JP2011529994A - 有用な乳化および錆止め性能がある耐摩耗作動液組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上記油溶性清浄添加剤は、アルキル置換ヒドロキシ安息香酸もしくはその硫化誘導体のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アルミニウム塩もしくは置換アルミニウム塩からなる群より選ばれる少なくとも一つの塩を含み、また耐摩耗作動液組成物は特定のレベルを超えるカルボキシレート指数を有する。
【選択図】なし
Description
本発明に用いる潤滑性粘度を有するベースオイル(基油)は、鉱物油であっても合成油であってもよい。ベースオイルは40℃において少なくとも10cSt(mm2/秒)の粘度、および20℃よりも低い(好ましくは0℃以下の)流動点を有することが望ましい。ベースオイルは、合成もしくは天然の原料から得られる。本発明でベースオイルとして使用される鉱物油は、例として、潤滑油組成物に普通に使用されているパラフィン型、ナフサ型、その他の液体を含む。合成油は、例として、望ましい粘度を有する炭化水素合成油と合成エステルとの双方、およびそれらの混合物を含む。炭化水素合成油は、例えば、エチレンまたは高級α−オレフィン(ポリアルファオレフィンもしくはPAO)の重合あるいはフィッシャー−トロプシュ反応のような一酸化炭素と水素ガスとの炭化水素合成反応によって調製される適度の粘度を有する液状ポリマーを含む。1−デセン三量体のようなC6乃至C12α−オレフィンの水素化液状オリゴマーが特に有用である。同様に、ジドデシルベンゼンのような適度の粘度を有するアルキルベンゼン類も使用できる。有用な合成エステルは、モノカルボン酸およびポリカルボン酸とモノヒドロキシアルカノールおよびポリオールとのエステルを含む。典型的な例は、アジピン酸ジドデシル、テトラカプロン酸ペンタエリスリトール、アジピン酸ジ2−エチルヘキシル、セバシン酸ジラウリルおよびその他である。モノおよびジカルボン酸とモノおよびジヒドロキシアルカノールとの混合物から調製される複合エステルも用いることができる。鉱物油と合成油との配合も有用である。例えば、10質量%乃至25質量%の水素化1−デセン三量体と75質量%乃至90質量%の150SUS(100F)鉱物オイルとの配合は、優れた潤滑性油ベースを生成する。
前述したように、本発明に用いる耐摩耗作動液組成物は、少なくとも一つの適切な油溶性の清浄添加剤を含む。そのような清浄添加剤には、適切なカルボキシレート含有清浄剤が含まれる。カルボキシレート含有清浄剤は、アルキル置換ヒドロキシベンゾエートおよびその硫化誘導体を含む。ここで、清浄添加剤の全塩基数(TBN)は、一般に200mgKOH/g未満であり、好ましくは160mgKOH/g未満である。「全塩基数」もしくは「TBN」との用語は、1グラムの生成物を中和するために必要なミリグラム単位の水酸化カリウムに当量となる数を意味する。従って、高いTBNは、強力な過塩基性生成物を反映し、その結果、酸を中和するための高い塩基性が確保される。生成物のTBNは、ASTMの規格番号D2896もしくは同等の方法により決定することができる。過塩基性清浄剤は、塩基源(例、石灰)と酸性過塩基化化合物(例、二酸化炭素)との添加のような処理によって添加剤のTBNが増加している任意の清浄剤である。
600Nオイルと混合物の全質量に対して10質量%の含量の添加剤とを、60℃の温度で30分間遠心分離機にかける。遠心分離は、ASTMの規格D2273が規定する条件下で実施する。ここで、遠心分離は希釈なしで(溶媒を加えることなく)実施することに留意すべきである。遠心分離の直後、形成する沈殿物の容積を決定する。沈殿物が0.05%(v/v:混合物の容積に対する沈殿物の容積)未満である場合には、生成物を油溶性とみなす。
本発明の耐摩耗作動液組成物中の清浄添加剤は、清浄剤中に存在するアルキル置換ヒドロキシベンゾエート(ここでは、アルキル置換ヒドロキシ安息香酸の塩と置き換えてもよい)もしくはその硫化誘導体の量に対して当量の水酸化カリウムの量が特徴になる。上記量は、mgKOH/g(清浄剤)で示され、カルボキシレート指数(CI)と称する。よって、グラム単位の清浄剤に対して、KOH56mgと当量のヒドロキシフェニルカルボキシレートは、56のCIを有し、56CIアルキル置換ヒドロキシベンゾエートと称する。
アルキル置換ヒドロキシベンゾエート清浄添加剤は有機溶媒中に溶解し、同容量の希釈強酸溶液で3回洗浄する。水層を集める。水層を一緒にして、有機溶媒で洗浄する。水層を除去し、有機層を一緒にし、引き続き蒸留水で洗浄する。水層をデカントする。酸性化した抽出物をピリジンで処理し、希釈標準塩基で滴定する。
CI=(V1×C×MWKOH)/W
式中、
V1は滴定曲線の第1終点に到達するまでに要する容量であり;
Cは希釈標準化塩基の濃度であり;
MWKOHはKOHの分子量であり;そして
Wはアルキル置換ヒドロキシベンゾエート清浄添加剤の質量である。
耐摩耗作動液組成物のCI=(アルキル置換ヒドロキシベンゾエート清浄剤のCI)×(液体中のアルキル置換ヒドロキシベンゾエート清浄剤の質量%)
本発明の油溶性清浄添加剤は、一般に充分な量の有機液体希釈剤と本発明が用いる油溶性清浄添加剤とを含む濃縮物として使用できる。濃縮物は、搬送および貯蔵においてそれを容易に取り扱うために充分な量の有機液体希釈剤を含む。濃縮物は一般に約10質量%乃至90質量%、好ましくは約20乃至70質量%、さらに好ましくは約20質量%乃至35質量%の適合性がある有機液体希釈剤を含む。使用できる適切な有機液体希釈剤は、その例として、再精製溶媒100N(例、Cit−Con100N)、および水素化処理100N(例、シェブロン100N)、その他のようなパラフィン系ベースオイルを含む。有機液体希釈剤は、好ましくは100℃において約1乃至20cStの粘度を有する。本発明に用いる油溶性添加剤は、約10質量%乃至90質量%、好ましくは約30質量%乃至80質量%の濃度である。
以下の添加剤成分は、本発明に好ましく用いることができる成分に関するいくつかの例である。これらの添加剤の例は、本発明を説明するために示すものであり、限定を意図するものではない。
アルケニルスクシンイミド、コハク酸アルケニルエステル、他の有機化合物により修飾されたアルケニルスクシンイミド、エチレンカーボネートもしくはホウ酸の後処理により修飾されたアルケニルスクシンイミド、ペンタエリスリトール、フェネート−サリチレートおよびそれらの後処理による類似体、ホウ酸のアルカリ金属塩、混合アルカリ金属塩、もしくはアルカリ土類金属塩、水和ホウ酸アルカリ金属塩の分散物、ホウ酸アルカリ土類金属塩の分散物、ポリアミド無灰性分散剤、その他およびそれら分散剤の混合物
抗酸化剤は、使用中に鉱物オイルが劣化する傾向を減少させる。その場合、金属表面におけるスラッジもしくはワニス様の沈着物のような酸化による生成物および粘度の増加が劣化の証拠になる。本発明に有用な抗酸化剤の例は、限定される訳ではないが、フェノール型(フェノール性)酸化防止剤として、4,4’−メチレン−ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ビス(2−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−イソプロピリデン−ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−ノニルフェノール)、2,2’−イソブチリデン−ビス(4,6−ジメチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−シクロヘキシルフェノール)、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、2,4−ジメチル−6−tert−ブチルフェノール、2,6−ジ−tert−I−ジメチルアミノ−p−クレゾール、2,6−ジ−tert−4−(N,N’−ジメチルアミノメチルフェノール)、4,4’−チオビス(2−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−チオビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、ビス(3−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルベンジル)スルフィド、およびビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)を含む。別の種類の酸化防止剤は、アルキル化ジフェニルアミン類(例、チバガイギー社のイルガノックスL−57)、ジチオカルバミン酸金属塩(例、ジチオカルバミン酸亜鉛)、およびメチレンビス(ジブチルジチオカルバメート)を含む。
その名称が意味している通り、この耐摩耗剤は金属部品の動きによる摩耗を減少させる。そのような耐摩耗剤の例は、限定される訳ではないが、ホスフェート、ホスファイト、カルバメート、エステル、含硫化合物、およびモリブデン錯体を含む。
直鎖エトキシ化アルコール(ダウケミカル社より入手可能なTERGITOLTM15−S−3を含む)
アルキルフェノールとエチレンオキシドとの付加生成物、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、およびポリオキシエチレンソルビタンエステル
ジアルキルジチオリン酸亜鉛(一級アルキル、二級アルキル、およびアリール型)、硫化オイル、ジフェニルスルフィド、トリクロロステアリン酸メチル、塩素化ナフタレン、フルオロアルキルポリシロキサン、およびナフテン酸鉛
好ましいEP剤はジアルキルジチオリン酸亜鉛(ZnDTP)であり、これは本発明の耐摩耗作動液組成物における補助添加剤の一つであって、下記式で示される。
脂肪族アルコール、脂肪酸、脂肪族エステルアミン、ホウ酸エステル、および他のエステル類
硫化ジチオカルバミン酸オキシモリブデン、硫化有機ジチオリン酸オキシモリブデン、オキシモリブデンモノグリセリド、ジエチル化オキシモリブデンアミド、アミン−モリブデン錯体化合物、および含硫モリブデン錯体化合物
ポリメタクリレート型ポリマー、エチレン−プロピレン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、水素化スチレン−イソプレン共重合体、ポリイソブチレン、および分散剤型粘度指数向上剤
ポリメタクリレート型ポリマー
メタクリル酸アルキルポリマーおよびジメチルシリコーンポリマー
標準処方組成物を調製して、ASTM D1401水分離性試験で、実施例1の清浄剤の性能を評価するために使用した。標準処方組成物は、ジアルキルジチオリン酸亜鉛0.31質量%、ヒンダードフェノール抗酸化剤0.15質量%、コハク酸エステル分散剤0.044質量%、脂肪族エステル摩擦緩和剤0.044質量%、アリールポリオール抗乳化剤0.013質量%、および消泡剤0.008質量%を、シェルHVIベースストックを含むベース液中に含有する。これらの例で調合した液は、いずれもメタクリル酸ポリアルキル粘度指数向上剤8質量%を用いてISO VG46とした。
上記標準処方に過塩基性アルキル置換ヒドロキシ安息香酸カルシウム清浄剤(アルキル基の少なくとも90%がC20以上)0.225質量およびコハク酸エステル分散剤0.06質量%を加えたものから耐摩耗作動液組成物を調製した。過塩基性アルキル置換ヒドロキシ安息香酸カルシウム清浄剤は、米国特許出願公開第2007/0027043号明細書の実施例1に記載の方法に従い製造し、5.35質量%のカルシウム含量、150のTBN、および56のCIを有していた。
エトキシ化直鎖アルコール乳化剤0.01質量%およびジアルキルジチオリン酸亜鉛0.16質量%を加えた以外は、実施例1の処方に従い耐摩耗作動液組成物を調製した。
上記標準処方に過塩基性硫化アルキル置換ヒドロキシベンゾエート含有清浄剤0.041質量、過塩基性フェネートカルシウム0.024質量%、ナフタレンスルホン酸亜鉛塩錆止め剤0.027質量%、およびフェノール系樹脂抗乳化剤0.008質量%を加えたものから耐摩耗作動液組成物を調製した。過塩基性硫化カルボキシレート含有清浄剤は、米国特許第5808145号明細書の実施例16に記載の方法に従い調製し、9.3質量%のカルシウム含量、2.4質量%の硫黄含量、260のTBN、および28のCIを有していた。
上記標準処方に、実施例1に記載の56CIの過塩基性アルキル置換ヒドロキシ安息香酸カルシウム0.075質量%を加えたものから耐摩耗作動液組成物を調製した。
コハク酸エステル分散剤0.06質量%を加えた以外は、比較例2の処方に従い耐摩耗作動液組成物を調製した。
上記標準処方に、実施例1に記載の56CIの過塩基性アルキル置換ヒドロキシ安息香酸カルシウム0.15質量%を加えたものから耐摩耗作動液組成物を調製した。
コハク酸エステル分散剤0.06質量%を加えた以外は、比較例4の処方に従い耐摩耗作動液組成物を調製した。
耐摩耗作動液の水分離性をASTM D1401試験法によって決定する。この方法では、40ミリリットル容積の被検物質を40ミリリットル溶液の蒸留水と共に、目盛りを付けたシリンダ中で双方の液体を54℃で5分間攪拌することにより乳化する。乳化物から有機層および水層への分離は、攪拌の停止後、各液体、水および乳化層の相対容積を観察することにより決定した。攪拌停止後の一定時間(分)に観察した結果を第1表に、液体(mL)−水(mL)−乳化(mL)として、それぞれ示す。
耐摩耗作動液組成物のCI=(アルキル置換ヒドロキシベンゾエート清浄剤のCI)×(液体中のアルキル置換ヒドロキシベンゾエート清浄剤の質量%)
標準処方を調製し、ASTM D665錆止め試験で、様々な清浄剤の性能を評価するために使用した。標準処方は、ジアルキルジチオリン酸亜鉛0.31質量%、ヒンダードフェノール抗酸化剤0.15質量%、コハク酸エステル分散剤0.044質量%、脂肪族エステル摩擦緩和剤0.044質量%、アリールポリオール抗乳化剤0.013質量%、フェノール樹脂抗乳化剤0.008質量%、流動点降下剤0.2質量%、および消泡剤0.008質量%を、エクソンモービルAP/EコアTMベースストックを含むベースイル中に含有する。これらの例で完成した液は、いずれもISO VG68であった。
上記標準処方に、実施例1に記載の56CIの過塩基性アルキル置換ヒドロキシ安息香酸カルシウム清浄剤0.075質量%を加えたものから耐摩耗作動液組成物を調製した。
上記標準処方に、比較例1に記載の28CIの過塩基性硫化アルキル置換ヒドロキシベンゾエート含有清浄剤0.041質量%、過塩基性フェネートカルシウム0.024質量%、およびナフタレンスルホン酸亜鉛塩錆止め剤0.027質量%を加えたものから耐摩耗作動液組成物を調製した。
上記標準処方に、過塩基性アルキル置換ヒドロキシ安息香酸カルシウム清浄剤(アルキル基の少なくとも90%がC14〜C18)0.067質量%を加えたものから耐摩耗作動液組成物を調製した。清浄剤は168のTBNと51のCIとを有していた。
上記標準処方に、過塩基性アルキル置換ヒドロキシ安息香酸カルシウム清浄剤(アルキル基の少なくとも90%がC20〜C28)0.049質量%を加えたものから耐摩耗作動液組成物を調製した。清浄剤は230のTBNと46のCIとを有していた。
上記標準処方に、過塩基性アルキル置換ヒドロキシ安息香酸カルシウム清浄剤(アルキル基の少なくとも90%がC20〜C28)0.035質量%を加えたものから耐摩耗作動液組成物を調製した。清浄剤は325のTBNと36のCIとを有していた。
上記標準処方に過塩基性アルキル置換ヒドロキシ安息香酸カルシウム清浄剤(アルキル基の少なくとも90%がC20以上)0.032質量を加えたものから耐摩耗作動液組成物を調製した。過塩基性アルキル置換ヒドロキシ安息香酸カルシウム清浄剤は、米国特許出願公開第2007/0027043号明細書の実施例1に記載の方法に従い調製し、12.5質量%のカルシウム含量、350のTBN、および37のCIを有していた。
ASTM D665を用いて耐摩耗作動液の錆止め性を決定した。ASTM D665の内容は参照のため、本明細書の記載とする。ASTM D665は、水が液体と混合された場合に、鉄製の部品の錆の防止を補助する液体の性能を決定するための試験に関する。本発明において錆止め性能を決定する場合、ASTM D665の方法Bを採用した。この試験では、被検液30ミリリットルと合成海水30ミリリットルとの混合物を、60℃の温度で完全に浸漬した円筒形の鉄製試料と共に24時間攪拌した。錆の試験結果を、「適合」もしくは「不適合」で報告する。結果を第2表に示す。
耐摩耗作動液組成物のCI=(アルキル置換ヒドロキシベンゾエート清浄剤のCI)×(液体中のアルキル置換ヒドロキシベンゾエート清浄剤の質量%)
Claims (22)
- (a)潤滑性粘度を有する主要量のベースオイルおよび(b)アルキル置換ヒドロキシ安息香酸もしくはその硫化誘導体の塩を含む少量の少なくとも一つの油溶性清浄添加剤を含む耐摩耗作動液組成物であって、該塩がアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩もしくは置換アンモニウム塩からなる群より選ばれ、さらに0.084を超えるカルボキシレート指数を有する耐摩耗作動液組成物。
- アルキル置換ヒドロキシ安息香酸が直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、または直鎖と分岐鎖との複数の混合アルキル基を有する請求項1に従う耐摩耗作動液組成物。
- アルキル置換ヒドロキシ安息香酸のアルキル基の少なくとも90%がC14以上である請求項1に従う耐摩耗作動液組成物。
- 耐摩耗作動液組成物がASTM D1401の水分離性試験法において40分間で0−0−80の乳化を達成できる請求項1に従う耐摩耗作動液組成物。
- 上記塩がカルシウム塩を含む請求項1に従う耐摩耗作動液組成物。
- 錆止め剤が添加されていない請求項1に従う耐摩耗作動液組成物。
- 油溶性清浄添加剤が200mgKOH/g未満のTBNを有する請求項1に従う耐摩耗作動液組成物。
- 油溶性清浄添加剤が160mgKOH/g未満のTBNを有する請求項1に従う耐摩耗作動液組成物。
- 油溶性清浄添加剤が耐摩耗作動液組成物の全質量の0.1質量%よりも多く含まれている請求項1に従う耐摩耗作動液組成物。
- 油溶性清浄添加剤が耐摩耗作動液組成物の全質量の0.2質量%よりも多く含まれている請求項1に従う耐摩耗作動液組成物。
- さらに下記補助添加剤のうちの少なくとも一つを含む請求項1に従う耐摩耗作動液組成物:(a)無灰性分散剤;(b)酸化防止剤;(d)抗乳化剤;(e)極圧剤;(f)摩擦緩和剤;(g)多機能添加剤;(h)粘度指数向上剤;(i)流動点降下剤;(j)消泡剤;および(k)乳化剤。
- (a)潤滑性粘度を有する主要量のベースオイルおよび(b)アルキル置換ヒドロキシ安息香酸もしくはその硫化誘導体の塩を含む少量の少なくとも一つの油溶性清浄添加剤を含む耐摩耗作動液組成物であって、該塩がアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩もしくは置換アンモニウム塩からなる群より選ばれ、さらに0.034を超えるカルボキシレート指数を有する耐摩耗作動液組成物。
- アルキル置換ヒドロキシ安息香酸が直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、または直鎖と分岐鎖との複数の混合アルキル基を有する請求項12に従う耐摩耗作動液組成物。
- アルキル置換ヒドロキシ安息香酸のアルキル基の少なくとも90%がC14以上である請求項12に従う耐摩耗作動液組成物。
- 耐摩耗作動液組成物がASTM D665の錆止め基準に合格することができる請求項12に従う耐摩耗作動液組成物。
- 上記塩がカルシウム塩を含む請求項12に従う耐摩耗作動液組成物。
- 錆止め剤が添加されていない請求項12に従う耐摩耗作動液組成物。
- 油溶性清浄添加剤が200mgKOH/g未満のTBNを有する請求項12に従う耐摩耗作動液組成物。
- 油溶性清浄添加剤が160mgKOH/g未満のTBNを有する請求項12に従う耐摩耗作動液組成物。
- 油溶性清浄添加剤が耐摩耗作動液組成物の全質量の0.05質量%よりも多く含まれている請求項12に従う耐摩耗作動液組成物。
- 油溶性清浄添加剤が耐摩耗作動液組成物の全質量の0.07質量%よりも多く含まれている請求項1に従う耐摩耗作動液組成物。
- さらに下記補助添加剤のうちの少なくとも一つを含む請求項12に従う耐摩耗作動液組成物:(a)無灰性分散剤;(b)酸化防止剤;(d)抗乳化剤;(e)極圧剤;(f)摩擦緩和剤;(g)多機能添加剤;(h)粘度指数向上剤;(i)流動点降下剤;(j)消泡剤;および(k)乳化剤。
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