オイル添加剤

オイル添加剤は、ベースオイル（またはオイル「ベースストック」）の潤滑性能を向上させる化合物です。多くのオイルの製造業者は、各配合に同じベースストックを使用し、用途ごとに異なる添加剤を選択できます。添加剤は、一部のオイルの最大重量の5％を占めます。^[1]

市販のモーターオイルのほぼすべてには、合成油であれ石油ベースであれ、添加剤が含まれています。基本的に、アメリカ石油協会（API）サービスSAモーターオイルのみ添加剤が含まれていないため、現代のエンジンを保護することはできません。^[2]添加剤の選択は用途によって決まります。たとえば、ピックアップトラックの直噴ディーゼルエンジン用のオイル（APIサービスCJ - 4 ）には、ボートの小型ガソリン船外機に使用されるオイル（2サイクルエンジンオイル）とは異なる添加剤が含まれています。

オイル添加剤は、現代の内燃エンジンにおけるモーターオイルの適切な潤滑と長期使用に不可欠です。添加剤がなければ、オイルは汚染され、分解し、漏れ出し、またはあらゆる動作温度でエンジン部品を適切に保護できなくなります。ギアボックス、オートマチックトランスミッション、ベアリング内で使用されるオイルの添加剤も同様に重要です。最も重要な添加剤には、粘度と潤滑性、汚染物質の制御、化学分解の制御、シール調整に使用されるものがあります。一部の添加剤は、極度の圧力や温度、高レベルの汚染などの厳しい条件下で潤滑剤がよりよく機能することを可能にします。

• 1930年代初頭にまで遡る洗浄添加剤は、通常は重要なエンジン部品に堆積物（オイルスラッジ）を引き起こすオイル不純物を洗浄し中和するために使用されています。代表的な洗浄剤はマグネシウムスルホネートです。^[3]
• 腐食防止剤や錆防止剤は、エンジン内部の金属の酸化を遅らせます。
• 酸化防止剤は油脂の酸化による劣化を遅らせます。代表的な添加剤としては有機アミンやフェノールがあります。
• 金属不活性剤は金属表面に膜を作り、金属が油を酸化するのを防ぎます。
• 塩基は、酸の存在下でベースストックオイルの化学分解を防ぐために使用できます。オイルが空気や燃焼ガスによるせん断摩耗や酸化を受けると、酸を集めて全酸価(TAN) が増加する傾向があります。たとえば、使用済みのギアオイルに含まれる分解酸には、炭素環式酸、ケトン、エステル、ニトロ化および硫酸化副産物が含まれます。^[4]次の段落で説明するように、ほとんどの配合オイルには有機および無機の塩基と洗剤が含まれているため、これらの汚染物質の一部 (すべてではありません) は中和されます。ギアオイルの劣化と寿命は、TAN で測定できます。

• アルカリ添加剤は、前述の酸を中和するために使用され、作動油中の硫酸塩の形成を防ぐのにも役立ちます。配合油には、石油精製に使用される効果的な中和剤であるため、強塩基である KOH (水酸化カリウム) が少量含まれることがよくあります。^[5]モーターオイルで同様の機能を果たす添加剤には、マグネシウムおよびカルシウムのスルホン酸塩、サリチル酸塩、フェネートなどがあります。^[4]これらは、前述の洗浄添加剤です。配合油のアルカリ度を測定するには、オイル 1 グラムあたりの KOH の mg 単位で、オイルの全塩基価(TBN) を得るために、同等の量の KOH を取得するようにテストします。添加剤パッケージが劣化すると、TBN はモーターオイルの交換が必要になるまで低下します。オイルをさらに使用すると、スラッジ、ワニス、金属腐食が発生します。^[4]モーターオイルの劣化と寿命の重要な測定値は、新しいオイルと比較した TBN です。

• 粘度調整剤は、高温でのオイルの粘度を高め、粘度指数(VI) を向上させます。これにより、高温でオイルが薄くなる傾向に対抗します。粘度の低いオイルを VI 向上剤と一緒に使用する利点は、低温での流動性が向上するだけでなく、動作温度で潤滑するのに十分な粘度になることです。ほとんどのマルチグレードオイルには粘度調整剤が含まれています。一部の合成油は、粘度調整剤なしでマルチグレード仕様を満たすように設計されています。粘度調整剤は多くの場合、プラスチックポリマーです。事実上すべてのオイルは、作動流体として特定の粘度範囲を必要とするため、粘度はオイルがエンジンに適しているかどうかを決定する主な要因です。オイルは使用により劣化すると粘度が低下し、最終的には交換が必要になります。
• 流動点降下剤は、低温での油の流動性を向上させます。

• 二硫化モリブデンのような摩擦調整剤や摩擦低減剤は、可動部品間の摩擦を低減することでエンジンの燃費を向上させるために使用されます。 ^[6]摩擦調整剤はベースオイルの潤滑性を変えます。歴史的には鯨油が使用されていました。^{[7] [8]}では、摩擦防止添加剤の使用がモーターの電力効率をどのように向上させるかが示されています。

• 極圧剤は金属表面に結合し、高圧下でも金属同士が接触しないようにします。
• 耐摩耗性添加剤または摩耗抑制添加剤は、金属部品の周囲にフィルムを形成し、部品同士の分離を助けます。通常は、ジアルキルジチオリン酸亜鉛^[9]またはジチオリン酸亜鉛が使用されます。
• ダイヤモンドのような炭素コーティングを形成するナノ粒子は、埋め込み性を向上させ、超潤滑性を実現できます。この技術は、アルゴンヌ国立研究所とパシフィック・ノースウェスト国立研究所と共同で開発され、TriboTEX製品の基盤となっています。^[10]この技術の摩耗を軽減し、修復する能力は、NASA Spinoff Magazineで説明されました。^[11]
• 中空球（フラーレンのような）形態を持つ無機フラーレンのような二硫化タングステン（IF-WS2）ナノ粒子は、極めて高い潤滑性、耐摩擦性、および高い耐衝撃性（最大35GPa）を提供します。IF-WS2粒子は、ワイツマン科学研究所の Reshef Tenne教授によって発見されました。中程度の摩擦特性を持つ小板のような構造を持つ標準的な潤滑剤添加剤とは異なり、IF-WS2粒子は数十のケージ状の同心層を持っているため、これらの粒子は極端な圧力や負荷の下で優れた性能を発揮します。IF-LWS2粒子は、乾燥粉末の形態だけでなく、油、水、溶媒への分散液としても入手できます。これらの分散液は、さまざまな潤滑剤、グリース、金属加工液、コーティング、ペイント、ポリマーの配合に使用されます。

• 摩耗によって放出される金属粒子は、意図せず、望ましくないオイル添加剤です。ほとんどの大きな金属粒子と不純物は、磁石またはオイル フィルターを使用してその場で除去されます。
• 分散剤は、汚染物質（例えば、すす）が油中に浮遊し、凝固するのを防ぎます。
• 消泡剤は、オイル内の気泡や泡の生成を抑制します。気泡や泡は、混入した空気や燃焼ガスが金属表面に接触して潤滑性の低下、孔食、腐食を引き起こす可能性があります。
• 霧化防止剤は油の霧化を防ぐ。代表的な霧化防止剤はシリコーンである。 ^[1]
• ワックス結晶改質剤は、オイルフィルターがオイルからワックスを分離する能力を向上させる脱ワックス補助剤です。このタイプの添加剤は、オイルの精製と輸送に使用されますが、潤滑剤の配合には使用できません。

• シール コンディショナーはガスケットとシールを膨張させてオイル漏れを減らします。これらは通常、「高走行距離」エンジン オイルに含まれています。

モーター オイルは多数の添加剤を使用して製造されており、市販の添加剤もあります。市販の市販のオイル添加剤の明らかな矛盾は、モーター オイルとは異質な添加剤が使用されていることが多いことです。一方、交換間隔を延長する (使用済みオイルの消耗した添加剤を補充するため) または現場でオイルを調合する(ベース ストックからカスタム モーター オイルを作るため) ように設計された市販の添加剤も販売されています。市販の添加剤は既製のモーター オイルに含まれる添加剤と同一ですが、市販の添加剤には両方の添加剤が含まれています。

固体のPTFEは、一部のアフターマーケットのオイル添加剤に使用されていましたが、PTFEが凝集してフィルターを詰まらせるというユーザーもいました。1990年代に、ある人物^{[誰? ]が、} NASA ^[12]と米国の大学^[13]によってこれが裏付けられたと報告しました。しかし、PTFE粒子が1980年代と1990年代に明らかに使用されていたものよりも小さければ、PTFEは懸濁液中で効果的な潤滑剤になる可能性があります。^[14]粒子のサイズと潤滑剤の他の多くの相互に関連する成分を考えると、PTFEが有用か有害かについて一律に述べることは困難です。PTFEは「人類が知る最も滑らかな物質」と呼ばれていますが、^{[15] [16]}オイルフィルターに残っていてはほとんど役に立ちません。

量販されているエンジンオイル添加剤の中には、特にPTFE /テフロン（例：Slick 50）^[17]や塩素化パラフィン（例：Dura Lube）^[18]を含むものがあり、消費者の大きな反発を招きました。米国連邦取引委員会は1990年代後半に多くの量販エンジンオイル添加剤を調査しました。パッケージ化されたエンジンオイルに使用されているすべてのオイル添加剤が良く、すべてのアフターマーケットのオイル添加剤が悪いと言う理由はありませんが、アフターマーケット業界ではオイル添加剤の有効性に関して根拠のない主張をする傾向があります。これらの根拠のない主張により、消費者は、排出量の削減、耐摩耗性の向上、温度の低下、効率の向上、または（はるかに安価な）オイルよりもエンジン寿命の延長を行わない化学物質のボトルをエンジンに追加するように誘惑されました。多くの消費者は、アフターマーケットのオイル添加剤が効果的であると確信していますが、多くの消費者は、それらは効果がなく、実際にはエンジンに有害であると信じています。この話題はインターネット上で熱く議論されている。

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• オイル分析 – オイルベースの潤滑剤の特性と汚染物質の実験室分析
• トライボロジー、摩擦、潤滑、摩耗の科学

• アメリカ化学協会の石油添加剤パネルは、石油添加剤メーカーにリンクしています。
• 添加剤の仕組み オイル添加剤はオイル添加剤メーカーへのリンクです。