JPH10510284A - 高オレイン酸低ステアリン酸植物油からの脂肪酸混合物とアルコールの合成エステル - Google Patents

高オレイン酸低ステアリン酸植物油からの脂肪酸混合物とアルコールの合成エステル

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JPH10510284A JP8518217A JP51821796A JPH10510284A JP H10510284 A JPH10510284 A JP H10510284A JP 8518217 A JP8518217 A JP 8518217A JP 51821796 A JP51821796 A JP 51821796A JP H10510284 A JPH10510284 A JP H10510284A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、a)混合物に対して少なくとも85重量%のオレイン酸含量および0.5〜2.5重量%のステアリン酸含量を有する脂肪酸混合物、b)アルコールおよびc)所望により、多官能カルボン酸を含む合成エステルに関する。本発明は、これらのエステルからの液圧油に関し、ならびに、潤滑剤として、液圧油としておよび化粧品中でのエステルの使用に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 高オレイン酸低ステアリン酸植物油からの脂肪酸混合物とアルコールの合成エ ステル 発明の分野 本発明は、オレイン酸少なくとも85重量%およびステアリン酸0.5〜2. 5重量%を含む脂肪酸混合物とアルコールの合成エステル、ならびに潤滑剤およ び液圧油としておよび化粧品のためのこれらの使用に関する。 従来技術 近年、回収性粗原料の収率を改良する目的で、産業上の目的により適するよう にさまざまな油料植物を、品種改良によって脂肪酸混合物の組成において変化さ せている。例としては、エルカ酸含量が低いナタネ、エルカ酸含量を増大させた ナタネ、オレイン酸が増大し、リノール酸が減少したひまわりがある。 オレイン酸含量を増大させるために、リノール酸含量を減少させることによる 油料植物の選択的な変化が、US−A−4627192に記載されている。高オ レインひまわり油の組成は、例えばJ.Amer.Oil Chem.Soc.63,1062(198 6)に記載されている。オレイン酸含量は約80〜86%であり、一方リノール酸 含量は4〜8%の間であり、ステアリン酸含量は3〜5%の間である。 植物または動物源から得られる油脂は、油化学粗原料に加工される。天然油脂 に通常存在する脂肪酸のC鎖分布のために、純粋な物質のかわりに、均一種の脂 肪酸を含む混合物が得られる。 天然トリグリセリドでは、加水分解または酸化分解に対する安定性が乏しく、 多く目的のための潤滑剤として使用できない。天然トリグリセリドから開裂によ って得られる合成エステルは、より優れた性能特性を示す。 エステル系潤滑剤にとって最も重要な必要条件は、DIN ISO3016に よる低い流動点である。オレイン酸とのトリメチロールプロパンのエステルは、 中程度の粘度、低い曇点および低い流動点の潤滑剤に達し得る。上記のC鎖分布 のために、オレイン酸は、純粋な物質ではなく、さまざまな脂肪酸の混合物であ る。 工業用オレイン酸は、獣脂から得られる。十分に低い曇点を得るために、特殊 測定)を行い、脂肪酸混合物を精製する、つまり飽和脂肪酸の大部分をいわゆる ロールアップ分離によって除去する。脂肪酸混合物の曇点は、その結果5℃〜1 0℃の値に減少する。例えば、67%オレイン酸、12%リノール酸およびステ アリン酸2%からなる混合物は、Edenor(登録商標)TiO5の名称で市販されており 、トリメチロールプロパンとのエステル化によって、−20℃の曇点および−4 0℃の流動点を有するエステルを与える。 残念ながら、上記のように既知の方法で調製されたエステルは、酸化に不安定 なリノール酸を含有するために、酸化安定性について完全に満足であるわけでは ない。色および匂いについても改良の必要がある。 他の問題としては、出所が広く異なる動物脂肪を粗原料源として使用する故に 、質的にばらつくことが挙げられる。このことが、曇点および流動点の特性を保 持するために予想もしないほどの困難を与えることが経験から知られている。 これらの問題を解決するために、より高いオレイン酸含量を有する粗原料、つ まり冒頭に記載の高オレインひまわり油を使用することが論理的なように思われ る。 残念ながら、新しい植物からのひまわり油の脂肪酸混合物(オレイン酸含量約 85%、リノール酸含量約5%、ステアリン酸含量約4%、パルミチン酸含量約 4%)を使用すると、要求される結果が得られない:トリメチロールプロパンエ ステルの曇点が−10℃であり、その流動点は−20℃である。 しかしながら、ローリングアップ法は、なお比較的高いリノール酸含量を有す る脂肪酸混合物に限定されたままである。したがって、純粋なオレイン酸はすで に14℃の融点を有する故に、新しいひまわりからの高オレイン脂肪酸混合物の 曇点を、ローリングアップ分離によって5℃には低下できない。 液圧油は、一般に全く水を含まない。それにもかかわらず、水は、欠陥を通っ て、または長期の操作の間に液圧油に入ることがある。この水を液圧油中で、乳 化する必要はないが、かわりに第2相として素早く分離すべきである。このいわ ゆる液圧油の抗乳化力は、DIN51599にしたがって測定される。工業用オ レイン酸に基づくエステルの抗乳化力は、改良する必要がある。 したがって、本発明が解決しようとする課題は、工業用オレイン酸に基づくエ ステルを製造するための代替粗原料を提供することであり、これのアルコールと のエステルは、再現性のある低曇点および流動点、淡色、高い酸化耐性および高 い抗乳化力を有し、飽和脂肪酸の分離の必要なしで得られる。 驚くべきことに、高オレイン低ステアリンひまわりの油からの脂肪酸混合物は 、この目的に特に適し、多くの予想もしない利点、例えば抗乳化力(乳化破壊力 )についての利点を有する。 発明の詳細な説明 本発明は、 a)脂肪酸混合物、 b)アルコールおよび c)所望により、多塩基カルボン酸 を含む合成エステルであって、 脂肪酸混合物が、混合物に基づいてオレイン酸少なくとも85重量%およびステ アリン酸0.5〜2.5重量%を含む合成エステルに関する。 本発明は、潤滑剤、液圧油および化粧品のためのエステルの使用にも関する。 ステアリン酸の特に低い含量を有する油料植物、例えば、飽和脂肪酸の含量が 多くとも6重量%に減少したEP−A10496504に記載のひまわり油を得 ることが、植物の品種改良方法によって可能である。1つの好ましい形態におい て、本発明によるひまわりは、1重量%またはそれ以下のステアリン酸および4 重量%以下のパルミチン酸を含む脂肪油を生成する。 本発明の好ましい態様の1つとして、高オレイン低ステアリンひまわり油から 得られる脂肪酸混合物は、エステルの製造のために使用される。 脂肪酸混合物を単離するために、油を通常の方法で、加圧下で水によって加水 分解し、グリセロールを除去し、遊離酸の混合物を単離する。 脂肪酸組成物を表1に示す。 油の加水分解によって得られる脂肪酸混合物は、多くとも6重量%の飽和脂肪 酸(パルミチンおよびステアリン酸)、好ましくは3.6〜5.0重量%の飽和 脂肪酸の組成を有する。 これらの飽和脂肪酸の多くとも2.5重量%まで、好ましくは多くとも1.5 重量%までが、ステアリン酸からなる。 所望により、さらにオレイン酸の純度を増大させるために分留によってパルミ チン酸を除去してよい。 本発明による合成エステルは、本発明の脂肪酸混合物に加えて、他の単官能酸 を含んでよい。脂肪酸混合物の含量は、少なくとも50重量%、好ましくは少な くとも90重量%である。 他の単官能酸について、6〜22個の炭素原子を含む他の天然粗原料からの脂 肪酸混合物を特に挙げられる。しかしながら、6〜22個の炭素原子を有する分 枝状カルボン酸、例えば2−エチルヘキサン酸、イソノナン酸またはイソステア リン酸を使用してよい。芳香族カルボン酸、例えば安息香酸も適している。 適したアルコールは、一価および多価アルコールである。 適した一価アルコールは、2〜22個の炭素原子を有する脂肪族または脂環式 、飽和または不飽和アルコールである。 好ましいアルコールは、n−プロパノール、i−プロパノール、n−ブタノー ル、i−ブタノール、ヘキサノール、オクタノール、デカノール、ヤシ油脂肪ア ルコール、ステアリルアルコール、2−エチルヘキサノール、i−ノナノール、 i−トリデシルアルコールおよびオレイルアルコールである。 上記のアルコールを単独で、または混合物の形態で使用してよい。 アルコールのかわりに、アルキレンオキシドとのそれらの反応生成物、好まし くはエトキシレートまたはプロポキシレートを、勿論使用してよい。それぞれの ヒドロキシル基は、1〜100モル、好ましくは1〜30モル、さらに好ましく は1〜10モルのアルキレンオキシドと反応しうる。 本発明の1つの好ましい態様において、アルコールは、多価アルコール、いわ ゆるポリオールである。ポリオールは、分子内に1つより多いヒドロキシル基を 含むアルコールである。 本発明の1つの好ましい態様において、ポリオールは2〜6個のヒドロキシル 基を含むアルコールである。ポリオールが、2〜12個の炭素原子を含むことが 好ましい。 適したポリオールは、例えば、エチレングリコール、プロパン−1,2−ジオ ール、プロパン−1,3−ジオール、ブタン−1,4−ジオール、ヘキサン−1 ,6−ジオール、オクタン−1,8−ジオール、デカン−1,10−ジオール、 オクタデカン−1,12−ジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリ コールまたはビスヒドロキシメチルシクロヘキサンのようなジオールである。 適したより高級のポリオールは、例えばグリセロール、ポリグリセロール、ソ ルビトールまたはマンニトールである。 本発明の特に好ましい態様の1つは、いわゆるネオ構造を有するポリオール、 すなわちネオペンタンから誘導されるポリオールの使用によって特徴づけられる 。これらのようなポリオールは、ヒドロキシル基を有する炭素原子に隣接する炭 素原子に水素原子を全く有さないことによって特徴づけられる。 このようなポリオールの好ましい例としては、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、ジトリメチロールプロパン、ペン タエリスリトール、ジペンタエリスリトールおよびトリペンタエリスリトールが 挙げられる。 ポリオールのかわりに、アルキレンオキシドとのそれらの反応生成物、好まし くはエトキシレートまたはプロポキシレートを、勿論使用してもよい。ポリオー ル中のそれぞれの遊離ヒドロキシル基は、1〜300モル、好ましくは1〜30 モル、さらに好ましくは1〜10モルのアルキレンオキシドと反応できる。 上記のポリオールは、単独で、または混合物の形態で使用されてよい。一価ア ルコールとポリオールの混合物を、勿論使用してもよい。 好ましい態様の1つにおいて、ポリオールは、完全に、またはほぼ完全に本発 明による脂肪酸混合物とエステル化される。 しかしながら、ヒドロキシル基の平均16〜80モル%をエステル化している 上記のポリオールの部分エステルも、本発明の範囲に含まれる。好ましい部分エ ステルの例としては、本発明による脂肪酸混合物1または2モルによってエステ ル化されたグリセロール、本発明による脂肪酸混合物1または2モルによってエ ステル化されたトリメチロールプロパンまたは本発明による脂肪酸混合物1また は2モルによってエステル化されたペンタエリスリトールである。 本発明による部分エステルは、工業用オレイン酸に基づく部分エステル中に時 間が経過するにつれて形成する析出物がもはや生じないか、少なくともかなり減 少することによって特徴づけられる。 単官能脂肪酸とポリオールとの単純なエステルの他に、それ自体既知の複合エ ステルをエステル化工程に多塩基カルボン酸の部分使用によって調製してよい。 多塩基カルボン酸は、2〜54個の炭素原子を有するジ−および/またはトリカ ルボン酸であることが好ましい。 好ましい多塩基カルボン酸は、例えば琥珀酸、アジピン酸、セバシン酸、フタ ル酸の異性体または二量体脂肪酸である。特に適した三塩基カルボン酸は、例え ばトール油脂肪酸の二量化によって得られる二量体脂肪酸の蒸留残査を処理する ことによって得られうる三量体脂肪酸である。 個々のジ−および/またはトリカルボン酸の混合物も、勿論使用してもよい。 合成エステルの製造において、OH:COOHの当量比は、一般に1.2:1 〜0.9:1の範囲、好ましくは完全なエステル化が要求される1.05:1〜 0.95:1の範囲である。 多塩基カルボン酸は、部分的に使用される場合、多塩基カルボン酸のCOOH と一塩基カルボン酸のCOOHの当量比は、0.05〜0.5:1の範囲であり 、好ましくは0.01〜0.2:1の範囲であり、さらに好ましくは0.05〜 0.15:1の範囲である。 調製は、エステルの製造に通常使用される方法によって行ってよい。例えば、 脱水を伴うエステル化反応が始まるまで、ポリオールおよび脂肪酸を、100〜 250℃の温度で反応器内で撹拌しながら加熱してよい。水の除去は、共留剤に よって共沸除去によって促進され、不活性ガスに通過させることによって加速さ れる。エステル化反応を加速させるために、標準触媒、例えばp−トルエンスル ホン酸または錫化合物、例えばシュウ酸錫またはオクタン酸錫ならびに錫粉末の 形態の純粋な錫を添加してよい。もはや水が分離されなくなるまで、一般にエス テル化反応を続ける。 本発明によるエステルは、例えばメタノールの脱離を伴うポリオールと脂肪酸 のメチルエステルからのエステル交換反応によって勿論調製してよい。標準触媒 、例えばナトリウムンメチレート、亜鉛石鹸またはチタン化合物、例えばチタン テトライソプロピレートを、エステル交換を加速させるために添加してよい。 複合エステルは、1工程反応において、ポリオール、脂肪酸および多塩基カル ボン酸を反応させることによって得られ得る。しかしながら、反応は、複数工程 で、例えばモノカルボン酸の一部分またはすべてと初めに反応し、この反応の終 了後、多塩基カルボン酸または残りのモノカルボン酸との混合物と残りのヒドロ キシ基を反応することによって行ってよい。複合エステルを、エステル交換反応 によって調製してよい。 調製後、本発明によるエステルは、要すれば、例えば不純物の蒸留によって、 好ましくは減圧下で不純物の蒸留によって、希釈アルカリ水酸化物による洗浄に よって、漂白土または水酸化カルシウムによる吸着処理によって精製してよい。 液圧油は、静水力伝達のための流体である。本発明によるエステルを、特に多 価アルコールからのエステルを、特に好ましい態様ではトリメチロールプロパン のエステルを含む液圧油は、特に良好な性質を有する。 したがって、本発明は、混合物に基づいて少なくとも85重量%のオレイン酸 および0.5〜2.5重量%のステアリン酸を含む脂肪酸混合物、およびアルコ ールおよび要すれば多塩基カルボン酸の合成エステルを含む液圧油にも関する。 本発明による液圧油は、本発明によるエステルを少なくとも75重量%、好ま しくは少なくとも95重量%含む。液圧油は、この特定の用途にそれ自体既知の 他の添加剤、例えば脱泡剤、スチックスリップ防止添加剤、腐食防止剤、酸化防 止剤、流動点改良剤、摩耗防止剤、洗剤および/または乳化剤を含んでよい。 液圧油は、少量の鉱油を含んでよいが、好ましいことではない。 それらの備えた生分解性の観点から、液圧油が使用される環境に時々放出され る場合の用途のために、例えば農業用機械において、特に本発明の液圧油が使用 される。 本発明による合成エステルは、好ましくはポリオールの合成エステルは、潤滑 剤としてまたは潤滑剤の成分として使用してよい。 潤滑剤として使用される本発明のエステルは、以下の特性を有する:多くとも 25、好ましくは多くとも5のヒドロキシル価、多くとも2、好ましくは多くと も0.5の酸価、少なくとも−40℃の流動点および多くとも7黄、好ましくは 多くとも5黄および多くとも1.5赤、好ましくは多くとも0.5赤のロビボン ド1インチ色値(Deutsche Gesellschaft fur Fettforschung(DGF)C−V 4b[84]法によって測定)。 潤滑剤として満足できる要求にしたがって、潤滑剤の粘度は、様々な値を取っ てよい;DIN51562にしたがって測定すると、トリメチロールプロパンの エステルでは、粘度は40℃で40〜50mm2/sの範囲である。 他の可能な用途は、液圧油の分野である。 色、匂いおよび低い曇点における好ましい特性によって、本発明のエステルは 、化粧品、特に油として使用してもよい。 実施例 以下の実施例では、特記しない限りすべての%は、重量%である。 高オレイン低ステアリンひまわり油からの脂肪酸混合物の曇点は、工業用オレ イン酸(Edenor TiO5)の場合より明らかに高いことが表から示される。トリメチロールプロパンとのエステル (実施例1と比較例1) トリメチロールプロパンのエステルを、両方の脂肪酸混合物から製造した。 製造法: 水が分離しなくなるまで、撹拌機、窒素導入口および水分離器を備えた反応器 で、 トリメチロールプロパン2.67モル 脂肪酸混合物8.0モル シュウ酸錫(II)0.3重量%(脂肪酸混合物に基づいて) を、約200℃〜220℃の温度でエステル化した。反応混合物に基づいて、漂 白土(Tonsil)1重量%を添加し、その後反応混合物を10分間撹拌して、濾過 した。 酸化安定性は、Metrohm Ranzimatで測定した。結果は、誘導期、つまり伝導率 の増大までに経過する時間として示す。 性能データを比較すると、曇点、流動点、酸化安定性および抗乳化力に関して 、本発明によるエステルは明らかに利点があることが示される。デシルアルコールとのエステル (実施例2および比較例2) 酸価が0.17に低下するまで、水分離器および窒素導入口を備えた撹拌機付 き反応器で、脂肪酸混合物561g(2モル)を、C10-18脂肪アルコール混合 物(ヒドロキシル価354)364.6g(2.3モル)によって、酸化錫(II )0.032gの存在下で、200〜220℃の温度でエステル化した。次いで 、生成物を精製のために蒸留した。生成物は、0.1〜0.09mbarで226〜 230℃の沸点を有した。高オレイン低ステアリンひまわり油からの脂肪酸混合 物を使用する場合、以下の特性データを有するエステルが得られる: 酸価:0.3、ケン化価131、ヒドロキシル価3.5、ヨウ素価59、曇点0 〜−1℃。 Edenor TiO5から同様に調製されたエステルは、+5℃の曇点を有する。2−エチルヘキサノールとのエステル (実施例3および比較例3) 酸価が0.8に低下するまで、水分離器および窒素導入口を備えた撹拌機付き 反応器で、脂肪酸混合物283.3g(1モル)を2−エチルヘキサノール14 3.2g(1.1モル)によって、酸化錫(II)0.013gの存在下で、20 0〜220℃の温度でエステル化した。生成物を、次いで精製するために蒸留し た。生成物は、0.1〜0.09mbarで167〜186℃の沸点を有した。 高オレイン低ステアリンひまわり油からの脂肪酸混合物を使用する場合、以下 の特性データを有するエステルが得られる: 酸価:0.2、ケン化価142、ヒドロキシル価3.7、ヨウ素価65、曇点− 27℃。 Edenor TiO5から同様に調製されたエステルは、−16℃の曇点を有する。ネオペンチルグリコールとのエステル (実施例4) 酸価が<3に低下するまで、窒素導入口および水分離器を備えた撹拌機付き反 応器で、高オレイン低ステアリンひまわり油からの脂肪酸混合物425g(1. 5モル)をネオペンチルグリコール87.2g(0.837モル)によって、酸 化錫(II)0.05gの存在下で、200〜240℃の温度でエステル化した。 反応混合物を20torrの減圧下、240℃の温度で、3時間反応させた。精製の ために、漂白土(Tonsil Standard)5.3gを生成物に添加し、全体を90℃で 1時間撹拌し、濾過した。複合エステル (実施例4) 酸価が2に低下するまで、窒素導入口および水分離器を備えた撹拌機付き反応 器で、高オレイン低ステアリンひまわり油から脂肪酸混合物566.6g(2モ ル)をトリメチロールプロパン(98%)108.5g(0.81モル)および 二量体脂肪酸(分子量584.4)92.9g(0.159モル)によって、シ ュウ酸錫(II)0.22gの存在下で、200〜240℃の温度でエステル化し た。酸価が0.5に低下するまで、エステル化を20〜2torrの減圧下で240 ℃で3時間続けた。 精製するために、漂白土(Tonsil Standard)3.2gを、生成物に添加し、全 体を90℃で1時間撹拌し、次いで濾過した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C10M 105/32 C10M 105/32 // C10N 40:08 (72)発明者 ヴェストフェヒテル,アルフレート ドイツ連邦共和国デー−40723ヒルデン、 ロットドルンヴェーク7番 (72)発明者 ギーデ,ヴォルフガング ドイツ連邦共和国デー−40764ランゲンフ ェルト、グラヴェンベルガー・ヴェーク7 番

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.a)脂肪酸混合物、 b)アルコールおよび c)所望により、多塩基カルボン酸 を含む合成エステルであって、 脂肪酸混合物が、混合物に基づいてオレイン酸少なくとも85重量%およびステ アリン酸0.5〜2.5重量%を含むことを特徴とする合成エステル。 2.脂肪酸混合物のステアリン酸含量が、混合物に基づいて0.5〜1.5重 量%である請求項1に記載の合成エステル。 3.高オレイン低ステアリンひまわり油を、脂肪酸混合物を得るための油源と して使用することを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の合成エステ ル。 4.本発明による脂肪酸混合物を少なくとも50重量%、好ましくは少なくと も90%含む請求項1〜3のいずれかに記載の合成エステル。 5.アルコールがポリオールである請求項1〜4のいずれかに記載の合成エス テル。 6.ポリオールが2〜6個のヒドロキシル基を含む請求項1〜5のいずれかに 記載の合成エステル。 7.ポリオールが、ヒドロキシル基を有する炭素原子に隣接する炭素原子に水 素を有さないことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の合成エステル。 8.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、ジトリメチロールプロパン、ペンタンエリスリトール、ジペ ンタエリスリトールもしくはトリペンタエリスリトールまたはそれらの混合物で ある請求項1〜7のいずれかに記載の合成エステル。 9.ポリオールエステルが、ポリオールのヒドロキシル基の平均16〜80モ ル%がエステル化されている部分エステルである請求項5〜8のいずれかに記載 の合成エステル。 10.多塩基カルボン酸が、2〜54個の炭素原子を有するジ−および/また はトリカルボン酸である請求項1〜8のいずれかに記載の合成エステル。 11.ジ−および/またはトリカルボン酸が、琥珀酸、アジピン酸、セバシン 酸、フタル酸の同位体、二量体脂肪酸もしくは三量体脂肪酸またはそれらの混合 物であることを特徴とする請求項10に記載の合成エステル。 12.OH:COOHの当量比が、1.2:1〜0.9:1の範囲、好ましく は1.05:1〜0.95:1の範囲である請求項10または11に記載の合成 エステル。 13.多塩基カルボン酸からのCOOHと一塩基カルボン酸からのCOOHの 比が、0.005〜0.5:1の範囲、好ましくは0.01〜0.2:1の範囲 、さらに好ましくは0.05〜0.15:1の範囲であることを特徴とする請求 項10〜12のいずれかに記載の合成エステル。 14.a)脂肪酸混合物、 b)アルコールおよび c)所望により、多塩基カルボン酸 の合成エステルを含む液圧油であって、 脂肪酸混合物が、混合物に基づいて少なくとも85重量%のオレイン酸および0 .5〜2.5重量%のステアリン酸を含むことを特徴とする液圧油。 15.請求項1〜8または請求項10〜13のいずれかに記載の合成エステル の潤滑剤としての使用。 16.請求項1〜8または請求項10〜13のいずれかに記載の合成エステル の液圧油としての使用。 17.化粧品、好ましくは油としての請求項1〜13のいずれかに記載の合成 エステルの使用。
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