JP2010529240A - Improving power output in hydraulic systems - Google Patents
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Abstract
本発明は、液圧システムの出力を改善するための、少なくとも130のVIを有する流体の使用を記載する。好ましくは、標準的HMオイルを使用しながらエンジン速度を選択された同じ速度に維持し、>3%高い液圧出力を送達することができる。 The present invention describes the use of a fluid having a VI of at least 130 to improve the output of a hydraulic system. Preferably, engine speed can be maintained at the same selected speed while using standard HM oil to deliver> 3% higher hydraulic power.
Description
本発明は、高い粘度指数を有する液圧流体の使用によって達成される、液圧ポンプおよびモーターにおける出力の増加に関する。このような流体の使用により、ハードウェアを修飾することなく、システムの出力を増大させることができる。 The present invention relates to increased power output in hydraulic pumps and motors achieved by the use of hydraulic fluids having high viscosity indices. The use of such fluids can increase the output of the system without modifying the hardware.
液圧システムは、エネルギーを伝達し、高い柔軟性および制御下で大きな力を加えるように設計される。エンジン、電気モーター、または他の供給源からの入力エネルギーを使用可能な仕事に効率よく変換するシステムを構築することが望ましい。流体動力を用いて、回転もしくは直線運動を引き起こすか、または将来使用するためにアキュムレーター中にエネルギーを保存することができる。液圧システムは、電気もしくは機械システムよりも著しく正確で調節可能なエネルギー伝達手段を提供する。一般的に、液圧システムは、信頼性があり、効率的で、費用効率が高く、産業界で幅広く利用されるに至る。流体動力産業は、新しい機械成分および構成材料を用いることにより、常に液圧システムの費用対効果を改善している。 The hydraulic system is designed to transfer energy and apply large forces under high flexibility and control. It would be desirable to build a system that efficiently converts input energy from an engine, electric motor, or other source into usable work. Fluid power can be used to cause rotational or linear motion or to store energy in an accumulator for future use. Hydraulic systems provide significantly more accurate and adjustable energy transfer means than electrical or mechanical systems. In general, hydraulic systems are reliable, efficient, cost effective and widely used in industry. The fluid power industry is constantly improving the cost effectiveness of hydraulic systems by using new mechanical components and components.
水および多くの液体を用いて、パスカルの原理を実際に使用することができ、このパスカルの原理とは、密閉容器中で圧縮された流体は、結果としての圧力をシステム全体にわたって減少することなく全ての方向で等しく伝達することを言う。 With water and many liquids, Pascal's principle can be used in practice, where the fluid compressed in a closed vessel does not reduce the resulting pressure throughout the system. Say to transmit equally in all directions.
標準的「HM」モノグレードオイルは、もっとも費用のかからない選択肢であり、古くから、保守問題がなく信頼できる性能であるので、典型的に選択される。広範囲の温度変化を経験する流体動力の屋外用途では、冬期には低粘度グレードの流体を使用し、夏期には高粘度グレードの流体を使用する。冷間始動条件下で良好な低温流動性を達成するために、ある液圧流体に粘度指数向上剤としてPAMA添加剤が配合される(「HV」グレードオイル)。PAMA添加剤が他のパフォーマンス利益をもたらすことは知られていない。 Standard “HM” monograde oil is typically the choice because it is the least expensive option and since ancient times it has reliable performance without maintenance problems. In fluid powered outdoor applications that experience a wide range of temperature changes, low viscosity grade fluids are used in winter and high viscosity grade fluids are used in summer. In order to achieve good low temperature fluidity under cold start conditions, PAMA additives are blended into certain hydraulic fluids as viscosity index improvers (“HV” grade oil). It is not known that PAMA additives provide other performance benefits.
たとえば、文献WO2005108531は、作業負荷下での液圧流体の温度上昇を減少させるために、PAMA添加剤を含む液圧流体を使用することを記載している。しかし、出力に関する改善は、この文献では記載も示唆もされていない。 For example, document WO20050108531 describes the use of a hydraulic fluid containing a PAMA additive to reduce the temperature rise of the hydraulic fluid under work load. However, no improvement in output is described or suggested in this document.
さらに、文献WO2005014762は、改善された耐火性を有する機能液を開示している。この流体は、液圧システムにおいて使用できる。しかし、この文献は、かかる流体を使用するシステムの出力に関しては記載していない。 Furthermore, document WO2005014762 discloses a functional fluid having improved fire resistance. This fluid can be used in a hydraulic system. However, this document does not describe the output of a system that uses such a fluid.
液圧システムにおいてさらに高い出力を達成することは、典型的には、さらに大きなポンプを選択するか、または液圧システムに機械的エネルギーを提供するユニットの他のハードウェア構成の改善によっておこなわれる。しかし、かかる方法は、通常、より高いエネルギー消費およびコストの増加と関連する。 Achieving higher output in a hydraulic system is typically done by selecting a larger pump or improving other hardware configurations of the unit that provides mechanical energy to the hydraulic system. However, such methods are usually associated with higher energy consumption and increased costs.
さらなる一般的な目的は、体積出力の改善である。従来技術によると、これらの目的は、より大きな動力を有する燃焼機関または電気モーターにより達成される。しかし、このような方法は、通常、より高いエネルギー消費およびコストの増加と関連し、しばしば空間制限または質量制限によって制約される。 A further general purpose is to improve the volume output. According to the prior art, these objectives are achieved by a combustion engine or electric motor with greater power. However, such methods are usually associated with higher energy consumption and increased costs and are often constrained by space or mass limitations.
従来技術を考慮して、本発明の目的は、増加した作業負荷および改善された生産性を促進するために、出力が増加した液圧システムを提供することである。増加した出力を用いて、掘削力、揚力、または機械速度を増大させることができる。さらに、液圧システムの寿命および使用可能期間の改善が一般的な目的である。 In view of the prior art, an object of the present invention is to provide a hydraulic system with increased output to facilitate increased workload and improved productivity. The increased power can be used to increase excavation force, lift, or machine speed. Furthermore, it is a general goal to improve the life and service life of hydraulic systems.
これらならびに、冒頭部から容易に誘導できるか、または明らかにできる他の明確に記載されていない目的は、本発明の請求項1の流体の使用によって達成される。
These as well as other unspecified objects that can be easily derived or revealed from the beginning are achieved by the use of the fluid of
特に、液圧出力における改善は、本発明の請求項1の流体の使用によって達成される。本発明の使用の適切な修飾は、従属クレームに記載されている。
In particular, an improvement in the hydraulic output is achieved by the use of the fluid of
少なくとも130のVIを有する流体を使用することにより、ポンプの液圧出力において予想外の増加がもたらされる。ポンプからの出力が増加する結果、液圧モーター(シリンダーまたはロータリーモーター)からの出力が増加する。 Using a fluid with a VI of at least 130 results in an unexpected increase in pump hydraulic output. As a result of the increased output from the pump, the output from the hydraulic motor (cylinder or rotary motor) increases.
本発明の液圧流体は、改善された低温性能およびさらに広範囲の温度操作範囲を示す。さらに、液圧流体は体積出力における改善を提供する。さらに、少なくとも130のVIを有する液圧流体を用いる液圧システムは、特に、機械的仕事を提供する高負荷のユニットで出力低下の改善を示す。したがって、出力の不変性は、本発明の使用によって改善される。 The hydraulic fluids of the present invention exhibit improved low temperature performance and a wider temperature operating range. Furthermore, hydraulic fluid provides an improvement in volume output. Furthermore, hydraulic systems that use hydraulic fluids with a VI of at least 130 exhibit improved power reduction, especially with high-load units that provide mechanical work. Thus, output invariance is improved by use of the present invention.
本発明の液圧流体を、早い資本回収期間でコストに有益なベースで販売できる。 The hydraulic fluids of the present invention can be sold on a cost-effective basis with fast capital recovery periods.
より低い圧力レベルで動作し、さらに低いポンプ入力エネルギーで等しい量の液圧出力を生じる高粘度指数液圧流体を利用した液圧システムを設計することも可能である。より低い圧力で動作するシステムは、より長い成分寿命(シール、ホース、摩耗表面、流体)を有し、その結果、流体作動温度は低くなるであろう。 It is also possible to design hydraulic systems that utilize high viscosity exponential hydraulic fluids that operate at lower pressure levels and produce equal amounts of hydraulic output with lower pump input energy. A system operating at lower pressure will have a longer component life (seal, hose, wear surface, fluid), resulting in lower fluid operating temperatures.
本発明の液圧流体は、標準的HM流体と比較して、酸化に対して良好な耐性を示し、化学的に非常に安定である。 The hydraulic fluids of the present invention exhibit good resistance to oxidation and are chemically very stable compared to standard HM fluids.
本発明の液圧流体の粘度を広範囲にわたって調節することができる。 The viscosity of the hydraulic fluid of the present invention can be adjusted over a wide range.
さらに、本発明の液圧流体は、100〜700バールの範囲の高圧用途に適切である。本発明の液圧流体は、良好な剪断安定性のために稼働中の粘度変化が最小である。 Furthermore, the hydraulic fluid of the present invention is suitable for high pressure applications in the range of 100 to 700 bar. The hydraulic fluids of the present invention have minimal viscosity changes during operation for good shear stability.
さらに、出力およびシステム生産性の改善は、液圧システムの構造上の変更なしに達成できる。結果として、新旧両方の液圧システムの出力を非常に低コストで改善することができる。かかる液圧流体の組成は、シール、ブラダ、およびホースにおいて使用される既存のエラストマー材料と十分に適合性であり、これらは既存の工業用液圧システムにおける使用に直ちに許容可能となる。 Furthermore, improvements in power and system productivity can be achieved without structural changes in the hydraulic system. As a result, the output of both new and old hydraulic systems can be improved at a very low cost. Such hydraulic fluid compositions are well compatible with existing elastomeric materials used in seals, bladders, and hoses, which are readily acceptable for use in existing industrial hydraulic systems.
本発明にしたがって使用される液圧流体は、少なくとも130、好ましくは少なくとも150、さらに好ましくは少なくとも180、そして最も好ましくは少なくとも200の粘度指数を有する。本発明の好適な実施形態によると、粘度指数は、150〜400、さらに好ましくは200〜300の範囲である。粘度指数をASTM D2270にしたがって決定できる。 The hydraulic fluid used in accordance with the present invention has a viscosity index of at least 130, preferably at least 150, more preferably at least 180, and most preferably at least 200. According to a preferred embodiment of the present invention, the viscosity index ranges from 150 to 400, more preferably from 200 to 300. The viscosity index can be determined according to ASTM D2270.
本発明の使用により、液圧システムの出力が改善される。「出力」という表現は、仕事として使用可能なエネルギーであり、典型的には、ロータリー液圧モーターからの出力トルクとして馬力またはキロワットで測定され、定量されるものを意味する。 Use of the present invention improves the output of the hydraulic system. The expression “output” is energy that can be used as work and typically means what is measured and quantified in horsepower or kilowatts as output torque from a rotary hydraulic motor.
好ましくは、本発明の流体は、エンジンまたは電気モーターからの同じ機械的入力で、同じ圧力および温度にて作動する、約100のVIを有するモノグレード液圧流体を用いるシステムの出力と比較して、液圧システムの出力を少なくとも3%、さらに好ましくは少なくとも5%、そしてさらに好ましくは少なくとも10%増加させるのに有効である。したがって、等しい量のエネルギーが消費されるが(燃料または電力)、高VI流体を使用するシステムは、等しい期間でより多くの使用可能な出力を生じる。 Preferably, the fluid of the present invention is compared to the output of a system using a monograde hydraulic fluid having a VI of about 100 operating at the same pressure and temperature with the same mechanical input from the engine or electric motor. Effective to increase the output of the hydraulic system by at least 3%, more preferably at least 5%, and more preferably at least 10%. Thus, although an equal amount of energy is consumed (fuel or power), a system using high VI fluid will produce more usable output in equal time periods.
本発明の好適な実施形態にしたがって、体積出力を増加させる。好ましくは、本発明の流体は、エンジンまたは電気モーターからの同じ機械的入力で同じ圧力および温度にて作動する、約100のVIを有するモノグレード液圧流体を使用するシステムの体積出力と比較して、液圧システムの体積出力を少なくとも3%、さらに好ましくは少なくとも5%、そしてさらに好ましくは少なくとも10%増加させるのに有効である。「体積出力」という表現は、典型的にはm3またはリットルで測定され、定量される、特定の圧力差での仕事として使用可能な液圧モーターに提供される体積を意味する。 In accordance with a preferred embodiment of the present invention, the volume output is increased. Preferably, the fluid of the present invention is compared to the volume output of a system using a monograde hydraulic fluid having a VI of about 100 that operates at the same pressure and temperature with the same mechanical input from the engine or electric motor. Thus, it is effective to increase the volumetric output of the hydraulic system by at least 3%, more preferably at least 5%, and more preferably at least 10%. The expression “volumetric output” means the volume provided to a hydraulic motor that can be used as work at a specific pressure differential, typically measured and quantified in m 3 or liters.
本発明は、さらに、出力の不変性を改善するための方法を提供することができる。驚くべきことに、出力の不変性は、最大負荷でも増加させることができる。例えば、少なくとも10分の動作時間後の出力の低下は、好ましくは、機械的エネルギーを提供するユニットの最大負荷の90%またはそれ以上の負荷で測定すると、最大で3%である。 The present invention can further provide a method for improving output invariance. Surprisingly, the power invariance can be increased even at maximum load. For example, the reduction in power after an operating time of at least 10 minutes is preferably up to 3% as measured at 90% or more of the maximum load of the unit providing mechanical energy.
前述の改善を用いて、液圧システムの性能を驚くべき方法で増大させることができる。出力の低下が低く、先延ばしされているシステムを提供することにより、機械的エネルギーを生じるユニットの極限動力でこのシステムを使用することができる。したがって、所定の仕事を、システムの構造変化を必要とすることなく、さらに短時間で行うことができる。好ましくは、機械的エネルギーを提供するユニットのエンジン速度を一定速度に維持し、システムは増大したレベルの流体動力を送達する。 With the aforementioned improvements, the performance of the hydraulic system can be increased in a surprising way. By providing a system that is low in output and protracted, it can be used with the ultimate power of the unit that produces mechanical energy. Therefore, the predetermined work can be performed in a shorter time without requiring a change in the structure of the system. Preferably, the engine speed of the unit providing mechanical energy is maintained at a constant speed and the system delivers increased levels of fluid power.
本発明の好適な実施形態によると、出力が、100のVIを有する液圧流体を用いた参考システムにより送達されるものと等しくなるように、液圧システムを低圧で動作するように設計することができる。当業者は、このような設計変更を容易に行うことができる。たとえば掘削機において、シャベルを変えることができる。さらに低い圧力を用いることにより、液圧システムの寿命および使用可能期間を驚くべき方法で改善することができる。 According to a preferred embodiment of the present invention, the hydraulic system is designed to operate at low pressure so that the output is equal to that delivered by a reference system with a hydraulic fluid having a VI of 100. Can do. Those skilled in the art can easily make such design changes. For example, in an excavator, the shovel can be changed. By using even lower pressures, the lifetime and service life of hydraulic systems can be improved in surprising ways.
本発明の好適な実施形態によると、液圧システムは、液圧出力の入力に対する比において改善を示すことができ、出力/入力の比は、100のVIを有する液圧流体を用いた参考システムによって送達されるものと比較して、好ましくは少なくとも3%、さらに好ましくは少なくとも5%改善される。 According to a preferred embodiment of the present invention, the hydraulic system can show an improvement in the ratio of hydraulic output to input, where the output / input ratio is a reference system using a hydraulic fluid having a VI of 100. Preferably at least 3%, more preferably at least 5% improvement compared to that delivered by.
本発明の液圧流体の粘度を、液圧ポンプ/モーター製造業者の要求に従って、広範囲で適合させることができる。たとえば、ISO VG15、22、32、46、68、100、150流体グレードを達成することができる。
The viscosity of the hydraulic fluid of the present invention can be widely adapted according to the requirements of the hydraulic pump / motor manufacturer. For example,
好ましくは、ASTM D 445による動粘性率40℃は、15mm2/s〜150mm2/s、好ましくは28mm2/s〜110mm2/sの範囲である。 Preferably, kinematic viscosity 40 ° C. by ASTM D 445 is, 15mm 2 / s~150mm 2 / s , preferably from 28mm 2 / s~110mm 2 / s.
本発明の使用に関して、好適な液圧流体は、NFPA T2.13.13−2002により定義されるNFPA(National Fluid Power Association)マルチグレート流体、たとえばダブル、トリプル、クアドラおよび/またはペンタグレード流体である。 For use in the present invention, suitable hydraulic fluids are NFPA (National Fluid Power Association) multi-grate fluids as defined by NFPA T2.13.13-2002, such as double, triple, quadra and / or pentagrade fluids. .
好適な流体は、少なくとも鉱油および/または合成油を含む。 Suitable fluids include at least mineral oil and / or synthetic oil.
鉱油は、実質的に公知であり、市販されている。鉱油は、一般的に石油または原油から、蒸留および/または精錬ならびに場合によってさらなる精製および加工方法によって得られ、特に、原油または石油の高沸点フラクションは、鉱油の概念に該当する。一般的に、鉱油の沸点は、5000Paで、200℃より高く、好ましくは300℃より高い。シェール油の低温蒸留、硬質炭のコークス化、空気排除下での褐炭の蒸留ならびに硬質炭または褐炭の水素化による製造も、同様に可能である。わずかに、鉱油は植物起源の原料(たとえば、ホホバ、ナタネ(キャノーラ)、ヒマワリ、および大豆油)または動物起源の原料(たとえば、獣脂もしくは牛脚油)からも製造される。したがって、鉱油は、起源によってそれぞれの場合、異なる量の芳香族、環状、分岐および直鎖炭化水素を示す。 Mineral oils are substantially known and are commercially available. Mineral oil is generally obtained from petroleum or crude oil by distillation and / or refining and optionally further refining and processing methods, in particular the high-boiling fraction of crude oil or petroleum falls under the concept of mineral oil. In general, the boiling point of mineral oil is 5000 Pa, higher than 200 ° C, preferably higher than 300 ° C. Production by low temperature distillation of shale oil, coking of hard coal, distillation of lignite under air exclusion and hydrogenation of hard or lignite is possible as well. Slightly, mineral oils are also made from raw materials of plant origin (eg jojoba, rapeseed (canola), sunflower and soy oil) or from animal sources (eg tallow or cow leg oil). Thus, mineral oils exhibit different amounts of aromatic, cyclic, branched and straight chain hydrocarbons in each case, depending on the origin.
一般的に、原油または鉱油中のパラフィン系、ナフテン系および芳香族フラクションは区別され、この場合、パラフィン系フラクションという用語は、長鎖または高度に分岐したイソアルカンを表し、ナフテン系フラクションはシクロアルカンを表す。さらに、鉱油はそれぞれの場合、起源および処理にしたがってn−アルカン、低度の分岐を有するイソアルカン、いわゆるモノメチル−分岐パラフィン、ならびに、極性の原因となるヘテロ原子、特にO、Nおよび/またはSを有する化合物の様々なフラクションを示す。しかし、帰属は困難である。その理由は、個々のアルカン分子が、長鎖分岐およびシクロアルカン残基ならびに芳香族成分の両方を有し得るからである。本発明の目的のために、分類をDIN51378にしたがっておこなうことができる。極性成分は、ASTM D2007によっても決定できる。 In general, paraffinic, naphthenic and aromatic fractions in crude oil or mineral oil are distinguished, where the term paraffinic fraction refers to long chain or highly branched isoalkanes, where naphthenic fractions refer to cycloalkanes. To express. Furthermore, the mineral oil in each case contains n-alkanes, low-branched isoalkanes, so-called monomethyl-branched paraffins, and heteroatoms responsible for polarity, in particular O, N and / or S, depending on the origin and treatment. The various fractions of compounds with are shown. However, attribution is difficult. The reason is that individual alkane molecules can have both long chain branches and cycloalkane residues as well as aromatic components. For the purposes of the present invention, classification can be performed according to DIN 51378. The polar component can also be determined according to ASTM D2007.
好適な鉱油中のn−アルカンの割合は3質量%未満であり、O、Nおよび/またはS含有化合物の割合は、6質量%未満である。芳香族化合物およびモノメチル分岐パラフィンの割合は、一般的にそれぞれの場合、0〜40質量%の範囲である。興味深い一態様によると、鉱油は主にナフテン系およびパラフィン系アルカンを含み、これは一般的に13個より多く、好ましくは18個より多く、特に好ましくは20個より多い炭素原子を有する。これらの化合物の割合は、一般的に、少なくとも60質量%、好ましくは少なくとも80質量%であり、これに限定されることを意図しない。好適な鉱油は、それぞれの場合、鉱油の合計質量に対して、0.5〜30質量%の芳香族成分、15〜40質量%のナフテン成分、35〜80質量%のパラフィン系成分、最高3質量%までのn−アルカンおよび0.05〜5質量%の極性成分を含む。 The proportion of n-alkane in the preferred mineral oil is less than 3% by weight and the proportion of O, N and / or S-containing compounds is less than 6% by weight. The proportion of aromatic compound and monomethyl branched paraffin is generally in the range from 0 to 40% by weight in each case. According to one interesting aspect, the mineral oil mainly comprises naphthenic and paraffinic alkanes, which generally have more than 13, preferably more than 18 and particularly preferably more than 20 carbon atoms. The proportion of these compounds is generally at least 60% by weight, preferably at least 80% by weight, and is not intended to be limited thereto. Suitable mineral oils are in each case from 0.5 to 30% by weight aromatic component, from 15 to 40% by weight naphthenic component, from 35 to 80% by weight paraffinic component, up to 3%, based on the total weight of the mineral oil. Contains up to wt% n-alkane and 0.05-5 wt% polar component.
尿素脱ろうおよびシリカゲル上液体クロマトグラフィーなどの伝統的な方法を用いておこなった、特に好適な鉱油の分析は、例えば次の成分を示す(ここで、パーセンテージは関連する鉱油の合計質量基準である):
約18〜31個のC原子を有するn−アルカン:0.7〜1.0%、
18〜31個のC原子を有する低分岐アルカン:1.0〜8.0%、
14〜32個のC原子を有する芳香族化合物:0.4〜10.7%、
20〜32個のC原子を有するイソアルカンおよびシクロアルカン:60.7〜82.4%、
極性化合物:0.1〜0.8%、
損失:6.9〜19.4%。
Analysis of a particularly suitable mineral oil, performed using traditional methods such as urea dewaxing and liquid chromatography on silica gel, shows for example the following components (where percentages are based on the total mass of the relevant mineral oil) ):
N-alkane having about 18-31 C atoms: 0.7-1.0%,
Low-branched alkane having 18-31 C atoms: 1.0-8.0%,
Aromatic compounds having 14 to 32 C atoms: 0.4 to 10.7%,
Isoalkanes and cycloalkanes having 20 to 32 C atoms: 60.7-82.4%,
Polar compound: 0.1-0.8%
Loss: 6.9 to 19.4%.
鉱油の分析に関する有益な助言ならびに他の組成を有する鉱油のリストは、たとえば、Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,5th Edition on CD−ROM,1997において"lubricants and related products"の項目で見いだすことができる。 Useful advice on the analysis of mineral oils, as well as a list of mineral oils with other compositions, can be found, for example, in the "Lubricants and relevant prod." Section of Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition on CD-ROM, 1997. .
好ましくは、液圧流体は、APIグループI、II、またはIIIからの鉱油ベースである。本発明の好適な実施形態にしたがって、元素分析で測定して、少なくとも90質量%の飽和物質および最大で約0.03%の硫黄を含む鉱油を使用する。特に、APIグループIIオイルが好適である。 Preferably, the hydraulic fluid is a mineral oil base from API Group I, II, or III. According to a preferred embodiment of the present invention, a mineral oil is used which contains at least 90% by weight of saturated material and at most about 0.03% sulfur as determined by elemental analysis. API group II oil is particularly preferred.
APIグループIVおよびV合成油は、他の物質の中でも、カルボン酸エステルおよびリン酸エステルなどの有機エステル;シリコーン油およびポリアルキレングリコールなどの有機エーテル;ならびに合成炭化水素、特にポリオレフィンおよびFischer−Tropsch(GTL)系基油である。これらは大部分が、鉱油よりも若干高価であるが、性能に関しては有利である。説明として、5APIクラスの基油タイプが参照される(API:米国石油協会)。 API Group IV and V synthetic oils, among other materials, are organic esters such as carboxylic esters and phosphate esters; organic ethers such as silicone oils and polyalkylene glycols; and synthetic hydrocarbons, particularly polyolefins and Fischer-Tropsch ( GTL) base oil. These are mostly slightly more expensive than mineral oil, but are advantageous in terms of performance. For illustration, reference is made to 5 API class base oil types (API: American Petroleum Institute).
米国石油協会(API)基油分類
合成炭化水素、特にポリオレフィンは、当該技術分野において周知である。特にポリアルファオレフィン(PAO)が好適である。これらの化合物は、アルケン、特に3〜12個の炭素原子を有するアルケン、たとえばプロペン、ヘキセン−1、オクテン−1、およびドデセン−1の重合によって得ることができる。好適なPAOは、200〜10000g/mol、さらに好ましくは500〜5000g/molの範囲の数平均分子量を有する。 Synthetic hydrocarbons, especially polyolefins, are well known in the art. Polyalphaolefin (PAO) is particularly suitable. These compounds can be obtained by polymerization of alkenes, especially alkenes having 3 to 12 carbon atoms, such as propene, hexene-1, octene-1, and dodecene-1. Suitable PAOs have a number average molecular weight in the range of 200-10000 g / mol, more preferably 500-5000 g / mol.
本発明の好適な態様によると、液圧流体は、カルボン酸エステル、ポリエーテルポリオールおよび/または有機リン化合物からなる群から選択される酸素含有化合物を含み得る。好ましくは、酸素含有化合物は、少なくとも2個のエステル基を含むカルボン酸エステル、4〜12個の炭素原子を含むカルボン酸のジエステルおよび/またはポリオールのエステルである。ベースストックとして酸素含有化合物を用いることにより、液圧流体の耐火性を改善できる。 According to a preferred embodiment of the present invention, the hydraulic fluid may comprise an oxygen-containing compound selected from the group consisting of carboxylic acid esters, polyether polyols and / or organophosphorus compounds. Preferably, the oxygen-containing compound is a carboxylic acid ester containing at least two ester groups, a diester of carboxylic acid containing 4 to 12 carbon atoms and / or an ester of a polyol. By using an oxygen-containing compound as the base stock, the fire resistance of the hydraulic fluid can be improved.
たとえば、アルキルアリールリン酸エステル;トリアルキルホスフェート、たとえばトリブチルホスフェートまたはトリ−2−エチルヘキシルホスフェート;トリアリールホスフェート、たとえば混合イソプロピルフェニルホスフェート、混合t−ブチルフェニルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、またはトリクレシルホスフェートなどのリンエステル流体を液圧流体の成分として使用できる。さらなる種類の有機リン化合物は、ホスホネートおよびホスフィネートであり、これらはアルキルおよび/またはアリール置換基を含んでもよい。ジアルキルホスホネート、たとえばジ−2−エチルヘキシルホスホネート;アルキルホスフィネート、たとえばジ−2−エチルヘキシルホスフィネートが有用である。本明細書におけるアルキル基として、1〜10個の炭素原子を含む直鎖もしくは分岐鎖アルキルが好適である。本明細書におけるアリール基として、6〜10個の炭素原子を含むアリール(アルキルにより置換されていてもよい)が好適である。特に、液圧流体は、0〜60質量%、好ましくは5〜50質量%の有機リン化合物を含んでもよい。 For example, alkylaryl phosphate esters; trialkyl phosphates such as tributyl phosphate or tri-2-ethylhexyl phosphate; triaryl phosphates such as mixed isopropyl phenyl phosphate, mixed t-butyl phenyl phosphate, trixylenyl phosphate, or tricresyl phosphate Phosphorus ester fluids such as can be used as components of hydraulic fluids. Further types of organophosphorus compounds are phosphonates and phosphinates, which may contain alkyl and / or aryl substituents. Dialkyl phosphonates such as di-2-ethylhexyl phosphonate; alkyl phosphinates such as di-2-ethylhexyl phosphinate are useful. As the alkyl group in the present specification, linear or branched alkyl containing 1 to 10 carbon atoms is preferable. As the aryl group in the present specification, aryl containing 6 to 10 carbon atoms (which may be substituted with alkyl) is preferable. In particular, the hydraulic fluid may contain from 0 to 60% by weight, preferably from 5 to 50% by weight of an organophosphorus compound.
カルボン酸エステルとして、アルコール、たとえば多価アルコール、一価アルコールなどと、脂肪酸、たとえばモノカルボン酸、ポリカルボン酸などの反応生成物を使用できる。このようなカルボン酸エステルは、当然部分エステルであってよい。 As carboxylic acid esters, reaction products such as alcohols such as polyhydric alcohols and monohydric alcohols and fatty acids such as monocarboxylic acids and polycarboxylic acids can be used. Such a carboxylic acid ester may naturally be a partial ester.
カルボン酸エステルは、式R−COO−R(式中、Rは独立して、1〜40個の炭素原子を含む基である)を有する1個のカルボン酸エステル基を有し得る。好適なエステル化合物は、少なくとも2個のエステル基を含む。これらの化合物は、少なくとも2個の酸性基を有するポリカルボン酸および/または少なくとも2個のヒドロキシル基を有するポリオールベースであってよい。 The carboxylic acid ester can have one carboxylic acid ester group having the formula R—COO—R, where R is independently a group containing 1 to 40 carbon atoms. Suitable ester compounds contain at least two ester groups. These compounds may be based on polycarboxylic acids having at least two acidic groups and / or polyols having at least two hydroxyl groups.
ポリカルボン酸残基は、通常、2〜40個、好ましくは4〜24個、特に4〜12個の炭素原子を有する。有用なポリカルボン酸エステルは、たとえばアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸および/またはドデカン酸のエステルである。ポリカルボン酸化合物のアルコール成分は、好ましくは1〜20個、特に2〜10個の炭素原子を含む。 The polycarboxylic acid residue usually has 2 to 40, preferably 4 to 24, in particular 4 to 12 carbon atoms. Useful polycarboxylic acid esters are, for example, esters of adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, phthalic acid and / or dodecanoic acid. The alcohol component of the polycarboxylic acid compound preferably contains 1 to 20, in particular 2 to 10 carbon atoms.
有用なアルコールの例は、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノールおよびオクタノールである。さらに、オキソアルコール、たとえばジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコールからデカメチレングリコールまでを使用できる。 Examples of useful alcohols are methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol and octanol. In addition, oxo alcohols such as diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol to decamethylene glycol can be used.
特に好適な化合物は、ポリカルボン酸の、1個のヒドロキシル基を含むアルコールとのエステルである。これらの化合物の例は、Ullmanns Encyclopaedie der Technischen Chemie,third edition,vol.15,page 287−292,Urban & Schwarzenber(1964))に記載されている。 Particularly preferred compounds are esters of polycarboxylic acids with alcohols containing one hydroxyl group. Examples of these compounds are described in Ullmanns Encyclopaedier der Technischen Chemie, third edition, vol. 15, page 287-292, Urban & Schwarzenber (1964)).
少なくとも2個のエステル基を含むエステル化合物を得るために有用なポリオールは、通常、2〜40個、好ましくは4〜22個の炭素原子を含む。例は、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピル−2’,2’−ジメチル−3’−ヒドロキシプロピオネート、グリセロール、トリメチロールエタン、トリメタノールプロパン、トリメチロールノナン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトールおよびジペンタエリスリトールである。ポリエステルのカルボン酸成分は、1〜40個、好ましくは2〜24個の炭素原子を含み得る。例は、直鎖もしくは分岐飽和脂肪酸、たとえばギ酸、酢酸、プロピオン酸、オクタン酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ペンタデカン酸、パルミチン酸、ヘプタデカン酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、イソミリスチン酸、イソパルミチン酸、イソステアリン酸、2,2−ジメチルブタン酸、2,2−ジメチルペンタン酸、2,2−ジメチルオクタン酸、2−エチル−2,3,3−トリメチルブタン酸、2,2,3,4−テトラメチルペンタン酸、2,5,5−トリメチル−2−t−ブチルヘキサン酸、2,3,3−トリメチル−2−エチルブタン酸、2,3−ジメチル−2−イソプロピルブタン酸、2−エチルヘキサン酸、3,5,5−トリメチルヘキサン酸;直鎖もしくは分岐不飽和脂肪酸、たとえばリノール酸、リノレン酸、9オクタデセン酸、ウンデセン酸、エライジン酸、セトレイン酸、エルカ酸、ブラシジン酸、および様々な動物性脂肪または植物性油源から得られる商業的グレードのオレイン酸である。トール油脂肪酸などの脂肪酸の混合物を使用できる。 Polyols useful for obtaining ester compounds containing at least two ester groups usually contain 2 to 40, preferably 4 to 22 carbon atoms. Examples are neopentyl glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, 2,2-dimethyl-3-hydroxypropyl-2 ′, 2′-dimethyl-3′-hydroxypropionate, glycerol, trimethylolethane, trimethanolpropane, Trimethylol nonane, ditrimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, mannitol and dipentaerythritol. The carboxylic acid component of the polyester may contain 1 to 40, preferably 2 to 24 carbon atoms. Examples are linear or branched saturated fatty acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, octanoic acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, undecanoic acid, lauric acid, tridecanoic acid, myristic acid, pentadecanoic acid , Palmitic acid, heptadecanoic acid, stearic acid, nonadecanoic acid, arachidic acid, behenic acid, isomyristic acid, isopalmitic acid, isostearic acid, 2,2-dimethylbutanoic acid, 2,2-dimethylpentanoic acid, 2,2- Dimethyloctanoic acid, 2-ethyl-2,3,3-trimethylbutanoic acid, 2,2,3,4-tetramethylpentanoic acid, 2,5,5-trimethyl-2-t-butylhexanoic acid, 2,3 , 3-Trimethyl-2-ethylbutanoic acid, 2,3-dimethyl-2-isopropylbutanoic acid, 2-ethylhexa Acids, 3,5,5-trimethylhexanoic acid; linear or branched unsaturated fatty acids such as linoleic acid, linolenic acid, 9 octadecenoic acid, undecenoic acid, elaidic acid, cetreic acid, erucic acid, brassic acid, and various animals It is a commercial grade oleic acid obtained from natural fat or vegetable oil sources. Mixtures of fatty acids such as tall oil fatty acids can be used.
少なくとも2つのエステル基を含む特に有用な化合物は、たとえばネオペンチルグリコールタレート、ネオペンチルグリコールジオレエート、プロピレングリコールタレート、プロピレングリコールジオレエート、ジエチレングリコールタレート、およびジエチレングリコールジオレエートである。 Particularly useful compounds containing at least two ester groups are, for example, neopentyl glycol taleate, neopentyl glycol dioleate, propylene glycol taleate, propylene glycol dioleate, diethylene glycol taleate, and diethylene glycol dioleate.
これらの化合物の多くは、Inolex Chemical Co.からLexolube 2G−214の商標で、Cognis Corp.からProEco 2965の商標で、Uniqema Corp.からPriolube 1430およびPriolube 1446の商標で、Georgia PacificからXtolube 1301およびXtolube 1320の商標で、市販されている。 Many of these compounds are available from Inolex Chemical Co. Under the trademark Lexolube 2G-214, Cognis Corp. Under the trademark ProEco 2965 under the trademark Uniqema Corp. Is commercially available under the trademarks Priolube 1430 and Priolube 1446 from Georgia, and under the trademarks Xtolube 1301 and Xtolube 1320 from Georgia Pacific.
さらに、エーテルは液圧流体の成分として有用である。好ましくは、ポリエーテルポリオールを本発明の液圧流体の成分として使用する。これらの化合物は周知である。例は、たとえばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびポリブチレングリコールなどのポリアルキレングリコールである。ポリアルキレングリコールは、アルキレンオキシドの混合物ベースであり得る。これらの化合物は、好ましくは1〜40個のアルキレンオキシド単位、さらに好ましくは5〜30個のアルキレンオキシド単位を含む。ポリブチレングリコールは無水流体に好適な化合物である。ポリエーテルポリオールは、たとえば1〜40個、特に2〜22個の炭素原子を含むアルキレンまたはアリーレン基などのさらなる基を含むことができる。 In addition, ethers are useful as components of hydraulic fluids. Preferably, a polyether polyol is used as a component of the hydraulic fluid of the present invention. These compounds are well known. Examples are polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol and polybutylene glycol. The polyalkylene glycol can be based on a mixture of alkylene oxides. These compounds preferably contain 1 to 40 alkylene oxide units, more preferably 5 to 30 alkylene oxide units. Polybutylene glycol is a suitable compound for anhydrous fluids. The polyether polyols can contain further groups such as, for example, alkylene or arylene groups containing 1 to 40, in particular 2 to 22 carbon atoms.
本発明のもう一つ別の態様によると、液圧流体は、ポリアルファオレフィン(PAO)、カルボン酸エステル(ジエステル、またはポリオールエステル)、植物性エステル、リン酸エステル(トリアルキル、トリアリール、またはアルキルアリールホスフェート)、および/またはポリアルキレングリコール(PAG)を含む合成ベースストックベースである。好適な合成ベースストックは、APIグループIVおよび/またはグループVオイルである。 According to another aspect of the invention, the hydraulic fluid comprises polyalphaolefin (PAO), carboxylic acid ester (diester or polyol ester), vegetable ester, phosphate ester (trialkyl, triaryl, or Synthetic base stock base comprising alkylaryl phosphate) and / or polyalkylene glycol (PAG). Preferred synthetic base stocks are API Group IV and / or Group V oils.
好ましくは、液圧流体は、少なくとも2つの成分を混合することによって得ることができる。成分の少なくとも1つは基油でなければならない。基油という表現は、前述のように液圧流体がベースとする鉱油および/または合成油を包含する。好ましくは、液圧流体は少なくとも60質量%の基油を含む。好ましくは、成分の少なくとも1つは、120以下の粘度指数を有し得る。好適な実施形態によると、液圧流体は、120以下の粘度指数を有する少なくとも1つの成分を少なくとも60質量%含んでもよい。 Preferably, the hydraulic fluid can be obtained by mixing at least two components. At least one of the components must be a base oil. The expression base oil includes mineral oils and / or synthetic oils based on hydraulic fluids as described above. Preferably, the hydraulic fluid comprises at least 60% by weight base oil. Preferably, at least one of the components may have a viscosity index of 120 or less. According to a preferred embodiment, the hydraulic fluid may comprise at least 60% by weight of at least one component having a viscosity index of 120 or less.
特に、ポリマー粘度指数向上剤を液圧流体の成分として使用できる。粘度指数向上剤は周知であり、たとえば、Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,5th Edition on CD−ROM, 1997に開示されている。 In particular, a polymer viscosity index improver can be used as a component of the hydraulic fluid. Viscosity index improvers are well known and are disclosed, for example, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition on CD-ROM, 1997.
VI向上剤として有用な、好適なポリマーは、少なくとも1個のエチレン性不飽和基を有するアルキルエステルから誘導される単位を含む。これらのポリマーは、当該技術分野において周知である。好適なポリマーは、特に、(メタ)アクリレート、マレエートおよびフマレートを重合することによって得ることができる。(メタ)アクリレートという用語は、メタクリレートおよびアクリレートならびに両者の混合物を包含する。これらのモノマーは、当該技術分野において周知である。アルキル残基は、直線状、環状、または分岐であり得る。 Suitable polymers useful as VI improvers include units derived from alkyl esters having at least one ethylenically unsaturated group. These polymers are well known in the art. Suitable polymers can be obtained in particular by polymerizing (meth) acrylates, maleates and fumarate. The term (meth) acrylate includes methacrylate and acrylate and mixtures of both. These monomers are well known in the art. Alkyl residues can be linear, cyclic, or branched.
アルキルエステル由来の単位を含む好適なポリマーを得るための混合物は、モノマー混合物の合計質量に対して、0〜100質量%、好ましくは0.5〜90質量%、特に1〜80質量%、さらに好ましくは1〜30質量%、さらに好ましくは2〜20質量%の式(I)
成分(a)の例は、特に、飽和アルコールから誘導される(メタ)アクリレート、フマレートおよびマレエート、たとえばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレートおよびヘキシル(メタ)アクリレート;シクロペンチル(メタ)アクリレートなどのシクロアルキル(メタ)アクリレートである。 Examples of component (a) are in particular (meth) acrylates derived from saturated alcohols, fumarate and maleates such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) Acrylate, n-butyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate and hexyl (meth) acrylate; cycloalkyl (meth) acrylates such as cyclopentyl (meth) acrylate.
さらに、アルキルエステル由来の単位を含むポリマーを得るためのモノマー組成物は、モノマー混合物の合計質量に対して、0〜100質量%、好ましくは10〜99質量%、特に20〜95質量%、さらに好ましくは30〜85質量%の式(II)
これらには、飽和アルコール由来の(メタ)アクリレート、フマレートおよびマレエート、たとえば2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、2−tert−ブチルヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、3−イソプロピルヘプチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、5−メチルウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、2−メチルドデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、5−メチルトリデシル(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレート、ペンタデシル(メタ)アクリレート、2−メチルヘキサデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート、5−イソプロピルヘプタデシル(メタ)アクリレート、4−tert−ブチルオクタデシル(メタ)アクリレート、5−エチルオクタデシル(メタ)アクリレート、3−イソプロピルオクタデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、ノナデシル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート、セチルエイコシル(メタ)アクリレート、ステアリルエイコシル(メタ)アクリレート、ドコシル(メタ)アクリレート、および/またはエイコシルテトラトリアコンチル(メタ)アクリレート;
シクロアルキル(メタ)アクリレート、たとえば3−ビニルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ボルニル(メタ)アクリレート、2,4,5−トリ−t−ブチル−3−ビニルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2,3,4,5−テトラ−t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート;ならびに対応するフマレートおよびマレエートが含まれる。
These include (meth) acrylates derived from saturated alcohols, fumarate and maleates such as 2-ethylhexyl (meth) acrylate, heptyl (meth) acrylate, 2-tert-butylheptyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, 3 -Isopropylheptyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, undecyl (meth) acrylate, 5-methylundecyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, 2-methyldodecyl (meth) acrylate , Tridecyl (meth) acrylate, 5-methyltridecyl (meth) acrylate, tetradecyl (meth) acrylate, pentadecyl (meth) acrylate, 2-methylhexadecyl (meth) acrylate Heptadecyl (meth) acrylate, 5-isopropylheptadecyl (meth) acrylate, 4-tert-butyloctadecyl (meth) acrylate, 5-ethyloctadecyl (meth) acrylate, 3-isopropyloctadecyl (meth) acrylate, octadecyl (meta ) Acrylate, nonadecyl (meth) acrylate, eicosyl (meth) acrylate, cetyl eicosyl (meth) acrylate, stearyl eicosyl (meth) acrylate, docosyl (meth) acrylate, and / or eicosyl tetratriacontyl (meth) acrylate ;
Cycloalkyl (meth) acrylates such as 3-vinylcyclohexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, bornyl (meth) acrylate, 2,4,5-tri-t-butyl-3-vinylcyclohexyl (meth) acrylate, 2,3,4,5-tetra-t-butylcyclohexyl (meth) acrylate; and the corresponding fumarate and maleate are included.
長鎖アルコール残基を有するエステル化合物、特に成分(b)は、たとえば、(メタ)アクリレート、フマレート、マレエートおよび/または対応する酸を長鎖脂肪族アルコールと反応させることによって得ることができ、この場合、一般に、異なる長鎖アルコール残基を有する(メタ)アクリレートなどのエステルの混合物が結果として得られる。これらの脂肪族アルコールとしては、特に、Oxo Alcohol(登録商標)7911およびOxo Alcohol(登録商標)7900、Oxo Alcohol(登録商標)1100(Monsanto);Alphanol(登録商標)79(ICI);Nafol(登録商標)1620、Alfol(登録商標)610およびAlfol(登録商標)810(Sasol);Epal(登録商標)610およびEpal(登録商標)810(Ethyl Corporation);Linevol(登録商標)79、Linevol(登録商標)911およびDobanol(登録商標)25L(Shell AG);Lial 125(Sasol);Dehydad(登録商標)およびDehydad(登録商標)ならびにLorol(登録商標)(Cognis)が挙げられる。 An ester compound having a long-chain alcohol residue, in particular component (b), can be obtained, for example, by reacting (meth) acrylate, fumarate, maleate and / or the corresponding acid with a long-chain aliphatic alcohol. In general, a mixture of esters such as (meth) acrylates with different long chain alcohol residues is generally obtained as a result. These aliphatic alcohols include, in particular, Oxo Alcohol (R) 7911 and Oxo Alcohol (R) 7900, Oxo Alcohol (R) 1100 (Monsanto); Alphanol (R) 79 (ICI); Nafol (R) Trademark) 1620, Alfol (R) 610 and Alfol (R) 810 (Sasol); Epal (R) 610 and Epal (R) 810 (Ethyl Corporation); Linevol (R) 79, Linevol (R) ) 911 and Dobanol (R) 25L (Shell AG); Lial 125 (Sasol); Dehydad (R) and Dehydad (R) and orol (registered trademark) (Cognis), and the like.
エチレン性不飽和エステル化合物のうち、(メタ)アクリレートが、マレエートおよびフマレートよりも特に好適である。すなわち、式(I)および(II)のR2、R3、R5、R6は、特に好適な実施形態において水素を表す。 Of the ethylenically unsaturated ester compounds, (meth) acrylates are particularly preferred over maleates and fumarate. That is, R 2 , R 3 , R 5 , R 6 in formulas (I) and (II) represent hydrogen in a particularly preferred embodiment.
本発明の特定の態様において、式(II)のエチレン性不飽和エステル化合物の混合物を使用することが好ましく、この混合物は、アルコール基中に7〜15個の炭素原子を有する少なくとも1つの(メタ)アクリレート、およびアルコール基中に16〜30個の炭素原子を有する少なくとも1つの(メタ)アクリレートを有する。アルコール基中に7〜15個の炭素原子を有する(メタ)アクリレートの割合は、ポリマーを製造するためのモノマー組成物の質量に対して、好ましくは20〜95質量%の範囲である。アルコール基中に16〜30個の炭素原子を有する(メタ)アクリレートの割合は、好ましくは、アルキルエステル由来の単位を含むポリマーを製造するためのモノマー組成物の質量に対して、0.5〜60質量の範囲である。アルコール基中に7〜15個の炭素原子を有する(メタ)アクリレートとアルコール基中に16〜30個の炭素原子を有する(メタ)アクリレートとの質量比は、好ましくは10:1〜1:10の範囲、さらに好ましくは5:1〜1.5:1の範囲である。 In a particular embodiment of the invention, it is preferred to use a mixture of ethylenically unsaturated ester compounds of the formula (II), which mixture has at least one (meta) having 7 to 15 carbon atoms in the alcohol group. ) Acrylate, and at least one (meth) acrylate having 16 to 30 carbon atoms in the alcohol group. The proportion of (meth) acrylate having 7 to 15 carbon atoms in the alcohol group is preferably in the range of 20 to 95% by mass with respect to the mass of the monomer composition for producing the polymer. The proportion of (meth) acrylate having 16 to 30 carbon atoms in the alcohol group is preferably from 0.5 to the mass of the monomer composition for producing a polymer containing units derived from an alkyl ester. The range is 60 masses. The mass ratio of (meth) acrylate having 7 to 15 carbon atoms in the alcohol group and (meth) acrylate having 16 to 30 carbon atoms in the alcohol group is preferably 10: 1 to 1:10. More preferably, it is the range of 5: 1 to 1.5: 1.
成分(c)は、特に、式(I)および/または(II)のエチレン性不飽和エステル化合物と共重合できるエチレン性不飽和モノマーを含む。 Component (c) comprises in particular an ethylenically unsaturated monomer which can be copolymerized with the ethylenically unsaturated ester compound of formula (I) and / or (II).
次式に対応するコモノマーは、本発明の重合に特に適している:
R3*およびR4*は独立して、水素、ハロゲン(好ましくはフッ素または塩素)、1〜6個の炭素原子を有するアルキル基およびCOOR9*(式中、R9*は水素、アルカリ金属もしくは1〜40個の炭素原子を有するアルキル基である)からなる群から選択されるか、またはR1*およびR3*は一緒になって式(CH2)nの基を形成することができ、この基は、1−2n’個のハロゲン原子もしくはC1−C4アルキル基により置換することができるか、または式C(=O)−Y*−C(=O)(式中、n’は2〜6、好ましくは3または4であり、Y*は前記定義のとおりである)の基を形成することができ;残基R1*、R2*、R3*およびR4*のうちの少なくとも2つは水素またはハロゲンである]。
Comonomers corresponding to the following formula are particularly suitable for the polymerization according to the invention:
R3 * and R4 * are independently hydrogen, halogen (preferably fluorine or chlorine), an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and COOR 9 * (wherein R 9 * is hydrogen, alkali metal or 1 R 1 * and R 3 * can be taken together to form a group of formula (CH 2 ) n , which is an alkyl group having ˜40 carbon atoms), This group can be substituted by 1-2n ′ halogen atoms or C 1 -C 4 alkyl groups, or it can be represented by the formula C (═O) —Y * —C (═O) (where n ′ Can be a group of 2-6, preferably 3 or 4, and Y * is as defined above; in the residues R 1 * , R 2 * , R 3 * and R 4 * At least two of them are hydrogen or halogen].
コモノマーとしては、特に、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、たとえば3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3,4−ジヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2,5−ジメチル−1,6−ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオール(メタ)アクリレート;
アミノアルキル(メタ)アクリレートおよびアミノアルキル(メタ)アクリルアミド、たとえばN−(3−ジメチルアミノプロピル)メタクリルアミド、3−ジエチルアミノペンチル(メタ)アクリレート、3−ジブチルアミノヘキサデシル(メタ)アクリレート;
(メタ)アクリル酸のニトリルおよび他の窒素含有(メタ)アクリレート、たとえばN−(メタクリロイルオキシエチル)ジイソブチルケチミン、N−(メタクリロイルオキシエチル)ジヘキサデシルケチミン、(メタ)アクリロイルアミドアセトニトリル、2−メタクリロイルオキシエチルメチルシアナミド、シアノメチル(メタ)アクリレート;
アリール(メタ)アクリレート、たとえばベンジル(メタ)アクリレートもしくはフェニル(メタ)アクリレート(ここで、それぞれの場合で、アクリル残基は非置換であってもよいし、最高4回まで置換することもできる);
カルボニル含有(メタ)アクリレート、たとえば2−カルボキシエチル(メタ)アクリレート、カルボキシメチル(メタ)アクリレート、オキサゾリジニルエチル(メタ)アクリレート、N−メタクリロイルオキシ)ホルムアミド、アセトニル(メタ)アクリレート、N−メタクリロイルモルホリン、N−メタクリロイル−2−ピロリジノン、N−(2−メタクリロイルオキシエチル)−2−ピロリジノン、N−(3−メタクリロイルオキシプロピル)−2−ピロリジノン、N−(2−メタクリロイルオキシペンタデシル(−2−ピロリジノン、N−(3−メタクリロイルオキシヘプタデシル−2−ピロリジノン;
エーテルアルコールの(メタ)アクリレート、たとえばテトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ビニルオキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、1−ブトキシプロピル(メタ)アクリレート、1−メチル−(2−ビニルオキシ)エチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシルオキシメチル(メタ)アクリレート、メトキシ−メトキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジルオキシメチル(メタ)アクリレート、フルフリル(メタ)アクリレート、2−ブトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエトキシメチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシ化(メタ)アクリレート、アリルオキシメチル(メタ)アクリレート、1−エトキシブチル(メタ)アクリレート、メトキシメチル(メタ)アクリレート、1−エトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシメチル(メタ)アクリレート;
ハロゲン化アルコールの(メタ)アクリレート、たとえば2,3−ジブロモプロピル(メタ)アクリレート、4−ブロモフェニル(メタ)アクリレート、1,3−ジクロロ−2−プロピル(メタ)アクリレート、2−ブロモエチル(メタ)アクリレート、2−ヨードエチル(メタ)アクリレート、クロロメチル(メタ)アクリレート;
オキシラニル(メタ)アクリレート、たとえば2、3−エポキシブチル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシブチル(メタ)アクリレート、10,11エポキシウンデシル(メタ)アクリレート、2,3−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、オキシラニル(メタ)アクリレート、たとえば10,11−エポキシヘキサデシル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート;
リン含有、ホウ素含有および/またはケイ素含有(メタ)アクリレート、たとえば2−(ジメチルホスファト)プロピル(メタ)アクリレート、2−(エチルホスフィト)プロピル(メタ)アクリレート、2−ジメチルホスフィノメチル(メタ)アクリレート、ジメチルホスホノエチル(メタ)アクリレート、ジエチル−メタクリロイルホスホネート、ジプロピルメタクリロイルホスフェート、2−(ジブチルホスホノ)エチル(メタ)アクリレート、2,3−ブチレンメタクリロイルエチルボレート、メチルジエトキシメタクリロイルエトキシシラン、ジエチルホスファトエチル(メタ)アクリレート;
硫黄含有(メタ)アクリレート、たとえばエチルスルフィニルエチル(メタ)アクリレート、4−チオシアナートブチル(メタ)アクリレート、エチルスルホニルエチル(メタ)アクリレート、チオシアナートメチル(メタ)アクリレート、メチルスルフィニルメチル(メタ)アクリレート、ビス(メタクリロイルオキシエチル)スルフィド;
複素環式(メタ)アクリレート、たとえば2−(1−イミダゾリル)エチル(メタ)アクリレート、2−(4−モルホリニル)エチル(メタ)アクリレートおよび1−(2−メタクリロイルオキシエチル)−2−ピロリドン;
ハロゲン化ビニル、たとえば塩化ビニル、フッ化ビニル、塩化ビニリデンおよびフッ化ビニリデン;
酢酸ビニルなどのビニルエステル;
芳香族基を含むビニルモノマー、たとえばスチレン、側鎖にアルキル置換基を有する置換スチレン、たとえばα−メチルスチレンおよびα−エチルスチレン、環上にアルキル置換基を有する置換スチレン、たとえばビニルトルエンおよびp−メチルスチレン、ハロゲン化スチレン、たとえばモノクロロスチレン、ジクロロスチレン、トリブロモスチレンおよびテトラブロモスチレン;
複素環式ビニル化合物、たとえば2−ビニルピリジン、3−ビニルピリジン、2−メチル−5−ビニルピリジン、3−エチル−4−ビニルピリジン、2,3−ジメチル−5−ビニルピリジン、ビニルピリミジン、ビニルピペリジン、9−ビニルカルバゾール、3−ビニルカルバゾール、4−ビニルカルバゾール、1−ビニルイミダゾール、2−メチル−1−ビニルイミダゾール、N−ビニルピロリドン、2−ビニルピロリドン、N−ビニルピロリジン、3−ビニルピロリジン、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルブチロラクタム、ビニルオキソラン、ビニルフラン、ビニルチオフェン、ビニルチオラン、ビニルチアゾールおよび水素化ビニルチアゾール、ビニルオキサゾールおよび水素化ビニルオキサゾール;
ビニルおよびイソプレニルエーテル;
マレイン酸誘導体、たとえば無水マレイン酸、無水メチルマレイン酸、マレイミド、メチルマレイミド;
フマル酸およびフマル酸誘導体、たとえば、フマル酸のモノエステルおよびジエステルが挙げられる。
As comonomer, in particular, hydroxyalkyl (meth) acrylate, such as 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3,4-dihydroxybutyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) Acrylate, 2,5-dimethyl-1,6-hexanediol (meth) acrylate, 1,10-decanediol (meth) acrylate;
Aminoalkyl (meth) acrylates and aminoalkyl (meth) acrylamides such as N- (3-dimethylaminopropyl) methacrylamide, 3-diethylaminopentyl (meth) acrylate, 3-dibutylaminohexadecyl (meth) acrylate;
Nitriles of (meth) acrylic acid and other nitrogen-containing (meth) acrylates such as N- (methacryloyloxyethyl) diisobutylketimine, N- (methacryloyloxyethyl) dihexadecylketimine, (meth) acryloylamide acetonitrile, 2-methacryloyl Oxyethyl methyl cyanamide, cyanomethyl (meth) acrylate;
Aryl (meth) acrylates, such as benzyl (meth) acrylate or phenyl (meth) acrylate (wherein in each case the acrylic residue may be unsubstituted or substituted up to 4 times) ;
Carbonyl-containing (meth) acrylates such as 2-carboxyethyl (meth) acrylate, carboxymethyl (meth) acrylate, oxazolidinylethyl (meth) acrylate, N-methacryloyloxy) formamide, acetonyl (meth) acrylate, N-methacryloyl Morpholine, N-methacryloyl-2-pyrrolidinone, N- (2-methacryloyloxyethyl) -2-pyrrolidinone, N- (3-methacryloyloxypropyl) -2-pyrrolidinone, N- (2-methacryloyloxypentadecyl (-2) -Pyrrolidinone, N- (3-methacryloyloxyheptadecyl-2-pyrrolidinone;
(Meth) acrylates of ether alcohols such as tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, vinyloxyethoxyethyl (meth) acrylate, methoxyethoxyethyl (meth) acrylate, 1-butoxypropyl (meth) acrylate, 1-methyl- (2- Vinyloxy) ethyl (meth) acrylate, cyclohexyloxymethyl (meth) acrylate, methoxy-methoxyethyl (meth) acrylate, benzyloxymethyl (meth) acrylate, furfuryl (meth) acrylate, 2-butoxyethyl (meth) acrylate, 2- Ethoxyethoxymethyl (meth) acrylate, 2-ethoxyethyl (meth) acrylate, ethoxylated (meth) acrylate, allyloxymethyl (meth) acrylate, 1-ethoxy Butyl (meth) acrylate, methoxymethyl (meth) acrylate, 1-ethoxyethyl (meth) acrylate, ethoxymethyl (meth) acrylate;
(Meth) acrylates of halogenated alcohols such as 2,3-dibromopropyl (meth) acrylate, 4-bromophenyl (meth) acrylate, 1,3-dichloro-2-propyl (meth) acrylate, 2-bromoethyl (meth) Acrylate, 2-iodoethyl (meth) acrylate, chloromethyl (meth) acrylate;
Oxiranyl (meth) acrylate, for example 2,3-epoxybutyl (meth) acrylate, 3,4-epoxybutyl (meth) acrylate, 10,11 epoxyundecyl (meth) acrylate, 2,3-epoxycyclohexyl (meth) acrylate Oxiranyl (meth) acrylate, such as 10,11-epoxyhexadecyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate;
Phosphorus-containing, boron-containing and / or silicon-containing (meth) acrylates such as 2- (dimethylphosphato) propyl (meth) acrylate, 2- (ethylphosphito) propyl (meth) acrylate, 2-dimethylphosphinomethyl (meta ) Acrylate, dimethylphosphonoethyl (meth) acrylate, diethyl-methacryloylphosphonate, dipropylmethacryloyl phosphate, 2- (dibutylphosphono) ethyl (meth) acrylate, 2,3-butylenemethacryloylethylborate, methyldiethoxymethacryloylethoxysilane Diethyl phosphatoethyl (meth) acrylate;
Sulfur-containing (meth) acrylates such as ethylsulfinylethyl (meth) acrylate, 4-thiocyanatobutyl (meth) acrylate, ethylsulfonylethyl (meth) acrylate, thiocyanatomethyl (meth) acrylate, methylsulfinylmethyl (meth) Acrylate, bis (methacryloyloxyethyl) sulfide;
Heterocyclic (meth) acrylates such as 2- (1-imidazolyl) ethyl (meth) acrylate, 2- (4-morpholinyl) ethyl (meth) acrylate and 1- (2-methacryloyloxyethyl) -2-pyrrolidone;
Vinyl halides such as vinyl chloride, vinyl fluoride, vinylidene chloride and vinylidene fluoride;
Vinyl esters such as vinyl acetate;
Vinyl monomers containing aromatic groups, such as styrene, substituted styrenes having alkyl substituents in the side chain, such as α-methyl styrene and α-ethyl styrene, substituted styrenes having alkyl substituents on the ring, such as vinyl toluene and p- Methylstyrene, halogenated styrene, such as monochlorostyrene, dichlorostyrene, tribromostyrene and tetrabromostyrene;
Heterocyclic vinyl compounds such as 2-vinylpyridine, 3-vinylpyridine, 2-methyl-5-vinylpyridine, 3-ethyl-4-vinylpyridine, 2,3-dimethyl-5-vinylpyridine, vinylpyrimidine, vinyl Piperidine, 9-vinylcarbazole, 3-vinylcarbazole, 4-vinylcarbazole, 1-vinylimidazole, 2-methyl-1-vinylimidazole, N-vinylpyrrolidone, 2-vinylpyrrolidone, N-vinylpyrrolidine, 3-vinylpyrrolidine , N-vinylcaprolactam, N-vinylbutyrolactam, vinyloxolane, vinylfuran, vinylthiophene, vinylthiolane, vinylthiazole and hydrogenated vinylthiazole, vinyloxazole and hydrogenated vinyloxazole;
Vinyl and isoprenyl ethers;
Maleic acid derivatives such as maleic anhydride, methylmaleic anhydride, maleimide, methylmaleimide;
Examples include fumaric acid and fumaric acid derivatives, such as mono- and diesters of fumaric acid.
分散官能基を有するモノマーもコモノマーとして使用できる。これらのモノマーは、当該技術分野において周知であり、通常、酸素および/または窒素などのヘテロ原子を含む。たとえばすでに記載したヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、アミノアルキル(メタ)アクリレートおよびアミノアルキル(メタ)アクリルアミド、エーテルアルコールの(メタ)アクリレート、複素環式(メタ)アクリレートおよび複素環式ビニル化合物は、分散コモノマーとみなされる。 A monomer having a dispersed functional group can also be used as a comonomer. These monomers are well known in the art and usually contain heteroatoms such as oxygen and / or nitrogen. For example, the hydroxyalkyl (meth) acrylates, aminoalkyl (meth) acrylates and aminoalkyl (meth) acrylamides already described, ether alcohol (meth) acrylates, heterocyclic (meth) acrylates and heterocyclic vinyl compounds are dispersed comonomers. Is considered.
特に好適な混合物は、メチルメタクリレート、ラウリルメタクリレートおよび/またはステアリルメタクリレートを含む。 Particularly suitable mixtures include methyl methacrylate, lauryl methacrylate and / or stearyl methacrylate.
成分を個別に、または混合物として使用できる。 The components can be used individually or as a mixture.
本発明の液圧流体は、好ましくはポリアルキルメタクリレートポリマーを含む。アルキルメタクリレートモノマーを含む組成物を重合することによって得ることができるこれらのポリマーは、当該技術分野において周知である。好ましくは、これらのポリアルキルメタクリレートポリマーは、少なくとも40質量%、特に少なくとも50質量%、さらに好ましくは少なくとも60質量%、最も好ましくは少なくとも80質量%のメタクリレート繰り返し単位を含む。好ましくは、これらのポリアルキルメタクリレートポリマーは、C9〜C24メタクリレート繰り返し単位およびC1−C8メタクリレート繰り返し単位を含む。 The hydraulic fluid of the present invention preferably comprises a polyalkyl methacrylate polymer. These polymers that can be obtained by polymerizing compositions containing alkyl methacrylate monomers are well known in the art. Preferably, these polyalkylmethacrylate polymers comprise at least 40% by weight, in particular at least 50% by weight, more preferably at least 60% by weight and most preferably at least 80% by weight methacrylate repeat units. Preferably, these polyalkylmethacrylate polymers comprise C 9 -C 24 methacrylate repeating units and C 1 -C 8 methacrylate repeating units.
アルキルエステル由来のポリマーの分子量は重要ではない。通常、アルキルエステル由来のポリマーは、300〜1000000g/molの範囲、好ましくは10000〜200000g/molの範囲、さらに好ましくは25000〜100000g/molの範囲の分子量を有するが、これに限定されない。これらの値は、ポリマーの質量平均分子量である。 The molecular weight of the alkyl ester-derived polymer is not critical. Usually, the polymer derived from an alkyl ester has a molecular weight in the range of 300 to 1,000,000 g / mol, preferably in the range of 10,000 to 200,000 g / mol, more preferably in the range of 25,000 to 100,000 g / mol, but is not limited thereto. These values are the weight average molecular weight of the polymer.
これにより限定されることを意図しないが、アルキル(メタ)アクリレートポリマーは、1〜15、好ましくは1.1〜10、特に好ましくは1.2〜5の範囲の多分散性(質量平均分子量の数平均分子量に対する比Mw/Mnにより得られる)を示す。多分散性は、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)によって決定することができる。 While not intending to be limited thereby, the alkyl (meth) acrylate polymer has a polydispersity (mass average molecular weight of 1-15, preferably 1.1-10, particularly preferably 1.2-5. Obtained by the ratio Mw / Mn to the number average molecular weight). Polydispersity can be determined by gel permeation chromatography (GPC).
前述のモノマー混合物を、任意の公知の方法により重合することができる。従来のラジカル開始剤を用いて、伝統的なラジカル重合をおこなうことができる。これらの開始剤は、当該技術分野において周知である。これらのラジカル開始剤の例は、アゾ開始剤、たとえば2,2’−アゾジイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)および1,1アゾ−ビスシクロヘキサンカルボニトリル;ペルオキシド化合物、たとえばメチルエチルケトンペルオキシド、アセチルアセトンペルオキシド、ジラウリルペルオキシド、tert−ブチルペル−2−エチルヘキサノエート、ケトンペルオキシド、メチルイソブチルケトンペルオキシド、シクロヘキサノンペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、tert−ブチルペルベンゾエート、tert−ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、2,5−ビス(2−エチルヘキサノイル−ペルオキシ)−2,5−ジメチルヘキサン、tert−ブチルペルオキシ2−エチルヘキサノエート、tert−ブチルペルオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、ジクメンペルオキシド、1,1ビス(tertブチルペルオキシ)シクロヘキサン、1,1ビス(tertブチルペルオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、クメンヒドロペルオキシドおよびtert−ブチルヒドロペルオキシドである。 The aforementioned monomer mixture can be polymerized by any known method. Traditional radical polymerization can be performed using conventional radical initiators. These initiators are well known in the art. Examples of these radical initiators are azo initiators such as 2,2′-azodiisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile) and 1,1 azo-biscyclohexanecarbox. Nitriles; peroxide compounds such as methyl ethyl ketone peroxide, acetylacetone peroxide, dilauryl peroxide, tert-butyl per-2-ethylhexanoate, ketone peroxide, methyl isobutyl ketone peroxide, cyclohexanone peroxide, dibenzoyl peroxide, tert-butyl perbenzoate, tert- Butylperoxyisopropyl carbonate, 2,5-bis (2-ethylhexanoyl-peroxy) -2,5-dimethylhexane, tert-butylperoxy-2-ethyl Ruhexanoate, tert-butylperoxy-3,5,5-trimethylhexanoate, dicumene peroxide, 1,1 bis (tertbutylperoxy) cyclohexane, 1,1 bis (tertbutylperoxy) 3,3,5-trimethylcyclohexane Cumene hydroperoxide and tert-butyl hydroperoxide.
連鎖移動剤を用いることにより、低分子量ポリ(メタ)アクリレートを得ることができる。この技法は、一般的に知られており、ポリマー産業において実施され、Odian,Principles of Polymerization,1991に記載されている。連鎖移動剤の例は、硫黄含有化合物、たとえばチオール、たとえばn−ドデカンチオールおよびt−ドデカンチオール、2−メルカプトエタノール、ならびにメルカプトカルボン酸エステル、たとえば、メチル−3−メルカプトプロピオネートである。好適な連鎖移動剤は、最高20まで、特に最高15個まで、さらに好ましくは最高12個までの炭素原子を含む。さらに、連鎖移動剤は、少なくとも1個、特に少なくとも2個の酸素原子を含んでもよい。 By using a chain transfer agent, a low molecular weight poly (meth) acrylate can be obtained. This technique is generally known and is practiced in the polymer industry and is described in Odian, Principles of Polymerization, 1991. Examples of chain transfer agents are sulfur-containing compounds such as thiols such as n-dodecanethiol and t-dodecanethiol, 2-mercaptoethanol, and mercaptocarboxylates such as methyl-3-mercaptopropionate. Suitable chain transfer agents contain up to 20, in particular up to 15, more preferably up to 12 carbon atoms. Furthermore, the chain transfer agent may contain at least 1, in particular at least 2 oxygen atoms.
さらに、遷移金属錯体、例えば低スピンコバルト錯体を用いることにより、低分子量ポリ(メタ)アクリレートを得ることができる。これらの技法は、周知であり、例えばソ連特許940,487−AおよびHeuts,et al,Macromolecules 1999、pp2511−2519 and 3907−3912により記載されている。 Furthermore, a low molecular weight poly (meth) acrylate can be obtained by using a transition metal complex such as a low spin cobalt complex. These techniques are well known and are described, for example, in USSR Patent 940,487-A and Heuts, et al, Macromolecules 1999, pp 2511-2519 and 3907-3912.
さらに、新規重合技法、たとえばATRP(原子移動ラジカル重合)およびまたはRAFT(可逆的付加開裂連鎖移動)を適用して、アルキルエステル由来の有用なポリマーを得ることができる。これらの方法は周知である。ATRP反応方法は、たとえばJ−S.Wang,et al.,J.Am.Chem.Soc.,Vol.117,pp.5614−5615(1995)、およびMatyjaszewski,Macromolecules,Vol.28,pp.7901−7910(1995)により記載されている。さらに、特許出願WO96/30421、WO97/47661、WO97/18247、WO98/40415およびWO99/10387は、前述のATRPの変形を開示し、この文献は、開示の目的で特に参照される。RAFT法は、WO98/01478において広く提示され、この文献は開示の目的で特に参照される。 In addition, novel polymerization techniques such as ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) and / or RAFT (Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer) can be applied to obtain useful polymers derived from alkyl esters. These methods are well known. The ATRP reaction method is described in, for example, JS. Wang, et al. , J .; Am. Chem. Soc. , Vol. 117, pp. 5614-5615 (1995), and Matyjaszewski, Macromolecules, Vol. 28, pp. 7901-7910 (1995). Furthermore, the patent applications WO 96/30421, WO 97/47661, WO 97/18247, WO 98/40415 and WO 99/10387 disclose variants of the aforementioned ATRP, which is particularly referred to for the purpose of disclosure. The RAFT method is extensively presented in WO 98/01478, which is specifically referenced for purposes of disclosure.
重合は、常圧、減圧または高圧でおこなうことができる。重合温度も重要ではない。しかし、一般的に、重合温度は、−20〜200℃、好ましくは0〜130℃、特に好ましくは60〜120℃の範囲にあり、これに限定されることを意図しない。 The polymerization can be carried out at normal pressure, reduced pressure or high pressure. The polymerization temperature is not critical. However, in general, the polymerization temperature is in the range of -20 to 200 ° C, preferably 0 to 130 ° C, particularly preferably 60 to 120 ° C, and is not intended to be limited thereto.
重合は、溶媒を用いて、または溶媒を用いないで実施できる。溶媒という用語は、本明細書では広義に理解される。 The polymerization can be carried out with or without a solvent. The term solvent is understood broadly herein.
好適な実施形態によると、ポリマーは、APIグループIIまたはIII鉱油中での重合によって得ることができる。これらの溶媒はすでに開示されている。 According to a preferred embodiment, the polymer can be obtained by polymerization in API Group II or III mineral oil. These solvents have already been disclosed.
さらに、ポリアルファオレフィン(PAO)中での重合によって得ることができるポリマーが好適である。さらに好ましくは、PAOは、200〜10000、さらに好ましくは500〜5000の範囲の数平均分子量を有する。この溶媒は上記で開示されている。 Furthermore, polymers obtainable by polymerization in polyalphaolefins (PAO) are preferred. More preferably, the PAO has a number average molecular weight in the range of 200-10000, more preferably 500-5000. This solvent is disclosed above.
液圧流体は、流体の合計質量に対して、0.5〜50質量%、特に1〜30質量%、好ましくは3〜20質量%のアルキルエステル由来の1以上のポリマーを含み得る。本発明の好適な実施形態によると、液圧流体は、少なくとも5質量%のアルキルエステル由来の1以上のポリマーを含む。 The hydraulic fluid may comprise 0.5 to 50% by weight, in particular 1 to 30% by weight, preferably 3 to 20% by weight, of one or more polymers derived from alkyl esters, based on the total weight of the fluid. According to a preferred embodiment of the present invention, the hydraulic fluid comprises at least 5% by weight of one or more polymers derived from alkyl esters.
本発明の好適な態様によると、流体は、異なるモノマー組成を有する少なくとも2つのポリマーを含み得る。好ましくは、ポリマーの少なくとも1つはポリオレフィンである。好ましくは、ポリオレフィンは、粘度指数向上剤として有用である。 According to a preferred aspect of the present invention, the fluid may comprise at least two polymers having different monomer compositions. Preferably at least one of the polymers is a polyolefin. Preferably, polyolefins are useful as viscosity index improvers.
これらのポリオレフィンは、特に、ポリオレフィンコポリマー(OCP)および水素化スチレン/ジエンコポリマー(HSD)を包含する。本発明にしたがって使用されるポリオレフィンコポリマー(OCP)はそれ自体公知である。これらは主に、エチレン、プロピレン、イソプレン、ブチレンおよび/または5〜20個の炭素原子を有するさらなるオレフィンから合成されるポリマーである。少量の酸素含有モノマーまたは窒素含有モノマー(たとえば0.05〜5質量%の無水マレイン酸)とグラフトされた系も使用できる。ジエン成分を含むコポリマーを一般的に水素化して、粘度指数向上剤の酸化感受性および架橋傾向を低下させる。 These polyolefins include in particular polyolefin copolymers (OCP) and hydrogenated styrene / diene copolymers (HSD). Polyolefin copolymers (OCP) used according to the invention are known per se. These are mainly polymers synthesized from ethylene, propylene, isoprene, butylene and / or further olefins having 5 to 20 carbon atoms. Systems grafted with small amounts of oxygen-containing monomers or nitrogen-containing monomers (e.g. 0.05-5% by weight maleic anhydride) can also be used. Copolymers containing a diene component are generally hydrogenated to reduce the oxidation sensitivity and crosslinking tendency of the viscosity index improver.
分子量Mwは、一般的に10000〜300000であり、好ましくは50000〜150000である。このようなオレフィンコポリマーは、たとえばドイツ国公開出願DE−A1644941、DE−A1769834、DE−A1939037、DE−A1963039、およびDE−A2059981に記載されている。 The molecular weight Mw is generally 10,000 to 300,000, preferably 50,000 to 150,000. Such olefin copolymers are described, for example, in German published applications DE-A 16 44 941, DE-A 1769834, DE-A 1939037, DE-A 1963039 and DE-A 2059981.
エチレン/プロピレンコポリマーが特に有用であり、公知の三元成分、たとえばエチリデン−ノルボルネンを有するターポリマー(Macromolecular Reviews,Vol.10(1975)参照)も可能であるが、老化方法においてはそれらの架橋傾向も考慮しなければならない。分布は実質的にランダムであり得るが、エチレンブロックを含む定序配列ポリマーも有利に使用できる。モノマーエチレン/プロピレンの比は、ある範囲内で変化し、上限として、エチレンについては約75%、プロピレンについては約80%に設定することができる。油中に溶解する傾向が低下しているために、ポリプロピレンは、エチレン/プロピレンコポリマーほど適さない。主にアタクチックプロピレンが組み入れられたポリマーに加えて、より顕著なイソタクチックまたはシンジオタクチックプロピレンが組み入れられたものも使用できる。 Ethylene / propylene copolymers are particularly useful and terpolymers with known ternary components such as ethylidene-norbornene (see Macromolecular Reviews, Vol. 10 (1975)) are also possible, but in the aging process their tendency to crosslink Must also be considered. Although the distribution can be substantially random, ordered polymers containing ethylene blocks can also be used advantageously. The monomer ethylene / propylene ratio varies within a range and can be set as an upper limit of about 75% for ethylene and about 80% for propylene. Polypropylene is not as suitable as an ethylene / propylene copolymer due to its reduced tendency to dissolve in oil. In addition to polymers incorporating predominantly atactic propylene, those incorporating more prominent isotactic or syndiotactic propylene can also be used.
このような製品は、たとえば商標名Dutral(登録商標)CO 034、Dutral(登録商標)CO 038、Dutral(登録商標)CO 043、Dutral(登録商標)CO 058、Buna(登録商標)EPG 2050またはBuna(登録商標)EPG 5050で市販されている。 Such products are, for example, trade names: Dural® CO 034, Dural® CO 038, Dural® CO 043, Dural® CO 058, Buna® EPG 2050 or Buna. (Registered trademark) EPG 5050.
水素化スチレン/ジエンコポリマー(HSD)も同様に公知であり、これらのポリマーは、たとえばDE2156122に記載されている。これらは、一般的に水素化イソプレン/スチレンまたはブタジエン/スチレンコポリマーである。ジエンのスチレンに対する比は、好ましくは2:1から1:2の範囲、特に好ましくは約55:45である。分子量Mwは、一般的に10000〜300000まで、好ましくは50000〜150000である。本発明の特定の態様によると、水素化後の二重結合の割合は、水素化前の二重結合の数に対して、15%以下、特に好ましくは5%以下である。 Hydrogenated styrene / diene copolymers (HSD) are likewise known and these polymers are described, for example, in DE 2156122. These are generally hydrogenated isoprene / styrene or butadiene / styrene copolymers. The ratio of diene to styrene is preferably in the range of 2: 1 to 1: 2, particularly preferably about 55:45. The molecular weight Mw is generally 10,000 to 300,000, preferably 50,000 to 150,000. According to a particular embodiment of the invention, the proportion of double bonds after hydrogenation is 15% or less, particularly preferably 5% or less, relative to the number of double bonds before hydrogenation.
水素化スチレン/ジエンコポリマーは、SHELLVIS(登録商標)50、150、200、250または260の商標名で商業的に得ることができる。 Hydrogenated styrene / diene copolymers can be obtained commercially under the trade name SHELLVIS® 50, 150, 200, 250 or 260.
好ましくは、混合物のポリマーの少なくとも1つは、アクリレートモノマー、メタクリレートモノマー、フマレートモノマーおよび/またはマレエートモノマーから選択されるモノマーから誘導される単位を含む。これらのポリマーは既に記載されている。 Preferably, at least one of the polymers of the mixture comprises units derived from monomers selected from acrylate monomers, methacrylate monomers, fumarate monomers and / or maleate monomers. These polymers have already been described.
ポリオレフィンとポリマーの質量比は、アクリレートモノマー、メタクリレートモノマー、フマレートモノマーおよび/またはマレエートモノマーから選択されるモノマー由来の単位を含み、1:10〜10:1、特に1:5〜5:1の範囲である。 The mass ratio of polyolefin to polymer comprises units derived from monomers selected from acrylate monomers, methacrylate monomers, fumarate monomers and / or maleate monomers, and is 1:10 to 10: 1, in particular 1: 5 to 5: 1. Range.
液圧流体は、通常の添加剤を含んでもよい。これらの添加剤としては、たとえば酸化防止剤、摩耗防止剤、腐食防止剤および/または消泡剤が挙げられ、市販添加剤パッケージとして購入されることが多い。 The hydraulic fluid may contain conventional additives. These additives include, for example, antioxidants, antiwear agents, corrosion inhibitors and / or antifoaming agents, and are often purchased as commercial additive packages.
好ましくは、液圧流体は、ASTM D 445にしたがって40℃で、10〜150mm2/s、さらに好ましくは22〜100mm2/sの範囲の粘度を有する。 Preferably, hydraulic fluid, at 40 ° C. in accordance with ASTM D 445, 10~150mm 2 / s , even more preferably a viscosity in the range of 22~100mm 2 / s.
好ましくは、液圧システムは次の成分を含む:
1.燃焼機関または電気モーターなどの、機械的エネルギーを発生させるユニット。
2.ポンプなどの、流体の流れまたは力を発生させ、機械的エネルギーを流体動力に変えるユニット。
3.圧力下で流体を伝達するパイプ。
4.流体の流体動力を機械的仕事または運動に変換するユニット、たとえばアクチュエーターまたは流体モーター。モーターには、円筒状および回転式の二種類がある。
5.流れ、圧力、動きの方向、および加わる力を調節する弁を有する制御回路。
6.フィルターを通して清浄な流体をシステムに戻す前に、水、泡状物、同伴空気、またはデブリスの分離を可能にする流体容器。
7.適用条件(温度、圧力、放射線)下で分解せずに操作できる低圧縮率の液体。
Preferably, the hydraulic system includes the following components:
1. A unit that generates mechanical energy, such as a combustion engine or an electric motor.
2. A unit, such as a pump, that generates fluid flow or force and converts mechanical energy into fluid power.
3. A pipe that transmits fluid under pressure.
4). A unit that converts the fluid power of a fluid into mechanical work or motion, such as an actuator or fluid motor. There are two types of motors, cylindrical and rotary.
5). A control circuit having a valve that regulates flow, pressure, direction of motion, and applied force.
6). A fluid container that allows separation of water, foam, entrained air, or debris before returning clean fluid through the filter to the system.
7). A low compressibility liquid that can be operated without decomposition under applicable conditions (temperature, pressure, radiation).
ほとんどの複合システムは、弁およびレギュレーターで電気的に制御された多数のポンプ、ロータリーモーター、シリンダーを利用する。 Most complex systems utilize a large number of pumps, rotary motors, and cylinders that are electrically controlled by valves and regulators.
本発明の好適な実施形態によると、ベーンポンプまたはピストンポンプを用いて、流体動力を生じさせることができる。 According to a preferred embodiment of the present invention, fluid power can be generated using a vane pump or a piston pump.
システムを、高圧で操作することができる。本発明の改善は、50〜700バール、好ましくは100〜400バール、さらに好ましくは150〜350バールの範囲の圧力で達成することができる。 The system can be operated at high pressure. The improvement of the invention can be achieved at pressures in the range of 50 to 700 bar, preferably 100 to 400 bar, more preferably 150 to 350 bar.
機械的エネルギーを生成させるユニット、たとえばモーターを、500〜5000rpm、好ましくは1000〜3000rpm、さらに好ましくは1400〜2000rpmの速度で操作することができる。 A unit that generates mechanical energy, such as a motor, can be operated at a speed of 500 to 5000 rpm, preferably 1000 to 3000 rpm, more preferably 1400 to 2000 rpm.
液圧流体を、広い温度範囲で使用できる。好ましくは、流体を−30℃〜200℃、さらに好ましくは10℃〜150℃の範囲の温度で使用できる。通常、操作温度は、液圧流体を製造するために使用されるベース流体に依存する。 Hydraulic fluid can be used over a wide temperature range. Preferably the fluid can be used at a temperature in the range of -30 ° C to 200 ° C, more preferably 10 ° C to 150 ° C. Usually, the operating temperature depends on the base fluid used to produce the hydraulic fluid.
好ましくは、流体を、軍事用液圧システム、液圧式発射補助システム(液圧式ハイブリッド車推進用)、工業用、海洋用、鉱業用および/または移動式機器液圧システムにおいて用いる。 Preferably, the fluid is used in military hydraulic systems, hydraulic launch assist systems (for hydraulic hybrid vehicle propulsion), industrial, marine, mining and / or mobile equipment hydraulic systems.
さらに、本発明は、少なくとも130のVIを有する液圧流体、機械的動力を生成させるためのユニット、機械力を流体動力に変換するユニット、および流体動力を機械的仕事または運動に変換するユニットを含む液圧システムを提供する。 Furthermore, the present invention includes a hydraulic fluid having a VI of at least 130, a unit for generating mechanical power, a unit for converting mechanical power into fluid power, and a unit for converting fluid power into mechanical work or motion. A hydraulic system is provided.
優先的に、エンジン速度を一定レベルに維持して、より多量の流体動力を送達することができる。好ましくは、エンジンまたは電気モーターの機械出力を、全出力容量で操作して、120未満の粘度指数を有する標準的HMグレード流体を用いる液圧システムよりも多量の流体動力を送達することができる。 Preferentially, engine speed can be maintained at a constant level to deliver more fluid power. Preferably, the mechanical output of the engine or electric motor can be operated at full output capacity to deliver more fluid power than hydraulic systems using standard HM grade fluids having a viscosity index of less than 120.
本発明を、実施例および比較例により以下でさらに詳細に説明するが、これらの実施例に本発明を限定することを意図しない。 The invention is explained in more detail below by means of examples and comparative examples, but is not intended to limit the invention to these examples.
実施例1および2ならびに比較例1
Denison T6C移動式ベーンポンプを以下の管理条件下で操作する:
速度=1500rpm、圧力=200バール、流体温度=80℃。
1種のISO VG46HMオイルを基準流体として実験し、6.97kWの流体動力を得る。比較のために、数種のISO VG46HVオイルを同じ条件下で実験し、第1表に示すように、6〜11%高いレベルの液圧出力を得る。
Examples 1 and 2 and Comparative Example 1
The Denison T6C mobile vane pump is operated under the following control conditions:
Speed = 1500 rpm, pressure = 200 bar, fluid temperature = 80 ° C.
One ISO VG46HM oil is used as a reference fluid to obtain a fluid power of 6.97 kW. For comparison, several ISO VG46HV oils were tested under the same conditions to obtain a 6-11% higher level hydraulic output as shown in Table 1.
第1表 − Denison T6C移動式ベーンポンプ出力
比較例1 実施例1
運転条件:1500rpm、200バール、80℃
実施例3〜5および比較例2
Eaton−Vickers V20ベーンポンプを以下の管理条件下で作動させる:速度=1200rpm、圧力=138バール、流体温度=80℃。
1種のISO VG46HMオイルを基準流体として流して、8.69kWの流体動力を得る。比較のために、数種のISO VG46HVオイルを同じ条件下で実験し、第2表に示すように、3〜6%高いレベルの液圧出力を得る。
Operating conditions: 1500rpm, 200bar, 80 ° C
Examples 3 to 5 and Comparative Example 2
The Eaton-Vickers V20 vane pump is operated under the following controlled conditions: speed = 1200 rpm, pressure = 138 bar, fluid temperature = 80 ° C.
One ISO VG46HM oil is flowed as the reference fluid to obtain 8.69 kW of fluid power. For comparison, several ISO VG46HV oils were run under the same conditions to obtain 3-6% higher hydraulic output as shown in Table 2.
第2表:Eaton−Vickers V20ベーンポンプ出力
運転条件:1200rpm、138バール、80℃
実施例6〜8および比較例3
Eaton−Vickers V104Cベーンポンプを以下の管理条件下で作動させる:
速度=1200rpm、圧力=138バール、流体温度=80℃。
1種のISO VG46HMオイルを基準流体として実験し、8.35kWの流体動力を得る。比較のために、数種のISO VG46HVオイルを同じ条件下で実験し、第3表に示すように、5〜7%高いレベルの液圧出力を得る。
Operating conditions: 1200rpm, 138bar, 80 ° C
Examples 6-8 and Comparative Example 3
The Eaton-Vickers V104C vane pump is operated under the following control conditions:
Speed = 1200 rpm, pressure = 138 bar, fluid temperature = 80 ° C.
One ISO VG46HM oil is used as a reference fluid to obtain 8.35 kW of fluid power. For comparison, several ISO VG46HV oils were tested under the same conditions to obtain a hydraulic output level 5-7% higher as shown in Table 3.
第3表:Eaton−Vickers V104Cベーンポンプ出力
運転条件:1200rpm、138バール、80℃
実施例9〜11および比較例4
Komatsu35+35複式ピストンポンプを以下の管理条件下で作動させる:
速度=2100rpm、圧力=350バール、流体温度=100℃。
1種のISO VG46HMオイルを基準流体として実験し、5.83kWの流体動力を得た。比較のために、数種のISO VG46HVオイルを同じ条件下で実験し、第4表に示すように、4〜6%高いレベルの液圧出力を得る。
Operating conditions: 1200rpm, 138bar, 80 ° C
Examples 9 to 11 and Comparative Example 4
The Komatsu 35 + 35 dual piston pump is operated under the following control conditions:
Speed = 2100 rpm, pressure = 350 bar, fluid temperature = 100 ° C.
One ISO VG46HM oil was used as a reference fluid and a fluid power of 5.83 kW was obtained. For comparison, several ISO VG46HV oils were tested under the same conditions to obtain 4-6% higher levels of hydraulic output, as shown in Table 4.
第4表:Komatsu35+35複式ピストンポンプ出力
運転条件:2100rpm、350バール、100℃
実施例12〜14および比較例5
Eaton L2ギアポンプを以下の管理条件下で作動させる:
速度=2750rpm、圧力=207バール、流体温度=80℃。
1種のISO VG46HMオイルを基準流体として実験し、21.5kWの流体動力を得る。比較のために、数種のISO VG46HVオイルを同じ条件下で実験し、第5表に示すように、6〜8.8%高いレベルの液圧出力を得る。
Operating conditions: 2100 rpm, 350 bar, 100 ° C.
Examples 12-14 and Comparative Example 5
Operate the Eaton L2 gear pump under the following control conditions:
Speed = 2750 rpm, pressure = 207 bar, fluid temperature = 80 ° C.
One ISO VG46HM oil is used as a reference fluid and a fluid power of 21.5 kW is obtained. For comparison, several ISO VG46HV oils were run under the same conditions to obtain a 6-8.8% higher level hydraulic output, as shown in Table 5.
第5表 Eaton L2ギアポンプ出力
運転条件:2750rpm、207バール、80℃
実施例で集めたデータは、グループII PAMAを配合した「HV」マルチグレートオイルが、液圧ポンプから得られる液圧出力を増加させたことを示す。増加した作業出力により、掘削機がより短時間で仕事サイクルを完了することが可能になり、かくして同じ時間でより高レベルの作業出力を完了する。
Operating conditions: 2750 rpm, 207 bar, 80 ° C.
The data collected in the examples show that “HV” multi-grate oil formulated with Group II PAMA increased the hydraulic output obtained from the hydraulic pump. The increased work output allows the excavator to complete the work cycle in a shorter time, thus completing a higher level of work output in the same time.
実施例15〜18および比較例6
本発明のさらなる利点は、より低い圧力で作動し、等しい量の液圧出力を送達する液圧システムを設計できることである。第6表は、約5000psi(345バール)でのDenison P09ピストンポンプにおける相対入力および液圧出力を比較するデータを含む。
Examples 15 to 18 and Comparative Example 6
A further advantage of the present invention is the ability to design hydraulic systems that operate at lower pressures and deliver equal amounts of hydraulic output. Table 6 contains data comparing the relative input and hydraulic output on the Denison P09 piston pump at about 5000 psi (345 bar).
第6表:低圧でのピストンポンプ出力の比較
データをさらに、図1にグラフで表し、等しいレベルの液圧出力を送達するシステムを5%低い圧力で作動するように設計できることを示す。 The data is further represented graphically in FIG. 1 and shows that a system delivering an equal level of hydraulic output can be designed to operate at 5% lower pressure.
実施例19〜22および比較例7
さらなる実験は、約3000psi(207バール)でのDenison T6Cベーンポンプにおける相対入力および液圧出力は、本発明により改善されることを示す。得られる結果を第7表に示す。さらに、データを図2にグラフで表し、等しいレベルの液圧出力を送達するシステムを6%低い圧力で作動するように設計できることを示す。
Examples 19 to 22 and Comparative Example 7
Further experiments show that the relative input and hydraulic output in the Denison T6C vane pump at about 3000 psi (207 bar) is improved by the present invention. The results obtained are shown in Table 7. In addition, the data is graphically represented in FIG. 2 and shows that a system that delivers equal levels of hydraulic power can be designed to operate at 6% lower pressure.
第7表:低圧でのベーンポンプ出力の比較
Claims (53)
a)エチレン性不飽和モノマーの合計質量に対して0〜100質量%の1以上の式(I)
b)エチレン性不飽和モノマーの合計質量に対して0〜100質量%の1以上の式(II)
c)エチレン性不飽和モノマーの合計質量に対して0〜50質量%のコモノマー
からなるオレフィン性不飽和モノマーの混合物を重合することによって得ることができるポリマーを含む、請求項26から28までのいずれか1項に記載の使用。 Fluid
a) 0 to 100% by weight of one or more formulas (I) with respect to the total weight of the ethylenically unsaturated monomers
b) 0 to 100% by weight of one or more formulas (II) relative to the total weight of the ethylenically unsaturated monomers
29. Any of claims 26 to 28, comprising c) a polymer obtainable by polymerizing a mixture of olefinically unsaturated monomers consisting of 0-50% by weight of comonomer with respect to the total weight of ethylenically unsaturated monomers. Or use according to item 1.
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