(57)【要約】  少量の高粘度潤滑剤成分を精度良く分配するには、潤滑剤ブレンドを形成するためのチューブレス容積式液体取扱装置を用いる。潤滑剤添加剤リザーバ内に含まれる各潤滑剤成分のためのテーパの付いた先端を有する低空隙容積の容積式ピペットおよび潤滑剤ブレンド容器を提供する工程、潤滑剤添加剤リザーバからピペットに、投入容積の潤滑剤成分を投入する工程、ピペットを、潤滑剤添加剤リザーバから潤滑剤ブレンド容器まで移動する工程、潤滑剤ブレンド容器へ、排出容積の潤滑剤成分を、ピペットから排出する工程、ピペットを、潤滑剤ブレンド容器から、添加剤リザーバまで戻す工程およびこれらの工程を各添加潤滑剤成分について繰り返す工程が含まれる。この方法は、高処理量実験試験環境に適用される。【選択図】図５
2009541527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高粘度潤滑剤成分を、チューブレス容積式ピペットにより分配して、潤滑剤ブレンドを形成する方法であって、
潤滑剤添加剤リザーバ内に含まれる各潤滑剤成分のための低空隙容積の容積式ピペットおよび１つ以上の潤滑剤ブレンド容器を提供する工程；
前記潤滑剤添加剤リザーバから前記低空隙容積の容積式ピペットに、投入容積の潤滑剤成分を投入する工程；
前記低空隙容積の容積式ピペットを、前記潤滑剤添加剤リザーバから前記１つ以上の潤滑剤ブレンド容器まで移動する工程；
前記１つ以上の潤滑剤ブレンド容器へ、排出容積の前記潤滑剤成分を、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出する工程；
前記低空隙容積の容積式ピペットを、前記１つ以上の潤滑剤ブレンド容器から、前記添加剤リザーバまで戻す工程；および
前記投入、前記移動、前記排出および前記戻す工程を、各添加潤滑剤成分について繰り返す工程
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記１つ以上の潤滑剤ブレンド容器の質量を測るための秤を提供する工程；および
前記１つ以上の潤滑剤ブレンド容器へ排出される各潤滑剤成分の実際の質量を、前記秤により制御する工程
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
１つ以上の高粘度潤滑剤成分を、前記投入工程の前に、１１０℃未満の温度まで加熱する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
１つ以上の高粘度潤滑剤成分を、前記投入工程の前に、９１℃未満の温度まで加熱する工程を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
１つ以上の高粘度潤滑剤成分を、前記投入工程の前に、５１℃未満の温度まで加熱する工程を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記投入工程が、５×１０６秒−１未満の剪断速度で行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記投入工程が、１×１０６秒−１未満の剪断速度で行われることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記投入工程が、１×１０５秒−１未満の剪断速度で行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記投入工程が、１×１０４秒−１未満の剪断速度で行われることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記低空隙容積の容積式ピペットを制御するためのコンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラに結合したロボット手段を提供する工程；および
前記投入、前記移動、前記排出、前記戻すおよび前記繰り返す工程を自動化するためのコンピュータまたはプログラム可能なコントローラに結合された前記ロボット手段を用いる工程
を更に含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項１１】
前記コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラを用いて、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出された前記潤滑剤成分の容積を測定することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラを更に用いて、前記潤滑剤成分の密度に、前記潤滑剤成分の排出容積を乗算することにより、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出された前記潤滑剤成分の計算質量を測定することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラを更に用いて、前記計算質量を、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出された前記潤滑剤成分の前記容積で除算することにより、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出された前記潤滑剤成分の計算密度を測定することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラを更に用いて、実際の質量を、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出された前記潤滑剤成分の前記容積で除算することにより、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出された前記潤滑剤成分の実際の密度を測定することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラを更に用いて、前記潤滑剤成分の前記実際の密度と前記計算密度を比較し、その差が指定したオフセット内か判断することにより、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出された前記潤滑剤成分の同一性を確認することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラが、１つ以上の潤滑剤ブレンドレシピによりプログラムされていることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記ロボット手段が、サポートブリッジに接続されたロボットアームを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記潤滑剤成分が、基油、ＶＩ向上剤、分散剤、洗剤、流動点降下剤、ポリイソブチレン、高分子量ポリアルファオレフィン、耐摩耗／極圧剤、酸化防止剤、乳化破壊剤、シール膨潤剤、摩擦調整剤、耐食防止剤、消泡剤およびこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記潤滑剤成分の粘度が、１００℃で５００センチポアズを超えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記潤滑剤成分の粘度が、１００℃で１０００センチポアズを超えることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記潤滑剤添加剤リザーバが、隔壁によりカバーされていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記潤滑剤ブレンド容器の容積が、１００ミリリットル未満であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記潤滑剤ブレンド容器の容積が、１０ミリリットル未満であることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記低空隙容積の容積式ピペットが、使い捨てであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
高処理量実験型用途に用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記低空隙容積の容積式ピペットの空隙容積が、１ミリリットル未満であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記低空隙容積の容積式ピペットの空隙容積が、０．５ミリリットル未満であることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記低空隙容積の容積式ピペットの空隙容積が、０．０５ミリリットル未満であることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記低空隙容積の容積式ピペットの空隙容積が、０．５マイクロリットル未満であることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記低空隙容積の容積式ピペットの空隙容積が、実質的にないことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記低空隙容積の容積式ピペットが、テーパのついた先端を有しており、前記テーパのついた先端の合計容積の３０％未満の空隙容積を備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３２】
前記低空隙容積の容積式ピペットが、テーパのついた先端を有しており、前記テーパのついた先端の合計容積の１０％未満の空隙容積を備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３３】
前記低空隙容積の容積式ピペットが、テーパのついた先端を有しており、前記テーパのついた先端の合計容積の２％未満の空隙容積を備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３４】
小さな低空隙容積の容積式ピペットを用いて、大きな低空隙容積の容積式ピペットまたは従来のピペットと組み合わせて、分配精度を改善する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３５】
高粘度潤滑剤成分を、チューブレス容積式ピペットにより分配して、潤滑剤ブレンドを形成する方法であって、
潤滑剤添加剤リザーバ内に含まれる各潤滑剤成分のための低空隙容積の容積式ピペット、前記潤滑剤添加剤リザーバのための加熱手段、１つ以上の潤滑剤ブレンド容器、前記１つ以上の潤滑剤ブレンド容器の質量を秤量するための秤および以下の工程を調整および制御するためのコンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラに結合されたロボット手段を提供する工程；
高粘度の１つ以上の潤滑剤成分を、１１０℃未満の温度まで加熱する工程；
前記潤滑剤添加剤リザーバから前記低空隙容積の容積式ピペットに、投入容積の潤滑剤成分を投入する工程；
前記低空隙容積の容積式ピペットを、前記潤滑剤添加剤リザーバから前記１つ以上の潤滑剤ブレンド容器まで移動する工程；
前記１つ以上の潤滑剤ブレンド容器へ、排出容積の前記潤滑剤成分を、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出する工程；
前記１つ以上の潤滑剤ブレンド容器へ排出された各潤滑剤成分の実際の質量を、前記秤により秤量し制御する工程；
前記低空隙容積の容積式ピペットを、前記１つ以上の潤滑剤ブレンド容器から、前記添加剤リザーバまで戻す工程；および
前記投入、前記移動、前記排出、前記秤量および前記戻す工程を、各添加潤滑剤成分について繰り返す工程
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３６】
前記潤滑剤成分が、基油、ＶＩ向上剤、分散剤、洗剤、流動点降下剤、ポリイソブチレン、高分子量ポリアルファオレフィン、耐摩耗／極圧剤、酸化防止剤、乳化破壊剤、シール膨潤剤、摩擦調整剤、耐食防止剤、消泡剤およびこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記高粘度の１つ以上の潤滑剤成分が、ＶＩ向上剤、分散剤、流動点降下剤、ポリイソブチレン、高分子量ポリアルファオレフィンおよび前記高粘度の１つ以上の潤滑剤成分を含む添加剤パッケージからなる群から選択されることを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記投入工程が、１×１０５秒−１未満の剪断速度で行われることを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
前記コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラを用いて、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出された前記潤滑剤成分の容積を測定することを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項４０】
前記コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラを更に用いて、前記潤滑剤成分の密度に、前記潤滑剤成分の排出容積を乗算することにより、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出された前記潤滑剤成分の計算質量を測定することを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラを更に用いて、前記計算質量を、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出された前記潤滑剤成分の前記容積で除算することにより、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出された前記潤滑剤成分の計算密度を測定することを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラを更に用いて、実際の質量を、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出された前記潤滑剤成分の前記容積で除算することにより、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出された前記潤滑剤成分の実際の密度を測定することを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラを更に用いて、前記潤滑剤成分の前記実際の密度と前記計算密度を比較し、その差が指定したオフセット内か判断することにより、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出された前記潤滑剤成分の同一性を確認することを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラが、１つ以上の潤滑剤ブレンドレシピによりプログラムされていることを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項４５】
前記ロボット手段が、サポートブリッジに接続されたロボットアームを含むことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項４６】
高処理量実験型用途に用いられることを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項４７】
前記低空隙容積の容積式ピペットが、テーパのついた先端を有しており、前記テーパのついた先端の合計容積の３０％未満の空隙容積を備えていることを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項４８】
高粘度潤滑剤成分を、チューブレス容積式ピペットにより分配して、潤滑剤ブレンドを形成する方法であって、
潤滑剤添加剤リザーバ内に含まれる各潤滑剤成分のための低空隙容積の容積式ピペット、前記潤滑剤添加剤リザーバのための加熱手段、容積が１０ミリリットル未満の１つ以上の潤滑剤ブレンド容器、前記１つ以上の潤滑剤ブレンド容器の質量を秤量するための秤および以下の工程を調整および制御するための１つ以上の潤滑剤ブレンドレシピを備えたコンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラに結合されたサポートブリッジに接続されたロボットアームを提供する工程；
１００℃で５００センチポアズを超える粘度の１つ以上の潤滑剤成分を、１１０℃未満の温度まで加熱する工程；
前記潤滑剤添加剤リザーバから前記低空隙容積の容積式ピペットに、投入容積の潤滑剤成分を投入する工程；
前記低空隙容積の容積式ピペットを、前記潤滑剤添加剤リザーバから前記１つ以上の潤滑剤ブレンド容器まで移動する工程；
前記１つ以上の潤滑剤ブレンド容器へ、排出容積の前記潤滑剤成分を、前記低空隙容積の容積式ピペットから１×１０５秒−１未満の剪断速度で排出する工程；
前記１つ以上の潤滑剤ブレンド容器へ排出された各潤滑剤成分の実際の質量を、前記秤により秤量し制御する工程；
前記低空隙容積の容積式ピペットを、前記１つ以上の潤滑剤ブレンド容器から、前記添加剤リザーバまで戻す工程；および
前記投入、前記移動、前記排出、前記秤量および前記戻す工程を、各添加潤滑剤成分について繰り返す工程
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４９】
１００℃で５００センチポアズを超える粘度の前記１つ以上の潤滑剤成分が、ＶＩ向上剤、分散剤、流動点降下剤、ポリイソブチレン、高分子量ポリアルファオレフィンおよびこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラを用いて、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出された前記潤滑剤成分の容積を測定することを特徴とする請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】
前記コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラを更に用いて、前記潤滑剤成分の密度に、前記潤滑剤成分の排出容積を乗算することにより、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出された前記潤滑剤成分の計算質量を測定することを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラを更に用いて、前記質量を、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出された前記潤滑剤成分の前記容積で除算することにより、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出された前記潤滑剤成分の計算密度を測定することを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラを更に用いて、実際の質量を、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出された前記潤滑剤成分の前記容積で除算することにより、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出された前記潤滑剤成分の実際の密度を測定することを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラを更に用いて、前記潤滑剤成分の前記実際の密度と前記計算密度を比較し、その差が指定したオフセット内か判断することにより、前記低空隙容積の容積式ピペットから排出された前記潤滑剤成分の同一性を確認することを特徴とする請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記低空隙容積の容積式ピペットが、テーパのついた先端を有しており、前記テーパのついた先端の合計容積の３０％未満の空隙容積を備えていることを特徴とする請求項４８に記載の方法。
【請求項５６】
高処理量実験型用途に用いられることを特徴とする請求項４８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑剤ブレンド分野に関する。特に、高粘度添加剤を潤滑剤に精度良くブレンドする改良された方法に関する。更に、本発明は、容積式ピペットを用いて、少量の高粘度潤滑剤成分を精度良く分配する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
潤滑剤は、通常、数種類の成分の混合物である。ブレンドされた潤滑剤の大部分は、鉱油や合成基油であり、典型的に、合計容積の８０パーセント以上を占めている。潤滑剤の残りは、様々な添加剤からなっており、酸化防止、耐摩耗、消泡等といった属性を改良する性能を与える。粘度調整剤として知られている添加剤を更に添加して、潤滑剤を増粘し、潤滑剤の温度属性に対する粘度を改良することもある。粘度調整剤は、比較的高分子量ポリマー分子でできており、極めて粘性である。基油の粘度はこれよりはるかに低い。従って、潤滑剤ブレンド装置および方法には、通常、広い粘度範囲に及ぶ分配成分が必要とされる。
【０００３】
実験室でブレンドを作製するには、一般的に、液体潤滑剤成分を、ブレンド容器へ、ピペットを用いて移す。標準的なピペットは、空気置換により、即ち、ピペット内部のガス圧を制御することにより操作される。真空を印加して、液体をピペットへ引き、圧力を印加して、ピペットから液体を吐出する。多くの場合、較正済みのピペットを用いると、精度良くブレンドできる。しかしながら、高粘度の液体、例えば、粘度調整剤をピペットで計量して移すと、いくつかの原因により、誤差が生じる。空気またはガス圧を用いて、液体をピペットから吐出すると、ガス圧および液体の粘度によって、異なる量の液体が移動することとなる。粘性のある液体は、印加されたガス圧に対して大きな抵抗を示し、ガス圧縮によって、ピペットから吐出されるのが望ましい量より少ない量の液体しか吐出されない可能性がある。更に、ポリマー粘度調整剤は、ピペット内側の先端近くで、繊維状の残渣を形成して、受け皿に分配される液体が減少する。これらの問題は、高い精度が必要とされる少量の実験用ブレンドを作製しようとするときは特に重大である。少量のブレンドは、僅か数ミリグラムの合計質量しか有していないからである。精度良いブレンドには、個々の成分容積を、マイクロリットルの精度で測定し、成分質量を、ミリグラム以上の精度で測定する必要がある。
【０００４】
空気置換ピペットで更に制限されることとしては、ポンプまたは真空システムに接続する必要があることである。手動操作ピペットの場合には、一般的に、ゴム球が用いられる。しかしながら、ロボット液体取扱システムにおいては、一般的に、管が、各ピペットに接続される。多くの場合、システム液体も用いて、ポンプ動作がピペット先端に伝わるのを補助し、空隙を用いて、システム液体を、移動する液体から分離する（空気と液体の置換の組み合わせ）。多くのピペットを用いるとき、これは極めて煩雑である。例えば、多くのブレンド成分を用いている場合、各成分は、ピペットを続けて洗浄するのを避けるために、それぞれにピペットを必要とする。空気置換または空気／液体置換ピペットの組み合わせでは、各ピペットをポンプに接続しなければならず、実際的ではない。或いは、１つのピペットを用いると、異なる成分を用いる度にピペットを繰り返し洗浄する必要がある。システム液体を用いる場合には、システム液体と潤滑剤添加剤間のクロスコンタミネーションの可能性もある。
【０００５】
高粘度潤滑剤成分は、高分子量ポリマーから誘導されることが多い。このように、高粘度潤滑剤成分は、高剪断条件に晒されると、劣化する恐れがある。高粘度潤滑剤が、高圧で、小さなオリフィスから押し出されると、高剪断となり、分子結合が永久破断する恐れがある。従って、高粘度潤滑剤成分をピペットで取るとき、それらをピペットへ投入するとき、また、それらをピペットから排出するときは、比較的低剪断速度を維持するのが望ましい。場合によっては、高粘度成分を加熱することにより、ブレンドプロセスを改良して、粘度を下げることがある。成分を加熱する必要性は最小にするのが望ましい。潤滑剤成分は、高温で劣化するためである。
【０００６】
潤滑剤をブレンドする先行技術に関連する上述した問題を解決する、高粘度添加剤を潤滑剤に精度良くブレンドする改良された方法が必要とされている。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第３，１７２，８９２号明細書
【特許文献２】米国特許第３，２１４５，７０７号明細書
【特許文献３】米国特許第３，２１９，６６６号明細書
【特許文献４】米国特許第３，３１６，１７７号明細書
【特許文献５】米国特許第３，３４１，５４２号明細書
【特許文献６】米国特許第３，４４４，１７０号明細書
【特許文献７】米国特許第３，４５４，６０７号明細書
【特許文献８】米国特許第３，５４１，０１２号明細書
【特許文献９】米国特許第３，６３０，９０４号明細書
【特許文献１０】米国特許第３，６３２，５１１号明細書
【特許文献１１】米国特許第３，７８７，３７４号明細書
【特許文献１２】米国特許第４，２３４，４３５号明細書
【特許文献１３】米国特許第３，０３６，００３号明細書
【特許文献１４】米国特許第３，２００，１０７号明細書
【特許文献１５】米国特許第３，２５４，０２５号明細書
【特許文献１６】米国特許第３，２７５，５５４号明細書
【特許文献１７】米国特許第３，４３８，７５７号明細書
【特許文献１８】米国特許第３，４５４，５５５号明細書
【特許文献１９】米国特許第３，５６５，８０４号明細書
【特許文献２０】米国特許第３，４１３，３４７号明細書
【特許文献２１】米国特許第３，６９７，５７４号明細書
【特許文献２２】米国特許第３，７２５，２７７号明細書
【特許文献２３】米国特許第３，７２５，４８０号明細書
【特許文献２４】米国特許第３，７２６，８８２号明細書
【特許文献２５】米国特許第４，４５４，０５９号明細書
【特許文献２６】米国特許第３，３２９，６５８号明細書
【特許文献２７】米国特許第３，４４９，２５０号明細書
【特許文献２８】米国特許第３，５１９，５６５号明細書
【特許文献２９】米国特許第３，６６６，７３０号明細書
【特許文献３０】米国特許第３，６８７，８４９号明細書
【特許文献３１】米国特許第３，７０２，３００号明細書
【特許文献３２】米国特許第４，１００，０８２号明細書
【特許文献３３】米国特許第５，７０５，４５８号明細書
【特許文献３４】欧州特許第４７１  ０７１号明細書
【特許文献３５】米国特許第３，０８７，９３６号明細書
【特許文献３６】米国特許第３，１７２，８９２号明細書
【特許文献３７】米国特許第３，２１９，６６６号明細書
【特許文献３８】米国特許第３，２７２，７４６号明細書
【特許文献３９】米国特許第３，３２２，６７０号明細書
【特許文献４０】米国特許第３，６５２，６１６号明細書
【特許文献４１】米国特許第３，９４８，８００号明細書
【特許文献４２】カナダ特許第１，０９４，０４４号明細書
【特許文献４３】米国特許第４，４２６，３０５号明細書
【特許文献４４】米国特許第４，７６７，５５１号明細書
【特許文献４５】米国特許第３，７０３，５３６号明細書
【特許文献４６】米国特許第３，７０４，３０８号明細書
【特許文献４７】米国特許第３，７５１，３６５号明細書
【特許文献４８】米国特許第３，７５６，９５３号明細書
【特許文献４９】米国特許第３，７９８，１６５号明細書
【特許文献５０】米国特許第３，８０３，０３９号明細書
【特許文献５１】米国特許第３，７５５，４３３号明細書
【特許文献５２】米国特許第３，８２２，２０９号明細書
【特許文献５３】米国特許第５，０８４，１９号明細書
【特許文献５４】米国特許第１，８１５，０２２号明細書
【特許文献５５】米国特許第２，０１５，７４８号明細書
【特許文献５６】米国特許第２，１９１，４９８号明細書
【特許文献５７】米国特許第２，３８７，５０１号明細書
【特許文献５８】米国特許第２，６５５，４７９号明細書
【特許文献５９】米国特許第２，６６６，７４６号明細書
【特許文献６０】米国特許第２，７２１，８７７号明細書
【特許文献６１】米国特許第２，７２１，８７８号明細書
【特許文献６２】米国特許第３，２５０，７１５号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
潤滑剤ブレンドのための容積式液体取扱装置を用いて潤滑剤をブレンドする方法により、潤滑剤をブレンドする先行技術の方法での問題の多くが解決されることを見出した。
【０００９】
一実施形態において、本発明は、高粘度潤滑剤成分を、チューブレス容積式ピペットにより精度良くブレンドして、潤滑剤ブレンドを形成する有利な方法であって、潤滑剤添加剤リザーバ内に含まれる各潤滑剤成分のための低空隙容積の容積式ピペットおよび１つ以上の潤滑剤ブレンド容器を提供する工程と、潤滑剤添加剤リザーバから低空隙容積の容積式ピペットに、投入容積の潤滑剤成分を投入する工程と、低空隙容積の容積式ピペットを、潤滑剤添加剤リザーバから１つ以上の潤滑剤ブレンド容器まで移動する工程と、１つ以上の潤滑剤ブレンド容器へ、排出容積の潤滑剤成分を、低空隙容積の容積式ピペットから排出する工程と、低空隙容積の容積式ピペットを、１つ以上の潤滑剤ブレンド容器から、添加剤リザーバまで戻す工程と、投入、移動、排出および戻す工程を、各添加潤滑剤成分について繰り返して、添加剤が適切に分配された潤滑剤を形成する工程とを含む方法を提供する。容積式ピペットおよび潤滑剤リザーバを加熱すると、より効率的な液体の移動が可能となる。
【００１０】
他の実施形態において、本発明は、高粘度潤滑剤成分を、チューブレス容積式ピペットにより精度良くブレンドして、潤滑剤ブレンドを形成する有利な方法であって、潤滑剤添加剤リザーバ内に含まれる各潤滑剤成分のための低空隙容積の容積式ピペット、潤滑剤添加剤リザーバのための加熱手段、１つ以上の潤滑剤ブレンド容器、１つ以上の潤滑剤ブレンド容器の質量を秤量するための秤および以下の工程を調整および制御するためのコンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラに結合されたロボット手段を提供する工程と、高粘度の１つ以上の潤滑剤成分を、約１１０℃未満の温度まで加熱する工程と、潤滑剤添加剤リザーバから低空隙容積の容積式ピペットに、投入容積の潤滑剤成分を投入する工程と、低空隙容積の容積式ピペットを、潤滑剤添加剤リザーバから１つ以上の潤滑剤ブレンド容器まで移動する工程と、１つ以上の潤滑剤ブレンド容器へ、排出容積の潤滑剤成分を、低空隙容積の容積式ピペットから排出する工程と、１つ以上の潤滑剤ブレンド容器へ排出された各潤滑剤成分の質量を、秤により秤量し制御する工程と、低空隙容積の容積式ピペットを、１つ以上の潤滑剤ブレンド容器から、添加剤リザーバまで戻す工程と、投入、移動、排出、秤量および戻す工程を、各添加潤滑剤成分について繰り返す工程とを含む方法を提供する。
【００１１】
更に他の実施形態において、本発明は、高粘度潤滑剤成分を、チューブレス容積式ピペットにより精度良くブレンドして、潤滑剤ブレンドを形成する有利な方法であって、潤滑剤添加剤リザーバ内に含まれる各潤滑剤成分のための低空隙容積の容積式ピペット、潤滑剤添加剤リザーバのための加熱手段、容積が１０ミリリットル未満の１つ以上の潤滑剤ブレンド容器、１つ以上の潤滑剤ブレンド容器の質量を秤量するための秤および以下の工程を調整および制御するための１つ以上の潤滑剤ブレンドレシピによりプログラムされたコンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラに結合されたサポートブリッジに接続されたロボットアームを提供する工程と、１００℃で約５００センチポアズを超える粘度の１つ以上の潤滑剤成分を、約１１０℃未満の温度まで加熱する工程と、潤滑剤添加剤リザーバから低空隙容積の容積式ピペットに、投入容積の潤滑剤成分を投入する工程と、低空隙容積の容積式ピペットを、潤滑剤添加剤リザーバから１つ以上の潤滑剤ブレンド容器まで移動する工程と、１つ以上の潤滑剤ブレンド容器へ、排出容積の潤滑剤成分を、低空隙容積の容積式ピペットから約１×１０５秒−１未満の剪断速度で排出する工程と、１つ以上の潤滑剤ブレンド容器へ排出された各潤滑剤成分の質量を、秤により秤量し制御する工程と、低空隙容積の容積式ピペットを、１つ以上の潤滑剤ブレンド容器から、添加剤リザーバまで戻す工程と、投入、移動、排出、秤量および戻す工程を、各添加潤滑剤成分について繰り返す工程とを含む方法を提供する。
【００１２】
数多くの利点は、本明細書に開示された容積式液体取扱装置を用いて、潤滑剤添加剤をブレンドする有利な方法およびその使用／用途により得られる。
【００１３】
例えば、本開示の例示の実施形態において、容積式液体取扱装置を用いて潤滑剤添加剤をブレンドする開示された方法は、高粘度の添加剤を潤滑剤へ分配する精度を改良する。
【００１４】
本開示の更なる例示の実施形態において、容積式液体取扱装置を用いて潤滑剤添加剤をブレンドする開示された方法は、高処理量実験型の環境で用いられる少量の潤滑剤ブレンドを精度良く生成する方法を提供する。
【００１５】
本開示の更なる例示の実施形態において、容積式液体取扱装置を用いて潤滑剤添加剤をブレンドする開示された方法は、剪断により成分を劣化することなく、高粘度の潤滑剤成分を分配する。
【００１６】
本開示の更なる例示の実施形態において、容積式液体取扱装置を用いて潤滑剤添加剤をブレンドする開示された方法は、放出の際に、ピペット先端の繊維状の残渣を減らす。
【００１７】
本開示の更なる例示の実施形態において、容積式液体取扱装置を用いて潤滑剤添加剤をブレンドする開示された方法は、小容積の高粘度潤滑剤成分をより迅速に分配する手段を提供する。
【００１８】
本開示の他の例示の実施形態において、容積式液体取扱装置を用いて潤滑剤添加剤をブレンドする開示された方法は、潤滑剤添加剤の加熱を最小にして、放出前の分解および退色を少なくする。
【００１９】
本開示の他の例示の実施形態において、容積式液体取扱装置を用いて潤滑剤添加剤をブレンドする開示された方法は、潤滑剤へ分配される潤滑剤添加剤の密度をリアルタイムで測定する手段を提供する。
【００２０】
本開示の更に他の例示の実施形態において、容積式液体取扱装置を用いて潤滑剤添加剤をブレンドする開示された方法は、潤滑剤へ分配される潤滑剤添加剤の質量をリアルタイムで測定する手段を提供する。
【００２１】
本開示の容積式液体取扱装置を用いて潤滑剤添加剤をブレンドする開示された方法およびその有利な用途および／または使用のこれらおよびその他の利点、特徴および属性は、特に、以下の詳細な説明を、添付の図面と組み合わせて読むと明白であろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、容積式ピペットを用いて、高粘度潤滑剤成分をブレンドする方法に関する。本発明の高粘度潤滑剤成分をブレンドする方法は、先行技術とは区別され、容積式ピペットを用いて、少量の高粘度潤滑剤添加剤を潤滑剤処方に精度良く計量することが開示されている。本発明の開示された方法の利点としては、特に、改良された分配精度、分配中の低剪断速度、低温での分配、分配後の装置先端の残渣添加剤が少ないこと、分配中に密度および質量をリアルタイムでモニターできることが挙げられる。
【００２３】
容積濃度に従って作製されたブレンドは、通常、空気置換ピペットまたは空気／液体置換液体取扱システムを用いて作製される。空気置換ピペットにおいて、空気源は、ピペットの端部に取り付けられており、吸引されて、流体がピペットへ引かれる。ピペットを、受け皿に配置して、ガスを与えて、液体を受け皿へ排出する。組み合わせの空気／液体置換液体取扱システムにおいて、吸引は、ポンプによりなされ、動作が、システム液体およびシステム液体と移動する液体との間の空隙を通って伝わる。異なるピペットを、各潤滑剤成分に用いることができる。或いは、コンタミネーションおよび誤差をなくすために、異なる潤滑剤ブレンド成分への露出間に洗浄できるのであれば、単一のピペットを用いてもよい。
【００２４】
ある用途、例えば、実験用途においては、非常に少量の潤滑剤ブレンドを作製するのが望ましい。少量のブレンドだと、高価な添加剤の試験実験を少量で行え、試験に少量しか必要ないときは廃棄物を最小にすることができる。少量の潤滑剤ブレンドの大きなアレイを即時に作製するのが望ましいこともある。このようにして、潤滑剤ブレンド組成物は、様々な潤滑剤スクリーニング手順で即時に評価することができる。小さな試験サンプルの大きなアレイを即時に作製し、それらを即時に評価するプロセスは、高処理量実験（ＨＴＥ）として知られている。
【００２５】
潤滑剤は、典型的に、異なる分子量および粘度の数種の成分からブレンドされる。高粘度潤滑剤成分を用いて、潤滑剤ブレンドの粘度測定特性が修正されることがある。これらの粘度調整剤は、典型的に、高分子量ポリマーで構成されている。従来の方法で空気置換ピペットを用いるとき、少量のブレンドへとブレンドされた高粘度潤滑剤成分の容積を精度良く測定するのは特に難しい。これには２つの因子がある。１つ目の因子は、粘性液体の、印加されたガス圧に対する抵抗が著しく、ガス圧縮によって、ピペットから排出される液体が予想されるよりも少ないことである。２つ目の因子は、高粘度潤滑剤成分は、典型的にポリマーであるため、先端近傍で、ピペット内側に繊維状の残渣を形成する傾向があることである。従って、ピペットから排出されたよりも少ない液体しか受け皿にはなく、ブレンドの誤差へとつながる。これら２つの因子により導かれる誤差は、少量のブレンドを作製するときは深刻である。
【００２６】
多くの場合、高粘度潤滑剤成分は、低粘度液体のように取り扱える範囲まで粘度を低減するのに十分な温度まで加熱した後にブレンドされる。或いは、低粘度の溶剤により希釈してもよい。このようにして、標準の空気置換ピペットにより、容易にピペットで取ることができ、精度良く分配できるようになる。しかしながら、高温のために、高粘度潤滑剤成分が退色したり、劣化したりする可能性がある。従って、加熱を最小にしてブレンドするのが望ましい。
【００２７】
他の問題は、高粘度潤滑剤成分が、高剪断流動状態で劣化する恐れがあることである。剪断劣化は、かかる添加剤が、ピペットの出口開口部等の小さなオリフィスを通して加圧されるときに生じる。高粘度潤滑剤成分は、高分子量ポリマーで構成されていることが多い。これらのポリマーを小さな開口部から押し出すと、化学結合が破断するほど剪断速度および剪断応力が高く、分子量および潤滑剤ブレンドの高分子量に付随した利点が減じる。
【００２８】
本発明の目的は、高粘度潤滑剤成分を劣化することなく、実験室で作製された高粘度潤滑剤成分を含有する少量の潤滑剤ブレンドの精度を改良することである。数種の成分を含有する潤滑剤ブレンドの作製においては、ブレンドの各成分の濃度を精度良くモニターする必要がある。ブレンドの容積が比較的大きいときは、個々の成分の濃度を測定するのはそれほど複雑ではない。典型的に、ブレンドは、各成分の重量または各成分の容積により濃度を制御することにより作製される。
【００２９】
本発明の更なる目的は、高粘度潤滑剤成分を含む少量の潤滑剤ブレンドを精度良く製造する方法を提供することである。これらの少量の潤滑剤ブレンドの合計容量は、好ましくは、１００ミリリットル未満、より好ましくは、２５ミリリットル未満、更に好ましくは、１０ミリリットル未満である。
【００３０】
本発明は、高粘度成分を含有する少量の潤滑剤ブレンドの精度を、容積式ピペット（「ＰＤＰ」とも呼ばれる）と定義される、シャフトのついたピストンを先端まで移動することにより動作するピペットを用いることにより改良できる、という知見に関する。かかるピペットは、典型的に、歯車駆動で、十分な圧力を生成して、ピペットバレルにある液体を全て確実に排出する。ＰＤＰは、ピストンが、液体粘度に関わらず、一定容積の液体を置換するため、ブレンド精度を改良する。しかしながら、ピストンは液体に高圧を生成する恐れがある。少量のブレンドを作製するのに必要な、小さなオリフィスのピペットを用いるときは特に該当する。小さなオリフィスのピペットを用いて、高粘度の潤滑剤成分を分配するときは、剪断速度および剪断応力は、潤滑剤成分を劣化させないようなものとしなければならない。剪断速度および剪断応力は、オリフィスを通る流速に比例するため、潤滑剤の劣化を最小にするためには、特定の閾値の剪断速度より低く、流速を保持することが重要である。オリフィスを流れる高粘度成分の流速は、５×１０６秒−１未満、好ましくは１×１０６秒−１未満、より好ましくは１×１０５秒−１未満、更に好ましくは１×１０４秒−１未満の剪断速度を保持するように制御されるべきである。
【００３１】
チューブレス容積式ピペットを用いて、潤滑剤添加剤をブレンドする開示された方法は、高粘度潤滑剤成分または添加剤を分配するのに特に好適である。高粘度の潤滑剤成分または添加剤は、１００℃で１００センチポアズを超える粘度の液体と定義される。本発明の方法は、１００℃で５００センチポアズを超える粘度の潤滑剤成分または添加剤を分配するのに特に好適であり、更に、１００℃で１０００センチポアズを超える粘度の潤滑剤成分または添加剤を分配するのに特に好適である。
【００３２】
潤滑剤添加剤
潤滑剤添加剤または成分としては、これらに限られるものではないが、摩擦調整剤、分散剤、洗剤、流動点降下剤、ポリイソブチレン、高分子量ポリアルファオレフィン、耐摩耗／極圧剤、酸化防止剤、乳化破壊剤、シール膨潤剤、摩擦調整剤、耐食防止剤、消泡剤、これらの潤滑剤添加剤の混合物を含有するパッケージ、例えば、分散剤、洗剤、耐摩耗／極圧剤、酸化防止剤、乳化破壊剤、シール膨潤剤、摩擦調整剤、耐食防止剤、消泡剤および流動点降下剤の混合物が挙げられる。高粘度潤滑剤としては、これらに限られるものではないが、粘度調整剤、流動点降下剤、分散剤、ポリイソブチレン、高分子量ポリアルファオレフィンおよびこれら高粘度潤滑剤の１つ以上を含有する添加剤パッケージが挙げられる。容積式液体取扱装置方法を用いて、潤滑剤添加剤をブレンドする開示された方法によって、潤滑剤ブレンド内の高粘度潤滑剤成分の化学的、熱的または物理的劣化を最小にして、ブレンドすることも可能となる。
【００３３】
粘度調整剤
粘度調整剤（ＶＩ向上剤および粘度指数向上剤としても知られている）は、潤滑剤に、高温および低温操作性を与える。これらの添加剤は、高温で高い粘度を、低温で許容される粘度を与える。
【００３４】
好適な粘度指数向上剤としては、高分子量（ポリマー）炭化水素、ポリエステルおよび粘度指数向上剤と分散剤の両方として機能する粘度指数向上剤分散剤が挙げられる。これらのポリマーの典型的な分子量は、約１０，０００〜１，０００，０００、より典型的には約２０，０００〜５００，０００、更に典型的には約５０，０００〜２００，０００である。
【００３５】
好適な粘度指数向上剤としては、メタクリレート、ブタジエン、オレフィンまたはアルキル化スチレンのポリマーおよびコポリマーが例示される。ポリイソブチレンが、一般的に用いられる粘度指数向上剤である。その他の好適な粘度指数向上剤は、ポリメタクリレート（例えば、様々な鎖長のアルキルメタクリレートのコポリマー）であり、処方の中には、流動点降下剤として作用するものもある。その他の好適な粘度指数向上剤としては、エチレンおよびプロピレンのコポリマー、スチレンおよびイソプレンの水素化ブロックコポリマーおよびポリアクリレート（例えば、様々な鎖長のアクリレートのコポリマー）が挙げられる。具体例としては、分子量５０，０００〜２００，０００のオレフィンコポリマーおよび水素化スチレン−イソプレンコポリマーが挙げられる。
【００３６】
粘度調整剤は、受け取った状態を基本として、約１〜２５重量％の量で用いる。粘度調整剤は、通常、担体または希釈油で希釈されて供給され、メーカーから受け取った添加剤濃縮物中、約５〜５０重量％の活性成分を構成するため、処方に用いる粘度調整剤の量は、約０．０２〜約３．０重量％の活性成分、好ましくは約０．３〜２．５重量％の活性成分の範囲で表現することもできる。オレフィンコポリマーおよび水素化スチレン−イソプレンコポリマー粘度調整剤については、活性成分は、メーカーからの添加剤濃縮物中、約５〜１５重量％の範囲であり、処方に用いられる粘度調整剤の量は、約０．２０〜１．９重量％の活性成分、好ましくは約０．３〜１．５重量％の活性成分の範囲でも表すことができる。
【００３７】
分散剤
エンジン動作中、油不溶性酸化副生成物が生成される。分散剤によって、これらの副生成物は溶液中で保持され、金属表面への堆積が減じる。分散剤は、実際、無灰でも灰形成であってもよい。好ましくは、分散剤は、無灰である。いわゆる無灰の分散剤は、燃焼の際に実質的に灰を形成しない有機材料である。例えば、非金属含有またはホウ酸金属を含まない分散剤は無灰と考えられる。これとは対照的に、上述した金属含有洗剤は、燃焼の際に、灰を形成する。
【００３８】
好適な分散剤は、典型的に、比較的高分子量の炭化水素鎖に付加した極性基を有する。極性基は、典型的に、窒素、酸素またはリンの少なくとも１つの元素を含む。典型的な炭化水素鎖は、５０〜４００個の炭素原子を含有する。
【００３９】
化学的に、多くの分散剤は、フェネート、スルホネート、硫化フェネート、サリチレート、ナフテネート、ステアレート、カーバメート、チオカーバメート、リン誘導体の特性を示す。分散剤の特に有用な部類は、アルケニルコハク酸誘導体で、典型的には、長鎖置換アルケニルコハク酸化合物、通常、置換無水コハク酸のポリヒドロキシまたはポリアミノ化合物との反応により生成される。油中で溶解性を与える分子の親油性部分を構成する長鎖基は、通常、ポリイソブチレン基である。この種の分散剤の多くの例は、商業的に周知であり文献にある。かかる分散剤について記載してあり、その全内容が参照により援用される例示の米国特許は、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、特許文献１１および特許文献１２である。その他の種類の分散剤は、同じく、その全内容が参照により援用される特許文献１３、特許文献１４、特許文献１５、特許文献１６、特許文献１７、特許文献１８、特許文献１９、特許文献２０、特許文献２１、特許文献２２、特許文献２３、特許文献２４、特許文献２５、特許文献２６、特許文献２７、特許文献２８、特許文献２９、特許文献３０、特許文献３１、特許文献３２、特許文献３３である。分散剤の更なる説明は、例えば、同じく、その全内容が参照により援用される特許文献３４にある。
【００４０】
ヒドロカルビル置換コハク酸化合物は、普及している分散剤である。特に、炭化水素置換基中に少なくとも５０個の炭素原子を好ましくは有する炭化水素置換コハク酸化合物の少なくとも１当量のアルキレンアミンとの反応により調製されたコハク酸イミド、コハク酸エステルまたはコハク酸エステルアミドが特に有用である。
【００４１】
コハク酸イミドは、アルケニル無水コハク酸とアミン間の縮合反応により形成される。モル比は、ポリアミンに応じて異なる。例えば、アルケニル無水コハク酸対ＴＥＰＡのモル比は、約１：１〜約５：１まで変わる。代表例は、その全内容が参照により援用される特許文献３５、特許文献３６、特許文献３７、特許文献３８、特許文献３９、特許文献４０、特許文献４１および特許文献４２に示されている。
【００４２】
コハク酸エステルは、アルケニル無水コハク酸とアルコールまたはポリオール間の縮合反応により形成される。モル比は、用いるアルコールまたはポリオールに応じて異なる。例えば、アルケニル無水コハク酸とペンタエリスリトールの縮合生成物が、有用な分散剤である。
【００４３】
コハク酸エステルアミドは、アルケニル無水コハク酸とアルカノールアミン間の縮合反応により形成される。例えば、好適なアルカノールアミンとしては、エトキシル化ポリアルキルポリアミン、プロポキシル化ポリアルキルポリアミンおよびポリアルケニルポリアミン、例えば、ポリエチレンポリアミンが挙げられる。一例としては、プロポキシル化へキサメチレンジアミンがある。代表例は、その全内容が参照により援用される特許文献４３に示されている。
【００４４】
前段落で用いるアルケニル無水コハク酸の分子量は、一般的に、８００〜２，５００の範囲である。上記の生成物は、硫黄、酸素、ホルムアルデヒド、カルボン酸、例えば、オレイン酸、ホウ素化合物、例えば、ホウ酸エステルまたは高ホウ酸分散剤等の様々な試薬により後反応させることができる。分散剤は、分散剤反応生成物の１モル当たり、約０．１〜約５モルのホウ素でホウ酸を入れることができる。
【００４５】
マンニッヒ塩基分散剤は、アルキルフェノール、ホルムアルデヒドおよびアミンの反応から調製される。参照により援用される特許文献４４を参照のこと。プロセス酸および触媒、例えば、オレイン酸およびスルホン酸を、反応混合物の一部とすることもできる。アルキルフェノールの分子量は、８００〜２，５００の範囲である。代表例はまた、その全内容が参照により援用される特許文献２１、特許文献４５、特許文献４６、特許文献４７、特許文献４８、特許文献４９および特許文献５０に示されている。
【００４６】
本発明に有用な典型的に高分子量の脂肪酸変性マンニッヒ縮合生成物は、高分子量アルキル置換ヒドロキシ芳香族またはＨＮ（Ｒ）２基含有反応物質から調製することができる。
【００４７】
高分子量アルキル置換ヒドロキシ芳香族化合物としては、ポリプロピレンフェノール、ポリブチルフェノールおよびその他ポリアルキルフェノールが例示される。これらのポリアルキルフェノールは、ＢＦ３等のアルキル化触媒の存在下、高分子量ポリプロピレン、ポリブチレンおよびその他ポリアルキレン化合物によるアルキル化により得られ、平均６００〜１００，０００分子量のフェノールのベンゼン環にアルキル置換基が与えられる。
【００４８】
ＨＮ（Ｒ）２基含有反応物質としては、アルキレンポリアミン、主に、ポリエチレンポリアミンが例示される。マンニッヒ縮合生成物の調製に用いるのに好適な少なくとも１つのＨＮ（Ｒ）２基を含有するその他の代表的な有機化合物は周知であり、モノ−およびジ−アミノアルカンおよびそれらの置換類似体、例えば、エチルアミンおよびジエタノールアミン、芳香族ジアミン、例えば、フェニレンジアミン、ジアミノナフタレン、複素環式アミン、例えば、モルホリン、ピロール、ピロリドン、イミダゾール、イミダゾリジンおよびピペリジン、メラミンおよびそれらの置換類似体が挙げられる。
【００４９】
アルキレンポリアミド反応物質としては、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ミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ヘキサエチレンヘプタミン、ヘプタエチレンオクタミン、オクタエチレンノナアミン、ノナエチレンデカミン、デカエチレンウンデカミンおよびアルキレンポリアミンに対応する窒素含量を有するアミンである、上述のＨ２Ｎ−（Ｚ−ＮＨ−）ｎＨ（式中、Ｚは二価のエチレン、ｎは１〜１０）の混合物が例示される。プロピレンジアミンおよびジ−、トリ−、テトラ−、ペンタプロピレントリ−、テトラ−、ペンタ−およびヘキサアミン等の対応のプロピレンポリアミンもまた好適な反応物質である。アルキレンポリアミンは、通常、アンモニアとジハロアルカン、例えば、ジクロロアルカンとの反応により得られる。このように、２〜１１モルのアンモニアと、２〜６個の炭素原子と異なる炭素に塩素を有するジクロロアルカン１〜１０モルの反応から得られたアルキレンポリアミンは、好適なアルキレンポリアミン反応物質である。
【００５０】
本発明に有用な高分子生成物の調製に有用なアルデヒド反応物質としては、脂肪族アルデヒド、例えば、ホルムアルデヒド（パラホルムアルデヒドおよびホルマリンも）、アセトアルデヒドおよびアルドール（β−ヒドロキシブチルアルデヒド）が挙げられる。ホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒド生成反応物質が好ましい。
【００５１】
ヒドロカルビル置換アミン無灰分散剤添加剤は、参照により本明細書に援用される特許文献１６、特許文献１７、特許文献１９、特許文献５１、特許文献５２および特許文献５３に開示されている。
【００５２】
好ましい分散剤としては、モノコハク酸イミド、ビス−コハク酸イミドおよび／またはモノ−およびビス−コハク酸イミドからの誘導体をはじめとするホウ素を含有する、およびホウ素を含有しないコハク酸イミドが挙げられる。ヒドロカルビルコハク酸イミドは、Ｍｎが約５００〜約５０００のポリイソブチレン、またはかかるヒドロカルビレン基の混合物から誘導される。その他の好ましい分散剤としては、コハク酸エステルおよびアミド、アルキルフェノール−ポリアミン結合マンニッヒ付加物、それらのキャップド誘導体およびその他関連化合物が挙げられる。かかる添加剤は、約０．１〜２０重量％、好ましくは約０．１〜８重量％の量で用いられる。
【００５３】
流動点降下剤
従来の流動点降下剤（潤滑油流動性向上剤としても知られている）を、必要に応じて本発明の組成物に添加してもよい。これらの流動点降下剤を本発明の潤滑組成物に添加して、流体が流れたり、注がれたりすることのできる最低温度を下げる。好適な流動点降下剤としては、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリアリールアミド、ハロパラフィンワックスと芳香族化合物の縮合生成物、ビニルカルボキシレートポリマー、ジアルキルフマレートのターポリマー、脂肪酸のビニルエステル、アリルビニルエーテルが例示される。参照により本明細書に援用される特許文献５４、特許文献５５、特許文献５６、特許文献５７、特許文献５８、特許文献５９、特許文献６０、特許文献６１および特許文献６２には、有用な流動点降下剤および／またはその調製方法が記載されている。かかる添加剤は、約０．０１〜５重量％、好ましくは約０．０１〜１．５重量％の量で用いる。
【００５４】
典型的な添加剤量
潤滑油組成物が、上述した１つ以上の添加剤を含有するときは、添加剤は、その目的とする機能を実行するのに十分な量で、組成物にブレンドされる。本発明に有用なかかる添加剤の例示の量を以下の表１に示す。多くの添加剤は、メーカーから発送されて、特定量の基油溶剤と共に処方中で用いられることに留意されたい。従って、以下の表の重量、および本開示で参照するその他の量は、特に断りのない限り、活性成分（即ち、成分の非溶剤部分）の量に関係している。後述する重量パーセンテージは、潤滑油組成物の総重量を基準にしている。
【００５５】
【表１】
2009541527.tif 000003
【００５６】
市販の添加物パッケージには、通常、これに限られるものではないが、１つ以上の洗剤、分散剤、摩擦低減剤、酸化防止剤、耐食防止剤および耐摩耗性添加剤が含まれる。
【００５７】
限定されない例示のエンジン油処方は、７０〜９０重量％の基油、４〜１０重量％のＶＩ向上剤、４〜１０重量％の分散液、１〜３重量％の耐摩耗／極圧剤、０．２〜２重量％の酸化防止剤、１〜４％の洗剤、それぞれ０．０１〜０．１重量％の乳化破壊剤、シール膨潤剤、摩擦調整剤および消泡剤、０．１〜０．５重量％の流動点降下剤を含有する。場合によっては、これらの添加剤のいくつかは、添加剤サプライヤにより一緒にパッケージされる。これらの添加剤において、ＶＩ改善剤および分散剤は、高粘度成分（低剪断条件下で、１３，０００〜１７０００センチポアズ）である。約９０℃まで加熱すると、これら２つの成分の粘度は、低剪断条件下で、約５００〜約２０００センチポアズの粘度まで減じるが、それでも、従来の液体取扱装置で取り扱うのは難しい。
【００５８】
多くのＰＤＰは、ピストンまたはプランジャを有しており、バレル内側をスライドする。その先端は、鋭点へとテーパがついている。この先端は、高度のブレンド精度が望ましい場合には、非常に細かくすることができる。ピストンがバレルへとプレスされて、ある容積の液体が排出されるとき、ピストンとバレルが、互いに適合しない場合には、全ての液体が排出されない。ピストンとバレルとの間に空隙があるためである。更に、空気がピストンと液体との間に捕捉される。低空隙容積の容積式ピペット（「ＬＶＶＰＤＰ」とも呼ばれる）は、ピペットバレルと分配先端またはニードルに適合する形状およびサイズのピストンまたはプランジャを有するピペットである。これが、プランジャまたはピストンと、ピペットバレルおよび分配先端／ニードルの内側との間の空隙を最小にする。ＬＶＶＰＤＰでは、空隙容積は、１ミリリットル未満、好ましくは０．５ミリリットル未満、より好ましくは０．０５ミリリットル未満、更に好ましくは０．５マイクロリットル、実質的にゼロで、ピストンと液体との間に捕捉された液体または空気の量を最小にする。或いは、ＬＶＶＰＤＰは、プランジャにより充填される分配先端またはニードルの％容積によって定義してもよい。ＬＶＶＰＤＰのこの変形定義については、プランジャにより充填される分配先端またはニードルの容積が少なくとも７０％のものは、先端またはニードルの合計容積の３０％以下の先端またはニードル空隙容積となる。より好ましくは、ＬＶＶＰＤＰは、プランジャにより充填される分配先端またはニードルの容積が少なくとも９０％のものであり、先端またはニードルの合計容積の１０％以下の先端またはニードル空隙容積となる。更に好ましくは、ＬＶＶＰＤＰは、プランジャにより充填される分配先端またはニードルの容積が少なくとも９８％のものであり、先端またはニードルの合計容積の２％以下の先端またはニードル空隙容積となる。
【００５９】
低空隙の容積式ピペットの２つの代表的なタイプを図１および２に示す。ＬＶＶＰＤＰの成分は、プラスチック、ガラスまたは金属でできている。ポリプロピレンが好ましいプラスチックである。図１は、本発明で用いる低空隙容積の容積式ピペット１０の一実施形態である。ＬＶＶＰＤＰ１０は、使い捨てまたは使い捨てでないシリンジ状インジェクタである。使い捨てでない装置は再利用されるが、使い捨ての装置は、１回の使用が意図されている。多くの用途において、ピペットは同じ成分について何回も用いられる。ＬＶＶＰＤＰ１０は、バレル１１、バレル１１に嵌められたプランジャ１２、プランジャ１２のためのアクチュエータ１３および分配先端またはニードル１４を含む。分配先端またはニードル１４は、テーパのついたデザインを有するのが好ましい。高粘度潤滑剤は、プランジャ１２の下のバレル１１の容積の先端またはニードル１４まで充填される。アクチュエータ１３は、手動による手段か、またはロボット的な手段のいずれかにより、上下に動かされる。図１の一方の（ａ）の図は、上または充填位置にあるプランジャ１２を示し、図１の他方の（ｂ）の図は、下または分配位置にあるプランジャを示す。図１の図（ｂ）にはまた、プランジャ１２とバレル１１との間の密な適合も示されており、プランジャを完全に動作したときの空隙が最小になっている。
【００６０】
図２は、本発明に用いる低空隙容積の容積式ピペット１５の他の例示の実施形態である。ＬＶＶＰＤＰ１５は、バレル１６、バレル１６に嵌められたプランジャ１７、プランジャ１７のためのアクチュエータ１８および分配先端またはニードル１９を含む。バレル１６、プランジャ１７および先端またはニードル１９は、変形形態のものであり、プランジャ１７、バレル１６の内側、分配先端またはニードル１９間の空隙容積を最小にするものである。これによって、プランジャ１２を完全に動作したときの空隙容積が最小になる。図２の一方の（ａ）の図は、上または充填位置にあるプランジャ１７を示し、図２の他方の（ｂ）の図は、下または分配位置にあるプランジャを示す。
【００６１】
ＬＶＶＰＤＰを用いて、潤滑剤添加剤を分配する利点は、個々のピペットを各個々の添加剤に用いられることである。空気置換または液体／空気置換ピペットの場合には、各ピペットには個々のポンプが必要である。これは、多くのピペットを用いるときは煩わしいシステムになる。ＬＶＶＰＤＰにはポンプは必要ないため、装置の複雑さやコンタミネーションの可能性が解消される。従って、ＬＶＶＰＤＰを用いると、全体の潤滑剤ブレンドシステムが単純化される。
【００６２】
図３は、潤滑剤添加剤リザーバ２０における低空隙容積の容積式ピペットの例示の図を示す。この場合、ＬＶＶＰＤＰ１０は、潤滑剤（図示せず）を含有する添加剤リザーバ２２に挿入されている。添加剤リザーバ２２は、加熱ブロック２４に囲まれており、高粘度の潤滑剤成分（図示せず）を加熱して、その粘度を下げることができる。ＶＩ向上剤、流動点降下剤、分散剤、ポリイソブチレン、高分子量ポリアルファオレフィンおよびその他高粘度潤滑剤成分は、典型的に、約７０℃〜約１００℃まで加熱されて、ＬＶＶＰＤＰ１０への投入および排出のために、その粘度を減じる。１つ以上のこれらの高粘度潤滑剤成分を含有する添加剤パッケージは、典型的に、約４０℃〜約６０℃まで加熱されて、ＬＶＶＰＤＰ１０への投入および排出のために、その粘度を減じる。
【００６３】
図４は、添加剤リザーバ３０のアレイの例示の図である。各添加剤リザーバ２２は、加熱ブロック２４に囲まれている。各添加剤リザーバ２２は、異なる高粘度の潤滑剤添加剤（図示せず）と、それぞれ専用のＬＶＶＰＤＰ１０を含んでおり、潤滑剤添加剤のクロスコンタミネーションに関連した問題が解消されている。潤滑剤添加剤の種類および数に応じて、１つから多数の加熱ブロック２４がある。加熱ブロック２４はまた、１つから多数の添加剤リザーバ３０を制御する。加熱ブロック２４は、添加剤の種類に応じて、室温から約１００℃の温度に制御される。
【００６４】
図５は、ＬＶＶＰＤＰの使用に基づいた、潤滑剤ブレンドステーション４０の例示の図である。本発明のこの実施形態においては、ロボット的手段を用いて、ＬＶＶＰＤＰ１０の移動、潤滑剤添加剤リザーバ２２からの潤滑剤成分の投入、および行先ブレンド容器５２への潤滑剤の排出が制御されている。例示のこれに限定されるものではないロボット的手段としては、図５に示すように、サポートブリッジ４４に接続されたロボットアーム４２が挙げられる。ロボットアーム４２を用いて、ＬＶＶＰＤＰソースアレイ４６においてそれぞれの添加剤リザーバ２２からＬＶＶＰＤＰ１０を選択し、ＬＶＶＰＤＰ１０を、ＬＶＶＰＤＰ行先アレイ４８に搬送する。
【００６５】
ソースアレイ４６はまた、１つ以上の加熱ブロック２４も含んでおり、粘度を下げるために、高粘度添加剤を予熱する。例えば、図５において、１つは９０℃、２つめは５０℃、３つめは室温の３つの加熱ゾーン２４がある。行先アレイ４８には、高粘度添加剤を分配するための一連の行先ブレンド容器５２が含まれる。行先アレイ４８はまた、秤５４も含んでおり、秤５３に配置された行先ブレンド容器へ堆積する潤滑剤添加剤の量を秤量する。ロボットアーム４２は、ＬＶＶＰＤＰ１０を、秤５４の上部に配置された行先ブレンド容器５３の上に配置して、添加剤をブレンド容器５３へ注入する。ロボットアーム４２は、任意で、同じＬＶＶＰＤＰ１０から、１つ以上の他の行先ブレンド容器５２へ添加剤を注入してもよい。ロボットアーム４２は、ＬＶＶＰＤＰ１０を、ソースアレイ４６の元の添加剤リザーバ２２まで戻す。添加剤は、各添加剤リザーバ２２において一定のままであるため、使用の度に、ＬＶＶＰＤＰ１０のラインと先端を洗浄する必要はない。各添加剤リザーバ２２および／または行先ブレンド５２容器はまた、隔壁（図示せず）を有していて、ＬＶＶＰＤＰ１０のニードルまたは先端をコーティングする粘性添加剤の量を減じてもよい。
【００６６】
ロボットアーム４２およびサポートブリッジ４４は、コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラ（図示せず）により制御されて、ソースアレイ４６および行先アレイ４８に対する移動を制御して、ＬＶＶＰＤＰ１０をピックアップして戻す。コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラ（図示せず）により制御されたロボットアーム４２を用いて、ソースアレイ４６で各添加剤リザーバ２２からＬＶＶＰＤＰ１０へ吸引された添加剤の量、および行先アレイ４８で各行先ブレンド容器５２へ分配された添加剤の量を制御する。コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラは、添加剤リザーバ２２に含まれる全ての添加剤についての情報を含む。この情報には、これらに限られるものではないが、粘度や密度等の物理的特性が含まれる。コンピュータはまた、ブレンドレシピのリストも有し、ブレンドレシピにおける各添加剤の濃度を含む。コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラはまた、行先ブレンド容器５３へ分配される各添加剤成分の重量を制御するための秤に対するフィードバック制御機構も有している。コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラは、分配される特定の潤滑剤添加剤の重量に対する、ＬＶＶＰＤＰ１０のバレル１１におけるプランジャ１２およびニードル１４のストロークのための較正ルーチンを含む。較正ルーチンおよびフィードバック制御機構によって、本発明の潤滑剤ブレンドステーション４０が、より迅速かつ精度良く潤滑剤添加剤成分を、秤５４に配置された行先ブレンド容器５３へ分配できる。
【００６７】
コンピュータによって、ＬＶＶＰＤＰ１０が、添加剤リザーバ２２から、ある容積の高粘度潤滑剤成分を引いて、行先ブレンド容器５３へ堆積するため、２つ以上の測定がなされる。コンピュータは、ＬＶＶＰＤＰ１０によって引かれる高粘度潤滑剤成分の容積をモニターする。更に、行先ブレンド容器５３に堆積した高粘度潤滑剤成分の質量を、行先ブレンド容器５３の下に据え付けた秤５４により測定する。潤滑剤の行先ブレンド容器は、容積が１００ミリリットル未満に対応し、好ましくは、少量の潤滑剤ブレンドの製造については、容積が１０ミリリットル未満に対応する。
【００６８】
ソースアレイ４６の各添加剤リザーバ２２に関連するＬＶＶＰＤＰ１０はまた、使い捨てタイプのピペットであってもよい。この場合、ロボットアーム４２は、使い捨てＬＶＶＰＤＰ１０をピックアップし、所望の添加剤に応じて、適切な添加剤リザーバ２２へ移動し、使い捨てＬＶＶＰＤＰ１０に添加剤を充填し、行先ブレンド容器５２（秤の上）に移動し、潤滑剤添加剤をブレンド容器５２に注入する。行先ブレンド容器５３はまた、注入時に、秤５４に据え付けて、分配されている潤滑剤添加剤の重量をリアルタイムで測定する。添加剤が、必要な行先ブレンド容器５２の全てに添加されたら、使い捨てＬＶＶＰＤＰ１０は、廃棄される。
【００６９】
本発明の容積式技術は、それでも、高粘度潤滑剤添加剤を取り扱うのに加熱が必要である。しかしながら、高粘度潤滑剤成分のより精度の良いブレンドを可能とするのに、ＬＶＶＰＤＰを用いると、高粘度ブレンド成分を過剰に加熱することなく、より精度良くブレンドされる。高粘度ブレンド成分または添加剤の温度は、１１０℃未満、好ましくは９１℃未満、より好ましくは５１℃未満としなければならない。
【００７０】
本発明の高粘度潤滑剤ブレンド成分および方法により作製された潤滑剤ブレンドの精度は、ブレンド容器に分配される重量および容積を同時に測定することにより、更に改良される。これは、ＬＶＶＰＤＰによりピペットで取られた容積を、計算された容積と比較し、測定された質量を乗算して、高粘度成分の密度をコンピュータにストアすることにより行われる。容積および質量測定が、誤差を超えて一致しない場合には、コンピュータによりその状況が記録される。
【００７１】
本発明の他の例示の実施形態において、高密度潤滑剤成分の密度は、精度良く測定され、同時に、コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラを介して、潤滑剤ブレンドが作製される。これは、各高粘度潤滑剤成分についてコンピュータによりなされる容積および質量測定を用いることによりなされる。
【００７２】
本発明の更に他の例示の実施形態において、高粘度潤滑剤成分の密度は、高粘度潤滑剤成分の温度を変え、容積および質量を測定することにより、様々な温度範囲にわたって、測定される。質量を容積により除算することにより、密度は、コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラで計算される。
【００７３】
本発明の更に他の実施形態において、ある高粘度潤滑剤成分の同一性が、上述したように測定された密度を、コンピュータデータベースにストアされた予測密度と比較することにより確認される。両者の密度が、ある許容度内で一致する場合には、高粘度潤滑剤成分の同一性は正しいことが分かる。密度がこの許容度外の場合には、誤った高密度潤滑剤成分を用いたか、或いは、その密度が指定外のいずれかである。
【００７４】
ある量の潤滑剤添加剤を分配する精度は、大きなＬＶＶＰＤＰ、または小さなＬＶＶＰＤＰによる従来のピペットの組み合わせを用いることにより更に改良することができる。大きなＬＶＶＰＤＰまたは従来のピペットを用いて、９０〜９９％の目的とする量が分配され、添加された実際の量は、残部により決まる。コンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラが、小さなＬＶＶＰＤＰにより添加すべき残りの量を計算する。自動フィードバックルーチンを用いて、ＬＶＶＰＤＰおよび従来のピペットから潤滑剤添加物を分配するのを更に改良することができる。
【００７５】
本発明の高粘度添加剤を分配するためのＬＶＶＰＤＰを含む潤滑剤ブレンドステーションは、ブレンド量が比較的小さい実験室用途に好適である。本発明の高粘度添加剤を分配するためのＬＶＶＰＤＰを含む潤滑剤ブレンドステーションはまた、高処理量実験（ＨＴＥ）タイプの用途にも好適である。これらの用途は、本発明の潤滑剤ブレンドステーションが利用される、潤滑剤および潤滑剤添加剤をブレンドするためのその他の用途の範囲を限定するものではない。
【００７６】
出願人らは、当然予測される開示された主題のすべての実施形態および用途を開示しようとしてきた。しかしながら、等価物となる予測されない僅かの修正が可能である。本発明を、具体的な例示の実施形態と共に説明してきたが、多くの変形、修正および変更は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく、前述の記載を考慮に入れると、当業者には明白であろう。従って、本開示には、上記の詳細な説明のかかる変形、修正および変更の全てが包含されるものとする。
【００７７】
以下の実施例は、その範囲を限定することなく、本発明およびその利点を示すものである。
【実施例】
【００７８】
実施例１
３つの潤滑剤添加剤を、１０μｌのギルソンマイクロマン（Ｇｉｌｓｏｎ  Ｍｉｃｒｏｍａｎ）低空隙容積の容積式ピペット（タイプＣＰ１０）を用いて分配した。結果を、空気／液体置換に基づくテカン（Ｔｅｃａｎ）液体取扱装置を用いて得られたものと比較する。用いた添加剤の説明および代表的な特性を表２に示す。
【００７９】
【表２】
2009541527.tif 000004
【００８０】
低空隙の容積式ピペットギルソンマイクロマン（Ｇｉｌｓｏｎ  Ｍｉｃｒｏｍａｎ）Ｍ１０は、室温で良好な結果を与えたが、テカン（Ｔｅｃａｎ）ＲＳＰ１００液体取扱システムは、同じ成分を室温で取り扱うことはできなかったことが分かった。マイクロマン（Ｍｉｃｒｏｍａｎ）Ｍ１０を用いて得られた結果を表３に示す。比較として、テカン（Ｔｅｃａｎ）液体取扱システムからのデータを表４に示す。
【００８１】
【表３】
2009541527.tif 000005
【００８２】
【表４】
2009541527.tif 000006
【００８３】
実施例２
マイクロマン（Ｍｉｃｒｏｍａｎ）Ｍ１００（１００μｌ）低空隙の容積式ピペットはまた、テカン（Ｔｅｃａｎ）ＲＳＰ１００液体取扱システムと比べて、室温で良好な分配精度を与えた。マイクロマン（Ｍｉｃｒｏｍａｎ）Ｍ１０を用いて得られた結果を表５に示す。比較として、テカン（Ｔｅｃａｎ）液体取扱システムからのデータを表６に示す。
【００８４】
【表５】
2009541527.tif 000007
【００８５】
【表６】
2009541527.tif 000008
【００８６】
実施例３
パラトーン（Ｐａｒａｔｏｎｅ）８０１１を室温、５０℃および９０℃で、２．５ｍｌジェンコンスサイエンティフィック（Ｊｅｎｃｏｎｓ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）ピペット（４８８−００８）を修正あり、および修正なしで用いて分配した。かみそりの刃を用いて、ピペット先端を切断して、先端端部近くの空隙を除去した。修正により、ピペットの空隙を減じる。修正によって、室温および５０℃での分配精度の改良につながることが分かった。しかしながら、９０℃では、利点は観察されなかった。データを表７に示す。
【００８７】
【表７】
2009541527.tif 000009
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の低空隙容積の容積式ピペットの例示の図である。
【図２】本発明の低空隙容積の容積式ピペットの変形の例示の図である。
【図３】潤滑剤添加剤リザーバにおける低空隙容積の容積式ピペットの例示の図である。
【図４】添加剤リザーバのアレイの例示の図である。
【図５】容積式ピペットの使用に基づく、潤滑剤ブレンドステーションの例示の図である。
【図１】
2009541527.tif 000010
【図２】
2009541527.tif 000011
【図３】
2009541527.tif 000012
【図４】
2009541527.tif 000013
【図５】
2009541527.tif 000014
【国際調査報告】
2009541527.tif 000015