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2025年09月10日 イイね!

オイルのアニリン点と極性の同質性

前回のブログでオイルのアニリン点とシールゴム収縮・膨潤の関係性を書きましたが、その後掘り下げていたらまた新たな着眼を得られたので書いてみようと思います。



┃相溶性が高いのは鉱物油の専売特許じゃない



エンジンオイルはベースオイルと添加剤の組み合わせで成り立っていますが、当然これらがきちんと混ざっていないと製品として成立しません。

オイルのSDSを見ると分かりますが、100%化学合成油であっても鉱物油が数%入っているのは、添加材成分がよく混ざるよう溶媒として使っているからです。

例:シェル ヒリックス ウルトラ


鉱物油はそれだけ添加材との相溶性に優れているのです。

一方で、添加材メーカーの商品説明を読んでいると時々PAOとの相溶性△or×みたいな事を見かけることもあります。
PAOは一般に添加剤と混ざりにくい性質があるためです。

なので添加材メーカーはその辺をクリアして「PAOともよく混ざります」みたいにアピールしたりすることもあります。

ではエステルは?
これも特に問題視されることはありません。添加剤とは非常によく混ざります。
ただ高コストなため、一般には添加剤の溶剤として使われることは稀です。

じゃあ一般には?
ISO VG32とかISO VG46とかこういう記述があるのは鉱物油のパターンです。

まぁ業者じゃない限りこの辺の記述を見ることも興味を持つこともないですね。気にしないでください。



┃極性とアニリン点の共通点



では先ほどの特徴をまとめてみましょう。

鉱物油→よく混ざる
PAO→混ざりにくい
エステル→非常によく混ざる

ということでした。
ここで、前回のブログでまとめたアニリン点の特徴も加えて並べてみましょう。

ベースオイル アニリン点 相溶性
鉱物油     中位    良
PAO      高い    悪
エステル    低い    優

見えてきましたね。
アニリン点の低さは相溶性の高さと相関します。
加えて言えば、極性の強さもアニリン点の低さと(反)比例します。

こんな傾向があったとはね。


┃エステルの極性の高さには注意



ところで、某オイルさんのブログによればエステルは添加材成分を吸着して沈殿することがあるとのことです。

たしかにエステルは相溶性が高いですが、極性が強すぎると逆に引き寄せすぎて混ざるどころか合体してしまう副作用が発生します。

そう、この話は「エステルだから」と一括りで語る話ではなく、「"極性の強い"エステル」の場合の話です。主にジエステルでしょうか。

また同ブログによる、「アルキルナフタレンは添加剤の相溶性を助ける」という話も粘度によって高低はあり、粘度の低いアルキルナフタレンは40℃程度のアニリン点で優れた相溶性を見せるのに対し、SAE40番相当の固さのアルキルナフタレンは90℃程度ですので、おおむね鉱物油と同等とみなすことができます。

結論的には、添加剤ときちんと混ざるにはほどほどの極性(低アニリン点)を持ったベースオイルが一番良いよねって話で、
鉱物油を除いてそれに該当する化学合成油は、POE(ポリオールエステル)やアルキルナフタレンあたりのグループV基油ということです。
Posted at 2025/09/10 22:40:59 | コメント(2) | トラックバック(0) | 勉強 | クルマ
2025年09月05日 イイね!

旧車とエンジンオイルのシールゴム収縮・膨潤問題

旧車とエンジンオイルのシールゴム収縮・膨潤問題(興味のない方の為に)初めに結論:

「最新の規格の通ったオイルであれば試験済みなので心配いらない」

- - - - - - -

オイルの素材や添加剤等のカタログ値を見ると、時々「アニリン点」という言葉を見ます。

【アニリン点とは】

アニリン点とは、試験試料とアニリンを(熱を加えて)混ぜたあと、冷却していく過程で何℃で分離するかを示す値。

…で?それが何?

はい。
実務的な面で言えば、

・アニリン点が低い
 →シールゴムを膨潤させる

・アニリン点が高い
 →シールゴムを収縮させる

とのこと。

ちなみにアニリン点は芳香族の多い・少ないで変化するそうです。

鉱物油は不純物が多く芳香族が多い→アニリン点が低い

精製・生成された合成油は芳香族が少ない→アニリン点が高い


このことを踏まえ、ここから先はAIに聞いてみました。
いつも私がお世話になっている先生はDeepseekです。
ファクトチェックはしていませんので話半分で聞いてください。



【各種ベースオイルのアニリン点】

典型的な値の範囲で、

グループI(鉱油) ... 90〜100℃
グループII(水素化処理) ... 100〜110℃
グループIII(VHVI) ... 110〜125℃
GTL ... 125〜140℃
PAO4 ... 120〜125℃
PAO8 ... 125〜130℃
POE(エステル) ... 40〜70℃

との事。

昔は「PAOはシールを収縮させてオイル漏れを起こす!」なんてよく槍玉に挙げられていたものでしたが、こうして数値で見るとGTLもかなりのものですね。

次に…



【エンジンに使われるシールゴムの種類】

熱環境の緩やかな箇所(オイルパン等)
→NBR(ニトリルゴム)やACM(アクリルゴム)

熱環境がやや厳しい箇所(クランクシールやカムシール)
→ACM(アクリルゴム)やFKM(フッ素ゴム)

熱環境が厳しい箇所(ターボチャージャー周り等)
→FKM(フッ素ゴム)

最近のエンジンは、化学的に安定しているFKM(フッ素ゴム)に全般置き換わっているケースも増えてきてるそうです。

逆に昔のエンジンはNBRが主体で、鉱物油時代は相性が良かったようです。



【各種ゴムとアニリン点の関係】

シールゴムによって、収縮・膨潤しやすい物もあれば、安定している物もあります。

そのへんを表したグラフがあります。

※縦軸が変形、横軸がアニリン点




まず、FKM(フッ素ゴム)はグラフの傾きが小さく、アニリン点に依らず安定していることが分かります。

一方で、NBR(ニトリルゴム)は傾きが大きく、さらされる油脂のアニリン点によって収縮・膨潤の幅が大きいことが分かります。

ACM(アクリルゴム)もNBRとほぼ同じ傾きですね。



【NBR(ニトリルゴム)は100℃付近で最も安定する】

かつて(今でも?)シールゴムの素材の代表格はNBR(ニトリルゴム)でした。

そのゴムが収縮もせず膨潤もしない丁度良いアニリン点が大体90℃〜110℃。

先ほど各種ベースオイルのアニリン点を比較しましたが、グループIやIIの鉱物油のアニリン点は…はい、ちょうど100℃前後でしたね。
とても相性が良かったのです。



【合成油の悪評】

そんなバランスで成り立っていた30〜40年前当時、新進気鋭のベースオイルとして突如PAOが現れました。

彼は航空業界でも名を馳せていたとして車業界にも鳴り物入りで参加。

鉱物油の苦手としていた低温流動性に優れていた事が、当時センセーショナル(なCM)に取り上げられました。

が、使用したユーザーを通じてまたたく間に全国に悪評が広まりました。

「化学合成油を入れるとオイル漏れを起こすぞ」と。



【原因はアニリン点とNBR(ニトリルゴム)の相性だった】

結果だけを以って「化学合成油は---」と断じてしまうのは簡単ですが、その原因を辿ると問題の本質はアニリン点だったようですね。

アニリン点の高いPAOに晒される事によって(ニトリル)ゴムが収縮し、隙間からオイルが滲んでいってしまったのです。



【各業界の対策】

その後オイルメーカーも当然対策を打ち、アニリン点の低いエステルを配合したり、エステルは高価なのでもともとDIパッケージにリン酸エステルやその他極性化合物を微量加えたりする事で、近年の不純物の少ない(アニリン点の高い)ベースオイルに対応しているそうです。

ちなみにアルキルナフタレンについては、(私が扱うメーカーの物だと)粘度によってアニリン点が大きく異なります。
粘度の柔らかいものほどアニリン点は低いです。

また、車メーカーもリスクの高い箇所にはFKM(フッ素ゴム)の採用を増やしていく等、お互いにできる範囲でリスクヘッジを進めているようですね。



【各規格での試験メソッドの有無】

オイルには規格が存在しますが、その規格内容の中にはシールゴムへの適合試験はないのでしょうか?

結論:
API規格 → あるが数値的な評価は無い
ACEA規格 → 定量的な評価あり
JASO規格 →   〃

という感じで、APIの規格には「問題あり/なし」のような大雑把な感じのようです。

一方でACEA規格やJASO規格ではきちんと数値で確認・評価するから確実性が高いと言えますね。



【まとめ】

・(芳香族の多い)鉱物油はアニリン点が中間位で、エンジンによく使われるシールゴムとの相性が良い

・純度の高いグループIII以上のベースオイルはアニリン点が高く、シール収縮傾向が強い

・ポリオールエステルやアルキルナフタレンのグループVはアニリン点が低く、シール膨潤の作用が強い傾向。(粘度により一概には言えないことに注意)

・NBR(ニトリルゴム)はアニリン点の影響を強く受けるため、オイルとの相性確認が必要

・最近のエンジンでは高級車を筆頭に安定性の高いFKM(フッ素ゴム)に置き換わってきているのでより安心

・オイルの規格でシールゴム適合性を見る試験メソッドがあるため、最新の規格を通ったオイルであればまず問題ないと見て良い


- - - - - - - - - -
あーめっちゃ長くなった。
しかも結論が「特に気にしなくて良い」に帰着っていう。
Posted at 2025/09/06 00:30:28 | コメント(1) | トラックバック(0) | 勉強
2024年07月12日 イイね!

自動車用エンジンの用途であればIF-WS2じゃなくWS2でも十分じゃね?

自動車用エンジンの用途であればIF-WS2じゃなくWS2でも十分じゃね?オリジナルエンジンオイルの設計プランはほぼほぼできているのだけど、二硫化タングステンの扱いについて少し考えた。

1.動機

まず疑問をいだいたきっかけは、世の中に出回っているエンジンオイル用添加剤としての二硫化タングステンは、みんながみんなIF-WS2(無機多層フラーレン構造二硫化タングステン)ばかりだということ。

自分でも事業をしながら各業界を見て確信しているのは、”主流の影には思考停止がある”ということ。

どの会社もこれを採用しているから正解なんだ。きっと間違いは無いんだ。無難なんだ。という思考停止。

私のように根拠がないと納得できない性格をしている人間にとっては、ここが差別化のチャンスなのです。
住宅の仕様も薪ストーブも、自分でオリジナルを作る背景にはこんな流れが必ずあります。


2.WS2とIF-WS2の比較

てことで話を戻して二硫化タングステン(以下WS2)だけど、化学合成で作られるこの物質には、添加剤用途として使われる形態として2種類あります。
それがタイトルにも書いたIF-WS2とWS2

それぞれについてAIに聞いてみました。
以下、黄色マーカー部分はCopilotの回答コピー。

WS2(二硫化タングステン)
特性: 板状の積層構造により、摩擦を低減し、耐摩耗性を向上させます。


IF-WS2(無機多層フラーレン二硫化タングステン)
特性: フラーレン構造により、圧力に応じて異なる働きをします。低圧では球状の粒子が転がり摩擦を軽減し、高圧では層が剥がれて潤滑効果を発揮します。また、ナノ粒子が金属表面の微細な傷や凹凸を埋めることで、さらに摩擦を低減します。

IF-WS2は特に過酷な条件下での使用に適しており、極圧性能が求められる場面で非常に効果的です。


次に、摩擦係数と極圧性能について具体的に数値の比較を聞いてみる。


WS2(二硫化タングステン)
極圧性能: WS2は高い耐圧性能を持ち、極圧条件下でも優れた潤滑性能を発揮します。
通常の潤滑剤と比較して、極圧性能は30〜40倍高いとされています。

摩擦係数: 通常の条件下で約0.03〜0.07


IF-WS2(無機多層フラーレン二硫化タングステン)
極圧性能: IF-WS2はさらに優れた極圧性能を持ち、特に高圧環境下での潤滑性能が非常に高いです。
IF-WS2の極圧性能は、WS2の30〜40倍、PTFEの170倍以上とされています

摩擦係数: 圧力に応じて変動し、通常の条件下で約0.01〜0.03


Copilotの回答には出てこなかったけど、IF-WS2の極圧性能は懸念する必要がないくらいとんでもないもの(GPa/cm2単位)で、極限の環境下でも焼付きの心配は皆無と言っていいくらい。
ともすれば乗用車エンジン程度の用途であれば、極圧性能に関してはIF-WS2はちょっとオーバースペックなんではないか?

そして摩擦係数については、これら2つの他に有機モリブデン(エンジン内で熱反応によって二硫化モリブデンに変化)の数値とも比較してみましたが、みんな0.0いくつの違いでしか無く、どれも十分すぎるくらいFM剤として優秀なことがわかる。


3.トライボフィルム(保護被膜)

亜鉛やモリブデンやタングステンなどの耐摩耗剤は、エンジン内で高熱や高圧にさらされることによってトライボフィルムという保護被膜を形成して摩擦面を保護します。

二硫化タングステンにおいてはWS2もIF-WS2も形成する条件は同じで、

1. 高温・高圧環境
温度: 高温環境が必要で、通常は200°C以上。
圧力: 高圧条件下での摩擦がトライボフィルムの形成を促進します。

2. 摩擦
摩擦力: 摩擦によるエネルギーが化学反応を引き起こし、トライボフィルムの形成を助けます。

3. 潤滑油の添加剤
極圧添加剤: 硫黄系極圧添加剤が含まれる潤滑油が使用されると、IF-WS2のトライボフィルム形成が促進されます。

4. 化学反応
反応機構: 摩擦による高温・高圧がドライビングフォースとなり、IF-WS2が化学反応を起こしてトライボフィルムを形成します。
これらの条件が揃うことで、IF-WS2は金属表面にトライボフィルムを形成し、摩擦や摩耗を低減する効果を発揮します。


ということなので、ここにおいては2つの差は無し。


4.結論

極圧性能を除いて、2つの間にそれほど有意な差は感じなかったかなぁ。
そしてもちろんコスト面においてはWS2の方が当然安いわけで、結局タイトルのような考えに至ったのであった。
Posted at 2024/07/12 16:52:35 | コメント(1) | トラックバック(0) | 勉強 | クルマ
2024年01月22日 イイね!

エンジンオイル選びはACEA規格でおk。

エンジンオイル選びはACEA規格でおk。日本の売り場で日本生産のオイルばかりを目にしていると、API規格やDL-1,DH-2位にしか目がいかないけど、本当に優れたオイルをオープンな情報の中で選びたければ、外国製品,そして出来ればACEAを取得したものを選ぶことになる。

ACEAはヨーロッパのオイル性能規格だけど、大雑把に言ってしまえばAPI規格の上位互換です。
逆に言えばそれくらい評価項目の質がより厳格。

ACEA規格については、360ルブリゾール.comで随時情報が更新されていますので、英語のページですが興味のある方は情報を漁ってみてください。

https://360.lubrizol.com/

また、最新のACEA規格については下記PDFをご覧ください。
具体的に基準数値が確認できます。

https://360.lubrizol.com/-/media/LZA360/Documents/ACEA-European-Oil-Sequences-2022-v2.pdf

今回のブログでは、ACEA規格における主要な評価項目について解説してみたいと思います。

ーーーーー

★★ 軽荷重エンジン規格 ★★
2021 ACEA Oil Sequences for Light-Duty Engines

ガソリンエンジン…A規格
ディーゼルエンジン…B規格
ディーゼルエンジン(DPF搭載車)…C規格

ーーーーー

√ 粘度について…

ACEAの場合は油温150℃時の粘度について基準が設けられてあります。
HTHSという名称なのでぜひ覚えておいてください。
よりシビア環境での評価値ですので、オイルに対する信頼性が担保されています。

もちろん数値が大きいほど油膜保持性能が高いということになりますが、粘度の低いオイル(0w-20等)では一般的に大きな数値は出せません。

各規格の数値は以下のとおり。

A3/B4 … 3.5以上
C3,C4 … 3.5以上
C2,A5/B5 … 2.9〜3.4
C5,C6 …2.6〜2.8

この数値こそが現実の油膜保持性能と言えます。

ーーーーー

√ SAPSについて…

・硫酸灰(Sulphated Ash)
・リン(Phosphorus)
・硫黄(Sulphur)

この3つを総合してSAPS(サップス)といいます。

これらはエンジンの保護性能やオイルの洗浄分散性に対して有効に働く一方、環境や集塵機(DPF等)にはよろしくないということで、規格毎に各成分の最低値/最大値が定められています。

https://ja.avtotachki.com/sul-fatnaya-zol-nost-masla-na-chto-vliyaet-etot-parametr/

A3/B4やA5/B5規格はHi-SAPSと言って保護性能や洗浄性能が高い傾向にあります。

しかし燃焼で生じる灰が多いことから、DPF装着車のディーゼル車には使用を避けることとされています。

なのでDPF車用のC3やC2規格ではMid-SAPSと言って、A/B規格よりもSAPSを低く制限しています。

ちなみに以前のルノー車では更に低いLow-SAPSのC4規格での指定がありました。


一方で、SAPS(というか硫酸灰)がDPFにもたらす影響は実はそれほどでもなくて、むしろ悪影響の親玉は日本のDL-1,DH-2規格オイルによくある鉱物油(Gr.I)にあり、その蒸発性の高さによるカーボンが原因として支配的だとする説明もあります。


もしそうであればDPF装着車ほど化学合成油(GTLやPAO)を優先して使うべきだし、そもそもSAPSはエンジン保護や清浄性のために必要があって入れているものであって、悪者扱いするのは違うような気がします。

ーーーーー

√ 塩基価について…
(Total Base Number)

エンジンオイルの寿命を測る上でとっても大事な指標で、TBNといいます。(もちろんオイルの寿命を決めるのはこれだけではないけど。)

これはオイルのアルカリ値を示す値で、劣化時の酸性化に対して中和する能力を示します。(オイルの劣化原因の一つは酸化です。)

日本メーカーのオイルではこの数値が公表されていることはあまりないけど、ACEA規格ではこれがしっかりと定められておりますので自ずと目安が付きます。

A3/B4 ... 10.0以上
A5/B5 ... 8.0以上
A7/B7 ... 6.0以上

C2 ... 無指定
C3 ... 6.0以上
C4 ... 6.0以上
C5 ... 6.0以上
C6 ... 4.0以上

ーーーーーーーーーー

★★ 重荷重エンジン規格 ★★
2021 ACEA Oil Sequences for Heavy-Duty Engines

ディーゼルエンジン…E4,E7規格
ディーゼルエンジン(DPF搭載車)…E8,(E9),E11規格

このE規格は大型車向けの規格ですが、共通してロングライフ性能を重視しているようです。
したがって自動的にTBNも高めに設定されています。

ーーーーー

√ 150℃時粘度(HTHS)

→ 全規格において3.5以上


√ 硫酸灰,りん,硫黄(SAPS)

E4,E7…より高SAPS
E8,E11…低SAPS


√ 塩基価(TBN)

E4 ... 12.0以上
E7 ... 9.0以上
E8 ... 7.0以上
E11 ... 7.0以上


どの項目を見てもA/BおよびC規格の上位互換といった感があります。

E規格を取っている時点でHTHSは3.5以上が約束され、硫酸灰の数値の許容値もA3/B4より更に大きくなっています。

ちなみにACEAの中で最も性能の高いのがE4規格になりますが、現在のところ日本でE4規格のオイルを販売している所は無いようで、手に入りません。




というわけで、最後に一覧表にまとめてみました。


自分でも随時加筆・修正していこうと思いますが、読んでいて間違いや指摘がありましたらコメントでお知らせください。

以上よろしくお願いします。
関連情報URL : https://360.lubrizol.com/
Posted at 2024/01/23 01:27:21 | コメント(1) | トラックバック(0) | 勉強 | クルマ
2024年01月13日 イイね!

【驚報】恐ろしいエンジンオイルを見つけた。

【驚報】恐ろしいエンジンオイルを見つけた。ここみんカラでのブログや各所ネットで情報をめぐってみて、オイルの知識を深めたところで私の中で結論は固まった。

『GTL(=gas to liquidの略)ベースオイルで、ACEA認証取得』

これでまず"絶対に"間違いない。

ACEA A3/B4であれば塩基価(TBN)も10以上と定めているので寿命も長い。
(試しにWAKO'Sのオイルの塩基価を見てみるといい。ディーゼル用含め、塩基価が10を超えているオイルはない。)
https://www.wako-chemical.co.jp/global-image/units/upfiles/404-1-20230907092501.pdf

ーーーーー
昔、約20数年程前に空冷VWビートルに乗ってて、チューニングエンジンでサーキット走行が趣味だったのですが、当時もやはり色々とオイルを(多分10種以上は)試してみてはいて、その時に辿り着いた、性能もコスト面も文句無しなオイルが「シェル ヒリックスウルトラ5W-40」でした。

↑当時は紙パックの1L入りで、1600円/Lで買ってました。

空冷エンジンでチューニングエンジンでサーキット走行で、油温が130℃超えるのも珍しくない状況でも、3000km交換時まで全くフィーリングの変化がなかったのはこのオイルだけでした。


↑当時、自宅の岩手〜埼玉(524km)まで自走で行き、サーキットを全開走行した後にその日のうちにまた自走で帰るという鬼のようなスケジュールで遊んでました。


しかもシェルヒリックスウルトラはPAOでもエステルでもないベースオイルですから、旧車にも安心。
我ながら当時の時点で最適解に辿り着いていた自分を褒めてやりたい。

ーーーーー
そんな昔話はさておき、本題のタイトルの件。

amazonでオイルを眺めていた所、目を疑うような文言をパッケージに書いたオイルを発見しました。

「15年もしくは50万マイル保証」



シェル ロテラ T6 5W-40
https://amzn.asia/d/iz1QCR3


ターゲット層からディーゼル用オイルという事で書いてありますが、API:SN適合とあるのでガソリン車でも何ら問題はないでしょう。

それにしても、あろうことか訴訟大陸アメリカにおいてこの常識外れの謳い文句で販売できるのは、相当な自信の現れですね。

価格はリッター4,000円超えるけど、その長すぎるロングライフ性能を考えれば圧倒的に財布に優しい。
amazonの評価も☆5ですね。(アメリカ人ばかりのようだけど)

うちで所有の車たちに入れたくなりました。
 (→後日、ベンツBクラス(W246)に入れて1年使い続けました。)

- - - - - - - - - - -

このロテラ T6、ACEA規格でE9をとってあるんだけど、調べても最新2022でもE9というのが分からなかった。
E4,E7,E8,E11はあるけどE9が無い…。

https://www.acea.auto/files/2022-ACEA-oil-sequences-heavy-duty-engines.pdf

でも上の表から見るに、Eの規格ではHTHS(油温150℃時の油膜強度)が3.5以上と定めてたりとかなり厳しいハードルを設定しているあたり、他の数値からも察するに要求レベルはかなり高い。
Posted at 2024/01/14 01:54:45 | コメント(2) | トラックバック(0) | 勉強 | 日記

プロフィール

「脱脂力との関係性を見るのにも役立つアニリン点。
なにこれ。油脂に携わる人には必須科目じゃん。
調べるほど色んな事に関連性がある。」
何シテル?   09/11 17:40
夫婦と息子で3人暮らし。 岩手県で住宅会社をしています。 2025年からオリジナルのエンジンオイルの製作・販売を始めました。 https://verio...
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