JP2000503041A - 2サイクル合成潤滑油 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
以下の(a)〜(f)を含む2サイクルオイル組成物:(a)第1合成エステルのベースストックオイル10〜20%(ジカルボン酸のエステルとαオレフィンとのコポリマー、100℃での粘度20〜50cSt)、(b)第2合成エステルのベースストックオイル18〜30%(ジカルボン酸のオキソアルコールエステル、100℃での粘度3〜10cSt)、(c)ポリブテンポリマー30〜40%(Mn300〜1500)、(d)通常液体の溶剤15〜25%(沸点300℃まで、引火点60〜120℃)、(e)油溶性の銅化合物0.2〜2.0%、及び(f)他の潤滑油添加剤0〜5%。
Description
【発明の詳細な説明】
2サイクル合成潤滑油
本発明は、2サイクルオイルとして有用な潤滑剤組成物に関するものである。
より具体的には、本発明は、陸上の装置、ガソリンが供給された2サイクルエン
ジン(例えば、モーターサイクルエンジン、モペットエンジン、スノーモービル
エンジン及び芝刈り機のエンジン等)についての試験規格に従った2サイクル合
成オイルに関するものである。2ストロークサイクルのガソリンエンジンは50
cc未満の小型エンジンから、200〜500ccの高性能エンジンにまで及ぶ
。そのような高性能エンジンの開発により、新規な2サイクルオイルの規格及び
試験手順の必要性が生じている。本発明の組成物は、改良された洗浄性及び発煙
の低減という特性を示す。
2サイクルエンジンは、燃料及び潤滑剤を混合し、その混合組成物を該エンジ
ンに通すことにより潤滑化される。燃料と適合性の種々のタイプの2サイクルオ
イルが当該技術分野において知られている。典型的には、そのようなオイルは、
2サイクルエンジンにおける使用が可能となるような、工業的な規格試験に適合
するように、種々の添加剤成分を含む。
カナダ特許第1,238,448 号(1988年)には、本発明の組成物の1つの成分とし
て使用されるジカルボン酸エステルとαオレフィンとのコポリマーが開示されて
いる。
米国特許第4,994,196 号(1991年)には、カルシウムフェナート及びペンタエ
リトリトールのエステルと組み合わせて同一のαオレフィンジカルボン酸エステ
ルコポリマーを含む2サイクルエンジンオイルが開示されている。
米国特許第5,378,249 号(1995年)には、100℃で少なくとも7cStの粘
度を有する重(heavy)エステル20〜80%と100℃で6.0cSt未満の粘度
を有する軽(light)エステルとを組み合わせて含む、生分解性の2サイクルエン
ジンオイル組成物が開示されている。
米国特許第5,171,461 号(1992年)には、硫黄化合物と、油溶性の又は分散性
の銅源とを組み合わせて含み、改良された酸化防止及び耐極圧特性を示す潤滑油
を提供する潤滑剤組成物が開示されている。
米国特許第4,664,822 号(1987年)には、分散剤/洗浄剤並びに酸化及び腐食
防止剤として作用する銅過塩基化材料を含む金属含有潤滑剤組成物が開示されて
いる。
米国特許第4,867,890 号には、酸化防止剤として銅を極少割合、すなわち、5
〜500ppm含む潤滑油組成物が開示されている。
本発明は、合成エステルをベースとする2サイクルオイル配合物における油溶
性のカルボン酸銅の使用により、発煙及び洗浄性における改良を示す(2サイク
ルエンジン試験により測定)潤滑剤が提供されるという知見に基づくものである
。
以下の(a)〜(f)を含む2サイクル潤滑油組成物を見出した:
(a)ジカルボン酸のエステルとαオレフィンとのコポリマーであり、100℃
で20〜50cStの粘度を有する第1合成エステルのベースストックオイル1
0〜20重量%、
(b)ジカルボン酸のオキソアルコールエステルであり100℃で3〜10cS
tの粘度を有する第2合成エステルのベースストックオイル18〜30重量%、
(c)約300〜1500の数平均分子量を有するポリブテン、ポリイソブチレ
ン、又はポリブテンとポリイソブチレンとの混合物であるポリブテンポリマー3
0〜40重量%、
(d)300℃までの沸点を有する、通常液体の溶剤15〜25重量%、
(e)油溶性の銅化合物0.2〜2重量%、及び
(f)ポリブテン以外の潤滑油添加剤0〜5重量%。
本発明には、また、2サイクルエンジンにおける前記オイルの使用が含まれる
。
第1合成エステル成分は、当該技術分野において公知であり、ジカルボン酸エ
ステルとαオレフィンとのコポリマーである。そのような流体コポリマーは、典
型的には、3〜20個、より好ましくは6〜18個の炭素原子を有するαオレフ
ィン(例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘ
プテン及び1−オクテン等)から製造される。そのような材料を製造するのに適
切なジカルボン酸の例としては、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコ
ン酸及びイタコン酸が挙げられる。アルコールは、好ましくは1〜20個、より
好ましくは3〜8個の炭素原子を有するもの、例えば、メタノール、エタノール
、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オ
クタノール、ノナノール、デカノール及びウンデカノール等である。この材料は
、上述のαオレフィンと上述のジカルボン酸のエステルとを共重合させることに
より製造される。Akzo Chemicalsにより、“Ketjenlube 135”として商業的に販
売されている、オレフィンのマレイン酸モノマーに対する比が約1〜1.3である
、100℃で35cStの粘度及び約1800の平均分子量を有するαオレフィ
ンマレイン酸ポリマーのブタノールエステルが好ましい。本発明の組成物中にお
けるこの成分の好ましい量は15%である。
第2合成エステル成分は、ジカルボン酸のオキソアルコールエステルを含むベ
ースストックオイルである。適切なオキソアルコールには、約8〜20個、好ま
しくは約10〜15個の炭素原子を有するもの、特にオキソトリデシルアルコー
ルが含まれる。そのようなオキソアルコールは、約149〜204℃(約300
〜400゜F)の高温で約2500〜4000psigの圧力下での一酸化炭素
及び水素とオレフィンとの触媒反応(特にはコバルト触媒の存在下で、オレフィ
ン供給原料よりも炭素原子が1個以上多いアルデヒドを形成し、その後、該アル
デヒドを水素化して対応アルデヒドとする)を含む当該技術分野において周知の
方法により製造される。本発明において使用するオキソジエステル流体を合成す
るのに使用可能な二塩基酸の適切な例は、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル
酸、アジピン酸、ポメリン酸(pomelic acid)、スベリン酸及びアゼライン酸等で
あり、一般的に、これは、約2〜10個の炭素原子を有する。特に好ましくは、
アジピン酸及びアジピン酸アルキル(例えばアジピン酸メチル及びアジピン酸ジ
エチル等)である。そのようなオキソエステルの合成ベースオイルは、本発明に
おける使用のためには100℃で3〜10cStの範囲の粘度を有し、好ましく
は約19〜25%の量で使用される。Exxon Chemical Companyにより“VistoneA
-30”として販売されている材料、100℃で5.3cStの粘度を有するオキソ
トリデシルアルコールアジペートが特に好ましい。
本発明において使用するポリブテンポリマーは、典型的には、ポリブテンの混
合物、通常はC4オレフィンの重合により生じるポリイソブチレン及びポリ−n
−ブテンの混合物であり、かつ、約300〜1500の数平均分子量を有してお
り、また、約400〜1300の数平均分子量を有するポリブテン又はポリイソ
ブチレンが特に好ましく、約950の数平均分子量を有するポリイソブチレン及
びポリブテンの混合物が最も好ましい。数平均分子量(Mn)は、ゲル透過クロ
マトグラフィーでの測定による。100%ポリイソブチレン又は100%ポリ−
n−ブテンからなるポリマーもまた、本発明の範囲内にあり、用語“ポリブテン
ポリマー”に含まれる。
好ましいポリブテンポリマーは、約6〜50重量%のイソブチレンを含む(そ
の残部はブテン(シス−及びトランス−)イソブチレンと1重量%未満のブタジ
エンとの混合物である)C4オレフィン精油ストリームから製造されたポリイソ
ブチレンとポリブテンとの混合物である。特に、6〜45重量%のイソブチレン
、25〜35重量%の飽和ブテン、並びに15〜50重量%の1−及び2−ブテ
ンからなるC4ストリームから製造されたポリマーが好ましい。そのポリマーは
、ルイス酸触媒により製造される。好ましくは、本発明のオイルは、約35重量
%のポリブテンを含む。
本発明に有用な溶剤は、一般的に、大気圧で約300℃以下の沸点を有する、
通常液体の石油又は合成炭化水素溶剤であるとして特徴付けることができる。そ
の好ましい量は約20重量%である。そのような溶剤は、また、本発明の2サイ
クルオイルの引火点が70℃より高くなるように、約60〜120℃の範囲の引
火点を有する。典型的な例としては、ケロセン、水素化ケロセン、中間留出燃料
油、イソパラフィン系及びナフテン系脂肪族炭化水素溶剤、プロピレンブテン及
び類似オレフィンのダイマーや高分子オリゴマー、パラフィン系及び芳香族系炭
化水素溶剤、並びに、それらの混合物が挙げられる。そのような溶剤は、炭素及
び水素以外の官能基を含んでいてもよいが、そのような基は、2サイクルオイル
の性能に悪影響を与えてはならない。Exxon Chemical Companyにより、“Exxsol
D80”として販売されている、約91.1〜113.9℃(196〜237°F)の
沸点範囲を有するナフテン系炭化水素溶剤が好ましい。
本発明に有用な油溶性の銅化合物は、約0.2〜2重量%の量で存在し、0.5〜
1.5重量%の量が好ましい。幅広い種々の油溶性銅化合物が、本発明の組成物
に有用である。油溶性とは、その化合物が、通常の混合条件下でオイル又は添加
剤パッケージ中に油溶解性であることを意味する。銅化合物は、第一銅又は第二
銅の形態であってもよい。銅は、ジヒドロカルビルチオ−又はジチオ−リン酸銅
の形態であってもよく、上述した化合物及び反応においては、銅が亜鉛の代わり
に置換されていてもよいが、第一銅又は第二銅酸化物1モルは、それぞれ、1モ
ル又は2モルのジチオリン酸と反応し得る。あるいはまた、銅は、合成又は天然
のカルボン酸の銅塩として加えてもよい。その例としては、C10-18 脂肪酸(例
えばステアリン酸又はパルミチン酸等)が挙げられるが、オレイン酸又は分枝カ
ルボン酸(例えば200〜500の分子量を有するナフテン酸)又は合成カルボ
ン酸等の不飽和酸が、得られるカルボン酸銅の取扱い及び溶解特性の改良のため
に好ましい。また、一般式(PR’NCSS)nCuの油溶性ジチオカルバミド
酸銅が有用であり、該式中nは、1又は2であり、R及びR’は1〜18個、及
び好ましくは2〜12個の炭素原子を含むヒドロカルビル基(同一であっても異
なっていてもよい)であり、アルキル、アルケニル、アリール、アラルキル、ア
ルカリール及び脂環式基等の基を含む。R及びR’基として特に好ましいものは
、2〜8個の炭素原子を有するアルキル基である。従って、その基は、例えば、
エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、sec−ブチ
ル、アミル、n−ヘキシル、i−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、デシ
ル、ドデシル、オクタデシル、2−エチルヘキシル、フェニル、ブチルフェニル
、シクロヘキシル、メチルシクロペンチル、プロペニル及びブテニル等であって
もよい。油溶解性を得るために、全炭素原子数(R及びR’)は、一般には、約
5以上とする。銅のスルホネート、フェナート及びアセチルアセトネートもまた
使用可能である。
有用な銅化合物の例は、アルケニルコハク酸又は無水物の銅塩である。それら
の塩は、塩基性、中性又は酸性であってもよい。それらは、(a)少なくとも1つ
の遊離カルボン酸(無水物)基を有する無灰分散剤材料のいずれかと(b)反応性
金属化合物とを反応させることにより形成することができる。適切な酸(又は無
水物)反応性金属化合物には、第一又は第二銅の水酸化物、酸化物、酢酸塩、硼
酸塩及
び炭酸塩又は塩基性の炭酸銅がある。
本発明の金属塩の例は、ポリイソブテニルコハク酸無水物のCu塩(以降Cu
−PIBSAと称する)、及びポリイソブテニルコハク酸のCu塩である。好ま
しくは、用いる選択金属は、その二価形態のもの、例えばCu+2とする。好まし
い基体(substrate)は、アルケニル基の分子量が約700より高いポリアルケニ
ルコハク酸である。アルケニル基は、望ましくは、約900から1400、及び
2500までのMnを有し、約950のMnが最も好ましい。ポリイソブチレン
コハク酸(PIBSA)が特に好ましい。これらの材料は、望ましくは、鉱油等
の溶剤に溶解し、金属含有材料の水溶液(又はスラリー)の存在下で加熱するこ
とができる。加熱は約70〜200℃で行うことができる。110〜140℃の
温度が特に好ましい。生成される塩に依存して、例えば5時間より長い時間、又
は塩の分解が生じ得るような延長時間、約140℃より高い温度で反応を行わな
いことが必要とされ得る。
本発明の2サイクルオイルにおける銅塩の使用により、該オイルが、発煙の低
減、及び従来の比較的多量の金属洗浄剤(例えばフェナート及びポリブテン)等
を用いることのない場合の洗浄性についての工業的要求を満たすようになる。そ
のような塩は、典型的には、オイル中に約40重量%の銅塩を含む溶液等の濃縮
油溶液の形態で使用される。本発明のオイルにおける使用に特に好ましいのは、
オレイン酸銅、リノール酸銅及びナフテン酸銅、並びにその他の、Mw200〜
500のC10-18 の脂肪酸又はナフテン酸の銅塩である。
本発明は、更に、特定目的のための従来の潤滑油添加剤の1以上を5重量%ま
で含み、これらは、特定目的のために潤滑油に通常含まれる添加剤のいずれのも
のであってもよい。
本発明の組成物に存在し得る従来の添加剤の更なるものとしては、粘度調整剤
、腐食防止剤、酸化防止剤、摩擦特性改良剤、分散剤、消泡剤、耐摩耗剤、流動
点降下剤、洗浄剤及び錆防止剤等がある。
典型的な油溶性の粘度調整ポリマーは、一般には、ゲル透過クロマトグラフィ
ーでの測定で約10,000〜1,000,000 重量平均分子量を有する。
腐食防止剤の例としては、リン酸硫化炭化水素、及びリン酸硫化炭化水素とア
ルカリ土類金属酸化物又は水酸化物とを反応させることにより得られた生成物が
ある。プロピレングリコール中のベンゾトリゾールである“Cobratech 356”は
、本発明において約0.03重量%の量で使用するのが好ましい。
酸化防止剤の例としては、カルシウムのノニフェノールスルフィド、バリウム
のt−オクチルフェノールスルフィド、ジオクチルフェニルアミン及び硫化又は
リン酸硫化炭化水素等の、好ましくはC5-12のアルキル側鎖を有するアルキルフ
ェノールチオエステルのアルカリ土類金属塩がある。
摩擦特性改良剤としては、脂肪酸エステル及びアミド、二量体化脂肪酸のグリ
セロールエステル、及びコハク酸エステル又はそれらの金属塩が挙げられる。
洗浄剤は、潤滑油業界においては周知であり、油溶性のポリイソブチレンコハ
ク酸無水物とエチレンアミン(テトラエチレンペンタミン及びそれらの硼酸塩等
)との反応生成物である高分子量アルキルスクシンイミドを含む。本発明におけ
る使用に好ましいのは、硼酸塩化された、Mn950のポリイソブテニルスクシ
ンイミドを含む分散剤2.14%である。
潤滑油の流動性改良剤としても知られる流動点降下剤は、流体が流動する温度
を低下することができ、これらの添加剤の典型例は、C8-18のジアルキルフマレ
ートビニルアセテートコポリマー、ポリメタクリレート及びワックスナフタレン
である。
気泡調整は、例えばシリコーン油及びポリジメチルシロキサン等のポリシロキ
サン系の消泡剤により行うことができる。
耐摩耗剤により、金属部の摩耗が低減され、その典型的な材料は、亜鉛のジア
ルキルジチオホスフェート及び亜鉛のジアリールジホスフェートである。
洗浄剤及び金属錆防止剤としては、スルホン酸、アルキルフェノール、硫化ア
ルキルフェノール、アルキルサリチレート、ナフテネート及び他の油溶性のモノ
及びジカルボン酸の金属塩が挙げられる。中性又は高塩基性の金属塩(例えば、
高塩基性アルカリ土類金属スルホネート(特にはカルシウム塩及びマグネシウム
塩))が、そのような洗浄剤として多用される。ノニルフェノールスルフィドが有
用である。類似の材料が、アルキルフェノールと商業的な硫黄ジクロライドとを
反応させることにより製造される。適切なアルキルフェノールスルフィドは、ま
た、アルキルフェノールと硫黄元素とを反応させることにより製造することがで
きる。本発明の使用に好ましいのは、1.5重量%のノニルフェノールスルフィド
である。
また、洗浄剤として適切なものは、一般にはフェナートとして知られる、フェ
ノールの中性及び塩基性の塩(フェノールは、一般に、アルキル置換フェノール
基であり、該置換基は、約4〜400個の炭素原子を有する脂肪族系炭化水素基
である)である。本発明の使用に好ましいのは、カルシウムのフェナート0.5
8重量%である。
本発明の潤滑油組成物は、そのような2サイクルエンジンに使用される燃料と
は自由に混合され得る。そのような潤滑油と燃料油の混合物は、本発明の更なる
態様に含まれる。2サイクルエンジンに有用な燃料は、当該技術分野における当
業者に周知であり、一般には炭化水素系の石油留出燃料等の通常液体である燃料
を多割合含む(例えば、モーターガソリンではASTM規格D-439-73 による)
。そのような燃料は、アルコール、エーテル、オルガノニトロ化合物等の非炭化
水素系材料(例えば、メタノール、エタノール、ジエチルエーテル、メチルエチ
ルエーテル、ニトロメタン等)を含んでいてもよく、また、コーン、αシェール
及び石炭等の植物及び鉱油源から誘導された液体燃料であるそのような燃料は本
発明の範囲内である。そのような燃料混合物の例は、ガソリンとエタノール、デ
ィーゼル燃料とエーテル、ガソリンとニトロメタンの組合せ等である。ガソリン
、即ち、10%蒸留点で60℃、90%蒸留点で約205℃のASTM沸点を有
する炭化水素の混合物が特に好ましい。
本発明の潤滑剤は、潤滑油1部あたり約20〜250重量部の燃料油、より具
体的には約30〜100重量部の燃料油と組合せて使用される。そのような混合
物、及び2サイクルエンジンにおけるそれらの使用は、本発明の更なる態様に含
まれる。
本発明を、更に、以下の実施例により例示するが、決して本発明の範囲を制限
するものと解釈すべきでない。実施例2及び3は、比較のためのものであり、本
発明の一部でない。全ての割合は重量によるものである。実施例1(EEC16275A)
本発明の2つのオイルを、以下のように製造した(商標成分(a)、(b)、(c)
及び(i)は前述のものである):
成分 オイル1−A オイル1−B
(a) “Ketjenlube 135” 15.00% 15.00%
(b) “Vistone A-30” 24.25% 19.78%
(c) “Exxol D-80” 20.00% 25.00%
(d) ポリイソブチレンMn950 35.00% 35.00%
(e) オレイン酸銅(活性成分) 1.23% 0.70%
(f) 硼酸化Mn950ポリイソブテニル
スクシンイミド分散剤 2.41% 2.41%
(g) カルシウムフェナート 0.58% 0.58%
(h) ノニルフェノールスルフィド 1.50% 1.50%(i) “Cobratech 35G” 0.03% 0.03%
100% 100%
これらの2つのオイルを、JASO M345試験手順、JASO M340
、M341、M342及びM343に従って評価した。これは、2サイクルガソ
リンエンジンオイルについての日本自動車技術者協会(JSAE)により確立さ
れたエンジン試験である。1994年7月1日現在では、、2サイクルエンジン
に使用されるオイルは日本自動車規格機構(JASO)によるJASO−M34
5規格に従ってラベルされている。JASOにより1994年4月にJASO
M−345規格が規定された。“EGD洗浄性”は、通常のJASO M341
洗浄性試験(1時間)手順の更なる変更をしたものであり、その試験は3時間行
われる。これは、その第28技術委員会の1995年1月5日の委員会草案に記
載されたように、ISO(国際標準化機構)により採用されることが期待される
より過酷な規格である。“FC”は、JASO M345規格についての最も高
い性能の規格である。
オイル1-A及び1-Bについてのエンジン試験の結果を以下の表に記載する。オイル1-A及び1-Bエンジン試験結果−JASO M345&ISO−EGD 実施例2(比較例)
25.48%のVistone A-30を含ませ、オレイン酸銅を含ませなかった以外は
実施例1と同一のオイルを配合した。
このオイルは、JASO煙M342試験での値が137であり、この値は本発
明のオイル1−A及び1−Bより有意に低かった。実施例3(比較例)
24.81%のVistone A-30及び0.25重量%のカルシウムスルホナートを含
ませ、オレイン酸銅を含ませなかった以外は実施例1と同一である、他のオイル
を配合した。
このオイルは、EDG洗浄性試験での値が121(不合格な値)であった。実施例4
19.25のVistone A-30及び25%のExxsol D-50を含ませた以外は同一であ
る、オイル1−Aと類似の、他のオイルを調製した。
このオイルは、EDG洗浄性試験での値が159であり、JASO煙M342
試験での値が183であった。
銅塩を含まない実施例2及び3は、2サイクルエンジンにおいて測定した場合
に、発煙及び洗浄性の両方の点においてその特性が劣っていた。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
// C10N 10:14
20:02
30:02
20:04
40:25
40:26
30:04
30:08
(C10M 169/04
107:02)
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),BR,CA,CN,J
P,MX,SG,US
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.以下の(a)〜(f)を含む2サイクルオイル組成物: (a)ジカルボン酸のエステルとαオレフィンとのコポリマーであり、100℃ で20〜50cStの粘度を有する第1合成エステルのベースストックオ イル10〜20%、 (b)ジカルボン酸のオキソアルコールエステルであり100℃で3〜10cSt の粘度を有する第2合成エステルのベースストックオイル18〜30%、 (c)300〜1500のMnを有するポリブテン、ポリイソブチレン、又はポ リブテンとポリイソブチレンとの混合物であるポリブテンポリマー30〜 40%、 (d)300℃Cまでの沸点及び60〜120℃の引火点を有する、通常液体の溶 剤15〜25%、 (e)油溶性の銅化合物0.2〜2.0%、及び (f)他の潤滑油添加剤0〜5%。 2.(a)の量が15%で、(b)の量が25%で、(c)の量が35%で、(d)の量が2 0%で、かつ(e)の量が0.5〜1.5%である請求項1に記載の組成物。 3.(a)が、ブタノールエステルを含み、かつ、100℃で35cStの粘度を 有し、1800のMwを有する請求項1又は2に記載の組成物。 4.(b)が、100℃で5.3cStの粘度を有するオキソトリデシルアジペート である請求項1又は2に記載の組成物。 5.(c)ポリブテンが950のMnを有する請求項1又は2に記載の組成物。 6.(d)が、91.1〜113.9℃の沸点範囲を有するナフテン系溶剤である請求 項1又は2に記載の組成物。 7.(e)がオレイン酸銅である請求項1又は2に記載の組成物。 8.請求項1又は2に記載の組成物1重量部あたり20〜250重量部の燃料を 含み、改良された洗浄性を示し、かつ燃焼の際の発煙が低減される2サイクル エンジン用の燃料潤滑剤混合物。 9.前記組成物1部あたり30〜100部の範囲の燃料を含む請求項8に記載の 混合物。 10.2サイクルエンジンにおける請求項1に記載の組成物の使用。 11.2サイクルエンジンにおける請求項8に記載の燃料潤滑剤混合物の使用。 12.発煙を低減しかつ洗浄性を改良するための、2サイクルエンジンにおける油 溶性の銅化合物0.5〜2重量%の使用。
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