JP2008127578A - 潤滑油組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)多割合の潤滑粘度の油;及び(B)少割合の添加剤成分としての油溶性又は油分散性の-CO(CH2)COOH部分を有する4-オキソブタン酸であって、前記-CO(CH2)COOH部分が、(i)OR1基へ結合し(式中、R1は、10個〜30個の炭素原子を有するヒドロカルビル基である。);又は(ii)10個〜30個の炭素原子を有する少なくとも1つのヒドロカルビル基で置換される芳香族基であるX基へ結合し;又は(iii)NR2R3基へ結合する(式中、R2及びR3の1つ又は両方は、10個〜30個の炭素原子を有するヒドロカルビル基であり、R2及びR3の1つは水素原子であってもよいが、両方が水素原子ではない。)、前記4-オキソブタン酸又はその塩、を含む自動推進体用潤滑油組成物。
【選択図】なし
Description
(式中、R1は、アセチレン不飽和の存在しない脂肪族炭化水素基盤のラジカルであって、約10個〜約35個の炭素原子を含み、その少なくとも8個の炭素原子が直鎖構造中に存在し;
各々のR4は、独立して水素又は約18個までの炭素原子を含むアルキル又はアルケニルラジカルであり、少なくとも1つのR4はアルキル又はアルケニルであり;かつ、
mは、2〜5の整数である。)
本発明により、驚くべきことに、本願明細書におけるデータにより証明されるように、ブタン酸又はその塩を採用することにより、グリセロールエステル添加剤を超える摩擦の緩和における改良がなされる。
(A)多割合の潤滑粘度の油;及び
(B)少割合の油溶性又は油分散性添加剤成分としての-CO(CH2)2COOH部分を有する4-オキソブタン酸であって、前記-CO(CH2)2COOH部分が、
(i)OR1基へ結合して半酸半エステルを提供し(式中、R1は、10個〜30個の炭素原子を有するヒドロカルビル基である。);又は
(ii)X基へ結合してケト酸を提供し(式中、Xは、10個〜30個の炭素原子を有する少なくとも1つのヒドロカルビル基で置換される芳香族基である。);又は
(iii)NR2R3基へ結合して半酸半アミドを提供する(式中、R2及びR3の1つ又は両方は、10個〜30個の炭素原子を有するヒドロカルビル基であり、R2及びR3の1つは水素原子であってもよいが、両方が水素原子ではない。)、前記4-オキソブタン酸又はその塩、
を含む又はそれらを混合することにより製造される自動推進体用潤滑油組成物を包含する。
第3の側面において、本発明は、内燃エンジンの潤滑化に際して潤滑油組成物の摩擦改良特性を高めるための、潤滑油組成物中の添加剤成分としての本発明の第1の側面において定義されるとおりの油溶性又は油分散性の4-オキソブタン酸又はその塩の使用を提供する。
“有効成分”又は“(a.i.)”は、希釈剤又は溶剤ではない添加剤物質を指す。
“含む”又はいずれの類似する言葉は、記載した特徴、ステップ、整数又は成分の存在を明記するが、1つ以上の他の特徴、ステップ、整数、成分又はこれらのグループの存在又は追加を除外しない。“〜からなる”又は“本質的に〜からなる”又は類似する表現は“含む”又は類似する言葉の範囲内に包含されていてもよく、“本質的に〜からなる”は、それが適用される組成物の当該特性に実質的に作用しない物質の包含を許容する。
“多割合(major amount)”は、組成物の50質量%を超えることを意味する。
“少割合(minor amount)”は、組成物の50質量%未満であることを意味する。
さらに、当然のことながら、本明細書に記載されるいずれの上限量及び下限量、範囲の限定及び割合の限定は独立して組み合わされてもよい。
(発明の詳細な説明)
本発明の各々の側面及び全ての側面に関連する本発明の特徴を、必要に応じて、以下のとおり、より詳細に記載する。
潤滑粘度の油(時々、“ベースストック(base stock)”又は“基油”と称される)は、例えば、最終的な潤滑剤(又は潤滑剤組成物)を製造するために、添加剤及び考えられる他の油が混和される潤滑剤の主要な液体成分である。
天然油としては、動物油及び植物油(例えば、ヒマシ油及びラード油)、液体石油及びパラフィン系、ナフテン系及び混合パラフィン-ナフテン系タイプの水素化精製、溶媒処理鉱物潤滑油などが挙げられる。石炭又は頁岩に由来する潤滑粘度の油もまた、有用な基油である。
また、合成油として有用なエステルとしては、C5-C12モノカルボン酸と多価アルコールから製造されるもの、及びネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール及びトリペンタエリスリトールのような多価アルコールエーテルなどが挙げられる。
潤滑粘度の油を用いて濃縮物を製造する際には、濃縮物形成量(例えば、40〜60質量%のような30〜70質量%)で存在し、例えば、10〜80質量%、好ましくは20〜80質量%、より好ましくは20〜70質量%のような1〜90質量%で上記の成分(B)である添加剤又は1つ以上の共添加剤と組み合わされる成分Bである添加剤の有効成分を含有する濃縮物を与える。濃縮物中で使用される潤滑粘度の油は、適切な油性の、典型的には、炭化水素キャリア流体(例えば、鉱物潤滑油又は他の適切な溶剤)である。脂肪族炭化水素、ナフテン炭化水素及び芳香族炭化水素と同様に本明細書に記載されるような潤滑粘度の油もまた、濃縮物用の適切なキャリア流体の例である。
本発明の潤滑油組成物(及びまた、濃縮物)は、油性のキャリアとの混合の前後で化学的に同一物のままであってもよい又は同一物のままでなくてもよい定義される成分を含む。本発明は、混合前又は混合後又は混合前及び混合後の両方で定義される成分を含む組成物を包含する。
潤滑油組成物を製造するために濃縮物が用いられる際には、それらは例えば、当該濃縮物の質量の1割合につき、潤滑粘度の油の質量で3割合〜100割合、例えば、5割合〜40割合で希釈してもよい。
これは、記載されるとおり、4-オキソブタン酸又はその塩であり、当該酸が-CO(CH2)2COOH部分を含むように、その番号2及び3の炭素原子は各々非置換である、すなわち、それらは各々2つの水素原子を有しており、メチレン基の一部である。いかなる理論にも束縛されることなく、当該部分中のメチレン基が当該部分中の3つのO原子に表面でのより優れた鉄への結合能を与え、それによって、当該部分が分子の一部である、当該分子の摩擦改良特性を向上させると考えられている。
(i)において、4-オキソブタン酸(B)は、半酸−半エステルである。ヒドロカルビル基R1は油溶性を与え、直鎖又は分鎖、好ましくは直鎖であって、好ましくは12個〜20個
の炭素原子を有する。ヒドロカルビル基R1は、アルケニル又はアルキル、好ましくはアルケニルであってもよく、その際には好ましくは1つの二重結合のみ有する。(i)の例として、基R1がCH3(CH2)7CH=CH(CH2)8である、すなわち、基R1がオレイルである場合には、R1OCO(CH2)2COOHが言及されてもよい。
添加剤成分(B)が(i)又は(iii)である際には、本発明の組成物は好ましくは、(a)無水マレイン酸の半酸半エステル及び(b)ベンゾトリアゾール又はC1−C20アルキル置換型ベンゾトリアゾール、のどちらか一方又は両方を含まない。
(iii)において、(B)は、例えば、ヒドロカルビル基がアルキル基であって、12個〜20個の炭素原子を有する長鎖アルキルアミンとコハク酸を反応させることによって得られるような半酸半モノアミドである。
4-オキソブタン酸の例として、カルボン酸基をピリジンのヒドロカルビル誘導体と反応させることによって形成される塩又はカルボン酸基をジ-n-ブチルアミン若しくはトリ-n-ブチルアミンと反応させることによって形成される塩が言及されてもよい。
本発明の組成物中の共添加剤として、酸素原子若しくは窒素原子又は両方を含む極性ヘッド基(polar head group)を有するもののような(B)とは異なる他の有機摩擦改良剤が言及されてもよい。それらは、有機の無灰(無金属)摩擦改良剤として言及されてもよく、グリセロールモノオレアートのようなエステル基盤又はアミド基盤(アミンの(aminic))であってもよい。また、無機の摩擦改良剤、すなわち、金属含有摩擦改良剤が言及されてもよい。無機の摩擦改良剤が提供される際には、二核モリブデン化合物又は三核モリブデン化合物のような有機モリブデン化合物が好ましく、0.1〜2質量%の範囲の濃度で存在してもよく又はモリブデン原子の質量で少なくとも10ppm、例えば50〜2,000ppmで提供してもよい。
他の共添加剤を代表的な有効量と共に、下記にリストアップする。リストアップされる全ての値を、質量%有効成分として提示する。
(広い) (好ましい)
無灰分散剤 0.1 - 20 1 - 8
金属清浄剤 0.1 - 15 0.2 - 9
腐食防止剤 0 - 5 0 - 1.5
ジヒドロカルビルジチオリン酸金属 0 - 10 0 - 4
酸化防止剤 0 - 5 0.01 - 3
流動点降下剤 0.01 - 5 0.01 - 1.5
消泡剤 0 - 5 0.001 - 0.15
補助摩耗防止剤 0 - 5 0 - 2
粘度改良剤 (1) 0 - 6 0.01 - 4
鉱物基油又は合成基油 バランス バランス
概してそれらを混和することによって又は基油へ各々の添加剤を混合することによって製造される最終的な潤滑油組成物は、5〜25質量%、好ましくは5〜18質量%、概して7〜15質量%の当該濃縮物を含んでいてもよく、残りは潤滑粘度の油である。
上述される共添加剤を、より詳細に以下のとおり明確にする;当業界で知られるとおり、いくつかの添加剤は複数の効果を提供することができ、例えば、1つの添加剤が分散剤として及び酸化防止剤として機能してもよい。
分散剤は通常、上述のとおり“無灰”であり、金属を含有しそれにより灰形成性の物質とは対照的に、燃焼により灰を実質的に全く形成しない非金属性有機物質である。それらは、極性ヘッドを有する長い炭化水素鎖を含み、当該極性は、例えばO原子、P原子又はN原子を含むことに起因する。当該炭化水素は、油溶性を与える親油基であり、例えば、40個〜500個の炭素原子を有する。従って、無灰分散剤は、油溶性のポリマー骨格を含んでいてもよい。
好ましい種類のオレフィンポリマーは、ポリブテン、特にC4レファイナリーストリーム(refinery stream)の重合によって製造してもよいポリイソブテン(PIB)又はポリ-n-ブテンである。
清浄剤は、一般に、長い疎水性尾を有する極性ヘッドを含み、当該極性ヘッドは、酸性有機化合物の金属塩を含む。当該塩は、実質的に化学量論量の金属を含んでいてもよく、その際には、それらは、通常、正塩又は中性塩として記載され、典型的には、0〜80の全塩基価又はTBN(ASTM D2896 により測定され得るような)を有するであろう。多量の金属塩基は、過剰な金属化合物、例えば酸化物又は水素化物を酸性ガス、例えば二酸化炭素と反応させることにより含ませることができる。得られる過塩基化清浄剤は、中和清浄剤を、金属塩基(例えばカルボナート)ミセルの外層として含む。そのような過塩基化清浄剤は、150又はそれより高い、典型的には250〜500又はそれより高いTBNを有していてもよい。
それらは、ラジカルスカベンジャー(例えば立体障害フェノール、第2級芳香族アミン及び有機銅塩);ヒドロペルオキシド分解剤(例えば有機硫黄添加剤及び有機リン添加剤);及び多機能剤(例えば耐摩耗添加剤としても機能してもよいジヒドロカルビルジチオリン酸亜鉛及び摩擦改良剤及び耐摩耗添加剤として機能してもよい有機モリブデン化合物)として分類されてもよい。
適切な酸化防止剤の例は、銅含有酸化防止剤、硫黄含有酸化防止剤、芳香族アミン含有酸化防止剤、ヒンダードフェノール性酸化防止剤、ジチオリン酸塩誘導体、金属チオカルバマート及びモリブデン含有化合物より選択される。
無灰の耐摩耗剤の例としては、1,2,3-トリアゾール、ベンゾトリアゾール、チアジアゾール、硫化脂肪酸エステル、及びジチオカルバマート誘導体が挙げられる。
流動点降下剤は、潤滑油流動性改良剤としても知られるが、当該油が流れる又は注入可能である最低温度を低下させる。そのような添加剤は、よく知られている。これらの添加剤の典型例は、C8−C18ジアルキルフマラート(fumerate)/ビニルアセタートコポリマー及びポリアルキルメタクリラートである。
ポリシロキサンタイプの添加剤、例えばシリコーン油又はポリジメチルシロキサンは、泡制御(foam control)を提供し得る。
粘度改良剤(又は粘度指数改良剤)は、高温作業性及び低温作業性を潤滑油に付与する。分散剤としても機能する粘度改良剤もまた知られており、無灰分散剤に関して上述したとおりに製造してもよい。一般に、これらの分散剤粘度改良剤は、その後、例えばアルコール又はアミンで誘導体化される官能化ポリマー(例えば、活性モノマー、例えば無水マレイン酸で後グラフト化(post graft)されるエチレン−プロピレンの共重合体(interpolymer))である。
潤滑剤は、従来の粘度改良剤を伴って又は伴わずに、また、分散剤粘度改良剤を伴って又は伴わずに配合してもよい。粘度改良剤としての使用に適切な化合物は、一般に、ポリエステルを含む高分子量炭化水素ポリマーである。油溶性粘度改良ポリマーは、一般に、10,000〜1,000,000、好ましくは20,000〜500,000の質量平均分子量を有し、これらは、ゲル透過クロマトグラフィーにより又は光散乱により測定してもよい。
当該実施例において、以下の添加剤成分を、本発明の実施例として用いた:
B1:4-ステアリルベンゾイルプロパン酸(SBP)の形態の4-オキソブタン酸;並びに
B2:当業界で知られる参照例として用いられるコハク酸モノ-オレイル(MOS);及びモノ-オレイン酸グリセロール摩擦改良剤(GMO)。
同じ基油を用いて、上記の添加剤成分の各々を、組成物中へ混和して本発明の実施例及び参照実施例を提供した。当該組成物の内容物を、“試験及び結果”という表題で下記に示す。
高周波往復リグ(HFRR)を使用して、上記の組成物の各々の摩擦係数を評価した。本発明の実施例を、実施例1及び2として識別し、対応する参照例を実施例1'及び2'として識別した。
摩擦測定の係数は、100℃で60分後に得られた平均値であった。
摩擦測定の係数は、指示された温度の各々で30分後に得られた平均値であった。
上記の結果は、本発明の組成物(実施例1及び2)が全ての場合において、対応する参照組成物(実施例1'及び2')よりもより良い(すなわち、より小さい)摩擦係数を生じさせたことを示す。
Claims (9)
- (A)多割合の潤滑粘度の油;及び
(B)少割合の油溶性又は油分散性添加剤成分としての-CO(CH2)2COOH部分を有する4-オキソブタン酸であって、前記-CO(CH2)2COOH部分が、
(i)OR1基へ結合して半酸半エステルを提供し(式中、R1は、10個〜30個の炭素原子を有するヒドロカルビル基である。);又は
(ii)X基へ結合してケト酸を提供し(式中、Xは、10個〜30個の炭素原子を有する少なくとも1つのヒドロカルビル基で置換される芳香族基である。);又は
(iii)NR2R3基へ結合して半酸半アミドを提供する(式中、R2及びR3の1つ又は両方は、10個〜30個の炭素原子を有するヒドロカルビル基であり、R2及びR3の1つは水素原子であってもよいが、両方が水素原子ではない。)、前記4-オキソブタン酸又はその塩、
を含む又はそれらを混合することにより製造される自動推進体用潤滑油組成物。 - R1基、R2基及びR3基並びにX基中のヒドロカルビル基の各々が12個〜20個の炭素原子を有する、請求項1記載の組成物。
- 前記4-オキソブタン酸が式R1OCO(CH2)2COOHを有する(式中、R1はCH3(CH2)7CH=CH(CH2)8基のようなアルケニル基である。)、請求項1又は2記載の組成物。
- 前記4-オキソブタン酸が式R1OCO(CH2)2COOH又は式R2R3NCO(CH2)2COOHを有する場合に、(a)無水マレイン酸の半酸半エステル;及び(b)ベンゾトリアゾール又はC1-C20のアルキル置換型ベンゾトリアゾール、のどちらかを含まない又は両方共に含まない、請求項4記載の組成物。
- 前記4-オキソブタン酸が式XCO(CH2)COOHを有する(式中、Xは、ステアリル置換型フェニル基である。)、請求項1又は2記載の組成物。
- 前記添加剤成分(B)が金属を含まない、請求項1〜5のいずれか1項記載の組成物。
- 無灰分散剤、金属清浄剤、腐食防止剤、ジヒドロカルビルジチオリン酸金属塩、酸化防止剤、流動点降下剤、摩擦改良剤、消泡剤及び粘度改良剤から選択される、(B)とは異なる1つ以上の共添加剤をさらに含む、請求項1〜6のいずれか1項記載の組成物。
- 内燃エンジンを潤滑化する方法であって、(a)請求項1〜7のいずれか1項記載の組成物をそのクランク室に提供すること、及び(b)前記エンジンを運転すること、を含む、前記方法。
- 内燃エンジンの潤滑化に際して潤滑油組成物の摩擦改良特性を高めるための、前記潤滑油組成物中の添加剤成分としての請求項1〜6のいずれか1項記載の4-オキソブタン酸又はその塩の使用。
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2007
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