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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024143642
(43)【公開日】2024-10-11
(54)【発明の名称】ガスエンジン用潤滑油組成物
(51)【国際特許分類】
   C10M 169/04 20060101AFI20241003BHJP
   C10M 135/36 20060101ALN20241003BHJP
   C10M 139/00 20060101ALN20241003BHJP
   C10N 10/04 20060101ALN20241003BHJP
   C10N 40/25 20060101ALN20241003BHJP
   C10N 30/04 20060101ALN20241003BHJP
   C10N 30/06 20060101ALN20241003BHJP
【FI】
C10M169/04
C10M135/36
C10M139/00 A
C10N10:04
C10N40:25
C10N30:04
C10N30:06
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023056418
(22)【出願日】2023-03-30
(71)【出願人】
【識別番号】398053147
【氏名又は名称】コスモ石油ルブリカンツ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】柵木 美春
(72)【発明者】
【氏名】大場 亨太
(72)【発明者】
【氏名】赤松 篤
【テーマコード(参考)】
4H104
【Fターム(参考)】
4H104BA04A
4H104BA07A
4H104BA08A
4H104BB08A
4H104BB33A
4H104BB34A
4H104BB41A
4H104BG19C
4H104BJ05C
4H104CB14A
4H104DA02A
4H104FA02
4H104LA02
4H104LA03
4H104PA41
(57)【要約】
【課題】低灰分であり、かつ高温清浄性、耐摩耗性、及び極圧性に優れたガスエンジン用潤滑油組成物の提供。
【解決手段】基油と、カルシウムを含む金属系清浄剤と、分子中に2以上5以下の硫黄原子を有するチアジアゾール化合物と、を含有し、さらにB系分散剤と非B系分散剤とを含有するか、又はB系分散剤を含有し且つ非B系分散剤を含有せず、カルシウム元素の含有量が0質量ppm超1000質量ppm以下であり、亜鉛元素の含有量が0質量ppm以上400質量ppm以下であり、硫黄元素の含有量が0質量ppm超600質量ppm以下であり、B系分散剤由来のホウ素元素の含有量を[B]、B系分散剤由来の窒素元素及び非B系分散剤由来の窒素元素の合計含有量を[N]とした場合に、[B]/[N]比が、0.15以上0.45以下である、ガスエンジン用潤滑油組成物。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基油と、
カルシウムを含む金属系清浄剤と、
分子中に2以上5以下の硫黄原子を有するチアジアゾール化合物と、を含有し、
さらに、ホウ素及び窒素を含むB系分散剤とホウ素を含まず窒素を含む非B系分散剤とを含有するか、又は、前記B系分散剤を含有し且つ前記非B系分散剤を含有しない、ガスエンジン用潤滑油組成物であって、
カルシウム元素の含有量が、潤滑油組成物全量に対し0質量ppm超1000質量ppm以下であり、
亜鉛元素の含有量が、潤滑油組成物全量に対し0質量ppm以上400質量ppm以下であり、
硫黄元素の含有量が、潤滑油組成物全量に対し0質量ppm超600質量ppm以下であり、
前記B系分散剤由来のホウ素元素の潤滑油組成物全量に対する含有量(質量ppm)を[B]、前記B系分散剤由来の窒素元素及び前記非B系分散剤由来の窒素元素の潤滑油組成物全量に対する合計含有量(質量ppm)を[N]とした場合に、[B]/[N]比が0.15以上0.45以下である、ガスエンジン用潤滑油組成物。
【請求項2】
前記チアジアゾール化合物が、下記一般式(1-1)又は下記一般式(1-2)で表される構造を有する、請求項1に記載のガスエンジン用潤滑油組成物。
【化1】

(一般式(1-1)及び一般式(1-2)中、R11、R12及びR13は、それぞれ独立に、1以上2以下の硫黄原子を有する基を表す。)
【請求項3】
硫酸灰分が0.6質量%未満である、請求項1に記載のガスエンジン用潤滑油組成物。
【請求項4】
前記B系分散剤由来のホウ素元素の含有量が、潤滑油組成物全量に対し150質量ppm以上450質量ppm以下であり、
前記B系分散剤由来の窒素元素及び前記非B系分散剤由来の窒素元素の合計含有量が、潤滑油組成物全量に対し1000質量ppm以上2000質量ppm以下である、請求項1に記載のガスエンジン用潤滑油組成物。
【請求項5】
下記一般式(2-1)で表される構造を有する油性向上剤の含有量が、潤滑油組成物全量に対し0質量%以上0.70質量%以下である、請求項1に記載のガスエンジン用潤滑油組成物。
21-(OR22-OH 式(2-1)
(一般式(2-1)中、R21は炭素数4以上24以下の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を、R22は-CH-又は-CHCH-を、nは1以上24以下の値を、表す。)
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ガスエンジン用潤滑油組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、省エネルギー対策及び電源の多分散化の観点からコージェネレーションシステムに注目が集まっている。特に、ガスコージェネレーションシステムは、クリーン燃料使用による環境配慮型システムとしても有望視されている。その一方で、ガスエンジンに使用される潤滑油は、長時間連続運転中の高温環境曝露によって化学的な熱酸化を受け易い傾向にある。
ガスエンジンは、燃焼温度が高いために、ブローバイガスに含有されるNOxの濃度が比較的高く、潤滑油中にスラッジの生成を引き起こし易い。そのため、潤滑油の定期的な交換が必要であるが、交換回数の増加は、メンテナンスコストの上昇につながることから、潤滑油自体の長寿命化(すなわち、ロングドレイン性)が求められている。
【0003】
近年のガスコージェネレーションシステムは、燃料の最適燃焼によって二酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物の排出量を極小化し、発電・熱利用の高効率化による省エネルギー化を追求している。従って、ガスエンジンで使用される潤滑油組成物には、発電効率を低下させることなく、優れた高温安定性を保持することも求められる。
【0004】
ガスコージェネレーションシステムには、比較的大型のガスエンジンが採用されることが多く、メンテナンスコストが高いことから、保守点検頻度の低減が重要な課題である。この点、ガスエンジンにおける潤滑油の使用においては、潤滑油に含有される灰分がピストン上部や排気バルブに堆積していき、ガスエンジン内の清浄性が低下する問題点がある。その結果として、エンジン自体のオーバーホールを定期的に複数回実施する必要性が生じるために、メンテナンスに多大な労力がかかる。従って、メンテナンス性の向上の観点から潤滑油の低灰分化が必要である。
【0005】
ガスエンジン用潤滑油組成物は、上記の要求に応じて適切に選択される基油及び添加剤から構成される。例えば、特許文献1~3には、低灰分でありながら、残存塩基価、耐熱性等を保持する目的で、特定の金属系清浄剤、アミン系化合物、及びモリブデン系化合物を含有する潤滑油組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2021-511410号公報
【特許文献2】特開2020-164747号公報
【特許文献3】特開2020-164746号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ガスエンジンにおける潤滑油の使用においては、潤滑油に含有される灰分がピストン上部や排気バルブに堆積していき、ガスエンジン内の清浄性が低下する問題点がある。そのため、メンテナンスに多大な労力がかかり、メンテナンス性の向上の観点から潤滑油の低灰分化が求められている。また、NOxが発生しやすいガスエンジンにおいては、高温での清浄性を確保することが重要となる。さらに潤滑油には、これらの性能を満たしつつ且つ耐摩耗性や極圧性を有することが求められる。
【0008】
本開示の一実施形態が解決しようとする課題は、低灰分であり、かつ高温清浄性、耐摩耗性、及び極圧性に優れたガスエンジン用潤滑油組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示には、以下の実施態様が含まれる。
<1>
基油と、
カルシウムを含む金属系清浄剤と、
分子中に2以上5以下の硫黄原子を有するチアジアゾール化合物と、を含有し、
さらに、ホウ素及び窒素を含むB系分散剤とホウ素を含まず窒素を含む非B系分散剤とを含有するか、又は、前記B系分散剤を含有し且つ前記非B系分散剤を含有しない、ガスエンジン用潤滑油組成物であって、
カルシウム元素の含有量が、潤滑油組成物全量に対し0質量ppm超1000質量ppm以下であり、
亜鉛元素の含有量が、潤滑油組成物全量に対し0質量ppm以上400質量ppm以下であり、
硫黄元素の含有量が、潤滑油組成物全量に対し0質量ppm超600質量ppm以下であり、
前記B系分散剤由来のホウ素元素の潤滑油組成物全量に対する含有量(質量ppm)を[B]、前記B系分散剤由来の窒素元素及び前記非B系分散剤由来の窒素元素の潤滑油組成物全量に対する合計含有量(質量ppm)を[N]とした場合に、[B]/[N]比が0.15以上0.45以下である、ガスエンジン用潤滑油組成物。
<2>
前記チアジアゾール化合物が、下記一般式(1-1)又は下記一般式(1-2)で表される構造を有する、<1>に記載のガスエンジン用潤滑油組成物。
【0010】
【化1】
【0011】
(一般式(1-1)及び一般式(1-2)中、R11、R12及びR13は、それぞれ独立に、1以上2以下の硫黄原子を有する基を表す。)
<3>
硫酸灰分が0.6質量%未満である、<1>又は<2>に記載のガスエンジン用潤滑油組成物。
<4>
前記B系分散剤由来のホウ素元素の含有量が、潤滑油組成物全量に対し150質量ppm以上450質量ppm以下であり、
前記B系分散剤由来の窒素元素及び前記非B系分散剤由来の窒素元素の合計含有量が、潤滑油組成物全量に対し1000質量ppm以上2000質量ppm以下である、<1>~<3>のいずれか1項に記載のガスエンジン用潤滑油組成物。
<5>
下記一般式(2-1)で表される構造を有する油性向上剤の含有量が、潤滑油組成物全量に対し0質量%以上0.70質量%以下である、<1>~<4>のいずれか1項に記載のガスエンジン用潤滑油組成物。
21-(OR22-OH 式(2-1)
(一般式(2-1)中、R21は炭素数4以上24以下の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を、R22は-CH-又は-CHCH-を、nは1以上24以下の値を、表す。)
【発明の効果】
【0012】
本開示の一実施形態によれば、低灰分であり、かつ高温清浄性、耐摩耗性、及び極圧性に優れたガスエンジン用潤滑油組成物が提供される。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本開示の一例である実施形態について説明する。これらの説明および実施例は、実施形態を例示するものであり、発明の範囲を制限するものではない。
【0014】
本開示において、「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する複数の成分の合計量を意味する。
本開示において、2つ以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本開示において、「JIS」は、日本産業規格(Japanese Industrial Standards)の略称として用いる。
【0015】
<ガスエンジン用潤滑油組成物>
本開示の実施形態に係るガスエンジン用潤滑油組成物(以下単に「潤滑油組成物」とも称す)は、基油と、カルシウムを含む金属系清浄剤と、分子中に2以上5以下の硫黄原子を有するチアジアゾール化合物(以下単に「特定チアジアゾール化合物」とも称す)と、を含有する。
さらに、ホウ素及び窒素を含むB系分散剤とホウ素を含まず窒素を含む非B系分散剤とを含有するか、又は、B系分散剤を含有し且つ非B系分散剤を含有しない。つまり、B系分散剤を必須で含有し、且つ非B系分散剤をさらに含有してもよい。
そして、潤滑油組成物全量に対し、カルシウム元素の含有量が0質量ppm超1000質量ppm以下、亜鉛元素の含有量が0質量ppm以上400質量ppm以下、硫黄元素の含有量が0質量ppm超600質量ppm以下である。
また、B系分散剤由来のホウ素元素の潤滑油組成物全量に対する含有量(質量ppm)を[B]、B系分散剤由来の窒素元素及び非B系分散剤由来の窒素元素の潤滑油組成物全量に対する合計含有量(質量ppm)を[N]とした場合に、[B]/[N]比が0.15以上0.45以下である。
【0016】
なお、本明細書において、「B系分散剤由来のホウ素元素の潤滑油組成物全量に対する含有量」とは、ホウ素及び窒素を含むB系分散剤に含まれるホウ素の潤滑油組成物全量に対する含有量を意味し、「B系分散剤由来の窒素元素の潤滑油組成物全量に対する含有量」とは、ホウ素及び窒素を含むB系分散剤に含まれる窒素の潤滑油組成物全量に対する含有量を意味し、「非B系分散剤由来の窒素元素の潤滑油組成物全量に対する含有量」とは、ホウ素を含まず窒素を含む非B系分散剤に含まれる窒素の潤滑油組成物全量に対する含有量を意味する。
【0017】
本開示の実施形態に係る潤滑油組成物は、上記構成を有することで、低灰分であり、かつ高温清浄性、耐摩耗性、及び極圧性に優れる。この効果が奏される理由は次の通り推測される。
【0018】
ガスエンジンにおける潤滑油の使用においては、潤滑油に含有される灰分がピストン上部や排気バルブに堆積していき、ガスエンジン内の清浄性が低下する問題点がある。その結果として、エンジン自体のオーバーホールを定期的に複数回実施する必要性が生じるために、メンテナンスに多大な労力がかかる。従って、メンテナンス性の向上の観点から潤滑油の低灰分化が重要である。また、ガスエンジン用潤滑油組成物の燃焼時に生じる灰分は、ガスエンジンのピストン上部付近に堆積することによってリングライナー損傷等の原因となる可能性があり、この観点からも潤滑油の低灰分化は重要となる。ここで、潤滑油組成物中の灰分としては、例えば、清浄剤に含まれるカルシウム(Ca)、摩耗防止剤に含まれる亜鉛(Zn)等が挙げられる。
これに対し、本開示の実施形態に係る潤滑油組成物では、金属系清浄剤を含みつつも、組成物におけるカルシウム元素の含有量を0ppm超1000ppm以下になるよう制限し、且つ亜鉛元素を含まないか、又は組成物における亜鉛元素の含有量を400ppm以下になるよう制限している。これにより、潤滑油の低灰分化が実現され、ピストン上部や排気バルブ等に堆積する灰分が低減されて、メンテナンスに要する労力が軽減され、且つリングライナーの損傷等も抑制される。
【0019】
ただし、カルシウム元素の含有量が上記範囲となるよう金属系清浄剤の添加量を減らした場合、NOxが発生しやすいガスエンジンにおいては、高温での清浄性を確保することが困難となる。
これに対し、本開示の実施形態に係る潤滑油組成物では、ホウ素及び窒素を含むB系分散剤を少なくとも含有し、且つB系分散剤及び非B系分散剤に由来する窒素元素とホウ素元素との含有量の比([B]/[N]比)を0.15以上と高めている。ホウ素元素の含有割合を高めることで、カルシウム元素の低減に伴う高温清浄性の悪化を補い、高温清浄性を改善している。
【0020】
また、亜鉛元素の含有量が上記範囲となるよう亜鉛(Zn)を含む摩耗防止剤の添加量を減らした場合、耐摩耗性が低下し、さらに大きな圧がかけられた際の摩耗や摩擦抵抗増大から保護する性能(極圧性)も低下する。
これに対し、本開示の実施形態に係る潤滑油組成物では、分子中に2以上5以下の硫黄原子を有するチアジアゾール化合物(特定チアジアゾール化合物)を添加し、これにより亜鉛元素の低減に伴う耐摩耗性及び極圧性の低下を補い、耐摩耗性及び極圧性を改善している。
【0021】
以上により、本開示の実施形態に係る潤滑油組成物は、低灰分であり、かつ高温清浄性、耐摩耗性、及び極圧性に優れる。
【0022】
次いで、本開示の実施形態に係る潤滑油組成物の物性について説明する。
【0023】
-低灰分-
本開示において、潤滑油組成物が「低灰分」であるとは、組成物におけるカルシウム元素の含有量が650ppm以下であり、且つ亜鉛元素の含有量が300ppm以下であることを意味する。
【0024】
潤滑油組成物は、さらに低灰分な潤滑油組成物とする観点から、硫酸灰分が、0.6質量%未満であることが好ましく、0.5質量%以下であることがより好ましく、0.4質量%以下であることがさらに好ましい。
【0025】
なお、本開示における硫酸灰分とは、下記の式(A)により推算される硫酸灰分を意味する。
式(A)
硫酸灰分=[Ca]×3.40+[B]×3.22+[Zn]×1.49+[Mo]×1.50
(式(A)において、[Ca]、[B]、[Zn]及び[Mo]は、それぞれ、潤滑油組成物中におけるCa、B、Zn及びMoの含有量(質量%)を表す。)
【0026】
・各元素の含有量の測定方法
なお、潤滑油組成物中における各元素(Ca、B、Zn及びMo)の含有量(質量%)は、JPI-5S-38-92に準拠したICP発光分光分析による分析値とする。
また、後述する潤滑油組成物におけるカルシウム元素(Ca)及び硫黄元素(S)の含有量(質量ppm)も、同様に、JPI-5S-38-92に準拠したICP発光分光分析による分析値とする。
【0027】
-カルシウム元素含有量-
潤滑油組成物におけるカルシウム元素含有量は、低灰分の観点及び清浄性を確保する観点から、質量基準で、潤滑油組成物全量に対し0ppm超1000ppm以下であり、100ppm以上900ppm以下であることが好ましく、200ppm以上800ppm以下であることがより好ましい。
カルシウムは、例えば、金属系清浄剤に由来する。
【0028】
-亜鉛元素含有量-
潤滑油組成物における亜鉛元素含有量は、低灰分の観点から、質量基準で、潤滑油組成物全量に対し400ppm以下であり、200ppm以下であることが好ましく、100ppm以下であることがより好ましい。なお、亜鉛元素含有量の下限は、0ppm以上であってよい。
亜鉛は、例えば、亜鉛含有摩耗防止剤に由来する。
【0029】
-硫黄元素含有量-
潤滑油組成物における硫黄元素含有量は、質量基準で、潤滑油組成物全量に対し0ppm超600ppm以下であり、30ppm以上500ppm以下であることがより好ましく、100ppm以上400ppm以下であることがさらに好ましい。
硫黄元素含有量が0ppmでは、特定チアジアゾール化合物を添加することができず、耐摩耗性及び極圧性が悪化する。一方、硫黄元素含有量が600ppmを超えると、硫黄元素が増えすぎることにより高温清浄性が悪化する。
硫黄は、例えば、特定チアジアゾール化合物の成分に由来する。
【0030】
-B系分散剤由来のホウ素元素含有量-
潤滑油組成物におけるB系分散剤由来のホウ素元素含有量は、質量基準で、潤滑油組成物全量に対し150ppm以上450ppm以下であることが好ましく、200ppm以上450ppm以下であることがより好ましく、250ppm以上450ppm以下であることがさらに好ましい。
B系分散剤由来のホウ素元素含有量が、150ppm以上であることで高温での生成スラッジの分散性が効果的に向上し、一方450ppm以下であることで水蒸気に対する抗乳化性の悪化を抑制することができる。
なお、潤滑油組成物に含まれるB系分散剤由来のホウ素元素の含有量は、JPI-5S-38-92に準拠したICP発光分光分析による分析値とする。
【0031】
-B系分散剤由来及び非B系分散剤由来の窒素元素含有量-
潤滑油組成物におけるB系分散剤由来の窒素元素及び非B系分散剤由来の窒素元素の合計含有量は、スラッジ分散性及び金属腐食性の観点から、質量基準で、潤滑油組成物全量に対し1000ppm以上2000ppm以下であることが好ましく、1100ppm以上1900ppm以下であることがより好ましい。
なお、潤滑油組成物に含まれるB系分散剤由来の窒素元素及び非B系分散剤由来の窒素元素の合計含有量は、JIS K 2609(2022)化学発光法による分析値とする。
【0032】
-[B]/[N]比-
潤滑油組成物において、B系分散剤由来のホウ素元素の潤滑油組成物全量に対する含有量(質量ppm)を[B]、B系分散剤由来の窒素元素及び非B系分散剤由来の窒素元素の潤滑油組成物全量に対する合計含有量(質量ppm)を[N]とした場合に、[B]/[N]比は、0.15以上0.45以下であり、0.16以上0.40以下であることがよましく、0.18以上0.35以下であることがより好ましい。
[B]/[N]比が0.15未満であると、高温清浄性が悪化する。一方、[B]/[N]比が0.45を超えると耐コーキング性が悪化し、また水蒸気に対する抗乳化性も悪化する。
【0033】
次いで、本開示の実施形態に係る潤滑油組成物に含有される各成分について説明する。
【0034】
(基油)
基油としては、特に限定されず、潤滑油分野において用いられる基油を用いることができる。基油としては、具体的には、鉱油系基油、合成系基油等が挙げられる。
【0035】
鉱油系基油としては、例えば、原油から常圧蒸留、減圧蒸留、溶剤脱歴、溶剤抽出、水素化精製、溶剤脱ろうの工程を組み合わせて得られるAPI(American Petroleum Institute;米国石油協会) Group Iに分類される基油;水素化分解、触媒脱ろう等の工程を組み合わせて得られるAPI Group IIに分類される基油;水素化分解、水素化異性化脱ろう等の高度水素化処理の工程を組み合わせて得られるAPI Group IIIに分類される基油;等が挙げられる。
鉱油系基油は、精製された、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油、及び芳香族系基油であってよく、これらの基油は、単独で使用しても組み合わせて使用してもよい。
【0036】
基油としては、高温での酸化安定性の観点から、API Group IIIに分類される鉱油系基油を主として用いることが好ましい。
【0037】
合成系基油としては、例えば、α-オレフィンオリゴマー、イソパラフィンオリゴマー、プロピレンオリゴマー、イソブチレンオリゴマー、ブテンオリゴマー、1-オクテンオリゴマー、1-デセンオリゴマー、エチレン-プロピレンオリゴマー等の合成炭化水素;アルキルベンゼン、アルキルナフタレン等の芳香族含有炭化水素;ジ-2-エチルヘキシルアジペート、ジイソデシルアジペート等のエステル類;トリメチロールプロパンオレート、ペンタエリスリトール-2-エチルヘキサノエート等のポリオールエステル類;ポリオキシアルキレングリコール等のポリグリコール類;ポリフェニルエーテル類;等が挙げられる。
【0038】
基油の100℃動粘度は、油膜保持性及び低温流動性の観点から、4.0mm/s以上10.0mm/s以下であることが好ましく、6.0mm/s以上9.0mm/s以下であることがより好ましく、7.0mm/s以上8.0mm/s以下であることが更に好ましい。
【0039】
基油の40℃動粘度は、特に制限されないが、10.0mm/s以上60.0mm/s以下であることが好ましく、30.0mm/s以上55.0mm/s以下であることがより好ましく、40.0mm/s以上50.0mm/s以下であることがさらに好ましい。
【0040】
基油の40℃動粘度及び100℃動粘度は、基油単独又は混合基油のいずれである場合についても、上記の動粘度であることが好ましい。
【0041】
基油の40℃動粘度及び100℃動粘度は、JIS K2283(2000)に準拠して測定する。
【0042】
基油の粘度指数は、特に制限されないが、100以上であることが好ましく、110以上であることがより好ましく、120以上であることが更に好ましい。
粘度指数が上記範囲にあることにより、温度に対するガスエンジン用潤滑油組成物の粘度の安定性が向上するため、多様な外部環境において耐摩耗性等の性能が安定的に発揮されやすい。
【0043】
基油の粘度指数は、JIS K2283(2000)に準拠して測定する。
【0044】
基油の含有量は、潤滑油組成物全量に対し、70質量%以上90質量%以下であることが好ましく、75質量%以上85質量%以下であることがより好ましい。
【0045】
(金属系清浄剤)
本開示の実施形態に係るガスエンジン用潤滑油組成物は、カルシウムを含む金属系清浄剤を含有する。
カルシウムを含む金属系清浄剤は、1種類であっても、2種類以上であってもよい。
【0046】
潤滑油組成物の長寿命化の観点から、カルシウムを含む金属系清浄剤は、カルシウムサリシレート、カルシウムフェネート、及びカルシウムスルホネートからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、カルシウムサリシレートがより好ましい。
【0047】
カルシウムサリシレートは、中性塩、塩基性塩、及び過塩基性塩のいずれであってもよい。カルシウムサリシレートの製造方法は、限定されない。
【0048】
なお、組成物中におけるカルシウム元素の含有量を前述の範囲となるよう調整しつつ、且つ清浄性を高める観点から、カルシウム分(つまり金属系清浄剤中におけるカルシウム元素の含有量)が低いことが好ましい。具体的には、カルシウム分は、1.0質量%以上10.0質量%以下であることが好ましく、2.0質量%以上9.0質量%以下であることがより好ましい。
【0049】
なお、カルシウムを含む金属系清浄剤に加えて、さらに他の清浄剤を併用してもよい。例えば、アルカリ金属系清浄剤、及びアルカリ土類金属系清浄剤が挙げられる。アルカリ金属としては、ナトリウム等のアルカリ金属が挙げられる。アルカリ土類金属としては、マグネシウム等のアルカリ土類金属が挙げられる。アルカリ土類金属系清浄剤としては、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、等が挙げられる。
【0050】
ただし、カルシウムを含む金属系清浄剤以外の他の清浄剤を併用する場合、他の清浄剤の含有量は、全ての清浄剤(つまりカルシウムを含む金属系清浄剤とその他の清浄剤との合計)に対し10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることがさらに好ましい。
【0051】
(分散剤)
本開示の実施形態に係るガスエンジン用潤滑油組成物は、分散剤を含有する。分散剤としては、ホウ素及び窒素を含むB系分散剤を少なくとも含み、さらにホウ素を含まず且つ窒素を含む非B系分散剤を含んでもよい。
【0052】
B系分散剤及び非B系分散剤は、例えば1種を用いても、2種以上を用いてもよい。
【0053】
<B系分散剤>
B系分散剤とは、ホウ素及び窒素を含有する分散剤を意味する。
B系分散剤としては、潤滑油分野において用いられるB系分散剤を用いることができる。
【0054】
B系分散剤としては、ホウ素含有イミド系分散剤が好ましい。ホウ素含有イミド系分散剤とは、ホウ素を含有し、かつイミド結合を有する化合物である分散剤を意味する。ホウ素含有イミド系分散剤としては、例えば、アルキル又はアルケニルコハク酸のモノイミド体、そのビスイミド体のホウ素変性物が挙げられる。ホウ素含有イミド系分散剤としては、これらの中でも、潤滑油組成物の長寿命化、耐摩耗性及び分散性の観点から、アルキル又はアルケニルコハク酸のビスイミド体のホウ素変性物が好ましい。
【0055】
B系分散剤は、低分子化合物及び重合物のいずれでもよいが、清浄分散性の観点からは、重合物であることが好ましい。本開示において重合物とは、ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が1,000以上である化合物を意味する。
【0056】
B系分散剤は、清浄分散性の観点から、重量平均分子量(Mw)が、2,000~7,000であることが好ましい。
本開示において、重量平均分子量(Mw)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定した値である。
【0057】
本開示における重量平均分子量(Mw)の測定は、測定装置:Shodex GPC-101(昭和電工社製)、測定カラム:Shodex GPC LF-804(昭和電工社製)を3本、検出器:示差屈折検出器、移動相:THF(テトラヒドロフラン)、流量:1ml/min、試料濃度:1.0mass%/vol、注入量:100μLの条件にて行う。重量平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作製した分子量分布曲線を使用して算出される。
【0058】
<非B系分散剤>
非B系分散剤とは、ホウ素を含まず且つ窒素を含む分散剤を意味し、例えば無灰型分散剤に包含される。
【0059】
非B系分散剤としては、例えば、アルキル基又はアルケニル基を分子中に1個以上を含むポリアミン、及びこれらの酸変性物を用いることができる。
非B系分散剤としては、例えば、特開2018-048220号公報の段落0029~0032に記載の一般式(1)又は一般式(2)で表されるコハク酸イミド(但し、ホウ素変性物は含まない)及び段落0048に記載の分散剤Bも好適に用いることができる。
非B系分散剤として、具体的には、ホウ素を含有しないポリイソブテニルコハク酸イミド化合物が好適に挙げられる。
【0060】
(チアジアゾール化合物)
本開示の実施形態に係るガスエンジン用潤滑油組成物は、分子中に2以上5以下の硫黄原子を有するチアジアゾール化合物(特定チアジアゾール化合物)を含有する。
特定チアジアゾール化合物は、1種類であっても、2種類以上であってもよい。
【0061】
特定チアジアゾール化合物の具体例の1つとして、下記一般式(1-1)又は下記一般式(1-2)で表される構造を有する、1,3,4-チアジアゾール誘導体が挙げられる。
【0062】
【化2】
【0063】
(一般式(1-1)及び一般式(1-2)中、R11、R12及びR13は、それぞれ独立に、1以上2以下の硫黄原子を有する基を表す。)
【0064】
1以上2以下の硫黄原子を有する基としては、下記(a)、(b)及び(c)に示す基が好ましい。
【0065】
【化3】
【0066】
基(a)及び(b)中、R14及びR15は、それぞれ独立にアルキル基を表す。アルキル基は、さらに別の置換基によって置換されていてもよい。アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよいが、直鎖状又は分岐鎖状であることが好ましい。アルキル基は、脂肪族基であっても芳香族基であってもよいが、脂肪族基であることが好ましい。
1以上2以下の硫黄原子を有する基は、R14が炭素数1以上24以下のアルキル基である(a)、R15が炭素数1以上24以下のアルキル基である(b)、及び(c)であることが好ましく、R14が炭素数4以上18以下のアルキル基である(a)、及びR15が炭素数4以上18以下のアルキル基である(b)であることがより好ましく、R14が炭素数6以上12以下のアルキル基である(a)、及びR15が炭素数6以上12以下のアルキル基である(b)であることがさらに好ましい。
【0067】
特定チアジアゾール化合物は、硫黄分(つまり化合物中における硫黄元素の含有量)が10質量%以上60質量%以下であることが好ましく、20質量%以上50質量%以下であることがより好ましく、30質量%以上40質量%以下であることがさらに好ましい。
【0068】
(油性向上剤)
本開示の実施形態に係るガスエンジン用潤滑油組成物は、油性向上剤を含有することが好ましく、特に下記一般式(2-1)で表される構造を有する油性向上剤(以下単に「特定油性向上剤」とも称す)を含有することが好ましい。ポリオキシアルキレンアルキルエーテル
21-(OR22-OH 式(2-1)
【0069】
特定油性向上剤を含有することで、高温清浄性をより高めることができる。
【0070】
特定油性向上剤において、R21は炭素数4以上24以下の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基である。炭素数は、6以上20以下がより好ましく、8以上16以下がさらに好ましい。R21は直鎖状のアルキル基であることが好ましい。
22は-CH-又は-CHCH-を表し、-CHCH-がより好ましい。
nは1以上24以下の値を表し、2以上12以下がより好ましい。
【0071】
特定油性向上剤としては、例えば、ポリオキシエチレン(2)ラウリルエーテル、ポリオキシエチレン(3)ラウリルエーテル、ポリオキシエチレン(4)ラウリルエーテル、ポリオキシエチレン(6)ラウリルエーテル、ポリオキシエチレン(7)ラウリルエーテル、ポリオキシエチレン(8)ラウリルエーテル、ポリオキシエチレン(9)ラウリルエーテル、ポリオキシエチレン(10)ラウリルエーテル、ポリオキシエチレン(7)セチルエーテル、ポリオキシエチレン(13)セチルエーテル、ポリオキシエチレン(6)ステアリルエーテル、ポリオキシエチレン(13)ステアリルエーテル、ポリオキシエチレン(5)オレイルエーテル、ポリオキシエチレン(6)オレイルエーテル、ポリオキシエチレン(9)オレイルエーテル、ポリオキシエチレン(13)オレイルエーテル、などの界面活性剤が挙げられる。中でも、ポリオキシエチレン(4)ラウリルエーテルが好ましい。
【0072】
特定油性向上剤は、1種類であっても、2種類以上であってもよい。
【0073】
特定油性向上剤の含有量は、質量基準で、潤滑油組成物全量に対し0質量%以上0.70質量%以下であることが好ましく、0質量%超0.70質量%以下であることがより好ましく、0.20質量%以上0.60質量%以下であることがさらに好ましく、0.30質量%以上0.50質量%以下であることがさらに好ましい。
【0074】
(その他の添加剤)
・酸化防止剤
本開示の実施形態に係るガスエンジン用潤滑油組成物は、酸化防止剤を含んでもよい。
酸化防止剤としては、例えば、フェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤等が挙げられる。
【0075】
<フェノール系酸化防止剤>
フェノール系酸化防止剤としては、例えば、2,6-ジ-tert-p-クレゾール等のアルキルフェノール系化合物;4,4’-メチレンビス-(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)等のビスフェノール系化合物;3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸と炭素数8以上のアルコールとのエステル等のヒンダードフェノール系化合物;などが挙げられる。これらの化合物はアルキル基の炭素数又は構造が異なる異性体であってもよい。
【0076】
<アミン系酸化防止剤>
アミン系酸化防止剤としては、例えば、ジフェニルアミン、4-ベンジルアミン、2-アミノビフェニル、ナフチルアミン、アリルアニリン、4-アミノビネフェニル、o-トルイジン、m-トルイジン、p-トルイジン、アニリン、アリルアミン、それらのアルキル化誘導体、ヒンダードアミン系化合物、それらのアルケニル化誘導体等のアミン系化合物などが挙げられる。これらの化合物が有するアルキル基の炭素数や構造が異なる異性体であってもよい。
【0077】
芳香族アミン系酸化防止剤としては、一級アミン、二級アミン、一級ジアミン、及び二級ジアミンから選ばれる1種以上のアミンを化学構造中に含有し、芳香環を1種以上含有し、その1種以上のアミンの酸解離定数が8以下であるアミン系化合物が挙げられる。
【0078】
芳香族アミン系酸化防止剤としては、アミン部分の酸化防止効果を効果的にする観点から、下記の式(1)及び式(2)で表される化合物から、それぞれ1種以上を選択して含有することが好ましい。
【0079】
【化4】
【0080】
式(1)中、R~Rは、各々独立に、アルキル基又はアルコキシ基を表す。n及びmは、各々独立に、0~4の整数を表す。
~Rで表されるアルキル基としては、炭素数1~16のアルキル基が好ましく、炭素数1~14のアルキル基がより好ましい。アルキル基は直鎖アルキル基であっても分岐鎖アルキル基であってもよい。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、及びオクチル基が挙げられる。
~Rで表されるアルコキシ基としては、炭素数1~16のアルコキシ基が好ましく、炭素数1~14のアルコキシ基がより好ましい。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、及びオクトキシ基が挙げられる。
~Rで表されるアルキル基又はアルコキシ基は、更に置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、アルキルアミノ基、アルカノニル基、及びアルキルエステル
基が挙げられる。
nは、0~2が好ましく、0~1がより好ましい。
mは、0~2が好ましく、0~1がより好ましい。
【0081】
【化5】
【0082】
式(2)中、R21~R28は、各々独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ又はフェニル基を表す。
21~R28で表されるアルキル基としては、炭素数1~16のアルキル基が好ましく、炭素数1~12のアルキル基が好ましい。アルキル基は直鎖アルキル基であっても分岐鎖アルキル基であってもよい。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、オクチル基、及びドデシル基が挙げられる。
21~R28で表されるアルコキシ基としては、炭素数1~16のアルコキシ基が好ましく、炭素数1~12のアルコキシ基が好ましい。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、及びオクトキシ基が挙げられる。
21~R28で表されるアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基は、更に置換基を有していてもよい。置換基としては、アルキルアミノ基、アルカノニル基、及びアルキルエステル基が挙げられる。
【0083】
・その他アミン系酸化防止剤
本開示の実施形態に係るガスエンジン用潤滑油組成物は、更に、その他のアミン系酸化防止剤を含んでもよい。
その他アミン系酸化防止剤としては、一級アミン、二級アミン、一級ジアミン、二級ジアミンから選ばれる1種以上のアミンを化学構造中に含有するアミン系化合物が挙げられる。その他アミン系酸化防止剤Cは、上記の芳香族アミン系酸化防止剤を包含しない。
【0084】
その他アミン系酸化防止剤の一態様としては、一級アミン、二級アミン、一級ジアミン、及び二級ジアミンから選ばれる1種以上のアミンを化学構造中に有し、芳香環を含有しない脂肪族アミン系化合物が挙げられる。
【0085】
その他アミン系酸化防止剤としては、アミン部分の酸化防止効果を効果的にするために、下記の式(3A)及び式(3B)で表される化合物の中から選択される1種以上含有することが好ましい。
【0086】
【化6】
【0087】
式(3A)及び(3B)中、R31及びR32は、各々独立に、アルキル基又はアルコキシ基を表す。
31及びR32で表されるアルキル基としては、炭素数1~18のアルキル基が好ましく、炭素数1~16のアルキル基がより好ましい。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、オクチル基、及びドデシル基が挙げられる。
31及びR32で表されるアルコキシ基としては、炭素数1~18のアルコキシ基が好ましく、炭素数1~16のアルコキシ基がより好ましい。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、及びオクトキシ基が挙げられる。
31及びR32で表されるアルキル基又はアルコキシ基は、更に置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、アルケニル基、アルキルアミノ基、アルカノニル基、及びアルキルエステル基が挙げられる。
【0088】
その他アミン系酸化防止剤の具体例を以下に挙げるが、これらに限定されない。
式(3A)で表される化合物としては、例えば、R31が、炭素数8である、2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl hexadecanoate2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yloctadecanoateが挙げられる。
式(3B)で表される化合物としては、例えば、R31及びR32が、各々独立に、炭素数12である、ジドデシルアミンが挙げられる。
【0089】
酸化防止剤の含有量は、潤滑油組成物の全質量に対し、1質量%以上10質量%以下であることが好ましく、2質量%以上5質量%以下であることがより好ましい。
【0090】
・摩耗防止剤
本開示の実施形態に係るガスエンジン用潤滑油組成物は、摩耗防止剤を含有してもよい。
【0091】
摩耗防止剤としては、ジアルキルジチオリン酸亜鉛等の亜鉛化合物(即ち、亜鉛系酸化防止剤)、アミド系モリブデン化合物、モリブデン酸アミン化合物、モリブデンジチオカーバメート、モリブデンジチオホスフェート、それらの誘導体が挙げられる。
【0092】
ただし、潤滑油組成物が亜鉛系酸化防止剤を含む場合、亜鉛元素の含有量が前述の範囲となるよう調整する必要がある。
【0093】
亜鉛系摩耗防止剤としては、ジアルキルジチオリン酸亜鉛(ZnDTP)が挙げられる。
【0094】
ジアルキルジチオリン酸亜鉛としては、例えば、第一級又は第二級のアルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛であることが好ましい。ジアルキルジチオリン酸亜鉛が有する第一級又は第二級のアルキル基としては、炭素数4~12のアルキル基であることが好ましい。すなわち、摩耗防止剤の好適な態様の一つは、炭素数4~12の第一級又は第二級アルキル基から選択された同一又は異なる2つのアルキル基を有する、ジアルキルジチオリン酸亜鉛から選択された少なくとも1種である。
【0095】
ジアルキルジチオリン酸亜鉛の具体例としては、例えば、炭素数8の第一級アルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛、及び、炭素数4の第二級アルキル基を有するアルキルジチオリン酸亜鉛が挙げられるが、これらに限定されない。
【0096】
本開示の実施形態に係るガスエンジン用潤滑油組成物における亜鉛元素含有量は、上記の亜鉛化合物剤由来の亜鉛元素含有量であってもよい。すなわち、本開示の実施形態に係るガスエンジン用潤滑油組成物における亜鉛元素含有量は、上記の亜鉛化合物の種類及び/又は含有量により調整されてもよい。
【0097】
・粘度指数向上剤
本開示の実施形態に係るガスエンジン用潤滑油組成物は、粘度指数向上剤を1種以上含有してもよい。
【0098】
粘度指数向上剤としては、JASO M355:2021に記載された、非分散タイプの粘度指数向上剤、及び分散タイプの粘度指数向上剤が挙げられる。
【0099】
非分散タイプの粘度指数向上剤としては、オレフィンコポリマーが挙げられる。
オレフィンコポリマーとしては、ポリイソブチレン、エチレン-プロピレン共重合体などの重合体が挙げられる。
【0100】
分散タイプの粘度指数向上剤としては、ポリメタクリレート、オレフィン及びメタクリレートのランダム共重合体、オレフィン及びメタクリレートのブロック共重合体、ポリメタクリレート及びオレフィンコポリマーのグラフト共重合体などの重合体が挙げられる。
ポリメタクリレートとしては、ポリアルキルメタクリレートなどが挙げられる。
オレフィン及びメタクリレートのランダム共重合体としては、エチレン-アルキルメタクリレートのランダム共重合体、プロピレン-アルキルメタクリレートのランダム共重合体、イソブチレン-アルキルメタクリレートのランダム共重合体などが挙げられる。
オレフィン及びメタクリレートのブロック共重合体としては、エチレン-アルキルメタクリレートのブロック共重合体、プロピレン-アルキルメタクリレートのブロック共重合体、イソブチレン-アルキルメタクリレートのブロック共重合体などが挙げられる。
ポリメタクリレート及びオレフィンコポリマーのグラフト共重合体としては、主鎖がポリメタクリレートであり、側鎖にオレフィンコポリマーを有するポリマーが挙げられる。
【0101】
粘度指数向上剤である上記の重合体(オレフィンコポリマー、ポリメタクリレート等)が、側鎖アルキル基を有するアルキル化誘導体である場合、側鎖アルキル基の炭素数は1~50であることが好ましい。
【0102】
本開示において粘度指数向上剤は、粘度指数の向上に寄与する、重量平均分子量が10,000以上の重合体であり、かつ、当該重合体の含有量が潤滑油組成物全量基準で1質量%以上であるものとする。
粘度指数向上剤の重量平均分子量は、50,000以上1,000,000以下であることが好ましく、100,000を超え800,000以下であることがより好ましい。
粘度指数向上剤の重量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフィーにより測定される、ポリスチレンを標準として算出する値である。
【0103】
本開示の実施形態に係るガスエンジン用潤滑油組成物は、必要に応じて、流動点降下剤、腐食防止剤、抗乳化剤、消泡剤、等を含有してもよい。
【0104】
流動点降下剤としては、例えば、オレフィンコポリマー、ポリアルキルメタクリレート、その共重合体、そのアルキル化誘導体等が挙げられる。
流動点降下剤の重量平均分子量は100,000以下とする。
流動点降下剤の重量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフィーにより測定される、ポリスチレンを標準として算出する値である。
本開示において、流動点降下剤は、潤滑油組成物全量基準で、1質量%未満の含有量で含有される。
【0105】
腐食防止剤としては、例えば、チアジアゾール誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体等が挙げられる。
抗乳化剤としては、例えば、イオン系のポリオキシエチレンアルキルエーテル誘導体、非イオン系のポリオキシエチレンアルキルエーテル誘導体、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル誘導体等が挙げられる。
消泡剤としては、例えば、ポリジメチルシロキサン、アルキル化ポリジメチルシロキサ誘導体、ハロゲン化アルキル化ポリジメチルシロキサン誘導体等のシリコーンオイル等が挙げられる。
【0106】
流動点降下剤、腐食防止剤、抗乳化剤、及び消泡剤の少なくとも一種を用いる場合、その含有量は、ガスエンジン用潤滑油組成物全体に対して、0.1質量%以上10質量%以下とすることが好ましい。
【0107】
(ガスエンジン用潤滑油組成物の物性)
-動粘度-
ガスエンジン用潤滑油組成物の40℃動粘度は、80.0mm/s以上150.0mm/s以下であることが好ましく、90.0mm/s以上120.0mm/s以下であることがより好ましい。
また、ガスエンジン用潤滑油組成物の100℃動粘度は、好ましくは10.0mm/s以上20.0mm/s以下、より好ましくは12.5mm/s以上16.3mm/s以下である。
ガスエンジン用潤滑油組成物の40℃における動粘度及び100℃における動粘度は、JIS K2283(2000)又はASTM D 7042に準拠して測定する。
潤滑油組成物の40℃動粘度及び100℃動粘度は、JIS K2283(2000)及びASTM D 7042の少なくとも一方で測定した値が上記の数値範囲にあることが好ましく、さらにはJIS K2283(2000)及びASTM D 7042の両方で測定した値が上記の数値範囲にあることがより好ましい。
【0108】
-粘度指数-
ガスエンジン用潤滑油組成物の粘度指数は、100以上であることが好ましく、110以上であることがより好ましく、120以上であることが更に好ましい。
ガスエンジン用潤滑油組成物の粘度指数は、JIS K2283(2000)又はASTM D 7042に準拠して測定する。
潤滑油組成物の粘度指数は、JIS K2283(2000)及びASTM D 7042の少なくとも一方で測定した値が上記の数値範囲にあることが好ましく、さらにはJIS K2283(2000)及びASTM D 7042の両方で測定した値が上記の数値範囲にあることがより好ましい。
粘度指数が上記範囲にあることにより、温度に対する潤滑油粘度の安定性が確保されるため、多様な外部環境において耐摩耗性等の性能が安定的に発揮されやすい。
【0109】
-塩基価-
ガスエンジン用潤滑油組成物の塩基価は、1.5mgKOH/g~7mgKOH/gであることが好ましく、2mgKOH/g~6mgKOH/gであることがより好ましい。
ガスエンジン用潤滑油組成物の塩基価はJIS K2501(2003)に準拠した塩酸法により測定する。
塩基価が1.5mgKOH/g以上であると基油の酸化及びNOx存在下における劣化を効果的に抑制することができる。塩基価が7mgKOH/g以下であると金属成分のピストンへの堆積を効果的に抑制することができる。
【0110】
ガスエンジン用潤滑油組成物の硫酸灰分量は、0.45質量%以下であり、0.40質量%以下であることがより好ましい。
硫酸灰分量はJIS K2272(1998)に準拠した方法により測定する。
硫酸灰分量が多い場合、ピストンヘッドへの堆積物により正常燃料が妨げられる傾向があるため、寿命特性の指標で塩基価保持性を著しく低下させない範囲において低くすることが望ましい。
【0111】
(ガスエンジン用潤滑油組成物の用途)
本開示の実施形態に係るガスエンジン用潤滑油組成物は、水素、オートガス、天然ガスなどのガスを燃料として駆動するガスエンジンの潤滑油として用いることが好ましい。
ガスエンジンの中でも、トータルエネルギーシステム(ガスを燃料にガスエンジン、タービン等を使って、電力、動力等をつくり、同時に発生する排熱を利用するシステム)に用いられるガスエンジン、水素エンジン、又は船舶向けデュアルフューエルエンジンの潤滑油として用いることが好ましい。
本開示の実施形態に係るガスエンジン用潤滑油組成物は、低灰分であり、かつ高温清浄性、耐摩耗性、及び極圧性に優れる。そのため、本開示の実施形態に係るガスエンジン用潤滑油組成物は、水素エンジン、及び船舶向けデュアルフューエルエンジンに適している。
【0112】
(製造方法)
ガスエンジン用潤滑油組成物の製造方法としては、特に限定されず、潤滑油組成物が含有する基油及び基油以外の含有成分を適宜混合すればよい。ガスエンジン用潤滑油組成物は、例えば、基油、清浄剤、分散剤、酸化防止剤、摩耗防止剤、粘度指数向上剤、その他添加剤を混合することにより調製することができる。混合の方法及び混合順序は、特に制限されるものではなく、基油に基油以外の含有成分を順次混合してもよい。
【実施例0113】
以下に実施例について説明するが、本開示はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【0114】
<実施例、比較例>
基油、清浄剤、分散剤、ZnDTP、チアジアゾール、硫化エステル、油性向上剤、及びその他添加剤を、下記表1~表4に示す種類及び配合割合(質量%)で混合し、60℃にて溶解、及び分散することでガスエンジン用潤滑油組成物を調製した。
なお、表1~表4に示す「元素含有量(ppm)」において、「分散剤由来B」はB系分散剤由来のホウ素元素の潤滑油組成物全量に対する含有量(質量ppm)を、「分散剤由来N」はB系分散剤由来の窒素元素及び非B系分散剤由来の窒素元素の潤滑油組成物全量に対する合計含有量(質量ppm)を表す。また、[B]/[N]比は上記分散剤由来Bと分散剤由来Nとの比率を表す。
【0115】
<評価>
実施例及び比較例のガスエンジン用潤滑油組成物に関して、以下の試験方法によって評価を実施した。
【0116】
-密度、動粘度、粘度指数-
JIS K2283(2000)又はASTM D 7042に従って、ガスエンジン用潤滑油組成物の40℃および100℃における密度、動粘度を測定し、粘度指数を算出した。
なお、密度、動粘度、及び粘度指数を、JIS法(JIS K2283(2000))、及びASTM法(ASTM D 7042)のいずれで測定したかについて、表1~表4に記載する。
【0117】
-硫酸灰分-
一部の実施例及び比較例について、JIS K2272(1998)に従って、ガスエンジン用潤滑油組成物を磁製るつぼで精秤、燃焼させた炭素質物質に硫酸を加え、加熱恒量することで残留した灰分を硫酸灰分として測定した。
また、全ての実施例及び比較例について、前述の式(A)により推算される硫酸灰分(推算硫酸灰分)を算出した。
得た測定値(硫酸灰分(JIS)及び硫酸灰分(推算))が「0.45質量%以下」であったガスエンジン用潤滑油組成物を、低灰分であると評価した。
【0118】
-ホットチューブ試験(HTT/300℃)[高温清浄性]-
JPI-5S-55-99に準拠して、ガスエンジン油組成物の高温清浄性を評価した。300℃に設定した加熱炉にガラス製のテストチューブを設置し、注射器を用いてチューブ下部より0.31mL/分の流量で試験油5mLを送り出し、16時間後にテストチューブの色を評点法により評価した。得た試験結果の評点が6以上であるガスエンジン用潤滑油組成物を、高温清浄性に優れると評価した。
【0119】
-シェル4球摩耗試験(摩耗痕)-
ガスエンジン用潤滑油組成物(新油)を用い、ASTM D4172に準拠したシェル4球耐摩耗試験において、Phoenix Tribology社製TE92シェル四球摩耗試験機にて、回転速度1500rpm、30分、75℃、荷重30kgの条件下において試験を実施し、試験後の鋼球の摩耗痕径(μm)の計測を実施した。摩耗痕径が505μm以下であるガスエンジン用潤滑油組成物を、摩耗特性に優れると評価した。
【0120】
-蒸気乳化試験-
ガスエンジン用潤滑油組成物の蒸気乳化試験を72時間実施した。ガスエンジン用潤滑油組成物(新油)50mLをガラス容器に移し、水蒸気を5.0ml/分の速度で1分間それぞれのガラス容器に吹き込み、72時間後に残存する高粘性状のスラッジ量(mL)を測定した。高粘性スラッジ量が5mL以下であるガスエンジン用潤滑油組成物を、蒸気乳化性に優れると評価した。
【0121】
-極圧性/56kg-
ガスエンジン用潤滑油組成物(新油)を用い、Phoenix Tribology社TE82にて、回転速度1800rpm、試験時間1分、室温(約20℃)、荷重56kgの条件下において試験を実施した。1分間焼付かないガスエンジン用潤滑油組成物を、極圧特性に優れると評価した。
【0122】
-パネルコーキング試験[コーキング量]-
ガスエンジン用潤滑油組成物(新油)250mLを用い、(株)離合社製パネルコーキング試験機にて、試験時間3時間(はねかけ運転15秒、運転休止45秒×180サイクル)、試験片アルミニウムパネル(A2024P)、パネル温度320℃、オイル温度110℃の条件下において試験を実施し、試験前後のパネル質量を測定し、その差をコーキング量とした。コーキング量が15.0mg以下であるガスエンジン用潤滑油組成物を、耐コーキング性に優れると評価した。
【0123】
【表1】
【0124】
【表2】
【0125】
【表3】
【0126】
【表4】
【0127】
表中の略称の詳細について、以下に記載する。
【0128】
(基油)
・基油(GrIII):API GroupIIIに属し、高度水素化過程を経て水素化処理された鉱油系精製基油であって、下記の一般性状を示す基油、動粘度(100℃):7.6mm/s、粘度指数:130、引火点:240℃以上
【0129】
(清浄剤)
・Ca含有清浄剤A:カルシウムサリシレート、JIS K2501(2003)に従って測定された塩基価が228mgKOH/gであり、カルシウム分8.0質量%
・Ca含有清浄剤B:カルシウムサリシレート、JIS K2501(2003)に従って測定された塩基価が58.8mgKOH/g、カルシウム分2.3質量%
【0130】
(分散剤)
・B含有分散剤A:コハク酸イミド系、ホウ素分0.87質量%、窒素分1.7質量%、塩基価33mgKOH/g、重量平均分子量5500g/mol
・B含有分散剤B:コハク酸イミド系、ホウ素分0.52質量%、窒素分1.5質量%、塩基価32mgKOH/g、重量平均分子量がポリスチレン換算におけるゲル浸透クロマトグラフィー測定において4400g/mol
・B非含有分散剤C:無灰型、窒素分1.8質量%、塩基価が41mgKOH/g、重量平均分子量4,910
・B非含有分散剤D:無灰型、窒素分1.12質量%、塩基価が11.2mgKOH/g、重量平均分子量4824
【0131】
(摩耗防止剤)
ZnDTP:ジアルキルジチオリン酸亜鉛、亜鉛分9.7質量%、硫黄分19.1質量%、リン分9.3質量%
【0132】
(硫黄含有化合物)
・チアジアゾールA:一般式(1-2)タイプであり、R12およびR13で示される1以上2以下の硫黄原子を有する基は式(a)タイプであり、R14で示されるアルキル基の炭素数は9であるアルキルジチオチアジアゾールと、一般式(1-2)タイプであり、R12およびR13で示される1以上2以下の硫黄原子を有する基のうち一方は式(a)タイプ、もう一方は式(c)タイプであり、R14で示されるアルキル基の炭素数は9であるアルキルジチオチアジアゾールとの混合物、硫黄分36質量%
・チアジアゾールB:一般式(1-2)タイプであり、R12およびR13で示されるチオアルキル基は式(a)タイプであり、R14で示されるアルキル基の炭素数は8であるアルキルジチオチアジアゾール、硫黄分34質量%
・硫化エステルC:化合物名=硫化脂肪酸メチルエステル、硫黄分10質量%
【0133】
(油性向上剤)
・油性向上剤:ポリオキシエチレン(4)ラウリルエーテル
【0134】
(その他添加剤)
その他の添加剤として、フェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、モリブデン系酸化防止剤、防錆剤、腐食防止剤、消泡剤など。
【0135】
表に示すように、実施例の潤滑油組成物は、比較例の潤滑油組成物との対比において、いずれも、低灰分であり、かつ高温清浄性、耐摩耗性、及び極圧性に優れていた。
【0136】
表1~表4に示すように、基油、カルシウムを含む金属系清浄剤(Ca含有清浄剤)、ホウ素及び窒素を含むB系分散剤(B含有分散剤)、分子中に2以上5以下の硫黄原子を有するチアジアゾール化合物、を含有し、カルシウム元素、亜鉛元素、及び硫黄元素の含有量が所定の範囲であり、分散剤由来の窒素元素と分散剤由来のホウ素元素の含有量の比([B]/[N]比)が所定の範囲である実施例のガスエンジン用潤滑油組成物は、低灰分であり、高温清浄性、耐摩耗性、及び極圧性に優れている。
【0137】
これに対して、ZnDTPを多量に含む比較例1~3の潤滑油組成物は、低灰分を実現できていない。
チアジアゾール化合物を含まない比較例4の潤滑油組成物は、極圧性に劣っている。
硫黄元素の含有量が所定の範囲を超える比較例5~8の潤滑油組成物は、高温清浄性(HTT)に劣っている。
チアジアゾール化合物を含まず、代わりに硫化エステルを含む比較例9の潤滑油組成物は、極圧性に劣っている。
硫化エステルを含むが、硫黄元素の含有量が所定の範囲を超える比較例10~11の潤滑油組成物は、高温清浄性(HTT)に劣っている。
[B]/[N]比が所定の範囲を超える比較例12~14の潤滑油組成物は、極圧性に劣っている。また、[B]/[N]比が所定の範囲を超える比較例15の潤滑油組成物は、蒸気乳化性に劣っている。
[B]/[N]比が所定の範囲未満である比較例16の潤滑油組成物は、高温清浄性(HTT)に劣っており、且つ耐摩耗性にも劣っている。
【0138】
以上より、本実施例のガスエンジン用潤滑油組成物によれば、低灰分であり、かつ高温清浄性、耐摩耗性、及び極圧性に優れたガスエンジン用潤滑油組成物を提供することができることが分かる。