(57)【要約】  内燃機関内部のカーボン堆積物を除去または防止するのに有効である潤滑剤配合物であり、約２０から約１１５のアニリン点によって規定される溶解力、１５％未満の揮発性（ＮＯＡＣＫによって測定されるとき）、４０分を超える酸化安定度（ＰＤＳＣによって測定されるとき）、および約２から１０ｃＳｔ未満のベースオイル粘度を有する。潤滑剤配合物は、グループＩＩＩ、ＩＶ、およびＶの潤滑剤、特に、ポリアルファオレフィン、アルキルナフタレン、およびポリオールエステルなどの極性グループＶベースストックから形成することができる。カーボン堆積物は、必要とされる１つのサイクルの間潤滑剤を有するエンジンを単純に動かすことによって、エンジンピストンから除去することができ、または潤滑剤は堆積物の蓄積を防ぐために連続してエンジン中で使用することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化安定度（ＰＤＳＣによって測定されたとき）が４０分を超え、揮発性（ＮＯＡＣＫによって測定されたとき）が１５％未満である潤滑剤配合物であり、
前記配合物が、グループＩＩＩ、ＩＶ、およびＶから選択される少なくとも２つのベースオイルグループから形成されるベースオイルブレンドを含み、２０から１１５のアニリン点によって規定される溶解力および１００℃において約２から約１０ｃＳｔの粘度（ＡＳＴＭ  Ｄ４４５によって測定されたとき）を有する、潤滑剤配合物。
【請求項２】
前記ベースオイルブレンドが、ポリアルファオレフィン、およびポリアルファオレフィンよりも高い粘度を有する極性ベースオイルを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
ホウ素エステルを含む添加剤パッケージを有する、請求項１に記載の潤滑剤。
【請求項４】
極性ベースオイルが極性エステルであり、極性エステルの１００℃における動粘度が５ｃＳｔを超える、請求項２に記載の潤滑剤。
【請求項５】
ＡＳＴＭ法２２７０による、１２０を超えるベースオイル混合組成物の粘度指数を有する、請求項１に記載の潤滑剤。
【請求項６】
１５０を超える粘度指数を有する請求項５に記載の潤滑剤。
【請求項７】
無灰分散剤およびアミン酸化防止剤に加えて、追加の無灰ＴＢＮ（灰中和剤）を、最終組成物の０．１から２％の範囲で含む、請求項１に記載の潤滑剤。
【請求項８】
ポリアルファオレフィンのベースオイルブレンド、アルキルナフタレン、およびポリオールエステルを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
前記極性ベースオイルが、ポリオールエステル、ジエステル、ポリアルキレングリコール、エストライド、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されたオイルを含む、請求項２に記載の組成物。
【請求項１０】
１０％未満の揮発性および２０ｍｇ未満のＴＥＯＳＴ  ３３を有する、請求項１に記載の潤滑剤配合物。
【請求項１１】
２０重量％から約８０重量％のグループＶおよび約８０重量％から２０重量％のＰＡＯを有するベースオイルブレンドを有する、請求項１０に記載の潤滑剤配合物。
【請求項１２】
前記ベースオイルブレンドが、２０−９５℃のアニリン点を有する、請求項１０に記載の潤滑剤配合物。
【請求項１３】
前記ベースオイルブレンドが、５０−９５℃のアニリン点を有する、請求項１２に記載の潤滑剤配合物。
【請求項１４】
少なくとも１００分のＰＤＳＣを有する、請求項１３に記載の潤滑剤配合物。
【請求項１５】
前記ＰＡＯが、第１の粘度を有し、前記グループＶのベースオイルが、第２の粘度を有し、前記第２の粘度が前記第１の粘度よりも大きい、請求項１１に記載の潤滑剤組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
出願人は、参照によってここに組み込まれる、２０１４年４月１１日に出願された米国仮出願第６１／９７８，４８８号の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
ピストン上およびリング上に形成され得る堆積物の３つのタイプが存在する。スラッジ、ニス、およびハードカーボンである。ハードカーボンは最も除去が難しい。長い間にわたって、カーボン堆積物は、特定の内燃機関内部、特にピストンランド上、およびリングとピストンとの間の溝の中で形成され得る。これらのカーボン堆積物は、オイル消費の増加によって明らかとなることが多い。カーボン堆積物は、ピストンリングのこびり付きを生じさせる可能性があり、これはピストンリングが、燃焼室内部へのオイルを許容し、かつオイル内部への燃焼生成物を許容する適切な密封を形成することを妨げる。カーボンはリングと溝との間およびランド上に堆積する可能性があり、これはエンジンに不可逆的な損傷を生じさせる場合がある。
【０００３】
内燃機関において使用される典型的な潤滑剤は、堆積物形成を抑制するように設計されるが、経時的に積み上げられた蓄積カーボンを除去することはない。これは、さらなる性能に対する要求によりピストン温度が上昇している最近の内燃機関に特に関係する。
【０００４】
さらに、内燃機関用の潤滑剤は、エンジン内のシールなどのエラストマーと同時に使用できなくてはならず、許容可能な腐食耐性を持たなくてはならず、エンジンの清浄化に適していなくてはならず、過剰なオイル消費を示してはならない。ディーゼルエンジン内で使用されるために、配合された潤滑剤は、特定の製造者の仕様および／またはディーゼルエンジンオイルのための米国石油協会「Ｃ」または「Ｆ」カテゴリーの仕様要求または同様にＡＣＥＡ（欧州自動車工業会）ディーゼルカテゴリーの仕様要求に必要とされる、複数のエンジン試験に合格するために、十分な洗浄力および分散性を持たなくてはならない。それにもかかわらず、これらの要求仕様に合格するのに必要とされる成分を含むアッシュは、典型的には堆積物を増やす。結果として、従来の高いアニリン点のベースオイル（例えば、天然ガスエンジンに使用される特定のオイル）を用いて堆積物を形成する傾向が低いエンジンオイルを製造することは可能であるが、これは典型的には、ディーゼルエンジンで用いるための仕様を満たさないだろう。さらに、ここで記載される溶解力の範囲外のそのようなオイルは、洗浄及びピストンリングを自由にする効果を持たず、その結果オイルの消費を減らし、またはオイル消費の損失を防ぐ効果を持たない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、潤滑剤の配合物が内燃機関内のカーボンの蓄積を防ぐおよび／または除去するように働き得ることを実現することを前提としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
特に、ベースオイルの規定された溶解力、規定されたしきい値（ＮＯＡＣＫにより測定されたとき１５％）よりも低い揮発性、最小限の酸化安定度（ＰＤＳＣにより測定されたとき４０分を超える）、および約２から約１０ｃＳｔ（１００℃で測定した動粘度）のベースオイル粘度を有する、グループＩＩＩ、グループＩＶ、およびグループＶのベースオイルのブレンドから形成された潤滑剤の配合物は、効果的にカーボンの蓄積を防ぎ、蓄積されたカーボンを取り除くことができる。溶解力は、例えばアニリン点など、様々な方法によって測定され得る。アニリン点が２０−１１５である、好ましくは６０である、ベースオイルブレンドを有する潤滑剤配合物は、エンジン内のカーボン蓄積物を適切に除去し、エラストマーと同時に使用できることが示される。
【０００７】
ベースオイルの配合物は、グループＩＩＩおよび／またはグループＩＶベースオイルを、グループＶからの高溶解力のベースオイルと、有効な溶解力、揮発性、酸化安定度、およびベースオイル粘度を実現する一方で、エラストマーと同時に使用し続けることができ、許容可能な耐腐食性を与え、過剰にオイルを消費することなくエンジンを清浄にするような相対量で、ブレンドすることによって形成される。
【０００８】
本発明の目的および利点は、以下の詳細な説明および図面の簡単な説明に照らしてさらに理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ベースオイル混合物に基づくグループＶの割合（パーセンテージ）に対する、様々な完全に配合されたエンジンオイルのアニリン点を示すグラフである。
【図２】ベースオイル混合物に基づくグループＶの割合（パーセンテージ）に対する、様々な完全に配合されたエンジンオイルのアニリン点を示すグラフである。
【図３】市販のオイルに対する本発明のオイルのオイル消費を比較するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の潤滑剤は、ベースオイルのブレンドを含み、このベースオイルのブレンドは、内燃機関に用いられる潤滑剤配合物において通常見られる典型的な添加物と組み合わされた、様々なベースストックの混合物である。２つ以上のタイプのベースオイルのブレンドであるベースオイルは、カーボン堆積物を制御／除去するのに適した溶解力を実現するために互いにブレンドされる。本発明において、溶解力は様々な方法で定義することができる。溶解力を定義する１つの方法は、アニリン点である。アニリン点は、アニリンとサンプルとの体積が等しい溶液の最低平衡温度である。この場合、サンプルは、ベースオイルブレンドである。所望のベースオイルブレンドのアニリン点の範囲を特定するとき、配合物の最大２５％が他の添加物から構成されてよいことが理解されることに注意されたい。添加物は、ベースオイルの最大５０％まで含まれることが多い。このように、添加物と共に加えられたベースオイルを含む、配合物中の全てのベースオイルは、これ以降で特定されるようなアニリン点を有するべきである。
【００１１】
アニリン点の特定の試験方法が、ＡＳＴＭ  Ｄ  ６１１に説明される。本願において使用するために、アニリン点は、セ氏温度を単位として定義される。本発明において使用するために、ベースオイルはアニリン点２０−１１５と等価の溶解力を有するべきである。しかしながら、溶解力を、ベースオイルがエラストマーと同時に使用出来なくなるほど高くすることはできない。概して、５０から９５または５５から８０のアニリン点、特に約６０のアニリン点によって規定される溶解力が、本発明において使用するのに有効であることが見出された。
【００１２】
グループＩＩＩおよび／またはグループＩＶのベースオイルをグループＶのベースオイルと組み合わせて、所望のアニリン点を有するベースオイルを形成する。（ベースオイルグループのパラメータは、米国石油協会によって規定される。）これは、ベースオイルの様々な組み合わせおよびそれらのアニリン点を示す図１に示されるデータによって説明される。図２は、グループＶベースオイルおよびＰＡＯの組み合わせからのアニリン点のデータを示す。
【００１３】
揮発性もまた、エンジンを効率的に潤滑するために重要である。概して、本発明における使用に関して、ＮＯＡＣＫによって測定された揮発性が、１５％未満、好ましくは１０％未満、概して８％以下でなくてはならない。これは、グループＩＩＩ、ＩＶ、およびＶのベースオイルのバランスを最適化することによって制御される。
【００１４】
さらに、揮発性に対して、配合されたオイルは、許容可能な酸化安定度を示さなくてはならない。加圧示差走査熱量計  ＡＳＴＭ  Ｄ６１８６（本願におけるデータは圧縮酸素ではなくむしろ圧縮空気でのＰＤＳＣを用いて得られた）ＰＤＳＣによって測定されたとき、最小値として４０分、好ましくは６０分を超える、より好ましくは８０分を超える、および最も好ましくは１００分を超える値を有するべきである。適切なベースストック、特にグループＶからのベースストックの選択によりこれは助長される。
【００１５】
好ましくは、ベースオイルは、１２０を超える、好ましくは１３５を超える、より好ましくは１５０以上の粘度指数を有する。
【００１６】
最終的に、ベースオイル粘度は、Ｄ４４５（１００℃での動粘度）によって測定されたとき、１０センチストークス未満、好ましくは８センチストークス未満、および約２センチストークスを超えるべきである。また、適切なベースオイルの選択により粘度が規定される。
【００１７】
さらに、配合されたオイルは、２０ｍｇ未満のＴＥＯＳＴ（Ｔｈｅｒｍｏ−  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅ  Ｏｉｌ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ）  ３３Ｃ（ＡＳＴＭ  Ｄ６３３５）における堆積物評価を有するべきである。堆積物総量は、アニリン点および良好な性能のための前述の他のパラメータなどの他の基準と共に必要なものであるとみなされる。
【００１８】
本発明の潤滑剤配合物は、概してグループＩＩＩ、ＩＶ、およびＶの少なくとも２つからのベースオイルのブレンドから形成される。本発明のグループＩＩＩ、グループＩＶ、およびグループＶのベースオイルとは、カテゴリーＩＩＩ、ＩＶ、およびＶに関する米国石油協会の定義を指している。グループＩＶベースオイルは、主としてポリアルファオレフィンベースオイル（ＰＡＯ）を含む。好ましいポリアルファオレフィンベースオイルを本発明において使用することができ、それは線形Ｃ２−Ｃ３２のアルファオレフィン、好ましくはＣ６−Ｃ１６のアルファオレフィンから誘導されたものであってよい。アルファオレフィンに関する特に好ましい原料は１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、および１−テトラデセンである。
【００１９】
本発明のベースオイルブレンドを形成するのに適するグループＩＩＩのベースオイルとしては、例えばＧＴＬ（気体から液体）ベースストック、並びにＡＰＩグループＩＩＩカテゴリーの硫黄、飽和物含有量、および粘度指数の要求を満たす厳しい水素化処理の下で形成されるベースストックが含まれる。
【００２０】
概して、ベースオイルのアニリン点を下げることができ、内燃機関における使用に適する、任意のグループＶベースオイルが、本発明において使用され得る。ナフテンおよび芳香族抽出物などの低粘度指数のベースオイルは溶解力を増大させるだろうが、それらの酸化安定度が低いことに起因してエンジンオイルにおける使用に適さないことに注意されたい。
【００２１】
適切なグループＶベースオイルとして、アルキル化芳香族化合物、ポリアルキレングリコール、およびエステルベースオイル、およびそれらの混合物が挙げられる。好ましいアルキル化芳香族化合物の１つは、アルキルナフタレンである。アルキルナフタレンは、メチル、エチル、またはプロピルなどの短鎖アルキル基の１つ以上で置換されたナフタレンである。アルキル置換ナフタレンの例として、アルファメチルナフタレン、ジメチルナフタレン、およびエチルナフタレンが挙げられる。Ｓｙｎｅｓｔｉｃは、市販のアルキルナフタレンである。
【００２２】
グループＶのエステルベースオイルとして、非制限的に、不飽和エステル、エストライドおよびジエステルを含むポリエステルが挙げられる。適切なエステルが、油脂および植物性油などの石油または有機材料前駆体から誘導され得る。エステルに換えてまたはエステルに加えて使用することができる他のグループＶ潤滑剤として、ポリアルキレングリコール、並びに溶解力、揮発性、および耐酸化性の利益を提供する、グループＶカテゴリーの新規の合成ベースストックが挙げられる。
【００２３】
本発明において使用するための特定の適切なエステル潤滑剤として、Ｐｒｉｏｌｕｂｅ  １９７３という商品名で、Ｃｒｏｄａ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，ＰＬＣ，から商業的に入手可能である飽和ポリオールエステルが挙げられる。本発明において使用するための他の適切なエステルとして、Ｒａｄｉａｌｕｂｅという商品名でＯｌｅｏｎから入手可能なエステル、Ｈａｔｃｏｌという商品名でＣｈｅｍｔｕｒａから入手可能なエステル、Ｃｏｇｎｉｓ  Ｓｙｎａｔｉｖｅという商品名でＢＡＳＦから入手可能なエステル、Ｅｍｅｒｙという商品名でＥｍｅｒｙから入手可能なエステル、およびＥｓｔｅｒｅｘという商品名でＥｘｘｏｎ  Ｍｏｂｉｌｅから入手可能なエステルが挙げられる。概して、これらは、Ｃ５−Ｃ２５酸をＣ５−Ｃ２４ジオールと反応させることによって形成されたエステルである。
【００２４】
ＡＳＴＭ２２７０によって測定される際のベースオイルのための特定の成分の選択において、もしもより極性の高いエステルを選択した場合、ポリオールエステルの量は、エンジン内のエラストマーと同時に使用し続けるために、低減される必要があるだろう。言い換えれば、アニリン点または他の溶解力測定法によって規定される、溶解力が強すぎる（アニリン点が低すぎる）場合、エンジン内のシールは潤滑剤配合物によって破壊され、漏れが生じ、早い段階で腐食が生じ得る。シール試験ＡＳＴＭ−Ｄ７２１６に合格する任意のベースオイルブレンドを使用することができる。
【００２５】
また、燃費を改善するために、ベースオイルの極性部分である、アニリン点が低いグループＶのベースオイルが、ＰＡＯなどのパラフィン分子と比較して高い粘度、概して４−５ｃＳｔ高い粘度を有することが望ましい。
【００２６】
本発明による１つの実施形態において、潤滑剤配合物は、エステルベースオイル、アルキルナフタレン、およびＰＡＯを含む。ＰＡＯは、潤滑性および酸化安定度を付与するが、溶解力にはほぼ寄与しない。グループＩＩＩのベースオイルを、ＰＡＯの代わりに使用することができる。アルキルナフタレンは、酸化安定度を提供し、溶解力に寄与し、必要とされる粘度に寄与する。好ましくは、ポリオールエステルは、ベースオイル混合物の溶解力を改善する。これらのエステルは、アルキルナフタレンと共に、アニリン点が２０から１１５の間である、好ましくは５０から９５の間である溶解力の実現に有効な量で加えられ得る。図１に示されるように、配合物の２０％、好ましくは３０％がポリオールエステルであり、残りがＰＡＯである配合物は、好ましいアニリン点を有する。ポリオールエステルの上限は、他の性能特性によって決定されるが、概して８０％を超えないだろう。
【００２７】
一実施形態において、潤滑剤配合物は、約３０−６０％のポリオールエステル、特にＰｒｉｏｌｕｂｅ  １９７３、１０％のアルキルナフタレン、および１０−４０％のＰＡＯを含むことができる。
【００２８】
概して、配合物は、添加物パッケージと称され、自動車およびディーゼルエンジン用途において典型的に用いられる潤滑剤添加物を含むだろう。潤滑剤添加物として、非制限的に、酸化防止剤、分散剤、金属製および非金属製の清浄剤、ホウ素エステルなどの腐食および錆防止剤、金属不活性化剤、耐摩耗剤、極圧添加剤、流動点降下剤、粘度調整剤、シール適合剤、摩擦調整剤、消泡剤、解乳化剤などが挙げられる。添加剤パッケージに含まれる無灰分散剤およびアミン酸化防止剤に加えて、追加の無灰ＴＢＮ（灰中和剤）を、オイルの量の２重量％まで添加することができる。
【００２９】
表１は、４つの例示的な配合および物理的データを示す。
【００３０】
【表１】
2017510699.tif 000002
【００３１】
本発明の配合物のピストンリングを自由にするための使用およびエンジンピストン上に予め蓄積されたカーボン堆積物の除去において、エンジン内のオイルは抜かれ、アニリン点が約６０である配合物などの、溶解力が高い配合物で置き換えられた。エンジンは、オイルの再度の交換が必要となるまで、典型的には車両において、ディーゼルエンジンで少なくとも３０，０００マイル運転され、ガソリンエンジンで少なくとも５０００マイル稼働された。オイルの交換が必要になった時点で、標準的なオイル配合物で交換され得る。このオイル抜きの効果は、オイルを抜く前および後のエンジン内のオイル消費を比較することによって決定される。実地試験において、改善されたオイル消費（オイル消費の減少）は、クラス８のトラックにおいて最大１７９％、および予め多くの堆積物を有しオイル消費が大きいクラス８のエンジンの固定エンジン試験において最大２７５％であることが見出された。
【００３２】
図３は、市販のオイルおよび表１の配合物４を用いたオイル消費の比較を示す。オイル消費は、概してエンジン堆積物形成に関する。図３におけるデータは、本発明のオイルを使用した結果オイル消費が減少したことを示す。
【００３３】
約１１０、好ましくは約９０のアニリン点によって規定される溶解力を有する配合物は、カーボン蓄積の防止に有効であり、単純にエンジン寿命を通じて連続的に使用され、当然に、エンジン製造者が要求する時間間隔で新しい潤滑剤と交換される。そのような配合物の１つが、配合物＃３である。
【００３４】
さらなる配合物が表ＩＩに示される。配合物＃９は、非極性ベースオイルを非常に多く含み（この場合８０％を超えるＰＡＯ６）、配合物がアニリン点の限界を、結果的に所望の溶解力の限界を超え、および本発明の堆積物の限界を超えることを説明するために挙げられる。
【００３５】
【表２Ａ】
2017510699.tif 000003
【表２Ｂ】
2017510699.tif 000004
【００３６】
このように、本発明の配合物は、エンジンピストン上のカーボン堆積物を防ぐおよび／または除去するのに、及びピストンリングを維持および／または自由にするのに有効である。また、同時に、配合物は、エラストマーと同時に使用できること、オイル消費、清浄度、およびエンジンに関する腐食に対する要求の要件を満たす。
【００３７】
本発明に関する説明が、本発明を実施するための好ましい方法と共に説明されたが、本発明そのものは添付の特許請求の範囲によってのみ規定されるべきである。
【図１】
2017510699.tif 000005
【図２】
2017510699.tif 000006
【図３】
2017510699.tif 000007
【国際調査報告】
2017510699.tif 000008
2017510699.tif 000009
2017510699.tif 000010