JP2009520079A - 高温用合成潤滑剤のための添加剤パッケージ - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2006年12月16日に出願された米国特許仮出願第60/750,922号の恩典に基づき、これを主張するものである。
250℃を超える高温での稼動に適した潤滑組成物が継続的に求められている。このような潤滑剤は潤滑および耐摩耗保護を提供する必要がある。さらに、それらは高温環境で安定である必要があるか、または硬くてワニス様の沈殿物または容認できない量の煙を生じることなく、無害に分解する必要がある。多くの工業的プロセスが、乾燥器、炉、窯および他の熱機器に付随する、開放系のチェーンおよび駆動歯車の組立部(assembly)の稼働を含む。このようなチェーンおよび駆動歯車の組立部は、繊維製品、人造壁板、波形板金、紙およびプラスチックフィルムの製造で使用される。
概して、本発明により、高温用の油またはグリースの成分として使用される合成多価アルコールエステル潤滑流体のための、改良された添加剤パッケージが提供される。該添加剤パッケージは、有効量の、少なくとも1種のオリゴマーアミン系酸化防止剤および少なくとも1種のホウ酸含有極圧/耐摩耗剤を含んでおり、かつ腐食防止剤を含んでもよい。多価アルコールエステル流体は、少なくとも3個のヒドロキシ基を有する多価アルコールと、5〜12個の炭素原子を有するモノカルボン酸とを反応させることにより形成される。本発明による添加剤パッケージを添加後、得られる潤滑流体は、高温用のチェーン油およびグリース用途での使用に適したものにするための、粘度指数向上剤の添加を必要としない。好ましくは、ペンタエリスリトールはジペンタエリスリトールであり、かつモノカルボン酸は大部分の割合を占める3,5,5-トリメチルヘキサン酸(iso-C9酸)を含む酸混合物である。
100%多価アルコールエステルの高温用潤滑流体での使用に適した、本発明による添加剤パッケージは、少なくとも以下を含む:
(i) オリゴマー芳香族アミン、および (ii) ホウ酸含有極圧剤。
好ましい酸化防止剤は、Vanlube 9317としてR.T. Vauderbilt Companyから入手できるオリゴマー芳香族アミンである。これは、アルキル化ジフェニルアミンの反応生成物、アルキル化フェニルナフチルアミンおよびエステルのベースストックである。酸化防止剤は、潤滑剤の総重量に基づき約1〜10重量パーセントの量で存在する。好ましくは、約3〜8重量パーセント、最も好ましくは約3〜5重量パーセントで含まれる。
好ましい酸化防止剤との使用に特に適していると認められる、好ましい極圧剤は、ホウ酸含有添加剤である。これらのホウ酸含有添加剤は、ホウ酸含有アミン、四ホウ酸カリウム、1a族アルカリ金属のホウ酸塩、2a族アルカリ土類金属のホウ酸塩、例えば、亜鉛、銅およびスズ等のような遷移金属の安定ホウ酸塩、ならびにホウ酸である。高級アルキル(C9〜C12)化トリフェニルホスホロチオナート、トリフェニルホスホロトロナート(tripheny phosphorothronate)、トラニルホスホラート(tranryl phosphorate)およびそれらの混合物だけでなく、例えば、メチレンビス(ジチオカルバメート)、および対するアルキルがC1〜C8の範囲であるジチオリン酸ジアルキルエステル等のような、低刺激性耐摩耗剤も含まれ得る。極圧剤は、約0.1〜5重量パーセントの量で、好ましくは約1〜4重量パーセントで存在する。最も好ましくは、約1.5〜3重量パーセントで存在する。
腐食防止剤が含まれ得、例えば、ベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾールおよびアミノトリアゾール、またはそれらの混合物等のような、へテロ環式窒素化合物を含む。一般に、腐食防止剤は約0.01〜1.0重量パーセントの量で存在する。
ジペンタエリスリトールヘキサイソノナノアートエステルを、メカニカルスターラー、熱電対、温度調節器、ディーン・スタークトラップ、冷却器、窒素スパージャーおよび真空源が装備されている反応容器中で調製した。以下の物質を反応器に投入した。
本発明による、オリゴマーアミン系酸化防止剤とホウ酸含有耐摩耗剤の添加剤パッケージを、実施例1で調製した多価アルコールエステルに添加し、潤滑流体を配合した。実施例1からの試行1および2のエステルを以下のように配合した。
潤滑流体を高温用途において許容されるようにするためには、潤滑流体が低い揮発性を有し、かつ高温に長時間さらされた場合に、沈殿物またはワニスを生じない必要がある。潤滑流体の高温での揮発性を試験するために、実施例2の潤滑流体の試料を、高温の乾燥器中に長時間置き、その重量減少を測定した。
潤滑流体を高温用途において許容されるようにするためには、潤滑流体が優れた酸化および熱安定性を有する必要がある。高温での酸化安定性を評価するために、実施例2の配合物を、長時間、高温の乾燥器中に置き、その重量減少をFED-STD-791 Method 5308, Oxidation and Corrosion Stabilityにより試験した。この試験では、100 mlの試験油に、4つの異なる金属の存在下で乾燥空気を吹き込み、72時間、425°F(218℃)の状態を維持した。試験期間の最後に、粘度の変化、酸性度の変化および沈降物/スラッジの形成に関して、試験油を評価した。試験結果を表Vに示す。
米国特許第6,436,881号の実施例2の手順に従って調製した多価アルコールエステルの高温用潤滑剤を、以下の成分で調製した。
ベンチパネル試験(bench panel test)において、実施例3により調整した潤滑流体を、実施例6により調整した潤滑剤と比較した。この試験では、ステンレススチール製パネルを、パネル内の穴に差し込んだ2つのヒーターを用いて電気的に加熱する。熱電対を用いて、温度を監視する。パネルをわずかに傾けて置き、540°Fに加熱する。試験する潤滑剤を、0.1〜0.2 lpmの加湿気流の存在下で、20時間、加熱されたパネル上に垂らす。特徴を観察し、図1に示す。潤滑剤は、傾斜の上端近くでパネルと接触し、中央の暗い帯として観察される。次いで、潤滑剤は、加熱したパネルの尖形の末端(pointed end)に向かって移動するように、薄くなる傾向がある。潤滑剤の分解が最もよく観察されるところは、油−空気−金属表面に沿ってである。
実施例1の多価アルコールエステルを用いたグリースは、以下のように本発明により調製される。
Claims (26)
- 以下を含む、高温での使用に適した多価アルコールエステルのベースストックのための添加物パッケージ:
少なくとも1種のオリゴマー芳香族アミン系酸化防止剤、および
少なくとも1種のホウ酸含有(borated)極圧/耐摩耗剤。 - オリゴマー芳香族アミン系酸化防止剤が、アルキル化ジフェニルアミンの反応生成物、アルキル化フェニルナフチルアミン、およびエステルのベースストックである、請求項1記載の添加物パッケージ。
- ホウ酸含有極圧/耐摩耗剤が、ホウ酸含有アミン、四ホウ酸カリウム、2a族アルカリ土類金属のホウ酸塩、亜鉛と銅とスズとを含む遷移金属の安定ホウ酸塩、ならびにホウ酸の少なくとも1つである、請求項1記載の添加物パッケージ。
- オリゴマー芳香族アミン系酸化防止剤が、アルキル化ジフェニルアミンの反応生成物、アルキル化フェニルナフチルアミン、およびエステルのベースストックであり、かつホウ酸含有極圧/耐摩耗剤が、ホウ酸含有アミン、四ホウ酸カリウム、2a族アルカリ土類金属のホウ酸塩、亜鉛と銅とスズとを含む遷移金属の安定ホウ酸塩、ならびにホウ酸の少なくとも1つである、請求項1記載の添加物パッケージ。
- 以下を含む、合成エステルを基材とする潤滑流体であって、40℃で少なくとも約120 cStの粘度を有する潤滑流体:
(A) 以下のものの反応生成物である、エステルのベースストック:
(i) ペンタエリスリトール、および
(ii) 少なくとも60重量パーセントのiso-C9酸を含むモノカルボン酸混合物;ならびに
(B) 以下を含む、有効量の添加物パッケージ:
少なくとも1種のオリゴマー芳香族アミン系酸化防止剤、および
少なくとも1種のホウ酸含有極圧/耐摩耗剤。 - 添加物パッケージが、流体の総重量に基づき5〜15重量パーセントの量で存在する、請求項5記載の合成潤滑流体。
- 酸化防止剤が、流体の総重量に基づき約1〜10重量パーセントの量で存在する、請求項5記載の合成潤滑流体。
- ホウ酸含有耐摩耗剤が、流体の総重量に基づき約0.1〜5重量パーセントの量で存在する、請求項5記載の合成潤滑流体。
- ホウ酸含有極圧剤が、ホウ酸含有アミン、四ホウ酸カリウム、1a族アルカリ金属のホウ酸塩、2a族アルカリ土類金属のホウ酸塩、例えば、亜鉛、銅およびスズ等のような、遷移金属の安定ホウ酸塩、ならびにホウ酸からなる群より選択される、請求項5記載の合成潤滑流体。
- オリゴマー芳香族アミンが、アルキル化ジフェニルアミンの反応生成物、アルキル化フェニルナフチルアミン、およびエステルのベースストックである、請求項5記載の合成潤滑流体。
- オリゴマー芳香族アミン酸化防止剤が、アルキル化ジフェニルアミンの反応生成物、アルキル化フェニルナフチルアミン、およびエステルのベースストックであり、かつホウ酸含有極圧/耐摩耗剤が、ホウ酸含有アミン、四ホウ酸カリウム、2a族アルカリ土類金属のホウ酸塩、亜鉛と銅とスズとを含む遷移金属の安定ホウ酸塩、ならびにホウ酸の少なくとも1つである、請求項5記載の添加物パッケージ。
- 多価アルコールが、少なくとも85重量パーセントのペンタエリスリトールである、請求項5記載の合成潤滑流体。
- 多価アルコールが、約98パーセントのペンタエリスリトールである、請求項5記載の合成潤滑流体。
- 直鎖酸が、少なくとも75重量パーセントのiso-C9酸、ならびに残りの重量パーセントのC7およびC8-10直鎖酸を含む混合物である、請求項5記載の合成潤滑流体。
- 有効量の腐食防止剤をさらに含む、請求項5記載の合成潤滑流体。
- 腐食防止剤がベンゾトリアゾールである、請求項5記載の合成潤滑流体。
- 残りの配分のモノカルボン酸が直鎖構造を持つC7〜C10酸である、請求項5記載の合成潤滑流体。
- 酸混合物が少なくとも約66パーセントのiso-C9酸である、請求項17記載の合成潤滑流体。
- 40℃で少なくとも約120 cStの粘度を有する潤滑流体を得るために、以下を含む、合成エステルを基材とする潤滑流体:
(A) 以下のものの反応生成物である、エステルのベースストック:
(i) ジペンタエリスリトール、および
(ii) 少なくとも約60重量パーセントのiso-C9酸ならびに直鎖C7およびC8-10酸を含む、モノカルボン酸混合物;ならびに
(B) 以下を含む、有効量の添加物パッケージ:
少なくとも1種のオリゴマー芳香族アミン系酸化防止剤、および
ホウ酸含有極圧/耐摩耗剤。 - ジペンタエリスリトールが、少なくとも約85重量パーセントのジペンタエリスリトールである、請求項19記載の合成エステル潤滑剤。
- 酸化防止剤が、流体の総重量に基づき約3〜8重量パーセントの量で存在する、請求項19記載の合成エステル潤滑流体。
- ホウ酸含有耐摩耗剤が、流体の総重量に基づき約0.5〜4重量パーセントの量で存在する、請求項19記載の合成エステル潤滑流体。
- グリースを形成するために増粘剤をさらに含む、請求項5記載の合成エステル潤滑流体。
- 増粘剤がポリ尿素である、請求項22記載の合成エステル潤滑流体。
- グリースを形成するために増粘剤をさらに含む、請求項19記載の合成エステル潤滑流体。
- 増粘剤が、潤滑剤の総重量の約20〜25重量パーセントで存在するポリ尿素である、請求項25記載の合成エステル潤滑流体。
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