JP2012117065A - 潤滑油組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】低硫酸灰分潤滑油組成物は、無灰芳香族アミン酸化防止剤および1つまたは複数のスルホン酸マグネシウム、サリチル酸マグネシウムおよび石炭酸マグネシウムから選択された過塩基性マグネシウム清浄剤を含む。
【選択図】なし
Description
具体的には、排他的ではないが、本発明は、硫酸灰分が低レベルで、好ましくはリンが低レベルでさらに硫黄が低レベルである自動車用潤滑油組成物に関し、これは、使用時に、熱酸化安定性の改善および潤滑剤の熱酸化によるオイルの濃厚化レベルの低減を呈し、これにより相対的に大量の高価な無灰酸化防止剤を潤滑油組成物に含める必要なく、潤滑油組成物の寿命が増加され、排出ガス後処理装置の耐用年数が延長される。
環境への配慮は、圧縮点火(ディーゼル燃料)および火花点火(ガソリン燃料)小型内燃機関のCO、炭化水素および酸化窒素(NOx)の排出を低減するための継続した努力につながってきた。さらに、圧縮点火小型内燃機関の粒子状物質の排出を低減するための継続した努力もあった。乗用車用の来たるべき排出基準を満たすために、相手先商標製品製造会社(OEM)は、追加の排出ガス後処理装置の使用に依存することになる。そのような排出ガス後処理装置は、1つまたは複数の酸化触媒、NOx吸蔵触媒、および/またはNH3還元触媒を含有することができる触媒コンバーターならびに/あるいは微粒子捕集装置を備えることもある。
酸化触媒は、機関排出ガス中に存在する特定の元素/化合物への曝露、特に、リン含有潤滑油添加剤の分解により排出ガスに組み込まれるリンおよびリン化合物への曝露によって、作用が損なわれ、効果が低下させられることがある。還元触媒は、潤滑剤を混ぜ合わせるのに使用される基油および硫黄含有潤滑油添加剤の両方の分解によって機関排出ガス中に組み込まれる硫黄および硫黄化合物に敏感である。微粒子捕集装置は、金属含有潤滑油添加剤の分解生成物である金属灰によって目詰まりすることがある。
そのような低SAPS要件に適合すると同時に、潤滑油組成物は、使用時に、特定の仕様に従った許容される規定された熱酸化安定性および潤滑剤の熱酸化による粘度増加のレベルなどの適切な潤滑剤性能ももたらす必要がある。しかしながら、潤滑剤中の金属含有の潤滑剤添加剤、例えば、金属含有清浄剤および金属含有摩耗防止薬剤(例えば、ZDDP)の量を低減すると、一般的には潤滑剤の熱酸化安定性に悪影響があることがわかっている。よって、低SAPS潤滑油組成物、特に、硫酸灰分レベルが低減されたものは、使用時に、より熱酸化する傾向が高く、潤滑剤の熱酸化による許容できない大きな粘度増加を呈することもある。潤滑油組成物中に多量の無灰(すなわち、非金属含有)酸化防止剤を含めることによって、そのような潤滑剤の酸化安定性を改善し、熱により誘発される酸化による粘度増加を防ぐことができる場合もあるが、そのような酸化防止剤は比較的高価である。したがって、比較的高価な無灰酸化防止剤を多量に使用する必要がなく、使用時に、熱酸化安定性の改善および潤滑剤の熱酸化によるオイルの濃厚化レベルの低減を呈する、低硫酸灰分、特に、低SAPS、潤滑油組成物に対する需要がある。
(A)主要量の潤滑粘性のあるオイルと、
(B)有効な少量の添加剤として、潤滑油組成物の総質量に基づいて、少なくとも0.75質量%の量で存在する油溶性または油分散性の無灰芳香族アミン酸化防止剤を含む酸化防止剤構成成分と、
(C)有効な少量の添加剤として、潤滑油組成物の総質量に基づいて、少なくとも0.05質量%のマグネシウムを潤滑油組成物にもたらす油溶性または油分散性の過塩基性マグネシウム清浄剤を含む清浄剤構成成分であって、清浄剤構成成分中の金属の総質量に基づいて、清浄剤構成成分(C)の金属含有量の45質量%超が、過塩基性マグネシウム清浄剤由来のマグネシウムで構成される、清浄剤構成成分とを含む。
好ましくは、潤滑油組成物は、ASTM D874によって測定される場合に、0.55質量%未満、より好ましくは0.50質量%以下の硫酸灰分含有量を有する。
好ましくは、潤滑油組成物中の無灰芳香族アミン酸化防止剤の質量(B)と清浄剤構成成分(C)によりもたらされるマグネシウムの質量との質量対質量の比は、8対1以上、好ましくは、10対1以上、より好ましくは、10.5対1以上、さらにより好ましくは、11対1以上である。好ましくは、潤滑油組成物中の無灰芳香族アミン酸化防止剤の質量と清浄剤構成成分(C)によりもたらされるマグネシウムの質量との質量対質量の比は、40対1以下、より好ましくは、35対1以下、さらにより好ましくは、33対1以下である。
適切には、酸化防止剤構成成分(B)は、無灰(すなわち、金属を含まない)酸化防止剤構成成分である。
適切には、清浄剤構成成分(C)は、金属含有(すなわち、灰分を形成する)清浄剤構成成分である。
第3の態様によると、本発明は、火花点火または圧縮点火内燃機関の運転中の潤滑油組成物の熱酸化を低減および/または抑制するための、主要量の潤滑粘性のあるオイルを含む潤滑油組成物中の少量の添加剤としての油溶性または油分散性の無灰芳香族アミン酸化防止剤を含む本発明の第1の態様に従って規定される酸化防止剤構成成分(B)の、少量の添加剤としての油溶性または油分散性の過塩基性マグネシウム清浄剤を含む本発明の第1の態様に従って規定される清浄剤構成成分(C)と組み合わせた、機関の潤滑における使用を提供し、無灰芳香族アミン酸化防止剤は、潤滑油組成物の総質量に基づいて、少なくとも0.75質量%の量で存在し、過塩基性マグネシウム清浄剤は、潤滑油組成物の総質量に基づいて、少なくとも0.05質量%のマグネシウムを潤滑油組成物にもたらし、清浄剤構成成分中の金属の総質量に基づいて清浄剤構成成分(C)の金属含有量の45質量%超は、過塩基性マグネシウム清浄剤由来のマグネシウムで構成される。
好ましくは、第3の態様による使用時に、潤滑油組成物は、Renaultの触媒酸化試験(TOC−3)手順D55 3099に合格する(すなわち、潤滑油組成物の熱酸化は、Renaultの触媒酸化試験(TOC−3)手順D55 3099に従って測定され、それに合格する)。
好ましくは、第3の態様による使用時に、潤滑油組成物は、ASTM D874によって測定される場合に、0.6質量%未満の硫酸灰分含有量を有する。
好ましくは、第3の態様による使用は、機関の運転中に、潤滑油組成物の粘度増加を誘発する熱酸化の低減および/または抑制を提供する。
好ましくは、第4の態様による方法において、潤滑油組成物は、Renaultの触媒酸化試験(TOC−3)手順D55 3099に合格する。
好ましくは、第4の態様による方法において、潤滑油組成物は、ASTM D874によって測定される場合に、0.6質量%未満の硫酸灰分含有量を有する。
好ましくは、第4の態様による方法は、機関の運転中に潤滑油組成物の粘度増加を誘発する熱酸化の低減および/または抑制を提供する。
第6の態様によると、本発明は、潤滑油組成物の酸化を低減および/または抑制する方法を提供し、この方法は、本発明の第1の態様に従って規定される潤滑油組成物により機関を潤滑し、機関を運転することを含む。
第7の態様によると、本発明は、潤滑油組成物の粘度増加を誘発する熱酸化を低減および/または抑制する方法を提供し、この方法は、本発明の第1の態様に従って規定される潤滑油組成物により機関を潤滑し、機関を運転することを含む。
第8の態様によると、本発明は、本発明の第1の態様に従って規定される潤滑油組成物を含むクランク室を備える火花点火または圧縮点火内燃機関を提供する。
「活性成分」または「(a.i.)」は、希釈剤および溶媒ではないは添加剤材料を指す。
「含むこと」またはあらゆる同種の語は、記述の特徴、段階または整数または構成成分の存在を指定するが、1つまたは複数の他の特徴、段階、整数、構成成分またはその群の存在または添加を除外するものではない。「からなる」もしくは「基本的に〜からなる」という表現または同種のものは、「含む」または同種のものの範囲の包含されることもあり、「基本的に〜からなる」は、それを提供する組成物の特性に実質的に影響を与えない物質を含むことを許容する。
「アルキル」は、C1−C30、好ましくは、C1−C12の、1つの炭素原子を介して化合物の残部に直接に結合される基を意味する。他に指定がない限り、アルキル基は、十分な数の炭素原子が存在する場合は、直鎖または分岐でもよく、環式、非環式または環式/非環式の部分でもよい。好ましくは、アルキル基は、非環式のアルキル基を含む。アルキル基の代表的な例としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ジメチルヘキシル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、イコシルおよびトリアコンチルが挙げられるが、これらに限定されるものではない。指定される場合、アルキル基は、本明細書中で定義されるとおりの1つまたは複数の置換基によって置換されるか、または終端されるか、ならびに/あるいは1つまたは複数の酸素原子および/もしくはアミノ基によって中断されてもよい。
「アリル」は、少なくとも1つの炭素炭素三重結合を含み、1つの炭素原子を介して化合物の残部に直接結合されるC2−C30、好ましくは、C2−C12の基を意味し、他の点は「アルキル」のように定義される。
「アリール」は、1つまたは複数のアルキル基、ハロ、ヒドロキシル、アルコキシおよびアミノ基によって置換されていてもよく、1つの炭素原子を介して化合物の残部に直接結合されるC6−C18、好ましくは、C6−C10の芳香族基を意味する。好適なアリール基としては、フェニルおよびナフチル基ならびにその置換誘導体、特に、フェニルおよびその置換誘導体が挙げられる。
「ハロ」または「ハロゲン」は、フルオロ、クロロ、ブロモおよびヨードを含む。
「主要量」は、組成物の50質量%を超えることを意味する。
「少量」は、組成物の50質量%未満を意味し、明記される添加剤について、および組成物中に存在するすべての添加剤の総質量について表され、1つまたは複数の添加剤の活性成分について計算される。
添加剤に関する「有効な少量」は、添加剤が所望の技術的効果をもたらすような潤滑油組成物中のそのような添加剤の量を意味する。
「ppm」は、潤滑油組成物の総質量に基づく質量での百万分率を意味する。
潤滑油組成物または清浄剤構成成分の「金属含有量」、例えば、マグネシウム含有量、カルシウム含有量または総金属含有量(すなわち、すべての個々の金属含有量の合計)は、ASTM D5185−09によって測定される。
「TBN」は、ASTM D2896によって測定される場合の全塩基価を意味する。
「リン含有量」は、ASTM D5185によって測定される。
「硫黄含有量」は、ASTM D2622によって測定される。
「硫酸灰分含有量」は、ASTM D874によって測定される。
また、当然のことながら必須ならびに最適および通例、使用されるさまざまな構成成分は、配合、保管または使用の条件下において反応することもあり、本発明は、そのようなあらゆる反応の結果として得ることができるまたは得られる生成物も提供する。
さらに、当然のことながら本明細書中に記載されるあらゆる上下の数量、範囲および割合の限度は、独立して組み合わされてよい。
潤滑粘性のあるオイル(A)
潤滑粘性のあるオイル(「ベースストック」または「基油」と称されることもある)は、潤滑剤の主要な液体成分であり、これに添加剤および場合により他のオイルがブレンドされて、例えば、最終潤滑剤(または潤滑剤組成物)を生成する。基油は、濃縮物を作製するため、ならびにそれから潤滑油組成物を作製するために有用であり、天然(植物、動物または鉱物性)潤滑油および合成潤滑油ならびにそれらの混合物から選択することができる。
潤滑粘性のあるオイルは、グループIIIベースストックを含む。ベースストックのグループは、American Petroleum Institute(API)出版物「Engine Oil Licensing and Certification System」、Industry Services Department、第14版、1996年12月、Addendum 1、1998年12月において規定されている。典型的には、ベースストックの粘度は、100℃において好ましくは3〜12、より好ましくは4〜10、最も好ましくは4.5〜8mm2/s(cSt)であることになる。
a)グループIベースストックは、90パーセント未満の飽和成分および/または0.03パーセント超の硫黄を含み、表E−1において特定される試験方法を使用して粘度指数が80以上120未満である。
b)グループIIベースストックは、90パーセント以上の飽和成分および0.03パーセント以下の硫黄を含み、表E−1において特定される試験方法を使用して粘度指数が80以上120未満である。
c)グループIIIベースストックは、90パーセント以上の飽和成分および0.03パーセント以下の硫黄を含み、表E−1において特定される試験方法を使用して粘度指数が120以上である。
d)グループIVベースストックは、ポリアルファオレフィン(PAO)である。
e)グループVベースストックは、グループI、II、IIIまたはIVに含まれない他のすべてのベースストックを含む。
天然油としては、動物および植物油(例えば、ヒマシ油およびラード油)、パラフィン系、ナフテン系およびパラフィン−ナフテン混合系タイプの液体石油および水素化精製、溶媒処理された鉱物性潤滑油が挙げられる。石炭またはシェール由来の潤滑粘性のあるオイルも有用な基油である。
合成潤滑油としては、重合化および共重合化オレフィン(例えば、ポリブチレン、ポリプロピレン、プロピレン−イソブチレンコポリマー、塩素化ポリブチレン、ポリ(1−ヘキセン)、ポリ(1−オクテン)、ポリ(1−デセン));アルキルベンゼン(例えば、ドデシルベンゼン、テトラデシルベンゼン、ジノニルベンゼン、ジ(2−エチルヘキシル)ベンゼン);ポリフェノール(例えば、ビフェニル、テルフェニル、アルキル化ポリフェノール);ならびにアルキル化ジフェニルエーテルおよびアルキル化ジフェニルスルフィドなどの炭化水素油ならびにその誘導体、類似物および同族体が挙げられる。
合成油として有用なエステルとしては、C5−C12モノカルボン酸とポリオール、ならびに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およびトリペンタエリトリトールなどのポリオールエーテルから生成されるものも挙げられる。
潤滑粘性のあるオイルは、グループI、グループII、グループIVまたはグループVベースストックあるいは上記ベースストックの基油ブレンドを含んでもよい。
好ましくは、潤滑粘性のあるオイルまたはオイルブレンドの揮発性は、NOACK試験(ASTM D5880)によって測定される場合に、16%以下、好ましくは13.5%以下、好ましくは12%以下、より好ましくは10%以下、最も好ましくは8%以下である。好ましくは、潤滑粘性のあるオイルの粘度指数(VI)は、少なくとも95、好ましくは少なくとも110、より好ましくは少なくとも120、さらにより好ましくは少なくとも125、最も好ましくは約130〜140である。
好ましくは、潤滑粘性のあるオイルは、潤滑油組成物の総質量に基づいて55質量%超、より好ましくは60質量%超、さらにより好ましくは65質量%超の量で存在する。好ましくは、潤滑粘性のあるオイルは、潤滑油組成物の総質量に基づいて、98質量%未満、より好ましくは95質量%未満、さらにより好ましくは90質量%未満の量で存在する。
潤滑油組成物を生成するために濃縮物が使用される場合、これは、例えば、濃縮物の質量部あたり3〜100、例えば、5〜40質量部の潤滑粘性のあるオイルにより希釈されてもよい。
好ましくは、本発明の潤滑油組成物は、リンを低レベルで含む。適切には、潤滑油組成物は、組成物の総質量に基づいて、0.12質量%以下、好ましくは最大0.11質量%、より好ましくは0.10質量%以下、さらにより好ましくは0.09質量%以下、さらにより好ましくは0.08質量%以下、さらにより好ましくは0.06質量%以下、最も好ましくは0.05質量%以下のリン(リン原子として表される)の量でリンを含む。
典型的には、潤滑油組成物は、硫黄を低レベルで含んでもよい。好ましくは、潤滑油組成物は、組成物の総質量に基づいて、最大0.4質量%、より好ましくは最大0.3質量%、最も好ましくは最大0.2質量%の硫黄(硫黄原子として表される)の量で硫黄を含む。
適切には、潤滑油組成物は、4〜15、好ましくは5〜12の全塩基価(TBN)を有してもよい。大型ディーゼル(HDD)機関用途において、潤滑組成物のTBNは、6〜12などの約4〜12で変化する。乗用車用ディーゼル機関潤滑油組成物(PCDO)および火花点火機関用の乗用車用モーターオイル(PCMO)において、潤滑組成物のTBNは、約5.0〜約11.0などの約5.0〜約12.0で変化する。
好ましくは、潤滑油組成物は、粘度記号SAE 20WX、SAE 15WX、SAE 10WX、SAE 5WXまたはSAE 0WXによって特定されるマルチグレードオイルであり、ここで、Xは、20、30、40および50のいずれか1つを表し、さまざまな粘度グレードの特性は、SAE J300分類に見いだせる。他の実施形態とは無関係に本発明の態様それぞれの実施形態において、潤滑油組成物は、SAE 10WX、SAE 5WXまたはSAE 0WXの形態であり、好ましくは、SAE 5WXまたはSAE 0WXの形態であり、ここで、Xは、20、30、40および50のいずれか1つを表す。好ましくは、Xは、20または30である。
適切には、酸化防止剤構成成分(B)は、無灰酸化防止剤構成成分であり(すなわち、それからなる)、酸化防止剤構成成分(B)に対する本明細書中のすべての言及は、無灰酸化防止剤構成成分にも等しく当てはまり、逆もまた同様である。
酸化防止剤構成成分(B)は、油溶性または油分散性の無灰(すなわち、金属を含まない)芳香族アミン酸化防止剤を含む。
適切な無灰芳香族アミン酸化防止剤としては、芳香族置換トリアゾール、フェノチアジン、ジアリールアミン、アリール−α−ナフチルアミン、アリール−β−ナフチルアミン、アリールジアミンおよびその置換誘導体が挙げられる。
好ましくは、無灰芳香族アミン酸化防止剤は、アリールアミン、すなわち、1つまたは複数の炭素窒素単結合を介して1つまたは複数のアミノ基に直接結合される1つまたは複数のアリール基を含む芳香族アミンを含む。好適なアリールアミンとしては、そのそれぞれが独立して炭素窒素単結合を介して共通の(すなわち、1つの)アミノ基に直接結合される2つのアリール基を含む化合物を含むジアリールアミン;2つの以上の別々の炭素窒素単結合によって少なくとも2つの別々のアミノ基に直接結合される1つのアリール基を含む化合物を含む、アリールジアミンなどのアリールポリアミン;およびそれらの組み合わせが挙げられる。最も好適なアリールアミンは、ジアリールアミンを含む。好適なアリール基としては、フェニルおよびナフチルならびにその置換誘導体、特に、フェニル基およびその置換誘導体(例えば、アルキル置換フェニル基)が挙げられる。
最も好適な無灰芳香族アミン酸化防止剤は、ジアリールアミン酸化防止剤、特に、ジフェニルアミン酸化防止剤およびその置換(例えば、アルキル置換)誘導体、より具体的には、ジ(アルキルフェニル)アミンを含む。
好適なジアリールアミンは、ジフェニルアミンおよびその置換誘導体(例えば、ジ(アルキルフェニル)アミン)、特に、一般式(I)のジフェニルアミンを含み、
好適なアリールポリアミンは、アリールジアミンおよびその置換(例えば、アルキル置換)誘導体(例えば、N,N’ジアルキルアリールジアミン)、特に、フェニレンジアミンおよびそのアルキル置換誘導体(例えば、N,N’ジアルキルフェニレンジアミン)を含む。極めて好適なフェニレンジアミンおよびその置換誘導体は、一般式(II)の化合物によって表すことができる。
R5およびR6は、同じかまたは異なり、それぞれ独立してH、炭素原子最大30個のアルキル、アルケニル、アリルまたはメタリル基;1つまたは複数のそれぞれ炭素原子最大30個のアルキル、アルケニル、アリルもしくはメタリル基によって置換されていてもよい炭素原子5〜7個のシクロアルキルまたはシクロアルケニル基;アリール基;1つまたは複数のそれぞれ炭素原子最大30個のアルキル、アルケニル、アリルもしくはメタリル基によって置換されているアリール基;あるいはアルキル、アルケニル、アリルもしくはメタリル残基中に炭素原子最大30個を有し、アリール部分において1つまたは複数のそれぞれ炭素原子最大30個のアルキル、アルケニル、アリルもしくはメタリル基によって置換されていてもよいアリール−アルキル、アリール−アルケニル、アリール−アリルまたはアリール−メタリル基を表し、
前記フェニレンジアミンは、遊離塩基または油溶性塩の形態である。
好ましくは、R3およびR4は、同じかまたは異なり、それぞれ独立して炭素原子最大16個のアルキル、アルケニル、アリルまたはメタリル基;1つまたは複数のそれぞれ炭素原子最大16個のアルキル、アルケニル、アリルもしくはメタリル基によって置換されていてもよい炭素原子5〜7個のシクロアルキルまたはシクロアルケニル基;アリールラジカル;1つまたは複数のそれぞれ炭素原子最大16個のアルキル、アルケニル、アリルもしくはメタリル基によって置換されているアリール基;あるいはアルキル、アルケニル、アリルもしくはメタリル残基中に炭素原子最大16個を有し、アリール部分において1つまたは複数のそれぞれ炭素原子最大16個のアルキル、アルケニル、アリルもしくはメタリルラジカルによって置換されていてもよいアリール−アルキル、アリール−アルケニル、アリール−アリルまたはアリール−メタリル基を表す。
より好ましくは、R3およびR4は、同じかまたは異なり、それぞれ独立してC3−C12、特に、C4−C10アルキル基を表す。
極めて好適な式(II)の化合物は、R3およびR4が同一である。
より好ましくは、R5およびR6は、同じかまたは異なり、それぞれ独立して水素、C3−C12、特に、C4−C10アルキル基を表す。
極めて好適な(II)の化合物は、R5およびR6が同一である。
適切なフェニレンジアミン化合物としては、Chemturaから入手可能なNaugalube 410および420が挙げられる。
好ましくは、1つまたは複数の無灰芳香族アミン酸化防止剤化合物は、平均して、約3質量%〜約13質量%、好ましくは、約4.5質量%〜約10.5質量%、より好ましくは、約7質量%〜約10質量%の窒素含有量を有する。
清浄剤は、機関中のピストンデポジット、例えば、高温ニス状およびラッカーデポジットの形成を低減する添加剤であり、通常、酸中和特性を有し、細かく分割された固体を浮遊状態で維持することができる。大半の清浄剤は、酸性有機化合物の金属塩である金属「石けん」ベースである。
清浄剤は、一般に長い疎水性尾部を有する極性頭部を含み、極性頭部は、酸性有機化合物の金属塩を含む。この塩は、正塩または中性塩として通常記載される場合、実質的に化学式どおりの金属量を含んでよく、典型的には、0〜80の全塩基価またはTBN(ASTM D2896によって測定され得る場合に)を有すると考えられる。酸化物または水酸化物などの過剰な金属化合物の、二酸化炭素などの酸性ガスとの反応によって、大量の金属塩基が含まれることがある。結果として生じる過塩基性清浄剤は、金属塩基(例えば、カーボネート)ミセルの外層として中和された清浄剤を含む。そのような過塩基性清浄剤は、150以上、典型的には、250〜500以上のTBNを有する。
適切には、清浄剤構成成分(C)は、金属含有清浄剤構成成分であり(すなわち、それからなる)、清浄剤構成成分(C)に対する本明細書中のすべての言及は、等しく金属含有清浄剤構成成分に当てはまり、逆もまた同様である。
好ましくは、過塩基性マグネシウム清浄剤は、ASTM D2896によって測定される場合に、少なくとも150、より好ましくは、少なくとも250、さらにより好ましくは、少なくとも300、最も好ましくは、少なくとも320mgKOH/gの全塩基価(TBN)を有する。過塩基性マグネシウム清浄剤のTBNは、350mgKOH/gを超えてもよい。
したがって、清浄剤構成成分(C)、特に、金属含有清浄剤構成成分の総金属含有量の好ましくは50質量%以上、より好ましくは55質量%以上、さらにより好ましくは60質量%以上、さらにより好ましくは70質量%以上、さらにより好ましくは75質量%以上、さらにより好ましくは80質量%以上、さらにより好ましくは85質量%以上、さらにより好ましくは90質量%以上、最も好ましくは95質量%以上が、過塩基性マグネシウム清浄剤由来のマグネシウムで構成される。
したがって、本発明の好適な実施形態によると、清浄剤構成成分(C)(すなわち、金属含有清浄剤構成成分)は、基本的に過塩基性マグネシウム清浄剤からなり、好ましくは、これは、単独で過塩基性マグネシウム清浄剤から構成される。
適切には、清浄剤構成成分(C)の過塩基性マグネシウム清浄剤は、清浄剤構成成分の総TBNに基づいて、清浄剤構成成分のTBNの45%超、好ましくは50%以上、より好ましくは60%以上、さらにより好ましくは70%以上、さらにより好ましくは75%以上、さらにより好ましくは80%以上、さらにより好ましくは85%以上、さらにより好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上を与える。
好ましくは、過塩基性マグネシウム清浄剤は、潤滑油組成物の総質量に基づいて、0.06質量%以上、より好ましくは0.07質量%以上のマグネシウムを潤滑油組成物にもたらす。好ましくは、過塩基性マグネシウム清浄剤は、潤滑油組成物の総質量に基づいて、0.15質量%以下、さらにより好ましくは0.14質量%以下、さらにより好ましくは0.13質量%以下、さらにより好ましくは0.12質量%以下、さらにより好ましくは0.11質量%以下のマグネシウムを潤滑油組成物にもたらす。
適切には、清浄剤構成成分(C)は、清浄剤構成成分および存在することもあるあらゆる他の金属含有構成成分によって潤滑剤に与えられる硫酸灰分の総量が、0.60質量%未満、好ましくは最大0.55質量%、より好ましくは最大0.50質量%になるような量で潤滑油組成物に含まれることが理解されるであろう。好ましくは、清浄剤構成成分(C)は、潤滑油組成物の総質量に基づいて、0.1〜15、より好ましくは0.2〜9質量%の量で存在する。
適切には、固定した酸化防止剤構成成分(B)の含有量および固定した硫酸灰分含有量を有する本発明の潤滑油組成物について、清浄剤構成成分(C)中のマグネシウム以外の金属原子の量を減少させることによって、典型的には潤滑剤の熱酸化安定性が増強される。
したがって、過塩基性マグネシウム清浄剤に加えて1つまたは複数の他の金属清浄剤(すなわち、スルホン酸カルシウムおよびサリチル酸カルシウム)が、清浄剤構成成分(C)中の金属の総質量に基づいて、最大55質量%、好ましくは最大40質量%、より好ましくは最大30質量%、さらにより好ましくは最大25質量%、さらにより好ましくは最大20質量%、さらにより好ましくは最大15質量%、さらにより好ましくは最大10質量%、さらにより好ましくは最大5質量%のマグネシウム以外の金属、特に、カルシウムを清浄剤構成成分(C)にもたらしてもよい。
好ましくは、1つまたは複数の他の金属清浄剤(すなわち、過塩基性マグネシウム清浄剤は別として)は、潤滑油組成物の総質量に基づいて、0.15質量%未満、好ましくは0.14質量%未満、より好ましくは0.12質量%未満、さらにより好ましくは0.10質量%未満、さらにより好ましくは0.08質量%未満、さらにより好ましくは、0.07質量%未満、さらにより好ましくは0.06質量%以下、さらにより好ましくは0.05質量%以下、さらにより好ましくは0.04質量%以下、さらにより好ましくは0.03質量%以下、さらにより好ましくは0.02質量%以下、最も好ましくは0.01質量%以下のマグネシウム以外の金属を潤滑油組成物にもたらす。
本発明の潤滑油組成物は、組成物を機械的な機関構成要素、特に、内燃機関内、例えば、火花点火または圧縮点火内燃機関、特に、火花点火または圧縮点火2または4ストローク往復動機関に添加することによってそれらを潤滑するために使用することができる。機関は、それぞれガソリンまたは石油ディーゼルによって駆動されるように設計された従来のガソリンまたはディーゼル機関であってもよく、あるいは、機関は、特に、アルコール系燃料またはバイオディーゼル燃料によって駆動されるよう改良されていてもよい。最も好ましくは、機関は、圧縮点火内燃機関を備える。好ましくは、潤滑油組成物は、クランク室潤滑剤である。
存在することもある、添加剤構成成分(B)とは異なる、一般的な有効量の補助添加剤が以下に列挙される。列挙されているすべての値は、完全に配合された潤滑剤中の活性成分の質量パーセントとして記されている。
好ましくは、潤滑油組成物は、無灰分散剤、金属清浄剤、腐食防止剤、酸化防止剤、流動点降下剤、摩耗防止剤、摩擦調整剤、解乳化剤、消泡剤および粘度調整剤から選択される添加剤構成成分(B)および(C)以外の少量の1つまたは複数の補助添加剤を含む。
上記の補助添加剤が以下のようにさらに詳細に取り上げられる。当該技術分野において知られているように、一部の添加剤は、多様な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および酸化抑制剤として働くこともある。
分散剤は、通常、上述のとおり「無灰」であり、これは、金属含有、したがって灰分形成材料とは対照的に、燃焼時に実質的に灰分を形成しない非金属性有機材料である。これらは、極性頭部を有する長い炭化水素鎖を含み、この極性は、例えば、O、PまたはN原子を含むことによるものである。炭化水素は、油溶性を与える親油性基であり、例えば、40〜500炭素原子を有する。したがって、無灰分散剤は、油溶性のポリマー骨格を含んでよい。
好適な種類のオレフィンポリマーは、C4精製流の重合によって調製されることもあるポリブテン、特に、ポリイソブテン(PIB)またはポリ−n−ブテンによって構成される。
好ましくは、潤滑油組成物は、油溶性のホウ素含有化合物、特に、ホウ素化分散剤を含む。好ましくは、ホウ素化された分散剤は、ホウ素化ポリアルケニルスクシンイミド、特に、ホウ素化ポリイソブテニルスクシンイミドなどの無灰窒素含有ホウ素化分散剤を含む。
他の既知の摩擦調整剤は、油溶性の有機モリブデン化合物を含む。そのような有機モリブデン摩擦調整剤は、酸化防止および摩耗防止効果も潤滑油組成物にもたらす。適切な油溶性の有機モリブデン化合物は、モリブデン−硫黄コアを有する。例としては、ジチオカルバメート、ジチオホスフェート、ジチオホスフィネート、キサンテート、チオキサンテート、スルフィドおよびそれらの混合物を挙げることができる。特に好適なものは、モリブデンジチオカルバメート、ジアルキルジチオホスフェート、アルキルキサンテートおよびアルキルチオキサンテートである。モリブデン化合物は、二核または三核である。
モリブデン化合物は、潤滑油組成物中に0.1〜2質量%の範囲の濃度で存在してもよく、またはモリブデン原子の50〜2,000質量ppmなどの少なくとも10質量ppmをもたらす。
好ましくは、モリブデン化合物からのモリブデンは、潤滑油組成物の総質量に基づいて、20〜1000ppmなどの10〜1500ppm、より好ましくは30〜750ppmの量で存在する。一部の用途については、モリブデンは、500ppm超の量で存在する。
酸化防止剤構成成分(B)の無灰芳香族アミン酸化防止剤以外の含まれてもよい酸化防止剤は、ラジカルスカベンジャー(例えば、立体障害のフェノールおよび有機銅塩);ヒドロペルオキシド分解剤(例えば、有機硫黄および有機リン添加剤);ならびに多機能のもの(例えば、摩耗防止添加剤としても機能することができるジヒドロカルビルジチオリン酸亜鉛ならびに、摩擦調整剤および摩耗防止添加剤としても機能することができる有機モリブデン化合物)を含む。
摩耗防止剤は、摩擦および過度の摩耗を低減し、通常、硫黄もしくはリン(phosphorous)または両方を含む化合物ベースのものであり、例えば、これは、関連する表面にポリスルフィドフィルムを堆積することができる。注目すべきは、ジヒドロカルビルジチオリン酸金属塩であり、金属がアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属、アルミニウム、鉛、スズ、モリブデン、マンガン、ニッケル、銅または好ましくは、亜鉛であってよい。
ジヒドロカルビルジチオリン酸金属塩は、通常、1つまたは複数のアルコールまたはフェノールをP2S5と反応させることによってジヒドロカルビルジチオリン酸(DDPA)をまず生成し、その後、生成されたDDPAを金属化合物により中和することによって既知の技術に従って調製することができる。例えば、ジチオリン酸は、第1級および第2級アルコールの混合物を反応させることによって生成することができる。あるいは、複数のジチオリン酸を調製することができ、一方のヒドロカルビル基は、完全に第2級の性質であり、他方のヒドロカルビル基は、完全に第1級の性質である。金属塩を生成するために、あらゆる塩基性または中性金属化合物を使用することが可能であると考えられるが酸化物、水酸化物およびカーボネートが最も一般に利用される。市販の添加剤は、中和反応に過度の塩基性金属化合物を使用することから過度の金属を含んでいることが多い。
好適なジヒドロカルビルジチオリン酸金属塩は、ジヒドロカルビルジチオリン酸亜鉛(ZDDP)であり、これは、ジヒドロカルビルジチオリン酸の油溶性塩であり、下記式によって表すことができる。
好ましくは、潤滑油組成物は、0.02〜0.10質量%、好ましくは0.02〜0.09質量%、好ましくは0.02〜0.08質量%、より好ましくは0.02〜0.06質量%のリンを組成物に組み込むジヒドロカルビルジチオリン酸金属塩の量を含む。
潤滑油組成物に組み込まれるリンの量を0.10質量%以下に制限するために、ジヒドロカルビルジチオリン酸金属塩は、潤滑油組成物の総質量に基づいて、1.1〜1.3質量%(a.i.)以下の量で潤滑油組成物に好ましくは添加される必要がある。
錆止め剤および腐食防止剤は、錆および/または腐食から表面を保護する役割をする。錆止め剤としては、非イオン性ポリオキシアルキレンポリオールおよびそのエステル、ポリオキシアルキレンフェノール、チアジアゾールならびにアニオン性のアルキルスルホン酸を挙げることができる。
別に潤滑油流動性向上剤としても知られている流動点降下剤は、油が流動することになるかまたは注ぐことができる最低温度を低下する。そのような添加剤は、周知である。こうした添加剤の典型的なものは、C8−C18ジアルキルフマレート(fumerate)/ビニルアセテートコポリマーおよびポリアルキルメタクリレートである。
ポリシロキサンタイプの添加剤、例えば、シリコーン油またはポリジメチルシロキサンは、泡抑制をもたらすことができる。
潤滑剤は、従来の粘度調整剤を含むかまたは含まずにかつ分散性粘度調整剤を含むかまたは含まずに配合されてよい。粘度調整剤として使用するための適切な化合物は、一般にポリエステルを含む高分子量の炭化水素ポリマーである。油溶性の粘度調整ポリマーは、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、これは、ゲル浸透クロマトグラフィーまたは光散乱によって定量することができる。
添加剤は、任意の都合のよい方法で潤滑粘性のあるオイル(基油としても知られている)に組み込むことができる。したがって、それぞれの添加剤は、所望のレベルの濃度でオイルにそれを分散または溶解させることによってオイルに直接添加することができる。そのようなブレンドは、周囲温度または高温で行われてもよい。典型的には、添加剤は、基油との混合物として入手可能であり、その結果、その処理がより容易になる。
潤滑剤の熱酸化抑制を、RenaultD55 3099−09の触媒酸化試験(TOC−3)手順を利用して評価する。この試験方法は、機関潤滑油組成物の酸化に対する耐久性を評価し、この方法は、増加した負荷および繰り返しの規則的過程、ならびに熱いケーシングの厳しい条件にさらされる機関オイル中の変化をシミュレートする。
TOC−3手順において、無水物のアセチル酢酸鉄(III)触媒(360ppm鉄)を含む150gのオイルをそれぞれ含む4つの管を試験セルにおいて170℃で168時間加熱する。その時間中、空気を、1時間あたり10リットルの割合で、オイルを通して管に吹き入れた。それぞれのオイルのサンプル(30ml)を16時間、96時間、136時間および168時間後に酸化による劣化について評価し、96時間後のサンプルが、TOC−3手順の平均値をもたらした。オイルサンプルの酸化による劣化を赤外分光法を使用して1800〜1650cm-1(C=O)の間の赤外線域の範囲を測定し、この線域の範囲における増加をもとのオイル(t=0におけるサンプル)のそれと比較することによって評価する。ピーク範囲の増加が小さいのは、酸化による劣化が低いことを示し、TOC−3試験に合格するためには96時間後のピーク範囲の増加が400未満でなければならない。
表1に詳述されるように5W/40マルチグレードの潤滑油組成物のシリーズは、グループIIIベースストックを既知の添加剤と混合することによって調製した。それぞれの潤滑油組成物は、ASTM D5185によって測定される場合に0.05質量%のリン濃度、ASTM D2622によって測定される場合に0.1質量%の硫黄濃度およびASTM D874によって測定される場合に0.5質量%の硫酸灰分含有量を有し、同量のInfineum UK Ltdから入手可能な以下の添加剤:無灰分散剤;ZDDP;消泡剤;流動点降下剤;および粘度指数向上剤濃縮物(VI濃縮物)を含んだ。それぞれの潤滑剤は、表1に詳述されるように過塩基性サリチル酸カルシウム清浄剤(TBN 350)、過塩基性サリチル酸マグネシウム清浄剤(TBN 340)、過塩基性スルホン酸マグネシウム清浄剤(TBN 400)、過塩基性スルホン酸カルシウム清浄剤(TBN 300)またはそれらの組み合わせのいずれかを含んだ。さらに、それぞれの潤滑剤は、同じ無灰芳香族アミン酸化防止剤(ビス(4−ノニルフェニル)アミン)を表1に明記される量で含んだ。表1において、潤滑剤A〜Fは、比較潤滑剤を表し、潤滑剤1〜5は、本発明の潤滑油の典型的なものである。
潤滑剤を、本明細書中に詳述されるような触媒反応酸化手順(TOC−3)を利用して熱酸化抑制について評価した。合格値は、ピーク範囲の増加が400未満である。ピーク範囲の増加が小さいことは、試験においてより有力な合格値を表す。この結果を表1に詳述する。
この結果は、単独で過塩基性サリチル酸カルシウム清浄剤からなる清浄剤構成成分を含む0.5質量%の硫酸灰分含有量を有する潤滑剤は、ここで、TOC−3試験で合格値を得るために2.5質量%の無灰芳香族アミン酸化防止剤(潤滑剤AおよびBと潤滑剤Cの比較)を含む必要があることを示している。しかしながら、清浄剤構成成分中の金属の総質量に基づいて、清浄剤構成成分が潤滑剤に0.05質量%のマグネシウムをもたらし、清浄剤構成成分が45.5質量%のマグネシウムを含むように過塩基性サリチル酸カルシウム清浄剤および過塩基性サリチル酸マグネシウム清浄剤の混合物を含むように潤滑剤Cの清浄剤構成成分が変更される場合、わずか1.0質量%の無灰芳香族アミン酸化防止剤を含めること、すなわち、酸化防止剤対マグネシウムの質量対質量の比を20:1(潤滑剤1と潤滑剤Cの比較)にすることによってTOC−3試験において類似の合格値が達成される。適切には、潤滑剤1中の酸化防止剤の量を1.0質量%〜1.5質量%に増加させると(潤滑剤2を参照)、TOC−3試験(潤滑剤2のピーク範囲の増加は、355であり、潤滑剤1については383である)においてより有力な合格値が得られる。
Claims (18)
- ASTM D874によって測定される場合に、0.6質量%未満の硫酸灰分含有量を有する潤滑油組成物であって、
(A)主要量の潤滑粘性のあるオイルと、
(B)少量の添加剤として、潤滑油組成物の総質量に基づいて、少なくとも0.75質量%の量で存在する油溶性または油分散性の無灰芳香族アミン酸化防止剤を含む酸化防止剤構成成分と、
(C)少量の添加剤として、潤滑油組成物の総質量に基づいて、少なくとも0.05質量%のマグネシウムを潤滑油組成物にもたらす油溶性または油分散性の過塩基性マグネシウム清浄剤を含む清浄剤構成成分であって、清浄剤構成成分中の金属の総質量に基づいて、清浄剤構成成分(C)の金属含有量の45質量%超が、過塩基性マグネシウム清浄剤由来のマグネシウムで構成される清浄剤構成成分と
を含む、潤滑油組成物。 - 硫酸灰分含有量が、ASTM D874によって測定される場合に、0.55質量%未満、より好ましくは、0.50質量%以下である、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- 無灰芳香族アミン酸化防止剤が、潤滑油組成物の総質量に基づいて、少なくとも0.8質量%の量で存在する、請求項1または2に記載の潤滑油組成物。
- 無灰芳香族アミン酸化防止剤が、潤滑油組成物の総質量に基づいて、2.0質量%以下の量で存在する、請求項1から3までのいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 潤滑油組成物中の無灰芳香族アミン酸化防止剤(B)の質量と清浄剤構成成分(C)によりもたらされるマグネシウムの質量との質量対質量の比が、8対1以上、好ましくは、10対1以上である、請求項1から4までのいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 過塩基性マグネシウム清浄剤が、ASTM D2896によって測定される場合に、少なくとも150、好ましくは、少なくとも300mgKOH/gのTBNを有する、請求項1から5までのいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 過塩基性マグネシウム清浄剤が、1つまたは複数のスルホン酸マグネシウム、サリチル酸マグネシウムおよび石炭酸マグネシウムから選択され、好ましくは1つまたは複数のサリチル酸マグネシウムである、請求項1から6までのいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 清浄剤構成成分(C)の総金属含有量の50質量%以上、好ましくは、55質量%以上は、過塩基性マグネシウム清浄剤由来のマグネシウムで構成される、請求項1から7までのいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 過塩基性マグネシウム清浄剤が、組成物の総質量に基づいて、少なくとも0.06、好ましくは、少なくとも0.07質量%のマグネシウムを組成物にもたらす、請求項1から8までのいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 酸化防止剤構成成分(B)が、無灰酸化防止剤構成成分である、請求項1から9までのいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 無灰芳香族アミン酸化防止剤が、アリールアミンを含む、請求項1から10までのいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- アリールアミンが、ジアリールアミンまたはアリールジアミンを含む、請求項11に記載の潤滑油組成物。
- 添加剤構成成分(B)および(C)以外の、無灰分散剤、金属清浄剤、腐食防止剤、酸化防止剤、流動点降下剤、摩耗防止剤、摩擦調整剤、解乳化剤、消泡剤および粘度調整剤から選択される1つまたは複数の少量の補助添加剤をさらに含む、請求項1から12までのいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 清浄剤構成成分(C)が、金属含有清浄剤構成成分である、請求項1から13までのいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 金属含有清浄剤構成成分が本質的に、請求項1から14までのいずれか1項に記載の1つまたは複数の過塩基性マグネシウム清浄剤からなる、請求項14に記載の潤滑油組成物。
- 火花点火または圧縮点火内燃機関を潤滑する方法であって、前記機関を請求項1から15までのいずれか1項に記載の潤滑油組成物を用いて運転することを含む、方法。
- 火花点火または圧縮点火内燃機関の運転中の潤滑油組成物の熱酸化を低減および/または抑制するための、主要量の潤滑粘性のあるオイルを含む潤滑油組成物中の少量の添加剤としての油溶性または油分散性の無灰芳香族アミン酸化防止剤を含む請求項1から16までのいずれか1項に記載の酸化防止剤構成成分(B)の、少量の添加剤としての油溶性または油分散性の過塩基性マグネシウム清浄剤を含む請求項1から16までのいずれか1項に記載の清浄剤構成成分(C)と組み合わせた、前記機関の潤滑における使用であって、無灰芳香族アミン酸化防止剤は、潤滑油組成物の総質量に基づいて、少なくとも0.75質量%の量で存在し、過塩基性マグネシウム清浄剤は、潤滑油組成物の総質量に基づいて、少なくとも0.05質量%のマグネシウムを潤滑油組成物にもたらし、清浄剤構成成分中の金属の総質量に基づいて、清浄剤構成成分(C)の金属含有量の45質量%超は、過塩基性マグネシウム清浄剤由来のマグネシウムで構成される、使用。
- 潤滑油組成物が、Renaultの触媒酸化試験(TOC−3)手順D55 3099に合格する、請求項17に記載の使用。
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