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技術 潤滑油組成物における特性が向上した水和ホウ酸カリウム分散組成物

出願人 シェブロン・オロナイト・カンパニー・エルエルシー
発明者 ジェームズ・ジェー・ハリソンケニス・ディー・ネルソンジュアン・エー・ブイトラーゴ
出願日 2003年5月1日 (17年8ヶ月経過) 出願番号 2003-126496
公開日 2003年11月19日 (17年1ヶ月経過) 公開番号 2003-327991
状態 特許登録済
技術分野 潤滑剤
主要キーワード 可動表面 ギヤ摩耗 ホウ素比 ヘテロポリモリブデン酸塩 後処理物 作動機 窒素非含有 ウラン酸塩
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課題

濁り度が低減し、高温条件下での耐摩耗性が向上した新規分散状水和ホウ酸カリウム組成物、並びに該組成物を含む添加剤パッケージおよび配合油組成物を提供する。

解決手段

水和ホウ酸カリウム分散組成物、並びにそれを含む添加剤パッケージおよび配合油組成物を開示する。本発明の水和ホウ酸カリウム分散組成物は低い濁り度を示し、また配合油組成物は高温条件下での摩耗性能が向上する。

概要

背景

自動車トランスミッションおよび差動装置空気動力工具ガス圧縮機遠心機高圧油圧装置、金属作動機、および同様の装置に使用されるようなギヤセット、並びに多種類のベアリングにおいては、往々にして高負荷状態が生じている。そのような環境で使用するときには、従来より潤滑剤組成物に極圧(EP)剤が添加される。そして、アルカリ金属ホウ酸塩がそのような組成物用の極圧剤としてよく知られている(特許文献1〜11、13)。EP剤は、可動表面潤滑において破壊的な金属−金属接触を避けるために、潤滑剤に添加される。「流体力学的」と言われる正常状態下にある限りは、潤滑剤の膜は、相対的に動く表面の間に保持されて、潤滑剤パラメータ、主に粘度に支配される。しかし、負荷が増加して表面間の隙間が減少すると、あるいは可動表面の速度が油膜が保持できないような速度になって「境界潤滑」の状態に達すると、接触表面のパラメータに大いに支配されることになる。更にもっと苛酷な状態では、重大な破壊的接触が、リッジングうねり)やピッチング孔食)として測定されるような摩耗および金属疲労など様々な形で現れる。これが発生するのを防ぐことがEP剤の役割である。EP剤は大体は、油溶性であるか、あるいは油中に容易に分散して安定した分散液となり、そして大部分は化学反応した有機化合物であって、境界潤滑状態で金属表面と反応する硫黄ハロゲン(主に塩素)、リンカルボキシル基、またはカルボキシレート塩基を含んでいる。水和金属ホウ酸塩の安定な分散液も、EP剤として有効であることが分かっている。

ギヤセットについては、高温、例えば135℃以上、特に少なくとも163℃で満足した性能が要求され、それを含めて更に要望増している。さらに、このことは、そのようなギヤセットに使用されるEP潤滑剤組成物は、そのような高温で評価したときに、ギヤセットのリッジングやピッチングに対する要求から判断される摩耗や金属疲労の程度を満足させるという必要性も増えている。

また、水和アルカリ金属ホウ酸塩潤滑油媒体不溶性であるので、ホウ酸塩を分散液として油に導入する必要があり、また均質な分散液が特に望ましい。均質な分散液の形成の程度は、水和アルカリ金属ホウ酸塩添加後の油の濁り度と相互に関連していて、分散液の均質性が低いほど、それに相関して濁り度が高くなる。そのような均質な分散液の形成を促進するために、従来よりそのような組成物には分散剤を含有させている。分散剤の例としては、アルケニルコハク酸イミドなどの親油性界面活性剤、または他の窒素含有分散剤、並びにアルケニルスクシネートを挙げることができる(特許文献1〜4、12)。均質な分散液の形成を促進するために、粒径が1ミクロン以下のアルカリ金属ホウ酸塩を用いることも従来より行われている(特許文献11)。このような添加剤の使用にもかかわらず、このようなホウ酸カリウムを含む潤滑剤組成物は許容できない濁り度を示すことがある。

概要

濁り度が低減し、高温条件下での耐摩耗性が向上した新規分散状の水和ホウ酸カリウム組成物、並びに該組成物を含む添加剤パッケージおよび配合油組成物を提供する。

水和ホウ酸カリウム分散組成物、並びにそれを含む添加剤パッケージおよび配合油組成物を開示する。本発明の水和ホウ酸カリウム分散組成物は低い濁り度を示し、また配合油組成物は高温条件下での摩耗性能が向上する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

水和ホウ酸カリウム分散剤、及び潤滑粘度の油からなる分散状の水和ホウ酸カリウムを含む組成物であって、該水和ホウ酸カリウムのヒドロキシル基ホウ素(OH:B)の比が、少なくとも1.2:1乃至2.2:1であって、カリウムとホウ素との比が約1:2.75乃至1:3.25であり、そして濁り度が300ntu以下であることを特徴とする水和ホウ酸カリウム分散組成物

請求項2

分散状の水和ホウ酸カリウムにおけるカリウムとホウ素との比が約1:2.9乃至約1:3.1である請求項1に記載の組成物。

請求項3

分散状の水和ホウ酸カリウムにおけるカリウムとホウ素との比が約1:3である請求項1に記載の組成物。

請求項4

分散状の水和ホウ酸カリウムにおけるヒドロキシル基とホウ素との比が約1.3:1乃至2.1:1である請求項1に記載の組成物。

請求項5

分散状の水和ホウ酸カリウムにおけるヒドロキシル基とホウ素との比が約1.3:1乃至2.0:1である請求項4に記載の組成物。

請求項6

該組成物が更に、ホウ素原子モル当り約0.001モル乃至約0.11モルの水溶性オキソアニオンを含有する請求項1に記載の組成物。

請求項7

請求項8

該分散剤が、ポリアルキレンコハク酸イミドポリアルキレンコハク酸無水物ポリアルキレンコハク酸、ポリアルキレンコハク酸のモノまたはジ塩、およびそれらの混合物からなる群より選ばれる請求項1に記載の組成物。

請求項9

該組成物が該分散剤を、組成物の全重量に基づいて2乃至40重量%含有する請求項8に記載の組成物。

請求項10

該組成物が更に、組成物の全重量に基づいて0.2乃至10重量%の清浄剤を含有する請求項1に記載の組成物。

請求項11

下記成分からなる添加剤パッケージ:(a)請求項1に記載の分散状の水和ホウ酸カリウム組成物を、約10乃至80重量%、および(b)無灰分散剤、清浄剤、硫化炭化水素リン酸水素ジアルキルジチオリン酸亜鉛リン酸アルキルアンモニウムチオリン酸アルキルアンモニウム、ジチオリン酸アルキルアンモニウム、亜リン酸塩多価アルコール脂肪酸エステル、2,5−ジメルカプトチアジアゾールベンゾトリアゾール分散性モリブデン二硫化物抑泡剤、およびイミダゾリンからなる群より選ばれる一以上の添加剤を、約20乃至90重量%、[ただし、各成分の重量%は組成物の全重量に基づく]。

請求項12

下記成分からなる配合油組成物:(a)約2乃至15重量%の請求項11に記載の添加剤パッケージ、および(b)約85乃至98重量%の潤滑粘度の油、[ただし、各成分の重量%は組成物の全重量に基づく]。

請求項13

更に、粘度指数向上剤および/または流動点降下剤を含有する請求項12に記載の配合油組成物。

請求項14

カリウム金属ホウ酸塩及び分散剤を含む油組成物の濁り度を低減する方法であって、潤滑粘度の油、分散剤および耐摩耗有効量の水和ホウ酸カリウムを用いて、水和ホウ酸カリウム分散組成物を形成することからなり、そして該分散状の水和ホウ酸カリウム組成物が、ヒドロキシル基:ホウ素(OH:B)の比が少なくとも1.2:1乃至2.2:1で、かつカリウムとホウ素の比が約1:2.75乃至1:3.25であるように選択されている方法。

請求項15

ギヤセットを少なくとも163℃の温度で作動させる間、リッジングおよびピッチングにつながる摩耗および金属疲労の低減から判断されるように、ギヤ損傷を防止する方法であって、該ギヤセットを、下記成分からなる水和ホウ酸カリウム分散組成物であって:(a)水和ホウ酸カリウム、(b)分散剤、および(c)潤滑粘度の油、ヒドロキシル基:ホウ素(OH:B)の比が少なくとも1.2:1乃至2.2:1であり、カリウムとホウ素との比が約1:2.75乃至1:3.25であり、そして濁り度が300ntu以下であることを特徴とする分散状の水和ホウ酸カリウム組成物を用いて、作動させることからなる方法。

請求項16

水和ホウ酸カリウム分散組成物を製造する方法であって、下記工程からなる製造方法:(1)下記成分からなる混合物を撹拌しながら混合する:(a)ホウ酸水酸化カリウム水溶液であって、生成物中のカリウムとホウ素との比が約1:2.75乃至1:3.25となるように、試薬化学量論比を選択した水溶液、(b)潤滑粘度の油、および(c)分散剤、次いで、(2)ヒドロキシル基:ホウ素(OH:B)の比が少なくとも1.2:1乃至2.2:1である分散状の水和ホウ酸カリウムを生成させるために、混合物を加熱して水分を充分に除去する。

技術分野

0001

本発明は、その一部として、新規分散状水和ホウ酸カリウム組成物、並びにそれを含有する添加剤パッケージおよび配合油組成物に関するものである。本発明の水和ホウ酸カリウム分散組成物は低い濁り度を示し、そしてこのようなの水和ホウ酸カリウム分散組成物を含む配合油組成物は、高温条件下での耐摩耗性が向上する。

背景技術

0002

自動車トランスミッションおよび差動装置空気動力工具ガス圧縮機遠心機高圧油圧装置、金属作動機、および同様の装置に使用されるようなギヤセット、並びに多種類のベアリングにおいては、往々にして高負荷状態が生じている。そのような環境で使用するときには、従来より潤滑剤組成物に極圧(EP)剤が添加される。そして、アルカリ金属ホウ酸塩がそのような組成物用の極圧剤としてよく知られている(特許文献1〜11、13)。EP剤は、可動表面潤滑において破壊的な金属−金属接触を避けるために、潤滑剤に添加される。「流体力学的」と言われる正常状態下にある限りは、潤滑剤の膜は、相対的に動く表面の間に保持されて、潤滑剤パラメータ、主に粘度に支配される。しかし、負荷が増加して表面間の隙間が減少すると、あるいは可動表面の速度が油膜が保持できないような速度になって「境界潤滑」の状態に達すると、接触表面のパラメータに大いに支配されることになる。更にもっと苛酷な状態では、重大な破壊的接触が、リッジングうねり)やピッチング孔食)として測定されるような摩耗および金属疲労など様々な形で現れる。これが発生するのを防ぐことがEP剤の役割である。EP剤は大体は、油溶性であるか、あるいは油中に容易に分散して安定した分散液となり、そして大部分は化学反応した有機化合物であって、境界潤滑状態で金属表面と反応する硫黄ハロゲン(主に塩素)、リンカルボキシル基、またはカルボキシレート塩基を含んでいる。水和金属ホウ酸塩の安定な分散液も、EP剤として有効であることが分かっている。

0003

ギヤセットについては、高温、例えば135℃以上、特に少なくとも163℃で満足した性能が要求され、それを含めて更に要望増している。さらに、このことは、そのようなギヤセットに使用されるEP潤滑剤組成物は、そのような高温で評価したときに、ギヤセットのリッジングやピッチングに対する要求から判断される摩耗や金属疲労の程度を満足させるという必要性も増えている。

0004

また、水和アルカリ金属ホウ酸塩潤滑油媒体不溶性であるので、ホウ酸塩を分散液として油に導入する必要があり、また均質な分散液が特に望ましい。均質な分散液の形成の程度は、水和アルカリ金属ホウ酸塩添加後の油の濁り度と相互に関連していて、分散液の均質性が低いほど、それに相関して濁り度が高くなる。そのような均質な分散液の形成を促進するために、従来よりそのような組成物には分散剤を含有させている。分散剤の例としては、アルケニルコハク酸イミドなどの親油性界面活性剤、または他の窒素含有分散剤、並びにアルケニルスクシネートを挙げることができる(特許文献1〜4、12)。均質な分散液の形成を促進するために、粒径が1ミクロン以下のアルカリ金属ホウ酸塩を用いることも従来より行われている(特許文献11)。このような添加剤の使用にもかかわらず、このようなホウ酸カリウムを含む潤滑剤組成物は許容できない濁り度を示すことがある。

0005

ピーラー、米国特許第3313727号明細書、「アルカリ金属ホウ酸塩EP潤滑剤」、1967年4月11日発行

0006

上記の各々の特許の記載は、それぞれの具体的な記載を含めて、本願明細書の記載の一部とする。

発明が解決しようとする課題

0007

上述した観点から、水和ホウ酸カリウムを含み、低い濁り度を有し、そしてピッチングやリッジングから判断されるような摩耗および疲労特性許容範囲にある潤滑剤組成物は、特にギヤセットを高温で作動させたときに、とりわけ有益なものである。

課題を解決するための手段

0008

本発明は、ギヤセットのリッジングやピッチングから判断されるような摩耗および疲労の低減が、特定の脱水率を持つ水和ホウ酸カリウム分散物を含む潤滑剤組成物の使用によって達成できるという、新規な予期し得ない発見を示すものである。

0009

さらに、本発明は、これら組成物が300ntu以下の濁り度によって証明されるように、許容範囲内の濁り度を示すという、新規な予期し得ない発見を示している。

0010

従って、本発明の組成物は、そのひとつの態様として、水和ホウ酸カリウム、分散剤、任意の清浄剤、および潤滑粘度の油からなる水和ホウ酸カリウム分散組成物であって、ヒドロキシル基ホウ素(OH:B)の比が少なくとも1.2:1乃至2.2:1であり、カリウムとホウ素との比が約1:2.75乃至1:3.25であり、そして濁り度が300ntu以下であることを特徴とする分散状の水和ホウ酸カリウム組成物にある。

0011

好ましい態様としては、ヒドロキシル基:ホウ素との比は、約1.3:1乃至2.1:1であり、より好ましくは約1.3:1乃至2.0:1であり、そして更に好ましくは約1.3:1乃至1.9:1である。

0012

別の好ましい態様では、上記分散状のホウ酸カリウム組成物の濁り度は、約75ntu以下であり、より好ましくは約60ntu以下であり、そして更に好ましくは約40ntu以下である。

0013

更に別の好ましい態様では、分散状の水和ホウ酸カリウム組成物のカリウムとホウ素との比は、約1:2.9乃至約1:3.1であり、より好ましくは約1:3である。

0014

更に別の好ましい態様では、分散状の水和ホウ酸カリウム組成物の平均粒径は、約0.6ミクロン以下であり、より好ましくは約0.10乃至約0.30ミクロンである。

0015

分散状のホウ酸カリウム組成物は任意に、少量の水溶性オキソアニオンを含有する。水溶性オキソアニオンは、ホウ素原子モル当り0.001モル乃至0.11モルだけ存在すべきである。この水溶性オキソアニオンとしては、硝酸塩硫酸塩、炭酸塩リン酸塩ピロリン酸塩ケイ酸塩アルミン酸塩ゲルマン酸塩スズ酸塩亜鉛酸塩鉛酸塩チタン酸塩モリブデン酸塩タングステン酸塩バナジウム酸塩ニオブ酸塩タンタル酸塩ウラン酸塩を挙げることができ、あるいはイソポリモリブデン酸塩およびイソポリタングステン酸塩、またはヘテロポリモリブデン酸塩およびヘテロポリタングステン酸塩、またはそれらの混合物を挙げることができる。

0016

該ホウ酸カリウム組成物中の分散剤は、ポリアルキレンコハク酸イミドポリアルキレンコハク酸無水物ポリアルキレンコハク酸、ポリアルキレンコハク酸のモノ又はジ塩、及びそれらの混合物からなる群より選ばれることが好ましい。分散状のホウ酸カリウム組成物は任意に、金属スルホネートなどの清浄剤を含有し、好ましくはこれら組成物中で均質な分散液にするのを助けるように作用するアルキル芳香族又はポリイソブテニルカルシウムスルホネート、または他のII族金属スルホネートを含有する。

0017

本発明の別の観点は、下記成分からなる添加剤パッケージを示す:上記分散状の水和ホウ酸カリウム組成物を約10乃至80重量%、および無灰分散剤(0〜10%)、清浄剤(0〜5%)、硫化炭化水素(0〜40%)、リン酸水素ジアルキル(0〜15%)、ジチオリン酸亜鉛(0〜20%)、リン酸及び/又はチオ−ジチオリン酸アルキルアンモニウム(0〜20%)、亜リン酸塩(0〜10%)、多価アルコール脂肪酸エステル(0〜10%)、2,5−ジメルカプトチアジアゾール(0〜5%)、ベンゾトリアゾール(0〜5%)、分散性モリブデン二硫化物(0〜5%)、抑泡剤(0〜2%)、およびイミダゾリン(0〜10%)等からなる群より選ばれる一以上の従来の添加剤を、約90乃至20重量%、ただし、各重量%は組成物の全重量に基づく。勿論、このような従来の添加剤の添加が、分散状の水和ホウ酸カリウム組成物中の水和ホウ酸カリウム、分散剤および潤滑粘度の油の濃度を薄めることは理解されよう。

0018

このような添加剤パッケージを潤滑粘度の油に有効量で添加して、配合油組成物を形成することができる。従って、本発明の配合油組成物は、潤滑粘度の油と更にブレンドした上記のような添加剤パッケージを含有する。好ましくは、上記の添加剤パッケージを約2乃至15重量%の量で、約85乃至98重量%の量の潤滑粘度の油に添加して、配合ギヤ油組成物とする、ただし、各成分の重量%は組成物の全重量に基づく。より好ましくは、潤滑粘度の油と一緒に、粘度指数向上剤を0−12%のレベルで、および/または流動点降下剤を0〜1%のレベルで加えて、配合油を形成する、ただし、粘度指数向上剤および流動点降下剤の各重量%は組成物の全重量に基づく。

0019

本発明はまた、ギヤセットを少なくとも163℃の温度で作動させる間、リッジングおよびピッチングにつながる摩耗および金属疲労の低減から判断されるように、ギヤ損傷を防止する方法であって、該ギヤセットを、下記成分からなる分散状の水和ホウ酸カリウム組成物であって:水和ホウ酸カリウム、分散剤、任意の清浄剤、および潤滑粘度の油、ヒドロキシル基:ホウ素(OH:B)の比が少なくとも1.2:1乃至2.2:1であり、カリウムとホウ素との比が約1:2.75乃至1:3.25であり、そして濁り度が300ntu以下であることを特徴とする分散状の水和ホウ酸カリウム組成物を用いて、作動させることからなる方法にある。

0020

ギヤセットを163℃の温度で少なくとも8時間にわたって作動させた際に、ギヤ摩耗およびピッチングから判断されるようなギヤ損傷が低減していることが観察される。

0021

本発明はまた、水和ホウ酸カリウム分散組成物の濁り度を低減する方法であって、分散状の水和ホウ酸カリウム組成物のヒドロキシル基:ホウ素(OH:B)の比を少なくとも1.2:1乃至2.2:1の範囲、好ましくは約1.3:1乃至2.1:1の範囲に、かつカリウムとホウ素との比を約1:2.75乃至1:3.25の範囲に注意深く制御することからなる方法にもある。

0022

さらに、本発明は、このような分散状のホウ酸カリウム組成物を製造する方法であって、下記工程からなる製造方法にもある:ホウ酸水酸化カリウム水溶液であって、生成物中のカリウムとホウ素との比が約1:2.75乃至1:3.25となるように、ホウ酸と水酸化カリウムとの化学量論比を選択した水溶液と、潤滑粘度の油および分散剤との混合物を、撹拌しながら混合し、次いでOH:B比が少なくとも1.2:1乃至2.2:1、好ましくは約1.3:1乃至約2.1:1の分散状の水和ホウ酸カリウムを生成させるために、混合物を加熱して水分を充分に除去する。

発明を実施するための最良の形態

0023

本発明は、その一態様として、水和ホウ酸カリウム、分散剤、任意の清浄剤、および潤滑粘度の油からなる新規な水和ホウ酸カリウム分散組成物であって、ヒドロキシル基:ホウ素(OH:B)の比が少なくとも1.2:1乃至2.2:1であり、カリウムとホウ素との比が約1:2.75乃至1:3.25であり、そして濁り度が300ntu以下であることを特徴とする分散状の水和ホウ酸カリウム組成物にある。

0024

以下に、本発明の組成物におけるこれらの成分それぞれについて詳細に説明する。しかしながら、そのような説明に先立って、まず下記の用語について定義する。

0025

「ヒドロキシル基:ホウ素の比」、または「OH:B」は、例えば、後述する構造式Iによって例示するように、水和ホウ酸カリウム分散組成物中でホウ素に結合したヒドロキシル基の数の比(ホウ素モル当りのヒドロキシル基のモル数)を意味する。「ヒドロキシル基:ホウ素の比」の別の定義の仕方は、下記式を考慮することにある。

0026

K2O・xB2O3・yH2O

0027

ただし、xは2.75と3.25の間にあり、そしてyは3.3と7.15の間にある。また、yとxの比は少なくとも1.2:1乃至2.2:1であり、このyとxの比が「ヒドロキシル基:ホウ素の比」である。好ましくは、この比は約1.3:1乃至約2.1:1である。

0028

本出願の目的では、水和ホウ酸カリウム分散組成物のOH:B比は、水和ホウ酸カリウム分散組成物の5.000%潤滑粘度の油溶液の、0.215mm透過度セル中での、3800と3250cm-1間の最大赤外(IR)吸光度基線を3900cm-1の吸光度であるとして差し引くことによって補正したもの)から、算出される。なお、その他の化合物または不純物による妨害吸光度は全て差し引かれる。この範囲の残りの吸光度が分散状の水和ホウ酸カリウム組成物のヒドロキシル基に相当し、次いで以下のようにしてOH:B比に変換される。

0029

OH:B = 23.0Amax/%B

0030

ただし、Amaxは、3800−3250cm-1領域における基線補正した最大IR吸光度(ピーク高さ)であり、そして%Bは、最初の(希釈していない)分散状の水和ホウ酸カリウム組成物試料パーセントホウ素である。

0031

この3800〜3250cm-1範囲の吸光度は、ホウ酸カリウムオリゴマー複合体のヒドロキシル基に相当する。その他の添加剤を添加してこの好ましい範囲内の吸光度が隠されるかあるいは妨害されるならば、そのような基はOH:B比算出の初期算出においてIRスペクトルから差し引かれることになる。

0032

後述の実施例において、この吸光度は、DTGS検出器およびCsIビームスプリッタを備えたニコレット5DXB FTIR分光器を用いて測定した。分光器は、0.215mmテフロン商品名)スペーサ切り出された小部分があるCaF2窓、および適当なセルホルダを有する。試料スペクトルは4cm-1の分解能を用いて得た。

0033

水和ホウ酸カリウム分散組成物としては好ましくは、約10乃至75重量%の水和ホウ酸カリウム、約2乃至40重量%の分散剤、および約30乃至70重量%の潤滑粘度の油から構成される組成物を挙げることができ、いずれも組成物の全重量に基づく量である。これらの組成物は、希釈により、前述した「添加剤パッケージ」とすることができ、次いで更に希釈して前述した最終的に配合した配合油とすることができる。

0034

[水和ホウ酸カリウム]水和ホウ酸カリウムは当該分野ではよく知られている。好適なホウ酸塩及び製造方法を開示している代表的な特許としては、下記のものが挙げられる:米国特許第3313727号、第3819521号、第3853772号、第3912643号、第3997454号及び第4089790号(特許文献1〜6)。

0035

これらのカリウム金属ホウ酸塩は一般に、下記理論構造式Iで表すことができる。ただし、nは、好ましくは1.0〜約10の数である。

0036

0037

本発明の組成物において、カリウムとホウ素との特定の比は約1:2.75乃至1:3.25の範囲に限定され、そしてヒドロキシル基とホウ素の特定の比は少なくとも1.2:1乃至2.2:1である。

0038

水和カリウム金属ホウ酸塩を含む分散状のアルカリ金属ホウ酸塩組成物は一般に、脱イオン水中で、任意に少量の炭酸カリウムを存在させて、水酸化カリウムとホウ酸の溶液を形成することにより製造する。次に、溶液を、潤滑粘度の油、分散剤、および含有すべき任意の添加剤(例えば、清浄剤、2,2’−チオジエタノール等の硫黄含有化合物、およびその他任意の添加剤)からなる潤滑剤組成物に加えて、乳化液を形成し、次いで脱水する。脱水は、100℃を僅かに越える温度で開始する水分除去第一段階を含む三段階で進行する。この第一段階に続いて温度をゆっくり上げると、乳化液は濁った状態から透明に変化する。最終段階で温度を急激に上げると、液体はもう一度濁った状態になる。

0039

上記の水和ホウ酸カリウムの生成は、得られる生成物のカリウムとホウ素との比が約1:2.75乃至1:3.25の範囲で、ヒドロキシル基とホウ素との比が少なくとも1.2:1乃至2.2:1で、そして濁り度が300ntu以下となるように、適量の水酸化カリウムとホウ酸を化学量論的に選択すること、および脱水の程度を制御することによって達成される。

0040

本発明では、脱水率を注意深く制御して、ヒドロキシル基とホウ素との比が少なくとも1.2:1乃至2.2:1、好ましくは約1.3:1乃至2.1:1となるようにしたときに、結果として予期しない特性が得られるという発見に基づく。また、カリウムとホウ素との比を注意深く制御して、カリウムとホウ素の比が約1:2.75乃至1:3.25となるようにしたときに、予期しない特性が結果として得られるという発見にも基づく。ホウ酸塩複合体がるヒドロキシル基を保持しているため、これら複合体は「水和ホウ酸カリウム」と呼ばれ、そしてこれら水和ホウ酸カリウムの油/水乳化液を含む組成物は、「分散状の水和ホウ酸カリウム組成物」と呼ばれる。

0041

上述したように、反応混合物の脱水を厳密に監視して、反応混合物を最終的に約0℃乃至約50℃、より好ましくは約20℃乃至45℃の温度に戻すと、得られる分散状の水和ホウ酸カリウム濃縮物におけるヒドロキシル基とホウ素との比が、少なくとも1.2:1乃至2.2:1であることが確実になる。さらに、本発明の方法の関連しては、反応室の壁での水分の濃縮を避けるために、脱水操作を注意深く制御する(すなわち、緩やかな脱水速度を用いる、洗い流し用ガスを使用するなど)ことが重要である。濃縮は、結果として潤滑剤組成物中に水滴をもたらすことになり、次いで、望まない沈殿物の生成を招くことになる。そのような沈殿物の生成は一般に、組成物から濾過しなければならない大粒子をもたらす。従って、本発明の好ましい態様では、脱水は約1乃至10時間、より好ましくは3乃至8時間かけて行う。時間、温度および大気流の速度の最適化によって好ましい反応設計が得られる。

0042

分散状のホウ酸カリウム組成物のカリウムとホウ素との比は、約1:2.75乃至1:3.25であることが好ましく、より好ましくは1:2.9乃至約1:3.1であり、そして更に好ましくは約1:3である。別の好ましい態様では、水和ホウ酸カリウム粒子の平均粒径は一般に1ミクロン以下である。これに関しては、本発明の分散状ホウ酸カリウム組成物は、粒子の90%かそれ以上が0.6ミクロン以下であるような粒径を有するのが好ましいことが分かっている。

0043

分散状の水和ホウ酸カリウム組成物において、水和ホウ酸カリウムは一般に、組成物の約10乃至75重量%、好ましくは25乃至50重量%、より好ましくは約35乃至40重量%を占める。(特に断らない限りは、百分率は全て重量%である。)

0044

分散状のホウ酸カリウム組成物は任意に、少量の水溶性オキソアニオンを含有することが好ましい。水溶性オキソアニオンは、ホウ素原子のモル当り0.001モル乃至0.11モルだけ存在すべきである。この水溶性オキソアニオンとしては、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、リン酸塩、ピロリン酸塩、ケイ酸塩、アルミン酸塩、ゲルマン酸塩、スズ酸塩、亜鉛酸塩、鉛酸塩、チタン酸塩、モリブデン酸塩、タングステン酸塩、バナジウム酸塩、ニオブ酸塩、タンタル酸塩、ウラン酸塩を挙げることができ、あるいはイソポリモリブデン酸塩およびイソポリタングステン酸塩、またはヘテロポリモリブデン酸塩およびヘテロポリタングステン酸塩、またはそれらの混合物を挙げることができる。

0045

ホウ酸カリウム潤滑剤における少量の水溶性オキソアニオンの存在が、加水分解物結晶構造を破壊することによって、ホウ酸カリウムの水分許容度を向上させると考えられる。このことは結果として、結晶を形成する傾向を低減したり、あるいは結晶化速度を遅くする。

0046

本発明の添加剤パッケージおよび潤滑剤組成物には更に、後述するように、そして当該分野の熟練者には公知である界面活性剤、清浄剤、その他の分散剤、およびその他の条件を用いることができる。添加剤パッケージは任意に、アルキル芳香族又はポリイソブテニルスルホネートを含有していてもよい。

0047

本発明の分散状の水和ホウ酸カリウム組成物は一般に、以下に詳しく記載する分散剤、清浄剤、および潤滑粘度の油を含有する。

0048

[分散剤]本発明の組成物に用いられる分散剤は、アルケニルコハク酸イミド、アルケニルコハク酸無水物アルケニルコハク酸エステル等の無灰分散剤、またはこのような分散剤の混合物であってもよい。

0049

無灰分散剤は、大まかには数グループ分類される。そのようなグループの一つは、アミンアミドイミンイミドヒドロキシルカルボキシル等を含む一以上の余分な極性機能を持つカルボキシレートエステルを含む共重合体を示す。これらの生成物は、長鎖アルキルアクリレート又はメタクリレートと上記機能の単量体とを共重合させることにより合成することができる。このようなグループとしては、アルキルメタクリレートビニルピロリジノン共重合体、アルキルメタクリレート−ジアルキルアミノエチルメタクリレート共重合体等を挙げることができる。さらに、高分子量アミドおよびポリアミド、またはエステルおよびポリエステル、例えばテトラエチレンペンタアミン、ポリビニルポリステアレート、および他のポリステアラミドも用いることができる。好ましい分散剤は、N−置換長鎖アルケニルコハク酸イミドである。

0050

アルケニルコハク酸イミドは通常、アルケニルコハク酸又は無水物とアルキレンポリアミンの反応から誘導される。これらの化合物は一般に、下記式を有すると考えられる。

0051

0052

[ただし、R1は、実質的に分子量が約400乃至3000の炭化水素基、すなわちR1は、炭化水素基、好ましくは約30〜約200個の炭素原子を含むアルケニル基であり;Alkは、炭素原子数2〜10、好ましくは2〜6のアルキレン基であり;R2、R3及びR4は、C1−C4のアルキル又はアルコキシまたは水素、好ましくは水素であり;そしてxは、0〜10、好ましくは0〜3の整数である。]アルキレンコハク酸もしくはその無水物とアルキレンポリアミンとの実際の反応生成物は、コハク酸およびコハク酸イミドを含む化合物の混合物からなる。しかしながら、この反応生成物を上記式のコハク酸イミドとして表すことは慣例である。なぜならば、これが混合物の主成分だからである。この点については、例えば、米国特許第3202678号、第3024237号及び第3172892号を参照されたい。

0053

これらのN−置換アルケニルコハク酸イミドは、無水マレイン酸オレフィン炭化水素を反応させた後、得られたアルケニルコハク酸無水物とアルキレンポリアミンを反応させることにより合成することができる。上記式のR1基、すなわちアルケニル基は、2〜5個の炭素原子を含むオレフィン単量体から合成した重合体から誘導することが好ましい。よって、アルケニル基は、2〜5個の炭素原子を含むオレフィンを重合して、分子量が約400乃至3000の範囲の炭化水素を生成させることにより得られる。そのようなオレフィン単量体としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、2−ブテン、イソブテン、およびそれらの混合物が例示される。

0054

コハク酸イミドを合成するのに使用される好ましいポリアルキレンアミンは、下記式を有するものである。

0055

0056

[ただし、zは、0〜10の整数であり、Alk、R2、R3及びR4は、前に定義した通りである。]

0057

アルキレンアミンとしては主に、メチレンアミン、エチレンアミンブチレンアミン、プロピレンアミン、ペンチレンアミン、ヘキシレンアミン、ヘプチレンアミン、オクチレンアミン、その他のポリメチレンアミン、およびそのようなアミンの環状物及び高次類似物、例えばピペラジン、およびアミノアルキル置換ピペラジンを挙げることができる。それらの例示としては特に、エチレンジアミントリエチレンテトラアミンプロピレンジアミンデカメチルジアミンオクタメチレンジアミン、ジヘプタメチレントリアミントリプロピレンテトラアミン、テトラエチレンペンタアミン、トリメチレンジアミン、ペンタエチレンヘキサアミン、ジトリメチレントリアミン、2−ヘプチル−3−(2−アミノプロピル)−イミダゾリン、4−メチルイミダゾリン、N,N−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、1,3−ビス(2−アミノエチル)イミダゾリン、1−(2−アミノプロピル)−ピペラジン、1,4−ビス(2−アミノエチル)ピペラジン、および2−メチル−1−(2−アミノブチル)ピペラジンがある。このような高次類似物は、二以上の上記アルキレンアミンを縮合することにより得られ、同様に有用である。

0058

エチレンアミンは特に有用である。それらの化合物は、化学技術大辞典(Encyclopedia of Chemical Technology)、カーク・オスマー(Kirk-Othmer)著、第5巻、p.898〜905の「エチレンアミン」の項目インターサイエンス出版ニューヨーク、1950年)に詳細に記載されている。

0059

「エチレンアミン」は、包括的な観念で使用され、その大部分が下記構造に当てはまるポリアミンのグループを示すものである。ただし、aは1〜10の整数である。

0060

H2N(CH2CH2NH)aH

0061

従って、その例としては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタアミン、ペンタエチレンヘキサアミン等を挙げることができる。

0062

「アルケニルコハク酸イミド」としては、後処理したコハク酸イミド、たとえば、米国特許第4612132号明細書(ウォレンベルグ外)、第4746446号明細書(ウォレンベルグ外)等に開示のエチレンカーボネートを含む後処理物など、並びにその他の後処理物が挙げられ、そしてその各開示内容は全て本明細書の記載として扱う。

0063

ポリアルキレンコハク酸イミド成分は、水和ホウ酸カリウム分散組成物の重量の2乃至40重量%を占めることが好ましく、より好ましくは、5乃至20重量%、そして更に好ましくは10乃至15重量%を占める。

0064

ポリアルキレンコハク酸無水物、またはポリアルキレンコハク酸無水物の窒素非含有誘導体(例えば、コハク酸、コハク酸のI族及び/又はII族一又は二金属塩、ポリアルキレンコハク酸無水物、酸塩化物又は他の誘導体とアルコールとの反応により生成したコハク酸エステル等)も、本発明の組成物での使用に適した分散剤である。

0065

ポリアルキレンコハク酸無水物としては、ポリイソブテニルコハク酸無水物が好ましい。好ましい態様では、ポリアルキレンコハク酸無水物は、数平均分子量が少なくとも500、より好ましくは少なくとも900乃至約3000、そして更に好ましくは少なくとも約900乃至約2300のポリイソブテニルコハク酸無水物である。

0066

別の好ましい態様においては、ポリアルキレンコハク酸無水物の混合物が用いられる。この態様では、混合物は低分子量のポリアルキレンコハク酸無水物成分と、高分子量のポリアルキレンコハク酸無水物成分とからなる。より好ましいのは、低分子量成分の数平均分子量は約500乃至1000未満であり、高分子量成分の数平均分子量は1000乃至約3000である。更に好ましくは、低分子量成分と高分子量成分の両方がポリイソブテニルコハク酸無水物である。あるいは、様々な分子量のポリアルキレンコハク酸無水物成分を、上記に明らかにしたように、他の上記分散剤の混合物と同様に、分散剤として組み合わせることができる。

0067

上述したように、ポリアルキレンコハク酸無水物は、ポリアルキレン(好ましくはポリイソブテン)と無水マレイン酸との反応生成物である。このようなポリアルキレンコハク酸無水物の合成には、従来のポリイソブテン、または高メチルビニリデンポリイソブテンを用いることができる。この合成では、熱的方法塩素化法、遊離基法、酸触媒法、あるいはその他の任意の方法を用いることができる。好適なポリアルキレンコハク酸無水物の例としては、米国特許第3361673号に記載の熱的PIBSA(ポリイソブテニルコハク酸無水物)、米国特許第3172892号に記載の塩素化PIBSA、米国特許第3912764号に記載の熱的及び塩素化PIBSAの混合物、米国特許第4234435号に記載の高コハク酸比PIBSA、米国特許第5112507号及び第5175225号に記載のポリPIBSA、米国特許第5565528号及び第5616668号に記載の高コハク酸比ポリPIBSA、米国特許第5286799号、第5319030号及び第5625004号に記載の遊離基PIBSA、米国特許第4152499号、第5137978号及び第5137980号に記載の高メチルビニリデンポリブテンから合成したPIBSA、欧州特許出願公開第EP355895号に記載の高メチルビニリデンポリブテンから合成した高コハク酸比PIBSA、米国特許第5792729号に記載の三元共重合体PIBSA、米国特許第5777025号及び欧州特許出願公開第EP542380号に記載のスルホン酸PIBSA、および米国特許第5523417号及び欧州特許出願公開第EP602863号に記載の精製PIBSAがある。これらの各文書の開示内容は全て本明細書の記載として扱う。

0068

ポリアルキレンコハク酸無水物成分は、分散状の水和ホウ酸カリウム組成物の重量の2乃至40重量%を占めることが好ましく、より好ましくは5乃至20重量%、そして更に好ましくは10乃至15重量%を占める。

0069

一般に、水和ホウ酸カリウム分散組成物において、水和ホウ酸カリウムは、ポリアルキレンコハク酸無水物分散剤に対して、少なくとも2:1の比であり、好ましくは2:1乃至10:1の範囲にある。より好ましい態様では、その比は少なくとも5:2である。別の好ましい態様では、ポリアルキレンコハク酸無水物の上記混合物が用いられる。

0070

分散剤の特に好ましい組合せとしては、ポリアルキレンコハク酸無水物と、カルシウムポリイソブテニルスルホネート、特に高反応性ポリイソブテンから合成したものとの混合物が挙げられる。そのような混合物は、たとえば、米国特許出願第09/967049号、2001年9月28日出願、代理人番号005950−697(T−5926)、題名「ポリアルキレンコハク酸無水物とポリイソブテニルスルホネート金属塩に分散したアルカリ金属ホウ酸塩を含む潤滑剤組成物」に開示されていて、その出願内容も全て本明細書の記載として扱う。

0071

[清浄剤]本発明の組成物は任意に、清浄剤を含有していてもよい。本発明の目的に適した清浄剤としては多数の物質が挙げられる。これらの物質としては、フェネート(高過塩基性または低過塩基性)、高過塩基性フェネートステアレートフェノラートサリチレートホスホネートチオホスホネート、スルホネート、及びそれらの混合物を挙げることができる。好ましくは、高過塩基性スルホネート、低過塩基性スルホネート、またはフェノキシスルホネートなどのスルホネートが使用される。さらに、スルホン酸自体も用いることができる。

0072

スルホネート清浄剤は、炭素数15〜200の炭化水素スルホン酸アルカリ又はアルカリ土類金属塩であることが好ましい。「スルホネート」は、石油製品から誘導されたスルホン酸の塩を包含することが好ましい。そのような酸は当該分野ではよく知られている。石油製品を硫酸または三酸化硫黄で処理することにより得ることができる。こうして得られた酸は石油スルホン酸として、またその塩は石油スルホネートとして知られる。スルホネート化される石油製品の大部分は、油溶化炭化水素基を含んでいる。「スルホネート」の意味にはまた、合成アルキルアリール化合物のスルホン酸の塩も包含される。これらの酸もまた、アルキルアリール化合物を硫酸または三酸化硫黄で処理することにより合成される。アリール環の少なくとも1個のアルキル置換基は、上記したように油溶化基である。こうして得られた酸はアルキルアリールスルホン酸として、またその塩はアルキルアリールスルホネートとして知られる。アルキルが直鎖であるスルホネートは、公知の線状アルキルアリールスルホネートである。

0073

スルホン化により得られた酸を、塩基性反応性のアルカリ又はアルカリ土類金属化合物中和することにより金属塩に変えて、I族又はII族金属スルホネートを生成させる。一般に、酸はアルカリ金属塩基で中和する。アルカリ土類金属塩はアルカリ金属塩から複分解により得られる。あるいは、スルホン酸をアルカリ土類金属塩基で直接に中和することもできる。本発明の目的では、スルホネートは過塩基性であってもよいが、過塩基性は必然ではない。過塩基性物質およびそのような物質の合成方法は、当該分野の熟練者にはよく知られている。たとえば、1970年2月17日発行の米国特許第3496105号(ルスール)、特に第3、4欄を参照されたい。

0074

スルホネートは、潤滑油組成物中にアルカリ及び/又はアルカリ土類金属塩またはそれらの混合物の形で存在する。アルカリ金属としては、リチウムナトリウムおよびカリウムが挙げられる。アルカリ土類金属としては、マグネシウム、カルシウムおよびバリウムが挙げられ、そのうちでも後者の二つが好ましい。

0075

しかしながら、特に好ましいのは、その広い入手可能性ゆえに、石油スルホン酸の塩、特には、潤滑油留分などの各種の炭化水素留分、および炭化水素油を選択した溶媒で抽出して得られた芳香族に富んだ抽出物をスルホン化して得られた石油スルホン酸の塩であり、その抽出物は所望により、スルホン化前にアルキル化触媒を用いてオレフィンまたは塩化アルキルと反応させてアルキル化してもよい。また、ベンゼンジスルホン酸などの有機ポリスルホン酸の塩等であり、これはアルキル化しても、しなくてもよい。

0076

本発明で使用するのに好ましい塩は、アルキル基(類)が炭素原子を少なくとも約8個、例えば炭素原子約8〜22個を含むアルキル化芳香族スルホン酸の塩である。スルホネートの出発物質として別の好ましいグループは、脂肪族置換基(類)が全部で炭素原子を少なくとも12個含む脂肪族置換環状スルホン酸であり、例えば、脂肪族基(類)が全部で炭素原子を少なくとも12個含むアルキルアリールスルホン酸、アルキル脂環式スルホン酸、アルキル複素環式スルホン酸および脂肪族スルホン酸である。これら油溶性スルホン酸の特定の例としては、石油スルホン酸、ペトロラタムスルホン酸、モノ及びポリワックス置換ナフタレンスルホン酸、置換スルホン酸、例えばセチルベンゼンスルホン酸、セチルフェニルスルホン酸等、脂肪族スルホン酸、例えばパラフィンワックススルホン酸、ヒドロキシ置換パラフィンワックススルホン酸等、脂環式スルホン酸、石油ナフタレンスルホン酸、セチルシクロペンチルスルホン酸、モノ及びポリワックス置換シクロヘキシルスルホン酸等を挙げることができる。「石油スルホン酸」は、石油製品から直接誘導されるスルホン酸全てを包含することを意味する。

0077

この組成物に使用するのに適した一般的なII族金属スルホネートとしては、以下に例示する金属スルホネートを挙げることができる:カルシウムホワイトオイルベンゼンスルホネート、バリウムホワイトオイルベンゼンスルホネート、マグネシウムホワイトオイルベンゼンスルホネート、カルシウムジポリプロペンベンゼンスルホネート、バリウムジポリプロペンベンゼンスルホネート、マグネシウムジポリプロペンベンゼンスルホネート、カルシウムマホガニー石油スルホネート、バリウムマホガニー石油スルホネート、マグネシウムマホガニー石油スルホネート、カルシウムトリアコンチルスルホネート、マグネシウムトリアコンチルスルホネート、カルシウムラウリルスルホネート、バリウムラウリルスルホネート、マグネシウムラウリルスルホネート等。使用できる金属スルホネートの濃度は、ホウ酸カリウム粒子の濃度に依存して広範囲に渡って変えることができる。しかしながら、清浄剤は存在するとすればその濃度は、一般には0.2乃至約10重量%の範囲にあり、好ましくは3乃至7重量%の範囲にある。さらに、本発明の組成物は、前述したように金属スルホネートと無灰分散剤両方の混合物を含有していてもよく、その比が、水和分散状ホウ酸塩組成物の適正な安定性を達成する因子となる。

0078

[潤滑粘度の油]水和ホウ酸カリウムおよび分散剤が添加される潤滑油は、如何なる炭化水素ベースの潤滑油であってもよいし、あるいは合成の基油原料油であってもよい。また、これらの潤滑油は前述したように、分散状のホウ酸カリウム組成物およびそれを含む添加剤パッケージに添加して、配合油組成物を形成することができる。炭化水素ベースの潤滑油は、合成もしくは天然原料から誘導してもよく、またパラフィン系、ナフテン系またはアスファルテン系の基油、あるいはそれらの混合物であってもよい。希釈油は天然でもあるいは合成でもよく、また種々の粘度グレードであってもよい。

0079

潤滑油は、分散状の水和ホウ酸カリウム組成物の30乃至70重量%、より好ましくは45乃至55重量%を占める。

0080

配合物]本発明の(上述した)分散状の水和ホウ酸カリウム組成物は、一般的にはブレンドして、そのような分散状の水和ホウ酸カリウム組成物を含む添加剤パッケージを形成する。これらの添加剤パッケージは通常、約10乃至80重量%の上記分散状の水和ホウ酸カリウム組成物と、約90乃至20重量%の一以上の従来の添加剤とからなり、そして添加剤は、無灰分散剤(0〜10%)、清浄剤(0〜5%)、硫化炭化水素(0〜40%)、リン酸水素ジアルキル(0〜15%)、ジチオリン酸亜鉛(0〜20%)、リン酸及び/又はチオ−ジチオリン酸アルキルアンモニウム(0〜20%)、亜リン酸塩(0〜10%)、ペンタエリトリトールモノオレート(0〜10%)、2,5−ジメルカプトチアジアゾール(0〜5%)、ベンゾトリアゾール(0〜5%)、分散性モリブデン二硫化物(0〜5%)、消泡剤(0〜2%)、およイミダゾリン(0〜10%)等からなる群より選ばれる。ここで、各重量%は組成物の全重量に基づく。勿論、このような従来の添加剤の添加が、分散状の水和ホウ酸カリウム組成物中の水和ホウ酸カリウム、分散剤および潤滑粘度の油の濃度を薄めることは理解されよう。

0081

本発明の完全に配合された配合油組成物は、これらの添加剤パッケージから、更に潤滑粘度の油とブレンドすることによって得ることができる。好ましくは、上記添加剤パッケージを潤滑粘度の油に、約2乃至15重量%の量で添加して配合油組成物とする。ここで、添加剤パッケージの重量%は組成物の全重量に基づく。より好ましくは、潤滑粘度の油と一緒に、粘度指数向上剤を0〜12%のレベルで、および/または流動点降下剤を0〜1%のレベルで加えて、配合油を形成する。ここで、粘度指数向上剤と流動点降下剤の重量%は組成物の全重量に基づく。

0082

本発明の潤滑油には、その他各種の添加剤が存在していてもよい。それらの添加剤としては、酸化防止剤錆止め剤腐食防止剤、極圧剤、消泡剤、他の粘度指数向上剤、他の耐摩耗剤、およびその他当該分野で公知の各種の添加剤を挙げることができる。

0083

本発明について、以下の実施例により更に説明するが、これらの実施例は特に有利な方法の態様を示すものである。なお、実施例は本発明を説明するためのものであって、それによって本発明が限定されるものではない。

0084

下記の略語は、本明細書で使用するとき以下の意味である。定義されていない場合には、略語は当該分野で認知されていることを意味する。
g =グラム
IR =赤外
Mg =ミリグラム
mm =ミリメータ
NTU又はntu =比濁濁り度単位
TBN =全塩基価
さらに、特に断わらない限りは、以下に列挙する百分率は全て記載した組成物の全重量に基づく重量%である。

0085

[実施例1]本発明の水和ホウ酸カリウム組成物は一般に、水酸化カリウムとホウ酸の水溶液の油中水型乳化液を脱水することにより製造することができる。カリウムとホウ素の比が1:3の溶液を調製することが好ましい。この溶液を次に、ニュートラル油、分散剤、および/または清浄剤の組合せに添加し、混合して乳化液を生成させる。得られた乳化液を加熱して水分を除去し、そしてホウ酸カリウムを部分的に脱水する。減圧を用いてもよいし、また温度を適宜設定してもよい。乳化液の脱水の間に、乳化液から水分が一定温度、例えば約102℃で、急速に除去される第一の期間がある。この期間後には殆ど全てのプロセス水が除去されていて、この段階の後に除去される水分は水和ホウ酸塩オリゴマーの脱水によるものである。次いで、温度を緩やかに上げて乳化液を濁った状態から透明に変化させる。脱水率および温度が増加し続けるにつれて、得られた液体は再び濁ってくる。下記の装置を、これらの実施例で使用するとき実験データを測定するために用いた。

0086

濁り度:ハック比濁り度計モデル:18900を用いて、配合油の濁り度をそのままで20℃で測定した。濁り度計は、18および180ntuのホルマジン第一標準を用いて調整した。
全塩基価(TBN):ASTM法D2896により、ブリンクマン682滴定処理機を用いてTBNを測定した。
粒径分布PSD):ホリバLA−920粒径分析器でホリバLA−920ソフトウェア稼動させ、相対屈折率を「126A000I」に設定して、粒径分布を測定した。希釈剤として、濾過した(0.45ミクロンフィルタケロセンを用いた。

0087

(分散状の水和ホウ酸カリウム組成物)ホウ酸カリウム水溶液と清浄分散剤の油溶液の水中油型乳化液を、132℃で約3時間加熱することにより脱水して、水和ホウ酸カリウム分散組成物を製造した。水溶液は、2リットルガラスビーカー中で、脱イオン水272.8g、99.5%のホウ酸(EMサイエンス)219.6g、及び45%の水酸化カリウム水(VWR)148.3gを、ホウ酸が完全に溶解するまで撹拌しながら加熱することにより調製した。水中油型乳化液は、グループI基油であるエクソン150ニュートラル油272.3g、分子量約1100amuのアルケニルコハク酸イミド60.5g、およびTBNが約5mgKOH/gの中性カルシウムスルホネート26.5gを含有する油相に、この水性相激しく混合しながら徐々に添加して作った。乳化液またはミクロ乳化液を形成するには、高剪断混合機が好ましい。次に、機械的撹拌器加熱マントル温度制御器、および窒素ラインを備えた1.5リットルのステンレス鋼反応がま中で、乳化液を脱水した。

0088

現場赤外(IR)測定でモニタした脱水)乳化液の脱水の間、現場測定型プローブを用いてIRデータ収集した。反応がまには、アプライド・システムズ(株)により製作された現場測定型リアクトIR MPモバイルIRプローブが備えられていて、プローブは六方反射ダイヤモンド被覆ZnSe・ATR素子であった。同じくアプライド・システムズ(株)により製作された反応IRソフトウェアを用いて、IRスペクトルを5分毎に集めたので、反応過程中ピーク高さ/面積探知することができた。次いで、これらのピーク高さ/面積を時間でプロットした。脱水の間、様々な時間に試料を採取した。前述したようにして濁り度を測定し、またOH:B比を算出した。分散状の水和ホウ酸カリウム組成物の濁り度およびOH:Bの比を分析した。その結果を以下に表示する。

0089

第1表
────────────────────────────────────
濁り度(ntu) OH:B比 K:B比
実施例1の分散状の
水和ホウ酸カリウム29.0 1.5:1 1:3
────────────────────────────────────

0090

実施例1の操作に従って、実施例1Aとして同定する第二の分散状の水和ホウ酸カリウム組成物を製造し、濁り度およびOH:B比を分析し、そしてその結果を以下に表示する。

0091

第2表
────────────────────────────────────
濁り度(ntu) OH:B比 K:B比
実施例1Aの分散状の
水和ホウ酸カリウム28.5 1.3:1 1:3
────────────────────────────────────

0092

上記のデータは、ヒドロキシル基:ホウ素(OH:B)比が少なくとも1.2:1乃至2.2:1で、カリウム:ホウ素比が約1:2.75乃至1:3.25である分散状の水和ホウ酸カリウム組成物を、300ntu以下の濁り度を示すように製造できることを実証している。

0093

[実施例2]実施例1の分散状の水和ホウ酸カリウム組成物を配合して、下記成分からなる潤滑剤組成物を得た。
(a)従来の添加剤を更に含有する600N/透明な原料油の約87:13混合物97g。例えば、米国特許第4717490号(サレンタイン、特許文献13)を参照されたい。
(b)実施例1の組成物3g。
上記の潤滑剤組成物を、「実施例1の組成物」と呼ぶことにする。

0094

実施例1Aの分散状の水和ホウ酸カリウムを実施例1と同様にして配合して、潤滑剤組成物を得た。この潤滑剤組成物を、「実施例1Aの組成物」と呼ぶことにする。

0095

OH:B比が約0.8:1の市販の分散状の水和ホウ酸カリウムを、上記と同じ添加剤および基油原料油を用いて配合して、比較のための潤滑剤組成物を与えた。この組成物を、「比較組成物」と呼ぶことにする。

0096

上記の組成物を同様のギヤセットに使用し、次いでこれらギヤセットについて、高温L−37試験シェルマン外、SAEテクカルペーパシリーズ831732に記載されている)にて、同一の条件下で評価した。この試験の低速、高トルク運転を163℃で約16時間行った。この試験は、運転後のギヤセットの摩耗、並びにギヤセットのリッジングおよびピッチングで例示される表面疲労の程度を測定するものであり、ギヤセットの摩耗および疲労防止における潤滑剤組成物の性能を評価する厳密な試験であると解されている。この試験の結果を0から10の尺度で評価する。ここで、数字が低いほどギヤセットの摩耗と疲労が大きい、または重大であることを表し、そして数字が高いほど摩耗または疲労が僅かである、または全く無いことを表す。この評価の結果を下記に示す。

0097

第3表
────────────────────────────────────
摩耗リッジングピッチング
ピニオンリングピニオン リング ピニオン リング
ギヤギヤ ギヤ ギヤ ギヤ ギヤ
───────────────────────────────────
比較組成物1 3 5 4 5 5 7
実施例1の
組成物7 9 9 9 9 10
実施例1Aの
組成物 7 8 9 9 9 9
────────────────────────────────────
1は、3回の運転の平均を意味する。

0098

上記のデータは、本発明の組成物が、高温で作動させたギヤセットの摩耗および疲労を顕著に防止して、比較組成物を越える著しい改善を示すことを実証している。

0099

以上の記述から、上述した本発明における様々な修正や変更は当該分野の熟練者にとって起こりうることである。添付した特許請求の範囲内となるそのような変更は全て、請求の範囲に包含されるものである。

発明の効果

0100

本発明の新規な分散状の水和ホウ酸カリウム組成物は、低い濁り度を示し、そしてギヤセットのリッジングやピッチングから判断されるような摩耗および疲労を低減する。このような分散状の水和ホウ酸カリウム組成物を含む配合油組成物は、高温条件下での耐摩耗性が向上する。

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