JP2006307064A - 動力伝達用潤滑剤 - Google Patents
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Abstract
Description
フリクションドライブ型CVTとトラクションドライブ型CVTを比較した場合、一般にトラクションドライブ型CVTは小型であっても大容量の動力伝達が可能であるという特徴がある。そのため、そのトラクションドライブ型CVTの利用が拡大されつつあり、例えば、産業機械用無段減速機・増速機や自動車の無段変速機などの動力伝達装置のみならず、トラクションドライブの原理を応用し、又は一部に取込んだ変速機を含む、いわゆるトラクションドライブ型変速機構を有する動力伝達装置の実用化が進んでいる。
さらに最近トラクションドライブ型変速機構を有する動力伝達装置は、航空機やヘリコプターなどの分野にも拡大され、例えば、航空機のジェネレータやヘリコプターのローターの回転数制御などにも実用化が進展している。
一方、ナフテン環含有エステル類は、引火点は比較的高いが、トラクション係数が不充分であるという傾向がある。従って、いずれを用いても引火に対する安全性を特に重視すべき分野、例えば、航空機のジェネレータやヘリコプターのローターの回転数制御などのトラクションドライブ型CVT機構を含むトラクションドライブ型変速機構を有する動力伝達用潤滑剤としては、いずれも不充分な場合がある。
したがって、トラクション係数が高いとともに、引火点も高い動力伝達用潤滑剤が必要になってきている。
1.下記の一般式(1)
で表される脂環式アルコールのカルボン酸ジエステル化合物を含有する動力伝達用潤滑剤、
2.R1、R2の少なくとも一方が、分岐鎖を有する炭素数3〜12のアルキル基である前記1に記載の動力伝達用潤滑剤、
3.R1、R2の少なくとも一方が分岐鎖を有する炭素数6〜10のアルキル基である前記1又は2に記載の動力伝達用潤滑剤、
4。脂環式アルコールのカルボン酸ジエステル化合物の引火点が180℃以上である前記1〜3のいずれかに記載の動力伝達用潤滑剤、
5.脂環式アルコールのカルボン酸ジエステル化合物の含有量が、潤滑剤を基準として、80質量%以上である前記1〜4のいずれかに記載の動力伝達用潤滑剤、
6.動力伝達用潤滑剤が、トラクションドライブ型変速機構を有する動力伝達装置の潤滑剤である前記1〜5のいずれかに記載の動力伝達用潤滑剤、及び
7.動力伝達用潤滑剤がグリースである前記1〜6のいずれかに記載の動力伝達用潤滑剤、
を提供するものである。
で表される脂環式アルコールのカルボン酸ジエステル化合物を含有する動力伝達用潤滑剤である。
一般式(1)における炭素数3〜12のシクロアルキレン基の具体例としては、シクロヘキサンジオールなどシクロアルカンジオールやビシクロ[2,2,1]ヘプタンジオールなどのビシクロアルカンジオール、さらには、シクロヘキサンジメタノールなどのシクロアルカンジアルコールの2個の水酸基を除いた残基に当たるものであり、例えば、シクロプロピレン基、各種シクロブチレン基(1,2−シクロブチレン基、1,3−シクロブチレン基)、各種シクロペンチレン基(1,2−シクロペンチレン基、1,3−シクロペンチレン基など)、各種シクロヘキシレン基(1,2−シクロヘキシレン基、1,3−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキシレン基)、各種シクロヘプチレン基(1,2−シクロヘプチレン基、1,3−シクロヘプチレン基、1,4−シクロヘプチレン基など)、各種シクロオクチレン基(1,2−シクロオクチレン基、1,3−シクロオクチレン基、1,4−シクロオクチレン基、1,5−シクロオクチレン基)、各種シクロノニレン基、各種シクロデシレン基、ビシクロヘプチレン基やビシクロヘキレン基、ナフタレン基、アントラセン基、及びメチレンシクロヘキシレン基などが挙げられる。
これらのシクロアルキレン基は、1以上の炭素数1〜3のアルキル基で置換されていても良い。
これらのシクロアルキレン基のうち、入手が容易でトラクション係数を高める点で、炭素数4〜10のシクロアルキレン基が好ましく、炭素数6〜8のシクロアルキレン基がより好ましい。中でも低粘度でありながらトラクション係数を高め、かつ引火点を高める点で1,2−シクロヘキシレン基や1,2−シクロヘキサンジメタノールの水酸基を除いた残基が好適である。
R1、R2の鎖状炭化水素基のうち、分岐鎖を有する鎖状炭化水素基の代表例としては、イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、1−エチルペンチル基、イソヘキシル基、イソオクチル基、2,4,4、−トリメチルペンチル基、イソノニル基、イソデシル基、イソウンデシル基、イソドデシル基、イソトリデシル基、イソテトラデシル基、イソペンタデシル基、イソヘキサデシル基、イソヘプタデシル基、イソオクタデシル基、イソエイコシル基などの分岐鎖を有するアルキル基が挙げられる。また、直鎖鎖状炭化水素基の代表例としては、上記分岐鎖を有する鎖状炭化水素基に対応する炭素数を有する直鎖アルキル基が挙げられる。
本発明におけるR1、R2は、これら鎖状炭化水素基から選択した1種であってもよく、また2種以上の混合物であってもよい。
また、R1、R2は、それぞれ独立であり、R1、R2は、互いに異なる鎖状炭化水素基であっても良い。
これらの中でも、トラクション係数を高める作用が顕著である点で、R1、R2の少なくとも一方が、分岐鎖を有する炭素数3〜12のアルキル基であることが好ましく、R1、R2が共に分岐鎖を有する炭素数3〜12アルキル基であることがより好ましい。また、分岐鎖を有するアルキル基は炭素数が6〜10の分岐鎖を有するアルキル基であることが一層好ましく、2,4,4−トリメチルペンチル基であることが特に好ましい。
トラクション係数(60℃)が0.080以上、引火点が180℃以上、動粘度(40℃)が10〜50mm2/s,粘度指数が40以上(より好ましくは45以上)、流動点が−35℃以下(より好ましくは−40℃以下)などである。
炭素数4〜21の脂肪族鎖状モノカルボン酸、好ましくは、炭素数4〜13の脂肪族鎖状分岐モノカルボン酸(A)と、
下記の一般式(2)
で表される脂環式アルコール(B)を、
(A)成分を(B)成分1モルに対して、2.01〜2.10モル用いて、触媒の存在下又は不存在下でエステル化し、得られたエステル化反応物をアルカリ洗浄する。
(B)成分の脂環式アルコールは、一般式(1)における「−(X1)m−Z−(X2)n−」に対応する一般式(2)で表されるアルコールである。このような脂環式アルコールの具体例としては、一般式(2)のm及びnが1のものとして、シクロプロパンジメタノール、シクロプロパンジエタノール、シクロプロパンジプロパノール、シクロプロパンジブタノール、シクロプロパンジペンタノール、シクロブタンジメタノール、シクロブタンジエタノール、シクロブタンプロパノール、シクロブタンジブタノール、シクロブタンジペンタノール、シクロペンタンジメタノール、シクロペンタンジエタノール、シクロペンタンジプロパノール、シクロペンタンジブタノール、シクロペンタンジペンタノール、シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジエタノール、シクロヘキサンジプロパノール、シクロヘキサンジブタノール、シクロヘキサンジペンタノール、シクロヘプタンジメタノール、シクロヘプタンジエタノール、シクロヘプタンジプロパノール、シクロヘプタンジブタノール、シクロヘプタンジペンタノール、シクロオクタンジメタノール、シクロオクタンジエタノール、シクロオクタンジプロパノール、シクロオクタンジブタノール、シクロオクタンジペンタノール等が挙げられる。
また、これら脂環式アルコールは、2つのアルカノール基の立体配置によって、シス体、トランス体が存在するが、シス体単独、トランス体単独、或いは、シス体とトランス体の混合物のいずれもエステル化に供することができる。
また、これら脂環族二価アルコールには水酸基の立体配置によって、シス体及びトランス体が存在するが、シス体単独、トランス体単独、又はシス体/トランス体混合物のいずれであってもよい。
また、一般式(2)のm、nの一方のみが1の場合の具体例としては、メチロールシクロヘキサノールが挙げられる。
本発明の動力伝達用グリースは、トラクション係数が高く、また、引火点が高いことから蒸発量が少ない特徴を有する。
トラクション係数の測定(1)
2円筒試験機で測定した。一対の金属製円筒(材質:軸受鋼/SUJ−2,直径40mm,厚さ10mm、硬さRC61、表面粗さRms0.030μm、被駆動側は曲率半径20mmのタイコ型、駆動側はクラウニングなしのフラット型)を対向させ、垂直荷重147.1N(15kgf)を負荷しながら、両円筒を平均速度6.8m/sで回転させ、両円筒のすべり率(駆動側と被駆動側との速度差を平均速度で除した値%)が5%になるように速度差を与え、そのとき2円筒接触部に発生する接線力F(トラクション力)を測定し、トラクション係数μ(=F/147.1)を測定した。なお、油温は60℃で実験した。
トラクション係数の測定(2)
トラクション係数の測定(1)で用いた2円筒試験機を用い、以下の条件でトラクション係数μを測定した。
垂直荷重118N(12kgf)を負荷しながら、両円筒を平均速度1.2m/sで回転させ、すべり率1.7%とした。実験温度は25℃である。
・引火点 :JIS K 2256
・混和ちょう度 :JIS K 2220.7
・蒸発量 :JIS K 2220.10
・流動点 :JIS K 2269
・動粘度 :JIS K 2283
・粘度指数 :JIS K 2256
(化合物1:1,4−シクロヘキサンジオール、3,5,5−トリメチルヘキサン酸ジエステル)
攪拌器、温度計及び冷却管付き水分分留受器を備えた1リットルの四ツ口フラスコに、1,4−シクロヘキサンジオール(1,4−CHD)174g(1.5モル)、3,5,5−トリメチルヘキサン酸568.8g(3.6モル:(B)成分に対して、1.2当量)、キシレンを原料の総重量に対し5重量%及び触媒としてパラトルエンスルホン酸を原料の総重量に対し1.0重量%を仕込み、窒素雰囲気下、徐々に140℃まで昇温した。理論生成水量(54g)を目安にして留出してくる生成水を水分分留受器で除去しながら減圧下でエステル化反応を約5時間行った。反応終了後、過剰の酸及びキシレンを蒸留で除去した。
次に、得られたエステル化反応物を、667Paの条件下、180℃まで加熱して、モノエステル及びエステル化副生物等を蒸留留去した。
蒸留工程終了後、80℃にて活性アルミナ及び活性炭(本エステルの理論収量に対して各0.1重量%)を加えて、1時間攪拌して処理をした。処理後、濾過をして化合物1:1,4−シクロヘキサンジオールジ(3,5,5−トリメチルヘキサノエート)500gを得た。得られた化合物1についてトラクション係数、及び動粘度、粘度指数(VI)、引火点、流動点などの性状を表1に示した。
(化合物2:1,3−シクロヘキサンジオール、3,5,5−トリメチルヘキサン酸ジエステル)
1、4−CHDに代えて、1,3−CHD174g(1.5モル)を用い、反応時間を約22時間とした以外は、実施例1と同様の方法により、エステル化、アルカリ洗浄、蒸留、吸着処理を行い、化合物2:1,3−シクロヘキサンジオールジ(3,5,5−トリメチルヘキサノエート)511gを得た。得られた化合物2についてトラクション係数、及び動粘度、粘度指数(VI)、引火点、流動点などの性状を表1に示した。
(化合物3:1,2−シクロヘキサンジオール、3,5,5−トリメチルヘキサン酸ジエステル)
1,4−CHDに代えて、1,2−CHD174g(1.5モル)とし、反応温度を180℃、反応時間を約10時間、触媒をテトライソプロピルチタネートを原料の総重量に対し0.5重量%とした以外は、実施例1と同様の方法により、エステル化、アルカリ洗浄、蒸留、吸着処理を行い、化合物3:1,2−シクロヘキサンジオールジ(3,5,5−トリメチルヘキサノエート)508gを得た。得られた化合物1についてトラクション係数、及び動粘度、粘度指数(VI)、引火点、流動点などの性状を表1に示した。
(化合物4:1,4−シクロヘキサンジメタノール、3,5,5−トリメチルヘキサン酸ジエステル)
攪拌器、温度計及び冷却管付き水分分留受器を備えた1リットルの四ツ口フラスコに3,5,5−トリメチルヘキサン酸483.5g(3.06モル)、1,4−シクロヘキサンジメタノール216g(1.5モル)(テレフタル酸ジメチルをルテニウム担持成型触媒の存在下に核水素化して1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジメチルを得、次いで、得られた1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジメチルを銅−クロム成型触媒の存在下に水素化して調製したもの)、キシレンを原料の総量に対し5重量%)及び触媒として酸化スズを原料の総量に対し0.2重量%を仕込み、窒素雰囲気下、徐々に220℃まで昇温した。理論生成水量(72g)を目安にして留出してくる生成水を水分分留受器で除去しながら減圧下でエステル化反応を約8時間行った。反応終了後、過剰の酸を蒸留で除去した。次いで、反応終了後の全酸価に対して過剰の苛性ソーダ水溶液で中和後、中性になるまで水洗してエステル化反応粗物を得た。さらに得られたエステル化反応粗物は活性炭で処理後、濾過をして化合物4:1,4−シクロヘキサンジメタノール ジ(3,5,5−トリメチルヘキサノエート)568gを得た。得られたエステルの全酸価は、0.01mgKOH/g、ヨウ素価は、0.1I2g/100g未満であった。また、得られたエステルのシス体/トランス体のモル比は29/71であった。得られた化合物4についてトラクション係数、及び動粘度、粘度指数(VI)、引火点、流動点などの性状を表1に示した。
(二量化ノルボルナン化合物)
クロトンアルデヒド及びジシクロペンタジエンを原料とし、特公平7−103387の実施例12に記載の方法と同様の方法で二量化ノルボルナン化合物を得た。この二量化ノルボルナン化合物の40℃の動粘度は21.8mm2/sであった。
製造例1〜4(化合物1〜4)からなる動力伝達用潤滑剤(実施例1〜4)、及び第1表に示す比較用の動力伝達用潤滑剤(比較例1及び2)について、トラクション係数(1)、動粘度、粘度指数(VI)、引火点及び流動点を測定し、その結果を第1表に示した。
第2表に示す化合物を配合し、下記の方法でグリースを調製し、それらのグリースについてトラクション係数(2)、混和ちょう度及び蒸発量を測定し、その結果を第2表に示した。
(グリースの調製方法)
グリース製造釜に基油として、脂環式アルコールのカルボン酸ジエステル化合物や二量化ノルボルナン化合物等を配合し、これに第2表に示す増ちょう剤原料を所定量添加した後、攪拌しながら加熱した。グリースの温度が200℃に到達した後、200℃で5分間保持した。次いで50℃/Hrで100℃まで冷却した後、第2表に示す酸化防止剤、防錆剤を添加した。その後更に室温まで自然放冷した後、三本ロール装置を用いて仕上げ処理を行ってグリースを得た。
Claims (7)
- R1、R2の少なくとも一方が、分岐鎖を有する炭素数3〜12のアルキル基である請求項1に記載の動力伝達用潤滑剤。
- R1、R2の少なくとも一方が分岐鎖を有する炭素数6〜10のアルキル基である請求項1又は2に記載の動力伝達用潤滑剤。
- 脂環式アルコールのカルボン酸ジエステル化合物の引火点が180℃以上である請求項1〜3のいずれかに記載の動力伝達用潤滑剤。
- 脂環式アルコールのカルボン酸ジエステル化合物の含有量が、潤滑剤を基準として、80質量%以上である請求項1〜4のいずれかに記載の動力伝達用潤滑剤。
- トラクションドライブ型変速機構を有する動力伝達装置の潤滑剤である請求項1〜5のいずれかに記載の動力伝達用潤滑剤。
- 動力伝達用潤滑剤がグリースである請求項1〜6のいずれかに記載の動力伝達用潤滑剤。
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