JPH0469200B2 - - Google Patents
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- JPH0469200B2 JPH0469200B2 JP58230447A JP23044783A JPH0469200B2 JP H0469200 B2 JPH0469200 B2 JP H0469200B2 JP 58230447 A JP58230447 A JP 58230447A JP 23044783 A JP23044783 A JP 23044783A JP H0469200 B2 JPH0469200 B2 JP H0469200B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oil
- phase
- mixture
- temperature
- exceeding
- Prior art date
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M159/00—Lubricating compositions characterised by the additive being of unknown or incompletely defined constitution
- C10M159/12—Reaction products
- C10M159/20—Reaction mixtures having an excess of neutralising base, e.g. so-called overbasic or highly basic products
- C10M159/24—Reaction mixtures having an excess of neutralising base, e.g. so-called overbasic or highly basic products containing sulfonic radicals
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Lubricants (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
本発明は、オーバーベース化スルホン酸カルシ
ウムの製造に関する。更に詳細にはオーバーベー
ス化スルホン酸カルシウムの調製及び処理に於る
取扱上の問題の低減に関する。 オーバーベース化スルホン酸カルシウムは、界
面活性剤として作用するスルホン酸塩と共に油中
に分散されたコロイド状炭酸カルシウムからな
る。これらは自動車のクランクケース潤滑剤用添
加剤としてしばしば知られており、それらの塩基
性は上記潤滑剤中に形成された酸を中和し、これ
により腐食を少なくし、また上記添加剤の分散作
用は油中の有害な堆積物の形成を阻止する助けを
する。 従来オーバーベース化スルホン酸カルシウムの
調製は、まず水性媒体中に炭酸カルシウムのゲル
を形成し、その後希釈油中で上記ゲルを分散せし
めることからなるものであつた。米国特許第
3105049号には酸化カルシウムまたは水酸化カル
シウムをメタノールの存在下で二酸化炭素と反応
させて溶媒和された炭酸カルシウムを形成し、つ
いでこれを油およびスルホン酸カルシウムマホガ
ニイの如き分散剤と混合して二相に分散するエマ
ルシヨンを得、メタノール相を分散生成物含有油
相から除去することが開示されている。 米国特許第3318809号には、微粉末酸化カルシ
ウムをメタノール中でスラリーとし向流式炭酸化
装置中で炭酸化し、油およびスルホン酸カルシウ
ムと混合し、混合後メタノール相と油相を分離
し、ストリツピングした後油相を水で処理してメ
タノールコンプレツクスを分解するという類似方
法が開示されている。 米国特許第3342733号には、水性媒体中のアル
カリ土類金属の炭酸塩のコロイドゲルをスルホン
酸カルシウムの如き油分散性界面活性剤を含有す
る炭化水素油と混合してエマルシヨンを形成する
という類似方法が開示されている。上記エマルシ
ヨンは放置すると壊れ、水相は除される。 Ind.Eng.Chem.Prod.Res.Dev.14巻4号(1975
年)第295〜8頁のブレイ(Bray)らの“不溶性
炭酸塩の油中分散物”には、蒸発によるメタノー
ルの除去は取扱い不可能なゲルを生じ得ることが
記載されている。ブレイは水を添加してこのゲル
を壊すことを記載しているが、これはろ過上の問
題を生じ得ることを認めている。 米国特許第3258426号には、エマルシヨンが油
中のカルバミン酸カルシウムから形成され、つい
でこのカルバミン酸塩を加熱により炭酸塩に変換
するという別法が開示されれている。炭酸カルシ
ウムの形成中に生じた粗粒子はエマルシヨン中に
保持され、これは炭酸カルシウム分散物含有油相
から分離される。 一層高いアルカリ価(ASTM2896−80により
測定して典型的には300の全アルカリ価(以下
TBNという))の製品をつくる試みでオーバーベ
ース化スルホン酸カルシウムを製造する最近の方
法に於ては、油溶性スルホン酸またはアルカリ土
類金属のスルホン酸塩、メタノールの如きアルコ
ール、水酸化カルシウムおよび油の混合物を炭酸
化し、炭酸化の温度を従来の酸化カルシウムベー
ス化法に通常用いられていた還流温度より低くす
るという方法を用いることが通常である。かかる
方法に於ては、第二の溶媒、典型的にはトルエン
の如き炭化水素及び/または促進剤及び/または
アルカリ土類金属のハロゲン化物を使用すること
も可能である。かかる方法の一例は欧州特許第
264号に示されており、これには炭酸化後でスト
リツピングおよびろ過の前に反応混合物を20℃〜
35℃で少くとも0.5時間保つというソーキング期
間が記載されている。 本発明者らは今、上記方法の低温炭酸化の生成
物からメタノールの如きアルコールを除去する通
常のストリツピング工程は一層重い層が分離する
生成物の形成をもたらす傾向があることを見い出
した。上記生成物をひき続いてろ過する時に、こ
の一層重い層はろ過ケーキの頂部でスラツジを形
成し、これがろ過操作を遅くするという傾向にあ
る。上記スラツジはグリースのようなコンシステ
ンシーをもち、相当量のオーバーベース化スルホ
ン酸カルシウム生成物を含有するが潤滑油添加剤
としての用途に明らかに不適な形態である。これ
は調製から使用可能な生成物の収率を低下する。
更に、スラツジの蓄積は商業方法に相当の問題を
生じる。これはろ過器及び遠心分離器を操作可能
に保つのにしばしば清浄操作を必要とし、一方ス
ラツジそれ自体も相当な癈棄問題を生じるからで
ある。 今、炭酸化された生成物からメタノールの如き
アルコールの除去を修正することによりスラツジ
形成の傾向を著しくなくすことができることを見
い出した。 英国特許第2097417号には、アルカリ土類金属
の水酸化物をメタノール中で炭酸化し、(先行技
術のように)分散剤と混合し、ついで更に炭酸化
し、水およびメタノールを生成物から分離すると
いう高度に塩基性のアルカリ土類金属塩の調製方
法が開示されている。 しかしながら、低温炭酸化を用いついで熱ソー
キング期間後に炭酸化反応混合物からメタノール
を分離することにより、生成物のろ過特性の改良
および良好な収率をもたらす減少された沈降物お
よびスラツジの形成と共にオーバーベース化スル
ホン酸カルシウム製造の格別の改良が達成され
る。更に、生成物は粘度および/又は安定性およ
び/又は曇りに於て利点を有する。 すなわち、一局面に於て本発明は、 )a) 油溶性スルホン酸またはアルカリ土類
金属スルホン酸塩、 b) 芳香族または脂肪族の炭化水素溶媒、 c) C1〜5アルコール、 d) 油、および e) 存在するスルホン酸と反応するのに必要
とされるよりも過剰の水酸化カルシウム の混合物を形成し、 ) 上記の過剰の水酸化カルシウムを基準とし
て75〜95重量%のCO2で35℃を越えない温度で
上記混合物を炭酸化し、 ) 炭酸化後に上記反応混合物を15分以上の期
間で60℃を越えない温度に加熱し、 ) 上記炭酸化混合物を少くとも大部分のアル
コールを含む第一相と少くとも大部分の炭化水
素溶媒と油を含む第二相とに分離し、第一相を
除去し、 ) 第二相から揮発性物質を除去して油中オー
バーベース化スルホン酸カルシウムの分散液を
得る ことからなるオーバーベース化スルホン酸カルシ
ウムの調製方法を提供する。 上記反応混合物の成分(a)は一種以上の油溶性ス
ルホン酸を含み、これらは天然もしくは合成のス
ルホン酸、例えばマホガニイもしくは石油アルキ
ルスルホン酸;アルキルスルホン酸;またはアル
カリースルホン酸であつてもよい。上記アルキル
スルホン酸はアルキル鎖中に少くとも18個の炭素
原子をもつことが好ましい。最適のものは分子量
300〜700、好ましくは400〜500のスルホン酸であ
る。特に好適なスルホン酸塩は上記の最適スルホ
ン酸のアルカリ土類金属塩であり、スルホン酸カ
ルシウムが好ましいスルホン酸塩である。 成分(a)は鉱油溶液として使用することが便利な
場合がある。好適な鉱油溶液は50〜90重量%、好
ましくは70重量%のスルホン酸またはスルホン酸
塩を含む。 上記反応混合物の成分(b)は芳香族もしくは脂肪
族の炭化水素溶媒である。芳香族炭化水素が好ま
しく、これらの例はトルエン、キシレンおよびエ
チルベンゼンである。好適な脂肪族炭化水素はn
−ヘキサン、n−ヘプタン、n−デカン、n−ド
デカン、ホワイトスピリツト、ナフサまたはイソ
パラフインの如きパラフイン系炭化水素を含む。 成分(c)はメタノールが特に好ましいが、エタノ
ールの如きその他のC1〜C5アルコールが使用し
得る。 成分(a)を油溶液として導入する場合には、付加
的な油を導入することは不要であり得る。すなわ
ち成分(a)用の油溶媒は成分(d)として作用する。そ
してこれが好ましい。また油は上記反応混合物に
別々に導入してもよい。かくして上記反応混合物
は成分(a),(b),(c)および(e)の油溶液である。成分
(d)として好適な油は炭化水素油、特に鉱物源の炭
化水素油を含む。38℃で15〜30センチストークス
(cSt)の粘度をもつ油が特に好適である。また本
明細書で後記する潤滑油も使用し得る。 成分(e)として使用する水化カルシウムは一般に
石灰または石膏の如き天然源から誘導される。 水酸化カルシウム(成分(e))は一段階または二
段階で添加し得る。二段階添加では、まずスルホ
ン酸を中和するのに充分な水酸化カルシウムを添
加し、次に過剰の水酸化カルシウムを添加する。
しかし一段階添加が好ましい。 付加的な反応促進剤が使用出来、これらは英国
特許第1309172号に記載されているようなカルボ
ン酸アンモニウム塩であり得る。好ましいカルボ
ン酸アンモニウム塩はC1〜C3の飽和モノカルボ
ン酸、例えばギ酸、酢酸またはプロピオン酸から
誘導されたものである。またC1〜C3飽和モノカ
ルボン酸の如きC1〜C3カルボン酸のアルカリ金
属塩が使用し得る。 更に別の促進剤はアルカリ金属、アルカリ土類
金属、アルミニウム、銅、鉄、コバルトまたはニ
ツケルのハロゲン化物もしくは硫化物の如き、金
属のハロゲン化物または硫化物である。 成分(a),(b),(c),(d)および(e)の量に関しては、
成分(b)と成分(c)の容量比は好ましくは30:70〜
80:20とすべきである。このようにせずに、成分
(b)が多すぎると得られる生成物はグリース状にな
る傾向にあり、一方成分(c)が多すぎると反応混合
物は二酸化炭素および追加の水酸化カルシウムの
添加中に粘度が高くなりすぎる傾向になることが
ある。成分(b)と(c)の好ましい容量比は50:50〜
70:30である。 促進剤を使用する場合には、反応混合物中の水
酸化カルシウムの合計重量(すなわち反応の後の
段階で添加される水酸化カルシウムを含む)を基
準として10重量%以下、例えば3.0重量%〜7.0重
量%を使用することが好ましい。 上記反応混合物のその他の成分の相対量はそれ
程重要ではないが、成分(a)の重量は反応混合物中
油の合計重量の40%〜220%であり成分(b)と(c)の
重量は夫々反応混合物中油の合計重量の30%〜
160%であることが好ましい。 上記の過剰の水酸化カルシウムを中和するのに
必要とされる化学量論量の75〜95重量%までの
量、好ましくは80〜90重量%までの量で二酸化炭
素を上記混合物に35℃以下の温度、好ましくは30
℃以下の温度、更に好ましくは23℃〜30℃の範囲
の温度で導入する。本発明の方法のその値の工程
と共に用いると、この低温炭酸化は不溶性炭酸塩
の形成に由来する沈降物の減少を促進する。 工程)は、過剰の酸化カルシウムまたは水酸
化カルシウムを基準として80〜90重量%の量の
CO2を用いて25±2℃の温度で上記混合物を炭酸
化することからなることが特に好ましい。 二酸化炭素を添加した時、所望ならば追加の水
酸化カルシウム、好ましくは前記の好ましい最高
量までの水酸化カルシウムを添加しついで前記と
同様にして追加の二酸化炭素を反応混合物に添加
することができる。スルホン酸を成分(a)として最
初に使用する場合には、二酸化炭素の最初の添加
前に反応混合物中に当初から存在するよりも多量
の酸化カルシウムまたは水酸化カルシウムを使用
する必要はないであろう。 加熱工程(iii)(以下、熱ソークまたは熱ソーキン
グという)は1/2〜3時間の期間で行なうのが好
ましく、1〜2時間で行なうのが最も好ましい。
上記温度は55℃を越えないことが好ましく、45℃
を越えないことが更に好ましく、30℃〜45℃の範
囲にあることが最も好ましい。熱ソーク中、反応
混合物を撹拌することが望ましい。上記熱ソーク
はより多量の石灰が溶液中に入ることをもたら
し、これが石灰の利用を一層高め生成物のTBN
を増加することをもたらすものと思われる。加え
て、一層低い粘度の生成物が所定のTBNで得る
ことが出来る。また良好な収率及び/または減少
したスキニング傾向及び/または未反応物質に由
来する沈降物の問題の軽減を得ることが出来る。 工程)の熱ソーキング後の反応混合物または
工程)の回収された第二相のいずれかあるいは
これら両段階で希釈油を添加して添加剤生成物に
必要な希釈を行なうことができる。工程)に続
く油の少くとも一部の添加はひき続いての遠心分
離工程を改良するものと思われる。油を添加して
25〜75重量%のオーバーベース化スルホン酸塩を
含有する生成物を得ることが好ましい。 熱ソークおよび任意の希釈油添加に続いて、工
程)に於て反応混合物を二相に分離する。これ
は生成物中のスラツジ形成の傾向を低減せしめる
ことが判つた。上記分離は重力により、すなわち
反応混合物を放置することにより行なうか、ある
いは遠心分離もしくはスクロールデカンター中で
のデカンテーシヨンの如き機械的手段により行な
うことが出来る。この分離は大気温度〜60℃で行
なうことが好ましく、45℃を越えない温度で行な
うことが更に好ましい。第一の上層は、可能な少
量の炭化水素溶媒および中性スルホン酸カルシウ
ムと共に、反応中に形成されたメタノールおよび
水からなる。第二の下層は可能な少量のアルコー
ルおよび水および若干の沈降物と共に、油中の所
望なオーバーベース化スルホン酸カルシウムから
なる。これらの相を分離し、第二相を更に処理し
て所望の生成物を回収する。第1相は処理してア
ルコールを回収することが出来、ついでこれを循
環することが出来る。 分離工程後、第二相を昇温、例えば130℃以上
に加熱及び/または減圧して揮発性物質(成分
(b)、水及び残存アルコール)を除去出来、その後
ろ過及び/または遠心分離して固体を除去するこ
とが好ましい。ろ過は通常のろ過助剤を用いて促
進することが出来る。所望のオーバーベース化清
浄分散剤添加剤はろ液として得られる。 工程(iv)の相分離と同時の固体除去とを行なうた
め単一の遠心分離工程を使用することが可能であ
る。かかる液−液−固体分離を行ない得る三相遠
心分離器が利用出来る。 本発明の方法は、スラツジおよび/または沈降
物中の物質損失量を減少し、多量のスラツジまた
は凝集物が生成する時に生じ得る癈棄物問題を減
らすと共に高品質、高TBNスルホン酸カルシウ
ム生成物を良好な収率で得ることができる。特に
本発明の方法は100℃で測定して90cSt以下の動的
粘度、更に好ましくは70cSt以下の動的粘度で少
くとも300mg(KOH)/gのTBNをもつ好まし
い生成物を調製する手段を提供する。更に詳細に
は、本発明の方法は、生成物の最終ろ過に於て少
くとも200/hm2、の好ましいろ過速度、更に
好ましくは少くとも400/hm2のろ過速度が得
られるように生成物を調製することを可能にす
る。加えて、本発明の方法の好ましい面は低い曇
りで高度に安定性の生成物を得ることができる。 本発明のオーバーベース化清浄分散剤は無機お
よび合成の潤滑油中での使用に好適である。上記
潤滑油は動物油、植物油または鉱油、例えばナフ
サもしくはスピンドル油からSAE30、40〜50潤
滑油グレードまでの範囲の石油留分、ひまし油、
魚油もしくは酸化鉱油であつてもよい。 好適な合成エステル潤滑油またはアジピン酸ジ
オクチル、セバチン酸ジオクチル、アゼライン酸
ジデシル、アジピン酸トリデシル、コハク酸ジデ
シル、グルタル酸ジデシルおよびこれらの混合物
の如きジエステルを包含する。また合成エステル
はトリメチロールプロパンおよびペンタエリスリ
トールの如き多価アルコールを酪酸、カプロン
酸、カプリル酸およびペラルゴン酸の如きモノカ
ルボン酸と反応させて相当するトリ−およびテト
ラ−エステルを得ることにより調製されたポリエ
ステルの如きポリエステルであつてもよい。 またジカルボン酸、グリコールおよびアルコー
ルおよび/またはモノカルボン酸のエステル化反
応により形成されたものの如き、コンプレツクス
エステルもベース油として使用し得る。 ジエステルと少量の1種以上の増粘剤とのブレ
ンドも潤滑剤として使用し得る。すなわち1種以
上の水不溶性ポリオキシアルキレングリコール、
例えばポリエチレングリコール、またはポリプロ
ピレングリコール、または混合オキシエチレン/
オキシプロピレングリコールを50容量%まで含有
するブレンドを使用し得る。 潤滑油に対するオーバーベース化清浄分散剤の
添加量は少量、例えば0.01〜10重量%、好ましく
は0.1〜5重量%とすべきである。 最終潤滑油は油の特殊な用途に応じてその他の
添加剤を含有し得る。例えば、エチレンプロピレ
ンコポリマーの如き粘度指数改良剤が存在しても
よく、またコハク酸系分散剤、その他の金属含有
分散剤添加物および公知のジアルキルジチオリン
酸亜鉛耐摩耗添加剤が存在してもよい。本発明は
また本発明のオーバーベース化スルホン酸カルシ
ウムの油溶液と好ましくは一種以上の付加的な添
加剤とからなる添加剤コンセントレートに及ぶ。
また本発明はオーバーベース化スルホン酸カルシ
ウムを含有する潤滑油にも及ぶ。 以下、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明
する。 比較例A〜Jおよび実施例1〜6 これらの実施例に於て、特にことわらない限
り、下記の比率の反応体からなる初期反応混合物
は5の実験室規模試験で、次のものからなるも
のであつた。 トルエン 1353g スルホン酸1) 1353g メタノール 812g 石灰2) 793g 註1) 25%がC18直鎖スルホン酸であり75%が
C24プロピレンオリゴマースルホン酸であ
る平均分子量480の活性成分を68.5重量%
含有する油溶液。 2) 水酸化カルシウム95重量%および約0.3
重量%のマグネシウムを含有するフランス
のバルタザール・エ・コツト
(Balthazard et Cotte)から得られた石
灰。 炭酸化工程に於ては、特にことわらない限り、
上記混合物に対する二酸化炭素の添加量は、3.64
時間にわたつて仕込まれた356g、すなわち石灰
のオーバーベース化量により必要とされる化学量
論量の88重量%であつた。異なる量が添加される
場合には、CO2の全仕込時間は上と同じである。 希釈油は、特にことわらない限り、875gの量
で炭酸化された生成物に添加される。スタンコ
(Stanco)150を希釈油として使用する。 比較例 A (a) 仕込み: 還流冷却器、撹拌器およびスパージ管を備えた
反応器にスルホン酸およびトルエンを仕込み撹拌
した。メタノールを添加し、ついで石灰を添加し
た。 温度は35℃に上昇し、反応器を25±2℃に冷却
した。 (b) 炭酸化: 炭酸化は97.8g/時間のCO2流量で開始し、温
度を69%のCO2が添加されるまで25±2℃に保つ
た。ついで残りの炭酸化時間にわたり温度を55℃
に上げた。 (c) ストリツピング: 窒素スパージを始め、還流冷却器をテークオフ
冷却器と取り換えた。ついで温度を80℃に上げ
た。物質が留去するような速度で希釈油をストリ
ツピング中に添加した。ついで混合物を遠心分離
し、更に遠心分離物を150℃で減圧下にストリツ
プした。 (d) ろ過: プレコートとしてジカリト・スペシヤル・スピ
ードフロー(Dicallte Special Speedflow,米国
ジヤーマン・リフラクトリイ・カンパニイから入
手)ろ過助剤、および添加剤として2%スピード
プラス(Speedplus)または2%のスピーデクス
(Speedex)(両者ともジエネラル・リフラクトリ
イ・カンパニイから入手)のいずれかを用いて、
上記のストリツプされた生成物をろ過した。以下
の実施例の添加剤として使用したその他のろ過助
剤を表に示す。 比較例B〜Jおよび実施例1〜6の操作は表1
に示した変化以外は比較例Aについて記載のとお
りにした。
ウムの製造に関する。更に詳細にはオーバーベー
ス化スルホン酸カルシウムの調製及び処理に於る
取扱上の問題の低減に関する。 オーバーベース化スルホン酸カルシウムは、界
面活性剤として作用するスルホン酸塩と共に油中
に分散されたコロイド状炭酸カルシウムからな
る。これらは自動車のクランクケース潤滑剤用添
加剤としてしばしば知られており、それらの塩基
性は上記潤滑剤中に形成された酸を中和し、これ
により腐食を少なくし、また上記添加剤の分散作
用は油中の有害な堆積物の形成を阻止する助けを
する。 従来オーバーベース化スルホン酸カルシウムの
調製は、まず水性媒体中に炭酸カルシウムのゲル
を形成し、その後希釈油中で上記ゲルを分散せし
めることからなるものであつた。米国特許第
3105049号には酸化カルシウムまたは水酸化カル
シウムをメタノールの存在下で二酸化炭素と反応
させて溶媒和された炭酸カルシウムを形成し、つ
いでこれを油およびスルホン酸カルシウムマホガ
ニイの如き分散剤と混合して二相に分散するエマ
ルシヨンを得、メタノール相を分散生成物含有油
相から除去することが開示されている。 米国特許第3318809号には、微粉末酸化カルシ
ウムをメタノール中でスラリーとし向流式炭酸化
装置中で炭酸化し、油およびスルホン酸カルシウ
ムと混合し、混合後メタノール相と油相を分離
し、ストリツピングした後油相を水で処理してメ
タノールコンプレツクスを分解するという類似方
法が開示されている。 米国特許第3342733号には、水性媒体中のアル
カリ土類金属の炭酸塩のコロイドゲルをスルホン
酸カルシウムの如き油分散性界面活性剤を含有す
る炭化水素油と混合してエマルシヨンを形成する
という類似方法が開示されている。上記エマルシ
ヨンは放置すると壊れ、水相は除される。 Ind.Eng.Chem.Prod.Res.Dev.14巻4号(1975
年)第295〜8頁のブレイ(Bray)らの“不溶性
炭酸塩の油中分散物”には、蒸発によるメタノー
ルの除去は取扱い不可能なゲルを生じ得ることが
記載されている。ブレイは水を添加してこのゲル
を壊すことを記載しているが、これはろ過上の問
題を生じ得ることを認めている。 米国特許第3258426号には、エマルシヨンが油
中のカルバミン酸カルシウムから形成され、つい
でこのカルバミン酸塩を加熱により炭酸塩に変換
するという別法が開示されれている。炭酸カルシ
ウムの形成中に生じた粗粒子はエマルシヨン中に
保持され、これは炭酸カルシウム分散物含有油相
から分離される。 一層高いアルカリ価(ASTM2896−80により
測定して典型的には300の全アルカリ価(以下
TBNという))の製品をつくる試みでオーバーベ
ース化スルホン酸カルシウムを製造する最近の方
法に於ては、油溶性スルホン酸またはアルカリ土
類金属のスルホン酸塩、メタノールの如きアルコ
ール、水酸化カルシウムおよび油の混合物を炭酸
化し、炭酸化の温度を従来の酸化カルシウムベー
ス化法に通常用いられていた還流温度より低くす
るという方法を用いることが通常である。かかる
方法に於ては、第二の溶媒、典型的にはトルエン
の如き炭化水素及び/または促進剤及び/または
アルカリ土類金属のハロゲン化物を使用すること
も可能である。かかる方法の一例は欧州特許第
264号に示されており、これには炭酸化後でスト
リツピングおよびろ過の前に反応混合物を20℃〜
35℃で少くとも0.5時間保つというソーキング期
間が記載されている。 本発明者らは今、上記方法の低温炭酸化の生成
物からメタノールの如きアルコールを除去する通
常のストリツピング工程は一層重い層が分離する
生成物の形成をもたらす傾向があることを見い出
した。上記生成物をひき続いてろ過する時に、こ
の一層重い層はろ過ケーキの頂部でスラツジを形
成し、これがろ過操作を遅くするという傾向にあ
る。上記スラツジはグリースのようなコンシステ
ンシーをもち、相当量のオーバーベース化スルホ
ン酸カルシウム生成物を含有するが潤滑油添加剤
としての用途に明らかに不適な形態である。これ
は調製から使用可能な生成物の収率を低下する。
更に、スラツジの蓄積は商業方法に相当の問題を
生じる。これはろ過器及び遠心分離器を操作可能
に保つのにしばしば清浄操作を必要とし、一方ス
ラツジそれ自体も相当な癈棄問題を生じるからで
ある。 今、炭酸化された生成物からメタノールの如き
アルコールの除去を修正することによりスラツジ
形成の傾向を著しくなくすことができることを見
い出した。 英国特許第2097417号には、アルカリ土類金属
の水酸化物をメタノール中で炭酸化し、(先行技
術のように)分散剤と混合し、ついで更に炭酸化
し、水およびメタノールを生成物から分離すると
いう高度に塩基性のアルカリ土類金属塩の調製方
法が開示されている。 しかしながら、低温炭酸化を用いついで熱ソー
キング期間後に炭酸化反応混合物からメタノール
を分離することにより、生成物のろ過特性の改良
および良好な収率をもたらす減少された沈降物お
よびスラツジの形成と共にオーバーベース化スル
ホン酸カルシウム製造の格別の改良が達成され
る。更に、生成物は粘度および/又は安定性およ
び/又は曇りに於て利点を有する。 すなわち、一局面に於て本発明は、 )a) 油溶性スルホン酸またはアルカリ土類
金属スルホン酸塩、 b) 芳香族または脂肪族の炭化水素溶媒、 c) C1〜5アルコール、 d) 油、および e) 存在するスルホン酸と反応するのに必要
とされるよりも過剰の水酸化カルシウム の混合物を形成し、 ) 上記の過剰の水酸化カルシウムを基準とし
て75〜95重量%のCO2で35℃を越えない温度で
上記混合物を炭酸化し、 ) 炭酸化後に上記反応混合物を15分以上の期
間で60℃を越えない温度に加熱し、 ) 上記炭酸化混合物を少くとも大部分のアル
コールを含む第一相と少くとも大部分の炭化水
素溶媒と油を含む第二相とに分離し、第一相を
除去し、 ) 第二相から揮発性物質を除去して油中オー
バーベース化スルホン酸カルシウムの分散液を
得る ことからなるオーバーベース化スルホン酸カルシ
ウムの調製方法を提供する。 上記反応混合物の成分(a)は一種以上の油溶性ス
ルホン酸を含み、これらは天然もしくは合成のス
ルホン酸、例えばマホガニイもしくは石油アルキ
ルスルホン酸;アルキルスルホン酸;またはアル
カリースルホン酸であつてもよい。上記アルキル
スルホン酸はアルキル鎖中に少くとも18個の炭素
原子をもつことが好ましい。最適のものは分子量
300〜700、好ましくは400〜500のスルホン酸であ
る。特に好適なスルホン酸塩は上記の最適スルホ
ン酸のアルカリ土類金属塩であり、スルホン酸カ
ルシウムが好ましいスルホン酸塩である。 成分(a)は鉱油溶液として使用することが便利な
場合がある。好適な鉱油溶液は50〜90重量%、好
ましくは70重量%のスルホン酸またはスルホン酸
塩を含む。 上記反応混合物の成分(b)は芳香族もしくは脂肪
族の炭化水素溶媒である。芳香族炭化水素が好ま
しく、これらの例はトルエン、キシレンおよびエ
チルベンゼンである。好適な脂肪族炭化水素はn
−ヘキサン、n−ヘプタン、n−デカン、n−ド
デカン、ホワイトスピリツト、ナフサまたはイソ
パラフインの如きパラフイン系炭化水素を含む。 成分(c)はメタノールが特に好ましいが、エタノ
ールの如きその他のC1〜C5アルコールが使用し
得る。 成分(a)を油溶液として導入する場合には、付加
的な油を導入することは不要であり得る。すなわ
ち成分(a)用の油溶媒は成分(d)として作用する。そ
してこれが好ましい。また油は上記反応混合物に
別々に導入してもよい。かくして上記反応混合物
は成分(a),(b),(c)および(e)の油溶液である。成分
(d)として好適な油は炭化水素油、特に鉱物源の炭
化水素油を含む。38℃で15〜30センチストークス
(cSt)の粘度をもつ油が特に好適である。また本
明細書で後記する潤滑油も使用し得る。 成分(e)として使用する水化カルシウムは一般に
石灰または石膏の如き天然源から誘導される。 水酸化カルシウム(成分(e))は一段階または二
段階で添加し得る。二段階添加では、まずスルホ
ン酸を中和するのに充分な水酸化カルシウムを添
加し、次に過剰の水酸化カルシウムを添加する。
しかし一段階添加が好ましい。 付加的な反応促進剤が使用出来、これらは英国
特許第1309172号に記載されているようなカルボ
ン酸アンモニウム塩であり得る。好ましいカルボ
ン酸アンモニウム塩はC1〜C3の飽和モノカルボ
ン酸、例えばギ酸、酢酸またはプロピオン酸から
誘導されたものである。またC1〜C3飽和モノカ
ルボン酸の如きC1〜C3カルボン酸のアルカリ金
属塩が使用し得る。 更に別の促進剤はアルカリ金属、アルカリ土類
金属、アルミニウム、銅、鉄、コバルトまたはニ
ツケルのハロゲン化物もしくは硫化物の如き、金
属のハロゲン化物または硫化物である。 成分(a),(b),(c),(d)および(e)の量に関しては、
成分(b)と成分(c)の容量比は好ましくは30:70〜
80:20とすべきである。このようにせずに、成分
(b)が多すぎると得られる生成物はグリース状にな
る傾向にあり、一方成分(c)が多すぎると反応混合
物は二酸化炭素および追加の水酸化カルシウムの
添加中に粘度が高くなりすぎる傾向になることが
ある。成分(b)と(c)の好ましい容量比は50:50〜
70:30である。 促進剤を使用する場合には、反応混合物中の水
酸化カルシウムの合計重量(すなわち反応の後の
段階で添加される水酸化カルシウムを含む)を基
準として10重量%以下、例えば3.0重量%〜7.0重
量%を使用することが好ましい。 上記反応混合物のその他の成分の相対量はそれ
程重要ではないが、成分(a)の重量は反応混合物中
油の合計重量の40%〜220%であり成分(b)と(c)の
重量は夫々反応混合物中油の合計重量の30%〜
160%であることが好ましい。 上記の過剰の水酸化カルシウムを中和するのに
必要とされる化学量論量の75〜95重量%までの
量、好ましくは80〜90重量%までの量で二酸化炭
素を上記混合物に35℃以下の温度、好ましくは30
℃以下の温度、更に好ましくは23℃〜30℃の範囲
の温度で導入する。本発明の方法のその値の工程
と共に用いると、この低温炭酸化は不溶性炭酸塩
の形成に由来する沈降物の減少を促進する。 工程)は、過剰の酸化カルシウムまたは水酸
化カルシウムを基準として80〜90重量%の量の
CO2を用いて25±2℃の温度で上記混合物を炭酸
化することからなることが特に好ましい。 二酸化炭素を添加した時、所望ならば追加の水
酸化カルシウム、好ましくは前記の好ましい最高
量までの水酸化カルシウムを添加しついで前記と
同様にして追加の二酸化炭素を反応混合物に添加
することができる。スルホン酸を成分(a)として最
初に使用する場合には、二酸化炭素の最初の添加
前に反応混合物中に当初から存在するよりも多量
の酸化カルシウムまたは水酸化カルシウムを使用
する必要はないであろう。 加熱工程(iii)(以下、熱ソークまたは熱ソーキン
グという)は1/2〜3時間の期間で行なうのが好
ましく、1〜2時間で行なうのが最も好ましい。
上記温度は55℃を越えないことが好ましく、45℃
を越えないことが更に好ましく、30℃〜45℃の範
囲にあることが最も好ましい。熱ソーク中、反応
混合物を撹拌することが望ましい。上記熱ソーク
はより多量の石灰が溶液中に入ることをもたら
し、これが石灰の利用を一層高め生成物のTBN
を増加することをもたらすものと思われる。加え
て、一層低い粘度の生成物が所定のTBNで得る
ことが出来る。また良好な収率及び/または減少
したスキニング傾向及び/または未反応物質に由
来する沈降物の問題の軽減を得ることが出来る。 工程)の熱ソーキング後の反応混合物または
工程)の回収された第二相のいずれかあるいは
これら両段階で希釈油を添加して添加剤生成物に
必要な希釈を行なうことができる。工程)に続
く油の少くとも一部の添加はひき続いての遠心分
離工程を改良するものと思われる。油を添加して
25〜75重量%のオーバーベース化スルホン酸塩を
含有する生成物を得ることが好ましい。 熱ソークおよび任意の希釈油添加に続いて、工
程)に於て反応混合物を二相に分離する。これ
は生成物中のスラツジ形成の傾向を低減せしめる
ことが判つた。上記分離は重力により、すなわち
反応混合物を放置することにより行なうか、ある
いは遠心分離もしくはスクロールデカンター中で
のデカンテーシヨンの如き機械的手段により行な
うことが出来る。この分離は大気温度〜60℃で行
なうことが好ましく、45℃を越えない温度で行な
うことが更に好ましい。第一の上層は、可能な少
量の炭化水素溶媒および中性スルホン酸カルシウ
ムと共に、反応中に形成されたメタノールおよび
水からなる。第二の下層は可能な少量のアルコー
ルおよび水および若干の沈降物と共に、油中の所
望なオーバーベース化スルホン酸カルシウムから
なる。これらの相を分離し、第二相を更に処理し
て所望の生成物を回収する。第1相は処理してア
ルコールを回収することが出来、ついでこれを循
環することが出来る。 分離工程後、第二相を昇温、例えば130℃以上
に加熱及び/または減圧して揮発性物質(成分
(b)、水及び残存アルコール)を除去出来、その後
ろ過及び/または遠心分離して固体を除去するこ
とが好ましい。ろ過は通常のろ過助剤を用いて促
進することが出来る。所望のオーバーベース化清
浄分散剤添加剤はろ液として得られる。 工程(iv)の相分離と同時の固体除去とを行なうた
め単一の遠心分離工程を使用することが可能であ
る。かかる液−液−固体分離を行ない得る三相遠
心分離器が利用出来る。 本発明の方法は、スラツジおよび/または沈降
物中の物質損失量を減少し、多量のスラツジまた
は凝集物が生成する時に生じ得る癈棄物問題を減
らすと共に高品質、高TBNスルホン酸カルシウ
ム生成物を良好な収率で得ることができる。特に
本発明の方法は100℃で測定して90cSt以下の動的
粘度、更に好ましくは70cSt以下の動的粘度で少
くとも300mg(KOH)/gのTBNをもつ好まし
い生成物を調製する手段を提供する。更に詳細に
は、本発明の方法は、生成物の最終ろ過に於て少
くとも200/hm2、の好ましいろ過速度、更に
好ましくは少くとも400/hm2のろ過速度が得
られるように生成物を調製することを可能にす
る。加えて、本発明の方法の好ましい面は低い曇
りで高度に安定性の生成物を得ることができる。 本発明のオーバーベース化清浄分散剤は無機お
よび合成の潤滑油中での使用に好適である。上記
潤滑油は動物油、植物油または鉱油、例えばナフ
サもしくはスピンドル油からSAE30、40〜50潤
滑油グレードまでの範囲の石油留分、ひまし油、
魚油もしくは酸化鉱油であつてもよい。 好適な合成エステル潤滑油またはアジピン酸ジ
オクチル、セバチン酸ジオクチル、アゼライン酸
ジデシル、アジピン酸トリデシル、コハク酸ジデ
シル、グルタル酸ジデシルおよびこれらの混合物
の如きジエステルを包含する。また合成エステル
はトリメチロールプロパンおよびペンタエリスリ
トールの如き多価アルコールを酪酸、カプロン
酸、カプリル酸およびペラルゴン酸の如きモノカ
ルボン酸と反応させて相当するトリ−およびテト
ラ−エステルを得ることにより調製されたポリエ
ステルの如きポリエステルであつてもよい。 またジカルボン酸、グリコールおよびアルコー
ルおよび/またはモノカルボン酸のエステル化反
応により形成されたものの如き、コンプレツクス
エステルもベース油として使用し得る。 ジエステルと少量の1種以上の増粘剤とのブレ
ンドも潤滑剤として使用し得る。すなわち1種以
上の水不溶性ポリオキシアルキレングリコール、
例えばポリエチレングリコール、またはポリプロ
ピレングリコール、または混合オキシエチレン/
オキシプロピレングリコールを50容量%まで含有
するブレンドを使用し得る。 潤滑油に対するオーバーベース化清浄分散剤の
添加量は少量、例えば0.01〜10重量%、好ましく
は0.1〜5重量%とすべきである。 最終潤滑油は油の特殊な用途に応じてその他の
添加剤を含有し得る。例えば、エチレンプロピレ
ンコポリマーの如き粘度指数改良剤が存在しても
よく、またコハク酸系分散剤、その他の金属含有
分散剤添加物および公知のジアルキルジチオリン
酸亜鉛耐摩耗添加剤が存在してもよい。本発明は
また本発明のオーバーベース化スルホン酸カルシ
ウムの油溶液と好ましくは一種以上の付加的な添
加剤とからなる添加剤コンセントレートに及ぶ。
また本発明はオーバーベース化スルホン酸カルシ
ウムを含有する潤滑油にも及ぶ。 以下、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明
する。 比較例A〜Jおよび実施例1〜6 これらの実施例に於て、特にことわらない限
り、下記の比率の反応体からなる初期反応混合物
は5の実験室規模試験で、次のものからなるも
のであつた。 トルエン 1353g スルホン酸1) 1353g メタノール 812g 石灰2) 793g 註1) 25%がC18直鎖スルホン酸であり75%が
C24プロピレンオリゴマースルホン酸であ
る平均分子量480の活性成分を68.5重量%
含有する油溶液。 2) 水酸化カルシウム95重量%および約0.3
重量%のマグネシウムを含有するフランス
のバルタザール・エ・コツト
(Balthazard et Cotte)から得られた石
灰。 炭酸化工程に於ては、特にことわらない限り、
上記混合物に対する二酸化炭素の添加量は、3.64
時間にわたつて仕込まれた356g、すなわち石灰
のオーバーベース化量により必要とされる化学量
論量の88重量%であつた。異なる量が添加される
場合には、CO2の全仕込時間は上と同じである。 希釈油は、特にことわらない限り、875gの量
で炭酸化された生成物に添加される。スタンコ
(Stanco)150を希釈油として使用する。 比較例 A (a) 仕込み: 還流冷却器、撹拌器およびスパージ管を備えた
反応器にスルホン酸およびトルエンを仕込み撹拌
した。メタノールを添加し、ついで石灰を添加し
た。 温度は35℃に上昇し、反応器を25±2℃に冷却
した。 (b) 炭酸化: 炭酸化は97.8g/時間のCO2流量で開始し、温
度を69%のCO2が添加されるまで25±2℃に保つ
た。ついで残りの炭酸化時間にわたり温度を55℃
に上げた。 (c) ストリツピング: 窒素スパージを始め、還流冷却器をテークオフ
冷却器と取り換えた。ついで温度を80℃に上げ
た。物質が留去するような速度で希釈油をストリ
ツピング中に添加した。ついで混合物を遠心分離
し、更に遠心分離物を150℃で減圧下にストリツ
プした。 (d) ろ過: プレコートとしてジカリト・スペシヤル・スピ
ードフロー(Dicallte Special Speedflow,米国
ジヤーマン・リフラクトリイ・カンパニイから入
手)ろ過助剤、および添加剤として2%スピード
プラス(Speedplus)または2%のスピーデクス
(Speedex)(両者ともジエネラル・リフラクトリ
イ・カンパニイから入手)のいずれかを用いて、
上記のストリツプされた生成物をろ過した。以下
の実施例の添加剤として使用したその他のろ過助
剤を表に示す。 比較例B〜Jおよび実施例1〜6の操作は表1
に示した変化以外は比較例Aについて記載のとお
りにした。
【表】
ーター
ーター
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 )a) 油溶性スルホン酸またはアルカリ
土類金属スルホン酸塩、 b) 芳香族または脂肪族の炭化水素溶媒、 c) C1-5アルコール、 d) 油、および e) 存在するスルホン酸と反応するのに必要
とされるよりも過剰の水酸化カルシウム の混合物を形成し、 ) 上記の過剰の水酸化カルシウムを基準とし
て75〜95重量%のCO2で35℃を越えない温度で
上記混合物を炭酸化し、 ) 炭酸化後に上記反応混合物を15分以上の期
間で60℃を越えない温度に加熱し、 ) 上記炭酸化混合物を、少くとも大部分のア
ルコールを含む第一相と少くとも大部分の炭化
水素溶媒と油を含む第二相とに分離し、第一相
を除去し、 ) 第二相から揮発性物質を除去して油中オー
バーベース化スルホン酸カルシウムの分散液を
得る ことからなるオーバーベース化スルホン酸カルシ
ウムの調製方法。 2 工程)が30℃を越えない温度で上記混合物
を炭酸化することからなる特許請求の範囲第1項
記載の調製方法。 3 工程)に続いておよび/または工程)に
続いて希釈油を添加する特許請求の範囲第1項ま
たは第2項に記載の調製方法。 4 工程)に於て炭酸化された反応混合物を55
℃を越えない温度に1/2〜3時間加熱する特許請
求の範囲第1項〜第3項のいずれか一項に記載の
調製方法。 5 上記の炭酸化された反応混合物を30℃〜45℃
に加熱する特許請求の範囲第4項記載の調製方
法。 6 )a) 油溶性スルホン酸またはアルカリ
土類金属スルホン酸塩、 b) 芳香族または脂肪族の炭化水素溶媒、 c) C1-5アルコール、 d) 油、および e) 存在するスルホン酸と反応するのに必要
とされるよりも過剰の水酸化カルシウム の混合物を形成し、 ) 上記の過剰の水酸化カルシウムを基準とし
て75〜95重量%のCO2で35℃を越えない温度で
上記混合物を炭酸化し、 ) 炭酸化後に上記反応混合物を15分以上の期
間で60℃を越えない温度に加熱し、 ) 上記炭酸化混合物を、少くとも大部分のア
ルコールを含む第一相と少くとも大部分の炭化
水素溶媒と油を含む第二相とに分離し、第一相
を除去し、 ) 第二相から揮発性物質を除去して油中オー
バーベース化スルホン酸カルシウムの分散液を
得る ことからなるオーバーベース化スルホン酸カルシ
ウムの調製方法により調製され、少なくとも300
の全アルカリ価を有するオーバーベース化スルホ
ン酸カルシウム。 7 100℃で測定した粘度90cSt以下、全アルカリ
価300を有する特許請求の範囲第6項記載のオー
バーベース化スルホン酸カルシウム。 8 )a) 油溶性スルホン酸またはアルカリ
土類金属スルホン酸塩、 b) 芳香族または脂肪族の炭化水素溶媒、 c) C1-5アルコール、 d) 油、および e) 存在するスルホン酸と反応するのに必要
とされるよりも過剰の水酸化カルシウム の混合物を形成し、 ) 上記の過剰の水酸化カルシウムを基準とし
て75〜95重量%のCO2で35℃を越えない温度で
上記混合物を炭酸化し、 ) 炭酸化後に上記反応混合物を15分以上の期
間で60℃を越えない温度に加熱し、 ) 上記炭酸化混合物を、少くとも大部分のア
ルコールを含む第一相と少くとも大部分の炭化
水素溶媒と油を含む第二相とに分離し、第一相
を除去し、 ) 第二相から揮発性物質を除去して油中オー
バーベース化スルホン酸カルシウムの分散液を
得る ことからなる調製方法により調製されたオーバー
ベース化スルホン酸カルシウムを潤滑油添加剤と
して使用する方法。 9 )a) 油溶性スルホン酸またはアルカリ
土類金属スルホン酸塩、 b) 芳香族または脂肪族の炭化水素溶媒、 c) C1-5アルコール、 d) 油、および e) 存在するスルホン酸と反応するのに必要
とされるよりも過剰の水酸化カルシウム の混合物を形成し、 ) 上記の過剰の水酸化カルシウムを基準とし
て75〜95重量%のCO2で35℃を越えない温度で
上記混合物を炭酸化し、 ) 炭酸化後に上記反応混合物を15分以上の期
間で60℃を越えない温度に加熱し、 ) 上記炭酸化混合物を、少くとも大部分のア
ルコールを含む第一相と少くとも大部分の炭化
水素溶媒と油を含む第二相とに分離し、第一相
を除去し、 ) 第二相から揮発性物質を除去して油中オー
バーベース化スルホン酸カルシウムの分散液を
得る ことからなる調製方法により調製されたオーバー
ベース化スルホン酸カルシウムを含む潤滑油。 10 )a) 油溶性スルホン酸またはアルカ
リ土類金属スルホン酸塩、 b) 芳香族または脂肪族の炭化水素溶媒、 c) C1-5アルコール、 d) 油、および e) 存在するスルホン酸と反応するのに必要
とされるよりも過剰の水酸化カルシウム の混合物を形成し、 ) 上記の過剰の水酸化カルシウムを基準とし
て75〜95重量%のCO2で35℃を越えない温度で
上記混合物を炭酸化し、 ) 炭酸化後に上記反応混合物を15分以上の期
間で60℃を越えない温度に加熱し、 ) 上記炭酸化混合物を、少くとも大部分のア
ルコールを含む第一相と少くとも大部分の炭化
水素溶媒と油を含む第二相とに分離し、第一相
を除去し、 ) 第二相から揮発性物質を除去して油中オー
バーベース化スルホン酸カルシウムの分散液を
得る ことからなる調製方法により調製されたオーバー
ベース化スルホン酸カルシウムの油溶液を含む、
潤滑油とブレンドするための添加剤コンセントレ
ート。
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