JP5973120B2 - 石鹸濃縮物、潤滑組成物及びこれらの組み合わせを製造する方法及び装置 - Google Patents

石鹸濃縮物、潤滑組成物及びこれらの組み合わせを製造する方法及び装置 Download PDF

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Description

本発明は、石鹸濃縮物、潤滑組成物及びこれらの組み合わせを製造する方法及び装置に関する。
石鹸濃縮物、例えば、リチウム石鹸濃縮物、リチウム錯体石鹸濃縮物及びリチウム−カルシウム錯体石鹸濃縮物を、通常は基油を増粘する目的で基油と併用して、一般にグリースと呼ばれる潤滑組成物を提供することができる。
潤滑組成物を構成する個々の成分だけでなく、潤滑組成物の最終的な特性及び特徴を左右する別の要因に、石鹸濃縮物と潤滑組成物を製造する特定のプロセス・条件がある。プロセス条件、例えば、個々の成分の分散と混合、並びに温度の変動が、石鹸濃縮物及び得られる潤滑組成物の構造、例えば、形成される石鹸微結晶及び繊維の性質に影響する重要な要因になり得る。
A.ゴードン・アレクサンダー(Gordon Alexander)に付与された米国特許第4,392,967号明細書には、(a)異なる操作工程を実施するための隣接して長手方向に連結された一連のバレルセクションを含み、バレルセクションの内側を横切り、かつ、所望の動作を行う目的で長さ方向に別個の要素を有する回転スクリュー装置を収容するスクリュープロセスユニットの選択された位置に、供給材料と潤滑油とを導入し、(b)前記回転スクリューの連続動作により前記供給材料を前記プロセスユニットに沿って隣接するバレルセクション経由で混合搬送し、(c)前記材料を前記プロセスユニット経由で搬送しながら、各バレルに位置又は隣接する種々の熱交換手段によってその温度を制御して、分散、反応、脱水及び/又は均質化の操作工程の実施を補助し、(d)供給材料混合物の脱水によって生じた水を前記プロセスユニットの選択されたバレル放出点で排出し、(e)脱水工程に続くバレル位置の下流で追加の潤滑油及び/又は添加剤を導入し、(f)前記スクリュー装置の連続回転によって前記完全なグリース配合物を均質化し、(g)前記スクリュープロセスユニットの端部バレルセクションから最終潤滑グリースを取り出すことを含む、スクリュープロセスユニットを用いて潤滑グリースを連続的に製造する方法が開示されている。
石鹸濃縮物及び潤滑組成物並びに潤滑組成物を製造するプロセス(方法)の歴史にもかかわらず、プロセス、プロセス安定性、品質制御及び経済面で有利な石鹸濃縮物を製造する連続プロセス、並びに得られる潤滑組成物が依然として要求されている。また、使用する設備を大きく変更することなく多くのタイプの潤滑組成物に適用可能な柔軟性が得られることになる石鹸濃縮物の製造方法を提供することが依然として要求されている。
また、潤滑組成物を同じ位置又は異なる位置で提供するのに利用できる、1ヶ所で石鹸濃縮物を提供する柔軟性が得られる方法が依然として要求されている。
発生する蒸気をフラッシュするのに必要なエネルギーを最小限にするのに少量の水の添加を必要とする石鹸濃縮物、潤滑組成物及びこれらの組み合わせを製造する方法が依然として要求されている。
本発明は、(a)原料成分を第1の供給帯に導入し、(b)第1の反応帯で1回目の反応を行い、(c)第1の排出帯で1回目の排出を行い、(d)冷却帯で冷却することを含む、石鹸濃縮物の製造方法を提供するものである。石鹸濃縮物の製造方法は、(c)の後で、かつ(d)の前に、(i)連続反応帯で連続反応させ、(ii)第2の排出帯で2回目の排出を行うことを更に含むものであってもよい。
また、本発明は、(a)第1の供給帯と、(b)第1の反応帯と、(c)第1の排出帯と、(d)冷却帯とを含む、石鹸濃縮物の製造装置を提供するものである。石鹸濃縮物の製造装置は、(c)の後で、かつ(d)の前に、(i)連続反応帯と、(ii)第2の排出帯と、を更に含むものである。
また、本発明は、(aa)石鹸濃縮物と基油とを潤滑組成物供給帯に導入し、(bb)石鹸濃縮物を潤滑組成物分散帯に分散させ、(cc)石鹸濃縮物と基油とを潤滑組成物混合帯で混合し、(dd)潤滑組成物冷却帯で冷却することを含む、潤滑組成物の製造方法を提供するものである。潤滑組成物の製造方法は、潤滑組成物に潤滑組成物処理を施すことを更に含むものであってもよい。
また、本発明は、(aa)潤滑組成物供給帯と、(bb)潤滑組成物分散帯と、(cc)潤滑組成物混合帯と、(dd)潤滑組成物冷却帯と、を含む、潤滑組成物の製造装置を提供するものである。潤滑組成物の製造装置は、潤滑組成物処理装置を更に含むものであってもよい。
本発明は、以下の発明を提供する。
[発明1]
(a)原料成分を第1の供給帯に導入し、(b)第1の反応帯で1回目の反応を行い、(c)第1の排出帯で1回目の排出を行い、(d)冷却帯で冷却することを含む、石鹸濃縮物の製造方法。
[発明2]
(c)の後で、かつ(d)の前に、(i)連続反応帯で連続反応させ、(ii)第2の排出帯で2回目の排出を行うことを更に含む、発明1に記載の方法。
[発明3]
1種又は複数種の初期添加剤を第2の供給帯に導入することを更に含む、発明1に記載の方法。
[発明4]
注水帯で水を注入することを更に含む、発明1に記載の方法。
[発明5]
石鹸濃縮物が、リチウム石鹸濃縮物と、リチウム錯体石鹸濃縮物と、リチウム−カルシウム石鹸濃縮物と、カルシウム錯体石鹸濃縮物と、からなる群から選択される、発明1に記載の方法。
[発明6]
原料成分が、(a)水素化ひまし油及び水酸化リチウム、水酸化リチウム一水和物又はこれらの組み合わせと、(b)水素化ひまし油及び水酸化リチウム、水酸化リチウム一水和物、水酸化カルシウム又はこれらの組み合わせと、(c)12−ヒドロキシステアリン酸及び水酸化リチウム、水酸化リチウム一水和物又はこれらの組み合わせと、(d)12−ヒドロキシステアリン酸及び水酸化リチウム、水酸化リチウム一水和物、水酸化カルシウム又はこれらの組み合わせと、からなる群から選択される、発明1に記載の方法。
[発明7]
原料成分(c)及び(d)が錯化剤を更に含む、発明6に記載の方法。
[発明8]
冷却帯から石鹸濃縮物を得ること、並びに前記石鹸濃縮物の製造方法と、潤滑組成物の製造方法と、従来の再構成技術と、これらの組み合わせと、からなる群から選択される方法を利用してベースグリースを製造することを更に含む、発明1に記載の方法。
[発明9]
冷却帯から石鹸濃縮物を得ること、並びに石鹸濃縮物と基油とを原料成分として第1の供給帯に供給することを含む前記石鹸濃縮物の製造方法を用いてベースグリースを製造することを更に含む、発明1に記載の方法。
[発明10]
(aa)石鹸濃縮物と基油とを潤滑組成物供給帯に導入し、(bb)石鹸濃縮物を潤滑組成物分散帯に分散させ、(cc)石鹸濃縮物と基油とを潤滑組成物混合帯で混合し、(dd)潤滑組成物冷却帯で冷却することを含む、潤滑組成物の製造方法。
[発明11]
潤滑組成物に、静的混合と、均質化と、スクリーニングと、これらの組み合わせと、からなる群から選択される潤滑組成物処理を施すことを更に含む、発明10に記載の方法。
[発明12]
(a)原料成分を第1の供給帯に導入し、(b)第1の反応帯で1回目の反応を行い、(c)第1の排出帯で1回目の排出を行い、(d)冷却帯で冷却することを含む石鹸濃縮物の製造方法によって、石鹸濃縮物を提供する、発明10に記載の方法。
[発明13]
石鹸濃縮物の製造方法が、(c)の後で、かつ(d)の前に、(i)連続反応帯で連続反応させ、(ii)第2の排出帯で2回目の排出を行うことを更に含む、発明12に記載の方法。
[発明14]
(a)第1の供給帯と、(b)第1の反応帯と、(c)第1の排出帯と、(d)冷却帯とを含む、石鹸濃縮物の製造装置
[発明15]
(c)の後で、かつ(d)の前に、(i)連続反応帯と、(ii)第2の排出帯とを更に含む、発明14に記載の装置。
[発明16]
第2の供給帯を更に含む、発明14に記載の装置。
[発明17
注水帯を更に含む、発明14に記載の装置。
[発明18]
スクリュー要素を更に含む、発明14に記載の装置。
[発明19]
スクリュー要素を更に含み、スクリュー要素が、一軸スクリュー要素と、逆方向回転構成の二軸スクリュー要素と、同方向回転構成の二軸スクリュー要素と、からなる群から選択される、発明14に記載の装置。
[発明20]
副フィーダーと、副液化装置と、これらの組み合わせと、からなる群から選択される副装置を更に含む、発明14に記載の装置。
[発明21]
装置が一連の個々のバレルを含む、発明14に記載の装置。
[発明22]
(aa)潤滑組成物供給帯と、(bb)潤滑組成物分散帯と、(cc)潤滑組成物混合帯と、(dd)潤滑組成物冷却帯と、を含む、潤滑組成物の製造装置
[発明23]
静的ミキサーと、ホモジナイザーと、スクリーンパックと、これらの組み合わせと、からなる群から選択される潤滑組成物処理装置を更に含む、発明22に記載の装置。
本発明の1つ又は複数の実施形態について、添付の図面を参照して、単なる一例として詳細に説明する。
本発明の方法による石鹸濃縮物の製造方法を概略的に示す。 本発明の方法及び装置による潤滑組成物の製造方法及び装置を概略的に示す。 本発明の方法による潤滑組成物の製造方法を概略的に示す。 本発明の方法及び装置を概略的に示す。 本発明の方法及び装置を概略的に示す。 本発明の方法及び装置を概略的に示す。
本発明は、石鹸濃縮物と、ベースグリースと、最終グリースと、これらの前駆体と、これらの中間体と、これらの組み合わせと、からなる群から選択される組成物を製造する方法を提供するものである。本発明は、好ましくは、石鹸濃縮物と、ベースグリースと、最終グリースと、これらの前駆体と、これらの中間体と、これらの組み合わせと、からなる群から選択される組成物の連続製造を提供するものである。例えば、石鹸濃縮物を連続的に生成することで、こうして得られる多種多様な潤滑組成物を生成する上での柔軟性が得られる。本明細書で使用する場合、「連続」及び「連続的に」という用語は、バッチ処理などの従来の技術と比較して時間及びシーケンスの点で通常は中断されることなく実施される、本発明の方法を示す。本明細書で使用する場合、「潤滑組成物」という用語は、グリース、例えば、ベースグリース又は最終グリースを示す。
本発明は、以下の1つ又は複数の利点を提供するものである。
本発明の利点の1つに、設備又は流路を大きく変更する必要なく、石鹸濃縮物と、ベースグリースと、最終グリースと、これらの前駆体と、これらの中間体と、これらの組み合わせと、からなる群から選択される組成物を提供するための本発明の方法及び装置を適合させるために得られる柔軟性がある。
本発明の別の利点は、石鹸濃縮物を得るのに少なめの量の基油原料を原料成分と一緒に加えることにある。好ましくは、原料成分の流れを開始するのに必要な量の基油原料のみを利用する。更に好ましくは、基油原料を原料成分と一緒に加えず、基油原料を原料成分と一緒に添加する方法で製造される石鹸濃縮物よりも乾燥した石鹸濃縮物を得る。
本発明の別の利点は、従来の技術よりも少なめの量の水を本発明の方法に加えればよい。本発明の方法に加えられる水が少なめの量であるがゆえ、発生する蒸気の排出又はフラッシュに必要なエネルギーの量が小さくなる場合があり、残留水分が少なくなる場合がある。
本発明の別の利点は、石鹸濃縮物を得るのに用いたものと同じ本発明の装置を用いて、他の成分に石鹸濃縮物を添加してベースグリースを得られる、好適な組成の石鹸濃縮物を得られることにある。追加の成分を加えて最終グリースを得るようにしてもよい。
本発明の別の利点は、従来の再構成技術あるいは、石鹸濃縮物を得るのに用いたものと同じ装置ではない本発明の装置を用いて、ベースグリース、最終グリース又はこれらの組み合わせを得るのに利用できる、好適な組成及び純度の石鹸濃縮物を得られることにある。例えば、特定の位置で本発明の装置及び方法を用いて、石鹸濃縮物を得られる。この石鹸濃縮物を、従来の再構成技術又は本発明の装置及び方法を用いて、ベースグリース、最終グリース又はこれらの組み合わせを製造する別の位置に、移動してもよい。
本発明の方法及び装置で用いるのに適した、当該技術分野においては潤滑油とも呼ばれる基油は一般に、油潤滑あるいは、例えばバッチ処理での潤滑組成物の製造用として通常選択される基油と同じであればよい。基油は、鉱物由来、合成由来又はこれらの組み合わせのものであればよい。鉱物由来の基油は、鉱油、例えば、溶剤精製又は水素化によって生成されるものであってもよい。合成由来の基油は一般に、C10〜C50の炭化水素ポリマー、例えば、α−オレフィン、エステルタイプの合成油、エーテルタイプの合成油及びこれらの組み合わせなどの液体ポリマーの混合物を含むものであればよい。
合成油の好適な例としては、ポリオレフィン、例えば、α−オレフィンオリゴマー及びポリブテン、ポリアルキレングリコール、例えば、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコール、ジエステル、例えば、ジ−2−エチルヘキシルセバケート及びジ−2−エチルヘキシルアジペート、ポリオールエステル、例えば、トリメチロールプロパンエステル及びペンタエリトリトールエステル、パーフルオロアルキルエーテル、シリコーンオイル、ポリフェニルエーテルが、個別又は混合油のいずれかの形として挙げられる。
基油の好適な例としては、中粘度鉱油、高粘度鉱油及びこれらの組み合わせが挙げられる。中粘度鉱油は、粘度が通常は100℃で5mm/sセンチストーク(cSt)から100℃で15mm/s(cSt)の範囲、好ましくは100℃で6mm/s(cSt)から100℃で12mm/s(cSt)の範囲、更に好ましくは100℃で7mm/s(cSt)から100℃で12mm/s(cSt)の範囲にある油を含む。高粘度鉱油は、粘度が通常は100℃で15mm/s(cSt)から100℃で40mm/s(cSt)、好ましくは100℃で15mm/s(cSt)から100℃で30mm/s(cSt)の範囲にある油を含む。
便利に使用できる鉱油の好適な例としては、シェルグループ(Shell Group)の会員会社らによって名称「HVI」、「MVIN」又は「HMVIP」で販売されているものが挙げられる。ワックスの異性化によって製造されるタイプのポリアルファオレフィン及び基油、例えば、シェルグループの会員企業らによって名称「XHVI」(商標)で販売されているものも利用できる。
潤滑組成物に使用できる、本発明により製造される石鹸濃縮物としては、例えば、単純石鹸濃縮物及び錯体石鹸濃縮物が挙げられる。単純石鹸濃縮物としては、例えば、リチウム、カルシウム、ナトリウム、アルミニウム及びバリウムの脂肪酸石鹸が挙げられる。錯体石鹸濃縮物としては、例えば、錯化剤を追加で含む単純石鹸濃縮物が挙げられる。
好ましい好適な石鹸濃縮物の例としては、リチウム石鹸濃縮物、リチウム錯体石鹸濃縮物、リチウム−カルシウム石鹸濃縮物及びカルシウム錯体石鹸濃縮物が挙げられる。より一層好ましい石鹸濃縮物の例としては、リチウム石鹸濃縮物及びリチウム錯体石鹸濃縮物が挙げられる。
当該技術分野においては単純リチウム石鹸濃縮物とも呼ばれるリチウム石鹸濃縮物は、C10〜24、好ましくはC15〜18の飽和又は不飽和脂肪酸又はその誘導体由来である。好ましい脂肪酸誘導体の1つは水素化ひまし油(本明細書ではHCOと呼ぶ)であるが、これは12−ヒドロキシステアリン酸のグリセリドである。12−ヒドロキシステアリン酸は特に好ましい脂肪酸である。水素化ひまし油脂肪酸(本明細書ではHCOFAと呼ぶ)は通常、HCOFAの総重量に対して少なくとも85重量%の12−ヒドロキシステアリン酸を含む。HCOFAは、少量の追加の成分を含むものであってもよい。この追加の成分の例としては、パルミチン酸(C16)、ステアリン酸(C18)、アラキジン酸(C20)、12−ケトステアリン酸及びこれらの組み合わせが挙げられる。本明細書で使用する場合、「水素化ひまし油脂肪酸」(「HCOFA」)という用語は、本発明の方法を実現する量の12−ヒドロキシステアリン酸を含む組成物を示し、通常、HCOFAの総重量に対して少なくとも85重量%の12−ヒドロキシステアリン酸を含む量、好ましくは、HCOFAの総重量に対して85から87重量%の12−ヒドロキシステアリン酸の範囲で含む量である。
リチウム錯体石鹸濃縮物は、錯化剤を含むリチウム石鹸濃縮物である。好適な錯化剤の例としては、低分子量から中分子量の酸、二塩基酸、これらの塩、例えば、安息香酸、ホウ酸、ホウ酸リチウム及びこれらの組み合わせ、好ましくはホウ酸が挙げられる。
本発明の方法により製造される潤滑組成物は、例えば、酸化安定性、粘着性、極圧特性、防蝕、低摩擦及び摩耗及びこれらの組み合わせをはじめとする特定の望ましい特徴を潤滑組成物に付与する目的で、この応用分野で通常用いられる量で、1種又は複数種の追加の添加剤を含むものであってもよい。
好適な追加の添加剤の例としては、抗酸化剤、防錆添加剤、耐摩耗及び極圧添加剤、流動点降下剤、金属不活性化剤及びこれらの組み合わせが挙げられる。
好適な追加の添加剤の例としては、極圧/摩耗防止剤、例えば、亜鉛塩、例えば、ジアルキルジチオリン酸亜鉛又はジアリールジチオリン酸亜鉛、ホウ酸塩、ジチオリン酸モリブデン、置換チアジアゾール、ジアルコキシアミンと置換有機リン酸塩とを反応させるなどの方法で得られるポリマー窒素/リン化合物、リン酸アミン、天然又は合成由来の硫化マッコウクジラ油、硫化ラード、硫化エステル、硫化脂肪酸エステル、硫化材料、例えば式(0R)P=0(式中、Rは、アルキル、アリール又はアラルキル基である)の有機リン酸塩、ホスホロチオ酸トリフェニル;1種又は複数種の過塩基性(overbased)金属含有洗剤、例えば、アルキルサリチル酸カルシウム又はアルキルサリチル酸マグネシウム、アルキルアリールスルホン酸塩又はアルキルスルホン酸塩;無灰分散添加剤、例えば、ポリイソブテニル無水コハク酸とアミン又はエステルとの反応生成物;抗酸化剤、例えば、ヒンダードフェノール又はアミン、例えばフェニルアルファナフチルアミン;防錆添加剤、例えば、ナフテン酸亜鉛;摩擦調節用添加剤;粘度指数改善剤;流動点降下用添加剤;粘着剤及びこれらの組み合わせが挙げられる。固体材料、例えば、黒鉛、微粉砕モリブデンジスルフィド、タルク、金属粉末及び種々のポリマー、例えば、ポリエチレンワックスを添加して特別な特性を持たせるようにしてもよい。一例としてのアリール基はフェニル基である。一例としてのアラルキルはベンジル基である。
本発明の方法で製造される潤滑組成物は、単一のジチオリン酸亜鉛又は2種類又はそれよりも多くのジチオリン酸亜鉛の組み合わせを含む追加の添加剤を含むものであってもよい。好適なジチオリン酸亜鉛の例としては、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジアリールジチオリン酸亜鉛、アルキルアリールジチオリン酸亜鉛及びこれらの組み合わせが挙げられる。好ましいジチオリン酸亜鉛は、ジアルキルジチオリン酸亜鉛である。ジアルキルジチオリン酸亜鉛のアルキル部分は、直鎖であってもよいし、分枝鎖であってもよく、通常は炭素原子1個から炭素原子20個、好ましくは炭素原子8個から炭素原子20個、更に好ましくは炭素原子8個から炭素原子12個を含む。
本発明の方法で製造される潤滑組成物は、単一の無灰ジチオカルバメート又は2種類又はそれよりも多くの無灰ジチオカルバメートの組み合わせを含む追加の添加剤を含むものであってもよい。好適な無灰ジチオカルバメートの例としては、無灰ジアルキルジチオカルバメート、ジアリールジチオカルバメート、アルキルアリールジチオカルバメート及びこれらの組み合わせが挙げられる。好ましい無灰ジチオカルバメートは、無灰ジアルキルジチオカルバメート、更に好ましくはメチレン−ビス−ジアルキルジチオカルバメートである。無灰ジアルキルジチオカルバメートのアルキル部分は、直鎖であってもよいし、分枝鎖であってもよく、好ましくは炭素原子1個から炭素原子12個、更に好ましくは炭素原子2個から炭素原子6個を含有する。好ましい無灰ジチオカルバメートの一例がメチレン−ビス−ジブチル−ジチオカルバメートである。
本発明の方法で製造される潤滑組成物は、本明細書では、潤滑組成物の総重量に対して示す値として0.1重量%から10重量%、好ましくは0.1重量%から5重量%、更に好ましくは0.1重量%から2重量%、なお一層好ましくは0.2重量%から1重量%の1種又は複数種の追加の添加剤を含むものであってもよい。例えば、追加の添加剤について、10重量%など上記よりも高い重量%を実現するには、追加の添加剤の組み合わせが必要になることもある。
石鹸濃縮物については、例えば、鹸化可能な成分、鹸化剤、任意に錯化剤及びこれらの組み合わせを含む原料成分から生成すればよい。原料成分の供給は、本発明第1の供給帯に対して行えばよい。
好適な鹸化可能な成分の例としては、脂肪酸エステル、好ましくはグリセリド、好ましくは脂肪酸基がヒドロキシラジカルを含むもの、例えば、ひまし油又は水素化ひまし油が挙げられる。
好適な鹸化剤の例としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属水酸化物及びこれらの組み合わせ、好ましくは水酸化リチウム又はその水和物が挙げられる。
一例としての石鹸濃縮物形成方法は、脂肪酸又はヒドロキシ脂肪酸を、鉱油中にて、アルカリ金属、アルカリ土類金属水酸化物、これらの水和物及びこれらの組み合わせ、好ましくは水酸化リチウム一水和物(LiOH・HO)で中和することを含む。あるいは、水素化脂肪酸又は水素化ヒドロキシ脂肪酸を中和に利用してもよい。本発明の第1の供給帯への導入対象となる原料成分は、(a)水素化ひまし油(HCO)及び水酸化リチウム、水酸化リチウム一水和物又はこれらの組み合わせ、(b)水素化ひまし油及び水酸化リチウム、水酸化リチウム一水和物、水酸化カルシウム又はこれらの組み合わせ、(c)12−ヒドロキシステアリン酸(例えば、水素化ひまし油脂肪酸(HCOFA)の成分としてのものであってもよい)及び水酸化リチウム、水酸化リチウム一水和物又はこれらの組み合わせ、(d)12−ヒドロキシステアリン酸(例えば、水素化ひまし油脂肪酸(HCOFA)の成分としてのものであってもよい)及び水酸化リチウム、水酸化リチウム一水和物、水酸化カルシウム又はこれらの組み合わせを含む。
本発明の第1の供給帯への導入対象となる好ましい原料成分の例としては、(i)12−ヒドロキシステアリン酸(例えば、HCOFAの成分としてのものであってもよい)及び水酸化リチウム一水和物及び(ii)水素化ひまし油(HCO)及び水酸化リチウム一水和物が挙げられる。
通常、原料成分(c)及び(d)などの12−ヒドロキシステアリン酸を用いる場合、この原料成分は、錯化剤を更に含むものであってもよい。原料成分として添加できる好適な錯化剤の例としては、短鎖脂肪酸、ジカルボン酸、ヒドロキシ芳香族酸、ホウ酸、アルミニウム化合物及びこれらの組み合わせが挙げられる。好適な短鎖脂肪酸の一例が酢酸である。好適なジカルボン酸の一例がアゼライン酸である。好適なヒドロキシ芳香族酸の一例がサリチル酸である。このような錯化剤を用いるのであれば、鹸化剤の割合は通常、錯化剤の化学量論量に応じて増加する。好ましい錯化剤の1つがホウ酸である。
本発明の方法でリチウム−カルシウム石鹸濃縮物を製造する場合、追加の成分、例えば、グリセロールを加えてもよい。
水と固体、例えば、水酸化リチウム、水酸化リチウム一水和物、水酸化カルシウム又はこれらの組み合わせとの比は、本発明の方法で製造される組成物、例えば、石鹸濃縮物を好適に得られる比であれば、どのような比であってもよい。水と固体との比は通常、0:1から1:1の範囲、好ましくは0:1から0.75:1の範囲、更に好ましくは0:1から0.5:1の範囲である。本発明の利点の1つに、水を添加せずに石鹸濃縮物を提供できることがある。言葉を変えると、水と固体との比が0:1であってもよい。少なめの量の水であれば、多めの量の水を添加するプロセスと比較して、発生する蒸気を排出又はフラッシュするのに必要なエネルギーを小さくできる。
リチウム石鹸濃縮物は通常、水素化ひまし油(HCO)と水酸化リチウム一水和物などの水酸化リチウム成分とを、本発明の方法で製造されるリチウム石鹸濃縮物が好適に得られる任意の量で含む。本発明の方法で製造されるリチウム石鹸濃縮物は、リチウム石鹸濃縮物の総重量に対して、通常は75重量%から95重量%の範囲、好ましくは80重量%から95重量%の範囲、更に好ましくは82重量%から92重量%の範囲の量のHCOを含む。
本発明の方法で製造されるリチウム石鹸濃縮物は、リチウム石鹸濃縮物の総重量に対して、通常は8重量%から20重量%の範囲、好ましくは10重量%から15重量%の範囲、更に好ましくは12重量%から14重量%の範囲の量の水酸化リチウム成分(水酸化リチウム一水和物など)を含む。
リチウム錯体石鹸濃縮物は通常、水素化ひまし油脂肪酸(HCOFA)、水酸化リチウム一水和物などの水酸化リチウム成分、ホウ酸などの錯化剤を含み、1種又は複数種の初期添加剤を、本発明の方法で製造されるリチウム錯体石鹸濃縮物が好適に得られる量で含むものであってもよい。初期添加剤は、第1の初期添加剤と、第2の初期添加剤とを含むものであってもよい。初期添加剤は、1種又は複数種の分散助剤、例えば金属洗剤を含むものであってもよい。初期添加剤の例としては、サリチル酸カルシウム、炭酸カルシウムトールオイル脂肪酸錯体、スルホン酸カルシウム、スルホン酸バリウム、アルキルサリチル酸マグネシウム、これらの組み合わせが挙げられる。
本発明の方法で製造されるリチウム錯体石鹸濃縮物は、リチウム錯体石鹸濃縮物の総重量に対して、通常50重量%から65重量%の範囲、好ましくは50重量%から60重量%の範囲、更に好ましくは54重量%から60重量%の範囲の量のHCOFAを含む。
本発明の方法で製造されるリチウム錯体石鹸濃縮物は、リチウム錯体石鹸濃縮物の総重量に対して、通常10重量%から20重量%の範囲、好ましくは10重量%から16重量%の範囲、更に好ましくは12重量%から16重量%の範囲の量の水酸化リチウム成分(水酸化リチウム一水和物など)を含む。
本発明の方法で製造されるリチウム錯体石鹸濃縮物は、リチウム錯体石鹸濃縮物の総重量に対して、通常6重量%から12重量%の範囲、好ましくは6重量%から10重量%の範囲、更に好ましくは8重量%から10重量%の範囲の量の錯化剤を含む。
本発明の方法で製造されるリチウム錯体石鹸濃縮物は、リチウム錯体石鹸濃縮物の総重量に対して、通常10重量%から30重量%の範囲、好ましくは16重量%から24重量%の範囲、更に好ましくは18重量%から22重量%の範囲の1種又は複数種の初期添加剤、例えば、1種又は複数種の分散助剤又は金属洗剤を含むものであってもよい。例えば、初期添加剤について、30重量%など上記よりも高い重量%を実現するには、初期添加剤の組み合わせが必要になることもある。
例えば、本発明の方法で製造されるリチウム錯体石鹸濃縮物は、リチウム錯体石鹸濃縮物の総重量に対して、通常5重量%から15重量%の範囲、好ましくは8重量%から12重量%の範囲、更に好ましくは9重量%から11重量%の範囲の量の第1の初期添加剤、例えば、第1の金属洗剤を含むものであってもよい。
また、例えば、本発明の方法で製造されるリチウム錯体石鹸濃縮物は、リチウム錯体石鹸濃縮物の総重量に対して、通常5重量%から15重量%の範囲、好ましくは8重量%から12重量%の範囲、更に好ましくは9重量%から11重量%の範囲の量の第2の初期添加剤、例えば、第2の金属洗剤を含むものであってもよい。
本発明の方法で製造される潤滑組成物は通常、基油と本明細書で示すような石鹸濃縮物とを含む。本発明の方法で製造される潤滑組成物は、潤滑組成物の総重量に対して、通常2重量%から25重量%の範囲、好ましくは3重量%から20重量%の範囲、更に好ましくは5重量%から20重量%の範囲の重量%の石鹸濃縮物を含む。
本発明の方法で製造される潤滑組成物は、潤滑組成物の総重量に対して、通常70重量%から98重量%の範囲、好ましくは75重量%から95重量%の範囲、更に好ましくは75重量%から90重量%の範囲の重量%の基油を含む。
本発明は通常、1種又は複数種の帯域(帯)を含む。リチウム石鹸濃縮物などの石鹸濃縮物を製造する場合、この帯域は例えば、第1の供給帯と、第1の反応帯と、第1の排出帯と、冷却帯とを含み得るものであり、第1の排出帯の後で、かつ冷却帯の前に、連続反応帯及び第2の排出帯を含むものであってもよい。リチウム石鹸濃縮物などの石鹸濃縮物を製造する場合、この帯域は例えば、第1の供給帯と、注水帯と、第1の反応帯と、第1の排出帯と、冷却帯とを含み得るものであり、第1の排出帯の後で、かつ冷却帯の前に、連続反応帯及び第2の排出帯を含むものであってもよい。
リチウム錯体濃縮物などの石鹸濃縮物を製造する場合、この帯域は例えば、第1の供給帯と、第2の供給帯と、第1の反応帯と、第1の排出帯と、冷却帯とを含み得るものであり、第1の排出帯の後で、かつ冷却帯の前に、連続反応帯及び第2の排出帯を含むものであってもよい。リチウム錯体石鹸濃縮物などの石鹸濃縮物を製造する場合、この帯域は例えば、第1の供給帯と、注水帯と、第2の供給帯と、第1の反応帯と、第1の排出帯と、冷却帯とを含み得るものであり、第1の排出帯の後で、かつ冷却帯の前に、連続反応帯及び第2の排出帯を含むものであってもよい。
通常、石鹸濃縮物を製造する場合、本明細書では石鹸濃縮物帯とも呼ばれるこれらの帯域は、本明細書で開示したような順序であり、本明細書に記載の帯域の組み合わせを含むものであってもよい。石鹸濃縮物帯は、本明細書に記載されたようなベースグリースの提供にも利用できるものである。石鹸濃縮物帯は追加の帯域を含むものであってもよい。好適な追加の帯域の例としては、1種又は複数種の追加の供給帯、注水帯、反応帯、排出帯、冷却帯、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
通常、ベースグリース又は最終グリースなどの潤滑組成物を製造する帯域は、本明細書では潤滑組成物帯とも呼ばれ、(aa)潤滑組成物供給帯と、(bb)潤滑組成物分散帯と、(cc)潤滑組成物混合帯と、(dd)潤滑組成物冷却帯とを含む。潤滑組成物の製造装置は、潤滑組成物処理装置を更に含むものであってもよい。好適な潤滑組成物処理装置の例としては、静的ミキサー、ホモジナイザー、スクリーンパック及びこれらの組み合わせが挙げられる。
例えば、潤滑組成物帯は、ベースグリースを提供するものであってもよい。そしてこのベースグリースを、静的ミキサー、ホモジナイザー、スクリーンパック及びこれらの組み合わせなどの潤滑組成物処理装置に供給すれば、最終グリースが得られる。潤滑組成物帯が押出機などのスクリュー要素を含む場合、潤滑組成物処理装置を用いることで、最終グリースを得るのに押出機を用いる場合よりも短い押出機を利用する機能が得られる。短い押出機に続けて潤滑組成物処理装置を用いることで最終グリースを得るようにすると、潤滑組成物処理装置を使用せずに長めの押出機を用いて最終グリースを得る場合よりも経済的な場合がある。
通常、潤滑組成物帯は本明細書で開示したような順序であり、本明細書に記載の潤滑組成物帯の組み合わせを含むものであってもよい。潤滑組成物帯は、追加の帯を含むものであってもよい。好適な追加の帯域の例としては、追加の潤滑組成物供給帯、分散帯、混合帯、冷却帯及びこれらの組み合わせが挙げられる。
また、例えば、潤滑組成物帯は、石鹸濃縮物帯とは別で、本発明の別の装置を含むものであってもよい。また、例えば、潤滑組成物帯は、石鹸濃縮物帯とは別で、従来の再構成技術を含むものであってもよい。例えば、潤滑組成物帯は1種又は複数種のケトルを含むものであってもよい。
潤滑組成物の製造方法は、(aa)石鹸濃縮物と基油とを潤滑組成物供給帯に導入し、(bb)石鹸濃縮物を潤滑組成物分散帯に分散させ、(cc)石鹸濃縮物と基油とを潤滑組成物混合帯で混合し、(dd)潤滑組成物冷却帯で冷却することを含むものであってもよい。
例えば、本発明の石鹸濃縮物と基油とを潤滑組成物供給帯に加えてもよく、続いてこれを潤滑組成物供給帯から潤滑組成物分散帯に送ってもよい。更に、得られる組成物を潤滑組成物分散帯から潤滑組成物混合帯に送ってもよい。更に、得られる組成物を潤滑組成物混合帯から潤滑組成物冷却帯に送って、ベースグリースを得るようにしてもよい。
また、例えば、潤滑組成物の製造方法は、ベースグリースに潤滑組成物処理を施すことを含む、ベースグリースに追加の処理を施すことを更に含むものであってもよい。好適な潤滑組成物処理の例としては、静的混合、均質化、スクリーニング及びこれらの組み合わせが挙げられる。
本明細書に記載したような潤滑組成物処理装置を用いる、本明細書に記載したようなベースグリースなどの潤滑組成物の追加の処理は、最終グリースなどの潤滑組成物の製造に用いた静的ミキサー、ホモジナイザー、スクリーンパック、これらの組み合わせを含むものであってもよい。スクリーンパックを均質化に利用してもよい。一例としてのスクリーンパックは、単一のスクリーンを用いたものであってもよいし、種々のメッシュサイズの複数のスクリーンを用いたものであってもよい。均質化については、最終グリースをスクリーンパックに対して圧迫するなどの押し付ける方法で実現できる。
また、例えば、1種又は複数種の追加の添加剤を、冷却帯又は潤滑組成物冷却帯に加えてもよいし、冷却帯又は潤滑組成物冷却帯の後即ち冷却帯の後で、例えば静的ミキサーを用いて加えて、最終グリースを得るようにしてもよい。
本発明を用いると、例えば、石鹸濃縮物、ベースグリース、最終グリース及びこれらの組み合わせをはじめとする種々の組成物を製造する上での柔軟性が得られる。例えば、本発明の装置及び方法を利用して、石鹸濃縮物を得ることができる。この石鹸濃縮物を、従来の再構成技術(例えば、オープンケトル、加圧ケトル及びこれらの組み合わせを用いるバッチ処理など)を用いて更に利用して、ベースグリースを得るようにしてもよい。このベースグリースを、従来の添加剤付加技術を用いて更に利用して、最終グリースを得るようにしてもよい。また、例えば、本発明の装置及び方法を利用して、ベースグリースを得るようにしてもよい。また、例えば、石鹸濃縮物を得るのに用いた本発明の装置及び方法を、本明細書に記載したような潤滑組成物帯が得られるよう変更して、ベースグリースを得るようにしてもよい。このベースグリースを、従来の添加剤付加技術を用いて更に利用して、最終グリースを得るようにしてもよい。また、例えば、本発明の装置及び方法を利用して、本発明の同じ装置及び方法を用いて最終グリースを得るようにしてもよい。
また、例えば、本発明の装置及び方法を利用して、石鹸濃縮物を得るようにしてもよい。この石鹸濃縮物を更に利用して、例えば、石鹸濃縮物を得るのに用いた装置と同じ位置又は異なる位置に配置できる本発明の別の装置及び方法、従来の再構成技術又はこれらの組み合わせを用いて、ベースグリースを得るようにしてもよい。
また、例えば、本発明の装置及び方法を利用して、ベースグリースを得るようにしてもよい。このベースグリースを更に利用して、ベースグリースを得るのに用いた装置と同じ位置又は異なる位置に配置できる、従来の添加剤付加技術、例えば、静的ミキサーを用いて、最終グリースを得るようにしてもよい。
例えば、本発明の方法は、冷却帯から石鹸濃縮物を得ることと、例えば、石鹸濃縮物の製造方法、潤滑組成物の製造方法、従来の再構成技術又はこれらの組み合わせを用いて、ベースグリースを再構成することと、を含むものであってもよい。また、例えば、本発明の方法は、冷却帯から石鹸濃縮物を得ることと、石鹸濃縮物と基油とを原料成分として第1の供給帯に導入することを含む前記石鹸濃縮物の製造方法を用いてベースグリースを製造、例えば、再構成することと、を含むものであってもよい。
本発明の装置及び方法を異なる位置で用いると、石鹸濃縮物を得るための柔軟性が1ヶ所で得られ、この石鹸濃縮物を別の位置に送って、送り先位置での必要性に応じて、ベースグリース、最終グリース又はこれらの組み合わせが得られる。
また、本発明の装置及び方法を異なる位置で用いると、ベースグリースを得るための柔軟性が1ヶ所で得られ、このベースグリースを別の位置に送って、送り先位置での必要性に応じて、最終グリースが得られる。
種々の帯での圧力は、本発明の方法を提供するのに適した圧力であればどのような圧力であってもよい。種々の帯での圧力は通常、処理量、スクリュー要素又はこれらの組み合わせの結果である。
供給帯、例えば、第1の供給帯、第2の供給帯、潤滑組成物供給帯及びこれらの組み合わせは好適に、成分の導入を提供する。これらの供給帯をすべて備えるか又は利用する必要があるとはかぎらない。例えば、リチウム錯体石鹸濃縮物を製造する場合、水素化ひまし油脂肪酸(HCOFA)、水酸化リチウム一水和物(LiOH・HO)及びホウ酸を第1の供給帯に導入すればよく、例えば、第1の金属洗剤、第2の金属洗剤及びこれらの組み合わせを含む初期添加剤を第2の供給帯に導入すればよい。
また、例えば、リチウム石鹸濃縮物を製造する場合、水素化ひまし油(HCO)及びLiOH,HOを第1の供給帯に導入すればよく、第2の供給帯は存在しなくてもよいし、存在してはいるが利用しないようにしてもよい。
また、例えば、ベースグリースを製造する場合、ベースグリース成分を潤滑組成物供給帯に導入してもよい。好適なベースグリース成分の例としては、石鹸濃縮物、例えば、本発明の方法で製造される石鹸濃縮物、基油及びこれらの組み合わせが挙げられる。
供給帯への成分の導入は、好適に本発明の方法を提供するどのような手段で達成してもよい。成分を供給帯に導入するのに適した手段の例としては、重量フィーダー、容量フィーダー、ポンプ(液体原料成分を用いる場合など)及びこれらの組み合わせが挙げられる。好適な市販重量フィーダーの例としては、米国ニュージャージー州ピットマン(Pitman,New Jersey)のケートロン・インターナショナル・インコーポレイテッド(K−Tron International,Inc.)のK−Tron重量フィーダー及びドイツ、ドゥイスブルク(Duisburg)のブラベンダー・テクノロジー(Brabender Technologie) KGのブラベンダー(Brabender)重量フィーダーが挙げられる。原料成分を供給オージェ付きの供給ホッパーに導入してもよい。
第1の供給帯、第2の供給帯、潤滑組成物供給帯などの供給帯の温度は、成分を供給できる好適な温度であればどのような温度であってもよい。供給帯の温度は、通常、20℃から80℃の範囲、好ましくは30℃から70℃の範囲、更に好ましくは40℃から60℃の範囲である。
第1の供給帯及び第2の供給帯では、成分を供給する。第1及び第2の供給帯は、例えば、スクリュー要素又はスクリュー要素の組み合わせを含むものであってもよい。第1及び第2の供給帯におけるスクリュー要素のセクションは、例えば、小ピッチ運搬要素、大ピッチ運搬要素、アンダーカット運搬要素、スペーサ及びこれらの組み合わせを含むものであってもよい。第1の供給帯及び第2の供給帯における運搬要素、スペーサ及びこれらの組み合わせは、例えば、装置のサイズ、スクリュー要素の直径及びこれらの組み合わせをはじめとする要因に左右される。第1及び第2の供給帯における要素の例としては、28/14、28/28、42/21、42/42、25/25、40/40、40/60、60/30及び60/60が挙げられる。第1及び第2の供給帯におけるアンダーカット運搬要素の例としては、42/21SK及び42/42SKが挙げられる。アンダーカット運搬要素を用いるのであれば、42/21SKNなどの遷移要素を利用して、アンダーカット要素のルートが滑らかに標準的な自己掃引要素勾配に遷移するようにしてもよい。要素の最初の数字はピッチを示し、要素の2つ目の数字は長さを示す。例えば、運搬要素28/14とは、ピッチが28ミリメータ(mm)で長さが14mmの要素を示す。
注水帯を利用する場合、この注水帯は、水の注入を好適に実現するものであり、本発明の方法での組成物の搬送も実現できることがある。注水については、本発明の方法を好適に実現するものであれば、どのような手段を用いて行ってもよい。好適な注水手段の例としては、チューブ、スプレーノズル、二相ノズル(例えば、空気及び窒素を利用して水を噴霧する場合など)及びこれらの組み合わせが挙げられる。
注水帯の温度は、注水を実現するのに好適な温度であればどのような温度であってもよい。注水帯の温度は、通常、60℃から95℃の範囲、好ましくは50℃から90℃の範囲、更に好ましくは60℃から80℃の範囲である。
注水帯は、例えば、スクリュー要素又はスクリュー要素の組み合わせを含むものであってもよい。注水帯におけるスクリュー要素のセクションは、例えば、小ピッチ運搬要素、大ピッチ運搬要素、アンダーカット運搬要素、混合要素、スペーサ及びこれらの組み合わせを含むものであってもよい。注水帯における運搬要素、混合要素、スペーサ及びこれらの組み合わせは、例えば、装置のサイズ、スクリュー要素の直径及びこれらの組み合わせをはじめとする要因に左右されることがある。注水帯における要素の例としては、28/14、28/28、42/21、42/42、25/25、40/40、40/60、60/30及び60/60が挙げられる。
注水帯を利用することはできるが、本発明の利点の1つは水の添加が本発明の任意項目であるという点である。水を添加しなければ、使用する水の量が多いプロセスと比較して、残った蒸気を排出又はフラッシュするのに必要なエネルギーの量が少なくてすむプロセスを提供できる。
第1の反応帯は好適に、成分の1回目の反応を提供する。第1の反応帯での反応(本明細書では1回目の反応と呼ぶ)によって、第1の反応済み組成物を得るための原料成分の反応が得られる。第1の反応帯での反応は、本発明の方法を好適に実現するものであれば、どのような手段を用いて行ってもよい。第1の反応帯での反応に適した手段の例としては、スクリュー要素及びスクリュー要素の組み合わせが挙げられる。
第1の反応帯の温度は、成分の反応を提供するのに適した温度であれば、どのような温度であってもよい。第1の反応帯の温度は、通常、60℃から240℃の範囲、好ましくは70℃から230℃の範囲、更に好ましくは80℃から220℃の範囲である。
連続反応帯を利用する場合、連続反応帯は、成分の連続反応を好適に提供するものである。連続反応帯での反応(連続反応と呼ぶ)は、原料成分を連続反応させて組成物を得るものである。連続反応帯での反応は、本発明の方法を好適に実現するものであれば、どのような手段を用いて行ってもよい。連続反応帯での反応に適した手段の例としては、スクリュー要素及びスクリュー要素の組み合わせが挙げられる。
連続反応帯の温度は、成分を反応させるのに適した温度であれば、どのような温度であってもよい。連続反応帯の温度は、通常、180℃から250℃の範囲、好ましくは190℃から240℃の範囲、更に好ましくは200℃から230℃の範囲である。
第1の反応帯及び連続反応帯におけるスクリュー要素のセクションは、例えば、小ピッチ運搬要素、大ピッチ運搬要素、正方向(normal)混練要素、逆方向(reverse)混練要素、混合要素、スペーサ及びこれらの組み合わせを含むものであってもよい。第1の反応帯及び連続反応帯における要素、スペーサ及びこれらの組み合わせは、例えば、装置のサイズ、スクリュー要素の直径及びこれらの組み合わせをはじめとする要因に左右されることがある。第1の反応帯及び連続反応帯における運搬要素の例としては、28/14、28/28、42/21、42/42、25/25、40/40、40/60、60/30及び60/60が挙げられる。第1の反応帯及び連続反応帯における混練要素の例としては、KB 45/5/14、KB 45/5/14 Li、KB 45/5/20、KB 45/5/28、KB 45/5/20 Li及びKB 45/5/40が挙げられる。第1の反応帯及び連続反応帯における混合要素の例としては、ZME 6.5/13、TME/60及びSME 42/42が挙げられる。要素について3つの数字を用いて説明してある部分では、最初の数字が食違い角(°)を示し、2つ目の数字がディスク数、3つ目の数字が長さを示す。KBは混練ブロックを示し、ZMEはかみ合い(teeth)混合要素を示し、TMEはタービン混合要素を示し、SMEはスクリュー混合要素を示す。
第1の反応帯、第1の排出帯及び連続反応帯を組み合わせ、原料成分の反応及び混合のための1つの汎用的な反応帯としてもよい。
第1の排出帯での排出(本明細書では、1回目の排出と呼ぶ)と、第2の排出帯での排出(本明細書では2回目の排出と呼ぶ)を行う場合はこの排出とを用いて、蒸気を排出して排出済み組成物を得るようにしてもよい。排出済み組成物は通常、水分含有量が低い。第1の排出帯及び第2の排出帯での排出は、本発明の方法を好適に実現するものであれば、どのような手段を用いて行ってもよい。第1の排出帯での1回目の排出に適した手段及び第2の排出帯での2回目の排出に適した手段の例としては、大気ベント、弱真空ベント及びこれらの組み合わせが挙げられる。第1の排出帯及び第2の排出帯での排出に好ましい手段は、弱真空ベントを用いることを含む。
第1の排出帯及び第2の排出帯の温度は、排出に適した温度であれば、どのような温度であってもよい。第1の排出帯及び第2の排出帯の温度は、通常、160℃から220℃の範囲、好ましくは170℃から210℃の範囲、更に好ましくは180℃から200℃の範囲である。
第1の排出帯及び第2の排出帯は、例えば、スクリュー要素又はスクリュー要素の組み合わせを含むものであってもよい。第1の排出帯及び第2の排出帯におけるスクリュー要素のセクションは、例えば、小ピッチ運搬要素又は大ピッチ運搬要素を含むものであってもよく、スペーサを含むものであってもよい。第1の排出帯及び第2の排出帯における要素、スペーサ及びこれらの組み合わせは、例えば、装置のサイズ、スクリュー要素の直径及びこれらの組み合わせをはじめとする要因に左右されることがある。第1の排出帯及び第2の排出帯における運搬要素の例としては、28/14、28/28、42/21、42/42、25/25、40/40、40/60、60/30、60/60が挙げられる。
冷却帯、例えば、冷却帯及び潤滑組成物冷却帯は、組成物を好適に冷却するものである。冷却帯での冷却(本明細書では第1の冷却と呼ぶ)では、冷却済みの組成物を提供できるものであればよく、冷却済みの組成物を、プロセス中の組成物(石鹸濃縮物など)が得られる位置まで搬送できるものであってもよい。
潤滑組成物冷却帯での冷却(本明細書では、潤滑組成物の冷却と呼ぶ)は、潤滑組成物を冷却できるものであればよく、冷却済みの潤滑組成物を、プロセス中の本発明の潤滑組成物が得られる位置まで搬送できるものであってもよい。潤滑組成物冷却帯での冷却は、繊維の形成の助けになり得ることがある。1種又は複数種の追加の添加剤を潤滑組成物冷却帯に加えてもよいし、あるいは、潤滑組成物冷却帯の後即ち、例えば静的ミキサーを使用して潤滑組成物冷却帯の外で加えて、最終グリースを得るようにしてもよい。
冷却帯での冷却によって搬送も行う場合、この搬送は、本発明の方法を好適に実現するものであれば、どのような手段を用いて行ってもよい。冷却帯での搬送に適した手段の例としては、スクリュー要素及びスクリュー要素の組み合わせが挙げられる。潤滑組成物冷却帯での搬送に適した手段の例としては、スクリュー要素及びスクリュー要素の組み合わせが挙げられる。
冷却帯の温度は、本明細書で示すような冷却に適した温度であれば、どのような温度であってもよい。冷却帯の温度は、通常、30℃から190℃の範囲、好ましくは40℃から180℃の範囲、更に好ましくは50℃から170℃の範囲である。
冷却帯でのスクリュー要素のセクションは、例えば、小ピッチ運搬要素、大ピッチ運搬要素、正方向混練要素、逆方向混練要素、混合要素、スペーサ及びこれらの組み合わせを含むものであってもよい。冷却帯での要素、スペーサ及びこれらの組み合わせは、例えば、装置のサイズ、スクリュー要素の直径及びこれらの組み合わせをはじめとする要因に左右されることがある。冷却帯における要素の例としては、28/14、28/28、42/21、42/42、25/25、40/40、40/60、60/30及び60/60が挙げられる。冷却帯における混練要素の例としては、KB 45/5/14、KB 45/5/14 Li、KB 45/5/20、KB 45/5/28、KB 45/5/20 Li及びKB 45/5/40が挙げられる。
潤滑組成物分散帯の温度は、本発明の石鹸濃縮物の分散、例えば溶融に適した温度であれば、どのような温度であってもよい。潤滑組成物分散帯の温度は、通常、60℃から240℃の範囲、好ましくは70℃から230℃の範囲、更に好ましくは80℃から220℃の範囲である。
潤滑組成物混合帯は、成分同士を好適に混合するものである。潤滑組成物混合帯での混合(本明細書では潤滑組成物混合と呼ぶ)は、石鹸濃縮物と基油とを混合して、ベースグリース混合組成物を得るものであってもよい。
潤滑組成物混合帯での混合は、本発明の方法を好適に実現するものであれば、どのような手段を用いて行ってもよい。潤滑組成物混合帯での混合に適した手段の例としては、スクリュー要素及びスクリュー要素の組み合わせが挙げられる。
潤滑組成物混合帯の温度は、成分の混合に適した温度であれば、どのような温度であってもよい。潤滑組成物混合帯の温度は、通常、180℃から260℃の範囲、好ましくは180℃から240℃の範囲、更に好ましくは190℃から240℃の範囲である。
潤滑組成物帯に関して、潤滑組成物供給帯及び潤滑組成物冷却帯については、本明細書にて上述してある。潤滑組成物供給帯におけるスクリュー要素のセクションは、第1及び第2の供給帯について本明細書に記載のものと同じタイプの要素、スペーサ及びこれらの組み合わせを含むものであってもよい。潤滑組成物分散帯及び潤滑組成物混合帯におけるスクリュー要素のセクションは、第1の反応帯及び連続反応帯について本明細書に記載のものと同じタイプの要素、スペーサ及びこれらの組み合わせを含むものであってもよい。潤滑組成物冷却帯におけるスクリュー要素のセクションは、冷却帯について本明細書に記載のものと同じタイプの要素、スペーサ及びこれらの組み合わせを含むものであってもよい。潤滑組成物帯における要素、スペーサ及びこれらの組み合わせは、例えば、装置のサイズ、スクリュー要素の直径及びこれらの組み合わせをはじめとする要因に左右されることがある。
本明細書に記載の種々の帯の温度については、当該技術分野において周知の好適な熱交換手段によって維持すればよい。好適な熱交換手段の例としては、電気ヒーター、燃料ヒーター、セラミックヒーター、カルロッド(calrod)ヒーター、コイルタイプヒーター及びこれらの組み合わせが挙げられる。好ましい熱交換手段の1つが電気ヒーターである。
例えば、種々の帯がバレルを含む場合、熱交換手段は通常、選択された伝熱媒体を運ぶためにバレルに形成された、チャネル、チャンバ、孔及びこれらの組み合わせなどの通路を含むものであってもよい。熱交換手段は、電気ヒーター、例えば、カルロッド又はコイルタイプのヒーターであってもよい。熱交換手段は通常、スクリュー要素を収容する孔又は中心開口の周囲で、各バレル内において円周方向に配置又は各バレルに隣接している。このような熱交換手段は、中心開口に近いと好ましく、例えば、絶縁された電気ヒーターなど、コイルのようにして個々のバレルの外側に巻き付けられていればよい。熱交換手段はまた、スクリュー要素の軸の中又は軸に沿って配置されていてもよい。好ましいタイプの熱交換手段の1つが、伝熱媒体を運ぶ通路である。伝熱媒体には、例えば、水、石油及びこれらの組み合わせなど、どのような流体を用いてもよく、伝熱媒体の選択は、本発明の装置及び方法における所望の特定温度及び取り扱いやすさに左右されることになる。
本明細書に開示するような熱交換手段は、加熱、冷却又はこれらの組み合わせを行うものであってもよい。
本明細書に記載の帯は、本発明の方法を提供するどのような好適な構造を含むものであってもよい。好適な構造の例としては、反応容器、一連の個々のバレル及びこれらの組み合わせが挙げられる。好ましい構造は、一連の個々のバレルを含む。より好ましい構造は、互いに隣接し、異なる操作工程を連続的に実施できるよう長手方向に接続された一連の個々のバレルを含む。通常、この一連の個々のバレルの中に、一連の個々のバレルの長さ方向全体に延在するスクリュー要素又はスクリュー要素の組み合わせを収容する。
好適なスクリュー要素の例としては、一軸スクリュー要素、逆方向回転構成の二軸スクリュー要素、同方向回転構成の二軸スクリュー要素が挙げられる。好ましくは、スクリュー要素は、同方向回転構成の二軸スクリュー要素を含む。本発明の方法を提供できる市販の同方向回転式の二軸スクリュー押出機であれば、どのようなものを用いてもよい。また、本発明の方法を提供できる市販のツインローター式連続ミキサーを用いてもよい。
石鹸濃縮物、ベースグリース、最終グリース又はこれらの組み合わせなどの組成物を、本発明の方法で製造する市販の好適な同方向回転式二軸スクリュー押出機の例としては、ドイツのシュトゥットガルト(Stuttgart)にあるコペリオン・ウェルナ・アンド・フライドラー(Coperion Werner and Pfleiderer)の40mm同方向回転式二軸スクリュー押出機(型番ZSK40MC)、ドイツのシュトゥットガルト(Stuttgart)にあるコペリオン・ウェルナ・アンド・フライドラー(Coperion Werner and Pfleiderer)の34mmメガボリューム同方向回転式二軸スクリュー押出機(型番ZSK34MV)、ドイツのシュトゥットガルト(Stuttgart)にあるコペリオン・ウェルナ・アンド・フライドラー(Coperion Werner and Pfleiderer)の62mm同方向回転式二軸スクリュー押出機(型番ZSK62)、ドイツのシュトゥットガルト(Stuttgart)にあるコペリオン・ウェルナ・アンド・フライドラー(Coperion Werner and Pfleiderer)の125mm同方向回転式二軸スクリュー押出機(型番ZSK125)が挙げられる。
好適な市販連続ミキサーの例としては、米国コネチカット州アンソニア(Ansonia)にあるファレル・コーポレーション(Farell Corporation)のFCM、並びに日本の広島県にある日本製鋼所のCMP及びCIMシリーズが挙げられる。
本発明のスクリュー要素は、種々の帯で種々のプロセスを実施するのに役立ち得る、本明細書に記載のものとはサイズ、形状、角度及び構成の異なる種々のセグメントを含むものであってもよい。種々のセグメントを含むスクリュー要素を用いると、スクリュー要素の種々のサイズ、形状、角度及び構成を選択することによって、スクリュー要素の長さ方向に沿って帯の種々のプロセスを実施することができる。
スクリュー要素を利用する場合、本発明の装置は、スクリュー要素を駆動するための手段を更に含むものであってもよい。スクリュー要素を駆動するための手段は、本発明の方法を提供するのに適した手段であれば、どのような手段であってもよい。スクリュー要素を駆動するのに適した手段の例としては、電気モーター、燃料モーター及びこれらの組み合わせが挙げられる。スクリュー要素を駆動するのに好ましい手段の1つが電気モーターである。
本発明の装置がスクリュー要素を含む場合、スクリュー速度は、本発明の方法を好適に実現して、石鹸濃縮物、ベースグリース、最終グリース又はこれらの組み合わせなどの組成物が得られる速度であれば、どのような速度であってもよい。スクリュー速度は、通常、50回転毎分(rpm)から1200rpmの範囲、好ましくは250rpmから700rpmの範囲、更に好ましくは300rpmから600rpmの範囲である。
本発明の装置がスクリュー要素を含む場合、この装置は、副装置を更に含むものであってもよい。好適な副装置の例としては、副フィーダー、副液化(devolatilization)装置及びこれらの組み合わせが挙げられる。本明細書では、「副装置」という用語は、本発明の装置の片側に副装置が位置することを示す目的で用いられる。副装置は、本発明の装置の上側など本発明の装置の他の位置に配置されてもよいため、この用語は限定的なものと解釈されるべきではない。副フィーダーなどの副装置は、副装置を真空ポンプに接続することなどによる真空源を更に含むものであってもよい。副液化装置は通常、真空源を装置の一部として含み、真空ポンプなどに更に接続する必要はない。好適な副フィーダーの例としては、スクリュー要素を含む副フィーダー及び同方向回転構成の二軸スクリューを含む副フィーダー、好ましくは、同方向回転構成の二軸スクリューを含む副フィーダーが挙げられる。好適な副液化装置の例としては、スクリュー要素を含む装置及び同方向回転構成の二軸スクリューを含む装置、好ましくは同方向回転構成の二軸スクリューを含む装置が挙げられる。
通常、副フィーダー又は副液化装置は、ポリマー処理で用いられているタイプのものであればよい。好適な市販の副フィーダーの一例は、ドイツのシュトゥットガルト(Stuttgart)にあるコペリオン・ウェルナ・アンド・フライドラー(Coperion Werner and Pfleiderer)から型番ZSB40で商業入手可能な同方向回転構成の二軸スクリューを含む。本発明の装置が1種又は複数種の副フィーダーを含む場合、好ましくは、1種又は複数種の副フィーダーが各々、同方向回転構成の二軸スクリューを含む。本発明の装置が1種又は複数種の副液化装置を含む場合、好ましくは、1種又は複数種の副液化装置が各々、同方向回転構成の二軸スクリューを含む。
副フィーダー、副液化装置又はこれらの組み合わせなどの副装置は、例えば、プロセス効率改善、処理量レート改善又はこれらの組み合わせを好適に得られるよう本発明の装置内に配置できるものである。例えば、本発明の装置がスクリュー要素を含む場合、例えば、排出帯からの石鹸放出量を減らすことのできる1種又は複数種のベントの代わりに、副フィーダー、副液化装置又はこれらの組み合わせなどの副装置を利用してもよい。
副フィーダーは、副フィーダーを駆動するための手段を含むものであってもよい。副液化装置は、副液化装置を駆動するための手段を含むものであってもよい。駆動するための手段は、本発明の方法を提供できるものであればどのような手段であってもよい。好適な駆動手段の例としては、電気モーター、燃料モーター及びこれらの組み合わせ、好ましくは電気モーターが挙げられる。
本発明の装置による成分の全処理量レートは通常、例えば、生成されることになる石鹸濃縮物、ベースグリース、最終グリース又はこれらの組み合わせなどの組成物の量、装置のサイズ、スクリュー要素の直径及びこれらの組み合わせをはじめとする要因に左右される。例えば、市販の小さな同方向回転式二軸スクリュー押出機では、成分の処理量を低速にできるのに対し、市販の大きな同方向回転式二軸スクリュー押出機では、成分の処理量をこれよりも高速にすることができる。原料成分を供給帯に押し入れるオージェを利用して、成分の処理量を高めてもよい。
本発明の装置が、互いに隣接し、異なる操作工程を連続的に実施できるよう長手方向に接続され、一連の個々のバレルの長さ方向全体に延在するスクリュー要素を収容している一連の個々のバレルを含む場合、バレル数は、本発明の方法を好適に実現する数であればどのような数であってもよい。バレルのサイズとバレル数は通常、例えば、製造される組成物の量、組成物を生成する速度、スクリュー要素のサイズ、実施されるプロセス工程数及びこれらの組み合わせをはじめとする多種多様な要因に左右される。
石鹸濃縮物、ベースグリース、最終グリース又はこれらの組み合わせを、本発明の方法で製造する場合に用いられるバレル数は、通常、バレル5個からバレル25個の範囲、好ましくはバレル7個からバレル20個の範囲、更に好ましくはバレル10個からバレル18個の範囲である。石鹸濃縮物の製造に用いられる本発明の好ましい装置は、18個のバレルを含む。ベースグリース、最終グリース又はこれらの組み合わせの製造に用いられる本発明の好ましい装置は、10個のバレルを含む。
本発明の装置は、不活性ガスブランケッティングとも呼ばれる不活性ガススイープを含むものであってもよい。例えば、不活性ガススイープは、石鹸濃縮物が酸化しないようにするのに役立ち得る。好適な不活性ガスの例としては、窒素、アルゴン及びこれらの組み合わせが挙げられる。好ましくは、不活性ガスは窒素である。不活性ガススイープの速度は、本発明の方法を好適に実現する速度であればどのような速度であってもよい。スイープガスの速度は、通常、0.01ミリリットル毎秒(mL/秒)から10リットル毎秒(L/秒)の範囲、好ましくは1mL/秒から5L/秒の範囲、更に好ましくは10mL/秒から1L/秒の範囲である。不活性ガススイープ又はブランケッティングは、空気の進入を最小限に抑えるのに役立ち得る。供給帯、例えば、第1の供給帯、第2の供給帯及びこれらの組み合わせは、供給帯への空気の進入を最小限に抑えるための不活性ガススイープを含むものであってもよい。
通常、本発明の石鹸濃縮物は、従来の再構成技術、本発明の装置及び方法又はこれらの組み合わせを用いて、ベースグリース、最終グリース又はこれらの組み合わせを好適に得られる形状であれば、どのような形状でも含むことができる。好適な形状の例としては、粒子、薄膜、粉末及びこれらの組み合わせが挙げられる。例えば、石鹸濃縮物は、押出成形品を含むものであってもよい。石鹸濃縮物に、種々の成形技術をほどこして、粉末、微粒子及びこれらの組み合わせなどの別の形状を得ることができる。石鹸濃縮物の粒度は、従来の再構成技術、本発明の装置及び方法又はこれらの組み合わせを用いて、ベースグリース、最終グリース又はこれらの組み合わせを生成するのに適した粒度であれば、どのような粒度であってもよい。石鹸濃縮物の粒度は、通常、0.1ミリメートル(mm)から50mmの範囲、好ましくは0.1mmから25mmの範囲、更に好ましくは0.1mmから10mmの範囲である。本発明の石鹸濃縮物は、好ましくは粉末又は微粒子状である。
一例としての本発明の方法は、スクリュー要素、好ましくは同方向回転構成の二軸スクリュー要素を含む装置、更に好ましくは同方向回転式二軸スクリュー押出機を含む装置を用いて石鹸濃縮物を製造することを含む。得られる石鹸濃縮物を利用し、従来の再構成技術を用いて、ベースグリースと、最終グリースと、これらの組み合わせと、からなる群から選択される潤滑組成物を得るようにしてもよい。好適な従来の再構成技術の例としては、潤滑組成物を好適に得られるあらゆるタイプの再構成技術、通常はバッチ処理が挙げられる。
バッチ処理では、通常、パドル攪拌式で、一般に容量が2,200リットルから11,355リットル又は2,000キログラムから13,608キログラムの範囲の大きなケトルを使用する必要がある。好適なケトルの例としては、オープンケトル、加圧ケトル及びこれらの組み合わせが挙げられる。潤滑組成物を得るための再構成については、石鹸濃縮物の製造と同じ位置で行ってもよいし、石鹸濃縮物の製造とは異なる位置で行ってもよい。
別の例としての本発明の方法は、スクリュー要素を含む本発明の装置を利用して石鹸濃縮物を製造することを含む。得られる石鹸濃縮物を利用し、スクリュー要素を含む同じ本発明の装置又は別の本発明の装置を用いて、ベースグリース、最終グリース又はこれらの組み合わせなどの潤滑組成物を得ることができる。潤滑組成物の生成については、石鹸濃縮物の製造と同じ位置で行ってもよいし、石鹸濃縮物の製造とは異なる位置で行ってもよい。例えば、本明細書に記載したような石鹸濃縮物帯を含む本発明の装置を修正して、本明細書に記載したような潤滑組成物帯を得ることができる。また、例えば、石鹸濃縮物帯を含む本発明の一装置を利用して石鹸濃縮物を得るようにしてもよい。この石鹸濃縮物を、潤滑組成物帯を含む別の本発明の装置で利用して、潤滑組成物を得ることができる。
別の例としての本発明の方法は、スクリュー要素を含む本発明の装置を用いて石鹸濃縮物を製造することを含む。得られる石鹸濃縮物を利用し、スクリュー要素を含む本発明の1種又は複数種の追加の別の装置を用いて、ベースグリース、最終グリース又はこれらの組み合わせなどの潤滑組成物を得ることができる。例えば、潤滑組成物帯を含む本発明の一装置をベースグリースの生成に利用し、静的ミキサー、ホモジナイザー、スクリーンパック又はこれらの組み合わせを含む本発明の別の装置を、最終グリースの生成に利用することができる。ベースグリース及び最終グリースの生成については、石鹸濃縮物の製造と同じ位置で行ってもよいし、石鹸濃縮物の製造とは異なる位置で行ってもよい。添加にあたって、ベースグリースの製造と同じ位置で最終グリースの生成を行ってもよいし、ベースグリースの製造とは異なる位置で行ってもよい。
本発明の一例としてのプロセスから明らかなように、本発明は、種々の組成物の生成時における柔軟性を提供するものであるが、これに限定されるものではない。
石鹸濃縮物、ベースグリース、最終グリース又はこれらの組み合わせの保管及び搬送に当該技術分野において用いられているどのような温度及び手法を用いて、本発明によって製造した石鹸濃縮物、ベースグリース、最終グリース又はこれらの組み合わせの保管及び搬送を行ってもよい。保管及び搬送の例としては、ドラム、ペール、トートー及びこれらの組み合わせ(通常は腐食防止用のライニングが形成してある)を使用することが挙げられる。不活性雰囲気、例えば、窒素又はアルゴン下で保管することで、保管寿命を長くすることができる。
図1〜図6は、本発明の1つ以上の実施形態を開示するものである。分かりやすくするために、石鹸濃縮物、ベースグリース、最終グリース及びこれらの組み合わせの製造に用いられる代表的な構成要素、例えば、配管、弁、計量装置、ポンプ、制御系及びこれらの組み合わせについてはおおむね省略してある。図1〜図6は、1つの結合流路を用いる流れを開示できるものであるが、別の個々の流路を利用してもよい。
図1を参照すると、一連の帯10が開示されている。点線は、石鹸濃縮物など生成対象となる組成物のタイプに応じて、任意であって、使用してもよいし、存在させておいて使用しなくてもよいし、存在させなくてもよい帯及び流路を示す。原料成分については、12経由で第1の供給帯30に導入できる。例えば、注水を行わずにリチウム石鹸濃縮物を製造する場合、原料成分を第1の供給帯30から46経由で第1の反応帯36に直接送ってもよい。例えば、注水を用いてリチウム石鹸濃縮物を製造するのであれば、任意に、注水帯32を利用してもよく、12経由で第1の供給帯30に導入される原料成分を14経由で注水帯32に送ってもよい。注水帯32で得られる組成物を48経由で第1の反応帯36に直接送ってもよい。また、任意に、例えば、注水を行わずにリチウム錯体石鹸濃縮物を製造する場合、原料成分を12経由で第1の供給帯30に導入した後、50経由で第2の供給帯34に送ってもよい。第2の供給帯34は、本明細書に記載したような1種又は複数種の初期添加剤、例えば、1種又は複数種の金属洗剤を添加するところである。得られる組成物を18経由で第1の反応帯36に送り、反応済み組成物を得ることができる。また、任意に、例えば、注水を用いてリチウム錯体石鹸濃縮物を製造するのであれば、原料成分を12経由で第1の供給帯30に導入した後、14経由で注水帯32に送り、更に16経由で第2の供給帯34に送ってもよい。得られる組成物を18経由で第1の反応帯36に送り、反応済み組成物を得ることができる。
第1の反応帯36からの反応済み組成物を20経由で第1の排出帯38に送り、第1の排出済み組成物を得ることができる。任意に、例えばバレルが14個などの長さが短めの押出機を用いるのであれば、第1の排出済み組成物を52経由で冷却帯44に送ってもよい。また、任意に、例えば、バレルが18個などの長めの押出機を用いるのであれば、第1の排出済み組成物を22経由で連続反応帯40に送り、連続反応済み組成物を得ることができる。連続反応済み組成物を24経由で第2の排出帯42に送り、第2の排出済み組成物を得ることができる。第2の排出済み組成物を26経由で冷却帯44に送り、冷却済み組成物を得ることができる。こうして、本発明の石鹸濃縮物などの組成物を28経由で得ることができる。
図2を参照すると、ベースグリース又は最終グリースなどの潤滑組成物を提供するための装置及び方法110が開示されている。石鹸濃縮物、好ましくは本発明によって製造される石鹸濃縮物を第1のフィーダー112に入れ、これを押出機114に導入することができる。押出機114は、セクション116と、冷却セクション118とを含む。フィーダー112内の石鹸濃縮物をセクション116に導入することができる。セクション116は、通常、石鹸濃縮物の供給、加熱、分散及び成分の混合のためのものである。石鹸濃縮物を初期加熱した後、第2のフィーダー120内の基油を押出機114に導入することができる。第2のフィーダー120内の基油をセクション116に導入してもよい。石鹸濃縮物及び基油を供給し、混合し、加熱し、石鹸濃縮物を分散させた後、押出機114に通してセクション116から冷却セクション118に送るが、ここで繊維が形成される。押出機114の点線は、2つのセクション116及び118があることを示すものであり、各セクションが押出機114の半分をなすことに限定されるものではない。
例えば、ベースグリース又は濃縮ベースグリースを生成する場合、1種又は複数種の追加の添加剤を添加しなくてもよく、ベースグリースを押出機114から得て使用するあるいは更に処理するようにしてもよい。また、例えば、最終グリースを生成するのであれば、押出機114から得られる組成物をギアポンプ122経由で第1の静的ミキサー126に送ってもよい。また、必要があれば第3のフィーダー124経由で追加の基油を加えてもよい。得られる組成物を第1の静的ミキサー126から第2の静的ミキサー130に送ることができる。添加剤収納容器(containment)128から1種又は複数種の追加の添加剤を加えてもよい。得られる組成物を第2の静的ミキサー130からホモジナイザー132に送ることができる。これで、ホモジナイザー132から通常は最終グリースである潤滑組成物を得ることができる。ギアポンプ122の前後に圧力ゲージ(図示せず)を利用してもよい。第2のフィーダー120から供給される十分な基油が押出機114内にあれば、第3のフィーダー124及び第1の静的ミキサー126からの基油は必要ないこともある。
装置及び方法110の一例としての非限定的な温度勾配は、通常、石鹸濃縮物を加えるときのセクション116での初期温度90℃を含む。第2のフィーダー120からの基油を、温度が100℃から110℃の範囲にきた時点でセクション116に加えることができる。通常はセクション116と冷却セクション118との間にある押出機のある地点、例えば、押出機114において点線で示される地点で、温度は通常、210℃である。押出機114での放出時の温度は通常、160℃である。この温度は、プロセスが押出機114の出口から第1の静的ミキサー126の出口に進むにつれて160℃から90℃まで徐々に低下し、ここで1種又は複数種の追加の添加剤を添加剤収納容器128から加えることができる。プロセスが第1の静的ミキサー126の出口からホモジナイザー132の出口へと進むにつれて、温度を更に90℃から70℃〜80℃の範囲の温度まで徐々に低下させることができる。
図3を参照すると、例えば図2に開示される押出機114などの押出機内で実現できる一連の帯210が開示される。例えば、石鹸濃縮物、好ましくは本発明の方法で製造される石鹸濃縮物と、基油とを潤滑組成物供給帯212に加えることができる。この石鹸濃縮物及び基油を潤滑組成物供給帯212から潤滑組成物分散帯214に送ることができる。潤滑組成物分散帯214は、石鹸濃縮物を分散、例えば溶融させるものである。分散された石鹸濃縮物及び基油を、潤滑組成物分散帯214から、分散された石鹸濃縮物及び基油を混合する潤滑組成物混合帯216に送ることができる。分散された石鹸濃縮物及び基油の混合物を、潤滑組成物混合帯216から、分散された石鹸濃縮物及び基油の混合物を冷却して繊維を形成する潤滑組成物冷却帯218に送ることができる。通常はベースグリースである、潤滑組成物冷却帯218から得られる組成物を更に、本明細書に記載したようにして処理し、最終グリースを得るか生成時のまま使用することができる。
図4を参照すると、石鹸濃縮物、好ましくはリチウム錯体石鹸濃縮物を得るのに本明細書では実施例2に示される装置と類似した、同方向回転構成の二軸スクリュー要素などのスクリュー要素を含む装置300の概略が開示されている。この装置300は、互いに隣接し、異なる操作工程を連続的に実施できるよう長手方向に接続され、例えば一連の個々のバレルの長さ方向全体に延在する同方向回転構成の二軸スクリュー要素を収容する18個の一連の個々のバレルを含む。一連のバレル301〜318は、幾つかの帯を含む。バレル301は、第1の供給帯を含む。バレル302は、注水帯を含む。バレル303は、第2の供給帯を含む。バレル304〜305は、第1の反応帯を含む。バレル306は、第1の排出帯を含む。バレル307〜309は、連続反応帯を含む。バレル310は、第2の排出帯を含む。バレル311〜318は、冷却帯を含む。
リチウム錯体石鹸濃縮物を得るための一例としての本発明の方法では、第1の重量フィーダー320の水素化ひまし油脂肪酸(HCOFA)、第2の重量フィーダー322の水酸化リチウム一水和物、第3の重量フィーダー324のホウ酸を、原料成分ライン326経由でバレル301に加える。
フラッシュオイル系を任意に利用して、原料成分の流れを開始するためのフラッシュオイルを提供してもよい。原料成分の流れが確立されたら、フラッシュオイルの流れを停止してもよい。任意に、フラッシュオイル系を利用して、使用後に装置を洗浄するためのフラッシュオイルを提供してもよい。フラッシュオイル系は、フラッシュオイルをバレル301に供給するフラッシュオイル収納容器328を含む。
注水する場合、注水システムを利用してバレル302又はバレル303又はこれらの組み合わせに水を注入することができる。注水システムは、水をバレル302又はバレル303又はこれらの組み合わせに供給する水収納容器330を含む。
1種又は複数種の初期添加剤をバレル303に供給する初期添加剤収納容器332を含む初期添加剤系を利用して、本明細書に記載したような1種又は複数種の初期添加剤、例えば、1種又は複数種の金属洗剤をバレル303に加える。バレルでプロセスが進むにつれて、第1のベント334、第2のベント336あるいは、第1のベント334と第2のベント336との組み合わせを利用して、種々の組成物の排出を行うことができる。リチウム錯体石鹸濃縮物をバレル318から得ることができる。バレル318から得られるリチウム錯体石鹸濃縮物については、保管容器、濃縮物を成形するための金型、研磨システム又はこれらの組み合わせに放出することができる。
図4に開示された装置300を用いるプロセスでリチウム錯体石鹸濃縮物を得るのに利用できる一例としての流量範囲は、HCOFA:30キログラム毎時(kg/時)から150kg/時;水酸化リチウム一水和物:5kg/時から30kg/時;ホウ酸:10kg/時から30kg/時;フラッシュオイル:80kg/時から160kg/時;水:6.3×10−4リットル毎秒から2.2×10−2リットル毎秒;1種又は複数種の初期添加剤:15kg/時から35kg/時である。一例としての流量範囲は、本発明を限定するものとはみなされるべきではない。
図4の装置の使用時には、スイープガスを利用することができる。スイープガスについては、例えば、図6について本明細書に記載されているようなスイープガス系によって供給できる(例えば、特徴526を参照)。
図5を参照すると、石鹸濃縮物、好ましくはリチウム石鹸濃縮物を得るのに本明細書では実施例2に示される装置と類似した、同方向回転構成の二軸スクリュー要素などのスクリュー要素を含む装置400の概略が開示されている。この装置400は、互いに隣接し、異なる操作工程を連続的に実施できるよう長手方向に接続され、例えば一連の個々のバレルの長さ方向全体に延在する同方向回転構成の二軸スクリューを収容する18個の一連の個々のバレルを含む。一連のバレル401〜418は、幾つかの帯を含む。バレル401は、第1の供給帯を含む。バレル402〜403は、注水帯を含む。バレル404〜407は、第1の反応帯を含む。バレル408は、第1の排出帯を含む。バレル409〜411は、連続反応帯を含む。バレル412は、第2の排出帯を含む。バレル413〜418は、冷却帯を含む。
リチウム石鹸濃縮物を得るための一例としての本発明の方法では、第1の重量フィーダー420の水素化ひまし油(HCO)と、第2の重量フィーダー422の水酸化リチウム一水和物とを、原料成分ライン424経由でバレル401に加える。
フラッシュオイル系を任意に利用して、原料成分の流れを開始するためのフラッシュオイルを提供してもよい。原料成分の流れが確立されたら、フラッシュオイルの流れを停止してもよい。任意に、フラッシュオイル系を利用して、使用後に装置を洗浄するためのフラッシュオイルを提供してもよい。フラッシュオイル系は、フラッシュオイルをバレル401に供給できるフラッシュオイル収納容器426を含む。
注水する場合、注水システムを利用してバレル402又はバレル403又はこれらの組み合わせに水を注入することができる。注水システムは、水をバレル402又はバレル403又はこれらの組み合わせに供給する水収納容器428を含む。
バレルでプロセスが進むにつれて、第1のベント430又は第2のベント432又はこれらの組み合わせを利用して、種々の組成物の排出を行うことができる。リチウム石鹸濃縮物をバレル418から得ることができる。バレル418から得られるリチウム石鹸濃縮物については、保管容器、濃縮物を成形するための金型、研磨システム又はこれらの組み合わせに放出することができる。
図5に開示された装置400を用いるプロセスでリチウム石鹸濃縮物を得るのに利用できる一例としての流量範囲は、HCO:30キログラム毎時(kg/時)から150kg/時;水酸化リチウム一水和物:5kg/時から30kg/時;フラッシュオイル:80kg/時から160kg/時;水:6.3×10−4リットル毎秒から2.2×10−2リットル毎秒である。一例としての流量範囲は、本発明を限定するものとはみなされるべきではない。
図5の装置の使用時には、スイープガスを利用することができる。スイープガスについては、例えば、図6について本明細書に記載されているようなスイープガス系によって供給できる(例えば、特徴526を参照)。
図6を参照すると、石鹸濃縮物、好ましくはリチウム錯体石鹸濃縮物を得るのに本明細書では実施例3に示される装置と類似した、同方向回転構成の二軸スクリュー要素などのスクリュー要素を含む装置500の概略が開示されている。この装置500は、互いに隣接し、異なる操作工程を連続的に実施できるよう長手方向に接続されていてもよく、例えば一連の個々のバレルの長さ方向全体に延在する同方向回転構成の二軸スクリューを収容する18個の一連の個々のバレルを含む。一連のバレル501〜518は、幾つかの帯を含む。バレル501は、第1の供給帯を含む。バレル502は、注水帯及び第2の供給帯を含む。バレル501の後で、かつバレル502の前で、アダプター板528を利用して注水と1種又は複数種の初期添加剤の供給を行ってもよい。バレル503〜505は、第1の反応帯を含む。バレル506は、第1の排出帯を含む。バレル507〜509は、連続反応帯を含む。バレル510は、第2の排出帯を含む。バレル511〜518は、冷却帯を含む。
リチウム錯体石鹸濃縮物を得るための一例としての本発明の方法では、第1の重量フィーダー520の水素化ひまし油脂肪酸(HCOFA)、第2の重量フィーダー522の水酸化リチウム一水和物、第3の重量フィーダー524のホウ酸を、バレル501に加える。窒素を含むスイープガスを、スイープガス源526から装置に導入する。
フラッシュオイル系を任意に利用して、原料成分の流れを開始するためのフラッシュオイルを提供してもよい。原料成分の流れが確立されたら、フラッシュオイルの流れを停止してもよい。任意に、フラッシュオイル系を利用して、使用後に装置を洗浄するためのフラッシュオイルを提供してもよい。フラッシュオイル系は、フラッシュオイルを装置500に供給するフラッシュオイル収納容器530を含む。
注水する場合、ほぼバレル501と502とのあいだの位置で、注水システムを利用したアダプター板528で水を加えることができる。注水システムは、水を装置に供給する水収納容器532を含む。また、注水ノズル(図示せず)を用いて水を供給してもよい。ほぼバレル501と502とのあいだの位置で、1種又は複数種の初期添加剤、例えば本明細書に記載したような1種又は複数種の金属洗剤を装置500に供給する初期添加剤収納容器534を含む初期添加剤系を利用したアダプター板528で、本明細書に記載したような1種又は複数種の初期添加剤を加えてもよい。任意に、図4において本明細書に記載したような初期添加剤系の場合(例えば、特徴332を参照のこと)と同様にして、アダプター板528の代わりにバレル503で1種又は複数種の初期添加剤を加えてもよい。
図6の装置は更に、1種又は複数種の副フィーダー、例えば、各々が同方向回転式二軸スクリュー押出機などを含む副フィーダー536及び538を含む。副フィーダー536はバレル506に配置することができ、副フィーダー538は、バレル510に配置することができるものである。副フィーダー536は、例えば電気モーターを含む駆動手段540を含む。副フィーダー538は、例えば電気モーターを含む駆動手段542を含む。副フィーダー536及び副フィーダー538は、例えば真空ポンプを含む排出手段544に接続されていてもよい。バレルでプロセスが進むにつれて、副フィーダー536、副フィーダー538又はこれらの組み合わせを利用して、種々の組成物の排出を行うことができる。リチウム錯体石鹸濃縮物をバレル518から得ることができる。バレル518から得られるリチウム錯体石鹸濃縮物については、保管容器、濃縮物を成形するための金型、研磨システム又はこれらの組み合わせに放出することができる。
図6に開示された装置500を用いるプロセスでリチウム錯体石鹸濃縮物を得るのに利用できる一例としての流量範囲は、HCOFA:30キログラム毎時(kg/時)から150kg/時;水酸化リチウム一水和物:5kg/時から30kg/時;ホウ酸:10kg/時から30kg/時;フラッシュオイル:80kg/時から160kg/時;水:6.3×10−4リットル毎秒から2.2×10−2リットル毎秒;1種又は複数種の初期添加剤:15kg/時から35kg/時;スイープガス:0リットル毎秒から15リットル毎秒である。一例としての流量範囲は、本発明を限定するものとはみなされるべきではない。
実施例1
リチウム(Li)、リチウム−カルシウム(LiCa)及びリチウム錯体(LiCx)の3タイプの石鹸濃縮物を、異なる濃度レベルで、水を使用する場合と使用しない場合の両方で製造した。
ドイツのシュトゥットガルト(Stuttgart)にあるコペリオン・ウェルナ・アンド・フライドラー(Coperion Werner and Pfleiderer)の40mm同方向回転式二軸スクリュー押出機(型番ZSK40)を利用した。押出機には14個のバレルが含まれていた。これらのバレルを以下のように構成した。
鹸化セクション:バレル1−原材料注入用の漏斗付きのオープンバレル;バレル2〜8−クローズドバレル。
排出セクション:バレル9及び10−オープンバレル。
冷却セクション:バレル11〜14−クローズドバレル。
流出口の端では押出機に端板が付いており、これを取り除いた。
スクリュー構成:スクリューの長さは2310mmで、表1に開示したようなスクリュー構成とした。
各バレルの長さは165mmであった。表1では、長さとランニングトータル(running total)をミリメートル(mm)単位で示してある。
制御システムを利用して、各帯への熱入力を調節した。可変速DCモーターを利用して、スクリュー速度を特定の設定点に維持してスクリュー軸を駆動した。第1のバレルは加熱しなかった。
固体を導入する目的で、米国ニュージャージー州ピットマン(Pitman、New Jersey)にあるケートロン・インターナショナル・インコーポレイテッド(K−Tron International,Inc.)の3種類のフィーダーを利用した。基油をギアポンプで押出機に導入した。2つの蠕動ポンプを利用して、水と分散助剤とを加えた。実施例1において、本明細書での「分散助剤」とは、2種類の市販金属洗剤のブレンド(それぞれの金属洗剤がブレンドの50重量%の量で存在)であった。第1の金属洗剤は、鉱油中に過塩基化アルキルサリチル酸カルシウム(英国のアビンドン(Abingdon)にあるインフィニアム(Infineum)から入手)50重量%を含んでいた。第2の金属洗剤は、炭化水素溶媒中に炭酸カルシウムトールオイル脂肪酸錯体(フランスのパリにあるロディア(Rhodia)から入手)54重量%を含んでいた。生成の最初から最後まで、スクリュー回転速度は約300rpmであった。
Li、LiCa及びLiCx石鹸濃縮物に2つの排出用バレルを用いるスクリュー構成1では、表2に開示した温度勾配を利用した。
スクリュー構成1では以下の総流量を利用した:
Li:100%石鹸濃縮物を得るのに最大10kg/時;
LiCa:100%石鹸濃縮物を得るのに最大10kg/時;
LiCx:100%石鹸濃縮物を得るのに最大8kg/時。LiCx石鹸濃縮物はLi石鹸濃縮物よりも流量が小さかった。LiCx石鹸濃縮物では加える固体の量が多いため、Li及びLiCa石鹸濃縮物の場合と水:固体比が同じになるように、多めの水を加えた。各石鹸濃縮物を生成するための流量をテストの最後に得た。3種類の異なる石鹸濃縮物であるLi、LiCa及びLiCxの各々について、以下のパラメータで異なる試料を生成した。
石鹸濃縮物の量:石鹸濃縮物50%、75%、及び100%(石鹸濃縮物は、鹸化及び錯化反応に用いられる全成分の合計に相当する)。
水対固体比:0対1(0:1)及び1対1(1:1)。
最高温度(排出帯)でのバレル温度:180℃、200℃及び230℃。
最高温度が200℃(バレル温度)未満であると、石鹸濃縮物は容易に水を離す(release)には硬くなりすぎた。LiCx石鹸濃縮物は180℃では製造されなかった。3タイプの石鹸濃縮物の製造時に水を加えないと、押出機の流出口での目視観察結果で石鹸濃縮物が軟化することが観察された。LiCa石鹸濃縮物では230℃及び200℃の2とおりの温度をチェックした。Li石鹸濃縮物については、HCO又はHCOFAを用いて生成した。LiCa石鹸濃縮物については、グリセロールを用いて又は用いずに生成した。LiCx濃縮物については、分散助剤を用いて又は用いずに生成した。
石鹸濃縮物は、流出口で極めて高温(約140℃から約150℃よりも高い)であった。得られた濃縮物を金属板の上にのばしてすみやかに冷却した後、ドラムに充填した。このような手順を、実施例1及び2で本明細書に記載のすべての石鹸濃縮物試料について実施した。数例では高温の石鹸濃縮物が空気に触れたときに「焼けた状態」になる(茶色っぽい色)ことが観察された。この変色は、排出帯の窒素ブランケッティング後に補正された。
HCOを利用しているLi石鹸濃縮物を異なる流量で生成した。結果を表3に示す。HCOFAを用いてLi石鹸濃縮物を生成した。結果を表4に示す。グリセロールを用いる場合と用いない場合とでLiCa石鹸濃縮物を生成した。結果を表5に示す。分散助剤を含有するLiCx石鹸濃縮物を生成した。結果を表6に示す。表3、4、5及び6に開示された結果から、本発明の方法及び装置を用いると100%石鹸濃縮物を得られることが分かる。
フーリエ変換赤外線(FTIR、I.R.とも呼ばれる)で鹸化を判定した。
英国石油協会規格IP 37を用いて、アルカリ度を遊離LiOHの重量%で判定した。リチウムグリースではIP 37を厳密に適用し、リチウム錯体グリースでは、IP 37の第1の工程で他の試薬にグリセロールを5グラム加えてIP 37を若干変更した。「理論アルカリ度」とは、原料成分の純度を考慮して化学量論及び原料流量から算出したアルカリ度のことである。

表5つづき:LiCa石鹸濃縮物
押出機を含む本発明の装置を用いて、本発明の方法でベースグリースなどのグリースを製造した。フィーダー内のHCO又はHCOFAなどの原料成分を、実施例1において本明細書に記載したようなLi石鹸濃縮物の生成時に得られたHCOFAを用いて生成したLi100%石鹸濃縮物(本明細書では表4:HCOFAを含むLi石鹸濃縮物に示す平均試料)と入れ替えた。
4時間のテストを実施した。温度勾配を表7に示す。
表7に示す温度は、バレル温度であり、製品温度よりも約5℃から10℃高いと推定された。
ベースグリース配合物を表8に開示する。
表7に示す押出機温度勾配及び表1に開示されたスクリュー構成1を用いることで、目視確認では米国潤滑グリース協会(National Lubricating Grease Institute)(NLGI)(USA)の2稠度グレードについて良好であるように見えるベースグリースが得られた。
実施例1から、幾つかの観察を行った。本発明を用いると、基油原料を使用せず(即ち、基油を供給又は添加せず)に、ほとんど完全な鹸化(FTIRで測定)状態で、押出機を利用して最大で石鹸濃度100%までのLi、LiCa及びLiCx石鹸濃縮物を製造できる。本発明を用いると「母」原料が乾燥し、油の存在が故に凝集しにくいため、本発明では取り扱いやすさの点で利点が得られ、かつ、このような利点は10重量%から15重量%の油を用いる場合でも依然として得られる。本発明を用いると、水を添加せずにLi、LiCa、及びLiCx石鹸濃縮物を製造できる。本発明では、単位処理量、エネルギーバランス及び動作処理エンベロープが広がることに関して利点が得られる。本発明を用いると、押出機を用いることを含む、100%石鹸濃縮物からベースグリースを製造できる。押出機を含む本発明は、予備成形された石鹸濃縮物から規格に適合するベースグリースを製造するために構成できるものである。本発明の利点の1つは、水を用いずに、あるいは通常よりも少ない水を用いて、高いプラント処理量が得られ、かつエネルギー要件を小さくできる高めの石鹸濃度で、ほぼ完全な鹸化を達成できることである。
実施例2
ドイツのシュトゥットガルト(Stuttgart)にあるコペリオン・ウェルナ・アンド・フライドラー(Coperion Werner and Pfleiderer)の34mm同方向回転式二軸スクリュー押出機(型番ZSK34MV)を用いて、一例としての本発明の方法を実施し、リチウム錯体石鹸濃縮物及びリチウム石鹸濃縮物を製造した。表9に、製造したリチウム錯体石鹸濃縮物及びリチウム石鹸濃縮物の化合物の範囲を開示する。実施例2において、本明細書での「分散助剤」とは、2種類の市販金属洗剤のブレンド(それぞれの金属洗剤がブレンドの50重量%の量で存在)であった。第1の金属洗剤は、鉱油中に過塩基化アルキルサリチル酸カルシウム(英国のアビンドン(Abingdon)にあるインフィニアム(Infineum)から入手)50重量%を含んでいた。第2の金属洗剤は、炭化水素溶媒中に炭酸カルシウムトールオイル脂肪酸錯体(フランスのパリにあるロディア(Rhodia)から入手)54重量%を含んでいた。
押出機の特徴を表10に開示する。
概して、バレル1では、押出機に入る供給ホッパー経由で、固体成分(例えば、水素化ひまし油脂肪酸(HCOFA)、水素化ひまし油(HCO)、水酸化リチウム及びホウ酸)を重量フィーダーで供給した。バレル2又はバレル3又はこれらの組み合わせで、フランスのモールパ(Maurepas)にあるPOMPES ABから入手した蠕動ポンプによって水を注入した。リチウム錯体石鹸濃縮物の場合は、バレル3で、ギアポンプ(Cipexモデル、スイスのチューリッヒにあるマーク・ポンプ・システムズ・テキストロン(Maag Pump Systems Textron)A.G.)を用いて分散助剤を注入した。
リチウム錯体石鹸濃縮物を製造する一例としての押出機レイアウトを図4に開示する。
LiCx石鹸濃縮物を製造する押出機レイアウトは主に以下のように構成されていた。
バレル1:固体成分供給(第1の供給帯とも呼ばれる)
バレル2:注水(注水帯とも呼ばれる)
バレル3:分散助剤の注入(第2の供給帯とも呼ばれる)
バレル4から5:第1の反応帯
バレル6:第1の排出帯
バレル7から9:連続反応帯
バレル10:第2の排出帯
バレル11から18:冷却帯
バレル1から18は、それぞれ、例えば図4ではバレル301〜318とも呼べる。
試運転を開始するための手順:
LiCx石鹸濃縮物:通常、供給口に固体が詰まるのを防ぐには、基油の小さな流れが必要であった。基油の流れ(3kg/時)を用いて押出機を始動した後、分散助剤を注入した。分散助剤が押出機に入ったら、固体成分の供給を開始した。次に、基油流量を徐々に下げ、最終的には停止させた。
Li石鹸濃縮物:基油の流れ(3kg/時)を用いて押出機を始動した。次に、水を添加せずに成分を注入した。油の供給速度を徐々に下げてゼロにした。プロセスが安定した後で水を開始した。
完全な反応が達成されたことを確認するために、赤外線分光分析で遊離アルカリ含有量を測定し、鹸化の転化率を判定した(1580cm−1での石鹸COピーク、HCOを用いて生成したグリースの場合は1733cm−1でのCOエステルピーク、HCOFAを用いて生成したグリースの場合はCO酸ピークの測定値に基づく)。幾つかの試料では、ディーンスターク法(ASTM D95)を用いて残留水分を測定した。フーリエ変換赤外線(FTIR)によって鹸化を判定した。英国石油協会規格IP 37を用いて、アルカリ度を遊離LiOHの重量%で判定した。リチウムグリースではIP 37を厳密に適用し、リチウム錯体グリースでは、IP 37の第1の工程で他の試薬にグリセロールを5グラム加えてIP 37を若干変更した。
試運転1及び2では、リチウム錯体石鹸濃縮物の生成をカバーした。リチウム錯体石鹸濃縮物での試験のプロセスパラメータの概要を表11にあげておく。リチウム錯体石鹸濃縮物の試運転1及び2ではスクリュー構成2を利用した。スクリュー構成2の詳細については表12にあげておく。表12では、長さとランニングトータルをミリメートル(mm)単位で示してある。スクリュー構成2は、2つの反応帯を含む。試運転1で製造された石鹸の特性を表13に開示する。「トルク、%」とは、押出機の最大トルクのパーセンテージを示す。
試運転1で、リチウム錯体石鹸濃縮物の製造には、ベントポートを介した石鹸濃縮物の放出を防止しやすくするのに追加のハードウェアが必要な場合があることが見いだされた。副フィーダー又はベントスタッフ(staffer)を用いて、蒸気を排出できる状態を保ちつつ生成物を押出機に押し戻すことで、ベントポートを介した放出を制御できることが見いだされた。
試運転2(2−1及び2−2):試運転1(試料36)で用いたプロセス条件を維持し、ペール2つ分のリチウム錯体石鹸濃縮物を生成した。石鹸濃縮物がベントから流れ出てしまうのを防止し、生成物を押出機で搬送するために、2つのベントを手でふさぐ必要があった。一種のサイクルの後で、押出機の出口でいくらか水分が見えた。試運転2(2−1及び2−2)で用いた汎用的な押出機のレイアウトを図4に概略的に開示する。試運転2(2−1及び2−2)の温度勾配を表11に開示する。
出口の石鹸濃縮物は、まだ温かいうちはわずかに粘着性の茶色っぽい断片からなるものであった。この石鹸濃縮物は、わずかに湿っていた(水2重量%)。この石鹸濃縮物は完全に均質ではなかった。試料ごとにアルカリ度のばらつきを測定した。
副フィーダー試験:副フィーダーを用いると、ベントポートから石鹸濃縮物が流れ出ないようにしやすく、かつ、押出機を介して石鹸濃縮物を搬送する効率を高める上で効果的であり得ることが見いだされた。同方向回転式二軸スクリュー押出機を含む副フィーダーを、ドイツのシュトゥットガルト(Stuttgart)にあるコペリオン・ウェルナ・アンド・フライドラー・カンパニー(Coperion Werner and Pfleiderer Company)から入手(型番ZSB40)した。バレル6の第1のベントセクションをコンビ(サイド供給)バレルと入れ替え、これに副フィーダーを接続した。
最終運転での条件(試運転2−1)でテストを実施し、副フィーダーのスクリュー速度を210rpmに設定した。蒸気を副フィーダーでいくらか脱気した。いくらかの硬質の石鹸濃縮物が第2のベントポートから山積みに出たため、手作業での人材(manual staffing)を利用した。ベントポートでの自然な蒸気抽出は十分ではなかった場合があり、このプロセスでは水のフラッシングを容易にするのに弱真空での抽出が必要な場合があったことが見いだされた。1種又は複数種の副フィーダー工業規模で利用してもよい。
リチウム石鹸濃縮物:
スクリュー構成3を利用して、リチウム石鹸濃縮物を製造した。リチウム石鹸濃縮物を製造する一例としての押出機レイアウトを図5に開示する。Li石鹸濃縮物を製造する押出機レイアウトは主に以下のように構成されていた。
バレル1:固体成分供給(第1の供給帯とも呼ぶ)
バレル2から3:注水(注水帯とも呼ぶ)
バレル4から7:第1の反応帯
バレル8:第1の排出帯
バレル9から11:連続反応帯
バレル12:第2の排出帯
バレル13から18:冷却帯
バレル1から18は、それぞれ、例えば図5ではバレル401〜418とも呼べる。スクリュー構成3の詳細については表14に開示する。表14では、長さとランニングトータルをミリメートル(mm)単位で示してある。
各試運転でのプロセスパラメータの概要を表15に開示する。
試運転3−1、3−2、3−3、3−4、3−5、3−6及び3−7では、本明細書で実施例2において開示したスクリュー構成3を利用した。ベントポートからのオーバーフローを回避するのに必要な最低溶融温度は185℃であった。処理量が高くなればなるほど、得られるLi石鹸濃縮物断片も大きくなることが観察された。
試運転4、5−1及び5−2−スクリュー構成3:試運転4及び5は、大量のLi石鹸濃縮物を、総処理量30kg/時、スクリュー速度400rpm、2とおりの水−対−固体比即ち、試運転4では水−対−固体比0.5:1、試運転5−1及び5−2では水を添加せずに、生成するためのものであった。
試運転4(水を添加)、5−1(水を添加せず)及び5−2(水を添加せず)の場合について、バレル温度勾配を表15に示す。試運転4、5−1及び5−2で生成されたLi石鹸濃縮物の特性を表17に開示する。
再構成:
実施例2で本明細書にて説明したようにして生成したLiCx及びLi石鹸濃縮物を用いて再構成を実施した。
LiCx最終グリース:
再構成モード:
1つのLiCx石鹸濃縮物試料37から再構成を行った。(本明細書で実施例2において開示した表13を参照。)オープンケトルとクローズドプレッチュ(Pretzsch)ケトルの異なる2タイプのケトルで最終グリースを得るための再構成を実施した。
オープンケトルでの再構成:オープンケトルを用いてリチウム錯体の最終グリースを製造した。以下の再構成モードを利用した。
工程1:AC 600基油(市販の基油、シェルグループの会員企業から入手)(最終グリースの基油総量の45から60重量%)及び石鹸濃縮物試料37(最終グリースの20重量%即ち、最終グリース中のHCOFAを10.5重量%)をケトルに加えた。
工程2:大気圧で最高温度である215℃まで加熱し、その温度を20分間維持。
工程3:最高温度である200℃及び圧力6.9バールで5分後にブレンドの再循環開始。
工程4:残りの希釈油(最終グリースの基油総量の40から55重量%)を、重力流によって20分間かけてゆっくりと加えた(即ち、140グラム/分の流量)。油の添加が完了したら、再循環を継続して均質化した(圧力6.9バールでの剪断で)。
工程5:120℃から150℃で、再循環ポンプを用いて送り出した。再循環ラインのサンプリング点を利用してケトルからグリースを取り除いた。サンプリング弁を開き、戻りラインを閉じて試料を取り出した。製品を5分以内でケトルから取り出した。
工程6:ホバートミキサー(容量:3リットル;加熱用マントル:ボルト:115;ワット:550)を用いて添加剤を取り込んだ。すべてのブレンド成分を個々にケトルに加えた。添加剤の添加完了後、ホバートを75℃まで加熱し、添加剤を30分間混合した。完了後、最終製品をホバートから取り出した。
工程7:次に、APVガウリン(Gaulin)ミル(デンマークのアルバーツルンド(Albertslund)にあるAPVラニー・アンド・ガウリン・ホモジナイザー(Rannie and Gaulin Homogenizers))で圧力207バールでの微粉砕を実施した。APVガウリン(Gaulin)ミルは、最大容量1キログラムの小型の試験室モデルであった。ピストンを圧力6.9バールで用いて製品をAPVガウリン(Gaulin)ミルに供給した。APVガウリン(Gaulin)ミルのヘッド圧は、その製品では207バールに設定した。
乾燥したLiCx石鹸断片を用いて再構成を実施し、石鹸の分散相の間に泡の形成を最小限にしやすくした。少量の石鹸がアジテータで見つかった。本明細書に記載したようにして生成されたLiCxベースグリース(グリース1と呼ぶ)の幾つかの基本特性を、商業用グリースプラントから得たLiCxベースグリース試料の基本特性と対比して表18に開示する。
本明細書に記載したようにしてグリース1を添加剤パッケージとブレンドした(即ち、工程6及び7)。表19に最終グリースの特性を開示する。
プレッチュ(Pretzch)ケトルでの再構成:
最終LiCxグリース:
以下の再構成モードを利用した。
工程1:HVI650 Solvex(HVI650 Hycatで一試験)(シェルグループの会員企業から入手可能な市販の基油)(最終グリースの基油総量の50重量%)及びLiCx石鹸濃縮物(試料37)をケトルに加えた。石鹸断片を、生成時のまま即ち、乾燥又は破砕せずに使用した。
工程2:攪拌下(100rpm)にて大気圧で最高温度まで加熱(一例としての最高温度を表20に開示する)。
工程3:攪拌下(200rpm)にて相を165℃まで冷却(1.2から1.4℃/分)。
工程4:165℃で希釈油を加えた(最終製品の基油の約40重量%、ポンプで加えた)。
工程5:相を冷却(1から1.3℃/分)。
工程6:95℃で添加剤を取り込んだ(希釈油の場合と同じ導入モード)。添加剤をプレッチュ(Pretzch)ケトルに導入し、ケトル攪拌機で混合した。
工程7:フランスのALMから得たALMホモジナイザー(ALM200−1パス)で微粉砕(ALMホモジナイザーはコロイダルホモジナイザーであった)。
石鹸濃縮物中に存在していた水分の排出又はフラッシングをしやすいように、ベントを開いたままにした。235℃、242℃及び252℃の異なる最高温度をテストした。最高温度を252℃まで高めることで、米国潤滑グリース協会(National Lubricating Grease Institute)(NLGI)(USA)の2グレードで石鹸濃縮物含有量8重量%の最終グリースを製造した。一例としての温度勾配を表20に開示する。
最終LiCxグリース特性の評価:等しく8重量%のHCOFAと、それぞれ、HVI650 Solvex及びHVI650 Hycat(表21の結果を参照、グリース番号3及び4)とを用いて生成した2つの最終LiCxグリースで、グリース特性を測定した。
石鹸断片を生成時のまま利用したところ、この石鹸断片は基油に分散させるのが困難であるように見えた。本明細書で実施例3に開示されているように、粉末状の粉砕石鹸濃縮物を用いて行う試験で、再構成の最高温度が低下した。最高温度を高くして用いることと石鹸濃縮物断片の粗い形状とが関連している場合があり、粉砕石鹸濃縮物が良好な代替品となり得ることが見いだされた。
最終リチウム錯体グリースを得るためのプレッチュ(Pretzch)ケトルでの再構成に関する情報を表21に開示する。
最終リチウムグリース:
リチウム最終グリースを再構成し、8.5重量%のHCOを用いて、米国潤滑グリース協会(National Lubricating Grease Institute)(NLGI)(USA)2グレードで製造した。
再構成モード:
プレッチュ(Pretzsch)ケトル(加圧せずに使用)で再構成を行った。実施例2で表17にて本明細書に開示した2種類のLi石鹸濃縮物試料から再構成を行った。試料46(水−対−固体比:0.5:1)及び試料47(鹸化反応で水を添加せず)。
以下の再構成モードを利用した。
工程1:HVI160B(シェルグループの会員企業から入手可能な市販の基油)(最終グリースの基油の総量の50重量%)及び石鹸濃縮物(表22に開示した量)をケトルに加えた。
工程2:攪拌下(100rpm)にて最高温度(200℃)まで加熱。
工程3:攪拌下(200rpm)にて相を165℃まで冷却(1.0から1.2℃/分)。
工程4:希釈油(HVI650 Solvex、シェルグループの会員企業から入手可能)を165℃で加えた(最終製品の約40重量%、ポンプで加えた)。
工程5:相を冷却(1から1.3℃/分)。
工程6:95℃で添加剤を取り込んだ(希釈油の場合と同じ導入モード)。添加剤をプレッチュ(Pretzch)ケトルに導入し、ケトル攪拌機で混合した。
工程7:フランスのALMから得たALMホモジナイザー(ALM180−1パス)で微粉砕(ALMホモジナイザーはコロイダルホモジナイザーであった)。
HVI160BとHVI650 Solvexのブレンドに石鹸濃縮物を分散させると、極めて軟質で、ほぼ液体状のグリースが生成されることが見いだされたため、2種類の油を別々に加えた。石鹸をまずHVI160Bに分散させると、品質が改善されたグリースが得られることも見いだされた。
最終リチウムグリースを得るためのプレッチュ(Pretzch)ケトルでの再構成に関する情報を表22に開示する。表22からのグリース5及び6の温度勾配を表23に開示する。
グリース5及び6の特性を表24に開示する。
実施例3
ドイツのシュトゥットガルト(Stuttgart)にあるコペリオン・ウェルナ・アンド・フライドラー(Coperion Werner and Pfleiderer)の62mm同方向回転式二軸スクリュー押出機(型番ZSK62)を用いて、一例としての本発明の方法を実施し、リチウム錯体石鹸濃縮物及びリチウム石鹸濃縮物を製造した。表25に、製造したリチウム錯体石鹸濃縮物及びリチウム石鹸濃縮物の化合物の範囲を開示する。実施例3において、本明細書での「分散助剤」とは、2種類の市販金属洗剤のブレンド(それぞれの金属洗剤がブレンドの50重量%の量で存在)であった。第1の金属洗剤は、鉱油中に過塩基化アルキルサリチル酸カルシウム(英国のアビンドン(Abingdon)にあるインフィニアム(Infineum)から入手)50重量%を含んでいた。第2の金属洗剤は、炭化水素溶媒中に炭酸カルシウムトールオイル脂肪酸錯体(フランスのパリにあるロディア(Rhodia)から入手)54重量%を含んでいた。
押出機レイアウト:
同様の押出機レイアウトの一例を本明細書では図6に開示する。固体成分(例えば、HCOFA、HCO、水酸化リチウム一水和物及びホウ酸)を、バレル1(例えば、図6のバレル501として示す)で押出機に入る漏斗を介して、ドイツのドゥイスブルク(Duisburg)にあるブラベンダー・テクノロジー(Brabender Technologie) KGの重量フィーダーで供給した。三重(triplex)ポンプを用いて第1のバレルと第2のバレルとの間にあるプレートで水を注入(注入点はプレートの頂部であった)する一方で、フラッシングオイルAC600(シェルグループの会員企業から入手可能な市販の油)及びLiCxグリースの製造で用いる分散助剤をギアポンプ(油から分散助剤への切り換えには弁を利用した)で注入した。
スクリュー構成:
実施例2、表14に開示したスクリュー構成3を用いて、リチウム石鹸濃縮物を製造した。実施例2、表12に開示したスクリュー構成2を用いて、リチウム錯体石鹸濃縮物を製造した。62mm同方向回転二軸スクリュー押出機(ZSK62)の各バレルの長さが故に、18個のバレルではなく合計で17個のバレルを利用した。
条件及び手順:
試運転を開始するための手順を表26にあげておく。
石鹸濃縮物のキャラクタリゼーションは、実施例2で開示したものと同一であった(アルカリ度測定、鹸化率、含水量)。
リチウム錯体石鹸濃縮物:試験条件及びプロセスパラメータの概要を表27において本明細書で開示する。
フーリエ変換赤外線(FTIR)によって鹸化を判定した。英国石油協会規格IP 37を用いて、アルカリ度を遊離LiOHの重量%で判定した。リチウムグリースではIP 37を厳密に適用し、リチウム錯体グリースでは、IP 37の第1の工程で他の試薬にグリセロールを5グラム加えてIP 37を若干変更した。
試運転6から10:6%過剰のLiOHを用いて低い水−対−固体比で実施。石鹸濃縮物は、水−対−固体比0.5対1で可視的に良くみえ始めた。石鹸濃縮物断片は大きかったため、スクリューを分解(運転7から)して、2つの混練ブロックを加えた上で放出して、石鹸濃縮物断片のサイズを小さくしやすくした。石鹸濃縮物断片は概して軟質であった。
試運転11及び12:水−対−固体比1:1を利用した。LiOH処理量は4.5%過剰であった。石鹸濃縮物断片は概して極めて大きかった。
試運転13から21:スクリュー速度約300rpmで実施した。水−対−固体比を0.75対1に設定した。これでLiOH及びHCOFA供給速度をわずかに変更した。
試運転22及び23:スパゲッティのような形状(例えば、押出成形品、直径約3mmのほぼ円柱形)の石鹸濃縮物を生成する押出機ダイを用いて実施した。
リチウム錯体石鹸濃縮物の生成試験1〜16:
実施例3において試運転20で本明細書に記載のプロセスパラメータを用いて生成試験を開始した。水−対−固体比を0.75対1に設定し、スクリュー速度は約295rpmであった。LiOH供給速度は5.9%過剰であった。リチウム錯体石鹸濃縮物の生成試験で用いた温度勾配を表28に開示する。
リチウム錯体石鹸濃縮物の生成試験でアルカリ度の変化が観察された(酸性の石鹸濃縮物からアルカリ度1.5wt%遊離LiOHへ)。一種のサイクルの後、製品の品質が変動し(異なる色、異なるテクスチャ、水分多めなど)、その後更に一貫性のあるものとなった。この種のサイクルの後、石鹸濃縮物は、種々の形状、例えば、大きな断片(概して高さ1cm、幅2から3cm、長さ5から6cmの平らな形状)と小さな断片(1mmの粒子から2cmまで種々のサイズ)とを含んでいた。リチウム錯体石鹸濃縮物の生成運転24から42のあいだに回収した異なる試料についての分析を実施し、表29に開示する。
リチウム石鹸濃縮物:
リチウム石鹸濃縮物の生成運転:
以下のプロセス条件でリチウム石鹸濃縮物の生成運転を実施した。
スクリュー構成:実施例2に開示したスクリュー構成3をわずかに変更した。スクリューの第2の部分の逆混練ブロックを取り除き、バレル2に中和混練ブロックを加えた。総処理量は40kg/時であった。スクリュー速度は100rpmであった。水−対−固体比は0.6から1であった。
リチウム石鹸濃縮物の4つのドラムを異なるアルカリ度で生成した。製造したリチウム石鹸濃縮物は、粗い粉末と同様であった。表30に、4つのドラムの分析の概要を開示する。
プレッチュ(Pretzch)ケトルでの再構成:
実施例3で本明細書に記載したようにして生成したLiCx及びLi石鹸濃縮物を用いて再構成を実施した。
LiCx最終グリース:
1つのLiCx石鹸濃縮物試料62から再構成を行った(実施例3で本明細書にて開示した表29を参照)。LiCx最終グリースを得るための再構成をクローズドプレッチュ(Pretzch)ケトルで実施した。
最高温度を低めにした(180から194℃)こと以外は、実施例2で開示したものと同じ再構成モードを利用した。
ベントを開いたままにして、石鹸濃縮物中に存在する水分の排出又はフラッシングをしやすくした。温度勾配を表31に開示する。
製造した最終LiCxグリースのグリース特性(含有量8.9重量%HCOFAに対応)を表32に開示する。
リチウム最終グリース:
Li石鹸濃縮物試料69から再構成を行った(実施例3で本明細書にて開示した表30を参照)。Li最終グリースを得るための再構成をクローズドプレッチュ(Pretzch)ケトルで実施した。
再構成モードは実施例2で開示したものと同じであったが、低めの最高温度(190℃)とした。
ベントを開いたままにして、石鹸濃縮物中に存在する水分の排出又はフラッシングをしやすくした。温度勾配を表33に開示する。
製造した最終リチウムグリースのグリース特性(8.5重量%HCO)を表34に開示する。
実施例4
押出機を用いての再構成
表35に開示したスクリュー構成4を利用して、本明細書にて実施例2で説明した、ドイツのシュトゥットガルト(Stuttgart)にあるコペリオン・ウェルナ・アンド・フライドラー(Coperion Werner and Pfleiderer)から入手した34mm(ZSK 34MV)同方向回転式二軸スクリュー押出機で再構成試験を実施し、予備成形した石鹸濃縮物からグリースを再構成した。
等量のHCO含有量8.75%のリチウムベースグリースをHVI160B基油(シェルグループの会員企業から入手可能な市販の油)で再構成した。
ベースグリースの配合:Li石鹸濃縮物試料69(本明細書では実施例3に開示した表30を参照):10wt%及びHVI160B:90wt%
押出機レイアウト:
バレル1で押出機に入る漏斗を介して石鹸濃縮物をK−tron重量フィーダー(ケートロン・インターナショナル・インコーポレイテッド(K−Tron International,Inc.)、米国ニュージャージー州ピットマン(Pitman、New Jersey))で供給した。ギアポンプを用いて、異なる2か所バレル2(ベースグリースの総油量の11%)及びバレル7(残りの89%)で押出機に基油を注入した。
スクリュー構成4及び温度勾配を表35に開示する。プロセスについては18個のバレルで実施したが、9−バレルの押出機をシミュレートするようにしたため、バレル10から18は通常は休止状態即ち、バレル10から18は安定した温度条件下の運搬要素のみを含んでいた。
スクリュー速度を300rpmに設定し、総処理量を10kg/時に設定した。スクリューの長さは2268mmであった。表35では、長さとランニングトータルをミリメートル(mm)単位で示してある。
製造したリチウムベースグリースのグリース特性を表36に開示する。
米国特許第4,392,967号明細書

Claims (6)

  1. 石鹸濃縮物を基油と組み合わせる工程を含む、ベースグリースの製造方法であって、
    ベースグリースが2〜25重量%の石鹸濃縮物、および70〜98重量%の基油を含み、重量%はベースグリースの総重量に基づき;
    ここで、石鹸濃縮物が、押出機、及び連続し、流体連結して配置される複数の帯を含む装置により製造され、複数の帯が一連の個々のバレルの中に含まれ、一連の個々のバレルは互いに隣接し、異なる操作工程を連続的に実施できるよう長手方向に接続され、一連の個々のバレルの長さ方向全体に延在するスクリュー要素を収容し、複数の帯が、(a)第1の供給帯;(b)第1の反応帯;(c)第1の排出帯;及び(d)冷却帯を含み、これらの帯が(a)、(b)、(c)、(d)の順であり;石鹸濃縮物が基油を含有せず、リチウム石鹸濃縮物、リチウム錯体石鹸濃縮物、リチウム−カルシウム石鹸濃縮物、及びカルシウム錯体石鹸濃縮物からなる群から選択され;
    前記製造方法が:
    原料成分を第1の供給帯(a)に導入すること、ここで原料成分が、(1)水素化ひまし油及び水酸化リチウム、水酸化リチウム一水和物又はこれらの組み合わせ、(2)水素化ひまし油及び水酸化リチウム、水酸化リチウム一水和物、水酸化カルシウム又はこれらの組み合わせ、(3)12−ヒドロキシステアリン酸及び水酸化リチウム、水酸化リチウム一水和物又はこれらの組み合わせ、並びに(4)12−ヒドロキシステアリン酸及び水酸化リチウム、水酸化リチウム一水和物、水酸化カルシウム又はこれらの組み合わせからなる群から選択される
    第1の反応帯(b)で原料成分を反応させること
    第1の排出帯(c)から排出させること
    冷却帯(d)内で排出物を冷却させること並びに
    それにより石鹸濃縮物を得ることを含む、前記方法。
  2. 装置が連続反応帯及び第2の排出帯を更に含み、(c)の後で、かつ(d)の前に、(i)連続反応帯で連続反応させ、(ii)第2の排出帯で2回目の排出を行うことを更に含む、請求項1に記載の方法。
  3. 装置が(b)の前に第2の供給帯を更に含み、1種又は複数種の初期添加剤を第2の供給帯に導入することを更に含む、請求項1に記載の方法。
  4. 装置が(b)の前に注水帯を更に含み、注水帯で水を注入することを更に含む、請求項1に記載の方法。
  5. 原料成分(3)及び(4)が錯化剤を更に含む、請求項1に記載の方法。
  6. 冷却帯から石鹸濃縮物を得ること、並びに石鹸濃縮物と基油とを原料成分として第1の供給帯に供給することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
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