(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
０超％〜３５％の水素濃度を有するダイヤモンドライク被覆を有するエンジン用潤滑油組成物であって、
合成油、石油由来の油、植物由来の油、動物由来の油、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される基油と、
０．０１〜２．０重量％の有機モリブデン摩擦調整剤、及び少なくとも０．１重量％の表面活性硫黄ドナー成分を含有し、前記表面活性硫黄ドナーが、アリールスルフィド、アルキルスルフィド、ジメルカプトチオジアゾール、ジアルキルジチオホスフェートエステル、硫化イソブチレン、硫化植物性脂肪油及びオレフィン、ジアルキルペンタスルフィド、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、前記潤滑油組成物。
【請求項２】
有機モリブデン摩擦調整剤が、モリブデンジチオカルバメート、モリブデンジアルキルジチオホスフェート、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載のエンジン用潤滑剤組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑剤組成物及びかかる潤滑剤組成物を使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドライク被覆（ＤＬＣ）は、低摩擦滑動材料として機能させるため、及び摩耗を減少させるために金属表面上においてしばしば用いられる。ＤＬＣ被覆は、オイルによって潤滑される内燃エンジンにおいて用いられる。ＤＬＣ被覆は、ＴｉＮ及びＣｒＮのような他の耐摩耗性硬質被覆材料と比べてより低い摩擦を与える。ＤＬＣ被覆潤滑エンジン部品の摩擦特性を更に減少させるために、及び更にはＤＬＣ被覆を受けていないエンジン部品に関して有益な摩擦減少特性を与えるために、摩擦調整剤が潤滑油に加えられる。
【０００３】
潤滑剤の摩擦調整剤の最も良好なクラスの１つは、モリブデンジチオカルバメート（ＭｏＤＴＣ）及びモリブデンジアルキルジチオホスフェート（ＭｏＤＴＰ）のような有機モリブデン化合物である。しかしながら、これらの摩擦調整剤は鋼材と鋼材との滑り接触における境界摩擦を減少させるのには非常に有効であるが、これらは鋼材とＤＬＣの滑り接触においてＤＬＣ被覆を除去することが観察されている。
【０００４】
而して、ＭｏＤＴＣ添加剤を有する潤滑剤は、摩擦を最小にすることが望まれるＤＬＣ加工部品とは非適合性である。かかる非適合性は、ＤＬＣ被覆クランクケースエンジンのような厳しい用途（高濃度のＭｏＤＴＣ摩擦調整剤を使用することが特に有用であろう）において特に顕著である。
【０００５】
かかる非適合性に対する現在のアプローチとしては、（ａ）ＭｏＤＴＣ摩擦調整剤を用いない潤滑剤の使用；及び（ｂ）非水素化ＤＬＣ被覆（ＭｏＤＴＣ摩擦調整剤によるＤＬＣ被覆の激しい除去に対してより抵抗性であると思われる）の使用；が挙げられる。これらは、有益なＭｏ摩擦調整剤の使用を限定又は抑制するか、或いはその極度の硬度のために対向する鋼材表面上の摩耗を加速する可能性がある非水素化ＤＬＣ被覆の使用を必要とするので、いずれの「解決策」も完全には許容できない。この点に関し、より軟質の水素化ＤＬＣ被覆が好ましく、これはクランクケースエンジンのデザインにおいて現在用いられている最も通常的な商業的被覆のタイプである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、潤滑剤配合物、及びかかる配合物を用いてＭｏＤＴＣ添加剤を含む潤滑剤をＤＬＣ材料に適合させる方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、潤滑剤組成物及びかかる潤滑剤組成物を使用する方法である。
【０００８】
一態様においては、本発明は、０．０１〜２．０重量％の油溶性有機モリブデン摩擦調整剤、及び少なくとも０．１重量％の表面活性硫黄ドナー成分を含む潤滑油を含む潤滑剤組成物を提供する。
【０００９】
別の態様においては、本発明は、０．０１〜２．０重量％の有機モリブデン摩擦調整剤、及び少なくとも０．１重量％の表面活性硫黄ドナー成分を含む潤滑剤組成物を製造し；第１の表面と第２の表面との間の界面を潤滑剤で潤滑し、ここで第１及び第２の表面の少なくとも１つはその上にダイヤモンドライク被覆を有する；ことを含み；２００Ｎの垂直抗力、２０Ｈｚの周波数、１３０℃の温度の下で第１の表面と第２の表面との間の３時間の相対運動の後にダイヤモンドライク被覆の厚さの１０％以下が除去される、ダイヤモンドライク被覆を有する表面の摩耗性を向上させる方法を提供する。
【００１０】
別の態様においては、本発明は、潤滑油が、合成油、石油由来の油、植物由来の油、動物由来の油、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを除いて上述の態様のいずれかによる、潤滑剤組成物及びダイヤモンドライク被覆を有する表面の摩耗性を向上させる方法を更に提供する。
【００１１】
別の態様においては、本発明は、有機モリブデン摩擦調整剤が、油溶性有機モリブデン化合物（例えば、モリブデンジチオカルバメート又はモリブデンジアルキルジチオホスフェート、及び表面活性有機硫黄化合物（例えば、アリール又はアルキルスルフィド、又はジメルカプトチオジアゾール）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを除いて上述の態様のいずれかによる、潤滑剤組成物及びダイヤモンドライク被覆を有する表面の摩耗性を向上させる方法を提供する。表面活性有機硫黄化合物は、最も通常的には極圧（又はＥＰ）添加剤として分類されているが、本用途においては、実質的な特性は表面活性及び有機モリブデン摩擦調整剤に対する硫黄ドナーとして機能する能力であるので、ＥＰ添加剤として具体的に特定される化合物に限定されない。
【００１２】
別の態様においては、本発明は、表面活性硫黄ドナーが、硫化植物性脂肪油、硫化オレフィン、チオホスフェート、硫化炭化水素、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを除いて上述の態様のいずれかによる、潤滑剤組成物及びダイヤモンドライク被覆を有する表面の摩耗性を向上させる方法を提供する。
【００１３】
別の態様においては、本発明は、表面活性硫黄ドナーがＥＰ添加剤であることを除いて上述の態様のいずれかによる、潤滑剤組成物及びダイヤモンドライク被覆を有する表面の摩耗性を向上させる方法を提供する。
【００１４】
別の態様においては、本発明は、表面活性硫黄ドナーが、ジアルキルジチオホスフェートエステル、硫化イソブチレン、硫化植物性脂肪油及びオレフィン、ジアルキルペンタスルフィド、及びこれらの組み合わせから選択されることを除いて上述の態様のいずれかによる、潤滑剤組成物及びダイヤモンドライク被覆を有する表面の摩耗性を向上させる方法を提供する。
【００１５】
別の態様においては、本発明は、ダイヤモンドライク被覆の厚さの１０％以下が除去されることを除いて上述の態様のいずれかによる、潤滑剤組成物及びダイヤモンドライク被覆を有する表面の摩耗性を向上させる方法を提供する。
【００１６】
別の態様においては、本発明は、ダイヤモンドライク被覆の厚さの１％以下が除去されることを除いて上述の態様のいずれかによる、潤滑剤組成物及びダイヤモンドライク被覆を有する表面の摩耗性を向上させる方法を提供する。
【００１７】
別の態様においては、本発明は、ダイヤモンドライク被覆が０％〜３５％の水素濃度を含むことを除いて上述の態様のいずれかによる、潤滑剤組成物及びダイヤモンドライク被覆を有する表面の摩耗性を向上させる方法を提供する。
【００１８】
別の態様においては、本発明は、潤滑剤組成物が、洗浄剤、分散剤、摩耗防止剤、及び消泡剤からなる群から選択される１種類以上の潤滑剤添加剤成分を更に含むことを除いて上述の態様のいずれかによる、潤滑剤組成物及びダイヤモンドライク被覆を有する表面の摩耗性を向上させる方法を提供する。
【００１９】
本発明を例示する目的のために、図面中において例示の形態を示すが、本発明は示されている正確な配置及び手段に限定されないと理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、比較例１の潤滑剤組成物を用いるＤＬＣ被覆の除去を示す表面形状測定スキャンである。
【図２】図２は、本発明の実施例１の潤滑剤組成物を用いるＤＬＣ被覆の除去を示す表面形状測定スキャンである。
【図３】図３は、本発明の実施例２の潤滑剤組成物を用いるＤＬＣ被覆の除去を示す表面形状測定スキャンである。
【図４】図４は、本発明の実施例３の潤滑剤組成物を用いるＤＬＣ被覆の除去を示す表面形状測定スキャンである。
【図５】図５は、本発明の実施例４の潤滑剤組成物を用いるＤＬＣ被覆の除去を示す表面形状測定スキャンである。
【図６】図６は、比較例２の潤滑剤組成物を用いるＤＬＣ被覆の除去を示す表面形状測定スキャンである。
【図７】図７は、比較例３の潤滑剤組成物を用いるＤＬＣ被覆の除去を示す表面形状測定スキャンである。
【図８】図８は、比較例４の潤滑剤組成物を用いるＤＬＣ被覆の除去を示す表面形状測定スキャンである。
【図９】図９は、比較例５の潤滑剤組成物を用いるＤＬＣ被覆の除去を示す表面形状測定スキャンである。
【図１０】図１０は、本発明の実施例５〜６及び比較例６〜７に関する表面形状測定スキャンを示す。
【図１１】図１１は、本発明の実施例７〜８及び比較例８に関する表面形状測定スキャンを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、潤滑剤組成物、及びかかる潤滑剤組成物を用いて有機モリブデン化合物を含む潤滑油の存在下におけるＤＬＣ材料の除去を減少又は排除する方法を提供する。
【００２２】
本発明による潤滑剤組成物は、０．０１〜２．０重量％の有機モリブデン摩擦調整剤、及び少なくとも０．１重量％の表面活性硫黄ドナー成分を含む潤滑油を含む。
【００２３】
本発明の別の態様においては、有機モリブデン摩擦調整剤は、モリブデンジチオカルバメート（ＭｏＤＴＣ）、モリブデンジアルキルジチオホスフェート（ＭｏＤＴＰ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。特定の態様においては、有機モリブデン摩擦調整剤はＭｏＤＴＣである。
【００２４】
幾つかの態様においては、潤滑油は、合成油、石油由来の油、植物由来の油、動物由来の油、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。特定の態様においては、潤滑油は合成油である。本発明において有用な代表的な合成油としては、ポリα−オレフィン（ＰＡＯ）又はグループＩＩＩ潤滑剤ベースストックを含む潤滑剤が挙げられる。本発明において有用な代表的な石油由来の油としては、グループＩ又はＩＩベースストックを含む潤滑剤が挙げられる。本発明において有用な代表的な植物由来の油としては、ココナツ、菜種、大豆、又は他の植物由来のベースストックから誘導される潤滑剤が挙げられる。
【００２５】
有機モリブデン摩擦調整剤は、０．０１〜２．０重量％の量で潤滑油中に存在させる。０．０１〜２．０重量％の全ての個々の値及び下位範囲が本発明において包含され、本明細書において開示される。例えば、潤滑油中の有機モリブデンの量は、０．０１、０．０５、０．１、０．５、１．０、１．５、又は１．８重量％の下限から、０．０５、０．１、０．５、１．０、１．５、１．８、又は２．０重量％の上限までであってよい。例えば、潤滑油中の有機モリブデンの量は０．０１〜２．０重量％の範囲であってよく、或いは別の態様においては、潤滑油中の有機モリブデンの量は０．０５〜１．５重量％の範囲であってよく、或いは別の態様においては、潤滑油中の有機モリブデンの量は０．０１〜１．０重量％の範囲であってよい。１種類より多い表面有機モリブデン摩擦調整剤を本発明の潤滑剤組成物中に存在させる場合には、上記の範囲は全ての有機モリブデン摩擦調整剤を合わせた合計量を示す。
【００２６】
本発明の幾つかの態様においては、表面活性硫黄の存在下でＭｏＳ２を形成することができる任意の有機モリブデン摩擦調整剤を用いることができる。一態様においては、有機モリブデンは、油溶性有機モリブデン化合物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。特定の態様においては、有機モリブデン摩擦調整剤は、モリブデンジチオカルバメート、モリブデンジアルキルジチオホスフェート、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００２７】
本発明の潤滑剤組成物の一態様においては、表面活性硫黄ドナーは、例えば硫化植物性脂肪油、硫化オレフィン、チオホスフェート、硫化炭化水素、アリールスルフィド、アルキルスルフィド、ジメルカプトチオジアゾール、及びこれらの組み合わせなどの表面活性有機硫黄化合物からなる群から選択される。特定の態様においては、表面活性硫黄ドナーは、ジアルキルジチオホスフェートエステル、硫化イソブチレン、硫化植物性脂肪油及びオレフィン、ジアルキルペンタスルフィド、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００２８】
幾つかの態様においては、表面活性硫黄ドナーは極圧（ＥＰ）添加剤である。表面活性硫黄ドナーであり、本発明の潤滑剤組成物の幾つかの態様において用いることができる代表的な商業的に入手できるＥＰ添加剤としては、IRGALUBE 353（BASF, Florham Park, NJ,米国から入手できる）、HiTEC 312（Afton Chemical Corporation, Richmond, Virginia,米国から入手できる）、及びADDITIN RC 2515及び2540（両方ともRhein Chemie Rheinau GmbH, Mannheim,ドイツから入手できる）が挙げられる。
【００２９】
本発明の潤滑剤組成物及び方法においては、有効量の表面活性硫黄ドナーを用いる。本明細書において用いる「有効量」とは、ＤＬＣ被覆の厚さの１０％以下の除去をもたらす量である。表面活性硫黄ドナーの有効量は、具体的な硫黄ドナーによって変化する。一般に、有効量は０．０４重量％〜１．０重量％の範囲である。しかしながら、上限は、本発明の実施例５（ここでは、３．６重量％の表面活性硫黄が有効量であることが見出された）において下記に示すように１．０重量％を超えて拡張することができる。１種類より多い表面活性硫黄ドナーを本発明の潤滑剤組成物中に存在させる場合には、上記の範囲は全ての表面活性表面ドナーを合わせた合計量を示す。
【実施例】
【００３０】
試験法：
表面活性硫黄の量：
表面活性硫黄の量は、ＡＳＴＭ−Ｄ１６６２にしたがって測定した。
【００３１】
ＤＬＣ被覆の摩耗試験及び除去：
摩耗試験は、モジュール構造を有する摩擦及び摩耗試験プラットフォームであるOptimol SRV-4（Optimol Instruments Pruftechnik GmbH Munich,ドイツ（Optimol））から入手できる）を用いて行った。Optimolから購入した試験片を用いるシリンダー・オン・フラット構造を使用した。硬化させた鋼製シリンダーは１１×１５ｍｍ（直径×長さ）であった。６．９×２２ｍｍのOptimol硬化鋼材ディスクに適合するように、特注の試料皿ホルダーを製造した。試料皿は約２ｍＬの典型的なオイルを保持して、SRV-4内で完全浸漬の長時間潤滑剤試験を行えるようになっている。ディスク片はＤＬＣ被覆鋼材であった。鋼製シリンダーはＤＬＣ被覆していなかった。２つの試験片（例えばシリンダー及びディスク）を試験チャンバー内に設置し、２００ニュートン（Ｎ）の垂直抗力を用いて一緒にプレスした。頂部の試験片を底部の試験片上で振動させた。周波数は２０Ｈｚであり、ストロークは３．０ｍｍであり、試験温度は１３０℃であり、試験時間は１８０分間であった。全ての本発明の実施例及び比較例の試験において、同じＤＬＣ被覆、具体的にはBekaert Corporationから入手できるダイヤモンドライクカーボン被覆（Bekaert Diamond-Like Coatings, Karreweg 13, BE-9870 Zulte,ベルギー）を用いた。Bruker InstrumentsからのDektak 6Mモデルを用いた表面形状測定法によって摩耗を測定し、試験中及び／又は試験後のいずれにおいても記録した。
【００３２】
以下の実施例は本発明を例示するものであるが、発明の範囲を限定することは意図しない。
【００３３】
本発明の実施例１〜４及び比較例２〜５：
一定範囲の化学特性を示す８種類の商業的なＥＰ添加剤を、表１に記載する種々の供給業者から入手した。本発明の実施例１〜４のそれぞれにおいて用いた商業的ＥＰ添加剤は表面活性硫黄ドナーであり、一方、比較例２〜５において用いたものは表面活性硫黄ドナーではなかった。それぞれの実施例の潤滑剤組成物において用いた潤滑油は、Pennzoil Platinum 5W30配合物（API"SL"、但し摩擦調整剤は除外した）であった。本発明の実施例１〜４及び比較例２〜５のそれぞれには、１重量％の有機モリブデン摩擦調整剤、具体的にはAdeka Corporationによって製造されているＭｏＤＴＣ添加剤（日本、SAKURA-LUBE S515の商標）を更に含ませた。
【００３４】
比較例１：
比較例１において用いた潤滑剤組成物は、１．０重量％のＭｏＤＴＣ摩擦調整剤、具体的にはSAKURA-LUBE S515で頂面処理したPennzoil Platinum 5W30（API"SL"配合物）製品を含んでいた。
【００３５】
図１〜９は、SRV-4摩擦試験が完了した後の本発明の実施例１〜４及び比較例１〜５の潤滑剤組成物のそれぞれに関する、摩耗痕を横切るＤＬＣ被覆表面の表面形状測定スキャンを示す。BekaertＤＬＣ被覆は約１．５ミクロン（１５００ｎｍ）の厚さであった。比較例１（ＥＰ添加剤を含んでいなかった）は、３時間の試験時間内でＤＬＣ膜の完全な除去を示した。それぞれ非表面活性硫黄ドナーＥＰ添加剤を含んでいた比較例２〜５の潤滑剤組成物を用いた摩耗試験は、ＤＬＣ膜の完全か又は部分的な除去を示した。摩耗試験において本発明の実施例１〜４における表面活性硫黄ドナーＥＰ添加剤を用いると、ＤＬＣ被覆の観察される除去はなかった。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
本発明の実施例５〜６及び比較例６〜７：
表面活性硫黄の濃度を変化させた（本発明の実施例５（図１０の実線）においては３．６重量％の表面活性硫黄（１重量％のADDITIN RC2540）、及び本発明の実施例６（図１０の破線）においては１．８重量％の表面活性硫黄（０．５重量％のADDITIN RC2540））ことを除いて上記の本発明の実施例４に関して記載したようにして本発明の実施例５〜６の試料を製造した。
【００３８】
また、より低いレベルの表面活性硫黄を用いた他は本発明の実施例４のようにして比較例６及び７の試料を製造した。具体的には、比較例６の試料（図１０における太字の点線）には０．９重量％の表面活性硫黄（０．２５重量％のADDITIN RC2540）を含ませ、比較例７の試料（図１０における点線）には０．３６重量％の表面活性硫黄（０．１重量％のADDITIN RC2540）を含ませた。
【００３９】
図１０は摩耗試験後の表面形状測定結果を示す。図から分かるように、最小で０．５重量％の量のADDITIN RC2540が有効量であった。これに対して、より低いレベルのADDITIN RC2540は有効ではなく、これはＤＬＣ被覆厚さの１０％より多くが除去されたことを意味する。しかしながら、最も低いレベルのADDITIN RC2540においても全てのＤＬＣ被覆は除去されなかった。
【００４０】
本発明の実施例７〜８及び比較例８：
表面活性硫黄の濃度を変化させた（本発明の実施例７（図１１の実線）においては０．４重量％の表面活性硫黄（１重量％のADDITIN RC2515）、及び本発明の実施例８（図１１の破線）においては０．２重量％の表面活性硫黄（０．５重量％のADDITIN RC2515））ことを除いて上記の本発明の実施例３に関して記載したようにして本発明の実施例７〜８の試料を製造した。
【００４１】
また、より低いレベルの表面活性硫黄を用いた他は本発明の実施例３のようにして比較例８の試料を製造した。具体的には、比較例８の試料（図１１における点線）には０．０４重量％の表面活性硫黄（０．１重量％のADDITIN RC2515）を含ませた。
【００４２】
図１１は摩耗試験後の表面形状測定結果を示す。図から分かるように、最小で０．５重量％の量のADDITIN RC2515が有効量であった。これに対して、より低いレベルのADDITIN RC2515、即ち０．１重量％は有効ではなかった。しかしながら、最も低いレベルのADDITIN RC2515においても全てのＤＬＣ被覆は除去されなかった。
【００４３】
本発明はその精神及び本質的な特質から逸脱することなく他の形態で具現化することができ、したがって本発明の範囲を示すものとしては上記の明細書ではなく特許請求の範囲を参照すべきである。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１】
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【図１０】
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【図１１】
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