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技術 内燃機関用潤滑油組成物

出願人 シェルルブリカンツジャパン株式会社
発明者 大原健司羽生田清志高柳泉鎌田久美子
出願日 2015年12月24日 (5年5ヶ月経過) 出願番号 2015-252572
公開日 2017年6月29日 (3年11ヶ月経過) 公開番号 2017-115040
状態 特許登録済
技術分野 潤滑剤
主要キーワード 複数重合 DLCコーティング 摩擦低減性能 水素アモルファスカーボン DLC被膜 低フリクション グラファイト結合 モリブデン含有量
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この項目の情報は公開日時点(2017年6月29日)のものです。
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課題

DLCを搭載する内燃機関及び従来のDLCを搭載しない内燃機関の両方において、低フリクションを実現可能な内燃機潤滑油組成物の提供を目的とする。

解決手段

内燃機用潤滑油組成物であって、前記内燃機用潤滑油組成物は、ジチオカルバミン酸モリブデン(MoDTC)とポリアルキレングリコール(PAG)とを基油に配合してなる組成物であり、前記ポリアルキレングリコールの重量平均分子量が、2750〜4500であり、且つ、前記ポリアルキレングリコールの含有量が、前記組成物の全質量を基準として0.05質量%以上10質量%未満であることを特徴とする内燃機用潤滑油組成物。

概要

背景

従来、多くの潤滑油組成物が提案されている。例えば、特許文献1には、潤滑油基油及び硫黄含有モリブデン錯体を含む潤滑油が提案されている。一方、非特許文献1には、MoDTCは水素含有DLC膜(a−C:H)との組合せにおいて,膜の摩耗を促進する場合のあることが報告されている。

概要

DLCを搭載する内燃機関及び従来のDLCを搭載しない内燃機関の両方において、低フリクションを実現可能な内燃機用潤滑油組成物の提供を目的とする。 内燃機用潤滑油組成物であって、前記内燃機用潤滑油組成物は、ジチオカルバミン酸モリブデン(MoDTC)とポリアルキレングリコール(PAG)とを基油に配合してなる組成物であり、前記ポリアルキレングリコールの重量平均分子量が、2750〜4500であり、且つ、前記ポリアルキレングリコールの含有量が、前記組成物の全質量を基準として0.05質量%以上10質量%未満であることを特徴とする内燃機用潤滑油組成物。なし

目的

本発明は、このような状況に鑑みて成されたものであり、その目的は、DLCを搭載する内燃機関及び従来のDLCを搭載しない内燃機関の両方において、低フリクションを実現可能な内燃機用潤滑油組成物を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

内燃機潤滑油組成物であって、前記内燃機用潤滑油組成物は、ジチオカルバミン酸モリブデン(MoDTC)とポリアルキレングリコール(PAG)とを基油に配合してなる組成物であり、前記ポリアルキレングリコールの重量平均分子量が、2750〜4500であり、且つ前記ポリアルキレングリコールの含有量が、前記組成物の全質量を基準として0.05質量%以上10質量%未満であることを特徴とする内燃機関用潤滑油組成物

請求項2

DLCを搭載する内燃機関及びDLCを搭載しない内燃機関の両方において使用可能な兼用である、請求項1記載の内燃機関用潤滑油組成物。

請求項3

前記ポリアルキレングリコールがポリプロピレングリコール(PPG)である、請求項1又は2記載の内燃機関用潤滑油組成物。

技術分野

0001

本発明は、所定の成分を含む内燃機関用潤滑油組成物に関する。

背景技術

0002

従来、多くの潤滑油組成物が提案されている。例えば、特許文献1には、潤滑油基油及び硫黄含有モリブデン錯体を含む潤滑油が提案されている。一方、非特許文献1には、MoDTCは水素含有DLC膜(a−C:H)との組合せにおいて,膜の摩耗を促進する場合のあることが報告されている。

0003

再表2005/014763号公報

先行技術

0004

「Wear Analysis of DLC Coating in Oil Containing Mo−DTC」 Takatoshi Shinyoshi, Yoshio Fuwa, Yoshinori Ozaki JSAE20077103 SAE 2007−01−1969

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1に係る潤滑油組成物等では、評価を実機エンジンを用いて行っている。DLC接触面だけでなく、通常のエンジンの鋼材を中心とする、DLC膜を有さない非DLC接触面を同時に潤滑するシステム摩擦低減性能を評価するとしているが、鋼材の潤滑の効果がDLC接触の潤滑よりも大であれば、それでよくDLC膜に適しているかは明確でない。また非特許文献1にある問題の解決策は示されていない。

0006

本発明は、このような状況に鑑みて成されたものであり、その目的は、DLCを搭載する内燃機関及び従来のDLCを搭載しない内燃機関の両方において、低フリクションを実現可能な内燃機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

0007

前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、内燃機関用潤滑油組成物において、ポリアルキレングリコール(PAG)と特定の有機モリブデンとを添加成分として配合し、更に、PAGを特定の分子量とし、且つ、PAGの配合量を特定量とすることにより、DLCの搭載有無に拘わらず、内燃機関の低フリクションを実現可能であることを見出し、本発明を完成させた。

0008

すなわち、本発明は、
内燃機用潤滑油組成物であって、
前記内燃機用潤滑油組成物は、ジチオカルバミン酸モリブデン(MoDTC)とポリアルキレングリコール(PAG)とを基油に配合してなる組成物であり、
前記ポリアルキレングリコールの重量平均分子量が、2750〜4500であり、且つ
前記ポリアルキレングリコールの含有量が、前記組成物の全質量を基準として0.05質量%以上10質量%未満である
ことを特徴とする内燃機関用潤滑油組成物である。
更に、本発明の内燃機関用潤滑油組成物は、DLCを搭載する内燃機関及びDLCを搭載しない内燃機関(従来の内燃機関)の両方において使用可能な兼用の内燃機関用潤滑油組成物であってもよい。

発明の効果

0009

本発明によれば、DLCを搭載する内燃機関及び従来のDLCを搭載しない内燃機関の両方において、低フリクションを実現可能な内燃機用潤滑油組成物を提供することが可能となる。

0010

以下、本形態に係る内燃機関用潤滑油組成物に関して、その構成、性質、用途に関して説明する。

0011

≪構成≫
本形態に係る内燃機用潤滑油組成物は、基油中に、ジチオカルバミン酸モリブデン(MoDTC)とポリアルキレングリコール(PAG)とを配合してなり、必要に応じて更にその他の添加剤を配合してもよい。以下、本形態に係る内燃機用潤滑油組成物の詳細を説明するが、本発明はこれらに何ら限定されない。

0012

<基油>
本形態に用いられる基油としては、特に限定されず、例えば、通常の潤滑油およびグリース組成物に使用される鉱油合成油動植物油、これらの混合油を適宜使用することができる。具体例としては、API(アメリカ石油協会、American Petroleum Institute)の基油カテゴリーグループ1〜5のものを挙げることができる。ここで、APIの基油カテゴリーとは、潤滑油基油の指針を作成するためにアメリカ石油協会によって定義された基油材料の広範な分類である。酸化安定性に優れることから、グループ3に属する基油が好ましい。

0013

基油の動粘度は、特に制限されないが、摩耗防止省燃費性能を考慮した実用性から、100℃における動粘度が2〜32mm2/sであることが好ましく、3〜8mm2/sであることがより好ましい。

0014

基油の粘度指数は、特に制限されないが、摩耗防止と省燃費性能を考慮した実用性から、10〜200であることが好ましく、100〜200であることがより好ましい。

0015

<ジチオカルバミン酸モリブデン>
本形態に用いられるジチオカルバミン酸モリブデン(MoDTC)としては、例えば、下記式(1)で示されるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデンが挙げられる。

0016

(式(1)において、R1〜R4はアルキル基を示し、X1〜X4は酸素原子もしくは硫黄原子を表す。)

0017

前記式(1)で示されるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデンに含有されるアルキル基R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立に、炭素数2〜30の親油基であって、これら4つの親油基のうち、少なくとも1つが第2級親油基であることが好ましい。

0018

ここで、本形態に用いられるジチオカルバミン酸モリブデン(MoDTC)としては、下記式(2)で示されるジチオカルバミン酸モリブデンであることが好ましい。

0019

(式(2)において、R1〜R4はアルキル基を示す。)

0020

本形態に用いられるジチオカルバミン酸モリブデンの含有量は、特に限定されないが、潤滑油組成物の全質量を基準としたモリブデン含有量として、50〜1500ppm含有されることが好ましい。

0021

<ポリアルキレングリコール>
ポリアルキレングリコール(PAG)とはアルキレングリコール複数重合した化合物であり、一般式HO−(CnHmO)s−H、あるいは、HO−(CnHmO)s−OHで表されるが特に限定されない。油溶性が低い材料であることから、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールポリブチレングリコールからなる群より選ばれた1種又は2種以上のものであることが好ましい。基油との相溶性の観点からポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールがより好ましい。

0022

また、本形態に係るポリアルキレングリコールは、重量平均分子量が、2750〜4500であり、3000〜4000であることが好ましい。ポリアルキレングリコールの重量平均分子量をこのような範囲とすることにより、基油との相溶性が良好となり、摩擦係数を低下することが可能となる。

0023

更に、本形態に係るポリアルキレングリコールは、潤滑油組成物の全質量を基準として、0.05以上10質量%未満含有され、0.5〜8.0質量%含有されることが好ましく、1.0〜5.0質量%含有されることがより好ましい。ポリアルキレングリコールの含有量をこのような範囲とすることにより、基油との相溶性が良好となり、ポリアルキレングリコールの油性が発揮することが可能となる。

0024

<その他の添加剤>
本形態に係る潤滑油組成物には、任意の成分として、無灰分散剤摩耗防止剤極圧剤金属系清浄剤酸化防止剤粘度指数向上剤摩擦調整剤防錆剤非イオン系界面活性剤抗乳化剤金属不活性化剤、及び消泡剤等の各種添加剤を単独で又は複数種を組合せて配合してもよい。

0025

≪性質≫
高温高せん断粘度>
本発明の潤滑油組成物の150℃、106s−1におけるHTHS粘度は、3.5mPa・s以下であることが好ましく、より好ましくは3.0mPa・s以下であり、さらに好ましくは2.8mPa・s以下であり、特に好ましくは2.7mPa・s以下である。また、1.4mPa・s以上であることが好ましく、好ましくは2.0mPa・s以上、より好ましくは2.3mPa・s以上、特に好ましくは2.5mPa・s以上、最も好ましくは2.6mPa・s以上である。なお、当該高温高せん断粘度は、ASTMD5481試験法により求めた数値である。

0026

≪用途≫
本形態に係る潤滑油組成物は、内燃機関であれば特に限定されずに適用可能である。

0027

特に、本形態に係る潤滑油組成物によれば、ジチオカルバミン酸モリブデンとポリアルキレングリコールとを基油に配合してなる組成物において、ポリアルキレングリコールの重量平均分子量及びの含有量を特定の範囲とすることにより、DLCを搭載した表面で極めて低摩擦になると同時に、DLCを搭載しない表面上でも低摩擦とすることが可能となるため、DLCの搭載有無に拘わらず、低フリクションを実現することが可能となる。その結果、DLCを搭載する内燃機関及び従来のDLCを搭載しない内燃機関の両方において兼用することが可能となる(DLC搭載の内燃機関とDLC非搭載の内燃機関との兼用の潤滑油組成物としての使用が可能である)。

0028

なお、DLC搭載の内燃機関とは、摩擦面となる表面の少なくとも一部又は全部に、DLCがコーティング処理された内燃機関である。また、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)とは、一般に、炭素元素を主として構成された非晶質であり、炭素同士結合形態ダイヤモンド構造(SP3結合)とグラファイト結合(SP2結合)の両方から成る。具体的には、炭素元素だけから成る(水素を含まない)a−C(アモルファスカーボン)、水素を含有するa−C:H(水素アモルファスカーボン)、及びチタン(Ti)やモリブデン(Mo)等の金属元素を一部に含むMeCが挙げられる。更に、DLCは、水素含有量が増加すると摩擦係数が増す傾向にあるが、水素含有量を10原子%以下、5原子%以下、0.5原子%以下等、水素含有量を任意のものとすることも可能である。

0029

次に、本発明を実施例及び比較例により、更に詳細に説明するが、本発明は、これらの例によって何ら限定されるものではない。

0030

≪潤滑油組成物の調製≫
本実施例で用いた原料は以下である。

0031

<基油>
フィッシャートロプッシュ法により合成されたGTL(ガストリキッド)で、グループ3に属するものであり、100℃動粘度が7.58mm2/s、粘度指数が141のものである。
<添加剤>
(PAG)
PEG#400(日油社製、PEG、重量平均分子量100)
D−250(日油社製、PPG、両端OH、重量平均分子量250)
D−1000(日油社製、PPG、両端OH、重量平均分子量1000)
D−2000(日油社製、PPG、両端OH、重量平均分子量2000)
D−4000(日油社製、PPG、両端OH、重量平均分子量4000)
MB7(日油社製、PPG、片端OH、重量平均分子量700)
MB700(日油社製、PPG、片端OH、重量平均分子量3000)
50MB−2(日油社製、PPG・PEG 重量平均分子量200)
(MoDTC)
Sakuralube−165(ADEKA社製、モリブデン4.5質量%、硫黄5.0質量%)
(粘度指数向上剤)
ポリメタクリレート系粘度指数向上剤
パッケージ添加剤
GF−5DI剤組成内容:金属清浄剤、無灰分散剤、ジチオリン酸亜鉛、防錆剤、腐食防止剤、酸化防止剤、無灰摩擦調整剤等)

0032

上述の原料を、表記載の割合(質量%)にて配合及び調製し、潤滑油組成物を得た。

0033

試験
摩擦試験
水素含有量が0.5原子%以下のダイヤモンドライクカーボンが被覆された、DLCコーティング摺動部材と、SUJ2材料から成る摺動部材とがなす摺動面に、各実施例及び比較例の各潤滑油組成物を適用し、摩擦試験を行った。Cylinder on diskのSRV摩擦試験機(ASTMD6425)を用い、摩擦係数を測定した。条件は、温度:80℃、周波数:50Hz、荷重:100Nである。また、同様に、DLCを被覆しないSUJ2の摺動部材と、SUJ2材料から成る摺動部材とがなす摺動面に、各実施例及び比較例の各潤滑油組成物を適用し、同様の摩擦試験を行った。結果を表に示す。

0034

実施例

0035

≪考察≫
以上のように、本発明はDLC膜存在下においても金属接触両方で摩擦低減効果が得られる。低い摩擦係数は摩擦発熱を減少させることから、DLC表面の場合では摩擦による炭化(sp2増加)にともなう表面の軟質化が抑制され、DLCの耐摩耗性が向上する、また、摩擦抵抗の低減は、DLC内部あるいはDLC部とその下部の部材間応力が低減することにもなり、DLC被膜剥離するという問題も低減する。
このようにDLCの潤滑システム省燃費性および良好な状態の維持に寄与する。
金属表面の場合にも本発明では有機モリブデンが機能を発揮し、摩擦低減があり非DLCの潤滑システムでも省燃費性が実現する。

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