JP5898691B2

JP5898691B2 - 潤滑組成物

Info

Publication number: JP5898691B2
Application number: JP2013543796A
Authority: JP
Inventors: ウェドロック，デヴィッド・ジョン
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2031-12-15
Also published as: EP2652096A1; JP2013545863A; RU2582677C2; US20130333654A1; RU2013132920A; BR112013015090A2; WO2012080441A1; CN103314087A

Description

本発明は、潤滑組成物、特に大型ディーゼルエンジンオイル及び乗用車モーターオイルとして有用で、向上した洗浄特性を有する潤滑組成物に関する。

下記においては大型ディーゼルエンジンオイル又は乗用車モーターオイルとしての特定の用途のための潤滑組成物に関して本発明を説明するが、本発明はいかなるようにもかかるオイルに限定されないことを留意すべきである。本発明は、液圧流体及びタービンオイルのような他の用途の潤滑組成物に等しく適用することができる。通常の精製ＡＰＩグループＩＩ基油を用いて配合した大型ディーゼルエンジンオイルは、当該技術において公知である。予期しなかったことに、かかる配合物は、しばしば高い温度における不十分な洗浄性能の問題を有する。したがって、向上した高温洗浄性能を有し、それにより向上したエンジン清浄性を与える、特に大型ディーゼルエンジンオイル又は乗用車モーターオイルとして用いるための潤滑組成物を調製することが望ましいであろう。

本発明によれば、基油ブレンド及び１種類以上の添加剤を含み、基油ブレンドが、
・ＩＰ３６８によって測定して９２％より大きい飽和物質含量を有し、１０ｐｐｍ未満の硫黄を含む留出物ナフテン系基油：及び
・フィッシャー・トロプシュ誘導基油；
を含む潤滑組成物が提供される。

驚くべきことに、本発明の潤滑組成物は向上した高温洗浄性能を与えることが分かった。
本発明の他の形態によれば、大型ディーゼルエンジンオイル又は乗用車モーターオイルとしての本明細書に記載する潤滑組成物の使用が提供される。

本発明の更なる形態によれば、特に高温における向上した洗浄性能を与えるための本明細書に記載する潤滑組成物の使用の使用が提供される。
本発明の更なる形態によれば、向上したエンジン清浄性を与えるための本明細書に記載する潤滑組成物の使用が提供される。

本発明の潤滑組成物の第１の必須成分は基油ブレンドである。基油ブレンドは、留出物ナフテン系基油及びフィッシャー・トロプシュ誘導基油を含む。
基油ブレンドにおいて用いるためのナフテン系基油は、ＩＰ３６８によって測定して９２重量％より大きく、好ましくは９５重量％より大きく、より好ましくは９８重量％より大きい飽和物質含量を有する留出物ナフテン系基油である。更に、本発明において用いるためのナフテン系基油は、１０ｐｐｍ未満の硫黄、好ましくは５ｐｐｍ未満の硫黄を含む。

本明細書において用いる「留出物基油」という用語は、高真空蒸留分離処理工程（それによって、改質工程（抽出又は水素化処理）の前後の留出物フラクションの初留点及び終点を規定することにより粘度グレードが決定される）にかけた基油を意味する。

基油ブレンドにおいて用いる留出物ナフテン系基油は、好ましくは潤滑組成物の重量を基準として５重量％〜５０重量％のレベル、より好ましくは１０重量％〜３０重量％のレベルで存在する。

ナフテン系基油は、ナフテン系鉱物系粗供給材料から出発する精製プロセスによって得られるナフテン系真空留出物からの留出物基油であり（通常、０．５ｍｇＫＯＨ／ｇより大きいＴＡＮ（全酸価：ＡＳＴＭ−Ｄ６６４）を有する鉱物系粗供給材料はナフテン系（高ＴＡＮ）であり、０．５ｍｇＫＯＨ／ｇより低いもの（低ＴＡＮ）はパラフィン系である）、ナフテン系基油の製造においては（脱ロウ工程が必要であるパラフィン系基油の製造とは対照的に）脱ロウ工程は通常は行わない。場合により、高ＴＡＮ粗材料が多少の微量残留ワックスを有する場合には、脱ロウ工程を適用することができる。

好ましくは、基油ブレンドにおいて用いる留出物ナフテン系基油は、３５０℃より高く、好ましくは３７０℃より高く、より好ましくは５００℃より高い初留点（ＡＳＴＭ−Ｄ２８８７による真沸点）を有する。また、留出物ナフテン系基油は、好ましくは、２重量％より低い（パラフィン系基油に関しては、これは通常は２重量％より高い）芳香族原子含量Ｃ_Ａ（ＡＳＴＭ−Ｄ３２３８による）を有する。

好ましくは、基油ブレンドにおいて用いる留出物ナフテン系基油は、−１０℃より低く、好ましくは−１５℃より低い流動点（ＡＳＴＭ−Ｄ５９５０による）を有する。
更に、基油ブレンドにおいて用いる留出物ナフテン系基油は、９０より低く、好ましくは７０より低く、より好ましくは４０より低く、更により好ましくは１０より低い粘度指数（ＡＳＴＭ−Ｄ２２７０による）を有する。

基油ブレンドにおいて用いるのに好適な留出物ナフテン系基油の商業的に入手できる源としては、PetroChina（Karamay）から例えば「KN4006」、[KN4008」、「KN4010」、「KN4012」、「KN4016」、及び「KN6025」（「Kシリーズ」のナフテン系基油として知られる）の商品名で商業的に入手できるものが挙げられる。

本発明による組成物中の基油ブレンドにおいて用いるフィッシャー・トロプシュ誘導基油に関しては特に制限はない。好ましくは、基油ブレンドにおいて用いるフィッシャー・トロプシュ誘導基油は、フィッシャー・トロプシュ誘導留出物基油である。

フィッシャー・トロプシュ誘導基油は当該技術において公知である。「フィッシャー・トロプシュ誘導」という用語は、基油がフィッシャー・トロプシュプロセスの合成生成物であるか又はこれから誘導されることを意味する。フィッシャー・トロプシュ誘導基油はまた、ＧＴＬ（ガス・トゥー・リキッド）基油と呼ぶこともできる。本発明の機能性流体組成物中の基油として好都合に用いることができる好適なフィッシャー・トロプシュ誘導基油は、例えばＥＰ０７７６９５９、ＥＰ０６６８３４２、ＷＯ９７／２１７８８、ＷＯ００／１５７３６、ＷＯ００／１４１８８、ＷＯ００／１４１８７、ＷＯ００／１４１８３、ＷＯ００／１４１７９、ＷＯ００／０８１１５、ＷＯ９９／４１３３２、ＥＰ１０２９０２９、ＷＯ０１／１８１５６、及びＷＯ０１／５７１６６に開示されているものである。

基油ブレンドにおいて用いるためのフィッシャー・トロプシュ誘導基油は、好ましくは、潤滑組成物の重量基準で１０重量％〜７０重量％、より好ましくは２０重量％〜７０重量％、更により好ましくは３０重量％〜６５重量％のレベルで存在する。

通常は、本発明において用いるフィッシャー・トロプシュ誘導基油は、２．０ｍｍ^２／秒〜３５．０ｍｍ^２／秒の範囲、好ましくは２ｍｍ^２／秒〜２５．０ｍｍ^２／秒の範囲、より好ましくは２．５ｍｍ^２／秒〜１４ｍｍ^２／秒の範囲の１００℃における動粘度（ＡＳＴＭ−Ｄ４４５）を有する。本発明の一形態によれば、フィッシャー・トロプシュ誘導基油は、好ましくは、少なくとも３．０ｍｍ^２／秒、好ましくは少なくとも４．０ｍｍ^２／秒の１００℃における動粘度（ＡＳＴＭ−Ｄ４４５による）を有する。本発明の他の形態によれば、フィッシャー・トロプシュ誘導基油は、好ましくは、少なくとも７．０ｍｍ^２／秒の１００℃における動粘度を有する。フィッシャー・トロプシュ基油が２種類以上の基油のブレンドを含む場合には、この動粘度に対する基油の総計の寄与が示されているようなもの（ＡＳＴＭ−Ｄ４４５にしたがって２．０〜３５．０ｍｍ^２／秒、好ましくは２．０〜２５．０ｍｍ^２／秒等）であることが好ましい。

本発明の好ましい態様においては、基油ブレンドにおける留出物ナフテン系基油のフィッシャー・トロプシュ誘導基油に対する重量比は、好ましくは、１０：９０〜５０：５０の範囲、より好ましくは１０：９０〜４０：６０の範囲、特に１０：９０〜３０:７０の範囲である。

基油ブレンド（ＩＰ３６８によって測定して９２重量％より大きい飽和物質含量及び１０ｐｐｍ未満の硫黄を有する留出物ナフテン系基油、及びフィッシャー・トロプシュ基油を含む）は、−２４℃未満、好ましくは−３０℃未満の流動点（ＡＳＴＭ−Ｄ５９５０による）を有することが好ましい。また、基油ブレンド（ＩＰ３６８によって測定して９２重量％より大きい飽和物質含量及び１０ｐｐｍ未満の硫黄を有する留出物ナフテン系基油、及びフィッシャー・トロプシュ基油を含む）は、９５より大きく、好ましくは１００より大きい粘度指数（ＡＳＴＭ−Ｄ２２７０による）を有することも好ましい。更に、基油ブレンド（ＩＰ３６８によって測定して９２重量％より大きい飽和物質含量及び１０ｐｐｍ未満の硫黄を有する留出物ナフテン系基油、及びフィッシャー・トロプシュ基油を含む）は、２．５ｍｍ^２／秒〜３５ｍｍ^２／秒の範囲、より好ましくは２．５ｍｍ^２／秒〜２５ｍｍ^２／秒の範囲、更により好ましくは３．５ｍｍ^２／秒〜１３ｍｍ^２／秒の範囲の１００℃における動粘度を有することが好ましい。

本発明による潤滑組成物には、上記に記載の基油ブレンドに加えて、１種類以上の他の鉱油及び／又は１種類以上の合成油の混合物を更に含ませることができる。鉱油としては、パラフィン系、ナフテン系、又はパラフィン／ナフテン混合タイプの液体石油系オイル及び溶媒処理又は酸処理鉱物系潤滑油が挙げられ、これらは、水素化精製プロセス及び／又は脱ロウによって更に精製することができる。

本発明の潤滑油組成物において用いるのに好適な更なる基油は、グループＩ〜ＩＩＩ鉱物系基油、グループＩＶポリα−オレフィン（ＰＡＯ）、及びこれらの混合物である。
本発明において「グループＩ」、「グループＩＩ」、「グループＩＩＩ」、及び「グループＩＶ」基油とは、カテゴリーＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、及びＩＶに関する米国石油協会（ＡＰＩ）の定義による潤滑油基油を意味する。これらのＡＰＩカテゴリーは、API Publication 1509, 15版,付表Ｅ, 2002年4月において定義されている。

合成油としては、オレフィンオリゴマー（ポリα−オレフィン基油：ＰＡＯを含む）、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、及び脱ロウしたワックス状のイソメレート（dewaxed waxy isomerate）のような炭化水素油が挙げられる。Shell Groupによって「Shell XHVI」（登録商標）の名称で販売されている合成炭化水素基油を好都合に用いることができる。

好ましくは、潤滑組成物は、組成物の全重量を基準として１重量％〜２０重量％、好ましくは２重量％〜１５重量％のナフテン系ブライトストック基油を含む。好適なナフテン系ブライトストック基油は、約３１ｃＳｔの１００℃における動粘度（ＡＳＴＭ−Ｄ４４５）を有するPetroChinaからHVI H150 BSMの商品名で商業的に入手できるものである。

本発明の潤滑組成物中に含ませる基油（即ち、ＩＰ３６８によって測定して９２％より大きい飽和物質含量を有し、１０ｐｐｍ未満の硫黄を含む留出物ナフテン系基油、及びフィッシャー・トロプシュ誘導基油を含む基油ブレンド、並びに基油ブレンドに加えて任意の基油を含むもの）の全量は、潤滑組成物の全重量を基準として、好ましくは５０〜９９．９重量％の範囲、より好ましくは７０〜９８重量％の範囲、最も好ましくは８０〜９６重量％の範囲である。

本発明による潤滑組成物は、好ましくは、９５より大きく、より好ましくは１００より大きい粘度指数（ＡＳＴＭ−Ｄ２２７０による）を有する。
更に、組成物は、８より大きくて７５ｍｇＫＯＨ／ｇより小さい、好ましくは１０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇの全塩基価（ＴＢＮ）の値（ＡＳＴＭ−Ｄ４７３９による）を有する。

本発明による潤滑組成物には、酸化防止剤、耐摩耗添加剤、（好ましくは無灰の）分散剤、洗浄剤、極圧添加剤、摩擦調整剤、金属失活剤、腐食抑制剤、解乳化剤、消泡剤、シール適合剤、及び添加剤希釈剤基油等のような１種類以上の添加剤を更に含ませることができる。

当業者であれば上記及び他の添加剤に詳しいので、本明細書においては更に詳細には議論しない。かかる添加剤の具体例は、例えばKirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 3版, vol.14, p.477-526に記載されている。

本発明の潤滑組成物は、１種類以上の添加剤を１種類又は複数の基油と混合することによって好都合に製造することができる。
上述の添加剤は、通常は潤滑組成物の全重量を基準として０．０１〜３５．０重量％の範囲の量、好ましくは潤滑組成物の全重量を基準として０．０５〜２５．０重量％、より好ましくは１．０〜２０．０重量％の範囲の量で存在させる。

好ましくは、本発明による潤滑組成物は、大型ディーゼルエンジンオイル又は乗用車モーターオイルである。
本発明の一態様においては、本発明における潤滑組成物は、ＳＡＥ−Ｊ−３００にしたがってＳＡＥ−１５Ｗ−ＸＸグレード（ここでＸＸは２０、３０、４０、及び５０から選択される）の潤滑組成物である。本発明における好ましい態様においては、潤滑組成物は、ＳＡＥ−Ｊ−３００にしたがってＳＡＥ−１５Ｗ−４０グレードの潤滑組成物である。

本発明の他の態様においては、潤滑組成物は、ＳＡＥ−Ｊ−３００にしたがってＳＡＥ−１０Ｗ−ＹＹグレード（ここでＹＹは３０及び４０から選択される）の潤滑組成物である。

本発明の潤滑組成物は、向上した洗浄性及びエンジン清浄特性を有する。特に、本発明の潤滑組成物は、好ましくは、２８０℃において行うコマツホットチューブ試験（日本工業規格（ＪＩＳ）−ＪＩＳ法ＪＰＩ−５Ｓ−５５−９９）において７メリットより大きい値を示す。

他の形態においては、本発明は、特にコマツホットチューブ試験（日本工業規格（ＪＩＳ）−ＪＩＳ法ＪＰＩ−５Ｓ−５５−９９）にしたがう洗浄特性を向上させるための、本発明による潤滑組成物の使用を提供する。

以下において、本発明を下記の実施例を参照して説明するが、これらはいかなるようにも本発明の範囲を限定することは意図しない。
実施例：
ＳＡＥ−１５Ｗ−４０大型ディーゼルエンジンオイル（ＨＤＤＥＯ）（２００９年１月に改訂された所謂ＳＡＥ−Ｊ３００仕様（ＳＡＥは、自動車技師協会を表す）を満足する）として用いるための種々の潤滑組成物を配合した。

表１に用いた基油に関する特性を示す。表２に、試験した完全配合大型ディーゼルエンジンオイルの組成及び特性を示す。成分の量は組成物の全重量を基準とする重量％で与える。

全ての試験した大型ディーゼルエンジンオイルは、粘度調整剤及び流動点降下剤に加えて、基油ブレンド及び添加剤パッケージ（添加剤パッケージは全ての試験した組成物において同一であった）の組み合わせを含んでいた。

「添加剤パッケージ」は、大型ディーゼルエンジンオイル用の特別性能パッケージであり、過塩基性洗浄剤、無灰分散剤、亜鉛耐摩耗剤、酸化防止剤、及び消泡剤を含む性能添加剤の組合せを含んでいた。

「基油１」は、PetroChina（Karamay,中国）から「KN4010」の商品名で商業的に入手できるナフテン系基油であった。
「基油２」は、約４ｃＳｔ（１ｃＳｔは１ｍｍ^２／秒に相当する）の１００℃における動粘度（ＡＳＴＭ−Ｄ４４５）を有するフィッシャー・トロプシュ誘導基油（ＧＴＬ４）であった。ＧＴＬ４は、例えばＷＯ０２／０７０６３１（その教示事項は参照として本明細書中に援用する）に記載されている方法によるか又はこれと同様にして好都合に製造することができる。

「基油３」は、約３１ｃＳｔの１００℃における動粘度（ＡＳＴＭ−Ｄ４４５）を有するHVI H150 BSMと名付けられたPetroChinaナフテン系ブライトストックであった。
「基油４」は、約８ｃＳｔの１００℃における動粘度（ＡＳＴＭ−Ｄ４４５）を有するＧＴＬ８ｃＳｔ基油であった。

「基油５」は、Motiva Enterprises LLC, TX,米国によってMotiva Star 6の商品名で販売されている鉱物由来の商業的に入手できるＡＰＩグループＩＩ基油であった。
「基油６」は、Formosa Plastic Group, Mailiao,台湾によってFormosa 500Nの商品名で販売されている鉱物由来の商業的に入手できるＡＰＩグループＩＩ基油であった。

「基油７」は、Formosa Plastic Group, Mailiao,台湾によってFormosa 150Nの商品名で販売されている鉱物由来の商業的に入手できるＡＰＩグループＩＩ基油であった。
通常の潤滑剤ブレンド手順を用いて基油を添加剤パッケージと混合することによって、実施例１及び２並びに比較例１及び２の組成物を得た。

洗浄性能：
本発明による組成物の洗浄特性を示すために、工業規格コマツホットチューブ試験（２８０及び２９０℃）（日本工業規格（ＪＩＳ）−ＪＩＳ法ＪＰＩ−５Ｓ−５５−９９）にしたがって洗浄性の測定を行った。測定された値（メリット）を下表３に示す。２８０℃において行った試験に関しては、合格は７メリットより大きい値であるとみなし、一方、不合格は７メリット以下の値であるとみなした。２９０℃において行った試験に関しては、合格は６メリットより大きい値であるとみなし、一方、不合格は６メリット以下の値であるとみなした。それぞれの実施例に関して、それぞれの温度において２つのメリット測定値をとった（下表３において「メリット１」及び「メリット２」として示す）。

更に、これも工業規格コマツホットチューブ試験（日本工業規格（ＪＩＳ）−ＪＩＳ法ＪＰＩ−５Ｓ−５５−９９）にしたがって、それぞれの実施例に関して堆積物の量も測定した。それぞれの実施例において測定された堆積物の量を下表３に示す。

議論：
表３から分かるように、驚くべきことに、本発明によるＨＤＤＥＯ組成物（実施例１及び２）は、通常の鉱物系ＡＰＩグループＩＩ基油（比較例１〜２；実施例１及び２の配合物と同じ添加剤、粘度調整剤、及び流動点降下剤を同じ量で含んでいた）をベースとするＨＤＤＥＯ組成物と比べて向上したコマツホットチューブ試験における洗浄性能を有していたことが分かった。特に、２８０℃において行ったコマツホットチューブ試験においては、実施例１は７．３の平均清浄性メリットを有しており（即ち、試験において「合格」を獲得した）、実施例２は９．０の平均清浄性メリットを有しており（即ち、試験において「合格」を獲得した）、一方、比較例１及び２は両方とも、６．０の平均清浄性メリットを有していた（これにより、試験において「不合格」を得た）。２９０℃において行ったコマツホットチューブ試験においては、実施例１は試験において「不合格」を得たが、これは比較例１及び２のものよりも高い平均清浄性メリットを得ており、これは実施例１の組成物に関する向上した洗浄性能を示した。

堆積物の結果を参照すると、２８０℃及び２９０℃において、実施例２は比較例１及び２と比べて大きく減少した堆積物を示し、これは実施例２に関する向上した洗浄性能を示した。

Claims

基油ブレンド及び１種類以上の添加剤を含み、基油ブレンドが、
・ＩＰ３６８によって測定して９２重量％より大きい飽和物質含量を有し、１０ｐｐｍ未満の硫黄を含む留出物ナフテン系基油：及び
・フィッシャー・トロプシュ誘導基油；
を含む潤滑組成物。
留出物ナフテン系基油とフィッシャー・トロプシュ誘導基油との重量比が１０：９０〜５０：５０の範囲である、請求項１に記載の潤滑組成物。
留出物ナフテン系基油とフィッシャー・トロプシュ誘導基油との重量比が１０：９０〜４０：６０の範囲である、請求項１又は２に記載の潤滑組成物。
留出物ナフテン系基油とフィッシャー・トロプシュ誘導基油との重量比が１０：９０〜３０：７０の範囲である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の潤滑組成物。
基油ブレンドが−２４℃未満の流動点（ＡＳＴＭ−Ｄ５９５０による）を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の潤滑組成物。
基油ブレンドが９５より大きい粘度指数（ＡＳＴＭ−Ｄ２２７０による）を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の潤滑組成物。
基油ブレンドが２．５ｍｍ^２／秒〜３５ｍｍ^２／秒の範囲の１００℃における動粘度（ＡＳＴＭ−Ｄ４４５による）を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の潤滑組成物。
フィッシャー・トロプシュ誘導基油が２．５ｍｍ^２／秒〜１４ｍｍ^２／秒の範囲の１００℃における動粘度（ＡＳＴＭ−Ｄ４４５による）を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の潤滑組成物。
潤滑組成物が２８０℃において行うコマツホットチューブ試験において７メリットより大きい値を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の潤滑組成物。
潤滑組成物がＳＡＥ−Ｊ−３００にしたがってＳＡＥ−１５Ｗ−ＸＸグレード（ここでＸＸは２０、３０、４０、及び５０から選択される）の潤滑組成物である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の潤滑組成物。
潤滑組成物がＳＡＥ−Ｊ−３００にしたがってＳＡＥ−１５Ｗ−４０グレードの潤滑組成物である、請求項１０に記載の潤滑組成物。
潤滑組成物がＳＡＥ−Ｊ−３００にしたがってＳＡＥ−１０Ｗ−ＹＹグレード（ここでＹＹは３０及び４０から選択される）の潤滑組成物である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の潤滑組成物。
大型ディーゼルエンジンオイル又は乗用車モーターオイルとしての、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の潤滑組成物の使用。
向上した洗浄性を与えるための、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の潤滑組成物の使用。
洗浄性が、コマツホットチューブ試験（ＪＩＳ法ＪＰＩ−５Ｓ−５５−９９）を２８０℃において行う場合のコマツホットチューブ試験にしたがって測定される、請求項１３に記載の潤滑組成物の使用。
向上したエンジン清浄性を与えるための、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の潤滑組成物の使用。
エンジン清浄性が、コマツホットチューブ試験（ＪＩＳ法ＪＰＩ−５Ｓ−５５−９９）を２８０℃において行う場合のコマツホットチューブ試験にしたがって測定される、請求項１５に記載の潤滑組成物の使用。