(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子中に少なくとも一つのシクロアルキル基を有する脂環式化合物を４０質量％以上含有し、さらに下記（Ａ１）（Ａ２）成分の混合物であり、かつ（Ａ１）と（Ａ２）の比率が１：３０〜３０：１である（Ａ）成分を組成物全量基準で１〜３０質量％含有するトラクションドライブ用流体。
（Ａ１）置換基がメチル基およびアリール基からなり、メチル基とアリール基のモル比が１５〜２５であるポリオルガノシロキサン。
（Ａ２）置換基がメチル基およびアリール基からなり、メチル基とアリール基のモル比が０．６〜９であるポリオルガノシロキサン。
【請求項２】
（Ａ）成分を組成物全量基準で１０〜３０質量％含有し、かつ（Ａ１）と（Ａ２）の比率が５：２５〜２５：５である請求項１記載のトラクションドライブ用流体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラクションドライブ用流体に係わり、特には、トラクション特性、粘度温度特性、および低温流動性に優れたトラクションドライブ用流体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ころがりすべり摩擦を利用した動力伝達機構には、フリクションドライブとトラクションドライブがある。フリクションドライブは、接触する固体間の摩擦力により動力を伝達するが、トラクションドライブは、動力を伝達する転動面間に油膜を形成させ、その油膜を介して力を伝える機構である。動力伝達を効率良く行うためには、高い接触圧力下で流動性を失い硬化する性質を有する液体（トラクションドライブ用流体）を用いる必要がある。この硬化する性質が、剪断に対する抵抗力となり、動力伝達の効率を向上させる。転動体間の摩擦係数を、直接接触によるものと区別してトラクション係数と呼ぶが、このトラクション係数が高い事が、トラクションドライブ用流体に必要な性能の１つである。
【０００３】
近年は、トラクションドライブ装置の高性能化や小型軽量化の研究が進み、トラクションドライブ用流体も高性能のものが要求されている。これに伴い、自動車の変速機としての利用が注目されている。自動車用トラクションドライブ装置には、トラクションドライブ本体の他に、トルクコンバータ、油圧機構、湿式クラッチ、歯車機構などが含まれる。このため、トラクションドライブ用流体には、動力伝達容量に直接関係するトラクション特性に加えて、粘度温度特性、湿式クラッチ摩擦特性、歯車機構などの耐摩耗性などといった、様々な性質が求められている。つまり、自動車は様々な環境で使用されるため、気温の変化などがあった場合でも一定の油圧を供給できること、極寒地条件であっても十分な始動性を有すること（低温流動性に優れること）、装置のころがり疲労損傷を防ぐために高い温度であっても粘度が低くなり過ぎないこと等である。
【０００４】
トラクションドライブ用流体は、これまでも種々提案されており、モンサント社のサントトラックなどに代表される、合成ナフテンと呼ばれる脂環式化合物が有名である。しかし、これらの化合物はトラクション係数は高く優れているが、粘度指数が低く、広い温度範囲で使用される自動車向けとしては、粘度温度特性の面から適切ではない。特に、低温粘度が非常に高くなるため、低温時の始動性の面で課題があった。
【０００５】
一方、工業用として実用化されているものの中には、ハード型（分岐型）アルキルベンゼンやポリブテン等、低温流動性に優れたものもある。しかし、これらはトラクション係数が合成ナフテンより低く、自動車に用いられるような小型のトラクションドライブ装置では、充分な動力伝達は難しい。
【０００６】
これらの課題を解決すべく、低温流動性に優れたトラクションドライブ用流体は、これまでにも様々なものが報告されている。例えば、特開昭５８−６７７９３号公報には、フェニル基或いはシクロヘキシル基を含んだポリオルガノシロキサン（通称シリコーン油）３０〜１００重量％と合成ナフテンとの混合物が開示されている。このような組成とすることにより、粘度温度特性、低温流動性に優れたトラクション液が得られるとしている。しかしながら、シリコーン油の含有量が高すぎるため、自動車用として用いるためには、湿式クラッチ摩擦特性および耐摩耗性に課題を有している。また、特開昭６０−１３５４９０には、特殊なシロキサン分子単位を有するポリオルガノシロキサンを用いたトラクション液が開示されている。このものは、トラクション特性、粘度温度特性に優れているとしているが、自動車用トラクションドライブ流体として必要となる添加剤の溶解性が劣り、さらに一般に入手しにくく、高価である。特開平５−２５５６８１号公報には、α−アルキルスチレンの二量体水添物とジメチルシリコーンとを混合させたトラクションドライブ用流体が開示されている。このものは、低温流動性には優れるが、トラクション係数が不充分であり、また基材同士の相溶性の点で、混合できるジメチルシリコーンの粘度が低粘度のものに限られていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べて来たように、従来の公知技術では、自動車用のトラクションドライブ用流体として用いるには課題を残していた。本発明は、このような問題点を解決するためになされたものである。つまり、本発明の目的は、トラクション係数が高く、低温流動性に優れ、かつ粘度指数の高い自動車用トラクションドライブ用流体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、高いトラクション係数を有し、さらに優れた粘度温度特性、低温流動性を有するトラクションドライブ用流体を開発すべく鋭意研究した。その結果、下記の成分からなるトラクションドライブ用流体が、所期の目的を満足することを見出した。すなわち、
【０００９】
（１）  分子中に少なくとも一つのシクロアルキル基を有する脂環式化合物を主成分とし、下記（Ａ）成分を組成物全量基準で１〜３０質量％含有するトラクションドライブ用流体。
（Ａ）置換基がメチル基およびアリール基からなり、メチル基とアリール基のモル比が０．２〜３０であるポリオルガノシロキサン。
【００１０】
（２）  （Ａ）成分としてのポリオルガノシロキサンが、下記（Ａ１）（Ａ２）成分の混合物であり、かつ（Ａ１）と（Ａ２）の比率が１：３０〜３０：１である請求項１記載の組成物。
（Ａ１）置換基がメチル基およびアリール基からなり、メチル基とアリール基のモル比が１０〜３０であるポリオルガノシロキサン。
（Ａ２）置換基がメチル基およびアリール基からなり、メチル基とアリール基のモル比が０．２〜１０であるポリオルガノシロキサン。
【００１１】
前記の、分子中に少なくとも一つのシクロアルキル基を有する脂環式化合物は、高いトラクション係数を有するが、粘度指数が低く、低温における粘度が高い。一方、前記（Ａ）成分はトラクション係数が比較的低いが、低温流動性に優れる。この両者を混合すると、トラクション係数に相乗効果が見られ互いの加重平均よりも高い値となり、しかも低温流動性を向上させることができることを見出した。さらに、前記（Ａ）成分として（Ａ１）成分と（Ａ２）成分の混合物を用いると、トラクション係数と低温流動性とがより優れた組成物とできることを見出し、本発明を完成させた。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
分子中に少なくとも一つのシクロアルキル基を有する脂環式化合物としては、例えばα−アルキルスチレン二量体の水素化物などを挙げることができる。その好ましい例としては、１，２−ジシクロヘキシルプロパン、１，２−ジシクロヘキシル−２−メチルプロパン、１，２−ジシクロヘキシル−２−メチルプロパン、２，３−ジシクロヘキシルブタン、２，３−ジシクロヘキシル−２−メチルブタン、２，３−ジシクロヘキシル−２，３−ジメチルブタン、１，３−ジシクロヘキシルブタン、１，３−ジシクロヘキシル−２−メチルブタン、１，３−ジシクロヘキシル−３−メチルブタン、２，４−ジシクロヘキシル−２，３−ジメチルブタン、２，４−ジシクロヘキシルペンタン、２，４−ジシクロヘキシル−２−メチルペンタン、２，４−ジシクロヘキシル−２，４−ジメチルペンタン、２，４−ジシクロヘキシル−２，３−ジメチルペンタン、２，４−ジシクロヘキシル−２−メチルヘキサン、２，４−ジシクロヘキシル−４−メチルヘキサン、３，５−ジシクロヘキシル−３−メチルヘプタン、２，４−ジシクロヘキシル−２−メチルヘプタン、４，６−ジシクロヘキシル−４−メチルヘプタンなどが挙げられる。中でも、トラクション性能や原料の入手性などの面から特に２，４−ジシクロヘキシル−２−メチルペンタンが好ましい。
【００１３】
これらは、α−アルキルスチレンを二量化させ、さらに水素化することなどで得られる。二量化の条件、および水素化の条件は特に指定しないが、例えば、米国特許第３９２５２１７号などに開示されている方法を用いることができる。
【００１４】
本発明においては、上記のような分子中に少なくとも一つのシクロアルキル基を有する脂環式化合物を主成分とする。ここで、主成分とは、明確に濃度で規定できるものではないが、潤滑油に通常用いられる潤滑油基油がこれに該当する。例えば、通常、３０％以上、好ましくは４０％以上、より好ましくは５０％以上含有する場合がこれに相当する。
【００１５】
本発明で用いる（Ａ）成分のポリオルガノシロキサンは、下記の一般式で表されるシロキサンの重合体である。
【００１６】
【化１】
0004416921.tif 000002
【００１７】
ここで、ＲとＲ′は互いに同じでも異なっても良い。また隣り合うシロキサン単位毎にＲとＲ′はそれぞれ異なっていても良い。ｎは、重合度により変化する整数であり、特に限定されないが、１〜１００の間にあることが望ましい。重合度が大きすぎると低温粘度が高くなりすぎるなど、目的の性能が得られない場合がある。
【００１８】
また、このポリシロキサン分子の末端は、Ｓｉ原子に最大３つの炭化水素基が付くことになるが、これらの置換基もメチル基、フェニル基のいずれでも良い。しかし、シロキサン分子の安定性の点で、メチル基が３個結合しているものが好適に使用できる。
【００１９】
そして本発明においては、Ｒ、Ｒ′がそれぞれメチル基（−ＣＨ３）、もしくはアリール基からなり、メチル基とアリール基のモル比が０．２〜３０のものを用いる。
ここでアリール基とはベンゼン環を少なくとも一つ含む置換基を表す。特にはフェニル基の場合が好ましい。
【００２０】
「メチル基とアリール基のモル比」とは、ポリオルガノシロキサン構造中に含まれる、Ｓｉ原子と結合している置換基の数の比であり、メチル基の数／アリール基の数のことである。つまりこの数字が小さくなればなるほど、アリール基の比率が高くなる。
（Ａ）成分に含まれるメチル基とアリール基のモル比が小さいほど、トラクション係数が高くなり、添加剤溶解性に優れるが、反面、低温粘度が高くなったり、粘度指数が低くなったりと、目的とする性能が得られないことがある。そこで、トラクション係数が高く、低温流動性に優れ、粘度指数が高く、かつ、潤滑油として要求される様々な性能を満足するために必要な添加剤の溶解性も満足するためには、メチル基とアリール基のモル比を０．２〜３０の範囲にすることが必要である。
【００２１】
シリコーン油としてより一般的な、ポリジメチルシロキサンだと、脂環式化合物に対しての相溶性が劣り、より低粘度のものしか溶解しない。従って、高温での動粘度を高くできない。また、添加剤が溶けない場合があるため好ましくない。
【００２２】
（Ａ）成分の濃度は、組成物全量基準で１〜３０質量％となるようにする。好ましくは１０〜３０質量％とすべきである。（Ａ）成分濃度が１質量％未満では低温流動性、粘度温度特性が自動車用トラクションドライブ流体としての性状を満足しなくなることがあるため好ましくない。一方３０質量％を超えると、低温粘度は低下するものの、トラクション係数が低くなりすぎ、また変速機油としての性能を発揮するために必要な添加剤の溶解性が悪化するなどの問題が起こることがあるため好ましくない。
【００２３】
また、（Ａ）成分として、下記の（Ａ１）、（Ａ２）成分、
（Ａ１）置換基がメチル基およびアリール基からなり、メチル基とアリール基のモル比が１０〜３０であるポリオルガノシロキサン
（Ａ２）置換基がメチル基およびアリール基からなり、メチル基とアリール基のモル比が０．２〜１０であるポリオルガノシロキサン
の混合物を用いることがさらに好ましい。すなわち、トラクション係数はやや低いが低温流動性に優れた（Ａ１）成分と、低温流動性はやや劣るがトラクション係数が（Ａ１）成分よりも高く、添加剤溶解性にも優れた（Ａ２）成分を混合することで、変速機用として用いるために好ましい組成物を作ることができる。
【００２４】
この場合、（Ａ１）と（Ａ２）の比率は１：３０〜３０：１、より好ましくは５：２５〜２５：５となるようにすべきである。
上に挙げた範囲を外れると、（Ａ１）と（Ａ２）それぞれの優れた点を生かすことができなくなる。
【００２５】
特に好ましくは、
（Ａ１）成分として、メチル基とアリール基のモル比が１５〜２５であるポリオルガノシロキサン、（２５℃の動粘度２０〜２００ｍｍ２／ｓ）
（Ａ２）成分として、メチル基とアリール基のモル比が０．６〜９であるポリオルガノシロキサン、（２５℃の動粘度２０〜５００ｍｍ２／ｓ）
を挙げることができる。
【００２６】
（Ａ１）、（Ａ２）成分は、それぞれ２種以上のものを併用しても良いし、シリコーン油の合成の際にあらかじめ混合してあってもかまわない。
【００２７】
なお、さらに本発明の効果を損なわない範囲で、イソパラフィン系炭化水素油やアルキルベンゼンなどの炭化水素化合物を適宜配合することを妨げるものではない。
【００２８】
イソパラフィン系炭化水素油としては、α−オレフィンなどの重合体、或はこの水素化物を用いることができる。重合の原料としては、炭素数が３以上のオレフィンであればよく、特にブテン、ブチレンなどの２〜７量体が好ましい。また、これらのオレフィンは単独で重合させても、共重合体の形でも良い。最終的に得られるものが、数平均分子量１００〜１０００であれば好適に使用できる。数平均分子量が１００を切った場合、或は１０００を超えた場合は、所定の動粘度もしくは低温粘度が得られなくなることがある。
【００２９】
アルキルベンゼンについても、公知の方法で製造したものが利用できる。例えば、プロピレンの２〜６量体を、フッ化水素、硫酸、塩化アルミニウム等の触媒を用いてベンゼン、トルエン、キシレン等と反応させることにより得ることができる。反応条件は、種々の要因が絡むために特定することは難しいが、例えば塩化アルミニウムを触媒として用いる場合、反応温度が２０〜１５０℃、反応圧力が２×１０５〜１．１×１０６Ｐａの範囲が好適に使用できる。最終的に、蒸留等によりアルキル基の炭素数が５〜２０のものを分離し、本発明の潤滑油の成分として使用する。アルキル基の炭素数がこの範囲を外れると、所定の動粘度、トラクション係数が得られなくなることがあるため好ましくない。
【００３０】
上記のような構成成分を混合して得られるトラクションドライブ用流体は、４０℃における動粘度が１５〜３０ｍｍ２／ｓ、１００℃における動粘度が３．５〜７．０ｍｍ２／ｓ、粘度指数が１００〜２５０、−４０℃におけるブルックフィールド粘度が、２５，０００〜２００，０００ｍＰａ・ｓ程度の値を示す。
これらの粘度特性は、変速機に含まれるポンプなどの油圧機構を正常に作動させたり、シール材からの漏れ、軸受けなどの損傷を防ぐために必要となる。これが、上記の範囲を外れるようになると、自動車用のトラクションドライブ用流体として使用することが難しくなる。
本発明のトラクションドライブ用流体は、前記のような構成成分とすることで、自動車用に適する物理性状を得ることができたものである。これにより、低温流動性とトラクション
係数を両立させたトラクションドライブ用流体とすることができる。
【００３１】
本発明のトラクションドライブ用流体には、上記の成分の他に、本発明の目的が損なわれない範囲で、従来から潤滑油に用いられている摩擦調整剤、摩耗防止剤、極圧剤、清浄分散剤、酸化防止剤、防錆剤、金属不活性剤、消泡剤などを適宜添加することができる。
【００３２】
摩擦調整剤としては脂肪族アミン、脂肪族アミド、脂肪族イミド、アルコール、エステル、リン酸エステルアミン塩、亜リン酸エステルアミン塩等が、摩耗防止剤としてはリン酸エステル、ジアルキルジチオリン酸亜鉛等が、極圧剤としては硫化オレフィン、硫化油脂等が、分散剤としてはポリアルケニルコハク酸イミド、ポリアルケニルコハク酸エステル及びそれぞれのホウ酸変性物等が、清浄剤としてはアルカリ土類金属スルフォネート、フェネート、サリシレート等が、酸化防止剤としてはアミン系、フェノール系の酸化防止剤等が、金属不活性剤としてはベンゾトリアゾール、チアジアゾール等が、防錆剤としてはアルケニルコハク酸エステルまたはその部分エステルなどが、消泡剤としてはシリコン化合物、エステル系消泡剤等が、それぞれ挙げられる。これらはそれぞれコンポーネントで添加しても良いし、また、これらの混合物として販売されているパッケージを用いても良い。
【００３３】
【実施例】
以下、実施例および比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例及び比較例で使用した潤滑油組成物の各成分を以下に示す。
【００３４】
〔分子中に少なくとも一つのシクロアルキル基を有する脂環式化合物〕
２，４−ジシクロヘキシル−２−メチルペンタン
【００３５】
〔Ａ成分〕
（Ａ１）成分：置換基にアリール基を有するポリオルガノシロキサンで、メチル基／アリール基のモル比が１０〜３０のもの。
【００３６】
（Ａ１−４０）：アリール基＝フェニル基、メチル基／フェニル基のモル比＝１９であるポリオルガノシロキサン。２５℃の動粘度：４０ｍｍ２／ｓ。
（Ａ１−５０）：アリール基＝フェニル基、メチル基／フェニル基のモル比＝１９であるポリオルガノシロキサン。２５℃の動粘度：５０ｍｍ２／ｓ
（Ａ１−１００）：アリール基＝フェニル基、メチル基／フェニル基のモル比＝１９であるポリオルガノシロキサン。２５℃の動粘度：１００ｍｍ２／ｓ
【００３７】
（Ａ２）成分：置換基にアリール基を有するポリオルガノシロキサンで、メチル基／アリール基のモル比が０．２〜１０のもの。
【００３８】
（Ａ２−４０）：アリール基＝フェニル基、メチル基／フェニル基のモル比＝１であるポリオルガノシロキサン。２５℃の動粘度：４０ｍｍ２／ｓ。
（Ａ２−４００）：アリール基＝フェニル基、メチル基／フェニル基のモル比＝３であるポリオルガノシロキサン。２５℃の動粘度：４００ｍｍ２／ｓ。
【００３９】
その他の成分
（ＤＭ−１０）：ポリジメチルシロキサン、２５℃の動粘度：１０ｍｍ２／ｓ。
（ＤＭ−２０）：ポリジメチルシロキサン、２５℃の動粘度：２０ｍｍ２／ｓ。
（ＰＢ−Ａ）：ポリブテン、日本油脂製ＮＡＳ−４
（ＰＢ−Ｂ）：ポリブテン、日本油脂製ＮＡＳ−５Ｈ
（添加剤）：粘度指数向上剤、コハク酸イミド型分散剤、Ｃａ系清浄剤、酸化防止剤、摩擦調整剤、極圧剤、金属不活性化剤、消泡剤などの混合物。
【００４０】
実施例および比較例で得たトラクションドライブ用流体の評価は、下記の方法で行なった
【００４１】
（動粘度および粘度指数）
ＪＩＳ  Ｋ２２８２に従って、４０℃と１００℃の動粘度を測定し、粘度指数の計算を行った。
【００４２】
（トラクション係数）
曽田式四円筒試験機を用いて測定した、法線荷重に対する伝達された接線力の比をトラクション係数とした。測定条件は、油温１００℃、法線荷重３６０ｋｇｆ、回転数２４００ｒｐｍ（平均転がり速度５．０ｍ／ｓ）、すべり率２．２％で行った。
【００４３】
（ＢＦ（ブルックフィールド）粘度試験）
ＡＳＴＭ  Ｄ  ２９８３に従って、−４０℃のＢＦ粘度を測定した。
【００４４】
（添加剤溶解性）
ＡＴＦに使用される市販パッケージを用い、溶けるかどうかを目視で確認した。
【００４５】
（実施例１〜８及び比較例１〜５）
実施例１〜８として表１に示す配合組成のトラクションドライブ用流体を製造した。また、比較例１〜５として表２に示す配合組成のトラクションドライブ用流体を製造した。これらについて、動粘度、粘度指数、ＢＦ粘度、トラクション係数及びＡＴＦ添加剤溶解性を調べた。その結果を表１、２に示す。
【００４６】
【表１】
0004416921.tif 000003
【００４７】
【表２】
0004416921.tif 000004
【００４８】
実施例１〜８は、分子中に少なくとも一つのシクロアルキル基を有する脂環式化合物（２，４−ジシクロヘキシル−２−メチルペンタン）と（Ａ）成分とを配合した場合、比較例１の２，４−ジシクロヘキシル−２−メチルペンタン単独のものと比較して粘度指数の大幅な向上およびＢＦ粘度の低下すなわち低温流動性が向上している事が分かる。
特に（Ａ）成分として（Ａ１）成分と（Ａ２）成分を混合した場合（実施例４）には、低温流動性が著しく改善していることが分かる。
【００４９】
これら実施例のトラクション係数は、市販のトラクションオイルとほぼ同等の値である。
これに対し、分子中に少なくとも一つのシクロアルキル基を有する脂環式化合物のみのもの（比較例１）では、トラクション係数は大きいが、粘度指数が低く低温流動性が著しく悪い。（Ａ１）成分単独の場合（比較例２）、ポリオルガノシロキサンとしてフェニル基を含まないポリジメチルシロキサンを用いた場合（比較例３及び比較例５）は低温流動性は良いがトラクション係数が低く、またＡＴＦ添加剤溶解性が悪い。ポリブテン単独の場合（比較例４）には低温流動性は良いがトラクション係数が低かった。
【００５０】
また、実施例１と比較例１，２との比較から、両者の混合により、トラクション係数が違いの加重平均より０．００１向上していることもわかる。
【００５１】
（実施例９〜１３及び比較例６〜８）
自動車用のトラクションドライブ流体として使用することを考慮し、オートマチックトランスミッション潤滑油用の添加剤を添加したトラクションドライブ用流体を製造した。
実施例９〜１３及び比較例６〜８について配合組成及び動粘度、粘度指数、ＢＦ粘度、トラクション係数を併せて表３に示す。
【００５２】
【表３】
0004416921.tif 000005
【００５３】
本発明の実施例は、実際にＡＴＦ添加剤を加えた場合でも、高いトラクション係数を満足しつつ低温流動性にも優れている。一方、比較例はトラクション係数が低かったり、添加剤が不溶であるなどの問題があった。
【００５４】
【発明の効果】
本発明のトラクションドライブ用流体は、優れた粘度温度特性、低温流動性を有するとともに、高いトラクション係数を有し、特に自動車用のトラクションドライブ流体として使用したときに優れた性能を発揮できる。