JP7009213B2 - 潤滑剤組成物中のアルコキシル化アミド、エステル、および摩耗防止剤 - Google Patents

潤滑剤組成物中のアルコキシル化アミド、エステル、および摩耗防止剤 Download PDF

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Description

本願は、2014年10月31日付で出願された米国仮特許出願第62/073,267号、および2015年8月14日付で出願された米国仮特許出願第62/205,297号の優先権およびすべての利益を主張し、参照によりその全体が明確に本明細書に組み込まれる。
開示の分野
本開示は概して、アルコキシル化アミドと、エステルと、リン、モリブデン、またはそれらの組み合わせを含む摩耗防止剤とを含む潤滑剤組成物用の添加剤パッケージ、基油と、アルコキシル化アミドと、エステルと、リン、モリブデン、またはそれらの組み合わせを含む摩耗防止剤とを含む潤滑剤組成物、およびアルコキシル化アミドと、エステルと、リン、モリブデン、またはそれらの組み合わせを含む摩耗防止剤とを含む潤滑剤組成物で内燃機関を潤滑する方法に関する。
背景
潤滑剤組成物の性能は添加剤の使用によって改善することができる。たとえば、摩耗を軽減し、燃料経済性を高めるために、ある摩耗防止剤が潤滑組成物に添加されてきた。しかしながら、燃料経済性におけるさらなる改善が望まれる。
本開示の1つの目的は、潤滑剤組成物で潤滑された内燃機関の摩耗特性および燃料経済性を改善する添加剤の組み合わせを提供することである。
開示の概要
本開示は、潤滑剤組成物用の添加剤パッケージを提供する。添加剤パッケージは:
(A)一般式(I):
Figure 0007009213000001
を有するアルコキシル化アミドと、
(B)一般式(II):
Figure 0007009213000002
[式中、R1、R2、R3、およびR4はそれぞれ独立して、直鎖または分枝、飽和または不飽和ヒドロカルビル基であり、R2およびR3の少なくとも1つはアルコキシ基を含み、R4はアミン基を含む]
を有するエステルと、
(C)リン、モリブデン、またはそれらの組み合わせを含む摩耗防止剤と
を含む。
本開示はまた、基油と、一般式(I)を有するアルコキシル化アミドと、一般式(II)を有するエステルと、リン、モリブデン、またはそれらの組み合わせを含む摩耗防止剤とを含む潤滑剤組成物も提供する。本開示はさらに、燃料経済性を改善するために内燃機関を潤滑する方法を提供する。当該方法は、潤滑剤組成物を用意し、内燃機関を潤滑剤組成物で潤滑することを含む。
本発明の利点は、添付の図面とあわせて考慮すると、以下の詳細な説明を参照することによってよりよく理解されるようになるので、容易に理解されるであろう。
図1は、潤滑剤組成物の1つの実施形態のトラクション係数評価のグラフ表示である。 図2は、潤滑剤組成物の別の実施形態の燃料消費評価のグラフ表示である。
発明を実施するための形態
本開示は、潤滑剤組成物用の添加剤パッケージを提供する。添加剤パッケージまたは潤滑剤組成物は、アルコキシル化アミドと、エステルと、リン、モリブデン、またはそれらの組み合わせを含む摩耗防止剤とを含む。潤滑剤組成物は基油も含む。添加剤パッケージを潤滑剤組成物に添加してもよい。添加剤パッケージおよび(添加剤パッケージの添加に際して)結果として得られる潤滑剤組成物のどちらも本開示ではまとめて考慮し記載する。本開示全体にわたって添加剤パッケージに関するほとんどの言及は、潤滑剤組成物の記載にも当てはまることが理解されるべきである。たとえば、潤滑剤組成物は、異なる量であるが、添加剤パッケージと同じ成分を含んでもよいし、または排除してもよいことが理解されるべきである。
アルコキシル化アミドは以下の一般式(I):
Figure 0007009213000003
を有する。
一般式(I)中、R1、R2、およびR3はそれぞれ独立して直鎖または分枝、飽和または不飽和ヒドロカルビル基である。
エステルは以下の一般式(II):
Figure 0007009213000004
を有する。
一般式(II)中、R1およびR4はそれぞれ独立して、直鎖または分枝、飽和または不飽和ヒドロカルビル基である。アルコキシル化アミドのヒドロカルビル基R1は、エステルのヒドロカルビル基R1と同じであってもよいし、異なっていてもよいことが理解されるべきである。
本明細書中で言及される場合、R1、R2、R3、およびR4のヒドロカルビル基は、それぞれ独立して、水素原子および炭素原子を含むが、これらに限定されない一価有機基である。R1、R2、R3、およびR4で指定されるヒドロカルビル基は、それぞれ独立して、直鎖または分枝であってよい。ヒドロカルビル基は、それぞれ独立して、芳香族、脂肪族、または脂環式であり得る。ヒドロカルビル基は、それぞれ独立して、飽和またはエチレン性不飽和であり得る。ヒドロカルビル基は、それぞれ独立して、アルキル、アルケニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アリール、アルキルアリール、アリールアルキル基、またはそれらの組み合わせを含み得る。R1、R2、R3、およびR4で指定されるヒドロカルビル基は、それぞれ独立して、1~100個、1~50個、1~40個、1~30個、1~20個、1~17個、1~15個、1~10個、1~6個、または1~4個の炭素原子を含み得る。あるいは、R1、R2、R3、およびR4によって指定されるヒドロカルビル基は、それぞれ独立して、20個未満、15個未満、12個未満、または10個未満の炭素原子を含み得る。
典型的なアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、ペンチル、イソ-アミル、ヘキシル、2-エチルヘキシル、オクチル、セチル、3,5,5-トリメチルヘキシル、2,5,9-トリメチルデシル、ヘンデイル、およびドデシル基が挙げられる。典型的なシクロアルキル基としては、シクロプロピル、シクロペンチルおよびシクロヘキシル基が挙げられる。典型的なアリール基としては、フェニルおよびナフタレニル基が挙げられる。典型的なアリールアルキル基としては、ベンジル、フェニルエチル、および(2-ナフチル)-メチルが挙げられる。
1、R2、R3、およびR4によって指定されるヒドロカルビル基は、独立して、置換されていなくても、または置換されていてもよい。「置換されていない」により、指定されたヒドロカルビル基、たとえばR1が、アルコキシ、アミド、アミン、ケト、ヒドロキシル、カルボキシル、オキシド、チオ、および/またはチオール基などの置換官能基を含まないこと、および指定されたヒドロカルビル基または炭化水素基はヘテロ原子および/またはヘテロ基を含まないことを意図する。
いくつかの実施形態において、R1、R2、R3、およびR4のヒドロカルビル基は、独立して、ある置換基を含まないか、または限られた数しか含まない。たとえば、R1、R2、R3、およびR4は、独立して、3個より少ないカルボニル基を含んでもよいか、2個より少ないカルボニル基を含んでもよいか、1個のカルボニル基を含んでもよいか、またはカルボニル基を完全に含まなくてもよい。他の態様では、R1、R2、R3、およびR4のヒドロカルビル基は、独立して、エストリド基を含まない(そしてエストリドではない)。さらに他の態様では、R1、R2、R3、およびR4のヒドロカルビル基は、独立して、金属イオンおよび/または他のイオンを含んでいなくてもよい。
ある態様において、R1、R2、R3、およびR4によって指定されるヒドロカルビル基は、それぞれ独立して置換されていてもよく、酸素、窒素、硫黄、塩素、フッ素、臭素、またはヨウ素などの少なくとも1つのヘテロ原子、および/またはピリジル、フリル、チエニル、およびイミダゾリルなどの少なくとも1つのヘテロ基を含む。あるいは、ヘテロ原子およびヘテロ基を含むかわりに、またはヘテロ原子およびヘテロ基を含むことに加えて、R1、R2、R3、およびR4によって指定されるヒドロカルビル基は、それぞれ独立して、アルコキシ、アミド、アミン、カルボキシル、シアノ、エポキシ、エステル、エーテル、ヒドロキシル、ケト、スルホネート、スルフリル、およびチオール基から選択される少なくとも1つの置換基を含み得る。
ある実施形態において、一般式(1)を有するアルコキシル化アミド、R1は、1~40個、3~35個、5~30個、6~25個、7~23個、8~16個、または9~13個の炭素原子を含み得る。いくつかの実施形態において、R1は、任意にヒドロキシル基を含んでもよい、直鎖または分枝、飽和または不飽和C7~C23脂肪族ヒドロカルビル基である。
一般式(I)中、R2およびR3の少なくとも1つはアルコキシ基を含む。本明細書中で言及される場合、アルコキシ基は、酸素原子に単独で結合したアルキル基として定義される。アルコキシ基は直鎖であっても、分枝であってもよい。好適なアルコキシ基の非限定的例としては、エトキシ、プロポキシ、およびブトキシ基が挙げられる。R2およびR3の少なくとも1つは、独立して、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10またはそれ以上のアルコキシ基を含み得る。一例として、R2は2個のアルコキシ基を含んでもよく、R3は3個のアルコキシ基を含んでもよい。別の例として、R2はアルコキシ基を含んでいなくてもよく、R3は3個のアルコキシ基を含んでもよい。さらなる例として、R2は2個のアルコキシ基を含んでもよく、R3は2個のアルコキシ基を含んでもよい。
ある実施形態において、R2は、プロポキシ基、ブトキシ基、またはそれらの組み合わせを含む。他の実施形態において、R3は、プロポキシ基、ブトキシ基、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、R2およびR3のどちらもプロポキシ基、ブトキシ基、またはそれらの組み合わせを含む。
アルコキシル化アミドのR2は一般式(III):
Figure 0007009213000005
を有し得る。一般式(III)中、R5はアルキル基であり、R6はそれぞれアルコキシ基であり、nは0~5の整数である。
一般式(III)中、R5のアルキル基は、1~25個、1~15個、1~10個、1~8個、1~6個、1~4個、または2~3個の炭素原子を含み得る。アルキル基は直鎖であっても、分枝であってもよい。ある実施形態において、R5のアルキル基は、エチル基またはプロピル基である。
一般式(III)中、R6 nのアルコキシ基は、それぞれ独立して、アルコキシル化アミドのR2がエトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、またはそれらの組み合わせを含み得るように、エトキシ基、プロポキシ基、またはブトキシ基であってよい。ある実施形態において、R6 nのアルコキシ基は、それぞれ独立して、プロポキシ基またはブトキシ基である。たとえば、R6 nのnが2である実施形態では、R6 nは、2つのプロポキシ基、2つのブトキシ基、または1つのプロポキシ基と1つのブトキシ基とを含み得る。
様々な実施形態において、アルコキシル化アミドのR3は、一般式(IV):
Figure 0007009213000006
を有するヒドロカルビル基である。一般式(IV)中、R5はアルキル基であり、R6はそれぞれアルコキシ基であり、mは0~5の整数である。
一般式(IV)中、R5のアルキル基は、1~25個、1~15個、1~10個、1~8個、1~6個、1~4個、または2~3個の炭素原子を含み得る。アルキル基は直鎖であっても分枝であってもよい。ある実施形態において、R5のアルキル基は、エチル基またはプロピル基である。
一般式(IV)中、R6 mのアルコキシ基は、それぞれ独立して、アルコキシル化アミドのR3が1つ以上のエトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、またはそれらの組み合わせを含み得るように、エトキシ基、プロポキシ基、またはブトキシ基であってもよい。ある実施形態において、R6 mのアルコキシ基は、それぞれ独立して、プロポキシ基またはブトキシ基である。たとえば、R6 mのmが2であるこれらのある実施形態では、R6 mは、2つのプロポキシ基、2つのブトキシ基、または1つのプロポキシ基と1つのブトキシ基とを含み得る。
一般式(III)および(IV)に関して、いくつかの実施形態では、1≦(n+m)≦5である。言い換えれば、n+mの合計は1~5である。あるいは、1≦(n+m)≦3、1≦(n+m)≦2、またはn+m=1である。
ある実施形態において、一般式(I)を有するアルコキシル化アミドは、一般式(VIII):
Figure 0007009213000007
を有するとさらに定義される。
一般式(VIII)中、ある実施形態では、R1は、直鎖または分枝、飽和または不飽和C7~C23脂肪族ヒドロカルビル基であり、R5はアルキル基であり、R6はアルコキシ基であり、nは0~5の整数であり、mは0~5の整数である。一般式(VIII)中、ある実施形態では、1≦(n+m)≦5である。1つの実施形態では、R5のアルキル基は、それぞれ独立して、エチル基またはプロピル基であり、R6 nおよびR6 mのアルコキシ基は、それぞれ独立して、プロポキシ基またはブトキシ基である。R6で表示される好適なアルコキシ基の非限定的例としては以下のものが挙げられる:
Figure 0007009213000008
一般式(I)のアルコキシル化アミドなどのアルコキシル化アミドは、添加剤パッケージ中、添加剤パッケージの総質量を基準として、0.01~75質量%、0.01~50質量%、0.01~25質量%、0.1~15質量%、0.5~10質量%、または1~5質量%の量で存在し得る。あるいは、アルコキシル化アミドは、添加剤パッケージの総質量を基準として、75質量%未満、50質量%未満、25質量%未満、15質量%未満、10質量%未満、または5質量%未満の量で存在し得る。
アルコキシル化アミドは潤滑剤組成物中、潤滑剤組成物の総質量を基準として、0.01~20質量%、0.05~15質量%、0.1~10質量%、0.1~5質量%、0.1~2質量%、0.1~1質量%、または0.1~0.5質量%の量で存在し得る。あるいは、アルコキシル化アミドは、潤滑剤組成物中、潤滑剤組成物の総質量を基準として、0.01~20質量%、0.01~15質量%、0.01~10質量%、0.01~5質量%、0.01~2質量%、0.01~1質量%、または0.01~0.5質量%の量で存在し得る。あるいは、アルコキシル化アミドは、潤滑剤組成物の総質量を基準として、20質量%未満、15質量%未満、10質量%未満、5質量%未満、2質量%未満、1質量%未満、または0.5質量%未満の量で存在し得る。
特に一般式(II)を有するエステルを参照すると、一般式(II)のR1は、1~40個、3~35個、5~30個、6~25個、7~23個、8~16個、または9~13個の炭素原子を含み得る。いくつかの実施形態において、R1は直鎖または分枝、飽和または不飽和C7~C23脂肪族ヒドロカルビル基である。R1はヒドロキシル基を含み得る。
一般式(II)のR4はアミン基を含む。アミン基は、第1、第2、または第3アミンであり得る。いくつかの実施形態において、アミン基はアルコキシ化されている。
ある実施形態において、一般式(II)のエステルのR4は一般式(V):
Figure 0007009213000009
を有する。一般式(V)中、R5はアルキル基であり、R7およびR8は、それぞれ独立して、直鎖または分枝、飽和または不飽和ヒドロカルビル基である。一般式(V)中、R5のアルキル基は、1~25個、1~15個、1~10個、1~8個、1~6個、1~4個、または2~3個の炭素原子を含み得る。アルキル基は直鎖であっても、分枝であってもよい。ある実施形態において、R5のアルキル基は、エチル基またはプロピル基である。
一般式(V)中、R7およびR8の少なくとも1つはアルコキシ基を含む。ある実施形態において、R7は、プロポキシ基、ブトキシ基、またはそれらの組み合わせを含む。他の実施形態では、R8は、プロポキシ基、ブトキシ基、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、R7およびR8のどちらも、プロポキシ基、ブトキシ基、またはそれらの組み合わせを含む。
様々な実施形態において、R7は、一般式(VI):
Figure 0007009213000010
を有するヒドロカルビル基である。一般式(VI)中、R6はアルコキシ基であり、pは0~5の整数である。一般式(VI)中、R6 Pのアルコキシ基は、それぞれ独立して、エトキシ基、プロポキシ基、またはブトキシ基であり得る。ある実施形態において、R6 Pのアルコキシ基は、独立して、プロポキシ基またはブトキシ基である。たとえば、R6 Pのpが2である実施形態において、R6 Pは、2つのプロポキシ基、2つのブトキシ基、または1つのプロポキシ基と1つのブトキシ基とを含み得る。
様々な実施形態において、R8は一般式(VII):
Figure 0007009213000011
を有するヒドロカルビル基である。一般式(VII)中、R5はアルキル基であり、R6はアルコキシ基であり、qは0~5の整数である。
一般式(VII)中、R5のアルキル基は、1~25個、1~15個、1~10個、1~8個、1~6個、1~4個、または2~3個の炭素原子を含み得る。アルキル基は直鎖であっても、分枝であってもよい。ある実施形態において、R5のアルキル基は、エチル基またはプロピル基である。
一般式(VII)中、R6 qのアルコキシ基は、それぞれ独立して、エトキシ基、プロポキシ基、またはブトキシ基であり得る。ある実施形態において、R6 qのアルコキシ基は、それぞれ独立して、プロポキシ基、またはブトキシ基である。たとえば、R6 qのqが2である実施形態では、R6 qは、2つのプロポキシ基、2つのブトキシ基、または1つのプロポキシ基と1つのブトキシ基とを含み得る。
一般式(VI)および(VII)に関して、ある実施形態において、qが0である場合、pは0~5の整数である。qが>0である場合、pは1~5の整数である。いくつかの実施形態では、0≦(p+q)≦5である。言い換えると、p+qの合計は0~5である。あるいは、0≦(p+q)≦3、1≦(p+q)≦2、またはp+q=1である。いくつかの実施形態において、pは0~3であり、qは0であるか、またはpは1~3であり、qは0である。たとえば、1つの例示的実施形態では、qは0であり、pは3であり、別の例示的実施形態では、q=0およびp=0である。
ある実施形態において、一般式(II)を有するエステルは、一般式(IX):
Figure 0007009213000012
を有するとさらに定義される。一般式(IX)中、ある実施形態では、R1は、直鎖または分枝、飽和または不飽和C7~C23脂肪族ヒドロカルビル基であり、R5はアルキル基であり、R6はアルコキシ基であり、qは0~5の整数であり、pは0~5の整数である。一般式(IX)中、ある実施形態では、qが0である場合、pは0~5の整数であり、qが>0である場合、pは1~5の整数であり、0≦(p+q)≦5である。1つの実施形態において、R5のアルキル基は、それぞれ独立して、エチル基またはプロピル基であり、R6 qおよびR6 pのアルコキシ基は、それぞれ独立して、プロポキシ基またはブトキシ基である。R6によって指定される好適なアルコキシ基の非限定的例としては以下のものが挙げられる:
Figure 0007009213000013
エステル、たとえば一般式(II)のエステルは、添加剤パッケージ中、それぞれ添加剤パッケージの総質量を基準として、0.01~75質量%、0.01~50質量%、0.01~25質量%、0.1~15質量%、0.5~10質量%、または1~5質量%の量で存在し得る。あるいは、エステルは、それぞれ添加剤パッケージの総質量を基準として、75質量%未満、50質量%未満、25質量%未満、15質量%未満、10質量%未満、または5質量%未満の量で存在し得る。
エステルは、潤滑剤組成物中、潤滑剤組成物の総質量を基準として、0.01~20質量%、0.05~15質量%、0.05~10質量%、0.05~5質量%、0.05~2質量%、0.05~1質量%、または0.05~0.5質量%の量で存在し得る。あるいは、エステルは、潤滑剤組成物中、潤滑剤組成物の総質量を基準として、0.01~20質量%、0.01~15質量%、0.01~10質量%、0.01~5質量%、0.01~2質量%、0.01~1質量%、または0.01~0.5質量%の量で存在し得る。あるいは、エステルは、潤滑剤組成物の総質量を基準として、20質量%未満、15質量%未満、10質量%未満、5質量%未満、2質量%未満、1質量%未満、または0.5質量%未満の量で存在し得る。
添加剤パッケージまたは潤滑剤組成物は、アルコキシル化アミドおよびエステルを、エステルの、アルコキシル化アミドに対する質量比50未満:50、40:60、30:70、25:75、20:80、15:85、10:90、5:95、3:97、2:98、1:99、または0.1:99.9で含み得る。
アルコキシル化アミドの一般式(VIII)およびエステルの一般式(IX)に関して、ある実施形態では、R1は、それぞれ独立して、直鎖または分枝、飽和または不飽和C7~C23脂肪族ヒドロカルビル基である。さらに、これらの実施形態では、R5は、それぞれ独立して、エチル基またはプロピル基であり、R6は、それぞれ独立して、プロポキシ基である。また、これらの実施形態では、nは0~5の整数であり、mは0~5の整数であり、1≦(n+m)≦5である。さらに、これらの実施形態では、qは0~5の整数であり、qが0である場合、pは1~5の整数であり、qが>0であり、pが1~5の整数である場合、1≦(p+q)≦5である。これらの実施形態では、潤滑剤組成物はアルコキシル化アミドおよびエステルを、エステルの、アルコキシル化アミドに対する質量比70未満:30で含む。
例示的アルコキシル化アミドとしては、限定されるものではないが、以下のものが挙げられる:
Figure 0007009213000014
Figure 0007009213000015
これらの典型的なアルコキシル化アミドにおいて、R1は直鎖または分枝、飽和または不飽和ヒドロカルビル基であり、nは0~5の整数であり、mは0~5の整数であり、1≦(n+m)≦5である。
典型的なエステルとしては、限定されるものではないが、以下のものが挙げられる:
Figure 0007009213000016
Figure 0007009213000017
Figure 0007009213000018
これらの典型的なエステルにおいて、R1は、直鎖または分枝、飽和または不飽和ヒドロカルビル基であり、qは0~5の整数であり、qが0である場合、pは0~5の整数であり;qが>0である場合、pは1~5の整数であり、0≦(p+q)≦5である。
添加剤パッケージまたは潤滑剤組成物のアルコキシル化アミドおよびエステルを製造するために様々な機序を使用できることが理解されるべきである。たとえば、1つの実施形態において、アルコキシル化アミドおよびエステルは、(a)少なくとも1つの脂肪酸、少なくとも1つの脂肪酸エステル、またはそれらの混合物を(b)ジアルカノールアミドと反応させることによって製造することができる。この実施形態では、ステップ(a)および(b)から得られる1モルのアミドおよびエステルを次いで1~5モルのプロピレンオキシドおよび/またはブチレンオキシドと反応させて、一般式(I)を有するアルコキシル化アミドおよび一般式(II)を有するエステルを形成することができる。ある実施形態において、一般式(I)を有するアルコキシル化アミドおよび一般式(II)を有するエステルは、エチレンオキシドでのアルコキシル化から得ることができるエトキシ基を含まない。
特に、一般式(I)を有するアルコキシル化アミドをさらに規定する一般式(VIII)を有するアルコキシル化アミドおよび一般式(II)を有するエステルをさらに規定する一般式(IX)を有するエステルは、以下に示すように、少なくとも1つの脂肪酸および/または少なくとも1つの脂肪酸エステルをジアルカノールアミンとまず反応させて、一般式(X)を有するジアルカノールアミドおよび一般式(XI)を有するエステルを形成することによって製造することができる。次に、1モルの一般式(X)を有するジアルカノールアミドおよび一般式(XI)を有するエステルを、1~5モルのプロピレンオキシドおよび/またはブチレンオキシドと反応させて、一般式(VIII)を有するアルコキシル化アミドおよび一般式(IX)を有するエステルを形成することができる。ある実施形態では、一般式(VIII)を有するアルコキシル化アミドおよび一般式(IX)を有するエステルは、エチレンオキシドでのアルコキシル化から得ることができるエトキシ基を含まない。主生成物は一般式(VIII)を有するアルコキシル化アミドであり、一般式(IX)のエステルが一般式(VIII)を有するアルコキシル化アミドおよび一般式(IX)を有するエステルの総質量の最大50質量%、40質量%、30質量%、20質量%、15質量%、10質量%、5質量%、3質量%、2質量%、1質量%、または0.1質量%の量で存在する。
一般式(VIII)を有するアルコキシル化アミドおよび一般式(IX)を有するエステルは以下のようにして形成することができる:
Figure 0007009213000019
1は直鎖または分枝、飽和または不飽和ヒドロカルビル基である。Rcは、水素またはC1-3アルキルであり、Rは2または3個の炭素原子を含むアルキレン基である。RcがC1-3アルキルである場合、RcOH副生成物が反応混合物中に残存する可能性がある(図示せず)。任意に、RcOH副生成物を反応混合物から除去することができる。一般式(X)を有するアミドおよび一般式(XI)を有するエステルを次いでプロピレンオキシドおよび/またはブチレンオキシドと反応させて、一般式(VIII)を有するアルコキシル化アミドおよび一般式(IX)を有するエステルを得ることができる。
あるいは、一般式(VIII)を有するアルコキシル化アミドを植物油、動物油、またはトリグリセリドから以下のようにして製造することができる:
Figure 0007009213000020
1は、直鎖または分枝、飽和または不飽和ヒドロカルビル基である。Rdは、2または3個の炭素原子を含むアルキレン基である。一般式(X)を有するアミドをプロピレンオキシドおよび/またはブチレンオキシドと反応させることができる。ある実施形態において、プロポキシル化/ブトキシル化はグリセリン副生成物の存在である。他の実施形態では、プロポキシル化/ブトキシル化はグリセリン副生成物から一般式(X)を有するアミドを分離した後である。一般式(XI)を有するエステルが形成され、プロポキシル化/ブトキシル化後、一般式(IX)を有するエステルも形成されることが理解されるべきである。
アミドを形成する反応で用いられる脂肪酸および/または脂肪酸エステルは、2~24個の炭素原子、2~20個の炭素原子、または8~18個の炭素原子を含む。脂肪酸および/または脂肪酸エステルはしたがって、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オクタン酸、ペラルゴン酸、ベヘン酸、セロチン酸、モノタン酸、リグノセリン酸、ドエグリン酸、エルカ酸、リノール酸、イサン酸、ステアロドン酸、アラキドン酸、チパノドン酸、リシノール酸、カプリン酸、デカン酸、イソステアリン酸、ガドレン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、リンデリン酸、オレイン酸、ペトロセレン酸、そのエステル、またはそれらの組み合わせであり得るが、それらに限定されるものではない。ある実施形態において、脂肪酸/脂肪酸エステルには、ラウリン酸、またはラウリン酸残基を有する化合物、たとえばココナッツ油が含まれる。
脂肪酸/脂肪酸エステルはまた、植物油または動物油由来のものであり得、たとえば、ココナッツ油、ババス油、パーム核油、ヤシ油、オリーブ油、ヒマシ油、ピーナッツ油、ホホバ油、大豆油、ヒマワリ種子油、クルミ油、ゴマ種子油、菜種油(rapeseed oil)、ナタネ油(rape oil)、牛脂、ラード、クジラの皮下脂肪、アザラシ油、イルカ油、タラ肝油、トウモロコシ油、トールオイル、綿実油、またはそれらの組み合わせであり得るが、これらに限定されるものではない。植物油は脂肪酸の混合物を含む。たとえば、ココナッツ油は以下の脂肪酸を含み得る:カプリル酸(8%)、カプリン酸(7%)、ラウリン酸(48%)、ミリスチン酸(17.5%)、パルミチン酸(8.2%)、ステアリン酸(2%)、オレイン酸(6%)、およびリノール酸(2.5%)。
脂肪酸/脂肪酸エステルは、たとえば、グリセリルトリラウレート、グリセリルトリステアレート、グリセリルトリパルミテート、グリセリルジラウレート、グリセリルモノステアレート、エチレングリコールジラウレート、ペンタエリトリトールテトラステアレート、ペンタエリトリトールトリラウレート、ソルビトールモノパルミテート、ソルビトールペンタステアレート、プロピレングリコールモノステアレート、またはそれらの組み合わせなどの脂肪酸エステル由来のものでもあり得る。
脂肪酸/脂肪酸エステルは、1つ以上の脂肪酸、1つ以上の脂肪酸メチルエステル、1つ以上の脂肪酸エチルエステル、1つ以上の植物油、1つ以上の動物油、またはそれらの組み合わせを含み得る。反応から得られるアミドは、グリセリン、エチレングリコール、ソルビトール、および他のポリヒドロキシ化合物などの副生成物を含み得る。ある実施形態において、水、メタノール、および/またはエタノール副生成物を反応物から除去して、不必要な副生成物の量を実質的に減らすことができる。いくつかの実施形態において、副生成物ポリヒドロキシ化合物は一般式(VIII)を有するアルコキシル化アミドに悪影響を及ぼさないので、これらの化合物が反応混合物中に残存していてもよい。ある実施形態において、反応混合物中に残存する、反応に由来する副生成物が、添加剤パッケージまたは潤滑剤組成物中に含まれていてもよい。
脂肪酸/脂肪酸エステルをジアルカノールアミンと反応させて一般式(X)を有するアミド、たとえばジアルカノールアミドを得る。ジアルカノールアミンは、脂肪酸/脂肪酸エステルのカルボキシルまたはエステル基との反応のための水素原子を含む。ジアルカノールアミンはまた、アルキレンオキシド、たとえばプロピレンオキシドおよび/またはブチレンオキシドとのその後の反応のための2つのヒドロキシ基も含む。ジアルカノールアミンの一部は脂肪酸/脂肪酸エステルと反応して、ジアルカノールアミンのヒドロキシ基と脂肪酸/脂肪酸エステルとの反応によって一般式(XI)を有するエステルを得る。ジアルカノールアミンのアミノ基は、続いてプロピレンオキシドおよび/またはブチレンオキシドなどのアルキレンオキシドと反応させて一般式(XI)を有するエステルを形成するために利用可能である。いくつかの実施形態において、ジアルカノールアミンは、ジエタノールアミン、ジイソプロピルアミン、およびジ-n-プロピルアミンなどの2つのアルカノール基のそれぞれにおいて2または3個の炭素を含む。1つの実施形態において、ジアルカノールアミンはジエタノールアミンである。
一般式(X)を有するアルコキシル化アミドおよび一般式(XI)を有するエステルの製造において、ジアルカノールアミンは、脂肪酸/脂肪酸エステル中の脂肪酸残基と等しいモル量で存在し得る。別の実施形態において、ジアルカノールアミンは、脂肪酸残基のモルとは異なるモル量、すなわち、1モル過剰または不足で存在する。1つの実施形態において、ジアルカノールアミンのモル数は、脂肪酸残基のモル数と実質的に等しい。本明細書中で使用される場合、「脂肪酸残基」という語はR1-C(=O)として定義される。したがって、脂肪酸のメチルエステル、すなわち、R1-C(=O)OCH3は1つの脂肪酸残基を含み、当該方法は、メチルエステルに対して実質的に等しいモル数のジアルカノールアミンを利用してもよい。トリグリセリドは3つの脂肪酸残基を含み、当該方法はトリグリセリド1モルあたり約3モルのジアルカノールアミンを利用することができる。ジアルカノールアミン対脂肪酸残基のモル比は、脂肪酸残基1モルあたり0.3~1.5、0.6~1.3、0.8~1.2、または0.9~1.1モルであり得る。
一般式(X)を有するアミドおよび一般式(XI)を有するエステルを製造する反応は、触媒の存在下または非存在下で実施することができる。ある実施形態では、塩基性触媒を用いる。1つの実施形態では、触媒は、アルカリ金属アルコラート、たとえばナトリウムメチラート、ナトリウムエチラート、カリウムメチラート、またはカリウムエチラートであり得る。アルカリ金属水酸化物、たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム酸、およびアルカリ金属炭酸塩、たとえば炭酸ナトリウムまたは炭酸カリウムも触媒として使用することができる。
用いる場合、触媒は、製造する式(X)を有するアミドおよび式(XI)を有するエステルの総質量を基準として、0.01~5質量%、0.05~4質量%、0.1~3質量%、または0.5~2質量%の量で存在し得る。式(X)を有するアミドおよび式(XI)を有するエステルを形成するための反応温度は50℃~約200℃であり得る。反応温度は、反応で生成した際に水および/またはアルコールを除去するために、反応の間に生成するアルコール、たとえばメタノール、および/または水の沸点よりも高くてもよい。反応は2~24時間実施することができる。
出発物質に応じて、一般式(X)を有するアミドおよび一般式(XI)を有するエステルの製造における最終反応混合物は、副生成化合物を含み得る。これらの化合物は、たとえば、(i)副生成物ヒドロキシ化合物、たとえばグリセリンまたは他のアルコール;(ii)副生成物のトリグリセリドのモノエステル、たとえばグリセリルモノココエート;(iii)副生成物のトリグリセリドのジエステル、たとえばグリセリルジココエート;および(iv)過剰モル量のジアルカノールアミンを用いる場合はジアルカノールアミンを含み得る。反応混合物は、ジアルカノールアミンのヒドロキシ基の1つ以上が酸と反応する一般式(XI)を有するエステルを含み、エステル基およびアミド基の両方が形成されるエステル-アミドも含み得る。ある実施形態において、そのような副生成物化合物が、一般式(VIII)を有するアルコキシル化アミドおよび一般式(IX)を有するエステルを含む最終反応混合物中に残存していてもよい。結果として、ある実施形態では、最終反応混合物中に残存する副生成物化合物が添加剤パッケージまたは潤滑剤組成物中に含まれていてもよい。他の実施形態では、最終反応混合物中に残存する副生成物化合物を添加剤パッケージまたは潤滑剤組成物から排除してもよい。
一般式(X)を有するアミドおよび一般式(XI)を有するエステルが形成された後、副生成物を任意にそこから分離することができる。たとえば、植物油を脂肪酸残基の出発物質として使用する場合、グリセリン副生成物を反応混合物から除去することができる。ある実施形態では、一般式(X)を有するアミドおよび一般式(XI)を有するエステルを含む反応混合物は、溶媒、水、および/または低分子量アルコール、たとえばメタノールおよびエタノールの除去を除いて、さらに精製することなく使用する。グリセリン副生成物の生成を回避するために、脂肪酸または脂肪酸メチルエステルを脂肪酸残基源として使用することができる。
一般式(X)を有するアミドおよび一般式(XI)を有するエステルの形成後、1モルのアミドおよびエステル(合計)を合計1~5モルまたは1~3モルのアルキレンオキシド、たとえばプロピレンオキシドおよび/またはブチレンオキシドと反応させる。このステップにおいて、アミドおよびエステルをプロピレンオキシドとまず反応させ、次いでブチレンオキシドと反応させることができる;またはブチレンオキシドとまず反応させ、次いでプロピレンオキシドと反応させることができる;またはプロピレンオキシドおよびブチレンオキシドと同時に反応させることができる。一般式(X)を有するアミドおよび一般式(XI)を有するエステルはまた、プロピレンオキシドと単独で反応させることができるか、またはブチレンオキシドと単独で反応させることができる。ある実施形態において、一般式(X)を有するアミドおよび一般式(XI)を有するエステルあわせて1モルを約1~約3モルのプロピレンオキシドと単独で反応させる。
プロポキシル化/ブトキシル化反応は、多くの場合、塩基性条件下で、たとえば、一般式(X)を有するアミドおよび一般式(XI)を有するエステルの製造で用いられる種類の塩基性触媒を用いることによって実施する。さらなる塩基性触媒は、窒素含有触媒、たとえば、イミダゾール、N-N-ジメチルエタノールアミン、およびN,Ν-ジメチルベンジルアミンである。アルコキシル化反応を三塩化チタンまたは三フッ化ホウ素などのルイス酸の存在下で実施することも可能である。用いる場合、用いる触媒の量は、アルコキシル化反応で使用する一般式(X)を有するアミドと一般式(XI)を有するエステルとのあわせた量を基準として、0.5質量%~0.7質量%である。いくつかの実施形態では、触媒を反応から省く。
アルコキシル化反応の温度は80℃から180℃までであり得る。アルコキシル化反応は、窒素などの、反応条件下で不活性な雰囲気中で実施することができる。
アルコキシル化反応はまた、溶媒の存在下でも実施できる。溶媒は反応条件下で不活性であってよい。好適な溶媒はヘキサン、トルエン、およびキシレンなどの芳香族または脂肪族炭化水素溶媒である。クロロホルムなどのハロゲン化溶媒、またはジブチルエーテルおよびテトラヒドロフランなどのエーテル溶媒も使用できる。
様々な実施形態において、一般式(X)を有するアミドおよび一般式(XI)を有するエステルを生成する反応混合物を、精製することなくアルコキシル化反応で使用して、一般式(VIII)を有するアルコキシル化アミドおよび一般式(IX)を有するエステルを得る。他の実施形態では、一般式(VIII)を有するアルコキシル化アミドおよび一般式(IX)を有するエステルを提供する反応混合物も、精製することなく使用する。結果として、反応生成物は、たとえば、一般式(VIII)を有するアルコキシル化アミド、一般式(IX)を有するエステル、一般式(X)を有するアミド、一般式(XI)を有するエステル、未反応ジアルカノールアミン、副生成物ヒドロキシ化合物(たとえば、グリセリンまたは他のアルコール)、出発トリグリセリドのモノエステルおよび/またはジエステル、ポリアルキレンオキシドオリゴマー、アミノエステル、およびエステル-アミドを含む様々な生成物および副生成物化合物を含み得る。結果として、ある実施形態において、生成物と反応混合物中に残存する副生成物化合物が、添加剤パッケージまたは潤滑剤組成物中に含まれていてもよい。他の実施形態では、反応混合物中に残存する副生成物化合物を添加剤パッケージまたは潤滑剤組成物から排除してもよい。
プロポキシル化/ブトキシル化反応によって、一般式(VIII)を有するアルコキシル化アミドと一般式(IX)を有するエステルとの混合物を得ることができることも理解されるべきである。特に、一般式(X)を有するアミドの両CH2CH2OH基を異なる程度(すなわち、n>0、m>0、およびn≠m)または同じ程度(すなわち、n>0、m>0、およびn=m)までアルコキシル化することができる。ある実施形態では、一般式(X)を有するアミドの1つのCH2CH2OHだけがアルコキシル化される(すなわち、nまたはmのうちの1つが0である)。他の実施形態では、一般式(X)を有するアミド、たとえばジアルカノールアミドを、1モルのアルキレンオキシドおよび1モルのプロピレンオキシドでアルコキシル化させる。一般式(X)を有するアミドの一部はアルコキシル化されず、したがってn+mが1未満、すなわち0.5の下限であり得ることが理解されるべきである。
ある実施形態では、アルコキシル化アミドおよびエステルを潤滑剤組成物中で燃料節約剤として利用する。燃料節約剤を混合および境界潤滑剤用途で利用して、潤滑剤組成物の摩擦係数を減少させることができる。特に、理論に拘束されることを意図しないが、エンジンにおいては、燃料節約剤をエンジンの金属表面上で吸収して単層を形成し得ることが考えられる。この単層は、混合および境界潤滑剤用途で利用する場合、エンジンにおける直接的金属間接触を減少させ得ると考えられる。この金属間接触の減少により、エンジンの摩耗を低減することができる。摩耗防止剤を含む潤滑剤組成物において、燃料節約剤は、エンジンの金属表面上に存在する摩耗防止剤の層、たとえばトライボフィルム上に吸収して、エンジンの表面上に存在する摩耗防止剤層の摩擦係数を減少させると考えられる。
上記で紹介した添加剤パッケージまたは潤滑剤組成物の摩耗防止剤に関して、摩耗防止剤はリン、モリブデン、またはそれらの組み合わせを含む。ある実施形態において、添加剤パッケージまたは潤滑剤組成物はリンを含む摩耗防止剤を含み得る。リンを含む摩耗防止剤はジヒドロカルビルジチオホスフェート塩によって例示することができる。ジヒドロカルビルジチオホスフェート塩は以下の一般式(XII):
Figure 0007009213000021
によって表すことができる。一般式(XII)中、R9およびR10はそれぞれ独立して、1~30個、1~20個、1~15個、1~10個、または1~5個の炭素原子を有するヒドロカルビル基である。さらに、一般式(XII)中、Mは金属原子またはアンモニウム基である。たとえば、R9およびR10はそれぞれ独立して、C1-20アルキル基、C2-20アルケニル基、C3-20シクロアルキル基、C1-20アラルキル基またはC3-20アリール基であり得る。R9およびR10によって指定される基は、置換されていても、または置換されていなくてもよい。金属原子は、アルミニウム、鉛、スズ、マンガン、コバルト、ニッケル、または亜鉛を含む群から選択することができる。アンモニウム基は、アンモニアまたは第1、第2、もしくは第3アミン由来であり得る。アンモニウム基は、式R11121314+[式中、R11、R12、R13、およびR14はそれぞれ独立して、水素原子または1~150個の炭素原子を有するヒドロカルビル基を表す]を有するものであり得る。ある実施形態において、R11、R12、R13、およびR14はそれぞれ独立して、4~30個の炭素原子を有するヒドロカルビル基であり得る。1つの実施形態において、ジヒドロカルビルジチオホスフェート塩はジアルキルジチオリン酸亜鉛(ZDDP)である。潤滑剤組成物は異なるジヒドロカルビルジチオホスフェート塩の混合物を含んでもよい。ある実施形態では、摩耗防止剤は無灰であってもよい。
ある実施形態において、ジヒドロカルビルジチオホスフェート塩は、R9およびR10については第1および第2アルキル基の混合物を含み、第2アルキル基は、ジヒドロカルビルジチオホスフェート塩中のアルキル基のモル数を基準として、少なくとも60モル%、少なくとも75モル%、または少なくとも85モル%などの過半モルの割合である。これらの実施形態において、ジヒドロカルビルジチオホスフェート塩は第1アルキル基および第2アルキル基を含んでもよい。概して、ZDDPはアルコールをチオホスフェートと反応させることによって形成することができる。ZDDPは、アルキル基をZDDP分子に供与するために合成法で使用するアルコールによって一般的に記載される。したがって、たとえば、「第1」ZDDPは、それらに限定されるものではないが、n-デカノール、n-オクタノール、2-エチル-1-ヘキサノール、1-ヘキサノール、4-メチル-1-ペンタノール、2-メチル-1-プロパノール、1-ペンタノール、1-ブタノール、1-プロパノールならびにそれらの混合物を含む第1アルコールから形成される。同様に、「第2」ZDDPは、それらに限定されるものではないが、2-プロパノール、2-ブタノール、2-ペンタノール、4-メチル-2-ペンタノール、2-ヘキサノール、2-オクタノールおよび2-デカノールならびにそれらの混合物を含む第2アルコールから形成される。「アリール」ZDDPは、フェノール、ブチル化フェノール、4-ドデシルフェノールおよび4-ノニルフェノール、ならびにそれらの組み合わせから形成されるものを含み得る。
摩耗防止剤はさらに、ホスフェートとして定義することができる。別の実施形態において、摩耗防止剤はホスファイトとしてさらに定義される。さらに別の実施形態では、摩耗防止剤はさらにホスホロチオネートとして定義される。あるいは、摩耗防止剤はホスホロジチオエートとしてさらに定義することができる。1つの実施形態において、摩耗防止剤はジチオホスフェートとしてさらに定義される。摩耗防止剤はまた、第2または第3アミンなどのアミンを含んでもよい。1つの実施形態において、摩耗防止剤は、アルキルおよび/またはジアルキルアミンを含む。摩耗防止剤は、酸性、塩基性、または中性であってよい。摩耗防止剤の好適な非限定的例の構造を以下に記載する:
Figure 0007009213000022
Figure 0007009213000023
他の実施形態では、摩耗防止剤はモリブデンを含み得る。たとえば、モリブデンを含む摩耗防止剤は、任意の好適な油溶性有機モリブデン化合物によって例示することができる。典型的には、モリブデンを含む摩耗防止剤は、1つ以上のモリブデン原子と1つ以上の硫黄の原子とから形成されたモリブデン-硫黄コアを含む。モリブデンを含む好適な摩耗防止剤の非限定的例としては、ジチオカルバミン酸モリブデン、ジチオリン酸モリブデン、ジアルキルジチオリン酸モリブデン、ジチオホスフィン酸モリブデン、キサントゲン酸モリブデン、アルキルキサントゲン酸モリブデン、アルキルチオキサントゲン酸モリブデン、チオキサントゲン酸モリブデン、硫化モリブデン、およびそれらの組み合わせが挙げられる。
ある実施形態において、モリブデンを含む摩耗防止剤は二核または三核である。1つの実施形態において、モリブデンを含む摩耗防止剤は、以下の一般式(XIII):
Figure 0007009213000024
によって表すことができる三核モリブデン化合物である。
一般式(XIII)中、Lは、化合物を油中に溶解可能または分散可能にするために十分な数の炭素原子を有する有機基を有する、独立して選択されたリガンドである。一般式(XIII)中、nは1~4の数である。また、一般式(XIII)中、kは4~7の数である。さらに、一般式(XIII)中、Qは、水、アミン、アルコール、ホスフィン、およびエーテルなどの中性電子供与性化合物の群から選択される。また、一般式(XIII)中、zは0~5の数である。ある実施形態では、少なくとも21個、少なくとも25個、少なくとも30個、または少なくとも35個の総炭素原子が、モリブデンを含む摩耗防止剤の全てのリガンドの有機基に存在しなければならない。
様々な実施形態において、添加剤パッケージまたは潤滑剤組成物の摩耗防止剤は、単一化合物中にリンおよびモリブデンを含み得る。上記のリンを含む摩耗防止剤の1つ以上は、単一化合物中にリンおよびモリブデンを含み得ることが理解されるべきである。上記モリブデンを含む摩耗防止剤の1つ以上は単一化合物中にリンおよびモリブデンを含み得ることも理解されるべきである。
他の実施形態では、添加剤パッケージまたは潤滑剤組成物は、リンを含む摩耗防止剤、たとえば上述のリンを含む摩耗防止剤のいずれか、およびモリブデンを含む摩耗防止剤、たとえば上述のモリブデンを含む摩耗防止剤のいずれかを含み得る。たとえば、添加剤パッケージまたは潤滑剤組成物は、ZDDPおよびジチオカルバミン酸モリブデンを含み得る。添加剤パッケージまたは潤滑剤組成物はまた、当該技術分野で理解される任意の他の種類の摩耗防止剤も含み得る。
摩耗防止剤は、添加剤パッケージ中、それぞれ添加剤パッケージの総質量を基準として、0.01~80質量%、0.05~50質量%、0.1~25質量%、0.1~15質量%、0.1~10質量%、0.1~5質量%、0.1~2質量%、または0.1~1質量%の量で存在し得る。あるいは、摩耗防止剤はそれぞれ添加剤パッケージの総質量を基準として、80質量%未満、50質量%未満、25質量%未満、15質量%未満、10質量%未満、5質量%未満、2質量%未満、または1質量%未満の量で存在し得る。
摩耗防止剤は、潤滑剤組成物中、潤滑剤組成物の総質量を基準として、0.001~30質量%、0.005~20質量%、0.005~10質量%、0.01~5質量%、0.01~2質量%、0.01~1質量%、0.01~0.5質量%、または0.01~0.2質量%の量で存在し得る。あるいは、摩耗防止剤は、潤滑剤組成物の総質量を基準として、30質量%未満、20質量%未満、10質量%未満、5質量%未満、2質量%未満、1質量%未満、0.5未満、または0.2質量%未満の量で存在し得る。
添加剤パッケージまたは潤滑剤組成物は、リンを含む摩耗防止剤およびモリブデンを含む摩耗防止剤を、リンを含む摩耗防止剤の、モリブデンを含む摩耗防止剤に対する質量比99:1~1:99、90:10~10:90、80:20~20:80、70:30~30:70、60:40~40:60、または55:45~45:55で含み得る。
他の実施形態では、添加剤パッケージは、アルコキシル化アミド、エステル、および摩耗防止剤からなり得るか、または本質的になり得る。添加剤パッケージが、アルコキシル化アミド、エステル、または摩耗防止剤の機能性または性能に実質的に影響を及ぼさない少なくとも1つの添加剤に加えて、アルコキシル化アミド、エステル、および摩耗防止剤からなり得るか、または本質的になり得ることも企図される。添加剤パッケージに関して用いられる場合、「本質的に~からなる」という語は、添加剤パッケージが、添加剤パッケージの全体的な性能に実質的に影響を及ぼす化合物を含まないことを指す。たとえば、添加剤パッケージの全体的な性能に実質的に影響を及ぼす化合物は、添加剤パッケージのTBNブースト、潤滑性、腐食抑制、酸性度、洗浄力、または金属表面清浄度に影響を及ぼす化合物を含み得る。
様々な実施形態において、添加剤パッケージは実質的に水を含まず、たとえば、添加剤パッケージは、添加剤パッケージの総質量を基準として、5質量%未満、4質量%未満、3質量%未満、2質量%未満、1質量%未満、0.5質量%未満、または0.1質量%の水を含む。あるいは、添加剤パッケージは水を完全に含まなくてもよい。
上記で紹介したように、添加剤パッケージは、潤滑剤組成物中、所望の濃度を提供するように処方することができる。これらの実施形態では、潤滑剤組成物は、アルコキシル化アミド、エステル、摩耗防止剤、および基油を含む。本開示全体にわたる潤滑剤組成物についてのほとんどの言及は、添加剤パッケージの記載にも当てはまることが理解されるべきである。たとえば、添加剤パッケージは、異なる量であるが、潤滑剤組成物と同じ成分を含んでもよいし、排除してもよいことが理解されるべきである。
基油は、アメリカ石油協会(American Petroleum Institute:API)基油互換性ガイドラインにしたがって分類される。言い換えると、基油は、5種の基油のうちの少なくとも1つとしてさらに記載することができる:グループI(硫黄含有量>0.03質量%、および/または<90質量%の飽和分、粘度指数80~119);グループII(硫黄含有量0.03質量%以下、および90質量%以上の飽和分、粘度指数80~119);グループIII(硫黄含有量0.03質量%以下、および90質量%以上の飽和分、粘度指数119以上);グループIV(全ポリアルファオレフィン(PAO));およびグループV(グループI、II、III、またはIVに含まれない他の全て)。
いくつかの実施形態において、基油は、APIグループI基油;APIグループII基油;APIグループIII基油;APIグループIV基油;APIグループV基油;ならびにそれらの組み合わせの群から選択される。他の実施形態では、潤滑剤組成物は、グループI、グループII、グループIII、グループIV、またはグループV基油、ならびにそれらの組み合わせを含まない。1つの実施形態において、基油はAPIグループII基油を含む。
基油は、ASTM D445にしたがって100℃で試験した場合、1~50cSt、1~40cSt、1~30cSt、1~25cSt、または1~22cStの粘度を有し得る。あるいは、基油の粘度は、ASTM D445にしたがって100℃で試験した場合、3~22cSt、3~17cSt、または5~14cStの範囲であり得る。
基油は、自動車用およびトラック用エンジン、2サイクルエンジン、航空機用ピストンエンジン、船舶用エンジン、および鉄道用ディーゼルエンジンをはじめとする火花点火式および圧縮点火式内燃機関用のクランクケース潤滑剤組成物としてさらに定義することができる。あるいは、基油は、ガスエンジン、ディーゼルエンジン、発電用定置エンジン、およびタービンで使用する油としてさらに定義することができる。基油は、高負荷(heavy duty)車両用または低負荷(light duty)エンジン油としてさらに定義することができる。
さらに他の実施形態において、基油は、少なくとも1つのアルキレンオキシドポリマーおよびインターポリマー、ならびにそれらの誘導体を含む合成油としてさらに定義することができる。アルキレンオキシドポリマーの末端ヒドロキシル基は、エステル化、エーテル化、または類似の反応によって修飾することができる。これらの合成油は、エチレンオキシドまたはプロピレンオキシドを重合させてポリオキシアルキレンポリマーを形成し、これをさらに反応させて合成油を形成することによって製造することができる。たとえば、これらのポリオキシアルキレンポリマーのアルキルおよびアリールエーテルを用いることができる。たとえば、1000の質量平均分子量を有するメチルポリイソプロピレングリコールエーテル;500~1000の分子量を有するポリエチレングリコールのジフェニルエーテル;または1000~1500の質量平均分子量を有するポリプロピレングリコールのジエチルエーテルおよび/またはそのモノカルボン酸エステルおよびポリカルボン酸エステル、たとえばテトラエチレングリコールの酢酸エステル、混合C3~C8脂肪酸エステル、およびC13オキソ酸ジエステルも基油として使用することができる。あるいは、基油は、実質的に不活性で、通常、液体の有機希釈剤、たとえば鉱油、ナフサ、ベンゼン、トルエン、またはキシレンを含み得る。
基油は、潤滑剤組成物の総質量を基準として、90質量%未満、80質量%未満、70質量%未満、60質量%未満、50質量%未満、40質量%未満、30質量%未満、20質量%未満、10質量%未満、5質量%未満、3質量%未満、1質量%未満のエストリド化合物(すなわち、少なくとも1つのエストリド基を含む化合物)を含み得るか、またはエストリド化合物を含み得ない。
基油は、潤滑剤組成物中、潤滑剤組成物の総質量を基準として、1~99.9質量%、50~99.9質量%、60~99.9質量%、70~99.9質量%、80~99.9質量%、90~99.9質量%、75~95質量%、80~90質量%、または85~95質量%の量で存在し得る。あるいは、基油は、潤滑剤組成物中、潤滑剤組成物の総質量を基準として、1質量%超、10質量%超、20質量%超、30質量%超、40質量%超、50質量%超、60質量%超、70質量%超、75質量%超、80質量%超、85質量%超、90質量%超、95質量%超、98質量%超、または99質量%超の量で存在し得る。様々な実施形態において、完全に処方された潤滑剤組成物(存在する希釈剤またはキャリアオイルを含む)中の基油の量は、潤滑剤組成物の総質量を基準として、50~99質量%、60~90質量%、80~99.5質量%、85~96質量%、または90~95質量%の範囲であり得る。あるいは、基油は、潤滑剤組成物中、潤滑剤組成物の総質量を基準として、0.1~50質量%、1~25質量%、または1~15質量%の量で存在し得る。様々な実施形態において、添加剤パッケージ中の基油の量は、含まれる場合、(存在する希釈剤またはキャリアオイルを含む)添加剤パッケージの総質量を基準として0.1~50質量%、1~25質量%、または1~15質量%の範囲である。
潤滑剤組成物は、天然および合成潤滑油およびそれらの混合物を含む潤滑粘度の多様な油に基づく様々な潤滑剤で用いることができる。これらの潤滑剤には、自動車用およびトラック用エンジンを含む火花点火式および圧縮点火式内燃機関;2シリンダーエンジン;航空機用ピストンエンジン;船舶用および鉄道用ディーゼルエンジンなどのためのクランクケース潤滑油が含まれる。
潤滑剤組成物は、50質量%未満、25質量%未満、10質量%未満、5質量%未満、1質量%未満、0.1質量%未満、または0.01質量%未満のフッ素化基油を含む可能性があるか、または潤滑剤組成物は、フッ素化基油を含まない可能性がある。「フッ素化基油」という表現は、パーフルオロポリエーテルまたはフルオロカーボンなどの任意のフッ素化油成分を含むと理解され得る。
いくつかの態様では、フッ素化基油は概して、1分子あたり、1個より多い、5個より多い、10個より多い、15個より多い、または20個より多いフッ素原子を含む任意の成分として定義される場合もある。
いくつかの実施形態において、潤滑剤組成物は、少なくとも1種の液体成分を含む「湿潤」潤滑剤組成物である。潤滑剤組成物は、適切に潤滑するために少なくとも1種の液体成分を必要とするので、乾燥潤滑剤ではない。
1つ以上の実施形態において、潤滑剤組成物は、潤滑剤組成物の総質量を基準として、3質量%以下、2質量%以下、1質量%以下、または0.5質量%以下の硫酸塩灰分を有する低SAPS潤滑剤として分類することができる。「SAPS」は、硫酸塩灰分、リンおよび硫黄を指す。
潤滑剤組成物の耐摩耗特性を評価する1つの方法は、潤滑剤組成物の摩擦係数を測定することである。ある実施形態において、潤滑剤組成物の摩擦係数は、修正ASTM D6079法にしたがって測定する。修正ASTM D6079法は、摩擦係数を測定するために高周波往復動リグ(High Frequency Reciprocating Rig:HFRR)を利用する。測定の間、HFRRは10Hzで往復運動し、1mmストロークを有する。測定は、100℃の温度で120分の期間、400グラムの負荷で実施する。潤滑剤組成物は、修正ASTM D6079法によると、0.19以下、0.18以下、0.17以下、0.16以下、0.15以下の摩擦係数を有し得る。
潤滑剤組成物の耐摩耗特性を評価する別の方法は、潤滑剤組成物のボールスカー直径を測定することである。ある実施形態において、潤滑剤組成物のボールスカー直径は、レーザー表面形状測定装置によって測定する。測定の間、標準的HFRSSP鋼球をレーザー表面形状測定装置とともに使用する。潤滑剤組成物は、260μm以下、250μm以下、240μm以下、230μm以下、220μm以下のボールスカー直径を有し得る。
潤滑剤組成物を利用する車両についての燃料経済性の増加は、EPAハイウェイ燃料経済性運転スケジュール(Highway Fuel Economy Driving Schedule:HWFET)にしたがって測定することができる。HWFETは、低負荷車両の燃料経済性を測定するために米国EPAによって開発されたシャーシ・ダイナモメーター運転スケジュールである。HWFETにしたがって、潤滑剤組成物を利用する各車両を765秒間、10.26マイルの距離まで、時速48.3マイルの平均速度で試験する。アルコキシル化アミド、エステル、および摩耗防止剤を含む潤滑剤組成物は、HWFETによると、燃料経済性を少なくとも0.75%、少なくとも1%、少なくとも1.25%、少なくとも1.3%、または少なくとも1.35%改善することができる。
エンジンの燃料消費は、70時間など、指定された期間にわたってハイウェイ温度、速度、および負荷をシミュレーションする、制御された定常状態条件でのエンジンの運転によって決定することができる。指定された期間中、燃料消費は、コリオリ型燃料流量計で測定することができる。燃料消費測定のために利用されるエンジンは、5.7リットルGMクレートエンジンであってよい。アルコキシル化アミド、エステル、および摩耗防止剤を含む潤滑剤組成物を利用するエンジンの燃料消費は、少なくとも1%、少なくとも2%、少なくとも3%、少なくとも4%、少なくとも5%、または少なくとも6%減少され得る。
潤滑剤組成物は、ASTM D2896にしたがって試験した場合、少なくとも1mgKOH/g潤滑剤組成物、少なくとも3mgKOH/g潤滑剤組成物、少なくとも5mgKOH/g潤滑剤組成物、少なくとも7mgKOH/g潤滑剤組成物、少なくとも9mgKOH/g潤滑剤組成物のTBN値を有し得る。あるいは、潤滑剤組成物は、ASTM D2896にしたがって試験した場合、3~100mgKOH/g潤滑剤組成物、3~75mgKOH/g潤滑剤組成物、50~90mgKOH/g潤滑剤組成物、3~45mgKOH/g潤滑剤組成物、3~35mgKOH/g潤滑剤組成物、3~25mgKOH/g潤滑剤組成物、3~15mgKOH/g潤滑剤組成物、または9~12mgKOH/g潤滑剤組成物のTBN値を有する。
ある実施形態において、潤滑剤組成物は、粘度測定ディスクリプターSAE15WX、SAE10WX、SAE5WXまたはSAE0WXによって特定されるマルチグレード潤滑剤組成物であり、Xは、8、12、16、20、30、40、または50である。異なる粘度測定グレードの少なくとも1つの特徴は、SAE J300分類で見出すことができる。
他の実施形態では、潤滑剤組成物は、ソサイエティ・オブ・オートモーティブ・エンジニアズ(SAE)J300によって定義される、SAE30よりも低い粘度等級、たとえばSAE20、SAE16、SAE15、SAE12、SAE10、SAE10W、SAE8、SAE5、SAE5W、SAE4、SAE0W、ならびにそれらの組み合わせの粘度等級を有する。
潤滑剤組成物は、ASTM D5185規格にしたがって測定して、またはASTM D4951規格に従って測定して、1500ppm未満、1200ppm未満、1000ppm未満、800ppm未満、600ppm未満、400ppm未満、300ppm未満、200ppm未満、または100ppm未満、または0ppmのリン含有量を有し得る。潤滑剤組成物は、ASTM D5185規格にしたがって測定して、またはASTM D4951規格にしたがって測定して、3000ppm未満、2500ppm未満、2000ppm未満、1500ppm未満、1200ppm未満、1000ppm未満、700ppm未満、500ppm未満、300ppm未満、または100ppm未満の硫黄含有量を有し得る。
あるいは、潤滑剤組成物は、ASTM D5185規格にしたがって測定して、1~1000ppm、1~800ppm、100~700ppm、または100~600ppmのリン含有量を有し得る。
潤滑剤組成物は水と非反応性であり得る。水と非反応性とは、5質量%未満、4質量%未満、3質量%未満、2質量%未満、1質量%未満、0.5質量%未満、または0.1質量%未満の潤滑剤組成物が1気圧の圧力および25℃にて水と反応することを意味する。
潤滑剤組成物は、潤滑剤組成物の総質量を基準として、50質量%未満、25質量%未満、10質量%未満、5質量%未満、1質量%未満、0.1質量%未満、または0.01質量%未満のハロゲン含有化合物、たとえばフッ素、塩素、ヨウ素、または臭素を含む化合物、たとえばアルキルハライドまたはハロゲンエーテル化合物を含み得る。
1つの実施形態において、潤滑剤組成物は、リン含有量についてASTM D5185、API GF-5、および/またはAPI CJ-4に合格する。ASTM D5185は、誘導結合プラズマ原子発光分析(ICP-AES)により潤滑剤組成物中の添加剤要素を測定するための標準的試験法である。
別の実施形態において、潤滑剤組成物はエンジン油についてACEA 2012に合格する。ACEA 2012は、エンジン油の最低品質レベルを定義するシーケンスの証明である。
別の実施形態において、潤滑剤組成物は、水およびドライアイスで処理し、短時間(30分)の加熱時間の後の潤滑剤組成物のろ過性に対する影響を測定するための標準的試験法であるASTM D6795に合格する。ASTM D6795は、短時間運転させ、続いて油中に若干の水とともに長時間保存した新しいエンジンで起こり得る問題をシミュレーションする。ASTM D6795は、オイルフィルターを閉塞させ得る沈殿を形成する潤滑剤組成物の傾向を決定するように設計されている。
別の実施形態において、潤滑剤組成物は、様々な量の水で処理し、長時間(6時間)の加熱時間の後の潤滑剤組成物のろ過性に対する影響を測定するための標準的試験法であるASTM D6794に合格する。ASTM D6794は、短時間運転させ、続いて油中の若干の水とともに長時間保存した後の新しいエンジンで起こり得る問題をシミュレーションする。ASTM D6794はまた、オイルフィルターを閉塞させ得る沈殿を形成する潤滑剤組成物の傾向を決定するようにも設計されている。
別の実施形態において、潤滑剤組成物は、潤滑剤組成物における均一性および混和性を測定するための標準的試験法であるASTM D6922に合格する。ASTM D6922は、潤滑剤組成物が均質であり、そのままであるかどうか、および潤滑剤組成物が所定の温度変化サイクルに供した後のある標準的参考オイルと混和性であるかどうか、を決定するように設計されている。
別の実施形態において、潤滑剤組成物は、温度スキャニング技術を用いた潤滑油の低温、低せん断速度、粘度/温度依存性の標準的試験法であるASTM D5133に合格する。潤滑剤組成物の低温、低せん断粘度測定挙動によって、潤滑剤組成物が油だめ入口スクリーンに流れ、次いでオイルポンプに流れ、次いで低温始動直後または最終的なエンジン損傷を防止するために十分な量で潤滑を必要とするエンジン中の部位へ流れるかどうかを決定する。
別の実施形態において、潤滑剤組成物は、ASTM D5800および/またはASTM D6417に合格し、これらはどちらも、潤滑剤組成物の蒸発減を測定するための試験法である。高温が起こる場合、潤滑剤組成物の一部は蒸発する可能性があり、したがって潤滑剤組成物の特性を変える可能性があるので、蒸発減はエンジン潤滑において特に重要である。
別の実施形態において、潤滑剤組成物は、潤滑剤組成物の防錆特性の評価についての標準的試験法であるASTM D6557に合格する。ASTM D6577は、潤滑剤組成物の防錆能力を評価するためのボール錆試験(Ball Rust Test:BRT)手順を含む。このBRT手順は、低温および酸性使用条件下での潤滑剤組成物の評価に特に適している。
別の実施形態において、潤滑剤組成物は、硫黄含有量についてのASTM D4951に合格する。ASTM D4951は、ICP-OESによる潤滑剤組成物中の添加剤要素の測定のための標準的試験法である。加えて、潤滑剤組成物はまた、波長分散型X線蛍光分光分析法による石油製品中の硫黄についての標準的試験法であるASTM D2622にも合格する。
別の実施形態において、潤滑剤組成物は、シーケンスIVA火花点火式エンジンにおける潤滑剤組成物を評価するための標準的試験法であるASTM D6891に合格する。ASTM D6891は、延長エンジンアイドリング車両運転をシミュレーションするために設計される。特に、ASTM D6891は、オーバーヘッド・バルブ・トレインおよびスライディング・カム・フォロワーを備えた火花点火式エンジンのカムシャフト・ローブ摩耗を抑制する潤滑剤組成物の能力を測定する。
別の実施形態において、潤滑剤組成物は、ガソリンを燃料とし、低温、低負荷条件下で運転させた火花点火式内燃機関における堆積物形成の抑制について潤滑剤組成物を評価するための標準的試験法であるASTM D6593に合格する。ASTM D6593は、堆積物形成を加速するために意図的に選択された運転条件下で潤滑剤組成物のエンジン堆積物の抑制を評価するために設計されている。
別の実施形態において、潤滑剤組成物は、シーケンスVIII火花点火式エンジンにおいて潤滑剤組成物を評価するための標準的試験法であるASTM D6709に合格する。ASTM D6709は、ベアリングの質量損失からのエンジンの保護について潤滑剤組成物を評価するように設計されている。
さらに別の実施形態において、潤滑剤組成物は、シーケンスIIIF、火花点火における自動車用エンジン油の評価のための標準的試験法であるASTM D6984に合格する。言い換えると、試験の最後での潤滑剤組成物の粘度増加は、試験のはじめの潤滑剤組成物の粘度に対して275%未満である。
別の実施形態において、潤滑剤組成物は、以下の標準的試験法の2つ、3つ、4つ、またはそれ以上に合格する:ASTM D4951、ASTM D6795、ASTM D6794、ASTM D6922、ASTM D5133、ASTM D6557、ASTM D6891、ASTM D2622、ASTM D6593、およびASTM D6709。
クランクケース潤滑剤組成物などの潤滑剤組成物は、添加剤パッケージを潤滑剤組成物の総質量を基準として、少なくとも0.1質量%、少なくとも1質量%、少なくとも2質量%、少なくとも3質量%、少なくとも4質量%、少なくとも5質量%、少なくとも6質量%、少なくとも7質量%、または少なくとも8質量%の量で含み得る(または総添加剤処理率を有し得る)。あるいは、潤滑剤組成物は、添加剤パッケージを潤滑剤組成物の総質量を基準として、3~20質量%、4~18質量%、5~16質量%、または6~14質量%の量で含み得る(または総添加剤処理率を有し得る)。あるいは、潤滑剤組成物は、潤滑剤組成物の総質量を基準として、0.1~10質量%、0.1~5質量%、0.1~1質量%の量で含み得る(または総添加剤処理率を有し得る)。添加剤パッケージを基油中にブレンドして潤滑剤組成物を作製することができる。「総添加剤処理率」という語は、潤滑剤組成物中に含まれる添加剤の総質量パーセンテージを指す。
ある実施形態において、添加剤は、基油以外の潤滑剤組成物中の任意の化合物である。言い換えると、総添加剤処理率の計算には基油は添加剤として関与しない。しかしながら、ある個々の成分を添加剤パッケージの添加から分けて潤滑剤組成物に独立して個別に添加することができることが理解されるべきであり、それでも、潤滑剤組成物中に個別に添加した添加剤が潤滑剤組成物中に他の添加剤とともに存在すると、添加剤パッケージの一部とみなされる。ほんの一例として、アルコキシル化アミド、エステル、摩耗防止剤、および分散剤を含み、それぞれが別々に添加される基油は、アルコキシル化アミド、エステル、摩耗防止剤、および分散剤を含む添加剤パッケージを含む潤滑剤組成物であると解釈することができる。
ある実施形態において、潤滑剤組成物は、アルコキシル化アミド、エステル、摩耗防止剤、および基油からなり得るかまたは本質的になり得る。潤滑剤組成物が、アルコキシル化アミド、エステル、摩耗防止剤、または基油の機能または性能に実質的に影響を及ぼさない少なくとも1つの添加剤に加えて、アルコキシル化アミド、エステル、摩耗防止剤、および基油からなり得るかまたは本質的になり得ることも企図される。潤滑剤組成物に関して用いられる場合、「本質的に~からなる」という語は、潤滑剤組成物が、潤滑剤組成物の全体的な性能に実質的に影響を及ぼす化合物を含まないことを指す。たとえば、潤滑剤組成物の全体的な性能に実質的に影響を及ぼす化合物には、潤滑剤組成物のTBNブースト、潤滑性、腐食抑制、酸性度、洗浄力、または金属表面清浄度に影響を及ぼす化合物が含まれ得る。
様々な実施形態において、潤滑剤組成物は実質的に水を含まない、たとえば潤滑剤組成物は、潤滑剤組成物の総質量を基準として、5質量%未満、4質量%未満、3質量%未満、2質量%未満、1質量%未満、0.5質量%未満、または0.1質量%未満の水を含む。あるいは、潤滑剤組成物は水を完全に含まなくてもよい。
添加剤パッケージまたは潤滑剤組成物は、少なくとも1つの添加剤をさらに含んで、結果として得られる潤滑剤組成物の様々な化学的および/または物理的特性を改善することができる。添加剤の具体例としては、摩耗防止剤、抗酸化剤、金属不活性化剤(または不動態化剤)、防錆剤、摩擦調整剤(または減摩添加剤)、粘度指数向上剤(または粘度調整剤)、流動点降下剤(または流動点抑制剤)、分散剤、洗剤、消泡添加剤、アミン化合物、およびそれらの組み合わせに加えて摩耗防止添加剤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。それぞれの添加剤は、単独または組み合わせで使用することができる。1つまたは複数の添加剤は、用いる場合、様々な量で使用することができる。
用いる場合、摩耗防止添加剤は様々な種類のものであり得る。摩耗防止剤の好適な例としては、硫黄含有化合物および/またはリン含有化合物および/またはハロゲン含有化合物、たとえば硫化オレフィンおよび植物油、アルキル化トリフェニルホスフェート、トリトリルホスフェート、トリクレシルホスフェート、塩素化パラフィン、アルキルおよびアリールジスルフィドおよびトリスルフィド、モノアルキルホスフェートおよびジアルキルホスフェートのアミン塩、メチルホスホン酸のアミン塩、ジエタノールアミノメチルトリルトリアゾール、ビス(2-エチルヘキシル)アミノメチルトリルトリアゾール、2,5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾールの誘導体、3-[(ジイソプロポキシホスフィノチオイル)チオ]プロピオン酸エチル、トリフェニルチオホスフェート(トリフェニルホスホロチオエート)、トリス(アルキルフェニル)ホスホロチオエートおよびそれらの混合物、ジフェニルモノノニルフェニルホスホロチオエート、イソブチルフェニルジフェニルホスホロチオエート、3-ヒドロキシ-1,3-チアホスフェタン3-オキシドのドデシルアミン塩、トリチオリン酸5,5,5-トリス[イソオクチル2-アセテート]、2-メルカプトベンゾチアゾールの誘導体、たとえば1-[N,N-ビス(2-エチルヘキシル)アミノメチル]-2-メルカプト-1H-1,3-ベンゾチアゾール、エトキシカルボニル-5-オクチルジチオカルバメート、および/またはそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
用いる場合、抗酸化剤は、それらに限定されるものではないが、アミン系抗酸化剤およびフェノール系抗酸化剤をはじめとする様々な種類のものであり得る。抗酸化剤の好適な例としては、アルキル化モノフェノール、たとえば2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール、2-tert-ブチル-4,6-ジメチルフェノール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-エチルフェノール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-n-ブチルフェノール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-イソブチルフェノール、2,6-ジシクロペンチル-4-メチルフェノール、2-(α-メチルシクロヘキシル)-4,6-ジメチルフェノール、2,6-ジオクタデシル-4-メチルフェノール、2,4,6-トリシクロヘキシルフェノール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メトキシメチルフェノール、2,6-ジ-ノニル-4-メチルフェノール、2,4-ジメチル-6(1’-メチルウンデク-1’-イル)フェノール、2,4-ジメチル-6-(1’-メチルヘプタデク-1’-イル)フェノール、2,4-ジメチル-6-(1’-メチルトリデク-1’-イル)フェノール、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、それらに限定されるものではない。
好適な抗酸化剤のさらなる例としては、アルキルチオメチルフェノール、たとえば、2,4-ジオクチルチオメチル-6-tert-ブチルフェノール、2,4-ジオクチルチオメチル-6-メチルフェノール、2,4-ジオクチルチオメチル-6-エチルフェノール、2,6-ジドデシルチオメチル-4-ノニルフェノール、およびそれらの組み合わせが挙げられる。ヒドロキノンおよびアルキル化ヒドロキノン、たとえば、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メトキシフェノール、2,5-ジ-tert-ブチルヒドロキノン、2,5-ジ-tert-アミルヒドロキノン、2,6-ジフェニル-4-オクタデシルオキシフェノール、2,6-ジ-tert-ブチルヒドロキノン、2,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシアニソール、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシアニソール、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニルステアレート、ビス-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)アジペート、およびそれらの組み合わせも利用することができる。
さらに、ヒドロキシル化チオジフェニルエーテル、たとえば2,2’-チオビス(6-tert-ブチル-4-メチルフェノール)、2,2’-チオビス(4-オクチルフェノール)、4,4’-チオビス(6-tert-ブチル-3-メチルフェノール)、4,4’-チオビス(6-tert-ブチル-2-メチルフェノール)、4,4’-チオビス-(3,6-ジ-sec-アミルフェノール)、4,4’-ビス-(2,6-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)ジスルフィド、ならびにそれらの組み合わせも使用することができる。
アルキリデンビスフェノール、たとえば2,2’-メチレンビス(6-tert-ブチル-4-メチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(6-tert-ブチル-4-エチルフェノール)、2,2’-メチレンビス[4-メチル-6-(α-メチルシクロヘキシル)フェノール]、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-シクロヘキシルフェノール)、2,2’-メチレンビス(6-ノニル-4-メチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、2,2’-エチリデンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、2,2’-エチリデンビス(6-tert-ブチル-4-イソブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス[6-(α-メチルベンジル)-4-ノニルフェノール]、2,2’-メチレンビス[6-(α,α-ジメチルベンジル)-4-ノニルフェノール]、4,4’-メチレンビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、4,4’-メチレンビス(6-tert-ブチル-2-メチルフェノール)、1,1-ビス(5-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-2-メチルフェニル)ブタン、2,6-ビス(3-tert-ブチル-5-メチル-2-ヒドロキシベンジル)-4-メチルフェノール、1,1,3-トリス(5-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-2-メチルフェニル)ブタン、1,1-ビス(5-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-2-メチル-フェニル)-3-n-ドデシルメルカプトブタン、エチレングリコールビス[3,3-ビス(3’-tert-ブチル-4’-ヒドロキシフェニル)ブチレート]、ビス(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチル-フェニル)ジシクロペンタジエン、ビス[2-(3’-tert-ブチル-2’-ヒドロキシ-5’-メチルベンジル)-6-tert-ブチル-4-メチルフェニル]テレフタレート、1,1-ビス-(3,5-ジメチル-2-ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2-ビス-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス-(5-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-2-メチルフェニル)-4-n-ドデシルメルカプトブタン、1,1,5,5-テトラ-(5-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-2-メチルフェニル)ペンタン、ならびにそれらの組み合わせを潤滑剤組成物中で抗酸化剤として利用することができることも企図される。
O-、N-およびS-ベンジル化合物、たとえば3,5,3’,5’-テトラ-tert-ブチル-4,4’-ジヒドロキシジベンジルエーテル、オクタデシル-4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルベンジルメルカプトアセテート、トリス-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)アミン、ビス(4-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルベンジル)ジチオールテレフタレート、ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)スルフィド、イソオクチル-3,5ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジルメルカプトアセテート、およびそれらの組み合わせも利用することができる。
ヒドロキシベンジル化マロネート、たとえばジオクタデシル-2,2-ビス-(3,5-ジ-tert-ブチル-2-ヒドロキシベンジル)-マロネート、ジ-オクタデシル-2-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-マロネート、ジ-ドデシルメルカプトエチル-2,2-ビス-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)マロネート、ビス[4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)フェニル]-2,2-ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)マロネート、およびそれらの組み合わせも抗酸化剤としての使用に適している。
トリアジン化合物、たとえば、2,4-ビス(オクチルメルカプト)-6-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシアニリノ)-1,3,5-トリアジン、2-オクチルメルカプト-4,6-ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシアニリノ)-1,3,5-トリアジン、2-オクチルメルカプト-4,6-ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェノキシ)-1,3,5-トリアジン、2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェノキシ)-1,2,3-トリアジン、1,3,5-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、1,3,5-トリス(4-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルベンジル、2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニルエチル)-1,3,5-トリアジン、1,3,5-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニルプロピオニル)-ヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン、1,3,5-トリス-(3,5-ジシクロヘキシル-4-ヒドロキシベンジル)-イソシアヌレート、およびそれらの組み合わせも使用することができる。
抗酸化剤のさらなる例としては、芳香族ヒドロキシベンジル化合物、たとえば1,3,5-トリス-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-2,4,6-トリメチルベンゼン、1,4-ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-2,3,5,6-テトラメチルベンゼン、2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)フェノール、およびそれらの組み合わせが挙げられる。ベンジルホスホネート、たとえばジメチル-2,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジルホスホネート、ジエチル-3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジルホスホネート、ジオクタデシル3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジルホスホネート、ジオクタデシル-5-tert-ブチル-4-ヒドロキシ3-メチルベンジルホスホネート、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジルホスホン酸のモノエチルエステルのカルシウム塩、およびそれらの組み合わせも利用することができる。加えて、アシルアミノフェノール、たとえば4-ヒドロキシラウルアニリド、4-ヒドロキシステアルアニリド、オクチルN-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)カルバメート。
[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸と一価または多価アルコールとのエステル、たとえばメタノール、エタノール、オクタデカノール、1,6-ヘキサンジオール、1,9-ノナンジオール、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、チオジエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ペンタエリトリトール、トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、Ν,N’-ビス(ヒドロキシエチル)オキサミド、3-チアウンデカノール、3-チアペンタデカノール、トリメチルヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、4-ヒドロキシメチル-1-ホスファ-2,6,7-トリオキサビシクロ[2.2.2]オクタン、ならびにそれらの組み合わせとのエステルも使用することができる。β-(5-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)-プロピオン酸と、一価または多価アルコールとのエステル、たとえばメタノール、エタノール、オクタデカノール、1,6-ヘキサンジオール、1,9-ノナンジオール、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、チオジエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ペンタエリトリトール、トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、N,N’-ビス(ヒドロキシエチル)オキサミド、3-チアウンデカノール、3-チアペンタデカノール、トリメチルヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、4-ヒドロキシメチル-1-ホスファ-2,6,7-トリオキサビシクロオクタン、ならびにそれらの組み合わせとのエステルも使用することができることがさらに企図される。
好適な抗酸化剤のさらなる例としては、窒素を含むもの、たとえばβ-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸のアミド、たとえばN,N’-ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニルプロピオニル)ヘキサメチレンジアミン、N,N’-ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニルプロピオニル)トリメチレンジアミン、N,N’-ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニルプロピオニル)ヒドラジンが挙げられる。抗酸化剤の他の好適な例としては、アミン系抗酸化剤、たとえばN,N’-ジイソプロピル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ジ-sec-ブチル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ビス(1,4-ジメチルペンチル)-p-フェニレンジアミン、N,N’-ビス(1-エチル-3-メチルペンチル)-p-フェニレンジアミン、N,N’-ビス(1-メチルヘプチル)-p-フェニレンジアミン、Ν,N’-ジシクロヘキシル-p-フェニレンジアミン、Ν,N’-ジフェニル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ビス(2-ナフチル)-p-フェニレンジアミン、N-イソプロピル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、N-(1,3-ジメチル-ブチル)-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、N-(1-メチルヘプチル)-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、N-シクロヘキシル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、4-(p-トルエンスルファモイル)ジフェニルアミン、Ν,N’-ジメチル-N,N’-ジ-sec-ブチル-p-フェニレンジアミン、ジフェニルアミン、N-アリルジフェニルアミン、4-イソプロポキシジフェニルアミン、N-フェニル-1-ナフチルアミン、N-フェニル-2-ナフチルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、たとえばp,p’-ジ-tert-オクチルジフェニルアミン、4-n-ブチルアミノフェノール、4-ブチリルアミノフェノール、4-ノナノイルアミノフェノール、4-ドデカノイルアミノフェノール、4-オクタデカノイルアミノフェノール、ビス(4-メトキシフェニル)アミン、2,6-ジ-tert-ブチル-4-ジメチルアミノメチルフェノール、2,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、Ν,Ν,N’,N’-テトラメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、1,2-ビス[(2-メチル-フェニル)アミノ]エタン、1,2-ビス(フェニルアミノ)プロパン、(o-トリル)ビグアニド、ビス[4-(1’,3’-ジメチルブチル)フェニル]アミン、tert-オクチル化N-フェニル-1-ナフチルアミン、モノアルキル化およびジアルキル化tert-ブチル/tert-オクチルジフェニルアミンの混合物、モノアルキル化およびジアルキル化イソプロピル/イソヘキシルジフェニルアミンの混合物、モノアルキル化およびジアルキル化tert-ブチルジフェニルアミンの混合物、2,3-ジヒドロ-3,3-ジメチル-4H-1,4-ベンゾチアジン、フェノチアジン、N-アリルフェノチアジン、Ν,Ν,N’,N’-テトラフェニル-1,4-ジアミノブト-2-エン、N,N-ビス(2,2,6,6-テトラメチルピペリド-4-イル-ヘキサメチレンジアミン、ビス(2,2,6,6-テトラメチルピペリド-4-イル)セバケート、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-オンおよび2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-オール、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。
好適な抗酸化剤のさらなる例としては、脂肪族もしくは芳香族ホスファイト、チオジプロピオン酸のエステルもしくはチオ二酢酸のエステル、またはジチオカルバミン酸もしくはジチオリン酸の塩、2,2,12,12-テトラメチル-5,9-ジヒドロキシ-3,7,1トリチアトリデカンおよび2,2,15,15-テトラメチル-5,12-ジヒドロキシ-3,7,10,14-テトラチアヘキサデカン、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。さらに、硫化脂肪酸エステル、硫化脂肪および硫化オレフィン、ならびにそれらの組み合わせを使用することができる。
用いる場合、抗酸化剤は様々な量で使用することができる。抗酸化剤は、添加剤パッケージ中、添加剤パッケージの総質量を基準として、0.1~99質量%、1~70質量%、5~50質量%、または25~50質量%の範囲の量で存在し得る。抗酸化剤は、潤滑剤組成物中、潤滑剤組成物の総質量を基準として、0.01~5質量%、0.1~3質量%、または0.5~2質量%の範囲の量で存在し得る。
用いる場合、金属不活性化剤は様々な種類のものであり得る。金属不活性化剤の好適な例としては、それらに限定されるものではないが、ベンゾトリアゾールおよびその誘導体、たとえば4-または5アルキルベンゾトリアゾール(たとえばトルトリアゾール)およびその誘導体、4,5,6,7-テトラヒドロベンゾトリアゾールおよび5,5’-メチレンビスベンゾトリアゾール;ベンゾトリアゾールまたはトルトリアゾールのマンニッヒ塩基、たとえば1-[ビス(2-エチルヘキシル)アミノメチル)トルトリアゾールおよび1-[ビス(2-エチルヘキシル)アミノメチル)ベンゾトリアゾール;およびアルコキシアルキルベンゾトリアゾール、たとえば1-(ノニルオキシメチル)ベンゾトリアゾール、1-(1-ブトキシエチル)ベンゾトリアゾールおよび1-(1-シクロヘキシルオキシブチル)トルトリアゾール、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。
好適な金属不活性化剤のさらなる例としては、1,2,4-トリアゾールおよびそれらの誘導体、たとえば3アルキル(またはアリール)-1,2,4-トリアゾール、および1-[ビス(2-エチルヘキシル)アミノメチル-1,2,4-トリアゾールなどの1,2,4-トリアゾールのマンニッヒ塩基;1-(1-ブトキシエチル)-1,2,4-トリアゾールなどのアルコキシアルキル-1,2,4-トリアゾール;およびアシル化3-アミノ-1,2,4-トリアゾール、イミダゾール誘導体、たとえば4,4’-メチレンビス(2-ウンデシル-5-メチルイミダゾール)およびビス[(N-メチル)イミダゾール-2-イル]カルビノールオクチルエーテル、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。好適な金属不活性化剤のさらなる例としては、硫黄含有ヘテロ環式化合物、たとえば2-メルカプトベンゾチアゾール、2,5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾールおよびそれらの誘導体;ならびに3,5-ビス[ジ(2-エチルヘキシル)アミノメチル]-1,3,4-チアジアゾリン-2-オン、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。金属不活性化剤のさらなる例としては、アミノ化合物、たとえばサリチリデンプロピレンジアミン、サリチルアミノグアニジンおよびその塩、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。
用いる場合、金属不活性化剤は様々な量で使用することができる。金属不活性化剤は、添加剤パッケージ中、添加剤パッケージの総質量を基準として、0.1~99質量%、1~70質量%、5~50質量%、または25~50質量%の範囲の量で存在し得る。金属不活性化剤は、潤滑剤組成物中、潤滑剤組成物の総質量を基準として、0.01~0.1質量%、0.05~0.01質量%、または0.07~0.1質量%の量で存在し得る。
用いる場合、防錆剤および/または摩擦調整剤は様々な種類のものであり得る。防錆剤および/または摩擦調整剤の好適な例としては、有機酸、それらのエステル、金属塩、アミン塩および無水物、たとえばアルキルコハク酸およびアルケニルコハク酸、ならびにアルコール、ジオールまたはヒドロキシカルボン酸とのそれらの部分エステル、アルキルコハク酸およびアルケニルコハク酸の部分アミド、4-ノニルフェノキシ酢酸、アルコキシ-およびアルコキシエトキシカルボン酸、たとえばドデシルオキシ酢酸、ドデシルオキシ(エトキシ)酢酸およびそのアミン塩、ならびにN-オレオイルサルコシン、ソルビタンモノオレエート、ナフテン酸鉛、アルケニルコハク酸無水物、たとえば、ドデセニルコハク酸無水物、2-カルボキシメチル-1-ドデシル-3-メチルグリセロールおよびそのアミン塩、ならびにそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。さらなる例としては、窒素含有化合物、たとえば、第1、第2または第3脂肪族または脂環式アミンおよび有機および無機酸のアミン塩、たとえば油溶性アルキルアンモニウムカルボキシレート、ならびに1-[N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)アミノ]-3-(4-ノニルフェノキシ)プロパン-2-オールならびにそれらの組み合わせが挙げられる。さらなる例としては、ヘテロ環式化合物、たとえば置換イミダゾリンおよびオキサゾリン、ならびに2-ヘプタデセニル-1-(2-ヒドロキシエチル)イミダゾリン、リン含有化合物、たとえば:リン酸部分エステルまたはホスフィン酸部分エステルのアミン塩、モリブデン含有化合物、たとえばジチオカルバミン酸モリブデンならびに他の硫黄およびリン含有誘導体、硫黄含有化合物、たとえば:ジノニルナフタレンスルホン酸バリウム、石油スルホン酸カルシウム、アルキルチオ置換脂肪族カルボン酸、脂肪族2-スルホカルボン酸のエステルおよびその塩、グリセロール誘導体、たとえば:グリセロールモノオレエート、1-(アルキルフェノキシ)-3-(2-ヒドロキシエチル)グリセロール、1-(アルキルフェノキシ)-3-(2,3-ジヒドロキシプロピル)グリセロールおよび2-カルボキシアルキル-1,3-ジアルキルグリセロール、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。
用いる場合、防錆剤および/または摩擦調整剤を様々な量で使用することができる。防錆剤および/または摩擦調整剤は、添加剤パッケージ中、添加剤パッケージの総質量を基準として、0.01~0.1質量%、0.05~0.01質量%、または0.07~0.1質量%の範囲の量で存在し得る。防錆剤および/または摩擦調整剤は、潤滑剤組成物中、潤滑剤組成物の総質量を基準として、0.01~5質量%、0.1~3質量%、0.1~1質量%、0.05~0.01質量%、または0.07~0.1質量%の量で存在し得る。
用いる場合、粘度指数向上剤(VII)は様々な種類のものであり得る。VIIの好適な例としては、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ビニルピロリドン/メタクリレートコポリマー、ポリビニルピロリドン、ポリブテン、オレフィンコポリマー、スチレン/アクリレートコポリマーおよびポリマー、ならびにそれらの組み合わせが挙げられるが、それらに限定されるものではない。
用いる場合、VIIは様々な量で使用することができる。VIIは、添加剤パッケージ中、添加剤パッケージの総質量を基準として、0.01~20質量%、1~15質量%、または1~10質量%の範囲の量で存在し得る。VIIは、潤滑剤組成物中、潤滑剤組成物の総質量を基準として、0.01~20質量%、1~15質量%、または1~10質量%の量で存在し得る。
用いる場合、流動点降下剤は様々な種類のものであり得る。流動点降下剤の好適な例としては、ポリメタクリレートおよびアルキル化ナフタレン誘導体、ならびにそれらの組み合わせが挙げられるが、それらに限定されるものではない。
用いる場合、流動点降下剤は様々な量で使用することができる。流動点降下剤は、添加剤パッケージ中、添加剤パッケージの総質量を基準として、0.1~99質量%、1~70質量%、5~50質量%、または25~50質量%の範囲の量で存在し得る。流動点降下剤は、潤滑剤組成物中、潤滑剤組成物の総質量を基準として、0.01~0.1質量%、0.05~0.01質量%、または0.07~0.1質量%の範囲の量で存在し得る。
用いる場合、分散剤は様々な種類のものであり得る。分散剤の好適な例としては、アミン分散剤、アルケニル基、ポリブテニルコハク酸アミドまたはポリブテニルコハク酸イミド、ポリブテニルホスホン酸誘導体および塩基性マグネシウム、カルシウムおよびバリウムスルホネートおよびフェノレート、スクシネートエステルおよびアルキルフェノールアミン(マンニッヒ塩基)、ならびにそれらの組み合わせが挙げられるが、それらに限定されるものではない。
用いる場合、アミン分散剤は、ASTM D4739にしたがって測定すると、少なくとも15mgKOH/gアミン分散剤、少なくとも25mgKOH/gアミン分散剤、または少なくとも30mgKOH/gアミン分散剤の総塩基数を有し得る。あるいは、アミン分散剤のTBN値は、ASTM D4739にしたがって測定した場合、15~100mgKOH/gアミン分散剤、15~80mgKOH/gアミン分散剤、または15~75mgKOH/gアミン分散剤の範囲であり得る。
いくつかの実施形態において、アミン分散剤には、ポリアルケン部分を含むポリアルケンアミンが含まれる。ポリアルケン部分は、同一または異なる、直鎖または分枝C2-6オレフィンモノマーの重合生成物である。好適なオレフィンモノマーの例は、エチレン、プロピレン、1-ブテン、イソブテン、1-ペンテン、2-メチルブテン、1-ヘキセン、2-メチルペンテン、3-メチルペンテン、および4-メチルペンテンである。ポリアルケン部分は、200~10000、500~10000、または800~5000の質量平均分子量を有する。
アミン分散剤は、無水コハク酸由来であり、ヒドロキシル基および/またはアミノ基および/またはアミド基および/またはイミド基を有する部分を含み得る。たとえば、アミン分散剤は、500~5000の質量平均分子量を有する従来型または高反応性ポリイソブテンと無水マレイン酸とを熱経路によるかまたは塩素化ポリイソブテンを介して反応させることによって得ることができるポリイソブテニルコハク酸無水物から誘導することができる。たとえば、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンまたはテトラエチレンペンタミンなどの脂肪族ポリアミンとの誘導体を用いることができる。
ポリアルケンアミンを製造するために、ポリアルケン成分を公知の方法でアミノ化させることができる。方法の一例は、ヒドロホルミル化およびその後の好適な窒素化合物の存在下での還元的アミノ化によるオキソ中間体の製造によって進行する。
用いる場合、アルケニル基の一不飽和または多不飽和、たとえば一または二不飽和アナログの好適な例は、2~18個の炭素原子を有し、二重結合は炭化水素鎖中の任意の位置であってよい。C4~C18シクロアルキル基の例には、シクロブチル、シクロペンチルおよびシクロヘキシル、ならびに1~3個のC1~C4アルキル基で置換されたそれらのアナログも含まれる。C1~C4アルキル基は、たとえば、メチル、エチル、イソ-またはn-プロピル、n-、イソ-、sec-またはtert-ブチルから選択される。アリールアルキル基の例としては、C1~C18アルキル基および単環式または二環式縮合または非縮合4~7員、特に6員芳香族またはヘテロ芳香族基、たとえばフェニル、ピリジル、ナフチルおよびビフェニルから誘導されるアリール基が挙げられる。アルケニル基の他の例としては、ポリ(オキシアルキル)基およびポリアルキレンポリアミン基が挙げられる。
用いる場合、分散剤は様々な量で使用することができる。分散剤は、添加剤パッケージ中、添加剤パッケージの総質量を基準として、0.1~99.9質量%、0.1~50質量%、5~25質量%、または5~20質量%の範囲の量で存在し得る。分散剤は、潤滑剤組成物中、潤滑剤組成物の総質量を基準として、0.01~15質量%、0.1~12質量%、0.5~10質量%、または1~8質量%の量で存在し得る。あるいは、分散剤は、それぞれ潤滑剤組成物の総質量を基準として、15質量%未満、12質量%未満、10質量%未満、5質量%未満、または1質量%未満の量で存在し得る。
用いる場合、洗剤は様々な種類のものであり得る。洗剤の好適な例としては、過塩基性または中性金属スルホネート、フェネート、およびサリチレート、ならびにそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
用いる場合、洗剤は様々な量で使用することができる。洗剤は、添加剤パッケージ中、添加剤パッケージの総質量を基準として、0.1~99質量%、1~70質量%、5~50質量%、または25~50質量%の範囲の量で存在し得る。洗剤は、潤滑剤組成物中、潤滑剤組成物の総質量を基準として、0.01~5質量%、0.1~4質量%、0.5~3質量%、または1~3質量%の範囲の量で存在し得る。あるいは、洗剤は、潤滑剤組成物の総質量を基準として、5質量%未満、4質量%未満、3質量%未満、2質量%未満、または1質量%未満の量で存在し得る。
用いる場合、消泡添加剤は、様々な種類のものであり得、また様々な量で使用することができる。消泡添加剤は、添加剤パッケージ中、添加剤パッケージの総質量を基準として、0.01~1質量%、0.01~0.5質量%、0.01~0.1質量%、または0.02~0.08質量%の範囲の量で存在し得る。消泡添加剤は、潤滑剤組成物中、潤滑剤組成物の総質量を基準として、0.001~1質量%、0.001~0.05質量%、0.001~0.01質量%、または0.002~0.008質量%の範囲の量で存在し得る。
用いる場合、アミン化合物は様々な種類のものであり得る。アミン化合物は少なくとも1個の窒素原子を含む。さらに、いくつかの構造では、アミン化合物は、トリアゾール、トリアジン、または環の本体中に3個またはそれ以上の窒素原子がある類似の化合物を含まない。アミン化合物は脂肪族であり得る。
ある実施形態において、アミン化合物は、ASTM D4739にしたがって試験した場合、少なくとも10mgKOH/gの全塩基価(TBN)値を有する。あるいは、アミン化合物は、ASTM D4739に従って試験した場合、少なくとも15mgKOH/g、少なくとも20mgKOH/g、少なくとも25mgKOH/g、少なくとも80mgKOH/g、少なくとも90mgKOH/g、少なくとも100mgKOH/g、少なくとも110mgKOH/g、少なくとも120mgKOH/g、少なくとも130mgKOH/g、少なくとも140mgKOH/g、少なくとも150mgKOH/g、または少なくとも160mgKOH/gのTBN値を有する。あるいは、アミン化合物は、ASTM D4739にしたがって試験した場合、80~600mgKOH/g、90~500mgKOH/g、100~300mgKOH/g、または100~200mgKOH/gのTBN値を有し得る。
いくつかの実施形態において、アミン化合物は、潤滑剤組成物のTBNに悪影響を及ぼさない。あるいは、アミン化合物は、潤滑剤組成物のTBNを、少なくとも0.5mgKOH/gアミン化合物、少なくとも1mgKOH/gアミン化合物、少なくとも1.5mgKOH/gアミン化合物、少なくとも2mgKOH/gアミン化合物、少なくとも2.5mgKOH/gアミン化合物、少なくとも3mgKOH/gアミン化合物、少なくとも3.5mgKOH/gアミン化合物、少なくとも4mgKOH/gアミン化合物、少なくとも4.5mgKOH/gアミン化合物、少なくとも5mgKOH/gアミン化合物、少なくとも10mgKOH/gアミン化合物、または少なくとも15mgKOH/gアミン化合物で改善することができる。潤滑剤組成物のTBN値をASTM D2896にしたがって測定することができる。
いくつかの実施形態において、アミン化合物は、水素、炭素、窒素、および酸素からなるか、または本質的になる。あるいは、アミン化合物は、水素、炭素、および窒素からなり得るまたは、本質的になり得る。アミン化合物に関連して、「本質的に~からなる」という表現は、アミン化合物の少なくとも95モル%が、記載する原子(すなわち、水素、炭素、窒素、および酸素;または水素、炭素、および窒素)である化合物を指す。たとえば、アミン化合物が本質的に水素、炭素、窒素、および酸素からなる場合、アミン化合物の少なくとも95モル%は、水素、炭素、窒素、および酸素である。ある構造では、アミン化合物の少なくとも96モル%、少なくとも97モル%、少なくとも98モル%、少なくとも99モル%、または少なくとも99.9モル%は、水素、炭素、窒素および酸素であるか、または、他の実施形態では、炭素、窒素、および水素である。
アミン化合物は共有結合からなり得る。「共有結合からなる」という表現は、アミン化合物に、少なくとも1つのイオン性原子または化合物とのイオン会合を介して結合する化合物を除外することを意図する。すなわち、アミン化合物が共有結合からなる構造において、アミン化合物は、アミン化合物の塩、たとえば、ホスフェートアミン塩およびアンモニウム塩を除外する。したがって、ある実施形態において、潤滑剤組成物はアミン化合物の塩を含まない。たとえば、潤滑剤組成物は、ホスフェートアミン塩、アンモニウム塩、および/またはアミン硫酸塩を含まなくてもよい。
アミン化合物は、500未満の質量平均分子量を有するモノマー性非環状アミン化合物であり得る。あるいは、モノマー性非環状アミン化合物は、450未満、400未満、350未満、300未満、250未満、200未満、または150未満の質量平均分子量を有し得る。あるいは、アミン化合物は、少なくとも30、少なくとも50、少なくとも75、少なくとも100、少なくとも150、少なくとも200、または少なくとも250の質量平均分子量を有し得る。
「非環式」という語は、環状構造を含まないアミン化合物を指し、芳香族構造を除外することを意図する。たとえば、モノマー性非環状アミン化合物は、環状構造中に一緒に結合した少なくとも3個の原子を有する環を有する化合物およびベンジル、フェニル、またはトリアゾール基を含む化合物を含まない。
モノマー性非環状アミンには、モノアミンおよびポリアミン(2つまたはそれ以上のアミン基を含む)が含まれる。典型的なモノマー性非環状アミン化合物としては、第1、第2、および第3アミンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
あるいは、モノマー性非環状アミン化合物には、少なくとも1つの他の第1アミン、たとえばエチルアミン、n-プロピルアミン、イソプロピルアミン、n-ブチルアミン、イソブチルアミン、sec-ブチルアミン、tert-ブチルアミン、ペンチルアミン、およびヘキシルアミン;式:CH3-O-C24-NH2、C25-O-C24-NH2、CH3-O-C36-NH2、C25-O-C36-NH2、C49-O-C48-NH2、HO-C24-NH2、HO-C36-NH2およびHO-C48-NH2の第1アミン;たとえばジエチルアミン、メチルエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジイソブチルアミン、ジ-sec-ブチルアミン、ジ-tert-ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン;ならびに式:(CH3-O-C242NH、(C25-O-C242NH、(CH3-O-C362NH、(C25-O-C362NH、(n-C49-O-C482NH、(HO-C242NH、(HO-C362NHおよび(HO-C482NHの第2アミン:およびポリアミン、たとえばn-プロピレンジアミン、1,4-ブタンジアミン、1,6-ヘキサンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンおよびテトラエチレンペンタミン、ならびにそれらのアルキル化生成物、たとえば3-(ジエチルアミノ)-n-プロピルアミン、N,N-ジメチルエチレンジアミン、Ν,N-ジエチルエチレンジアミン、およびΝ,Ν,N’,N’-テトラメチルジエチレントリアミンが含まれ得る。
あるいは、アミン化合物はモノマー性環状アミン化合物であり得る。モノマー性環状アミン化合物は、100~1200、200~800、または200~600の質量平均分子量を有し得る。あるいは、モノマー性環状アミン化合物は、500未満、または少なくとも50の質量平均分子量を有し得る。いくつかの実施形態において、モノマー性環状アミン化合物は、芳香族基、たとえばフェニルおよびベンジル環を含まない。他の実施形態では、モノマー性環状アミン化合物は脂肪族である。
モノマー性環状アミン化合物は、1分子あたり2個以下の窒素原子を含み得る。あるいは、モノマー性環状アミン化合物は1分子あたり1個のみの窒素を含み得る。「1分子あたりの窒素」という表現は、分子の本体および任意の置換基を含む、全分子中の窒素原子の総数を指す。ある実施形態では、モノマー性環状アミン化合物は、モノマー性環状アミン化合物の環中に1個または2個の窒素原子を含む。
いくつかの実施形態において、アミン化合物、たとえばモノマー性非環状アミン化合物またはモノマー性環状アミン化合物は、立体障害アミン化合物であり得る。立体障害アミン化合物は100~1200の質量平均分子量を有し得る。あるいは、立体障害アミン化合物は、200~800、または200~600の質量平均分子量を有し得る。あるいは、立体障害アミン化合物は500未満の質量平均分子量を有し得る。
立体障害アミン化合物は1つのエステル基を含み得る。しかしながら、立体障害アミン化合物は代わりにエステル基を含まなくてもよい。ある実施形態において、立体障害アミン化合物は少なくとも1つ、または1つのみピペリジン環を含み得る。
用いる場合、アミン化合物は様々な量で使用することができる。アミン化合物は、添加剤パッケージ中、添加剤パッケージの総質量を基準として、0.1~50質量%、0.1~25質量%、0.1~15質量%、0.1~10質量%、0.1~8質量%、または1~5質量%の範囲の量で存在し得る。分散剤は、潤滑剤組成物中、潤滑剤組成物の総質量を基準として、0.1~25質量%、0.1~20質量%、0.1~15質量%、0.1~10質量%、0.5~5質量%、1~3質量%、または1~2質量%の範囲の量で存在し得る。
本開示はまた、内燃機関の燃料経済性を改善するために内燃機関を潤滑する方法も提供する。当該方法は、潤滑剤組成物を提供することを含む。潤滑剤組成物は、上述のように、基油とアルコキシル化アミンとエステルと摩耗防止剤とを含む。当該方法は、内燃機関を潤滑剤組成物で潤滑する方法をさらに含む。
以下の実施例に対して多くの変更を加えることができ、それでも同様または類似の結果が得られることが理解されるべきである。したがって、本開示の添加剤パッケージ、および結果として得られる潤滑剤組成物の実施形態を説明する以下の実施例は、本開示を説明することを意図するのであって、限定することを意図するものではない。
実施例
アルコキシル化アミドおよびエステルの形成のための例示的方法1
A ココナッツ油ジエタノールアミド混合物を形成するための縮合反応
ココナッツ油(3.80kg、5.78mol)を反応器に添加し、約130℃に加熱した。ジエタノールアミン(DEA)(1.22kg、11.6mol、2当量)を添加し、そして結果として得られた混合物を、さらに6時間撹拌しながら約130℃の反応温度を維持した。生成物は粘稠性の黄色から褐色油状物(5.01kg)であり、これを精製することなくアルコキシル化反応で使用した。
縮合反応は以下の出発物質を使用して実施した。
Figure 0007009213000025
B アミンで触媒されるアルコキシル化
ステップAのジエタノールアミド反応生成物(869g、2.02mol)をアミン触媒(4.9g N,N-ジメチルエタノールアミン、0.06mol、0.5質量%)と混合した。結果として得られる混合物を約110℃に加熱した。プロピレンオキシド(117g、2.02mol、1.0当量)を添加し、混合物を反応温度でさらに12時間撹拌した。減圧下および/または窒素ガスでフラッシュすることによって未反応プロピレンオキシドを除去して、反応生成物を得た。
以下のスキームは、ステップAおよびBの反応、ならびにステップBの後に存在する反応生成物を示す。
Figure 0007009213000026
エステルもステップAで、ジエタノールアミドとともに生じることに留意する。このエステルおよび未反応ジエタノールアミンはアルコキシル化ステップBの間に存在し、最終生成物中に残存していてもよい。上記反応スキームで示すように、ステップAのエステルもプロポキシル化した。上記スキームは主な反応生成物のみを図示することにさらに留意されたい。プロポキシル化の程度を、統計的分布に供し、様々なエーテルおよびヘテロ環などの少量のさらなる反応生成物、たとえばビスヒドロキシエチルピペラジン、ならびに残留する未反応化合物を見出すことができる。
アルコキシル化アミドおよびエステルの形成のための例示的方法2
A ココナッツ脂肪酸ジエタノールアミド混合物を形成するための縮合反応
ココナッツ脂肪酸(3.05kg、14.4mol)を反応器に入れ、約80℃に加熱した。ジエタノールアミン(1.52kg、14.4mol、1.0当量)を添加し、結果として得られる混合物を約150℃の反応温度に加熱し、次いでさらに8時間撹拌した。生成物は粘稠性の黄色から褐色の油状物(3.95kg)であり、これをさらに精製することなくアルコキシル化反応で使用した。
縮合反応を、以下の出発物質を使用して実施した。
Figure 0007009213000027
B アミンで触媒されるアルコキシル化反応
ステップAのジエタノールアミド反応生成物(495g、1.72mol)をアミン触媒(3.0g Ν,Ν-ジメチルエタノールアミン、0.03mol、0.5質量%)と混合した。結果として得られる混合物を約115℃に加熱した。プロピレンオキシド(100g、1.72mol、1.0当量)を添加し、混合物を約115℃でさらに12時間撹拌した。減圧下および/または窒素でフラッシュすることによって未反応プロピレンオキシドを除去して、反応生成物を得た。
以下のスキームは、ステップAおよびBの反応、ならびにステップBの後に存在する反応生成物を示す。
Figure 0007009213000028
エステルもステップAで、ジエタノールアミドとともに生じる。このエステルおよび任意の未反応ジエタノールアミンはアルコキシル化ステップBの間に存在し、最終生成物中に残存していてもよい。上記反応スキームで示すように、ステップAのエステルもプロポキシル化された。上記スキームは主な反応生成物のみを示すことにさらに留意されたい。プロポキシル化の程度を統計的分布に供し、様々なエーテルおよびヘテロ環などの少量のさらなる反応生成物、たとえばビスヒドロキシエチルピペラジン、ならびに未反応化合物を見出すことができる。
基油、アルコキシル化アミド、エステル、および摩耗防止剤を含む潤滑剤組成物の評価
A 摩擦係数およびボールスカー直径評価I
基油、アルコキシル化アミド、エステル、および摩耗防止剤を含む潤滑剤組成物の摩擦係数およびボールスカー直径を評価した。潤滑剤組成物の摩擦係数を、修正ASTM D6079法にしたがって測定した。修正ASTM D6079法は摩擦係数を測定するために高周波往復動リグ(HFRR)を利用する。測定する間、HFRRは1mmのストロークで10Hzにて往復運動した。100℃の温度にて標準的HFRSSP鋼球を使用して400グラムの負荷で120分間測定を実施した。潤滑剤組成物のボールスカー直径をレーザー表面形状測定装置によって測定した。
実施例1は100質量%のグループII基油を含む。実施例2-7は、グループII基油とリンを含む摩耗防止剤との混合物を含む。実施例8~13は、表1に示す量のアルコキシル化アミドおよびエステルの混合物、およびグループII基油を含む。実施例14-19は、リンを含む摩耗防止剤、アルコキシル化アミドとエステルとの混合物、およびグループII基油を含む。実施例8~19はそれぞれ、一般式(I)のアルコキシル化アミドおよび一般式(II)のエステルの製造から得られる少量の副生成物、および残存する反応物質も含む。
実施例8~19におけるアルコキシル化アミドおよびエステルの混合物は、エステルの、アルコキシル化アミドに対する質量比75:25でアルコキシル化アミドおよびエステルを含む。実施例2~7および14~19に含まれるリンを含む摩耗防止剤はジアルキルジチオリン酸亜鉛である。
評価結果を下記表1に示す。
Figure 0007009213000029
B 摩擦係数およびボールスカー直径評価II
基油、アルコキシル化アミド、エステル、および摩耗防止剤を含む潤滑剤組成物の摩擦係数およびボールスカー直径を、比較摩擦調整剤を含む潤滑剤組成物に対してさらに評価した。それぞれの潤滑剤組成物の摩擦係数を、修正ASTM D6079法に従って測定した。修正ASTM D6079法は、摩擦係数を測定するために高周波往復動リグ(HFRR)を利用した。測定中、HFRRは1mmのストロークで10Hzにて往復運動した。測定は、標準的HFRSSP鋼球を使用して400グラムの負荷で120分間100℃の温度にて実施した。それぞれの潤滑剤組成物のボールスカー直径をレーザー表面形状測定装置によって測定した。
実施例20~86はグループII基油(基油)を含む。
実施例21~32、39~44、51~56、63~68、および75~80は、ジアルキルジチオリン酸亜鉛を、リンを含む摩耗防止剤(摩耗防止剤)としてさらに含む。
実施例27~38は、グリセロールモノオレエートを、窒素を含まないエステル(摩擦調整剤I)としてさらに含む。
実施例39~50は、ラウリルアミドを、アルコキシル化を含まないアミド(摩擦調整剤II)としてさらに含む。
実施例51~62は、ラウリルアミドおよびグリセロールモノオレエートをさらに含む。
実施例63~74は、アルコキシル化アミドおよびエステルの混合物を、エステルの、アルコキシル化アミド(燃料節約剤)に対する質量比75:25でさらに含む。
実施例75~86は、アルコキシル化アミドおよびエステルの混合物、ならびにグリセロールモノオレエートをさらに含む。
実施例63~86は、一般式(I)のアルコキシル化アミドおよび一般式(II)のエステルの製造から得られる少量の副生成物および残存する反応物質も含む。
評価の結果を下記表2に提示する。
Figure 0007009213000030
Figure 0007009213000031
Figure 0007009213000032
C トラクション係数評価
基油、アルコキシル化アミド、エステル、および摩耗防止剤を含む潤滑剤組成物のトラクション係数を、比較摩擦調整剤を含む潤滑剤組成物に対して評価した。それぞれの潤滑剤組成物のトラクション係数を、ミニ・トラクション・マシン(Mini-Traction Machine:MTM)、具体的にはPCS Instruments社から入手したMTM2を利用することによって測定した。測定中、標準的鋼球(19.05mm)およびディスク(46mm)をMTMで利用した。MTMの負荷を1GPaに設定し、潤滑剤組成物を125℃に予熱した。それぞれの潤滑剤組成物のトラクション係数は、25%スライド/ロール比を利用して0~2000mm/sの速度から測定した。
実施例87~314はグループII基油(基油)を含む。
実施例315~428は、分散剤、抗酸化剤、洗剤、流動点降下剤、および粘度調整剤を含む添加剤パッケージとグループII基油(添加剤パッケージと基油)を含む。
実施例201~428は、リンを含む摩耗防止剤(摩耗防止剤)としてジアルキルジチオリン酸亜鉛をさらに含む。
実施例125~162、239~276、および353~390は、グリセロールモノオレエートを、窒素を含まないエステル(摩擦調整剤I)としてさらに含む。
実施例163~200、277~314、および391~428はさらに、アルコキシル化アミドとエステルとの混合物を、エステルの、アルコキシル化アミド(燃料節約剤)に対する質量比75:25で含む。
実施例163~200、277~314、および391~428はまた、一般式(I)のアルコキシル化アミドと一般式(II)のエステルの製造から生じる少量の副生成物および残存する反応物質も含む。
評価の結果を下記表3および図1にグラフとして示す。
Figure 0007009213000033
Figure 0007009213000034
Figure 0007009213000035
Figure 0007009213000036
Figure 0007009213000037
Figure 0007009213000038
Figure 0007009213000039
Figure 0007009213000040
Figure 0007009213000041
図1中、それぞれの潤滑剤組成物についてのトラクション係数を、上記表3で提供するように200mm/s~2000mm/sの対応する転がり速度に対してプロットする。アルコキシル化アミドおよびエステルの混合物(燃料節約剤)およびリンを含む摩耗防止剤を含む潤滑剤組成物は、グリセロールモノオレエート(摩擦調整剤I)とリンを含む摩耗防止剤とを含む潤滑剤組成物よりも低いトラクション係数を少なくとも200mm/sの転がり速度で示す。200mm/s未満の転がり速度で、グリセロールモノオレエート(摩擦調整剤I)とリンを含む摩耗防止剤とを含む潤滑剤組成物のトラクション係数は、アルコキシル化アミドとエステルとの混合物(燃料節約剤)と、リンを含む摩耗防止剤とを含む潤滑剤組成物と比較して低いトラクション係数を示す。
D EPAハイウェイ燃料経済性運転スケジュール(HwFET)にしたがった燃料経済性評価
潤滑剤組成物を利用した車両の燃料経済性の改善は、低負荷車両の燃料経済性の測定のためにU.S.EPAによって開発されたシャーシ・ダイナモメーター・ドライビング・スケジュールであるHwFETにしたがって測定した。2012年製ホンダ・シビック(1.8L PFI)、2004年製マツダ3(2.0L PFI)、2012年製ビューイック・リーガル(2.0L GDI)、および2012年製フォード・エクスプローラ(2.0L TGDI)を測定のために使用した。
4サイクルの合計を平均して、合計8回の測定について2つのHwFETを含む各サイクルで各車両のベースライン燃料経済性を算出した。アルコキシル化アミドとエステルの混合物、または窒素を含まないエステルを潤滑剤組成物中に特定の処理率で導入し、さらに4サイクルを測定して、アルコキシル化アミドとエステルの混合物、または窒素を含まないエステルの燃料経済性に対する影響を算出した。HwFETにしたがって、各車両を765秒間、時速48.3マイルの平均速度で10.26マイルの距離まで試験した。各潤滑剤組成物を利用した各車両についての表3の結果は、6回の試験の平均に基づく。
実施例429~436は、リンを含む摩耗防止剤、窒素を含まないエステル、およびグループII基油を含む。実施例437~444は、リン、アルコキシル化アミドとエステルとの混合物、およびグループII基油を含む摩耗防止剤を含む。実施例437~444はさらに、一般式(I)のアルコキシル化アミドおよび一般式(II)のエステルの製造から生じた少量の副生成物および残存する反応物質も含む。実施例429~444のグループII基油は、グループII基油の総質量パーセントに基づいた量で以下の各添加剤を含む添加剤パッケージも含む:3.4質量%の分散剤、0.85質量%のフェノール系抗酸化剤、1.4質量%のアミン系抗酸化剤、1.8質量%の洗剤、1質量%の希釈剤、3.2質量%の粘度指数向上剤、流動点降下剤、および消泡剤。
リンを含む摩耗防止剤はジアルキルジチオリン酸亜鉛である。窒素を含まないエステルはグリセロールモノオレエートである。アルコキシル化アミドとエステルとの混合物は、アルコキシル化アミドとエステルとを、エステルの、アルコキシル化アミドに対する質量比75:25で含む。実施例87~102の処方の説明を以下の表4に提示する。実施例87~102の試験結果を以下の表5に提示する。
Figure 0007009213000042
Figure 0007009213000043
潤滑剤組成物の総質量を基準として0.30質量%で窒素を含まないエステルを含む潤滑剤組成物は、HwFETによって測定した場合、窒素を含まないエステルを含まない潤滑剤組成物と比較して、平均0.50%で燃料経済性の増加を示した。潤滑剤組成物の総質量を基準として0.30質量%でアルコキシル化アミドとエステルとの混合物を含む潤滑剤組成物は、HwFETによって測定した場合、アルコキシル化アミドとエステルとの混合物を含まない潤滑剤組成物と比較して、平均1.36%で燃料経済性の増加を示した。
潤滑剤組成物の総質量を基準として0.60質量%で窒素を含まないエステルを含む潤滑剤組成物は、HwFETによって測定した場合、窒素を含まないエステルを含まない潤滑剤組成物と比較して、平均0.73%の燃料経済性の増加を示した。潤滑剤組成物の総質量を基準として0.60質量%でアルコキシル化アミドとエステルとの混合物を含む潤滑剤組成物は、HwFETによって測定した場合、アルコキシル化アミドとエステルとの混合物を含まない潤滑剤組成物と比較して、平均1.45%で燃料経済性の増加を示した。
E エンジン動力計による燃料消費評価
エンジン動力計による燃料消費評価を、潤滑剤組成物を用いたエンジンに対して実施した。
燃料消費評価により、67.81時間の期間にわたっていくつかの時点で燃料消費結果を提供する。評価のために用いたエンジンは、5.7リットルGMクレートエンジンであった。ハイウェイ温度、速度、および負荷をシミュレーションする制御された定常状態条件でエンジンを運転させた。燃料消費をコリオリ型燃料流量計で常に測定した。
0時間で、潤滑剤組成物はグループII基油のみを含んでいた。エンジンを、燃料消費が14.41時間で安定化するまで運転させた。0時間から14.41時間までのこの期間を「エイジング期間」と記載する。14.41時間で、潤滑剤組成物がグループII基油を、リンを含む摩耗防止剤と組み合わせて含むように、0.03質量%の量でリンを含む摩耗防止剤を潤滑剤組成物に添加した。17.08時間で、潤滑剤組成物がグループII基油、リンを含む摩耗防止剤およびアルコキシル化アミドとエステルとの混合物を含むように、0.3質量%の量のアルコキシル化アミドとエステルとの混合物を潤滑剤組成物に添加した。
リンを含む摩耗防止剤はジアルキルジチオリン酸亜鉛であった。アルコキシル化アミドとエステルとの混合物は、一般式(I)のアルコキシル化アミドと一般式(II)のエステルの混合物と、一般式(I)のアルコキシル化アミドおよび一般式(II)のエステルの製造から生じた少量の副生成物および残存する反応物質である。アルコキシル化アミドとエステルとの混合物は、アルコキシル化アミドとエステルとを、エステルの、アルコキシル化アミドに対する質量比75:25で含む。評価の結果を下記表6に提示し、図2でグラフ表示する。
Figure 0007009213000044
表6および図2に示すように、0時間から14.41時間のエイジング期間中(14.41時間の時点A)、エンジンの燃料消費は2.388g/秒で安定化した。リンを含む摩耗防止剤を潤滑剤組成物に添加した後、エンジンの燃料消費は17.08時間(17.08時間の時点B)で2.458g/秒であった。リンを含む摩耗防止剤の添加の結果、エイジング期間の潤滑剤組成物に対して燃料消費が2.85%増加した。アルコキシル化アミドとエステルとの混合物を潤滑剤組成物に添加した後、エンジンの燃料消費は19.58時間(19.58時間の時点C)で2.392g/秒であった。このように、アルコキシル化アミドとエステルとの混合物の添加の結果、アルコキシル化アミドとエステルとの混合物を含まない潤滑剤組成物と比較して燃料消費が2.76%減少した。67.81時間後(67.81時間の時点D)、エンジンの燃料消費は2.307g/秒であった。
リンを含む摩耗防止剤、およびアルコキシル化アミドとエステルとの混合物を含む潤滑剤組成物を用いた67.81時間でのエンジンの燃料消費は、リンを含む摩耗防止剤のみを含む潤滑剤組成物を用いた14.41時間でのエンジンの燃料消費と比較して、3.51%減少した。潤滑剤組成物を用いた67.81時間でのエンジンの燃料消費は、17.08時間でのエンジンの燃料消費と比較して6.55%減少した。リンを含む摩耗防止剤を含む潤滑剤組成物中のアルコキシル化アミドとエステルとの混合物は、リンを含む摩耗防止剤を含む潤滑剤組成物を用いたエンジンの燃料消費の増加を軽減すると考えられる。
上述のエンジン動力計による燃料消費評価に加えて、エンジン動力計によるさらなる燃料消費評価を実施した。この評価の間、アルコキシル化アミドとエステルとの混合物をエイジング期間後に潤滑剤組成物に添加した。3時間後、リンを含む摩耗防止剤を潤滑剤組成物に添加した。この評価の結果、エンジンの燃料消費がリンを含む摩耗防止剤の添加後にのみ増加することが示された。理論に束縛されることを意図しないが、アルコキシル化アミドおよびエステルの性能は、リンを含む摩耗防止剤から形成されたトライボフィルムの存在に依存し得ると考えられる。
F 燃料経済性の測定におけるベンチテストの有効性
摩擦に関する概念を判定するためにHFRRおよびMTMを利用した前述の評価は、通常、ベンチテストであると考えられる。これらの試験を利用して、摩擦に関する概念について多数の潤滑剤組成物を時速かつ費用効率的にスクリーンすることができる。しかしながら、上記評価を全体として見ると、摩擦に関する概念は、燃料経済性と必ずしも相関するとは限らない。たとえば、ベンチテストを使用してアルコキシル化アミドとエステルとの混合物を含む潤滑剤組成物に対してグリセロールモノオレエートを含む潤滑剤組成物を評価するだけの場合、グリセロールモノオレエートを含む潤滑剤組成物はアルコキシル化アミドとエステルとの混合物を含む潤滑剤組成物と比較して、摩擦に関連する概念に基づいて燃料経済性の増加を示すという誤った判断をする可能性がある。車両の燃料経済性を測定するためにOEMによって通常用いられる上記HwFET評価の観点から、アルコキシル化アミドとエステルとの混合物を含む潤滑剤組成物は、エンジンにおいてグリセロールモノオレエートを含む潤滑剤組成物と比較して、エンジンにおける燃料経済性の増加を示す。
摩擦に関連する概念について潤滑剤組成物をスクリーンするベンチテストは、1組の条件をシミュレーションするためのベンチテストにより運転エンジンの複雑な環境をシミュレーションすることはできない可能性があると考えられる。エンジンの複雑な環境は、すべてが異なる速度で運動する多くの可動部品を含み、それぞれの部品は、金属、硬度、剛性、および幾何学的形状が異なり、これらの部品は、様々な負荷および温度ならびに異なる程度の境界潤滑および過渡状態と接触する。さらに、潤滑剤組成物は、熱、燃焼産物の蓄積、および添加剤が活性化し、反応し、分解する際の化学組成の変化のために経年変化するにつれて絶えず変化する。たとえば、より長時間、より高温で運転するエンジンは、エンジンの金属部品の表面上に摩耗防止添加剤から形成されたトライボフィルムを示す可能性がより高い。上述のように、アルコキシル化アミドとエステルとの混合物は、トライボフィルム上に吸収して、エンジンの表面上に存在する摩耗防止剤の層の摩擦係数を減少させ得ると考えられる。ベンチテスト中にトライボフィルムが形成されないので、アルコキシル化アミドおよびエステルは、エンジンの表面上に存在する摩耗防止剤の層の摩擦係数を減少させない可能性がある。したがって、摩擦に関する概念について潤滑剤組成物をスクリーンするベンチテストは、エンジンにおける潤滑剤組成物の燃料経済性を測定する有効な方法ではない可能性があると考えられる。
添付の特許請求の範囲は、添付の特許請求の範囲内に含まれる特定の実施形態間で異なり得る、詳細な説明で記載する特定の化合物、組成物、または方法を表すことに限定されないことが理解されるべきである。様々な実施形態の特定の特性または態様を記載するために本明細書中で依拠するマーカッシュ群に関して、異なる特別な、および/または予想外の結果が、他のマーカッシュメンバーのすべてから独立した各マーカッシュグループの各メンバーから得ることができることが理解されるべきである。マーカッシュ群の各メンバーは、個別にまたは組み合わせで依拠することができ、添付の特許請求の範囲内の特定の実施形態の適切な支持を提供する。
また、本開示の様々な実施形態の記載に依拠する任意の範囲および部分範囲は、個別および包括的に、添付の特許請求の範囲内に含まれることが理解されるべきであり、そのような値が本明細書中に明らかに記載されていなくても、その範囲内の全部および/または一部の値を含む全範囲を記載および企図すると理解される。列挙した範囲および部分範囲は本開示の様々な実施形態を十分に記載し可能にし、そのような範囲および部分範囲は関連する1/2、1/3、1/4、1/5などでさらに説明することができることを当業者は容易に認識する。単なる一例として、「0.1~0.9」の範囲は、下側の1/3、すなわち、0.1~0.3、真中の1/3、すなわち0.4~0.6、および上側の1/3、すなわち0.7~0.9でさらに表すことができ、これは個別および包括的に添付の特許請求の範囲内にあり、個別および/または包括的に依拠され、添付の特許請求の範囲内の特定の実施形態の適切な裏付けを提供する。
加えて、「少なくとも」、「超」、「未満」、「以下」などの範囲を規定または修飾する語に関して、そのような語は、部分範囲および/または上限もしくは下限を含むことが理解されるべきである。別の例として、「少なくとも10」の範囲は、少なくとも10~35の部分範囲、少なくとも10~25の部分範囲、25~35の部分範囲などを本質的に含み、各部分範囲は個別におよび/または包括的に依拠することができ、添付の特許請求の範囲内の特定の実施形態の適切な支持を提供する。最後に、開示する範囲内の個々の数値は信頼でき、添付の特許請求の範囲内の特定の実施形態の適切な支持を提供する。たとえば、範囲「1~9」は様々な個々の整数、たとえば3、ならびに小数点を含む個々の数値(または分数)、たとえば4.1を含み、これは、添付の特許請求の範囲内の特定の実施形態に依拠し、そのための適切な支持を提供する。
独立および従属クレーム(単一従属および複数従属の両方、介在またはその他)のあらゆる組み合わせの主題は、本明細書中で明示的に考慮される。実施例は以下のものを含むが、これらに限定されるものではない:
請求項3は請求項1または2に従属し得る;
請求項5は請求項1から4のいずれか1項に従属し得る;
請求項6は請求項1から5のいずれか1項に従属し得る;
請求項8は請求項1から7のいずれか1項に従属し得る;
請求項10は請求項1から9のいずれか1項に従属し得る;
請求項12は請求項1から11のいずれか1項に従属し得る;
請求項13は請求項1から12のいずれか1項に従属し得る;
請求項14は請求項1から13のいずれか1項に従属し得る;
請求項15は請求項1から14のいずれか1項に従属し得る;
請求項16は請求項1から15のいずれか1項に従属し得る;および
請求項17は請求項1から16のいずれか1項に従属し得る。
本開示を例示的方法で本明細書において記載してきたが、使用した専門用語は限定というよりはむしろ語の性質上、説明を意図すると理解されるべきである。本開示の多くの修正および変更が上記教示に照らして可能である。本開示は、添付の特許請求の範囲内で具体的に記載されている以外の方法で実施してもよい。独立クレームおよび従属クレーム(単一従属および複数従属の両方)のすべての組み合わせの主題は、本明細書中で明示的に考慮される。

Claims (2)

  1. (A)基油と、
    (B)一般式(I):
    Figure 0007009213000045
    [式中、
    1 は、直鎖または分枝、飽和または不飽和ヒドロカルビル基であり、
    2 が一般式(III):
    Figure 0007009213000046
    を有し、
    3 が一般式(IV):
    Figure 0007009213000047
    を有する
    [式中、
    5 はそれぞれ独立してアルキレン基であり、
    6 はそれぞれ独立してアルキレンオキシ基であり、
    nは0~5の整数であり、
    mは0~5の整数であり、
    1≦(n+m)≦5である]]
    を有するアルコキシル化アミドと、
    (C)一般式(II):
    Figure 0007009213000048
    [式中、
    1 よびR4はそれぞれ独立して、直鎖または分枝、飽和または不飽和ヒドロカルビル基であり4はアミン基を含む]
    を有するエステルと、
    (D)摩耗防止剤であるジアルキルジチオリン酸亜鉛と
    を含み、
    前記アルコキシル化アミドが、前記潤滑剤組成物の総質量を基準として0.01~20質量%の量で存在し、前記エステルが、前記潤滑剤組成物の総質量を基準として0.01~20質量%の量で存在し、前記摩耗防止剤が、前記潤滑剤組成物の総質量を基準として0.001~30質量%の量で存在する、潤滑剤組成物。
  2. 内燃機関の燃料経済性を改善するために前記内燃機関を潤滑する方法であって:
    (A)基油と、
    (B)一般式(I):
    Figure 0007009213000049
    [式中、
    1 は、直鎖または分枝、飽和または不飽和ヒドロカルビル基であり、
    2 が一般式(III):
    Figure 0007009213000050
    を有し、
    3 が一般式(IV):
    Figure 0007009213000051
    を有する
    [式中、
    5 はそれぞれ独立してアルキレン基であり、
    6 はそれぞれ独立してアルキレンオキシ基であり、
    nは0~5の整数であり、
    mは0~5の整数であり、
    1≦(n+m)≦5である]]
    を有するアルコキシル化アミドと、
    (C)一般式(II):
    Figure 0007009213000052
    [式中、
    1 よびR4はそれぞれ独立して、直鎖または分枝、飽和または不飽和ヒドロカルビル基であり、R 4はアミン基を含む]
    を有するエステルと
    (D)摩耗防止剤であるジアルキルジチオリン酸亜鉛と
    を含む潤滑剤組成物を用意し、
    前記内燃機関を前記潤滑剤組成物で潤滑することを含み、
    前記アルコキシル化アミドが、前記潤滑剤組成物の総質量を基準として0.01~20質量%の量で存在し、前記エステルが、前記潤滑剤組成物の総質量を基準として0.01~20質量%の量で存在し、前記摩耗防止剤が、前記潤滑剤組成物の総質量を基準として0.001~30質量%の量で存在する、前記方法。
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