JP2013529722A - 増粘剤収率が向上したリチウム錯体グリース - Google Patents

Abstract

提供されるのは改良されたリチウム錯体グリースである。当該グリース組成物は、増粘剤収率がより高く、しかも機械的性質が良好である。当該グリース組成物は、潤滑油と、リチウム錯体増粘剤と、コポリマーとを含み、当該コポリマーは一実施形態においてはスチレン及びブタジエンを含むことができる。

Description

本発明は、増粘剤収率（ｔｈｉｃｋｅｎｅｒ ｙｉｅｌｄ）が向上したリチウム錯体グリースに関する。より具体的には、より高重量の基油がグリースマトリックスに配合された、より経済的でありしかもなお効果的なリチウム錯体グリースが提供される。

リチウム錯体グリースはかなり以前から知られ、また製造されている。そのようなグリースは、多数の異なる潤滑油粘度のベースストック、並びにそのようなストックの組合せ及び混合物のいずれからも作製することができる。結果として得られるグリースはすべて、滴点、ちょう度（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ）、機械的及び／又はせん断安定性、耐酸化性等を含めた、所望のグリース特性のレベルを変更することによって区分され、グリースの潤滑寿命を記述する際には、これらの特性すべてが組み合わされて考慮に入れられる。

異なる材料を幅広く取り合わせて含有する潤滑配合物及びグリースは文献に記載されている。リチウム錯体増粘剤及び潤滑油基油を含むリチウム錯体グリースはよく知られている。

しかしながら、経済的で且つ商業的に受け入れ可能でありつつ、許容範囲内のちょう度を維持するグリースの需要が依然として存在する。

提供されるのは過半量の潤滑粘度の基油と少量のリチウム錯体増粘剤とを含むグリース組成物である。このグリース組成物は、たとえば、スチレンとブタジエンとのコポリマーのようなコポリマーをさらに含むことができる。一般に、この組成物は、コポリマーと組み合わせて増粘剤を２５重量％未満含むことになろう。本グリース組成物は、リチウム錯体増粘剤とコポリマー（一実施形態においてはスチレン及びブタジエンを含むコポリマー）との組合せによると考えられる、より高い増粘剤収率を示す。

本発明の一態様において、優れた機械的性質だけでなく優れた経済性をもたらすグリース組成物が発見された。このグリースについての増粘剤収率は、スチレンとブタジエンとのコポリマーの存在により、もっと高い。増粘剤収率は、コポリマーなしの組成物の増粘剤収率よりも少なくとも２５％高く、３５％高く、さらには５０％も高くなり得る。

本発明において使用する潤滑油基油は、グループＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ及びＶの潤滑油基油、並びにこれらの混合物から選択することができる。本発明の潤滑油基油としては、フィッシャー・トロプシュ（Ｆｉｓｃｈｅｒ−Ｔｒｏｐｓｃｈ）由来の潤滑油基油などの合成潤滑油基油や、合成品でない潤滑油基油と合成品である潤滑油基油との混合物が挙げられる。硫黄含有量、飽和物含有量及び粘度指数を用いてＡＰＩ Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ （ＡＰＩ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ １５０９）に定義されている潤滑油基油についての仕様を、以下の表１に示す。

グループＩの潤滑油基油を作製する設備は通常、溶媒を使用して、粘度指数（ＶＩ）がより低い成分を抽出し、また所望の仕様にまで原油のＶＩを増大させる。これらの溶媒は通常、フェノール又はフルフラールである。溶媒抽出により、９０％未満の飽和物と３００ｐｐｍを超える硫黄を有する生成物がもたらされる。世界中の潤滑油生産の大半が、グループＩのカテゴリにある。

グループＩＩの潤滑油基油を作製する設備は、通常、水素化分解や過酷な水素化精製（ｈｙｄｒｏｔｒｅａｔｉｎｇ）などの水素化処理（ｈｙｄｒｏｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）を使用して、仕様値にまで原油のＶＩを増大させる。水素化処理を使用すると、飽和物含有量が９０％を上回るまで増大し、硫黄が３００ｐｐｍを下回るまでに減少する。世界中の潤滑油基油生産の約１０％がグループＩＩのカテゴリにあり、米国における生産の約３０％がグループＩＩである。

グループＩＩＩの潤滑油基油を作製する設備は、通常、ワックス異性化技術を使用して、ＶＩが非常に高い生成物を作製する。出発供給材料がワックス状真空軽油（ＶＧＯ）又はすべてが飽和物で硫黄をほとんど含有しないワックスであるため、グループＩＩＩの生成物の飽和物含有量は９０％を上回り、硫黄含有量は３００ｐｐｍを下回る。フィッシャー・トロプシュワックスが、グループＩＩＩの潤滑油基油を作製するためのワックス異性化法に対する理想的な供給物である。世界の潤滑油供給のごくわずかの部分だけがグループＩＩＩのカテゴリにある。

グループＩＶの潤滑油基油は、ノルマル−α−オレフィンのオリゴマー化より誘導され、ポリα−オレフィン（ＰＡＯ）潤滑油基油と呼ばれる。

グループＶの潤滑油基油がその他すべてである。このグループには、合成エステル、シリコン系潤滑剤、ハロゲン化潤滑油基油、及びＶＩ値が８０を下回る潤滑油基油が含まれる。本願の目的のため、合成エステル及びシリコン系潤滑剤はグループＶの潤滑油基油から排除される。グループＶの潤滑油基油は、通常、石油から、グループＩ及びＩＩの潤滑油基油を作製するために使用する同じ方法によって、しかし、より穏和な条件下で調製される。

合成潤滑油基油はＡＰＩ Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓを満たすが、フィッシャー・トロプシュ合成、エチレンオリゴマー化、ノルマル−α−オレフィンオリゴマー化、又はＣ_１０未満で沸騰するオレフィンのオリゴマー化によって調製される。

本グリース組成物中に使用するリチウム錯体増粘剤は、任意の公知のリチウム錯体増粘剤とすることができる。たとえば、リチウム錯体増粘剤は、エポキシ基及び／又はエチレン性不飽和を含有する脂肪酸から誘導されたリチウムせっけん、並びに直鎖ジカルボン酸から誘導されたジリチウム塩及び／又は、一実施形態においては、サリチル酸などのヒドロキシ置換カルボン酸から誘導されたリチウム塩を含むことができる。

増粘剤は、Ｃ_１２〜Ｃ_２４ヒドロキシ脂肪酸のリチウムせっけんとホウ酸のモノリチウム塩との錯体とすることもでき、サリチル酸などの第２のヒドロキシカルボン酸のリチウム塩を含むことができる。

この錯体は、ヒドロキシ安息香酸のアルカリ金属塩及びジオキシム（ｄｉｏｚｉｍｅ）化合物を含むＣ_１２〜Ｃ_２４ヒドロキシ脂肪酸増粘酸化防止剤のリチウムせっけんを含むことができる。ヒドロキシ安息香酸のアルカリ金属塩には、サリチル酸ジリチウムが含まれる。

この錯体は、Ｃ_４〜Ｃ_１２ジカルボン酸のジリチウム塩、たとえば、アゼライン酸ジリチウム、９−、１０−又は１２−ヒドロキシＣ_１２〜Ｃ_２４脂肪酸のリチウムせっけん、たとえば、１２−ヒドロキシステアリン酸リチウムと、カルボキシル基から取り除かれる６個以内の炭素原子に−ＯＨ基が結合し、これらの基のいずれかが材料の脂肪族又は芳香族部分に結合していてもよい第２ヒドロキシカルボン酸からグリース中でその場形成されるリチウム塩との組合せであるリチウムせっけんとすることもできる。

或いは、リチウム錯体は、錯体リチウムせっけん増粘剤と、Ｃ_３〜Ｃ_１４ヒドロキシカルボン酸のリチウム塩と、チアジアゾールとの組合せを含むことができる。グリースは、任意選択的に、かつ好ましくは追加の酸化防止剤を、好ましくはアミン型又はフェノール型酸化防止剤を、最も好ましくはアミン型酸化防止剤を含有することもできる。

一実施形態においては、リチウム錯体増粘剤は単に、カルボン酸の、特に、ヒドロキシステアリン酸などのヒドロキシカルボン酸のリチウム塩である。そのような増粘剤は、たとえば、水酸化リチウム一水和物をヒドロキシステアリン酸と反応させることによって調製することができる。

グリースは、過半量、たとえば、５０重量％を超える基油と、増粘剤及び他の任意の添加剤を少量、すなわち５０重量％未満とを含むことになろう。本発明のグリースは、もちろん、さび止め剤、バリウムジノニルナフタレンスルフォネート（ｂａｒｉｕｍ ｄｉｎｏｎｙｌ ｎａｐｈｔｈｅｌｉｎｅ ｆｕｌｆｏｎａｔｅ）、秩序調整剤（ｏｒｄｅｒ ｍｏｄｉｆｉｅｒ）、粘着剤、極圧添加剤、撥水化剤（ｗａｔｅｒ ｓｈｅｄｄｉｎｇ ａｇｅｎｔ）、染料など、他の典型的なグリース添加剤のいずれも含有することができる。典型的な添加剤及びそれらの機能は、Ｃ．Ｊ．ＢｏｎｅｒによるＭｏｄｅｒｎ Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ Ｇｒｅａｓｅｓ、Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ （Ｇ．Ｂ．） Ｌｔｄ．、１９７６年に記載されている。

本発明にとって、コポリマーが添加剤として特に重要である。このコポリマーは、スチレンとブタジエンとの、又はエチレンとプロピレンとのコポリマーなどの炭化水素系コポリマーとすることができる。一実施形態において、このコポリマー添加剤は、スチレンとブタジエンとのコポリマーである。そのようなコポリマーを少量、たとえば、２〜６重量パーセント若しくは２〜５重量パーセント、又は別の実施形態においては３〜４重量パーセント、リチウム錯体増粘剤と組み合わせて使用すると、増粘剤収率が２５〜５０％増大することがわかった。

グリース増粘剤収率は、増粘剤の単位重量当たりの、グリースマトリックスに配合された基油の重量として定義されるが、ちょう度、せん断安定性及び耐水性などのグリース機械的性質並びに配合コストの主な決定要因である。スチレンとブタジエンとのコポリマーを、リチウム錯体増粘剤とともに配合することにより、より多くの量の基油を使用し、それによって優れた機械的性質を維持しながらグリース増粘剤収率を増加させることが可能となる。この結果は、より経済的であるが依然として効果的なグリースである。

そのようなスチレンとブタジエンとのコポリマーは市販されている。たとえば、Ｖ−２１１は、オハイオ州マケドニアのＦｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．から入手可能であるスチレンとブタジエンとのコポリマーである。このコポリマーは、急速に溶解する白色−黄色のゴム粉末である。これらのスチレンとブタジエンとのコポリマーは、他のポリマーと併せて使用することができるが、本発明のグリース組成物中に存在しなければならない。

リチウム錯体増粘剤と組み合わせてスチレン／ブタジエンコポリマーを使用することによって、より高い増粘剤収率が得られる。優れた機械的性質を実現しつつグリースマトリックスに配合される基油の量に関連するこの収率は、少なくとも約２５重量パーセント、約３５重量パーセント、又は少なくとも約５０重量パーセント増大し得る。そのようなグリース組成物は、少なくとも約２９０、少なくとも約３００、さらには少なくとも約３１０の混和ちょう度性を示すことが示された。これらの組成物は、任意の自動車用グリース又は産業用グリース用途において使用することができる。たとえば、このグリース組成物を、車輪軸受、自動車シャーシ又は潤滑ギヤに使用することができる。

以下の例は、本発明及びその利点の実証に役立つが、本発明の範囲を限定すると解釈すべきではない。

数種のグリースを以下のように調製した。

１〜５０重量％の配合量の基油（単数又は複数）を、室温においてオープンケトル内で混合した。配合量の一酸及び二酸、乳化剤（単数又は複数）を、水［５０％基油量で］と共に添加し、２００°Ｆまで加熱しながら撹拌する。２００°Ｆで、水酸化リチウムをゆっくりと添加する。水酸化リチウムの添加が完了したら、混合物を４００°Ｆまで加熱した。この混合物を、２０分間撹拌しながら４００°Ｆで保持した。その後、グリースを、撹拌しながら１７５°Ｆまで冷却する。１７５°Ｆで、性能添加剤、たとえば、さび止め剤、極圧添加剤及び摩耗防止剤、並びにポリマー、粘着性付与剤を添加する。グリースのちょう度は、撹拌しながらゆっくりと基油を添加することによって調整した。ちょう度範囲に達したら、グリースを室温まで冷却し、適切に保存した。

これらグリースのちょう度を、ＡＳＴＭＤ２１７に従って試験した。結果を以下の表に示す。表中、使用した様々な添加剤は以下の通りである。
１ＧＥＰＡＬ ＣＯ−４３０．Ｓｕｒｆｏｎｉｃ Ｎ−４０、ナフテン酸：乳化剤
Ｌｕｂｒｉｚｏｌ ５２８Ｃ、ＥＣ５４２６Ａ：さび止め剤
グリセリン、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ ５２００：極圧添加剤、摩耗防止剤
Ｌｕｂｒｉｚｏｌ ２０１７：ＰＩＢポリマー
Ｌｕｂｒｉｚｏｌ ２００２Ｄ：官能化オレフィンポリマー
Ｖ−２ＩＩ：スチレン−ブタジエンのコポリマー
Ｖ−２０７：エチレンとプロピレンとのコポリマー

実験Ａ及びＢが、ＰＩＢポリマー又は官能化オレフィンポリマーを用いる基本となる場合と考えられる。どちらの場合も、使用基油量が配合量の８０％である。実験Ｃ及びＤにおいて、これらのポリマーをスチレン−ブタジエン又はエチレン−プロピレンコポリマーで置き換える場合、使用基油量は、それぞれ配合量の１５７％及び１３２％に増大する。配合物中の基油量が増大するにつれて、増粘剤収率がそれに応じて増大する。実験Ｅ、Ｆ、Ｇ及びＨでは、ＰＩＢ及び官能化ポリマーと併せたスチレン−ブタジエンコポリマーの使用により増大した粘剤収率を示す。

本発明の様々な修正形態及び変更形態は、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく当業者には明らかとなるであろう。他の目的及び利点は、前述の説明を検討すると当業者には明らかとなるであろう。

Claims (15)

1. 過半量の潤滑油基油と少量のリチウム錯体増粘剤とを含む、増粘剤収率が向上したグリース組成物。
2. 増粘剤及び添加剤の量がグリース組成物の２５重量％未満である、請求項１に記載のグリース組成物。
3. スチレンとブタジエンとのコポリマーをさらに含む、請求項１に記載のグリース組成物。
4. リチウム錯体増粘剤が、カルボン酸又はステアリン酸のリチウム塩を含む、請求項１に記載のグリース組成物。
5. リチウム錯体増粘剤が、水酸化リチウム一水和物とヒドロキシステアリン酸との反応生成物を含む、請求項４に記載のグリース組成物。
6. スチレン／ブタジエンコポリマーの量が、約２〜６重量パーセントの範囲である、請求項４に記載のグリース組成物。
7. スチレン／ブタジエンコポリマーの量が、約３〜４重量パーセントの範囲である、請求項６に記載のグリース組成物。
8. 混和ちょう度が少なくとも約２９０である、請求項１に記載のグリース組成物。
9. 混和ちょう度が少なくとも約３００である、請求項１に記載のグリース組成物。
10. 混和ちょう度が少なくとも約３１０である、請求項３に記載のグリース組成物。
11. リチウム錯体増粘剤がカルボン酸のリチウム塩を含み、スチレン／ブタジエンコポリマーの量が約２〜６重量パーセントの範囲であり、混和ちょう度が少なくとも約３００である、請求項３に記載のグリース組成物。
12. 過半量の潤滑油基油と少量の潤滑性リチウム錯体増粘剤とを含む、増粘剤収率が向上したグリース組成物で車輪軸受をコーティングするステップを含む、車輪軸受の潤滑化方法。
13. グリース組成物のリチウム錯体増粘剤がカルボン酸のリチウム塩をさらに含み、スチレン／ブタジエンコポリマーの量が約２〜６重量パーセントの範囲であり、混和ちょう度が少なくとも約３００である、請求項１２に記載の方法。
14. 少量の潤滑性リチウム錯体増粘剤を含み、さらにスチレンとブタジエンとのコポリマーを含む、増粘剤収率が向上したグリース組成物を使用して自動車シャーシを減摩するステップを含む、自動車シャーシの潤滑化方法。
15. 少量の潤滑性リチウム錯体増粘剤を含み、さらにスチレンとブタジエンとのコポリマーを含む、増粘剤収率が向上したグリース組成物をギヤに塗布するステップを含む、ギヤの潤滑化方法。