(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油に、カーボンブラックを、該カーボンブラックの凝集体の体積加重平均径が０．０５〜０．４５μｍとなるように分散させてなることを特徴とする内燃機関部品等性能試験用潤滑油組成物。
【請求項２】
分散剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関部品等性能試験用潤滑油組成物。
【請求項３】
安定剤を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関部品等性能試験用潤滑油組成物。
【請求項４】
前記潤滑油が、ディーゼルエンジン用の潤滑油であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の内燃機関部品等性能試験用潤滑油組成物。
【請求項５】
前記潤滑油が、分散剤及び安定剤を含むことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関部品等性能試験用潤滑油組成物。
【請求項６】
前記カーボンブラックの一次粒子径が、体面積平均粒子径２０〜３５ｎｍであることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項に記載の内燃機関部品等性能試験用潤滑油組成物。
【請求項７】
前記カーボンブラックの揮発分が、１．５〜２５．０％であることを特徴とする請求項１ないし６いずれか１項に記載の内燃機関部品等性能試験用潤滑油組成物。
【請求項８】
前記カーボンブラックの含有量が、０．１〜３０重量％であることを特徴とする請求項１ないし７いずれか１項に記載の内燃機関部品等性能試験用潤滑油組成物。
【請求項９】
分散媒体を使用する分散機を用いて、潤滑油にカーボンブラックを、該カーボンブラックの凝集体の体積加重平均径が０．０５〜０．４５μｍとなるように分散させることを特徴とする請求項１ないし８いずれか１項に記載の内燃機関部品等性能試験用潤滑油組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の部品等の性能試験に用いる、潤滑油組成物及びその製造方法に関する。なお、本明細書において、「内燃機関部品等」又は「内燃機関の部品等」といった場合、内燃機関自体、それを構成する部品及びそれに付属する部品の全てを包含するものとする。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関は、ピストン、シリンダ、駆動軸、コネクチングロッド、吸排気弁、点火装置、燃料注入装置等から成るエンジン本体に、オイルパン、オイルフィルタ等から成る潤滑油循環用付属装置、空冷もしくは水冷式冷却用付属装置等の付属機器が装着されて期待性能を発現する。内燃機関の技術的改良のために、主として内燃機関製造者等で、内燃機関の性能試験が種々行われている。
【０００３】
上記内燃機関の性能試験は、各部品毎若しくは組み上がった内燃機関全体系に対して種々の項目が実施されており、時には実運転状態を考慮した条件を再現して試験を実施することもある。就中、ピストン、シリンダ、潤滑油循環用付属装置の性能試験には、潤滑油の存在下、実運転に近似した条件の下、ピストン、シリンダ及び／又はその付属部品の摩耗試験、潤滑油濾過用のフィルタの性能試験等が実施されている。
【０００４】
この性能試験に用いる潤滑油としては、鉱物油や鉱物油に安定剤、分散剤等の添加物を加えた、市販のいわゆるエンジンオイル等が用いられている。内燃機関は、実運転中、燃料の部分的不完全燃焼による炭素粉の析出が認められることが知られており、この炭素粉が潤滑油に混入したり、部品の摩耗による金属粉の潤滑油への混入、高温による潤滑油の劣化現象等が発生することもよく知られている。従って上記性能試験用の潤滑油等は、そのまま性能試験に供することもあるが、実運転状態を考慮した条件を再現して試験を実施するには、実際に内燃機関を長時間稼働させ、稼働後に採取した潤滑油（以下、「実車廃オイル」とする）を試験に供したり、潤滑油にカーボンブラック、金属粉、樹脂成分等の不純物を添加して試験に供する事も行われてきた。
【０００５】
実車廃オイルは、主として内燃機関製造者等から少量供給されており、潤滑油にカーボンブラック、金属粉、樹脂成分等の物質を添加したものは、例えばＪＩＳ  Ｄ１６１１に記載の、市販品（POWDER TECHNOLOGY INC.製  ＳＯＦＴＣ−２Ａ）（以下、「市販コンタミナント」という）が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実車廃オイルは製造に多大の時間、コストがかかるためその供給量が限られており、且つその品質も運転条件に左右され、数多くの性能試験を再現性良く実施することは不可能であった。
市販コンタミナントは、添加してある物質の性状が実車廃オイルに含まれる炭素粉等と異なり、又、用いている潤滑油も単なる「鉱物油」であって、実車に用いる、安定剤、分散剤等の添加物を加えた、市販のいわゆるエンジンオイル等と異なるため、実車廃オイルを用いた試験に対し、試験結果が大幅に異なるという欠陥があった。そしてこの傾向は、実運転時に比較的多量の炭素粉を発生するディーゼルエンジンの場合に顕著である。
【０００７】
本発明は、実車廃オイルに近似した性状の、品質の一定した、大量に供給できる内燃機関部品等性能試験用潤滑油組成物及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、ビーズミル等の分散媒体を用いる分散機で、潤滑油にカーボンブラックを十分に分散させることにより、カーボンブラックが高度に分散された潤滑油組成物とすることが可能で、かかる潤滑油組成物は内燃機関部品等の性能試験用としては、実車回収油と非常に近い性状を示すことを見出し、本発明に到達した。
【０００９】
即ち、本発明の要旨は、潤滑油に、カーボンブラックを、該カーボンブラックの凝集体の体積加重平均径が０．０５〜０．４５μｍとなるように分散させてなる、内燃機関部品等性能試験用潤滑油組成物、及び分散媒体を使用する分散機を用いて、潤滑油にカーボンブラックを該カーボンブラックの凝集体の体積加重平均径が０．０５〜０．４５μｍとなるように分散させることを特徴とする、前記の内燃機関部品等性能試験用潤滑油組成物の製造方法に存する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に用いる潤滑油は、鉱物油又はその誘導体であって、通常公知の内燃機関用の潤滑油であれば特に制限はない。潤滑油は添加剤なしでも用いることができるが、実際に内燃機関で使用される潤滑油は、安定剤や分散剤を添加して用いられることから、これら添加剤が加わっていることが好ましい。さらに、該潤滑油が、ディーゼルエンジン用の潤滑油であれば、本発明の潤滑油組成物は、実運転時に比較的多量の炭素粉を発生するディーゼルエンジンの潤滑油と性状がよりよく一致するため、好ましい。具体例としては、トヨタ純正ディーゼルエンジンオイル「キャッスルディーゼルエンジンオイルニュースペシャルII（ＣＤ級  １０Ｗ−３０）」等が挙げられる。
【００１１】
又、本発明に用いる潤滑油は、上記潤滑油を実運転条件で若しくは強制的に劣化させ、全酸価若しくは全塩基価を変化させた潤滑油として用いても良い。
なお、本発明潤滑油組成物に、分散剤や安定剤を含有せしめるには、上記のトヨタ純正ディーゼルエンジンオイル等のはじめから分散剤や安定剤を含有する実車で用いられる潤滑油を用いれば、容易にカーボンブラックを分散させて実車回収油に近い組成物とすることができ、好ましいが、必ずしもこれに限定されない。即ち、分散剤、安定剤等を含まない潤滑油にカーボンブラックと分散剤及び／又は安定剤を同時に添加して分散させてもよいし、可能なら分散剤、安定剤等を含まない潤滑油にカーボンブラックを分散させた後、分散剤、安定剤等実車用潤滑油に含まれる添加剤を加えてもよい。その際、実車における使用条件を忠実に再現すべく、実車で使用される潤滑油に含まれる分散剤、安定剤等の添加剤と同一種類の添加剤を、同一量用いるのが好ましい。
【００１２】
本発明の内燃機関部品等性能試験用潤滑油組成物は、上記潤滑油に、カーボンブラックを、該カーボンブラックの凝集体の体積加重平均径が０．０５〜０．４５μｍとなるように分散させてなる。
カーボンブラックの凝集体の体積加重平均径は、潤滑油組成物を、該潤滑油組成物がカーボン濃度５重量％以上であればカーボン濃度５重量％となるように潤滑油で希釈し、カーボン濃度５重量％未満であればそのまま、日機装（株）製マイクロトラック粒度分析計ＵＰＡ９３４０測定装置により、レーザ回折／散乱法によって測定、算出する。測定時はサンプルをトルエンで希釈し、測定可能な濃度に調整する。実際には約２万倍に希釈する。
【００１３】
実車廃オイル中のカーボンの体積加重平均径は、０．１〜０．３μｍであり、本発明の潤滑油組成物中のカーボンブラックの凝集体の体積加重平均径は、０．０５〜０．４５μｍ、好ましくは０．１〜０．３μｍであるが、体積加重平均径がかかる範囲内であれば組成物の性状が実車廃オイルに近いので好ましい。
カーボンブラックを、該カーボンブラックの凝集体の体積加重平均径が０．０５〜０．４５μｍとなるように分散させる方法としては、ビーズミル式分散機、ボールミル、サンドミル等の、分散媒体（メディア）を使用する分散機を用いる。生産性の点で好ましいのは、メディア及び分散液を撹拌するための回転式ディスクを内蔵したビーズミル式分散機である。他の分散機、例えばディスパー式撹拌混合機では目標とする体積加重平均径が０．０５〜０．４５μｍとなるように分散させるのは著しく困難であり、場合によってはカーボンブラックの沈殿が残るので好ましくない。必要に応じ、ディスパー式撹拌混合機で予備混合した後、ビーズミル式分散機を何回か通す方法を採用しても良い。この方法で目標の体積加重平均径に到達するまで分散させる。
【００１４】
本発明に用いるカーボンブラックとしては、凝集体の体積加重平均径以外の性状も実車廃オイル中のカーボンの性状に近似したものが好ましい。実車廃オイル中のカーボンを抽出して測定した結果、一次粒子径は体面積平均粒子径が２６ｎｍであったことから、本発明に用いるカーボンブラックの体面積平均粒子径は２０〜３５ｎｍ、好ましくは２３〜３０ｎｍ、実車廃オイル中のカーボンの生成時の条件が酸化性条件と推定されることから、本発明に用いるカーボンブラックの揮発分が１．５〜２５．０％であることが好ましい。
【００１５】
本発明に用いるカーボンブラックの一次粒子径は、体面積平均粒子径が２０〜３５ｎｍなら、組成物の性状が実車廃オイルとかけ離れることがないので好ましい。揮発分が１．５％以上であれば、潤滑油への分散性が非常によく、本発明の要件である、組成物中のカーボンブラックの凝集体の体積加重平均径が０．０５〜０．４５μｍとなるように分散させることが容易である。揮発分が２５．０％以下なら、カーボンブラックが、潤滑油そのものあるいは潤滑油中の安定剤、分散剤等を吸着し、又はそれらと反応し、或いはかかる吸着及び反応の両方によって組成物の性状が実車廃オイルと異なるという問題がなく、好ましい。より好ましい揮発分としては１．７〜１０．０％、更に好ましくは２．０〜５．０％である。
【００１６】
カーボンブラックの一次粒子径は、カーボンブラック協会編集・発行「カーボンブラック便覧」＜第三版＞６６頁２．２．２電子顕微鏡法による測定に記載の方法で測定し、体面積平均径を算出する。
揮発分は、ＪＩＳ  Ｋ６２２１に記載の方法により測定する。
本発明の組成物中のカーボンブラック含有量は０．１〜３０重量％であることが好ましく、より好ましくは１〜２０重量％である。カーボンブラック含有量が０．１重量％以上なら、カーボンブラックを添加することによる特徴がよく発現する。３０％以下だと、本発明の要件である、組成物中のカーボンブラックの体積加重平均径が０．０５〜０．４５μｍとなるように分散させることが容易であって好ましい。また、カーボンブラック含有量は、保存、運搬時にはカーボンブラックの沈降を防ぎ、安定した品質を保持するために１０〜２０重量％であることが好ましく、使用時には、０．１〜１０重量％、好ましくは、０．５〜７重量％の範囲で、内燃機関部品等の使用状態におけるカーボン濃度と同様になる様に希釈して用いればよい。本発明の組成物を使用するに当たり、必要に応じて希釈するほか、金属粉、樹脂粉末その他添加物を適宜添加混合しても良い。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、下記実施例により限定されるものではない。
（実施例１）
ファーネス法カーボンブラック製造設備において、一次粒子径が、体面積平均粒子径２４ｎｍの粉状カーボンブラックを製造した。これをカーボンブラックＡとする。得られたカーボンブラックＡの揮発分は１．１％であった。カーボンブラックＡに、空気とオゾンを混合させたガスを反応させ、揮発分３．５％のカーボンブラックＢを得た。
【００１８】
カーボンブラックＢ  １０ｋｇを、キャッスルディーゼルエンジンオイルニュースペシャルII（ＣＤ級  １０Ｗ−３０）  ５２．５ｋｇに加え、ディスパー式撹拌混合機で予備混合させた後、ビーズミル式分散機（スイスＷＡＢ社製  ＤＹＮＯ−ＭＩＬＬ  Type KDL-PILOT  容積１．５Ｌ、ビーズ；０．６ｍｍ径ジルコニアビーズ、充填率７５％、回転式ディスクの周速１２ｍ／ｓｅｃ）に５回通し、カーボンブラックの凝集体の体積加重平均径が０．２μｍとなるまで分散させてカーボンブラック１６重量％含有の潤滑油組成物５５ｋｇを得た。この組成物をカーボンブラック含有量５％になるようにキャッスルディーゼルエンジンオイルニュースペシャルII（ＣＤ級  １０Ｗ−３０） で希釈して、エンジンオイル用フィルタ試験を行った。フィルタ試験は、ＪＩＳ  Ｄ１６１１に記載の方法を参考に、これを簡略化した方法で行い、フィルタ濾過効率を求めた。すなわち、バイパス回路を有する測定装置に上記試験油を６００ｃｃ装入して油温を８０℃に保ち、流速６００ｃｃ／ｍｉｎでフィルタ（リンターパルプ１００％、濾孔径５０μｍ）を通し、一時間後の試験油のカーボン含有量から、フィルタ濾過効率を求めた。試験油のカーボン含有量は、熱分解法（試験油を窒素気流中で８００℃、一時間加熱して熱分解残量を測定、ブランクとの差から含有量を算出）にて求めた。この結果を表−１に示す。
（実施例２）
前記カーボンブラックＢ  １０ｋｇを、キャッスルディーゼルエンジンオイルニュースペシャルII（ＣＤ級  １０Ｗ−３０）  ５２．５ｋｇに加え、ディスパー式撹拌混合機で２０分間予備混合させた後、縦型ビーズミル式分散機（容積３０Ｌ、ビーズ；３ｍｍ径Ｃｒ鋼、充填率７５％、回転数５８３ｒｐｍ、回転式ディスクの周速１０ｍ／ｓｅｃ）に８回通し、カーボンブラックの凝集体の体積加重平均径が０．２μｍとなるまで分散させてカーボンブラック１６重量％含有の潤滑油組成物５０ｋｇを得た。この組成物は６ヶ月間靜置しても沈殿は生じなかった。この組成物をディスパー式撹拌混合機でカーボンブラック含有量５％になるようにキャッスルディーゼルエンジンオイルニュースペシャルII（ＣＤ級  １０Ｗ−３０）で希釈して、実施例１と同様にしてフィルタ濾過効率を求めた。結果を表−１に示す。
（比較例１）
前記カーボンブラックＡ  １０ｋｇを、キャッスルディーゼルエンジンオイルニュースペシャルII（ＣＤ級  １０Ｗ−３０）５２．５ｋｇに加え、ディスパー式撹拌混合機で予備混合させた後、実施例１と同様にビーズミル式分散機（スイスＷＡＢ社製  ＤＹＮＯ−ＭＩＬＬ  Type KDL-PILOT）に５回通し、カーボンブラックを分散させてカーボンブラック１６重量％含有の潤滑油組成物５５ｋｇを得た。得られた組成物中のカーボンブラックの凝集体の体積加重平均径は８μｍとなり、さらに３回通したが、体積加重平均径は８μｍ以下にはならなかった。この組成物をカーボンブラック含有量５％になるようにキャッスルディーゼルエンジンオイルニュースペシャルII（ＣＤ級  １０Ｗ−３０）で希釈して、エンジンオイル用フィルタ試験を実施例１と同様に行った。結果を表−１に示す。
（比較例２）
三菱化学（株）製カーボンブラック＃１０（体面積平均粒子径８４ｎｍ、揮発分０．６％）  １０ｋｇを、キャッスルディーゼルエンジンオイルニュースペシャルII（ＣＤ級  １０Ｗ−３０）５２．５ｋｇに加え、ディスパー式撹拌混合機で予備混合させた後、実施例１と同様にビーズミル式分散機（スイスＷＡＢ社製ＤＹＮＯ−ＭＩＬＬ  Type KDL-PILOT）に５回通し、カーボンブラックを分散させてカーボンブラック１６重量％含有の潤滑油組成物５５ｋｇを得た。得られた組成物中のカーボンブラックの凝集体の体積加重平均径は０．５μｍであった。この組成物をカーボンブラック含有量５％になるようにキャッスルディーゼルエンジンオイルニュースペシャルII（ＣＤ級  １０Ｗ−３０）  で希釈して、エンジンオイル用フィルタ試験を実施例１と同様に行った。結果を表−１に示す。
（比較例３）
市販コンタミナント（POWDER TECHNOLOGY INC.製  ＳＯＦＴＣ−２Ａ）（カーボンブラック１６重量％含有）を、カーボンブラック含有量５％になるようにトヨタ純正ディーゼルエンジンオイルＣＤＱ  １０Ｗ−３０  で希釈して、エンジンオイル用フィルタ試験を実施例１と同様に行った。結果を表−１に示す。
【００１９】
尚、ＳＯＦＴＣ−２Ａからカーボンブラックを抽出して測定した体面積平均粒子径は、１１４ｎｍ、ＳＯＦＴＣ−２Ａ中のカーボン及びその他微粒子の体積加重平均径は０．７μｍであった。
（参考例）
実車廃オイル（炭素粉含有量５％）を用いて、エンジンオイル用フィルタ試験を実施例１と同様に行った。結果を表−１に示す。
【００２０】
実車廃オイルからカーボンを抽出して測定した体面積平均粒子径は、２６ｎｍであった。
（比較例４）
カーボンブラックＢ  １０ｋｇを、キャッスルディーゼルエンジンオイルニュースペシャルII（ＣＤ級  １０Ｗ−３０）５２．５ｋｇに加え、ディスパー式撹拌混合機で８時間混合させたが、得られた組成物中のカーボンブラックの凝集体の体積加重平均径は７μｍとなり、さらに８時間分散させたが、体積加重平均径は７μｍ以下にはならなかった。この組成物をディスパー式撹拌混合機でカーボンブラック含有量５％になるようにキャッスルディーゼルエンジンオイルニュースペシャルII（ＣＤ級  １０Ｗ−３０）で希釈して３０分間混合し、エンジンオイル用フィルタ試験を実施例１と同様に行った。結果を表−１に示す。
表−１から明らかなように、本発明による実施例は、フィルタ濾過効率（各々４．５％）において、最も実車廃オイルに近似した試験結果（フィルタ濾過効率５％）をもたらす。このことから、本発明の組成物は、実車廃オイルに性状が近似しており、ピストン、シリンダ及び／又はその付属部品の摩耗試験等、内燃機関部品等性能試験に好適なものであることが判る。
【００２１】
【表１】
0003986120.tif 000002
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、実車廃オイルに近似した性状の、品質の一定した内燃機関部品等性能試験用潤滑油組成物を安定的かつ大量に供給可能であって、本発明は多大な工業的利益を提供するものである。