JP2001523293A - 界面活性剤混合物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 界面活性剤組成物について記載する。本発明の組成物は、油と水を乳化してマイクロエマルジョンを形成するために使用される。これらのマイクロエマルジョンは(多数の用途が可能であるが)、例えば、工作機械の切削油のような産業用潤滑剤として使用することができ、従来のニート油またはマイクロエマルジョンを上回る明らかな利点を示す。

Description

【発明の詳細な説明】 界面活性剤混合物 本発明は、透明で均質なマイクロエマルジョンを含む、例えば油圧用油または 工作機械切削用油のような産業用潤滑剤を製造する際に使用するための界面活性 剤混合物に関する。 金属加工に切削油とこれらの油のマクロエマルジョン（macromulsion）を使用 することは周知である。被加工金属の良好な表面仕上げが要求される場合には、 ニート油を使用する。しかしながら、油の冷却特性が悪いために、その油の使用 により、（２００℃を越える温度に達することで）工作機械の急激な変性が生じ る。 工作機械の寿命を改善するために、油のマクロエマルジョンは水を用いて製造 される。その水の優れた冷却特性は、実際に、工具の寿命を改善する。しかしな がら、マクロエマルジョンの不安定性と結びついた水の添加はいくつかの他の問 題を生じさせる。これらは、油の潤滑性が水の添加により低下し、それによって 金属の表面仕上げに影響を与えることである。また、水が存在すると、腐食の可 能性が生じる。結果として、このマクロエマルジョンは、腐食の出現を解消する ために、特殊な添加剤をさらに添加することを必要とする。また、水滴（＞０． １μｍ）の存在から細菌が増殖しうる。この細菌の増殖は潤滑剤の性能に影響を 与えるだけでなく、油を腐敗させて悪臭を生じるために、機械の操作者にも不快 感を与えることがある。 本発明は、油中水型（water in oil）のマイクロエマルジョンであり、真の溶 液である、またはそのようにふるまう油−水混合物の調製を可能にする界面活性 剤組成物を提供することによって、上記の問題を解決するものである。「溶液」 という用語は、本明細書において、透明で均質である任意の混合物を意味する。 また、「そのようにふるまう」という用語は、混合物が溶液と同じ安定性を実質 的に有することを意味する。 従って、本発明は、油と水とを安定な溶液（エマルジョン、好ましくはマイク ロエマルジョン）として組合わせる際に使用するための組成物であって、（ａ） 脂肪酸アミンエトキシレートと、（ｂ）Ｃ₆−Ｃ₁₅アルコールエトキシレートと 、必要に応じて、（ｃ）トール油（tall oil）脂肪酸アミンとを含む組成物を提 供する。 本発明の組成物の各成分は、適当な油と水の混合物に添加することにより、マ イクロエマルジョンの形成を可能にする量でもって組合わせられる。 本発明の組成物には、他の追加の成分を含むことができる。たとえば、ソルビ タンエステル、脂肪酸のモノとジグリセリド、脂肪酸側基を含むポリマー乳化剤 、ポリイソブテニルスクシミドなどのポリイミドと置換ポリイミドを含めること が見出されている。また、当業者にとって自明な他の界面活性剤類も含むことが できる。 本発明の界面活性剤組成物の好ましい成分の全てが容易に購入できる。 本発明の好ましい実施態様は、 ｉ）１〜５部の脂肪酸アミンエトキシレートと、 ｉｉ）０．５〜４部のアルコールエトキシレートと、必要に応じて、 ｉｉｉ）１．５〜５部のトール油脂肪酸アミンと を含有する。 なお、各容量部は組成物の総容量に対するものである。 特に好ましい実施態様は、本発明の組成物にトール油脂肪酸アミンを含有する ことである。この成分は、本発明の組成物に（さらなる）安定性を与えるために 使用する成分である。 本発明の界面活性剤組成物の必要な最小量は、望ましいマイクロエマルジョン の水分含量と使用する基油の種類に依存する。例えば、マイクロエマルジョンは 、８０部のナフテン系基油（Shell、ソルベントペール（solvent pale）６０） を２０部の水で乳化し、これに２０部の界面活性剤組成物を添加することにより 得られる。また、パラフィン系の種類(Shell、130ソルベントニュートラル(solv ent neutral))に基づいて異なる基油を使用するとき、マイクロエマルジョンを 形成するため、同量の水と油に３０部の界面活性剤組成物が必要になる。 界面活性剤組成物に必要な界面活性剤の最低量を決定するために、透明で均質 なマイクロエマルジョンが得られるまでゆっくり混ぜながら、界面活性剤を油と 水の混合物に添加する。 これらのマイクロエマルジョンは、産業用潤滑剤市場において多数の用途を有 する。ある種の用途においては、たとえば、より高温下で使用するために、極圧 に対する保護を与えることが必要な場合に、他の添加剤を導入することできる。 これらの用途と追加添加剤に関しては、当業者にとっては自明である。 本発明は、例示に示されるものだけによって説明される。例１ ７０部のパラフィン系の基油（Shell）130ソルベントニュートラル）を３０部 の水と合わせるには、以下の好適な組成物は、 ３部の脂肪酸アミンエトキシレートと、 ２．７５部のトール油脂肪酸アミンと、 ２部のＣ₆−Ｃ₁₅アルコールエトキシレートと を添加することによって調製される。 これらの成分をゆっくり混合して均質な溶液を形成する。例２ 透明なガラス容器に３０ｍＬの水を７０ｍＬのシェル130ソルベントニュート ラル（Shell 130 solvent neutral）に添加した。例１の界面活性剤組成物を、 ビュレットから油と水に添加した。添加した各界面活性剤により得られた溶液を 混合した。透明で均質な溶液が観察されるまで混合を継続した。得られた溶液は １年以上安定である。例３ 透明なガラス容器において２０ｍＬの水を８０ｍＬのシェルソルベントニュー トラル（Shell solvent neutral）に添加した。例２に記載するように、例１の 界面活性剤溶液を油と水に添加した。例４ 例２で得られた溶液を使用して、軟鋼に対する腐食特性を求めた。これは、軟 鋼片を溶液中に配置し、錆の形成を観察することによって実施した。６ヶ月後、 浸食は観察されなかった。例５ 油と水のマクロエマルジョンを使用するとき、微生物増殖の問題が生じること がある。 本発明の組成物が、このような菌の増殖の阻止に有効であるかどうかを判定す るために、例２の溶液に藻を添加した。藻がマクロエマルジョン中で緑色の増殖 物を生ずることによる溶液の色の変化で、この藻の増殖が確認されうる。 ６ヶ月後、微生物の増殖は確認されなかった。本発明の界面活性剤組成物を含 有する溶液中の水滴は微生物より小さく、従って藻の増殖には酸素が不十分であ るので、本発明の組成物はいかなる微生物の増殖も阻止できると考えられる。例６ 一連の試験は、例２と例３の溶液、及び、ニート基油（シェル130ソルベント ニュートラル）を使用して産業用旋盤に対して実施された。最初に、使用する予 定の完成バイトを同じ規格まで研削することによって調製した。次いで、これら を電子顕微鏡で観察して、完成バイトが全て同一意図と目的とされたところに達 していることを確認した。次いで、バイトを使用して、外径７５ｍｍの軟鋼棒を 長さ６００ｍｍにわたって外径２０ｍｍまで、１切削あたり２．５ｍｍの速度で 旋削加工した。次いで、完成バイトを電子顕微鏡で再度観察して、どのバイトが より早く摩耗しつつあるかを判定した。表１と図１〜１０に示す結果から、ニー ト油のみまたは極圧添加剤（セレクラー（Cereclor）Ｅ４５）を添加したニート 油を使用したバイトが、例２と例３のものよりかなり早く摩耗していることが示 されている。全ての試料の軟鋼の表面仕上げを比較し、差がないことを見いだし たこよによって、水を含む溶液の潤滑性は低下しないことが示されていると考え られる。 この試験中には別の利点も観察された。鋼を旋削加工しているとき、例２と例 ３の溶液を使用すると目に見える煙の量は低下した。また、本発明の溶液によっ て生じる排出物は、水の存在により高濃度の酸素を含むため、よりきれいである 。表１からわかるように、切削によって生じる切り屑を採取して、切り屑に付着 している油の量を求める実験を実施した。この実験でも、例２と例３の溶液は、 これらの切り屑に付着していた油の量が少なかったので、ニート油を上回る改善 を有することが示された。例７ ｉ）パラフィン系と、 ｉｉ）ナフテン系と、 ｉｉｉ）直鎖αオレフィン類と、 ｉｖ）エステル系基流体と の基油の種類のマイクロエマルジョンを調製した。例８ ３５部の界面活性剤組成物を使用して、例２のように、直鎖αオレフィンを使 用したマイクロエマルジョンを調製した。次いで、潤滑剤に関する業界基準ＩＰ ２８７を使用してこれを試験し、溶液が腐食を促進する可能性を求めた。この溶 液または実際には任意の他の調製液を使用したときに、腐食は観察されなかった 。例９ 例８の溶液に汚染度の高い水溶性油を混ぜた。次いで、寒天に浸せきしたスラ イドを使用して、得られた溶液を試験し、溶液内の細菌の増殖を監視した。３５ ℃において１６８時間後に、培養物すなわち細菌の増殖は観察されなかった。一 般に、３５℃に維持するとき、細菌は７２時間後に培養培地に観察されることが 認識されている。例１０ レイヒェルト（Reichert）の試験機を使用して、摩耗防止について例２、３と ８の溶液を試験した。この例は、ころ軸受けを１．５Ｋｇの負荷をかけて既知の 距離（１００ｍ）にわたって所定の時間（６０ｓ）内で回転させることを含む。 溶液をそれぞれの油だけのものと比較すると、例２と例３の溶液では、重量損失 の２２％の低下が観察されたが、例８の溶液の重量低下の損失は１４％であった 。例１１ 例２のマイクロエマルジョンと硫黄系抗摩耗添加剤を使用して油圧油を調製し た。この添加剤は５％ｖ／ｖの割合添加した。同じく、基油と硫黄添加剤を使用 してさらに作動油を調製した。次いで、レイヒェルトの試験機を使用して両油の 抗摩耗特性について両油を試験した。マイクロエマルジョンは、標準油と比較し て１０％の重量損失の低下を示した。例１２ 市販の油（モービルのグリゴイル（Mobil Glygoyle）ＨＥ４６０）と例１の組 成物を使用してギヤー油を調製した。標準的な抗摩耗試験、すなわち４ボール試 験を使用したとき、得られた油は潤滑性を損失することなく、冷却力の改善を示 した。例１３ 直鎖αオレフィン油と例１の組成物を使用して研磨油を調製した。これを標準 的な研磨油に対して試験し、潤滑性を損失することなく、優れた冷却能力を有す ることを示した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｍ 159/08 Ｃ１０Ｍ 159/08 // Ｃ１０Ｎ 30:12 Ｃ１０Ｎ 30:12 40:22 40:22 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ (72)発明者 バークレイ−ミラー，デイヴィッド・ジェ イムズ イギリス国、エスイー26 ６エスエイチ ロンドン、サイデナム・ヒル 17ビー、フ ァウンテン・ハウス (72)発明者 マーティン，デイヴィッド・ウィリアム イギリス国、エル30 ６ワイエフ リヴァ プール、ネザートン、ライミントン・グロ ーヴ 24

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ｉ）脂肪酸アミンエトキシレートと、 ｉｉ）Ｃ₆〜Ｃ₁₅のアルコールエトキシレートと、必要に応じて ｉｉｉ）トール油脂肪酸アミンと を含んでなる、油と水のマイクロエマルジョンを調製するための組成物。 ２． ｉ）１〜５部の脂肪酸アミンエトキシレートと、 ｉｉ）０．５〜４部のＣ₆〜Ｃ₁₅アルコールエトキシレートと、必要に応 じて ｉｉｉ）１．５〜５部のトール油脂肪酸アミンと を含んでなることを特徴とする請求項１に記載の組成物。 ３． ３部の成分（ｉ）と、２部の成分（ｉｉ）と、必要に応じて２．７５部 の成分（ｉｉｉ）とを含んでなることを特徴とする請求項１または請求項２に記 載の組成物。 ４． ３部の成分（ｉ）と、１部の成分（ｉｉ）と、必要に応じて１．５部の 成分（ｉｉｉ）とを含んでなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載 の組成物。 ５． ２部の成分（ｉ）と、１部の成分（ｉｉ）と、必要に応じて３部の成分 （ｉｉｉ）とを含んでなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の組 成物。 ６． 透明で均質なマイクロエマルジョンが形成されるように、油と水の混合 物に請求項１〜５のいずれかに記載の界面活性剤組成物を添加するステップから なる方法。 ７． ３０部の水と７０部のパラフィン系基油の混合物に対して、４０容量部 の量の請求項４に記載の組成物を、かかる油と水の混合物に添加する請求項６に 記載の方法。 ８． ２０部の水と８０部のパラフィン系基油の混合物に対して、２９容量部 の量の請求項３に記載の組成物を、かかる油と水の混合物に添加する請求項６に 記載の方法。 ９． １０部の水と９０部のパラフィン系基油の混合物に対して、１４容量部 の量の請求項５に記載の組成物を、かかる油と水の混合物に添加する請求項６に 記載の方法。 １０． 請求項６〜９のいずれかに記載の方法によって製造される透明で均質 なマイクロエマルジョン。 １１． 油、水と請求項１〜５のいずれかに記載の組成物とを含有するエマル ジョン。 １２． 産業用潤滑剤として使用するための、請求項１０または請求項１１に 記載のマイクロエマルジョン。 １３． マイクロエマルジョンを形成するための、請求項１乃至５のいずれか １項に記載の組成物の使用。 １４． 油と水の混合物中の微生物の増殖を阻止するための、請求項１〜５の いずれかに記載の組成物の使用。