JPS6086197A - トラクシヨンドライブ用流体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトラクションドライブ用流体に関するものであ
る。さらに詳しくは、特定の化学式をもって表わされる
炭化水素の単体もしくはその混合物から成る、トラクシ
ョン係数が高い新規なトラクションドライブ用流体に関
するものである。

トラクションドライブ装置の作動原理は、駆動回転体に
従動回転体を押しつけて、両回転体の間の点接触または
線接触の摩擦によって従動回転体を回転させて、動力を
伝達するものである。

両回転体の接触部分にはトラクションドライブ用流体（
以下流体と略称する）が絶えず供給されている。この流
体は、無負荷のときは両回転体の潤滑を行ない、負荷時
には２０万〜４０万ｐｓｉ　（１，４万〜３万にい０の
圧力を受けて、瞬間的に分子間にずれが起りにくい状態
になって、動力伝達の媒体となる。

流体の動力伝達性能は一般に、トラクション係数ｆ、を
もって表わされ、第１図に示すように接線力（あるいは
けん引力とも言う）Ｆｔと、法線荷重Ｐ、の比として定
義される。

Ｌ　−Ｆ＋　／　Ｐｎ　・・・曲・・・・・・・・・叩
・（１）（１）式を変形すると　Ｆ、　＝　ｆ、　ＸＰ
ｎ川…用曲・・・・（２）が得られ、この式から次のこ
とがわがる。すなわち、法線荷重Ｐｆｌを成る値に定め
ると、係数への高い流体を使用するほど接線力は増大す
るがら、装置を小型、軽量化することができる。

必要な接線力Ｆ、を成る値に定めると、トラクション係
数への高い流体を使用するほど法線荷重Ｐｎを下げるこ
とができるから、回転体の転がり疲れ摩耗を少なくする
こともでさる。かくてトラクション係数を僅かなりとも
向上させようとする努力がなされている。

このような流体として、これまでにナフテン系鉱油、水
素化ポリオレフィン、ジシクロへキシルアルカンなど１
０種に余る商品が提出され、これらのあるものは高いト
ラクション係数を示す事実が経験的に認められているが
、まだ十分に満足できるものではない。

流体の作用機構はいわゆる弾性流体潤滑として考えられ
ており、Ｅｙｒｉｎｇの粘度理論（１９３６）に始まり
、Ｇｕｂｒｌｎ　（１９４９）　Ｔ　Ｄｏｗ＋ｓｏｎ　
（１９６０）　＋　Ｍａｘｗｅｌｌの粘弾性模型（１９
６８）などによってさまざまの理論が展開されて理論体
系ができ上ってし・るかに見える。しかしながら、前述
の流体についても、高いトラクション係数をもたらす理
由は明らかではない。

発明者らは流体を構成する分子の負荷時における挙動を
考察し、流体のトラクション係数を高めるために必要な
分子設計を達成した。

第１図に示す装置における開口部Ａから接触部Ｂへとし
だいに狭い空間に流体の分子群が進入すると、分子は接
近して密度が高まる。この進入時に、群から落伍する分
子の無いことが好ましい。

落伍する分子が多いと形成する油膜が薄くなって乾燥摩
擦による損傷を来す恐れがある。分子には自ら進入しよ
うとする力は無く、流体の動きに従っているだけである
から、落伍しないためには分子相互にある種の引っかか
りゃ絡み合いの起こることが必要である。そのうえに、
この都合のよい状態を維持するために、分子が外力によ
って変形しないことが好ましい。

次に、接触部に進入した分子群は圧力と横すべりの力を
受けてエネルギーを与えられるので発熱し、分子運動は
激しくなる。このような条件の下においても、各分子は
動きがとれない状態にあることが好ましい。このときに
分子の配列にずれが起こるのでは、いわゆる流体である
ことを示すものであって、これでは動力伝達の媒体にな
り得ない。媒体分子がこのような挙動を示すためには、
やはり分子相互の引っかかりゃ絡み合いが起こることと
、その状態を維持するに足るだけの剛性を具えていなけ
ればならない。

さらに、接触部を通過９すると分子群は圧力から開放さ
れるから、速やかに分子間隔が開いて個々の分子に分散
し、元の流動状態を取り戻さなければならない。分子が
集合した状態のままであると流体の粘度が上昇して正常
な運転に支障を来すことになる。

流体分子が、このような挙°動を取り得るためには次の
ような条件を具えていることが望ましい。

（１）分子の形に凹凸があり、屈曲のあること。このよ
うな分子には空孔ができて、分子相互が接近したときに
嵌り込み、引っかかり、重なり合いまた絡み合うことが
ある。

（２）分子が剛性を持つこと。前項に述べた好ましい立
体構造が外圧を受けても変化しないことを必要とするか
らである。

（３）分子が太いこと。負荷時に厚い油膜を形成して両
回転体の乾燥摩擦や摩耗を減する。

（４）分子が短いこと。長鎖状分子は両輪の接触点を過
ぎてからの速やかな分散がむずかしくなる。

また、常時粘度が高くなり過ぎて動力の損失が大きくな
り過ぎるなどの欠点も避けられない。その他に、長鎖状
分子では原子間のσ結合の回転に基づく分子の変形が起
り易く、剛性が不足する。

（５）分子は機械的、熱的および化学的に安定であるこ
と。

（６）　実用的な見地から安価にかつ大量に入手できる
こと。

以上の要件のうち、特に（１）および（２）が重要であ
シクロヘキシル基およびシクロヘキシル基に置換した分
岐状アルキル基を有する炭化水素によって満足させられ
る。

なんとなればｇｅｍ型ジメジメチルｇｅｍは“一対”の
意味である）は、中央にある炭素原子の残る２ケの結合
手は、その原子価角が１０９°２８′であり、この角度
は原子固有のものであって外力をもってしてもほとんど
変らない。故にこれに結合する原子団の方向を決定し、
屈曲した分子を形成し、必要とする空孔が生まれる。

シクロヘキシル基は、環状構造の原子団は強固な剛性を
具えており、外力により変形することはない。シクロヘ
キシル基は通常ベンゼン環の水素添加により合成される
が、その６ケの炭素原子はいわゆる椅子型に結合してお
り、これにおのおの２ケの水素原子が結合するからベン
ゼン環が平板的であるのに比べて、分子がふくらみを持
ち、より立体的になる。

シクロヘキシル基に置換した分岐状アルキル基は、シク
ロヘキシル基を巨大化して分子中の空孔を拡大し、また
分子全体を巨大化する。

本発明の目的は、トラクション係数が高く、他のトラク
レヨン流体としての特性にも優れたトラクション流体を
提供することにある。

本発明の目的は、次のトラクレヨン用流体によって達成
される。

一般式 （式中、Ｒ１＋　Ｒ２＋　Ｒ３およびＲ４のうちの１つ
の基は炭素数４〜８の分岐状アルキル基であり、他の基
は水素またはメチル基である）または、一般式（式中、
Ｒ１＋　Ｒ６＊　Ｒ？　ｒ　Ｒ８＋　ｇ、およびＲＩＧ
のうちの１つの基は炭素数４〜８の分岐状アルキル基で
あり、他の基は水素またはメチル基である）で表わされ
る炭化水素の１種または２種以上からなることを特徴と
するトラクションドライブ用流体。

一般式（１）および（ＩＩ）で表わされる炭化水素にお
いて、該炭素数４〜８の分岐状アルキル基としては、ｔ
−ブチル基、イソブチル基、イソペンチル基。

ネオペンチル基などが適している。特に第３級アルキル
基が好ましい。例えばイソプロピル基のような小さなア
ルキル基では分子を巨大化させる効果が小さいので好ま
しくない。また、炭素数が８より大きい例えばインアル
キル基では粘度が胃くなり過ぎて好ましくない。

一般式（Ｉ）および（ＩＩ）で表わされる炭化水素では
、中央部の炭素原子とシクロヘキシル基を結ぶσ結合が
回転すると分子を変形させるが、２ケのｇｅｍ型のメチ
ル基とシクロヘキシル基の立体障害が起こるので、はぼ
固定され、分子内に虐切な空洞と剛性とを維持する。

本発明のトラクションドライブ用流体は、一般式（１）
または（Ｉｔ）で表わされる炭化水素１種より製造され
ても、２種以上の混合物より製造されてもよい。また、
芳香族炭化水素の混合物を出発原料として、合成されて
もよい。

前記トラクションドライブ用流体として用いる炭化水素
の製造の第一工程は、アルキル基置換芳香族炭化水素に
ビニル基置換芳香族炭化水素を酸触媒の存在下に付加さ
せるか、あるいは芳香族炭化水素にハロゲン化アルキル
基置換炭素を酸触媒に反応させるフリーデル・クラフッ
反応である。

具体例をあげると、ｔ−ブチルベンゼン、イソペンチル
ベンゼンなどのインアルキル基置換ベンゼンに、α−メ
チルスチレン、イソプロペニルトルエンなどのインプロ
ペニルベンゼン類を、プロトン酸あるいはルイス酸など
の如き酸触媒をもって付加させる。第一工程では、目的
にかなう分子な高収率をもって得るには次に述べる諸点
に留意する必要がある。

（１）低流動点の炭化水素油を得るために、一般式（１
）または（ＩＩ）で表わされる化合物の混合物をつくる
ことか望ましい。単一化合物をつくると融点が高く甚だ
しいときは結晶化するおそれがあるためである。

（２）　αメチルスチレン類自身が二＠１体化しやすい
のでこれを防ぐ必要がある。

（３）高分子化反応により樹脂状物質が生成することを
できるだけ避けなければならない。

そこで、次の条件で合成することが好ましい。

アルキル裁置換芳香族炭化水素とビニル基置換芳香族炭
化水素または芳香族炭化水素とハロゲン化アルキル基置
換芳香族炭化水素を５＝１〜１０：１のモル比で用い、
触媒として、芳香族炭化水素の２０〜２５重量％の硫酸
を用い、０〜１５℃にて反応させる。

触媒としての硫酸は、約８０％の濃度のものが好ましい
。芳香族炭化水素と硫酸を混合したのち、ビニル基置換
芳香族炭化水素またはハロゲン化アルキル基置換芳香族
炭化水素を、できるだけ時間をかけて加え、合成中は攪
拌をできるだけ激しくするのが望ましい。

また、反応の進行度を１２、ガスクロマトグラフィー、
赤外線分光分析で判断しつつ、合成を行なうことが望ま
しい。

第二工程では、第一工程で得られた芳香族炭化水素に核
水素添加を行なう。

核水素添加触媒としては、ニッケル、酸化ニッケル、ニ
ッケルー珪藻土、ラネーニッケル、ニッケルー銅、白金
、酸化白金、白金−リチウム−アルミナ、ロジクムー活
性炭、パラジウム、コバルト、ラネーコバルト、ルテニ
ウム、硫化タングステン−硫化ニッケルーアルミナなど
で代表される公知の芳香族核水素添加用触媒が使用でき
、第一工程で得られた芳香族炭化水素と水素を高圧丁、
２５０℃以下で触媒に接触させることにより核水素添加
が達成できる。この核水素添加は、芳香族核の残存率を
２％以下にすることが望ましい。なお、この水素添加反
応は回分式または連続式のいずれによって行ってもよい
。

かくして得られる流体に酸化安定性、腐食防止性、防錆
性、消泡性などの性質を向上させる目的をもって、公知
の添加剤、例えば２，６−シーｔｅｒｔ−ブチルパラク
レゾール、ジテオりん酸塩、公知の増粘剤などを必要に
応じて添加することができる。また粘度を調整する目的
で、トラクションドライブ用流体およびその成分として
従来公知の炭化水素類、エステル類などを任意の割合に
混合し均質化させて用いることができる。

以下に実施例および比較例によって本発明をさらに具体
的に説明する。

実施例１ かきまぜ器、温度計、望素ガス吹込管、気圧調整コック
をとりつけた容ｆｔ２１の四つロフラスコを冷却用パス
にセットし、ｔ−ブチルベンゼン１０モル（１３４２ｇ
）　、ついで８０％硫酸３００ｇを徐々に張り込んでか
きまぜながら１５℃以下に冷却した。

これにα−メチルスチレン１モル（１１８，２ｇ）を約
１　ｈｒかけて滴下した。温度を１５℃以下に保ちつつ
２　ｈｒかきまぜ反応を終了させた。内容物を静置する
と上下２層に分離するから、上層のみを分けて採り、３
％かせいソーダ水で中和、水洗して中性にする。静置し
て水分を十分に切って、別に用意した液圧蒸留装置を用
いて３　ｍＨｇ　、　１５０℃の条件下で未反応物を分
別した。ついで１０　ＴｎＸＨｇ　、　２００℃の条件
下で下記２ベンゼン環化合物を留出させた。これを水素
添加原料とした。収量は理論値の約５０％であった。そ
の化学構造式は 次に芳香族炭化水素の核水素添加を下記のように行なっ
た。

容量２ノのオートクレーブに、上で得た２環化合物３０
０−およびシクロヘキサン３００Ｔｎｌを採り、よくか
きまぜた後ラネーニッケル２０９を加えた。

初圧３０　Ｋｖ’ｃｔｄ　Ｇで加熱を始め、１５０℃に
おいて水素吸収速度および温度上昇が著しくないことを
確めてから反応温度を１７０℃に、同時に水素圧を７０
Ｋｙ’ｃｒｔｔ　Ｇに上昇させた。水素化反応が進むに
つれて圧力が低下するので、６０　Ｋ５］ｄ　Ｇまで低
下したら再び水素ガスを圧入して７Ｑ　Ｋ（ｉｃｒ／ｌ
　Ｇ　１１５１した。この操作をくり返すこと約２　ｈ
ｒで圧力低下が見られなくなった後、反応温度を２００
℃に上げ、ｌｈｒ保持して反応を終えた。次にオートク
レーブ中の水素ガスを放出し、窒素ガスで置換し、オー
トクレーブを開放して内容物をとり出し、フィルターで
濾過し、ｆ液からシクロヘキサンな留出除去した後さら
に真空乾燥機中で７０℃、ｌｌｍＨｇの条件で５ｈｒ経
過したところで、シクロヘキサンを完全に除去した目的
物が得られた。水素化率は杓９９％であった。そのトラ
クション係数、その他の一般性状は表１に示すとおりで
、高いトラクション係数を有し、粘度等の他の性質もト
ラクションドライブ用流体として適するものであった。

実施例２ 実施例１の縮合反応の末期において、２環化合物を留出
した後の残渣は淡黄色粘ちょうな油であり、その収量は
２環化合物の約１／３である。ガスクロマトグラフィお
よび赤外線分光分析によればこれは３環化合物である。

これを実施例１と同じ方法と条件において水素添加し、
下記の炭化水素を得た。水素化率は９８．５％であった
。なお、（至）と幌の比は重量比で約２：１であった。

トラクション係数その他の一般性状は表１に示すとおり
で、高いトラクション係数を有していた。

ＣＨ３ＣＨ３ 〒Ｈ。

実施例３ 実施例１および２において得られた炭化水素は、ともに
高いトラクション係数を持ち、しかも一方は低粘度の、
片や極めて高粘度の流体である。故にこの三者を任意の
割合に混合することによって、トラクション係数の高い
、さまざまのグレードの流体を製造することができて、
あらゆる機器の要求に応することができる。

本実施例では、実施例１の炭化水素４容量と実施例２の
炭化水素１容量とを混合し、トラクションドライブ用流
体を製造した。トラクション係数その他の一般性状は表
１に示すとおりであった。

実施例４ 混合アルキルベンゼンを原料とする合成側鎖の炭素数が
４〜８である主に第３級アルキル基を有するアルキルベ
ンゼンの混合物とα−メチルスチレンを原料として実施
例１と同様の方法と条件の下に合成すると、それぞれの
アルキルベンゼンにα−メチルスチレンが付加した芳香
族炭化水素が得られた。その収率は理論量の約４０％で
あった。これら混合物は分別することなく、続いて核水
素添加をおこなった。水素添加は、実施例１における方
法と条件と全く同様に行なった。

核水素添加により、淡黄色から無色透明の炭化水素油に
変わった。水素化率は約９８．５％であった。

トラクション係数その他の一般性状は表１に示すとおり
で、トラクシぢン係数その他の一般性状ともに実施例３
の流体と同等であった。

比較例１ １−プロピルベンゼンとα−メチルスチレンを原料とし
て、実施例１と全く同じ方法と条件の下に、付加反応を
、ついで水素添加し、冒頭に記載する化合物を得た。そ
の一般性状を表２に示す。

トラクション係数は０．０８２であった。

比較例２ ｎ−ブーフルベンゼンとα−メテルステレンヲ原料とし
て、実施例１と全く同じ方法と条件の下に付加反応を行
なわせ、さらに水素添加し、冒頭に記載する化合物を得
た。その一般性状を表２に示す。そのトラクション係数
はｏ、ｏｓｏであった。

比較例３ ｍ−キシレンとスチレンを原料として、実施例１と全く
同じ方法と条件の下に付加反応、つづいて水素添加反応
を実施して冒頭に示すシンクロヘキシル化合物を得た。

収量は理論値の約６０％、水素化率は９９．０％であっ
た。その一般性状を表２に示す。

比較例４ 現在市販されているト・ラクション流体のうちで、最も
高いトラクション係数をもっているものと認められてい
る、α−メチルスチレン線状二量体水素添加物の性状を
表２に示す。

以上のように本発明のトラクションドライブ用流体は、
従来のものに比べ、トラクレヨン係数が高く、また２種
以上の混合物にすることによって所望する粘度を得るこ
とができる。従ってあらゆる機器に使用するトラクショ
ンドライブ用流体の提供が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はトラクンヨンドライブの態様を示す説明図であ
る。 Ｐｆｉ：　法線荷重　ＦＩ：　接線力 Ａ　：　開口部　Ｂ　：　接触部 Ｃ：　入力側　Ｄ　＝　出力側 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一般式 （式中、Ｒ，、Ｒ，、Ｒ，およびＲ４のうちの１つの基
   は炭素数４〜８の分岐状アルキル基であり、他の基は水
   素またはメチル基である）または、一般式（式中、Ｒ１
   １ｒ　Ｒ６ｒ　Ｒ？　ｒ　Ｒ，ｌ　Ｒ１１およびＲ，＋
   １のうちの１つの基は炭素数４〜８の分岐状アルキル基
   であり、他の基は水素またはメチル基である）で表わさ
   れる炭化水素の１種または２種以上からなることを特徴
   とするトラクションドライブ用流体。