JP2741333B2 - 新規合成潤滑油 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、酸及びアルカリに対し
て極めて優れた加水分解安定性を示し、熱安定性にも優
れたカーボネート化合物に関するものであり、圧延油、
切削油、研削油、引き抜き加工油、プレス加工油等の金
属加工油や金属塑性加工油及び摺動時に良好な耐摩擦、
耐摩耗特性を有する潤滑油に利用できる。

【０００２】

【従来の技術】潤滑油は各産業分野で広く用いられてお
り、その用途は主として金属の塑性加工や金属どうしの
接触摺動時に接触面での摩擦、摩耗を軽減する目的で使
用されている。また、潤滑油に要求される物性は利用分
野でも異なるが、一般的には潤滑性、酸化安定性、熱安
定性、低温流動性、粘度特性等である。

【０００３】このような性能を満たすために、従来から
各種潤滑油組成物の基油及び添加剤として、天然物では
鉱油、動植物油脂、動植物油脂由来の脂肪酸があり、合
成物ではα−オレフィンオリゴマー、ポリアルキレング
リコール、脂肪酸モノエステル及びジエステル、ポリオ
ールエステル、リン酸エステル、ケイ酸エステル、シラ
ン、シリコーン、ポリフェニルエーテル、フルオロカー
ボン等が使用されており、これらを単独又は組み合わせ
ることで目的とする性能を有する潤滑油組成物として実
用されている。

【０００４】具体的には薄鋼板に使用する冷間圧延油の
場合、動植物油脂（牛脂、豚脂、大豆油、菜種油、パー
ム油、椰子油等）を基油とするものと鉱油を基油とする
ものに大別される。一般に鉱油を基油とした圧延油は圧
延潤滑性を高めるために、動植物油脂や脂肪酸（カプリ
ン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、オレ
イン酸、リノレン酸等）あるいはエステル類（トリメチ
ロールプロパン、ペンタエリスリトール、２−エチルヘ
キシルアルコール等のアルコール類とカルボン酸とのモ
ノエステル、ジエステル、ポリエステル等の合成エステ
ル）等の油性向上剤を添加して用いられている。

【０００５】一方、金属の切削加工、研削加工に用いる
潤滑油剤は、鉱油、動植物油脂、極圧添加剤、界面活性
剤、消泡剤、金属防食剤、酸化防止剤、防腐剤、防黴剤
等を目的に応じて適宜混合して組成されている。切削油
剤は通常水で１０〜１００倍に希釈して使用されている
が、場合によっては不水切削油剤を使用する場合もあ
る。切削研削油の具備すべき基本的条件は、潤滑性、冷
却性、防錆性及びその他の附帯的条件、例えば起泡性、
手荒れ性、人畜毒性、臭気等を有さないことである。切
削研削油剤は使用目的や条件によって重点の置き方は異
なるにしても、上記諸性能をバランス良く具備しなけれ
ばならないが、これらを十分に満足させ得る切削研削油
剤が未だ実用化されていないのが現状である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、近年の産業
分野の多様化、高度化に伴い、潤滑油の使用条件が過酷
化される中で、従来の合成潤滑油では必要とされる性能
を十分に満たすことは難しくなってきている。具体的に
は、強酸性（ｐＨ２〜３）域や強アルカリ性（ｐＨ１１
〜１２）域の環境下においてエマルションで潤滑油を使
用する場合、より高い耐加水分解性能を必要とされる。
また、高温下で使用され場合、熱安定性の良好な潤滑油
が必要とされている。そこで本発明は、潤滑特性が良好
で、かつ強酸性及び強アルカリ性領域での耐加水分解
性、並びに熱安定性が優れている合成潤滑油を提供する
ことを目的とした。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意検討の結果、特定のオリゴカーボ
ネート化合物を含有する潤滑油がこれに適合することを
見出し、本発明を完成するに至った。すなわち本発明
は、ネオペンチル型ポリオールとジアルキルカーボネー
トと二価アルコール（ただし二価のネオペンチル型ポリ
オールを除く）と一価アルコールとの重縮合物であっ
て、下記（Ａ）式で表される重縮合物を含有してなる合
成潤滑油である。

【化２】 本発明の重縮合物はいわばオリゴアルキルオリゴカーボ
ネート化合物の一種であり、ネオペンチル型ポリオール
とジアルキルカーボネートとの反応物に一価アルコール
と二価アルコールとを反応させて得られるものである。

【０００８】本発明において原料とするネオペンチル型
ポリオールはネオペンチル型骨格鎖を有する二価以上の
ポリオールであり、その好適例はネオペンチルグリコー
ル、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、
ジトリメチロールプロパン、ジトリメチロールエタン、
ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールである
が、ネオペンチルグリコールの二量体、三量体、トリペ
ンタエリスリトール等も使用できる。ジアルキルカーボ
ネートは炭素数が１〜６のアルキル基を有するものが好
ましく、その具体例としてジメチルカーボネート、ジエ
チルカーボネート、ジｎ−プロピルカーボネート、ジイ
ソプロピルカーボネート、ジヘキシルカーボネート、ジ
シクロヘキシルカーボネート等をあげることができる。
本発明では炭素数が６を超えるアルキル基をもつジアル
キルカーボネートを使用してもよいが、この場合には反
応の進行がおそく、また反応物からの除去が困難となる
傾向がある。

【０００９】二価アルコール（前記ネオペンチル型ポリ
オールのうちの二価アルコールを除く）として、具体的
にはエチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリ
エチレングリコール（平均分子量：２００〜１００
０）、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコー
ル（平均分子量：４００〜１０００）、１，３−プロパ
ンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサ
ンジオール、１，９−ノナンジオールが好ましく、この
ほか３−メチルペンタンジオール、水添ダイマー等を用
いてもよい。一価アルコールの具体例としてはアミルア
ルコール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノー
ル、ノナノール、デカノール、ラウリルアルコール、ト
リデカノール、ミリスチルアルコール、セタノール、ス
テアリルアルコール、オレイルアルコール、エイコセノ
ール、べンジルアルコール、オクタコサノール、イソミ
リスチルアルコール、イソパルミチルアルコール、イソ
ステアリルアルコール、iso Ｃ_24■26 アルコール（伊
藤製油（株）製、商品名：ハイソコール２４６）、iso
Ｃ_32■36 アルコール（新日本理化（株）製、商品名：
ＮＪコール３２３６、n Ｃ₅₀アルコール（米国ペトロラ
イト社製、商品名：ユニリンアルコール４５０）等をあ
げることができ、とりわけ炭素数が５〜５０で、直鎖状
又は分枝鎖状のアルキル基、アルケニル基又はアリル基
をもつ一価アルコールが好ましい。

【００１０】本発明の重縮合物を製造するには、例えば
ネオペンチル型ポリオールとジアルキルカーボネートと
二価アルコール（ただし二価のネオペンチル型ポリオー
ルを除く）と一価アルコールとの反応では、次の方式の
三段階反応工程を用いることが好ましい。すなわち、第
１工程では (Ｉ) 式で表されるネオペンチル型ポリオー
ルと (II) 式で表されるジアルキルカーボネートとの反
応により、 (III)式で表される化合物が生成する。

【化３】

【化４】

【化５】

【００１１】次に第２工程では、（III)式の反応物に
（IV）式で表される二価アルコールを反応させると、
（Ｖ）式で表される化合物が生成する。

【化６】 ＨＯ─Ｒ₁ ─ＯＨ （IV）

【化７】

【００１２】さらに第３工程では、（Ｖ）式のアルキル
基（Ｒ）を目的のアルキル基（Ｒ₂）に交換するため
に、（Ｖ）式の化合物に（VI）式で表される一価アルコ
ールを反応させると、（VII)式で表される本発明の重縮
合物であるオリゴアルキルオリゴカーボネート化合物が
生成する。

【化８】 Ｒ₂ ─ＯＨ （VI）

【化９】

【００１３】かかる三段階反応において、原料の使用比
率すなわち反応モル比は次のように設定する。第１工程
の反応は、 (II) 式のジアルキルカーボネートを (Ｉ)
式のネオペンチル型ポリオールに対して設定モル当量加
えれば良いが、ジアルキルカーボネートが副生するアル
コールと共沸するので設定モル当量の１．２〜１．５倍
のジアルキルカーボネートを用いるのがよい。第２工程
の反応は、二価アルコールを設定モル当量加え、理論量
のアルコールが留出した時点を反応終了とする。第３工
程の反応は、一価アルコールを設定モル当量の１．２〜
２倍程度加え、理論量のアルコールが留出した時点を反
応終了とし、未反応のジアルキルカーボネートを常圧又
は減圧下で留去することにより、本発明の重縮合物を得
ることができる。

【００１４】反応温度はいずれも、ジアルキルカーボネ
ートの沸点近辺である９０℃から２００℃で行われる。
かかる反応には公知のエステル交換用触媒を使用するこ
とができ、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、ル
ビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、スト
ロンチウム、バリウム、亜鉛、アルミニウム、チタン、
コバルト、ゲルマニウム、スズ、鉛、アンチモン、砒
素、及びセリウムのような金属ならびにこれらのアルコ
キシドのなかから適宜選択すればよい。

【００１５】かくして得られるネオペンチル型ポリオー
ルとジアルキルカーボネートと二価アルコール（ただし
二価のネオペンチル型ポリオールを除く）と一価アルコ
ールとの重縮合物は、これをそのままで、あるいは要す
れば本発明の目的の範囲を逸脱しない限り公知の鉱油、
動植物油脂、脂肪酸、極圧添加剤、界面活性剤、消泡
剤、金属防食剤、酸化防止剤、防腐剤、防黴剤等を添加
して潤滑油となすことができる。なお本発明の潤滑油に
おける前記重縮合物の配合量は、該潤滑油の用途、目的
及び使用状況により異なるが、一般に０．１〜５０重量
％、好ましくは１〜３０重量％である。

【００１６】

【実施例】以下の合成例及び実施例において、部は重量
基準である。 合成例１ 攪拌機、温度計を備えた１リットル四ツ口フラスコに、
ジメチルカーボネート２６０部、トリメチロールプロパ
ン１０７部、及び触媒としてチタンテトライソプロポキ
シド０．０６部を仕込み、９０℃で４時間反応させた。
冷却後、さらに１，９−ノナンジオール１０２部を加
え、１５０℃で３時間反応させた。この反応物を冷却
後、さらに２−エチルヘキサノール１３４部を加え、１
５０℃で理論量のエタノールが留出するまで５時間反応
させ、減圧下で未反応のジメチルカーボネート及び２−
エチルヘキサノールを留去して本発明の重縮合物を得
た。

【００１７】合成例２ 攪拌機、温度計を備えた１リットル四ツ口フラスコにジ
メチルカーボネート２２７部、ペンタエリスリトール８
２部、及び触媒としてチタンテトライソプロポキシド
０．０３部を仕込み、９０℃で５時間反応させた。冷却
後、さらに３−メチルペンタンジオールを３０部加え、
１５０℃で３時間反応させた。この反応物を冷却後、さ
らにトリデカノール２６０部を加え、１８０℃で理論量
のメタノールが留出するまで６時間反応させ、減圧下で
未反応のジメチルカーボネート及びトリデカノールを減
圧下で留去して本発明の重縮合物を得た。

【００１８】実施例１〜２及び比較例１〜３ 合成例１〜２で得た本発明の重縮合物及び比較例として
３種類の脂肪酸エステルについて、酸性、アルカリ性で
の加水分解安定性を試験した。その結果を第１表及び第
２表に示す。両試験結果から、本発明の重縮合物は酸性
及びアルカリ性における加水分解に対して安定性に優れ
ていることが明らかになった。

【００１９】〔酸加水分解安定性の試験方法〕 試料約２ｇをケン化価測定用フラスコに正しくはかり取
り、これに１／３Ｎ塩酸（pH＝０．５）５０mlを正しく
加える。つぎに、フラスコに冷却器を取り付け９０℃で
加熱した。一定時間加熱後冷却し、冷却器をはずして、
チモールブルーニュートラルレッド指示薬を数滴加え、
１／３Ｎ水酸化カリウム標準液で滴定する。なお、本試
験と並行して空試験を行う。一定時間ごとのケン化価を
測定し、下記の計算式より酸加水分解率（％）を求め
た。 酸加水分解率（％）＝Ｖ_a ／ＳＶ×１００ ただしＶ_a : 試料の一定時間後のケン化価。 ＳＶ: 試料のケン化価（１Ｎエタノール性水酸化カリウム溶液で６時間加 熱）。

【００２０】

【表１】 第１表 酸加水分解安定性 ┌───┬─────────┬──────────────┐ │ │ │ 酸加水分解率（％） │ │ │ ├──────────────┤ │ │ │ 反 応 時 間 │ │ │ ├──┬──┬──┬──┬──┤ │ │ 試 料 │1 hr│2 hr│3 hr│6 hr│8 hr│ ├─┬─┼─────────┼──┼──┼──┼──┼──┤ │実│１│合成例 １ │ 0 │ 3 │ 10 │ 18 │ 27 │ │施├─┼─────────┼──┼──┼──┼──┼──┤ │例│２│合成例 ２ │ 0 │ 0 │ 5 │ 12 │ 21 │ ├─┼─┼─────────┼──┼──┼──┼──┼──┤ │ │１│フ゛チルステアレート │ 16 │ 28 │ 45 │ 69 │ 80 │ │比├─┼─────────┼──┼──┼──┼──┼──┤ │較│２│シ゛オクチルセハ゛ケート │ 4 │ 17 │ 31 │ 48 │ 56 │ │例├─┼─────────┼──┼──┼──┼──┼──┤ │ │３│トリメチロールフ゜ロハ゜ントリオレエート│ 0 │ 8 │ 19 │ 27 │ 36 │ └─┴─┴─────────┴──┴──┴──┴──┴──┘

【００２１】〔アルカリ加水分解安定性の試験方法〕 試料約２ｇをケン化価測定用フラスコに正しくはかり取
り、これに１／３Ｎエタノール性水酸化カリウム溶液２
５mlを正しく加える。つぎに、フラスコに冷却器を取り
付け８５℃で一定時間加熱した後冷却し、冷却器をはず
して、フェノールフタレイン指示薬を数滴加え、１／３
Ｎ塩酸標準液で滴定する。なお、本試験と並行して空試
験を行う。一定時間ごとのケン化価を測定し、下記の計
算式よりアルカリ加水分解率（％）を求めた。 アルカリ加水分解率（％）＝Ｖ_b ／ＳＶ×100 ただしＶ_b ：試料の一定時間後のケン化価。 ＳＶ：試料のケン化価（１Ｎエタノール性水酸化カリウム溶液で６時間加 熱）。

【００２２】

【表２】 第２表 アルカリ加水分解安定性 ┌───┬─────────┬───────────────┐ │ │ │ アルカリ加水分解率（％）│ │ │ ├───────────────┤ │ │ │ 反 応 時 間 │ │ │ ├───┬──┬──┬──┬──┤ │ │ 試 料 │0.5hr │1 hr│2 hr│4 hr│6 hr│ ├─┬─┼─────────┼───┼──┼──┼──┼──┤ │実│１│合成例 １ │ 46 │ 61 │ 66 │ 78 │ 85 │ │施├─┼─────────┼───┼──┼──┼──┼──┤ │例│２│合成例 ２ │ 41 │ 53 │ 60 │ 71 │ 78 │ ├─┼─┼─────────┼───┼──┼──┼──┼──┤ │ │１│フ゛チルステアレート │ 82 │ 95 │100 │100 │100 │ │比├─┼─────────┼───┼──┼──┼──┼──┤ │較│２│シ゛オクチルセハ゛ケート │ 64 │ 86 │ 96 │100 │100 │ │例├─┼─────────┼───┼──┼──┼──┼──┤ │ │３│トリメチロールフ゜ロハ゜ントリオレエート│ 53 │ 69 │ 87 │ 95 │100 │ └─┴─┴─────────┴───┴──┴──┴──┴──┘

【００２３】また、合成例１〜２で得た本発明の重縮合
物及び比較例として３種類の脂肪酸エステルの一般性
状、潤滑油適性としての動摩擦係数及び耐熱性を測定し
た。その結果を第３表に示す。なお、動摩擦係数は曽田
式振り子型油性摩擦試験機により２５℃にて測定し、耐
熱性は熱天秤により測定した。第３表から、本発明の重
縮合物は従来の潤滑油基剤と比べて、同等もしくはそれ
以下の動摩擦係数を有し、耐熱性に優れていることが明
らかになった。

【００２４】

【表３】 第３表 潤滑油性能 ┌───┬──────┬─────────────────────┐ │ │ │ 物 性 │ │ │ ├──┬───┬────┬─────┬───┤ │ │ │ │ │粘 度│ │ │ │ │ │酸価│ケン化価│（ｃｐｓ│動摩擦係数│耐熱性│ │ │ 試 料 │ │ │／40℃）│ (25℃) │（℃) │ ├─┬─┼──────┼──┼───┼────┼─────┼───┤ │実│１│合成例 １ │ 0.1│ 344 │ 248 │ 0.11 │ 446 │ │施├─┼──────┼──┼───┼────┼─────┼───┤ │例│２│合成例 ２ │ 0.2│ 500 │ 387 │ 0.09 │ 460 │ ├─┼─┼──────┼──┼───┼────┼─────┼───┤ │ │１│フ゛チルステアレート │ 0.1│ 165 │ 6 │ 0.10 │ 296 │ │比├─┼──────┼──┼───┼────┼─────┼───┤ │較│２│シ゛オクチルセハ゛ケート │ 0.1│ 377 │ 32 │ 0.15 │ 325 │ │例├─┼──────┼──┼───┼────┼─────┼───┤ │ │３│トリメチロール │ 0.2│ 183 │ 44 │ 0.11 │ 430 │ │ │ │ フ゜ロハ゜ントリオレエート│ │ │ │ │ │ └─┴─┴──────┴──┴───┴────┴─────┴───┘

【００２５】

【発明の効果】強酸性及び強アルカリ性領域での耐加水
分解性が優れており、潤滑性が良好で、熱安定性にも優
れたオリゴカーボネート化合物に関するものであり、こ
れを用いて圧延油、切削油、研削油、引抜き加工油、プ
レス加工油等の金属加工油や金属塑性加工時及び摺動時
に好適な合成潤滑油を提供できる。

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ネオペンチル型ポリオールとジアルキル
   カーボネートと二価アルコール（ただし二価のネオペン
   チル型ポリオールを除く）と一価アルコールとの重縮合
   物であって、下記（Ａ）式で表される重縮合物を含有し
   てなる潤滑油。 【化１】
2. 【請求項２】 重縮合物が、ネオペンチル型ポリオール
   とジアルキルカーボネートとを反応させる第１工程、第
   １工程の反応物と二価アルコール（ただし二価のネオペ
   ンチル型ポリオールを除く）とを反応させる第２工程、
   及び第１工程又は第２工程の反応物と一価アルコールと
   を反応させる第３工程を経て得られるものである請求項
   １に記載の潤滑油。
3. 【請求項３】 ネオペンチル型ポリオールがネオペンチ
   ルグリコール、トリメチロールエタン、トリメチロール
   プロパン、ペンタエリスリトール、ジトリメチロールエ
   タン、ジトリメチロールプロパン又はジペンタエリスリ
   トールである請求項１または２に記載の潤滑油。
4. 【請求項４】 ジアルキルカーボネートが炭素数１〜６
   のアルキル基を有するものである請求項１または２に記
   載の潤滑油。
5. 【請求項５】 二価アルコールがエチレングリコール、
   ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロ
   ピレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，３
   −プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６
   −ヘキサンジオール又は１，９−ノナンジオールである
   請求項１または２に記載の潤滑油。
6. 【請求項６】 一価アルコールが炭素数５〜５０のアル
   キル基、アルケニル基又はアリール基を有するものであ
   る請求項１または２に記載の潤滑油。