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まずは基本中の基本から。

エンジンオイルの5つの役割と言えば…？

1. 潤滑
2. 冷却
3. 清浄
4. 密封
5. 防錆

ですね。

参考：イエローハット 〜エンジンオイルの役割とは
https://www.yellowhat.jp/column/oil/045/index.html


で、これらの機能を持たすためにエンジンオイルには容量%にして約10〜30%、様々な添加剤が入れられているのですが、この添加剤のうち半分ほどを清浄剤が占めると言われています。

それくらい、3.清浄はオイルの性能維持に大事なものとなります。


清浄剤には主に、
・スルホネート
・サリシレート
・フェネート
の3種が挙げられますが、その内、今回は清浄剤の代表格である『スルホネート』について書いてみましょう。
（つか他2種はよく(ﾟ⊿ﾟ)ｼﾗﾈ）

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【スルホネートの役割】

〈１．清浄〉

スルホネート(sulfonate)は、エンジンオイル業界では清浄剤の名前として広く認知されています。
（一方、他業種においては防錆剤としての認識が支配的な模様。）

エンジンオイルにおいてのスルホネートの代表的な働きとは、スルホネート内に数%含まれる金属分によって、金属面に付着した汚れを掻き落とすことにあります。


参考：シェル 潤滑油に使われる添加剤　～清浄分散剤～
https://shell-lubes.co.jp/lubes-grease/lubes-technology/tech-additive/240/

これによって、エンジン内に発生したスラッジが堆積して大型化する前に剥がし落としてくれるわけです。

つまり、オイル（ひいてはエンジン）が汚れるのを未然に防いでくれているんです。
悪い芽は早いうちに摘むに限りますね。(?)


〈２．防錆〉

前項にも書きましたが、他業種（例えば食品加工機械等）においては、スルホネートは防錆剤の名前として知られているようです。

スルホネートはその中に含まれる金属分（DNNS塩という）によって、金属表面に疎水性のバリア層を形成します。



この膜が水分と金属の接触を妨いでくれて、結果サビの発生を防止してくれます。

ちなみにこの疎水性がスルホネートのキモな訳で、もし水分と混ざって乳化してしまったらこの機能は果たせなくなります。

なのでスルホネート（というか防錆剤）には、水分離性（抗乳化性能，加水分解耐性）が強く求められます。

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【スルホネートの種類】

スルホネートと言っても種類は様々です。
先程の文中にちらっと書きましたが、含まれる金属分（DNNS塩）には種類があり、それぞれが持つ特徴によって用途が分かれるからです。
（ちなみに細かいことを言えば、金属分を含まない無灰型(アミン塩)のスルホネートもあります。）

で、その金属塩の種類については代表的なところで

・カルシウム(Ca)
・バリウム(Ba)
・マグネシウム(Mg)

の3種が挙げられます。
ナトリウム(Na)もあるみたいだけど今回は除外しますね。

で、それぞれの特徴について、ここからはChatGPT-4さん（Copilot）に協力してもらって調べてもらいました。

つきましては以下にAIの回答を転記。

・カルシウムスルホネート・

清浄作用: スラッジやデポジットを除去し、エンジン内部を清潔に保つ効果があります。

防錆作用: 金属表面に保護膜を形成し、錆の発生を防ぎます。

私の注釈追記：カルシウムスルホネートは特に低温下でのスラッジ清浄性に優れる。スラッジは高温下だけでなく低温下での水分混入でも生成される。
→昨今の油温の上がりにくいハイブリッド車にも適。

・バリウムスルホネート・

高温安定性: 高温環境下でも安定して機能し、スラッジの形成を抑制します。

優れた清浄作用: 特に高温スラッジに対して効果的です。


・マグネシウムスルホネート・

酸中和作用: 燃焼生成物やオイルの劣化生成物に含まれる酸性物質を中和し、エンジンの腐食を防ぎます。

清浄作用: スラッジやデポジットの形成を抑制し、エンジンの性能を維持します

低灰分: マグネシウムスルホネートは燃焼後に生成される灰分が少ないため、排気システムの詰まりを防ぎ、エンジンの寿命を延ばすのに役立ちます

と、このように、各種金属塩の種類によって得意分野があることが分かると思います。

なお、アメリカでのエンジンオイルコミュニティではよくオイル解析結果を持ち寄って情報交換と議論が活発になされていますが、オイルの成分にはこれらCa,Mg,Baがそれぞれ含まれているのをよく見ます。



比率はオイルによって様々ですが、万遍なく含めることで全包囲バランスをとっていることが伺えますね。


このように様々な清浄剤をオイルメーカーは選定，組み合わせして作っているようですが、添加剤メーカーのラインナップは多く、
アメリカのとある添加剤メーカーではカルシウムスルホネートだけで商品ラインナップが13種類もありました。
グリース用だったり作動油用だったり、様々。

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【LSPIの原因物質】

最近ではAPI規格でSN-plusからSPにかけてLSPI対策が盛り込まれ、その影響で清浄剤界隈にも変化がでています。

というのも、清浄剤成分の金属塩として使われるカルシウムが燃焼室内で酸化反応を起こす際に高温を発し、それがLSPIを引きおこすといわれているからです。







APIのSN-plus以降、SP規格ではLSPIの発生頻度にかかるテスト項目が盛り込まれ、これをクリアするためにオイルメーカーは、これまでメインに使用してきたカルシウムスルホネートからマグネシウムスルホネートへの一部置き換えをすることで対応しているようです。
（マグネシウムは酸化反応温度がカルシウムより小さい）


とは言え、LSPIでエンジンが壊れましたという"市場"報告は一度も見聞きしたことがないし、発生する条件もかなりの低速&超高圧環境でのみの話なので、個人的にはそんなにシビアに考える話でもないのでは?と穿って見ています。（よほどカルシウム分を濃くしなければ。）

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【最後に】

疲れた。

極圧剤との競合と対策についてはマニアックすぎるし自分も勉強不足なのでまだ書けない。

でもスルホネートについてこんな丁寧に書かれたページは今の所ないんじゃないかな。
まぁ普通は知る必要ないけど。

空いた時間でちょっと漁った程度の素人調べではありますが、それほど致命的に外したことも書いてないと思ってます。

が、ご指摘あればお知らせください。
加筆・修正します。

きょうは某大手添加剤販売会社の方とお話する機会をいただきました。
世界に4社しかない総合DIパッケージメーカーのうちのI社の製品を扱う会社です。

お話したその方の前職がアフトンケミカルっていう会社で、これも上に挙げた4社のうちの一つ。
私のような素性の知れないド素人からの問い合わせに対してすごい人が担当してくれたものです。

そんでお話の目的は添加剤の仕入れだったのですが、ドラム缶の荷姿(200L)じゃないと売れないよってことで最初の2分で結論が出て終わりｗ　自分の規模じゃそんなに要らんし、買えんわ。

その後の30分は単なるオイル談義に花を咲かせることになったのですが、その中で興味深かったのがエステルに関するお話。

私が正直に「エステルに対しては否定派の立場です」と前提を明らかにしてから深く質問していったのですが、その私の疑念が誤解だった部分もあり、新しい知見を得ることができましたのでここでシェアしとこうと思います。

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エステルのデメリット

・加水分解する　→　その通り

・モリブデンの被膜形成を阻害する　→　概ね誤解
　└　エステルが持つ電気的吸着の極性が発揮されるのは低温域。対して、モリブデンが被膜を形成をするのは通常80℃を超えてから。

・エステルの吸着効果が作用するのは低温域のみ。→ドライスタートを防止

　└ 一方で、温度が上がった後は金属表面から剥がれ落ちる。（だから実際にはモリブデンとはあまり喧嘩しない）

「じゃぁエンジンが温まった状態ではエステルは何をしているんですか?」
「ただオイル内で浮遊しています」 ←エエエェ(´Д｀;;)ェエエエ

でも潤滑作用自体が消えるわけではないので、酸化しにくい質の良いオイルとして存在しているような状態か。

だから少量の添加量で十分なんだね。
そして入れすぎても特に良いことも無いと。

なるほど、理解が深まりました。

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「二硫化タングステンなら低温域から摩擦低減効果が発揮されるし高温域ではそれにプラスして極圧効果が発揮されるので、これ一つで賄えるって理解で大丈夫ですか?」
「そうですね」
「やっぱり」

ちなみにIF-WS2はこの会社が売っているものなので、日本で出回ってる無機フラーレン二硫化タングステンは全部ここが出所とのことでした。

いやぁ業界内部を知れるって楽しいね。

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「アルキルナフタレンにも電気的な吸着効果を持つ性質がありますが、エステルと比較してその吸着効果が強い/弱いっていうのはあるのでしょうか?」
↓
「アルキルナフタレンと言うかナフタレンはベンゼン環が2つくっついた構造をしていて非常に強固で安定性が高いが、エステルとは分子構造から違う。そして吸着効果については結論から言えばエステルの方が段違いに強い。」

なるほど、多少は効果は似ているけど完全にエステルの代用という訳にはいかないのですね。

外国の各社自動車メーカーが独自に制定しているアプルーバル規格がどの位置にあるのかが一目で分かる表をインフィニアムのHPから見つけたので載っけときますね。

前回のブログの最後に書いた、到着待ちのオイルが届いた。

エンジン薪割り機の作動油として使うために買った、シェルのテラスシリーズの最高峰。
シェル　テラスS3（粘度46）


作動油の世界にも当然ながらピンキリあって、より優れた作動油はスラッジの生成が少なく長寿命とのこと。

てことでこのテラスS3はSDSを見ると100%GTLの化学合成油となっています。



ただベースオイルがGTLって部分はすごいとして、もっと大事なのは添加剤の方。
カタログを見てもしきりにスラッジの生成が少ないことをしつこいくらいにアピールしています。
それだけ作動油にとってスラッジの存在が作動油の寿命を縮める主たる要因なのでしょう。



なので作動油における添加剤の組成について調べてみたところ、スラッジの生成を少なくするためには無灰型の酸化防止剤が求められるとのこと。

無灰型耐摩耗性油圧作動油の添加剤
https://jalos.jp/jalos/qa/articles/008-145.htm

この酸化防止剤。オイル業界においては【ZnDTP（ジアルキルジチオリン酸亜鉛）】が定番中のド定番でして、エンジンオイルだけでなく作動油においても同様に広く使われています。

ただ、こいつが配合されていると時間経過での劣化とともにスラッジと化してしまって、それが目詰まりを起こしたり潤滑不良の原因となったり。

先のリンク先のページから図を抜粋すると、指数関数的に劣化が進むことがわかると思います。


つまり酸化防止剤の寿命なわけなので、それ以降はオイルがどんどん酸化してしまう。

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逆に、長寿命なオイルを作るためには他の添加剤に置き換えることになる。
先のリンク先のページにも表がありましたが、代替となるのが主にアミン系。


（裏技として、このアミン系の酸化防止剤は単体で使用するよりもフェノール系の酸化防止剤と混ぜることで効果倍増するという相乗効果もある。）


ですが一方で、ZnDTPの利点は酸化防止だけでなく、保護被膜（トライボフィルム）が生成されることで摩耗防止剤＆極圧剤としての働きもある非常に多機能な添加剤だということ。

短寿命やスラッジなどのデメリットはあれども、一つの添加剤で多くの性能をカバーできる合理的で低コストな利点は、多くのオイルが採用する理由としては確かに納得のいくものです。

逆に、ハイエンドを除いた殆どのエンジンオイルが3000kmも走れば劣化を感じるってのは、この辺の影響が大きいと考えると辻褄が合いますね。（もちろん他の添加剤の劣化要因もある。）

しかもその添加割合にしても、ZnDTP単体でどうこうじゃなく、どうせ添加剤メーカーのDIパッケージを工夫無しにただ入れてるだけだろうし。（ベースオイルにこのパッケージを入れたらAPI:SP規格適合品の完成です!!みたいなお手軽さ。専門知識0でもOK。）

ちょっと付加価値を足したければそこにモリブデンを添加したり、ハイエンドを演出したければエステルをちょこっと添加したりとかその程度でしょ。(←加水分解対策の添加剤はちゃんと入れてんの?)

一部メーカーの内部の方とお話したけど、なんかなー。そんなもんだっけよ。

わが家では薪ストーブを使っているので、毎年春～夏にかけては薪割り作業が発生します。