JPS6115920B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、水力学的に動力を伝達することを目
的とする動力伝達機械装置に使用する動力伝達流
体に関する。さらに詳しくは、高粘度特性を要求
される動力伝達機械装置に適した動力伝達流体で
あるポリシクロヘキシル化合物に関するものであ
る。 従来から、自動車用トランスミツシヨン、牽引
駆動、水力学装置、シヨツクアブソーバ、水圧ス
テアリング、クラツチあるいはその他の流体作動
装置には、それらが操作する際に発生する摩擦や
熱を減少させるために種々の潤滑油が使用されて
きた。しかし自動車の自動変速機で代表される動
力伝達機械装置について種々の機構が開発され、
大動力の伝達および高速化が要求され、これらの
機構の作動に適した性能を有する流体が要求され
るようになつた。これらの複雑な機構を作動させ
るためには、流体が数種の異なつた作用をする必
要がある。流体が果たす役割は、動力伝達機械装
置の作動部材が摩擦することにより発生する熱の
除去と摩擦を減ずるための潤滑作用など通常の潤
滑油としての作用ばかりでなく、他の重要な役割
をも果たす必要がある。 流体で動力を伝達する動力伝達機械装置は、本
質的には入力部材と出力部材との点接触および／
または線接触によるころがり摩擦接触によつてそ
の作用を発揮する。ころがり接触面では、流体が
作動部材に挾まれて油の薄膜を形成すると同時
に、非常に高い圧力がその油膜に加わり、油膜の
流動性が失われころがり摩擦が生ずる。流体によ
る動力伝達はこのころがり摩擦力によつて達成さ
れるので、流体は接触面でのころがり摩擦（ころ
がり摩擦係数で表わされる）が大きいことが重要
である。 従来から、動力伝達用流体については、米国特
許第3411369号、第3925217号、第3440894号、特
公昭47−7664号、47−35763号、48−29715号、特
開昭46−4510号、47−2229号等の技術が開示され
ており、デカリン、パーヒドロアンスラセン、ポ
リシクロヘキシル類、ビシクロヘキシル、ジシク
ロヘキシル類、α−メチルスチレン二量体水素化
物、アダマンタン類等に流体として使用すること
が提案されている。しかしながら上記資料中に提
案されている流体は、ころがり摩擦係数が実用に
適さないことや工業規模での実施のためには原料
の入手が困難であること等の理由によつて実用化
されたものは多くない。特にころがり摩擦係数が
大きいものとして特開昭47−7664号でα−メチル
スチレンの線状二量体の水素化物である２・４−
ジシクロヘキシル−２−メチルペンタンが提案さ
れている。しかしこのものはころがり摩擦係数が
大きいと以外に流体がさらに具備すべき重要な要
素である高温粘度が低過ぎることが挙げられる。
この欠点を改善するために増粘剤を添加する事な
どの方法を提案している。 自動車関連技術の発展にみられらるように、馬
力の増大に伴い伝達動力が大きくなつてきたこと
に加えて、動力伝達機械装置の作動が高速化し、
作動部材や伝達流体は苛酷な状態にさらされるこ
とになる。従つて動力伝達流体は苛酷な条件下で
使用されるために、流体の粘度が重要な要素とな
る。高速で作動して温度が上昇した状態における
高温粘度の維持のために、上記の公開された技術
においては粘度指数向上剤や高分子ポリブチレン
等の添加を提案しているが、添加される物質はこ
ろがり摩擦係数が小さいものであり、動力伝達流
体本来の目的には好ましくない。すなわち、高温
粘度維持の目的には合致するが、ころがり摩擦を
利用する本来の目的を犠牲にすることは避け得な
い。通常の自動車の変速機用流体に対して要求さ
れる粘度の具体的な指標に関しては、ゼネラルモ
ータズ社「デクスロン（商標：Dexron）」の流体
規格を挙げることができる。ここでは210〓（99
℃）における最低粘度として7.0cStの高温粘度を
要求している。 本発明者らは、高粘度動力伝達流体の要求を解
決すべく種々の研究を重ねた結果、それ自身が大
きなころがり摩擦係数を有する高粘度動力伝達流
体を見出し本発明を完成したものである。本発明
による高粘度流体を用いることにより、動力伝達
流体の特性を犠牲にすることなく、高温粘度を改
善できるものである。 すなわち本発明は次の一般式 で示される化合物を含有する動力伝達流体に関す
るものであり、上記一般式中、ｎは１〜３の整
数、R₁、R₂、R₃およびR₄は水素原子、メチル
基、エチル基、プロピル基またはブチル基であつ
て、R₁、R₂、R₃およびR₄の合計炭素数が１〜４
であり、R₅およびR₆は水素原子またはメチル
基、R₇およびR₈は水素原子メチル基またはエチ
ル基を表す。 式中のｎが４以上の場合には化合物の粘度が高
過ぎ、かつ熱安定性が低下するために好ましくな
く、ｎが０の場合には高温粘度が低く、その化合
物単独では使用できないので好ましくない。ま
た、式中のR₁〜R₈の炭素数が大きくなると粘度
が高過ぎたり熱安定性が低下するために上記範囲
内が好ましい。 上式で示される化合物の単独または２種以上の
混合物はいずれでも動力伝達流体として使用する
ことができる。 上式で示される化合物は種々の方法で製造する
ことができるが、そのいくつかの例を次に示す。 例えば同一炭素に２個のハロゲン原子が結合し
たジハロゲン化アルカンと芳香族化合物とをカツ
プリングし、次にカルボニル化合物を用いてアル
キルベンゼンと脱水縮合させたポリフエニル化合
物を、実質的に芳香族成分が残留しない様に水素
化することにより製造することができる。 カツプリングは、例えばベンゼン、トルエンお
よびエチルベンゼンと１・１−ジクロルエタンお
よび２・２−ジクロルプロパンをハロゲン化金属
の存在下で通常のフリーデルクラフツ反応を行う
ことにより良好な状態で達成できる。たとえば、
ベンゼンと１・１−ジクロルエタンとを無水塩化
アルミニウム触媒でカツプリングすることによつ
て１・１−ジフエニルエタンを主成分とするポリ
（フエニルエタン）類を得ることができる。 脱水縮合は、上記ポリ（フエニルエタン）類と
アルキルベンゼンとの混合物を硫酸触媒の存在下
でアセトアルデヒドを用いて行うことができる。
この場合ポリ（フエニルエタン）類とアルキルベ
ンゼンとの異種脱水縮合の外に同種脱水縮合も同
時に生ずるが、これらは精密蒸留で分離すること
ができる。原料として好ましく使用されるアルキ
ルベンゼン類とは、側鎖アルキル基の炭素数の合
計が１〜４のアルキルベンゼンである。本発明の
伝達流体を限定するものではなが、トルエン、エ
チルベンゼン、ｏ−、ｍ−、ｐ−キシレン、プロ
ピルベンゼン、キユメン、ｏ−、ｍ−、ｐ−エチ
ルトルエン、１・２・３−、１・２・４−、１・
３・５−トリメチルベンゼン、ブチルベンゼン、
ｏ−、ｍ−、ｐ−ジエチルベンゼン等が好ましく
使用される。 他の製法例として、鉱酸（硫酸等）、固体酸
（活性白土、酸性白土、シリカアルミナ等）、フリ
ーデルクラフツ触媒等の酸触媒の存在下で前述の
ようなアルキルベンゼンをスチレン、α−メチル
スチレン、ビニルトルエン、エチルスチレンのよ
うなスチレン類でアルキル化することによつて得
られるアルキルベンゼン１モルにスチレン類が２
〜４モル付加したポリフエニル化合物を水素化す
る方法を挙げることができる。 前記の水素化は通常知られている芳香族環水素
化触媒であればいずれでも好ましく使用できる。
例えばニツケル、酸化ニツケル、ニツケル珪藻
土、ラネ−ニツケル、ニツケル−銅、白金、酸化
白金、白金−活性炭、白金−ロジウム、白金−ア
ルミナ、白金−リチウム−アルミナ、ロジウム−
活性炭、パラジウム、コバルト、ラネ−コバル
ト、ルテニウム、硫化タングステン−硫化ニツケ
ル−アルミナ等が良好に使用できる。水素化反応
は温度20℃以上250℃が好ましい。20℃未満では
水素化反応が充分に行われず250℃をこえると分
解反応が生じて収率が低下する。圧力は液相を保
つために必要な圧力であればよく、常圧から100
気圧までの範囲で行うことができる。反応の条件
は、反応形式例えば回分式または連続式、使用で
きる水素の量および圧力、反応に要する時間など
の条件によつて適宜に定める。水素化は残留する
フエニル基を２モル％以下にするとが重要であ
り、0.5モル％以下であれば更に望ましい。また
水素化に際して、不活性な溶剤、例えば、パラフ
イン系溶剤やナフテン系溶剤を用いることもでき
る。 ここで本発明の動力伝達流体（以下に「本発明
流体」という）と従来から知られている動力伝達
流体とを比較して説明する。

【表】 本発明流体が動力伝達流体としてすぐれた特性
を有することを説明するために、表１に示した６
種類の動力伝達流体について熱安定性および金属
腐食性試験が行つた。この試験は空気恒温槽中で
150℃の温度において120時間加熱劣化させた後の
流体について、酸性度、粘度変化および金属試験
片の重量変化を測定した。以下の表２から表４に
示す結果は下記の条件で行つたものである。 試料の量 300ml 容器 内径70mmのガラス製円筒容器 金属試験片 鉄、銅、錫、亜鉛、銀、試験片の寸
法は20mm×30mm×1.5mmで表面積は同一であ
る。

【表】

【表】

【表】

【表】 上記表２〜表４の結果から、本発明流体が熱安
定性にすぐれた流体であることは明らかである。
特に表４の結果は、粘度を向上させる目的で粘度
向上剤を添加した流体−６は、鉄、銅に悪影響を
及ぼしていることを示している。これは、粘度向
上剤として流体−３を加えることによつて安定性
のよい流体−４が耐熱性を損われることを意味し
ている。これに対して本発明流体−１および流体
−２は、それ自身でよい安定性を示すだけでな
く、流体−５におけるように粘度向上剤として使
用しても好ましい効果を示している。 動力伝達流体は、広い温度範囲で作用するため
粘度が重要な要素となる。このことは、最初にあ
る一定の粘度条件を満足ることに加えて、使用中
の粘度変化ができる限り少ないことが重要であ
る。表３によれば粘度向上剤を加えた流体−６の
粘度変化は大きく、しかも粘度が減少する結果を
示している。これは添加したポリイソブチレンの
熱安定性が更に悪く、長期加熱によつて分解した
ものと考えられ、公知の粘度向上剤を単に加える
ことのみでは高温粘度を維持する目的を達し得な
いことを示すものである。動力伝達流体が最初に
満たすべき粘度条件として、前記の「デクスロ
ン」流体規格がある。この規格によれば210〓
（99℃）で7.0cSt以上の数値である。次の表５は
動力伝達流体６種類についての粘度測定結果を示
す。

【表】 本発明流体である流体−１および流体−２はそ
れ自身が高温で使用される伝達流体として好まし
い高温粘度を有しているばかりでなく、高温粘度
維持のための添加剤としても使用できることを示
している。 さらに動力伝達に最も重要な因子であるころが
り摩擦係数も、本発明流体は高い数値を示してい
るほか、高温粘度維持のできない公知の低粘度動
力伝達流体に添加してもすぐれたころがり摩擦係
数を示している。ころがり摩擦係数の測定は「潤
滑」、16、573（1971）に記載された方法に準じて
行つた。

【表】 本発明流体は上記の説明のごとくそれ自身が優
れた動力伝達流体であるが、実際の動力伝達機械
装置に使用する場合には、装置の形式、使用され
る条件によつては、通常の潤滑油の場合と同じく
種々の添加剤を添加して使用条件に適合するよう
に特性を改善して使用し得ることはいうまでもな
い。上記の添加剤としては、耐荷重添加剤、油性
剤、耐摩耗剤、極圧添加剤、金属表面不活性剤、
さび止め剤、腐食防止剤、清浄分散剤、流動点降
下剤、あわ消し剤、酸化防止剤、粘度指数向上
剤、潤滑性付与剤、着色剤、かび防止剤、乳化
剤、抗乳化剤、ステイン防止剤などを挙げること
ができ、これらは必要に応じて添加すればよい。 以下にこれまでの説明で用いた流体を製造する
方法について説明する。 製造例 １ 本発明流体（流体−１）の製造 (イ) ベンゼンのカツプリング ベンゼン１と無水塩化アルミニウム24ｇを
撹拌し、温度10〜15℃に保ちながら、１・１−
ジクロルエタン250ｇを３時間かけて滴加し
た。滴加終了後更に８時間撹拌冷却して反応を
終了させた。反応終了後、反応物を氷水に加え
て触媒の失活を行い、中和水洗した。常圧で未
反応のベンゼンを分離した後に３mmHgの減圧
蒸留によつて留出温度が115〜135℃の留分360
ｇと蒸留残渣85ｇとを得た。 留出物は、NMRおよび質量分析で１・１−
ジフエニルエタンであることを確認した。蒸留
残渣は更に0.1mmHgの高真空蒸留にかけて留出
温度145℃〜220℃の留分71ｇを回収した。この
回収重質油はNMR、質量分析および液体クロ
マトグラフイーによつてジ−α−フエニルエチ
ルベンゼンと１・１−ビス−（α−フエニルエ
チルフエニル）エタン、すなわち３分子および
４分子のベンゼンがエタンでカツプリングされ
たものの混合物であることを確認した。 (ロ) 脱水縮合反応 キシレン210ｇと(イ)項で得た１・１−ジフエ
ニルエタン360ｇおよび溶媒としてｎ−ヘキサ
ン500mlを撹拌冷却し、温度５〜10℃にした。
次に90％硫酸240ｇを加えた後に、撹拌冷却し
つつアセトアルデヒド88ｇを４時間で滴加し
た。滴加終了後さらに４時間で反応を終了し
た。反応終了後、硫酸を分離除去し、中和水洗
して、常圧で溶媒と少量の未反応キシレンを分
離した。次に３mmHgの減圧下で蒸留を行い、
留出温度130〜150℃の第一留分110ｇと留出温
度185〜230℃の第二留分275ｇおよび蒸留残渣
193ｇを得た。各成分はNMR、質量分析および
液体クロマトグラフイーによつてその構造を確
認した（表７に示す）。

【表】 (ハ) 水素化反応 (ロ)項で得た第２留分220ｇをラネーニツケル
18ｇとを容量１のオートクレーブに仕込み、
圧力調節バルブを通じて水素ボンベと結合し、
オートクレーブ内の圧力が35気圧に保たれるよ
うにした。撹拌を続けながら加熱を開始し、
100℃で３時間、160℃で４時間加熱し、最終的
に180℃で３時間加熱して水素化を終了した。
冷却後、触媒であるラネーニツケルを濾過し、
水素化重質油228ｇを得た。水素化工程で生成
した分解物を除くためにこれを再度３mmHgの
減圧下で蒸留し、留出温度185〜230℃の留分
210ｇを得た。これが本発明流体（流体−１）
である。流体−１は比重0.887（15／４℃、粘
度624cSt〔100〓（38℃）〕、27.4cSt〔210〓
（99℃）〕、引火点210℃の無色の液体である。ま
た紫外線吸収分析の結果残留フエニル基は0.47
モル％であつた。 製造例 ２ 本発明流体（流体−２）の製造 (イ) カツプリング生成物 製造例１の(イ)項で得た115〜135℃留出留分
306ｇと回収重質油54ｇとの混合物を用いた。 (ロ) 脱水縮合反応 キシレン210ｇ、溶媒としてｎ−ヘキサン500
ml、90％硫酸260ｇおよび(イ)項で得た混合物360
ｇを使用し、製造例１と同様に反応を行つた。
常圧で溶媒および未反応のキシレンを回収し、
0.1mmHgの真空蒸留によつて次の各成分を得た
（表８に示す）。

【表】 (ハ) 水素化反応 (ロ)項で得られた留分−２を220ｇとラネーニ
ツケル18ｇとを容量１のオートクレーブに仕
込み、圧力調節バルブを通じて水素ボンベと結
合し、オートクレーブ内の圧力が35気圧に保た
れるようにした。撹拌をつづけながら加熱を開
始し、100℃で３時間、160℃で４時間加熱し、
最終的に180℃で３時間加熱して水素化を終了
した。冷却後、触媒であるラネーニツケルを濾
過し、水素化重質油225ｇを得た。水素化工程
で生成した分解物を除くためこれを再度３mm
Hgの減圧下で蒸留し、留出温度150〜250℃の
留分208ｇを得た。これが本発明流体（流体−
２）である。本発明流体は比重0.898（15／４
℃）、粘度723cSt〔100〓（38℃）〕、30.3cSt
〔210〓（99℃）〕、引火点210℃の無色の液体で
ある。また紫外線吸収分析の結果残留フエニル
基は0.48モル％であつた。 製造例 ３ ２・４−ジシクロヘキシル−２−メチルペンタ
ン（流体−４）の製造 (イ) α−メチルスチレンの線状二量化 純度99％のα−メチルスチレン500ｇ、メシ
チルオキシド25ｇおよび酸性白土（水沢化学(株)
製ガレオナイト036）５ｇを撹拌器を備えたガ
ラス製反応器に仕込み、撹拌しつつ加熱した。
温度65℃附近で発熱反応が始まり加熱を停止し
た。温度が上昇し100℃になつた時点で冷却を
し温度100℃で20分間反応させ、発熱が減少し
た時点で再度加熱し温度95℃〜100℃でさらに
３時間反応を続けた。 反応終了後、酸性白土を濾別し、10mmHgの
減圧蒸留を行い、50ｇの軽質留分（メシチルオ
キシドと未反応α−メチルスチレンを含む）お
よび415ｇの二量体（留出温度170〜180℃）を
得た。ガスクロマトグラフイー分析によると、
この線状二量体の純度は98％で残りの２％は環
状二量体であつた。 (ロ) 水素化反応 上記の(イ)項で得られたα−メチルスチレン線
状二量体98％と環状二量体２％の混合物400ｇ
とラネーニツケル43ｇとを１のオートクレー
ブに仕込み水素化を行つた。操作は製造例１の
(ハ)項と同一に行つた。水素化工程で生成した分
解物を除くために３mmHgの減圧で再度蒸留
し、留出温度145〜160℃の留分409ｇを得た。
これを比較実験に使用した２・４−ジシクロヘ
キシル−２−メチルペンタン（流体−４）とし
た。流体−４は比重0.884、粘度22.4cSt〔100
〓（38℃）〕、3.62cSt〔210〓（99℃）〕の無色
の流体であつた。また、紫外線吸収分析の結
果、残留フエニル基は0.27モル％であつた。 すなわち本発明の説明に使用した流体−４は２
％の環状二量体水素化物と98％の線状二量体水素
化物との混合物である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体を介して動力を伝達する動力伝達装置に
   使用する動力伝達流体において、次の一般式 （式中、ｎは１〜３の整数、R₁、R₂、R₃およびR₄
   は水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基ま
   たはブチル基であつて、R₁、R₂、R₃およびR₄の
   合計炭素数が１〜４であり、R₅およびR₆は水素
   原子またはメチル基、R₇およびR₈は水素原子、
   メチル基またはエチル基を表す）で示される化合
   物を含有する動力伝達流体。