JP4079706B2 - 解乳化剤 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属加工機械の摺動面油、作動油、ギア油、内燃機関油に添加させた時に、これらの潤滑油と水溶性加工液及び水との分離性が向上する解乳化剤に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、機械金属部品の加工に使用される水溶性切削油に、摺動面油が混入し、切削油に含まれる界面活性剤等より、切削液中に摺動面油が乳化分散されやすい。そのため、切削液の腐敗や劣化が起こりやすくなり、機械の錆や加工性の低下など種々のトラブル発生の問題があった。そこで、摺動面油に解乳化性を持たせて、切削液の中で分離したオイル分を除去して切削液の長寿命化が図られている。そして、これらの摺動面油に抗乳化性を持たせるために、解乳化剤を摺動面油へ添加されている。また、作動油、内燃機関油、原油等は油の中に水が混入して油中水型のエマルションを形成するため、水を分離する必要がある。これらに使用される解乳化剤としては、アルキルフェノールアルキレンオキサイド付加物のホルマリン縮合物、アルキルアミンのアルキレンオキサイド付加物、ポリグリコ−ル、ポリグリコールエステル、イミダゾリン等が使用されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの化合物を摺動面油に添加した場合には、切削液の成分である界面活性剤との相互作用で解乳化性が不十分となり、逆に乳化作用が増大したりする場合がある。また、作動油や内燃機関油及び原油エマルションに添加した場合は解乳化性の十分な効果が得られないという問題があった。 また、アルキルフェノールアルキレンオキサイド付加物のホルマリン縮合物は、原料がアルキルフェノールであることから環境ホルモンの問題が懸念され、ポリグリコール、ポリグリコールエステル等の非イオン性化合物は解乳化作用が不十分であるという問題があった。
本発明は、潤滑油/水溶性加工液等の解乳化性に優れた解乳化剤を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の問題点を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。
即ち、本発明は、下記一般式(1)で表される化合物(E)及び炭素数8〜18のアルケニルコハク酸(F)からなる、摺動面油用、作動油用又は内燃機関潤滑油用の解乳化剤 である。
一般式
【化2】
[式中、R1は炭素数2〜17のアルキル基であり、R2は炭素数2〜6のアルキレン基、R3、R4は炭素数1〜4のアルキル基、XはH又は−(AO)n−Hで示される基、Aは炭素数が2〜4のアルキレン基、nは1〜50の整数を表し、R3及びR4はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。]
【0005】
【発明の実施の形態】
一般式(1)におけるR1には炭素数2〜17の直鎖若しくは分岐のアルキル基が含まれ、例えばエチル基、n−及びiso−プロピル基、n−及びiso−、sec−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、トリデシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基が挙げられる。これらの内、好ましいものは炭素数3〜10の直鎖及び分岐のアルキル基であり、さらに好ましくは炭素数5〜9の直鎖及び分岐のアルキル基である。炭素数が2未満であると解乳化性が悪くなり、17を超えると乳化の安定性が増大する。
【0006】
R2は炭素数2〜6のアルキレン基であり、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基である。これらの内好ましいものは炭素数2〜4、さらに好ましくは2〜3である。炭素数が2未満であると油類へ添加したときの相溶性が悪くなり、炭素数が6を超えると解乳化性が悪くなる。
【0007】
R3、R4は炭素数1〜4のアルキル基であり、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。R3、R4はそれぞれが同じでも異なってもよい。これらの内、好ましくは炭素数が1〜2である。炭素数が4を超えると解乳化性が悪くなる。
【0008】
XはH又は−(AO)n−Hであらわされる基であり、Xを構成する炭素数2〜4のアルキレン基Aにはエチレン基、プロピレン基、1,2−、2,3−、1,4−並びにiso−ブチレン基、及びこれらの2種以上の組み合わせが含まれる。(AO)nはポリオキシアルキレン基であり、通常、アルキレンオキサイドの付加反応により形成される。炭素数2〜4のアルキレンオキサイドとしては、例えば、EO、PO、1,2−、2,3−、1,3−及びiso−ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン(THF)並びにこれらの2種以上の併用が含まれる。併用の場合の付加形式はブロック付加でもランダム付加でも差し支えない。好ましいのはランダム付加である。これらのうち好ましいのは、PO、1,2−ブチレンオキサイド及びこれらの併用であり、さらに好ましくはPO単独系である。
【0009】
nは1〜50の整数であり、好ましくは1〜10の整数であり、さらに好ましくは1〜5の整数である。nが50を超えると解乳化性が悪くなる。
【0010】
(E)は、H2NR2NR3R4のアミンと炭素数2〜18の脂肪酸の脱水縮合によりアミド化し、必要によりさらにアルキレンオキサイドを付加反応させることにより製造することができる。
【0011】
該アミンとしては、R3、R4の炭素数が1〜4のアルキレンジアミンであり、例えば、ジメチルアミノエチルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノエチルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジプロピルアミノエチルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジブチルアミノエチルアミン、ジブチルアミノプロピルアミン等が挙げられる。これらのうち好ましいものはR3、R4の炭素数が1〜2のアルキレンジアミンである。
【0012】
該脂肪酸としては、直鎖又は分岐のオクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸等が挙げられる。これらのうち、好ましいのはオクタン酸、ノナン酸、デカン酸である。
【0013】
該アミド化合物の製造は、該脂肪酸と該アミンをモル比で1:0.9〜1:1.5の割合で、通常、無触媒下、温度は好ましくは120〜180℃で、圧力は好ましくは0〜0.1MPaで、反応時間は好ましくは6〜16時間で脱水させながら行うことができる。反応の終点は、酸価で管理でき、反応率が80%以上であれば所望の性能のものが得ることができる。未反応の酸又はアミンは減圧トッピング等で除去してもよい。
【0014】
該アミド化合物へのAO付加体の反応は、好ましくは温度100〜180℃、好ましくは圧力0〜0.6MPa、好ましくは反応時間2〜15時間で行うことができる。反応は、必要により、特に付加反応の後半の段階において触媒の存在下に行われる。
【0015】
上記触媒としては、アルカリ触媒、例えば水酸化物[KOH、NaOH、CsOH、Ca(OH)2等のアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水酸化物等]、酸化物(K2O 、CaO、BaO等のアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の酸化物等)、アルカリ金属(Na、K等)及びその水素化物(NaH、KH等)、アミン類(トリエチルアミン、トリメチルアミン等)が挙げられる。更に、THF単独付加、あるいはTHFと他のアルキレンオキシドを共付加重合する場合の触媒としては、BF3、BCl3、AlCl3、FeCl3、SnCl3等のルイス酸及びそれらの錯体[例えばBF3エーテル錯体、BF3テトラヒドロフラン錯体(BF3・THF)];H2SO4、HClO4等のプロトン酸;KClO4、NaClO4等のアルカリ金属の過塩素酸塩;Ca(ClO4)2、Mg(ClO4)2等のアルカリ土類金属の過塩素酸塩;Al(ClO4)3等の前記以外の金属の過塩素酸塩等が挙げられる。
【0016】
上記の様にして得られた化合物(E)はそのまま解乳化剤として用いることができる。また、本発明の解乳化剤には炭素数8〜18のアルケニルコハク酸(F)を配合して用いることができる。(F)を配合することにより解乳化作用をさらに向上させる効果が得られる。
このような炭素数8〜18のアルケニルコハク酸(F)としては、例えば、オクテニルコハク酸、デセニルコハク酸、ドデセニルコハク酸、ペンタデセニルコハク酸、オクタデセニルコハク酸等が挙げられる。これらの内、好ましくは、オクテニルコハク酸、ドデセニルコハク酸である。
【0017】
(E)とアルケニルコハク酸の割合は、好ましくは5/95〜70/30である。さらに好ましくは10/90〜60/40。特に好ましくは20/80〜40/60である。5/95〜70/30の範囲内であると解乳化作用を向上させる効果が得られる。(E)と(F)の配合物は、室温〜60℃で30分〜1時間攪拌混合することにより得られる。
【0018】
本発明の解乳化剤は、油と水の乳化作用を抑制し、水と油を分離する作用をしめし、特に水/油の分離性に優れる。本発明の解乳化剤は油に対して好ましくは0.1〜5.0質量%、さらに好ましくは0.5〜3.0質量%の割合で添加配合する。0.1〜5.0質量%であると、潤滑性、防錆性を損なうことなく解乳化性を向上させることができる。特に摺動面油の場合は、解乳化剤の添加量は0.5〜3.0質量%が好ましく、原油の場合には0.1〜1.0質量%が好ましい。
油に解乳化剤を配合する方法としては、通常、配合釜に油と解乳化剤を入れ温度20〜60℃で1〜2時間、混合すればよい。
本発明の解乳化剤は、摺動面油、作動油、内燃機関潤滑油、原油等に好適に用いることができる。
【0019】
【実施例】
以下の実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下において、部は質量部を表す。
【0020】
試験方法は、以下のとおりである。
(1)油分離性
共栓付き100mlメスシリンダーに、エマルション系切削油ハイクリンCE−100(三洋化成工業社製)の3%水溶液90mlを入れ、更に摺動面油(ダイナウエイ68:コスモ石油社製)に解乳化剤 を添加をしたもの10mlを加え、30秒間振とう後、静置して1〜24時間後の分離した油層、クリーム層及び水層の容量(ml)を読み取る。
(2)水分離性
水12mlと解乳化剤を 加えた140タービン油(40℃粘度:51〜62mm2/s)108mlを200mlビーカーにとり、ホモミキサーで1500rpm、2分間攪拌後、共栓付き100mlメスシリンダーに100ml入れて、静置して1〜24時間後の分離した水層の容量を読みとった。
【0021】
実施例1
500mlコルベンにオクタン酸144部(1モル)を仕込み、ジメチルアミノプロピルアミン105部(1.03モル)の半分を攪拌しながら滴下した後、150℃に昇温後、残りの半分を同温度で滴下し、温度145〜155℃に制御しながら、10時間かけて脱水反応をさせて酸価が13のオクタン酸のアミド化物(E1)を得た。
【0022】
実施例2
500mlコルベンにイソノナン酸158部(1モル)を仕込み、ジメチルアミノプロピルアミン105部(1.03モル)の半分を攪拌しながら滴下した後、150℃に昇温後、残りの半分を同温度で滴下し、温度145〜155℃に制御しながら、12時間かけて脱水反応をさせて酸価が14のイソノナン酸のアミド化物(E2)を得た。
【0023】
実施例3
500mlコルベンにオクタン酸144部(1モル)を仕込み、ジエチルアミノプロピルアミン134部(1.03モル)の半分を攪拌しながら滴下した後、150℃に昇温後、残りの半分を同温度で滴下し、温度145〜155℃に制御しながら、10時間かけて脱水反応をさせて酸価が13のオクタン酸のアミド化物(E3)を得た。
【0024】
製造例4
製造例1で作成したアミド化物を温度150〜160℃、減圧でオクチル酸をトッピングして酸価2のものを得た後、ガラス製オートクレーブに246部(1モル)を仕込み、耐圧滴下ロートからPO58部(1モル)を反応温度が125〜135℃を保つように制御しながら、1時間かけて滴下した後、同温度で2時間反応させて、アミド化物のPO付加品(E4)を得た。
【0025】
比較実施例1
500mlコルベンにオクタン酸144部(1モル)を仕込み、オクチルアミン132.9部(1.03モル)の半分を攪拌しながら滴下した後、150℃に昇温後、残りの半分を同温度で滴下し、温度145〜155℃に制御しながら、10時間かけて脱水反応をさせて酸価が15のオクタン酸のアミド化物(E’1)を得た。
【0026】
比較実施例2
ガラス製オートクレーブにラウリルアミノプロピルアミン242部(1モル)を仕込み、耐圧滴下ロートからEO174部(3モル)を反応温度が120〜130℃を保つように制御しながら、4時間かけて滴下した後、125℃で2時間反応させてラウリウアミノプロピルアミンのPO付加体(E’2)を得た。
【0027】
実施例1〜6、比較例1’〜6’
表1に示す質量比で摺動面油に製造例1〜4、比較製造例1〜2の解乳化剤を添加したものの油分離性を測定した。
【0028】
【表1】
【0029】
表2に示す質量比で、140タービン油に製造例1〜4、比較製造例1〜2の解乳化剤を添加したものの水分離性を測定した。
【0030】
【表2】
【0031】
本発明の解乳化剤は、比較例の解乳化剤に比べて油分離性、水分離性が極めて優れていることがわかる。
【0032】
【発明の効果】
本発明の解乳化剤は、摺動面油等の潤滑油に添加した場合、水溶性切削液等の分離性を向上させ る効果を奏する。このため、摺動面油、作動油、ギア油、内燃機関潤滑油等の潤滑油 の解乳化剤として好適である。
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