DE3785586T2 - Antriebsfluessigkeit. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft eine verbesserte Antriebsflüssigkeit. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Antriebsflüssigkeit, die eine Mischung aus einer Esterverbindung, in der ein Cyclohexylring durch eine Esterbindung mit einem linearkettigen Kohlenwasserstoff verbunden ist, oder ein Derivat hiervon, und einem definierten Kohlenwasserstoffpolymer oder einem definierten polymeren Ester als Grundöl umfaßt.
• Zugantriebskraftübertragungen, die Kraft durch einen Zugantriebsmechanismus in Kraftfahrzeugen und gewerblichen Maschinen auf ein angetriebenes Teil übertragen, haben neuerdings die Aufmerksamkeit auf sich gezogen, und in den letzten Jahren war ein Fortschritt in der Forschung und Entwicklung auf diesem Gebiet zu verzeichnen. Der Zugantriebsmechanismus ist ein kraftübertragender Mechanismus, der eine Rollreibung verwendet. Im Gegensatz zu konventionellen Antriebsmechanismen verwendet er kein Getriebe. Dies ermöglicht eine Verringerung der Vibration und des Lärms sowie eine gleichmäßige Geschwindigkeitsveränderung in der Hochgeschwindigkeitsrotation. Ein wichtiges Ziel in der Automobilindustrie ist die Verbesserung der Kraftstoffersparnis von Automobilen. Es ist vorgeschlagen worden, daß, wenn der Zugantrieb auf das Getriebe von Kraftfahrzeugen angewandt wird, um das Getriebe in ein kontinuierliches, stufenlos stellbares Getriebe umzuwandeln, im Vergleich mit konventionellen Getriebesystemen der Kraftstoffverbrauch um mindestens 20 % verringert werden kann, da der Antrieb immer im optimalen Kraftstoffverbrauchsbereich ablaufen kann. Bisherige Untersuchungen führten zu der Entwicklung von Materialien, die eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung haben, und zur theoretischen Analyse von Zugmechanismen. In Hinsicht auf die Antriebsflüssigkeit wird die Korrelation der Traktionskoeffizienten allmählich auf einer Ebene der Molekularstruktur der Komponenten verstanden. Der Ausdruck "Traktionskoeffizient", wie er hier verwendet wird, ist definiert als das Verhältnis der Zugkraft, die durch Schlupf an den Kontaktpunkten zwischen Rotatoren, die miteinander in Kontakt sind, in einer Kraftübertragung vom Rollreibungstyp verursacht wird, zu der Normallast.
• Es ist erforderlich, daß die Antriebsflüssigkeit aus einem Schmieröl besteht, das einen hohen Traktionskoeffizienten hat. Es ist gesichert, daß eine Antriebsflüssigkeit, die eine Molekularstruktur besitzt, die einen Naphthenring aufweist, eine solche hohe Leistung zeigt. "Santotrack ", hergestellt von der Monsanto Chemical Company, ist allgemein als eine kommerziell erhältliche Antriebsflüssigkeit bekannt. Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 47-35763 offenbart Di(cyclohexyl)alkan und Dicyclohexan als Antriebsflüssigkeiten, die einen Naphthenring aufweisen. Diese Patentveröffentlichung offenbart, daß eine Flüssigkeit, die durch Vermischen der oben genannten Alkanverbindung mit einem perhydrierten (α-Methyl)styrolpolymer, Hydrindanverbindung oder dergleichen erhalten wird, einen hohen Traktionskoeffizienten hat. Weiterhin offenbart die japanische Patent-offenlegungs-Nr. 59-191797 eine Antriebsflüssigkeit, die eine Esterverbindung, die einen Naphthenring aufweist, enthält. Es lehrt, daß ein Ester, der durch die Hydrierung des aromatischen Kerns von Dicyclohexyl-cyclohexandicarboxylat oder Dicyclohexylphthalat erhalten wird, als Antriebsflüssigkeit vorzuziehen ist.
• JP-A-61188495 beschreibt eine synthetische Schmierflüssigkeit, die ein Cyclohexyl-cyclohexancarboxylat und ein Poly(α- olefin) umfaßt.
• Wie oben erwähnt, sind in den letzten Jahren Fortschritte in der Entwicklung kontinuierlicher, stufenlos stellbarer Getriebe gemacht worden. Je höher der Traktionskoeffizient der Antriebsflüssigkeit ist, um so größer ist die Übertragungskraft in der Vorrichtung. Dies trägt zu einer Verringerung der Größe der Vorrichtung mit einer entsprechenden Verringerung des Abgases und damit der Umweltverschmutzung bei. Daher besteht ein Bedarf nach einer Flüssigkeit, die einen Traktionskoeffizienten hat, der so hoch wie möglich ist. Allerdings liefert sogar die Verwendung einer Antriebsflüssigkeit, die die höchste Leistung von allen derzeit kommerziell erhältlichen Flüssigkeiten zeigt, in einer solchen Zugantriebseinrichtung eine ungenügende Leistung in Bezug auf den Traktionskoeffizienten. Außerdem ist eine solche Antriebsflüssigkeit ziemlich teuer. Die Antriebsflüssigkeit, die in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 46-35763 vorgeschlagen wurde, enthält α-Methylstyrolpolymer oder dessen Analogon als eine Komponente und ist daher in Bezug auf Leistung und Wirtschaftlichkeit nicht befriedigend.
• Die Erfinder haben extensive und intensive Untersuchungen in Hinblick auf die Entwicklung einer Antriebsflüssigkeit vorgenommen, die nicht nur einen hohen Traktionskoeffizienten zeigt, sondern auch preiswert ist. Als Ergebnis haben sie gefunden, daß die Kombination einer bestimmten Menge eines gegebenen Kohlenwasserstoffpolymers oder eines gegebenen polymeren Esters mit einer Esterverbindung, in der ein Cyclohexylring durch eine Esterbindung an einen linearkettigen Kohlenwasserstoff gebunden ist, oder einem Derivat hiervon, eine wirtschaftliche Hochleistungs-Grundölflüssigkeit schaffen kann. Die Erfindung basiert auf diesen Fund.
• Diese Erfindung betrifft eine Antriebsflüssigkeit, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine Mischung aus (i) einem Ester oder Derivat hiervon, wobei der Ester durch die Formel
• wiedergegeben ist, in der A' eine Esterbindung -COO- oder -OOC- ist, n eine ganze Zahl von 1 bis 14 ist, R&sub1; ein Mitglied ausgewählt aus Wasserstoffatomen und Alkylgruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist, und die R&sub2; gleich oder verschieden sind und ein Mitglied ausgewählt aus Wasserstoffatomen und Alkylgruppen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen sind, und (ii) 0,1 bis 95 Gew.% eines Polyolefins, einer Kohlenwasserstoffpolymerverbindung mit einem Naphthenring oder eines Alkylstyrolpolymers oder eines Polymers einer Esterverbindung, das als Seitenkette eine Alkylgruppe und/oder einen Cyclohexylring aufweist, ist, wobei Komponente (ii) einen Traktionskoeffizienten von 0,075 bis 0,085 hat.
• Die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Hochleistungs-Antriebsflüssigkeit, die einen hohen Traktionskoeffizienten aufweist, zu schaffen. Die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Antriebsflüssigkeit zu schaffen, die nicht nur wirtschaftlich, sondern auch leicht erhältlich und leicht auf Getriebe anwendbar ist.
• Die erfindungsgemäße Antriebsflüssigkeit umfaßt ein Grundöl, das aus zwei Komponenten besteht, d. h. Komponente A, die aus einem Ester oder Derivat hiervon besteht, und einer bestimmten Menge an Komponente, die aus einem definierten Kohlenwasserstoffpolymer oder definiertem polymeren Ester besteht.
• Die Komponente (i) dieser Verbindung ist eine Esterverbindung oder Derivat hiervon, in der ein Cyclohexylring durch eine Esterbindung an einen linearkettigen Kohlenwasserstoff gebunden ist, und die die oben erwähnte Strukturformel hat. A' von der Esterbindung ist -COO- oder -OOC-, und die Anzahl n der Kohlenstoffatome in dem Kohlenwasserstoffskelett ist 1 bis 14 und vorzugsweise 2 bis 10. Wenn n gleich 0 ist, ist der Traktionskoeffizient niedrig, während wenn n 15 oder mehr ist, die Viskosität ungünstig hoch ist. Dieser Ester oder das Derivat hiervon, hergestellt durch die unten konstatierten Verfahren, hat eine Viskosität von 3 bis 150 cSt und vorzugsweise 4 bis 120 cSt bei 40ºC und 1 bis 20 cSt und vorzugsweise 1 bis 16 cSt bei 100ºC. Beispiele für die Derivate des Esters schließen eine Aminoverbindung, eine Halogenverbindung und eine Etherverbindung ein.
• Die Komponente (i) kann durch jedes der folgenden Verfahren hergestellt werden. Das erste Verfahren umfaßt eine Veresterungsreaktion eines einwertigen Alkohols mit einer Cyclohexancarbonsäureverbindung. Der einwertige Alkohol hat 1 bis 14 Kohlenstoffatome und vorzugsweise 2 bis 10 Kohlenstoffatome in seiner Hauptkette. Spezifische Beispiele für den einwertigen Alkohol schließen Ethanol, Propanol, 2-Propanol, Butanol, 2- Methyl-2-propanol, 3,3,5-Trimethyl-1-hexanol und 3,3,5,5-Tetramethyl-1-hexanol ein. Beispiele der Cyclohexancarbonsäureverbindungen schließen neben Cyclohexancarbonsäure solche Säuren ein, die eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen aufweisen, z. B. Methylcyclohexancarbonsäure, Ethylcyclohexancarbonsäure, etc. Cyclohexancarbonsäure ist besonders bevorzugt. Die Veresterungsreaktion wird in Gegenwart einer Überschußmenge des Alkohols oder der Säure durchgeführt. Wenn die Veresterung unter Bedingungen eines Säureüberschusses durchgeführt wird, wird 1 Mol der einwertigen Alkoholverbindung mit 1 bis 2 Mol (besonders bevorzugt 1,2 bis 1,8 Mol) der Säure umgesetzt. Die Reaktionstemperatur beträgt etwa 150 bis 250ºC, vorzugsweise 170 bis 230ºC, und die Reaktionszeit beträgt 10 bis 40 Stunden, vorzugsweise 15 bis 25 Stunden. Obwohl die Veresterungsreaktion unter entweder erhöhten oder verminderten Drücken durchgeführt werden kann, ist es vom Standpunkt der Leichtigkeit des Betreibens der Reaktion bevorzugt, daß die Reaktion unter atmosphärischem Druck durchgeführt wird. Unter diesen Bedingungen dient die überschüssige Säure als Katalysator. Ein Alkylbenzol wie Xylol oder Toluol kann in einer geeigneten Menge als Lösungsmittel zugegeben werden. Die Zugabe des Lösungsmittel ermöglicht, daß die Reaktionstemperatur leicht überwacht werden kann. Im Verlauf der Reaktion verdampft das Wasser, das sich während der Umsetzung bildet. Die Reaktion ist beendet, wenn eine äquimolare Menge an Wasser in Bezug auf den Alkohol verdampft ist. Die überschüssige Säure wird mit einer wäßrigen, alkalischen Lösung neutralisiert und durch Waschen mit Wasser entfernt. Wenn eine Säure, die mit einer alkalischen Wäsche schwierig zu extrahieren ist, verwendet wird, wird die Reaktion unter Verwendung äquimolarer Mengen der Säure und des Alkohols in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt. Beispiele für den Katalysator schließen Phosphorsäure, p- Toluolsulfonsäure und Schwefelsäure ein. Der am meisten bevorzugte Katalysator ist Phosphorsäure, weil sie die Reaktionsgeschwindigkeit und die Ausbeute an Ester erhöht. Das Reaktionsprodukt wird schließlich unter reduziertem Druck destilliert, um Wasser und das Lösungsmittel zu entfernen, wodurch die erfindungsgemäße Esterverbindung erhalten wird.
• Wenn die Veresterungsreaktion unter Bedingungen eines Alkoholüberschusses durchgeführt wird, wird 1 Mol der Cyclohexancarbonsäureverbindung mit 1 bis 2 Mol (besonders bevorzugt 1,2 bis 1,8 Mol) des Alkohols umgesetzt. Die Reaktionstemperatur beträgt etwa 150 bis 250ºC, vorzugsweise 170 bis 230ºC, und die Reaktionszeit beträgt 10 bis 40 Stunden, vorzugsweise 15 bis 25 Stunden. Obwohl die Veresterungsreaktion unter entweder erhöhten oder verminderten Drücken durchgeführt werden kann, ist es vom Standpunkt der Leichtigkeit des Betreibens der Reaktion bevorzugt, daß die Reaktion unter atmosphärischem Druck durchgeführt wird. Unter diesen Bedingungen dient die überschüssige Säure als Katalysator. Ein Alkylbenzol wie Xylol oder Toluol kann in einer geeigneten Menge als Lösungsmittel zugegeben werden. Die Zugabe des Lösungsmittel ermöglicht, daß die Reaktionstemperatur leicht überwacht werden kann. Im Verlauf der Reaktion verdampft das Wasser, das sich während der Umsetzung bildet. Die Reaktion ist beendet, wenn eine äquimolare Menge an Wasser in Bezug auf die Säure verdampft ist. Beispiele für die Katalysatoren schließen Phosphorsäure, p-Toluolsulfonsäure und Schwefelsäure ein. Der am meisten bevorzugte Katalysator ist Phosphorsäure, weil sie die Reaktionsgeschwindigkeit und die Ausbeute an Ester erhöht. Nachdem die Umsetzung beendet ist, wird das Reaktionsprodukt mit einer wäßrigen alkalischen Lösung neutralisiert und mit Wasser gewaschen, um die nicht umgesetzte Säure und den Katalysator zu entfernen. Schließlich wird das Reaktionsprodukt unter reduziertem Druck destilliert, um Wasser, das Lösungsmittel und den überschüssigen Alkohol zu entfernen, wodurch die erfindungsgemäße Esterverbindung erhalten wird.
• Das zweite Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Komponente (i) umfaßt die Veresterung einer Cyclohexanolverbindung mit einer Carbonsäure, die 2 bis 15 Kohlenstoffatome in ihrer Hauptkette aufweist. Beispiele für die Cyclohexanolverbindung schließen außer Cyclohexanol solche ein, die eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen aufweisen, z. B. Methylcyclohexanol, Ethylcyclohexanol und tert.-Butylcyclohexanol. Cyclohexanol ist besonders bevorzugt. Die Carbonsäure schließt eine mit 2 bis 15 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise eine mit 3 bis 11 Kohlenstoffatomen ein. Beispiele der Carbonsäuren schließen Essig-, Propion-, Butter-, Laurin-, Trimethylhexan- und Tetramethylhexansäure ein. Die Veresterungsreaktion wird in Gegenwart einer Überschußmenge an Säure oder Alkohol durchgeführt. Wenn die Veresterungsreaktion unter Bedingungen eines Säureüberschusses durchgeführt wird, wird 1 Mol Cyclohexanolverbindung mit 1 bis 2 Mol (besonders bevorzugt 1,2 bis 1,8 Mol) der Säure umgesetzt. Die Reaktionstemperatur ist etwa 150 bis 250ºC, vorzugsweise 170 bis 230ºC, und die Reaktionszeit ist 10 bis 40 Stunden, vorzugsweise 15 bis 25 Stunden. Obwohl die Veresterungsreaktion unter entweder erhöhten oder verminderten Drücken durchgeführt werden kann, ist es vom Standpunkt der Leichtigkeit des Betreibens der Reaktion bevorzugt, daß die Reaktion unter atmosphärischem Druck durchgeführt wird. Phosphorsäure, p-Toluolsulfonsäure oder Schwefelsäure wird als Katalysator verwendet. Der am meisten bevorzugte Katalysator ist Phosphorsäure, weil sie die Reaktionsgeschwindigkeit und die Ausbeute an Ester erhöht. Ein Alkylbenzol wie Xylol oder Toluol kann in einer geeigneten Menge als Lösungsmittel zugegeben werden. Die Zugabe des Lösungsmittel ermöglicht, daß die Reaktionstemperatur leicht überwacht werden kann. Im Verlauf der Reaktion verdampft das Wasser, das sich während der Umsetzung bildet. Die Reaktion ist beendet, wenn eine äquimolare Menge an Wasser, bezogen auf den Alkohol, verdampft ist. Der Katalysator und überschüssige Säure werden entfernt, indem sie mit einer wäßrigen alkalischen Lösung neutralisiert und mit Wasser gewaschen werden. Das Reaktionsprodukt wird schließlich unter reduziertem Druck destilliert, um Wasser und Lösungsmittel zu entfernen, wodurch die erfindungsgemäße Esterverbindung erhalten wird.
• Wenn die Veresterungsreaktion unter Bedingungen eines Alkoholüberschusses durchgeführt wird, wird 1 Mol der Carbonsäure mit 1 bis 2 Mol (besonders bevorzugt 1,2 bis 1,8 Mol) der Cyclohexanolverbindung umgesetzt. Die Reaktionstemperatur ist etwa 150 bis 250ºC, vorzugsweise 170 bis 230ºC, und die Reaktionszeit ist 10 bis 40 Stunden, vorzugsweise 15 bis 25 Stunden. Obwohl die Veresterungsreaktion unter entweder erhöhten oder verminderten Drücken durchgeführt werden kann, ist es vom Standpunkt der Leichtigkeit des Betreibens der Reaktion bevorzugt, daß die Reaktion unter atmosphärischem Druck durchgeführt wird. Ein Alkylbenzol wie Xylol oder Toluol kann in einer geeigneten Menge als Lösungsmittel zugegeben werden. Die Zugabe des Lösungsmittel ermöglicht, daß die Reaktionstemperatur leicht überwacht werden kann. Im Verlauf der Reaktion verdampft das Wasser, das sich während der Umsetzung bildet. Die Reaktion ist beendet, wenn eine äquimolare Menge an Wasser, bezogen auf die Säure, verdampft ist. Beispiele für den Katalysator schließen Phosphorsäure, p-Toluolsulfonsäure oder Schwefelsäure ein. Der am meisten bevorzugte Katalysator ist Phosphorsäure, weil sie die Reaktionsgeschwindigkeit und die Ausbeute an Ester erhöht. Nach Beendigung der Reaktion wird das Reaktionsprodukt mit einer wäßrigen alkalischen Lösung neutralisiert und dann mit Wasser gewaschen, um den Katalysator zu entfernen. Das Reaktionsprodukt wird schließlich unter reduziertem Druck destilliert, um Wasser, das Lösungsmittel und überschüssigen Alkohol zu entfernen, wodurch die erfindungsgemäße Esterverbindung erhalten wird.
• In Hinsicht auf Komponente (ii) ist das Kohlenwasserstoffpolymer ein Polyolefin, eine Kohlenwasserstoffpolymerverbindung mit einem Naphthenring oder ein Alkylstyrolpolymer, während der polymere Ester ein Polymer einer Esterverbindung ist, das eine Seitenkette aus einer Alkylgruppe und/oder einem Cyclohexylring aufweist. Beispiele für das Polyolefin schließen ein Poly-α- olefin, ein Olefincopolymer, ein Polymer, das durch Sättigung der ungesättigten Bindungen aus einem der obigen Polymere mit Wasserstoff erhalten wurde, und ein modifiziertes Polymer, das durch Modifizieren von einem der obigen Polymere mit einer geringen Menge eines Modifizierungsmittels erhalten wurde. Beispiele für die Modifizierungsmittel schließen Alkylcarbonsäuren, Alkohole und Amine ein. Unter den ober erwähnten Polymeren ist ein Poly-α-olefin besonders bevorzugt.
• Das Poly-α-olefin, das eine bevorzugte Komponente (ii) ist, hat entweder ein quartäres Kohlenstoffatom oder ein tertiäres Kohlenstoffatom in seiner Hauptkette und ist ein Polymer eines α-Olefins, das 3 bis 5 Kohlenstoffatome aufweist, oder das Hydrierungsprodukt hiervon. Beispiele für die Poly-α-olefine schließen Polypropylen, Polybuten, Polyisobutylen und Polypenten und die Hydrierungsprodukte hiervon ein. Polybuten, Polyisobutylen und die Hydrierungsprodukte hiervon sind besonders bevorzugt. Das Polyisobutylen wird durch die folgende Strukturformel wiedergegeben:
• Das Hydrierungsprodukt des Polyisobutylens wird durch die folgende Strukturformel wiedergegeben:
• In den oben erwähnten Formeln ist der Polymerisationsgrad, n, 6 bis 200.
• Obwohl das verwendete Polybuten und Polyisobutylen kommerziell erhältliche sein können, können sie auch durch konventionelle Polymerisationstechniken hergestellt worden sein. Das Hydrierungsprodukt hiervon wird durch Umsetzung von Polyisobutylen oder dergleichen in Gegenwart von Wasserstoff hergestellt. Das Molekulargewicht des Poly-α-olefins liegt vorzugsweise im Bereich von 500 bis 10 000 und insbesondere im Bereich von 900 bis 5 000. Das Molekulargewicht kann durch geeignete Verfahren wie durch Zersetzung von Poly-α-olefinen mit hohem Molekulargewicht und Mischen von Poly-α-olefinen mit unterschiedlichen Molekulargewichten eingestellt werden. Das Olefincopolymer (OCP) kann durch Polymerisation von zwei oder mehreren Olefinen, ausgewählt aus Ethylen, Propylen, Buten, Penten und Styrol erhalten werden. OCP hat eine solche Struktur, daß die Olefine in unregelmäßiger Weise miteinander verbunden sind, im Gegensatz zu dem Poly-α-olefin wie Polybuten, das eine regelmäßige, geminale Dialkylstruktur hat.
• Beispiele der definierten polymeren Ester, die als Komponente (ii) brauchbar sind, schließen Polymethacrylate oder deren Derivate, die durch die allgemeine Formel
• wiedergegeben sind, in der R eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen ist und n eine ganze Zahl von 100 bis 5 000 ist, und Polyacrylate oder deren Derivate ein, die durch die allgemeine Formel
• wiedergegeben sind,
• in der R eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen ist und n eine ganze Zahl von 100 bis 5 000 ist. Ein bevorzugtes Esterpolymer ist Polycyclohexylacrylat oder Polycyclohexylmethacrylat mit der obigen allgemeinen Formel, in der R ein Cyclohexylring mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen ist und n eine ganze Zahl von 200 bis 250 ist.
• Komponente (i) in dieser Erfindung, z. B. ein Ester von 3,5,5-Trimethylhexansäure mit Cyclohexanol, zeigt einen Traktionskoeffizienten von 0,080 bis 0,090, während Komponente (ii), z. B. Polybuten, einen Traktionskoeffizienten von 0,075 bis 0,080 zeigt.
• Beide erfindungsgemäßen Komponenten (i) und (ii) haben einen niedrigeren Traktionskoeffizienten als kommerziell erhältliche Antriebsflüssigkeiten. Daher können sie keine hohe Leistung zeigen, wenn sie einzeln oder getrennt in einer Zugantriebsvorrichtung verwendet werden. Es kann allerdings eine hervorragende Antriebsflüssigkeit erhalten werden, indem Komponente (i) mit 0,1 bis 95 Gew.% und insbesondere 10 bis 70 Gew.% Komponente (ii) vermischt wird, die aus einem definierten Kohlenwasserstoffpolymer oder einem definierten polymeren Ester besteht. Insbesondere kooperiert eine Kohlenwasserstoffgruppe wie eine Alkylgruppe aus Komponente (ii) mit dem Cyclohexylring in Komponente (i), um eine synergistische Wirkung (in Bezug auf die Verbesserung des Traktionskoeffizienten) zu zeigen. Da außerdem Komponente (ii) preiswert ist und hervorragende Viskositätseigenschaften zeigt, kann eine Antriebsflüssigkeit mit erhöhtem Traktionskoeffizienten in wirtschaftlicher Weise durch Vermischen der Komponente (i) mit 0,1 bis 95 Gew.% der Komponente (ii) erhalten werden.
• Verschiedene Additive können ebenfalls zu der erfindungsgemäßen Antriebsflüssigkeit in Abhängigkeit von deren Anwendung gegeben werden. Insbesondere kann, wenn die Antriebseinrichtung hoher Temperatur und großer Last ausgesetzt ist, mindestens ein Additiv ausgewählt unter einem Antioxidans, einem Verschleißschutzmittel und einem Korrosionsschutzmittel in einer Menge von 0,01 bis 5 Gew.% zugesetzt werden.
• Das Ausdruck "Antriebsflüssigkeit", wie er in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bedeutet eine Flüssigkeit zur Verwendung in Einrichtungen, die ein Drehmoment durch Punktkontakt oder Leitungskontakt übertragen oder zur Verwendung in Getrieben, die eine ähnliche Struktur aufweisen. Die erfindungsgemäße Antriebsflüssigkeit zeigt einen höheren Traktionskoeffizienten als konventionelle bekannte Flüssigkeiten, d. h. zeigt einen Traktionskoeffizienten, der 1 bis 10 % höher als solche der konventionellen Flüssigkeiten ist, obwohl der Wert in Abhängigkeit von der Viskosität variiert. Demzufolge kann die erfindungsgemäße Antriebsflüssigkeit vorteilhafterweise für Antriebsübertragungen mit relativ geringer Kraft einschließlich Verbrennungsmotoren kleiner Personenkraftwagen, Spinnmaschinen und Nahrungsmittelverarbeitungsmaschinen sowie für Antriebsübertragungen mit großer Kraft wie gewerblicher Maschinen verwendet werden.
• Die erfindungsgemäße Antriebsflüssigkeit zeigt einen Traktionskoeffizienten, der konventionellen Flüssigkeiten deutlich überlegen ist. Der Grund, warum die erfindungsgemäße Antriebsflüssigkeit einen hohen Traktionskoeffizienten zeigt, ist nicht vollständig bekannt. Es wird allerdings angenommen, daß der Grund hauptsächlich in der einzigartigen Molekularstruktur der erfindungsgemäßen Antriebsflüssigkeit liegt.
• Die Komponente (i) der erfindungsgemäßen Antriebsflüssigkeit umfaßt einen Ester mit einem Cyclohexylring in seinem Molekül. Die Esterbindungen schaffen eine Interdipolarkraft zwischen den Molekülen. Es wird angenommen, daß die Interdipolarkraft die Flüssigkeit unter Hochlastbedingungen in einen stabilen, glasähnlichen Zustand bringt, wodurch die Scherfestigkeit erhöht wird. Weiterhin weist Komponente (ii) der erfindungsgemäßen Antriebsflüssigkeit eine Kohlenwasserstoffgruppe wie eine Alkylgruppe auf. Wenn die Zugkrafteinrichtung unter Hochlastbedingungen ist, wird der Cyclohexylring aus Komponente (i) mit den Alkylgruppen in Komponente (ii) in Eingriff gebracht, wie Zahnräder, während, wenn die Einrichtung von der Last befreit wird, dieser Eingriff schnell gelöst wird, wodurch die Verflüssigung hervorgerufen wird.
Beispiele 1 bis 18
• Der erfindungsgemäße Ester A&sub1; wurde durch das folgende Verfahren synthetisiert: Zuerst wurden 150,2 g Cyclohexanol und 158,2 g 3,5,5-Trimethylhexansäure (wobei das Molverhältnis von Alkohol zu der Säure 1,5:1 betrug) in den Reaktor eingebracht und Phosphorsäure wurde in einer Menge von 1 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Reaktanten, zugegeben. Dann wurde der Reaktor auf 180ºC erhitzt und der Inhalt des Reaktors wurde bei einer Temperatur im Bereich von 170ºC bis 230ºC unter atmosphärischem Druck reagieren gelassen. Das Erhitzen wurde an einem Punkt angehalten, als das infolge der Reaktion gebildete Wasser die gleiche Anzahl von Mol wie die obige Säure ergab.
• Die Reaktionsmischung wurde mit einer alkalischen Lösung gewaschen, um nicht umgesetzte Verbindungen, d. h. Cyclohexanol und den Phosphorsäurekatalysator, aus einer Mischung eines Reaktionsprodukts, d. h. eines Esters aus Cyclohexanol mit Trimethylhexansäure, den nicht umgesetzten Verbindungen und Phosphorsäure zu entfernen, gefolgt von Vakuumdestillation, wodurch ein reiner Ester A&sub1; isoliert wurde.
• Die weiteren erfindungsgemäßen Ester A&sub2; und A&sub3; wurden unter Verwendung der folgenden Materialien in der gleichen Weise wie oben beschrieben synthetisiert:
• A&sub2; 3,5,5-Trimethyl-1-hexanol und Cyclohexancarbonsäure (aufgrund des Säureüberschusses wurde kein Katalysator verwendet).
• A&sub3; Laurinsäure und Cyclohexanol (Phosphorsäure wurde als Katalysator verwendet).
• Die so hergestellten Ester wurden als nächstes mit Polybuten B&sub1;, das ein durchschnittliches Molekulargewicht von 900 bis 2 350 hatte, einem Olefincopolymer (OGP) B&sub2;* oder einem Esterpolymer B&sub3;** vermischt, gefolgt von einer Messung des Traktionskoeffizienten. Die Meßbedingungen des Traktionskoeffizienten sind unten beschrieben.
• * Copolymer aus Ethylen und Propylen mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 32,3 x 10&sup4;.
• ** Polycyclohexylacrylat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 5 x 10&sup4;. Meßvorrichtung Vierwalzen-Traktionsuntersuchungsmaschine vom Sodatyp Untersuchungsbedingungen Flüssigkeitstemperatur 20ºC Walzentemperatur 30ºC mittlerer Hertz'scher Druck 1,2 GPa Walzgeschwindigkeit 3,6 m/s Schlupfverhältnis 3,0 %
• Wie in Tabelle 1 gezeigt wird, wurde gefunden, daß die erfindungsgemäßen Antriebsflüssigkeiten in ihrer Antriebsleistung den konventionellen Antriebsflüssigkeiten in bemerkenswerter Weise überlegen waren.
Vergleichsbeispiele 1 bis 5
• Antriebsflüssigkeiten, die aus den Komponenten A&sub1; bis A&sub3; allein und der Komponente B&sub1; allein hergestellt waren und eine kommerziell erhältliche Antriebsflüssigkeit (Santotrack ) wurden als Vergleichsbeispiele verwendet. Die Traktionskoeffizienten dieser Vergleichsbeispiele wurden unter den gleichen Bedingungen wie oben beschrieben gemessen.
• Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Wie daraus ersichtlich ist, zeigen alle Vergleichsbeispiele Traktionskoeffizienten, die 1 bis 10 % niedriger sind als die der erfindungsgemäßen Antriebsflüssigkeit. Tabelle 1 Kinetische Viskosität (cSt) Beispiel Gehalt Gew.% durchschnittliches Molekulargewicht Viskositätsindex Traktionskoeffizient Vergleichsbeispiel Santotrack
• Die erfindungsgemäßen Antriebsflüssigkeiten umfassen eine Mischung aus einer Verbindung (Komponente (i)), in der ein Cyclohexylring durch eine Esterbindung mit einem linearkettigen Kohlenwasserstoff verbunden ist, und einer bestimmten Menge eines definierten Kohlenwasserstoffpolymers oder eines definierten polymeren Esters. Eine solche Antriebsflüssigkeit zeigt nicht nur einen extrem hohen Traktionskoeffizienten, sondern ist außerdem preiswert und hat hervorragende Viskositätseigenschaften.
• Daher führt die Verwendung dieser Antriebsflüssigkeit in einer Kraftübertragungsvorrichtung, insbesondere einer Zugkraftvorrichtung, zu einer deutlichen Erhöhung der Scherkraft unter Schwerlast und ermöglicht gleichzeitig die Verringerung der Größe der Vorrichtung und verringerte Kosten der Vorrichtung.

Claims (10)

1. Antriebsflüssigkeit, die (i) einen Ester mit der Formel

in der A' eine Esterbindung -COO- oder -OOC- ist, n eine ganze Zahl von 1 bis 14 ist, die Gruppe R&sub1; unabhängig ausgewählt ist aus Wasserstoff und Alkylgruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, und jede der Gruppen R&sub2;, die gleich oder verschieden sein können, unabhängig ausgewählt ist aus Wasserstoff und Alkylgruppen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen; oder ein Derivat hiervon und (ii) 0,1 bis 95 Gew.% eines Polyolefins, einer Kohlenwasserstoffpolymerverbindung mit einem Naphthenring oder eines Alkylstyrolpolymers oder eines Polymers einer Esterverbindung, das als Seitenkette eine Alkylgruppe und/oder einen Cyclohexylring aufweist, umfaßt, wobei Komponente (ii) einen Traktionskoeffizienten von 0,075 bis 0,085 hat.

2. Flüssigkeit nach Anspruch 1, die 10 bis 70 Gew.% Komponente (ii) umfaßt.

3. Flüssigkeit nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der Komponente (ii) ein Polyolefin ist.

4. Flüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der Komponente (ii) Polybuten ist.

5. Flüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der Komponente (ii) ein durchschnittliches Molekulargewicht von 500 bis 10 000 hat.

6. Flüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Gruppe R&sub1; des Esters ausgewählt ist aus Wasserstoff und Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen.

7. Flüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der n in dem Esters eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist.

8. Flüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Gruppe R&sub2; des Esters ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe ist.

9. Antriebsflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die außerdem mindestens ein Additiv ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Antioxidans, einem Verschleißinhibitor und einem Korrosionsinhibitor in einer Menge von 0,01 bis 5 Gew.% umfaßt.

10. Verwendung eines Esters mit der Formel

in der A' eine Esterbindung -COO- oder -OOC- ist, n eine ganze Zahl von 1 bis 14 ist, die Gruppe R&sub1; unabhängig ausgewählt ist aus Wasserstoff und Alkylgruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, und jede der Gruppen R&sub2;, die gleich oder verschieden sein können, unabhängig ausgewählt ist aus Wasserstoff und Alkylgruppen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen;

oder eines Derivats hiervon zusammen mit einer Komponente ausgewählt aus Polyolefin, einer Kohlenwasserstoffpolymerverbindung mit einem Naphthenring oder einem Alkylstyrolpolymer oder einem Polymer einer Esterverbindung, das als Seitenkette eine Alkylgruppe und/oder einen Cyclohexylring aufweist, wobei die Komponente einen Traktionskoeffizienten von 0,075 bis 0,085 hat, als ein Grundöl für eine Antriebsflüssigkeit.