JPS6055558B2 - 低温用潤滑剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は低温用潤滑剤に関する。

従来、種々の石油留分が潤滑剤として使用されている。
たとえば石油からとれる潤滑剤、つまソー般に鉱油と呼
ばれるものは通常の用途に対し満足に供し得るが、ジェ
ットエンジン用あるいは極地用などには不満足である。
そのため、ジエステル等の合成潤滑剤によつて粘度、流
動点等の特性を改良することが提案されている。しかし
、これらの潤滑剤は多くの場合比較的高価であり、さら
にジエステルの場合ジェットエンジン用潤滑剤としては
満足に使用し得てもクランクケース用潤滑剤としては不
満足なものである。これは酸化安定性が劣ることおよび
部分的加水分解によつて銅一鉛ベアリングを腐蝕させる
ためである。したがつてジエステルは低温用クランクケ
ース潤滑剤として使用されない。鉱油より特性のすぐれ
たアルカリール炭化水素潤滑剤も知られており、たとえ
ば米国特許第３２８８７１６号および第３１７３９６５
号において開示されている。

これらの合成潤滑剤はジエステル系潤滑剤よりは安価で
あるが、鉱油より高価であり、かつ酸化安定性は鉱油よ
り劣る。この発明は低温においても、耐酸化性、流動性
等において満足に使用し得る潤滑剤を提供することを目
的としてなされたものである。

すなわち、この発明はアルカリール炭化水素潤滑剤と該
潤滑剤１０喧量部に対し、約１０ないし１０哩量部の範
囲における相乗効果適量の鉱油とからなることを特徴と
する潤滑剤を提供する。この発明者等はアルカリール炭
化水素潤滑剤と鉱油との適当な混合によつて低温用潤滑
剤として好適な相畳効果を生せしめることに成功した。
この明細書で１相乗効果．適量ョとは鉱油をアルカリー
ル炭化水素潤滑剤に加えたとき、この混合物がこれら被
混合物単独における特性と比較して改良を生ぜしめるよ
うな添加量を意味するものを云う。たとえば７５％のア
ルカリール炭化水素潤滑剤と２５％のペールオイルと；
からなる組成物は酸化安定性がアルカリール炭化水素合
成潤滑剤あるいはペールオイルよりも優ることになる。
この場合、ペールオイルの相乗効果適量は上記合成潤滑
剤１００部に対し、羽Ｊ部であると云うことができる。
この相乗効果適量は使用する原料、所望とする特性によ
つて異なる。

本発明者等はこのように多くの鉱油とアルカリール炭化
水素合成潤滑剤との組合せが少なくとも酸化安定性およ
び流動点の低下に有効な相乗効果をもたらすものである
ことを見出したものである。

この発明において使用されるアルカリール炭化水素潤滑
剤は主としてジ・ノルマル長鎖アルカリールと、重要な
要素をなす少量のトリアルキル置換テトラヒドロナフタ
リンとからなる。

ジ●ノルマル長鎖アルカリールは長鎖アルキル基が約６
ないし１８個の炭素原子、好ましくは約１０覇ないし托
個の炭素原子、さらに好ましくは約１１ないし１４個の
炭素原子を有するものである。

アリル基としてはフェニル基、トリル基あるいはキシル
基が適応し、特にフェニル基が好ましい。しかして好ま
しいジ●ノルマル長鎖アルカリールはその中のアルキル
基が上記の長鎖アルキル基の範囲に相当するアルキル基
を有するジーｎ−アルキルベンゼンである。なお、本明
細書においてＲｎ−アルキルベンゼンョとは実質的に直
鎖のアルキル基を有し、好ましくは少なくともアルキル
置換基の９５％以上が各アルキル基の第２番目の炭素原
子を介してベンゼン刻に結合しているものを云う。この
Ｒｎ−アルキルベンゼンョは線状アルキルベンゼンある
いは直鎖状アルキルベンゼンと同義語である。トリアル
キル置換テトラヒドロナフタリンは下記の構造式で示さ
れる。

ここで、Ｒ１およびＲ２は１ないし約１３の炭素原子を
それぞれ有し、かつＲ１とＲ２の合計に約６ないし１４
であること、Ｒ３およびＲ４は１ないし約１６の炭素原
子をそれぞれ有し、かつＲ３とＲ，の合計は約９ないし
１７である。

さらにこれらアルキル基Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４は
直鎖である。このトリアルキル置換テトラヒドロナフタ
リンはジーｎ−アルキルベンゼンと同程峠の沸点を有し
、さらにほぼ同程度の分子量を有する。ジーｎ−長鎖ア
ルカリールおよびトリアルキル置換テトラヒドロナフタ
リンに加え、炭化水素アルカリール合成潤滑剤は少量の
種々のアルキル芳香族化合物を含有していてもよい。炭
化水素アルカリール合成潤滑剤は下記の組成を有する。

この組成からなる合成潤滑剤は下記の特性を有する。

炭化水素アルカリール合成潤滑剤は種々の方法でつくる
ことができる。

たとえばベンゼンとテトラフドロナフタリンをアルキル
化し、ついで得られた生成物を攪拌混合する方法、モノ
ーｎ−アルキルベンゼンとジアルキル置換テトラヒドロ
ナフタリンの混合物を適当なアルキル化剤を用いてアル
キル化する方法などである。しかし特に好ましい炭化水
素アルカリール合成潤滑剤の製造方法は種−ＢＦ，、臭
化アルミニウム、あるいは塩化アルミニウムを触媒とし
て用い、モノーｎ−アルキルベンゼン富化原料油を不均
一化する方法である。以下、上述の不均化による炭化水
素合成潤滑剤の製法について詳述するが、前述の組成お
よび物理的特性を有する組成物はこの発明において好適
に使用可能である。

適当なモノーｎ−アルキルベンゼンは約６ないし約比個
の炭素原子をアルキル基中に有するものである。

さらに好ましくはアルキル基の炭素原子数が約１０ない
し１５のモノーｎ−アルキルベンゼンが使用される。上
述の不均化方法によつて製品を得る場合に好適な物質と
しては上述の範囲内に該当するモノーｎ−アルキルベン
ゼンを可成り含み、米国特許第３３１６２９４号に記載
された方法によつて得られたものである。

この米国特許によれば、清浄剤の製法として、（ａ）実
質的に直鎖のｑ−Ｃｌ８炭化水素の留分を、実質的にオ
ルフインを含まず、かつ上述の直鎖炭化水素を非直鎖炭
化水素とともに含む石油留分から分離する工程と、（ｂ
）上記（ａ）で分離された炭化水素留分を塩素化し、約
１０ないし３５モル％の直鎖炭化水素を実質的に胸こ一
塩素化する工程と、（Ｃ）芳香族化合物、たとえばベン
ゼンをアルキル化触媒の存在下で上記（ｂ）工程で得た
塩素化物とともにアルキル化する工程と、（ｄにの反応
物から蒸留によつて実質的にモノーｎ−アルキルベンゼ
ンからなる留分を回収する工程を開示している。この米
国特許第３３１６２９４号はＣ８ないしＣｉ８の炭化水
素を用いる方法に関するが、本発明の場合は約６ないし
１８の炭素数約６ないし１８の炭化水素を使用する。Ｃ
８ないしＣｌ８の炭化水素は上記米国特許の（ａ）工程
に変更を加えることによつて得ることができる。その他
Ｃ６〜Ｃｌ８の炭化水素留分を得る方法は公知の手段に
よつて適宜なし得る。なお、炭素原子１０ないし１５を
アルキル基中に有するアルキルベンゼンを使用すること
が好ましいが、この選択は当初の原料油においてあるい
はアルキルベンゼン製品の蒸留時のいずれにおいてもな
し得る。つぎに不均化反応の条件について述べる。

不均化反応は好ましくは触媒として、塩化アルミニウム
を用いておこなわれる。

触媒の量はモノーｎ−アルキルベンゼン出発原料に対し
、約０．１ないし１０重量％、より好ましくは約０．５
ないし５重量％使用する。場合によつてはプロトン供与
体を反応促進剤として塩化アルミニウム触媒とともに使
用する。

この種促進剤として適当なものは触媒中に添加したとき
プロトンを生成するものであれば如何なるものでもよい
。特に好ましい促進剤は塩化水素およ門び水である。こ
の促進剤の典型的な添加量は触媒に対し約４重量％であ
る。促進剤の必要性およびその添加量については当業者
が容易に決定し得る。不均化反応は好ましくは約２０℃
ないし１３０℃の温度でおこなわれる。ジーｎ−アルキ
ルベンゼｊンの最大生成量は約６５ーないし１２０℃の
間温度で得られるので、この範囲の温度が好ましい。反
応後、反応物は蒸留によつてベンゼン、パラフィンおよ
び未反応モノーｎ−アルキルベンゼンを除去する。好ま
しい製品は約１６５℃ないし３０Ｃ）Ｃの温度、５ｗｊ
．Ｈｆの圧力下で蒸留される。この製品は平均分子量が
約３５０ないし４７０の範囲である。蒸留においてさら
に好ましい温度の下限は１８５あと、５ｍＨｆであり、
またさらに好ましくはその下限が１９′Ｒｃｌ５ｍｌＨ
ｆでおこなう。場合によつては好ましい留分は不均化製
品から蒸留によつて選択された留分あるいは塔頂留出分
を不均化製品の約１０ないし９０％得る。鉱物潤滑油と
は周知のように、原油の精製によつて得られる物質を云
う。

特に好ましい鉱物潤滑油の具体例としてはペールオイル
、ナフテン油およびブライトストックである。石油を精
製する場合、原油を蒸留し直留ガソリン、灯油、軽油が
得られる。

この結何残つた原油の残渣は潤滑油を製造するために使
用される。ナフテン油およびペールオイルは留分であり
、ブライトストックは残渣油である。従来、ベールオイ
ルとブライトストックはさらに処理されて脱色され、ワ
ックス含量を少なくすることがおこなわれる。ペールオ
イルおよびナフテン油はともに留出油であるが、多くの
点で異なる。

たとえば、これらが生成される原油によつてタイプによ
つて化学組成、物理的特性が異なる。ナフテン油は芳香
族を多量含み、粘度指数が低く、ペールオイルよりも流
動点が低い。ペールオイルとナフテン油の識別は粘度指
数および流動点によつて容易におこなうことができる。
以上概略したようにブライトストックとはパラフィン原
油から得られる高粘度の、溶剤精製され．た脱ろう潤滑
油を意味する。

ナフテン油は本発明に好適する。

その理由は多くの場合相乗効果をもたらすからである。
特にナフテン油による潤滑油混合物の流動点に関する影
響は広範囲の組成割合において著るしい。本発明におい
て好適する鉱物潤滑油についてはＲＰｅｔｒＯｌｅｕｎ
ｌ−ＰｒｅｈｉｓｔＯｒｉｃｔＯＰｅｔｆＯｃｈｅｍｉ
ｃａｌｓ」（著者、Ｇ．Ａ．Ｐｌｘｄｙ．ＣＯｐｐＣｌ
ａｒｋ社、パンクーパ、トロント、モントリオール、カ
ナダ出版１９５８）の第２２５〜２２＆．２３１，２３
４，２４２および３７頂一に記載されている。

以下、この発明において、種々の特性に関し相乗効果適
量に相応する好ましい範囲を種々の鉱物潤滑油について
示す。

なお上記表において１部ョは炭化水素合成潤滑剤１（１
）部に対するものである。

この発明によつて得られる潤滑油組成物は低温用のグリ
ース組成物を得るのに好適することは前述のとおりであ
る。

又この発明に係わる潤滑油組成物は種々の特性に関し相
乗効果を与えるが、ある種の特性（特に粘度指数）につ
いては向上しない。つまり、ある種の特性（特に粘度指
数）はアルカリール炭化水素合成潤滑油と鉱物潤滑油と
の中間に属する。この発明の範囲に属する組成の多くは
アルカリール炭化水素合成潤滑剤よりも粘度指数が低い
が、それでも比較的良好な粘度指数を有する。この発明
に係わる潤滑剤は低温用グリースの製造のほか、クラン
クケース潤滑油、作動液としても有効である。

つぎに、この発明においてグリース組成物を形成する場
合について説明する。すなわち、この発明においては従
来公知のグリース形成剤を適宜使用することができる。
周知のように、市販されているグリースのほとんどは動
植物あるいは海産物から得られる油脂をけん化して得ら
れる金属石けんを使用している。その他のけん化に適し
た物質としてはロジンオイル、ナフテン酸、スルフォン
酸、合成脂肪酸、モンタンろう、および羊毛グリースで
ある。グリース形成剤の金属はアルミニウム、バリウム
、カルシウム、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、
鉛あるいはストロンチウムである。このほか、化学的あ
るいは物理的に変性させた種々の粘土もグリース形成剤
として使用されている。

このような変性およびグリース形成剤として使用される
適当な粘土の例としては、ベントナイト、サポナイト、
アタプルガイド、ゼオライトおよびフラースアースであ
る。変性粘土のうちでは変性ベントナイトはグリース形
成剤として好ましい。１変性ベントナイト，は当業者に
周知であると思われるが、これに関しＲＭａｎｕｆａｃ
ｔｕｒｅａｎｄＡｐｐｌｌｃａｔｉＯｎＯｆＬｎｂｒｉ
ｃａｔｉｎｇＧｒｅａｓｅｓＪ（Ｃ．Ｊ．ＢＯｎｅｒ著
、ＲｅｉｎｈＯｌｄ，ＮｅｗＹＯｒｋｌ９５４）の第７
２４および７２５頁にも記載されている。

この発明で使用される好適なグリース形成剤は変性粘土
であり、特に変性ベントナイトおよびリチウム脂肪酸石
けんが好ましい。

極低温（すなわち、−５０ないし−６５′Ｆ）で低粘度
のグリース組成物を得たいときは、変性ベントナイトが
グリース形成剤として好ましい。

この発明の潤滑油組成物がグリース製造のための基油と
して使用できることから、グリース形成剤の添加量は当
業者にとつて明らかであろう。しかし、これについてさ
らに補足すると、この発明に係わるグリースに使用され
るグリース形成剤の添加量は潤滑油組成物１０ＣＢに対
し、約１ないしお部の範囲、より好ましくは約５ないし
１１部の範囲である。なお周知のようにグリース形成剤
の添加量の加減によつてグリース製品のちよう度が影響
される。この発明に係わるグリース組成物にはその他種
々の添加剤、たとえばさび止め剤、酸化防止剤、滑剤、
極圧剤、粘性剤等を添加することも差支えない。

゛この発明に係わるグリース組成物を得る場合における
ペールオイルあるいはナフテン油の相乗効果適量はアル
カリール炭化水素合成潤滑剤１００部に対し１０ないし
１０娼、好ましくは２５ないし６７部である。

極低温（すなわち−５０ないし−６７Ｆ）で良好な流れ
特性を有するグリース組成物を得たいときはアルカリー
ル炭化水素およびナフテン油あるいはペールオイルとグ
リース形成剤として変性ベントナイトとの混合物が適す
る。

また−２０ないし−４０゜Ｆの温度で良好な流れ特性を
有するグリース組成物を得たいときはアルカリール炭化
水素とナフテン油あるいはペールオイルとをリチウム脂
肪酸石けんで混合したものを用いる。以下に述べる実施
例に示された見かけ粘度から明らかなように、この発明
に係わるグリースは−６７Ｆの低温においてもポンピン
グできる。

このような低粘度のため、低温においても通常のハンド
ガンを用いなくとも取扱い可能である。以下実施例につ
いて述べるが、実施例１〜２については下記の物質が用
いられた。

（イ）アルカリール炭化水素合成潤滑剤 アルカリール炭化水素合成潤滑剤を上述の米国特許第３
３１６２９４号の方法に基づいて得られｔこモノーｎ−
アルキルベンゼン留分の不均化によつて得た。

このモノーｎ−アルキルベンゼンは主としてＣｌ３のア
ルキル基を有するものであつた。なお、この製品は下記
の組成を有するものであつた。蝙１′１Ｕコ１Ｖ卜４−
μＪｖ●ｖこの組成物の成分は分子量が４４２ないし４
７０の範囲のものであつた。

この組成物の物理的特性を下記の通りであつた。

（口） ナフテン油 （ハ） ペールオイルおよびブライトストック 実施例１ 炭化水素合成潤滑剤、ナフテン潤滑油およびペールオイ
ルを種々の割合で含む混合物をつくり、それぞれの流動
点、粘度指数について測定した。

（１）・・・・・・水素添加されたもの実施例２ この実施例は１００ペールオイル、ナフテン油Ａ、ある
いはブライトストックを炭化水素合成潤滑剤と混合する
ことによる酸化安定度への影響を示す。

この試験は米国連邦規格試験（ＦｅｄｅｒａｌＴｅｓｔ
ＭｅｔｈＯｄＳｔａｎｄａｒｄ）ＮＯ．７９ｌ−Ｂ１試
験方法ＮＯ．５３Ｏ＆，６（１９６師１月１５日現在）
に準じておこなわれた。

ただし金属触媒は使用しなかつた。下記の組成について
試験がおこなわれた。 表 ９ （イ）１００％ 炭化水素合成潤滑剤 （口）１００％１００ペールオイル （ハ）１００％ ナフテン油Ａ （ニ）７５％ 炭化水素合成潤滑剤 ２５％１００ペールオイル （ホ）７５％ 炭化水素合成潤滑剤 ２５％ ナフテン油Ａ （へ）５０％ 炭化水素合成潤滑剤 ５０％１００ペールオイル （ト）５０％ 炭化水素合成潤滑剤 ５０％ ナフテン油Ａ （チ）７５％ 炭化水素合成潤滑剤 ２５％ ブライトストック （り）５０％ 炭化水素合成潤滑剤 ５０％プライナストツク 試験結果を下記表に示す。

矢・・・多少異なるが、実質的に同一視できるもの以下
に述べる実施例３，４については下記の物質が用いられ
た。

（イ）アルカリール炭化水素合成潤滑剤 アルカリール炭化水素合成潤滑剤を上述の米国特許第３
３１６２９４号の方法に基づいて得られたモノーｎ−ア
ルキルベンゼン留分の不均化によつて得た。

このモノーｎ−アルキルベンゼンは主としてＣｌ３のア
ルキル基を有するものであつた。なお、この製品は下記
の組成を有するものであつた。この組成物の成分は分子
量が４４２ないし４７０の範囲のものであつた。この組
成物の物理的特性を下記の通りであつた。

（ロ） 鉱物潤滑油 ＊・・・一般に８０ペールオイルと呼ばれるもの。

実施例３この実施例は合成炭化水素と、ペールオイルあ
るいはナフテン油との混合によつて得られたグリースの
低温における粘度への影響を説明するものである。

この実施例のグリースは増ちよう剤として変性ベントナ
イト６６ＮＹＫ０Ｎ７Ｔ（ＮａｔｉＯｎａｌレＡｄ社製
）を使用し、さらにさび止め剤として少量の亜硝酸ナト
リウムを添加した。このグリースはさらにグリース形成
剤および潤滑油に加えて酸化防止剤、油膜増強剤等の従
来のグリース添加剤を小量含有させた。この実施例で使
用した装置は内径０．３１５４インチの長さ２０フィー
トのコイル状の銅チューブを冷凍浴に浸漬したものを用
いた。

この２０フイートコイ■には長さ２４フィート、内径（
インチの銅チューブからなる予冷コイルを接続した。変
速歯車ポンプ（１ガロン／時間）をグリース貯ぞう域と
予冷コイルとの間に付設した。圧力ゲージを予冷コイ門
ルと２０フィートテストコイルとの接合部に取付けた。
この歯車ポンプは空気圧をグリース貯ぞう域に印加する
ことによつて強制しキヤビーシヨンの発生を防止した。
この圧力によつて容積式歯車ポンプのグリース流量は影
響されなかつた。テストフパイプ１フード当りの圧力低
下に対するグリース流量（１立方インチ／分）が得られ
た。見かけ粘度はボアズイユの法則を用いて得た。この
ような方法によつてグリース流量のデータをとることは
通常一般におこなわれることであり、その詳細について
はＡＳＴＭテストＤ−１０９２に記載されている。各種
グリースの組成、針入度および粘度のデータを以下表に
示す。

// 実施例４ この実施例は増ちよう剤としてリチウム脂肪酸石けんを
、又基油として合成炭化水素潤滑剤とナフテン油との混
合物を使用したグリースについて説明する。

この実施例からナフテン油を４０％まで含むグリースは
合成炭化水素潤滑剤を１００％使用したグリースど比較
して粘度特性において同等あるいはやや良好となる。グ
リース形成剤としてリチウム１２−オキシステアリン酸
塩、さらにナフテン油Ａが使用された。

実施例３と同様少量のグリース添加剤も使用された。以
下グリースの組成、針入度、および粘度のデータを示す
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ −４０°Ｆ以下の低温で用いられる低温用潤滑剤で
   あつて、アルカリール炭化水素潤滑剤と、該アルカリー
   ル炭化水素潤滑剤１００重量部に対し、約１０ないし１
   ００重量部の範囲のペールオイル、ナフテン油およびブ
   ライトストックから選ばれる鉱油からなり、上記アルカ
   リール炭化水素潤滑剤はジ・ノルマル長鎖アルカリール
   で、その長鎖アルキル基は６ないし１８個の炭素原子を
   有するとともにそのアリール基はフェニル基、トリル基
   あるいはキシル基であるものを約６１ないし９２重量％
   と、トリアルキル置換テトラヒドロナフタリン約５ない
   し３０重量％とからなり、該アルカリール炭化水素潤滑
   剤が下記特性、粘度指数８０ないし１１６ 流動点（°Ｆ）−４０ないし−６０ 分子量約３５０ないし５２６ を有するものであることを特徴とする低温用潤滑剤。 ２ −４０°Ｆ以下の低温で用いられる低温用潤滑剤で
   あつて、アルカリール炭化水素潤滑剤と、該アルカリー
   ル炭化水素潤滑剤１００重量部に対し、約１０ないし１
   ００重量部の範囲のペールオイル、ナフテン油およびブ
   ライトストックから選ばれる鉱油と、上記アルカリール
   炭化水素潤滑剤油と上記鉱油の合計１００重量部に対し
   、約１ないし４３重量部のグリース形成剤とからなり、
   上記アルカリール炭化水素潤滑剤はジ・ノルマル長鎖ア
   ルカリールで、その長鎖アルキル基は約６ないし１８個
   の炭素原子を有するとともにそのアリール基はフェニル
   基、トリル基あるいはキシリル基であるものを約６１な
   いし９２重量％と、トリアルキル置換テトラヒドロナフ
   タリン約５ないし３０重量％とからなり、該アルカリー
   ル炭化水素潤滑剤が下記の特性、粘度指数８０ないし１
   １６流動点（°Ｆ）−４０ないし−６０ 分子量約３５０ないし５２６ を有するものであることを特徴とする低温用潤滑剤。