における動粘度(mm2/s)を示す。]
なお、AP<Aとなる場合、粘度-温度特性および熱・酸化安定性、更には揮発防止性および低温粘度特性が低下する傾向にあり、また、潤滑油基油に添加剤が配合された場合に当該添加剤の効き目が低下する傾向にある。
例えば、上記潤滑油基油(I)および(IV)のAPは、好ましくは108℃以上、より好ましくは110℃以上である。また、上記潤滑油基油(II)および(V)のAPは、好ましくは113℃以上、より好ましくは119℃以上である。また、上記潤滑油基油(III)および(VI)のAPは、好ましくは125℃以上、より好ましくは128℃以上である。なお、本発明でいうアニリン点とは、JIS K 2256-1985に準拠して測定されたアニリン点を意味する。
第1実施形態に係る潤滑油基油のヨウ素価は、好ましくは3以下であり、より好ましくは2以下であり、さらに好ましくは1以下、特に好ましくは0.9以下であり、最も好ましくは0.8以下である。また、0.01未満であってもよいが、それに見合うだけの効果が小さい点および経済性との関係から、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.01以上、さらに好ましくは0.03以上、特に好ましくは0.05以上である。潤滑油基油成分のヨウ素価を3以下とすることで、熱・酸化安定性を飛躍的に向上させることができる。なお、本発明でいうヨウ素価とは、JIS K 0070「化学製品の酸価、ケン化価、ヨウ素価、水酸基価および不ケン化価」の指示薬滴定法により測定したヨウ素価を意味する。
また、第1実施形態に係る潤滑油基油における硫黄分の含有量は、その原料の硫黄分の含有量に依存する。例えば、フィッシャートロプシュ反応等により得られる合成ワックス成分のように実質的に硫黄を含まない原料を用いる場合には、実質的に硫黄を含まない潤滑油基油を得ることができる。また、潤滑油基油の精製過程で得られるスラックワックスや精ろう過程で得られるマイクロワックス等の硫黄を含む原料を用いる場合には、得られる潤滑油基油中の硫黄分は通常100質量ppm以上となる。第1実施形態に係る潤滑油基油においては、熱・酸化安定性の更なる向上および低硫黄化の点から、硫黄分の含有量が100質量ppm以下であることが好ましく、50質量ppm以下であることがより好ましく、10質量ppm以下であることが更に好ましく、5質量ppm以下であることが特に好ましい。
また、第1実施形態に係る潤滑油基油における窒素分の含有量は、特に制限されないが、好ましくは7質量ppm以下、より好ましくは5質量ppm以下、更に好ましくは3質量ppm以下である。窒素分の含有量が5質量ppmを超えると、熱・酸化安定性が低下する傾向にある。なお、本発明でいう窒素分とは、JIS K 2609-1990に準拠して測定される窒素分を意味する。
また、本発明に係る潤滑油基油の%Cpは、70以上であることが好ましく、好ましくは80~99、より好ましくは85~95、さらに好ましくは87~94、特に好ましくは90~94である。潤滑油基油の%Cpが上記下限値未満の場合、粘度-温度特性、熱・酸化安定性および摩擦特性が低下する傾向にあり、更に、潤滑油基油に添加剤が配合された場合に当該添加剤の効き目が低下する傾向にある。また、潤滑油基油の%Cpが上記上限値を超えると、添加剤の溶解性が低下する傾向にある。
また、第1実施形態に係る潤滑油基油の%CAは、2以下であることが好ましく、より好ましくは1以下、更に好ましくは0.8以下、特に好ましくは0.5以下である。潤滑油基油の%CAが上記上限値を超えると、粘度-温度特性、熱・酸化安定性および省燃費性が低下する傾向にある。
また、第1実施形態に係る潤滑油基油の%CNは、好ましくは30以下、より好ましくは4~25、更に好ましくは5~13、特に好ましくは5~8である。潤滑油基油の%CNが上記上限値を超えると、粘度-温度特性、熱・酸化安定性および摩擦特性が低下する傾向にある。また、%CNが上記下限値未満であると、添加剤の溶解性が低下する傾向にある。
なお、本発明でいう%CP、%CNおよび%CAとは、それぞれASTM D 3238-85に準拠した方法(n-d-M環分析)により求められる、パラフィン炭素数の全炭素数に対する百分率、ナフテン炭素数の全炭素数に対する百分率、および芳香族炭素数の全炭素数に対する百分率を意味する。つまり、上述した%CP、%CNおよび%CAの好ましい範囲は上記方法により求められる値に基づくものであり、例えばナフテン分を含まない潤滑油基油であっても、上記方法により求められる%CNが0を超える値を示すことがある。
また、第1実施形態に係る潤滑油基油における飽和分の含有量は、100℃における動粘度ならびに%Cpおよび%CAが上記条件を満たしていれば特に制限されないが、潤滑油基油全量を基準として、好ましくは90質量%以上であり、好ましくは95質量%以上、より好ましくは99質量%以上であり、また、当該飽和分に占める環状飽和分の割合は、好ましくは40質量%以下であり、好ましくは35質量%以下であり、好ましくは30質量%以下であり、より好ましくは25質量%以下であり、更に好ましくは21質量%以下である。また、当該飽和分に占める環状飽和分の割合は、好ましくは5質量%以上であり、より好ましくは10質量%以上である。飽和分の含有量および当該飽和分に占める環状飽和分の割合がそれぞれ上記条件を満たすことにより、粘度-温度特性および熱・酸化安定性を向上することができ、また、当該潤滑油基油に添加剤が配合された場合には、当該添加剤を潤滑油基油中に十分に安定的に溶解保持しつつ、当該添加剤の機能をより高水準で発現させることができる。更に、第1実施形態によれば、潤滑油基油自体の摩擦特性を改善することができ、その結果、摩擦低減効果の向上、ひいては省エネルギー性の向上を達成することができる。
なお、本発明でいう飽和分とは、前記ASTM D 2007-93に記載された方法により測定される。
また、飽和分の分離方法、あるいは環状飽和分、非環状飽和分等の組成分析の際には、同様の結果が得られる類似の方法を使用することができる。例えば、上記の他、ASTM D 2425-93に記載の方法、ASTM D 2549-91に記載の方法、高速液体クロマトグラフィ(HPLC)による方法、あるいはこれらの方法を改良した方法等を挙げることができる。
また、第1実施形態に係る潤滑油基油における芳香族分は、100℃における動粘度、%Cpおよび%CAが上記条件を満たしていれば特に制限されないが、潤滑油基油全量を基準として、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、更に好ましくは3質量%以下、特に好ましくは2質量%以下であり、また、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは1質量%以上、特に好ましくは1.5質量%以上である。芳香族分の含有量が上記上限値を超えると、粘度-温度特性、熱・酸化安定性および摩擦特性、更には揮発防止性および低温粘度特性が低下する傾向にあり、更に、潤滑油基油に添加剤が配合された場合に当該添加剤の効き目が低下する傾向にある。また、第1実施形態に係る潤滑油基油は芳香族分を含有しないものであってもよいが、芳香族分の含有量を上記下限値以上とすることにより、添加剤の溶解性を更に高めることができる。
なお、本発明でいう芳香族分とは、ASTM D 2007-93に準拠して測定された値を意味する。芳香族分には、通常、アルキルベンゼン、アルキルナフタレンの他、アントラセン、フェナントレンおよびこれらのアルキル化物、更にはベンゼン環が四環以上縮合した化合物、ピリジン類、キノリン類、フェノール類、ナフトール類等のヘテロ原子を有する芳香族化合物などが含まれる。
第1実施形態に係る潤滑油組成物においては、第1実施形態に係る潤滑油基油を単独で用いてもよく、また、第1実施形態に係る潤滑油基油を他の基油の1種または2種以上と併用してもよい。なお、第1実施形態に係る潤滑油基油と他の基油とを併用する場合、それらの混合基油中に占める第1実施形態に係る潤滑油基油の割合は、30質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることが更に好ましい。
第1実施形態に係る潤滑油基油と併用される他の基油としては、特に制限されないが、鉱油系基油としては、例えば100℃における動粘度が1~100mm2/sであって、%Cpおよび%CAが上記条件を満たしていない、溶剤精製鉱油、水素化分解鉱油、水素化精製鉱油、溶剤脱ろう基油などが挙げられる。
また、合成系基油としては、100℃における動粘度が上記条件を満たしていない、ポリα-オレフィンまたはその水素化物、イソブテンオリゴマーまたはその水素化物、イソパラフィン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ジエステル(ジトリデシルグルタレート、ジ-2-エチルヘキシルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジ-2-エチルヘキシルセバケート等)、ポリオールエステル(トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、ペンタエリスリトール2-エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールペラルゴネート等)、ポリオキシアルキレングリコール、ジアルキルジフェニルエーテル、ポリフェニルエーテル等が挙げられ、中でも、ポリα-オレフィンが好ましい。ポリα-オレフィンとしては、典型的には、炭素数2~32、好ましくは6~16のα-オレフィンのオリゴマーまたはコオリゴマー(1-オクテンオリゴマー、デセンオリゴマー、エチレン-プロピレンコオリゴマー等)およびそれらの水素化物が挙げられる。
ポリ-α-オレフィンの製法は特に制限されないが、例えば、三塩化アルミニウムまたは三フッ化ホウ素と、水、アルコール(エタノール、プロパノール、ブタノール等)、カルボン酸またはエステルとの錯体を含むフリーデル・クラフツ触媒のような重合触媒の存在下、α-オレフィンを重合する方法が挙げられる。
第1実施形態において用いられる粘度指数向上剤は、核磁気共鳴分析(13C-NMR)により得られるスペクトルにおいて、全ピークの合計面積に対する化学シフト36-38ppmの間のピークの合計面積(M1)と化学シフト64-66ppmの間のピークの合計面積(M2)の比、つまりM1/M2が0.20以上となるものである。
M1/M2は好ましくは0.3以上であり、さらに好ましくは0.4以上であり、特に好ましくは0.5以上であり、最も好ましくは0.6以上である。また、M1/M2は好ましくは3.0以下であり、さらに好ましくは2.0以下であり、特に好ましくは1.0以下であり、最も好ましくは0.8以下である。M1/M2が0.20未満の場合は、必要とする省燃費性が得られないばかりでなく、低温粘度特性が悪化するおそれがある。また、M1/M2が3.0を超える場合は、必要とする省燃費性が得られない恐れがあり、溶解性や貯蔵安定性が悪化する恐れがある。
なお、核磁気共鳴分析(13C-NMR)スペクトルは、粘度指数向上剤に希釈油が含まれる場合は、希釈油をゴム膜透析等により分離したポリマーについて得られるものである。
全ピークの合計面積に対する化学シフト36-38ppmの間のピークの合計面積(M1)は、13C-NMRにより測定される、全炭素の積分強度の合計に対するポリメタアクリレート側鎖の特定のβ分岐構造に由来する積分強度の割合を意味し、全ピークの合計面積に対する化学シフト64-66ppmの間のピークの合計面積(M2)は、13C-NMRにより測定される、全炭素の積分強度の合計に対するポリメタアクリレート側鎖の特定の直鎖構造に由来する積分強度の割合を意味する。
M1/M2はポリメタクリレート側鎖の特定のβ分岐構造と特定の直鎖構造の割合を意味するが、同等の結果が得られるのであればその他の方法を用いてもよい。なお、13C-NMR測定にあたっては、サンプルとして試料0.5gに3gの重クロロホルムを加えて希釈したものを使用し、測定温度は室温、共鳴周波数は125MHzとし、測定法はゲート付デカップリング法を使用した。
上記分析により、
(a)化学シフト約10-70ppmの積分強度の合計(炭化水素の全炭素に起因する積分強度の合計)、および
(b)化学シフト36-38ppmの積分強度の合計(特定のβ分岐構造に起因する積分強度の合計)、および
(c)化学シフト64-66ppmの積分強度の合計(特定の直鎖構造に起因する積分強度の合計)
をそれぞれ測定し、(a)100%とした時の(b)の割合(%)を算出しM1とした。また、(a)100%とした時の(c)の割合(%)を算出しM2とした。
(a)化学シフト約10-70ppmの積分強度の合計(炭化水素の全炭素に起因する積分強度の合計)、および
(b)化学シフト36-38ppmの積分強度の合計(特定のβ分岐構造に起因する積分強度の合計)、および
(c)化学シフト64-66ppmの積分強度の合計(特定の直鎖構造に起因する積分強度の合計)
をそれぞれ測定し、(a)100%とした時の(b)の割合(%)を算出しM1とした。また、(a)100%とした時の(c)の割合(%)を算出しM2とした。
第1実施形態において用いられる粘度指数向上剤は、ポリ(メタ)アクリレートであることが好ましく、かつ、下記式(1)で表される構造単位の割合が0.5~70モル%の重合体であることが好ましい。粘度指数向上剤は、非分散型あるいは分散型のいずれであっても良い。
[式(1)中、R1は水素またはメチル基を示し、R2は炭素数16以上の直鎖または分枝状の炭化水素基、あるいは、酸素および/または窒素を含有する炭素数16以上の直鎖または分枝状の有機基を示す。]
一般式(1)中のR2は、炭素数16以上の直鎖状または分枝状の炭化水素基であることが好ましく、より好ましくは炭素数18以上の直鎖状または分枝状の炭化水素であり、さらに好ましくは炭素数20以上の直鎖状または分枝状の炭化水素であり、特に好ましくは炭素数20以上の分枝状炭化水素基である。また、R2で表される炭化水素基の炭素数の上限は特に制限されないが、炭素数100以下の直鎖状または分枝状の炭化水素基であることが好ましい。より好ましくは50以下の直鎖状または分枝状の炭化水素であり、さらに好ましくは30以下の直鎖状または分枝状の炭化水素であり、特に好ましくは30以下の分枝状の炭化水素であり、最も好ましくは25以下の分枝状の炭化水素である。
また、上記粘度指数向上剤において、ポリマー中の一般式(1)で表される(メタ)アクリレート構造単位の割合は、上述の通り0.5~70モル%であることが好ましく、好ましくは60モル%以下であり、より好ましくは50モル%以下であり、さらに好ましくは40モル%以下であり、特に好ましくは30モル%以下である。また、好ましくは1モル%以上であり、より好ましくは3モル%以上であり、さらに好ましくは5モル%以上であり、特に好ましくは10モル%以上である。70モル%を超える場合は粘度温度特性の向上効果や低温粘度特性に劣るおそれがあり、0.5モル%を下回る場合は粘度温度特性の向上効果に劣るおそれがある。
上記粘度指数向上剤は、一般式(1)で表される(メタ)アクリレート構造単位以外に任意の(メタ)アクリレート構造単位もしくは任意のオレフィン等に由来する構造単位を含むことができる。
上記粘度指数向上剤の製造法は任意であるが、例えば、ベンゾイルパーオキシド等の重合開始剤の存在下で、モノマー混合物をラジカル溶液重合させることにより容易に得ることができる。
上記粘度指数向上剤のPSSI(パーマネントシアスタビリティインデックス)は50以下であることが好ましく、より好ましくは40以下であり、さらに好ましくは35以下であり、特に好ましくは30以下である。また、5以上であることが好ましく、より好ましくは10以上であり、さらに好ましくは15以上であり、特に好ましくは20以上である。PSSIが5未満の場合には粘度指数向上効果が小さくコストが上昇するおそれがあり、PSSIが50を超える場合にはせん断安定性や貯蔵安定性が悪くなるおそれがある。
上記粘度指数向上剤の重量平均分子量(MW)は100,000以上であることが好ましく、より好ましくは200,000以上であり、さらに好ましくは250,000以上であり、特に好ましくは300,000以上である。また、好ましくは1,000,000以下であり、より好ましくは700,000以下であり、さらに好ましくは600,000以下であり、特に好ましくは500,000以下である。重量平均分子量が100,000未満の場合には粘度温度特性の向上効果や粘度指数向上効果が小さくコストが上昇するおそれがあり、重量平均分子量が1,000,000を超える場合にはせん断安定性や基油への溶解性、貯蔵安定性が悪くなるおそれがある。
上記粘度指数向上剤の数平均分子量(MN)は50,000以上であることが好ましく、より好ましくは800,000以上であり、さらに好ましくは100,000以上であり、特に好ましくは120,000以上である。また、好ましくは500,000以下であり、より好ましくは300,000以下であり、さらに好ましくは250,000以下であり、特に好ましくは200,000以下である。数平均分子量が50,000未満の場合には粘度温度特性の向上効果や粘度指数向上効果が小さくコストが上昇するおそれがあり、重量平均分子量が500,000を超える場合にはせん断安定性や基油への溶解性、貯蔵安定性が悪くなるおそれがある。
上記粘度指数向上剤の重量平均分子量とPSSIの比(MW/PSSI)は、0.8×104以上であることが好ましく、好ましくは1.0×104以上、より好ましくは1.5×104以上、さらに好ましくは1.8×104以上、特に好ましくは2.0×104以上である。MW/PSSIが0.8×104未満の場合には、粘度温度特性が悪化すなわち省燃費性が悪化するおそれがある。
上記粘度指数向上剤の重量平均分子量と数平均分子量の比(MW/MN)は、0.5以上であることが好ましく、好ましくは1.0以上、より好ましくは1.5以上、さらに好ましくは2.0以上、特に好ましくは2.1以上である。また、MW/MNは6.0以下であることが好ましく、より好ましくは4.0以下、さらに好ましくは3.5以下、特に好ましくは3.0以下である。MW/MNが0.5未満や6.0を超える場合には、粘度温度特性が悪化すなわち省燃費性が悪化するおそれがある。
上記粘度指数向上剤の40℃と100℃における動粘度の増粘比ΔKV40/ΔKV100は、4.0以下であることが好ましく、より好ましくは3.5以下、さらに好ましくは3.0以下、特に好ましくは2.5以下、もっとも好ましくは2.3以下である。また、ΔKV40/ΔKV100は、0.5以上であることが好ましく、より好ましくは1.0以上であり、さらに好ましくは1.5以上であり、特に好ましくは2.0以上である。ΔKV40/ΔKV100が0.5未満の場合には、粘度の増加効果や溶解性が小さくコストが上昇するおそれがあり、4.0を超える場合には、粘度温度特性の向上効果や低温粘度特性に劣るおそれがある。なお、ΔKV40はSK社製YUBASE4に粘度指数向上剤を3.0%添加したときの、40℃における動粘度の増加分を意味し、ΔKV100はSK社製YUBASE4に粘度指数向上剤を3.0%添加したときの、100℃における動粘度の増加分を意味する。
上記粘度指数向上剤の100℃と150℃におけるHTHS粘度の増粘比ΔHTHS100/ΔHTHS150は、2.0以下であることが好ましく、より好ましくは1.7以下、さらに好ましくは1.6以下、特に好ましくは1.55以下である。また、ΔHTHS100/ΔHTHS150は、0.5以上であることが好ましく、より好ましくは1.0以上であり、さらに好ましくは1.2以上であり、特に好ましくは1.4以上である。0.5未満の場合には、粘度の増加効果や溶解性が小さくコストが上昇するおそれがあり、2.0を超える場合には、粘度温度特性の向上効果や低温粘度特性に劣るおそれがある。なお、ΔHTHS100はSK社製YUBASE4に粘度指数向上剤を3.0%添加したときの、100℃におけるHTHS粘度の増加分を意味し、ΔHTHS150はSK社製YUBASE4に粘度指数向上剤を3.0%添加したときの、150℃におけるHTHS粘度の増加分を意味する。また、ΔHTHS100/ΔHTHS150は100℃におけるHTHS粘度の増加分と150℃におけるHTHS粘度の増加分の比を意味する。本発明でいう100℃におけるHTHS粘度とは、ASTM D4683に規定される100℃での高温高せん断粘度を示す。また、150℃におけるHTHS粘度とは、ASTM D4683に規定される150℃での高温高せん断粘度を示す。
第1実施形態に係る潤滑油組成物における上記の粘度指数向上剤の含有量は、組成物全量基準で0.01~50質量%であることが好ましく、より好ましくは0.5~40質量%、さらに好ましくは1~30質量%、特に好ましくは5~20質量%である。上記粘度指数向上剤の含有量が0.1質量%より少なくなると、粘度指数向上効果や製品粘度の低減効果が小さくなることから、省燃費性の向上が図れなくなるおそれがある。また、50質量%よりも多くなると、製品コストが大幅に上昇するとともに、基油粘度を低下させる必要が出てくることから、厳しい潤滑条件(高温高せん断条件)における潤滑性能を低下させ、摩耗や焼き付き、疲労破壊等の不具合の発生原因となることが懸念される。
第1実施形態に係る潤滑油組成物には、さらにその性能を向上させるために、重量平均分子量が10万以下のポリ(メタ)アクリレートを配合してなることが好ましい。ポリ(メタ)アクリレートは分散型でも非分散型でも良いが、非分散型であることがより好ましい。
上記ポリ(メタ)クリレートは、好ましくは、側鎖基としての炭素数1~30の炭化水素基を含有する(メタ)アクリレートモノマー1種以上の共重合体であり、より好ましくは、側鎖基としての炭素数1~20の炭化水素基を含有する(メタ)アクリレートモノマー1種以上の共重合体であり、さらに好ましくは側鎖基としての炭素数1~18の炭化水素基を含有する(メタ)アクリレートモノマー1種以上の共重合体であり、特に好ましくは側鎖基としての炭素数10~18の炭化水素基を含有する(メタ)アクリレートモノマー1種以上の共重合体である。
上記ポリ(メタ)クリレートのPSSI(パーマネントシアスタビリティインデックス)は、好ましくは40以下であり、より好ましくは30以下、更に好ましくは20以下、一層好ましくは15以下、特に好ましくは10以下である。PSSIが40を超える場合にはせん断安定性が悪くなるとともに低温粘度特性が悪化するおそれがある。
上記ポリ(メタ)クリレートの重量平均分子量(MW)は、10万以下であることが好ましく、好ましくは8万以下、より好ましくは6万以下、さらに好ましくは5万以下である。また、重量平均分子量は、千以上であることが好ましく、より好ましくは5千以上であり、さらに好ましくは1万以上、特に好ましくは3万以上である。重量平均分子量が千未満の場合には粘度指数向上効果や低温粘度特性の向上効果が小さくコストが上昇するおそれがあり、重量平均分子量が10万を超える場合にはせん断安定性や低温粘度特性の向上効果が悪化するおそれがある。
上記ポリ(メタ)クリレートの重量平均分子量とPSSIの比(MW/PSSI)は、好ましくは1×104以上、より好ましくは1.5×104以上、更に好ましくは2×104以上、特に好ましくは2.5×104以上である。MW/PSSIが1×104未満の場合には、粘度温度特性や低温粘度特性が悪化するおそれがある。
第1実施形態に係る潤滑油組成物における上記ポリ(メタ)クリレートの含有量は、潤滑油組成物全量基準で、0.01~10質量%であり、好ましくは0.02~8質量%、より好ましくは0.05~5質量%、特に好ましくは0.1~3質量%である。第1の粘度指数向上剤の含有量が0.01質量%より少なくなると、粘度温度特性や低温粘度特性が悪化するおそれがある。また、10質量%よりも多くなると、粘度温度特性や低温粘度特性が悪化するおそれがあり、さらには、製品コストが大幅に上昇すると共に、基油粘度を低下させる必要が出てくることから、厳しい潤滑条件(高温高せん断条件)における潤滑性能を低下させ、摩耗や焼き付き、疲労破壊等の不具合が発生原因となることが懸念される。
第1実施形態に係る潤滑油組成物は、粘度指数向上剤としては、前記した粘度指数向上剤やポリ(メタ)アクリレートに加えて、通常の一般的な非分散型または分散型ポリ(メタ)アクリレート、非分散型または分散型エチレン-α-オレフィン共重合体またはその水素化物、ポリイソブチレンまたはその水素化物、スチレン-ジエン水素化共重合体を、スチレン-無水マレイン酸エステル共重合体およびポリアルキルスチレン等を更に含有することができる。
第1実施形態に係る潤滑油組成物においては、省燃費性能を高めるために、有機モリブデン化合物および無灰摩擦調整剤から選ばれる化合物を更に含有させることができる。
第1実施形態で用いる有機モリブデン化合物としては、モリブデンジチオホスフェート、モリブデンジチオカーバメート等の硫黄を含有する有機モリブデン化合物が挙げられる。
好ましいモリブデンジチオカーバメートとしては、具体的には、硫化モリブデンジエチルジチオカーバメート、硫化モリブデンジプロピルジチオカーバメート、硫化モリブデンジブチルジチオカーバメート、硫化モリブデンジペンチルジチオカーバメート、硫化モリブデンジヘキシルジチオカーバメート、硫化モリブデンジオクチルジチオカーバメート、硫化モリブデンジデシルジチオカーバメート、硫化モリブデンジドデシルジチオカーバメート、硫化モリブデンジ(ブチルフェニル)ジチオカーバメート、硫化モリブデンジ(ノニルフェニル)ジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジエチルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジプロピルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジブチルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジペンチルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジヘキシルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジオクチルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジデシルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジドデシルジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジ(ブチルフェニル)ジチオカーバメート、硫化オキシモリブデンジ(ノニルフェニル)ジチオカーバメート(アルキル基は直鎖状でも分枝状でも良く、また、アルキルフェニル基のアルキル基の結合位置は任意である)、及びこれらの混合物等が例示できる。なお、これらモリブデンジチオカーバメートとしては、1分子中に異なる炭素数及び/または構造の炭化水素基を有する化合物も、好ましく用いることができる。
また、これら以外の硫黄を含有する有機モリブデン化合物としては、モリブデン化合物(例えば、二酸化モリブデン、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、(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、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、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)と、硫黄含有有機化合物(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、硫化エステル等)あるいはその他の有機化合物との錯体等、あるいは、上記硫化モリブデン、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。
また、有機モリブデン化合物としては、構成元素として硫黄を含まない有機モリブデン化合物を用いることができる。
構成元素として硫黄を含まない有機モリブデン化合物としては、具体的には、モリブデン-アミン錯体、モリブデン-コハク酸イミド錯体、有機酸のモリブデン塩、アルコールのモリブデン塩などが挙げられ、中でも、モリブデン-アミン錯体、有機酸のモリブデン塩及びアルコールのモリブデン塩が好ましい。
第1実施形態に係る潤滑油組成物において、有機モリブデン化合物を用いる場合、その含有量は特に制限されないが、組成物全量を基準として、モリブデン元素換算で、好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.005質量%以上、更に好ましくは0.01質量%以上、特に好ましくは0.03質量%以上であり、また、好ましくは0.2質量%以下、より好ましくは0.1質量%以下、さらに好ましくは0.08質量%以下、特に好ましくは0.06質量%以下である。その含有量が0.001質量%未満の場合、潤滑油組成物の熱・酸化安定性が不十分となり、特に、長期間に渡って優れた清浄性を維持させることができなくなる傾向にある。一方、含有量が0.2質量%を超える場合、含有量に見合う効果が得られず、また、潤滑油組成物の貯蔵安定性が低下する傾向にある。
また、無灰摩擦調整剤としては、潤滑油用の摩擦調整剤として通常用いられる任意の化合物が使用可能であり、例えば、分子中に酸素原子、窒素原子、硫黄原子から選ばれる1種もしくは2種以上のヘテロ元素を含有する、炭素数6~50の化合物が挙げられる。さらに具体的には、炭素数6~30のアルキル基またはアルケニル基、特に炭素数6~30の直鎖アルキル基、直鎖アルケニル基、分岐アルキル基、分岐アルケニル基を分子中に少なくとも1個有する、アミン化合物、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド、脂肪酸、脂肪族アルコール、脂肪族エーテル、ウレア系化合物、ヒドラジド系化合物等の無灰摩擦調整剤等が挙げられる。
第1実施形態に係る潤滑油組成物における無灰摩擦調整剤の含有量は、組成物全量を基準として、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.3質量%以上であり、また、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下、更に好ましくは1質量%以下である。無灰摩擦調整剤の含有量が0.01質量%未満であると、その添加による摩擦低減効果が不十分となる傾向にあり、また3質量%を超えると、耐摩耗性添加剤などの効果が阻害されやすく、あるいは添加剤の溶解性が悪化する傾向にある。摩擦調整剤としては、無灰摩擦調整剤の使用がより好ましい。
第1実施形態に係る潤滑油組成物には、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任意の添加剤を含有させることができる。このような添加剤としては、例えば、金属系清浄剤、無灰分散剤、酸化防止剤、摩耗防止剤(または極圧剤)、腐食防止剤、防錆剤、抗乳化剤、金属不活性化剤、消泡剤等の添加剤等を挙げることができる。
金属系清浄剤としては、アルカリ金属スルホネートまたはアルカリ土類金属スルホネート、アルカリ金属フェネートまたはアルカリ土類金属フェネート、およびアルカリ金属サリシレートまたはアルカリ土類金属サリシレート等の正塩、塩基正塩または過塩基性塩等が挙げられる。第1実施形態では、これらからなる群より選ばれる1種または2種以上のアルカリ金属またはアルカリ土類金属系清浄剤、特にアルカリ土類金属系清浄剤を好ましく使用することができる。特にマグネシウム塩および/またはカルシウム塩が好ましく、カルシウム塩がより好ましく用いられる。
無灰分散剤としては、潤滑油に用いられる任意の無灰分散剤が使用でき、例えば、炭素数40~400の直鎖もしくは分枝状のアルキル基またはアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するモノまたはビスコハク酸イミド、炭素数40~400のアルキル基また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、あるいは炭素数40~400のアルキル基また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、あるいはこれらのホウ素化合物、カルボン酸、リン酸等による変成品等が挙げられる。使用に際してはこれらの中から任意に選ばれる1種類あるいは2種類以上を配合することができる。
酸化防止剤としては、フェノール系、アミン系等の無灰酸化防止剤、銅系、モリブデン系等の金属系酸化防止剤が挙げられる。具体的には、例えば、フェノール系無灰酸化防止剤としては、4,4’-メチレンビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、4,4’-ビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)等が、アミン系無灰酸化防止剤としては、フェニル-α-ナフチルアミン、アルキルフェニル-α-ナフチルアミン、ジアルキルジフェニルアミン等が挙げられる。
摩耗防止剤(または極圧剤)としては、潤滑油に用いられる任意の摩耗防止剤・極圧剤が使用できる。例えば、硫黄系、リン系、硫黄-リン系の極圧剤等が使用でき、具体的には、亜リン酸エステル類、チオ亜リン酸エステル類、ジチオ亜リン酸エステル類、トリチオ亜リン酸エステル類、リン酸エステル類、チオリン酸エステル類、ジチオリン酸エステル類、トリチオリン酸エステル類、これらのアミン塩、これらの金属塩、これらの誘導体、ジチオカーバメート、亜鉛ジチオカーバメート、モリブデンジチオカーバメート、ジサルファイド類、ポリサルファイド類、硫化オレフィン類、硫化油脂類等が挙げられる。これらの中では硫黄系極圧剤の添加が好ましく、特に硫化油脂が好ましい。
腐食防止剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系、トリルトリアゾール系、チアジアゾール系、またはイミダゾール系化合物等が挙げられる。
防錆剤としては、例えば、石油スルホネート、アルキルベンゼンスルホネート、ジノニルナフタレンスルホネート、アルケニルコハク酸エステル、または多価アルコールエステル等が挙げられる。
抗乳化剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、またはポリオキシエチレンアルキルナフチルエーテル等のポリアルキレングリコール系非イオン系界面活性剤等が挙げられる。
金属不活性化剤としては、例えば、イミダゾリン、ピリミジン誘導体、アルキルチアジアゾール、メルカプトベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾールまたはその誘導体、1,3,4-チアジアゾールポリスルフィド、1,3,4-チアジアゾリル-2,5-ビスジアルキルジチオカーバメート、2-(アルキルジチオ)ベンゾイミダゾール、またはβ-(o-カルボキシベンジルチオ)プロピオンニトリル等が挙げられる。
消泡剤としては、例えば、25℃における動粘度が1000~10万mm2/sのシリコーンオイル、アルケニルコハク酸誘導体、ポリヒドロキシ脂肪族アルコールと長鎖脂肪酸のエステル、メチルサリチレートとo-ヒドロキシベンジルアルコール等が挙げられる。
これらの添加剤を第1実施形態に係る潤滑油組成物に含有させる場合には、それぞれその含有量は組成物全量基準で、0.01~10質量%である。
第1実施形態に係る潤滑油組成物の100℃における動粘度は、4~12mm2/sであることが好ましく、好ましくは9mm2/s以下、より好ましくは8mm2/s以下、さらに好ましくは7.8mm2/s以下、特に好ましくは7.6mm2/s以下である。また、第1実施形態に係る潤滑油組成物の100℃における動粘度は、好ましくは5mm2/s以上、より好ましくは6mm2/s以上、さらに好ましくは6.5mm2/s以上、特に好ましくは7mm2/s以上である。本発明でいう100℃における動粘度とは、ASTM D-445に規定される100℃での動粘度を示す。100℃における動粘度が4mm2/s未満の場合には、潤滑性不足を来たすおそれがあり、12mm2/sを超える場合には必要な低温粘度および十分な省燃費性能が得られないおそれがある。
第1実施形態に係る潤滑油組成物の40℃における動粘度は、4~50mm2/sであることが好ましく、好ましくは40mm2/s以下、より好ましくは35mm2/s以下、特に好ましくは32mm2/s以下、最も好ましくは30mm2/s以下である。また、第1実施形態に係る潤滑油組成物の40℃における動粘度は、好ましくは10mm2/s以上、より好ましくは20mm2/s以上、さらに好ましくは25mm2/s以上、特に好ましくは27mm2/s以上である。本発明でいう40℃における動粘度とは、ASTM D-445に規定される40℃での動粘度を示す。40℃における動粘度が4mm2/s未満の場合には、潤滑性不足を来たすおそれがあり、50mm2/sを超える場合には必要な低温粘度および十分な省燃費性能が得られないおそれがある。
第1実施形態に係る潤滑油組成物の粘度指数は、140~400の範囲であることが好ましく、好ましくは190以上、より好ましくは200以上、さらに好ましくは210以上、特に好ましくは220以上である。第1実施形態に係る潤滑油組成物の粘度指数が140未満の場合には、150℃のHTHS粘度を維持しながら、省燃費性を向上させることが困難となるおそれがあり、さらに-35℃における低温粘度を低減させることが困難となるおそれがある。また、第1実施形態に係る潤滑油組成物の粘度指数が400を超える場合には、蒸発性が悪化するおそれがあり、更に添加剤の溶解性やシール材料との適合性が不足することによる不具合が発生するおそれがある。
第1実施形態に係る潤滑油組成物の100℃におけるHTHS粘度は、5.5mPa・s以下であることが好ましく、より好ましくは5.0mPa・s以下、さらに好ましくは4.8mPa・s以下、特に好ましくは4.7mPa・s以下である。また、好ましくは3.0mPa・s以上、更に好ましくは3.5mPa・s以上、特に好ましくは4.0mPa・s以上、最も好ましくは4.2mPa・s以上である。本発明でいう100℃におけるHTHS粘度とは、ASTM D4683に規定される100℃での高温高せん断粘度を示す。100℃におけるHTHS粘度が3.0mPa・s未満の場合には、潤滑性不足を来たすおそれがあり、5.5mPa・sを超える場合には必要な低温粘度および十分な省燃費性能が得られないおそれがある。
第1実施形態に係る潤滑油組成物の150℃におけるHTHS粘度は、3.5mPa・s以下であることが好ましく、より好ましくは3.0mPa・s以下、さらに好ましくは2.8mPa・s以下、特に好ましくは2.7mPa・s以下である。また、好ましくは2.0mPa・s以上、より好ましくは2.3mPa・s以上、さらに好ましくは2.4mPa・s以上、特に好ましくは2.5mPa・s以上、最も好ましくは2.6mPa・s以上である。本発明でいう150℃におけるHTHS粘度とは、ASTM D4683に規定される150℃での高温高せん断粘度を示す。150℃におけるHTHS粘度が2.0mPa・s未満の場合には、潤滑性不足を来たすおそれがあり、3.5mPa・sを超える場合には必要な低温粘度および十分な省燃費性能が得られないおそれがある。
また、第1実施形態に係る潤滑油組成物の150℃におけるHTHS粘度と100℃におけるHTHS粘度との比(150℃におけるHTHS粘度/100℃におけるHTHS粘度)は、0.50以上であることが好ましく、より好ましくは0.52以上、さらに好ましくは0.54、特に好ましくは0.55以上、最も好ましくは0.56以上である。当該比が0.50未満であると、必要な低温粘度および十分な省燃費性能が得られないおそれがある。
第1実施形態に係る潤滑油組成物は、省燃費性と潤滑性に優れ、ポリ-α-オレフィン系基油やエステル系基油等の合成油や低粘度鉱油系基油を用いずとも、150℃のHTHS粘度を一定レベルに維持しながら、燃費向上にとって効果的である、潤滑油の40℃および100℃における動粘度および100℃のHTHS粘度を著しく低減させたものである。このような優れた特性を有する第1実施形態に係る潤滑油組成物は、省燃費ガソリンエンジン油、省燃費ディーゼルエンジン油等の省燃費エンジン油として好適に使用することができる。
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態に係る潤滑油組成物は、尿素アダクト値が5質量%以下、40℃における動粘度が14mm2/s以上25mm2/s以下、粘度指数が120以上である第1の潤滑油基油成分、及び、40℃における動粘度が5mm2/s以上14mm2/s未満である第2の潤滑油基油成分を含有し、潤滑油基油全量基準で、第1の潤滑油基油成分の含有量が10~99質量%、第2の潤滑油基油成分の含有量が1~50質量%である潤滑油基油と、13C-NMRにより得られるスペクトルにおいて、全ピークの合計面積に対する化学シフト36-38ppmの間のピークの合計面積M1と化学シフト64-66ppmの間のピークの合計面積M2の比M1/M2が0.20以上である粘度指数向上剤と、を含有する。
本発明の第2実施形態に係る潤滑油組成物は、尿素アダクト値が5質量%以下、40℃における動粘度が14mm2/s以上25mm2/s以下、粘度指数が120以上である第1の潤滑油基油成分、及び、40℃における動粘度が5mm2/s以上14mm2/s未満である第2の潤滑油基油成分を含有し、潤滑油基油全量基準で、第1の潤滑油基油成分の含有量が10~99質量%、第2の潤滑油基油成分の含有量が1~50質量%である潤滑油基油と、13C-NMRにより得られるスペクトルにおいて、全ピークの合計面積に対する化学シフト36-38ppmの間のピークの合計面積M1と化学シフト64-66ppmの間のピークの合計面積M2の比M1/M2が0.20以上である粘度指数向上剤と、を含有する。
(潤滑油基油)
第1の潤滑油基油成分は、尿素アダクト値、40℃における動粘度及び粘度指数が上記条件を満たすものであれば、鉱油系基油、合成系基油、または両者の混合物のいずれであってもよい。
第1の潤滑油基油成分は、尿素アダクト値、40℃における動粘度及び粘度指数が上記条件を満たすものであれば、鉱油系基油、合成系基油、または両者の混合物のいずれであってもよい。
第1の潤滑油基油成分としては、粘度-温度特性、低温粘度特性および熱伝導性の要求を高水準で両立させることが可能であることから、ノルマルパラフィンを含有する原料油を、尿素アダクト値が5質量%以下、40℃における動粘度が14mm2/s以上25mm2/s以下、粘度指数が120以上となるように、水素化分解/水素化異性化することにより得られる鉱油系基油、または合成系基油、あるいは両者の混合物であることが好ましい。
第1の潤滑油基油成分の尿素アダクト値は、粘度-温度特性を損なわずに低温粘度特性を改善し、かつ高い熱伝導性を得る観点から、上述の通り5質量%以下であることが好ましく、より好ましくは4.0質量%以下、さらに好ましくは3.5質量%以下、一層好ましくは3.0質量%以下、特に好ましくは2.5質量%以下、最も好ましくは2.0質量%以下である。また、第1の潤滑油基油成分の尿素アダクト値は、0質量%でも良いが、十分な低温粘度特性と、より粘度指数の高い潤滑油基油を得ることができ、また脱ろう条件を緩和して経済性にも優れる点で、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、特に好ましくは0.8質量%以上である。
また、第1の潤滑油基油成分の40℃動粘度は、14~25mm2/sであることが好ましく、より好ましくは14.5~20mm2/s、さらに好ましくは15~19mm2/s、一層好ましくは15~18mm2/s、特に好ましくは15~17mm2/s、最も好ましくは15~16.5mm2/sである。第1の潤滑油基油成分の40℃動粘度が25mm2/sを超える場合には、低温粘度特性が悪化し、また十分な省燃費性が得られないおそれがあり、第1の潤滑油基油成分の40℃動粘度が14mm2/s未満の場合は潤滑箇所での油膜形成が不十分であるため潤滑性に劣り、また潤滑油組成物の蒸発損失が大きくなるおそれがある。
第1の潤滑油基油成分の粘度指数は、低温から高温まで優れた粘度特性が得られるよう、また低粘度であっても蒸発しにくいためには、その値は120以上であることが好ましく、より好ましくは125以上、さらに好ましくは130以上、一層好ましくは135以上、特に好ましくは140以上である。粘度指数の上限については特に制限はなく、ノルマルパラフィン、スラックワックスやGTLワックス等、あるいはこれらを異性化したイソパラフィン系鉱油のような125~180程度のものや、コンプレックスエステル系基油やHVI-PAO系基油のような150~250程度のものも使用することができる。ただし、ノルマルパラフィン、スラックワックスやGTLワックス等、あるいはこれらを異性化したイソパラフィン系鉱油については、低温粘度特性を向上するために、180以下であることが好ましく、170以下であることがより好ましく、160以下であることがさらに好ましく、155以下であることが特に好ましい。
第1の潤滑油基油成分の製造には、ノルマルパラフィンを含有する原料油を用いることができる。原料油は、鉱物油又は合成油のいずれであってもよく、あるいはこれらの2種以上の混合物であってもよい。また、原料油中のノルマルパラフィンの含有量は、原料油全量を基準として、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上、一層好ましくは90質量%、特に好ましくは95質量%以上、最も好ましくは97質量%以上である。
ワックス含有原料としては、例えば、ラフィネートのような溶剤精製法に由来するオイル、部分溶剤脱ロウ油、脱瀝油、留出物、減圧ガスオイル、コーカーガスオイル、スラックワックス、フーツ油、フィッシャー-トロプシュ・ワックスなどが挙げられ、これらの中でもスラックワックス及びフィッシャー-トロプシュ・ワックスが好ましい。
スラックワックスは、典型的には溶剤またはプロパン脱ロウによる炭化水素原料に由来する。スラックワックスは残留油を含有し得るが、この残留油は脱油により除去することができる。フーツ油は脱油されたスラックワックスに相当するものである。
また、フィッシャー-トロプシュ・ワックスは、いわゆるフィッシャー-トロプシュ合成法により製造される。
また、溶剤抽出に由来する原料油は、常圧蒸留からの高沸点石油留分を減圧蒸留装置に送り、この装置からの蒸留留分を溶剤抽出することによって得られるものである。減圧蒸留からの残渣は、脱瀝されてもよい。溶剤抽出法においては、よりパラフィニックな成分をラフィネート相に残したまま抽出相に芳香族成分を溶解する。ナフテンは、抽出相とラフィネート相とに分配される。溶剤抽出用の溶剤としては、フェノール、フルフラールおよびN-メチルピロリドンなどが好ましく使用される。溶剤/油比、抽出温度、抽出されるべき留出物と溶剤との接触方法などを制御することによって、抽出相とラフィネート相との分離の程度を制御することができる。さらに原料として、より高い水素化分解能を有する燃料油水素化分解装置を使用し、燃料油水素化分解装置から得られるボトム留分を用いてもよい。
上記の原料油について、得られる被処理物の尿素アダクト値、40℃における動粘度、粘度指数およびT90-T10がそれぞれ上記条件を満たすように、水素化分解/水素化異性化を行う工程を経ることによって、第1の潤滑油基油成分を得ることができる。水素化分解/水素化異性化工程は、得られる被処理物の尿素アダクト値及び粘度指数が上記条件を満たせば特に制限されない。本発明における好ましい水素化分解/水素化異性化工程は、
ノルマルパラフィンを含有する原料油について、水素化処理触媒を用いて水素化処理する第1工程と、
第1工程により得られる被処理物について、水素化脱ロウ触媒を用いて水素化脱ロウする第2工程と、
第2工程により得られる被処理物について、水素化精製触媒を用いて水素化精製する第3工程と
を備える。第3工程後に得られる被処理物については、必要に応じて、蒸留等により所定の成分を分離除去してもよい。
ノルマルパラフィンを含有する原料油について、水素化処理触媒を用いて水素化処理する第1工程と、
第1工程により得られる被処理物について、水素化脱ロウ触媒を用いて水素化脱ロウする第2工程と、
第2工程により得られる被処理物について、水素化精製触媒を用いて水素化精製する第3工程と
を備える。第3工程後に得られる被処理物については、必要に応じて、蒸留等により所定の成分を分離除去してもよい。
上記の製造方法により得られる第1の潤滑油基油成分においては、尿素アダクト値、40℃粘度及び粘度指数がそれぞれ上記条件を満たせば、その他の性状は特に制限されないが、第1の潤滑油基油成分は以下の条件を更に満たすものであることが好ましい。
第1の潤滑油基油成分の100℃動粘度は、5.0mm2/s以下であることが好ましく、より好ましくは4.5mm2/s以下、さらに好ましくは4.3mm2/s以下、さらに好ましくは4.2mm2/s以下、特に好ましくは4.0mm2/s以下、最も好ましくは3.9mm2/s以下である。一方、当該100℃動粘度は、2.0mm2/s以上であることが好ましく、より好ましくは3.0mm2/s以上、さらに好ましくは3.5mm2/s以上、特に好ましくは3.7mm2/s以上である。潤滑油基油成分の100℃動粘度が5.0mm2/sを超える場合には、低温粘度特性が悪化し、また十分な省燃費性が得られないおそれがあり、2.0mm2/s以下の場合は潤滑箇所での油膜形成が不十分であるため潤滑性に劣り、また潤滑油組成物の蒸発損失が大きくなるおそれがある。
また、第1の潤滑油基油成分の流動点は、潤滑油基油の粘度グレードにもよるが、好ましくは-10℃以下、より好ましくは-12.5℃以下、更に好ましくは-15℃以下、最も好ましくは-17.5℃以下、特に好ましくは-20℃以下である。流動点が前記上限値を超えると、その潤滑油基油成分を用いた潤滑油全体の低温流動性が低下するおそれがある。また、第1の潤滑油基油成分の流動点は、好ましくは-50℃以上、より好ましくは-40℃以上、更に好ましくは-30℃以上、特に好ましくは-25℃以上である。流動点が前記下限値を下回ると、その潤滑油基油成分を用いた潤滑油全体の粘度指数が低下し、省燃費性を悪化させるおそれがある。
第1の潤滑油基油成分のヨウ素価は、好ましくは1以下であり、より好ましくは0.5以下であり、さらに好ましくは0.3以下、特に好ましくは0.15以下であり、最も好ましくは0.1以下である。また、0.01未満であってもよいが、それに見合うだけの効果が小さい点及び経済性との関係から、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.01以上、さらに好ましくは0.03以上、特に好ましくは0.05以上である。潤滑油基油成分のヨウ素価を0.5以下とすることで、熱・酸化安定性を飛躍的に向上させることができる。
また、第1の潤滑油基油成分における硫黄分は、特に制限はないが、50質量ppm以下であることが好ましく、より好ましくは10質量ppm以下、さらに好ましくは5質量ppm以下、特に好ましくは1質量ppm以下である。硫黄分は50質量ppm以下とすることで、優れた熱・酸化安定性を達成することができる。
第1の潤滑油基油成分の蒸発損失量としては、NOACK蒸発量で、25質量%以下であることが好ましく、21以下であることがより好ましく、18質量%以下であることがさらに好ましい。潤滑油基油成分のNOACK蒸発量が25質量%を超える場合、潤滑油の蒸発損失が大きく、粘度増加等の原因となるため好ましくない。なお、本発明でいうNOACK蒸発量とは、ASTM D 5800に準拠して測定される潤滑油の蒸発量を測定したものである。
また、第1の潤滑油基油成分の蒸留性状に関し、その初留点(IBP)は、好ましくは320~390℃、より好ましくは330~380℃、更に好ましくは340~370℃である。また、10%留出温度(T10)は、好ましくは370~430℃、より好ましくは380~420℃、更に好ましくは390~410℃である。また、50%留出点(T50)は、好ましくは400~470℃、より好ましくは410~460℃、更に好ましくは420~450℃である。また、90%留出点(T90)は、好ましくは430~500℃、より好ましくは440~490℃、更に好ましくは450~480℃である。また、終点(FBP)は、好ましくは450~520℃、より好ましくは460~510℃、更に好ましくは470~500℃である。
また、第1の潤滑油基油成分の蒸留性状に関し、T90-T10は、好ましくは30~90℃、より好ましくは40~80℃、更に好ましくは50~70℃である。また、FBP-IBPは、好ましくは90~150℃、より好ましくは100~140℃、更に好ましくは110~130℃である。また、T10-IBPは、好ましくは10~60℃、より好ましくは20~50℃、更に好ましくは30~40℃である。また、FBP-T90は、好ましくは5~60℃、より好ましくは10~45℃、更に好ましくは15~35℃である。
第1の潤滑油基油成分において、IBP、T10、T50、T90、FBP、T90-T10、FBP-IBP、T10-IBP、FBP-T90を上記の好ましい範囲に設定することで、低温粘度の更なる改善と、蒸発損失の更なる低減とが可能となる。なお、T90-T10、FBP-IBP、T10-IBP及びFBP-T90のそれぞれについては、それらの蒸留範囲を狭くしすぎると、潤滑油基油の収率が悪化し、経済性の点で好ましくない。
また、第2実施形態に係る第1の潤滑油基油成分の%Cpは、好ましくは80以上、より好ましくは82~99、更に好ましくは85~98、特に好ましくは90~97である。潤滑油基油の%Cpが80未満の場合、粘度-温度特性、熱・酸化安定性及び摩擦特性が低下する傾向にあり、更に、潤滑油基油に添加剤が配合された場合に当該添加剤の効き目が低下する傾向にある。また、潤滑油基油の%Cpが99を超えると、添加剤の溶解性が低下する傾向にある。
また、第2実施形態に係る第1の潤滑油基油成分の%CNは、好ましくは20以下、より好ましくは15以下、更に好ましくは1~12、特に好ましくは3~10である。潤滑油基油の%CNが20を超えると、粘度-温度特性、熱・酸化安定性及び摩擦特性が低下する傾向にある。また、%CNが1未満であると、添加剤の溶解性が低下する傾向にある。
また、第2実施形態に係る第1の潤滑油基油成分の%CAは、好ましくは0.7以下、より好ましくは0.6以下、更に好ましくは0.1~0.5である。潤滑油基油の%CAが0.7を超えると、粘度-温度特性、熱・酸化安定性及び摩擦特性が低下する傾向にある。また、第2実施形態に係る潤滑油基油の%CAは0であってもよいが、%CAを0.1以上とすることにより、添加剤の溶解性を更に高めることができる。
更に、第2実施形態に係る第1の潤滑油基油成分における%CPと%CNとの比率は、%CP/%CNが7以上であることが好ましく、7.5以上であることがより好ましく、8以上であることが更に好ましい。%CP/%CNが7未満であると、粘度-温度特性、熱・酸化安定性及び摩擦特性が低下する傾向にあり、更に、潤滑油基油に添加剤が配合された場合に当該添加剤の効き目が低下する傾向にある。また、%CP/%CNは、200以下であることが好ましく、100以下であることがより好ましく、50以下であることが更に好ましく、25以下であることが特に好ましい。%CP/%CNを200以下とすることにより、添加剤の溶解性を更に高めることができる。
第2実施形態に係る潤滑油組成物においては、第1の潤滑油基油成分として、尿素アダクト値5質量%以下、40℃動粘度14~25mm2/sおよび粘度指数120以上である潤滑油基油の1種を単独で用いてもよく、また2種以上を併用してもよい。
第1の潤滑油基油成分の含有割合は、潤滑油基油の全量を基準として、10~99質量%であり、好ましくは30~95質量%、より好ましくは50~90質量%、さらに好ましくは60~85質量%、最も好ましくは65~80質量%である。当該含有割合が10質量%未満の場合には、必要とする低温粘度、省燃費性能が得られないおそれがある。
また、第2実施形態に係る潤滑油組成物は、潤滑油基油の構成成分として、40℃における動粘度が5~14mm2/sである第2の潤滑油基油成分を含有する。
第2の潤滑油基油成分は、上記の条件を満たす限り特に制限はないが、鉱油系基油としては溶剤精製鉱油、水素化分解鉱油、水素化精製鉱油、溶剤脱ろう基油などが挙げられる。
また、合成系基油としては、ポリα-オレフィン又はその水素化物、イソブテンオリゴマー又はその水素化物、イソパラフィン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ジエステル(ジトリデシルグルタレート、ジ-2-エチルヘキシルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジ-2-エチルヘキシルセバケート等)、ポリオールエステル(トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、ペンタエリスリトール2-エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールペラルゴネート等)、ポリオキシアルキレングリコール、ジアルキルジフェニルエーテル、ポリフェニルエーテル等が挙げられ、中でも、ポリα-オレフィンが好ましい。ポリα-オレフィンとしては、典型的には、炭素数2~32、好ましくは6~16のα-オレフィンのオリゴマー又はコオリゴマー(1-オクテンオリゴマー、デセンオリゴマー、エチレン-プロピレンコオリゴマー等)及びそれらの水素化物が挙げられる。
第2の潤滑油基油成分の40℃における動粘度は、14mm2/s未満であることが好ましく、より好ましくは13mm2/s以下、さらに好ましくは12mm2/s以下、一層好ましくは11mm2/s以下、特に好ましくは10mm2/s以下である。一方、当該40℃動粘度は、5mm2/s以上であることが好ましく、より好ましくは6mm2/s以上、さらに好ましくは7mm2/s以上、一層好ましくは8mm2/s以上、特に好ましくは9mm2/s以上である。40℃における動粘度が5mm2/s未満の場合には、潤滑部位における油膜保持性および蒸発性に問題を生ずるおそれがあるため好ましくない。また40℃における動粘度が14mm2/s以上の場合には第1の潤滑油基油成分との併用効果が得られない。
また、第2の潤滑油基油成分の粘度指数は、粘度-温度特性の観点から、80以上であることが好ましく、より好ましくは100以上、さらに好ましくは110以上、さらに好ましくは120以上、特に好ましくは128以上、好ましくは150以下、より好ましくは140以下、さらに好ましくは135以下である。粘度指数が80未満の場合には、有効な省エネルギー性能を得られないおそれがあり好ましくない。また、粘度指数を150以下とすることで低温特性に優れた組成物を得ることができる。
また、第2の潤滑油基油成分の100℃における動粘度は、好ましくは3.5mm2/s以下、より好ましくは3.3mm2/s以下、さらに好ましくは3.1mm2/s以下、さらに好ましくは3.0mm2/s以下、特に好ましくは2.9mm2/s以下、最も好ましくは2.8mm2/s以下である。一方、100℃動粘度は、好ましくは2mm2/s以上、より好ましくは2.3mm2/s以上、さらに好ましくは2.4mm2/s以上、特に好ましくは2.5mm2/s以上である。潤滑油基油の100℃における動粘度が2mm2/s未満の場合、蒸発損失が大きすぎるおそれがあり、また、100℃における動粘度が3.5mm2/sを超える場合には、低温粘度特性の改善効果が小さいおそれがある。
第2の潤滑油基油成分の尿素アダクト値は、粘度-温度特性を損なわずに低温粘度特性を改善する観点から、4質量%以下であることが好ましく、より好ましくは3.5質量%以下、さらに好ましくは3質量%以下、特に好ましくは2.5質量%以下である。また、第2の潤滑油基油成分の尿素アダクト値は、0質量%でも良いが、十分な低温粘度特性、高い粘度指数および高い引火点の潤滑油基油を得ることができ、また異性化条件を緩和することができ経済性にも優れる点で、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、特に好ましくは1.0質量%以上である。
また、第2の潤滑油基油成分の%Cpは、好ましくは70以上、より好ましくは82~99.9、更に好ましくは85~98、特に好ましくは90~97である。第2の潤滑油基油成分の%Cpが70未満の場合、粘度-温度特性、熱・酸化安定性及び摩擦特性が低下する傾向にあり、更に、潤滑油基油に添加剤が配合された場合に当該添加剤の効き目が低下する傾向にある。また、第2の潤滑油基油成分の%Cpが99を超えると、添加剤の溶解性が低下する傾向にある。
また、第2の潤滑油基油成分の%CNは、好ましくは30以下、より好ましくは1~15、更に好ましくは3~10である。第2の潤滑油基油成分の%CNが30を超えると、粘度-温度特性、熱・酸化安定性及び摩擦特性が低下する傾向にある。また、%CNが1未満であると、添加剤の溶解性が低下する傾向にある。
また、第2の潤滑油基油成分の%CAは、好ましくは0.7以下、より好ましくは0.6以下、更に好ましくは0.1~0.5である。第2の潤滑油基油成分の%CAが0.7を超えると、粘度-温度特性、熱・酸化安定性及び摩擦特性が低下する傾向にある。また、第2の潤滑油基油成分の%CAは0であってもよいが、%CAを0.1以上とすることにより、添加剤の溶解性を更に高めることができる。
更に、第2の潤滑油基油成分における%CPと%CNとの比率は、%CP/%CNが7以上であることが好ましく、7.5以上であることがより好ましく、8以上であることが更に好ましい。%CP/%CNが7未満であると、粘度-温度特性、熱・酸化安定性及び摩擦特性が低下する傾向にあり、更に、潤滑油基油に添加剤が配合された場合に当該添加剤の効き目が低下する傾向にある。また、%CP/%CNは、200以下であることが好ましく、100以下であることがより好ましく、50以下であることが更に好ましく、25以下であることが特に好ましい。%CP/%CNを200以下とすることにより、添加剤の溶解性を更に高めることができる。
また、第2の潤滑油基油成分のヨウ素価は、特に制限はないが、好ましくは6以下であり、より好ましくは1以下、さらに好ましくは0.5以下であり、より好ましくは0.3以下、更に好ましくは0.15以下であり、また、0.01未満であってもよいが、それに見合うだけの効果が小さい点及び経済性との関係から、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.05以上である。潤滑油基油のヨウ素価を6以下、特に1以下とすることで、熱・酸化安定性を飛躍的に向上させることができる。
また、第2の潤滑油基油成分における硫黄分の含有量は、熱・酸化安定性の更なる向上及び低硫黄化の点から、硫黄分の含有量が10質量ppm以下であることが好ましく、5質量ppm以下であることがより好ましく、3質量ppm以下であることが更に好ましい。
また、コスト低減の点からは、原料としてスラックワックス等を使用することが好ましく、その場合、得られる第2の潤滑油基油成分中の硫黄分は50質量ppm以下が好ましく、10質量ppm以下であることがより好ましい。
また、第2の潤滑油基油成分における窒素分の含有量は、特に制限されないが、好ましくは5質量ppm以下、より好ましくは3質量ppm以下、更に好ましくは1質量ppm以下である。窒素分の含有量が5質量ppmを超えると、熱・酸化安定性が低下する傾向にある。
また、第2の潤滑油基油成分の流動点は、好ましくは-25℃以下、より好ましくは-27.5℃以下、更に好ましくは-30℃以下である。流動点が前記上限値を超えると、潤滑油組成物全体の低温流動性が低下する傾向にある。
また、第2の潤滑油基油成分のガスクロマトグラフィー蒸留による蒸留性状はのうち、初留点(IBP)は、好ましくは285~325℃、より好ましくは290~320℃、更に好ましくは295~315℃である。また、10%留出温度(T10)は、好ましくは320~380℃、より好ましくは330~370℃、更に好ましくは340~360℃である。また、50%留出点(T50)は、好ましくは375~415℃、より好ましくは380~410℃、更に好ましくは385~405℃である。また、90%留出点(T90)は、好ましくは370~440℃、より好ましくは380~430℃、更に好ましくは390~420℃である。また、終点(FBP)は、好ましくは390~450℃、より好ましくは400~440℃、更に好ましくは410~430℃である。また、T90-T10は、好ましくは25~85℃、より好ましくは35~75℃、更に好ましくは45~65℃である。また、FBP-IBPは、好ましくは70~150℃、より好ましくは90~130℃、さらに好ましくは90~120℃である。また、T10-IBPは、好ましくは10~70℃、より好ましくは20~60℃、更に好ましくは30~50℃である。また、FBP-T90は、好ましくは5~50℃、より好ましくは10~45℃、更に好ましくは15~40℃である。
第2の潤滑油基油成分において、IBP、T10、T50、T90、FBP、T90-T10、FBP-IBP、T10-IBP、FBP-T90を上記の好ましい範囲に設定することで、低温粘度の更なる改善と、蒸発損失の更なる低減とが可能となる。なお、T90-T10、FBP-IBP、T10-IBP及びFBP-T90のそれぞれについては、それらの蒸留範囲を狭くしすぎると、潤滑油基油の収率が悪化し、経済性の点で好ましくない。
本発明において、第2の潤滑油基油成分の含有量は、滑油基油全量を基準として、1質量%~50質量%、好ましくは10~48質量%、より好ましくは12~45質量%、さらに好ましくは15~40質量%、最も好ましくは18~36質量%である。含有割合が1質量%未満の場合には、必要とする低温粘度、省燃費性能が得られないおそれがあり、また、50質量%を超えると潤滑油の蒸発損失が大きく、粘度増加等の原因となるおそれがある。
第2実施形態で用いる潤滑油基油は第1の潤滑油基油成分と第2の潤滑油基油成分とのみからなるものであってもよいが、第1の潤滑油基油成分及び第2の潤滑油基油成分の各含有量が上記範囲内である限りにおいて、第1の潤滑油基油成分及び第2の潤滑油基油成分以外の潤滑油基油成分をさらに含有してもよい。
第2実施形態で用いる潤滑油基油の40℃における動粘度は、好ましくは20mm2/s以下、より好ましくは16mm2/s以下、さらに好ましくは15mm2/s以下、特に好ましくは14mm2/s以下であり、また、好ましくは8mm2/s以上、より好ましくは10mm2/s以上、さらに好ましくは12mm2/s以上である。
第2実施形態で用いる潤滑油基油の100℃における動粘度は、20mm2/s以下であることが好ましく、より好ましくは4.5mm2/s以下、さらに好ましくは3.8mm2/s以下、一層好ましくは3.7mm2/s以下、特に好ましくは3.6mm2/s以下であり、また、1mm2/s以上であることが好ましく、より好ましくは2.3mm2/s以上、さらに好ましくは2.8mm2/s以上、特に好ましくは3.3mm2/s以上である。当該潤滑油基油の動粘度を上記範囲とすることで、蒸発損失と低温粘度特性とのバランスにより優れた基油を得ることができる。
第2実施形態で用いる潤滑油基油の粘度指数は、好ましくは100以上であり、より好ましくは120以上、さらに好ましくは130以上、特に好ましくは135以上であり、好ましくは170以下、より好ましくは150以下、さらに好ましくは140以下である。粘度指数を上記範囲とすることで粘度-温度特性に優れた基油を得ることができるとともに、粘度指数が格別に高く、低温粘度特性にも格別に優れた潤滑油組成物を得ることができる。
第2実施形態で用いる潤滑油基油のNOACK蒸発量は、低温粘度特性と蒸発損失にバランスよく優れた潤滑油組成物を得るために、好ましくは10質量%以上、より好ましくは16質量%以上、さらに好ましくは18質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上、特に好ましくは21質量%以上であり、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下、特に好ましくは23質量%以下である。特に、当該潤滑油基油のNOACK蒸発量を21~23質量%とし、粘度指数向上剤やその他の潤滑油添加剤を10質量%以上配合することで、低温粘度特性と蒸発損失のバランスに優れ、高粘度指数であり、100℃におけるHTHS粘度を低下させ、省燃費性に優れた潤滑油組成物を得ることが可能となる。
また、第2実施形態で用いる潤滑油基油の蒸留性状に関し、その初留点は好ましくは370℃以下、より好ましくは350℃以下、さらに好ましくは340℃以下、特に好ましくは330℃以下であり、好ましくは260℃以上、より好ましくは280℃以上、さらに好ましくは300℃以上である。また、当該潤滑油基油の10%留出温度は好ましくは400℃以下、より好ましくは390℃以下、さらに好ましくは380℃以下であり、好ましくは320℃以上、より好ましくは340℃以上、さらに好ましくは360℃以上である。また、当該潤滑油基油の90%留出温度が好ましくは430℃以上、より好ましくは435℃以上、さらに好ましくは440℃以上であり、好ましくは480℃以下、より好ましくは470℃以下、さらに好ましくは460℃以下である。また、当該潤滑油基油の終点(FBP)は、好ましくは440~520℃、より好ましくは460~500℃、更に好ましくは470~490℃である。また、当該潤滑油基油の90%留出温度と10%留出温度との差は50℃以上、より好ましくは60℃以上、さらに好ましくは70℃以上、特に好ましくは75℃以上であり、また好ましくは100℃以下、より好ましくは90℃以下、さらに好ましくは85℃以下である。また、当該潤滑油基油のFBP-IBPは、好ましくは135~200℃、より好ましくは140~180℃、更に好ましくは150~170℃である。また、T10-IBPは、好ましくは20~100℃、より好ましくは40~90℃、更に好ましくは50~80℃である。また、FBP-T90は、好ましくは5~50℃、より好ましくは10~40℃、更に好ましくは15~35℃である。当該潤滑油基油において、IBP、T10、T50、T90、FBP、T90-T10、FBP-IBP、T10-IBP、FBP-T90を上記の好ましい範囲に設定することで、低温粘度の更なる改善と、蒸発損失の更なる低減とが可能となる。
また、第2実施形態で用いる潤滑油基油の100℃における動粘度(kv100)に対するT10の比kv100/T10(単位:mm2s-1/℃)は、好ましくは0.007~0.015、より好ましくは0.008~0.0095である。また、当該潤滑油基油の100℃における動粘度(kv100)に対するT50の比kv100/T50(単位:mm2s-1/℃)は、好ましくは0.006~0.009、より好ましくは0.007~0.0085である。kv100/T10およびkv100/T50がそれぞれ上記下限値未満の場合、潤滑油基油の収率が悪化する傾向にあり、また、経済性の点で好ましくない、また、上記上限値を超えると得られる粘度指数のわりに潤滑油組成物の蒸発性が大きくなる傾向にある。
なお、第2実施形態で用いる潤滑油基油の尿素アダクト値、%CP、%CA、%CN、%CP/%CNの値、硫黄分、窒素分については、上述の第1の潤滑油基油成分、第2の潤滑油基油成分におけるそれらの値あるいはその他の配合可能な潤滑油基油成分並びにそれらの含有割合に応じて決まるが、上述の第1の潤滑油基油成分、第2の潤滑油基油成分におけるそれぞれの好ましい範囲であることが望ましい。
第2実施形態において用いることのできる粘度指数向上剤は、核磁気共鳴分析(13C-NMR)により得られるスペクトルにおいて、全ピークの合計面積に対する化学シフト36-38ppmの間のピークの合計面積M1と化学シフト64-66ppmの間のピークの合計面積M2の比M1/M2が0.20以上となるものである。当該粘度指数向上剤の具体的態様及び好ましい態様は第1実施形態における粘度指数向上剤の具体的態様及び好ましい態様と同様であるため、ここでは重複する説明を省略する。
第2実施形態に係る潤滑油組成物には、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任意の添加剤を含有させることができる。このような添加剤としては、例えば、摩擦調整剤、金属系清浄剤、無灰分散剤、酸化防止剤、摩耗防止剤(又は極圧剤)、腐食防止剤、防錆剤、流動点降下剤、抗乳化剤、金属不活性化剤、消泡剤等の添加剤等を挙げることができる。これらの添加剤の種類、含有量等は第1実施形態の場合と同様であるため、ここでは重複する説明を省略する。
なお、第2実施形態においては、有機モリブデン化合物又は無灰摩擦調整剤のいずれか一方のみを用いてもよく、両者を併用してもよいが、無灰摩擦調整剤を用いることがより好ましく、グリセリンオレート等の脂肪酸エステル系無灰摩擦調整剤及び/又はオレイルウレア等のウレア系摩擦調整剤を用いることが特に好ましい。
第2実施形態に係る潤滑油組成物の100℃における動粘度は、4~12mm2/sであることが好ましく、下限値としてより好ましくは4.5mm2/s以上、さらに好ましくは5mm2/s以上、特に好ましくは6mm2/s以上、最も好ましくは7mm2/s以上である。また、上限値として好ましくは11mm2/s以下、より好ましくは10mm2/s以下、特に好ましくは9mm2/s以下、最も好ましくは8mm2/s以下である。100℃における動粘度が4mm2/s未満の場合には、潤滑性不足を来たすおそれがあり、12mm2/sを超える場合には必要な低温粘度および十分な省燃費性能が得られないおそれがある。
また、第2実施形態に係る潤滑油組成物の粘度指数は、200~350の範囲であることが好ましく、より好ましくは210~300、さらに好ましくは220~300、特に好ましくは240~300、最も好ましくは260~300である。第2実施形態に係る潤滑油組成物の粘度指数が200未満の場合には、HTHS粘度を維持しながら、省燃費性を向上させることが困難となるおそれがあり、さらに-35℃における低温粘度を低減させることが困難となるおそれがある。また、第2実施形態に係る潤滑油組成物の粘度指数が350以上の場合には、低温流動性が悪化し、更に添加剤の溶解性やシール材料との適合性が不足することによる不具合が発生するおそれがある。
また、第2実施形態に係る潤滑油組成物は、100℃における動粘度及び粘度指数が上記要件を満たすことに加えて、以下の要件を満たすことが好ましい。
第2実施形態に係る潤滑油組成物の40℃における動粘度は、4~50mm2/sであることが好ましく、好ましくは45mm2/s以下、より好ましくは40mm2/s以下、さらに好ましくは35mm2/s以下、特に好ましくは30mm2/s以下、最も好ましくは27mm2/s以下である。一方、当該40℃動粘度は、5mm2/s以上であることが好ましく、より好ましくは10mm2/s以上、さらに好ましくは15以上、特に好ましくは20以上である。40℃における動粘度が4mm2/s未満の場合には、潤滑性不足を来たすおそれがあり、50mm2/sを超える場合には必要な低温粘度および十分な省燃費性能が得られないおそれがある。
第2実施形態に係る潤滑油組成物の100℃におけるHTHS粘度は、6.0mPa・s以下であることが好ましく、より好ましくは5.5mPa・s以下であり、さらに好ましくは5.3mPa・s以下であり、特に好ましくは5.0mPa・s以下であり、最も好ましくは4.5mPa・s以下である。また、3.0mPa・s以上であることが好ましく、好ましくは3.5mPa・s以上、より好ましくは3.8mPa・s以上、特に好ましくは4.0mPa・s以上、最も好ましくは4.2mPa・s以上である。100℃におけるHTHS粘度が3.0mPa・s未満の場合には、蒸発性が高く、潤滑性不足を来たすおそれがあり、6.0mPa・sを超える場合には必要な低温粘度および十分な省燃費性能が得られないおそれがある。
第2実施形態に係る潤滑油組成物の150℃におけるHTHS粘度は、3.5mPa・s以下であることが好ましく、より好ましくは3.0mPa・s以下であり、さらに好ましくは2.8mPa・s以下であり、特に好ましくは2.7mPa・s以下である。また、2.0mPa・s以上であることが好ましく、好ましくは2.3mPa・s以上、より好ましくは2.4mPa・s以上、特に好ましくは2.5mPa・s以上、最も好ましくは2.6mPa・s以上である。150℃におけるHTHS粘度が2.0mPa・s未満の場合には、蒸発性が高く、潤滑性不足を来たすおそれがあり、3.5mPa・sを超える場合には必要な低温粘度および十分な省燃費性能が得られないおそれがある。
また、第2実施形態に係る潤滑油組成物においては、150℃におけるHTHS粘度に対する100℃におけるHTHS粘度の比が下記式(A)で表される条件を満たすことが好ましい。
HTHS(100℃)/HTHS(150℃)≦2.04 (A)
[式中、HTHS(100℃)は100℃におけるHTHS粘度を示し、HTHS(150℃)は150℃におけるHTHS粘度を示す。]
HTHS(100℃)/HTHS(150℃)≦2.04 (A)
[式中、HTHS(100℃)は100℃におけるHTHS粘度を示し、HTHS(150℃)は150℃におけるHTHS粘度を示す。]
HTHS(100℃)/HTHS(150℃)は、上記の通り2.04以下であることが好ましく、より好ましくは2.00以下、さらに好ましくは1.98以下、一層好ましくは1.80以下、特に好ましくは1.70以下である。HTHS(100℃)/HTHS(150℃)が2.04を超える場合には十分な省燃費性能や低温特性が得られないおそれがある。また、HTHS(100℃)/HTHS(150℃)は、好ましくは0.50以上、より好ましくは0.70以上、さらに好ましくは1.00以上、特に好ましくは1.30以上である。HTHS(100℃)/HTHS(150℃)が0.50未満の場合には基材の大幅なコストアップや添加剤の溶解性が得られないおそれがある。
第2実施形態に係る潤滑油組成物は、上記構成を有するため、省燃費性と低蒸発性および低温粘度特性に優れており、ポリ-α-オレフィン系基油やエステル系基油等の合成油や低粘度鉱油系基油を用いずとも、150℃におけるHTHS粘度を維持しながら、省燃費性とNOACK蒸発量および-35℃以下における低温粘度とを両立させることができ、特に潤滑油の40℃および100℃の動粘度と100℃におけるHTHS粘度を低減し、-35℃におけるCCS粘度、(-40℃におけるMRV粘度)を著しく改善することができる。例えば、第2実施形態に係る潤滑油組成物によれば、-35℃におけるCCS粘度を2500mPa・s以下、特に2300mPa・s以下とすることができる。また、第2実施形態に係る潤滑油組成物によれば、-40℃におけるMRV粘度を8000mPa・s以下、特に6000mPa・s以下とすることができる。
第2実施形態に係る潤滑油組成物の用途は特に制限されないが、省燃費エンジン油、省燃費ガソリンエンジン油、省燃費ディーゼルエンジン油として好適に使用される。
以下、実施例および比較例に基づき本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
(実施例1-1~1-5、比較例1-1~1-2)
実施例1-1~1-5および比較例1-1~1-2においては、それぞれ以下に示す基油および添加剤を用いて表2に示す組成を有する潤滑油組成物を調製した。基油O-1-1、O-1-2の性状を表1に示す。
(基油)
O-1-1(基油1):n-パラフィン含有油を水素化分解/水素化異性化した鉱油
O-1-2(基油2):水素化分解鉱油
(添加剤)
A-1-1:ポリメタアクリレート(M1=0.60、M2=0.95、M1/M2=0.64、ΔKV40/ΔKV100=2.2、ΔHTHS100/ΔHTHS150=1.51、MW=400,000、PSSI=20、Mw/Mn=2.2、Mw/PSSI=20000)
A-1-2:分散型ポリメタクリレート(M1=0.46、M2=3.52、M1/M2=0.13、ΔKV40/ΔKV100=3.3、ΔHTHS100/ΔHTHS150=1.79、MW=300,000、PSSI=40、Mw/Mn=4.0、Mw/PSSI=7500)
A-1-3:非分散型ポリメタクリレート(M1=0.61、M2=3.69、M1/M2=0.17、ΔKV40/ΔKV100=4.4、ΔHTHS100/ΔHTHS150=2.15、MW=80,000、Mw/Mn=2.7、PSSI=5、Mw/PSSI=16000)
B-1-1:非分散型ポリメタクリレート(炭素数12~18のアルキル基を有するメタクリレートの共重合体、Mw=60,000,PSSI=0.1)
B-1-2:非分散型ポリメタクリレート(炭素数12~18のアルキル基を有するメタクリレートの共重合体、Mw=50,000,PSSI=0.1)
C-1-1:グリセリンモノオレエート
C-1-2:オレイルウレア
C-1-3:モリブデンジチオカーバメート
D-1-1:金属清浄剤、無灰分散剤、酸化防止剤、摩耗防止剤、流動点降下剤、消泡剤等。
実施例1-1~1-5および比較例1-1~1-2においては、それぞれ以下に示す基油および添加剤を用いて表2に示す組成を有する潤滑油組成物を調製した。基油O-1-1、O-1-2の性状を表1に示す。
(基油)
O-1-1(基油1):n-パラフィン含有油を水素化分解/水素化異性化した鉱油
O-1-2(基油2):水素化分解鉱油
(添加剤)
A-1-1:ポリメタアクリレート(M1=0.60、M2=0.95、M1/M2=0.64、ΔKV40/ΔKV100=2.2、ΔHTHS100/ΔHTHS150=1.51、MW=400,000、PSSI=20、Mw/Mn=2.2、Mw/PSSI=20000)
A-1-2:分散型ポリメタクリレート(M1=0.46、M2=3.52、M1/M2=0.13、ΔKV40/ΔKV100=3.3、ΔHTHS100/ΔHTHS150=1.79、MW=300,000、PSSI=40、Mw/Mn=4.0、Mw/PSSI=7500)
A-1-3:非分散型ポリメタクリレート(M1=0.61、M2=3.69、M1/M2=0.17、ΔKV40/ΔKV100=4.4、ΔHTHS100/ΔHTHS150=2.15、MW=80,000、Mw/Mn=2.7、PSSI=5、Mw/PSSI=16000)
B-1-1:非分散型ポリメタクリレート(炭素数12~18のアルキル基を有するメタクリレートの共重合体、Mw=60,000,PSSI=0.1)
B-1-2:非分散型ポリメタクリレート(炭素数12~18のアルキル基を有するメタクリレートの共重合体、Mw=50,000,PSSI=0.1)
C-1-1:グリセリンモノオレエート
C-1-2:オレイルウレア
C-1-3:モリブデンジチオカーバメート
D-1-1:金属清浄剤、無灰分散剤、酸化防止剤、摩耗防止剤、流動点降下剤、消泡剤等。
[潤滑油組成物の評価]
実施例1~5および比較例1~2の各潤滑油組成物について、40℃または100℃における動粘度、粘度指数、100℃または150℃におけるHTHS粘度、ならびに-40℃におけるMRV粘度を測定した。各物性値の測定は以下の評価方法により行った。得られた結果を表2に示す。
(1)動粘度:ASTM D-445
(2)粘度指数:JIS K 2283-1993
(3)HTHS粘度:ASTM D-4683
(4)MRV粘度:ASTM D-4684
実施例1~5および比較例1~2の各潤滑油組成物について、40℃または100℃における動粘度、粘度指数、100℃または150℃におけるHTHS粘度、ならびに-40℃におけるMRV粘度を測定した。各物性値の測定は以下の評価方法により行った。得られた結果を表2に示す。
(1)動粘度:ASTM D-445
(2)粘度指数:JIS K 2283-1993
(3)HTHS粘度:ASTM D-4683
(4)MRV粘度:ASTM D-4684
表2に示したように、実施例1-1~1-5および比較例1-1~1-2の潤滑油組成物は150℃におけるHTHS粘度が同程度のものであるが、比較例1~2の潤滑油組成物に比べて、M1/M2が0.2以上の粘度指数向上剤を用いた実施例1~5の潤滑油組成物は、40℃動粘度、100℃HTHS粘度が低く、粘度指数が高く、粘度温度特性が良好であった。この結果から、本発明の潤滑油組成物が、省燃費性に優れ、ポリ-α-オレフィン系基油やエステル系基油等の合成油や低粘度鉱油系基油を用いずとも、150℃における高温高せん断粘度を維持しながら、省燃費性を向上させることができ、特に潤滑油の100℃ HTHS粘度を低減し、-40℃におけるMRV粘度も改善することができる潤滑油組成物であることがわかる。
[実施例2-1~2-5、比較例2-1]
[原料ワックス]
溶剤精製基油を精製する工程において減圧蒸留で分離した留分を、フルフラールで溶剤抽出した後で水素化処理し、次いで、メチルエチルケトン-トルエン混合溶剤で溶剤脱ろうした。溶剤脱ろうの際に除去され、スラックワックスとして得られたワックス分(以下、「WAX1」という)の性状を表3に示す。
[原料ワックス]
溶剤精製基油を精製する工程において減圧蒸留で分離した留分を、フルフラールで溶剤抽出した後で水素化処理し、次いで、メチルエチルケトン-トルエン混合溶剤で溶剤脱ろうした。溶剤脱ろうの際に除去され、スラックワックスとして得られたワックス分(以下、「WAX1」という)の性状を表3に示す。
WAX1をさらに脱油して得られたワックス分(以下、「WAX2」という。)の性状を表4に示す。
パラフィン含量が95質量%であり、20から80までの炭素数分布を有するFTワックス(以下、「WAX3」という。)を用いたWAX3の性状を表5に示す。
[潤滑油基油の製造]
WAX1、WAX2およびWAX3を原料油とし、水素化処理触媒を用いて水素化処理を行った。このとき、原料油の分解率が5質量%以上かつ、被処理油の硫黄分が10質量ppm以下となるように反応温度および液空間速度を調整した。なお、「原料油の分解率が5質量%以上」とは、被処理油において、原料油の初留点よりも軽質となる留分の割合が原料油全量に対し5質量%以上であることを意味し、ガスクロ蒸留にて確認される。
WAX1、WAX2およびWAX3を原料油とし、水素化処理触媒を用いて水素化処理を行った。このとき、原料油の分解率が5質量%以上かつ、被処理油の硫黄分が10質量ppm以下となるように反応温度および液空間速度を調整した。なお、「原料油の分解率が5質量%以上」とは、被処理油において、原料油の初留点よりも軽質となる留分の割合が原料油全量に対し5質量%以上であることを意味し、ガスクロ蒸留にて確認される。
次に、上記の水素化処理により得られた被処理物について、貴金属含有量0.1~5重量%に調整されたゼオライト系水素化脱ロウ触媒を用い、315℃~325℃の温度範囲で水素化脱ロウを行った。
更に、上記の水素化脱ロウにより得られた被処理物(ラフィネート)について、水素化生成触媒を用いて水素化精製を行った。その後蒸留により表6、7に示す組成及び性状を有する潤滑油基油1~4を得た。また、WVGOを原料とした水素化分解基油として、表7に示す組成及び性状を有する潤滑油基油5及び6を得た。表6、7中、「尿素アダクト物中のノルマルパラフィン由来成分の割合」は、尿素アダクト値の測定の際に得られた尿素アダクト物についてガスクロマトグラフィー分析を実施することによって得られたものである(以下、同様である)。
次に、表6、7の潤滑油基油に、自動車用潤滑油に一般的に用いられているポリメタアクリレート系流動点降下剤(重量平均分子量:約6万)を添加した。流動点降下剤の添加量は、いずれも、組成物全量基準で0.3質量%、0.5質量%および1.0質量%の3条件とした。次に、得られた各潤滑油組成物について、-40℃におけるMRV粘度を測定し、得られた結果を表6、7に示す。
[実施例2-1~2-5、比較例2-1]
実施例2-1~2-5及び比較例2-1においては、それぞれ上記の基油1~5、並びに以下に示す添加剤を用いて、表8に示す組成を有する潤滑油組成物を調製した。なお、潤滑油組成物の調製の際には、その150℃におけるHTHS粘度が2.55~2.65の範囲内となるようにした。得られた潤滑油組成物の性状を表8に示す。
(添加剤)
PK:添加剤パッケージ(金属系清浄剤(Caサリシレート Ca量2000ppm)、無灰分散剤(ホウ素化ポリブテニルコハク酸イミド)、酸化防止剤(フェノール系、アミン系)、摩耗防止剤(アルキルリン酸亜鉛 P量800ppm)、エステル系無灰摩擦調整剤、ウレア系無灰摩擦調整剤)、流動点降下剤、消泡剤等を含む)。
MoDTC:モリブデンジチオカーバメート。
VM-1:非分散型ポリメタクリレート(アルキルメタアクリレート混合物(アルキル基:メチル基、炭素数12~15の直鎖アルキル基、炭素数16~20の直鎖アルキル基)90モル%と、炭素数22の分岐アルキル基を有するアルキルメタアクリレート10モル%とを主構成単位として重合させて得られる共重合体)、M1=0.60、M2=0.95、M1/M2=0.64、PSSI=20、MW=400,000、Mw/PSSI=2×104、Mw/Mn=2.2、ΔKV40/ΔKV100=2.2、ΔHTHS100/ΔHTHS150=1.51
VM-2:分散型ポリメタクリレート(ジメチルアミノエチルメタクリレート及びアルキルメタアクリレート混合物(アルキル基:メチル基、炭素数12~15の直鎖状アルキル基)を主構成単位として重合させて得られる共重合体)、M1=0.46、M2=3.52、M1/M2=0.13、PSSI=40、MW=300,000、Mw/PSSI=0.75×104、Mw/Mn=4.0、ΔKV40/ΔKV100=3.3、ΔHTHS100/ΔHTHS150=1.79、
実施例2-1~2-5及び比較例2-1においては、それぞれ上記の基油1~5、並びに以下に示す添加剤を用いて、表8に示す組成を有する潤滑油組成物を調製した。なお、潤滑油組成物の調製の際には、その150℃におけるHTHS粘度が2.55~2.65の範囲内となるようにした。得られた潤滑油組成物の性状を表8に示す。
(添加剤)
PK:添加剤パッケージ(金属系清浄剤(Caサリシレート Ca量2000ppm)、無灰分散剤(ホウ素化ポリブテニルコハク酸イミド)、酸化防止剤(フェノール系、アミン系)、摩耗防止剤(アルキルリン酸亜鉛 P量800ppm)、エステル系無灰摩擦調整剤、ウレア系無灰摩擦調整剤)、流動点降下剤、消泡剤等を含む)。
MoDTC:モリブデンジチオカーバメート。
VM-1:非分散型ポリメタクリレート(アルキルメタアクリレート混合物(アルキル基:メチル基、炭素数12~15の直鎖アルキル基、炭素数16~20の直鎖アルキル基)90モル%と、炭素数22の分岐アルキル基を有するアルキルメタアクリレート10モル%とを主構成単位として重合させて得られる共重合体)、M1=0.60、M2=0.95、M1/M2=0.64、PSSI=20、MW=400,000、Mw/PSSI=2×104、Mw/Mn=2.2、ΔKV40/ΔKV100=2.2、ΔHTHS100/ΔHTHS150=1.51
VM-2:分散型ポリメタクリレート(ジメチルアミノエチルメタクリレート及びアルキルメタアクリレート混合物(アルキル基:メチル基、炭素数12~15の直鎖状アルキル基)を主構成単位として重合させて得られる共重合体)、M1=0.46、M2=3.52、M1/M2=0.13、PSSI=40、MW=300,000、Mw/PSSI=0.75×104、Mw/Mn=4.0、ΔKV40/ΔKV100=3.3、ΔHTHS100/ΔHTHS150=1.79、
[潤滑油組成物の評価]
実施例2-1~2-5及び比較例2-1の各潤滑油組成物について、40℃および100℃における動粘度、粘度指数、NOACK蒸発量(1h、250℃)、150℃および100℃におけるHTHS粘度、並びに-35℃におけるCCS粘度、-40℃におけるMRV粘度を測定した。各物性値の測定は以下の評価方法により行った。得られた結果を表8に示す。
(1)動粘度:ASTM D-445
(2)HTHS粘度:ASTM D4683
(3)NOACK蒸発量:ASTM D 5800
(4)CCS粘度:ASTM D5293
(5)MRV粘度:ASTM D3829
実施例2-1~2-5及び比較例2-1の各潤滑油組成物について、40℃および100℃における動粘度、粘度指数、NOACK蒸発量(1h、250℃)、150℃および100℃におけるHTHS粘度、並びに-35℃におけるCCS粘度、-40℃におけるMRV粘度を測定した。各物性値の測定は以下の評価方法により行った。得られた結果を表8に示す。
(1)動粘度:ASTM D-445
(2)HTHS粘度:ASTM D4683
(3)NOACK蒸発量:ASTM D 5800
(4)CCS粘度:ASTM D5293
(5)MRV粘度:ASTM D3829
Claims (9)
- 100℃における動粘度が1~20mm2/sである潤滑油基油と、
13C-NMRにより得られるスペクトルにおいて、全ピークの合計面積に対する化学シフト36-38ppmの間のピークの合計面積M1と化学シフト64-66ppmの間のピークの合計面積M2の比M1/M2が0.20以上である粘度指数向上剤と、
を含有する潤滑油組成物。 - 前記潤滑油基油が、前記尿素アダクト値が5質量%以下、40℃における動粘度が14mm2/s以上25mm2/s以下、粘度指数が120以上である第1の潤滑油基油成分、および、40℃における動粘度が5mm2/s以上14mm2/s未満である第2の潤滑油基油成分を含有し、潤滑油基油全量基準で、前記第1の潤滑油基油成分の含有量が10~99質量%、前記第2の潤滑油基油成分の含有量が1~50質量%である、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 前記潤滑油基油が、初留点370℃以下、90%留出温度430℃以上、90%留出温度と10%留出温度との差50℃以上である蒸留性状を有する、請求項2に記載の潤滑油組成物。
- 前記粘度指数向上剤が、ポリ(メタ)アクリレート系粘度指数向上剤である、請求項1~3のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 前記粘度指数向上剤が、PSSIが40以下、重量平均分子量とPSSIの比が1×104以上のものである、請求項1~4のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 重量平均分子量が10万以下のポリ(メタ)アクリレートをさらに含有する、請求項1~5のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 有機モリブデン化合物および無灰摩擦調整剤から選ばれる少なくとも1種の化合物をさらに含有する、請求項1~6のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 潤滑油組成物の150℃におけるHTHS粘度と100℃におけるHTHS粘度の比が下記式(A)で表される条件を満たす、請求項1~7のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
HTHS(100℃)/HTHS(150℃)≦2.04 (A)
[式中、HTHS(100℃)は100℃におけるHTHS粘度を示し、HTHS(150℃)は150℃におけるHTHS粘度を示す。] - 尿素アダクト値が5質量%以下、40℃における動粘度が14mm2/s以上25mm2/s以下、粘度指数が120以上である第1の潤滑油基油成分と、
40℃における動粘度が5mm2/s以上14mm2/s未満である第2の潤滑油基油成分と、
13C-NMRにより得られるスペクトルにおいて、全ピークの合計面積に対する化学シフト36-38ppmの間のピークの合計面積M1と化学シフト64-66ppmの間のピークの合計面積M2の比M1/M2が0.20以上である粘度指数向上剤と、
を混合して、潤滑油基油全量基準で、前記第1の潤滑油基油成分の含有量が10~99質量%、前記第2の潤滑油基油成分の含有量が1~50質量%であり、100℃における動粘度が4~12mm2/s、粘度指数が200~350である潤滑油組成物を得る、潤滑油組成物の製造方法。
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