JP2018515679A

JP2018515679A - 環境に優しい高圧潤滑油添加剤

Info

Publication number: JP2018515679A
Application number: JP2018511302A
Authority: JP
Inventors: レジナルドスローン、クリフォード
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-05-11
Filing date: 2016-05-09
Publication date: 2018-06-14
Also published as: WO2016179696A1; EP3294848A4; CN108026471A; CA3023345A1; EP3294848A1; KR20180034321A; US20180148662A1

Abstract

従来の高圧潤滑油添加剤は、有毒で環境に有害な短鎖塩素化パラフィンを含有していた。７４．５重量％〜８４．５重量％のＰＡＲＯＩＬ３１０ＮＲまたはＰＡＲＯＩＬ３５３ＮＲなどの塩素化アルカン、及び１５．５重量％〜２５．５重量％の鉱油を組み合わせることによって、環境に優しい高圧潤滑油添加剤が提供される。その高圧潤滑油添加剤は、モーターオイル、または油圧液、切削オイル、ギアボックスオイル、オートマチックトランスミッション液及び浸透オイルなどの他の潤滑油に添加され得る。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の下で、「ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬＬＹＦＲＩＥＮＤＬＹＨＩＧＨＰＲＥＳＳＵＲＥＬＵＢＲＩＣＡＮＴＡＤＤＩＴＩＶＥ」と題される２０１５年５月１１日に出願された米国仮出願第６２／１５９，４５８号の利益を主張し、それはこの参照によって本明細書に組み込まれる。

本発明は、一般に、潤滑油添加剤の分野に関し、より詳細には、モーターオイル及び他の潤滑油への添加に適当な環境に優しい高圧添加剤の分野に関する。

塩素化パラフィンなどのいくつかの塩素系化合物は、極圧下で潤滑油の性能を改善させるための潤滑油添加剤として作用し得ることがよく知られている。そのため、塩素化パラフィンは、金属加工などのような用途において極圧添加剤として使用されてきた。２つの金属表面が、その２つの金属表面の間の極圧下で潤滑油によって潤滑されると、液体潤滑油の全てが表面間の接触領域から押しつけられる。しかし、塩素化パラフィンも存在する場合、２つの表面の間で生成する得られる熱が、塩素原子を添加剤から遊離させ、鉄などの表面金属と結合させて塩化鉄などの塩化物を形成する。この塩化物の表面コーティングは、乾燥金属表面よりもはるかに低い摩擦係数を有し、また、表面のくぼみを埋めるので、より滑らかな表面及び接触点での摩擦の低下を引き起こす。

塩素化パラフィンは、一般化学式Ｃ_ｘＨ_{（２ｘ−ｙ＋２}）Ｃｌ_ｙを有する。それらは、ｎ−パラフィンまたはパラフィンワックスを塩素化してポリ塩素化ｎ−アルカンを形成することによって製造される。それらは、それらの炭素鎖長に従って、短鎖塩素化パラフィン（Ｃ_{１０〜１３}）、中鎖塩素化パラフィン（Ｃ_{１４〜１７}）及び長鎖塩素化パラフィン（Ｃ_＞１７）に分類される。塩素化パラフィン中の塩素含有量は、３０〜７０重量％の間で変動し得る。塩素化パラフィンは一般に液体であるが、長鎖で高度に塩素化されている場合は固体であり得る。それらは鎖長及び塩素含有量に依存して無色かまたは黄色味を帯びている。

加熱すると、塩素化パラフィンは腐食性である塩酸を放出する。これにより、塩素化パラフィンは一般に、車両エンジン用途または他の腐食に敏感な用途での使用にとって不適当になる。本発明者は、米国特許第４，８４４，８２５号に開示されている極圧潤滑油添加剤として使用するための組成物を発明した。その添加剤は、塩素化パラフィンを含んでいたが、内燃エンジン潤滑油または腐食が回避されなければならない他の用途における使用にとって適当なものとするための低下した腐食特性を有していた。特に、その添加剤は、多量の塩素化パラフィン及び少量のアルカリ土類金属スルホネート、好ましくはカルシウムまたはバリウムスルホネートを含んでいた。米国環境保護庁（ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＡｇｅｎｃｙ）及びカナダの環境及び国家保健福祉大臣（ＣａｎａｄｉａｎＭｉｎｉｓｔｅｒｓｏｆｔｈｅＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＮａｔｉｏｎａｌＨｅａｌｔｈａｎｄＷｅｌｆａｒｅ）は、現在、アルカンＣ_{１２〜１３}とも称される短鎖塩素化パラフィンは、有毒で環境に有害であると考えている。そのため、環境に優しい高圧潤滑油添加剤の必要性が存在する。

関連技術の前述の例及びそれに関連する制限は、実例的であり排他的ではないことが意図されている。関連技術の他の制限は、明細書の読解及び図面の検討に際して当業者に明らかになるであろう。

以下の実施形態及びその態様は、例示的かつ実例的であり、範囲を制限しないことが意図されるシステム、ツール及び方法と併せて記載及び説明されている。様々な実施形態では、上述の問題のうちの１つ以上が減少または排除されているが、他の実施形態は他の改善に向けられている。

したがって、本発明は、７４．５重量％〜８４．５重量％の塩素化アルカン、及び１５．５重量％〜２５．５重量％の鉱油を含む、高圧潤滑油添加剤を提供する。好ましくは、鉱油は少量のビタミンＥを含む（好ましくはＣｈｅｖｒｏｎＳＵＰＥＲＬＡ（商標）とほぼ同じ鉱油の割合）。任意に、添加物２８オンス当たり６滴（約０．０１３オンス）、または約０．０５重量％などの少量のアロエベラが添加され得る。好ましくは、塩素化アルカンは、ＰＡＲＯＩＬ（商標）３１０ＮＲまたはＰＡＲＯＩＬ（商標）３５３ＮＲである。好ましくは、鉱油は、ビタミンＥを含有するＣｈｅｖｒｏｎＳＵＰＥＲＬＡＷｈｉｔｅＯｉｌ、またはビタミンＥ及びアロエベラの両方を含有するＪｏｈｎｓｏｎ’ｓＢａｂｙＯｉｌ（商標）である。

１つの好ましい実施形態によれば、添加剤は、およそ８４．５重量％のＰＡＲＯＩＬ３１０ＮＲ、及び１５．５重量％のＳＵＰＥＲＬＡを含む。

本発明の一態様は、８４〜８５重量％のＰＡＲＯＩＬ３１０ＮＲ、及び１５〜１６重量％のＣｈｅｖｒｏｎＳＵＰＥＲＬＡを含む高圧添加剤を提供する。任意に、添加物２８オンス当たり６滴などの少量のアロエベラが添加され得る。

本発明の一態様によれば、その添加剤は、約３〜６重量％、好ましくは約５重量％の割合でモーターオイルに添加される。本発明の更なる態様によれば、その添加剤は、最大で約２５重量％〜３５重量％の割合でモーターオイルに添加され得る。更なる態様によれば、その添加剤は、約１５重量％の割合で標準モーターオイルに添加され得る。

本発明の一態様によれば、添加剤は、約７．５重量％の割合で切削オイルに添加される。

本発明は、室温／周囲温度で、混合物の成分をブレンドせずに添加する工程と、少なくとも７回濾過をして透明な生成物を生成する工程と、を含む潤滑油添加剤の製造方法を更に提供する。

更に、本発明によれば、１重量部の上記高圧潤滑油添加剤を１０〜３０部の標準モーターオイルに添加することによって、内燃エンジンにおけるモーターオイルとしての使用に適当な潤滑油が提供される。本発明の好ましい態様によれば、およそ１重量部の高圧添加剤が２０部の標準モーターオイルに添加される。また、本発明によれば、上記高圧潤滑油添加剤を、様々なグリース、油圧液、切削オイル、ギアボックスオイル、オートマチックトランスミッション液、エアコン冷媒または浸透オイルに添加して、そのような潤滑油の高圧性能を改善し得る。

更に、本発明によれば、潤滑油用の高圧添加剤を生成する方法であって、
（ａ）周囲温度で、１５．５重量％〜２５．５重量％の鉱油を、ブレンドせずに、７４．５重量％〜８４．５重量％の塩素化アルカンに添加する工程と、
（ｂ）混合物を、好ましくは複数回、最も好ましくは少なくとも７回濾過する工程と、を含む、方法が提供される。

好ましくは、鉱油は、少量のビタミンＥを含有する（好ましくはＣｈｅｖｒｏｎＳｕｐｅｒｌａとほぼ同じ鉱油の割合）。好ましくは、塩素化アルカンは、ＰＡＲＯＩＬ３１０ＮＲまたはＰＡＲＯＩＬ３５３ＮＲである。好ましくは、鉱油はＣｈｅｖｒｏｎＳＵＰＥＲＬＡである。添加物２８オンス当たり６滴（約０．０１３オンス）、または約０．０５重量％などの少量のアロエベラが添加され得る。

上述の例示的な態様及び実施形態に加えて、更なる態様及び実施形態が、図面を参照し、以下の詳細な説明を検討することによって明らかになるであろう。

例示的な実施形態は図面の参照図に説明されている。本明細書に開示された実施形態は、限定的ではなく実例的なものとみなされることが意図されている。

Ｆａｌｅｘ機械で行われた３つの異なるプレミアムモーターオイルを使用して実施された３つの別個の比較試験の結果を示す試験軸受の対の写真である。各写真における左側の軸受は、オイルのみの浴を使用して極圧に供された。各写真における右側の軸受は、本発明の高圧添加剤を添加したオイル浴を使用して極圧に供された。Ｆａｌｅｘ機械で行われた３つの異なるプレミアムモーターオイルを使用して実施された３つの別個の比較試験の結果を示す試験軸受の対の写真である。各写真における左側の軸受は、オイルのみの浴を使用して極圧に供された。各写真における右側の軸受は、本発明の高圧添加剤を添加したオイル浴を使用して極圧に供された。Ｆａｌｅｘ機械で行われた３つの異なるプレミアムモーターオイルを使用して実施された３つの別個の比較試験の結果を示す試験軸受の対の写真である。各写真における左側の軸受は、オイルのみの浴を使用して極圧に供された。各写真における右側の軸受は、本発明の高圧添加剤を添加したオイル浴を使用して極圧に供された。

より完全な理解を当業者に提供するために以下の説明を通して特定の詳細を説明する。しかしながら、よく知られている要素は、開示を不必要に分かりにくくすることを回避するために詳細に示されていないかまたは説明されていない場合がある。したがって、説明及び図面は、限定的な意味ではなく実例的な意味で考慮されるべきである。

１２〜１３の炭素鎖長を有する短鎖塩素化パラフィンは、米国及びカナダの政府機関によって環境的に有害であるとして禁止されている。しかしながら、本発明者は、中鎖長を有する塩素化パラフィンを使用して有用な潤滑油添加剤を生成することができることを発見した。そのようなものは、ＣＡＳ名によりＣＡＳ番号６３４４９−３９−８でアルカンＣ_{１４〜１６}、クロロと称される。

本発明の高圧添加剤は、中鎖長を有する塩素化パラフィンＣ_{１４〜１７}を使用する。中鎖長を有する塩素化パラフィンは、本明細書では一般的な現在の用語である「塩素化アルカン」と称される。本発明で使用される塩素化アルカンの好ましい形態は、ＤｏｖｅｒＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって商標ＰＡＲＯＩＬ３１０ＮＲ、バージョン＃７、ＣＡＳ＃６３４４９−３９−８（アルカンＣ１４〜１６、クロロである）で市販されている製品である。本発明で使用される塩素化アルカンの第２の好ましい形態は、ＤｏｖｅｒＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって商標ＰＡＲＯＩＬ３５３ＮＲ、ＣＡＳ＃６３４４９−３９−８（アルカンＣ１４、クロロである）で市販されている製品である。

塩素化アルカンには鉱油ベースが必要とされる。所定の鉱油はビタミンＥを含有するが、ビタミンＥは、その添加剤を含有するオイルまたはグリースと接触する機械工または他の作業員の手がより良好に保護され、割けた乾いた皮膚が回避されるという予期しない利益を提供する。ビタミンＥを含有するＣｈｅｖｒｏｎＳｕｐｅｒｌａ（商標）ＷｈｉｔｅＯｉｌ、またはビタミンＥ及びアロエベラの両方を含有するＪｏｈｎｓｏｎ’ｓＢａｂｙＯｉｌ（商標）が適当な鉱油である。アロエベラは、更なる皮膚保護処理として任意に添加される。

そのため、高圧潤滑油添加剤は、７４．５重量％〜８４．５重量％の塩素化アルカン、及び１５．５重量％〜２５．５重量％の鉱油の混合物である。好ましくは、鉱油は少量のビタミンＥを含む。任意に、添加物２８オンス当たり６滴などの少量のアロエベラが添加され得る。好ましくは、塩素化アルカンは、ＰＡＲＯＩＬ（商標）３１０ＮＲまたはＰＡＲＯＩＬ（商標）３５３ＮＲである。好ましくは、鉱油は、ビタミンＥを含有するＣｈｅｖｒｏｎＳＵＰＥＲＬＡＷｈｉｔｅＯｉｌ、またはビタミンＥ及びアロエベラの両方を含有するＪｏｈｎｓｏｎ’ｓＢａｂｙＯｉｌである。

添加剤の好ましい組成物は、およそ８４．５重量％のＰＡＲＯＩＬ３１０ＮＲ、及び１５．５重量％のＳＵＰＥＲＬＡを含む。高圧潤滑油添加剤は、８４〜８５重量％のＰＡＲＯＩＬ３１０ＮＲまたはＰＡＲＯＩＬ３５３ＮＲ、及び１５〜１６重量％のＣｈｅｖｒｏｎＳＵＰＥＲＬＡを含み得る。任意に、添加物２８オンス当たり６滴などの少量のアロエベラが添加され得る。

本発明の一態様によれば、その添加剤は、約３〜６重量％、好ましくは約５重量％の割合でモーターオイルに添加される。本発明の更なる態様によれば、その添加剤は、最大で約２５重量％〜３５重量％の割合でモーターオイルに添加され得る。更なる態様によれば、その添加剤は、約１５重量％の割合で標準モーターオイルに添加され得る。合成、半合成またはパラ合成（ｐａｒａｓｙｎｔｈｅｔｉｃ）モーターオイルは、標準または従来のオイルに置換され得る。

更に、本発明によれば、１重量部の上記極圧潤滑油添加剤を１０〜３０部の標準モーターオイルに添加することによって、内燃エンジンにおけるモーターオイルとしての使用に適当な潤滑油が提供される。本発明の好ましい態様によれば、およそ１重量部の高圧添加剤が２０部の標準モーターオイルに添加される。また、本発明によれば、上記高圧潤滑油添加剤を、様々なグリース、油圧液、切削オイル、ギアボックスオイル、オートマチックトランスミッション液、エアコン冷媒または浸透オイルに添加して、そのような潤滑油の高圧性能を改善し得る。

潤滑油添加剤の製造方法は、室温／周囲温度で、混合物の成分をブレンドせずに添加する工程と、少なくとも７回濾過して透明な生成物を生成する工程と、を含む。混合は好ましくはブレンドせずに行われる。原料は、室温または周囲温度で加熱せずに混合され得る。実行された試験では、本発明は標準タイプのモーターオイルとの良好な適合性を示した。

そのため、潤滑油用の高圧添加剤を生成する方法は、（ａ）周囲温度で、１５．５重量％〜２５．５重量％の鉱油を、ブレンドせずに、７４．５重量％〜８４．５重量％の塩素化アルカンに添加する工程と、（ｂ）混合物を、好ましくは複数回、最も好ましくは少なくとも７回濾過する工程と、を含む。

好ましくは、鉱油は、少量のビタミンＥを含有し（好ましくはＣｈｅｖｒｏｎＳＵＰＥＲＬＡとほぼ同じ鉱油の割合）、それはおよそ約０．０５重量％であり得る。好ましくは、塩素化アルカンは、ＰＡＲＯＩＬ３１０ＮＲまたはＰＡＲＯＩＬ３５３ＮＲである。好ましくは、鉱油はＣｈｅｖｒｏｎＳＵＰＥＲＬＡである。添加物２８オンス当たり６滴（約０．０１３オンス）、または約０．０５重量％などの少量のアロエベラが添加され得る。

試験
高圧潤滑油としての本発明の有効性は、ＦａｌｅｘＴｉｍｋｅｎＥｘｔｒｅｍｅＰｒｅｓｓｕｒｅＴｅｓｔ機械を使用して実証された。この機械は、電動モーターを利用してスチール軸受レースを高速で回転させる。固定試験スチール軸受を回転軸受レースに接触させる。これは、回転軸受と接触して静止することが可能な旋回アームの端部にその軸受を挿入することによって行われる。そのアームは今度は、第２の回転アームによって、その重量が加えられ得る端部にてこで動かされる。アームの配置の効果は、回転軸受レースとの接触点に、てこの原理を介して大幅に増大された圧力を提供することである。小さな接触面積のため、固定軸受によって回転軸受レースに非常に大きな圧力が加えられる。接触領域を潤滑油で溢れさせるために、回転軸受レースは試験される潤滑油の浴内に置かれる。

最初に軸受レースを第１の標準モーターオイルの浴内で回転させ、試験軸受を有するアームの端部を、一定期間、この場合は３０秒間、一定の圧力を加えて（１５ポンドをてこ機構の端部に加えた）回転レース上で静止させる。次いで第１の試験軸受を除去し、検査し、Ｇａｕｌ（傷）の幅を測定する。次いで第２の試験軸受を機械に設置する。次いで手順を繰り返すが、ある量の本発明の高圧潤滑油添加剤を、軸受レースが回転しているモーターオイル浴に添加する。再度、試験軸受を先と同じ圧力及び同じ継続時間で、回転レースに対して接触させて静止させる。次いで第２の試験軸受を除去し、検査し、Ｇａｕｌ（傷）の幅を測定する。傷の量を、最初のオイルのみの浴と添加剤を有する第２のオイル浴との間で比較した。

この場合、３つのプレミアムモーターオイル（Ｐｅｎｚｏｉｌ（商標）５Ｗ−３０、Ｍｏｂｉｌ（商標）１０Ｗ−３０、及びＱｕａｋｅｒＳｔａｔｅ（商標）１０Ｗ−３０）を、Ｆａｌｅｘ機械及び前述の手順を使用して別個に試験した。添加剤が加えられたオイル浴の場合、１．５オンスの本発明の高圧潤滑油添加剤を１クオートのモーターオイルに添加した。図１〜図３は得られた６つの試験軸受を示している。各図において、左側の軸受はオイルのみの浴で使用された試験軸受であり、右側の軸受は添加剤が加えられたオイル浴で使用された試験軸受である。図１に示す第１のプレミアムモーターオイルの場合、左側の軸受は、１０ｍｍの幅の傷を有していた。右側の軸受は測定可能な傷を有していなかった。図２に示す第２のプレミアムモーターオイルの場合、左側の軸受は、１１ｍｍの幅の傷を有していた。右側の軸受は測定可能な傷を有していなかった。図３に示す第３のプレミアムモーターオイルの場合、左側の軸受は、１０ｍｍの幅の傷を有していた。右側の軸受は測定可能な傷を有していなかった。

モーターオイル用の高圧添加剤として作用することに加えて、本発明の潤滑油添加剤はまた、グリース、金属切削潤滑油、機械オイル、工業用ギア潤滑油、油圧オイル（油圧ブレーキ液を除く）、オートマチックトランスミッション液、パワーステアリング液、浸透オイル、及びエアコン冷媒などの他の潤滑油及び液体に添加され得る。これらの用途全てにおいて、本発明の添加剤は、極圧状況下での摩擦及び金属摩耗を減少させる作用をし、また、腐食を減少させる作用もする。本発明の高圧添加剤生成物をガソリンまたはディーゼル燃料コンディショナーに添加することにより、エンジンの上端において燃料と接触する可動金属部品の潤滑を介して内燃エンジンの性能が改善されることも見出された。その添加剤は、股関節や肩関節などの医療用身体部品を製造するためのコンピュータ化された数値制御機械に使用される切削オイル用の添加剤として有用である。切削オイルにおいて７．５重量％の添加剤を使用することによって、旋盤加工されたまたは粉砕された製品の表面が硬化する。

多数の例示的な態様及び実施形態が上記で論じられてきたが、当業者は、それらの所定の改変、置換、付加、及び副次的組み合わせを認識するであろう。そのため、本発明は、それらの真の趣旨及び範囲内にある全てのそのような改変、置換、付加、及び副次的組み合わせを含むものと解釈されることが意図される。

Claims

７４．５重量％〜８４．５重量％の塩素化アルカン、及び１５．５重量％〜２５．５重量％の鉱油を含む、高圧潤滑油添加剤。
前記鉱油がビタミンＥを含む、請求項１に記載の高圧潤滑油添加剤。
約０．０５重量％のアロエベラを更に含む、請求項１に記載の高圧潤滑油添加剤。
前記塩素化アルカンが、ＰＡＲＯＩＬ３１０ＮＲまたはＰＡＲＯＩＬ３５３ＮＲである、請求項１に記載の高圧潤滑油添加剤。
８４〜８５重量％のＰＡＲＯＩＬ３１０ＮＲ、及び１５〜１６重量％の鉱油を含む、請求項１に記載の高圧潤滑油添加剤。
およそ８４．５重量％のＰＡＲＯＩＬ３１０ＮＲ、及び１５．５重量％の鉱油を含む、請求項５に記載の高圧潤滑油添加剤。
請求項１に記載の高圧潤滑油添加剤を含む潤滑油であって、前記潤滑油が、グリース、モーターオイル、油圧オイル及び液、切削オイル、金属切削潤滑油、機械オイル、工業用ギア潤滑油、ギアボックスオイル、オートマチックトランスミッション液、パワーステアリング液ならびに浸透オイルからなる群から選択される、前記潤滑油。
モーターオイル及び３〜６重量％の請求項１に記載の高圧潤滑油添加剤を含む、請求項７に記載の潤滑油。
約５重量％の請求項１に記載の高圧潤滑油添加剤を含む、請求項８に記載の潤滑油。
１重量部の請求項１に記載の高圧潤滑油添加剤及び１０〜３０部のモーターオイルを含む、請求項７に記載の潤滑油。
モーターオイル及び最大で約２５重量〜３５重量％の請求項１に記載の高圧潤滑油添加剤を含む、潤滑油。
約１５重量％の請求項１に記載の高圧潤滑油添加剤を含む、請求項１１に記載の潤滑油。
切削オイル及び約７．５重量％の請求項１に記載の高圧潤滑油添加剤を含む、請求項７に記載の潤滑油。
潤滑油用高圧添加剤を生成する方法であって、
（ａ）周囲温度で、１５．５重量％〜２５．５重量％の鉱油を、ブレンドせずに、７４．５重量％〜８４．５重量％の塩素化アルカンに添加する工程と、（ｂ）混合物を濾過する工程と、を含む、前記方法。
前記濾過工程を複数回繰り返すことを含む、請求項１４に記載の方法。
前記濾過工程を少なくとも７回繰り返すことを含む、請求項１４に記載の方法。