JPH02503929A - 腐食防止剤としての,ホウ酸塩化されたオーバーベース化カルボン酸塩およびホウ酸塩化されていないオーバーベース化カルボン酸塩 - Google Patents

腐食防止剤としての,ホウ酸塩化されたオーバーベース化カルボン酸塩およびホウ酸塩化されていないオーバーベース化カルボン酸塩

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 腐蝕防止剤としての、ホウ酸塩化されたオーバーベース化カルボン酸塩およびホ ウ酸塩化されていないオーバーベース化カルボン酸塩 相互参照 本願は、1987年5月7日付で出願された係属中の米国出願第047.754 号(この出願の発明者は私である)の開示内容に一部関連した主題を請求する。
先に出願された出願第047.754号の開示内容は、ここに援用される。先の 出願の優先権は、米国特許法第120条の規定に基づき、可能な範囲まで請求さ れる。
及更旦立互 本発明は、一般に、潤滑剤の性能特性を改良するために、潤滑組成物中に含有さ れる添加剤の分野に関する。さらに特定すると、本発明は、ギアオイル組成物中 にて腐食防止剤として作用する添加剤化合物に関する。この腐食防止剤は、オー バーベース化カルボン酸塩のホウ酸塩化された形態およびホウ酸塩化されていな い形態を有する。
及五二五且 腐食、錆の形成、酸化および劣化を防止する能力は、潤滑組成物および機能流体 の非常に重要な特性である。このような特性の重要性は、この潤滑剤または機能 流体が、厳しい操作条件下にて、非常に高価な装置と関連して用いられるとき、 ますます重要になってきている。腐食防止能力の重要性は、この潤滑剤(例えば 、ギアオイル)が、極端な温度および圧力条件下にて、水と接触するような環境 下で用いられるとき、さらに強調される。高い性能特性を備えた腐食防止剤がな いと、機械の有効寿命が著しく低減される。従って、機能流体や潤滑剤を使用す る必要がある装置の製造者の多くは、このような流体や潤滑剤に腐食防止剤を含 有させるように要求している。潤滑剤や機能流体が過酷な条件下にて使用される とき、その腐食防止特性を評価するために、非常に多くの試験が考案されている 。従って、容易にかつ経済的に製造され、そして潤滑剤および機能流体に腐食防 止特性を与えるために添加され得るような腐食防止剤が強く要望されている。
千ユニグーQユニΩ−多一の米国特許第3.929.650号は、アルカリ金属 ホウ酸塩の微粒子状分散体を開示している。このホウ酸塩は、親油性の液状反応 媒体中にて、ホウ酸と、アルカリ金属炭酸塩オーバーベース化金属スルホネート とを接触させることにより、調製される。この反応物は、 20〜200℃の範 囲内の温度にて、0.5〜7時間接触される。このホウ酸とアルカリ金属炭酸塩 とのモル比は1〜3の範囲内である。
ノーマンNorrnanらの米国特許第3.595.790号は、種々の有機酸 の異なる油溶性かつ高塩基性の金属塩の多くを開示している。スルホン酸塩、カ ルボン酸塩およびリン酸塩は、実質的に無水の条件下にて、酸性ガス(例えば、 二酸化炭素)および促進剤(例えば、アルコール)の存在下で、このような酸と 過剰量の金属塩基とを反応させることにより、得られる。
この塩基性の金属塩が、エンジンの操作中にクランク室オイル(これは、ギアオ イルに比べて、低粘度のオイルである)にて形成される望ましくない酸性物質を 中和するために、クランク室オイルにて添加剤として有用であることが示されて いる。
余朋ヱ2Jc巨 本発明は、ギアオイルの形態の潤滑剤と共に用いられる腐食防止剤添加化合物で ある。この腐食防止剤は、好ましくは、ホウ酸塩化されているオーバーベース化 カルボン酸塩の形態である。本発明のオーバーベース化カルボン酸塩添加剤のホ ウ酸塩化された変形物は、最も一般的には、ホウ素反応物(好ましくは、ホウ酸 )と、オーバーベース化カルボン酸塩との反応により調製される。本発明はまた 、ギアオイルの腐食防止特性を改良する方法に関する。この方法は、本発明の腐 食防止剤であるホウ酸塩化された変形物および/またはホウ酸塩化されていない 変形物を、少量(ギアオイルのM1!基準で、o、xM11%〜5重■%)の不 純水を含有するギアオイルに加えること、および系に腐食防止剤を分散させて、 全体的な腐食防止特性を改良することを包含する。
本発明の目的は、広範囲の潤滑組成物および機能流体組成物(特に、ギアオイル )にて有用な腐食防止剤を提供することにある。
本発明の有利な点は、本発明のオーバーベース化カルボン酸塩組成物が、腐食、 錆形成、酸化および劣化を防止するために、容易かつ経済的に製造され、そして ギアオイルの形態にて潤滑組成物中に包含され得ることにある。
本発明の特徴は、この腐食防止添加剤が、種々のオーバーベース化カルボン酸塩 の形態で提供され得ることにある。より特定すると、このカルボン酸塩の酸アニ オンlは、この分子の金属カチオン部分と同様に、容易に入手可能であり、そし て任意のホウ酸塩化剤のように経済的である。
この腐食防止組成物の他の有利な点は、それが、高速での刻み傷や衝撃負荷に対 する保護と拮抗するように作用することなく、ギアオイルに耐腐食性を与え得る ことにある。この拮抗的な特性は、一般に、遊離のカルボン酸(これは、他の周 知のクラスの腐食防止剤である)の使用により、得られる。
本発明のさらに他の有利な点は、この腐食防止剤が、ギアオイルの酸化安定性お よび/または熱安定性に望ましくない影響をもたらすことなく、ギアオイルに改 良された特性を与えることにある。このような望ましくない影響は、腐食防止剤 としてアミン化合物を利用するとき、もたらされる。
本発明のこれらの目的および他の目的、有利な点および特徴は、以下でより詳し く記載された処方物、合成法および用途を詳細にを読めば、当業者に明らかとな る。それらの一部をなす添付の一般構造式が参照される。ここで、同じ記号は一 貫して同じ分子部分を表す。
ましい    の−なセ日 本発明の腐食防止添加剤、このような添加剤の製造工程、オイル処方物、腐食の 改善方法、および添加濃縮物を記述する前に、本発明は、特定の化学化合物、工 程、処方物、方法または濃縮物に限定されず、記述されているような化合物、工 程、処方物、方法および濃縮物は、もちろん変化させ得ることが理解されるべき である。ここで用いられる専門用語は、特定の実施態様だけを記述するためのも のであり、限定する意図がないこともまた、理解されるべきである。本発明の範 囲は、添付の請求の範囲でのみ限定されるからである。
本明細書および添付の請求の範囲で用いられるように、単数形raJ、ranJ およびr theJは、文脈にて明らかに他に指示されている場合以外は、複数 の指示物を包含する。それゆえ、例えば、「オーバーベース化カルボン酸塩(a n over−based carboxylate)Jに対する指示物は、こ のようなカルボン酸塩の混合物を包含し、「腐食防止剤(an corrosi oninhibitor)Jに対する指示物は、このような腐食防止剤の混合物 を包含し、そして「オイル(0目S) Jに対する指示物は、このようなオイル などの混合物を包含する。
本発明は、潤滑剤および機能流体と共に用いられ得る腐食防止添加剤を提供する 。この添加剤は、オーバーベース化カルボン酸塩の形態である。このカルボン酸 塩は、ホウ酸塩化された形態またはホウ酸塩化されていない形態にされ得る。
このホウ酸塩化された変形物が、一般に、好まし0ことが指摘されている。この 変形物は、ホウ素反応物(好ましくは、ホウ酸)と、オーバーベース化カルボン 酸塩とを反応させることにより調製される。オーバーベース化カルボン酸塩は、 エンジンの操作中に形成される酸性成分を中和するために、クランク室エンジン オイル(これは、ギアオイルに比べて、低粘度のオイルである)にて用いられる ことが知らhで%zる。
これらの酸性成分は、「エンジンブロー、XH’yり現象」(こより形成される 。この現象は、後部車軸の組立部品では起こらない。
本発明の開示に関連して、用語「オー/sl−ベース化」または[オーバーベー ス化化合物」または「オー/(−ベース化カルボン酸塩」は、一般に、金属イオ ンが有機酸基よりも化学量論的に多くの量で存在するような金属塩を表すために 、用いられる。オーバーベース化化合物を調製゛するために通常使用される方法 には、酸(例えば、カルボン酸)の鉱油溶液を、化学量論的に過剰な金属中和剤 (例えば、金属酸化物、水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩または硫化物)と共に、5 0°Cより高い諷度で加熱し、そして得られた塊状物を濾過することが包含され る。
オーバーベース化化合物の製造に関連して、大過剰の金属の混合を助けるために 、中和段階にて促進剤を使用することが一般に好ましい。オーバーベース化カル ボン酸塩を調製スる特に効果的な方法には、カルボン酸と、化学量論的に過剰な 塩基性アルカリ土類中和剤(例えば、水酸化カルシウム)および少なくとも1種 のアルコール促進剤とを混合すること、およびこの混合物に、高温(これは、  10°C〜200°Cの範囲内とされ得るが、より好ましくは約40″C〜80 ″Cの範囲内にある)にて、 CO2を通すことにより、この混合物を炭酸化す ることが包含される。
本発明者は、種々の潤滑組成物および機能流体く特に、ギアオイル処方物)の腐 食防止特性が、好ましくはホウ酸塩化されたオーバーベース化カルボン酸塩の形 態の添加剤を包含させることにより、大きく改善され得ることを見い出した。
このようなオーバーベース化カルボン酸塩は、化学量論的に過剰な金属中和剤と 、カルボン酸の統計的な混合物とを反応させて、化学量論的に過剰量の金属を含 有するカル7ボン酸塩の統計的な混合物を形成することにより、調製される。本 発明の腐食防止剤のアニオン部分は、イオン化されたカルボン酸またはイオン化 されたカルボン酸塩であり、そして最も好ましくは、それらの統計的な混合物で ある。成分の統計的な混合物とは、広範囲にわたって少しずつ他と異なる(例え ば、分子量や形状が異なる)、非常に多くの成分からなる混合物である。本発明 の腐食防止剤のカチオン部分は、典型的には、アルカリ金属のイオンまたはアル カリ土類金属のイオンである。利用され得るある種の特定の金属には、リチウム 、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウムおよび/<リウムが包含さ れ、ナトリウム、カルシウムおよびマグネシウムが好ましい。
本発明を製造する際に、統計的な混合物では、非常に多くの異なるタイプのカル ボン酸が、個々にまたは好ましく用いられ得る。有用なカルボン酸には、オレイ ン酸、トール油酸、バミチン酸(pumitic acid)、リノール酸、ス テアリン酸およびラウリン酸が包含される。機能流体である潤滑剤中で他の添加 剤と塩の形態で組み合わせると油溶性または分散性である他のカルボン酸はまた 、本発明と関連して用いられ得る。
有用なカルボン酸は、一般に、12個〜22個の炭素原子を有する。
このカルボン酸成分は、それと、金属中和剤とを反応させることにより、塩に転 化される。この中和剤は、金属それ自体、金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、重 炭酸塩または硫化物とされ得る。このような中和剤は、統計的な混合物にて、互 いに組み合わせて、個々にまたは好ましく用いられ得る。
ナトリウム、カルシウムおよびマグネシウムの金属および金属化合物は、本発明 に関して好ましく用いられる。しかしながら、他のアルカリおよびアルカリ土類 金属およびそれらの化合物は、本発明のオーバーベース化カルボン酸塩の生成に 関して、用いられ得る。
本発明のオーバーベース化カルボン酸塩は、1種またはそれ以上のカルボン酸、 または上で示したそれらの統計的混合物と、上で示した1種またはそれ以上の中 和剤とを反応させることにより、得られうる。この中和剤は、有機酸よりも化学 量論的に過剰な量で加えられ得る。有機酸と中和剤との間で反応を行う手段は、 上で示される。典型的な反応には、カルシウムカルボン酸塩(より特定すると、 オレイン酸カルシウム)を形成するために、水酸化カルシウムとオレイン酸との 反応が包含される。
このような反応生成物は、以下の一般的な実験式(I)により示され得る: Ca(RCOO)2・Xca(OH)2・YcacO3ここで、Rはヒドロカル ビルであり、そして組み合わされたXおよびYは1より大きく、そして望ましい オーバーベース化の程度に依存して変化する。
異なる「R2」の範囲は、本発明の好ましい統計的混合物にて存在する。
式(I)にて、およびこの開示の他の箇所にて、ヒドロカルビルとは、「炭化水 素ベースの」を意味する。ここで用いられるように、用語「炭化水素ベースの」 、「炭化水素ベースの置換基」などは、本発明の文脈内で、分子の残部に直接結 合した炭素原子を有し、そして主として炭化水素的な性質を有する置換基を示す 。
本発明に関連して有用なヒドロカルビル置換基の例には、以下が包含される: (])炭化水素置換基、すなわち、脂肪族置換基(例えば、アルキルまたはアル ケニル〉、脂環族置換基(例えば、シクロアルキル、シクロアルケニル)、芳香 族、脂肪族および指環族で置換された芳香核などだけでなく、環状置換基。ここ で、この環は、分子の他の部分により、完成されている(すなわち、例えば、い ずれの2つの指示された置換基も、−緒になって、脂環族基を形成し得る); (2)置換された炭化水素置換基、すなわち、これらの置換基は、非炭化水素基 を有する。この非炭化水素基は、本発明のような基(例えば、ハロ(特に、クロ ロおよびフルオロ)、アルコキシ、メルカプト、アルキルメルカプト、ニトロ、 ニトロン、スルホキシなど)は、当業者に知られている;(3)へテロ置換基、 すなわち、本発明の文脈内では、主として炭化水素的性質を有しながら、環また は鎖の中に存在する炭素以外のものを有するが、その他は炭素原子で構成されて いる置換基である。適当なヘテロ原子は当業者に明らかであり、例えば、イオウ 、酸素、窒素を包含する。例えば、ピリジル、フラニル、チオフェニル、イミダ ゾリルなどのような置換基は、これらヘレト(hereto)置換基へテロ原子 の例示である。好ましくは、炭化水素ベースの置換基の各10個の炭素原子に対 して、わずか1個しかヘテロ原子が存在しない。
典型的には、この炭化水素ベースの置換基には、このような基またはへテロ原子 は存在しない。従って、それは、純粋な炭化水素である。
オーバーベース化カルボン酸塩を調製する際に用いられる、ある種の好ましいカ ルボン酸には、トール油脂肪酸、オレイン酸、リノール酸およびバミチン酸が包 含される。ある種の好ましい中和剤には、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム および水酸化マグネシウムが包含される。オーバーベース化カルシウムカルボン 酸塩の統計的混合物は、特に好ましいと考えられる。
このオーバーベース化カルボン酸塩が形成された後、このカルボン酸塩はホウ素 反応物と反応させることにより、ホウ酸塩化され得る。このホウ素反応物は、好 ましくは、ホウ酸の形態である。この反応を行うために、ホウ酸は、好ましいタ イプのホウ酸塩を形成するために必要な雪で、オーバーベース化カルボン酸塩を 含有する反応媒体に充填される。所望量のホウ酸塩の取り込みを得るために、異 なる量のH3BO3が系に充填され得る。これは、所望の最終結果に依存し、そ して特定の機能流体または潤滑組成物(これに関連して、錆止め剤が用いられ得 る)に依存する。
有用なホウ素反応物には、ホウ酸、および種々のアルキルホウ酸塩(例えば、ト リブチルホウ酸塩)およびメタポウ酸ナトリウムが包含され、ホウ酸がより好ま しい。このオーバーベース化カルボン酸塩は、1種またはそれ以上のホウ素反応 物で、完全にまたは一部ホウ酸塩化され得る。
そのホウ酸塩化された変形物またはホウ酸塩化されていない変形物中の、このオ ーバーベース化カルボン酸塩!止め剤は、潤滑剤または流体特有の錆止め性能を 改良するのに充分な量で、潤滑組成物または機能流体(例えば、ギアオイル)に て存在し得る。この量は、当業者により決定され得、そして以下のような要因に 依存して変えられる:この要因には、例えば、オイルベースのタイプ、最終用途 、および処方物中に存在する他の添加剤がある。一般に、この錆止め剤は、完全 に処方された潤滑剤または機能流体の重量を基準にして、約0.1重量%〜3i 111%(好ましくは約0.2重量%〜約1,5重量%、最も好ましくは約0. 5重量%)の範囲内の量で存在する。
本発明での使用に適当なオーバーベース化塩が製造され得るカルボン酸には、脂 肪族、シクロ脂肪族、および芳香族の−塩基カルボン酸および多塩基カルボン酸 が包含される。これらには、例えば、ナフテン酸、アルキル置換またはアルケニ ル置換のシクロペンタン酸、アルキル置換またはアルケニル置換のシクロへ牛サ ン酸、アルキル置換またはアルケニル置換の芳香族カルボン酸がある。この脂肪 族酸は、一般に、少な(とも8個の炭素原子、好ましくは少なくとも12個の炭 素原子を有する。通常、それらは、約400個を越えない炭素原子を有する。一 般に、この脂肪族炭素鎖が分枝状であるとき、この酸は、いずれの炭素原子含量 に対しても油溶性が高くなる。このシクロ脂肪族カルボン酸および脂肪族カルボ ン酸は、?8!和または不飽和とされ得る。特定例には、2−エチルへ牛サン酸 、α−リルン酸、プロピレンテトラマー置換マレイン酸、ベヘン酸、イソステア リン酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、パルミトレイン酸、リノール酸、ラウリン 酸、オレイン酸、リチノール酸、ウンデシル酸、ジオクチルシクロベンクンカル ボン酸、ミリスチン酸、ジラウリルデカヒドロナフタレンカルボン酸、ステアリ ル−オクタヒドロインデンカルボン酸、パルミチン酸、2種またはそれ以上のカ ルボン酸からなる市販の混合物(例えば、トール油酸、ロジン酸)、ナト。
12個〜400個の炭素原子を有するこのような酸の統計的混合物を用いるのが 好ましい。
本発明で用いられる塩を調製する際に有用な、典型的な油溶性カルボン酸の群は 、油溶性芳香族カルボン酸である。これらの酸は、以下の一般式により表される :こて、Roは、少なくとも4個の炭素原子を有し、がっ約400個を越えない 脂肪族炭素原子を有する脂肪族炭化水素ベースの基である。aは1〜4の整数、 Ar’は、約14個までの炭素原子を有する多価芳香族炭化水素核、各X°は、 独立して、イオウ原子または酸素原子、モしてmは、1〜4の整数である;ただ し、Roおよびaは、弐■により表される各酸分子に対し、平均して、少なくと も8個の脂肪族炭素原子(これは、R・基により提供される)を有する。種々の Ar”により表される芳香核の例には、以下から誘導される多価芳香族基がある :ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、インデン、フルオレ ン、ビフェニルなど。一般に、A r ”により表される基は、ベンゼンまたは ナフタレンにより誘導される多価の核(例えば、フェニレンおよびナフタレン) である。この核には、例えば、メチルフェニレン、エトキシフェニレン、ニトロ フェニレン、イソプロピレン、ヒドロキシフェニレン、メルカプトフェニレン、 N、N−ジエチルアミノフェニレン、クロロフェニレン、N、N−ジエチルアミ ノフェニレン、クロロフェニレン、ジプロポキシナフチレン、トリエチルナフチ レン、およびそれらの類似の3価、4価、5価の核などがある。
このR°基は、通常、ヒドロカルビル基、好ましくは、アルキル基またはアルケ ニル基のような基である。しかしながら、このR°基は、以下のような置換基を 少数で有し得る:フェニル、シクロアルキル(例えば、シクロヘキシル、シクロ ペンチルなど)、および非炭化水素基(例えば、ニトロ、アミノ、ハロ(例えば 、クロロ、ブロモなど))、低級アルコキシ、低級アルキルメルカプト、オキソ 置換基(すなわち、=0)、チオ基(すなわち、=S)、中断基(例えば、−N H−1−〇−1−S−など)。ただし、R°基の実質的な炭化水素的性質は、保 持される。この炭化水素的性質は、R°基に存在するいずれの非炭素原子も8、 R°基の全重量の約10%を越えない限り、本発明の目的上保持される。
R°基の例には、ブチル、イソブチル、ペンチル、オクチル、ノニノ呟 ドデシ ル、トコシル、テトラコンチル、5−クロロヘキシル、4−二トキシペンチル、 4−へキセニル、3−シクロへ牛シルオクチル、4−(p−クロロフェニル)− オクチル、2,3.5−トリメチルヘプチノペ 4−エチル−5−メチルオクチ ノベおよび以下のような重合されたオレフィンから誘導された置換基が包含され る:ポリクロロプレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、エ チレン−プロピレン共重合体、塩素化されたオレフィン重合体、酸化されたエチ レン−プロピレン共重合体など。同様にして、 Ar”基は、例えば、非炭化水 素置換基(例えば、以下のような多様な置換基)を含有し得る:低級アルコキシ 、低級アルキルメルカプト、ニトロ、ハロ、4個未満の炭素原子を有するアルキ ル基またはアルケニル基、ヒドロキシ、メルカプトなど。
上の式■〜Vに対応するカルボン酸は、周知であるか、または当該技術分野で周 知の方法に従って、調製され得る。上の式で例示のタイプのカルボン酸、および それらのオーバーベース化金属塩の調製方法は周知であり、例えば以下のような 米国特許に開示されている:米国特許第2.197.832号; 第2、197 .835号;第2.252.662号;第2.252.664号;第2.714 .092号;第3.410.798号および第3.595.791号。これらの 酸の開示内容、およびオーバーベース化塩の調製方法の開示内容は、ここに援用 される。
以下の実施例は、本発明のオーバーベース化カルボン酸塩、および潤滑剤処方物 (ギアオイル)をいかにして製造するかの完全な開示および記述を、当業者に提 供するために、提示されている。従って、これらの実施例は、本発明者が発明で あるとみなす範囲を限定するものではない。用いられる数値および用語(例えば 、量、化合物、温度など)に関して、正確を期すべく努力がなされているものの 、ある程度の実験誤差や偏差は考慮されるべきである。他に指示がなければ、部 は重量部であり、温度は摂氏であり、そして圧力は、大気圧またはそれに近い。
(以下余白) 案JIA アルキル化サリチル酸(アルキル基は、平均して、約18個の脂肪族炭素原子を 有する)の実質的に中性のマグネシウム塩を約0.5当量含有する鉱油溶液の約 512重量部およびキシレン約250重量部をフラスコに加える。約60℃〜7 0°Cの温度に加熱する。約85゛Cまで加熱を高め、そしておよそ60重量部 の水を加える。約95°C−100°Cの還流温度にて、約1−1/2時間にわ たり、この反応物を保持し、続いて、真空下にて、 155℃〜160°Cの温 度で揮発成分を除去し、そして濾過する。この濾液は、化学量論的に当量のマグ ネシウムの200%を含有スる塩基性のカルボン酸マグネシウム塩を含んでいる 。
火直匹呈 アルキル化サリチル酸(アルキル基は、平均して、約16〜24個の脂肪族炭素 原子を有する)の実質的に中性のマグネシウム塩を約0.5当量含有する鉱油溶 液の約506重fIk部を、酸化マグネシウム約22重量部(約1.0当ffり およびキシレン約250重量部と共に反応フラスコに充填する。温度を約60℃ 〜70℃に加熱する。約85°Cまで加熱を高め、この反応物におよそ60重量 部の水を加え、そして還流温度まで加熱する。約95°C〜100°Cの還流温 度にて、約1−1/2時間にわたり、この反応物を保持し、続いて、40 to rrにて、約155℃の温度で揮発成分を除去し、そして濾過する。この濾液は 、化学量論的に当量のマグネシウムの274%を含有する塩基性□のカルボン酸 マグネシウム塩を含んでいる。
実五〇連立 塩化マグネシウムと、アルキル化サリチル酸の実質的に中性のカリウム塩とを、 およそ化学量論量で反応させることにより、アルキル化サリチル酸(アルキル基 は16個〜24個の脂肪族炭素原子を有する)の実質的に中性のマグネシウム塩 を調製する。鉱油溶液(これは、アルキル化サリチル酸の実質的に中性のマグネ シウム塩の約6.50当量を含有する)およそ6580重量部およびオイル混合 物(これは、約0,48当量のアルキル化ベンゼンスルホン酸を含有する)約3 88重量部を含む反応物を、酸化マグネシウムおよそ285重量部(14当量) およびキシレンおよそ3252重量部と共にフラスコに充填する。
約55℃から75°Cの温度に加熱する。約82°Cの温度に上げ、およそ78 0重量部の水を、この反応物に加え、次いで還流温度まで加熱する。約95〜1 00℃の還流温度にて、約1時間にわたり、この反応物を維持し、続いて、50 tOrr下にて、約170℃の温度で揮発成分を除去し、そして濾過する。この 濾液は、塩基性のカルボン酸マグネシウム塩を含有し、そして15.7%(これ は、化学量論的な当量の276%に相当する)の硫酸塩化灰分含jl(硫酸塩北 天)を有する。
A−1,B−1、C−1 実施例A−Cのいずれかに対する個々のオーバーベース化カルボン酸塩、または A−Cの全てまたはいずれかに由来のカルボン酸塩の混合物は、適当なホウ酸塩 化剤(例えば、ホウ酸)と反応させることにより、ホウ酸塩化され得、好ましく はホウ酸塩化され、それぞれ、実施例A−1、B−1およびC−1が得られる。
得られたホウ酸塩化カルボン酸塩は、潤滑剤(例えば、ギアオイル)にて、改良 された錆止め性能を提供する。
爽丘匠エ ギアオイル(特に、SAE 8011’−90(80%60ON + 20%  150ブライトストツク))を製造する際に利用される基油処方物を用いて、反 応を開始することにより、ギアオイル処方物を調製する。この基油組成物に対し 、実施例Aのオーバーベース化カルボン酸塩とホウ酸とを反応させることにより 得られたホウ酸塩化されたオーバーベース化カルボン酸塩0.2sfit%を加 える。その後、適当な流動点降下剤、特に、無水マレイン酸/スチレン共重合体 とアルコールおよびアミンとの反応生成物を加える。この流動点降下剤は、1重 量%の量で加えられる。アミンで中和されたリン酸エステル1%、およびヒドロ キシアル牛ルジアル牛ルーホスホロジチオエートのオレイン酸アミド/リノール 酸アミド(Iinoleamfde)混合物0.075重量%を加える。重合体 消泡剤0.075重量%を加え、そして硫化オレフィン 3.6重量%を加える 。次いで、Amoco 158として市販されている無灰分防止剤O,Oa重量 %を加える。
東上LILエ ギアオイル(特に、エクソンのベース、SAE 8011’−90)を製造する 際に利用される基油処方物を用いて、反応を開始することにより、ギアオイルを 処方する。この基油組成物に対し、実施例Aの方法により得られたオーバーベー ス化カルボン酸塩0.25重皿%を加える。その後、流動点降下剤(無水マレイ ン酸/スチレン共重合体)1重量%を加える。アミンで中和されたリン酸エステ ル1%、およびヒドロ半シアル牛ルジアルキルーホスホロジチオエートのオレイ ン酸アミド/リノール酸アミド混合物0.75重量%を加える。重合体消泡剤0 ゜075重量%を加え、そして酸化防止剤として硫化オレフィン3.6重量%を 加える。
見立医主 エクソンのベースSAE BOW−90用いて開始することにより、ギアオイル 処方物を調製する。この基油組成物に対し、ホウ酸塩化されたオーバーベース化 カルボン酸塩(これは、実施例Bのオーバーベース化カルボン酸塩とホウ酸とを 反応させることにより、得られる)0.10重量%を加える。その後、適当な流 動点降下剤(特に、無水マレイン酸/スチレン共重合体とアルコールおよびアミ ンとの反応生成物)を加え、1重量%の量で粘度改良剤を加える。アミンで中和 されたリン酸エステル1重量%を加える。重合体消泡剤0.075重量%を加え 、そして硫化オレフィン4.0重量%を加える。
実11先 エクソンのベースSAE BOW−900基油に対し、ホウ酸塩化されたオーバ ーベース化カルボン酸塩(これは、実施例Cのオーバーベース化カルボン酸塩と ホウ酸とを反応させることにより、得られる)の3,0重量%を加えることによ り、ギアオイル処方物が調製され得る。その後、適当な流動点降下剤1.0重1 %、およびアミンで中和されたリン酸エステル1重量%を加える。重合体消泡剤 の0.1重量%を加え、そして硫化オレフィンの2.0重量%を加える。次いで 、エポキシドで処理されたジアルキルホスホロジチオエート3.0重量%を加え る。
爽胤五亙 SEA 80W−90基油(これは、600中性油75重量%および150ブラ イトストック2sMR%を含有する)を用いて開始することにより、ギアオイル 処方物を調製した。この基油に対し、流動点降下剤(これは、無水マレイン酸/ スチレン共重合体とエタノールおよびアミンとを反応させることにより得られる 反応生成物の形態である)1重量%を加えた。エポキシドで処理されたジアルキ ルホスホロジチオエートの形態で、耐摩耗剤(3重量%)を加えた。ホウ酸塩化 されたカルシウムカルボン酸塩1重1%を加え、R−NC,HeN (Rは獣脂 (tal 1ov)である)の0.1重】%、および重合体消泡剤0.075重 皿%を加えて、改良された耐腐食特性を有するギアオイル処方物を完成した。
大ff1 SEA 80W−90基油(これは、600中性油75重量%および150ブラ イトストック25重量%を含有する)を用いて反応を開始することにより、ギア オイル処方物を調製した。この基油1こ対し、無水マレイン酸/スチレン共重合 体と、エタノールおよびアミンとを反応させることにより得られる反応生成物1 重量%を、粘度指数改良剤として加えた。エポキシドで処理されたジアルキルホ スホロジチオエートの形状で、耐摩耗剤(3重量%)を加えた。カルシウムカル ボン酸塩1重量%を加え、R−NC,H6N (Rは獣脂である)0.1重量% 、および重合体ン肖泡剤0.075重量%を加えて、改良された耐腐食特性を有 するギアオイル処方物を完成した。
火血匠工 SEA 80W−90(これは、600中性油75重量%および150ブライト スト・/り25重量%を含有する)を用いて反応を開始することにより、ギアオ イル処方物を調製した。この基油に対し、無水マレイン酸/スチレン共重合体と 、エタノールおよびアミンとを反応させることにより得られる反応生成物1重量 %を、粘度指数改良剤として加えた。3重量%の量で、硫化オレフィンを加えた 。エポキシドで処理されたジアルキルホスホロジチオエート ホウ酸塩化されたカルシウムカルボン酸塩の1重皿%を加え、R−NC3H6N  (Rは獣脂である)0.2重量%、および重合体消泡剤j0、 075重量% を加えて、改良された耐腐食特性を有するギアオイル処方物を完成した。
足投外上 この実施例は、ホウ酸塩化されたカルシウムカルボン酸塩1重量%を処方物に加 えなかったこと以外は、実施例7と同じ方法で調製された。
友蚊五主 実施例7で加えられるカルシウムカルボン酸塩1重II%に代えて、スルホン酸 カルシウム1重量%を処方物に加えたこと以外は、実施例7に従った同じ方法で 、別の比較例を調製した。
ルJJ狙影 実施例7で加えられるホウ酸塩化されたカルシウムカルボン酸塩に代えて、酸性 の腐食防止剤1重食%を処方物に加えたこと以外は、実施例7と同じ方法で、別 の比較例の処方物を調製した。
北上上」工 実施例7のホウ酸塩化されたカルシウムカルボン酸塩に代えて、追加の塩基性錆 止め剤1重量%を処方物に加えたこと以外は、実施例7に示される同じ成分を利 用して、別の比較例の処方物を調製した。
上記の実施例は、SAE 80W−90オイルを基油として、用いることを示し ている。ギアオイルを調製する際には、SAE 80W−90オイルが好ましい 。しかし、 15Wオイル〜約140Wオイルが用いられ、 150ブライトス トツク油と組み合わせて用いられ得る。ギアオイルを調製する際に用いられる基 油は、 200中性(neutral)またはそれ以上とされ、好ましくは30 ONまたはそれ以上、より好ましくは約50ON〜70ONとされる。ギアオイ ル基油の粘度は、40℃にて、40 cstまたはそれ以上(100℃にて6c Stまたはそれ以上)、好ましくは40℃にて60 cStまたはそれ以上(1 00℃にて8 cStまたはそれ以上)である。これらの値は、クランク室にて 潤滑剤として用いられる基油(例えば、約100Nおよび40℃にて約20 c St (100℃にて4  cst)の5W基油およびIOW基油)の値と全く 一致する。
本発明のギアオイル処方物には、典型的に、適当な流動点降下剤化合物が包含さ れる。この流動点降下剤化合物は、一般に、このギアオイルの重量基準で、約0 .05重量%〜4重量%、より好ましくは0.5重量%〜2重量%の範囲内の量 で存在する。有用な流動点降下剤組成物の多くは周知であり、そしてオイル中お よび燃料中にて、低温でこれらを自由に流動させるために用いられる。このよう な化合物は、典型的には、塩素化パラフィンおよび芳香族炭化水素(例えば、ナ フタレン)の縮合生成物から構成され得る。非常に多くの異なる流動点降下剤、 および流動点降下剤を開示している他の出版物は、1987年8月30日付で公 開されたPCT公報US86102792に開示され記述されている。(これら の内容は、有用な流動点降下剤組成物を開示するために、ここに援用されている )。
本発明のギアオイル処方物はまた、典型的には、酸化防止剤として有用な硫化オ レフィン化合物を包含する。このような化合物は、典型的には、不飽和オレフィ ン化合物と、硫化剤(例えば、硫化水素または元素イオウ)とを、特定の反応条 件下(おそらく、触媒の存在下)にて、反応させることにより、調製される。多 くの硫化オレフィン組成物は、1986年12月25曲付で公開されたPCT公 報US86100884に開示されている。(これらの内容は、硫化オレフィン 化合物を開示するために、ここに示されている)。
上で示されるPCT公報はまた、硫化オレフィン組成物およびその製造方法を開 示している多くの他の特許および公報を示している。このような硫化オレフィン 化合物は、ギアオイル中にて、このギアオイルの全重量を基準にして、0.5重 量%〜10重量%、より好ましくは1重量%〜5重量%、さらにより好ましくは 約2重量%の量で存在し得る。
本発明のギアオイル処方物はまた、その中に、極圧剤−耐摩耗剤を包含し得る。
このような化合物は、結合したリン含有アミドの形態とされ得る。このような化 合物は、発行された米国特許第4, 670, 169号に開示されている。( その内容は、リン含有の極圧剤およびその製造方法の開示に関して、ここに援用 される)。
本発明のギアオイル処方物はまた、他の添加剤(例えば、消泡剤)を少量で含有 し得る。消泡剤は、安定な泡の形成を低減するかまたは防止するために用いられ る。典型的な消泡剤には、シリコーンまたは有機重合体が包含される。特別の消 泡組成物は、ヘンリーT、ケルナー(Kerner)による「泡制御剤」 (ノ イスデーターコーポレーション、1.976) 、 I)125〜162に記述 されている。
本発明のギアオイル処方物にて用いられ得るアミン/リン酸エステル化合物の他 に、種々のジチオリン酸塩化合物(例えば、ジシクロへキシルジチオリン酸亜鉛 のようなジチオリン酸の第■族金属塩)、および米国特許第4,670,1.6 9号に開示されているような他の類似化合物を用いることが可能である。
(これらの内容は、このようなジチオリン酸塩化合物の開示に関して、ここに援 用される)。
上で示される成分に加えて、以下のような他の添加剤成分を、このギアオイル処 方物に包含させることが可能である二分散剤、洗浄剤、酸化防止剤、耐摩耗剤、 極圧剤、乳化剤、解乳化剤、摩擦調節剤、他の錆止め剤および腐食防止剤、粘度 改良剤、染料、および取扱い性を改良するための溶媒。これらの成分は、特定の ギアオイル処方物の最終生成物の必要性に依存して、種々の量で存在し得る。
腐食または錆を防止するための物質の性能を評価するために、広く受は入れられ ている標準試験が利用可能である。最も広く知られ受は入れられている標準試験 の2つは、L−33湿潤腐食試験およびASTM D 665のタービン油錆試 験(米国標準試験物質、ブックD、 No、665)である。これらの試験は、 錆止め剤や腐食防止剤を含有する、本発明の範囲外の他のギアオイルと比較した とき、上記の発明の評価に関して、有用であることが示された。
L−33湿潤腐食試験が、まず記述されている。自動車の差動装置部品に蓄積す る湿気は、重大な錆の問題を生じ得る。ダナモデル(Dana Model)  30のハイポイド後部車輪の組立部品は、ギア潤滑剤特有の腐食耐性を評価する ために、特に設計された試験にて、用いられる。潤滑剤の能力は、1.2L ( 21/2バインド)である。この試験を行うために、試験の精度を増すために、 29.6 cm3(1オンス)の蒸留水が、この潤滑剤に加えられる。このユニ ットは、82°C(180°F)の潤滑剤温度にて2500 rprAで4時間 にわたって運転される。運転期間が終了した後、この部品を、52°C(125 °F)の温度にて、7日間貯蔵する。貯蔵に続いて、このユニットを分解し、カ バープレート、差動ケース、ギア歯およびベアリングの錆について検査する。L −33湿潤腐食試験を「合格」するためには、後部車輪の組立部品のギア歯、ベ アリング、または他のいずれの機能部分でも、錆は全く認められない。この後部 車輪の組立部品のカバーは、より錆の影響を受は易く、従って、L−33湿潤腐 食試験に応じた「合格」の評価を得るためには、錆ついた表面が1%を越えない ことが示されるべきである。従って、この後部車輪の組立部品の機能部分のいず れかに錆が存在するなら、またはこのカバーの表面の1%を越えて錆が存在する なら、「不合格」の評価を受ける。L−33湿潤腐食試験は、ギア潤滑剤のため のMIL−L−210SC仕様の一部である。これは、錆性能の基準として、世 界的に認められている。
潤滑剤に水が混入すると、その潤滑剤が適当な錆止め剤で充分に処理されていな いなら、第一鉄部分の錆が急速に進行し得ることが知られている。ASTM D  665のタービン油錆試験は、水の混入条件下での錆を防止するため、錆止め 剤を含有する工業用潤滑剤の性能を測定するために、設計されている。
ASTM D 665試験は2つの部分からなる。この試験の1つの部分は、蒸 留水を用い、そしてもう1つの部分は、合成の海水を用いる。両方の試験は、同 一条件下にて行われ、そして比較される。この試験は、試験潤滑剤300alと 水30 +mlとの混合物を、60°(140°F)にて24時間攪拌すること からなる。円筒状で鋼鉄製の特定の試験片(これは、81018冷間仕上げした 炭素鋼から製造される)を、試験流体に完全に浸漬させる。
24時間経った後、この試験片を除去し、溶媒で洗浄し、そして錆について評価 する。
ASTM D 665タービン油錆試験に従って、「合格」を得るためには、こ の試験片が、通常の光線下で拡大して試験されるとき、目に見える錆が完全にな い状態でなければならない。
錆が観察されるとき、この試験された潤滑剤は、「不合格」の評価を受ける。
本発明に包含される潤滑剤に関し、L−33湿潤腐食試験およびASTM D  665タービン油試験を行った。比較のために、本発明の必須成分を含有しない 同じ潤滑剤もまた、上で記述の標準方法によって試験した。結果は以下のように なる:延亙惣     試験      評価実施例7L33       合 格 比較例IL33       不合格 D665       不合格 比較例2L33       不合格 D665       不合格 比較例3L33       不合格 D665      不合格 比較例4L33       不合格 D665       不合格 比較例1〜4は、カルボン酸塩成分について変えたこと以外は、実施例7と同様 であった。この点で、これらの結果は、錆防止に関する本発明の重要性を明らか に示していると考えられる。
本発明は、最も実用的でより好ましい実施態様であると考えられることについて 、ここに示され記述されている。しかしながら、本発明の範囲内にて、それから の逸脱が行われ得ること、およびこの開示内容を読めば、当業者により明らかな 変形がなされることが認められる。
国際調査報告 PCT/lls 8910i139 番01内″″1^−−1I+″擾″′1−2−国際調査報告 lJ51i901339

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.40℃にて40cStまたはそれ以上の粘度を有する基油の主要量; オーバーベース化カルボン酸塩;および硫化オレフィン を含有するギアオイル処方物。
  2. 2.請求項1で請求されたギアオイル処方物であって、前記オーバーベース化カ ルボン酸塩はホウ酸塩化されている。
  3. 3.請求項2で請求されたギアオイル処方物であって、前記オーバーベース化カ ルボン酸塩は、12個〜22個の炭素原子を有するカルボン酸と、カルシウム、 ナトリウムおよびマグネシウムからなる群から選択される金属を有する中和剤と を反応させることにより得られる。
  4. 4.請求項3で請求されたギアオイル処方物であって、前記オーバーベース化カ ルボン酸塩は、該ギアオイルの重量を基準にして、0.1重量%〜約3重量%の 範囲内の量で存在し、そして前記カルボン酸は、トール油脂肪酸、オレイン酸、 リノール酸、パルミチン酸(pumitic acid)、ステアリン酸および ラウリン酸からなる群から選択される。
  5. 5.請求項4で請求されたギアオイル処方物であって、前記オーバーベース化カ ルボン酸塩は、該ギアオイルの重量を基準にして、0.2重量%〜約1.5重量 %の範囲内の量で存在する。
  6. 6.流動点降下剤; 消泡剤;および 耐摩耗剤 をさらに含有する請求項2で請求されたギアオイル処方物。
  7. 7.40℃にて40cStまたはそれ以上の粘度を有する基油の主要量; 以下の一般式(IV)により表されるカルボン酸の統計的混合物と、カルシウム 、ナトリウムおよびマグネシウムからなる群から選択される金属を有する中和剤 の化学量論的に過剰な量とを反応させることにより形成される、オーバーベース 化カルボン酸塩の統計的混合物;および 硫化オレフィン、 を含有するギアオイル処方物: ▲数式、化学式、表等があります▼(IV)ここで、R■は、少なくとも4個の 炭素原子を有し、かつ約400個を越えない脂肪族炭素原子有する脂肪族炭化水 素ベースの基であり、aは1〜4の整数、Ar■は約14個までの炭素原子を有 する多価芳香族炭化水素核、各X■は、独立して、イオウ原子または酸素原子、 そしてmは1〜4の整数である;ただし、R■およびaは、式IVにより表され る各酸分子に対し、平均して、R■基により与えられる少なくとも8個の脂肪族 炭素原子を有する。
  8. 8.請求項7で請求されたギアオイル処方物であって、前記オーバーベース化カ ルボン酸塩は、該ギアオイルの重量を基準にして、0.1重量%〜約3重量%の 範囲内の量で存在する。
  9. 9.請求項8で請求されたギアオイル処方物であって、前記オーバーベース化カ ルボン酸塩は、該ギアオイルの重重を基準にして、0.2重量%〜約1.5重量 %の範囲内の量で存在する。
  10. 10.請求項7で請求されたギアオイル処方物であって、前記オーバーベース化 カルボン酸塩の統計的混合物は、ホウ酸塩化されたオーバーベース化カルボン酸 塩の統計的混合物を形成するために、ホウ酸塩化剤との反応に供される。
  11. 11.請求項10で請求されたギアオイル処方物であって、前記ホウ酸塩剤はホ ウ酸である。
  12. 12.請求項11で請求されたギアオイル処方物であって、前記ホウ酸塩化され たオーバーベース化カルボン酸塩の統計的混合物は、該ギアオイルの重量を基準 にして、0.1重量%〜約3重量%の範囲内の量で存在する。
  13. 13.請求項12で請求されたギアオイル処方物であって、前記ホウ酸塩化され たオーバーベース化カルボン酸塩の統計的混合物は、該ギアオイルの重量を基準 にして、0.2重量%〜約1.5重量%の範囲内の量で存在する。
  14. 14.40℃にて40cStまたはそれ以上の粘度を有する基油の主要量、およ びギアオイル処方物の重量を基準にして、0.1重量%〜5重量%の不純水を含 有するギアオイル処方物の腐食耐性を改良する方法であって、 該ギアオイル処方物に、0.1重量%〜3重重%のオーバーベース化カルボン酸 塩を加えること;および該ギアオイルの腐食耐性を改善するために、該オイルの 全体にわたって該カルボン酸塩を混合することを包含する方法。
  15. 15.請求項14で請求された方法であって、ここで、前記オーバーベース化カ ルボン酸塩は、以下の一般式(IV)により表されるカルボン酸の統計的混合物 と、カルシウム、ナトリウムおよびマグネシウムからなる群から選択される金属 を有する中和剤の化学量論的に過剰な量とを反応させることにより形成される、 オーバーベース化カルボン酸塩の統計的混合物である、方法: ▲数式、化学式、表等があります▼(IV)ここで、R■は、少なくとも4個の 炭素原子を有し、かつ約400個を越えない脂肪族炭素原子を有する脂肪族炭化 水素ベースの基であり、aは1〜4の整数、Ar■は、約14個までの炭素原子 を有する多価芳香族炭化水素核、各X■は、独立して、イオウ原子または酸素原 子、そしてmは1〜4の整数である;ただし、R■およびaは、式IVにより表 される各酸分子に対し、平均して、R■基により与えられる少なくとも8個の脂 肪族炭素原子を有する。
  16. 16.請求項15で請求された方法であって、前記オーバーベース化カルボン酸 塩の統計的混合物は、前記オーバーベース化カルボン酸塩の統計的混合物と、ホ ウ酸塩化剤とを反応させることにより形成される、ホウ酸塩化されたオーバーベ ース化カルボン酸塩の統計的混合物である。
  17. 17.請求項16で請求された方法であって、前記ホウ酸塩化剤はホウ酸である 。
  18. 18.請求項17で請求された方法であって、前記ホウ酸塩化されたオーバーベ ース化カルボン酸塩の統計的混合物は、前記ギアオイルの重量を基準にして、0 .2重量%〜1.5重量%の範囲内の量で加えられる。
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