JPS62230895A - 改良トラクシヨン用フル−ド - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、改良されたトラクション用フルードに関する
もので、さらに詳しくはシクロヘキシル環と鎖状炭化水
素とがエステル結合した化合物またはその誘導体と、炭
化水素系重合体またはエステル系重合体とを基油として
配合してなるトラクション用フルードに関するものであ
る。

（従来の技術） 自動車あるいは産業用機械において、動力をトラクショ
ンドライブ機構により被駆動部へ伝達するトラクション
ドライブ動力伝達装置が注目され、近年盛んに研究開発
が推進されている。トラクションドライブ機構とは、こ
ろがり摩擦等を利用した動力伝達機構のことで、従来の
ように歯車を使用しないので振動、騒音が低減し高速回
転の変速も非常にスムーズに行なうことができる。自動
車業界では、自動車の燃費改善が重要な課題となってい
るが自動車の変速機にトラクションドライブを適用し無
段変速にすれば、常にエンジンの最高燃費領域で運転で
きるので、従来のトランスミッションシステムに比べ燃
費を２０％以上も減少させることができるといわれてい
る。最近の研究の成果として、高い疲労強度を持つ材料
の開発と、トラクション機構に関する理論的な解析があ
り、トラクション用フルードについても成分の分子構造
トラクション係数の相関関係が徐々に解明されつつある
。ここでトラクション係数とは、ころがり摩擦型動力伝
達装置において互いに接触する回転体の接触部分の、す
べりにより発生するけん引力の法線荷重に対する比とし
て定義される。

トラクション用フルードは高トラクション係数を有する
潤滑油でなければならず、その分子構造はナフテン環を
有するものが高性能を発揮することが確認されており、
市販品としてはモンサンド社の「サントトラック■」が
広く知られている。

ナフテン環を有するトラクション用フルードとして、特
公昭４７−３５７６３号公報にはジ（シクロヘキシル）
アルカンまたはジシクロヘキサンが開示されている。こ
の特許には、当該アルカン化合物に過水素添加（アルフ
ァーメチル）スチレン重合物あるいはヒドリンダン化合
物等を配合したフルードのトラクション係数が高水準で
ある旨、記載されている。さらに、特開昭５９−１９１
７９７号公報には、ナフテン環を有するエステル化合物
を含有してなるトラクション用フルードが開示されてお
り、シクロヘキサンジカルボン酸ジシクロヘキシルエス
テルあるいはフタル酸ジシクロヘキシルエステルの芳香
族核水素添加により得られるエステルがトラクション用
フルードとして好ましいとしている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のとおり近年自動車業界では、無段変速機の開発を
積極的に推進しているが、該変速機としてはトラクショ
ンフルードのトラクシジン係数が高いほど同一装置で許
容伝達力を大きくすることができるため装置全体を小型
化しうるとともに公害上問題となる排ガスの発生量を低
減しつるので極力トラクシジン係数の高いフルードが喝
望されている。しかるに現在量も性能が高いとされる、
トラクション用フルードの市販品であっても、このよう
なトラクションドライブ装置に用いた場合トラクション
係数の点で満足すべき性能が得られず、しかも価格が高
いという問題がある。また、特公昭４Ｂ−３５７Ｈ号公
報で提案されたトラクション用フルードもアルファーメ
チルスチレン重合物あるいはその類似物質を一成分とし
ているので同様に性能及び価格面に問題がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、高トラクション係数を有ししかも比較的
安価なトラクション用フルードを得るべく鋭意研究を重
ねた結果、シクロヘキシル環が鎖状炭化水素とエステル
結合した化合物またはその誘導体に、炭化水素系重合体
またはエステル系重合体を特定量配合することにより性
能が高い基油フルードを経済的に提供しつることを確認
し本発明を完成させた。

本発明は、一般式 ｃ式中、Ａ′は−Ｃ００−又は一０ＯＣ−のエステル結
合で、ｎは１〜１４であり、Ｒ１は水素原子および炭素
数１〜８のアルキル基から選択される原子又は基で、Ｒ
２は同一または異種で水素原子および炭素数１〜３のア
ルキル基から選択される原子または基であるコで示され
るエステルまたはその誘導体に、炭化水素系重合体また
はエステル系重合体を０．１〜９５重量９６配合したこ
とを特徴とするトラクション用フルードに関するもので
ある。

本発明の第１の目的は、高トラクション係数を有する性
能の優れたトラクション用フルードを提供することであ
る。本発明の第２の目的は、経済的でしかも入手しやす
く容易に装置へ適用しうるトラクション用フルードを提
供することである。

本発明のトラクション用フルードは、二成分の基油から
なりＡ成分としてのエステルまたはその誘導体に、Ｂ成
分としての炭化水素系重合体またはエステル系重合体を
特定量配合したものである。

本発明のＡ成分はシクロヘキシル環と鎖状炭化水素とが
エステル結合した化合物またはその誘導体であり、前記
構造式を有するものである。エステル結合のＡ′は−Ｃ
ＯＯ−または一〇〇〇−であり鎖状炭化水素骨格の炭素
数ｎは、１〜Ｉ４であり特に２〜１０が好ましい。ｎが
０ではトラクション係数が低く、ｎが１５以上では粘度
が高くなり好ましくない。このエステルまたはその誘導
体は、下記方法に依って製造され粘度が４０℃で３〜１
５０Ｃ５Ｔ、特に好ましくは４〜１２０Ｃ３Ｔ１００℃
で１〜２０ＣＳＴ、特に好ましくは１〜１６Ｃ３Ｔの粘
度を有するものである。また、エステルの誘導体として
は、アミノ化合物、ノ１０ゲン化合物およびエーテル化
合物などを挙げることができる。

Ａ成分は、次に示す方法のいずれかにより製造すること
ができる。第１の方法は、−価アルコール化合物とシク
ロヘキサンカルボン酸化合物とのエステル化反応による
方法である。−価アルコール化合物としては主鎖の炭素
数が１〜１４であるものが選択され、特に炭素数が２〜
１０である一価アルコールが好ましい。具体的にはエタ
ノール、プロパツール、２−プロパツール、ブタノール
、２−メチル−２−プロパツール、３．３．５−トリメ
チル−■−ヘキサノール、ＬＬＬ５−テトラメチル−１
−ヘキサノールなどが挙げられる。シクロヘキサンカル
ボン酸化合物としては、シクロヘキサンカルボン酸のほ
かに炭素数１〜８のアルキル基を存するもので、例えば
メチルシクロヘキサンカルボン酸あるいはエチルシクロ
ヘキサンカルボン酸等が挙げられる。

特に好ましいのは、シクロヘキサンカルボン酸である。

エステル化反応は、アルコール過剰条件か酸過剰条件で
行なう。酸過剰条件を採用する場合は、−価アルコール
化合物１モルに対し酸を１〜２倍モル（特に好ましくは
１．２〜１．８倍モル）反応させる。反応温度は１５０
〜２５０℃、好ましくは１７０〜２３０℃とし、反応時
間は１０〜４０時間、好ましくは１５〜２５時間とする
。反応圧力は加圧、減圧でも良いが反応操作の点で常圧
が好ましい。この条件下では、過剰の酸が触媒として作
用する。また溶媒としてキシレン、トルエン等のアルキ
ルベンゼンを適当量加えることができる。溶媒の添加に
より、反応温度を容易に制御することができる。

反応の進行にともない、生成した水が蒸発してくるが、
この水がアルコールの等倍モルとなった時点で反応を終
了する。過剰の酸は、アルカリ水溶液で中和し水洗によ
り除去する。アルカリ洗で取り出しにくい酸を使用する
場合は、酸をアルコールの等倍モルにして触媒を用いて
反応させる。触媒としては、リン酸、パラトルエンスル
ホン酸。

硫酸等を使用することができるが、反応速度を高めエス
テルの収率を上げる点で、リン酸を使用するのが最も好
ましい。本発明のエステル化合物は、最後に反応生成物
を減圧蒸留して水と溶媒を留出することにより得られる
。

アルコール過剰条件を採用する場合は、シクロヘキサン
カルボン酸化合物１モルに対し、アルコールを１〜２倍
モル（特に好ましくは１．２〜１゜８倍モル）反応させ
る。反応温度は１５０〜２５０℃、好ましくは１７０〜
２３０℃とし、反応時間は１０〜４０時間、好ましくは
１５〜２５時間とする。反応圧力は加圧、減圧でも良い
が反応操作の点で常圧が好ましい。この条件下では、過
剰の酸が触媒として作用する。また溶媒としてキシレン
、トルエン等のアルキルベンゼンを適当量加えることが
できる。

溶媒の添加により、反応温度を容易に制御することがで
きる。反応の進行にともない、生成した水が蒸発してく
るが、この水が、酸の等モルになっを終了する。触媒と
してはリン酸、パラトルエンスルホン酸、硫酸等を使用
することができるが、反応速度を高めエステルの収率を
上げる点で、リン酸を使用するのが最も好ましい。反応
終了後、生成物をアルカリ水溶液で中和し水洗すること
により、未反応の酸と触媒を除去する。本発明のエステ
ル化合物は、反応生成物を減圧蒸留して水と溶媒と過剰
のアルコールを留出することにより得られる。

本発明のＡ成分の第２の製造方法は、シクロヘキサノー
ル化合物と主鎖が２〜１５個の炭素原子を自゛するカル
ボン酸とのエステル化による方法である。シクロヘキサ
ノール化合物としては、シクロヘキサノールのほかに炭
素数１〜８のアルキル基を何するもので、例えばメチル
シクロヘキサノール、エチルシクロヘキサノール第三ブ
チルシクロヘキサノール等が挙げられる。特に好ましい
のは、シクロヘキサノールである。カルボン酸としては
、主鎖が２〜１５個の炭素原子を有するもので、好まし
くは主鎖が３〜１１個の炭素原子を有するものである。

たとえば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ラウリン酸、ト
リメチルヘキサノイック酸、テトラメチルヘキサノイッ
ク酸等が挙げられる。エステル化反応は、酸過剰条件で
行うかアルカリ過剰条件で行う。酸過剰条件を採用する
場合は、シクロヘキサノール化合物１モルに対し酸を１
〜２倍モル（特に好ましくは１．２〜１．８倍モル）反
応させる。反応温度は１５０〜２５０℃、好ましくは１
７０〜２３０℃とし、反応時間は１０〜４０時間、好ま
しくは１５〜２５時間とする。反応圧力は加圧、減圧で
も良いが反応操作の点で常圧が好ましい。触媒としては
、リン酸、パラトルエンスルホン酸、硫酸等を使用する
ことができるが、反応速度を高めエステルの収率を上げ
る点で、リン酸を使用するのが最も好ましい。溶媒とし
てキシレン、トルエン等のアルキルベンゼンを適当量加
えることができる。溶媒の添加により、反応温度を容易
に制御することができる。反応の進行にともない、生成
した水が蒸発してくるが、この水がアルコールの等モル
となった時点で反応を終了する。触媒と過剰の酸はζア
ルカリ水溶液で中和し水洗により除去する。本発明のエ
ステル化合物は、最後に反応生成物を減圧蒸留して水と
溶媒を留出することにより得られる。

アルコール過剰条件を採用する場合はカルボン酸に対し
、シクロヘキサノール化合物を１〜２倍モル（特に好ま
しくは１．２〜１．８倍モル）反応させる。反応温度は
１５０〜２５０℃、好ましくは１７０〜２３０℃とし、
反応時間は１０〜４０時間、好ましくは１５〜２５時間
とする。反応圧力は加圧、減圧でも良いが反応操作の点
で常圧が好ましい。また溶媒としてキシレン、トルエン
等のアルキルベンゼンを適量加えることができる。溶媒
の添加により、・反応温度を容易に制御することができ
る。反応の進行にともない、生成した水が蒸発してくる
が、この水がカルボン酸の等倍モルとなった時点で反応
を終了する。触媒としてリン酸、パラトルエンスルホン
酸、硫酸等を使用する。反応速度を高めエステルの収率
を上げる点で、リン酸を使用するのが最も好ましい。反
応後、触媒はアルカリステル化合物は、最後に反応生成
物を減圧蒸留して水と溶媒と過剰のアルコールを留出す
ることにより得られる。

Ｂ成分としての炭化水素系重合体は、ポリオレフィン、
ナフテン環を有する炭化水素系高分子化合物、あるいは
アルキルスチレン重合体などであり、一方エステル系重
合体はアルキル側鎖及びまたはシクロヘキシル環を有す
るエステル化合物の重合体である。ポリオレフィンとし
ては、ポリアルファーオレフィン、オレフィン共重合体
、およびこれらの不飽和結合を水素で飽和させた重合体
、さらにはこれら重合体を少量の改質剤を用いて改質し
た重合体等である。なお改質剤としては、アルキルカル
ボン酸、アルコール類、アミン類等を挙げることができ
る。このうち、特に好ましいものはポリアルファーオレ
フィンである。

Ｂ成分として好ましいポリアルファーオレフィンは、四
級炭素原子や三級炭素原子を主鎖に角゛するもので、炭
素数が３〜５のアルファーオレフィンの重合体およびそ
の水添物である。例えば、ポリプロピレン、ポリブテン
、ポリイソブチレン。

ポリベンテン及びそれらの水添物であるが、特に好まし
いものはポリブテン、ポリイソブチレンおよびその水添
物である。ポリイソブチレンは、次の構造式で示すこと
ができる。

また、その水添物は次の構造式で示される。

但し、上記の重合度ｎは６〜２００である。

ポリブテン、ポリイソブチレンは市販品を使用すればよ
いが公知の重合方法でも製造することができる。また、
その水添物はポリイソブチレン等を水素の存在下に反応
させて製造する。特に好ましいポリアルファーオレフィ
ンは、分子量５００〜１０．０００の範囲にあるもので
、より好ましくは９００〜５．（１００の分子量範囲に
あるものを使用する。分子量の調整は高分子量のポリア
ルファーオレフィンの分解、分子量の異なるポリアルフ
ァーオレフィンの混合等に依ればよい。オレフィン共重
合体（ＯＣＰ）は、エチレン、プロピレン、ブチ”ン、
ペンテン或いはスチレン等から選ばれる２以上のオレフ
ィンの重合によって得られる。ＯＣＰはオレフィン同志
が不規則に連結した構造を有し、ポリブテン等のポリア
ルファーオレフィンの如き規則的なｇｅｒｍ−ジアルキ
ル型構造は有していない。

Ｂ成分としてのエステル系重合体は、 （Ｒは炭素数１から１８の炭化水素基ｎは１００〜ｓ、
ｏｏｏまたはその誘導体）で示されるポリメタクリレー
トや、 （Ｒは炭素数１から１８の炭化水素基、ｎは１００〜５
．０００またはその誘導体）で示されるポリアクリレー
トなどがあげられる。好ましいエステル系重合体はＲが
６〜１２のシクロヘキシル環を有しｎが２００〜２５０
のポリシクロへキシルアクリレートまたはポリシクロへ
キシルメタクリレートである。

本発明におけるＡ成分、例えば３．５．５−トリメチル
ヘキサノイック酸とシクロヘキサノールとのエステルは
、トラクシジン係数が０．０８０〜０．０９０を示し、
Ｂ成分、例えばポリブテンは、トラクション係数が０．
０７５〜０．０８５の値を示すものである。

本発明のＡ成分及びＢ成分は、いずれも市販トラクショ
ン用フルードよりトラクション係数が低いのでＡ成分又
はＢ成分を単独でトラクションドライブ装置に適用して
も、高性能を発揮することができない。しかしながら、
このＡ成分のエステルにＢ成分の炭化水素系重合体また
はエステル系重合体を０，１〜９５重量％特に１０〜７
０重量％配合することにより好ましいトラクション用フ
ルードとすることができる。すなわち、Ｂ成分のアルキ
ル基などの炭化水素がＡ成分のシクロヘキシル環と相乗
効果（トラクション係数向上作用）を発揮し、しかもＢ
成分は価格が安く粘度特性に優れているので、Ａ成分に
対しＢ成分を０．１〜９５重量％配合することによりト
ラクション係数を上げ、かつ経済的なトラクション用フ
ルードを得ることができるわけである。

本発明のトラクション用フルードには、用途に応じて種
々の添加剤を配合することもできる。すなわち、トラク
ション装置が高温２大荷重を受けるものであれば酸化防
止剤、摩耗防止剤あるいは防せい剤の一種または２種以
上の添加剤を０．０１〜５重量％程度配合することがで
きる。

本発明においてトラクション用フルードとは、回転トル
クを点接触あるいは線接触により伝達する装置、さらに
はこれらと同様な構造を有する伝達装置において用いら
れるフルードをいう。本発明のトラクシジン用フルード
は、従来知られているフルードよりも高いトラクション
係数を有し、粘度等の性状にもよるが従来品よりも１〜
１０％高いトラクション係数を有するものである。この
ため、本発明のトラクション用フルードは小型乗用車等
の内燃機関をはじめ、紡績機械や食品製造機械といった
比較的低動力の伝達装置はもちろんのこと、大動力の産
業機械等のトラクシジンドライブ装置にも好ましく適用
することができる。

（作　用） 本発明のトラクション用フルードは、公知のフルードに
比べて格段に優れたトラクション係数を有するものであ
るが、いかなる理由で高トラクション係数を示現しうる
のであるかについては未だ完全には解明されていない。

基本的には、本発明のトラクション用フルードの特有な
分子構造に基づくものと考えられる。

まず、本発明のトラクション用フルードのＡ成分は化合
物分子中にシクロヘキシル環をもつエステルであり、そ
のエステル結合のため分子間相互に双極子開力が働くこ
とになる。この双極子開力がトラクション装置の高負荷
条件下で流体を安定なガラス状態に変え抗せん断力を増
大せしめるものと考えられる。さらに、本発明のトラク
ション用フルードのＢ成分はアルキル基等の炭化水素を
有している。従って、トラクション装置の高負荷時には
Ａ成分のシクロヘキシル環とＢ成分のアルキル基等とが
あたかもギアのように固くかみ合い、負荷から開放され
た時には速かに離脱し流動化するものと考えられる。

（実施例） 実施例１〜１８ 本発明のエステルＡＩを次の方法に依り合成した。まず
、反応容器にシクロヘキサノール１５０．２ｇと３．５
．５−トリメチルヘキサノイック酸１５８．Ｈ（アルコ
ールと酸のモル比−１，５：１）を採取し、リン酸を全
体の１重量％添加した。次に反応容器を１８０℃に加熱
し、１７０℃〜２００℃の温度範囲で常圧下に反応させ
た。反応とともに生成する水が、上記酸の等倍モルとな
った時点で加熱を終了した。

反応生成物のシクロヘキサノールとトリメチルヘキサノ
イック酸とのエステル、未反応物のシクロヘキサノール
及びリン酸触媒との混合物から未反応物を除去するため
アルカリ洗浄後真空蒸留を行゛ない、純粋なエステル八
１を単離した。

同様にして下記原料を用い本発明の他のエステルＡ　及
びＡ３を合成した。

Ａ２・・・３．５．５−トリメチル−１−ヘキサノール
とシクロヘキサンカルボン酸（酸過剰とし触媒は不使用
） Ａ３・・・ラウリン酸とシクロヘキサノール（リン酸触
媒を使用） 次にこうして製造したエステルに平均分子量が９００〜
２３５０のボリブデンＢ１、オレフィン共重合配合して
トラクション係数を７１−１定した。トラクション係数
のａｌｌｌｌ性は次のとおりである。

本エチレンとプロピレンの共重合体で平均分子ｍ３２万
３千１本本ポリシクロヘキシルアクリレートで平均分子
量５万 測定装置、曽田式４０−ラートラクション試験機 試験条件二浦温２０’Ｃ，０７ｉｎ度３　Ｇ　”Ｃ平均
ヘルツ圧１　、２ＧＰａ。

ころがり速度３．８ｍ／ｓ。

すべり率３．０％ 本発明のトラクション用フルードは、第１表に示すよう
に従来のトラクション用フルードと比べ格段に優れたト
ラクション性能を有することがわかった。

比較例１〜５ Ａ１〜Ａ３成分およびＢ１成分をそれぞれ単独で調製し
たトラクション用フルードおよび市販のトラクションフ
ルード（サントトラック■）を用いて、実施例に示した
条件でトラクション係数を測定した。

この結果第１表に示すようにいずれも本発明のトラクシ
ョン用フルードよりもトラクション係数が１〜ｌＯ％小
さいことがわかった。

（発明の効果） 本発明は、シクロヘキシル環と鎖状炭化水素とがエステ
ル結合した化合物（Ａ成分）へ、炭化水素系炭化水素ま
たはエステル系重合体（Ｂ成分）を特定量配合したトラ
クション用フルードであり極めて高いトラクション係数
を有するだけでなく、安価でしかも粘度特性に優れるも
のである。

従って、動力伝達装置とくにトラクションドライブ装置
に使用すれば、高負荷時におけるせん断力を飛躍的に増
大できるので装置を小型化できるとともに経済的に供給
しうるという効果がある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ ［式中、Ａ′は−ＣＯＯ−又は−ＯＯＣ−のエステル結
   合で、ｎは１〜１４、Ｒ＿１は水素原子および炭素数１
   〜８のアルキル基から選択される原子又は基、Ｒ＿２は
   同一または異種で水素原子および炭素数１〜３のアルキ
   ル基から選択される原子または基である］で示されるエ
   ステルまたはその誘導体に、炭化水素系重合体またはエ
   ステル系重合体を０．１〜９５重量％配合したことを特
   徴とする改良トラクション用フルード。 ２）炭化水素系重合体がポリオレフィンである特許請求
   の範囲第１項に記載のフルード。 ３）炭化水素系重合体またはエステル系重合体の配合量
   が１０〜７０重量％である特許請求の範囲第１項に記載
   のフルード。 ４）炭化水素系重合体が、ポリブテンである特許請求の
   範囲第１項又は第２項に記載のフルード。 ５）エステルのＲ＿１が、水素原子、炭素数１〜４のア
   ルキル基から選択される特許請求の範囲第１項に記載の
   フルード。 ６）炭化水素系重合体またはエステル系重合体の平均分
   子量が、５００〜１０，０００である特許請求の範囲第
   １項〜第４項のいずれかに記載のフルード。 ７）エステルのｎが２〜１０である特許請求の範囲第１
   項又は第５項に記載のフルード。 ８）エステルのＲ＿２が、水素原子またはメチル基のい
   ずれかである特許請求の範囲第１項、第５項又は第７項
   に記載のフルード。