アルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートの製造方法
【課題】アルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートを製造する方法を提供する。
【解決手段】下記工程からなるアルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートを製造する方法：（ａ）：（ｉ）少なくとも一種の油溶性スルホン酸もしくはアルカリ土類金属スルホン酸塩またはこれらの混合物；（ｉｉ）少なくとも一種のアルカリ土類金属源；および（ｉｉｉ）少なくとも一種のホウ素源を、（ｉｖ）少なくとも一種の炭化水素溶媒；（ｖ）少なくとも一種の低分子量アルコール；および（ｖｉ）ホウ素源に対して０から１０モル％未満の、ホウ素源以外の過塩基化酸を含む混合液の存在下で反応させる工程、そして
（ｂ）：上記（ａ）の反応生成物を、（ｉｖ）および（ｖ）の蒸留温度より高い温度に加熱して、（ｉｖ）、（ｖ）そして反応により生成する水（但し、水は添加しない）を留去する工程。
【解決手段】下記工程からなるアルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートを製造する方法：（ａ）：（ｉ）少なくとも一種の油溶性スルホン酸もしくはアルカリ土類金属スルホン酸塩またはこれらの混合物；（ｉｉ）少なくとも一種のアルカリ土類金属源；および（ｉｉｉ）少なくとも一種のホウ素源を、（ｉｖ）少なくとも一種の炭化水素溶媒；（ｖ）少なくとも一種の低分子量アルコール；および（ｖｉ）ホウ素源に対して０から１０モル％未満の、ホウ素源以外の過塩基化酸を含む混合液の存在下で反応させる工程、そして
（ｂ）：上記（ａ）の反応生成物を、（ｉｖ）および（ｖ）の蒸留温度より高い温度に加熱して、（ｉｖ）、（ｖ）そして反応により生成する水（但し、水は添加しない）を留去する工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートを製造するための改良された方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
摩擦特性の改良と共に、摩耗の防止および／または減少は、潤滑油組成物の非常に重要な特性である。ホウ素を含む添加剤、特に、アルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートは、潤滑油組成物に使用すると、優れた耐摩擦性だけでなく、清浄、さび止め、腐食防止、および極圧の特性を付与することが見出されている。
【０００３】
特許文献１には、二つの工程からなるアルカリ土類金属ホウ酸塩分散液の製造方法が開示されている。第一工程は、次の成分（Ａ）から（Ｅ）の混合物を２０℃−１００℃で反応させることからなる。（Ａ）：１００質量部のアルカリ土類金属の油溶性中性スルホネート、（Ｂ）：１０−１００質量部のアルカリ土類金属の水酸化物もしくは酸化物、（Ｃ）：成分（Ｂ）に対して０．５−６．５倍モルとなる量のホウ酸、（Ｄ）：５−５０質量部の水、および（Ｅ）：５０−２００質量部の希釈溶媒。第二工程では、第一工程で得られた反応混合物を１００℃−２００℃に加熱して、水および、必要により一部の希釈溶媒を除去する。
【０００４】
特許文献２には、アルカリ土類金属炭酸塩とアルカリ土類金属炭化水素スルホネートの潤滑油分散液を、ホウ酸、酸化ホウ素および水性のホウ酸のアルキルエステルからなる群より選ばれたホウ素化合物と反応させることによって得られる潤滑油組成物が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、アルカリ土類金属炭酸塩で過塩基化したアルカリ土類金属スルホネート潤滑油組成物のアルカリ土類金属比を増加させる方法として、アルカリ土類金属炭酸塩で過塩基化したアルカリ土類金属スルホネートのコロイド状の分散液、アルカリ土類金属水酸化物、およびホウ酸を含む潤滑油中間物を調製し、そして得られた混合物と二酸化炭素とを接触させることを含む方法が開示されている。
【０００６】
特許文献４には、ホウ酸化された炭酸塩で過塩基性とされた生成物が開示されている。その製法は特に、（ａ）：過塩基性スルホネートと任意の必要な不活性な液体溶媒とを混合し、（ｂ）：（ａ）の混合物をホウ酸化剤で、相当量の泡立ちが発生しないような低温でホウ酸化させ、（ｃ）：（ｂ）の混合物の温度を、（ｂ）の混合物中の水の沸点より高い温度に上昇させ、（ｄ）：混合物中の炭酸塩の全てを実質上残しながら、（ｃ）の反応混合物から水の実質上全てを分離し、そして（ｅ）：（ｄ）の生成物を高炭酸塩含有ホウ酸化生成物として取り出すことからなる。
【０００７】
特許文献５には、潤滑剤用のホウ酸化された過塩基性油溶性金属清浄剤添加物の製造方法として、（ａ）：炭化水素溶剤に溶解している金属塩と金属塩基とに、極性溶媒を混合し、（ｂ）：上記金属塩混合物を、約１０℃から約１００℃までの範囲の温度で、該混合物に酸性ガスを通しながら処理し、（ｃ）：上記の約１０℃から約１００℃の範囲の温度で処理された混合物をろ過し、（ｄ）：上記のろ液に、ホウ酸化剤を加え、そして該ろ液を、約０．２５から約５．０時間、約１５℃から約１００℃までの範囲の温度で反応させ、（ｅ）：上記ホウ酸化混合物を、十分に高い温度に加熱して、極性溶剤と水の主要部を留去し、（ｆ）：留去処理したホウ酸化混合物を、残留している溶剤の沸点以下にまで冷却し、該冷却したろ液混合物をろ過し、そして（ｇ）：冷却した蒸留ろ液混合物を、約１０から約２００ｍｍＨｇまでの範囲の圧力下で、約２０℃から約１５０℃までの範囲の温度にてストリッピングすることによって、ホウ酸化金属清浄添加剤を取り出すことを含む方法が開示されている。
【０００８】
特許文献６には、（ａ）：プロトン性溶媒と炭化水素溶媒の存在下、過塩基性金属塩にホウ酸化剤を加え、そして約０．２５から約５．０時間、約１５℃から約１００℃までの範囲の温度で反応させ、（ｂ）：上記ホウ酸化金属塩混合物を十分に高い温度で加熱して、供給されたプロトン性溶媒の少なくとも約８０％と等しい蒸留液の量を留去し、（ｃ）：上記蒸留ホウ酸化混合物を残存溶剤の沸点以下に冷却し、そして該冷却混合物をろ過し、（ｄ）：冷却した蒸留ろ液混合物を、約１０から約２００ｍｍＨｇまでの範囲の圧力下で、約２０℃から約１５０℃までの範囲の温度でストリッピングし、そしてホウ酸化金属清浄添加剤を取り出すことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４６８３１２６号明細書、イノウエ等、
【特許文献２】米国特許第３４８０５４８号明細書、ヘルムート等、
【特許文献３】米国特許第３６７９５８４号明細書、ヘルムート等、
【特許文献４】米国特許第４７４４９２０号明細書、フィッシャー等、
【特許文献５】米国特許第４９６５００３号明細書、シュリヒト等、
【特許文献６】米国特許第４９６５００４号明細書、シュリヒト等、
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、アルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートを製造するための改良された方法の発見に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従って、その最も広い具体化において、本発明は、下記の工程からなるアルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートを製造するための方法に関する。
（ａ）：（ｉ）少なくとも一種の油溶性スルホン酸もしくはアルカリ土類金属スルホン酸塩またはこれらの混合物；（ｉｉ）少なくとも一種のアルカリ土類金属源；および（ｉｉｉ）少なくとも一種のホウ素源を、（ｉｖ）少なくとも一種の炭化水素溶媒；（ｖ）少なくとも一種の低分子量アルコール；および（ｖｉ）ホウ素源に対して０から１０モル％未満の、ホウ素源以外の過塩基化酸を含む混合液の存在下で反応させる工程、そして
（ｂ）：上記（ａ）の反応生成物を、（ｉｖ）および（ｖ）の蒸留温度より高い温度に加熱して、（ｉｖ）、（ｖ）そして反応により生成する水（但し、水は添加しない）を留去する工程。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の中で開示された方法によって製造されたホウ酸化スルホネートは、沈降物が少ない。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明には種々の変更や別の形態が可能であるが、本発明の特定の態様について、実施例として示し、および以下に詳細に説明する。しかしながら、以下の特定の態様の説明は、本発明を開示する特定の態様に限定しようとするものではなく、むしろ反対に、本発明は、添付した特許請求の範囲で規定した本発明の真意および範囲内に含まれる変更、同等および別の形態全てを包含するものである。
【００１４】
「全塩基価」または「ＴＢＮ」は、試料１グラム中のＫＯＨのミリグラムと等価な塩基の量を意味する。従って、ＴＢＮ価が高いほど、生成物のアルカリ性が強く、よって保持するアルカリ度が大きいことを反映している。本発明の目的において、ＴＢＮは、ＡＳＴ
Ｍ試験第Ｄ２８９６番により決定することができる。
【００１５】
（アルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートの製造方法）
本発明は、アルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートを製造するための改良された方法に関する。
アルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートの製造方法は、下記の工程からなる。
（ａ）：（ｉ）少なくとも一種の油溶性スルホン酸もしくはアルカリ土類金属スルホン酸塩またはこれらの混合物；（ｉｉ）少なくとも一種のアルカリ土類金属源；および（ｉｉｉ）少なくとも一種のホウ素源を、（ｉｖ）少なくとも一種の炭化水素溶媒；（ｖ）少なくとも一種の低分子量アルコール；および（ｖｉ）ホウ素源に対して０から１０モル％未満の、ホウ素源以外の過塩基化酸を含む混合液の存在下で反応させる工程、そして
（ｂ）：上記（ａ）の反応生成物を、（ｉｖ）および（ｖ）の蒸留温度より高い温度に加熱して、（ｉｖ）、（ｖ）そして反応により生成する水（但し、水は添加しない）を留去する工程。
【００１６】
（炭化水素溶媒）
本発明の方法において用いる炭化水素溶媒は、ｎ-ペンタン、ｎ−ヘキサン、シクロヘ
キサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、イソオクタン、ｎ−デカン、ベンゼン、トルエン、キシレンおよびそれらの混合物からなる群より選ぶことができる。炭化水素溶媒は、芳香族溶媒であり、キシレン、ベンゼンおよびトルエンからなる群より選ばれることが好ましい。最も好ましい芳香族溶媒はキシレンである。
【００１７】
（低分子量アルコール）
低分子量アルコールは、反応が進行した後、容易に蒸留にて取り除けるように、十分に低い沸点を有していなければならない。低分子量アルコールは、典型的には、約１個から約１３個の炭素原子を持ち、そして分子量が約２００よりも高くない。ある態様として、低分子量アルコールは、低分子量一価アルコールである。より好ましい態様として、本方法において用いる低分子量一価アルコールは、（Ｃ1−Ｃ13）アルコール、そしてグリコ
ールのモノエーテルおよびモノエステルからなる群より選ばれる。低分子量アルコールは、メタノール、エタノール、プロパノール、イソオクタノール、シクロヘキサノール、シクロペンタノール、イソブチルアルコール、ベンジルアルコール、β−フェニル−エチルアルコール、２−エチルヘキサノール、ドデカノール、トリデカノール、２−メチルシクロヘキサノール、エチレングリコールのモノメチルエーテル、エチレングリコールのモノブチルエーテル、ｓｅｃ−ペンチルアルコールおよびｔｅｒｔ−ブチルアルコールであることが好ましい。最も好ましい低分子量一価アルコールは、メタノールである。
【００１８】
他の態様として、低分子量アルコールは、多価アルコールである。好ましい態様としては、多価アルコールはエチレングリコールのような二価アルコールである。
【００１９】
（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）
本発明では、油溶性のスルホン酸か、または油溶性アルカリ土類金属スルホン酸塩が、ホウ酸化スルホネートを調製する工程において用いられる。
【００２０】
（スルホン酸）
本発明のある態様では、油溶性スルホン酸が、ホウ酸化スルホネートを調製する工程において用いられる。スルホン酸は、スルホン化されたアルキル芳香族化合物、特にアルキルベンゼンおよびアルキルトルエン、例えば、線状のアルキルベンゼンもしくはアルキルトルエン、分岐を有するアルキルベンゼンもしくはアルキルトルエン、またはポリアルケニル基（例えば、ポリイソブテン）を有するベンゼンもしくはトルエンと、硫酸、三酸化硫黄、クロロスルホン酸またはスルファミン酸とから誘導することができる。スルホン酸
の調製法は、当該分野でよく知られている。
【００２１】
本発明の別の態様では、油溶性スルホン酸は、ポリアルキレンスルホン酸、特にポリイソブテンスルホン酸である。ポリイソブテンから得られたスルホン酸は、その内容も参照内容として本明細書の記載内容とする米国特許第６４１０４９１号明細書の主題であり、そしてポリイソブテンから誘導されたスルホン酸から得られたスルホネートは、その内容も参照内容として本明細書の記載内容とする米国特許第６６３２７８１号明細書に開示されている。
【００２２】
スルホン酸は、約２０個から約２４個の炭素原子を有する複数種の重質のアルファ線状オレフィンの混合物によってアルキル化されたベンゼンから得られた第一級モノアルキルベンゼンの混合物のスルホン化によって得られたものであることが好ましい。
【００２３】
別の態様では、スルホン酸は、複数種の約２０個から約２４個の炭素原子を有する重質のアルファ線状オレフィンの混合物によってアルキル化されたトルエンから得られた第一級モノアルキルトルエンの混合物のスルホン化によって得られる。
【００２４】
アルキルベンゼンは、芳香族化合物のアルキル化（アルキル化は、ルイス酸の存在下での、少なくとも１６個の炭素原子を含む線状オレフィンと芳香族化合物との反応である）により誘導することができる。オレフィンは、約１８個の炭素原子から約２６個の炭素原子を持つノルマルアルファオレフィンであることが好ましい。アルキル化された芳香族化合物は、その製法が当該分野でよく知られており、これらに限定されるものではないが、米国特許出願公開第２００５／０２０２９５４号、第２００５／０２０３３２３号および第２００５／０２０３３２２号の明細書に開示された製法を包含する多数の製法により誘導することができる。
【００２５】
（アルカリ土類金属スルホン酸塩）
本発明の別の態様では、アルカリ土類金属スルホン酸塩が、ホウ酸化スルホネートを製造する工程において用いられる。アルカリ土類金属スルホン酸塩は、アルカリ土類金属源とアルキルベンゼンスルホン酸との反応により誘導することができる。線状アルキルベンゼンを用いる場合、それから生成する合成線状アルキルベンゼンスルホン酸生成物を、アルカリ土類金属源で中和することが好ましい。より好ましい態様では、線状アルキルベンゼンスルホン酸を、これらに限定されるものではないが、水酸化カルシウムまたは水酸化マグネシウムのようなアルカリ土類金属水酸化物で中和する。
【００２６】
本発明の一つの重要な特徴は、アルカリ土類金属スルホン酸が使用された場合、生成するホウ酸化スルホネートが、ホウ素源に対して、０から１０モル％未満のホウ素源以外の過塩基化酸を含むような量にて、ホウ素源以外の過塩基性酸を含んでいることである。好ましい態様では、アルカリ土類金属スルホン酸塩は、ホウ素源以外の過塩基化酸を含まない。好ましいアルカリ土類金属スルホン酸塩は、中性アルカリ土類金属スルホン酸塩である。アルカリ土類金属スルホン酸塩は、ＴＢＮが約０から約５０であることが好ましい。
【００２７】
スルホン酸塩は、実質的に、疎水性であり、有機材料から形成されたものである。有機スルホネート化合物は、潤滑油および清浄剤の分野ではよく知られた材料である。有機スルホネート化合物は、平均で約１０から約４０の炭素原子、好ましくは約１２から約３６の炭素原子、さらに好ましくは約１４から約３２の炭素原子を含む。
【００２８】
スルホネートは、典型的には、アルキル基が好ましくはノルマルアルファオレフィンから誘導されたアルキル芳香族スルホネートである。芳香族基がベンゼンまたはトルエンであって、アルキル基が約２０から約２４の炭素原子を持つことがより好ましい。最も好ま
しいスルホネート組成物は、モノスルホン酸化アルキル化ベンゼンである。
【００２９】
（アルカリ土類金属）
アルカリ土類金属源は、炭化水素溶媒と低分子量アルコールとを含む混合物の存在下にて、前述の化合物（すなわち、少なくとも一種の油溶性のスルホン酸またはアルカリ土類金属スルホン酸塩もしくはそれらの混合物）と反応する。本発明の反応において用いるアルカリ土類金属は、アルカリ土類金属の水酸化物または酸化物であることが好ましい。最も好ましいアルカリ土類金属源は、水酸化カルシウム（消石灰）である。
【００３０】
（ホウ素源）
ホウ素源はまた、炭化水素溶媒と低分子量アルコールとを含む混合物の存在下にて、前述の化合物（すなわち、少なくとも一種の油溶性のスルホン酸またはアルカリ土類金属スルホン酸塩もしくはそれらの混合物、およびアルカリ土類金属源）と反応する。ホウ素源は、ホウ酸、無水ホウ酸、ホウ素エステルおよび同類材料の重合体を包含する。最も好ましいホウ素源は、オルトホウ酸である。
【００３１】
（過塩基化酸）
ここで用いる「過塩基化酸」は、スルホン酸に対する金属が化学量論量よりも大きい油溶性金属スルホン酸塩を与えることができる酸を意味する。最も一般的な過塩基化酸は、二酸化炭素であり、他の過塩基化酸は、二酸化硫黄および三酸化硫黄を包含する。上記の酸そのものが過塩基性化工程を部分的に形成するか、あるいはエチレンカーボネートのような過塩基化酸源を、過塩基化酸を導入するために用いてもよい。
【００３２】
（方法および希釈油）
ホウ酸化スルホネートが粘性であるならば、粘度を低減させるために、不活性液性媒体を使用できる。不活性液性媒体は、生成物を分散させ、そして成分の混合を容易にする作用もある。好ましい不活性液性媒体は潤滑油である。ジョージ・Ｅ．・トッテンによって編集されたFuels and Lubricants Handbook（２００３年）の１９９頁に、潤滑油あるい
は「ベースとなる流体は、鉱物起源、合成化学起源または生物学的起源のものであることができる。鉱物基材油は石油精留から得られる（誘導される）のに対し、合成基材油は石油由来の有機化合物の変性を経て製造される。部分合成（半合成）基材油は、鉱油と合成基材油とが相溶した混合物である。」と記載されている。生物学的起源の基材油は、植物油及び動物油から誘導することができる。
【００３３】
不活性液性媒体は、例えば、生成物を押し出すときは、省略することもできる。そのような場合では、機械的な混合が溶媒の必要性を代用する。
【００３４】
また、消泡剤および他の処理助剤を加えることもできる。
【００３５】
（スルホン酸の中和方法）
本発明の典型的な方法では、炭化水素溶媒は、まず、低分子量アルコールおよびアルカリ土類金属源と予備混合される。一般に、この予備混合は、環境温度付近、すなわち約１５−４０℃で行われる。次に、スルホン酸が撹拌を伴って添加される。スルホン酸は、典型的には、約２０℃から約４０℃までの範囲の温度にある期間にわたって添加される。反応熱によって、温度は約２０℃から約５５℃に上昇する。混合物は、スルホン酸がアルカリ土類金属源によって適切に中和されることを確実にし、中性アルカリ土類金属スルホネートを生成させるために、約５から２０分の間、約４０℃から約５０℃で維持される。アルカリ土類金属スルホン酸塩が、スルホン酸の代わりに使用される場合は、この中和工程は省略される。
【００３６】
ホウ酸のようなホウ素源は、約５分から約２０分かけて添加され、その間、温度は約３０℃から約５０℃に維持される。反応は、約３０℃から約５０℃で、約５分から約１５分間維持される。反応混合物は、最終生成物の沈降物を減少させるために約７０℃から約８０℃の間の温度に維持してもよい。メタノール、水およびキシレンは、その後、当該分野でよく知られている分離方法、例えば蒸留によって除去される。蒸留工程は、典型的には、上記の反応混合物が約１２５℃から約１４０℃に加熱されている間に進行する。１００Ｎ油のような希釈油が典型的には使用され、全ての炭化水素溶媒が蒸留される前に、反応混合物に添加される。未反応の消石灰およびホウ酸は、遠心分離やろ過のような通常の方法によって、除去される。最終生成物は、約１０から約２５０ｍｇＫＯＨ／ｇの全塩基価を有する。
【００３７】
ホウ素源以外の過塩基化酸を使用する場合には、アルカリ土類金属スルホン酸塩と共に加えるか、反応の間にその場で加えるか、または反応の後に加えることができる。好ましい態様では、本方法は、ホウ素源以外の過塩基化酸は使用しない。
【００３８】
本発明の好ましい態様では、ホウ酸化スルホネートは、ホウ酸化カルシウムスルホネートである。
【００３９】
この方法で得られるホウ酸化スルホネートは、ホウ素源に対して、０から１０モル％未満の、ホウ素源以外の過塩基化酸を含んでいる。アルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートの製造方法の好ましい態様においては、二酸化炭素および酸化硫黄などのようなホウ素源以外の過塩基化酸を含まない。なお、水は反応の副生物であるが、反応混合物に水は添加しない。
【００４０】
本発明の好ましい態様では、アルカリ土類金属源に対する低分子量アルコールの質量比は、少なくも０．２、好ましくは少なくとも０．３５、より好ましくは少なくとも０．５である。アルカリ土類金属源に対する低分子量アルコールの質量比は、少なくとも０．６５であることが最も好ましい。
【００４１】
本発明において使用されるスルホネートのホウ素含有量は、約３．０質量％から約５．０質量％である。スルホネートのホウ素量は、約３．５質量％から約４．５質量％であることがより好ましい。スルホネートのホウ素量は、約３．７質量％から約４．３質量％であることが最も好ましい。
【００４２】
ホウ酸化スルホネートの水含有量は、典型的には１質量％未満である。製造工程の間で分離が起こらないならば、保存中に、スルホネート生成物の中に容認できないほど高いレベルの水が存在することによって、ホウ素含有量は減少することがある。スルホネート生成物の水含有量は、１．０質量％未満であることが好ましく、０．５０質量％であることがより好ましい。
【００４３】
本発明について、以下の実施例により更に説明するが、これらの実施例は特に有利な方法の態様を示すものである。なお、実施例は本発明を説明するために記されるのであって、本発明を限定するものではない。
【実施例】
【００４４】
［実施例Ａ−スルホン酸の調製］
典型的な製法にて、ベンゼンをＣ20−Ｃ24の重質アルファ線状オレフィンにてアルキル化することによって、モノアルキルベンゼンの混合物を製造した。硫黄を燃焼させて製造したＳＯ2を、固定層反応装置中で、Ｖ2Ｏ5触媒を用いて、ＳＯ3に転換させた。
スルホン酸は、ＳＯ3／アルキレートのモル比を０．８５／１．００で充填して、モノ
アルキルベンゼンの混合物をＳＯ3でスルホン化させることによって得た。アルキレート
は、５５−６０℃で、落下膜型スルホン化装置の中で、ＳＯ3／空気混合物に接触させた
。
【００４５】
［実施例１］
加熱マントルおよび混合機を備えた１リットルのガラス製反応器に、４６４ｇの混合キシレン溶媒を加えた。この反応器に、６２ｇのメタノール、そして５２ｇの消石灰（水酸化カルシウム）を連続して加えた。上記の混合物に、環境温度にて１５０ｇのスルホン酸（実施例Ａで調製したもの）を加えた。温度は３０℃に上昇した。その後、７４ｇのホウ酸を反応器に加えたところ、温度は３５℃に上昇した。
【００４６】
続いて、反応器を１２７℃で２時間かけて加熱して、少量のキシレンと共に水とメタノールを除去した。８０ｇのＩ種基油を、反応器に加えた。反応器中の沈降物は、１．８体積％であった。その後、反応器を１７０℃、１ｐｓｉａで加熱して、キシレンを蒸留した。得られた生成物の沈降物量は３．６体積％であった。
【００４７】
その後、生成物をろ過した。得られた生成物は、以下の特性を示した。
カルシウム：９．４質量％
ホウ素： ４．１質量％
ＢＮ： １７３
粘度： ３９０ｃＳＴ（１００℃）
【００４８】
［実施例２］
加熱マントルおよび混合機を備えた１リットルのガラス製反応器に、２３４ｇの混合キシレン溶媒を加えた。この反応器に、５０ｇの消石灰（水酸化カルシウム）を加えた。上記の混合物に、環境温度にて１５０ｇのスルホン酸（実施例Ａで調製したもの）を加えた。温度は４０℃に上昇した。反応器を１８℃に冷却して、９７４ｇのホウ酸を加えた。６２ｇのメタノールを反応器に加えた。温度は３２℃に上昇した。
【００４９】
２時間かけて、反応器を１２７℃に加熱して、水、メタノールおよび少量のキシレンを除去した。８０ｇのＩ種基油を反応器に加えた。沈降物量は２．０体積％であった。その後、反応器を１７０℃、１ｐｓｉａで加熱して、キシレンを蒸留した。得られた生成物の沈降物量は３．２体積％であった。
【００５０】
［実施例３］
加熱マントルおよび混合機を備えた１リットルのガラス製反応器に、４０６ｇの混合キシレン溶媒を加えた。この反応器に、５０ｇの消石灰（水酸化カルシウム）を加えた。上記の混合物に、環境温度にて１５０ｇのスルホン酸（実施例Ａで調製したもの）を加えた。温度は４４℃に上昇した。反応器を１８℃に冷却して、７４ｇのホウ酸を加えた。６２ｇのメタノールを反応器に加えた結果、温度は３２℃に上昇した。２時間かけて、反応器を１２７℃に加熱して、水、メタノールおよび少量のキシレンを除去した。８０ｇのＩ種基油を反応器に加えたところ、沈降物量は１．８体積％であった。その後、反応器を１７０℃、１ｐｓｉａで加熱して、キシレンを蒸留した。
【００５１】
得られた生成物の沈降物量は３．６体積％であった。
【００５２】
［実施例４］
加熱マントルおよび混合機を備えた１リットルのガラス製反応器に、３００ｇの混合キシレン溶媒を加えた。この反応器に、５０ｇの消石灰（水酸化カルシウム）を加えた。上記の混合物に、環境温度にて１５０ｇのスルホン酸（実施例Ａで調製したもの）を加えた
。温度は４４℃に上昇した。反応器を１８℃に冷却して、７４ｇのホウ酸を加えた。４２ｇのメタノールを反応器に加えた結果、温度は３２℃に上昇した。２時間かけて、反応器を１２７℃に加熱して、水、メタノールおよび少量のキシレンを除去した。８０ｇのＩ種基油を反応器に加えたところ、沈降物量は１．８体積％であった。その後、反応器を１７０℃、１ｐｓｉａで加熱して、キシレンを蒸留した。
【００５３】
得られた生成物の沈降物量は３．６体積％であった。
【００５４】
［実施例５］
加熱マントルおよび混合機を備えた１リットルのガラス製反応器に、３００ｇの混合キシレン溶媒を加えた。この反応器に、４７ｇの消石灰（水酸化カルシウム）を加えた。上記の混合物に、環境温度にて１５０ｇのスルホン酸（実施例Ａで調製したもの）を加えた。温度は４３℃に上昇した。反応器を１８℃に冷却して、７４ｇのホウ酸を加えた。３０ｇのメタノールを反応器に加えた結果、温度は２４℃に上昇した。
【００５５】
２時間かけて、反応器を１２７℃に加熱して、水、メタノールおよび少量のキシレンを除去した。８０ｇのＩ種基油を反応器に加えたところ、沈降物量は２．８体積％であった。その後、反応器を１７０℃、１ｐｓｉａで加熱して、キシレンを蒸留した。
【００５６】
得られた生成物の沈降物量は４．８体積％であった。
【００５７】
［実施例６］
加熱マントルおよび混合機を備えた１リットルのガラス製反応器に、３００ｇの混合キシレン溶媒を加えた。この反応器に、５０ｇの消石灰（水酸化カルシウム）を加えた。上記の混合物に、環境温度にて１５０ｇのスルホン酸（実施例Ａで調製したもの）を加えた。温度は４３℃に上昇した。反応器を１８℃に冷却して、７４ｇのホウ酸を加えた。２０ｇのメタノールを反応器に加えた結果、温度は２９℃に上昇した。
【００５８】
２時間かけて、反応器を１２７℃に加熱して、水、メタノールおよび少量のキシレンを除去した。８０ｇのＩ種基油を反応器に加えたところ、沈降物量は１０．４体積％であった。得られた生成物の沈降物量は、多すぎて測定不可能だった。
【００５９】
［比較例１］
比較例は、特許文献１の方法に従って行なった。加熱マントルおよび混合機を備えた１リットルのガラス製反応器に、２３４ｇの混合キシレン溶媒を加えた。同一の反応器に、５０ｇの消石灰（水酸化カルシウム）を加えた。同一の反応器に、１５０ｇのスルホン酸（実施例Ａで調製したもの）を加えた。
【００６０】
７４ｇのホウ酸を１８℃で加えた。次いで、１５ｇの水を加えた。その後、反応器を６０℃に加熱し、別に１５ｇの水を加え、反応器を７９℃で１時間保持した。そのときの沈降物は４０体積％であった。反応器を１２７℃で１００分間かけて加熱した。反応終了時の沈降物量は４８％であった。この沈降物量は、この反応で取り込まれたとしても、消石灰の取り込みはわずかであることを示している。
【００６１】
表１
────────────────────────────────────────
実施例 メタノール／消石灰 １２７℃での沈降物量 最終沈降物量
（質量％比） （体積％） （体積％）
────────────────────────────────────────
１ １．２４ １．８ ３．６
２ １．２４ ２．０ ３．２
３ １．２４ ０．８ ３．６
４ ０．８３ １．８ ３．６
５ ０．６２ ２．８ ４．８
６ ０．４１ １０．４ −
────────────────────────────────────────
比較例１ ０ ４０ ４８
────────────────────────────────────────
【００６２】
この比較により、ホウ酸化スルホネートの製造プロセスにおいて、水の添加が、プロセスを不利にさせるような沈降物の増加を引き起こすことを示している。さらに、反応混合物に添加するときの閾値量の低分子量アルコールが、最終生成物の沈降物量の減少をもたらすと考えられる。
【００６３】
本発明の真意および範囲から逸脱することなく本発明の変更や変形を行なうことが可能であるが、添付した特許請求の範囲に示したような制限しか課されないことを理解されたい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートを製造するための改良された方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
摩擦特性の改良と共に、摩耗の防止および／または減少は、潤滑油組成物の非常に重要な特性である。ホウ素を含む添加剤、特に、アルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートは、潤滑油組成物に使用すると、優れた耐摩擦性だけでなく、清浄、さび止め、腐食防止、および極圧の特性を付与することが見出されている。
【０００３】
特許文献１には、二つの工程からなるアルカリ土類金属ホウ酸塩分散液の製造方法が開示されている。第一工程は、次の成分（Ａ）から（Ｅ）の混合物を２０℃−１００℃で反応させることからなる。（Ａ）：１００質量部のアルカリ土類金属の油溶性中性スルホネート、（Ｂ）：１０−１００質量部のアルカリ土類金属の水酸化物もしくは酸化物、（Ｃ）：成分（Ｂ）に対して０．５−６．５倍モルとなる量のホウ酸、（Ｄ）：５−５０質量部の水、および（Ｅ）：５０−２００質量部の希釈溶媒。第二工程では、第一工程で得られた反応混合物を１００℃−２００℃に加熱して、水および、必要により一部の希釈溶媒を除去する。
【０００４】
特許文献２には、アルカリ土類金属炭酸塩とアルカリ土類金属炭化水素スルホネートの潤滑油分散液を、ホウ酸、酸化ホウ素および水性のホウ酸のアルキルエステルからなる群より選ばれたホウ素化合物と反応させることによって得られる潤滑油組成物が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、アルカリ土類金属炭酸塩で過塩基化したアルカリ土類金属スルホネート潤滑油組成物のアルカリ土類金属比を増加させる方法として、アルカリ土類金属炭酸塩で過塩基化したアルカリ土類金属スルホネートのコロイド状の分散液、アルカリ土類金属水酸化物、およびホウ酸を含む潤滑油中間物を調製し、そして得られた混合物と二酸化炭素とを接触させることを含む方法が開示されている。
【０００６】
特許文献４には、ホウ酸化された炭酸塩で過塩基性とされた生成物が開示されている。その製法は特に、（ａ）：過塩基性スルホネートと任意の必要な不活性な液体溶媒とを混合し、（ｂ）：（ａ）の混合物をホウ酸化剤で、相当量の泡立ちが発生しないような低温でホウ酸化させ、（ｃ）：（ｂ）の混合物の温度を、（ｂ）の混合物中の水の沸点より高い温度に上昇させ、（ｄ）：混合物中の炭酸塩の全てを実質上残しながら、（ｃ）の反応混合物から水の実質上全てを分離し、そして（ｅ）：（ｄ）の生成物を高炭酸塩含有ホウ酸化生成物として取り出すことからなる。
【０００７】
特許文献５には、潤滑剤用のホウ酸化された過塩基性油溶性金属清浄剤添加物の製造方法として、（ａ）：炭化水素溶剤に溶解している金属塩と金属塩基とに、極性溶媒を混合し、（ｂ）：上記金属塩混合物を、約１０℃から約１００℃までの範囲の温度で、該混合物に酸性ガスを通しながら処理し、（ｃ）：上記の約１０℃から約１００℃の範囲の温度で処理された混合物をろ過し、（ｄ）：上記のろ液に、ホウ酸化剤を加え、そして該ろ液を、約０．２５から約５．０時間、約１５℃から約１００℃までの範囲の温度で反応させ、（ｅ）：上記ホウ酸化混合物を、十分に高い温度に加熱して、極性溶剤と水の主要部を留去し、（ｆ）：留去処理したホウ酸化混合物を、残留している溶剤の沸点以下にまで冷却し、該冷却したろ液混合物をろ過し、そして（ｇ）：冷却した蒸留ろ液混合物を、約１０から約２００ｍｍＨｇまでの範囲の圧力下で、約２０℃から約１５０℃までの範囲の温度にてストリッピングすることによって、ホウ酸化金属清浄添加剤を取り出すことを含む方法が開示されている。
【０００８】
特許文献６には、（ａ）：プロトン性溶媒と炭化水素溶媒の存在下、過塩基性金属塩にホウ酸化剤を加え、そして約０．２５から約５．０時間、約１５℃から約１００℃までの範囲の温度で反応させ、（ｂ）：上記ホウ酸化金属塩混合物を十分に高い温度で加熱して、供給されたプロトン性溶媒の少なくとも約８０％と等しい蒸留液の量を留去し、（ｃ）：上記蒸留ホウ酸化混合物を残存溶剤の沸点以下に冷却し、そして該冷却混合物をろ過し、（ｄ）：冷却した蒸留ろ液混合物を、約１０から約２００ｍｍＨｇまでの範囲の圧力下で、約２０℃から約１５０℃までの範囲の温度でストリッピングし、そしてホウ酸化金属清浄添加剤を取り出すことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４６８３１２６号明細書、イノウエ等、
【特許文献２】米国特許第３４８０５４８号明細書、ヘルムート等、
【特許文献３】米国特許第３６７９５８４号明細書、ヘルムート等、
【特許文献４】米国特許第４７４４９２０号明細書、フィッシャー等、
【特許文献５】米国特許第４９６５００３号明細書、シュリヒト等、
【特許文献６】米国特許第４９６５００４号明細書、シュリヒト等、
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、アルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートを製造するための改良された方法の発見に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従って、その最も広い具体化において、本発明は、下記の工程からなるアルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートを製造するための方法に関する。
（ａ）：（ｉ）少なくとも一種の油溶性スルホン酸もしくはアルカリ土類金属スルホン酸塩またはこれらの混合物；（ｉｉ）少なくとも一種のアルカリ土類金属源；および（ｉｉｉ）少なくとも一種のホウ素源を、（ｉｖ）少なくとも一種の炭化水素溶媒；（ｖ）少なくとも一種の低分子量アルコール；および（ｖｉ）ホウ素源に対して０から１０モル％未満の、ホウ素源以外の過塩基化酸を含む混合液の存在下で反応させる工程、そして
（ｂ）：上記（ａ）の反応生成物を、（ｉｖ）および（ｖ）の蒸留温度より高い温度に加熱して、（ｉｖ）、（ｖ）そして反応により生成する水（但し、水は添加しない）を留去する工程。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の中で開示された方法によって製造されたホウ酸化スルホネートは、沈降物が少ない。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明には種々の変更や別の形態が可能であるが、本発明の特定の態様について、実施例として示し、および以下に詳細に説明する。しかしながら、以下の特定の態様の説明は、本発明を開示する特定の態様に限定しようとするものではなく、むしろ反対に、本発明は、添付した特許請求の範囲で規定した本発明の真意および範囲内に含まれる変更、同等および別の形態全てを包含するものである。
【００１４】
「全塩基価」または「ＴＢＮ」は、試料１グラム中のＫＯＨのミリグラムと等価な塩基の量を意味する。従って、ＴＢＮ価が高いほど、生成物のアルカリ性が強く、よって保持するアルカリ度が大きいことを反映している。本発明の目的において、ＴＢＮは、ＡＳＴ
Ｍ試験第Ｄ２８９６番により決定することができる。
【００１５】
（アルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートの製造方法）
本発明は、アルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートを製造するための改良された方法に関する。
アルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートの製造方法は、下記の工程からなる。
（ａ）：（ｉ）少なくとも一種の油溶性スルホン酸もしくはアルカリ土類金属スルホン酸塩またはこれらの混合物；（ｉｉ）少なくとも一種のアルカリ土類金属源；および（ｉｉｉ）少なくとも一種のホウ素源を、（ｉｖ）少なくとも一種の炭化水素溶媒；（ｖ）少なくとも一種の低分子量アルコール；および（ｖｉ）ホウ素源に対して０から１０モル％未満の、ホウ素源以外の過塩基化酸を含む混合液の存在下で反応させる工程、そして
（ｂ）：上記（ａ）の反応生成物を、（ｉｖ）および（ｖ）の蒸留温度より高い温度に加熱して、（ｉｖ）、（ｖ）そして反応により生成する水（但し、水は添加しない）を留去する工程。
【００１６】
（炭化水素溶媒）
本発明の方法において用いる炭化水素溶媒は、ｎ-ペンタン、ｎ−ヘキサン、シクロヘ
キサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、イソオクタン、ｎ−デカン、ベンゼン、トルエン、キシレンおよびそれらの混合物からなる群より選ぶことができる。炭化水素溶媒は、芳香族溶媒であり、キシレン、ベンゼンおよびトルエンからなる群より選ばれることが好ましい。最も好ましい芳香族溶媒はキシレンである。
【００１７】
（低分子量アルコール）
低分子量アルコールは、反応が進行した後、容易に蒸留にて取り除けるように、十分に低い沸点を有していなければならない。低分子量アルコールは、典型的には、約１個から約１３個の炭素原子を持ち、そして分子量が約２００よりも高くない。ある態様として、低分子量アルコールは、低分子量一価アルコールである。より好ましい態様として、本方法において用いる低分子量一価アルコールは、（Ｃ1−Ｃ13）アルコール、そしてグリコ
ールのモノエーテルおよびモノエステルからなる群より選ばれる。低分子量アルコールは、メタノール、エタノール、プロパノール、イソオクタノール、シクロヘキサノール、シクロペンタノール、イソブチルアルコール、ベンジルアルコール、β−フェニル−エチルアルコール、２−エチルヘキサノール、ドデカノール、トリデカノール、２−メチルシクロヘキサノール、エチレングリコールのモノメチルエーテル、エチレングリコールのモノブチルエーテル、ｓｅｃ−ペンチルアルコールおよびｔｅｒｔ−ブチルアルコールであることが好ましい。最も好ましい低分子量一価アルコールは、メタノールである。
【００１８】
他の態様として、低分子量アルコールは、多価アルコールである。好ましい態様としては、多価アルコールはエチレングリコールのような二価アルコールである。
【００１９】
（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）
本発明では、油溶性のスルホン酸か、または油溶性アルカリ土類金属スルホン酸塩が、ホウ酸化スルホネートを調製する工程において用いられる。
【００２０】
（スルホン酸）
本発明のある態様では、油溶性スルホン酸が、ホウ酸化スルホネートを調製する工程において用いられる。スルホン酸は、スルホン化されたアルキル芳香族化合物、特にアルキルベンゼンおよびアルキルトルエン、例えば、線状のアルキルベンゼンもしくはアルキルトルエン、分岐を有するアルキルベンゼンもしくはアルキルトルエン、またはポリアルケニル基（例えば、ポリイソブテン）を有するベンゼンもしくはトルエンと、硫酸、三酸化硫黄、クロロスルホン酸またはスルファミン酸とから誘導することができる。スルホン酸
の調製法は、当該分野でよく知られている。
【００２１】
本発明の別の態様では、油溶性スルホン酸は、ポリアルキレンスルホン酸、特にポリイソブテンスルホン酸である。ポリイソブテンから得られたスルホン酸は、その内容も参照内容として本明細書の記載内容とする米国特許第６４１０４９１号明細書の主題であり、そしてポリイソブテンから誘導されたスルホン酸から得られたスルホネートは、その内容も参照内容として本明細書の記載内容とする米国特許第６６３２７８１号明細書に開示されている。
【００２２】
スルホン酸は、約２０個から約２４個の炭素原子を有する複数種の重質のアルファ線状オレフィンの混合物によってアルキル化されたベンゼンから得られた第一級モノアルキルベンゼンの混合物のスルホン化によって得られたものであることが好ましい。
【００２３】
別の態様では、スルホン酸は、複数種の約２０個から約２４個の炭素原子を有する重質のアルファ線状オレフィンの混合物によってアルキル化されたトルエンから得られた第一級モノアルキルトルエンの混合物のスルホン化によって得られる。
【００２４】
アルキルベンゼンは、芳香族化合物のアルキル化（アルキル化は、ルイス酸の存在下での、少なくとも１６個の炭素原子を含む線状オレフィンと芳香族化合物との反応である）により誘導することができる。オレフィンは、約１８個の炭素原子から約２６個の炭素原子を持つノルマルアルファオレフィンであることが好ましい。アルキル化された芳香族化合物は、その製法が当該分野でよく知られており、これらに限定されるものではないが、米国特許出願公開第２００５／０２０２９５４号、第２００５／０２０３３２３号および第２００５／０２０３３２２号の明細書に開示された製法を包含する多数の製法により誘導することができる。
【００２５】
（アルカリ土類金属スルホン酸塩）
本発明の別の態様では、アルカリ土類金属スルホン酸塩が、ホウ酸化スルホネートを製造する工程において用いられる。アルカリ土類金属スルホン酸塩は、アルカリ土類金属源とアルキルベンゼンスルホン酸との反応により誘導することができる。線状アルキルベンゼンを用いる場合、それから生成する合成線状アルキルベンゼンスルホン酸生成物を、アルカリ土類金属源で中和することが好ましい。より好ましい態様では、線状アルキルベンゼンスルホン酸を、これらに限定されるものではないが、水酸化カルシウムまたは水酸化マグネシウムのようなアルカリ土類金属水酸化物で中和する。
【００２６】
本発明の一つの重要な特徴は、アルカリ土類金属スルホン酸が使用された場合、生成するホウ酸化スルホネートが、ホウ素源に対して、０から１０モル％未満のホウ素源以外の過塩基化酸を含むような量にて、ホウ素源以外の過塩基性酸を含んでいることである。好ましい態様では、アルカリ土類金属スルホン酸塩は、ホウ素源以外の過塩基化酸を含まない。好ましいアルカリ土類金属スルホン酸塩は、中性アルカリ土類金属スルホン酸塩である。アルカリ土類金属スルホン酸塩は、ＴＢＮが約０から約５０であることが好ましい。
【００２７】
スルホン酸塩は、実質的に、疎水性であり、有機材料から形成されたものである。有機スルホネート化合物は、潤滑油および清浄剤の分野ではよく知られた材料である。有機スルホネート化合物は、平均で約１０から約４０の炭素原子、好ましくは約１２から約３６の炭素原子、さらに好ましくは約１４から約３２の炭素原子を含む。
【００２８】
スルホネートは、典型的には、アルキル基が好ましくはノルマルアルファオレフィンから誘導されたアルキル芳香族スルホネートである。芳香族基がベンゼンまたはトルエンであって、アルキル基が約２０から約２４の炭素原子を持つことがより好ましい。最も好ま
しいスルホネート組成物は、モノスルホン酸化アルキル化ベンゼンである。
【００２９】
（アルカリ土類金属）
アルカリ土類金属源は、炭化水素溶媒と低分子量アルコールとを含む混合物の存在下にて、前述の化合物（すなわち、少なくとも一種の油溶性のスルホン酸またはアルカリ土類金属スルホン酸塩もしくはそれらの混合物）と反応する。本発明の反応において用いるアルカリ土類金属は、アルカリ土類金属の水酸化物または酸化物であることが好ましい。最も好ましいアルカリ土類金属源は、水酸化カルシウム（消石灰）である。
【００３０】
（ホウ素源）
ホウ素源はまた、炭化水素溶媒と低分子量アルコールとを含む混合物の存在下にて、前述の化合物（すなわち、少なくとも一種の油溶性のスルホン酸またはアルカリ土類金属スルホン酸塩もしくはそれらの混合物、およびアルカリ土類金属源）と反応する。ホウ素源は、ホウ酸、無水ホウ酸、ホウ素エステルおよび同類材料の重合体を包含する。最も好ましいホウ素源は、オルトホウ酸である。
【００３１】
（過塩基化酸）
ここで用いる「過塩基化酸」は、スルホン酸に対する金属が化学量論量よりも大きい油溶性金属スルホン酸塩を与えることができる酸を意味する。最も一般的な過塩基化酸は、二酸化炭素であり、他の過塩基化酸は、二酸化硫黄および三酸化硫黄を包含する。上記の酸そのものが過塩基性化工程を部分的に形成するか、あるいはエチレンカーボネートのような過塩基化酸源を、過塩基化酸を導入するために用いてもよい。
【００３２】
（方法および希釈油）
ホウ酸化スルホネートが粘性であるならば、粘度を低減させるために、不活性液性媒体を使用できる。不活性液性媒体は、生成物を分散させ、そして成分の混合を容易にする作用もある。好ましい不活性液性媒体は潤滑油である。ジョージ・Ｅ．・トッテンによって編集されたFuels and Lubricants Handbook（２００３年）の１９９頁に、潤滑油あるい
は「ベースとなる流体は、鉱物起源、合成化学起源または生物学的起源のものであることができる。鉱物基材油は石油精留から得られる（誘導される）のに対し、合成基材油は石油由来の有機化合物の変性を経て製造される。部分合成（半合成）基材油は、鉱油と合成基材油とが相溶した混合物である。」と記載されている。生物学的起源の基材油は、植物油及び動物油から誘導することができる。
【００３３】
不活性液性媒体は、例えば、生成物を押し出すときは、省略することもできる。そのような場合では、機械的な混合が溶媒の必要性を代用する。
【００３４】
また、消泡剤および他の処理助剤を加えることもできる。
【００３５】
（スルホン酸の中和方法）
本発明の典型的な方法では、炭化水素溶媒は、まず、低分子量アルコールおよびアルカリ土類金属源と予備混合される。一般に、この予備混合は、環境温度付近、すなわち約１５−４０℃で行われる。次に、スルホン酸が撹拌を伴って添加される。スルホン酸は、典型的には、約２０℃から約４０℃までの範囲の温度にある期間にわたって添加される。反応熱によって、温度は約２０℃から約５５℃に上昇する。混合物は、スルホン酸がアルカリ土類金属源によって適切に中和されることを確実にし、中性アルカリ土類金属スルホネートを生成させるために、約５から２０分の間、約４０℃から約５０℃で維持される。アルカリ土類金属スルホン酸塩が、スルホン酸の代わりに使用される場合は、この中和工程は省略される。
【００３６】
ホウ酸のようなホウ素源は、約５分から約２０分かけて添加され、その間、温度は約３０℃から約５０℃に維持される。反応は、約３０℃から約５０℃で、約５分から約１５分間維持される。反応混合物は、最終生成物の沈降物を減少させるために約７０℃から約８０℃の間の温度に維持してもよい。メタノール、水およびキシレンは、その後、当該分野でよく知られている分離方法、例えば蒸留によって除去される。蒸留工程は、典型的には、上記の反応混合物が約１２５℃から約１４０℃に加熱されている間に進行する。１００Ｎ油のような希釈油が典型的には使用され、全ての炭化水素溶媒が蒸留される前に、反応混合物に添加される。未反応の消石灰およびホウ酸は、遠心分離やろ過のような通常の方法によって、除去される。最終生成物は、約１０から約２５０ｍｇＫＯＨ／ｇの全塩基価を有する。
【００３７】
ホウ素源以外の過塩基化酸を使用する場合には、アルカリ土類金属スルホン酸塩と共に加えるか、反応の間にその場で加えるか、または反応の後に加えることができる。好ましい態様では、本方法は、ホウ素源以外の過塩基化酸は使用しない。
【００３８】
本発明の好ましい態様では、ホウ酸化スルホネートは、ホウ酸化カルシウムスルホネートである。
【００３９】
この方法で得られるホウ酸化スルホネートは、ホウ素源に対して、０から１０モル％未満の、ホウ素源以外の過塩基化酸を含んでいる。アルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートの製造方法の好ましい態様においては、二酸化炭素および酸化硫黄などのようなホウ素源以外の過塩基化酸を含まない。なお、水は反応の副生物であるが、反応混合物に水は添加しない。
【００４０】
本発明の好ましい態様では、アルカリ土類金属源に対する低分子量アルコールの質量比は、少なくも０．２、好ましくは少なくとも０．３５、より好ましくは少なくとも０．５である。アルカリ土類金属源に対する低分子量アルコールの質量比は、少なくとも０．６５であることが最も好ましい。
【００４１】
本発明において使用されるスルホネートのホウ素含有量は、約３．０質量％から約５．０質量％である。スルホネートのホウ素量は、約３．５質量％から約４．５質量％であることがより好ましい。スルホネートのホウ素量は、約３．７質量％から約４．３質量％であることが最も好ましい。
【００４２】
ホウ酸化スルホネートの水含有量は、典型的には１質量％未満である。製造工程の間で分離が起こらないならば、保存中に、スルホネート生成物の中に容認できないほど高いレベルの水が存在することによって、ホウ素含有量は減少することがある。スルホネート生成物の水含有量は、１．０質量％未満であることが好ましく、０．５０質量％であることがより好ましい。
【００４３】
本発明について、以下の実施例により更に説明するが、これらの実施例は特に有利な方法の態様を示すものである。なお、実施例は本発明を説明するために記されるのであって、本発明を限定するものではない。
【実施例】
【００４４】
［実施例Ａ−スルホン酸の調製］
典型的な製法にて、ベンゼンをＣ20−Ｃ24の重質アルファ線状オレフィンにてアルキル化することによって、モノアルキルベンゼンの混合物を製造した。硫黄を燃焼させて製造したＳＯ2を、固定層反応装置中で、Ｖ2Ｏ5触媒を用いて、ＳＯ3に転換させた。
スルホン酸は、ＳＯ3／アルキレートのモル比を０．８５／１．００で充填して、モノ
アルキルベンゼンの混合物をＳＯ3でスルホン化させることによって得た。アルキレート
は、５５−６０℃で、落下膜型スルホン化装置の中で、ＳＯ3／空気混合物に接触させた
。
【００４５】
［実施例１］
加熱マントルおよび混合機を備えた１リットルのガラス製反応器に、４６４ｇの混合キシレン溶媒を加えた。この反応器に、６２ｇのメタノール、そして５２ｇの消石灰（水酸化カルシウム）を連続して加えた。上記の混合物に、環境温度にて１５０ｇのスルホン酸（実施例Ａで調製したもの）を加えた。温度は３０℃に上昇した。その後、７４ｇのホウ酸を反応器に加えたところ、温度は３５℃に上昇した。
【００４６】
続いて、反応器を１２７℃で２時間かけて加熱して、少量のキシレンと共に水とメタノールを除去した。８０ｇのＩ種基油を、反応器に加えた。反応器中の沈降物は、１．８体積％であった。その後、反応器を１７０℃、１ｐｓｉａで加熱して、キシレンを蒸留した。得られた生成物の沈降物量は３．６体積％であった。
【００４７】
その後、生成物をろ過した。得られた生成物は、以下の特性を示した。
カルシウム：９．４質量％
ホウ素： ４．１質量％
ＢＮ： １７３
粘度： ３９０ｃＳＴ（１００℃）
【００４８】
［実施例２］
加熱マントルおよび混合機を備えた１リットルのガラス製反応器に、２３４ｇの混合キシレン溶媒を加えた。この反応器に、５０ｇの消石灰（水酸化カルシウム）を加えた。上記の混合物に、環境温度にて１５０ｇのスルホン酸（実施例Ａで調製したもの）を加えた。温度は４０℃に上昇した。反応器を１８℃に冷却して、９７４ｇのホウ酸を加えた。６２ｇのメタノールを反応器に加えた。温度は３２℃に上昇した。
【００４９】
２時間かけて、反応器を１２７℃に加熱して、水、メタノールおよび少量のキシレンを除去した。８０ｇのＩ種基油を反応器に加えた。沈降物量は２．０体積％であった。その後、反応器を１７０℃、１ｐｓｉａで加熱して、キシレンを蒸留した。得られた生成物の沈降物量は３．２体積％であった。
【００５０】
［実施例３］
加熱マントルおよび混合機を備えた１リットルのガラス製反応器に、４０６ｇの混合キシレン溶媒を加えた。この反応器に、５０ｇの消石灰（水酸化カルシウム）を加えた。上記の混合物に、環境温度にて１５０ｇのスルホン酸（実施例Ａで調製したもの）を加えた。温度は４４℃に上昇した。反応器を１８℃に冷却して、７４ｇのホウ酸を加えた。６２ｇのメタノールを反応器に加えた結果、温度は３２℃に上昇した。２時間かけて、反応器を１２７℃に加熱して、水、メタノールおよび少量のキシレンを除去した。８０ｇのＩ種基油を反応器に加えたところ、沈降物量は１．８体積％であった。その後、反応器を１７０℃、１ｐｓｉａで加熱して、キシレンを蒸留した。
【００５１】
得られた生成物の沈降物量は３．６体積％であった。
【００５２】
［実施例４］
加熱マントルおよび混合機を備えた１リットルのガラス製反応器に、３００ｇの混合キシレン溶媒を加えた。この反応器に、５０ｇの消石灰（水酸化カルシウム）を加えた。上記の混合物に、環境温度にて１５０ｇのスルホン酸（実施例Ａで調製したもの）を加えた
。温度は４４℃に上昇した。反応器を１８℃に冷却して、７４ｇのホウ酸を加えた。４２ｇのメタノールを反応器に加えた結果、温度は３２℃に上昇した。２時間かけて、反応器を１２７℃に加熱して、水、メタノールおよび少量のキシレンを除去した。８０ｇのＩ種基油を反応器に加えたところ、沈降物量は１．８体積％であった。その後、反応器を１７０℃、１ｐｓｉａで加熱して、キシレンを蒸留した。
【００５３】
得られた生成物の沈降物量は３．６体積％であった。
【００５４】
［実施例５］
加熱マントルおよび混合機を備えた１リットルのガラス製反応器に、３００ｇの混合キシレン溶媒を加えた。この反応器に、４７ｇの消石灰（水酸化カルシウム）を加えた。上記の混合物に、環境温度にて１５０ｇのスルホン酸（実施例Ａで調製したもの）を加えた。温度は４３℃に上昇した。反応器を１８℃に冷却して、７４ｇのホウ酸を加えた。３０ｇのメタノールを反応器に加えた結果、温度は２４℃に上昇した。
【００５５】
２時間かけて、反応器を１２７℃に加熱して、水、メタノールおよび少量のキシレンを除去した。８０ｇのＩ種基油を反応器に加えたところ、沈降物量は２．８体積％であった。その後、反応器を１７０℃、１ｐｓｉａで加熱して、キシレンを蒸留した。
【００５６】
得られた生成物の沈降物量は４．８体積％であった。
【００５７】
［実施例６］
加熱マントルおよび混合機を備えた１リットルのガラス製反応器に、３００ｇの混合キシレン溶媒を加えた。この反応器に、５０ｇの消石灰（水酸化カルシウム）を加えた。上記の混合物に、環境温度にて１５０ｇのスルホン酸（実施例Ａで調製したもの）を加えた。温度は４３℃に上昇した。反応器を１８℃に冷却して、７４ｇのホウ酸を加えた。２０ｇのメタノールを反応器に加えた結果、温度は２９℃に上昇した。
【００５８】
２時間かけて、反応器を１２７℃に加熱して、水、メタノールおよび少量のキシレンを除去した。８０ｇのＩ種基油を反応器に加えたところ、沈降物量は１０．４体積％であった。得られた生成物の沈降物量は、多すぎて測定不可能だった。
【００５９】
［比較例１］
比較例は、特許文献１の方法に従って行なった。加熱マントルおよび混合機を備えた１リットルのガラス製反応器に、２３４ｇの混合キシレン溶媒を加えた。同一の反応器に、５０ｇの消石灰（水酸化カルシウム）を加えた。同一の反応器に、１５０ｇのスルホン酸（実施例Ａで調製したもの）を加えた。
【００６０】
７４ｇのホウ酸を１８℃で加えた。次いで、１５ｇの水を加えた。その後、反応器を６０℃に加熱し、別に１５ｇの水を加え、反応器を７９℃で１時間保持した。そのときの沈降物は４０体積％であった。反応器を１２７℃で１００分間かけて加熱した。反応終了時の沈降物量は４８％であった。この沈降物量は、この反応で取り込まれたとしても、消石灰の取り込みはわずかであることを示している。
【００６１】
表１
────────────────────────────────────────
実施例 メタノール／消石灰 １２７℃での沈降物量 最終沈降物量
（質量％比） （体積％） （体積％）
────────────────────────────────────────
１ １．２４ １．８ ３．６
２ １．２４ ２．０ ３．２
３ １．２４ ０．８ ３．６
４ ０．８３ １．８ ３．６
５ ０．６２ ２．８ ４．８
６ ０．４１ １０．４ −
────────────────────────────────────────
比較例１ ０ ４０ ４８
────────────────────────────────────────
【００６２】
この比較により、ホウ酸化スルホネートの製造プロセスにおいて、水の添加が、プロセスを不利にさせるような沈降物の増加を引き起こすことを示している。さらに、反応混合物に添加するときの閾値量の低分子量アルコールが、最終生成物の沈降物量の減少をもたらすと考えられる。
【００６３】
本発明の真意および範囲から逸脱することなく本発明の変更や変形を行なうことが可能であるが、添付した特許請求の範囲に示したような制限しか課されないことを理解されたい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記工程からなるアルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートを製造する方法：
（ａ）：（ｉ）少なくとも一種の油溶性スルホン酸もしくはアルカリ土類金属スルホン酸塩またはこれらの混合物；（ｉｉ）少なくとも一種のアルカリ土類金属源；および（ｉｉｉ）少なくとも一種のホウ素源を、（ｉｖ）少なくとも一種の炭化水素溶媒；（ｖ）少なくとも一種の低分子量アルコール；および（ｖｉ）ホウ素源に対して０から１０モル％未満の、ホウ素源以外の過塩基化酸を含む混合液の存在下で反応させる工程、そして
（ｂ）：上記（ａ）の反応生成物を、（ｉｖ）および（ｖ）の蒸留温度より高い温度に加熱して、（ｉｖ）、（ｖ）そして反応により生成する水（但し、水は添加しない）を留去する工程。
【請求項２】
油溶性スルホン酸が芳香族スルホン酸である請求項１に従う方法。
【請求項３】
芳香族スルホン酸が線状アルキルベンゼンスルホン酸である請求項２に従う方法。
【請求項４】
線状アルキルベンゼンスルホン酸が、芳香族化合物のアルキル化により誘導されたアルキレートのスルホン化により誘導された化合物であり、アルキル基がＣ１６以上の炭素原子を有している請求項３に従う方法。
【請求項５】
低分子量アルコールが一価アルコールである請求項１に従う方法。
【請求項６】
低分子量一価アルコールがメタノールである請求項５に従う方法。
【請求項７】
炭化水素溶媒がキシレンである請求項１に従う方法。
【請求項８】
アルカリ土類金属源が水酸化カルシウムである請求項１に従う方法。
【請求項９】
ホウ素源がホウ酸である請求項１に従う方法。
【請求項１０】
低分子量アルコールとアルカリ土類金属源との質量比が少なくとも０．２：１である請求項１に従う方法。
【請求項１１】
ホウ素源以外の過塩基化酸を使用しない請求項１に従う方法。
【請求項１２】
請求項１に従う方法によって得られた生成物。
【請求項１】
下記工程からなるアルカリ土類金属ホウ酸化スルホネートを製造する方法：
（ａ）：（ｉ）少なくとも一種の油溶性スルホン酸もしくはアルカリ土類金属スルホン酸塩またはこれらの混合物；（ｉｉ）少なくとも一種のアルカリ土類金属源；および（ｉｉｉ）少なくとも一種のホウ素源を、（ｉｖ）少なくとも一種の炭化水素溶媒；（ｖ）少なくとも一種の低分子量アルコール；および（ｖｉ）ホウ素源に対して０から１０モル％未満の、ホウ素源以外の過塩基化酸を含む混合液の存在下で反応させる工程、そして
（ｂ）：上記（ａ）の反応生成物を、（ｉｖ）および（ｖ）の蒸留温度より高い温度に加熱して、（ｉｖ）、（ｖ）そして反応により生成する水（但し、水は添加しない）を留去する工程。
【請求項２】
油溶性スルホン酸が芳香族スルホン酸である請求項１に従う方法。
【請求項３】
芳香族スルホン酸が線状アルキルベンゼンスルホン酸である請求項２に従う方法。
【請求項４】
線状アルキルベンゼンスルホン酸が、芳香族化合物のアルキル化により誘導されたアルキレートのスルホン化により誘導された化合物であり、アルキル基がＣ１６以上の炭素原子を有している請求項３に従う方法。
【請求項５】
低分子量アルコールが一価アルコールである請求項１に従う方法。
【請求項６】
低分子量一価アルコールがメタノールである請求項５に従う方法。
【請求項７】
炭化水素溶媒がキシレンである請求項１に従う方法。
【請求項８】
アルカリ土類金属源が水酸化カルシウムである請求項１に従う方法。
【請求項９】
ホウ素源がホウ酸である請求項１に従う方法。
【請求項１０】
低分子量アルコールとアルカリ土類金属源との質量比が少なくとも０．２：１である請求項１に従う方法。
【請求項１１】
ホウ素源以外の過塩基化酸を使用しない請求項１に従う方法。
【請求項１２】
請求項１に従う方法によって得られた生成物。
【公開番号】特開２０１３−８２９４８（Ｐ２０１３−８２９４８Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−２４６９５（Ｐ２０１３−２４６９５）
【出願日】平成２５年２月１２日（２０１３．２．１２）
【分割の表示】特願２００６−３２２４８２（Ｐ２００６−３２２４８２）の分割
【原出願日】平成１８年１１月２９日（２００６．１１．２９）
【出願人】（５９８０３７５４７）シェブロン・オロナイト・カンパニー・エルエルシー (135)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年２月１２日（２０１３．２．１２）
【分割の表示】特願２００６−３２２４８２（Ｐ２００６−３２２４８２）の分割
【原出願日】平成１８年１１月２９日（２００６．１１．２９）
【出願人】（５９８０３７５４７）シェブロン・オロナイト・カンパニー・エルエルシー (135)
【Ｆターム（参考）】
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