潤滑油は温度が上がると粘度が下がり、粘度指数 (VI)温度による粘度の変化の度合いを測る指標です。オイルの VI が高いほど、温度による粘度変化の程度は小さくなります。一般に、鉱物油（パラフィンベース）の粘度指数は通常96-120ですが、優れた粘度-温度特性を備えたマルチグレード内燃エンジン（ICEまたはICエンジン）オイルやその他の高粘度指数の工業用潤滑油を調製するには、粘度指数が必要です。粘度指数向上剤（VII）を添加するか、合成基油を使用してください。

Viscosity Index Improvers VII in Lubricant

粘度調整添加剤の名称- 人々はこの化学物質をどのように呼んでいますか

粘度制御添加剤は、次のような他の名前でも知られています。

粘度調整剤 (VM)
粘度指数向上剤 (VII)
粘度向上剤
増粘剤
増粘添加剤
粘度安定剤
増粘剤

これらの用語は、さまざまな動作条件下で潤滑剤の粘度を制御するのに役立つ添加剤を指すために同じ意味で使用されることがよくあります。

粘度向上剤の歴史

1930 年代初頭、高分子化合物は粘度温度性能を向上させるために油圧作動油や大砲のギアオイルに使用されました。
ポリイソブチレン (PIB)は、最初に開発された VII の 1 つです。1930 年代、スタンダードオイルカンパニー (現在のエクソンモービル) の研究者は、より優れた VI 改善特性を備えた高分子量 PIB を製造するプロセスを開発しました。
ポリメタクリレート (PMA)合成ゴムの代替品として 1950 年代に初めて開発されました。 1970 年代に、研究者は潤滑剤の VII として PMA の使用を研究し始めました。彼らは、PMA が優れたせん断安定性、優れた低温性能、および耐酸化性を備えていることを発見しました。
エチレンプロピレンコポリマー（EPC）またはオレフィンコポリマー (OCP)は、当時主流の VII であったポリイソブチレン (PIB) の代替品として 1960 年代に初めて開発されました。 OCP は、アルファオレフィンと他のモノマー (エチレンやプロピレンなど) のコポリマーです。 1970 年代と 1980 年代に、OCP はエンジンオイルやその他の潤滑剤の製造に広く使用されるようになりました。特に北米で人気があり、低温性能を向上させるために使用されていました。
20世紀 70年代：シェルケミカル開発スチレン-イソプレンポリマー、優れたせん断安定性と低温性能で知られており、自動車エンジンオイルの粘度指数向上剤に広く使用されています。

これらのポリマー化合物は増粘添加剤、または粘度指数向上剤と呼ばれます。

たとえば、鉱物油に PMA を添加すると、特に高温で粘度を効果的に高めることができます。この化合物は、オイルの粘度-温度性能に影響を与える能力があるため、一般に粘度向上剤と呼ばれています。具体的には、オイルの粘度指数を高めるため、粘度指数向上剤としても知られています。

マルチグレード潤滑剤の急速な開発により、粘度指数向上剤の市場シェアは上昇しています。マルチグレードのモーターオイルでは、幅広い温度範囲で性能を維持するために粘度指数の向上が必要です。その結果、潤滑業界では粘度指数向上剤が不可欠になっています。統計によると、これらの VII は潤滑油添加剤の総消費量の約 22.5% を占めています。

粘度指数向上剤がなぜそれほど重要なのでしょうか? - 潤滑剤中の粘度指数向上剤 (VII) の価値。

潤滑剤の粘度-温度性能の向上

粘度指数向上剤 (VII) を使用する主な理由の 1 つは添加剤が高く評価されているのは、潤滑剤の粘度-温度性能を向上させるためです。エンジンオイル、ギアオイル、作動油などの VII 添加剤を含む潤滑油は、優れた低温性能と高温潤滑性これは、機械のスムーズな動作と保護を確保するために不可欠です。さらに、VII 添加剤を含む潤滑剤は、複数の粘度グレードの要件を満たします、多用途であり、年間を通じてさまざまな用途や条件での使用に適しています。

エネルギー消費を削減し、摩耗を最小限に抑え、機械の摩擦を軽減します。

粘度指数向上剤は、エネルギー消費を削減し、摩耗を最小限に抑え、機械の摩擦を下げる上で重要な役割を果たします。シングルグレードの潤滑剤と比較して、粘度指数向上剤を配合したマルチグレードの潤滑剤は潤滑剤と燃料油の消費量が少なく、その結果機械的摩耗が大幅に減少します。マルチグレードの潤滑剤は、単一グレードの潤滑剤よりも滑らかな粘度-温度性能を備えており、温度変化による粘度の変化が小さくなります。これにより、高温時の可動部品に適切な潤滑が確保され、磨耗が軽減されます。低温では、マルチグレード潤滑剤はシングルグレードのオイルよりも粘度が低いため、エンジンの始動が容易になり、エネルギーを節約できます。 SAE 10W/30 と SAE 30 など、同じ粘度レベルのシングルグレードオイルと比較して、マルチグレードオイルは燃料消費量を最大 2% ～ 3% 節約できます。

潤滑剤製品の簡素化

粘度指数向上剤は、潤滑油製品を簡素化する上で重要な役割を果たします。たとえば、トラクターの汎用潤滑剤は、粘度指数向上剤を使用することにより、エンジンオイル、ギアオイル、トランスミッション液、ブレーキオイルの役割を一度に行うことができます。これにより、必要な潤滑剤製品の在庫が簡素化され、複数の潤滑剤の保管と管理にかかるコストが削減されます。さらに、汎用潤滑剤を使用すると、潤滑剤の選択と適用における混乱や間違いが減り、最終的には機器の性能と信頼性の向上に貢献します。粘度指数向上剤の使用により潤滑剤製品を簡素化できるため、潤滑剤は潤滑剤業界で貴重なコンポーネントとなっています。

高粘度潤滑油の生産量が増加します。

高粘度基油の入手可能資源が限られているため、粘度指数向上剤は潤滑油に必須の成分となっています。低粘度の基油に粘度指数向上剤を添加することで、高粘度の基油を代替することができ、高粘度の潤滑油の生産量が増加し、資源のより合理的な利用が可能になります。

エンジンオイルでは、粘度指数向上剤は、温度への依存度が低いマルチグレードエンジンオイルを作成するために重要です。実際、粘度指数向上剤は、ILSAC GF-5 乗用車エンジンオイル仕様に従って、エンジンオイルの重要な成分です。粘度指数向上剤を配合したマルチグレードのエンジンオイルは、高温および高せん断条件下でも粘度を維持できると同時に、潤滑油を低温で確実に圧送できます。

ギアオイルやオートマチックトランスミッション液などのパワートレイン液では、粘度指数向上剤は、良好なせん断安定性を維持しながら、可能な限り広い動作温度範囲にわたって粘度の変化を最小限に抑えるのに役立ちます。最も一般的に使用される粘度指数向上剤はマルチグレードエンジンオイルに含まれており、全潤滑油の約 60% を占めます。エンジンオイルに使用される粘度指数向上剤の量は、最大 15% (質量分率) に達する場合があります。さまざまな種類の添加剤の中で、粘度指数向上剤が最も多く使用されており、全添加剤売上高の約 23% を占めています。

現在、燃費の良い省エネ潤滑油は、低粘度の基油に摩擦調整剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤を配合したマルチグレードのエンジンオイルです。粘度指数向上剤は混合潤滑ゾーンおよび流体力学的潤滑ゾーンでの摩擦損失を低減でき、摩擦調整剤は境界潤滑ゾーンと混合潤滑ゾーンでの摩擦損失を低減できます。適切な配合により、粘度指数向上剤と摩擦調整剤が連携して摩擦を低減し、潤滑油のエネルギー効率を向上させることができます。

粘度指数向上剤の性能

1. せん断安定性

せん断安定性は、せん断応力に抵抗するポリマーの能力であり、粘度指数向上剤の重要な性能です。粘度指数向上剤のせん断安定性が低い場合、せん断応力の作用によりポリマー主鎖が切断され、粘度の低下を引き起こします。その結果、混合潤滑油は元の粘度グレードを維持できなくなり、摩耗と燃料消費量が増加します。詳細については、クリックしてください潤滑剤のせん断安定性および粘度指数向上剤.

2.増粘能力

増粘能力は粘度指数向上剤の非常に重要な性能です。粘度指数向上剤の増粘能力が大きいほど、投与量は少なくなり、マルチグレード潤滑剤のコストは低くなります。
ポリマーの増粘能力は主に、粘度指数向上剤の相対分子量、分子上の主鎖の炭素数 (-[-CH2-]-)、および基油中の形態に依存します。。
市販されている粘度指数向上剤の増粘能力の順位は以下の通りです。

HSD ≈ OCP > PIB > PMA

3. 熱/酸化安定性

熱/酸化安定性も VII の重要な評価指標です。粘度指数向上剤は実際の使用においては高温酸化や熱酸化分解を起こし、分解により粘度低下、酸価の上昇、リング溝カーボン付着量の増加といった一連の問題が発生します。高分子ポリマーは一般に 60 度以下では明らかな熱酸化分解を受けず、100-200 度で熱酸化分解が始まります。ポリマーの熱酸化安定性は、VII の構造に関連しています。

市販のVIIの酸化安定性の順位は以下の通りです。

PMA > PIB > OCP ≈ HSD

4. 低温性能

モーターオイルの低温粘度は、重要なレオロジー特性です。寒い天候でも車両を始動できるようにするには、ベアリング内のモーターオイルの粘度が臨界値を下回る必要があります。この値は低温エンジン始動能力実験によって決定され、すべての「W」グレードに対して SAE J300 内で定義されています。

粘度指数向上剤マルチグレードモーターオイルの低温性能に重要な影響を及ぼし、マルチグレードモーターオイルの低温性能指数を示す 2 つの重要な値があります。低温始動性と低温ポンパビリティ。

低温始動能力

低温始動性に影響を与える要因は数多くありますが、最も重要な指標の一つが低温粘度であり、低温粘度が小さいほど始動が容易になります。
一般的に、コールドクランキングシミュレーター (CCS)低温でのマルチグレードオイルの見かけの粘度を測定するために使用されます。コールドスタートシミュレーターは、始動時のエンジンベアリングへの潤滑油の流れをシミュレートするために、一定の周囲温度で高せん断速度で動作するレオメーターです。エンジンの始動後、オイルはオイルポンプに自由に流れ、エンジンのさまざまなオイルラインに分配できなければなりません。
異なる VII の低温特性はまったく異なり、PMA は広範囲のせん断速度でより低い粘度を示すため、PMA は最高の CCS 性能を示します。 PIB はメチル側鎖を多く持つため分子鎖が比較的硬く、低温で粘度が急激に上昇するため、低温性能は最も悪くなります。

モーターオイルの低温ポンプ能力

エンジンが低温で始動する場合、エンジンのすべての部品が時間内に潤滑されるように、潤滑油システムの油圧を短時間で正常化する必要があります。そうしないと、摩耗が発生します。エンジンオイルをエンジン各部に送り出す能力をポンプ能力といいます。

エンジンオイルのポンパビリティは、ポンピング条件における見かけの粘度に依存します。マルチグレードオイルの低温ポンピング粘度は、ポンピングオイルの供給を確保できる3Pa・s以下であることが試験により確認されており、この粘度を臨界ポンピング粘度といいます。臨界ポンピング粘度に達する温度は臨界ポンピング温度と呼ばれ、ミニロータリー粘度計 (MRV) で測定されます。 MRV は、寒い天候で 2 日間アイドリングした後の車両のマルチグレードモーターオイルのポンパビリティをシミュレートするために使用される低せん断速度レオメーターです。

SAE J300 は、すべての「W」グレードのエンジンオイルの MRV 粘度の上限も指定しています。 MRVは粘度の流量限界と空気抵抗の限界の両方を測定できます。 MRV によって予測される平均排気温度 (BPT) は、エンジンの平均限界排気温度と良好な相関関係があります。

ブルックフィールド粘度によって粘度流量の限界が決まります。次の表に、さまざまなタイプの粘度指数向上剤が低温ポンピング性能に及ぼす影響を示します。

5. 高温・高せん断速度（HTHS）

高温高せん断 (HTHS) は、高温および高せん断下でのエンジンオイルの粘度安定性の指標であり、高温および高せん断条件下で潤滑を維持するエンジンオイルの能力を反映します。HTHS は単純に油膜の強さとして理解できます。

粘度は潤滑において決定的な意味を持ちます。マルチグレードモーターオイルの高温粘度は、低せん断速度の毛細管粘度計を使用して 100 度での動粘度を測定してテストされます。多段オイルシステムの非ニュートン流体の場合、低せん断キャピラリーで測定される粘度は、高温 (150 度) および高せん断速度 (106 秒) の作動条件下ではエンジンの粘度を反映できません。^-1).

研究によると、見掛け粘度は温度 150 度、せん断速度 10 で測定されました。⁶s^-1エンジンベアリングの摩耗と良い相関があります。 1995年にSAE J300が改訂され、各粘度グレードの最低高温高せん断（高温、高せん断速度、HTHS）粘度が追加されました。高温および高せん断粘度は、非常に高いせん断速度 (10⁶ s^-1) および温度 (150 度)、これは定常状態で動作しているクランクケースベアリングの流れ環境と同様です。

一般に、高品質の粘度指数向上剤は、単に強力な粘度指数を有するだけでなく、増粘能力そして良好なせん断安定性しかし良いものも必要です低温でのパフォーマンスそして高い熱酸化安定性.

粘度指数向上剤の化学構造は、その性能と密接に関係しています。 OCPなどの炭化水素系高分子は増粘効果に優れていますが、粘度指数（VI）の向上効果はそれほど高くありません。

一方、PMA などの極性基を含むポリマーは、OCP ほど潤滑剤を増粘させる効果はありませんが、優れた VI 改善能力を持ち、流動点も下げることができます。

代表的な粘度指数向上剤

代表的な粘度指数向上剤	略語
エチレン・プロピレン共重合体、オレフィン共重合体（エチレン・プロピレン）	OCP
ポリメタクリレート	PMA
ヒドロスチレン・ビニルジエン共重合体	HSD
ポリイソブチレン	PIB

一般的に使用されるいくつかの粘度指数向上剤の特性の比較（VII）

パフォーマンス Ⅶ	能力を厚くする	VIの改善	せん断安定性	流動点を下げる	低温粘度		高温せん断粘度	酸化安定性
パフォーマンス Ⅶ	能力を厚くする	VIの改善	せん断安定性	流動点を下げる	CCS	ブルックフィールド	高温せん断粘度	酸化安定性
PMA	良い	とても良い	良くない - 非常に良い	とても良い	とても良い	とても良い	良い	良い
OCP	とても良い	良い	良くない - 良い	悪い	良い	悪い	良い	良い
HSD	とても良い	良い	とても良い	悪い	良い	悪い	良い	良い
OCP&PMAのミックス	良い	良い	良い	良い	とても良い	良い	良い	良い

上一条:エンジンオイル中の洗浄剤添加剤について: 概要

次条:潤滑剤のせん断安定性および粘度指数向上剤。