JP5865907B2 - 潤滑組成物 - Google Patents

Description

本発明は、特にエンジンのクランクケースにおける使用のための、基油および１以上の添加剤を含む潤滑組成物に関する。

１００℃での動粘度が高いエンジンオイル（例えば２００９年１月に改訂されたいわゆるＳＡＥ Ｊ３００規格のＳＡＥ ｘＷ−５０およびＳＡＥ ｘＷ−６０グレードなど。ＳＡＥはＳｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓの略である。）を処方するため、処方業者には典型的に鉱物ブライトストックまたは重質ポリαオレフィン（重質ＰＡＯ、典型的には１００℃での動粘度が２０ｃＳｔ超である重質ＰＡＯ）
を用いる選択肢がある。

残留鉱物基油である鉱物ブライトストックを用いることの問題は、鉱物ブライトストックが本質的に低品質であり、結果として例えば限定的な酸化安定性がもたらされることにある。重質ＰＡＯを用いることの問題は、重質ＰＡＯの本質的な高コストにある。望ましい対費用効果を持つより軽質の留出ＧＴＬ基油を最小量の重質ＰＡＯと組み合わせることにより、この問題を解決しようとする試みが従来よりなされている。

本発明の目的は、上記の問題のうちの１つ以上を最小限にすることである。

本発明の別の目的は、特にエンジンのクランクケースにおける使用のための、詳細にはＳＡＥ ｘＷ−５０およびＳＡＥ ｘＷ−６０またはより一層重質の処方のような、より詳細にはＳＡＥ ２０Ｗ−５０およびＳＡＥ ２０Ｗ−６０ならびにより重質の処方のような、代替的な潤滑組成物を提供することである。

上記または他の目的のうちの１つ以上は、本発明により、基油および１以上の添加剤を含む潤滑組成物であって、前記基油が残留フィッシャー・トロプシュ由来基油を含み、１００℃での動粘度（ＡＳＴＭ Ｄ ４４５による。）が１６．３ｃＳｔ超である潤滑組成物を提供することにより得ることが可能である。

今や驚くべきことに本発明によると、１００℃での動粘度が高い適切な潤滑組成物（特にエンジンオイル）（例えばＳＡＥ ｘＷ−５０およびｘＷ−６０処方など）が鉱物ブライトストックまたは重質ポリαオレフィン（ＰＡＯ）を用いる必要なく処方可能であることが見出されている。

本発明の利点は、潤滑組成物のノアク（Ｎｏａｃｋ）揮発値（ＡＳＴＭ Ｄ ５８００による。）が驚くべきことに低く、幾つかの実施形態においては３．５重量％未満の低さであることである。

本発明による潤滑組成物において用いられる基油に関して特に制限はなく（ただし基油が少なくとも残留フィッシャー・トロプシュ由来基油を含み、および本発明による潤滑剤組成物についての要件が合うという条件で）、様々な従来の鉱油、合成油、同様に天然由来のエステル、例えば植物油などを好都合に用いることができる。

本発明において用いられる基油は、残留フィッシャー・トロプシュ由来基油に加えて、１以上の鉱油および／または１以上の合成油の混合物を好都合に含むことができる。従って、本発明によると、用語「基油」は少なくとも１つの残留フィッシャー・トロプシュ由来基油を包含する１以上の基油を含有する混合物をいうことができる。鉱油としては、水素化仕上げ法および／または脱蝋によりさらに精製することができる、流動石油および溶媒処理または酸処理されたパラフィン、ナフテンもしくはパラフィン／ナフテン混合型の鉱物潤滑油が挙げられる。

本発明の潤滑油組成物における使用に適切な基油は、グループＩからＩＩＩの鉱物基油（好ましくはグループＩＩＩ）、グループＩＶのポリαオレフィン（ＰＡＯ）、グループＩＩからＩＩＩのフィッシャー・トロプシュ由来基油（好ましくはグループＩＩＩ）およびこれら基油の混合物である。

本発明における「グループＩ」、「グループＩＩ」、「グループＩＩＩ」および「グループＩＶ」基油によると、米国石油協会（ＡＰＩ）の定義によるカテゴリーＩ、ＩＩ、ＩＩＩおよびＩＶの潤滑油基油が意味される。これらＡＰＩカテゴリーはＡＰＩ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ １５０９、１５ｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ、Ａｐｐｅｎｄｉｘ Ｅ、Ａｐｒｉｌ ２００２において定義される。

フィッシャー・トロプシュ由来基油は当該技術分野で公知である。用語「フィッシャー・トロプシュ由来」によると、基油はフィッシャー・トロプシュ法の合成産物であるか、または合成産物に由来することが意味される。フィッシャー・トロプシュ由来基油はまた、ＧＴＬ（Ｇａｓ−Ｔｏ−Ｌｉｑｕｉｄｓ）基油ということもできる。本発明の潤滑組成物における基油として好都合に用いることができる適切なフィッシャー・トロプシュ由来基油は、例えばＥＰ０７７６９５９、ＥＰ０６６８３４２、ＷＯ９７／２１７８８、ＷＯ００／１５７３６、ＷＯ００／１４１８８、ＷＯ００／１４１８７、ＷＯ００／１４１８３、ＷＯ００／１４１７９、ＷＯ００／０８１１５、ＷＯ９９／４１３３２、ＥＰ１０２９０２９、ＷＯ０１／１８１５６およびＷＯ０１／５７１６６において開示されるようなものである。

合成油としては、炭化水素油、例えばオレフィンオリゴマーなど（ポリαオレフィン基油、ＰＡＯを包含する。）、二塩基酸エステル、ポリオールエステル、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）、アルキルナフタレンおよび脱蝋された蝋異性化体が挙げられる。Ｓｈｅｌｌ Ｇｒｏｕｐにより「Ｓｈｅｌｌ ＸＨＶＩ」（商標）の名で販売される合成炭化水素基油を好都合に用いることができる。

ポリαオレフィン基油（ＰＡＯ）およびこれらオイルの製造は、当該技術分野で周知である。本発明の潤滑組成物において用いることができる好ましいポリαオレフィン基油は、直鎖状のＣ_２からＣ_３２、好ましくはＣ_６からＣ_１６のαオレフィンに由来することができる。前記ポリαオレフィンのための特に好ましい原料油は、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセンおよび１−テトラデセンである。

ＰＡＯ製造は高コストである点で、ＰＡＯ基油よりもフィッシャー・トロプシュ由来基油を用いることが強く好まれる。従って、好ましくは、基油は５０重量％超、好ましくは６０重量％超、より好ましくは７０重量％超、なおより好ましくは８０重量％超、最も好ましくは９０重量％超のフィッシャー・トロプシュ由来基油を含有する。とりわけ好ましい実施形態において、基油の１０重量％未満、好ましくは５重量％未満、より好ましくは２重量％以下はフィッシャー・トロプシュ由来基油ではない。

本発明による潤滑組成物は組成物の総重量ベースで２０重量％未満、好ましくは１０重量％未満、より好ましくは５重量％未満のＰＡＯ基油を含有するのが好ましい。

１００重量％の基油が１以上のフィッシャー・トロプシュ由来基油をベースにするのがなおより好ましい。

本発明の潤滑組成物中に組み込まれる基油の総量は、好ましくは、潤滑組成物の総重量に対して６０から９９重量％の範囲の量で、より好ましくは６５から９０重量％の範囲の量で、最も好ましくは７０から８５重量％の範囲の量で存在する。

本発明の組成物は残留フィッシャー・トロプシュ基油を含む。本明細書で用いられるように、用語「残留基油」は、初期沸点を高真空カラム中の重質留分または下部留分で固定することが可能だが、終沸点は蒸留されている原料油の結果として決まる基油を意味する。このような終沸点は真空条件下であっても原料油の熱クラッキング温度を超えるであろう。

残留フィッシャー・トロプシュ基油は鉱物ブライトストックと同範囲の粘度グレードを与えるが、残留であるために、もはや鉱物ブライトストックの組成／性能限界に悩まされることがない。残留フィッシャー・トロプシュ基油は高度にパラフィン系で芳香族含量が低く、酸化安定性が高度に阻害され、重質ＰＡＯと同オーダーの粘度がある。

典型的に本発明による潤滑組成物は、１００℃での動粘度（ＡＳＴＭ Ｄ４４５による。）が少なくとも１５ｃＳｔ、および好ましくは１８ｃＳｔ超である残留フィッシャー・トロプシュ由来基油を含む。好ましくは、この残留フィッシャー・トロプシュ由来基油は１００℃での動粘度が３０ｃＳｔ未満である。もちろん、本発明による潤滑組成物は、１００℃での動粘度がより低い、例えば約３、５および８ｃＳｔなどであるフィッシャー・トロプシュ由来基油をさらに１以上含有することができる。

上述のように、本発明による潤滑組成物は１００℃での動粘度が１６．３ｃＳｔ超である。好ましくは、本発明による潤滑組成物は１００℃での動粘度が２１．９ｃＳｔ超、より好ましくは２３．０ｃＳｔ超である。典型的に、本発明による潤滑組成物の１００℃での動粘度は３０．０ｃＳｔ未満であり、例えば２６．１ｃＳｔ未満などである。

好ましくは、本発明による潤滑組成物の−１５℃での絶対粘度（ＡＳＴＭ Ｄ ５２９３による。）は９５００ｃＰ（１ｃＰは１ｍＰａ．ｓと同じである。）未満、好ましくは８０００ｃＰ未満、より好ましくは７５００ｃＰ未満、なおより好ましくは７０００ｃＰ未満である。典型的に、潤滑組成物の−１５℃での絶対粘度は５０００ｃＰ超、好ましくは６０００ｃＰ超である。

好ましくは、本発明による潤滑組成物の−２０℃での絶対粘度（ＡＳＴＭ Ｄ ５２９３による。）は７０００ｃＰ（１ｃＰは１ｍＰａ．ｓと同じである。）超、好ましくは８０００ｃＰ超、より好ましくは９０００ｃＰ超、なおより好ましくは１００００ｃＰ超である。典型的に、潤滑組成物の−２０℃での絶対粘度は１５０００ｃＰ未満、好ましくは１４０００ｃＰ未満である。

好ましくは、本発明による潤滑組成物の高温高剪断粘度（「ＨＴＨＳ」、ＡＳＴＭ Ｄ ４６８３による。）は３．７ｃＰ超、好ましくは４．５ｃＰ超、より好ましくは５．０ｃＰ超であり、または５．５もしくは６．０ｃＰ超といった高さでさえある。典型的に、ＨＴＨＳは８．０ｃＰ未満である。

典型的に、本発明による潤滑組成物のノアク揮発性（ＡＳＴＭ Ｄ ５８００による。）は１から１５重量％の間、好ましくは１４重量％未満、より好ましくは１０．０重量％未満である。本発明によるとりわけ好ましい実施形態によると、ノアク揮発性は６．０重量％未満、より好ましくは５．０重量％未満であり、または４．０もしくは３．５重量％未満といった低さでさえある。

本発明による潤滑組成物は、１以上の添加剤、例えば抗酸化剤、抗摩耗添加剤、分散剤、洗浄剤、塩基過剰（ｏｖｅｒｂａｓｅｄ）洗浄剤、極圧添加剤、摩擦調整剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、金属不動態化剤、防錆剤、抗乳化剤、消泡剤、シール適合剤および添加剤希釈基油などをさらに含む。

当業者は上記のおよび他の添加剤に精通していることから、ここではさらに詳細に論じない。このような添加剤の具体例は例えばＫｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｉｒｄ ｅｄｉｔｉｏｎ，ｖｏｌｕｍｅ １４，ｐａｇｅｓ ４７７−５２６中に記載されている。

好ましくは本発明による潤滑組成物は、組成物の総重量ベースで１．０重量％未満の粘度指数向上剤濃縮物を含有する。最も好ましくは、組成物は粘度指数向上剤濃縮物を含まない。

好ましくは、潤滑組成物は少なくとも０．１重量％の流動点降下剤を含有する。例えば、アルキル化ナフタレンおよびフェノールポリマー、ポリメタクリラート、マレアート／フマラートコポリマーエステルを有効な流動点降下剤として好都合に用いることができる。好ましくは０．３重量％以下の流動点降下剤が用いられる。

本発明の潤滑組成物は、１以上の添加剤を基油と混合することにより好都合に調製することができる。

上述の添加剤は典型的に、潤滑組成物の総重量ベースで０．０１から３５．０重量％の範囲の量で、好ましくは潤滑組成物の総重量ベースで０．０５から２５．０重量％、より好ましくは１．０から２０．０重量％の範囲の量で存在する。

好ましくは、組成物は抗摩耗添加剤、金属洗浄剤、無灰分散剤および抗酸化剤を含む添加剤パッケージを少なくとも９．０重量％、好ましくは少なくとも１０．０重量％、より好ましくは少なくとも１１．０重量％含有する。

本発明による潤滑組成物はいわゆる「低ＳＡＰＳ」（ＳＡＰＳ＝硫酸塩灰分、リンおよび硫黄）、「中ＳＡＰＳ」または「通常ＳＡＰＳ」処方であることができる。

乗用車モーターオイル（Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ Ｃａｒ Ｍｏｔｏｒ Ｏｉｌ）（ＰＣＭＯ）のエンジンオイルの場合、上記の範囲は、
−硫酸塩灰分含量（ＡＳＴＭ Ｄ ８７４による。）がそれぞれ０．５重量％まで、０．８重量％まで、および１．５重量％まで、
−リン含量（ＡＳＴＭ Ｄ ５１８５による。）がそれぞれ０．０５重量％まで、０．０８重量％まで、および典型的に０．１重量％まで、ならびに
−硫黄含量（ＡＳＴＭ Ｄ ５１８５による。）がそれぞれ０．２重量％まで、０．３重量％まで、および典型的に０．５重量％まで
を意味する。

大型車ディーゼルエンジンオイル（Ｈｅａｖｙ Ｄｕｔｙ Ｄｉｅｓｅｌ Ｅｎｇｉｎｅ Ｏｉｌ）の場合、上記の範囲は、
−硫酸塩灰分含量（ＡＳＴＭ Ｄ ８７４による。）がそれぞれ１重量％まで、１重量％まで、および２重量％まで、
−リン含量（ＡＳＴＭ Ｄ ５１８５による。）がそれぞれ０．０８重量％まで（低ＳＡＰＳ）および０．１２重量％まで（中ＳＡＰＳ）、ならびに
−硫黄含量（ＡＳＴＭ Ｄ ５１８５による。）がそれぞれ０．３重量％まで（低ＳＡＰＳ）および０．４重量％まで（中ＳＡＰＳ）
を意味する。

本発明は次の実施例を参照して以下に記載されるが、これら実施例は本発明の特許請求の範囲を限定することを何ら意図するものではない。

潤滑油組成物
クランクケースエンジンにおける使用のための様々なエンジンオイルを処方した。

表１は用いられた基油の特性を示す。表２は試験された完全処方物のＳＡＥ ２０Ｗ−５０、ＳＡＥ ２０Ｗ−６０および「２０Ｗ−７０」エンジンオイル処方物（ＳＡＥ ｘＷ−７０グレードはまだ存在しない。「ＸＷ−７０」および「２０Ｗ−７０」はそれぞれＳＡＥ ｘＷ−６０およびＳＡＥ ２０Ｗ−６０よりも重質のグレードをいうことを意味する。）の組成および特性を示す。成分量は、完全に処方された処方物の総重量ベースでの重量％で与えられる。

「基油１」は、１００℃での動粘度（ＡＳＴＭ Ｄ４４５）が約１９ｃＳｔ（ｍｍ２ｓ−１）のフィッシャー・トロプシュ由来基油（「ＸＨＢＯ」）であった。

「基油２」は、１００℃での動粘度（ＡＳＴＭ Ｄ４４５）が約１７ｃＳｔ（ｍｍ２ｓ−１）のフィッシャー・トロプシュ由来基油（「ＸＨＢＯ」）であった。

基油１および基油２は、例えばＵＳ７３５４５０８Ｂ２中に記載される方法により好都合に製造することができ、この文献の教示は参照により本明細書に組み込まれる。

「基油３」は、１００℃での動粘度（ＡＳＴＭ Ｄ４４５）が７．８３ｃＳｔの市販ＰＡＯ基油であった。基油３は、例としてＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（ブリュッセル、ベルギー）から商標名「ＰＡＯ ８」で市販されている。

「基油４」は、１００℃での動粘度（ＡＳＴＭ Ｄ４４５）が４０．３３ｃＳｔの市販ＰＡＯ基油であった。基油４は、例えばＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（ブリュッセル、ベルギー）から商標名「ＰＡＯ ４０」で市販されている。

全ての試験されたエンジンオイル処方物は、もう１つの基油、添加剤パッケージ、粘度指数向上剤濃縮物および場合により流動点降下剤の組み合わせを含有し、ここで添加剤パッケージは全ての試験された組成物において同一であった。

添加剤パッケージは、抗酸化剤、亜鉛ベースの抗摩耗添加剤、無灰分散剤、塩基過剰洗浄剤混合物および約１０ｐｐｍの消泡剤を包含する添加剤の組み合わせを含有した。

粘度指数向上剤濃縮物は、従来のポリマー粘度調整剤（Ｉｎｆｉｎｅｕｍ ＳＶ−１５１［スチレン−水素添加イソプレンジブロックポリマー］、Ｓｈｅｌｌ ＸＨＶＩ基油およびエステルベースストックの混合物中に溶解されたものをＩｎｆｉｎｅｕｍ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ（ミルトンヒル、アビンドン、イギリス）から入手可能）を含有した。

流動点降下剤は従来のポリアルキルメタクリラート（ＰＡＭＡ）流動点降下剤で、Ｅｖｏｎｉｋ Ｒｏｈｍａｘ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ ＧｍｂＨ（ダルムシュタット、ドイツ）から商標名「Ｖｉｓｃｏｐｌｅｘ（登録商標）６−０５４」で市販されている。

実施例１から７の組成物は、従来の潤滑剤ブレンド手法を用いて基油を添加剤パッケージおよび流動点降下剤と混合することにより得た。

考察
表２からわかるように、本発明は驚くべきことに、例えばエンジンオイルなどの１００℃での動粘度が高い潤滑組成物（例えばＳＡＥ ｘＷ−５０、ＳＡＥ ｘＷ−６０および「ｘＷ−７０」グレードなど）を、鉱物ブライトストックまたは重質ポリαオレフィン（ＰＡＯ）を用いる必要なく処方することを可能にする。

本発明による潤滑組成物のノアク揮発値は驚くべきことに低く、３．５重量％未満の低さである。

Claims (7)

1. 基油および１以上の添加剤を含む潤滑組成物の１００℃での動粘度が２１．９ｃＳｔ超であり、かつ、３０．０ｃＳｔ未満であり、−１５℃での絶対粘度（ＡＳＴＭ Ｄ ５２９３による。）が９５００ｃＰ未満であるエンジンのクランクケース用潤滑組成物であって、
   前記基油中に残留フィッシャー・トロプシュ由来基油を５０重量％超含み、当該残留フィッシャー・トロプシュ由来基油は１００℃での動粘度（ＡＳＴＭ Ｄ ４４５による。）が１６．３ｃＳｔ超であり、かつ、３０ｃＳｔ未満であり、
   当該潤滑組成物は、ＳＡＥ粘度グレードが２０Ｗ−６０〜２０Ｗ−７０であり、鉱物ブライトストックを使用しないことを特徴とする前記潤滑組成物。
2. 潤滑組成物の−２０℃での絶対粘度（ＡＳＴＭ Ｄ ５２９３による。）が７０００ｃＰ超である、請求項１に記載の潤滑組成物。
3. 組成物が、３．７ｃＰ超の高温高剪断粘度（「ＨＴＨＳ」、ＡＳＴＭ Ｄ ４６８３による。）を有する、請求項１または２に記載の潤滑組成物。
4. 組成物が、１４重量％未満のノアク揮発性（ＡＳＴＭ Ｄ ５８００による。）を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の潤滑組成物。
5. 基油が、９０重量％超の残留フィッシャー・トロプシュ由来基油を含有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の潤滑組成物。
6. 組成物が、組成物の総重量ベースで１．０重量％未満の粘度指数向上剤濃縮物を含有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の潤滑組成物。
7. 残留フィッシャー・トロプシュ由来基油の流動点（ＡＳＴＭ Ｄ ５９５０による。）が、−６℃未満を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の潤滑組成物。