(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルキル基が少なくとも一種の炭素数４〜６の直鎖オレフィンから誘導され、平均分子量が６３０〜１２００のアルキルアリールスルホン酸塩からなる、切削油中で使用するための乳化剤。
【請求項２】
オレフィンが直鎖ブテンである請求項１記載の乳化剤。
【請求項３】
該酸の平均分子量が６６０〜１２００である、請求項１又は２記載の乳化剤。
【請求項４】
該塩がアルカリ塩である、請求項１〜３のいずれか１項記載の乳化剤。
【発明の詳細な説明】
本発明は、アルキルアリールスルホン酸の塩を、該アリールスルホン酸のアルキル基が一種以上の直鎖オレフィン類から誘導され、該アルキルアリールスルホン酸の分子量が５３０より大きい、油／水系で乳化剤として使用することに関する。
スルホン酸は、中和して、乳化剤として又はカチオンが一般的にアルカリ金属であるか四級化窒素カチオンである油回収において使用するスルホネート類を形成することができる。
乳化油は現在、製造割合を高くしたり、コストを削減したり、環境条件を改良したり、オペレーターの許容を向上させることに関する産業上の要求のために多くの機械操作において使用されている。エマルションは一般的に、潤滑よりも冷却がより重要であるところで使用されている。ブローチしたり、深く穴を掘ったり、又は界面活性剤仕上が特に重要である操作において、牛脚油（neat oil）がなお使用されているが、エマルション中の極圧添加剤の開発により、適用性及び用途を拡大してきた。
エマルションは一般的に、最終使用者に提供される乳化性油を水に混合することにより製造される。乳化性油は多くの場合、乳化性切削油の製造者に添加剤パッケージ、配合物又は濃縮物として提供され得る添加剤を含有する。
種々のタイプの流体の中で、潤滑、冷却及び長寿特性を最も効果的に組み合わせたものに対して著しく傾いている。そのような流体は、腐食防止剤と生物安定化剤（biostability agent）とを配合した基油のマイクロエマルション化により得られる。マイクロエマルションタイプの切削流体は、保存中も合一する傾向にない炭化水素小滴が非常に小さいため、良好な安定性を有する。この特徴は、水溶性生物安定化剤と配合するのが困難である、炭化水素小滴が非常に大きい白色エマルションを形成する従来の流体を越える解決の鍵となる利点である。
金属工作用水性流体（aqueous metal working fluids）が長年知られており、種々の添加剤が開発されて種々のタイプの金属工作に使用するための油及び種々のタイプの水と共に使用するための油を提供してきた。
油中水滴型及び水中油滴型エマルションを製造するための種々の乳化剤が提案されてきた。典型的な乳化剤は、英国特許1476891号明細書に記載されているように、天然及び合成石油スルホネート等のスルホネート類及び炭素数１２〜２４のアルキルベンゼン及びトルエンスルホネート等の合成アルキルアリールスルホネート類、及びそれらの混合物があげられる。これらのスルホネート類は一般的に、平均分子量が５３０以下のスルホン酸類から誘導される。
金属工作用水性流体は、潤滑又は冷却のいずれがより重要であるかに強く依存して、油中水滴型エマルション又は水中油滴型エマルションであることができる。しかしながら、我々は特に、現在より流行しているマイクロエマルションや白色又は乳白色エマルション等の水中油滴型エマルション切削流体に関心がある。
添加剤は、乳化性油の製造業者に又は水性流体の製造業者に提供することができる。いずれの場合も、油又は多量の水に混合するために他の添加剤と共にスルホネート類の溶液又はエマルションとして提供することができる。該溶液は油状又は水状であることができ、油状である場合、一般的に水をいくらか含有する。
最終使用者に提供される乳化性油は他の乳化剤を含有して水中油滴型又は油中水滴型エマルションを製造することができるが、その選択は油の性質又は必要とされるエマルションのタイプに依存する。また、最終使用者は乳化剤を流体に別々に導入することができる。合成アルキルベンゼンスルホン酸類の塩、特に英国特許第1476891号の対象物を製造する混合物は、我々の好ましい補助乳化剤であり、他の適当な乳化剤はフランス特許2403396号公報に記載されているようなスルホンアミドカルボキシレート及び欧州特許第0015491号公報に記載されているスルホネート類があげられる。
我々は、直鎖オレフィン類から、好ましくは炭素数３〜６の直鎖オレフィン類から、より好ましくは直鎖ブテンから誘導したアルキル基を有する高分子量のスルホン酸類を使用することにより、乳化剤としての塩の特性が、分岐オレフィン類から誘導したアルキル基を有する低分子量のスルホン酸類をベースとする従来のアルキルアリールスルホネート乳化剤と比較して十分に向上し、少量の乳化剤を使用することにより同等のエマルションが得られるようになることを見いだした。従来の乳化剤を１１重量％以上使用するときは一般的に安定なエマルションを製造することが求められてきたが、我々は、本発明の乳化剤を１１重量％未満、驚くべきことには５重量％未満を使用することにより、同等の安定性を有するエマルションが得られることを見いだした。本発明の乳化剤を製造するのに使用するアルキルアリールスルホン酸類は、平均分子量が５３０より大きく、好ましくは６３０以上及び最も好ましくは６６０以上である。平均分子量が５３０〜１２００の範囲にあるのが好ましく、６３０〜１２００の範囲にあるのが最も好ましい。
それ故、我々は、バルク水に混合するための乳化性切削油は２〜８０重量％、好ましくは３〜２５重量％、より好ましくは７〜２０重量の乳化剤を含有する。乳化性切削油はバルク水に２〜３０重量％、好ましくは２〜２０重量％で混合することができる。
流体を金属工作用に使用する場合、必要な抗菌特性には少量のホウ素が必要とされ得るが、流体はホウ素フリーであることができる。ホウ素は、ホウ酸又はメタホウ酸又はホウ素酸化物等の、水中で溶解しているときにホウ酸を形成する他の任意のホウ素化合物を混合することにより提供され得る。ホウ酸は、シロップ状の液体であり、切削流体の外では沈殿しない、アミンとの付加物又は塩を形成すると思われる。ホウ酸を２〜６重量％使用して、最終金属工作用水性流体中にホウ素をわずかに1.0重量％、好ましくはわずかに0.4重量％含有するのが好ましいものの、乳化性油はホウ酸を３０重量％まで含有することができる。
存在し得る他の添加剤としては、使用できるヒドロキシジ−又はトリ−カルボン酸が酒石酸及びクエン酸であるものがあげられる。使用する酸は水溶性であるのが重要である。
本発明において使用するアルカノールアミン類はまた、本発明のスルホネート類を使用する切削油組成物中に存在することができる。一般的には１〜３個の脂肪族基を含有し、それぞれが１〜４個の炭素原子を含み、少なくとも一つのヒドロキシ基が炭素原子に結合しており、モノ−、ジ−又はトリエタノールアミン等の一級、二級及び三級アルキロールアミンを含む。乳化性油及び水性流体のいずれもが、酸の全量と比較して過剰のアルカノールアミンを含有するのが好ましい。
非イオン性湿潤剤等のカップリング剤は一般的に、本発明を使用する金属工作用水性流体中で使用される。成分の相溶性を向上させるために、エチレンオキシドの濃縮物、脂肪酸又は脂肪酸、脂肪アルコール、脂肪アミド又は脂肪アミンの誘導体とエチレンオキシドとの濃縮物、及びアルキルフェノール又はアルキルナフトールの誘導体等のオキシアルキルアリール化合物とエチレンオキシドとを濃縮することにより得られる反応生成物といった、任意の所望の非イオン性湿潤剤を使用することができる。使用する非イオン性湿潤剤は水溶性であるのが好ましい。典型的な非イオン性湿潤剤としては、脂肪酸のポリエトキシエステル類、ポリエチレングリコールのモノオレエート、ポリエチレングリコールのモノラウレート、脂肪アルコールのポリエトキシエーテル類、ドデシルフェノール等のアルキルフェノールとエチレンオキシド１２モルとの濃縮物、及びアルキルフェノール又はアルキルナフトールとエチレンオキシドとの濃縮物のスルホン化物があげられる。
特に有用な非イオン性湿潤剤は、オクチル又はノニルフェノキシポリエトキシエタノール等のアルキルフェノキシポリエトキシエタノールがあげられる。
我々はまた、特にスルホン酸類及びスルホネート類以外の乳化剤を使用するとき、ネオ酸（neo acid）等のカルボン酸及びタル油脂肪酸等の脂肪酸を含ませると、エマルションの製造を向上させることができることを見いだした。
水性流体中に混合することができる他の成分としては、シリコーン及び／又はシリコーンフリー起泡抑制剤及び殺生物剤があげられる。
これらのスルホン酸類から得られた中性スルホン酸ナトリウムを、切削油用乳化剤として使用した。切削油は、補助乳化剤はあってもなくてもよいが、スルホン酸ナトリウムとカップリング剤とを混合し、その混合物と基油とを混合することにより得られる。切削油に混合できる他の補助添加剤としては、腐食抑制剤、白色／黄色金属不動態化剤（passivator）、起泡抑制剤、極圧、耐磨耗剤又は潤滑剤、殺生物剤又は生命活動静止剤（biostatic agent）、アルカリ度を維持する添加剤（additives yielding alkalinity reserve）があげられる。
エマルションを製造して、本発明の乳化剤を使用したエマルションと従来の乳化剤を使用したエマルションとの安定性を比較した。目的は安定な半透明マイクロエマルションを製造するのに必要とされるスルホン酸ナトリウムの最小量を決定することである。結果は以下の通りである。
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表の結果は、ポリノルマルブチルベンゼンスルホン酸から誘導した乳化剤は、従来の乳化剤濃度の半分よりも低い濃度で安定なマイクロエマルションを提供することができることを明らかに示している。さらに、本発明の乳化剤はより多量の油と安定なマイクロエマルションを形成することができ、及び従来のエマルションと比較して有意に低い量のブチルジグリコールカップリング剤を使用して安定なマイクロエマルションを形成することができる。