JP6293115B2

JP6293115B2 - 潤滑油組成物

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Publication number: JP6293115B2
Application number: JP2015504263A
Authority: JP
Inventors: 杜継葛西; 秀樹鎌野
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2013-03-04
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2018-03-14
Anticipated expiration: 2034-02-27
Also published as: JPWO2014136643A1; US20160002563A1; EP2966154A4; CN105121613A; WO2014136643A1; EP2966154A1

Description

本発明は、潤滑油組成物に関する。

環境負荷低減の要求から、地球温暖化へ対応するためＣＯ_２の削減が世界的に強く望まれている。ＣＯ_２の削減のため自動車の燃費を改善することが重要な課題であり、エンジンにおいては小型軽量化した高出力エンジンが広まりつつある。そのため、エンジン油に対しては、熱負荷増大に伴うピストン清浄性の悪化が懸念される。
また、エンジン油に対してもさらなる省燃費性の向上が要求されている。エンジン油の省燃費性向上において、流体潤滑領域での摩擦低減には、温度−粘度特性の改良が効果的であり、この温度−粘度特性を向上させるために粘度指数向上剤が用いられている。この粘度指数向上剤としては、ポリメタクリレート（ＰＭＡ）やポリオレフィンコポリマー（ＯＣＰ）などが用いられているが（特許文献１〜４）、特に温度−粘度特性の優れるＰＭＡ型の粘度指数向上剤が多用されている。しかし、ＰＭＡ型の粘度指数向上剤では、より過酷な高温条件でのピストン清浄性には難点があり、また、せん断安定性への懸念もある。したがって、優れた省燃費性を有しながら、良好なピストン清浄性およびせん断安定性を維持する潤滑油組成物が求められている。

特開２００８−１８４５６９号公報特開２０１０−２８０８１７号公報特開２００８−２４８１３９号公報特開２０１０−０４３２５０号公報

しかしながら、特許文献１〜４に記載の潤滑油組成物は、優れた省燃費性を有しながら、良好なピストン清浄性およびせん断安定性を維持できるものではなかった。

そこで、本発明の目的は、優れた省燃費性を有しながら、良好なピストン清浄性およびせん断安定性を維持できる潤滑油組成物を提供することにある。

前記課題を解決すべく、本発明は、以下のような潤滑油組成物を提供するものである。
（１）潤滑油基油に、（Ａ）質量平均分子量が３０，０００以上６００，０００以下のポリメタクリレートおよび（Ｂ）示差熱分析における９５％減量温度が５００℃以下で、かつＳＳＩ（せん断安定性指数）が４０以下であるオレフィンコポリマーを配合してなることを特徴とする潤滑油組成物。
（２）上述の潤滑油組成物において、前記（Ａ）成分の質量平均分子量が２００，０００以上６００，０００以下のポリメタクリレートであり、前記（Ｂ）成分のＳＳＩが３０以下であることを特徴とする潤滑油組成物。
（３）上述の潤滑油組成物において、１００℃における動粘度が、９．３ｍｍ^２／ｓ以上１２．５ｍｍ^２／ｓ未満である場合、せん断安定性試験後の１００℃における動粘度が、９．３ｍｍ^２／ｓ以上であることを特徴とする潤滑油組成物。
（４）上述の潤滑油組成物において、せん断安定性試験後の１００℃における動粘度が、１０ｍｍ^２／ｓ以下であることを特徴とする潤滑油組成物。
（５）上述の潤滑油組成物において、１００℃における動粘度が、５．６ｍｍ^２／ｓ以上９．３ｍｍ^２／ｓ未満である場合、せん断安定性試験後の１００℃における動粘度が、５．６ｍｍ^２／ｓ以上であることを特徴とする潤滑油組成物。
（６）上述の潤滑油組成物において、前記潤滑油基油の粘度指数が１２０以上であることを特徴とする潤滑油組成物。
（７）上述の潤滑油組成物において、リン含有量が、組成物全量基準で、０．１２質量％以下であることを特徴とする潤滑油組成物。
（８）上述の潤滑油組成物において、金属系清浄剤をさらに配合してなり、前記金属系清浄剤の配合量が、組成物全量基準の金属換算で、０．０５質量％以上０．３質量％以下であることを特徴とする潤滑油組成物。
（９）上述の潤滑油組成物において、ポリブテニルコハク酸イミドおよびポリブテニルコハク酸イミドホウ素化物からなる群から選択される少なくとも１種の無灰分散剤をさらに配合してなることを特徴とする潤滑油組成物。
（１０）上述の潤滑油組成物において、内燃機関用であることを特徴とする潤滑油組成物。

本発明の潤滑油組成物は、潤滑油基油と、（Ａ）質量平均分子量が３０，０００以上６００，０００以下のポリメタクリレートと、（Ｂ）示差熱分析における９５％減量温度が５００℃以下で、かつＳＳＩ（せん断安定性指数）が４０以下であるオレフィンコポリマーと、を含有することを特徴とするものである。
本発明の潤滑油組成物の製造方法は、潤滑油基油に、（Ａ）質量平均分子量が３０，０００以上６００，０００以下のポリメタクリレートおよび（Ｂ）示差熱分析における９５％減量温度が５００℃以下で、かつＳＳＩ（せん断安定性指数）が４０以下であるオレフィンコポリマーを配合することにより潤滑油組成物を製造することを特徴とする方法である。

本発明によれば、優れた省燃費性を有しながら、良好なピストン清浄性およびせん断安定性を維持する潤滑油組成物を提供できる。

本発明の潤滑油組成物（以下、単に「本組成物」ともいう。）は、潤滑油基油に、（Ａ）質量平均分子量が３０，０００以上６００，０００以下のポリメタクリレートおよび（Ｂ）示差熱分析における９５％減量温度が５００℃以下で、かつＳＳＩ（せん断安定性指数）が４０以下であるオレフィンコポリマーを配合してなるものである。以下、詳細に説明する。

［潤滑油基油］
本組成物に用いる潤滑油基油としては、鉱物系潤滑油基油でも合成系潤滑油基油でもよい。これらの潤滑油基油の種類については特に制限はなく、従来、内燃機関用潤滑油の基油として使用されている鉱油および合成油の中から任意のものを適宜選択して用いることができる。また、この潤滑油基油の粘度指数は、潤滑油組成物の温度−粘度特性およびせん断安定性の観点から、１２０以上であることが好ましい。
鉱物系潤滑油基油としては、例えば、パラフィン基系鉱油、中間基系鉱油、およびナフテン基系鉱油が挙げられる。また、合成系潤滑油基油としては、例えば、ポリブテン、ポリオレフィン、ポリオールエステル、二塩基酸エステル、リン酸エステル、ポリフェニルエーテル、ポリグリコール、アルキルベンゼン、およびアルキルナフタレンが挙げられる。ポリオレフィンとしては、例えば、α-オレフィン単独重合体およびα-オレフィン共重合体が挙げられる。これらの基油は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

［（Ａ）成分］
本組成物における（Ａ）成分は、質量平均分子量が３０，０００以上６００，０００以下のポリメタクリレート（ＰＭＡ）である。質量平均分子量が前記下限未満では、省燃費性が悪化し、他方、前記上限を超えると、潤滑油組成物のせん断安定性が低下する。また、この（Ａ）成分の質量平均分子量は、２００，０００以上６００，０００以下であることがより好ましく、３５０，０００以上４５０，０００以下であることが更により好ましく、３８０，０００以上４２０，０００以下であることが特に好ましい。

前記ポリメタクリレートは、非分散型ポリメタクリレートであってもよく、分散型ポリメタクリレートであってもよい。
前記（Ａ）成分の配合量は、組成物全量基準で、１質量％以上２０質量％以下が好ましく、２質量％以上１５質量％以下がより好ましい。配合量が前記下限未満では、粘度指数向上の効果が不足する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、潤滑油組成物のせん断安定性やピストン清浄性が低下する傾向にある。

［（Ｂ）成分］
本組成物における（Ｂ）成分は、示差熱分析における９５％減量温度が５００℃以下で、かつＳＳＩが４０以下であるオレフィンコポリマー（ＯＣＰ）である。９５％減量温度が５００℃を超えると、潤滑油組成物のピストン清浄性が低下する。ＳＳＩが４０を超えると、潤滑油組成物のせん断安定性が低下する。また、この（Ｂ）成分のＳＳＩは、３０以下であることがより好ましく、２以上３０以下であることが更により好ましく、２以上２０以下であることが特に好ましく、６以上１９以下であることが最も好ましい。さらに、この（Ｂ）成分の９５％減量温度は、４８０℃以下であることがより好ましく、４６１℃以上４７６℃以下であることが特に好ましい。
なお、９５％減量温度は、公知の示差熱分析装置を用いて測定できる。また、試験条件としては、例えば、窒素中、流量：２００ｍＬ／分、昇温速度：１０℃／分、白金パン使用、試料量：６ｍｇという条件が挙げられる。ＳＳＩは、新油とせん断安定性試験後（ＡＳＴＭＤ６２７８）の１００℃における動粘度および１００℃における基油動粘度を測定し、その測定値を用い、(新油動粘度−せん断試験後動粘度)／(新油動粘度−基油動粘
度)×１００の式にて計算できる。

前記オレフィンコポリマーとしては、例えば、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブチレン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体またはスチレン−ブタジエン共重合体などを用いることができる。
前記（Ｂ）成分の配合量は、組成物全量基準で、１質量％以上１５質量％以下が好ましく、２質量％以上１０質量％以下がより好ましい。

［その他添加剤］
本組成物に対しては、発明の効果を阻害しない範囲で、以下に示す各種の添加剤を配合してもよい。具体的には、清浄分散剤、酸化防止剤、耐摩耗剤・極圧剤、流動点降下剤、摩擦低減剤、金属不活性剤、防錆剤、界面活性剤・抗乳化剤、消泡剤、腐食防止剤、摩擦調整剤、油性剤および酸捕捉剤などを適宜配合して使用することができる。

清浄分散剤としては、無灰分散剤、金属系清浄剤を用いることができる。
無灰分散剤としては、例えば、コハク酸イミド化合物、ホウ素系イミド化合物、マンニッヒ系分散剤、および酸アミド系化合物が挙げられる。これらの中でも、ポリブテニルコハク酸イミド、ポリブテニルコハク酸イミドホウ素化物が好ましい。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記無灰系分散剤の配合量は、特に限定されないが、組成物全量基準で、０．１質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。

金属系清浄剤としては、例えば、アルカリ金属スルホネート、アルカリ金属フェネート、アルカリ金属サリシレート、アルカリ金属ナフテネート、アルカリ土類金属スルホネート、アルカリ土類金属フェネート、アルカリ土類金属サリシレート、アルカリ土類金属ナフテネートが挙げられる。これらの中でも、アルカリ土類金属サリシレートが好ましい。また、アルカリ土類金属の中でも、カルシウム、マグネシウムが好ましい。これらの金属系清浄剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記金属系清浄剤の配合量は、組成物全量基準の金属換算で、０．０５質量％以上０．３質量％以下であることが好ましい。

酸化防止剤としては、例えば、アミン系の酸化防止剤、フェノール系の酸化防止剤、および硫黄系の酸化防止剤が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
酸化防止剤の配合量は、特に限定されないが、組成物全量基準で、０．０５質量％以上７質量％以下であることが好ましい。

耐摩耗剤・極圧剤としては、例えば、リン系の極圧剤、硫黄系の極圧剤が挙げられる。リン系の極圧剤としては、例えば、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、およびこれらのアミン塩または金属塩が挙げられる。硫黄系の極圧剤としては、例えば、硫化オレフィン、硫化油脂、硫化エステル、チオカーボネート類、ジチオカーバメート類、およびポリスルフィド類が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
耐摩耗剤・極圧剤の配合量は、特に限定されないが、組成物全量基準で、０．１質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。

なお、本組成物は、通常、その配合されたものを含有するものであるが、場合によっては、配合されたものの少なくとも一部は反応などして別の化合物となってもよい。
本発明の潤滑油組成物の製造方法は、潤滑油基油に、（Ａ）成分および（Ｂ）成分を配合することにより潤滑油組成物を製造する方法である。この製造方法では、潤滑油基油に、必要に応じて、上記した各種の添加剤をさらに配合してもよい。

［潤滑油組成物］
以上の配合で調製された本組成物は、特に限定されないが、以下の条件を満たすものであることが好ましい。
１００℃における動粘度は、２ｍｍ^２／ｓ以上２０ｍｍ^２／ｓ以下であることが好ましく、５．６ｍｍ^２／ｓ以上１２．５ｍｍ^２／ｓ未満であることがより好ましい。なお、動粘度は、ＪＩＳＫ２２８３の方法により測定できる。
また、１００℃における動粘度が、９．３ｍｍ^２／ｓ以上１２．５ｍｍ^２／ｓ未満である場合、せん断安定性試験後の１００℃における動粘度は、９．３ｍｍ^２／ｓ以上であることが好ましく、９．３ｍｍ^２／ｓ以上１０ｍｍ^２／ｓ以下であることがより好ましい。
１００℃における動粘度が、５．６ｍｍ^２／ｓ以上９．３ｍｍ^２／ｓ未満である場合、せん断安定性試験後の１００℃における動粘度は、５．６ｍｍ^２／ｓ以上であることが好ましい。
せん断安定性試験後の１００℃における動粘度が前記下限未満では、せん断安定性が不足する傾向にあり、例えば特に粘度グレード５Ｗ−３０の場合にステイイングレードを達成できなくなる。他方、この動粘度が前記上限を超えると、省燃費性が悪化する傾向にある。なお、せん断安定性試験は、ＡＳＴＭＤ６２７８に記載の試験方法に従って試験することができる。

粘度指数は、１５０以上であることが好ましく、１７０以上であることがより好ましい。粘度指数が前記下限未満であると、粘度の温度依存性が大きくなり好ましくない。なお、粘度指数は、ＪＩＳＫ２２８３の方法により測定できる。
本組成物中のリン含有量は、潤滑油組成物の低リン化の観点から、組成物全量基準で、０．１２質量％以下であることが好ましい。

次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明は、以下の実施例によってなんら限定されるものでない。
［実施例１〜３、比較例１〜６］
各実施例および比較例において、それぞれ以下に示す基油および添加剤を用い、表１に示す組成を有する潤滑油組成物（以下、「供試油」ともいう）を調製した。なお、供試油の粘度グレードを５Ｗ−３０に調整して実験を実施した。

（１）潤滑油基油：水素化精製基油、４０℃動粘度１９．６ｍｍ^２／ｓ、１００℃動粘度４．２ｍｍ^２／ｓ、粘度指数１２２、％ＣＡ０．０、硫黄含有量１０質量ｐｐｍ未満
（２）粘度指数向上剤ＰＭＡ１：ポリメタクリレート、質量平均分子量３８０，０００
（３）粘度指数向上剤ＰＭＡ２：ポリメタクリレート、質量平均分子量４２０，０００
（４）粘度指数向上剤ＰＭＡ３：ポリメタクリレート、質量平均分子量２５，０００
（５）粘度指数向上剤ＯＣＰ１：オレフィンコポリマー、せん断安定性指数６、示差熱９５％減量温度４６４℃
（６）粘度指数向上剤ＯＣＰ２：オレフィンコポリマー、せん断安定性指数１５、示差熱９５％減量温度４７６℃
（７）粘度指数向上剤ＯＣＰ３：オレフィンコポリマー、せん断安定性指数１９、示差熱９５％減量温度４６１℃
（８）粘度指数向上剤ＯＣＰ４：オレフィンコポリマー、せん断安定性指数５０、示差熱９５％減量温度４８０℃
（９）粘度指数向上剤ＯＣＰ５：オレフィンコポリマー、せん断安定性指数２０、示差熱９５％減量温度５２０℃
（１０）ジアルキルジチオリン酸亜鉛Ａ：亜鉛含有量８．９質量％、リン含有量７．４質量％、第１級アルキル型ジアルキルジチオリン酸亜鉛
（１１）ジアルキルジチオリン酸亜鉛Ｂ：亜鉛含有量９．０質量％、リン含有量８．２質量％、第２級アルキル型ジアルキルジチオリン酸亜鉛
（１２）酸化防止剤Ａ：アミン系酸化防止剤
（１３）酸化防止剤Ｂ：フェノール系酸化防止剤
（１４）金属系清浄剤Ａ：過塩基性カルシウムサリシレート、塩基価（過塩素酸法）３５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、カルシウム含有量１２．１質量％
（１５）金属系清浄剤Ｂ：過塩基性カルシウムサリシレート、塩基価（過塩素酸法）２２５ｍｇＫＯＨ／ｇ、カルシウム含有量７．８質量％
（１６）ポリブテニルコハク酸ビスイミド：ポリブテニル基の数平均分子量２０００、塩基価（過塩素酸法）１１．９ｍｇＫＯＨ／ｇ、窒素含有量０．９９質量％
（１７）ポリブテニルコハク酸モノイミドホウ素化物：ポリブテニル基の数平均分子量１０００、塩基価（過塩素酸法）２５ｍｇＫＯＨ／ｇ、窒素含有量１．２３質量％、ホウ素含有量１．３質量％
（１８）その他の添加剤：流動点降下剤、防錆剤など

次に、各供試油について、各性状・特性を測定または算出した。各測定法または算出法は以下の通りである。結果を表１に示す。
（１）動粘度（４０℃、１００℃）および粘度指数
ＪＩＳＫ２２８３に規定される「石油製品動粘度試験方法」に準拠して測定した。
（２）高温高せん断粘度（１５０℃ＨＴＨＳ粘度）
ＡＳＴＭＤ４６８３の方法により、ＴＢＳ高温粘度計（ＴａｐｅｒｅｄＢｅａｒｉｎｇＳｉｍｕｌａｔｏｒ）を用いて測定した。
（３）せん断安定性試験後動粘度（１００℃）
ＡＳＴＭＤ６２７８に記載の試験方法に従ってせん断安定性試験（３０サイクル）を行い、その後の１００℃における動粘度をＪＩＳＫ２２８３に規定される「石油製品動粘度試験方法」に準拠して測定した。
（４）モータリングトルク
以下のような試験装置に供試油を充填してモータリングトルク試験を行い、モータリングトルクを測定した。試験条件を以下に示す。なお、モータリングトルクも低いほど省燃費性が良好である。
試験装置：エンジンモータリング駆動トルク測定機
供試エンジン：直列４気筒ガソリンエンジン（排気量２リッター、ローラー動弁）
試験条件：油温６０℃および１００℃、回転数１５００ｒｐｍ
評価項目：エンジン駆動時のトルク（単位Ｎ・ｍ）
（５）パネルコーキング試験
以下のような試験装置を用いて、デポジット付着量を測定した。試験条件を以下に示す。なお、パネルコーキング試験でのデポジット付着量が少ないほど、ピストン清浄性が良好である。
試験装置：パネルコーキング（パネコン）試験機
試験条件：パネル温度３００℃、油温１００℃、時間３時間（はねかけ１５秒／停止４５秒の運転）
評価項目：試験後パネルのデポジット付着量

表１に示した結果からも明らかなように、本発明の潤滑油組成物（実施例１〜３）では、せん断安定性試験後動粘度がステイイングレード（９．３ｍｍ^２／ｓ以上）を維持しつつ（せん断安定性が良好であり）、パネルコーキング試験でのデポジット付着量が少なく（ピストン清浄性が良好であり）、モータリングトルクも低い（省燃費性が良好である）ことが確認された。一方、比較例１および２の供試油では、ポリメタクリレートのみの配合のため、モータリングトルクは低いもののせん断安定性やピストン清浄性が悪化することが分かった。また、オレフィンコポリマーのみの配合である比較例３の供試油では、モータリングトルクが高くなることが分かった。比較例４の供試油では、せん断安定性の悪い（ＳＳＩの高い）オレフィンコポリマーを配合しているため、せん断安定性試験後動粘度がステイイングレード（９．３ｍｍ^２／ｓ以上）を満足しないことが分かった。比較例５の供試油では、示差熱分析における９５％減量温度が５００℃以上であるオレフィンコポリマーを配合するため、ピストン清浄性が悪化することが分かった。比較例６の供試油では、本願の分子量範囲下限を下回るポリメタクリレートを配合するため、温度−粘度特性が悪化し、モータリングトルクが高く（省燃費性が悪く）なっていることが分かった。

Claims

潤滑油基油に、（Ａ）質量平均分子量が２００，０００以上６００，０００以下のポリメタクリレートおよび（Ｂ）示差熱分析における９５％減量温度が５００℃以下で、かつＳＳＩ（せん断安定性指数）が４０以下であるオレフィンコポリマーを配合してなる潤滑油組成物であって、
前記（Ａ）成分の配合量が、前記潤滑油組成物の全量基準で、１質量％以上２０質量％以下であり、
前記（Ｂ）成分の配合量が、前記潤滑油組成物の全量基準で、２質量％以上６．４５質量％以下である、潤滑油組成物。
前記（Ｂ）成分が、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブチレン共重合体、又はスチレン−ブタジエン共重合体である、請求項１に記載の潤滑油組成物。
前記（Ａ）成分の配合量が、前記潤滑油組成物の全量基準で、１０．５質量％以上２０質量％以下である、請求項１又は２に記載の潤滑油組成物。
１００℃における動粘度が、９．３ｍｍ^２／ｓ以上１２．５ｍｍ^２／ｓ未満であり、せん断安定性試験後の１００℃における動粘度が、９．３ｍｍ^２／ｓ以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
せん断安定性試験後の１００℃における動粘度が、１０ｍｍ^２／ｓ以下である、請求項４に記載の潤滑油組成物。
１００℃における動粘度が、５．６ｍｍ^２／ｓ以上９．３ｍｍ^２／ｓ未満であり、せん断安定性試験後の１００℃における動粘度が、５．６ｍｍ^２／ｓ以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
前記潤滑油基油の粘度指数が１２０以上である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
リン含有量が、前記潤滑油組成物の全量基準で、０．１２質量％以下である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
金属系清浄剤をさらに配合してなり、
前記金属系清浄剤の配合量が、組成物全量基準の金属換算で、０．０５質量％以上０．３質量％以下である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
ポリブテニルコハク酸イミドおよびポリブテニルコハク酸イミドホウ素化物からなる群から選択される少なくとも１種の無灰分散剤をさらに配合してなる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
内燃機関に用いられる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。