润滑油基础油、润滑油组合物及润滑油组合物的使用方法与流程

1.本发明涉及润滑油基础油、包含该润滑油基础油的润滑油组合物及润滑油组合物的使用方法。


背景技术：

2.近年来，在各产业领域中进行了以提高节约耗油性为目的努力，作为提高节约耗油性的手段，在动力传递装置中大多采用无级变速器。
3.无级变速器是能够使输出旋转相对于恒定的输入旋转连续地变化的传递装置，采用使用金属带、链条来传递动力的摩擦传动机构、不使用这样的要素的牵引传动机构之类的机构。
4.特别是，牵引传动机构小型且能够进行大容量的动力传递，在汽车领域中也正在进行实用化。
5.然而，对于牵引传动机构中使用的润滑油，从提高动力传递的方面出发，要求牵引系数高的润滑油。
6.例如，在专利文献1中，作为在不损害高温牵引系数的情况下改善了闪点和低温流动性的润滑油基础油组合物，公开了如下的润滑油基础油组合物，其包含具有180℃以下的闪点的环烷烃系合成润滑油基础油、和具有比该环烷烃系合成润滑油基础油的闪点高的闪点的聚α
‑
烯烃等链烷烃系合成润滑油基础油。
7.现有技术文献
8.专利文献
9.专利文献1：日本特开2000
‑
204386号公报


技术实现要素：

10.发明要解决的课题
11.关于专利文献1中记载的润滑油基础油组合物，虽然能够适合用于牵引传动机构的润滑，但也正在寻求能够更适合用于牵引传动机构的润滑的润滑油组合物。
12.用于解决课题的手段
13.本发明提供将使用共振剪切测定装置测定的面压12.4mpa下的固体表面间距离和标准化峰强度比调整为规定范围的润滑油基础油。
14.更具体而言，本发明提供下述[1]～[10]。
[0015]
[1]一种润滑油基础油，其中，使用共振剪切测定装置测定的在面压12.4mpa下测定的固体表面间距离为1.0nm以上，该固体表面间距离处的标准化峰强度比为大于0.2且1.0以下。
[0016]
[2]根据所述[1]所述的润滑油基础油，其中，在面压12.4mpa条件下测定的40℃时的粘度η
p
为10～50mpa
·
s。
[0017]
[3]根据所述[1]或[2]所述的润滑油基础油，其中，在常压条件下测定的40℃时的
粘度η0为5～50mpa
·
s。
[0018]
[4]根据所述[1]～[3]中任一项所述的润滑油基础油，其包含选自酯系合成油、环烷烃系合成油和矿物油中的1种以上。
[0019]
[5]根据所述[1]～[4]中任一项所述的润滑油基础油，其用于牵引传动机构用的润滑油组合物。
[0020]
[6]一种润滑油组合物，其包含所述[1]～[5]中任一项所述的润滑油基础油。
[0021]
[7]根据所述[6]所述的润滑油组合物，其用于牵引传动机构的润滑。
[0022]
[8]根据所述[7]所述的润滑油组合物，其用于构成所述牵引传动机构的相对抗的2个固体的2面间距离为1.0～10nm的纳米空间内的润滑。
[0023]
[9]一种润滑油组合物的使用方法，其中，将所述[6]所述的润滑油组合物用于牵引传动机构的润滑。
[0024]
[10]根据所述[9]所述的润滑油组合物的使用方法，其用于构成所述牵引传动机构的相对抗的2个固体的2面间距离为1.0～10nm的纳米空间内的润滑。
[0025]
发明的效果
[0026]
通过使用本发明的润滑油基础油，可以制备能够更适合用于牵引传动机构的润滑的润滑油组合物。
具体实施方式
[0027]
〔润滑油基础油〕
[0028]
本发明的润滑油基础油以如下方式制备：使用共振剪切测定装置测定的、在面压12.4mpa的条件下测定的固体表面间距离为1.0nm以上，该固体表面间距离处的标准化峰强度比为大于0.2且1.0以下。
[0029]“共振剪切测定装置”具有作为表面力装置的功能，该表面力装置在对置的两面的固体表面之间夹入液体，将相对于对置的两面的固体表面在垂直方向上产生的表面力(排斥力/引力)与表面间距离同时进行测定。此外，该装置还具有通过共振剪切响应来评价夹在表面间的液体的特性(结构化行为、粘度、摩擦、润滑、剪切阻力)的功能。
[0030]
作为这样的“共振剪切测定装置”，例如可举出制品名“rsm
‑
1”(advance riko株式会社制)。
[0031]
已知如果被固体表面夹持的液体的表面间距离减小至纳米单位，则由于封闭和界面效应而引起有序结构的形成、粘度的急剧上升等，显示出与块体大不相同的性质。
[0032]
使用该共振剪切测定装置，将各种润滑油基础油夹在相对抗的两面的固体表面之间，从隔着空气使相对抗的两面的固体表面分离的状态(separation in air；as)到相对抗的两面的固体表面接触的状态(solid contact；sc)，将固体表面间距离逐渐减小至纳米单位，测定面压的值的变化。
[0033]
其结果是确认到如下润滑油基础油的存在，即，在as侧的附近，即使逐渐减小固体表面间距离，在一段时间内，面压也是以一定的比例增加的程度，但在欲使固体表面间距离减小至1nm的过程中，引起急剧的增稠，观察到了面压的值显著上升。
[0034]
另外，还可知：面压显著上升时的固体表面间距离的值根据构成作为试样油的润滑油基础油的结构的种类等而不同。
[0035]
认为在这样使固体表面间距离减小至1nm的过程中观察到面压的值显著上升时，润滑油基础油由于急剧的增稠而形成牢固的油膜，并且被保持。而且，该油膜具有1nm以上的厚度。
[0036]
能够形成这样的油膜的润滑油基础油的性质可以适合用于各种装置的润滑用途，特别是牵引传动机构的润滑用途。
[0037]
需要说明的是，在本说明书中，“牵引传动机构”是指在弹性流体润滑下经由油膜传递扭矩的动力传递机构。
[0038]
对于牵引传动机构中形成的油膜，要求防止滚动接触的相对抗的两面的固体表面的接触、能够抑制固体表面的磨损的耐磨损性、以及为了提高驱动力而为高牵引系数这2个性质。
[0039]
上述过程中形成的油膜具有1nm以上的厚度，因此认为保持性也良好，能够表现出优异的耐磨损性。另外，认为通过观察到面压的值的显著上升的程度的增稠而形成并保持的油膜是牢固的，因此实现高牵引系数，有助于动力传递的提高。因此，可以说使用了这样的润滑油基础油的润滑油组合物适合于牵引传动机构的润滑用途。
[0040]
鉴于上述事项，本发明的润滑油基础油是着眼于面压为12.4mpa时的固体表面间距离以及该固体表面间距离处的标准化峰强度比而制备的。
[0041]
需要说明的是，“面压为12.4mpa时的固体表面间距离”是指在欲使固体表面间距离减小至1nm的过程中引起润滑油基础油的急剧增稠、观察到面压的值显著上升时的固体表面间距离。
[0042]
需要说明的是，在引起润滑油基础油的急剧增稠、面压达到12.4mpa后，成为施加有难以减小固体表面间距离的程度的面压的状态。
[0043]
本发明的润滑油基础油被制备成面压为12.4mpa时的固体表面间距离为1nm以上。
[0044]
认为包含这样的润滑油基础油的润滑油组合物在用于相对抗的2面间距离为数nm的纳米空间内的润滑的情况下，形成1nm以上的厚度的牢固的油膜，可以保持该油膜，可以使润滑特性良好。特别是，在将该润滑油组合物用于牵引传动机构的润滑的情况下，油膜的厚度为1nm以上，因此，保持性良好，可以表现出能够防止滚动接触的相对抗的两面的固体表面的接触、抑制固体表面磨损的优异的耐磨损性。
[0045]
需要说明的是，面压达到12.4mpa的固体表面间距离小于1nm、或者即使使固体表面间距离减小至sc侧附近也无法达到12.4mpa的面压的润滑油基础油在油膜的保持性方面存在问题，难以用于上述纳米空间内的润滑用途。
[0046]
从上述观点出发，本发明的一个方式的润滑油基础油的面压12.4mpa时的固体表面间距离优选为1.2nm以上，更优选为1.5nm以上，进一步优选为2.0nm以上，更进一步优选为2.5nm以上，另外，通常为10nm以下，优选为9nm以下，更优选为8nm以下，特别优选为7nm以下。
[0047]
另外，本发明的润滑油基础油以面压12.4mpa时的固体表面间距离处的标准化峰强度比为大于0.2且1.0以下的方式制备。
[0048]
在此，“标准化峰强度比”是指面压12.4mpa时的共振频率的峰强度i相对于相对抗的两面的固体表面接触的状态(sc)下的共振频率的峰强度i
sc
之比〔i/i
sc
〕。
[0049]
该标准化峰强度比的值成为在纳米空间内形成的油膜的坚牢度的指标。
[0050]
即，认为标准化峰强度比大于0.2的润滑油基础油在纳米空间内保持了牢固的油膜。认为保持牢固的油膜这种性质在将包含该润滑油基础油的润滑油组合物用于牵引传动机构的润滑时实现高牵引系数，有助于动力传递的提高。
[0051]
另一方面，认为标准化峰强度比为0.2以下的润滑油基础油的油膜的坚牢度不充分，在用于牵引传动机构的润滑时牵引系数变低，可以说在动力传递方面存在问题。
[0052]
从上述观点出发，本发明的一个方式的润滑油基础油的面压12.4mpa时的标准化峰强度比优选为0.22～1.00，更优选为0.25～1.00，进一步优选为0.35～1.00，更进一步优选为0.50～1.00，特别优选为0.70～1.00。
[0053]
需要说明的是，在本说明书中，润滑油基础油的面压12.4mpa时的上述固体表面间距离和上述标准化峰强度比可以使用共振剪切测定装置(例如，制品名“rsm
‑
1”(advance riko株式会社制)等)进行测定。作为使用了共振剪切测定装置的具体的测定步骤，可举出参考文献1(a new physical model for resonance shear measurement of confined liquids between solid surfaces(固体表面之间的密闭液体共振剪切测量的新物理模型)，review of scientific instruments 79，113705 2008)中记载的方法，更具体而言，可以基于实施例中记载的方法进行测定。
[0054]
鉴于这样的特性，本发明的一个方式的润滑油基础油优选用于牵引传动机构用的润滑油组合物。
[0055]
在本发明的一个方式的润滑油基础油中，从制成能够制备适于牵引传动机构的润滑的润滑油组合物的润滑油基础油的观点出发，在面压12.4mpa条件下测定的40℃时的粘度η
p
优选为10～50mpa
·
s，更优选为12～45mpa
·
s，进一步优选为14～40mpa
·
s，更进一步优选为16～35mpa
·
s。
[0056]
另外，在本发明的一个方式的润滑油基础油中，从制成能够制备适于牵引传动机构的润滑的润滑油组合物的润滑油基础油的观点出发，在常压(0.10mpa)条件下测定的40℃时的粘度η0优选为5～50mpa
·
s，更优选为7～45mpa
·
s，进一步优选为9～40mpa
·
s。
[0057]
在本发明的一个方式的润滑油基础油中，从制成能够制备成在纳米空间内动力传递效率高、能够形成牢固的油膜的润滑油组合物的润滑油基础油的观点出发，在面压12.4mpa条件下测定的40℃时的粘度η
p
与在常压(0.10mpa)条件下测定的40℃时的粘度η0之比〔η
p
/η0〕优选为1.05～2.0，更优选为1.1～1.7，进一步优选为1.15～1.5。
[0058]
需要说明的是，在本说明书中，粘度η0可以按照下述参考文献2中记载的方法进行测定，粘度η
p
可以按照下述参考文献3中记载的方法，使用落球式高压粘度计进行测定。对于更具体的测定步骤，如实施例所记载。
[0059]
·
参考文献2：api standard 2540(1980)
‘
manual of measurement standard chapter11.1
‑
lolume correction factors(《测量标准手册》第11.1章
‑
lolume校正因子)，volume xiv’appendix a
[0060]
·
参考文献3：tribologists，vol.55，no.9(2010)，p41
‑
52(出光兴产株式会社发行)
[0061]
作为本发明的一个方式的润滑油基础油的100℃时的运动粘度，优选为2.0～10.0mm2/s，更优选为2.2～8.5mm2/s，进一步优选为2.5～7.0mm2/s，更进一步优选为2.8～6.5mm2/s。
[0062]
另外，作为本发明的一个方式的润滑油基础油的粘度指数，通常为45以上，从制成温度依赖性小的润滑油基础油的观点出发，优选为70以上，更优选为80以上，进一步优选为90以上。
[0063]
需要说明的是，在本说明书中，润滑油基础油的运动粘度和粘度指数是指按照jis k2283：2000测定和算出的值。
[0064]
本发明的一个方式的润滑油基础油可以由选自矿物油和合成油中的1种以上形成，从将上述固体表面间距离和上述标准化峰强度比的值制备为上述范围的观点出发，优选包含选自酯系合成油、环烷烃系合成油和矿物油中的1种以上，更优选包含选自酯系合成油和环烷烃系合成油中的1种以上，进一步优选包含酯系合成油。
[0065]
然而，如上所述，上述固体表面间距离和上述标准化峰强度比的值容易根据润滑油基础油的分子结构而变化。因此，例如，即使是酯系合成油，根据其分子结构的不同，上述固体表面间距离和上述标准化峰强度比的值也发生变化。另外，在为包含2种以上的化合物的混合物的情况下，这些值也根据各化合物的含有比例而变化。
[0066]
在本发明的润滑油基础油中，通过选择具有特定分子结构的化合物、以及调整各化合物的含有比例，从而使上述固体表面间距离和上述标准化峰强度比的值达到上述范围。
[0067]
例如，在酯系合成油中，从将上述固体表面间距离和上述标准化峰强度比的值调整得较大的观点出发，优选包含脂肪族多元醇的酯化合物。作为该脂肪族多元醇的元数，优选为2～6。
[0068]
另外，该酯化合物优选包含具有碳数6～20的烷基的化合物，更优选包含具有碳数8～12的烷基的化合物。
[0069]
此外，酯系合成油优选由至少1种具有碳数8～12的烷基的化合物形成，更优选为由至少2种或3种具有碳数8～12的烷基的化合物形成的混合物。
[0070]
另外，作为环烷烃系合成油，从将上述固体表面间距离和上述标准化峰强度比的值调整得较大的观点出发，优选包含碳数10～25的环烷烃化合物，更优选包含碳数12～20的环烷烃化合物。
[0071]
另外，该环烷烃化合物优选包含具有选自双环[2.2.1]庚烷环、双环[2.2.2]辛烷环和双环[3.3.0]辛烷环中的至少1个环的化合物，更优选包含具有2个这些环的二聚体。
[0072]
此外，该环烷烃化合物优选包含具有碳数1～3的烷基的化合物，更优选包含具有多个碳数1～3的烷基的化合物。
[0073]
作为矿物油，例如可举出：对链烷烃系原油、中间基系原油、环烷烃系原油等原油进行常压蒸馏而得到的常压渣油；对这些常压渣油进行减压蒸馏而得到的馏出油；对该馏出油实施溶剂脱沥青、溶剂萃取、加氢裂解、溶剂脱蜡、接触脱蜡和加氢精制等精制处理中的1种以上而得到的精制油；通过对由天然气利用费托法等制造的蜡(gtl蜡(gas to liquids wax：天然气合成蜡))进行异构化而得到的矿物油(gtl)等。
[0074]
其中，从将上述固体表面间距离和上述标准化峰强度比的值调整得较大的观点出发，作为矿物油，优选为由具有碳数12～50的烃基的化合物形成的矿物油，更优选为由具有碳数12～50的烃基的化合物形成的链烷烃系矿物油。另外，作为该烃基的碳数，优选为12～50，从将上述固体表面间距离和上述标准化峰强度比的值调整得较大的观点出发，更优选
为16～50，进一步优选为20～50，更进一步优选为22～50。
[0075]
本发明的一个方式的润滑油基础油可以为包含多种基础油的混合基础油。在为混合基础油的情况下，以混合基础油的上述固体表面间距离和上述标准化峰强度比的值达到上述范围的方式调整各基础油的配合比例即可。
[0076]
需要说明的是，在本发明的一个方式的润滑油基础油中，从将上述固体表面间距离和上述标准化峰强度比的值调整为上述范围的观点出发，聚α
‑
烯烃等烯烃系合成油的含量越尽可能少越优选。
[0077]
从上述观点出发，在本发明的一个方式的润滑油基础油中，烯烃系合成油的含量以该润滑油基础油的总量(100质量％)为基准计优选小于10质量％，更优选小于5质量％，进一步优选小于1质量％，更进一步优选小于0.1质量％，特别优选小于0.01质量％。
[0078]
需要说明的是，聚α
‑
烯烃的含量也优选为上述范围。
[0079]
〔润滑油组合物〕
[0080]
本发明的润滑油组合物包含上述本发明的润滑油基础油。
[0081]
在本发明的一个方式的润滑油组合物中，上述润滑油基础油的含量以该润滑油组合物的总量(100质量％)为基准计优选为60质量％以上，更优选为70质量％以上，进一步优选为80质量％以上，更进一步优选为85质量％以上。
[0082]
需要说明的是，本发明的一个方式的润滑油组合物可以根据需要含有各种添加剂。
[0083]
作为这样的添加剂，例如可举出抗氧化剂、清净分散剂、流动点降低剂、粘度指数提高剂、耐磨损剂、极压剂、消泡剂、防锈剂、防腐蚀剂等。
[0084]
这些润滑油用添加剂可以分别单独使用，也可以并用2种以上。
[0085]
这些添加剂各自的含量可以根据添加剂的种类适当制备，以润滑油组合物的总量(100质量％)为基准计，各个添加剂各自独立地通常为0.001～15质量％，优选为0.005～10质量％，更优选为0.01～5质量％。
[0086]
〔润滑油组合物的用途〕
[0087]
作为本发明的一个方式的润滑油组合物的用途，可举出牵引传动机构流体、变速器油、液压工作油、压缩机油、电绝缘油等。
[0088]
然而，如上所述，本发明的润滑油基础油在纳米空间内形成牢固的油膜，并且能够保持，因此，如上所述，认为耐磨损性优异，动力传递效率高。因此，认为包含该润滑油基础油的本发明的润滑油组合物也能够发挥相同的特性。
[0089]
因此，本发明的一个方式的润滑油组合物优选作为牵引传动机构流体而用于牵引传动机构的润滑，更优选用于构成牵引传动机构的相对抗的2个固体的2面间距离为1.0～10nm的纳米空间内的润滑。
[0090]
需要说明的是，构成牵引传动机构的相对抗的2个固体的2面间距离对应于上述共振剪切测定装置中的固体表面间距离。
[0091]
另外，考虑到本发明的一个方式的润滑油组合物的上述特性，本发明还可以提供以下的[1]和[2]。
[0092]
[1]一种牵引传动机构，其使用了上述本发明的一个方式的润滑油组合物。
[0093]
[2]一种润滑油组合物的使用方法，其中，将上述本发明的一个方式的润滑油组合
物用于牵引传动机构的润滑。
[0094]
需要说明的是，在上述[1]和[2]中，本发明的一个方式的润滑油组合物优选用于构成牵引传动机构的相对抗的2个固体的2面间距离为1.0～10nm的纳米空间内的润滑。
[0095]
实施例
[0096]
接下来，通过实施例更详细地说明本发明，但本发明不受这些例子任何限定。需要说明的是，各种物性的测定法或评价法如下所述。
[0097]
(1)固体表面间距离、标准化峰强度比的测定和算出使用共振剪切测定装置(advance riko株式会社，制品名“rsm
‑
1”)，测定与固体表面间距离的变化相伴的施加于试样油的面压的值的变化。
[0098]
具体而言，基于下述参考文献1中记载的方法，使用上述共振剪切测定装置，在室温(25℃)下，在使清洁且平滑的云母劈开面对置的两面间滴加约200μl的试样油(α1)～(α7)中的任意者，以径直圆筒形式使其接触。固体表面间距离通过等色序干涉条纹法算出。然后，从隔着空气使相对抗的两面的固体表面分离的状态(as)朝向相对抗的两面的固体表面接触的状态(sc)，逐渐减小固体表面间距离，测定面压达到12.4mpa时的固体表面间距离。
[0099]
另外，关于共振剪切响应，对共振剪切单元施加电压uin而产生水平方向的振动，利用静电容量计对其振幅测定电压uout，以振动的强度〔uout/uin〕的形式进行评价。通过下述参考文献1中记载的方法对所得到的共振剪切响应(振动的强度〔uout/uin〕)进行分析，由此算出面压达到12.4mpa时的共振频率的峰强度i和sc处的共振频率的峰强度i
sc
，将两者之比〔i/i
sc
〕作为标准化峰强度比。
[0100]
·
参考文献1：a new physical model for resonance shear measurement of confined liquids between solid surfaces，review of scientific instruments 79，113705 2008
[0101]
(2)常压(0.10mpa)条件下的40℃时的粘度η0[0102]
按照下述参考文献2中记载的方法算出。
[0103]
需要说明的是，粘度η0的算出时使用的40℃时的密度(dt)可以根据以下的计算式算出。
[0104]
dt＝d15
×
exp(
‑
d
×
δt
×
(1 0.8
×
d
×
δt))
[0105]
(上述计算式中，d＝0.6278/1000
×
d15(其中，d15为按照jis k2249
‑
4：2011测定的15℃时的试样油的密度)，δt＝t
‑
15。)
[0106]
·
参考文献2：api standard 2540(1980)
‘
manual of measurement standard chapter11.1
‑
lolume correction factors，volume xiv’appendix a
[0107]
(3)面压12.4mpa条件下的40℃时的粘度η
p
[0108]
按照下述参考文献3中记载的方法，使用落球式高压粘度计，算出压力12.4mpa时的试样油的粘度η
p
。
[0109]
·
参考文献3：tribologists，vol.55，no.9(2010)，p41
‑
52(出光兴产株式会社发行)
[0110]
(4)运动粘度、粘度指数
[0111]
按照jis k2283：2000进行测定和算出。
[0112]
实施例1～4、比较例1～3
[0113]
对于通过规定的精制法或合成法得到的以下的试样油(α1)～(α7)，测定包含固体表面间距离和标准化峰强度比在内的各种物性。测定的各种物性如表1所示。
[0114]
·
试样油(α1)：酯系合成油、包含具有碳数8、10或12的烷基的三羟甲基丙烷三酯的酯化合物的混合物。
[0115]
·
试样油(α2)：环烷烃系合成油、下述式所示的脂环式多环化合物。
[0116]
[化学式1]
[0117][0118]
·
试样油(α3)：100℃运动粘度＝6.0mm2/s的、包含具有碳数22～50的烃基的化合物的链烷烃系矿物油。
[0119]
·
试样油(α4)：100℃运动粘度＝3.1mm2/s的、包含具有碳数16～30的烃基的化合物的链烷烃系矿物油。
[0120]
·
试样油(α5)：100℃运动粘度＝5.9mm2/s的聚α
‑
烯烃。
[0121]
·
试样油(α6)：100℃运动粘度＝3.9mm2/s的聚α
‑
烯烃。
[0122]
·
试样油(α7)：100℃运动粘度＝1.8mm2/s的聚α
‑
烯烃。
[0123]
[表1]
[0124]
表1
[0125][0126]
对于实施例1～4的试样油(α1)～(α4)，根据固体表面间距离和标准化峰强度比的值，认为可以在纳米空间内形成牢固的油膜并保持。因此，可以说这些试样油能够适合用于牵引传动机构的润滑。
[0127]
另一方面，比较例1～3的试样油(α5)～(α7)的标准化峰强度比的值均低，因此认为在所形成的油膜的坚牢度方面存在问题，推测不适于牵引传动机构的润滑。另外，比较例2～3的试样油(α6)～(α7)的固体表面间距离的值小于1.0nm，因此认为，在纳米空间内，油膜的保持性差。