JPH0631373B2

JPH0631373B2 - 合成潤滑流体

Info

Publication number: JPH0631373B2
Application number: JP60027832A
Authority: JP
Inventors: 成彦吉村; 通秀渡嘉敷; 哲夫石井
Original assignee: Tonen Corp
Current assignee: Tonen General Sekiyu KK
Priority date: 1985-02-15
Filing date: 1985-02-15
Publication date: 1994-04-27
Anticipated expiration: 2009-04-27
Also published as: JPS61188495A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、合成シクロヘキシル系エステル類に分岐を有
するポリブテンを配合してなる合成潤滑流体に関するも
のである。

自動車をはじめ繊維機械などの産業用機械においては、
動力発生装置からの動力を伝達装置を介して被駆動装置
を回転駆動させる機構が多数採用されている。本発明
は、このような動力伝達装置に用いられる合成潤滑流体
であり、より特定的にはトラクションドライブ用流体に
関するものである。

（従来の技術）従来から、動力伝達用潤滑流体として鉱油を主成分とす
るもの、ナフテン系合成油あるいはポリアルファーオレ
フィン系合成油を主成分とするもの、さらには二種以上
の鉱油または合成油を混合したものなどが知られてい
る。これらのうち、ナフテン系合成油を主成分とするも
のについては他の動力伝達用潤滑流体よりも性能が高い
ことから、今までに多数の研究が行なわれている。

現在、市販されている合成潤滑流体の中では、アルファ
ーアルキルスチレン二量体の水添物が最も良好な動力伝
達性能を有するものとされている。かかる合成潤滑流体
の代表的なものは、モンサント社の「サントトラック」
であり、例え特開昭47-7664号公報に開示されている。
トラクションドライブ用流体においては単一成分よりも
二種以上の成分を混合した方がトラクション係数を高め
うる場合があるといわれ、このような観点から、前記ア
ルファーアルキルスチレン二量体の水添物やスチレン，
ベータ−アルキルスチレンまたはその誘導体から製造さ
れる二量体，三量体または共二量体等の水添物といった
ナフテン類が、パラフィン系炭化水素類と混合して潤滑
流体とすることが試みられ、特公昭47-35763号公報に開
示されている。

（本発明が解決しようとする問題点）しかしながら、市販のアルファーアルキルスチレン二量
体水添物は原料が高価であるという難点がある。また、
産業界では、動力伝達装置の小型化および効率化を目指
して精力的な開発が行なわれているが、新しく開発され
る動力伝達装置の性能をいかんなく発揮するためには、
合成潤滑流体としてトラクション係数の点で一層改善さ
れる必要がある。

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
るものである。

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、該変速機としては潤滑流体のトラクショ
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うるので、極力トラ
クション係数の高い潤滑流体が渇望されているのであ
る。

一般にトラクション流体においては、二成分以上の基油
を混ぜれば加成性があるから所望のトラクション係数を
有する流体を得ることができるとされていたが、成分に
よっては加成性が成り立たない場合もあり、例えばナフ
テン系合成油にポリメタクリレートなどの粘度指数向上
剤を約５〜50重量％配合した加成性が成立しないことが
観察されている。

すなわち、単一成分ではさほど高トラクション係数を示
さない流体でも相乗効果が顕著である他の成分を組合
せ、高トラクション係数を示す合成潤滑流体を開発する
ことができれば、自動車やトラクタなどの動力伝達装置
の性能を格段に高めることができるのであるが、そのよ
うな合成潤滑流体が見当らないというのが現状である。

（問題点を解決するための手段）本発明者らは、動力伝達装置に用いられる潤滑流体とし
て、優れたトラクション係数を有する流体を探索すべく
鋭意研究を重ねることにより、合成シクロヘキシル系エ
ステル類に分岐を有するポリブテンを特定量配合したも
のが、かかる要請にこたえうる流体であることを見い出
し本発明を完成した。

本発明の要請は、シクロヘキサノールシクロヘキサンカ
ルボン酸エステルまたはその誘導体［以下Ａ成分と称す
ることがある］に、分岐を有するポリブテン［以下Ｂ成
分と称することがある］を配合した合成潤滑流体であ
り、Ｂ成分の配合量が全流体の１〜70重量％であること
を特徴とするものである。

Ａ成分であるシクロヘキサノールシクロヘキサンカルボ
ン酸エステルまたはその誘導体は、次の一般式で示され
るものである。

ここで、Ｒ_１，Ｒ_２及びＲ_３は、それぞれ水素原子また
は炭素数１〜８のアルキル基から選択される１種または
２種以上を示す。

このようなエステルは、次の方法により製造される。原
料としてシクロヘキサンカルボン酸またはその誘導体
と、シクロヘキサノールまたはその誘導体を使用し、ア
ルコール過剰下にリン酸等の触媒を存在させ窒素等のイ
ナートガスを吹込みながら反応させる。

原料のシクロヘキサンカルボン酸またはその誘導体とし
ては、上記一般式におけるＲ_１が水素原子または炭素数
が１〜８のアルキル基であるカルボン酸を使用する。具
体的には、シクロヘキサンカルボン酸，メチルシクロヘ
キサンカルボン酸，エチルシクロヘキサンカルボン酸，
プロピルシクロヘキサンカルボン酸およびイソプロピル
シクロヘキサンカルボン酸などを挙げることができる。
特に好ましいものはシクロヘキサンカルボン酸である。
また原料のシクロヘキサノールまたはその誘導体として
は、上記一般式におけるＲ_２およびＲ_３が水素原子また
は炭素数が１〜８の直鎖状か分岐鎖状のシクロヘキサノ
ールを使用する。

具体的には、シクロヘキサノール，メチルシクロヘキサ
ノール，エチルシクロヘキサノール，プロピルシクロヘ
キサノール，イソプロピルシクロヘキサノールおよびジ
メチルシクロヘキサノールなどを挙げることができる
が、特に好ましいものはシクロヘキサノールである。

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
の収率を上げる上で、リン酸を使用するのが最も好まし
い。

エステル化反応では、アルコールを酸に対し1.5〜３倍
モルとして、触媒をアルコールと酸の合計量の0.2〜２
重量％とするのが好ましい。反応温度は150〜250℃、好
ましくは170〜230℃とし、10〜40時間好ましくは15〜25
時間反応させる。このエステル化反応により生成し蒸発
してくる水はトラップして反応容器に戻らないようにす
る。反応は、蒸発してくる水が酸と同じモル数となる時
点で終了すればよい。

反応後、アルカリ性になるまで水酸化ナトリウム水溶液
等で洗い次に中性になるまで水洗いする。最後に、減圧
蒸留を行ない過剰に用いたアルコールを除去する。２〜
３mmHgであれば約60〜100℃でアルコールが留出する。

このようにして製造したエステルは、40℃における動粘
度が５〜10cstであり、同粘度領域の市販トラクション
基油と比較すると約５〜７％高いトラクション係数を有
するものである。従って、当該エステルを使用すれば比
較的低粘度領域において高トラクション係数が要求され
る装置、すなわち、繊維製造用機械や食品製造機械であ
れば従来から市販されている流体よりも好ましい効果を
期待することができる。

しかしながら、より高粘度領域において高トラクション
係数が要求される用途、すなわち自動車の自動車変速機
やトラクタなどの大型土木機械ではＡ成分のエステル単
独では不十分であり、これにＢ成分として次の分岐を有
するポリブテンを配合する必要がある。

Ｂ成分としてのポリブテンは、四級炭素原子や三級炭素
原子を主鎖に有するもので、炭素数が３〜５のポリブテ
ンの重合体およびその水添物である。好ましいものはポ
リブテンおよびその水添物である。ポリブテンは、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。

かかるポリブテンは、市販品を使用すればよいがイソブ
チレンおよびｎ−ブテンを公知の方法で重合することに
より製造することができる。また、その水添物はポリブ
テンを水素の存在下に反応させて製造する。特に好まし
いポリブテンおよびその水添物は、900〜5,000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
ポリブテンの分解，低分子量ポリブテンの混合等に依れ
ばよい。

本発明における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。従っ
て、Ｂ成分単独であれば、従来から知られている動力伝
達装置でも特に問題なく適用しうる。

しかしながら、今後開発が進むトラクションドライブ装
置では0.1以上のトラクション係数が要求されるため上
記Ｂ成分のみでは要求品質を満足することができず上記
Ａ成分のエステルをＢ成分のポリブテンと混合した合成
潤滑流体を用いる必要がある。

本発明者らは、シクロヘキサノールシクロヘキサンカル
ボン酸エステル類と分岐を有するポリブテンの混合流体
につき、数多くの試験を行なったところ、エステル類に
対し１〜70重量％、特に10〜50重量％のポリブテンを配
合した場合に予期しえないほど大なるトラクション係数
が示現されることを見い出した。

本発明の合成潤滑流体は、自動車，トラクタ等の内燃機
関や、紡績機械，食品製造機械といった一般産業機械の
動力伝達装置に適用することができ、特に当該装置がト
ラクションドライブ装置である場合に極めて優れた性能
を発揮しうるものである。従って、本発明の合成潤滑流
体には用途に応じて種々の添加剤を配合することができ
る。

すなわち、粘度指数向上剤，酸化防止材料，防せい剤と
いった添加剤を少量添加することによりあらゆる動力伝
達装置において長期的に安定した性能を発揮することが
できる。

但し、粘度指数向上剤としてポリメタクリレートのよう
にgem−ジメチル型の四級炭素を主鎖にもたないポリマ
ーを使用する場合には、却ってトラクション係数を下げ
ることが多いので添加量は約10重量％以下とする必要が
ある。

（作用）本発明の合成潤滑流体が、従来の流体に比べ格段に優れ
たトラクション係数をもつ理由は未だ十分には解明され
ていないが、基本的には、Ａ，Ｂ両成分のもつ特有な分
子構造に起因するものと推測される。

すなわち、本発明のＡ成分たるエステル類は、化合物分
子中にシクロヘキシル環を二個もっており、それらがカ
ルボニル基によって結合している為に分子相互に双極子
間力が働くことになる。そしてこの双極子間力がトラク
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。一
方、本発明のＢ成分たるポリブテンは、炭化水素であり
極性をもたない為に流体中ではファンデアワールス力が
支配的であるが、適切な分子量と粘度をもち、かつポリ
ブテンのgem−ジメチル型第四級炭素に代表されるよう
な分岐が多数存在し、流動に必要な分子内回転がしにく
いために高いトラクション係数を示すものと思料され
る。さらに、これらＡ成分とＢ成分を配合したときは、
シクロヘキシル環をもつＡ成分とgem−ジメチル型第四
級炭素をもつＢ成分とが、高負荷時にはあたかもギアの
ように固くかみあうために格段に優れたトラクション係
数を示現するものと考えられる。

（実施例）実施例１〜２本発明のＡ成分（シクロヘキサノールシクロヘキサンカ
ルボン酸エステル）を次の方法で合成した。

シクロヘキサンカルボン酸513ｇ（４モル）、シクロヘ
キサノール800ｇ（８モル）及びリン酸10ｇ（触媒）を
丸底フラスコに入れ、窒素を吹き込みながら20時間，20
0℃で加熱した。エステル化により生成し蒸発してきた
水はトラップし、フラスコに戻らないようにした。水が
４モル（72cc）出てきた時点で反応を終了した。

反応後、水酸化ナトリウム水溶液でアルカリ性になるま
で洗浄し、未反応のシクロヘキサンカルボン酸とリン酸
を除去した。次に中性になるまで水洗し水酸化ナトリウ
ムを洗い流し、減圧蒸留を行ない過剰に用いたシクロヘ
キサノールを除去しＡ成分のシクロヘキサノールシクロ
ヘキサンカルボン酸エステルを得た。最終的にＡ成分の
収率は約80％であった。

次に、こうして合成したＡ成分（Ａ_１とする）と、同様
にして合成したＲ_１がメチル基でＲ_２及びＲ_３が水素原
子のＡ成分（Ａ_２とする）とに、ポリブテン（Ｂ成分）
を配合してトラクション係数を測定した。測定装置とし
ては、曽田式４ローラートラクション試験機を用い、試
験条件は、油温30℃，ローラー温度30℃，平均ヘルツ圧
1.2ＧＰａ，ころがり速度3.6ｍ／ｓ及びすべり率3.0％
とした。この条件下では、いかなる油においてもすべり
率３％付近でトラクション係数が最大になるので、測定
したトラクション係数は最大トラクション係数ととらえ
ても差支えない。ポリブテンの分子量および配合量を変
化させて測定したところ第１表に示す結果を得た。

この結果、Ａ成分に対し分子量が900〜5000のＢ成分を1
0〜50重量％配合した場合に高いトラクション係数を示
すことがわかる。

比較例１〜７比較用試料として、Ａ成分単独（Ａ_１またはＡ_２），Ｂ
成分単独，アルファーメチルスチレン線状二量体の水添
物（モンサント社，「サントトラック」）、市販ナフテ
ン系流体（シクロヘキシル環を１〜３個有する）、Ａ_１
成分にポリメタクリレート（ＰＭＡ）を配合したもの及
びＡ_１成分にエチレンプロピレン共重合体（ＯＣＰ）を
配合したものについて、実施例に示した方法によりトラ
クション係数を測定した。

この結果、第１表のごとき結果が得られ、比較用試料は
いずれも本発明の合成潤滑流体に比べ95％以下のトラク
ション係数であることがわかった。

（発明の効果）本発明は、ナフテン系基油として従来
使用されていなかったシクロヘキサノールシクロヘキサ
ンカルボン酸エステルを選択し、これに分岐をもつポリ
ブテンであってしかも分子量が500〜10,000の成分を１
〜70重量％配合した合成潤滑流体であり、極めて高いト
ラクション係数を有するものである。

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
本発明の合成潤滑流体を適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、今後に開発される動力伝達
装置を小型化しうるとともに高効率で運転できるといっ
た多大な効果を達成することができる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ１０Ｎ 20:04 30:00 40:04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一般式〔式中Ｒ_１、Ｒ_２及びＲ_３は、それぞれ水素原子また
は、炭素数１〜８のアルキル基から選択される１種また
は２種以上を示す。〕のシクロヘキサノールシクロヘキ
サンカルボン酸エステルまたはその誘導体に、平均分子
量が900〜5000のポリブテンを１〜70重量％配合したこ
とを特徴とする合成潤滑流体。
【請求項２】ポリブテンを10〜50重量％配合する特許請
求の範囲第１項に記載の合成潤滑流体。