JPH0631389B2 - ビスカスカップリング用流体組成物 - Google Patents
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Description
車の走行安定性や悪路脱出を目的としてディファレンシ
ャル機構や四輪駆動車のプロペラシャフト等に装着され
るもので、その耐久性は充填されているビスカスカップ
リング用流体の性能に大きく依存している。
リング用流体組成物に関するものである。
ング側とハブ側にそれぞれ取りつけられた数十枚の薄い
鉄製の環状プレートにより構成され、この中に高粘度の
ビスカスカップリング用流体が充填されている。ハブと
ハウジング側の両プレート間に回転差が生じると、両プ
レート間にせん断力がかかり、充填流体の粘性によるト
ルクが発生し、トルクが伝達され、また回転差が制御さ
れる。ビスカスカップリングの構造については例えば特
公昭58−48779に記載されている。
抗を利用したもので、自動車に装着される場合、出来る
だけ小型で必要トルクを得ることが要求されるため、比
較的高粘度の流体が使われる。また、ビスカスカップリ
ング用流体として温度に対する粘度変化に小さいこと、
高温での熱安定性に優れることが要求され、従来よりシ
リコーン流体が使われている。特に、25℃での粘度が
5,000〜500,000センチストークスのジメチ
ルポリシロキン流体が一般に使われているが、流体にか
かるせん断やプレート間の摩擦による発熱で相当の高温
になることもあり、長期間の使用において、粘度上昇を
起し最終的にはゲル化に至ることが多いという問題点が
あった。すなわち、充填流体が著しく粘度変化したり、
ゲル化するとビスカスカップリングの初期設定性能が維
持できなくなり、この点の解決が急務とされていた。
々の耐熱向上剤の添加が検討されてきた。提案された耐
熱向上剤としては、例えば、フェノチアジン、ジフェニ
ルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、N−フェニ
ル、N′−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、
N,N′−ジ−β−ナルチル−p−フェニレンジアミン
などのアミン類、2,6−ジ−t−ブチルフェノール、ス
チレン化フェノール、4,4′−チオビス(6−t−ブチ
ル−m−クレゾール)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジ
−t−ブチルフェノール)などのフェノール類、鉄、セ
リウム、ジルコニウムなどのオクチル酸金属塩、有機セ
レン化合物、フェロセン、さらにはポリオルガノシロキ
サンと相溶性にすぐれたシロキサン化合物、例えばフェ
ロ−シロキサン、ジルコニウム−シロキサン(特公昭5
6−14700)、セリウム−シロキサン(特公昭51
−24377、特公昭53−980)、芳香族アミン基
を有するシロキサン(特公昭55−18457、特公昭
60−10535)、ジルコニウム・セリウム−シロキ
サン(特開昭61−185597)などがあげられる。
は、静的な実験室的熱安定度テスト、例えばビーカーに
試料を採取し、200〜250℃の恒温室に静置して粘
度上昇の傾向やゲル化に至るまでの時間で評価した場合
には効果が認められるものの、ビスカスカップリング用
流体として実装置で使用して試験した場合には粘度上昇
やゲル化を防止するには至らなかった。
ップリング用流体を得るべく種々研究を行なった結果、
ポリオルガノシロキサン流体の基油に対して、特定のイ
オウ系添加剤を配合することにより安定なビスカスカッ
プリング用流体が得られることを見出して本発明を確立
したものである。
水素基、aは1.9〜2.1の数)で示され、25℃に
おける粘度が500〜500,000センチストークス
のポリオルガノシロキサン流体を基油とし、これに、
(B)少量の次に示す(ロ)〜(ヘ)のイオウもしくはイ
オウ化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一つの成
分を添加して成ることを特徴とするビスカスカップリン
グ用流体組成物: (ロ)一般式 (式中R2は一価の炭化水素基、R3は二価の炭化水素
基、xは1以上の整数でありくり返し単位中においてそ
れぞれのxは同一もしくは異なる数でありうる、nは0
または1以上の整数)で示される炭化水素硫化物、 (ハ)油脂と硫黄の反応生成物である硫化油脂、 (ニ)一般式 (式中R4、R5、R6、R7は同一もしくは異なる一
価の炭化水素基)で示されるジチオりん酸亜鉛、 (ホ)単体硫黄、 (ヘ)一般式 (式中R8、R9は二価の炭化水素基、xは1以上の整
数でありくり返し単位中においてそれぞれのxは同一も
しくは異なる数でありうる、nは0または1以上の整
数)で示される炭化水素硫化物、 に存する。
るポリオルガノシロキサン流体において、式中R1は一
価の炭化水素基もしくはハロゲン化炭化水素基であり、
炭化水素基の例としては、炭素数1〜12の直鎖もしく
は分岐の飽和もしくは不飽和の脂肪族炭化水素基(例え
ばアルキル基、アルケニル基)、炭素数6〜18の芳香
族炭化水素基があり、ハロゲン化炭化水素基の例として
は上記炭化水素基の少なくとも1個の水素原子がハロゲ
ン原子(例えばフッ素、塩素、臭素)で置換されたもの
である。脂肪族炭化水素基、ハロゲン化脂肪族炭化水素
基としては炭素数1〜8のものが望ましく、例えばメチ
ル基、エチル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、
トリフルオロプロピル基、オクテニル基などがあげられ
る。芳香族炭化水素基の例としてはフェニル基、トリル
基、キシリルなどがあげられる。ケイ素原子に結合する
これらの基は同一または異種のものであってもよい。ポ
リオルガノシロキサンは直鎖状の骨格をなしており、若
干の分岐部分を有してもよい。式(イ)のポリオルガノ
シロキサンにおいて、直鎖で分子量の高いものはaが
2.0に近く、分子量が低いものはaが2.0より大き
く、分岐部分を含むものはaが2.0より小さい。本発
明に使用されるポリオルガノシロキサン流体の例として
は、ポリジメチルシロキサン流体、ポリジメチル・メチ
ルフェニルシロキサン流体、ポリメチルフェニルシロキ
サン流体、ポリジメチル・ジフェニルシロキサン流体、
ポリメチルヘキシルシロキサン流体、ポリメチルオクチ
ルシロキサン流体、ポリメチルトリフルオロプロピルシ
ロキサン流体、ポリメチル・メチルトリフルオロプロピ
ルシロキサン流体など単一重合体や共重合体またはこれ
らの混合物があげられる。
いることが望ましく、その例としてはトリメチルシリル
基、トリエチルシリル基などがあげられる。
て約500〜500,000、好ましくは約5,000
〜400,000センチストークスの範囲のものが適当
である。粘度は低すぎるものは粘性抵抗が小さくビスカ
スカップリングの容量を非常に大きくする必要があり、
また粘度が高すぎるものは粘性抵抗が大きすぎ、発熱が
非常に大きくなり耐久性に問題がでてくる。本発明の組
成物において、このポリオルガノシロキサン流体は基油
として配合され、その配合量は組成物の多割合を占め、
通常約90〜99.99重量%、好ましくは約95〜9
9.95重量%の量で使用される。
よりなる基油(A)に少量の特定のイオウ系添加剤(B)が配
合される。以下これらの成分について述べる。
R2は一価の炭化水素基であり、炭化水素基の例として
は、炭素数2〜20の直鎖もしくは分岐の飽和もしくは
不飽和の脂肪族炭化水素基(例えばアルキル基、アルケ
ニル基)、炭素数6〜26の芳香族炭化水素基がある。
これら炭化水素基の具体例としてはエチル基、プロピル
基、ブチル基、ノニル基、ドデシル基、プロペニル基、
ブテニル基、ベンジル基、フェニル基、トリル基、ヘキ
シルフェニル基等があげられる。基R3は二価の炭化水
素基であり、その例は、炭素数2〜20の直鎖もしくは
分岐の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜26の芳香族炭化
水素基がある。これら二価の炭化水素基の具体例はエチ
レン基、プロピレン基、ブチレン基、フェニレン基など
がある。一般式(ロ)のイオウ化合物の代表的なもの
は、硫化オレフィン、および一般式R2−Sx−R
2(xは2以上の整数)で示されるポリサルファイド化
合物である。一般式(ロ)の具体例としてはジイソブチ
ルサルファイド、ジオクチルポリサルファイド、ジター
シャリノニルポリサルファイド、ジターシャリブチルポ
リサルファイド、ジベンジルポリサルファイド、そして
ポリイソブチレン、テルペン類等のオレフィン類をイオ
ウ等の硫化剤で硫化した硫化オレフィン類、イソブチレ
ンとイオウとの化合物で式 または/および と推定される化合物などがあげられる。
硫化油脂で、油脂としてはラード、牛脂、鯨油、パーム
油、ヤシ油、ナタネ油などの動植物油脂がある。この反
応生成物は化学構造が単一ではなく種々の混合物であ
り、化学構造そのものは明確ではない。
4、R5、R6、R7は同一もしくは異なる一価の炭化
水素基であり、炭化水素基の例としては炭素数3〜2
0、特に3〜12の直鎖もしくは分岐の飽和もしくは不
飽和の脂肪族炭化水素基(例えばアルキル基、アルケニ
ル基)、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基があげられ
る。これら炭化水素基の具体例としてはプロピル基、ブ
チル基、ノニル基、ドデシル基、オクテニル基、フェニ
ル基、トリル基等がある。一般式(ニ)の具体例として
はジイソブチルジチオりん酸亜鉛、ジペンチルジチオり
ん酸亜鉛、ジ−1−メチルヘプチルジチオりん酸亜鉛、
ジ−2−エチルヘキシルジチオりん酸亜鉛、ジフェニル
ジチオりん酸亜鉛等がある。
ないが、ポリオルガノシロキサン流体中に入れ、約15
0〜250℃の温度で加熱撹拌することにより溶解もし
くはポリオルガノシロキサンと反応し硫黄の固体は消失
する。
R8、R9は二価の炭化水素基であり、炭化水素基の例
としては、炭素数2〜20の直鎖もしくは分岐の脂肪族
炭化水素基、炭素数6〜26の芳香族炭化水素基があ
る。これらの二価の炭化水素基の具体例はエチレン基、
プロピレン基、ブチレン基、フェニレン基などがある。
一般式(ヘ)のイオウ化合物の例として の化合物がある。
5,414号に記載された合成方法によって調整でき、
イソブチレンのようなオレフィンとイオウモノハライド
とから得られる反応物を更にアルカリメルカプチドと反
応させて得られる。
(ロ)に示される成分を約0.01〜10重量%、好ま
しくは約0.1〜5重量%配合することにより望ましい
ビスカスカップリング用流体組成物が得られる。(ロ)
に示される成分の配合量が少なすぎると効果が小さい
し、配合量が多すぎると(イ)や(ロ)の成分自体の熱
劣化の影響が大きくなり望ましくない。このことは
(ハ)、(ニ)、(ホ)、(ヘ)の成分に対しても同じ
である。また、(ホ)の成分である単体硫黄について
は、特に好ましい配合量は(イ)で示されるポリオルガ
ノシロキサン中約0.01〜5.0重量%、ことに約
0.05〜2.0重量%である。本発明組成物におい
て、配合する成分は基油のポリオルガノシロキサン流体
中に溶解することが好ましいが、必ずしも溶解しなくて
もよく、基油の粘度が高いことにより単に分散していて
もよいし、また基油と反応していてもよい。尚本発明組
成物において配合量は特に断らない限り、組成物全量を
基準とする。
(ロ)、(ハ)、(ニ)、(ホ)、(ヘ)の成分はそれ
ぞれ単独で用いて効果を有するが、(ロ)、(ハ)、
(ニ)、(ホ)、(ヘ)の中から2〜6成分を併用して
加えてもさしつかえない。この場合、(ロ)〜(ヘ)の
成分の全量が約0.01〜10重量%の範囲にあること
が望ましい。
やその他慣用の添加剤してもさしつかえない。特に、ビ
スカスカップリング用流体として種々の過酷な条件下に
さらされることを考えると、従来公知の耐熱向上剤をも
添加した方が望ましい場合もある。
において粘度変化が小さく、またゲル化しにくく、安定
であるという特徴を有する。また本発明のビスカスカッ
プリング用流体を使用することにより、上記の点以外に
プレート板の耐摩耗性も改善されるという効果を有し、
ビスカスカップリングの耐久性さらには自動車の信頼性
を高めるものである。
っても本発明がこれらによって制限されるものではな
い。なお、以下に記す粘度は25℃における粘度であ
る。
よび表2に示す。これらの組成物は実施例5、7、9、
12を除いて全て表1の表2に示す割合で60℃で1時
間混合撹拌することにより調製した。実施例5、7、
9、12の組成物は表1に示す割合で混合し、200℃
で1時間撹拌することにより調製した。実施例1〜12
および比較例1〜3で用いたポリオルガノシロキサンは
全て分子鎖末端をトリメチルシリル基で封鎖したもので
ある。実施例1におけるジターシャリーノニルポリサル
ファイドは比重(15℃/4℃)1.045、硫黄分3
7.5重量%のもので、日本チオケミカル株式会社の商
品名「TNPS」のものを用いた。実施例2、8におけ
る硫化オレフィン(1)は比重(15℃/4℃)1.1
4、硫黄分46.5重量%、粘度(センチストークス/
100℃)9.0のもので、日本クーパー株式会社の商
品名「HITEC 053」のものを用いた。実施例3
における硫化油脂は比重(15℃/4℃)1.004、
硫黄分14.5重量%のもので、大日本インキ化学株式
会社の商品名「S−285」のものを用いた。実施例4
におけるジアルキルジチオりん酸亜鉛(1)のアルキル基
は炭素数6のアルキル基で、比重(15℃/4℃)1.
10、亜鉛分8.5重量%、硫黄分17.0重量%のも
ので、日本クーパー株式会社の商品名「HITEC 6
53」のものを用いた。実施例5、7、9における単体
硫黄粉末は純度98.0重量%以上のもので、和光純薬
工業株式会社の試薬を用いた。実施例6および比較例2
におけるジルコニウムシロキサンは比重(25℃)0.
993、粘度25センチストークス、ジルコニウム3.
0重量%のものを用いた。実施例6におけるジブチルジ
サルファイドは比重(20℃)0.938、硫黄分3
6.0重量%のもので、関東化学株式会社の試薬を用い
た。実施例7におけるジアルキルジチオりん酸亜鉛(2)
のアルキル基は、炭素数3と6のアルキル基の混合より
なる比重(15℃/4℃)1.11、亜鉛分8.7重量
%、硫黄分16.2重量%のもので、Texaco C
hemical Company,Ltd.の商品名
「TLA 643」のものを用いた。実施例10におけ
るジベンジルサルファイドは硫黄分25.5重量%のも
ので、大日本インキ化学株式会社の商品名「S−70
0」のものを用いた。実施例11における硫化オレフィ
ン(2)は、比重(60゜F)1.11、硫黄分42.5重
量%のもので、The Lubrizol Corpo
rationの商品名「Anglamol 33」のも
のを用いた。実施例12における硫化オレフィン(3)は
米国特許第3,925,414号の記載に従い、。イソ
ブチレンと一塩化硫黄との反応物を更にナトリウムメル
カプチドと反応させて合成したもので、構造式 の環状イオウ化合物を用いた。比較例1におけるオクチ
ル酸鉄は比重(25℃)0.935、鉄6.0重量%の
ものを用いた。比較例3の芳香族アミン基を有するシロ
キサンは比重(25℃)1.080、粘度115センチ
ストークスのものを用いた。
カップリング用流体として評価した。その結果を表3に
示す。評価は59枚のプレートから成る内容積105ml
のビスカスカップリングに実施例および比較例に示す組
成物をそれぞれ充填率が90容積%になるよう封入し、
100回転/分の差速で流体温度を130℃に保持しな
がら200時間連続運転したときの運転前後のトルク変
化と粘度変化を測定した。ただ、実施例10と比較例3
の評価は50回転/分の差速で200時間連続運転した
ものである。また、運転前後の流体中の鉄分を測定し
た。なお、トルク変化は30回転/分での差速時に生じ
るトルクの運転前後の変化率である。表3から本発明の
ものは、従来の公知技術に基づく比較例のものに比べ粘
度変化が小さく、結果としてトルク変化も小さくビスカ
スカップリング用流体として優れていることがわかる。
また、試験後の流体中の鉄分はプレートの摩耗により生
成した鉄の量で、本発明のものは流体中の鉄分が少ない
ことによりプレートの摩耗をある程度防ぐ効果もあるこ
とがわかる。以上、本発明のビスカスカップリング用流
体を使うことによりビスカスカップリングの耐久性や信
頼性が高まる。
Claims (1)
- 【請求項1】(A)、(イ)平均単位式 (式中R1は一価の炭化水素基もしくはハロゲン化炭化
水素基、aは1.9〜2.1の数)で示され、25℃に
おける粘度が500〜500,000センチストークス
のポリオルガノシロキサン流体を基油とし、これに、
(B)少量の次に示す(ロ)〜(ヘ)のイオウもしくはイ
オウ化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一つの成
分を添加して成ることを特徴とするビスカスカップリン
グ用流体組成物: (ロ)一般式 (式中R2は一価の炭化水素基、R3は二価の炭化水素
基、xは1以上の整数でありくり返し単位中においてそ
れぞれのxは同一もしくは異なる数でありうる、nは0
または1以上の整数)で示される炭化水素硫化物、 (ハ)油脂と硫黄の反応生成物である硫化油脂、 (ニ)一般式 (式中R4、R5、R6、R7は同一もしくは異なる一
価の炭化水素基)で示されるジチオりん酸亜鉛、 (ホ)単体硫黄、 (ヘ)一般式 (式中R8、R9は二価の炭化水素基、xは1以上の整
数でありくり返し単位中においてそれぞれのxは同一も
しくは異なる数でありうる、nは0または1以上の整
数)で示される炭化水素硫化物。
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