(57)【要約】モノマレイン化多価不飽和植物油と、少なくとも９個の炭素原子を有する疎水性アルコールおよび少なくとも３５０の数平均分子量（Ｍｎ）を有するメトキシポリエチレングリコールを含むアルコール混合物との付加物から調製された組成物。モノマレイン化多価不飽和植物油と、少なくとも２個の炭素原子を有するアルコールおよび少なくとも３５０の数平均分子量（Ｍｎ）を有するメトキシポリエチレングリコールを含むアルコール混合物との付加物である組成物の３重量％未満含む金属加工流体。モノマレイン化多価不飽和植物油と、少なくとも２個の炭素原子を有するアルコールおよび少なくとも３５０の数平均分子量（Ｍｎ）を有するメトキシポリエチレングリコールを含むアルコール混合物との付加物である組成物を使用して、金属加工流体の安定性および／または潤滑性を改善する方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
モノマレイン化多価不飽和植物油と、少なくとも２個の炭素原子を有するアルコールおよび少なくとも３５０の数平均分子量（Ｍｎ）を有するメトキシポリエチレングリコールを含むアルコール混合物との付加物から調製された、組成物。
【請求項２】
前記メトキシポリエチレングリコールが、少なくとも３５０〜少なくとも５５０の数平均分子量（Ｍｎ）を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記モノマレイン化多価不飽和植物油が、無水マレイン酸および多価不飽和植物油を、１：＜２、１：１．７５、１：１．５、１：１．２５、または１：１の無水マレイン酸対多価不飽和植物油のモル比で混合することにより調製される、請求項１または２に記載の組成物。
【請求項４】
前記アルコールが、直鎖または分岐状Ｃ２〜Ｃ１８アルコールである、請求項１〜３のいずれかに記載の組成物。
【請求項５】
前記アルコールが、少なくとも１つの直鎖もしくは分岐状Ｃ９〜Ｃ１１オキソアルコール、直鎖もしくは分岐状Ｃ１２〜Ｃ１４脂肪アルコール、またはそれらの組み合わせを含む疎水性アルコールである、請求項４に記載の組成物。
【請求項６】
前記モノマレイン化多価不飽和植物油対前記アルコール混合物のモル比が、２：１〜１：２の範囲であるか、または１：１である、請求項１〜５のいずれかに記載の組成物。
【請求項７】
前記多価不飽和植物油が、大豆油である、請求項１〜６のいずれかに記載の組成物。
【請求項８】
前記付加物が、アルカリ金属塩基またはアミンを使用して塩化（ｓａｌｔｅｄ）される、請求項１〜７のいずれかに記載の組成物。
【請求項９】
前記アルカリ金属塩基が、ナトリウムまたはカリウム塩基である、請求項８に記載の組成物。
【請求項１０】
前記アミンが、第三級アミンである、請求項８に記載の組成物。
【請求項１１】
前記第三級アミンが、第三級アルカノールアミンである、請求項１０に記載の組成物。
【請求項１２】
前記第三級アミンが、トリエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ−ブチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジブチルエタノールアミン、またはそれらの混合物のうちの少なくとも１つを含む、請求項１０または１１に記載の組成物。
【請求項１３】
前記第三級アミンが、トリエタノールアミンを含む、請求項１０〜１２のいずれかに記載の組成物。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の組成物を含む、水性金属加工流体。
【請求項１５】
前記組成物が、前記流体の総重量に基づいて、３重量％未満の量で存在する、請求項１４に記載の流体。
【請求項１６】
前記流体が、前記流体の総重量に基づいて、少なくとも４００ｐｐｍのＣａＣＯ３の硬度を有する場合、前記組成物が、前記流体中に分散したままである、請求項１４または１５に記載の流体。
【請求項１７】
金属構成要素を潤滑する方法であって、前記構成要素を請求項１４〜１６のいずれかに記載の流体と接触させることを含む、方法。
【請求項１８】
前記金属構成要素が、アルミニウムまたは鋼である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
金属加工流体の安定性および／または潤滑性を改善する方法であって、請求項１〜１３のいずれかに記載の組成物を前記金属加工流体に添加することを含む、方法。
【請求項２０】
前記組成物が、前記金属加工流体の総重量に基づいて、３重量％未満の量で存在する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
金属加工流体の安定性および／または潤滑性を改善するための、請求項１〜１３のいずれかに記載の組成物の使用。
【請求項２２】
前記組成物が、前記金属加工流体の総重量に基づいて、３重量％未満の量で存在する、請求項２１に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示される技術の分野は、概して、マレイン化大豆油誘導体を含む金属加工流体に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属加工流体は、油性および水性の２つの大きなカテゴリーに分類され得る。油性流体は、概して、さまざまな金属加工作業で、工作物および工具の両方に優れた潤滑および本来の腐食保護を提供する。油性流体は、いくつかの注目すべき欠点も有する。第１に、それらは「汚損」されており、つまり、それらは、工作物上にその後の洗浄作業により除去されなければならない大量の油性残留物を残す。第２に、それらは、基溶剤として、水に比べて油の本質的により高いコストに起因して、水性流体よりも著しく高価である。第３に、油性流体は、水と比較して油の熱容量および熱伝導率がより低いため、工具と工作物との境界面から熱を除去するには水性流体ほど優れていない。
【０００３】
水性の金属加工流体は、補足的な一連の欠点を有し、水自体は恐ろしく潤滑性があり、多くの金属の腐食を促進し、表面張力が高いため表面を十分には濡らさず、有害な可能性のある細菌および真菌の増殖培地である。したがって、水性の金属加工流体は、これらの本来の不利益を修正するために、複雑な一連の添加剤を従来的に必要としてきた。
【０００４】
業界用語では「クーラント」と呼ばれることもある水性の金属加工流体は、次の３つのカテゴリー：乳化性油（一般的に「可溶性油」とも呼ばれる）、合成、および半合成に細分類され得る。
【０００５】
可溶性油は、典型的には乳白色の外観を有する、水中の油および油溶性添加剤のエマルションである。典型的な可溶性油金属加工流体は、水中に分散した約５〜１０重量％の油相から構成される。この範囲は、適用により多少高くなる場合および低くなる場合がある。乳化した油相の主な機能は、金属加工作業に潤滑性を提供することである（水相では提供されない）。基油だけでは十分な潤滑性が頻繁には提供されないため、補助的な潤滑性添加剤が油相に頻繁に組み込まれる。これらの潤滑性添加剤は、ポリマーまたはオリゴマーエステル、リン酸アルキルなどであり得る。成功とされる可溶性油配合のための１つの重要な要因は、エマルションを安定させるために使用される乳化剤（界面活性剤）パッケージである。乳化剤の組み合わせは、高レベルの硬水、つまり、Ｃａ２＋およびＭｇ２＋などの水溶性の二価カチオンの存在下でも、この性能を維持しながら、数週間または数カ月にわたって分離しない安定したエマルションを提供する必要がある。金属加工装置のサンプでは、ボイラー効果に起因して、時間と共に水の硬度が増加する傾向がある。二価の金属イオンの存在下で沈殿する傾向がある脂肪酸石鹸などの安価な乳化剤の使用は、可溶性油エマルションの不安定化につながり、油相の分離を引き起こす可能性がある。可溶性油タイプの流体の別の不利益は、それらが「汚損」していると認識されることであり、つまり、完成した部品に著しい油性残留物が残る傾向がある。
【０００６】
半合成金属加工流体は、概して、油の含有量が少なく、乳化剤の量が多いことを除いて、可溶性油と類似している。これにより、エマルションの液滴サイズ分布がより小さくなり、その結果、エマルションの安定性が高くなる。乳化剤に対する油の正確な比率および乳化剤パッケージの組成に応じて、半合成金属加工流体は、乳白色からほぼ完全に透明な外観まで変化する可能性があり、半透明または濁った外観が最も典型的である。半合成の最終使用濃度も、典型的には、５〜１０重量％の範囲である。半合成では乳化剤に対する油の比率がより低いため、得られるエマルションは、典型的には、流体のより長い寿命および硬水の蓄積に対するより高い耐性を有する。半合成は、通常、配合がより少ない安価な基油と、主に乳化剤の形態でより多くの高価な添加剤とを含有する傾向があるという事実に起因して、可溶性油よりも高価である。
【０００７】
合成金属加工流体は、油を含有しない。合成金属加工流体中の添加剤は、すべて水溶性である。したがって、得られる流体は、透明である。合成品は、概して、完成した部品に目立たない残留物を残すため、「清潔」な流体であると認識されている。これらの流体には油相がないため、合成流体により提供される潤滑性は、概して、可溶性油および半合成品より劣る傾向がある。合成流体における潤滑性というのは、金属表面に親和性を有する表面活性成分により提供され得る。合成で一般的に用いられる別の潤滑メカニズムは、曇り点現象に基づいている。室温をわずかに超える水性曇り点を有するエチレンオキシド−プロピレンオキシドブロックポリマーなどの添加剤が、この目的で一般的に用いられる。工具と工作物との境界面の摩擦により、局所的な加熱が引き起こされ、曇り点効果に起因して、これらの添加剤の相分離がもたらされる。これにより、工具と工作物との境界面の加熱領域に滑らかな有機相が堆積する。局所的な加熱を受けない流体の大部分は、透明なままである。
【０００８】
水性金属加工流体の３つのカテゴリーはすべて、水溶性添加剤を組み込むことで対処しなければならない共通の性能課題を共有している。これらの課題は、すなわち腐食および生物への侵入である。水性金属加工流体中の腐食防止のための第１の防御線は、ｐＨの厳密な制御である。金属加工流体のｐＨをアルカリ性に保つことにより、鉄系合金の腐食速度が著しく低減され得る。アルカノールアミンなどのさまざまな水溶性アミン、またはアルカリ金属炭酸塩およびホウ酸塩などの無機アルカリは、通常、予備のアルカリ度を提供するために水性金属加工配合物に組み込まれる。
【０００９】
鉄合金の機械加工を伴う用途では、約８〜１０の範囲のｐＨが一般的に用いられる。しかしながら、アルミニウム合金の場合、ｐＨが約９をはるかに超えると、表面の黒ずみの染色を引き起こし得るため、アルミニウム機械加工用の流体は、典型的には、７．５〜８．５の範囲のｐＨを供給するように配合される。注意深くｐＨを制御し、予備アルカリ度を提供するための化合物を組み込んでも、水性金属加工流体は、ほぼ例外なく水溶性腐食阻害剤を組み込む。多くの場合、１つ以上のタイプの腐食阻害剤が用いられ、１つは、鉄合金の腐食を阻害し、別のタイプは、アルミニウムまたは黄色の金属（銅含有合金）の腐食を阻害する。
【００１０】
すべての水性金属加工流体が直面する第２の主要な問題は、望ましくない生物学的成長の問題である。多くの異なる種の細菌、真菌、およびカビは、添加物および油をそれらの食物源として使用して、水性金属加工流体中で成長し得る。流体が侵入すると、金属加工装置の流体と接触する表面は、通常、付着したバイオフィルムで汚れて、装置の局部的な腐食を引き起こし、チューブ、ライン、およびフィルターを塞ぐ可能性がある。腐食阻害と同様に、ｐＨ制御は、水性金属加工流体を生物学的侵入から保護するための第１の防御線である。概して、ｐＨが高くなるほど、流体は微生物にとって快適ではなくなり、非常に高いｐＨ（約１０以上）では、生物学的侵入は問題にならない。非常に高いｐＨは、前述のアルミニウム染色、ならびに作業者に皮膚および目への接触の危険を呈するなど、さまざまな理由で望ましくない。このため、ほとんどの水性金属加工流体は、１つ以上の水溶性殺生物成分を組み込むことになる。
【００１１】
したがって、可溶性油および半合成金属加工流体は、本質的に複雑な配合である。水および基油に加えて、そのような配合物は、典型的には、２つ以上の乳化剤、潤滑添加剤、１つ以上の腐食阻害剤、無機アルカリ、予備アルカリ度用のアルカノールアミン、および１つ以上の殺生物剤を必要することになる。したがって、これらのタイプの流体は、（水に加えて）８つ以上の成分を含有することは珍しくない。
【００１２】
ＵＳ２００９／０２０９４４１「Ｍａｌｅａｔｅｄ  Ｖｅｇｅｔａｂｌｅ  Ｏｉｌｓ  ａｎｄ  Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ，ａｓ  Ｓｅｌｆ−Ｅｍｕｌｓｉｆｙｉｎｇ  Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ  ｉｎ  Ｍｅｔａｌｗｏｒｋｉｎｇ」は、大豆油および他の多価不飽和植物油が、無水マレイン酸との反応を介し、続いて、水溶性アルコールまたはアルカノールアミンを用いた無水物部分の開環による自己乳化をどのようにして与えられ得るかを記載している。しかしながら、これらの組成物は、硬水に対する耐性が非常に低いという問題がある。
したがって、可溶性潤滑剤を有し、硬水中で安定しており、複数の成分を必要としない水性金属加工流体が必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０２０９４４１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
したがって、金属加工流体に添加されると、必要とされる他の成分の量を低減する多機能組成物が開示される。開示された技術は、可溶性油または半合成金属加工流体としての使用に好適な組成物および金属加工流体を提供する。これらの金属加工流体は、前述の従来の水性金属加工流体のカテゴリーと比較して、著しく単純な配合およびより低い全体的な処理率を有する。また、水性部分の硬度が増加しても本組成物は溶液のままであり、安定した水性金属加工流体をもたらす。
【００１５】
本組成物は、モノマレイン化多価不飽和植物油とアルコール混合物との付加物から調製され得る。アルコール混合物は、少なくとも２個の炭素原子を有するアルコールと、少なくとも３５０の数平均分子量（Ｍｎ）を有するメトキシポリエチレングリコールと、を含み得る。いくつかの実施形態では、メトキシポリエチレングリコールは、少なくとも３５０〜少なくとも５５０の数平均分子量（Ｍｎ）を有する。
【００１６】
モノマレイン化多価不飽和植物油は、無水マレイン酸（ＭＡＡ）を多価不飽和植物油と、１：＜２、１：１．７５、１：１．５、１：１．２５、または１：１の無水マレイン酸対多価不飽和植物油のモル比で反応させることにより調製され得る。
【００１７】
いくつかの実施形態では、次いで、モノマレイン化多価不飽和植物油は、直鎖または分岐状Ｃ２〜Ｃ１８アルコールであるアルコールを含むアルコール混合物と反応し得る。他の実施形態では、アルコール混合物は、直鎖または分岐状Ｃ９〜Ｃ１８アルコール（「脂肪アルコール」）である疎水性アルコールを含み得る。他の実施形態では、疎水性アルコールは、少なくとも１つの直鎖もしくは分岐状Ｃ９〜Ｃ１１オキソアルコール、直鎖もしくは分岐状Ｃ１２〜Ｃ１４脂肪アルコール、またはそれらの組み合わせを含み得る。
【００１８】
一実施形態では、モノマレイン化多価不飽和植物油対アルコール混合物のモル比は、２：１〜１：２の範囲であり得る。さらに別の実施形態では、比率は、１：１であり得る。一実施形態では、本組成物を調製するために使用される多価不飽和植物油は、大豆油であり得る。
【００１９】
別の実施形態では、モノマレイン化多価不飽和植物油とアルコール混合物との付加物は、アルカリ金属塩基またはアミンを使用する塩化（ｓａｌｔｅｄ）による。好適なアルカリ金属塩基には、ナトリウムまたはカリウム塩基が含まれ得るが、これらに限定されない。好適なアミンは、第三級アルカノールアミンなどの第三級アミンを含む。例示的な第三級アルカノールアミンには、トリエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ−ブチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジブチルエタノールアミン、またはそれらの混合物が含まれるが、これらに限定されない。さらに別の実施形態では、第三級アミンは、トリエタノールアミンを含み得る。
【００２０】
モノマレイン化多価不飽和植物油とアルコール混合物との付加物から調製された組成物を含む水性金属加工流体組成物も開示される。本組成物は、上記のとおりであり得る。いくつかの実施形態では、本組成物は、流体組成物の総重量に基づいて、３重量％未満の量で存在し得る。いくつかの実施形態では、水が、流体の総重量に基づいて、少なくとも４００ｐｐｍのＣａＣＯ３の硬度を有する場合、本組成物は、流体中に分散したままであり得る。
【００２１】
さらに他の実施形態では、金属構成要素を潤滑する方法が開示される。本方法は、金属構成要素を、上記のモノマレイン化多価不飽和植物油とアルコール混合物との付加物から調製された組成物を含む水性金属加工流体と接触させることを含み得る。いくつかの実施形態では、金属構成要素は、アルミニウムまたは鋼であり得る。
【００２２】
上記の組成物を金属加工流体に添加することにより、金属加工流体の安定性および／または潤滑性を改善する方法も開示される。いくつかの実施形態では、本組成物は、金属加工流体の総重量に基づいて、３重量％未満の量で存在し得る。金属加工流体の安定性および／または潤滑性を改善するための上記の組成物の使用も開示される。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
大豆油１モルあたり約１モルの無水マレイン酸と反応した大豆油は、約２：１：１のモル比で疎水性アルコールとメトキシポリエチレングリコールとの組み合わせとさらに反応すると、非常に単純な水性金属加工流体の配合を可能にする多機能材料を供給する中間体を生成する。トリエタノールアミン（ＴＥＡ）などのアルカノールアミンで中和する場合、マレイン化大豆油誘導体は水分散性であり、金属の切断、ならびに鋼およびアルミニウムの形成用途で優れた潤滑性を示す。したがって、本組成物は、従来の可溶性油または半合成金属加工流体の「単一成分」の代替品として機能し、コストおよび複雑性において著しい低減を供給し得る。これらの「単一成分」金属加工流体は、硬水中で良好な安定性を示し、リン、硫黄、ホウ素、または重金属を含有しない。本組成物または「単一成分」の金属加工濃縮液の有用な処理率は、従来の可溶性油および半合成金属加工濃縮液の５〜１０重量％の処理率と比較して、金属加工流体の総重量の４重量％未満、または０．５〜３重量％、または１〜２重量％である。
【００２４】
したがって、金属加工流体に添加されると、必要とされる他の成分の量を低減する多機能組成物が開示される。さまざまな特徴および実施形態が、非限定的な例示として以下に記載される。
【００２５】
本組成物は、アルコール混合物と反応したモノマレイン化多価不飽和植物油の付加物から調製され得る。アルコール混合物は、少なくとも２個の炭素原子を有するアルコールと、少なくとも３５０の数平均分子量（Ｍｎ）を有するメトキシポリエチレングリコールと、を含み得る。いくつかの実施形態では、メトキシポリエチレングリコールは、少なくとも３５０〜少なくとも５５０の数平均分子量（Ｍｎ）を有する。本明細書に記載のメトキシポリエチレングリコール材料の数平均分子量は、末端ＯＨ基のヒドロキシル価滴定により測定される。
【００２６】
本組成物を作製するための好適な油は、過度に限定されず、平均して少なくとも１つの多価不飽和脂肪酸テール、例えば、リノール酸またはリノレン酸を有する任意のトリグリセリド油を含む。「トリグリセリド油」という用語は、同じかまたは混合脂肪酸のグリセロールトリエステルを意味する。脂肪酸は、Ｃ１２〜Ｃ２２の炭素鎖長を有する直鎖モノカルボン酸を指す。
【００２７】
例示的なトリグリセリド油には、植物油が含まれる。植物油は、良好な潤滑性を示す安価で入手が容易な再生可能な原材料である。大豆油は、その低コストおよび豊富な商業性に起因して、純粋に経済的な観点から好ましく、本明細書で言及される代替のトリグリセリド油のいずれよりも大豆油を支持する化学的または性能上の根拠はない。本明細書で有用な代替トリグリセリド油は、例えば、トウモロコシ油、ヒマワリ油、ベニバナ油、アマニ油、綿実油、桐油、落花生油、脱水ヒマシ油などである。
【００２８】
トリグリセリド油は、概して、水に不溶性であるが、水性の金属加工流体で使用するには、（ａ）乳化するか、または（ｂ）化学的機能化を介して水溶性もしくは分散性を与える必要がある。植物油（大豆油および関連する不飽和トリグリセリドを含む）の機能化は、高温のディールス・アルダー反応および／またはエン反応を介して達成され得る。
【００２９】
これらの反応では、植物油は、電子欠乏アルケンと反応し得る。好適な電子欠乏アルケンには、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、無水ブロモマレイン酸、および無水ジクロロマレイン酸、および無水マレイン酸（ＭＡＡ）が含まれるが、これらに限定されない。一実施形態では、アルケンは、無水マレイン酸である。
【００３０】
しかしながら、この技術を単一の理論に限定することなく、開示された多価不飽和植物油および電子欠乏アルケンの付加物は、主にディールス・アルダー反応の付加物であると考えられている。これは、開示された付加物のＩＲおよび湿式化学分析に基づく。したがって、無水マレイン酸および大豆油のディールス・アルダー付加物のみが、今後の例示の目的で示され、少量のエンタイプの付加物は無視される。
【００３１】
無水マレイン酸と大豆油との間の熱反応は、以下に例示される種の混合物を産生する。反応のために使用される大豆油に対する無水マレイン酸のモル比に関係なく、トリグリセリドの脂肪酸テールの各々は互いに独立して反応するため、以下に示される４種の各々がある程度産生される。
【化１】
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【００３２】
大豆油に対する無水マレイン酸のモル比の変化は、上に示されるこれらの種の相対的比率のみを変化させる。ＭＡＡ：大豆油の比率がより低いと、未反応の大豆油およびモノマレイン化種の量が増加するが、一方でＭＡＡ：大豆油の比率がより高いと、ジマレイン化種およびトリマレイン化種が優先される。しかしながら、ＭＡＡ：大豆油の比率をより低くして産生された付加物は、金属加工流体に添加するとより高い潤滑性を付与するようであり、未反応の大豆油のレベルの増加にかかわらず、モノマレイン化種がより効果的であるという結論に至ることが予想外に判明した。したがって、ＭＡＡ：大豆油の比率は、モノマレイン化種の産生を促進するために調整され得る。
【００３３】
したがって、いくつかの実施形態では、モノマレイン化多価不飽和植物油は、無水マレイン酸を多価不飽和植物油と、１：＜２、１：１．７５、１：１．５、１：１．２５、または１：１の無水マレイン酸対多価不飽和植物油のモル比で反応させることにより調製され得る。約１．２：１などのより高い比率も用いられ得る。
【００３４】
次いで、ディールス・アルダー反応の産生物をアルコール混合物と反応させて、付加された無水物部分の環を開く。したがって、いくつかの実施形態では、アルコール混合物は、少なくとも２個の炭素原子を有するアルコールと、少なくとも３５０の数平均分子量（Ｍｎ）を有するメトキシポリエチレングリコールと、を含み得る。いくつかの実施形態では、メトキシポリエチレングリコールは、３５０〜５５０の数平均分子量（Ｍｎ）を有する。いくつかの実施形態では、アルコール混合物は、直鎖または分岐状Ｃ２〜Ｃ１８アルコールであるアルコールを含む。他の実施形態では、アルコールは、直鎖または分岐状Ｃ９〜Ｃ１８疎水性アルコール（「脂肪アルコール」）であり得る。さらに別の実施形態では、疎水性アルコールは、少なくとも１つの直鎖もしくは分岐状Ｃ９〜Ｃ１１オキソアルコール、直鎖もしくは分岐状Ｃ１２〜Ｃ１４脂肪アルコール、またはそれらの組み合わせを含み得る。モノマレイン化多価不飽和植物油とアルコール混合物との反応は、反応物の温度を９０〜１５０℃に増加させることにより容易され得る。いくつかの実施形態では、反応温度は、少なくとも１３５℃である。
【００３５】
一実施形態では、モノマレイン化多価不飽和植物油対アルコール混合物のモル比は、２：１〜１：２の範囲であり得る。さらに別の実施形態では、モル比は、１：１であり得る。一実施形態では、本組成物を調製するために使用される多価不飽和植物油は、大豆油であり得る。
【００３６】
合成プロセスの最終的なステップは、開環反応により形成された半酸／半エステルのカルボン酸の半分の中和を伴う。このカルボン酸は、得られる塩が水中で自己乳化するように、任意の好都合な塩基で中和され得る。一実施形態では、モノマレイン化多価不飽和植物油とアルコール混合物との付加物は、アルカリ金属塩基またはアミンを使用して塩化され得る。いくつかの実施形態では、モノマレイン化多価不飽和植物油とアルコール混合物との付加物は水に分散され得、ｐＨはアルカリ金属水酸化物もしくはアルカリ金属炭酸塩、またはアミンで８〜１０に調整され得る。
【００３７】
好適なアルカリ金属塩基には、ナトリウムまたはカリウム塩基が含まれ得るが、これらに限定されない。例示的なナトリウムまたはカリウム塩基は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、および炭酸カリウムである。好適なアミンは、第三級アルカノールアミンなどの第三級アミンを含む。例示的な第三級アルカノールアミンには、トリエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ−ブチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジブチルエタノールアミン、またはそれらの混合物が含まれるが、これらに限定されない。さらに別の実施形態では、第三級アミンは、トリエタノールアミンを含み得る。
【００３８】
モノマレイン化多価不飽和植物油とアルコール混合物との付加物から調製された水性金属加工流体も開示される。本組成物は、上記のとおりであり得る。いくつかの実施形態では、本組成物は、水性金属加工流体の総重量に基づいて、３重量％未満の量で存在し得る。いくつかの実施形態では、水が、流体の総重量に基づいて、４００ｐｐｍのＣａＣＯ３を超える硬度を有する場合、本組成物は、流体中に均一に分散したままであり得る。
【００３９】
さらに他の実施形態では、金属構成要素を潤滑する方法が開示される。本方法は、金属構成要素を、上記のモノマレイン化多価不飽和植物油とアルコール混合物との付加物から調製された組成物を含む水性金属加工流体と接触させることを含み得る。いくつかの実施形態では、金属構成要素は、アルミニウムまたは鋼であり得る。
【００４０】
上記の組成物を金属加工流体に添加することにより、金属加工流体の安定性および／または潤滑性を改善する方法も開示される。いくつかの実施形態では、本組成物は、金属加工流体の総重量に基づいて、４重量％未満の量で存在し得る。金属加工流体の安定性および／または潤滑性を改善するための上記の組成物の使用も開示される。
【００４１】
金属加工流体
一実施形態では、本組成物は、金属加工流体である。典型的な金属加工流体の用途には、金属除去、金属成形、金属処理、および金属保護が含まれ得る。いくつかの実施形態では、金属加工流体は、金属加工流体の総重量に基づいて、水と、４重量％未満の上記の組成物と、を含み得る。
【００４２】
任意の追加の材料が、金属加工流体に組み込まれ得る。典型的な完成した金属加工流体は、摩擦調整剤、脂肪酸およびワックスなどの潤滑助剤（上記の組成物に加えて）、耐摩耗剤、極圧剤、分散剤、腐食阻害剤、正常塩基性および過塩基性洗浄剤、殺生物剤、金属不活性化剤、またはそれらの混合物を含み得る。
【実施例】
【００４３】
マレイン化大豆油の合成
一般的な手順：無水マレイン酸（「ＭＡＡ」）の固形ブリケットを１：１のモル比で大豆油（「ＳＹＢＯ」）と組み合わせ、Ｎ２のゆっくりとしたパージ下で２００〜２２０℃に直接加熱する。ＭＡＡの消費を赤外分光法により監視する。ＭＡＡの消費は、８４０ｃｍ−１のピークの消失により示される。ＩＲによりＭＡＡが消費されたことが示されると、バッチが冷却され、濃い琥珀色の粘性のある液体が生成される。ろ過または他の精製は必要ないが、クックアウトの最後に表面下の窒素ブローを用いて、任意の未反応の微量のＭＡＡを排除しし得る。収量は、ほぼ定量的である。反応は、典型的には、２２０℃で実施した場合、約３時間以内に完了する。微量のＭＡＡが完全に消費されるように、反応混合物を最大約６時間まで長く保持しても、悪影響は一切ない。
【００４４】
当業者は、マレイン化大豆油とアルコールおよびメトキシポリエチレングリコールとの反応が、マレイン化ステップの直後に、かつ同じ反応容器内で、または不特定の期間の後に、かつ／もしくは異なる反応容器内で進行し得ることを認識するであろう。
【００４５】
マレイン化大豆油とアルコールおよびＭＰＥＧとの反応
一般的な手順：マレイン化大豆油、アルコール、およびメトキシポリエチレングリコール（「ＭＰＥＧ」）を約２０〜４０℃で混合し、次いで、１３５℃に加熱する。蒸気空間を通るゆっくりとした窒素パージが維持され、蒸気は還流コンデンサーを通過して排出されて、蒸発による損失を最小限に抑える。約１７８０ｃｍ−１での無水物ピークの消失を監視することによる赤外分光法により、反応の進行を追跡する。このピークが収縮を停止すると、アルコール、ＭＰＥＧ、およびマレイン化大豆油の間の反応が完了する。より低い分子量アルコールを使用する場合、真空をこの時点で有利に適用して、未反応のアルコールを取り除くことができる。これらの反応の産生物は、概して、透明で、適度に粘性のある琥珀色の液体である。ろ過または他の精製は必要ない。収量は、通常、定量に非常に近い。揮発性アルコールのわずかな損失が発生する可能性がある。さまざまな実施例の調製物である「実施例の調製物」を以下の表１に示す。
【表１】
2021505737.tif 000003
【００４６】
上の実施例の調製物の各々を、安定性（「硬水安定性試験」）および潤滑性（「マイクロタップ試験」）の性能について、水性金属加工流体中で試験した。
【００４７】
硬水安定性試験
硫酸塩、塩化物、炭酸塩、および重炭酸塩として存在するカルシウムおよびマグネシウムイオンにより水が硬くなる。これらの水溶性の二価金属イオンは、２モルの脂肪カルボン酸アニオンと錯化して、水性金属加工流体から分離し、金属加工装置のライン、フィルター、およびノズルの汚れを引き起こし得る、粘着性の水不溶性塩を供給し得る。これらの硬水イオンの濃度は、金属加工装置サンプのボイラー効果に起因して時間と共に増加するため、硬水安定性、または高レベルのカルシウムおよびマグネシウムイオンの存在下で粘着性の堆積物の分離に抵抗する水性金属加工流体の能力が性能基準となる。
【００４８】
水の硬度は、一般的に、百万分率（ｐｐｍ）の炭酸カルシウムとして表され、すべての二価金属イオンを等モルのＣａ２＋に変換し、炭酸塩（ＣＯ３２−）が唯一の対アニオンであると仮定する。脱イオン水に適量のＣａＣｌ２・Ｈ２Ｏを溶解することにより、２００、４００、６００、８００、１０００、２０００ｐｐｍのＣａＣＯ３の硬度を有するカルシウム硬水原液を調製した。
【００４９】
１ガロンあたりの穀物（ｇｐｇ）は、１アメリカガロンの水（３．７８５Ｌ）に溶解した１粒（６４．８ミリグラム）の炭酸カルシウムとして定義される水の硬度の単位である。これは、１７．１百万分率の炭酸カルシウム（ｐｐｍ）に相当する。１ガロンあたり８００粒の公称硬度を有する混合カルシウム／マグネシウム硬水濃縮液を、２０，０００グラムの脱イオン水に３２２グラムのＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏおよび１１１グラムのＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏを溶解することにより調製した。この濃縮液中のカルシウム対マグネシウムのモル比は、４：１である。この８００ｇｐｇの濃縮液を脱イオン水で希釈して、硬度５、１０、２０、４０、および８０ｇｐｇの混合Ｃａ／Ｍｇ原液を供給した。これらの混合Ｃａ／Ｍｇ硬水原液は、一般的に合金中に著しい量のマグネシウムを含有するアルミニウム合金を機械加工するときに一般的に遭遇する条件を模倣することを目的としている。
【００５０】
以降、水の硬度がｐｐｍの単位で表される場合、カルシウムのみの硬水原液を指すが、一方で水の硬度が１ガロンあたりの粒（ｇｐｇ）で表される場合、混合カルシウム／マグネシウム硬水原液を指す。希釈された金属加工流体で発生する任意の分離の視覚化を助けるために、少量の水溶性染料を各硬水原液に添加する。
【００５１】
実験用および参照用の金属加工流体の濃縮液を硬水の原液に分散する。これらの希釈された混合物を１００ｍＬのメスシリンダーに入れ、一晩または３日間放置した後、流体の上部にある油またはクリームの分離について調べる。場合によっては、インキュベーション期間中にメスシリンダーをオーブンに入れることにより、希釈液に４０℃の熱ストレスをかける。任意に分離した油またはクリームが穏やかな攪拌で容易に再分散するかどうかが記録される。
【００５２】
マイクロタップ試験
マイクロタップ試験では、事前に開けられた穴へのタッピング（ねじ切りまたはねじ部形成）中に生成されるトルクを使用して、実験用および参照用の水性金属加工流体の潤滑性能を金属除去作業において評価する。試験機器は、ｍｉｃｒｏｔａｐ  ＧｍｂＨ  ｉｎ  Ｍｕｎｉｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙにより製造されたＴＴＴタッピングトルク試験システムである。
【００５３】
２つの異なる金属合金、１０１８鋼および６０６１アルミニウムでマイクロタップ試験を行う。鋼の試験片を５３０ｒｐｍでフォームタップし、アルミニウムの試験片を６６０ｒｐｍでフォームタップする。タッピングは貫通穴であり、穴は直径５ｍｍであり、フォームタップはＭ６ｘ１、ねじ深さ７５％である。試験が一貫して行われることを保証するために、各実験中、市販の半合成金属加工流体が参照流体として使用される。参照流体を、１０１８合金鋼の試験では１０重量％の処理率に、６０６１合金アルミニウムの試験では５重量％に希釈する。
【００５４】
タッピングトルク測定から金属加工流体を区別するための最も有用な情報を取得するために、統計的分析と共に実験マトリックスを使用する。候補流体および参照流体の実行順序はランダム化されているため、流体の違いは、バーでタッピングが発生する場所の影響を受けない。さまざまな予測変数を使用して一般的な線形モデルを近似する。一般的な線形モデルから、候補流体と参照流体との間の対数変換結果の平均差を推定する。これらの平均差の９５％信頼区間は、単一ステップの複数比較手順を使用して取得される。次いで、エラーバーを有する棒グラフを作成して、参照流体に対する候補流体の相対効率を示す。候補流体の相対効率を、平均参照結果に対する平均候補結果の比率として定義する。
【００５５】
参照流体を、以降のすべての試験で１００％の相対効率に設定する。次いで、以下の式を使用して、候補流体の相対効率を計算する。
相対効率＝（参照流体のトルク）／（候補流体のトルク）×１００％
【００５６】
実施例の調製物のすべての安定性および潤滑性試験についての結果を以下に要約する。
【００５７】
例示的な結果
実施例１：調製物８−１．０−ＭＡＡ  ＳＹＢＯ＋ＭＰＥＧ３５０＋ＦＯＨ−９、２：１：１
調製物８の産生物を、０．５重量％のＴＥＡと染料とを含有する変化するＣａ硬度を有する水に１．０重量％で分散した。これらの水性分散液を４０℃で一晩インキュベートし、分離の兆候を調べた。水の硬度レベルは、０、２００、４００、６００、８００、および１０００ｐｐｍであった。硬度０ｐｐｍの溶液では約２体積％、２００および４００ｐｐｍでは約１体積％のクリームの分離が観察され、６００〜１０００ｐｐｍではクリームの分離は観察されなかった。クリーム層は、簡単に再分散した。６つのすべての希釈液を、クリーム層の再分散後に１０１８鋼および６０６１アルミニウム上でマイクロタップにより試験した。マイクロタップ試験の結果を表２に示す。
【表２】
2021505737.tif 000004
【００５８】
実施例２：調製物８−１．０−ＭＡＡ  ＳＹＢＯ＋ＭＰＥＧ３５０＋ＦＯＨ−９、２：１：１
調製物８の産生物を、０．５重量％の５つの異なる第三級アミンを含有する脱イオン水に１．０重量％で分散した。これらの水性分散液をカシオフラスコに入れ、４０℃で一晩インキュベートし、分離の兆候を調べた。
【表３】
2021505737.tif 000005
【００５９】
クリーム層は、すべて簡単に再分散した。５つのすべての希釈液を、クリーム層の再分散後に１０１８鋼および６０６１アルミニウム上でマイクロタップにより試験した。マイクロタップ試験の結果を表３に示す。
【表４】
2021505737.tif 000006
【００６０】
実施例３：調製物８−１．０−ＭＡＡ  ＳＹＢＯ＋ＭＰＥＧ３５０＋ＦＯＨ−９、２：１：１
調製物８の産生物を、０．５重量％ＴＥＡと染料とを含有する水道水（約１１５ｐｐｍの硬度）に１．０重量％で分散した。このブレンドを７００グラム調製した。このブレンドを４０℃のオーブンに入れ、インキュベートしたままにした。さまざまなタイミングで試料を採取し、マイクロタップで試験した。
Ａ．０日（オーブンに入れる前の試料）
Ｂ．４０℃で１日
Ｃ．４０℃で４日
Ｄ．４０℃で８日
【００６１】
試料が熱老化したため、少量の底部ドロップアウトが記録された。このドロップアウトは、穏やかな攪拌で簡単に再懸濁した。マスター試料を振った後に試料Ｂ〜Ｄを採取した。参照流体をインキュベートしなかった。インキュベーション後の調製物８の結果を以下の表４に示す。
【表５】
2021505737.tif 000007
【００６２】
実施例４：調製物９−ＳＹＢＯ＋ＭＡＡ＋ＭＰＥＧ３５０＋ＦＯＨ−９、２：２：１：１
調製物９は、アルコールとＭＰＥＧとの反応の前に、マレイン化大豆油が分離されないプロセスを示す。調製物９の産生物を、０．２５重量％のＴＥＡと、０．２０重量％のＮ，Ｎ−メチレンビスモルホリン（殺生物剤）と、染料とを含有する変化する硬度を有する水に１．０重量％で分散した。水の硬度レベルは実施例１と同様であった。これらの水性分散液を室温で一晩放置し、分離の兆候を調べた。クリームの分離は、実施例１と本質的に同じであった。クリーム層は、簡単に再分散した。６つのすべての希釈液を、クリーム層の再分散後に１０１８鋼および６０６１アルミニウム上でマイクロタップにより試験した。マイクロタップ試験の結果を表５に示す。
【表６】
2021505737.tif 000008
【００６３】
実施例５：調製物１０−調製物６と調製物７との１：１重量ブレンド
調製物６および調製物７の産生物を１：１の重量比で一緒にブレンドして、調製物１０を産生した。このブレンドを、０．５重量％のＴＥＡと染料とを含有する変化する硬度を有する水に１．０重量％で分散した。水の硬度レベルは実施例１と同様であった。これらの水性分散液を４０℃で一晩インキュベートし、分離の兆候を調べた。参照流体をインキュベートしなかった。クリームの分離は、硬度０ｐｐｍおよび２００ｐｐｍで０．５体積％未満であった。より高い硬度レベルではクリームの分離はなかった。クリーム層は、簡単に再分散した。調製物１０は、類似の「反応」産生物である調製物８よりも少ないクリームの分離を示す。すべての希釈液を、クリーム層の再分散後に１０１８鋼および６０６１アルミニウム上でマイクロタップにより試験した。調製物１０のマイクロタップの結果を表６に示す。
【表７】
2021505737.tif 000009
【００６４】
実施例６：調製物１０−調製物６と調製物７との１：１重量ブレンド
これは実施例５の繰り返しで、よりストレスのかかった状態である。２０００ｐｐｍの追加の水の硬度レベルを加え、４０℃のインキュベーション期間を３日に延長した。参照流体をインキュベートしなかった。クリームの分離は、硬度０ｐｐｍおよび２００ｐｐｍで０．５体積％未満であった。４００〜１０００ｐｐｍの硬度レベルで、クリームの分離はほとんどなかった。硬度２０００ｐｐｍで、約１体積％のクリームの分離があった。クリーム層は、簡単に再分散した。６つのすべての希釈液を、クリーム層の再分散後に１０１８鋼および６０６１アルミニウム上でマイクロタップにより試験した。結果を以下の表７に示す。
【表８】
2021505737.tif 000010
【００６５】
実施例７：調製物１３−１．０−ＭＡＡ  ＳＹＢＯ＋ＭＰＥＧ３５０＋ＦＯＨ−９、２：１：１および調製物１４−調製物１１と調製物１２との１：１重量ブレンドの比較
調製物１３および調製物１４の産生物を、０．５重量％のＴＥＡと染料とを含有する、０ｐｐｍ、４００ｐｐｍ、および１０００ｐｐｍの硬度の水で１重量％のレベルで並べて比較する。これらの水性分散液を４０℃で一晩インキュベートし、分離の兆候を調べた。参照流体をインキュベートしなかった。調製物１３の分散液は、調製物１４の分散液より多くのクリームの分離を示した。調製物１４の分散液は、より乳白色の外観も有した。クリーム層は、簡単に再分散した。６つのすべての希釈液を、クリーム層の再分散後に１０１８鋼および６０６１アルミニウム上でマイクロタップにより試験し、結果を以下の表８に示す。
【表９】
2021505737.tif 000011
【００６６】
実施例８：調製物１５−１．０−ＭＡＡ  ＳＹＢＯ＋ＭＰＥＧ４５０＋ＦＯＨ−１２１４、２：１：１
調製物１５を、０．５重量％のＴＥＡと染料とを含有する最大２０００ｐｐｍの変化する硬度を有する水に１．０重量％で分散した。これらの水性分散液を４０℃で一晩インキュベートし、分離の兆候を調べた。参照流体をインキュベートしなかった。４００〜２０００ｐｐｍの硬度レベルで、クリームの分離はほとんどなかった。蒸留水では約２体積％のクリームの分離があり、２００ｐｐｍの硬度の水では１体積％であった。クリーム層は、簡単に再分散した。７つのすべての希釈液を、クリーム層の再分散後に１０１８鋼および６０６１アルミニウム上でマイクロタップにより試験し、以下の表９に示す。
【表１０】
2021505737.tif 000012
【００６７】
比較例９：調製物１６−１．０−ＭＡＡ  ＳＹＢＯ＋ＴＥＧ−Ｍｅ＋ＦＯＨ−１２１４、２：１：１
調製物１６（比較）を、０．５重量％のＴＥＡと染料とを含有する最大２０００ｐｐｍの変化する硬度を有する水に１．０重量％で分散した。これらの水性分散液を４０℃で一晩インキュベートし、分離の兆候を調べた。硬度２００ｐｐｍを超える希釈では、油層の著しい分離が観察された。油の分離に起因して、マイクロタップ試験を行わなかった。１６４．２の分子量を有するトリエチレングリコールモノメチルエーテルは、必要な硬水安定性を提供するには短すぎるという結論である。
【００６８】
実施例１０：調製物１７−１．０−ＭＡＡ  ＳＹＢＯ＋ＭＰＥＧ４５０＋１−ヘキサノール、２：１：１
調製物１７を実施例８に従って試験した。クリームの分離は、硬度０の水で約２体積％、硬度２００ｐｐｍで約１体積％であり、４００〜２０００ｐｐｍで微量のクリームが観察された。クリーム層は、簡単に再分散した。７つのすべての希釈液を、クリーム層の再分散後に１０１８鋼および６０６１アルミニウム上でマイクロタップにより試験した。調製物１７のマイクロタップの結果を表１０に示す。
【表１１】
2021505737.tif 000013
【００６９】
比較例１１：調製物１８−１．０−ＭＡＡ  ＳＹＢＯ＋ＴＥＧ−Ｍｅ＋１−ヘキサノール、２：１：１
調製物１８を、０．５重量％のＴＥＡと染料とを含有する最大２０００ｐｐｍの変化する硬度を有する水に１．０重量％で分散した。これらの水性分散液を４０℃で一晩インキュベートし、分離の兆候を調べた。すべての希釈液で油層の著しい分離が観察され、油の分離は、６００ｐｐｍを超える硬度で特に深刻であった。油の分離に起因して、マイクロタップ試験を行わなかった。トリエチレングリコールモノメチルエーテルは、必要な硬水安定性を提供するには短すぎるという結論（実施例９と共に）である。
【００７０】
実施例１２：調製物１３、調製物１９、および調製物２０
これは、３つの関連物質を並べて比較したもので、アルコール部分の炭素数のみが異なる。
●調製物１３＝１．０−ＭＡＡ  ＳＹＢＯ＋ＭＰＥＧ３５０＋ＦＯＨ−９、２：１：１
●調製物１９＝１．０−ＭＡＡ  ＳＹＢＯ＋ＭＰＥＧ３５０＋ＦＯＨ−１２１４、２：１：１
●調製物２０＝１．０−ＭＡＡ  ＳＹＢＯ＋ＭＰＥＧ３５０＋１−ヘキサノール、２：１：１
【００７１】
これらの試料を、０．５重量％のＴＥＡおよび染料を有する０ｐｐｍ、４００ｐｐｍ、および８００ｐｐｍの硬水に分散した。水性分散液を４０℃で３日間インキュベートし、分離の兆候を調べた。すべての試料のクリーム層は、メスシリンダーを１回反転させるだけで簡単に再分散した。上の流体の安定性の結果を以下の表１１に示す。
【表１２】
2021505737.tif 000014
【００７２】
すべての試料を、クリームの再分散後に１０１８鋼および６０６１アルミニウム上でマイクロタップ潤滑性評価により試験した。結果を以下の表１２に示す。
【表１３】
2021505737.tif 000015
【００７３】
実施例１３：調製物１３、調製物１９、および調製物２０
これは、流体に熱ストレスが加えられなかったことを除いて、実施例１２と同様である。これらの試料を、０．５重量％のＴＥＡおよび染料を有する０ｐｐｍ、４００ｐｐｍ、および８００ｐｐｍの硬水に分散した。水性分散液を室温で一晩インキュベートし、分離の兆候を調べた。すべての試料のクリーム層は、メスシリンダーを１回反転させるだけで簡単に再分散した。安定性の結果を以下の表１３に示す。
【表１４】
2021505737.tif 000016
【００７４】
すべての試料を、再分散後に１０１８鋼および６０６１アルミニウム上でマイクロタップ評価により試験した。結果を以下の表１４に示す。
【表１５】
2021505737.tif 000017
【００７５】
実施例１４：調製物２１−１．０−ＭＡＡ  ＳＹＢＯ＋ＭＰＥＧ３５０＋ＦＯＨ−９、２：１．０５：０．９５
調製物２１の安定性および潤滑性の試験では、８０、４０、２０、１０、および５粒子硬度の混合Ｃａ／Ｍｇ硬水を、脱イオン（「ＤＩ」）水と共にこの実施例で使用した。調製物２１をこれらの硬度の各々で０．５重量％のＴＥＡと共に１重量％に希釈し、希釈液を４０℃のオーブンで一晩インキュベートし、分離の兆候を検査した。ＤＩ水中では約２体積％のクリーム、５ｇｐｇでは約１体積％、１０ｇｐｇでは微量のクリーム、および８０ｇｐｇでは約６体積％のクリームがあった。クリーム層は、簡単に再分散した。６つのすべての希釈液を、クリーム層の再分散後に１０１８鋼および６０６１アルミニウム上でマイクロタップにより試験した。マイクロタップの結果を以下の表１５に示す。
【表１６】
2021505737.tif 000018
【００７６】
実施例１５：調製物２２−１．０−ＭＡＡ  ＳＹＢＯ＋ＭＰＥＧ３５０＋ＦＯＨ−９、２：０．９５：１．０５
調製物２２を使用して、実施例１５の試料を作製した。希釈および熱ストレスは、実施例１４に記載されるとおりであった。ＤＩ水中では約２体積％のクリーム、５ｇｐｇでは約１体積％、１０ｇｐｇでは微量のクリーム、および８０ｇｐｇでは約２体積％のクリームがあった。クリーム層は、簡単に再分散した。６つのすべての希釈液を、クリームの再分散後に１０１８鋼および６０６１アルミニウム上でマイクロタップにより試験した。結果を以下の表１６に示す。
【表１７】
2021505737.tif 000019
【００７７】
実施例１６：調製物２３−ＳＹＢＯ＋ＭＡＡ＋ＭＰＥＧ３５０＋ＦＯＨ−９、２：２：１：１
調製物２３は、マレイン化大豆油が事前の分離なしにメトキシポリエチレングリコールと脂肪アルコールとの反応に直接持ち込まれる「ワンポット」の実施例である。調製物２３の場合、希釈および熱ストレスは、実施例１４で記載されるとおりであった。希釈液中のクリームの分離は、実施例１５で見られたものと事実上区別できなかった。クリーム層は、簡単に再分散した。６つのすべての希釈液は、クリームの再分散後に１０１８鋼および６０６１アルミニウム上でマイクロタップにより試験した。結果を以下の表１７に示す。
【表１８】
2021505737.tif 000020
【００７８】
実施例１７：調製物２４−１．１−ＭＡＡ  ＳＹＢＯ＋ＭＰＥＧ３５０＋２−ＰＨ（２：１：１）
調製物２４では、アルコール混合物中で分岐アルコール（２−プロピルヘプタノール）を使用する。希釈および熱ストレスは、実施例１４に記載されるとおりであった。希釈液中のクリームの分離は、８０ｇｐｇの希釈液中にクリームがなかったことを除いて、実施例１５に見られるものと本質的に同じであった。すべての場合においてクリーム層は、簡単に再分散した。６つのすべての希釈液を、１０１８鋼および６０６１アルミニウム上でマイクロタップにより試験した。結果を以下の表１８に示す。
【表１９】
2021505737.tif 000021
【００７９】
比較例１８：調製物２６−１．０−ＭＡＡ  ＳＹＢＯ＋ＴＥＡ、１：１
調製物２６は、ＵＳ２００９／０２０９４４１に開示されている組成物の実施例である。調製物２６の産生物を、染料を含有する０、２００、４００、６００、８００、および１０００ｐｐｍの硬水に１．５重量％で分散した。これらの水性分散液を４０℃で３日間インキュベートし、分離の兆候を調べた。＞４００ｐｐｍの水の硬度で、多かれ少なかれ完全なドロップアウトが発生し、粘着性の残留物は、より高い硬度の希釈液の底に沈んだ。０ｐｐｍの希釈は、ほぼ透明であった。０、２００、および４００ｐｐｍの希釈を、クリーム層の再分散後に６０６１アルミニウムおよび１０１８鋼上でマイクロタップ評価により試験した。結果を以下の表１９に示す。また、室温でさらに数日の期間にわたって、４００ｐｐｍの硬度希釈液でも沈殿が発生したことが記録された。
【表２０】
2021505737.tif 000022
【００８０】
比較例１９：調製物７−１．０−ＭＡＡ  ＳＹＢＯ＋ＦＯＨ−９、１：１（ＭＰＥＧなし）
調製物７は、メトキシポリエチレングリコールを一切有しなかった。調製物７の産生物を、０．５％のＴＥＡを有するＤＩ水に１重量％で容易に分散すると、約１体積％のクリームの分離を示すエマルションを供給した。しかしながら、０．５％のＴＥＡを有する２００ｐｐｍ以上の硬度の水では、材料は分散しないであろう。油相の本質的に完全な分離が、以下のほぼ透明な水で観察された。これは、ＭＰＥＧ部分がなければ、硬水耐性が完全に欠けることを示す。
【００８１】
比較例２０：調製物１２−１．０−ＭＡＡ  ＳＹＢＯ＋ＭＰＥＧ３５０、１：１
調製物１２の場合、ＭＰＥＧのみが使用され、少なくとも９個の炭素原子を有する疎水性アルコール（脂肪アルコール）はなかった。実施例１４と同様に、調製物１２を０．５重量％のＴＥＡおよび染料と共に１重量％で混合Ｃａ／Ｍｇ硬水中に溶解した。希釈液を４０℃で一晩、次いで、室温で追加の５日間インキュベートした。試料のいずれにもクリームまたは油の分離はなかった。すべての希釈液は、透明から非常にわずかにかすんでおり、マイクロエマルションを示した。６つのすべての希釈液を、１０１８鋼および６０６１アルミニウム上でマイクロタップにより試験した。結果を以下の表２０に示す。
【表２１】
2021505737.tif 000023
【００８２】
比較例２１：調製物２５−１．１−ＭＡＡ  ＳＹＢＯ＋ＰＥＧ  １０００＋ＦＯＨ−９、２：１：１当量
調製物２５では、ＭＰＥＧの代わりにＰＥＧを使用する。１つではなく２つの−ＯＨ基を有するＰＥＧは、２つのマレイン化大豆油分子を一緒に結合し、より高い分子量分布をもたらした。調製物２５の産生物は濁っており、最終的に２つの相に分離した。調製物２５は、０．５％のＴＥＡを有する水に１重量％で容易に分散しなかった。この実施例は、単機能ＭＰＥＧが二機能ＰＥＧよりも好ましいことを示す。
【００８３】
実施例２２：調製物２７−１．０−ＭＡＡ  ＳＹＢＯ＋エタノール＋ＭＰＥＧ３５０、２：１：１
調製物２７の場合、非常に低分子量のアルコール（エタノール）をＭＰＥＧ３５０と組み合わせて使用して、マレイン化大豆油と反応させた。調製物２７を、実施例１４と同様に０．５重量％のＴＥＡと共に１重量％で混合Ｃａ／Ｍｇ硬水中に溶解した。希釈液を４０℃で一晩インキュベートした。６つのすべての希釈液を、１０１８鋼および６０６１アルミニウム上でマイクロタップにより試験した。結果を以下の表２１に示す。
【表２２】
2021505737.tif 000024
【００８４】
実施例２３：調製物２８−１．０−ＭＡＡ  ＳＹＢＯ＋オレイルアルコール＋ＭＰＥＧ３５０、２：１：１
調製物２８の場合、より高分子量のアルコール（オレイルアルコール）をＭＰＥＧ３５０と組み合わせて使用して、マレイン化大豆油と反応させた。調製物２８を、実施例１４と同様に０．５重量％のＴＥＡと共に１重量％で混合Ｃａ／Ｍｇ硬水中に溶解した。希釈液を４０℃で一晩インキュベートした。６つのすべての希釈液を、１０１８鋼および６０６１アルミニウム上でマイクロタップにより試験した。結果を以下の表２２に示す。
【表２３】
2021505737.tif 000025
【００８５】
別段の指示がない限り、本明細書において言及される各化学物質または組成物は、異性体、副生成物、誘導体、および商業グレードに存在すると通常理解される他のそのような材料を含み得る商業グレードの材料であると解釈されるべきである。
【００８６】
上記の物質のいくつかは、最終的な製剤で相互作用し得ることが既知であるため、最終的な製剤の成分は最初に添加されるものと異なり得る。例えば、金属イオン（例えば、Ｃａ２＋およびＭｇ２＋）は、他の分子の他の酸性またはアニオン性部位に移動し得る。それにより形成された生成物は、本発明の組成物をその意図する用途において用いるために形成された生成物を含み、簡単に説明されない場合がある。それにもかかわらず、そのような変性物および反応生成物は全て、本発明の範囲内に含まれ、本発明は、上記の成分を混合することにより調製される組成物を包含する。
【００８７】
上で言及された文書のいずれも、上に具体的に列挙されているかどうかにかかわらず、優先権が主張されるあらゆる先行出願を含んで参照により本明細書に組み込まれる。いずれの文書の言及も、あらゆる権限において、そのような文書が先行技術としての資格を有すること、または当業者の一般知識を構成することの承認ではない。実施例を除き、または特に明示的に示されている場合を除き、物質の量、反応条件、分子量、炭素原子の数などを指定するこの説明の全ての数量は、「約」という単語により修正されるものとして理解されたい。本明細書に記載の量、範囲、および比率の上限および下限は、独立して組み合わせることができることを理解されたい。同様に、本発明の各要素の範囲および量は、他の要素のいずれかの範囲または量と共に使用され得る。
【００８８】
本明細書で使用される場合、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、または「を特徴とする（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ  ｂｙ）」と同義である「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という移行性用語は、包括的または無制限であり、追加の、列挙されていない要素または方法ステップを除外しない。しかしながら、本明細書の「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」の各列挙において、この用語は、代替実施形態として、「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」および「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」という語句も包含することを意図しており、ここで、「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」は、指定されていない任意の要素またはステップを除外し、「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」は、考慮されている組成物または方法の基本的および新規の特徴に実質的に影響を与えない追加の引用されていない要素またはステップを含めることを可能にする。
【００８９】
主題の発明を説明する目的で、特定の代表的な実施形態および詳細を示してきたが、主題の発明の範囲から逸脱することなくさまざまな変更および修正を行うことができることは当業者には明らかであろう。これに関して、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によりのみ制限されるものとする。
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月16日(2020.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モノマレイン化多価不飽和植物油と、少なくとも１つの直鎖もしくは分岐状Ｃ９〜Ｃ１１オキソアルコール、直鎖もしくは分岐状Ｃ１２〜Ｃ１４脂肪アルコール、またはそれらの組み合わせを含む疎水性アルコール、および少なくとも３５０の数平均分子量（Ｍｎ）を有するメトキシポリエチレングリコールを含むアルコール混合物との付加物から調製された、組成物。
【請求項２】
前記メトキシポリエチレングリコールが、少なくとも３５０〜少なくとも５５０の数平均分子量（Ｍｎ）を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記モノマレイン化多価不飽和植物油が、無水マレイン酸および多価不飽和植物油を、１：＜２、１：１．７５、１：１．５、１：１．２５、または１：１の無水マレイン酸対多価不飽和植物油のモル比で混合することにより調製される、請求項１または２に記載の組成物。
【請求項４】
前記モノマレイン化多価不飽和植物油対前記アルコール混合物のモル比が、２：１〜１：２の範囲であるか、または１：１である、請求項１〜３のいずれかに記載の組成物。
【請求項５】
前記多価不飽和植物油が、大豆油である、請求項１〜４のいずれかに記載の組成物。
【請求項６】
前記付加物が、アルカリ金属塩基またはアミンを使用して塩化（ｓａｌｔｅｄ）される、請求項１〜５のいずれかに記載の組成物。
【請求項７】
前記アルカリ金属塩基が、ナトリウムまたはカリウム塩基である、請求項６に記載の組成物。
【請求項８】
前記アミンが、第三級アミンである、請求項６に記載の組成物。
【請求項９】
前記第三級アミンが、第三級アルカノールアミンである、請求項８に記載の組成物。
【請求項１０】
前記第三級アミンが、トリエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ−ブチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジブチルエタノールアミン、またはそれらの混合物のうちの少なくとも１つを含む、請求項８または９に記載の組成物。
【請求項１１】
前記第三級アミンが、トリエタノールアミンを含む、請求項８〜１０のいずれかに記載の組成物。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の組成物を含む、水性金属加工流体。
【請求項１３】
前記組成物が、前記流体の総重量に基づいて、３重量％未満の量で存在する、請求項１２に記載の流体。
【請求項１４】
前記流体が、前記流体の総重量に基づいて、少なくとも４００ｐｐｍのＣａＣＯ３の硬度を有する場合、前記組成物が、前記流体中に分散したままである、請求項１２または１３に記載の流体。
【請求項１５】
金属構成要素を潤滑する方法であって、前記構成要素を請求項１２〜１４のいずれかに記載の流体と接触させることを含む、方法。
【請求項１６】
前記金属構成要素が、アルミニウムまたは鋼である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
金属加工流体の安定性および／または潤滑性を改善する方法であって、請求項１〜１１のいずれかに記載の組成物を前記金属加工流体に添加することを含む、方法。
【請求項１８】
前記組成物が、前記金属加工流体の総重量に基づいて、３重量％未満の量で存在する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
金属加工流体の安定性および／または潤滑性を改善するための、請求項１〜１１のいずれかに記載の組成物の使用。
【請求項２０】
前記組成物が、前記金属加工流体の総重量に基づいて、３重量％未満の量で存在する、請求項１９に記載の使用。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
上記の組成物を金属加工流体に添加することにより、金属加工流体の安定性および／または潤滑性を改善する方法も開示される。いくつかの実施形態では、本組成物は、金属加工流体の総重量に基づいて、３重量％未満の量で存在し得る。金属加工流体の安定性および／または潤滑性を改善するための上記の組成物の使用も開示される。
本発明の実施形態において、例えば以下の項目が提供される。
（項目１）
モノマレイン化多価不飽和植物油と、少なくとも２個の炭素原子を有するアルコールおよび少なくとも３５０の数平均分子量（Ｍｎ）を有するメトキシポリエチレングリコールを含むアルコール混合物との付加物から調製された、組成物。
（項目２）
前記メトキシポリエチレングリコールが、少なくとも３５０〜少なくとも５５０の数平均分子量（Ｍｎ）を有する、項目１に記載の組成物。
（項目３）
前記モノマレイン化多価不飽和植物油が、無水マレイン酸および多価不飽和植物油を、１：＜２、１：１．７５、１：１．５、１：１．２５、または１：１の無水マレイン酸対多価不飽和植物油のモル比で混合することにより調製される、項目１または２に記載の組成物。
（項目４）
前記アルコールが、直鎖または分岐状Ｃ２〜Ｃ１８アルコールである、項目１〜３のいずれかに記載の組成物。
（項目５）
前記アルコールが、少なくとも１つの直鎖もしくは分岐状Ｃ９〜Ｃ１１オキソアルコール、直鎖もしくは分岐状Ｃ１２〜Ｃ１４脂肪アルコール、またはそれらの組み合わせを含む疎水性アルコールである、項目４に記載の組成物。
（項目６）
前記モノマレイン化多価不飽和植物油対前記アルコール混合物のモル比が、２：１〜１：２の範囲であるか、または１：１である、項目１〜５のいずれかに記載の組成物。
（項目７）
前記多価不飽和植物油が、大豆油である、項目１〜６のいずれかに記載の組成物。
（項目８）
前記付加物が、アルカリ金属塩基またはアミンを使用して塩化（ｓａｌｔｅｄ）される、項目１〜７のいずれかに記載の組成物。
（項目９）
前記アルカリ金属塩基が、ナトリウムまたはカリウム塩基である、項目８に記載の組成物。
（項目１０）
前記アミンが、第三級アミンである、項目８に記載の組成物。
（項目１１）
前記第三級アミンが、第三級アルカノールアミンである、項目１０に記載の組成物。
（項目１２）
前記第三級アミンが、トリエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ−ブチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジブチルエタノールアミン、またはそれらの混合物のうちの少なくとも１つを含む、項目１０または１１に記載の組成物。
（項目１３）
前記第三級アミンが、トリエタノールアミンを含む、項目１０〜１２のいずれかに記載の組成物。
（項目１４）
項目１〜１３のいずれかに記載の組成物を含む、水性金属加工流体。
（項目１５）
前記組成物が、前記流体の総重量に基づいて、３重量％未満の量で存在する、項目１４に記載の流体。
（項目１６）
前記流体が、前記流体の総重量に基づいて、少なくとも４００ｐｐｍのＣａＣＯ３の硬度を有する場合、前記組成物が、前記流体中に分散したままである、項目１４または１５に記載の流体。
（項目１７）
金属構成要素を潤滑する方法であって、前記構成要素を項目１４〜１６のいずれかに記載の流体と接触させることを含む、方法。
（項目１８）
前記金属構成要素が、アルミニウムまたは鋼である、項目１７に記載の方法。
（項目１９）
金属加工流体の安定性および／または潤滑性を改善する方法であって、項目１〜１３のいずれかに記載の組成物を前記金属加工流体に添加することを含む、方法。
（項目２０）
前記組成物が、前記金属加工流体の総重量に基づいて、３重量％未満の量で存在する、項目１９に記載の方法。
（項目２１）
金属加工流体の安定性および／または潤滑性を改善するための、項目１〜１３のいずれかに記載の組成物の使用。
（項目２２）
前記組成物が、前記金属加工流体の総重量に基づいて、３重量％未満の量で存在する、項目２１に記載の使用。
【国際調査報告】
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