JP6716360B2 - 内燃機関用潤滑油組成物 - Google Patents
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Description
(i)組成物中のホウ素含有量が、組成物全量基準で270質量ppm以上である;
(ii)上記(C)成分が、上記(B1)成分および/または上記(B2)成分の少なくとも一部を構成してもよい、ホウ酸塩で過塩基化された金属系清浄剤を含む;
(iii)組成物中のホウ素含有量(MB)のマグネシウム含有量(Mg)に対する上記質量比(MB/Mg)が0.8以上である、
からなる群から選ばれる1つ以上の要件を満たすことを特徴とする。
(C)成分について、ホウ素含有添加剤が「(B)成分の少なくとも一部を構成してもよい」とは、当該ホウ素含有添加剤が(B)成分の少なくとも一部を構成してもよく、(B)成分に該当しない添加剤であってもよいことを意味する。
要件(ii)について、ホウ酸塩で過塩基化された金属系清浄剤が「(B1)成分および/または(C1)成分の少なくとも一部を構成してもよい」とは、当該金属系清浄剤が(B1)成分の少なくとも一部を構成してもよく、(B2)成分の少なくとも一部を構成してもよく、(B1)成分の少なくとも一部および(B2)成分の少なくとも一部を構成してもよく、(B1)成分および(B2)成分のいずれにも該当しない金属系清浄剤であってもよいことを意味する。要件(ii)が満たされるとき、ホウ酸塩で過塩基化された金属系清浄剤は、(C)成分の含有量と(B)成分の含有量との両方に寄与する。
要件(iii)が満たされるとき、組成物の質量比MB/Mgの範囲は、0.5〜10と、要件(iii)に規定される範囲「0.8以上」との論理積、すなわち0.8〜10である。
本発明の潤滑油組成物においては、基油として、100℃における動粘度が2〜5mm2/sである潤滑油基油(以下において「本実施形態に係る潤滑油基油」ということがある。)が用いられる。
(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。
(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基油
(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基油。脱ろう工程としては接触脱ろう工程を経て製造された基油が好ましい。
本発明の潤滑油組成物は、(B)金属系清浄剤(以下において「(B)成分」ということがある。)として、(B1)カルシウムを含有する金属系清浄剤(以下において「(B1)成分」ということがある。)と、(B2)マグネシウムを含有する金属系清浄剤(以下において「(B2)成分」ということがある。)とを含有する。(B)成分としては例えば、フェネート系清浄剤、スルホネート系清浄剤、サリシレート系清浄剤を挙げることができる。また、これら金属系清浄剤は単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム、バリウム、カルシウムが挙げられ、マグネシウム又はカルシウムが好ましい。アルキル芳香族スルホン酸としては、例えば、いわゆる石油スルホン酸や合成スルホン酸が挙げられる。ここでいう石油スルホン酸としては、鉱油の潤滑油留分のアルキル芳香族化合物をスルホン化したものや、ホワイトオイル製造時に副生する、いわゆるマホガニー酸等が挙げられる。また、合成スルホン酸の一例としては、洗剤の原料となるアルキルベンゼン製造プラントにおける副生成物を回収すること、もしくは、ベンゼンをポリオレフィンでアルキル化することにより得られる、直鎖状または分枝状のアルキル基を有するアルキルベンゼンをスルホン化したものを挙げることができる。合成スルホン酸の他の一例としては、ジノニルナフタレン等のアルキルナフタレンをスルホン化したものを挙げることができる。また、これらアルキル芳香族化合物をスルホン化する際のスルホン化剤としては、特に制限はなく、例えば発煙硫酸や無水硫酸を用いることができる。
アルカリ土類金属炭酸塩で過塩基化された金属系清浄剤を得る方法は特に限定されるものではないが、例えば、炭酸ガスの存在下で、金属系清浄剤(例えばアルカリ土類金属フェネート、アルカリ土類金属スルホネート、アルカリ土類金属サリシレート等。)の中性塩をアルカリ土類金属の塩基(例えばアルカリ土類金属の水酸化物、酸化物等。)と反応させることにより得ることができる。
アルカリ土類金属ホウ酸塩で過塩基化された金属系清浄剤を得る方法は特に限定されるものではないが、ホウ酸もしくは無水ホウ酸またはホウ酸塩の存在下で、金属系清浄剤(例えばアルカリ土類金属フェネート、アルカリ土類金属スルホネート、アルカリ土類金属サリシレート等。)の中性塩をアルカリ土類金属の塩基(例えばアルカリ土類金属の水酸化物、酸化物等。)と反応させることにより得ることができる。
(B)成分の金属比=(B)成分の金属含有量(mol)/(B)成分のせっけん基含有量(mol)
後述する(C)成分としてホウ酸塩で過塩基化されたアルカリ土類金属サリシレートを含む場合、該ホウ酸塩で過塩基化されたアルカリ土類金属サリシレートの金属比は、好ましくは1.0以上、より好ましくは1.5以上であり、また好ましくは3.0以下、より好ましくは2.5以下、さらに好ましくは2.0以下である。
本発明の潤滑油組成物は、(C)油溶性又は分散性の油中で安定なホウ素含有添加剤(以下において単に「(C)成分」ということがある。)を含有する。(C)成分は、上記(B)成分の少なくとも一部を構成してもよい。
(C2a’)アルキル基もしくはアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するコハク酸イミド(以下において「無灰分散剤(C2a’)」ということがある。)、
(C2b’)アルキル基もしく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(以下において「無灰分散剤(C2b’)」ということがある。)、
(C2c’)アルキル基もしく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(以下において「無灰分散剤(C2c’)」ということがある。)。
以下において、無灰分散剤(C2a’)のホウ素化変性物を「(C2a)成分」といい、無灰分散剤(C2b’)のホウ素化変性物を「(C2b)成分」といい、無灰分散剤(C2c’)のホウ素化変性物を「(C2c)成分」ということがある。
これらの中でも、(C2a)成分を特に好ましく用いることができる。
式(3)及び式(4)におけるアルキル基またはアルケニル基(R3〜R5)の好適な数平均分子量は800〜3500である。
本発明の潤滑油組成物は、(D)油溶性有機モリブデン化合物(以下において「(D)成分」ということがある。)を、潤滑油組成物全量基準でモリブデン量として100〜2000質量ppm含有する。(D)成分としては、(D1)モリブデンジチオカーバメート(硫化モリブデンジチオカーバメート又は硫化オキシモリブデンジチオカーバメート。以下において「(D1)成分」ということがある。)を含有することが好ましい。
<無灰分散剤>
本発明の潤滑油組成物は、上記(C)成分に該当する無灰分散剤(すなわち上記(C2)成分)を含有してもよく、上記(C)成分に該当しない無灰分散剤を含有してもよく、その両方を含有してもよい。上記(C)成分に該当しない無灰分散剤の例としては、上記の無灰分散剤(C2a’)〜(C2c’)のほか、無灰分散剤(C2a’)〜(C2c’)のホウ素化変性物以外の誘導体を挙げることができる。
無灰分散剤(C2a’)〜(C2c’)の、ホウ素化変性物以外の誘導体としては、例えば、
(i)無灰分散剤(C2a’)〜(C2c’)に、脂肪酸等の炭素数1〜30のモノカルボン酸、炭素数2〜30のポリカルボン酸(例えばシュウ酸、フタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等。)、これらの無水物もしくはエステル化合物、炭素数2〜6のアルキレンオキサイド、又はヒドロキシ(ポリ)オキシアルキレンカーボネートを作用させたことにより、残存するアミノ基および/またはイミノ基の一部又は全部が中和またはアミド化されている、含酸素有機化合物による変性物;
(ii)無灰分散剤(C2a’)〜(C2c’)にリン酸を作用させることにより、残存するアミノ基および/またはイミノ基の一部又は全部が中和またはアミド化されている、リン酸変性物;及び、
(iii)無灰分散剤(C2a’)〜(C2c’)に硫黄化合物を作用させることにより得られる、硫黄変性物、
を挙げることができる。これらの(i)〜(iii)の変性は組み合わせて行われてもよい。
本発明の潤滑油組成物には、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他の添加剤を含有させることができる。そのような添加剤としては、例えば、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、酸化防止剤、無灰摩擦調整剤、摩耗防止剤または極圧剤、粘度指数向上剤または流動点降下剤、腐食防止剤、防錆剤、金属不活性化剤、抗乳化剤、消泡剤等の添加剤等を挙げることができる。
潤滑油組成物に酸化防止剤を含有させる場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、通常5.0質量%以下であり、好ましくは3.0質量%以下であり、また好ましくは0.1質量%以上であり、より好ましくは0.5質量%以上である。
潤滑油組成物に無灰摩擦調整剤を含有させる場合、その含有量は、潤滑油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2質量%以下、より好ましくは1質量%以下、特に好ましくは0.8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2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。
また、この粘度指数向上剤は、ディーゼルインジェクター法におけるPSSI(パーマネントシアスタビリティインデックス)が、30以下であることが好ましい。PSSIが30を超える場合にはせん断安定性が悪く、使用後の動粘度やHTHS粘度を一定以上に保つために、初期の省燃費性が悪化するおそれがある。
なお、ここでいう「ディーゼルインジェクター法におけるPSSI」とは、ASTM D6022−01(Standard Practice for Calculation of Permanent Shear Stability Index)に準拠し、ASTM D6278−02(Test Method for Shear Stability of Polymer Containing Fluids Using a European Diesel Injector Apparatus)に規定の方法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。
潤滑油組成物に粘度指数向上剤を含有させる場合、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、通常0質量%超20質量%以下である。具体的な含有量は、例えば潤滑油組成物が後述する望ましい粘度特性(動粘度、粘度指数、HTHS粘度)を備えるような含有量とすることができる。
潤滑油組成物の100℃における動粘度は、4.0〜12mm2/sであることが好ましく、より好ましくは9.3mm2/s以下、特に好ましくは8.5mm2/s以下であり、またより好ましくは5.0mm2/s以上、さらに好ましくは5.5mm2/s以上、特に好ましくは6.1mm2/s以上である。潤滑油組成物の100℃における動粘度が4.0mm2/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。
(i)組成物中のホウ素含有量が、組成物全量基準で270質量ppm以上である。
(ii)上記(C)成分が、ホウ酸塩で過塩基化された金属系清浄剤(上記(B1)成分および/または上記(B2)成分の少なくとも一部を構成してもよい。)を含む。
(iii)組成物中のホウ素含有量(MB)のマグネシウム含有量(Mg)に対する上記質量比(MB/Mg)が0.8以上である。
上記(i)〜(iii)のうち少なくとも1つの要件が満たされることにより、省燃費性を高めることが可能になる。
以下に示す基油および添加剤を用いて、本発明の潤滑油組成物(実施例1〜5、7〜8、参考例6)及び比較用の潤滑油組成物(比較例1〜5)をそれぞれ調製した。各組成物の組成を表2に示す。表2中、「mass%」は組成物全量を基準とする質量%を表し、「mass ppm」は組成物全量を基準とする質量ppmを表し、「mass ratio」は質量比を表す。
A−1: 表1に示す性状を有する水素化分解基油である。表1中、「mass ppm」は基油全量を基準とする質量ppmを表し、「mass%」は基油全量を基準とする質量%を表す。
B1−1:炭酸カルシウム過塩基化カルシウムサリシレート、Ca含有量6.2質量%、金属比2.3、アルキル基鎖長14−18、塩基価(過塩素酸法)180mgKOH/g
B1−2(C1):ホウ酸カルシウム過塩基化カルシウムサリシレート、Ca含有量6.8質量%、ホウ素含有量2.7質量%、金属比2.5、塩基価(過塩素酸法)190mgKOH/g
B1−3(C1):ホウ酸カルシウム過塩基化カルシウムサリシレート、Ca含有量5.0質量%、ホウ素含有量1.8質量%、金属比1.5、塩基化(過塩素酸法)140mgKOH/g
B2−1:炭酸マグネシウム過塩基化マグネシウムスルホネート、Mg含有量9.5質量%、塩基価(過塩素酸法)400mgKOH/g、硫黄含有量2質量%
C2a’−1:ポリブテニルコハク酸イミド、分子量9000、窒素含有量0.7質量%、ホウ素含有量0質量%
C2a−1:ホウ酸変性ポリブテニルコハク酸イミド、分子量6000、窒素含有量1.6質量%、ホウ素含有量0.5質量%
D−1:硫化(オキシ)モリブデンジチオカーバメート、
D−2:Mo系酸化防止剤
E−1:非分散型ポリメタクリレート系粘度指数向上剤、重量平均分子量400,000、PSSI:25
F−1:ジアルキルジチオリン酸亜鉛、無灰系酸化防止剤、消泡剤、を含む添加剤混合物
実施例1〜5、7〜8、参考例6、および比較例1〜5の各潤滑油組成物について、動弁系モータリング摩擦試験機にて低摩擦性能を評価した。
動弁系モータリング摩擦試験機は、直打型エンジンの動弁系のカムおよびタペット一対の摩擦トルクを測定可能な装置である。該装置を各潤滑油組成物で潤滑しながら、油温80℃、回転数350rpmにおける摩擦トルクを測定し、比較例1における測定値に対するトルクの低減率を算出した。低減率が高いほど省燃費性に優れることを意味する。結果を表2に示している。
実施例1、7、8、及び比較例1の潤滑油組成物についてはさらに、モータリングエンジントルク試験を行った。各潤滑油組成物について、当該潤滑油組成物(油温80℃)により潤滑されたDOHCエンジン(排気量2L)の出力軸を電動モータにより一定速度で回転させるのに必要なトルクを測定した。測定は1400rpmで行い、比較例1における測定値に対するトルクの低減率を算出した。トルクの低減率が高いほど省燃費性に優れることを意味する。結果を表2に示している。
Claims (8)
- (A)100℃における動粘度が2〜5mm2/sである潤滑油基油と、
(B)(B1)カルシウムを含有する金属系清浄剤と(B2)マグネシウムを含有する金属系清浄剤とを含む金属系清浄剤を、組成物全量基準でカルシウム量として500〜2500質量ppmかつマグネシウム量として100〜1000質量ppmと、
(C)前記(B)成分の少なくとも一部を構成してもよい、油溶性又は分散性の油中で安定なホウ素含有添加剤を、組成物全量基準でホウ素量として50〜1000質量ppmと、
(D)油溶性有機モリブデン化合物を、組成物全量基準でモリブデン量として100〜2000質量ppmとを含み、
組成物中のホウ素含有量(MB)のマグネシウム含有量(Mg)に対する質量比(MB/Mg)が0.8〜10であり、且つ、
前記(C)成分が、前記(B1)成分および/または前記(B2)成分の少なくとも一部を構成してもよい、(C1)ホウ酸塩で過塩基化された金属系清浄剤を含む、内燃機関用潤滑油組成物。 - 前記(C)成分の含有量が、組成物全量基準でホウ素量として270〜1000質量ppmであり、
前記(C1)成分の含有量が、組成物全量基準でホウ素量として300質量ppm以上である、
請求項1に記載の潤滑油組成物。 - 前記(C)成分が、ホウ酸塩で過塩基化されたアルカリ土類金属サリシレートを含む、
請求項1又は2に記載の潤滑油組成物。 - 前記(B)成分が、過塩基性マグネシウムスルホネートを含む、
請求項1〜3のいずれかに記載の潤滑油組成物。 - 前記(D)成分が、モリブデンジチオカーバメートを組成物全量基準でモリブデン量として100〜2000質量ppm含む、
請求項1〜4のいずれかに記載の潤滑油組成物。 - 150℃におけるHTHS粘度が1.9〜2.7mPa・sである、
請求項1〜5のいずれかに記載の潤滑油組成物。 - 150℃におけるHTHS粘度が1.9〜2.4mPa・sである、
請求項1〜6のいずれかに記載の潤滑油組成物。 - 250℃におけるNOACK蒸発量が15質量%以下である、
請求項1〜7のいずれかに記載の潤滑油組成物。
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