JP3856365B2 - 改良された解乳化特性を示す潤滑組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧装置等で都合よく使用される潤滑組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧用及び工業用機能性流体は、多様な挙動特性を示すことが要求され、これは、通常、基油（ストック）を多機能性の添加剤パッケージとブレンドすることにより達成される。常用のパッケージは、グループＩのベースストックで使用するように設計されている。しかしながら、最近は、グループII及びグループIIIのベースストックを生産する精製メーカーの数が増加し、これらのベースストックの使用は、グループＩのベースストックで遭遇しなかった多くの挑戦を調合メーカーに課した。
【０００３】
グループII及びIIIのベースストックは水素処理により製造され、このことがベースストックの芳香族含量を低減し、ベースストックの溶解力の差異をもたらす結果になっている。差異は、異なるグループのベースストックの間及び同一グループ内のベースストックの間に存在する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ベースストックの芳香族含量の低減は、グループＩのベースストックに使用される場合に、よく機能する常用の油圧用及び工業用添加剤パッケージに使用される解乳化剤等のある種の界面活性成分が、グループIIのすべてのベースストック及びグループIIIのすべてのベースストックに必ずしも充分な溶解性を持たないことを意味する。例えば、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドのコポリマー等の常用の解乳化剤は、グループＩの基油中で充分な解乳化剤性能を有し、充分に溶解するが、有用な濃度においてグループII及びグループIIIの基油には充分に溶解しない傾向がある。解乳化剤の溶解性が劣ると、その結果、曇った調合ブレンドが生じる。また、これらは、商品として売れるが、沈殿が存在することにより低減した性能を示す。沈殿は、例えば、油圧装置で通常使用され、流体の清浄さを維持する極細フィルターの目詰りまたはブロッキング（ｃｌｏｇｇｉｎｇ ｏｒ ｂｌｏｃｋｉｎｇ）をもたらせることがあるので、特に面倒である。更に、油圧流体がこのような沈殿によって汚染されると、パワートランスミッション能の損失が起こることがあり、装置の損傷の可能性が生じる。
【０００５】
本発明によれば、良好な解乳化剤性能を有し、グループII及びグループIIIの基油を含めて、基油の調合者が使用したいと考える範囲で優れた溶解性を示す特定のタイプの化合物が明確に示された。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明は、油圧用及び工業用機能性流体の解乳化性能を改善するための油溶性のポリオキシプロピレングリコールモノアルキルエーテルを含んでなる添加剤の使用を提供する。
【０００７】
改良された解乳化性能とは、水から油が分離しうる能力を意味する。油圧用及び工業用油が水から分離しうる能力を評価する確立された試験は、ＡＳＴＭ Ｄ１４０１である。この試験においては、４０ｍｌの油を４０ｍｌの水と５４℃で混合し、生成したエマルジョンが３ｍｌまたはそれ以下に減少するのに要する時間が記録される。完全な分離が起こらない場合には、存在する油、水及びエマルジョンの容積を記録する。大多数の油圧用及び工業用規格では、３０分間以内に３７ｍｌの水と３ｍｌのエマルジョンへの分離が要求されている。
【０００８】
通常、ポリオキシプロピレングリコールモノアルキルエーテルは、３０００から６０００、好ましくは３５００から４５００、更に好ましくは約４１００の数平均分子量を有する。本発明の好ましい実施の形態として、この成分のアルキル部分はｎ−ブチルである。
【０００９】
物理的性質の点では、このエーテル成分は通常、４０℃で、約３６０から４１０ｃＳｔの粘度を有する。好ましい実施の形態として、この成分の粘度は、４０℃で約４００ｃＳｔ、１００℃で約５０ｃＳｔである。この成分は通常、−１５から−３５℃、好ましくは−２２℃の流動点を有する。有用なポリオキシプロピレングリコールモノアルキルエーテルは市販されており、あるいは公知の手法の応用または適用により製造される。
【００１０】
このエーテル成分は完全に調合された流体の重量を基準にして、通常０．５から４．０重量％、好ましくは１から３重量％、更に好ましくは２．０重量％の量で使用される。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態では、上述のポリオキシプロピレンエーテルは、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドのコポリマーと組み合わせて使用される。このような組み合わせ物は、組成物の清浄さ（流体仕上品の清澄度及び鮮やかさにより、及び０．８ミクロンフィルターを用いるアフノー（Ａｆｎｏｒ）湿潤時の濾過性により評価される）にマイナスをもたらさずに更に良好な解乳化性能を提供することが可能である。この組み合わせ物を使用する場合、有効な解乳化性能を得るのに必要とされるエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドのコポリマーの量は顕著に低減され、これによって、グループＩ、IIまたはIIIのベースストックのいずれかを使用する場合、清澄で、鮮やかな潤滑剤仕上品の調合が可能になる。通常、このコポリマーは、２．０：１から０．３：１、好ましくは０．６５：１のプロピレンオキサイドから誘導される単位に対するエチレンオキサイドから誘導される単位のモル比を有する。好ましい実施の形態として、このコポリマーは、２０００から４５００、好ましくは３８００の数平均分子量を有する。この組み合わせ物を使用する場合、コポリマーに対するポリオキシプロピレングリコールモノアルキルエーテルの重量比は、６０：１から１０：１、好ましくは約２０：１である。
【００１２】
本発明における使用が考慮される基油には、天然油、合成油及びこれらの混合物が含まれる。また、好適な油には、合成ワックス及びスラックワックスの異性化により得られるベースストック、並びに粗油の芳香族及び極性成分の水素化分解（溶媒抽出でなく）により製造されるベースストックが含まれる。
【００１３】
通常の用途では、各油は、１００℃で約２×１０^-6ｍ²／秒から約８×１０^-6ｍ²／秒（約２から８ｃＳｔ）の範囲の動粘度を有する必要があるが、一般に、天然油及び合成油のいずれも、各々１００℃で約１×１０^-6ｍ²／秒から約４０×１０^-6ｍ²／秒（約１から４０ｃＳｔ）の範囲の動粘度を有する。
【００１４】
天然の基油には、動物油、植物油（例えば、ヒマシ油及びラード油）、石油、鉱油、及び石炭または頁岩から誘導される油が含まれる。好ましい天然の基油は鉱油である。
【００１５】
本発明に有用な鉱油には、すべての普通の鉱油のベースストックが含まれる。これには、化学構造がナフテンあるいはパラフィンである油が含まれる。酸、アルカリ、及び粘土または塩化アルミニウム等の他の試剤を用いる常用の方法により精製される油、あるいは、例えば、フェノール、二酸化硫黄、フルフラール、ジクロロジエチルエーテル等の溶媒による溶媒抽出によって製造される抽出油である。これらは、水素処理、水素精製、冷却または触媒的脱ワックス工程による脱ワックス、または水素クラッキングされる。鉱油は、天然の粗原料から製造されたり、異性化ワックス材料または他の精製工程の残渣からできていることもある。
【００１６】
通常、鉱油は、１００℃で２×１０^-6ｍ²／秒から１２×１０^-6ｍ²／秒（２ｃＳｔから１２ｃＳｔ）の動粘度を有する。好ましい鉱油は、１００℃で３×１０^-6ｍ²／秒から１０×１０^-6ｍ²／秒（３から１０ｃＳｔ）の動粘度を有し、最も好ましいのは、５×１０^-6ｍ²／秒から９×１０^-6ｍ²／秒（５から９ｃＳｔ）の動粘度の鉱油である。
【００１７】
本発明で有用な合成油には、オリゴマー化オレフィン、重合オレフィン、及び相互重合オレフィン［例えば、ポリブチレン、ポリプロピレン、プロピレン、イソブチレンコポリマー、塩素化ポリアクテン、ポリ（１−ヘキセン）、ポリ（１−オクテン）、及びこれらの混合物］等の炭化水素油及びハロゲン置換炭化水素油、アルキルベンゼン［例えば、ポリブチレン、ポリプロピレン、プロピレン、イソブチレンコポリマー、塩素化ポリアクテン、ポリ（１−ヘキセン）、ポリ（１−オクテン）、及びこれらの混合物］、アルキルベンゼン［例えば、ドデシルベンゼン、テトラデシルベンゼン、ジノニルベンゼン及びジ（２−エチルヘキシル）ベンゼン］、ポリフェニル［例えば、ビフェニル、ターフェニル、アルキル化ポリフェニル］、及びアルキル化ジフェニルエーテル、アルキル化ジフェニルサルファイド、並びにこれらの誘導体、類似体、及び同族体などが含まれる。好ましい合成油は、オレフィンのオリゴマー、特にポリアルファオレフィンまたはＰＡＯとして知られている１−デセンのオリゴマーである。
【００１８】
合成油には、また、末端のヒドロキシル基がエステル化またはエーテル化により変成されているアルキレンオキサイドのポリマー、インターポリマー、コポリマー、及びこれらの誘導体が含まれる。このクラスの合成油は例をあげると、エチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイドの重合により製造されるポリオキシアルキレンポリマー、これらのポリオキシアルキレンポリマーのアルキル及びアリールエーテル（例えば、１０００の平均分子量を有するメチル−ポリイソプロピレングリコールエーテル、１００−１５００の平均分子量を有するポリプロピレングリコールのジフェニルエーテル）、及びこれらのモノ−及びポリカルボン酸エステル（例えば、酢酸エステル、混合Ｃ₃−Ｃ₈の脂肪酸エステル、及びテトラエチレングリコールのＣ₁₂オキソ酸ジエステル）である。
【００１９】
別な好適なクラスの合成油は、ジカルボン酸（例えば、フタル酸、コハク酸、アルキルコハク酸及びアルケニルコハク酸、マレイン酸、アゼライン酸、スベリン酸、セバシン酸、フマル酸、アジピン酸、リノレン酸、マロン酸、アルキルマロン酸及びアルケニルマロン酸）と多様なアルコール（例えば、ブチルアルコール、ヘキシルアルコール、ドデシルアルコール、２−エチルヘキシルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコールモノエーテル及びプロピレングリコール）とのエステルを含んでなる。これらのエステルの特定な例には、ジブチルアジペート、ジ（２−エチルヘキシル）セバケート、ジ−ｎ−ヘキシルフマレート、ジオクチルセバケート、ジイソオクチルアゼラエート、ジイソデシルアゼラエート、ジオクチルイソフタレート、ジデシルフタレート、ジアイコシルセバケート、リノレン酸二量体の２−エチルヘキシルジエステル、及び１モルのセバシン酸と２モルのテトラエチレングリコールと２−エチル−ヘキサノン酸を反応させることにより生成する複雑なエステルが含まれる。このクラスの合成油の好ましいタイプの油は、Ｃ₄からＣ₁₂アルコールのアジペートである。
【００２０】
合成油として有用なエステルには、また、Ｃ₅からＣ₁₂のモノカルボン酸とネオペンチルグリコール、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及びトリペンタエリスリトール等のポリオール及びポリオールエーテルから作られるものも含まれる。
【００２１】
シリコーンベースの油（ポリアルキル−、ポリアリール−、ポリアルコキシ−、またはポリアリールオキシ−シロキサン油及びシリケート油等）は、別な有用なクラスの合成潤滑油を含んでなる。これらの油には、テトラエチルシリケート、テトライソプロピルシリケート、テトラ−（２−エチルヘキシル）シリケート、テトラ−（４−メチル−２−エチルヘキシル）シリケート、テトラ−（ｐ−ｔ−ブチルフェニル）シリケート、ヘキサ−（４−メチル−２−ペントキシ）−ジシロキサン、ポリ（ジメチル）−シロキサン及びポリ（メチルフェニル）シロキサンが含まれる。他の合成潤滑油には、リンを含有する酸の液状エステル（例えば、トリクレジルホスフェート、トリオクチルホスフェート、及びデシルホスホン酸のジエチルエステル）、重合体のテトラヒドロフラン及びポリオレフィンが含まれる。
【００２２】
基油は精製油、再精製油、またはこれらの混合物から誘導される。非精製油は、天然の源または合成の源（例えば、石炭、頁岩、またはタールサンドビチューメン）から更なる精製または処理なしに直接に得られる。非精製油の例には、乾留操作から直接に得られる頁岩油、蒸留から直接に得られる石油、エステル化工程から直接に得られるエステル油が含まれ、これらは各々更なる処理なしに使用される。精製油は、一つまたはそれ以上の性質を改善するために、一つまたはそれ以上の精製ステップで処理されたものである点を除いて、非精製油に類似している。好適な精製方法には、当業者には、すべて公知の蒸留、水素処理、脱ワックス、溶媒抽出、酸または塩基抽出、濾過、及びパーコレーションが含まれる。再精製油は、精製油を得るのに使用されたものと類似の方法で使用済みの油を処理することにより得られる。これらの再精製油は、また、再生油または再加工油としても知られており、しばしば、使用済みの添加剤及び油分解生成物を除去する方法により追加的に加工される。ホワイト油は、また、米国特許第５，７３６，４９０号で教示されるように、特にタービン用の基油として使用される。
【００２３】
本発明の実施の形態として、基油は、グループＩ、グループII、グループIIIまたはグループＩＶの基油である。グループIIまたはグループIIIの基油の使用が好ましい。
【００２４】
米国石油協会（Ａ merican Ｐ etroleum Ｉ nstitute ）は、これらの異なるベースストックのタイプを次のように類別した。グループＩ、＞０．０３重量％イオウ、及び／または＜９０容量％飽和物、８０と１２０の間の粘度インデックス、グループII、≦０．０３重量％イオウ、及び≧９０容量％飽和物、８０と１２０の間の粘度インデックス、グループIII、≦０．０３重量％イオウ、及び≧９０容量％飽和物、＞１２０の粘度インデックス、グループIV、すべてのポリアルファオレフィンである。水素処理されたベースストック及び触媒的に脱ワックスされたベースストックは、低イオウ及び芳香族含量のために、一般にグループII及びグループIIIのカテゴリーに入る。ポリアルファオレフィン（グループIVのベースストック）は、種々のアルファオレフィンから合成される合成基油であり、実質的にイオウ及び芳香族を含まない。
【００２５】
種々の成分を好適な基油と簡単にブレンドすることによって、機能性流体が製造される。
【００２６】
簡便のため、また本発明の別な実施の形態においては、本発明の実施に使用される添加剤成分は、機能性流体に即使用できるように調合するための濃縮物として提供される。濃縮物は、流体成分に加えて、流体成分のための溶媒または希釈剤を含んでなる。溶媒または希釈剤は、濃縮物を添加する基油と混合性で、及び／または基油に溶解が可能でなければならない。溶媒または希釈剤は公知である。溶媒または希釈剤は、機能性流体それ自体の基油であってもよい。濃縮物が油圧用及び工業用の用途に使用される常用の添加剤のいずれでも含むのは好適である。調合された流体のトップ処理（ｔｏｐ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）は可能であるが、濃縮物中の各成分の比率は、企図された希釈度により制御される。
【００２７】
油圧用及び工業用の流体に普通に使用される他の添加剤が本発明の組成物または濃縮物中に含まれることもある。これらには、酸化防止剤、分散剤、摩擦改変剤、洗剤、耐摩耗及び／または極圧剤、防錆剤及び腐食防止剤が含まれる。これらの添加剤は、存在する場合には、このような用途に常用される量で使用される。ある添加剤は濃縮物中に含まれ、またあるものはトップ処理物として充分に調合された流体に添加される。
【００２８】
本発明を使用する油圧用及び工業用の用途には、油圧油、タービン（Ｒ＆Ｏ）油、コンプレッサー油、滑台用油、紙機械用油が含まれる。
【００２９】
次の例は本発明を例示する。
【００３０】
【実施例】
実施例１
下記に掲げられた成分を含んでなる添加剤パッケージをベースストックとブレンドすることにより機能性流体を製造した。添加剤パッケージの処理割合（ｔｒｅａｔ ｒａｔｅ）は０．８５％である。
【００３１】
【表１】

【００３２】
解乳化剤は約４１００の重量平均分子量を持つポリオキシプロピレングリコールモノアルキルエーテルであった。
【００３３】
次に、調合された流体をＡＳＴＭ Ｄ１４０１解乳化試験にかけた。
【００３４】
アフノーＥ４８−６９１（湿潤時）試験を用いて各流体の湿潤時の濾過性を評価した。後者においては、一定圧力及び温度の条件の下、測定された絶対阻止能を持つ膜により水で処理された流体を濾過する。
【００３５】
流体の濾過性インデックスＩＦは、定められた流体について、比
ＩＦ＝（Ｔ₃₀₀−Ｔ₂₀₀)／２（Ｔ₁₀₀−Ｔ₅₀）
により定義される。式中、
Ｔ₃₀₀は、３００ｃｍ³の流体の膜の通過時間であり、
Ｔ₂₀₀は、２００ｃｍ³の流体の膜の通過時間であり、
Ｔ₁₀₀は、１００ｃｍ³の流体の膜の通過時間であり、
Ｔ₅₀は、５０ｃｍ³の流体の膜の通過時間である。
【００３６】
ＩＦ比は、それゆえ試験の途中での流体の濾過速度を比較することからなる。各試料についての種々の区分の比並びに濾過速度は、流体の濾過の容易さを示すものである。１以下のＩＦ値は、試験方法中の欠陥を示す。ＩＦ値が１に近い程、流体の濾過性は良好である。試験の間に膜が詰まると、失敗した結果が記録される。結果は次の表に示される。また、表中、流体を調合するのに使用された基油の種類も明記されている。
【００３７】
【表２】

【００３８】
これらの結果は、種々のベースストックで使用される場合、本発明により使用されるポリオキシプロピレングリコールモノアルキルエーテルにより満足な解乳化及び濾過性を得ることができることを示す。グループII及びグループIIIのベースストックを使用した場合にも、受け入れ得る結果が得られることは注目される。
実施例２
次の成分を含有する添加剤パッケージＡ及びＢを製造した。
【００３９】
【表３】

【００４０】
次に、０．８５％の処理割合で各添加剤パッケージを種々のベースストックとブレンドすることにより機能性流体を調合した。
【００４１】
次に、各流体をＡＳＴＭ Ｄ１４０１解乳化試験及びアフノー濾過性試験にかけた。各流体の外観も肉眼的に評価した。結果は次の表に示されている。また、表中、流体を調合するのに使用された基油の種類も明記されている。
【００４２】
【表４】

【００４３】
これらの結果は、比較的低濃度のエチレンオキサイド／プロピレンオキサイドのコポリマーと組み合わせてポリオキシプロピレングリコールモノアルキルエーテルを使用すると、すべてのベースストックのタイプで満足な解乳化及び濾過性が得られることを示す。特に、エーテル化合物を添加すると、この組み合わせ物をグループII及びグループIIIのベースストックで使用する場合、外観が改善される結果になることは注目すべきである。添加剤パッケージＡをこれらのベースストックで使用する場合、曇った外観が観察され、エージング後沈殿物が生成する。それとは対照的に、添加剤パッケージＢを同じベースストックで使用する場合、調合物の外観は、エージング後の沈殿物の生成なしで、清澄で、鮮やかであった。エーテルの添加は、また、解乳化性能及び、一つの例外はあるものの、アフノー濾過性における顕著な改善ももたらす。
実施例３
下記に掲げられた成分を含んでなる添加剤パッケージＣ及びＤをベースストックとブレンドすることにより錆び及び酸化タービンを防止した油を製造した。処理割合は０．８重量％であった。次の成分を含有する添加剤パッケージＡ及びＢを製造した。
【００４４】
【表５】

【００４５】
次に、各調合された油をＡＳＴＭ Ｄ１４０１解乳化試験にかけた。結果は次の表に示されている。また、表中、流体を調合するのに使用された基油の種類も明記されている。
【００４６】
【表６】

【００４７】
これらの結果は、ポリオキシプロピレングリコールモノアルキルエーテルの添加は、グループII及びグループIIIのベースストックで曇ったブレンドに至らせることもなく、試験されたすべてのベースストックにおいて改善された解乳化性能を提供することを示す。更に高レベルのエチレンオキサイド／プロピレンオキサイドのコポリマーを使用すると、Ｄ１４０１試験での解乳化性能が改善されることが判明したが、グループII及びグループIIIのベースストックと調合する場合、曇ったブレンドが得られた。
【００４８】
本発明の特徴及び実施の態様は、次の通りである。
【００４９】
１．油圧用及び工業用機能性流体の解乳化性能を改善するための油溶性のポリオキシプロピレングリコールモノアルキルエーテルを含んでなる添加剤の使用。
【００５０】
２．基油がグループＩ、グループII、グループIIIまたはグループＩＶの基油である上記１に記載の使用。
【００５１】
３．基油がグループIIまたはグループIIIの基油である上記２に記載の使用。
【００５２】
４．ポリオキシプロピレングリコールモノアルキルエーテルが２０００から５０００の数平均分子量を有する上記１から３のいずれか一つに記載の使用。
【００５３】
５．ポリオキシプロピレングリコールモノアルキルエーテルが約４１００の数平均分子量を有する上記４に記載の使用。
【００５４】
６．モノエーテルのアルキル部分がｎ−ブチルである上記１から５のいずれか一つに記載の使用。
【００５５】
７．ポリオキシプロピレングリコールモノアルキルエーテルが流体の全重量を基準にして０．５から４．０重量％の量で存在する上記１から６のいずれか一つに記載の使用。
【００５６】
８．添加剤が、更にエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドのコポリマーを含んでなる上記１から７のいずれか一つに記載の使用。
【００５７】
９．コポリマー中でプロピレンオキサイドから誘導される単位に対するエチレンオキサイドから誘導される単位のモル比が０．６５：１である上記８に記載の使用。
【００５８】
１０．コポリマーが２０００から４５００の数平均分子量を有する上記８または９に記載の使用。
【００５９】
１１．コポリマーに対するポリオキシプロピレングリコールモノアルキルエーテルの重量比が６０：１から１０：１である上記８から１０のいずれか一つに記載の使用。
【００６０】
１２．コポリマーに対するポリオキシプロピレングリコールモノアルキルエーテルの重量比が約２０：１である上記１１に記載の使用。

Claims (8)

1. 油圧用及び工業用機能性流体の解乳化性能を改善するために基油と共に使用するための添加剤であって、有効成分として油溶性のポリオキシプロピレングリコールモノアルキルエーテル及びエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのコポリマーの混合物を含んでなり、且つ、該モノアルキルエーテル対該コポリマーの重量比が６０：１〜１０：１であり、そして油圧用及び工業用機能性流体が油圧油、タービン油、コンプレッサー油、滑台用油及び紙機械用油からなる群より選ばれる、ことを特徴とする添加剤。
2. 基油が米国石油協会（Ａ merican Ｐ etroleum Ｉ nstitute ）の分別法に従うグループＩ、グループII、グループIIIまたはグループＩＶの基油である請求項１に記載の添加剤。
3. 基油がグループIIまたはグループIIIの基油である請求項２に記載の添加剤。
4. ポリオキシプロピレングリコールモノアルキルエーテルが２０００から５０００の数平均分子量を有する請求項１〜３のいずれか一つに記載の添加剤。
5. 該モノアルキルエーテルのアルキル部分がｎ−ブチルである請求項１〜４のいずれか一つに記載の添加剤。
6. 該モノアルキルエーテルが、それが使用される流体の総重量を基準にして０．５〜４．０重量％で存在する請求項１〜５のいずれか一つに記載の添加剤。
7. 該コポリマー中のエチレンオキサイドに由来する単位対プロピレンオキサイドに由来する単位のモル比が０．６５：１である請求項１〜６のいずれか一つに記載の添加剤。
8. 該コポリマーが２０００〜４５００の数平均分子量を有する請求項７記載の添加剤。