JP2022147768A - 内燃機関用潤滑油組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 (A)潤滑油基油および(B)金属系清浄剤を含有してなり;前記(B)成分が、(B1)組成物の全質量を基準としたカルシウムの含有量が特定の範囲にあるカルシウム系清浄剤と、(B2)組成物の全質量を基準としたマグネシウムの含有量が特定の範囲にあるマグネシウム系清浄剤とを含有し;前記(B1)成分が(B1-1)ホウ素とカルシウムとを含有するカルシウム系清浄剤を含有し;組成物の全質量を基準としたホウ素の含有量が1000質量ppm以下であり;組成物の全質量を基準とした(B1)成分中のホウ素の含有量をB(B1)と表し、組成物の全質量を基準とした(B1)成分中のカルシウムの含有量をCa(B1)と表し、組成物の全質量を基準とした(B2)成分中のマグネシウムの含有量をMg(B2)と表した場合に、Ca(B1)に対するB(B1)の比率(B(B1)/Ca(B1))が0.15以上0.35以下であり、かつ、Ca(B1)とMg(B2)の合計量(Ca(B1)+Mg(B2))に対するB(B1)の比率(B(B1)/[Ca(B1)+Mg(B2)])が0.13以上0.29以下であること;を特徴とする内燃機関用潤滑油組成物。
【選択図】 なし
Description
(A)潤滑油基油、および、(B)金属系清浄剤を含有してなり、
前記(B)成分が、
(B1)組成物の全質量を基準としたカルシウムの含有量が1650質量ppm以上2500質量ppm以下の範囲にあるカルシウム系清浄剤と、
(B2)組成物の全質量を基準としたマグネシウムの含有量が20質量ppm以上400質量ppm以下の範囲にあるマグネシウム系清浄剤と、
を含有し、
前記(B1)成分が、(B1-1)ホウ素とカルシウムとを含有するカルシウム系清浄剤を含有し、
組成物の全質量を基準としたホウ素の含有量が1000質量ppm以下であり、
組成物の全質量を基準とした(B1)成分中のホウ素の含有量をB(B1)と表し、組成物の全質量を基準とした(B1)成分中のカルシウムの含有量をCa(B1)と表し、組成物の全質量を基準とした(B2)成分中のマグネシウムの含有量をMg(B2)と表した場合に、Ca(B1)に対するB(B1)の比率(B(B1)/Ca(B1))が0.15以上0.35以下であり、かつ、Ca(B1)とMg(B2)の合計量(Ca(B1)+Mg(B2))に対するB(B1)の比率(B(B1)/[Ca(B1)+Mg(B2)])が0.13以上0.29以下であること、
を特徴とするものである。本明細書中の「組成物の全質量を基準とした(B1)成分中のホウ素の含有量」、「組成物の全質量を基準とした(B1)成分中のカルシウムの含有量」および「組成物の全質量を基準とした(B2)成分中のマグネシウムの含有量」という記載において、「含有量」という記載はいずれも組成物の全質量(組成物の全量)を基準とした質量の割合(質量比:質量基準の含有比率)を意味する。
(A)潤滑油基油、および、(B)金属系清浄剤を含有してなり、
前記(B)成分が、
(B1)組成物の全質量を基準としたカルシウムの含有量が1650質量ppm以上2500質量ppm以下の範囲にあるカルシウム系清浄剤と、
(B2)組成物の全質量を基準としたマグネシウムの含有量が20質量ppm以上400質量ppm以下の範囲にあるマグネシウム系清浄剤と、
を含有し、
前記(B1)成分が、(B1-1)ホウ素とカルシウムとを含有するカルシウム系清浄剤を含有し、
組成物の全質量を基準としたホウ素の含有量が1000質量ppm以下であり、
組成物の全質量を基準とした(B1)成分中のホウ素の含有量(質量比)をB(B1)と表し、組成物の全質量を基準とした(B1)成分中のカルシウムの含有量(質量比)をCa(B1)と表し、組成物の全質量を基準とした(B2)成分中のマグネシウムの含有量(質量比)をMg(B2)と表した場合に、Ca(B1)に対するB(B1)の比率(B(B1)/Ca(B1))が0.15以上0.35以下であり、かつ、Ca(B1)とMg(B2)の合計量(Ca(B1)+Mg(B2))に対するB(B1)の比率(B(B1)/[Ca(B1)+Mg(B2)])が0.13以上0.29以下であること、
を特徴とするものである。以下、先ず、本発明の内燃機関用潤滑油組成物が含有し得る各成分について説明する。
本発明において(A)成分として利用する潤滑油基油は、特に制限されず、潤滑油の分野において利用可能な公知の基油を適宜利用でき、例えば、1種以上の鉱油系基油、もしくは1種以上の合成系基油、またはそれらの混合基油を用いることができる。
(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)前記基油(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)前記基油(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
なお、前記(9)および(10)の潤滑油基油としては、それぞれ、脱ろう処理として、接触脱ろう処理(工程)を経て製造されたものがより好ましい。また、前記(9)または(10)の潤滑油基油を得る際に、必要に応じて溶剤精製処理および/または水素化仕上げ処理工程を、適当な段階でさらに行ってもよい。
本発明において(B)成分として利用する金属系清浄剤は、
(B1)組成物の全質量を基準としたカルシウムの含有量(組成物の全質量を基準とした(B1)成分に由来するカルシウムの含有量)が1650質量ppm以上2500質量ppm以下の範囲にあるカルシウム系清浄剤と、
(B2)組成物の全質量を基準としたマグネシウムの含有量(組成物の全質量を基準とした(B2)成分に由来するマグネシウムの含有量)が20質量ppm以上400質量ppm以下の範囲にあるマグネシウム系清浄剤と、
を含有してなるものである。
(B1)成分として利用される「カルシウム系清浄剤」は、金属としてカルシウムを含む金属系清浄剤であって、その成分中に少なくとも、ホウ素とカルシウムとを含有するカルシウム系清浄剤((B1-1)成分)を含有する。(B1)成分中に(B1-1)成分を含有させることで、含有させない場合と比較して、摩擦を効果的に低減すると同時に、LSPI抑制能を向上させることが可能となる。
(B2)成分として利用される「マグネシウム系清浄剤」としては、特に制限されず、金属としてマグネシウムを含む公知の金属系清浄剤を適宜利用できる。このようなマグネシウム系清浄剤としては、例えば、金属としてマグネシウムを含む、スルホネート清浄剤、フェネート清浄剤、サリシレート清浄剤等を挙げることができる。このようなマグネシウム系清浄剤の中でも、摩擦低減性能の観点から、金属としてマグネシウムを含むスルホネート清浄剤、金属としてマグネシウムを含むサリシレート清浄剤が好ましい。
本発明の内燃機関用潤滑油組成物は、省燃費性能をさらに向上することが可能となるため、(C)ポリ(メタ)アクリレート系粘度指数向上剤を含有することが好ましい。ここで、「ポリ(メタ)アクリレート系粘度指数向上剤」としては、粘度指数向上剤として利用されている公知のポリ(メタ)アクリレート系化合物(例えば、国際公開第2019/221295号に記載されている「粘度指数向上剤」、特開2018-177986号公報に記載されている「ポリ(メタ)アクリレート化合物、特開2017-101211号公報に記載されている「櫛型ポリマー」、国際公開第2016/159006号に記載されている「粘度指数向上剤」、国際公開第2017/099052号に記載されている「粘度指数向上剤」、特開2017-110196号に記載されている「粘度指数向上剤」、特開2017-110196号に記載されている「(共)重合体(A)」等)を適宜利用することができる。
で表される(メタ)アクリレート(以下、場合により、単に「モノマー(M-1)」と称する)と、下記式(2):
で表される(メタ)アクリレート系のマクロモノマー(以下、場合により単に「マクロモノマー(M-2)」と称する)の共重合体を好適なものとして挙げることができる。
本発明の内燃機関用潤滑油組成物は、使用時に摩耗により生じた金属粉を高度に分散させることができ、摩耗防止性を向上させることが可能となるとともに、酸化安定性を向上させることが可能となることから、(D)無灰分散剤をさらに含有することが好ましい。(D)成分としては、潤滑油組成物の分野において無灰分散剤として用いられている公知の化合物(例えば、国際公開第2019/221295号に記載されている「窒素含有無灰分散剤」の他、特開2003-155492号公報、特開2020-76004号公報、国際公開2013/147162号等に記載されている無灰分散剤等)を好適に使用できる。
本発明の潤滑油組成物としては、酸化安定性を向上させることが可能となることから、(E)酸化防止剤をさらに含有することが好ましい。(E)成分としては特に制限されず、潤滑油組成物の分野において酸化防止剤として利用されている公知のものを適宜利用でき、例えば、(E1)フェノール系酸化防止剤、(E2)アミン系酸化防止剤、(E3)金属系酸化防止剤(銅系酸化防止剤、モリブデン系酸化防止剤等)、等を挙げることができる。
本発明の内燃機関用潤滑油組成物は、(F)モリブデン系摩擦調整剤(油溶性有機モリブデン化合物)を含有することが好ましい。このようなモリブデン系摩擦調整剤としては、潤滑油組成物の分野においてモリブデン系摩擦調整剤として利用されている公知のものを適宜利用できる。
Y1~Y4は、それぞれ独立に硫黄原子または酸素原子を示し、Y1~Y4のうち少なくとも1つは硫黄原子を示す。]
で表される化合物を好適に用いることができる。
本発明の内燃機関用潤滑油組成物は、(G)摩耗防止剤を含有することが好ましい。摩耗防止剤としては、特に限定されず、潤滑油組成物に、摩耗防止剤として用いられている公知の化合物を用いることができる。摩耗防止剤としては、例えば、硫黄系、リン系、硫黄-リン系の摩耗防止剤等が使用できる。具体的には、摩耗防止剤としては、亜リン酸エステル類、チオ亜リン酸エステル類、ジチオ亜リン酸エステル類、トリチオ亜リン酸エステル類、リン酸エステル類、チオリン酸エステル類、ジチオリン酸エステル類、トリチオリン酸エステル類、これらのアミン塩、これらの金属塩、これらの誘導体、ジチオカーバメート、亜鉛ジチオカーバメート、ジサルファイド類、ポリサルファイド類、硫化オレフィン類、硫化油脂類等が挙げられる。
で表されるジアルキルジチオリン酸亜鉛(ZnDTP)が特に好ましい。
本発明の内燃機関用潤滑油組成物は、(H)流動点降下剤を含有することが好ましい。このような流動点降下剤としては特に制限されず、潤滑油組成物に用いられる公知の流動点降下剤を適宜利用することができる。このような流動点降下剤としては、例えば、ポリ(メタ)アクリレート、エチレン-酢酸ビニルコポリマー等が挙げられ、中でも、ポリメタクリレートが好ましい。また、流動点降下剤として利用されるポリ(メタ)アクリレート(より好ましくはポリメタクリレート)としては、流動点降下作用およびせん断安定性の観点から、重量平均分子量が20,000~100,000(より好ましくは20,000~80,000)のものが好ましい。
本発明の内燃機関用潤滑油組成物は、前記各成分以外にも、潤滑油組成物に利用することが可能な他の添加剤をさらに含んでいてもよい。このような他の成分としては特に制限されるものではないが、例えば、消泡剤、防錆剤、抗乳化剤、金属不活性化剤等が挙げられる。このような他の成分はそれぞれ公知のものを適宜利用でき、例えば、消泡剤としては、25℃における動粘度が1,000~100,000mm2/sのシリコーンオイル、アルケニルコハク酸誘導体、ポリヒドロキシ脂肪族アルコールと長鎖脂肪酸とのエステル、メチルサリチレート、および、o-ヒドロキシベンジルアルコール等を挙げることができる。また、このような他の成分の含有量は、用途に応じて最適な量となるように各成分ごとに適宜設計すればよく、特に制限されないが、各成分の含有量をそれぞれ潤滑油組成物全量基準で0.001~5質量%程度とすることが好ましい。また、(I)成分として利用される各成分の含有量は、その成分以外の潤滑油組成物中の成分の合計質量を100質量部とした場合に0.001~0.05質量部であることが好ましい。
本発明の内燃機関用潤滑油組成物においては、組成物の全質量を基準としたホウ素の含有量(潤滑油組成物全量基準のホウ素の含有量)が1000質量ppm以下(より好ましくは200質量ppm以上700質量ppm以下、さらに好ましくは400質量ppm以上650質量ppm以下)である。このような組成物全量基準のホウ素の含有量を前記上限以下とすることで、前記上限を超えた場合と比較して摩擦低減性能を向上することが可能となり、他方、前記下限以上である場合には、前記下限未満となる場合と比較してLSPI抑制能を向上させることが可能となる。
先ず、各実施例等において利用した潤滑油基油および添加剤を以下に示す。
(A-1)
APIグループIIの基油(水素化分解鉱油系基油、SKルブリカンツ社製Yubase(登録商標)3)、動粘度(100℃):3.05mm2/s、動粘度(40℃):12.3mm2/s、粘度指数:105、NOACK蒸発量(250℃、1h):40質量%、%CP:72.6、%CN:27.4、%CA:0、飽和分:99.6質量%、芳香族分:0.3質量%
(A-2)
APIグループIIIの基油(水素化分解鉱油系基油、SKルブリカンツ社製Yubase(登録商標)4+)、動粘度(100℃):4.2mm2/s、動粘度(40℃):17.9mm2/s、粘度指数:134、NOACK蒸発量(250℃、1h):13.5質量%、%CP:87.2、%CN:12.8、%CA:0、飽和分:99.8質量%、芳香族分:0.1質量%
(A-3)
APIグループIIIの基油(水素化分解鉱油系基油、SKルブリカンツ社製Yubase(登録商標)6+)、動粘度(100℃):6.4mm2/s、動粘度(40℃):33.8mm2/s、粘度指数:145、NOACK蒸発量(250℃、1h):8質量%、%CP:85%、CN:15%、CA:0%、飽和分:99.5質量%、芳香族分:0.2質量%
〈(B1)成分:カルシウム系清浄剤〉
(B1-i)
ホウ酸カルシウム過塩基化カルシウムサリシレート、カルシウムの含有量:6.8質量%、ホウ素の含有量:2.7質量%、塩基価(過塩素酸法):190mgKOH/g
(B1-ii)
炭酸カルシウム過塩基化カルシウムサリシレート、カルシウムの含有量:8.0質量%、塩基価(過塩素酸法):210mgKOH/g
〈(B2)成分:マグネシウム系清浄剤〉
(B2-i)
炭酸マグネシウム過塩基化マグネシウムサリシレート、マグネシウムの含有量:7.5質量%、塩基価(過塩素酸法):350mgKOH/g
(B2-ii)
炭酸マグネシウム過塩基化マグネシウムスルホネート、マグネシウムの含有量:9.1質量%、塩基価(過塩素酸法):400mgKOH/g。
(C-1)
櫛型ポリメタクリレート系ポリマー(三洋化成工業株式会社製、商品名:アクルーブ V-7030、Mw:52万、Mn:22万、Mw/Mn:2.4)
(C-2)
直鎖ポリメタクリレート系ポリマー(三洋化成工業株式会社製、商品名:アクルーブ V-5090、Mw:48万、Mn:17万、Mw/Mn:2.8)。
(D-1)
非ホウ素化コハクイミド(窒素の含有量:1.6質量%、Mw:6000)
(D-2)
ホウ素化コハク酸イミド(窒素の含有量:1.2質量%、ホウ素の含有量:0.5質量%、Mw:7000)。
(E-1)
アミン系酸化防止剤(BASF社製、商品名:IRGANOX(登録商標) L67、ビス(ノニルフェニル)アミン、窒素の含有量:3.6質量%)
(E-2)
モリブデン系酸化防止剤(モリブデン酸ジアルキルアミン塩、モリブデンの含有量:10質量%、窒素の含有量:3.6質量%)。
(F-1)
モリブデンジチオカーバメート(MoDTC、株式会社ADEKA製、商品名:アデカサクラルーブ525、モリブデン含有量(理論値):10.0質量%)。
(G-1)
ジアルキルジチオリン酸亜鉛(ZnDTP、第2級アルキル基タイプ、前記式(4)で表されかつ式(4)中のR14~R17がそれぞれ炭素数4または6の第2級アルキル基のうちのいずれかである化合物、亜鉛の含有量:8.0質量%、リンの含有量:7.0質量%、硫黄の含有量:14質量%)
(G-2)
ジアルキルジチオリン酸亜鉛(ZnDTP、第1級アルキル基タイプ、前記式(4)で表されかつ式(4)中のR14~R17がいずれも炭素数8の第1級アルキル基である化合物、亜鉛の含有量:8.0質量%、リンの含有量:7.0質量%、硫黄の含有量:15質量%)
(G-3)
ジアルキルリン酸亜鉛(ZnP、炭素数8の第1級アルキル基タイプ、亜鉛の含有量:5.3質量%、リンの含有量:5.2質量%)。
(H-1)
ポリメタクリレート(Evonik INDUSTRIES社製、商品名:Viscoplex1-300、Mw:6万、Mn:3.2万、Mw/Mn:1.9)。
(I-1)
消泡剤(信越化学社製、商品名「KF-96H」)。
表1~3に示す組成となるように、前述の各成分を利用して、実施例1~5および比較例1~10の潤滑油組成物をそれぞれ調製した。なお、表1~3中の「組成」の項目に関して「-」はその成分を利用していないことを示す。また、表1~3中の「組成」の項目において、(A)成分の含有量の単位の「mass%」は潤滑油基油の全量に対する各基油成分の含有量(質量%)を表し、(B)~(H)成分の含有量の単位の「inmass%」は潤滑油組成物全量に対する各添加剤の含有量(質量%)を表し、「質量部」は(I-1)成分を除いた潤滑油組成物中の成分の合計質量を100質量部とした場合の(I-1)成分の割合(parts by mass)を表す。また、表1~3中、[B(B1)]の単位の「massppm」は潤滑油組成物全量を基準とする(B1)成分に由来するホウ素の質量百万分率(質量ppm)を表し、[Ca(B1)]の単位の「massppm」は潤滑油組成物全量を基準とする(B1)成分に由来するカルシウムの質量百万分率(質量ppm)を表し、[Mg(B2)]単位の「massppm」は潤滑油組成物全量を基準とする(B2)成分に由来するマグネシウムの質量百万分率(質量ppm)を表す。さらに、表1~3中の「組成物中の各元素の含有量」の項目において、B、Ca、Mg、Mo、P、S、Znの含有量に関する単位の「massppm」は、潤滑油組成物全量を基準とする各元素(B、Ca、Mg、Mo、P、S、Zn)の質量百万分率(質量ppm)を表す。なお、表1~3中の「組成物中の各元素の含有量」の項目におけるB、Ca、Mg、Mo、P、SおよびZnの含有量の数値はそれぞれJPI-5S-62に準拠して測定した値である。
<LSPI性能評価試験(LSPI試験)>
各潤滑油組成物に対して、ASTM D8291に準拠したLSPI抑制能の評価試験[試験方法:シークエンス・ナイン テスト(Seq.IX ASTM D8291)、使用エンジン:Ford社の2012年製のエンジン(2000CC、4気筒、GDTIエンジン)]を行った。このような測定により求められた各潤滑油組成物のLSPI発生回数の平均値を、LSPI試験結果として表1~3にそれぞれ示す。また、LSPI試験結果(LSPI発生回数の平均値)が、エンジンオイル規格の「API SP/ILSAC GF-6」の基準値の「5」以下という条件を満たすか否かをそれぞれ評価して、表1~3に、基準値以下である場合(基準を満たす場合)には「S」と示し、基準値を超える場合(基準を満たさない場合)には「F」と示す。なお、LSPI試験結果がAPI SP/ILSAC GF-6」の基準値である5以下という条件を満たす場合には、その潤滑油組成物がLSPI抑制能に優れたものであると評価できる。
各潤滑油組成物をそれぞれ用い、シリンダオンディスク式往復動摩擦試験機(Optimol社製SRV)を用いて、荷重:100N、ディスク温度:100℃、振動数:50Hz、振幅1mm、試験時間:15分間の試験条件で、SRV試験を行い、金属間の摩擦係数を測定した。得られた結果を表1~3に示す。なお、摩擦係数の値が0.060以下の場合には、摩擦特性に優れることが明らかであるため、その潤滑油組成物が省燃費性能に優れたものであると評価できる。
Claims (4)
- (A)潤滑油基油、および、(B)金属系清浄剤を含有してなり、
前記(B)成分が、
(B1)組成物の全質量を基準としたカルシウムの含有量が1650質量ppm以上2500質量ppm以下の範囲にあるカルシウム系清浄剤と、
(B2)組成物の全質量を基準としたマグネシウムの含有量が20質量ppm以上400質量ppm以下の範囲にあるマグネシウム系清浄剤と、
を含有し、
前記(B1)成分が、(B1-1)ホウ素とカルシウムとを含有するカルシウム系清浄剤を含有し、
組成物の全質量を基準としたホウ素の含有量が1000質量ppm以下であり、
組成物の全質量を基準とした(B1)成分中のホウ素の含有量をB(B1)と表し、組成物の全質量を基準とした(B1)成分中のカルシウムの含有量をCa(B1)と表し、組成物の全質量を基準とした(B2)成分中のマグネシウムの含有量をMg(B2)と表した場合に、Ca(B1)に対するB(B1)の比率(B(B1)/Ca(B1))が0.15以上0.35以下であり、かつ、Ca(B1)とMg(B2)の合計量(Ca(B1)+Mg(B2))に対するB(B1)の比率(B(B1)/[Ca(B1)+Mg(B2)])が0.13以上0.29以下であること、
を特徴とする内燃機関用潤滑油組成物。 - 前記(B1)成分が、前記(B1-1)成分としてホウ酸カルシウムサリシレートを含むことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
- (C)ポリ(メタ)アクリレート系粘度指数向上剤をさらに含有することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
- 前記(C)成分が、櫛型ポリ(メタ)アクリレート系ポリマーを含むことを特徴とする請求項3に記載の内燃機関用潤滑油組成物。
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