JP2003155494A - 潤滑油組成物における特性が向上した分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物 - Google Patents

潤滑油組成物における特性が向上した分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 濁り度が低減し、良好な混合性を示し、そし
て水分耐久性が向上した新規な分散状の水和ホウ酸ナト
リウム組成物を提供する。 【解決手段】 水和ホウ酸ナトリウム、分散剤、および
潤滑粘度の油からなる分散状の水和ホウ酸ナトリウム組
成物であって、該水和ホウ酸ナトリウムのヒドロキシル
基：ホウ素（ＯＨ：Ｂ）の比率が約０．８０：１乃至
１．６０：１であり、そしてナトリウムとホウ素との比
率が約１：２．７５乃至１：３．２５であることを特徴
とする分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一部では、新規な
分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物、並びにそれを含
有する添加剤パッケージおよび配合油組成物を示すもの
である。本発明の分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物
は、従来の分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物よりも
濁り度が低減し、そして最終的に配合されたギヤ油組成
物に通常使用される添加剤に対して良好な混合性を示
す。このような分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物を
含む配合油組成物（最終配合油組成物）は、水分耐久性
が向上して良好な貯蔵安定性を示す。
【０００２】本発明はまた、一部では、分散状の水和ホ
ウ酸ナトリウム組成物の濁り度を低減する方法、および
このような分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物を含む
最終配合油組成物の水分耐久性を改善する方法を示すも
のである。
【０００３】
【従来の技術】自動車のトランスミッション及び差動装
置、空気動力工具、ガス圧縮機、遠心機、高圧油圧装
置、金属工作機、および同様の装置などのギヤセット、
並びに多種類のベアリングにおいては、往々にして高負
荷状態が生じている。そのような環境で使用するときに
は、従来より潤滑剤組成物に極圧（ＥＰ）剤が添加さ
れ、これに関しては、アルカリ金属ホウ酸塩がそのよう
な組成物用の極圧剤としてよく知られている（特許文献
１−１１）。ＥＰ剤は、可動表面の潤滑において破壊的
な金属−金属接触を避けるために、潤滑剤に添加され
る。「流体力学的」と言われる正常状態下にある限り
は、潤滑剤の膜は、潤滑剤パラメータと主に粘度とに支
配された相対的に動く表面の間に保持される。しかしな
がら、負荷が増加すると表面間の隙間が減少し、あるい
は可動表面の速度が油膜が保持できないような速度にな
ると、「境界潤滑」の状態に達して、接触表面のパラメ
ータに大いに支配されることになる。さらにもっと苛酷
な状態では、重大な破壊的接触が、融着、かじり（スコ
ーリング、スカッフィング）、うねり、波打ち、または
剥離など様々な形で現れる。これが発生するのを避ける
ことがＥＰ剤の役割である。ＥＰ剤は大体は、油溶性で
あるか、あるいは油中に容易に分散して安定した分散液
となり、そして大部分は化学的に反応した有機化合物で
あって、境界潤滑状態で金属表面と反応する硫黄、ハロ
ゲン（主に塩素）、リン、カルボキシル基、またはカル
ボキシレート塩基を含んでいる。水和金属ホウ酸塩の安
定な分散液も、ＥＰ剤として有効であることが分かって
いる。
【０００４】水和アルカリ金属ホウ酸塩は潤滑油媒体に
不溶性であるので、ホウ酸塩を分散液として油に導入す
る必要があり、また均一な分散液が特に望ましい。均一
な分散液の形成の程度は、水和アルカリ金属ホウ酸塩添
加後の油の濁り度と相互に関連していて、分散液の均一
性が低いほどそれに相関して濁り度が高くなる。そのよ
うな均一な分散液の形成を促進するために、従来よりそ
のような組成物には分散剤を含有させている。分散剤の
例としては、アルケニルコハク酸イミドなどの親油性界
面活性剤、または他の窒素含有分散剤、並びにアルケニ
ルスクシネートを挙げることができる（特許文献１−
４、１２）。均一な分散液の形成を促進するために、粒
径が１ミクロン以下のアルカリ金属ホウ酸塩を用いるこ
とも従来より行われている（特許文献１１）。
【０００５】これまでに使用された水和アルカリ金属ホ
ウ酸塩のうちでも、水和ホウ酸カリウムが従来より用い
られてきた。水和ホウ酸カリウム組成物、そのようなホ
ウ酸塩を含む添加剤パッケージおよび潤滑剤組成物は、
往々にして潤滑剤組成物に添加したときに許容できない
ほど高い濁り度を示した。
【０００６】さらに、水和ホウ酸カリウム組成物、その
ようなホウ酸塩を含む添加剤パッケージ及び潤滑剤組成
物は、往々にして水分耐久性が低い。このような耐久性
は、一般に油相から析出して堆積物を形成するホウ酸塩
結晶の生成に反映され、そしてこの堆積物は、様々なエ
ンジン部分のエラスマーシールに損傷を与えて、漏れを
引き起こしうる。
【０００７】
【特許文献１】ピーラー、米国特許第３３１３７２７号
明細書、「アルカリ金属ホウ酸塩ＥＰ潤滑剤」、１９６
７年４月１１日発行
【特許文献２】アダムス、米国特許第３９１２６４３号
明細書、「中和アルカリ金属ホウ酸塩を含む潤滑剤」、
１９７５年１０月１４日発行
【特許文献３】シムズ、米国特許第３８１９５２１号明
細書、「分散状のホウ酸塩とポリオールを含む潤滑
剤」、１９７４年６月２５日発行
【特許文献４】アダムス、米国特許第３８５３７７２号
明細書、「分散剤の混合物で分散させたアルカリ金属ホ
ウ酸塩を含む潤滑剤」、１９７４年１２月１０日発行
【特許文献５】アダムス、米国特許第３９９７４５４号
明細書、「ホウ酸カリウムを含む潤滑剤」、１９７６年
１２月１４日発行
【特許文献６】アダムス、米国特許第４０８９７９０号
明細書、「水和ホウ酸カリウム、耐摩耗添加剤及び有機
スルフィド酸化防止剤の共同作用的組合せ」、１９７８
年５月１６日発行
【特許文献７】アダムス、米国特許第４１６３７２９号
明細書、「水和ホウ酸カリウム、耐摩耗添加剤及び有機
スルフィド酸化防止剤の共同作用的組合せ」、１９７９
年８月７日発行
【特許文献８】フロスト、米国特許第４２６３１５５号
明細書、「アルカリ金属ホウ酸塩と硫黄含有ポリヒドロ
キシ化合物を含む潤滑剤組成物」、米国特許第５４６１
１８４号明細書、１９９５年１０月２４日発行
【特許文献９】フロスト、米国特許第４４０１５８０号
明細書、「アルカリ金属ホウ酸塩とエステル−ポリオー
ル化合物を含む潤滑剤組成物」、１９８３年８月３０日
発行
【特許文献１０】フロスト、米国特許第４４７２２８８
号明細書、「アルカリ金属ホウ酸塩とリン化合物の油溶
性アミン塩を含む潤滑剤組成物」、１９８４年９月１８
日発行
【特許文献１１】クラーク、米国特許第４５８４８７３
号明細書、「自動車の摩擦低減組成物」、１９８５年８
月１３日発行
【特許文献１２】ブリュスター、米国特許第３４８９６
１９号明細書、「熱媒急冷油」、１９７０年１月１３日
発行
【０００８】上記の参考文献は全て、各々の公報または
特許を特定してかつ独立して全部参照として包含するこ
とを指示したかのような程度にまで、その内容全部が参
照として本明細書に包含される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述した観点から、ホ
ウ酸ナトリウムを含む油組成物の濁り度をより一層低減
すること、および水分耐久性をより一層改善することは
特に有益である。
【００１０】本発明は、濁り度が低減し、良好な混合性
を示し、そして水分耐久性が向上した新規な分散状の水
和ホウ酸ナトリウム組成物、並びに該組成物を含む添加
剤パッケージおよび最終配合油組成物を提供することに
ある。
【００１１】また、本発明は、分散状の水和ホウ酸ナト
リウム組成物の濁り度を低減する方法を提供することに
もある。
【００１２】さらに、本発明は、分散状の水和ホウ酸ナ
トリウム組成物の製造方法を提供することにもある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、分散状の水和
ホウ酸ナトリウム組成物の製造から生じる濁り度を、分
散液中のホウ素の脱水の程度を特別に制御することによ
って低減が可能になるという、新規な予期しない発見を
示すものである。
【００１４】さらに、本発明は、分散状の水和ホウ酸ナ
トリウムの水分耐久性が、ナトリウムとホウ素の比率お
よび組成物の脱水の程度を注意深く制御することによっ
て向上するという、新規な予期しない発見を示すもので
ある。
【００１５】従って、組成物からの観点では、本発明
は、水和ホウ酸ナトリウム、分散剤、任意の清浄剤、お
よび潤滑粘度の油からなる分散状の水和ホウ酸ナトリウ
ム組成物であって、該水和ホウ酸ナトリウムのヒドロキ
シル基：ホウ素との比率（ＯＨ：Ｂ）が約０．８０：１
乃至１．６０：１であり、そしてナトリウムとホウ素と
の比率が約１：２．７５乃至１：３．２５であることを
特徴とする分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物を示
す。
【００１６】好ましい態様では、上記分散状のホウ酸ナ
トリウム組成物の濁り度は、約７５ｎｔｕ以下であり、
より好ましくは約６０ｎｔｕ以下であり、そして更に好
ましくは約４０ｎｔｕ以下である。
【００１７】別の好ましい態様では、分散状の水和ホウ
酸ナトリウム組成物のナトリウムとホウ素との比率は、
約１：２．９乃至約１：３．１であり、より好ましくは
約１：３である。
【００１８】さらに別の好ましい態様では、ヒドロキシ
ル基：ホウ素との比率は、約０．９０：１乃至１．５
０：１であり、より好ましくは１．００：１乃至１．４
０：１である。
【００１９】さらに別の好ましい態様では、水和ホウ酸
ナトリウムの平均粒径は、約０．３ミクロン以下であ
り、より好ましいのは約０．１０乃至約０．２０ミクロ
ンである。
【００２０】分散状のホウ酸ナトリウム組成物は、少量
の水溶性オキソアニオンを含有することが好ましい。水
溶性オキソアニオンは、ホウ素のモル当り０．００１モ
ル乃至０．１１モルだけ存在すべきである。この水溶性
オキソアニオンとしては、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、リ
ン酸塩、ピロリン酸塩、ケイ酸塩、アルミン酸塩、ゲル
マン酸塩、スズ酸塩、亜鉛酸塩、鉛酸塩、チタン酸塩、
モリブデン酸塩、タングステン酸塩、バナジウム酸塩、
ニオブ酸塩、タンタル酸塩、ウラン酸塩を挙げることが
でき、あるいはイソポリモリブデン酸塩およびイソポリ
タングステン酸塩、またはヘテロポリモリブデン酸塩お
よびヘテロポリタングステン酸塩、またはそれらの混合
物を挙げることができる。
【００２１】該ホウ酸ナトリウム組成物中の分散剤は、
ポリアルキレンコハク酸イミド、ポリアルキレンコハク
酸無水物、ポリアルキレンコハク酸、ポリアルキレンコ
ハク酸のモノ又はジ塩、およびそれらの混合物からなる
群より選ばれることが好ましい。分散状のホウ酸ナトリ
ウム組成物は、金属スルホネートなどの清浄剤を含有す
ることが好ましく、そしてこれらの組成物中で均一な分
散液にするのを助けるように作用するアルキル芳香族又
はポリイソブテニルカルシウムスルホネートを含有す
る。
【００２２】本発明の別の観点は、下記成分からなる添
加剤パッケージを示す：上記分散状の水和ホウ酸ナトリ
ウム組成物を約１０乃至７５重量％、および無灰分散剤
（０−５％）、清浄剤（０−２％）、硫化炭化水素（０
−３０％）、リン酸水素ジアルキル（０−１０％）、ジ
チオリン酸亜鉛（０−２０％）、亜リン酸水素ジアルキ
ル（０−１０％）、ペンタエリトリトールモノオレート
（０−１０％）、２，５−ジメルカプトチアジアゾール
（０−５％）、ベンゾトリアゾール（０−５％）、分散
性モリブデン二硫化物（０−５％）、消泡剤（０−２
％）、およびイミダゾリン（０−１０％）等からなる群
より選ばれる一以上の従来の添加剤を約９０乃至２５重
量％、ただし、各重量％は組成物の全重量に基づく。
【００２３】このような添加剤パッケージは潤滑粘度の
油に有効量で添加して、最終配合油組成物を作製するこ
とができる。従って、本発明の最終配合油組成物は、潤
滑粘度の油に更にブレンドすることによって、上記の添
加剤パッケージを含有する。好ましくは、上記の添加剤
パッケージを約５乃至１５重量％の量で、約８５乃至９
５重量％の量の潤滑粘度の油に添加して、完成ギヤ油組
成物とする、ただし、各成分の重量％は組成物の全重量
に基づく値である。より好ましくは、潤滑粘度の油と一
緒に、ポリメタクリレート粘度指数向上剤を０−１２％
のレベルで、および／または流動点降下剤を０−１％の
レベルで加えて、最終配合油を作製する、ただし、粘度
指数向上剤および流動点降下剤の各重量％は組成物の全
重量に基づく値である。
【００２４】また、本発明は、分散状の水和ホウ酸ナト
リウム組成物の濁り度を低減する方法であって、分散状
の水和ホウ酸ナトリウムのヒドロキシル基：ホウ素（Ｏ
Ｈ：Ｂ）の比率を約０．８０：１乃至１．６０：１の範
囲に、かつナトリウムとホウ素の比率を約１：２．７５
乃至１：３．２５に、注意深く制御することからなる方
法を示す。
【００２５】さらに、本発明は、このような分散状のホ
ウ酸ナトリウム組成物を製造する方法であって、下記工
程からなる製造方法を示す：ホウ酸と水酸化ナトリウム
の水溶液であって、生成物中のナトリウムとホウ素の比
率が約１：２．７５乃至１：３．２５となるように、ホ
ウ酸と水酸化ナトリウムの化学量論比を選択した水溶液
と、潤滑粘度の油および分散剤との混合物を、撹拌しな
がら混合し、次いでＯＨ：Ｂ比率が約０．８０：１乃至
約１．６０：１の分散状の水和ホウ酸ナトリウムを生成
させるために、混合物を加熱して水分を充分に除去す
る。
【００２６】
【発明の実施の形態】本発明は、一部では、水和ホウ酸
ナトリウム、分散剤、任意の清浄剤、および潤滑粘度の
油からなる新規な分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物
であって、該分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物のヒ
ドロキシル基：ホウ素（ＯＨ：Ｂ）の比率が約０．８
０：１乃至１．６０：１であり、そしてナトリウムとホ
ウ素の比率が約１：２．７５乃至１：３．２５であるこ
とを特徴とする分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物を
示す。
【００２７】以下に、特許請求した組成物におけるこれ
らの成分それぞれについて詳細に説明する。しかしなが
ら、そのような説明に先立って、まず下記の用語につい
て定義する。
【００２８】「ヒドロキシル基：ホウ素の比率」、また
は「ＯＨ：Ｂ」は、例えば後述する構造式によって例示
するように、分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物中で
ホウ素に結合したヒドロキシル基の数の比率（ホウ素モ
ル当りのヒドロキシル基のモル数）を意味する。「ヒド
ロキシル基：ホウ素の比率」の別の定義の仕方は、下記
式を考慮することにある。
【００２９】
【化１】Ｎａ2Ｏ・ｘＢ2Ｏ3・ｙＨ2Ｏ
【００３０】ただし、ｘは２．７５と３．２５の間にあ
り、そしてｙは２．７５と４．８７５の間にある。ま
た、ｙとｘの比率は０．８０：１乃至１．６０：１であ
り、このｙとｘの比率が「ヒドロキシル基：ホウ素の比
率」である。
【００３１】本出願の目的では、水和ホウ酸ナトリウム
のＯＨ：Ｂ比率は、分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成
物の潤滑粘度の油での５．０００％溶液の、０．２１５
ｍｍ透過度セル中での、３８００と３２５０ｃｍ-1間の
最大赤外ＩＲ吸光度（基線を３９００ｃｍ-1における吸
光度であるとして差し引くことによって補正したもの）
から、算出する。なお、その他の化合物または不純物に
よる妨害吸光度は全て差し引いてある。この範囲の残り
の吸光度が分散状のホウ酸ナトリウムのヒドロキシル基
に相当し、次いで以下のようにしてＯＨ：Ｂに変換す
る。
【００３２】ＯＨ：Ｂ ＝ ２１．０Ａmax／％Ｂ ただし、Ａmaxは、３８００−３２５０ｃｍ-1領域にお
ける基線を補正した最大ＩＲ吸光度（ピーク高さ）であ
り、そして％Ｂは、最初の（希釈していない）分散状の
ホウ酸ナトリウム試料中のパーセントホウ素である。
【００３３】この３８００−３２５０ｃｍ-1の範囲の吸
光度は、ホウ酸ナトリウムオリゴマー複合体のヒドロキ
シル基に相当する。その他の添加剤を添加してこの好ま
しい範囲内の吸光度が隠されるかあるいは妨害されるな
らば、そのような基はＯＨ：Ｂ比率算出の初期算出にお
いてＩＲスペクトルから差し引くことになる。
【００３４】後述の実施例において、この吸光度は、Ｄ
ＴＧＳ検出器およびＣｓＩビームスプリッタを備えたニ
コレット５ＤＸＢ ＦＴＩＲ分光器を用いて測定した。
分光器は、０．２１５ｍｍテフロン（商品名）スペーサ
と切り出された小部分があるＣａＦ2の窓、および適当
なセルホルダを有する。試料のスペクトルは４ｃｍ-1の
分解能を用いて得られた。
【００３５】分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物とし
ては好ましくは、約１０乃至７５重量％の水和ホウ酸ナ
トリウム、約５乃至２０重量％の分散剤、および約３０
乃至７０重量％の潤滑粘度の油から構成される組成物を
挙げることができ、いずれも組成物の全重量に基づく。
これらの組成物は、希釈して前述した「添加剤パッケー
ジ」とすることができ、次いで更に希釈して前述した完
全に配合した最終配合油とすることができる。
【００３６】［水和ホウ酸ナトリウム］水和ホウ酸ナト
リウムは当該分野ではよく知られている。好適なホウ酸
塩および製造方法が開示されている代表的な特許文献と
しては下記のものが挙げられる：米国特許第３３１３７
２７号、第３８１９５２１号、第３８５３７７２号、第
３９１２６４３号、第３９９７４５４号及び第４０８９
７９０号（特許文献１−６）。
【００３７】これらのホウ酸ナトリウムは一般に、下記
理論構造式Ｉで表すことができる。ただし、ｎは、好ま
しくは１．０〜約１０の数である。
【００３８】
【化２】
【００３９】本発明の組成物において、ナトリウムとホ
ウ素の特定の比率は約１：２．７５乃至１：３．２５の
範囲に限定され、そしてヒドロキシル基とホウ素の特定
の比率は約０．８：１乃至１．６０：１である。
【００４０】水和ホウ酸ナトリウムを含む分散状のアル
カリ金属ホウ酸塩組成物は一般に、脱イオン水中で、任
意に少量の炭酸ナトリウムを存在させて、水酸化ナトリ
ウムとホウ酸の溶液を形成することにより製造する。次
に、溶液を、潤滑粘度の油、分散剤、および含有すべき
任意の添加剤（例えば、清浄剤、２，２’−チオジエタ
ノールなど）からなる潤滑剤組成物に加えて、乳化液を
形成し、次いで脱水する。脱水は、１００℃を僅かに越
える温度で開始する水分除去の第一段階を含む三段階で
進行する。この第一段階に続いて温度をゆっくり上げる
と、乳化液は濁った状態から透明に変化する。最終段階
で温度を急激に上げると、液体はもう一度濁った状態に
なる。
【００４１】上記の水和ホウ酸ナトリウムの生成は、得
られる生成物のナトリウムとホウ素との比率が約１：
２．７５乃至１：３．２５の範囲で、ヒドロキシル基と
ホウ素との比率が約０．８０：１乃至１．６０：１とな
るように、適量の水酸化ナトリウムとホウ酸を化学量論
的に選択すること、および脱水の程度を制御することに
よって達成される。
【００４２】水和ホウ酸ナトリウムおよびそれを含む組
成物は、水分の存在下で反応することが分かっている。
水分の存在が、無定形のホウ酸塩粒子のサイズ、形状お
よび組成を変化させ、多量の望まない結晶性ホウ酸塩を
生成させることは知られている。これらの水和ホウ酸ナ
トリウムを潤滑剤組成物に分散させて使用すると、一般
にこれらのホウ酸塩結晶が油相から析出して油中に堆積
物を形成し、そして様々なエンジン部分のエラストマー
シールに損傷を与えて漏れを起こしうる。従って、先行
技術には、このようなホウ酸塩分散液の製造においては
実質的に全ての水分を除去するように教示されている。
【００４３】本発明では、脱水の程度を注意深く制御し
て、ヒドロキシル基とホウ素との比率が約０．８０：１
乃至１．６０：１となるようにしたときに、結果として
予期しない特性が得られることを発見した。また、ナト
リウムとホウ素の比率を注意深く制御して、ナトリウム
とホウ素との比率が約１：２．７５乃至１：３．２５と
なるようにしたときに、結果として、予期しない特性が
得られることも発見した。ホウ酸塩複合体におけるヒド
ロキシル基が保持されるゆえに、これらの複合体は「水
和ホウ酸ナトリウム」と呼ばれ、水和ホウ酸ナトリウム
の油／水乳化液を含む組成物は、「分散状の水和ホウ酸
ナトリウム組成物」と呼ばれる。
【００４４】上述したように、反応混合物の脱水は厳密
に監視して、反応混合物を最終的に約０℃乃至約５０
℃、より好ましくは約２０℃乃至約４５℃の温度に戻し
たときに、得られた分散状の水和ホウ酸ナトリウム濃縮
物が、約０．８０：１乃至１．６０：１のヒドロキシル
基とホウ素との比率を示すことを確実にする。さらに、
本発明の方法の観点に関連して、反応室の壁での水分の
濃縮を避けるために、脱水操作を注意深く制御する（す
なわち、緩やかな脱水速度を用いる、あるいは洗い流し
用ガスを使用するなど）。濃縮は、結果として潤滑剤組
成物中に水滴をもたらすことになり、次いで前述したよ
うな望まない沈殿物の生成を招くことになる。そのよう
な沈殿物の生成は一般に、懸濁液から出てきて前述した
ような有害な性質を持つ大粒子をもたらす。従って、本
発明の好ましい態様では、脱水は約１乃至１０時間、よ
り好ましくは３乃至８時間かけて行う。時間、温度およ
び大気流の速度の最適化によって好ましい反応設計が得
られる。
【００４５】分散状のホウ酸ナトリウム組成物における
ナトリウムとホウ素との比率は、約１：２．７５乃至
１：３．２５であることが好ましく、より好ましくは
１：２．９乃至約１：３．１であり、そして更に好まし
くは約１：３である。別の好ましい態様では、水和ホウ
酸ナトリウム粒子の平均粒径は一般に１ミクロン以下で
ある。これに関しては、本発明の分散状のホウ酸ナトリ
ウム組成物は、粒子の９０％かそれ以上が０．２ミクロ
ン以下であるような粒径を有するのが好ましいことが分
かっている。本発明の分散状の水和ホウ酸ナトリウム組
成物は、市販のカリウム金属の分散状の水和ホウ酸塩よ
りも粒径分布が小さい。
【００４６】分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物にお
いて、水和ホウ酸ナトリウムは一般に、組成物の約１０
乃至７５重量％、好ましくは２５乃至５０重量％、より
好ましくは約３５乃至４０重量％を占める。（特に断ら
ない限りは、百分率は全て重量％である。）
【００４７】分散状のホウ酸ナトリウム組成物は、少量
の水溶性オキソアニオンを含有することが好ましい。水
溶性オキソアニオンは、ホウ素のモル当り０．００１モ
ル乃至０．１１モルだけ存在すべきである。この水溶性
オキソアニオンとしては、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、リ
ン酸塩、ピロリン酸塩、ケイ酸塩、アルミン酸塩、ゲル
マン酸塩、スズ酸塩、亜鉛酸塩、鉛酸塩、チタン酸塩、
モリブデン酸塩、タングステン酸塩、バナジウム酸塩、
ニオブ酸塩、タンタル酸塩、ウラン酸塩を挙げることが
でき、あるいはイソポリモリブデン酸塩およびイソポリ
タングステン酸塩、またはヘテロポリモリブデン酸塩お
よびヘテロポリタングステン酸塩、またはそれらの混合
物を挙げることができる。
【００４８】ホウ酸ナトリウム組成物における少量の水
溶性オキソアニオンの存在が、加水分解物の結晶構造を
破壊することによって、ホウ酸ナトリウムの水分耐久性
を向上させると考えられる。このことは結果として、結
晶を形成する傾向を低減したり、あるいは結晶化速度を
遅くする。よって、このような水溶性オキソアニオン
も、本発明の添加剤パッケージおよび最終的な潤滑剤配
合組成物に添加することができる。
【００４９】分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物（上
述した）を含有する本発明の添加剤パッケージは、水和
ホウ酸カリウムを含む同様の添加剤パッケージと比較し
て、それよりも良好な貯蔵混合性および水分耐久性を示
すと考えられる。さらに、本発明の最終配合油組成物
は、良好な高温貯蔵安定性および混合性とともに、向上
した水分耐久性を示す。
【００５０】本発明の添加剤パッケージおよび潤滑剤組
成物には更に、後述するように、そして当該分野の技術
者には公知である界面活性剤、清浄剤、その他の分散
剤、およびその他の条件を用いることができる。添加剤
パッケージは任意に、アルキル芳香族又はポリイソブテ
ニルスルホネートを含有していてもよい。
【００５１】本発明の分散状の水和ホウ酸ナトリウム組
成物は一般に、以下に詳しく記載する分散剤、清浄剤、
および潤滑粘度の油を含有する。
【００５２】［分散剤］本発明の組成物に用いられる分
散剤は、アルケニルコハク酸イミド、アルケニルコハク
酸無水物、アルケニルコハク酸エステルなどの無灰分散
剤、またはこのような分散剤の混合物であってもよい。
【００５３】無灰分散剤は、広くは数グループに分類さ
れる。そのようなグループの一つは、アミン、アミド、
イミン、イミド、ヒドロキシルカルボキシル等を含む一
以上の余分な極性基を持つカルボキシレートエステルを
含む共重合体を示す。これらの生成物は、長鎖のアルキ
ルアクリレート又はメタクリレートと上記官能基の単量
体とを共重合させることにより、合成することができ
る。このようなグループの化合物としては、アルキルメ
タクリレート−ビニルピロリジノン共重合体、アルキル
メタクリレート−ジアルキルアミノエチルメタクリレー
ト共重合体等を挙げることができる。さらに、高分子量
アミドおよびポリアミド、またはエステルおよびポリエ
ステル、例えばテトラエチレンペンタアミン、ポリビニ
ルポリステアレート、および他のポリステアラミドも用
いることができる。好ましい分散剤は、Ｎ−置換長鎖ア
ルケニルコハク酸イミドである。
【００５４】アルケニルコハク酸イミドは通常、アルケ
ニルコハク酸又は無水物とアルキレンポリアミンの反応
から誘導される。これらの化合物は一般に、下記式を有
すると考えられる。
【００５５】
【化３】
【００５６】ただし、Ｒ1は、実質的に分子量が約４０
０乃至３０００の炭化水素基、すなわちＲ1は、炭化水
素基、好ましくは約３０〜約２００個の炭素原子を含む
アルケニル基であり；Ａlkは、炭素原子数２〜１０、好
ましくは２〜６のアルキレン基であり；Ｒ2、Ｒ3及びＲ
4は、Ｃ1−Ｃ4のアルキル又はアルコキシまたは水素、
好ましくは水素であり；そしてｘは、０〜１０、好まし
くは０〜３の整数である。アルキレンコハク酸イミド又
は無水物とアルキレンポリアミンの実際の反応生成物
は、コハク酸およびコハク酸イミドを含む化合物の混合
物からなる。しかしながら、この反応生成物を上記式の
コハク酸イミドとして表すことは慣例である、というの
は、これは混合物の主要な成分だからである。例えば、
米国特許第３２０２６７８号、第３０２４２３７号及び
第３１７２８９２号に記載がある。
【００５７】これらのＮ−置換アルケニルコハク酸イミ
ドは、無水マレイン酸とオレフィン炭化水素を反応させ
た後、得られたアルケニルコハク酸無水物とアルキレン
ポリアミンを反応させることにより合成することができ
る。上記式のＲ1基、すなわちアルケニル基は、２〜５
個の炭素原子を含むオレフィンモノマーから合成したポ
リマーから誘導されることが好ましい。よって、アルケ
ニル基は、２〜５個の炭素原子を含むオレフィンを重合
して、分子量が約４００乃至３０００の範囲の炭化水素
を生成させることにより得られる。そのようなオレフィ
ンモノマーとしては、エチレン、プロピレン、１−ブテ
ン、２−ブテン、イソブテン、およびそれらの混合物が
例示される。
【００５８】コハク酸イミドを合成するのに使用される
好ましいポリアルキレンアミンは、下記式を持つもので
ある。
【００５９】
【化４】
【００６０】ただし、ｚは、０〜１０の整数であり、Ａ
lk、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、前に定義したとおりである。
【００６１】アルキレンアミンとしては主に、メチレン
アミン、エチレンアミン、ブチレンアミン、プロピレン
アミン、ペンチレンアミン、ヘキシレンアミン、ヘプチ
レンアミン、オクチレンアミン、その他のポリメチレン
アミン、およびそのようなアミンの環状物及び高次類似
物、例えばピペラジン、およびアミノアルキル置換ピペ
ラジンを挙げることができる。それらの例示としては特
に、エチレンジアミン、トリエチレンテトラアミン、プ
ロピレンジアミン、デカメチルジアミン、オクタメチレ
ンジアミン、ジヘプタメチレントリアミン、トリプロピ
レンテトラアミン、テトラエチレンペンタアミン、トリ
メチレンジアミン、ペンタエチレンヘキサアミン、ジト
リメチレントリアミン、２−ヘプチル−３−（２−アミ
ノプロピル）−イミダゾリン、４−メチルイミダゾリ
ン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−１，３−プロパンジアミン、
１，３−ビス（２−アミノエチル）イミダゾリン、１−
（２−アミノプロピル）−ピペラジン、１，４−ビス
（２−アミノエチル）ピペラジン、および２−メチル−
１−（２−アミノブチル）ピペラジンがある。これらの
高次類似物は、二以上の上記アルキレンアミンを縮合す
ることにより得られ、同様に有用である。
【００６２】エチレンアミンは特に有用である。それら
は、Encyclopedia of Chemical Technology、カーク・
オスマー、第５巻、８９８−９０５頁の「エチレンアミ
ン」の項目（インターサイエンス出版、ニューヨーク、
１９５０年）に詳細に記載されている。
【００６３】「エチレンアミン」は、包括的な観念で使
用され、その大部分が下記構造に当てはまるポリアミン
の部類を示すものである。ただし、ａは１〜１０の整数
である。
【００６４】
【化５】Ｈ2Ｎ（ＣＨ2ＣＨ2ＮＨ）aＨ
【００６５】従って、その例としては、エチレンジアミ
ン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミ
ン、テトラエチレンペンタアミン、ペンタエチレンヘキ
サアミン等を挙げることができる。
【００６６】「アルケニルコハク酸イミド」としては、
後処理したコハク酸イミド、例えば、米国特許第４６１
２１３２号（ウォレンベルグ、外）、第４７４６４４６
号（ウォレンベルグ、外）などの特許文献に開示のエチ
レンカーボネートを含む後処理物、並びにその他の後処
理物が挙げられ、そしてその各開示内容は全て本明細書
に包含される。
【００６７】ポリアルキレンコハク酸イミド成分は、潤
滑剤組成物の重量の２乃至４０重量％を占めることが好
ましく、より好ましくは１０乃至１５重量％である。
【００６８】ポリアルキレンコハク酸無水物、またはポ
リアルキレンコハク酸無水物の窒素非含有誘導体（コハ
ク酸、コハク酸のＩ族及び／又はII族モノ又はジ金属
塩、ポリアルキレンコハク酸無水物、酸塩化物又は他の
誘導体とアルコールとの反応により生成したコハク酸エ
ステル等）も、本発明の組成物での使用に適した分散剤
である。
【００６９】ポリアルキレンコハク酸無水物としては、
ポリイソブテニルコハク酸無水物が好ましい。好ましい
態様では、ポリアルキレンコハク酸無水物は、数平均分
子量が少なくとも５００、より好ましくは少なくとも９
００乃至約３０００、そして更に好ましくは少なくとも
約９００乃至約２３００のポリイソブテニルコハク酸無
水物である。
【００７０】別の好ましい態様では、ポリアルキレンコ
ハク酸無水物の混合物を用いる。この態様では、混合物
は低分子量のポリアルキレンコハク酸無水物成分と、高
分子量のポリアルキレンコハク酸無水物成分とからな
る。より好ましくは、低分子量成分の数平均分子量は約
５００乃至１０００未満であり、高分子量成分の数平均
分子量は１０００乃至約３０００である。更に好ましく
は、低分子量成分と高分子量成分の両方がポリイソブテ
ニルコハク酸無水物である。あるいは、様々な分子量の
ポリアルキレンコハク酸無水物成分も、分散剤として、
上記に同定した他の分散剤の混合物とともに組み合わせ
ることができる。
【００７１】上述したように、ポリアルキレンコハク酸
無水物は、ポリアルキレン（好ましくはポリイソブテ
ン）と無水マレイン酸との反応生成物である。このよう
なポリアルキレンコハク酸無水物の合成には、従来のポ
リイソブテン、あるいは高メチルビニリデンポリイソブ
テンを用いることができる。この合成では、熱的方法、
塩素化法、遊離基法、酸触媒法、あるいはその他の方法
を用いることができる。好適なポリアルキレンコハク酸
無水物の例は、米国特許第３３６１６７３号に記載の熱
的ＰＩＢＳＡ（ポリイソブテニルコハク酸無水物）、米
国特許第３１７２８９２号に記載の塩素化ＰＩＢＳＡ、
米国特許第３９１２７６４号に記載の熱的および塩素化
ＰＩＢＳＡの混合物、米国特許第４２３４４３５号に記
載の高コハク酸比ＰＩＢＳＡ、米国特許第５１１２５０
７号及び第５１７５２２５号に記載のポリＰＩＢＳＡ、
米国特許第５５６５５２８号及び第５６１６６６８号に
記載の高コハク酸比ポリＰＩＢＳＡ、米国特許第５２８
６７９９号、第５３１９０３０号及び第５６２５００４
号に記載の遊離基ＰＩＢＳＡ、米国特許第４１５２４９
９号、第５１３７９７８号及び第５１３７９８０号に記
載の高メチルビニリデンポリブテンから合成したＰＩＢ
ＳＡ、ヨーロッパ特許出願公報第ＥＰ３５５８９５号に
記載の高メチルビニリデンポリブテンから合成した高コ
ハク酸比ＰＩＢＳＡ、米国特許第５７９２７２９号に記
載の三元共重合体ＰＩＢＳＡ、米国特許第５７７７０２
５号及びヨーロッパ特許出願公報第ＥＰ５４２３８０号
に記載のスルホン酸ＰＩＢＳＡ、および米国特許第５５
２３４１７号及びヨーロッパ特許出願公報第ＥＰ６０２
８６３号に記載の精製ＰＩＢＳＡである。これらの各文
書の開示内容は全部参照として本明細書に包含される。
【００７２】ポリアルキレンコハク酸無水物成分は、分
散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物の重量の２乃至４０
重量％を占めることが好ましく、より好ましくは１０乃
至１５重量％を占める。
【００７３】一般に、分散状の水和ホウ酸ナトリウム組
成物において、水和ホウ酸ナトリウムは、ポリアルキレ
ンコハク酸無水物分散剤に対して少なくとも２：１の比
率であり、好ましくは２：１乃至１０：１の範囲にあ
る。より好ましい態様では、その比率は少なくとも５：
２である。別の好ましい態様では、ポリアルキレンコハ
ク酸無水物の上記混合物を使用する。
【００７４】分散剤の特に好ましい組合せとしては、ポ
リアルキレンコハク酸無水物と、カルシウムポリイソブ
テニルスルホネート、特には高反応性ポリイソブテンか
ら作ったものとの混合物がある。そのような混合物は、
例えば、本出願と同時出願の発明の名称を「ポリアルキ
レンコハク酸無水物とポリイソブテニルスルホネート金
属塩に分散したアルカリ金属ホウ酸塩を含む潤滑剤組成
物」とする特許出願の明細書に開示されており、その出
願内容も全部本明細書に包含される。
【００７５】［清浄剤］本発明の組成物は、任意に清浄
剤を含有していてもよい。本発明の目的に適した清浄剤
には多数の材料がある。これら材料としては、フェネー
ト（高過塩基性または低過塩基性）、高過塩基性フェネ
ートステアレート、フェノラート、サリチレート、ホス
ホネート、チオホスホネート、スルホネート、およびそ
れらの混合物を挙げることができる。好ましくは、高過
塩基性スルホネート、低過塩基性スルホネート、または
フェノキシスルホネートなどのスルホネートを使用す
る。さらに、スルホン酸自体も用いることができる。
【００７６】スルホネート清浄剤は、炭素数１５〜２０
０の炭化水素スルホン酸のアルカリ又はアルカリ土類金
属塩であることが好ましい。「スルホネート」は、石油
製品から誘導されたスルホン酸の塩を包含することが好
ましい。そのような酸は当該分野ではよく知られてい
る。石油製品を硫酸または三酸化硫黄で処理することに
より得ることができる。こうして得られた酸は石油スル
ホン酸として、またその塩は石油スルホネートとして知
られる。スルホネート化される石油製品の大部分は、油
溶化炭化水素基を含んでいる。「スルホネート」の意味
にはまた、合成アルキルアリール化合物のスルホン酸の
塩も包含される。これらの酸もまた、アルキルアリール
化合物を硫酸または三酸化硫黄で処理することにより合
成される。アリール環の少なくとも１個のアルキル置換
基は、上記したように油溶化基である。こうして得られ
た酸はアルキルアリールスルホン酸として、またその塩
はアルキルアリールスルホネートとして知られる。アル
キルが直鎖であるスルホネートは、公知の線状アルキル
アリールスルホネートである。
【００７７】スルホン化により得られた酸を、塩基性で
反応性のアルカリ又はアルカリ土類金属化合物で中和す
ることにより金属塩に変えて、Ｉ族またはII族の金属ス
ルホネートを生成させる。一般に、酸はアルカリ金属塩
基で中和する。アルカリ土類金属塩はアルカリ金属塩か
ら複分解により得られる。あるいは、スルホン酸をアル
カリ土類金属塩基で直接に中和することもできる。本発
明の目的には、スルホネートは過塩基性であってもよい
が、過塩基性は必然ではない。過塩基性材料およびその
ような材料の合成方法は、当該分野の熟練者にはよく知
られている。例えば、１９７０年２月１７日発行の米国
特許第３４９６１０５号（ルスール）、特に第３、４欄
に記載がある。
【００７８】スルホネートは、潤滑油組成物中に、アル
カリ及び／又はアルカリ土類金属塩、またはそれらの混
合物の形で存在する。アルカリ金属としては、リチウ
ム、ナトリウム、およびカリウムが挙げられる。アルカ
リ土類金属としては、マグネシウム、カルシウム、およ
びバリウムが挙げられ、そのうちでも後者の二つが好ま
しい。
【００７９】しかしながら、特に好ましいのは、その広
い入手可能性ゆえに、石油スルホン酸の塩、特には、潤
滑油留分などの各種の炭化水素留分、および炭化水素油
を選択した溶媒で抽出して得られた芳香族に富んだ抽出
物をスルホン化して得られた石油スルホン酸の塩であ
り、その抽出物は所望により、スルホン化前にアルキル
化触媒を用いてオレフィンまたは塩化アルキルと反応さ
せてアルキル化してもよい。また、ベンゼンジスルホン
酸などの有機ポリスルホン酸の塩であり、これはアルキ
ル化してもしなくてもよい。
【００８０】本発明で使用するのに好ましい塩は、アル
キル基（類）が炭素原子を少なくとも約８個、例えば約
８〜２２個含むアルキル化芳香族スルホン酸の塩であ
る。スルホネートの出発物質として別の好ましいグルー
プは、脂肪族置換基（類）が全部で炭素原子を少なくと
も１２個含む脂肪族置換環状スルホン酸であり、例え
ば、脂肪族基（類）が全部で炭素原子を少なくとも１２
個含むアルキルアリールスルホン酸、アルキル脂環式ス
ルホン酸、アルキル複素環式スルホン酸、および脂肪族
スルホン酸である。これら油溶性スルホン酸の特別な例
としては、石油スルホン酸、ペトロラタムスルホン酸、
モノ及びポリワックス置換ナフタレンスルホン酸、置換
スルホン酸、例えばセチルベンゼンスルホン酸、セチル
フェニルスルホン酸等、脂肪族スルホン酸、例えばパラ
フィンワックススルホン酸、ヒドロキシ置換パラフィン
ワックススルホン酸等、脂環式スルホン酸、石油ナフタ
レンスルホン酸、セチルシクロペンチルスルホン酸、モ
ノ及びポリワックス置換シクロヘキシルスルホン酸など
を挙げることができる。「石油スルホン酸」は、石油製
品から直接誘導されるスルホン酸全てを包含することを
意味する。
【００８１】この組成物に使用するのに適した一般的な
II族金属スルホネートとしては、以下に例示する金属ス
ルホネートを挙げることができる：カルシウムホワイト
オイルベンゼンスルホネート、バリウムホワイトオイル
ベンゼンスルホネート、マグネシウムホワイトオイルベ
ンゼンスルホネート、カルシウムジポリプロペンベンゼ
ンスルホネート、バリウムジポリプロペンベンゼンスル
ホネート、マグネシウムジポリプロペンベンゼンスルホ
ネート、カルシウムマホガニー石油スルホネート、バリ
ウムマホガニー石油スルホネート、マグネシウムマホガ
ニー石油スルホネート、カルシウムトリアコンチルスル
ホネート、マグネシウムトリアコンチルスルホネート、
カルシウムラウリルスルホネート、バリウムラウリルス
ルホネート、マグネシウムラウリルスルホネート等。使
用できる金属スルホネートの濃度は、ホウ酸ナトリウム
粒子の濃度に依存して広範囲にわたって変えることがで
きる。しかしながら、濃度は、一般には０．２乃至約１
０重量％の範囲にあり、好ましくは３乃至７重量％の範
囲にある。さらに、本発明の組成物は金属スルホネート
と無灰分散剤両方の混合物を含有していてもよく、前述
したようにその比率は、ホウ酸塩最終生成物の適正な水
分耐久性を達成する因子である。
【００８２】［潤滑粘度の油］水和ホウ酸ナトリウムお
よび分散剤が添加される潤滑油は、如何なる炭化水素ベ
ースの潤滑油であってもよいし、あるいは合成の基油原
料油であってもよい。同様に、これらの潤滑油は前述し
たように、分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物および
それを含む添加剤パッケージに添加してもよく、最終配
合油組成物を形成する。炭化水素ベースの潤滑油は、合
成もしくは天然の原料から誘導してもよく、またパラフ
ィン系、ナフテン系またはアスファルテン系の基油、あ
るいはそれらの混合物であってもよい。希釈油は天然で
もあるいは合成でもよく、また種々の粘度グレードであ
ってもよい。
【００８３】潤滑油は、分散状の水和ホウ酸ナトリウム
組成物の３０乃至７０重量％、より好ましくは４５乃至
５５重量％を占める。
【００８４】［配合物］上述の分散状の水和ホウ酸ナト
リウム組成物は、一般的にはブレンドして、そのような
分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物を含む添加剤パッ
ケージを作製する。これらの添加剤パッケージは通常、
約１０乃至７５重量％の上記分散状の水和ホウ酸ナトリ
ウム組成物と、約９０乃至２５重量％の一以上の従来の
添加剤とからなり、そして添加剤は、無灰分散剤（０−
５％）、清浄剤（０−２％）、硫化炭化水素（０−３０
％）、リン酸水素ジアルキル（０−１０％）、ジチオリ
ン酸亜鉛（０−２０％）、亜リン酸水素ジアルキル（０
−１０％）、ペンタエリトリトールモノオレート（０−
１０％）、２，５−ジメルカプトチアジアゾール（０−
５％）、ベンゾトリアゾール（０−５％）、分散性モリ
ブデン二硫化物（０−５％）、イミダゾリン（０−１０
％）、および抑泡剤（０−２％）等からなる群より選ば
れる。各重量％は組成物の全重量に基づいている。
【００８５】本発明の最終配合油組成物は、これらの添
加剤パッケージから、更に潤滑粘度の油とのブレンドに
よって配合することができる。好ましくは、上記添加剤
パッケージを潤滑粘度の油に、約５乃至１５重量％の量
で添加して最終配合油組成物とする。ここで、添加剤パ
ッケージの重量％は、組成物の全重量に基づく値であ
る。より好ましくは、潤滑粘度の油と一緒に、ポリメタ
クリレート粘度指数向上剤を０−１２％のレベルで、お
よび／または流動点降下剤を０−１％のレベルで加え
て、最終配合油を作製する。ここで、粘度指数向上剤お
よび流動点降下剤の重量％は組成物の全重量に基づく値
である。
【００８６】本発明の潤滑油には、その他各種の添加剤
が存在していてもよい。それらの添加剤としては、酸化
防止剤、錆止め剤、腐食防止剤、極圧剤、消泡剤、他の
粘度指数向上剤、他の耐摩耗添加剤、およびその他当該
分野で公知の各種の添加剤を挙げることができる。
【００８７】
【実施例】本発明について、以下の実施例により更に説
明するが、これらの実施例は特に有利な方法の態様を示
すものである。なお、実施例は本発明を説明するための
ものであって、それによって本発明が限定されるもので
はない。
【００８８】下記の略語は、本明細書で使用するとき以
下の意味である。定義されていない場合には、略語は当
該分野で認知されている意味である。 ｃＳｔ ＝ センチストークス ｇ ＝ グラム ＩＲ ＝ 赤外 ＬＯＢ ＝ 低過塩基性 Ｍ ＝ 金属 ｍｍ ＝ ミリメータ ｍＬ ＝ ミリリットル Ｍｎ又はＭn ＝ 数平均分子量 ＮＴＵ又はｎｔｕ ＝ 比濁濁り度 ＰＩＢ ＝ ポリイソブチレン ＰＩＢＳＡ ＝ ポリイソブテニルコハク酸無水物 ＰＳＤ ＝ 粒径分布 ＴＢＮ ＝ 全塩基価 ｖｉｓ ＝ 粘度
【００８９】［実施例１］本発明の分散状の水和ホウ酸
ナトリウム組成物は一般に、水酸化ナトリウムとホウ酸
の水溶液の油中水型乳化液を脱水することにより製造す
ることができる。ホウ素とナトリウムの比率が３：１の
溶液を調製することが好ましい。この溶液を次に、ニュ
ートラル油、分散剤、および／または清浄剤の組合せに
添加し、混合して乳化液を作る。得られた乳化液を加熱
してその一部を脱水する。減圧を用いてもよいし、また
温度を適宜設定してもよい。乳化液の脱水の間に、乳化
液から水分が一定温度、例えば約１０２℃で、急速に除
去される第一の期間がある。この期間後には殆ど全ての
プロセス水が除去されていて、この段階の後に除去され
る水分は水和ホウ酸塩オリゴマーの脱水によるものであ
る。次いで、温度を緩やかに上げて乳化液を濁った状態
から透明に変化させる。脱水の程度および温度が増加し
続けるにつれて、得られた液体は再び濁ってくる。下記
の装置は、これらの実施例で使用するとき実験データを
測定するために用いられた。
【００９０】濁り度：最終配合油の濁り度は、そのまま
で２０℃で、ハック比濁り度計モデル：１８９００を用
いて測定した。濁り度計は、１８および１８ｎｔｕのホ
ルマジン第一標準を用いて調整した。 全塩基価（ＴＢＮ）：ＴＢＮは、ＡＳＴＭ法Ｄ２８９６
により、ブリンクマン６８２滴定処理機を用いて測定し
た。 粒径分布（ＰＳＤ）：粒径分布は、ホリバＬＡ−９２０
粒径分析器で相対屈折率を「１２６Ａ０００１」に設定
し、ホリバＬＡ−９２０ソフトウェアを稼動させて測定
した。分散剤液体としてＧＣグレードのｎ−ヘプタンを
用いた。
【００９１】（分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物）
ホウ酸ナトリウム水溶液と清浄分散剤の油溶液の水中油
型乳化液を、各々２５０°Ｆ及び２７０°Ｆで約１．５
時間および３．２５時間加熱することにより脱水して、
四つの分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物（１Ａ−１
Ｄ、表１参照）を製造した。水溶液は、脱イオン水１３
６．４ｇ、９９．５％のホウ酸（ＥＭサイエンス）１０
９．８ｇ、５０％の水酸化ナトリウム水（ＶＷＲ）４
６．８ｇ、および９９．５％の炭酸ナトリウム（ＥＭサ
イエンス）０．３０ｇの混合物を、ホウ酸が完全に溶解
するまで撹拌しながら加熱して、２リットルのガラスビ
ーカーに調製した。水中油型乳化液は、グループＩ基油
であるエクソン１５０ニュートラル油１３６．１５ｇ、
分子量が約１１００ａｍｕのアルケニルスクシネート３
０．２５ｇ、およびＴＢＮが約５ｍｇＫＯＨ／ｇの中性
カルシウムスルホネート１３．２５ｇを含有する油相
に、激しく混合しながらこの水性相を徐々に加えて作っ
た。乳化液またはミクロ乳化液を作製するには、高剪断
混合機が好ましい。次に、機械的撹拌器、加熱マント
ル、温度制御器、および窒素流ラインを備えた１リット
ルのステンレス鋼反応がま中で、乳化液を脱水した。四
つのバッチを、異なる時間長で２５０°Ｆ又は２７０°
Ｆに加熱し、これにより幾つかの異なる脱水条件を決定
した。
【００９２】表１は、ホウ酸ナトリウム分散液の四つの
生成物について、ＯＨ：Ｂ比率および濁り度データを包
含している。これらの生成物は、加熱速度および最終脱
水温度を変えて作製した。データが示すように、２５０
°Ｆで約３時間及び２７０°Ｆで約１．７５時間掛けて
脱水した試料は、２５０°Ｆで１．５時間及び２７０°
Ｆで３．５時間掛けて脱水した試料よりも、濁り度が低
かった。濁り度および得られたＯＨ：Ｂ比率は、脱水過
程で実施する処理条件の関数である。
【００９３】
【表１】 表 １ 処理条件、濁り度、及びＯＨ：Ｂ比率のデータ ───────────────────────────────── 試料 最終温度 時間 濁り度 ＯＨ：Ｂ比率 (°Ｆ) (ｈｒ) (ｎｔｕ) ───────────────────────────────── １Ａ ２５０ １．５ ９６ １．６１：１ １Ｂ ２７０ １．７５ ２９ ０．９９：１ １Ｃ ２５０ ３ ４７ １．４３：１ １Ｄ ２７０ ３．５ ６６ ０．８１：１ ─────────────────────────────────
【００９４】（現場赤外（ＩＲ）測定でモニタした脱
水）実施例１Ａ−Ｄと同様にして調製した乳化液の脱水
の間、現場プローブを用いてＩＲデータを集めた。反応
がまには、アプライド・システムズ(株)により製作され
た現場反応ＩＲ ＭＰモバイルＩＲプローブが備えられ
ていて、プローブは六方反射ダイヤモンド被覆ＺｎＳｅ
ＡＴＲ素子であった。同じくアプライド・システムズ
(株)により製作された反応ＩＲソフトウェアを用いて、
ＩＲスペクトルを毎分集めたので、反応過程中ピーク高
さ／面積を探知することができた。次いで、これらのピ
ーク高さ／面積を時間でプロットした。図１は、ナトリ
ウム分散液の脱水の間に得られた重ね合せＩＲスペクト
ル（反応ＩＲにより生じた）を示す。脱水の間、様々な
時間に試料を採取した。前述したようにして濁り度を測
定し、またＯＨ：Ｂ比率を算出した。試料について粒径
分布、濁り度、ＯＨ：Ｂ比率、およびＴＢＮの分析を行
った。表２に、濁り度およびＯＨ：Ｂ比率を表示する。
【００９５】
【表２】 表 ２ 濁り度とＯＨ：Ｂのデータ ────────────────────── 試料 濁り度 ＯＨ：Ｂ比率 (ｎｔｕ) ────────────────────── １Ｅ ２００ ２．１８：１ １Ｆ ７７ １．５７：１ １Ｇ ２４ １．３８：１ １Ｈ １４．６ １．２８：１ １Ｉ １１．５ １．２１：１ １Ｊ １４．６ １．１０：１ １Ｋ ２０ １．０２：１ １Ｌ ３４ ０．９１：１ １Ｍ ５１ ０．８４：１ １Ｎ ６２ ０．７２：１ ──────────────────────
【００９６】図２に、４０００〜３０００ｃｍ-1の領域
のＩＲスペクトルの吸光度を示す。図２は、脱水作業中
の水和ホウ酸ナトリウム分散液のヒドロキシル基を示
す：例えば、プロット（１）は反応開始時のＩＲスペク
トルを示し、プロット（２）は高い脱水温度で見られ
た、濁り度が低い時点（２．７５時間）のＩＲスペクト
ルを示し、そしてプロット（３）は脱水作業の終了時の
ＩＲスペクトルを示す。
【００９７】図３は、表２のデータを用いて濁り度をＯ
Ｈ：Ｂ比率の関数として表したグラフであり、ＯＨ：Ｂ
比率が約１．２：１〜１：１で最小濁り度の変曲点を示
している。脱水反応過程で濁り度は減少し、次いで最小
を過ぎた後は増加することが明らかである。高い脱水温
度で、脱水の終了時点をこの低濁り度点より後に制御し
て製造した生成物は、ＯＨ：Ｂ比率を約０．８：１と
１．６：１の間に保持したとき、最小濁り度に近づくこ
とが明らかである。図３から明らかなように、濁り度
は、ＯＨ：Ｂ比率の特定の範囲で低く、ＯＨ：Ｂ比率が
約１：１〜約１．３：１で最小となる。チャートのこの
最小変曲点は、ＯＨ：Ｂ比率範囲に関係し、結果として
得られた混合物に均一な分散液をもたらすことになる。
分散剤の種類や添加剤が、図３に示した曲線の形状、あ
るいは最小濁り度を与える特定のＯＨ：Ｂ比率値に影響
を及ぼすことは予測されるが、上記の方法によって所望
の範囲を決定することができる。
【００９８】低濁り度点は、高い脱水温度で観察されて
いるが、０−５０℃の所望の周囲温度の分散状の水和ホ
ウ酸ナトリウム組成物における低濁り度点とは相互関係
にない。この温度または室温の分散状の水和ホウ酸ナト
リウム組成物の濁り度の向上を実現するためには、乳化
液が再び濁った状態になるまで更に脱水を続けなければ
ならない。関係する温度の乳化液に所望の結果をもたら
すように、この更なる脱水の程度を逆算出した。
【００９９】低濁り度点後の脱水の続行は高い濁り度を
もたらす。脱水の続行は実際に、ホウ酸塩の沈殿および
沈降をもたらすことになる。
【０１００】（ホウ酸カリウム分散液）水和ホウ酸ナト
リウム製造のための上述した操作を行って、水和ホウ酸
カリウム分散液を製造した。しかしながら、水酸化ナト
リウムの代わりに４５％の水酸化カリウム水溶液（ＥＭ
サイエンスの８８．５％ペレットから）７４．１５ｇを
用い、アルケニルスクシネートの代わりに分子量約１３
００のアルケニルコハク酸イミドを用い、そして炭酸ナ
トリウムは使用しないで、これらの組成物を製造した。
機械的撹拌器、加熱マントル、温度制御器、および窒素
流ラインを備えた１リットルのステンレス鋼反応がま中
で、乳化液を脱水した。反応がまは、アプライド・シス
テムズ(株)製作の現場反応ＩＲ ＭＰモバイルＩＲプロ
ーブも備えていて、プローブは六方反射ダイヤモンド被
覆ＺｎＳｅ ＡＴＲ素子であった。約３．７５時間掛け
て、窒素流下で機械的に撹拌しながら、乳化液を約１３
２℃の最終温度にした。１０分毎にＩＲスペクトルを集
めた。試料の採取は、約１１５℃（２．５時間）で開始
して脱水の終了まで行った。試料の粒径、濁り度および
ＴＢＮを分析した。このホウ酸カリウム生成物について
水分耐久性の試験を行った。
【０１０１】［実施例２］ＯＨ：Ｂ比率の関数としての
水分耐久性は、０Ｈ：Ｂ比率の関数としての濁り度に見
られたのと同様の挙動を示すことが判明した。本発明の
分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物と上記のようにし
て製造したのホウ酸カリウム組成物を、同じような最終
配合油組成物に配合し、高温で水を混入させることによ
り、それらの比較を行った。まず、本発明のホウ酸塩潤
滑組成物を約４６％の用量で、無灰分散剤、カルシウム
スルホネート、腐食防止剤、ＥＰ剤、摩擦緩和剤、多機
能添加剤、金属不活性化剤等からなる一般的な添加剤パ
ッケージにブレンドした。次に、この添加剤パッケージ
を６．５％のレベルで希釈油に添加して、８０Ｗ９０の
最終配合油配合物を作った。次いで、この配合物にコー
ディネイティング・リサーチ・カウンセルのＬ−３３試
験を行って、水分耐久性の試験をした。この試験につい
ては、米国特許第４０８９７９０号に記載がある。この
試験は、潤滑剤を苛酷な環境にさらすことにより潤滑剤
の性能を評価するものである。性能は、試験装置内の堆
積物および錆の状態、並びに試験完了時の潤滑剤の状態
に基づいて判断される。この試験では、１．２リットル
の試験用潤滑剤を台上に固定された自動車の差動装置内
に入れ、３０ミリリットルの水を加え、これにより、腐
食を促進する湿気が濃縮水蒸気の形で車軸装置内に蓄積
する一種の苛酷な現場サービスをシミュレーションす
る。現場サービスと相互に関連づけてこの試験の測定を
行った。
【０１０２】
【表３】 表 ３ 水分耐久性データ ───────────────────────────────── ホウ酸塩の種類 ＯＨ：Ｂ比率 Ｌ３３堆積物、面積％ ───────────────────────────────── カリウム − ２８ ナトリウム １．２５：１ ２ ナトリウム １．１４：１ ３ ナトリウム ０．９４：１ ２ ナトリウム ０．８８：１ ９ ナトリウム ０．７０：１ ９ ─────────────────────────────────
【０１０３】Ｌ３３堆積物、面積％は、上記の方法によ
り測定した、堆積物で覆われた差動歯車枠および部分の
割合である。この試験の結果は、本発明の水和ホウ酸ナ
トリウム組成物の水分耐久性がＯＨ：Ｂ比率の関数であ
ることを示している。Ｌ３３堆積物、面積％の減少によ
り測定されたように、これらのホウ酸ナトリウムの水分
耐久性は、ＯＨ：Ｂ比率が約０．９０：１〜１．５０：
１であるとき、最適となる。ＯＨ：Ｂ比率が０．９０：
１より小さいと水分耐久性は若干悪くなるが、ホウ酸カ
リウムの水分耐久性よりははるかに良い。ＯＨ：Ｂ比率
が０．７０：１のホウ酸ナトリウムは、ＯＨ：Ｂ比率が
０．８８：１のホウ酸ナトリウムと同じ水分耐久性を示
したが、濁り度はそれほどは良くなかった。表３に示し
たように、良好な水分耐久性を与える好ましいＯＨ：Ｂ
比率値は、上述した良好な濁り度を与える好ましいＯ
Ｈ：Ｂ比率値と一致する。
【０１０４】［実施例３］以下の実施例では、約１３重
量％のポリイソブテニルコハク酸無水物、約５重量％の
ＴＢＮ５の天然スルホネート、及び基油を用いて、上記
実施例１と同様にして製造した二つの分散状の水和ホウ
酸ナトリウム組成物について、それらの安定性を比較し
た。第一の分散状の水和ホウ酸ナトリウムはナトリウ
ム：ホウ素比率が１：２．４４であり、第二はナトリウ
ム：ホウ素比率が１：３．００であった。
【０１０５】試料を密封した容器に入れて環境条件にて
保持した。試料は大気水分にさらされなかった。約２４
時間後に（如何なる混入も無しで）、第一の水和ホウ酸
ナトリウムには結晶が生じたが、第二の水和ホウ酸ナト
リウムには結晶は生じなかった。事実、Ｎａ：Ｂ比率が
請求の範囲内にある分散状のホウ酸ナトリウムのいずれ
の試料にも、周囲条件下で１年間に渡って目に見える結
晶生成は観察されなかった。
【０１０６】以上の記述から、上述した本発明の様々な
修正や変更は当該分野の熟練者にとって起こりうること
である。添付した特許請求の範囲内となるそのような変
更は全て、請求の範囲に包含されるものである。
【０１０７】
【発明の効果】本発明の分散状の水和ホウ酸ナトリウム
組成物は、従来の分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物
よりも濁り度が低減し、そして完全に配合されたギヤ油
組成物に通常使用される添加剤と良好な混合性を示す。
このような分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物を含む
最終配合油組成物は、水分耐久性が向上して良好な貯蔵
安定性を示す。本発明においては、分散状の水和ホウ酸
ナトリウム組成物の製造から生じる濁り度を、分散液中
のホウ素の脱水の程度を特別に制御することによって低
減することができる。さらに、分散状の水和ホウ酸ナト
リウムの水分耐久性を、ナトリウムとホウ素の比率およ
び組成物の脱水の程度を注意深く制御することによって
改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水和ホウ酸ナトリウムの重ね合せ赤外
スペクトルを表す。
【図２】本発明の水和ホウ酸ナトリウムについて、
（１）開始時、（２）濁り度が低い時点、及び（３）脱
水作業終了時における４０００ｃｍ-1〜３０００ｃｍ-1
の領域の赤外重ね合せスペクトルを表す。
【図３】分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物の濁り度
が、ＯＨ：Ｂ比率が約０．８０：１〜１．６０：１の間
で最小に達することを示す。
───────────────────────────────────────────────────── 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 125/24 Ｃ１０Ｍ 125/24 125/26 125/26 129/93 129/93 133/56 133/56 145/14 145/14 159/22 159/22 159/24 159/24 // Ｃ１０Ｎ 10:02 Ｃ１０Ｎ 10:02 10:04 10:04 10:08 10:08 10:12 10:12 20:02 20:02 30:00 30:00 Ｃ 40:04 40:04 (72)発明者 ケニス・ディー・ネルソン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 95422、クリアー・レイク、ピー．オー. ボックス 5192 Ｆターム(参考） 4H104 AA01Z AA13C AA17C AA18C AA20C AA21C AA26C BC06C BF03C CB08C DA02A DB06C DB07C FA01 FA02 FA04 FA06 LA13 PA02

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水和ホウ酸ナトリウム、分散剤、および
    潤滑粘度の油からなる分散状の水和ホウ酸ナトリウム組
    成物であって、該水和ホウ酸ナトリウムのヒドロキシル
    基：ホウ素（ＯＨ：Ｂ）の比率が約０．８０：１乃至
    １．６０：１であり、そしてナトリウムとホウ素との比
    率が約１：２．７５乃至１：３．２５であることを特徴
    とする分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物。
  2. 【請求項２】 分散状の水和ホウ酸ナトリウムのナトリ
    ウムとホウ素との比率が約１：２．９乃至約１：３．１
    である請求項１に記載の組成物。
  3. 【請求項３】 分散状の水和ホウ酸ナトリウムのナトリ
    ウムとホウ素との比率が約１：３である請求項１に記載
    の組成物。
  4. 【請求項４】 分散状の水和ホウ酸ナトリウムのヒドロ
    キシル基とホウ素との比率が約０．９０：１乃至１．５
    ０：１である請求項１に記載の組成物。
  5. 【請求項５】 分散状の水和ホウ酸ナトリウムのヒドロ
    キシル基とホウ素との比率が約１．００：１乃至１．４
    ０：１である請求項１に記載の組成物。
  6. 【請求項６】 組成物がさらに、ホウ素のモル当り約
    ０．００１モル乃至約０．１１モルの水溶性オキソアニ
    オンを含有する請求項１に記載の組成物。
  7. 【請求項７】 水溶性オキソアニオンが、硝酸塩、硫酸
    塩、炭酸塩、リン酸塩、ピロリン酸塩、ケイ酸塩、アル
    ミン酸塩、ゲルマン酸塩、スズ酸塩、亜鉛酸塩、鉛酸
    塩、チタン酸塩、モリブデン酸塩、タングステン酸塩、
    バナジウム酸塩、ニオブ酸塩、タンタル酸塩、ウラン酸
    塩、イソポリモリブデン酸塩、イソポリタングステン酸
    塩、ヘテロポリモリブデン酸塩、ヘテロポリタングステ
    ン酸塩、およびそれらの混合物からなる群より選ばれる
    請求項６に記載の組成物。
  8. 【請求項８】 分散剤が、ポリアルキレンコハク酸イミ
    ド、ポリアルキレンコハク酸無水物、ポリアルキレンコ
    ハク酸、ポリアルキレンコハク酸のモノ又はジ塩、およ
    びそれらの混合物からなる群より選ばれる請求項１に記
    載の組成物。
  9. 【請求項９】 組成物がさらに、組成物の全重量に基づ
    いて０．２乃至１０重量％の清浄剤を含有する請求項１
    に記載の組成物。
  10. 【請求項１０】 下記成分からなる添加剤パッケージ： （ａ）請求項１に記載の分散状の水和ホウ酸ナトリウム
    組成物を、約１０乃至７５重量％、および（ｂ）無灰分
    散剤、清浄剤、硫化炭化水素、リン酸水素ジアルキル、
    ジチオリン酸亜鉛、亜リン酸水素ジアルキル、ペンタエ
    リトリトールモノオレート、２，５−ジメルカプトチア
    ジアゾール、ベンゾトリアゾール、分散性モリブデン二
    硫化物、抑泡剤、およびイミダゾリンからなる群より選
    ばれる一以上の添加剤を、約２５乃至９０重量％、ただ
    し、各成分の重量％は組成物の全重量に基づく値であ
    る。
  11. 【請求項１１】 下記成分からなる配合油組成物： ａ）約５乃至１５重量％の請求項１０に記載の添加剤パ
    ッケージ、および ｂ）約８５乃至９５重量％の潤滑粘度の油、 ただし、各成分の重量％は組成物の全重量に基づく。
  12. 【請求項１２】 更に、ポリメタクリレート粘度指数向
    上剤および流動点降下剤のうちの少なくとも一種を含有
    する請求項１１に記載の最終配合油組成物。
  13. 【請求項１３】 ホウ酸ナトリウムおよび分散剤を含む
    油組成物の濁り度を低減する方法であって、潤滑粘度の
    油、分散剤、および耐摩耗有効量の水和ホウ酸ナトリウ
    ムを用いて、分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物を形
    成することからなり、そして該分散状の水和ホウ酸ナト
    リウム組成物が、ヒドロキシル基：ホウ素との比率（Ｏ
    Ｈ：Ｂ）が約０．８０：１乃至１．６０：１で、かつナ
    トリウムとホウ素との比率が約１：２．７５乃至１：
    ３．２５であるように選択されている方法。
  14. 【請求項１４】 分散状の水和ホウ酸ナトリウム組成物
    を製造する方法であって、下記工程からなる製造方法： （１）下記成分からなる混合物を撹拌しながら混合す
    る： （ａ）ホウ酸と水酸化ナトリウムの水溶液であって、生
    成物中のナトリウムとホウ素との比率が約１：２．７５
    乃至１：３．２５となるように、試薬の化学量論比を選
    択した水溶液、 （ｂ）潤滑粘度の油、および （ｃ）分散剤、 次いで、 （２）ヒドロキシル基：ホウ素との比率（ＯＨ：Ｂ）
    が、約０．８０：１乃至１．６０：１である分散状の水
    和ホウ酸ナトリウムを生成させるために、混合物を加熱
    して水分を充分に除去する。
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