JP2968347B2 - 作動液 - Google Patents

作動液

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、所謂「水力動源」とし
て、種々異なる車両及び航空機中で使用されている、流
体動力学的に力を伝導させる、鉱油からの作動液（Ｈｙ
ｄｒａｕｌｉｋｆｌｕｅｓｓｉｇｋｅｉｔｅｎ）に関す
る。本発明は、専門分野で、自動変速機液（ＡＴＦ）と
も呼ばれている力伝達液体の低温−粘度−特性の改良に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ＡＴＦは、その特性及びその基本組成に
依り、ＤＩＮ５１５１２によりＳＡＥ−級７５Ｗ〜８０
Ｗの油と記載できる車両−駆動油である。ＡＴＦに必要
な特性は、ベースオイル（Ｇｒｕｎｄｏｅｌ）として使
用されるパラフィンを基礎とするオイルラフィネート
（Ｏｅｌｒａｆｆｉｎａｔｅ）に添加剤を添加すること
により達成される。みたされるべき品質要件に応じて、
ＡＴＦは高い添加剤含分を有する。この力伝達油は、実
際に特に良好なＶＴ−特性を示し、腐食安定であり、高
い耐老化性を示す（Ｕｌｌｍａｎｎ，Ｅｎｚｙｋｌｏｐ
ａｅｄｉｅ ｄｅｒｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅｎ Ｃｈｅｍ
ｉｅ，第４版、第２０巻、６０６〜６０７頁）。極端な
冷却、例えば−４０℃での自動車での使用にとっては、
公知のＡＴＦは、今日の慣用値約４００００ｍＰａｓ／
−４０℃で、新規のオートマチックギヤーに必要な要件
をみたすためには高すぎる粘度を示す。将来、最大３０
０００ｍＰａｓ／−４０℃の粘度が必要とされ、そうで
ない場合は、むしろ、最大２００００ｍＰａｓ／−４０
℃である。鉱油工業で屡々１００ニュートラルオイル
（Ｎｅｕｔｒａｌｏｅｌ）と呼ばれており、粘度約４mm
2ｓ-1／１００℃並びにＶ．Ｉ．約１００のパラフィン
性の典型的なＡＴＦ−ベースオイルは、−４０℃では固
体であり：粘度のブルックフィールド測定（Ｂｒｏｏｋ
ｆｉｅｌｄｍｅｓｓｕｎｇ）は不可能である。
【０００３】適当な流動点降下剤（ｐｏｕｒ ｐｏｉｎ
ｔ ｄｅｐｒｅｓｓａｎｔ）の添加により、−４０℃で
の粘度を、必要に応じて２００００ｍＰａｓ以下の値ま
で下げることができる。ポリマー、例えばポリアルキル
メタクリレートである、Ｖ．Ｉ．−改良剤の添加は、油
の粘度が達成される流動点降下の際に得られる粘度を著
るしく悪化させずにより高温、例えば１００℃でもなお
充分に高いままであるように作用する。
【０００４】有利にかつ市販のものと一緒に、種々の潤
滑油の調製の際に、同様にＡＴＦ−調製の際にパケット
（Ｐａｋｅｔ）の形で使用される、更に必要な添加剤
（ｕｌｌｍａｎｎ，ｌｏｃ．ｃｉｔ．）、例えば特に酸
化防止剤、摩擦係数減少剤及び界面活性剤もしくは分散
剤の添加により、−４０℃での粘度値は、再び約４００
００ｍＰａｓの値まで上昇する。
【０００５】今日慣用のパケット−Ｖ．Ｉ．−改良剤−
組み合わせの使用の際の改良された低温特性を有する作
動液（ＡＴＦ）の製造可能性は、低い粘度を有するベー
スオイルの使用又は同じ粘度の合成油又は特別に精製さ
れた鉱油、所謂水添分解された又は特に高いＶ．Ｉ．の
油の使用にある。普通の低粘稠性ベースオイルを用いて
製造されるＡＴＦは、潜在的に特有の摩擦係数要求に基
ずき、耐摩耗性添加剤の装入によっては阻止できない高
い摩耗性を容認することができる。その高い製造費用
は、良好な粘度−温度特性を有するＡＴＦもしくはその
ベースオイルとして合成油（ポリオレフィン、エステル
油）の広い使用を妨げている（Ｕｌｌｍａｎｎ ｌｏ
ｃ．ｃｉｔ．，第１３巻，９２頁）。
【０００６】米国特許（ＵＳ−Ｐ）第４０３６７６８号
明細書中に、自動変速機液の調製のために、他のＡＴＦ
−添加剤に添加されるポリアルキルメタクリレート及び
液体アルキルベンゼンの組み合わせが記載されている。
そのような混合物は−４０℃でのブルックフィールド粘
度（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ−Ｖｉｓｋｏｓｉｔａｅｔ
ｅ）２７０００〜３３２００ｍＰａｓを有する。
【０００７】前述のような将来に高まる要件と並んで、
屡々−２０℃〜−４０℃以下での温度の範囲で流体動力
学的な力伝導装置を有する非軍事的車両及び航空機並び
に工業機械の増加した、かつ問題のない使用にとって
も、現在慣用の鉱油を基礎とする作動液は、その高い粘
度に基づき、使用不能であるか又は付加的処置をしての
み使用可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】これらの問題から、−
４０℃の温度で、目下約４００００ｍＰａｓにある粘度
が、できれば３００００ｍＰａｓ以下の値、あるいは２
００００ｍＰａｓ以下の値まで降下させられた、鉱油を
基礎とする作動液を調製するという課題が生じた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】意外にも、高い使用温度
でも、非常に低い使用温度でも使用可能であり、かつ更
に公知の所望の特性を有する鉱油を基礎とする作動油を
製造する課題は、その調製の際に、従来添加されていた
ポリイソブチレンを基礎とする分散剤をポリアルキルメ
タクリレートを基礎とするものに大部分又は完全に置き
かえることにより簡単に解決することができる。
【００１０】従って本発明は、主に流体動力学的な駆動
装置用の、自動変速機液（ＡＴＦ）とも称される鉱油を
基礎とする作動液に関し、その際この鉱物性ベースオイ
ルは、粘度約４mm2ｓ-1／１００℃及びＶ．Ｉ．約１０
０を有するパラフィン性オイルラフィネートであり、か
つこれにこの使用目的のために必要な添加剤（ポリイソ
ブチレンを基礎とする分散剤を除く）が添加されてお
り、かつそうして調整されたものは、−４０℃でブルッ
クフィールド粘度３００００ｍＰａｓ以下〜２００００
ｍＰａｓ以下を有する。
【００１１】この使用添加剤パケットは、特に腐食防止
剤及び酸化防止剤、耐摩耗剤、摩擦係数変更剤等を含有
する。ＡＴＦの分散作用は与えられるべきであり、かつ
本発明による交換により達成され、この交換は、全体的
に、所望の粘度−温度−特性を保証し、かつこの作用を
得るための他の添加剤を不要にする。本発明によるＡＴ
Ｆは、場合によっては、他の慣用の分散性のＶ．Ｉ．−
及び流動点改良剤を少量含有していてもよい。
【００１２】本発明による作動液は、Ｖ．Ｉ．−改良剤
としてポリマーを、主としてメタクリレートを基礎とす
るものを含有する。Ｖ．Ｉ．−改良性のポリアルキルメ
タクリレート（ＰＡＭＡ）は極性モノマーとの共重合に
よって更に界面活性剤特性及び分散剤特性も有すること
ができる。
【００１３】ポリイソブチレンを基礎とする分散剤の置
きかえは、本発明により、分散作用をするＰＡＭＡを用
いて実施する。この処置により、低粘稠性ベースオイル
に変えることなく、−４０℃までの低温で、所望の粘度
を有するＡＴＦが得られる。
【００１４】本発明は、作動液用のベースオイルとして
のその使用の際に、ｎ−パラフィン含有鉱油の粘度−／
温度−特性を改良し、かつこれらに、有利な粘度条件下
でかつｎ−パラフィンの障害性の結晶化傾向なしに特に
低温での使用を可能にする。パラフィンを基礎とする鉱
油の増幅された使用は、将来一方で、パラフィン性鉱油
がベースオイルとして、どんどん優性になり（他の鉱床
の枯渇）、かつ他方で、低粘度のベースオイルが、特に
その不利な摩耗特性に基づき、工業的な欠点を示す状況
により、提案される。しかしながら特別な摩擦係数要求
に基づき、耐摩耗剤の添加には限度がある。従って、最
小ベースオイル粘度の保持が重要である。
【００１５】ポリイソブチレンを基礎とする無灰分散剤
及び従来慣用のＶ．Ｉ．−改良剤並びに流動点改良剤
を、ＰＡＭＡを基礎とする分散剤で置きかえる本発明に
よる処置は、Ｖ．Ｉ．−改良及び分散が、添加剤、多目
的添加剤（多機能性Ｖ．Ｉ−改良剤）及び比較的近い分
子量の添加剤を用いて達成されるというもう１つの利点
をもたらす。これは、ＡＴＦの使用期間中の最小の粘度
損失、従って有利な摩耗特性と同義である。
【００１６】従来種のＡＴＦ用の無灰分散剤は、ポリイ
ソブチレンコハク酸イミド（Ｕｌｌｍａｎｎ，Ｌｏｃ．
Ｃｉｔ．，第２０巻，５５２頁及び米国特許（ＵＳ）第
４０３６７６８号、例２）としての、ポリイソブテンブ
ロック（ＰＩＢ）と共に強い極性のポリアルキレンポリ
アミンイミドブロックを含有するポリマーである。それ
に対して、ＰＡＭＡを基礎とする無灰分散剤中には、ポ
リマー分子を介して極性基が分配されている。従って摩
擦係数−及び耐摩耗添加剤で強く干渉することなく、高
い総分散率が達成される。要するに、次のことが明らか
である：ＡＴＦ用ＰＡＭＡ−分散剤は、ＰＩＢを基礎と
する従来の生成物並びに今日使用されているＶ．Ｉ．−
改良剤及び流動点降下剤を代替する。その際次の効果が
得られる ：Ｉ．従来の方法では得られなかった良好な低温特性。
【００１７】II．低粘度の又はより高価なベースオイル
の使用の回避。
【００１８】III．せん断安定性の著るしい改良。
【００１９】発明の実施 １．ベースオイル（１）として本発明に相応してパラフ
ィン性鉱油を使用し、これは特に溶剤ラフィネートとし
て、原油調製の際に生じ、かつ１００℃での粘度約４．
０mm2ｓ-1及び−１０℃より高くない流動点を有する
（Ｕｌｌｍａｎｎｌｏｃ．ｃｉｔ．，第２０巻、５７５
〜５７７頁、６０６〜６０７頁）。
【００２０】２．粘度、粘度−温度−特性の改良及び流
動点降下のためのベースオイルへの添加剤としての流動
改良剤は、特に（メタ）アクリル酸アルキルエステル
（２）を基礎とするポリマー添加物である。それに加え
て、Ｖ．Ｉ．−改良剤として公知の、アルキル基中に炭
素原子１〜約３０個を有するメタクリル酸及び／又はア
クリル酸のエステルの油溶性ポリマーは、主に種々異な
るエステルのコポリマーとして、かつ粘度平均分子量５
０００〜２０００００，有利に２００００〜１００００
０，特に１００００〜５００００を有して使用される
（Ｕｌｌｍａｎｎ ｌｏｃ．ｃｉｔ．，第１３巻、８７
頁；第１９巻、２６頁）。ヘテロ原子を有する極性モノ
マー、例えばヒドロキシアルキル（メタ）アクリレー
ト、２ージメチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ−ジ
ーメチルアミノプロピルメタクリルアミド、ビニルピリ
ジンを有するコポリマーとして製造されたポリ（メタ）
アクリル酸アルキルエステルは、界面活性剤及び分散剤
−特性を有する（Ｕｌｌｍａｎｎ，ｌｏｃ．ｃｉｔ．，
第１９巻、２６頁及び第２０巻、５４７頁、５５２
頁）。これはポリ（メタ）アクリレートを基礎とする公
知の無灰分散剤であり、これは本発明に相応して、作動
液中の分散添加剤として、従来分散剤としてその中に使
用され、かつ本発明により確認されたように、低温での
粘度降下を阻害するポリイソブテニルコハク酸イミドと
置換される。これらは、他の公知のＶ．Ｉ．−改良剤、
特にそれ用に公知である前記のポリアルキル（メタ）ア
クリレートと組み合わせて、添加剤として、鉱油をベー
スとする作動液の調製の際に使用できるか、又は、多機
能性添加剤として、その機能中にあるすべての前記流動
改良作用及び分散作用を、ＡＴＦ中で利用できる。
【００２１】これらは（ａ）メタクリル酸及び／又はア
クリル酸のＣ１〜Ｃ３０−アルキルエステル及び（ｂ）
前記種類の官能基を有するモノマー（ヘテロ原子を有す
る極性モノマー）を、モル比（ａ）：（ｂ）＝１：０．
０１〜０．２，特に１：０．０２〜０．２で、及び有利
にモル比１：０．０２〜０．１５で共重合させることに
より製造する。重合は、分散剤が、その中に主として添
加剤として添加されている鉱油中で実施するのが有利で
ある。
【００２２】ＰＡＭＡ’ｓの製造は、特に西独特許（Ｄ
Ｅ−Ｃ）第２８０５８２６号（＝米国特許（ＵＳ−Ｐ）
第４２８１０８１号及び同第４３３８４１８号）、西独
特許（ＤＥ−Ａ）第３３３９１０３号、同第３６０７４
４４号、同第３６１３９９２号明細書中に記載されてい
る。
【００２３】粘度計測法（Ｍｅｔｈｏｄｅ Ｓ．Ｎ．Ｃ
ｈｉｎａｉ，Ｒ．Ａ．Ｇｕｚｚｉ，Ｊ．Ｐｏｌ．Ｓｃ
ｉ．４１，４７５（１９５９）により測定された分散性
コポリマーの分子量は、５０００〜２０００００の範囲
にある。
【００２４】３．他の必要とされる特性、例えば酸化安
定性、耐摩耗性、老化をみたすために、公知の作用物質
（Ｕｌｌｍａｎｎ ｌｏｃ．ｃｉｔ．第２０巻、５４９
〜５６０頁、米国特許（ＵＳ−Ｐ）第４０３６７６８
号）を特に、添加剤混合物（３）（添加物−パケット、
Ｄ．Ｉ．−パケット）として、本発明により、場合によ
りその中に含まれるポリイソブテニルコハク酸イミドの
型の分散剤を除外して、ＡＦＦ調製の際に、慣用法によ
り添加する。
【００２５】４．１〜３に記載された成分（１）、
（２）及び（３）を、ＡＴＦ−調製の際に量比（重量
部）（１）：（２）：（３）＝８０〜９５：３〜１５：
２〜１０で、特に量比８５〜９５：３〜１０：４〜１０
で使用する。
【００２６】Ｖ．Ｉ．改良性、分散作用を有するか又は
有しないＰＡＭＡ−添加剤の重量部の比は、１００：０
〜１０：１であってよい。
【００２７】特色づけは、次の物理上の特有量によって
行なうことができる： 動 粘度 ＤＩＮ ５１５５０ 流動点／曇り点 ＤＩＮ ５１５９７ 粘度指数（Ｖ．Ｉ．） ＩＳＯ ２９０９ ブルックフィールド−粘度 ＤＩＮ ５１３９８
【００２８】
【実施例】ＡＴＦ−組成物の例 使用成分 １．ベースオイル： （１．１）次のデータを有するパラフィンを基礎とする
ラフィネート（所謂１００ニュートラル）： 粘度 mm2ｓ-1／１００℃： ４．２５ Ｖ．Ｉ．： １０７ 流動点℃： −１５ （１．２）低粘稠性のパラフィン性ラフィネート： 粘度 ｍｍ2ｓ-1／１００℃： ３．５８ Ｖ．Ｉ．： １０８ 流動点 ℃： １７ ２．ＡＴＦ−パケット、市販品： 使用濃度 ８．０重量％ ３．ポリイソブチレンを基礎とする無灰分散を含まない
ＡＴＦ−パケット： 使用濃度 ２．０重量％ ４．流動点作用を有する、ＰＡＭＡを基礎とする、分散
性のＶ．Ｉ．−改良剤（市販品）： ＤＩＮ５１３８２による使用濃度３．２重量％のＰＳＳ
Ｉ（永久せん断安定度指数）＝４５ ５．分散作用を有さないＰＡＭＡを基礎とする流動点−
改良剤（市販品） ＰＳＳＩ＝１５ ６．ＰＩＢを基礎とする無灰分散剤（ポリイソブテニル
サクシンイミド、市販品） ７．内部でＢＩＤ（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌ ｄ Ｉｍｐｒｏ
ｖｉｎｇ Ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ）と称される、本発明
により使用すべき分散性のＰＡＭＡ−生成物： ７．１ ＢＩＤ１ ７．２ ＢＩＤ２ 例２及び３を参照。
【００２９】この生成物は流動点−作用を有する。
【００３０】ＰＳＳＩ＝５ ポリマー含有率 ７０重量％ ＡＴＦ中での使用濃度 ７〜１０重量％ 本発明によるＢＩＤの組成例例１ ： ａ ｂ Ｍ1 Ｍ2 Ｍ３ 重量％ ８５ ５ １０ モル％ ７３．４ １２．２ １４．４ モル比ａ：ｂ＝１：０．１７，但しモル数＝Ｍ１＋Ｍ2。
【００３１】例２ ：（＝ＢＩＤ１） Ｍ1 Ｍ2 Ｍ3 重量％ ８６．５ １０ ３．５ モル％ ７１．７ ２３．５ ４．８ モル比ａ：ｂ＝１：０．０５，但しモル数＝Ｍ1＋Ｍ2。
【００３２】例３ ：（ＢＩＤ２） Ｍ1 Ｍ2 Ｍ4 重量％ ８６．９ ４．９ ８．２ モル％ ７３．３ １１．７ １５．０ モル比ａ：ｂ＝１：０．１８，但しモル数＝Ｍ1＋Ｍ2。
【００３３】Ｍ1＝メタクリル酸−ｎ−Ｃ１２〜Ｃ１８
−アルキルエステル Ｍ2＝メタクリル酸メチルエステル Ｍ3＝Ｎ−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド Ｍ4＝メタクリル酸−２−ヒドロキシエチルエステル 次の調合物を対照とする： Ａ．今日慣用のＡＴＦ−組成物。ベースは、ベースオイ
ル（１．１）。
【００３４】Ｂ．Ａ中に含有されるＰＩＢ−生成物のか
わりにＢＩＤ１を有する調合物、ベースはベースオイル
（１．１）。
【００３５】Ｃ．Ｂと同じであるが、ＢＩＤ１は選択さ
れたＰＰＤと混合しておいた。
【００３６】Ｄ．Ａと同じであるが、低粘稠性のベース
オイル（１．２）をベースとする。
【００３７】Ｅ．Ｂと同じであるが、ＰＩＢ生成物の２
／３のみをＢＩＤ１におきかえる。
【００３８】Ｆ．Ｂと同じであるがＢＩＤ２を有する。
【００３９】これらは次の組成及び粘度データを有す
る： 比較すべきＡＴＦの組成及びその粘度データ： 組 成 粘度データ 精製油として 調合物Ａ： ８８．８重量％（１．１） ７．２mm2ｓ-1／１００℃ ８．０重量％（２） せん断後 ３．２重量％（４） ６．３mm2ｓ-1／１００℃ ＤＩＮ ５１３８２ ３５．０００ｍＰａｓ／−４０℃ 精製油として 調合物Ｂ： ９０．６重量％（１．１） ７．２mm2ｓ-1／１００℃ ２．０重量％（３） せん断後 ７．４重量％（７．１） ７．１mm2ｓ-1／１００℃ ＤＩＮ ５１３８２ ２４．０００ｍＰａｓ／−４０℃ 調合物Ｃ： ９０．６重量％（１．１） ７．３mm2ｓ-1／１００℃ せん断後 ２．０重量％（３） ７．１mm2ｓ-1／１００℃ ７．２重量％（７．１） ０．２重量％（５） ＤＩＮ ５１３８２ ２３．０００ｍＰａｓ／−４０℃ 調合物Ｄ： ８７．５重量％（１．２） ７．２mm2ｓ-1／１００℃ せん断後 ８．０重量％（２） ６．０mm2ｓ-1／１００℃ ４．２重量％（４） ＤＩＮ ５１３８２ ２５．０００ｍＰａｓ／−４０℃ 調合物Ｅ： ８９．７重量％（１．１） ７．２mm2ｓ-1／１００℃ せん断後 ２．０重量％（３） ７．１mm2ｓ-1／１００℃ ２．０重量％（６） ６．３重量％（７．１） ＤＩＮ ５１３８３ ２９．０００ｍＰａｓ／−４０℃ 調合物Ｆ： ９０．６重量％（１．１） ７．１mm2ｓ-1／１００℃ せん断後 ２．０重量％（３） ７．０mm2ｓ-1／１００℃ ７．４重量％（７．２） ＤＩＮ ５１３８２ ２３．０００ｍＰａｓ／−４０℃
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ１０Ｎ 20:04 30:02 30:04 40:08 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C10M 145/14 C10N 20:02 C10N 20:04 C10N 30:02 C10N 30:04 C10N 40:08 ＥＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ) ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 鉱油を基礎とする作動液において、ベー
    スオイルは、パラフィンを基礎とし、１００℃での粘度
    約４ｍｍ2ｓ-1を有するオイルラフィネートであり、分
    散剤添加物として、（ａ）メタクリル酸及び／又はアク
    リル酸のＣ１〜Ｃ３０−アルキルエステル及び（ｂ）ヒ
    ドロキシアルキル（メタ）アクリレートをモル比
    （ａ）：（ｂ）＝１：０．０１〜０．２で共重合させる
    ことにより製造し、かつ粘度計測法で測定された分子量
    ５０００〜２０００００を有するポリアルキル（メタ）
    アクリレート（ＰＡＭＡ）を基礎とする添加剤が添加さ
    れており、かつ−４０℃でのブルックフィールド粘度３
    ００００ｍＰａｓ以下〜２００００ｍＰａｓ以下を有す
    るように調製されていることを特徴とする、作動液。
  2. 【請求項２】 分散作用のない流動改良添加剤としての
    Ｃ１〜Ｃ３０−アルキル基を有するポリアルキル（メ
    タ）アクリレートと、請求項１記載の分散剤とを重量比
    １：１０〜１：９９で添加した、請求項１記載の作動
    液。
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