JP2008516049A - スルホネートを含有する潤滑組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、清浄剤パッケージ、分散剤および潤滑粘性のあるオイルを含有する潤滑組成物に関する。本発明は、さらに、船舶のディーゼルシリンダー潤滑剤におけるこの潤滑組成物の使用に関する。
摩耗を減らして清浄度を向上させるために、ディーゼルエンジンまたはガソリンエンジン用の潤滑粘性のあるオイルに種々の添加剤を添加することは、公知である。ディーゼルエンジンにおいて、潤滑粘性のあるオイルは、特に、シリンダーライナーおよびピストンリングの摩耗を減らすために、特に使用される。しばしば、エンジンの操作温度および圧力は、シリンダーの内壁にある潤滑粘性のあるオイルの薄膜を破壊するのに十分である。この結果として、このシリンダーは、堆積物が原因の摩耗の上昇およびエンジン清浄度の低下に遭遇する。ピストンリングの周りで高いレベルの堆積物が形成されると、また、過度の摩耗が生じ得る。
本発明は、以下を含有する潤滑組成物を提供する:
(a)以下を含有する、清浄剤パッケージ:
(i)(1)ヒドロカルビル置換フェノール;(2)アルデヒド;および(3)カルボキシル置換フェノールもしくはカルボキシル置換フェニルアミンのオリゴマー反応生成物;または該反応生成物の塩;
(ii)スルホネート;および
(iii)必要に応じて、フェネート;
(b)必要に応じて、分散剤;および
(c)潤滑粘性のあるオイルであって、
ここで、該スルホネート清浄剤は、約12.5:1〜約40:1の金属比で、オーバーベース化されている。
(a)以下を含有する、清浄剤パッケージ:
(i)(1)ヒドロカルビル置換フェノール;(2)アルデヒド;および(3)カルボキシル置換フェノールもしくはカルボキシル置換フェニルアミンのオリゴマー反応生成物;または該反応生成物の塩;
(ii)スルホネート;および
(iii)必要に応じて、フェネート;
(b)必要に応じて、分散剤;および
(c)潤滑粘性のあるオイルであって、
ここで、該スルホネート清浄剤は、約12.5:1〜約40:1の金属比で、オーバーベース化されている。
本発明は、以下を含有する潤滑組成物を提供する:
(a)以下を含有する、清浄剤パッケージ:
(i)(1)ヒドロカルビル置換フェノール;(2)アルデヒド;および(3)カルボキシル置換フェノールもしくはカルボキシル置換フェニルアミンのオリゴマー反応生成物;または該反応生成物の塩;
(ii)スルホネート;および
(iii)必要に応じて、フェネート;
(b)必要に応じて、分散剤;および
(c)潤滑粘性のあるオイルであって、
ここで、該スルホネート清浄剤は、約12.5:1〜約40:1の金属比で、オーバーベース化されている。
本発明は、(1)ヒドロカルビル置換フェノール;(2)アルデヒド;および(3)カルボキシル置換フェノールもしくはカルボキシル置換フェニルアミンのオリゴマー反応生成物;または該反応生成物の塩を包含する。このオリゴマー反応生成物は、清浄剤である。一実施態様では、このオリゴマー反応生成物は、金属塩であり、別の実施態様では、このオリゴマー生成物は、金属を含まない。このオリゴマー反応生成物は、The Lubrizol Corporationから市販されている。
本発明は、さらに、スルホネート清浄剤を含む。この組成物のスルホネート清浄剤は、次式で表わされる化合物を含有する:
(R6)k−A−SO3M (VI)
ここで、各R6は、一実施態様では、6個〜40個、別の実施態様では、8個〜25個、別の実施態様では、9個〜20個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基である;Aは、別個に、環式または非環式炭化水素基であり得る;Mは、水素、金属イオンの原子価、アンモニウムイオンまたはそれらの混合物である;そしてkは、0〜5の整数、例えば、0、1、2、3、4、5である。一実施態様では、kは、1、2または3、別の実施態様では、1または2、別の実施態様では、1である。このスルホネート清浄剤の非オーバーベース化前駆体では、Mは、水素であり得、例えば、利用可能なM要素の30%未満、別の実施態様では、20%未満、別の実施態様では、10%未満、さらに別の実施態様では、5%未満で、存在している。このスルホネート清浄剤がオーバーベース化されているとき、これらのM要素の殆どまたは実質的に全部は、金属イオンを表わす。
一実施態様では、(i)または(ii)あるいはそれらの両方の清浄剤は、オーバーベースされる。オーバーベース化物質は、別に、オーバーベース化塩またはスーパーベース化塩と呼ばれるが、一般に、単一相の均一なニュートン系であり、これは、その金属および金属と反応される特定の酸性有機化合物の化学量論に従って中和するために必要な金属含量よりも過剰の金属含量により、特徴付けられる。これらのオーバーベース化物質は、酸性物質(典型的には、無機酸または低級カルボン酸、しばしば、二酸化炭素)と、以下を含有する混合物とを反応させることにより、調製される:酸性有機化合物、少なくとも1種の有機溶媒を含む反応媒体、および促進剤(例えば、フェノールまたはアルコール混合物)。アルコールの混合物は、典型的には、メタノールと、2個〜7個の炭素原子を有する少なくとも1種のアルコールとを含有し、そして50〜60モルパーセントのメタノールを含有し得る。この酸性物質は、通常、オイルにて一定程度の溶解度を与えるのに十分な数の炭素原子を有する。過剰な金属量は、通常、基質:金属比で表わされる。「基質:金属比」との用語は、この基質の当量に対する金属の全当量の比である。オーバーベース化スルホネート清浄剤は、典型的には、12.5:1〜40:1、一実施態様では、13.5:1〜40:1、別の実施態様では、14.5:1〜40:1、別の実施態様では、15:1〜40:1;別の実施態様では、15.5:1〜40:1、別の実施態様では、16.5:1〜40:1の金属比を有する。さらに、このオーバーベース化スルホネート清浄剤は、しばしば、低い製造過程粘度および低い最終粘度を有する。
フランジおよびクリップ、オーバーヘッド攪拌機(パドル付き)およびポリテトラフルオロエチレン(PTFE)攪拌機グランド、ディーン・スタークトラップおよび二重表面冷却器、マントル/熱電対温度制御システムを付けたフランジ容器を使用して、500TBNスルホネートの試料を調製するが、この装置は、マントルのすぐ上から、冷却器のすぐ下まで、ガラスウールで覆われている。この容器に、C16〜C24アルキルベンゼンスルホン酸35.1重量部および鉱油(SN 150)31.8重量部を充填し、そして30℃まで加熱する。この反応器に、ポートを通って、アルコール(これは、11.6重量部で存在しているメタノールおよびイソブタノール/アミルアルコール混合物を含有する)を充填する。メタノールとイソブタノール/アミルアルコール混合物との重量比は、1.31である。この反応器に、水酸化カルシウム14.9重量部を充填し、その混合物を54℃まで加熱し、ここで、二酸化炭素を加えて、炭酸化生成物を形成する。この炭酸化生成物を、さらに、水酸化カルシウムおよび二酸化炭素の類似(すなわち、等しい)部分で、もう3回処理する。ストリッピングにより水を除去した後、アルコール、水酸化カルシウムおよび二酸化炭素の添加を2回繰り返す。その生成物をストリッピングし、そして濾過する。
必要に応じて、この清浄剤パッケージは、さらに、フェネートを含有する。このフェネート清浄剤は、公知であり、イオウ含有フェネート、非硫化フェネートまたはそれらの混合物の中性またはオーバーベース化金属塩が挙げられる。適当な金属塩は、スルホネート清浄剤について記述したものと同じである。
本発明は、必要に応じて、分散剤を含む。この分散剤は、公知であり、灰分含有分散剤または無灰型分散剤が挙げらる。この分散剤は、単独で、または他の分散剤と併用して、使用され得る。一実施態様では、この無灰分散剤は、灰分を形成する金属を含有しない。無灰型分散剤は、比較的に高分子量の炭化水素鎖に結合された極性基により、特徴付けられる。典型的な無灰分散剤には、N−置換長鎖アルケニルスクシンイミドが挙げられる。N−置換長鎖アルケニルスクシンイミドの例は、一実施態様では、350〜5000の範囲、別の実施態様では、500〜3000の範囲のポリイソブテニル置換基の数平均分子量を有するポリイソブチレンスクシンイミドが挙げられる。スクシンイミド分散剤およびそれらの調製は、例えば、米国特許第4,234,435号で開示されている。スクシンイミド分散剤は、典型的には、ポリアミン(典型的には、ポリ(エチレンアミン))から形成されたイミドである。
本発明は、さらに、潤滑粘性のあるオイルを含有する。このようなオイルには、天然油および合成油、水素化分解、水素化、ハイドロフィニッシングから誘導されたオイル、未精製油、精製油および再精製油、およびそれらの混合物が挙げられる。
必要に応じて、この潤滑組成物は、成分(a)〜(c)以外の少なくとも1種の性能添加剤を含有し得、これらは、金属不活性化剤、分散剤、酸化防止剤、耐摩耗剤、腐食防止剤、耐スカッフィング剤、極圧剤、発泡防止剤、解乳化剤、摩擦調整剤、粘度調整剤、流動点降下剤およびそれらの混合物からなる群から選択される。典型的には、十分に調合した潤滑油は、1種またはそれ以上のこれらの性能添加剤を含有する。
本発明の一実施態様では、この組成物は、さらに、耐摩耗剤(例えば、ヒドロカルビルジチオリン酸金属)を含有する。ヒドロカルビルジチオリン酸金属の例には、ジヒドロカルビルジチオリン酸金属(これは、しばしば、ZDDP、ZDPまたはZDTPと呼ばれる)が挙げられる。一実施態様では、この潤滑組成物は、ヒドロカルビルジチオリン酸金属を含まない。
本発明はまた、以下を混合する工程を包含する潤滑組成物を調製する方法を含む:
(a)以下を含有する、清浄剤パッケージ:
(i)(1)ヒドロカルビル置換フェノール;(2)アルデヒド;および(3)カルボキシル置換フェノールもしくはカルボキシル置換フェニルアミンのオリゴマー反応生成物;または該反応生成物の塩;
(ii)スルホネート;および
(iii)必要に応じて、フェネート;
(b)必要に応じて、分散剤;および
(c)潤滑粘性のあるオイルであって、
ここで、該スルホネート清浄剤は、約12.5:1〜約40:1の金属比で、オーバーベース化されている。
本発明の潤滑組成物は、内燃機関(例えば、ディーゼル燃料機関、ガソリン燃料機関、天然ガス燃料機関または混合ガソリン/アルコール燃料機関)に有用である。一実施態様では、この内燃機関は、4−ストロークであり、別の実施態様では、2−ストロークエンジンである。一実施態様では、このディーゼル燃料機関は、船舶ディーゼル機関である。
表1で規定した添加剤を混合することにより、潤滑組成物を調製する;そして全ての添加剤は、通常の量の希釈剤を含有する。調製された組成物は、以下である:
(a*)は、400TBNスルホネート清浄剤である;
(b*)は、500 TBNスルホネートである;
(c*)は、金属サリキサレート清浄剤である;
(d*)は、(1)550の分子量のヒドロカルビル置換フェノール;(2)アルデヒド;および(3)カルボキシル置換フェノールの無金属オリゴマー反応生成物である;
(e*)は、成分(d*)のドデシル置換フェノール等価物である;
(f*)は、分散剤である;そして
(g*)は、潤滑粘性のあるオイルである。
およそ233gの試料を250mL Panel Coker装置に入れ、そして325℃まで加熱する。この試料を、15秒間にわたって、金属板に跳ねかけ、次いで、45秒間焼き付ける。この跳ねかけおよび焼き付けのサイクルを、およそ3時間継続する。この試料を室温まで冷却しそして金属プレート上に残っている堆積物の量を測定する。指定した実施例の潤滑剤を試験することにより得られた結果は、以下で示すとおりである:
表1で規定した添加剤を混合することにより、潤滑組成物を調製する;そして全ての添加剤は、通常の量の希釈剤を含有する。調製された組成物は、以下である:
(a*)〜(e*)は、上で定義したとおりである;
(e*)は、分散剤である;
(f*)は、ホウ酸塩分散剤である;
(g*)は、ジアルキルジチオリン酸亜鉛である;
(h*)は、硫化オレフィンである;
(i*)は、潤滑粘性のあるオイルである。
Cameron Plint TE−77(商標)は、往復摩耗試験機である。この試験では、鋼球上部試験片を、鋼鉄製フラット下部試験片に接して、往復させる。次いで、このCameron Plintに、試料10mlを充填し、50℃まで加熱し、そして20分間保持する。次いで、これらの試料(実施例12〜16)を、2分間にわたって、150Nの負荷にかけると同時に、15mmのストローク長にわたって、10Hzで、往復を開始する。試料(実施例11および参考例1)は、240Nの負荷にかける。次いで、この試料を、1分間あたり2℃で、350℃まで加熱し、次いで、その温度で、3時間保持する。この試験の最後に、薄膜破壊の開始を測定する。薄膜破壊の開始は、接触薄膜で測定される油膜が最初にその初期値の80%まで低下する温度により、決定される。指定した実施例の潤滑剤を試験することにより得られた結果は、以下で示すとおりである:
炭化水素置換基、すなわち、脂肪族置換基(例えば、アルキルまたはアルケニル)、脂環族置換基(例えば、シクロアルキル、シクロアルケニル)、および芳香族置換された芳香族置換基、脂肪族置換された芳香族置換基および脂環族置換された芳香族置換基などだけでなく、環状置換基。ここで、この環は、分子の他の部分により、完成されている(例えば、2個の置換基は、一緒になって、環を形成する);
置換された炭化水素置換基、すなわち、非炭化水素基を含有する置換基。この非炭化水素基は、本発明の文脈では、置換基の主な炭化水素的性質を変化させない(例えば、ハロ(特に、クロロおよびフルオロ)、ヒドロキシ、アルコキシ、メルカプト、アルキルメルカプト、ニトロ、ニトロソ、およびスルホキシ);
ヘテロ置換基、すなわち、本発明の文脈内では、主として炭化水素的性質を有しながら、環または鎖の中に存在する炭素以外の原子を有するが、その他は炭素原子で構成されている基。ヘテロ原子には、イオウ、酸素、窒素が挙げられ、ピリジル、フリル、チエニルおよびイミダゾリルのような置換基を包含する。一般に、このヒドロカルビル基では、各10個の炭素原子に対し、2個以下の非炭化水素置換基、一実施態様では、1個以下の非炭化水素置換基が存在する。典型的には、このヒドロカルビル基には、このような非炭化水素置換基は存在しない。
Claims (11)
- 以下:
(a)以下を含有する、清浄剤パッケージ:
(i)(1)ヒドロカルビル置換フェノール;(2)アルデヒド;および(3)カルボキシル置換フェノールもしくはカルボキシル置換フェニルアミンのオリゴマー反応生成物;または該反応生成物の塩;
(ii)スルホネート;および
(iii)必要に応じて、フェネート;
(b)必要に応じて、分散剤;ならびに
(c)潤滑粘性のあるオイル
を含有する潤滑組成物であって、
ここで、該スルホネート清浄剤は、約12.5:1〜約40:1の金属比で、オーバーベース化されている、組成物。 - 前記潤滑組成物が、30またはそれより高い全塩基価を有する、請求項1に記載の潤滑組成物。
- 前記潤滑組成物が、50またはそれより高い全塩基価を有する、請求項1に記載の潤滑組成物。
- 前記スルホネート清浄剤の金属比が、15:1〜40:1である、請求項1に記載の潤滑組成物。
- 前記スルホネート清浄剤が、少なくとも350の全塩基価を有する、請求項1に記載の潤滑組成物。
- 前記オリゴマー反応生成物が、式(I)または(II):
該化合物の各末端は、式(III)または(IV):
このような基は、二価架橋基により連結されており、該架橋基は、各連鎖について、同一または異なり得る;ここで、式(I)〜(IV)において、fは、1、2または3である;Uは、−OH、−NH2−NHR1、−N(R1)2またはそれらの混合物であり、R1は、1個〜5個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基である;R2は、ヒドロキシルまたはヒドロカルビル基であり、そしてjは、0、1または2である;R3は、水素またはヒドロカルビル基である;R4は、ヒドロカルビル基または置換ヒドロカルビル基である;gは、1、2または3であるが、但し、少なくとも1個のR4基は、8個またはそれ以上の炭素原子を含有する;そして、ここで、該分子は、平均して、単位(I)または(III)の少なくとも1個、および単位(II)または(IV)の少なくとも1個を含有し、そして該組成物内の単位(I)および(III)の全数と単位(II)および(IV)の全数との比は、約0.1:1〜約2:1である、組成物。 - 前記オリゴマー反応生成物が、金属塩である、請求項6に記載の潤滑組成物。
- 以下:
(a)以下を含有する、清浄剤パッケージ:
(i)0.1〜8重量パーセントの(1)ヒドロカルビル置換フェノール;(2)アルデヒド;および(3)カルボキシル置換フェノールもしくはカルボキシル置換フェニルアミンのオリゴマー反応生成物;および該反応生成物の塩;
(ii)5〜25重量パーセントのスルホネート;および
(iii)0〜10重量パーセントのフェネート;
(b)0.1〜5重量パーセントの分散剤;および
(c)46〜94.8重量パーセントの潤滑粘性のあるオイル
を含有する潤滑組成物であって、
ここで、該スルホネート清浄剤は、約12.5:1〜約40:1のの金属比で、オーバーベース化されている、組成物。 - 以下:
(a)以下を含有する、清浄剤パッケージ:
(i)(1)ヒドロカルビル置換フェノール;(2)アルデヒド;および(3)カルボキシル置換フェノールもしくはカルボキシル置換フェニルアミンのオリゴマー反応生成物;および該反応生成物の塩;
(ii)スルホネート;および
(iii)必要に応じて、フェネート;
(b)分散剤;ならびに
(c)潤滑粘性のあるオイル
を混合する工程を包含する、潤滑組成物を調製するための方法であって、
ここで、該スルホネート清浄剤は、約12.5:1〜約40:1の金属比で、オーバーベース化されている、方法。 - 内燃機関を潤滑させるための方法であって、請求項1に記載の潤滑組成物を含有する潤滑剤を該内燃機関に供給する工程を包含する、方法。
- 前記内燃機関が、船舶ディーゼルエンジンである、請求項10に記載の内燃機関を潤滑させる方法。
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