JP2008542713A - 使用中の潤滑油の鉄含有量の定量方法及びテストキット - Google Patents

Abstract

現場で用いることができる、使用中の潤滑油の鉄含有量を測定するための方法を開示する。その方法を導くためのテストキットも開示されている。一実施形態では、本発明による方法は、既定量の前記使用中の潤滑油を、既定量の非極性有機溶媒、極性有機溶媒、有機酸、水、鉄錯化剤、及び還元剤を含む活性溶媒に加えることであって、そこで前記活性溶媒が２〜４のｐＨを有しており；潤滑油が完全に溶解するまで、潤滑油と活性溶媒を完全に混合すること；混合物を完全に反応させ、且つ上層と下層に分離させることであって、そこで下層が鉄錯体を含んでおり；混合物の下層の少なくとも一部を、可視領域での吸光度測定に適した容器の中に直接ろ過すること；ろ過した溶液の正味の吸光度を、可視領域の周波数で光度的に測定すること；並びに吸光度測定値を潤滑油の鉄含有量ｐｐｍに変換することを含む。

Description

本発明は、現場で（ｏｎ−ｓｉｔｅ）実施することができる、可視分光法によって使用中の（ｉｎ−ｕｓｅ）潤滑油の鉄含有量を測定するための方法及びこの方法を用いるテストキットに関する。本発明の方法は、実験室で行わなければならない標準プラズマ原子発光分光分析法（ＩＣＰ−ＡＥＳ）の、正確な代替を提供する。応用分野の１つは、７５までの塩基価を有し、且つすす、灰、金属片などで高度にまで汚染されている恐れがある使用中の潤滑油の鉄測定である。

機械又はエンジンの潤滑剤として使用されるオイル、すなわち潤滑油では、必須の添加剤が劣化、化学分解及び減少しやすい。機械又はエンジン自体が、潤滑油中の汚染物質の蓄積をもたらす作用を有する。このため、潤滑油は、その状態及び汚染物質の濃度を測定するために、定期的にモニターしなければならない。汚染物質の濃度が増えるにつれて、高濃度の汚染物質を含むオイルの使用を続けることが、機械又はエンジンの適当な稼働に有害となる点まで、オイルの残り使用可能期間は減少していく。このように汚染物質濃度が上昇すると、機械又はエンジンの損傷を防止するために、そのオイルを低濃度の汚染物質しか含んでいないオイルに交換することが必要となる。逆に、その稼働寿命内に、尚早に潤滑油を交換すると、重大及び不必要な出費となる。

オイルの分析は、予測保守技術の一般に認められている形である。これは装置の稼働、保守及び管理に利用することができる。汚染物質の種類及び濃度が、操作者の誤った慣行を明らかにする場合もある。

石油の掘削、石油化学又は輸送の装置に動力を供給するために用いられる機械、エンジン、又は圧縮機は、多量の潤滑油を使用する。活性超高圧（ａｃｔｉｖｅ ｅｘｔｒｅｍｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）並びに／又は汚染物質の生成及び／若しくは蓄積を抑える傾向がある防食剤をオイルに添加することは、石油精製業者の標準的技法である。機械、エンジン、又は圧縮機が稼働するにつれて、添加剤がその抑制機能を果たすことができなくなる点まで、添加剤の濃度は減少し、それに従って、潤滑油中に存在する汚染物質の量が、目に見えて増加する結果になる。さらに、これらの添加剤は、有機及び／又は有機金属化合物であることがあり、機械の稼働環境及び状態によって、酸性及び／又は塩基性成分に分解する場合がある。このような酸性及び／又は塩基性物質は、機械の内部部品に有害な影響を及ぼす恐れがあり、そのためオイルの交換も必要となる。

特質上、掘削、石油化学、又は輸送の機械若しくはエンジンに用いられる潤滑油は、潤滑油の品質、機械又はエンジンの稼働方法、石油化学製品に内在する可能性のあるプロセス汚染、及び潤滑油が支配される環境パラメータに応じた稼働寿命を有している。高濃度の汚染物質を含む潤滑油を交換しないと、機械又はエンジン自体の損傷をひき起こし、非常に重大な修理及び交換費用を生じる。一般に、化学のテキスト及びＡＳＴＭマニュアルに記載の潤滑油中の汚染物質の濃度を測定する多くの先行方法は、すべて多大な時間と費用をかけて、化学者又は高度熟練技術者により、実験室の場所で実施される化学的手順を利用してきた。

潤滑油を分析する現行の方法では、試料を稼働中の場所から移動させ、相対的に遠い実験室に送る必要がある。機械又はエンジンは、非常に多くの生産工程で連続的に使用されているので、潤滑油の品質に関する情報をできるだけ急いで生産現場に伝達し、機械内で使用されている潤滑油が、その有効期間の限度を超えている可能性を避けることが不可欠である。大抵の場合、現行の潤滑油の実験室分析は、生産現場から移動させた相対的に遠い場所で実施され、そのことで貴重な時間を浪費し、しばしばその間に機械の損傷を起こす恐れのある臨界期を超えてしまう。

この遅延は、潤滑油の試料を抜き取り、それを実験室に送り、試料を分析し、且つ生産現場に結果を伝達し返すことに必要とされる時間に起因する。このような理由で、鉱井掘削、石油化学、及び輸送産業などの産業での一般的な実施法では、時には、汚染物質の濃度に関係なく、生産現場に存在する稼働及び環境パラメータによって確立された稼働寿命の後に、潤滑油を交換している。この慣行の欠点は、このような交換を正当化できるほど汚染物質の濃度が十分に高くなる前に、潤滑油が交換され、不必要な操業費用が加算されることが非常に多いということである。様々な方法の中でもとりわけ、標準実験装置と良好に相関している、本発明の方法又はテストキット（ｔｅｓｔ ｋｉｔ）の使用は、この欠点を克服する。

本発明の方法及びテストキットは、このような流体がすす、灰、金属片などで高度に汚染されているときでさえ、７５までの塩基価（Ｂａｓｅ Ｎｕｍｂｅｒ）を有する多種多様な使用中の潤滑油に適用できる。本発明は、シリンダーのドリップオイル（ｄｒｉｐ ｏｉｌ）の現場分析で開発され、且つ最も好ましくこれに使用されている。本明細書でさらに十分に論じるように、現場用テストキットを所有することにより、技術者が低速度ディーゼルエンジンの各シリンダーの摩耗率を迅速に評価し、それによって潤滑油供給量を最適化することにより実行することが可能になる。このような迅速な行動は、満足なエンジン性能を維持するため、及びエンジン摩耗と関連している厳しい問題、結果生じる莫大な出費を避けるために、極めて重要である。

本発明の説明及び背景の考察では、主要な例として、シリンダーのドリップオイルを使用している。なぜなら、このようなドリップオイルは、塩基価（ＢＮ値）及び汚染物質濃度に関して非常に変化する潤滑油の多様性を表すからである。シリンダーのドリップオイルは、エンジンの各ストロークの間に、シリンダーライナー壁を削り取られる２サイクル大型ディーゼルエンジンの未燃油である。

舶用低速ディーゼルエンジンにおけるリングとライナーの摩耗の割合及び程度は、エンジンに用いられる潤滑工程に大きく依存する。潤滑工程の要素は、使用される潤滑油、エンジン設計、稼働状態、及び保守である。

リング及びライナーの摩耗は、腐食性摩耗、粘着性摩耗及び摩損の組合せから生ずる。標準の稼働状態の下では、腐食性摩耗がライナーの摩耗全体に最も関与している。腐食性摩耗は、リング／ライナー材と燃料燃焼ガスから発生する硫酸との化学反応の結果である。

それはライナーに接触する（硫）酸の濃縮によって促進される。腐食性摩耗を減少させるためには、酸の濃縮を最小にすべきであり、リング及びライナーの表面が、潤滑油により最大の防御を受けるようにするべきである。腐食性摩耗は、ドリップオイルの鉄含有量を増加させることになる。したがって、鉄含有量は、エンジンの腐食性摩耗の進行を監視するためのパラメータである。それは、保護潤滑管理及びオーバーホール計画のための重要な指標でもある。エンジン潤滑油の現場試験の重要な利点は、エンジン損傷の危険を避けるために、潤滑油供給量調整の決定を迅速に行うことができることである。

腐食性摩耗は、ドリップオイルの鉄含有量が１５０ｐｐｍを下回るままであれば、一般に許容できると考えられている。エンジンを最適なオイル供給量で作動させているときのドリップオイル中に再び検出される鉄の濃度は、エンジンによって異なるであろうが、稼働状態による。ドリップオイルの鉄含有量が１５０ｐｐｍより高い濃度に上昇すると、腐食性摩耗の増加がエンジン内で起こっている。４００ｐｐｍより高い鉄濃度は、極度の摩耗の結果としてエンジン内の問題を指摘している。それゆえに、この用途で最も効果的であるためには、現場用テストキットは、４００ｐｐｍまでのドリップオイルの鉄含有量を確実に評価することが可能でなければならない。

先述のとおり、腐食性摩耗は、シリンダーのドリップオイルの鉄含有量を増加させることになる。したがって、鉄含有量は、エンジン内の腐食性摩耗の進行を監視するためのパラメータ（塩基価（ＢＮ値）と同様に）である。鉄含有量は、保護潤滑管理及びオーバーホール計画のための重要な指標でもある。

ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌは、Ｓｃｒａｐｅ Ｄｏｗｎ Ａｎａｌｙｓｅｒ、ドリップオイル中の鉄（摩耗金属）の量を測定する簡易オイルテスターを導入した。この分析計は、Ｋｉｔｔｉｗａｋｅ製Ａｎａｌｅｘ ＰＱ磁性技術に基づいている。ＰＱは、強磁性の試料を場の中に置いたとき、磁束場の歪みを測定することによって動作する。

Ｍｉｄａｓ Ｔｅｓｔｅｒ（Ｍａｎｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ社製）は、潤滑油中の鉄の測定のための簡易分析計である。それは、上述のＥｘｘｏｎ Ｍｏｂｉｌ Ａｎａｌｙｓｅｒと同様の原理に基づいている。潤滑油試料を入れた小さな容器を、計器の中に置くと、鉄含有量がｐｐｍ単位で直接表示される。

米国特許第４２０３７２５号は、金属汚染物質の蓄積に起因するオイル交換の必要性を決定するための現場での方法に関し、既知の体積のオイルと既知の体積の水性溶媒を激しく混合して、オイル中に存在する金属及び／又は金属酸化物を、オイルから金属及び／又は金属酸化物と反応する能力のある試薬を含む水性溶媒に抽出すること、並びに前記試薬と前記金属及び／又は金属酸化物の反応により水性相に発生した色を標準色と比較して、前記金属汚染物質の濃度を決定することを含む。

米国特許第５１９４９１０号は、使用済みモーターオイルの金属摩耗片汚染を測定するための、光学分光測定法を用いる方法及び装置に関する。

本発明は、使用中の潤滑油の鉄含有量を測定するための方法に関し、以下を含む現場で使用することができる方法に関する。
（ａ）既定量の前記使用中の潤滑油を、既定量の非極性有機溶媒、極性有機溶媒、有機酸、水、鉄錯化剤及び還元剤を含む活性溶媒に加えることであって、そこで前記活性溶媒が２〜４のｐＨを有しており、
（ｂ）潤滑油が完全に溶解するまで、潤滑油と活性溶媒を完全に混合すること、
（ｃ）混合物を完全に反応させて、上層と下層に分離させることであって、そこで下層が鉄錯体を含んでおり、
（ｄ）混合物の下層の少なくとも一部を、可視領域での吸光度測定に適した容器に直接ろ過すること、
（ｅ）ろ過した溶液の正味の吸光度を、可視領域の周波数で光度的に測定すること、及び
（ｆ）吸光度測定値を潤滑油の鉄含有量ｐｐｍに変換すること。

本発明は、以下を含み、現場で実施することができる使用中の潤滑油の鉄含有量を測定するための方法も提供する。
（ａ）一端で開閉し、さらに潤滑油を含む試験溶液を調製するように構成されており、少なくとも２個の押し込み可能なアンプルを含む容器であって、前記アンプルが既定量の非極性有機溶媒、極性有機溶媒、鉄錯化剤、有機酸、水、及び還元剤を含む活性溶媒の成分を含んでいる容器に、既定量の使用中の潤滑油を加えること、
（ｂ）アンプルを容器の内部に押し込み、潤滑油が完全に溶解するまで、容器の全内容物を混合して、容器内部で試験溶液を生成すること、
（ｃ）試験溶液を完全に反応させること、
（ｄ）前記容器の開口端にろ過手段を設けて、流体を前記容器から取り出すと同時に前記流体をろ過すること、及び
（ｅ）試験溶液を、上層と、鉄錯体を含む下層に分離させ、そして、容器から下層の少なくとも一部を示差分光計を用いる試験溶液の光学吸光度測定に適応させた２番目の容器に、ろ過手段を通して移すこと。

本発明は、使用中の潤滑油の鉄含有量を測定するための、潤滑油分析用テストキットも提供し、これは以下を含み、現場で使用するために設計されている。
（ａ）一端で開閉し、さらに試験溶液を調製するように構成されており、少なくとも２個の押し込み可能なアンプルを含む容器であって、前記アンプルが既定量の非極性有機溶媒、極性有機溶媒、鉄錯化剤、有機酸、水及び還元剤を含む活性溶媒の成分を含む容器、
（ｂ）既定量の潤滑油を前記容器に分配するように構成された分配装置、
（ｃ）流体を前記容器から取り出すときに、同時に前記流体をろ過するためのろ過手段であって、端が開いているとき、前記容器の前記端に取り付けるように構成されたろ過手段、
（ｄ）流体を含み、且つ可視領域で吸光度を測定する手段に取り付けるように構成された第２の容器、及び
（ｅ）選択した周波数及び基準周波数で吸光度を測定し、これらの測定値を鉄含有量ｐｐｍに変換し、表示する手段。

本発明は、現場で実施することができる、可視分光法によって使用中の潤滑油の鉄含有量を測定するための方法、及びこの方法を用いるテストキットに関する。本発明の方法は、実験室で行わなければならない標準プラズマ原子発光分光分析法（ＩＣＰ−ＡＥＳ）の正確な代替を提供する。

本発明は、使用中の潤滑油、例えば、シリンダーのドリップオイルの鉄含有量を測定するための可視分光法による方法及びテストキットの開発に由来する。本発明による方法は、４００ｐｐｍまでの鉄含有量の正確な評価、及び鉄含有量がこの濃度を超えているときの表示を提供する。この方法は、多種多様な潤滑油に適用できる。これらは、潤滑技術、塩基価（７５ＢＮまでの範囲が可能）、並びに汚染物質（例えばすす、灰、金属片、水など）の種類及び量に関して異なる。

本発明の利点の１つは、発明に従って製作されたテストキットが、基準のＩＣＰ−ＡＥＳ分析法に対する有効な代替品として、現場で使用できることである。ＩＣＰ−ＡＥＳは、潤滑油中の粒径５μｍまでの溶解又は擬似溶解金属形を検出するのに効率が良いので、システム内の異常な摩耗の検出を可能にする使用油分析プログラムにおける標準的な道具である。

本発明の方法が、鉄含有量４００ｐｐｍまでの範囲について、標準ＩＣＰ−ＡＥＳ法と比較して、偏りのない試験結果を示すことがわかってきた。これは、慣例的にＩＣＰ−ＡＥＳ試験結果に基づいている、２サイクル大型ディーゼルエンジンの監視プロセスの典型的な解釈を維持できるという利点も提供する。

本発明のもう１つの利点は、現場で使用することができるテストキットに、この方法を組み込むことである。試験の化学的複雑さにもかかわらず、装置及び手順が簡単であって、操作者に特殊技能を要求しない。本発明の方法を実施する目的に限定して、専用の分光計を設計することができ、試験溶液の光吸収特性を測定し、この測定値を鉄含有量ｐｐｍとして直接表示するのに、これを使用することになる。

本発明に従って製作されたテストキットのもう１つの利点は、操作者の限られた介入しか必要としない、丈夫で正確なテストキットが得られるように、消耗品一式を設計することができることである。

錯化剤
様々な要素の中でもとりわけ、本発明による方法は、潤滑油中に存在する鉄と、鉄イオンで彩度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を測定する色に変化する錯化剤との呈色錯体（ｃｏｌｏｕｒｅｄ ｃｏｍｐｌｅｘ）の生成に基づいている。

鉄の検出のための表色系（ｃｏｌｏｕｒ ｓｙｓｔｅｍ）は、例えば、米国特許第５７６３２８１号及びその中で引用された参照に記載されている。光度測定法で分析することができる色素を鉄で生じるフェロインタイプの錯化剤が適していることがある。このような物質は、例えばバソフェナントロリン、フェレン（３−（２−ピリジル）−５，６−ビス（２−［フリルスルホン酸］）−１，２，４−トリアジン二ナトリウム塩）及びフェロジン（３’（２’−ピリジル）−５，６−ジフェニル−１，２，４−トリアジン−スルホン酸二ナトリウム塩）である。色素の生成が試料の鉄含有量に比例するように、及び結果が光学測定法で分析することができるように錯化剤を選択すべきである。

好ましい錯化剤は、Ｍｉｓｔｒａｌ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ社製のＦｅｒｒｏｔｒａｃｅである。これは、鉄の量を追跡するのに、極めて感度及び選択性が高く、鉄イオン（Ｆｅ^２＋として）を暗紫色に変える。

溶媒
鉄錯体を生成させて、その分光測定をするために、シリンダーのドリップオイルなどの潤滑油の試料を、適当な媒質で希釈し、処理する。時に本明細書で「活性溶媒」と呼ぶこの媒質は、中性溶媒、錯化剤及び還元剤を含む。活性溶媒で希釈された潤滑油の試料は、時に本明細書では、「試験溶液」と呼ぶ。

本発明のもう１つの態様は、活性溶媒の性質である。本明細書の活性溶媒は、多機能特性を有しており、多種多様な潤滑油試料の分析のために用いることができる。潤滑油中に存在する鉄イオンを単離、還元、及び錯体にすることに加えて、活性溶媒は、最適な環境を提供し、これらの工程での潤滑油中の汚染物質（例えば、すす、灰など）及び化合物（清浄剤のような）の存在に起因する潜在的な妨害を最小にする。吸光度測定値が鉄に対して選択的であり、且つ潤滑油の種類及び状態に影響されないように、活性溶媒を構成する。これにより、適当な周波数、例えば５５０ｎｍで一貫して極大吸収波長（Ｌａｍｂｄａ ｍａｘ；ラムダマックス）となる。

本発明による活性溶媒は、最も好ましくは、以下の特性の組合せを有するであろう。
（ａ）錯化剤に対して化学的に不活性であり、
（ｂ）３５０ｎｍ以下のカットオフ波長を有し、
（ｃ）潤滑油及び鉄錯化剤／錯体のどちらに対しても良好な溶媒である。それは試験溶液中に存在する非極性成分と極性成分の間の良好な混合を提供することになるが、溶液を静置しておくと、確実に非極性（上）層と極性（下）層に非常に迅速に分離し、その後者は呈色鉄錯体を含み、
（ｄ）すべての潤滑油について、試験溶液の非極性層と極性層が恒率を確立し、
（ｅ）１）呈色錯体の生成及び検出において、清浄剤の負の作用を排除するように、すべての潤滑油に存在する清浄剤を中和し、２）錯体の色を正しく発色させるために、試験溶液がｐＨ２〜４を有するのに効果のある量の酸を含み、
（ｆ）錯化剤と混合したとき、長期間安定であり、
（ｇ）環境に優しく、安全である。

本発明に従って使用される中性の溶媒は、上記の目的を達成するように調製する。中性溶媒は、非極性有機溶媒２０〜３０体積％、極性有機溶媒４５〜５５体積％、低分子量有機酸５〜１５体積％、及び水、好ましくは脱イオン水１０〜２０体積％の混合物を含む。

非極性有機溶媒の例としては、Ｃ６〜Ｃ１６イソ及び直鎖アルカン、Ｒ及びＲ’がＣ１〜Ｃ４の組合せであるエーテル（ＲＯＲ’）が挙げられる。好ましくはｎ−オクタンを使用する。

極性有機溶媒の例としては、アセトニトリル、アセトン、Ｃ２〜Ｃ６アルコール、ジメチルスルホキシドが挙げられる。好ましくはアセトンを使用する。

低分子量有機酸の例としては、酢酸、プロピオン酸が挙げられる。好ましくは酢酸を使用する。

テストキット
本発明は、使用中の潤滑油の鉄含有量を測定するために潤滑油分析用テストキットを提供し、これは標準プラズマ原子発光分光分析法（ＩＣＰ−ＡＥＳ）の代替品として、現場で使用するように設計されている。

本発明のキットは、一端で開閉するようなされ、さらに、潤滑油を含む試験溶液を調製するようなされた容器を含む。スクリューキャップを有する柔軟な透明又は半透明プラスチック容器が好ましい。

容器は、合わせて、活性溶媒の成分すべてを含む少なくとも２個の押し込み可能なアンプル（ｃｒｕｓｈａｂｌｅ ａｍｐｏｕｌｅｓ）も含む。好ましい実施形態では、４個の押し込み可能なアンプルを使用する。アンプルの１つは、既定量の非極性有機溶媒を含む。２番目のアンプルは、既定量の極性有機溶媒及び鉄錯化剤を含む。３番目のアンプルは、既定量の有機酸及び水を含む。４番目のアンプルは、還元剤を含む。アンプルは、好ましくは薄いガラス製である。アンプル中の溶媒並びに他の化学物質の性質及び量は、本明細書で述べたとおりである。

例えば、２個の押し込み可能なアンプル及び錠剤などの固体の還元剤を使用することも可能である。この場合は、アンプルの一方が、非極性有機溶媒を含み、他方が、極性有機溶媒、有機酸、水及び鉄錯化剤を含むことになる。その他の組合せも可能であり、これらは当業者には明らかであろう。

本発明のキットは、容器に既定量の潤滑油を分配するようになされた分配装置を含む。分配装置のうちの１つは、例えば潤滑油を採取するための１００μｌマイクロピペット（Ｔｒａｎｓｆｅｒｐｅｔｔｏｒ）である。

本発明のキットは、流体を容器から取り出すときに、同時に前記流体をろ過するためのろ過手段も含む。ろ過手段は、端が開いているとき、容器の端に取り付けるようになされている。容器中の調製した試験溶液をろ過するために使用される孔径０．４５μｍのディスクフィルター（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製）が、好適な例である。

本発明に従って、キットは流体を入れ、且つ吸光度を測定するための手段、例えば示差分光計に取り付けるようなされた第２の容器を含む。例えば、路長が０．２ｃｍ〜１．０ｃｍの間で変化し、且つ約１ｍｌの体積を有するＶＩＳキュベットを使用することができる。路長０．２ｃｍ及び小体積のＥｐｐｅｎｄｏｒｆ製キュベットが好ましい。

本発明のテストキットは、選択される周波数及び基準周波数で吸光度を測定し、これらの測定値を鉄含有量ｐｐｍに変換し、表示する手段を含む。一例は示差分光計であり、例えば５５０ｎｍ及び６７１ｎｍで、後者を基準として吸光度測定値を測定し、これらの測定値を鉄含有量ｐｐｍに変換し、表示することができる。この変換は、器械のソフトウェアによって確立することができる。可視スペクトルでの光学吸光度の測定に使用するその他の器械は、当業者に周知であり、利用できる。

例えば、図４及び図５を参照して、テストキットは以下を含むことができる。
（ａ）示差分光計１３。この器械は、５５０ｎｍ及び６７１ｎｍで、後者を基準として吸光度測定値を測定し、これらの測定値を鉄含有量ｐｐｍに変換し、表示することができる。この変換は、器械のソフトウェアによって確立することができる。
（ｂ）潤滑油を採取するための、例えば１００μｌマイクロピペット１（Ｔｒａｎｓｆｅｒｐｅｔｔｏｒ）。
（ｃ）装置一式が含む消耗品：４個の押し込み可能なアンプル５（図５）若しくは２個の押し込み可能なアンプル５及び固体還元剤の錠剤７（図４）を含む柔軟な透明又は半透明プラスチック容器３；ディスクフィルター９並びにＶＩＳキュベット１１。
（ｉ）プラスチック容器３は、アダプターによりディスクフィルター９と置換することができるスクリューキャップ１５で閉まる。
（ｉｉ）１個の押し込み可能なアンプル５は、非極性有機溶媒、ｎ−オクタン０．９０ｍｌを含む。１個の押し込み可能なアンプル５は、極性有機溶媒、アセトン１．８０ｍｌ及び鉄錯化剤を含む。１個の押し込み可能なアンプル５は、有機酸及び脱イオン水を合計０．９０ｍｌ含み、これは酢酸４０．００体積％及び水６０．００体積％の混合物である。１個の押し込み可能なアンプル５は、アスコルビン酸などの還元剤を含む。（図５）
（ｉｉｉ）（１）で調製した試験溶液をろ過するために使用する孔径０．４５μｍのディスクフィルター９（例えばＰＴＦＥ製）。
（ｉｖ）路長が０．２ｃｍ〜１．０ｃｍの間で変化し、且つ約１ｍｌの体積を有するＶＩＳキュベット１１。我々の場合、路長０．２ｃｍ及び小体積のＥｐｐｅｎｄｏｒｆ製キュベットを使用する。

図４を参照にして、本発明によるテストキットを使用する方法の概説は、次のとおりである。

スクリューキャップ１５で開閉し、且つ押し込み可能なアンプル５に既定量の活性溶媒及び任意に錠剤７の形状での固体還元剤を含む特別に考案された容器３に、既定量の潤滑油試料１７を加える。アンプル５を押し込む。次に容器の全内容物を混合し、潤滑油が完全に溶解するまで振る。試験溶液混合物を完全に反応させるために、試験溶液を一定期間放置しておく（試料のすす含有量が１％ｍ／ｍより低いか高いかによって、それぞれ１〜３時間）。この期間、２層間の接触面を大きくするために、容器を水平に置くことが好ましい。次に容器３のスクリューキャップ１５をディスクフィルター９に置換して、数秒かけて、試験溶液を上層と下層に分離させる。すす、添加物、汚染物質、及び油性媒質などのすべての妨害成分は、上層に存在する。重要なことに、下層が鉄錯体を含む。少なくとも試験溶液の下層の一部を、直接フィルターを通して、ＶＩＳ測定のためキュベットに押し込む。

現場用テストキットの主題方法の開発及び検証のために使用する器械は、走査範囲が２００〜９００ｎｍのＵＶ−ＶＩＳ分光計（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ社製、Ｌａｍｂｄａ Ｂｉｏ ４０型）である。

実験用ＵＶ−ＶＩＳ器械を用いて、８００ｎｍを基準として５５０ｎｍで測定した吸光度測定値は、潤滑油の鉄含有量に比例している。吸光度測定値を鉄含有量に変換するために、ＩＣＰ−ＡＥＳで定量された既知の鉄含有量の潤滑油試料で調製した試験溶液を用い、較正曲線を確定する。得られた較正曲線により、未知の潤滑油（ｂｌｉｎｄ ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ）の鉄含有量の算定が可能になり、ｐｐｍ単位で表示される。

現場用分光計を用いて、６７１ｎｍを基準として５５０ｎｍで測定した吸光度測定値は、潤滑油の鉄含有量に比例する。吸光度測定値を潤滑油の鉄含有量ｐｐｍに変換するために、実験的因子を使用する。この因子は、実験用ＵＶ−ＶＩＳ器械の較正結果、及び実験用ＵＶ−ＶＩＳ器械と現場用分光計の間に存在する確定した相関係数に基づく。特定のフィルターも、現場用分光計を較正し、且つ検証するために使用できる。

図１は、実験用装置を使用して、一連の潤滑油試料を活性溶媒で処理した後、得られたＶＩＳスペクトルを示す。５５０ｎｍに位置した吸光度のピークは、生成した鉄錯体を表す。８００ｎｍを基準として、そのピークの高さは、潤滑油の鉄含有量に比例する。試料の種類により、試験溶液が、ろ過後必ずしも１００％清浄とは限らないので、基準線補正は必要である。

較正曲線
典型的な較正曲線の実施例を図２に示し、同時にその精度を表Ｉに示す。０を通る十分に直線の較正曲線が、潤滑油中の鉄４５０ｐｐｍまでで得られる。算出値と目標値との間に見られる差は、ＩＣＰ−ＡＥＳ法の再現性の制約の範囲内であることに留意されたい。

呈色鉄錯体の安定性試験
潤滑油試料に活性溶媒を加えたとき、呈色鉄錯体を生成するのに、ある程度時間がかかる（典型的な滞留時間は、試料のすす含有量が１％ｍ／ｍより低いか高いかによって、それぞれ１〜３時間に設定する）。呈色錯体の安定性を確認するために、ろ過した試験溶液を１日保存した後、再び測定した。表ＩＩにまとめたように、再度の試験結果は、ロバスト法（ｒｏｂｕｓｔ ｍｅｔｈｏｄ）を適用するために必要であるかなり長時間、色の彩度が一定のままであることを示す。

ＩＣＰ−ＡＥＳによって測定した異なる鉄含有量の一連の潤滑油試料を、主題の方法によって試験した。得られた試験結果を、図３でグラフにして示す。これらは、鉄含有量０〜４００ｐｐｍの範囲で、本発明による方法での結果とＩＣＰ−ＡＥＳ参照方法との間に十分な直線関係があることを示す。さらに図３のヒストグラムは、参照方法の試験精度と比べて、主題方法とＩＣＰ−ＡＥＳ参照方法との間に見られる差が許容できることを示す。

さらに統計的分析は、本方法が、偏りのない試験結果をＩＣＰ−ＡＥＳ法に対して示すことを証明する。このことは、本発明の方法が、参照標準方法の容認できる代替品である可能性を有することを意味する。

本明細書において述べた実施例の教示及びサポートとなる実施例を踏まえて可能になる本発明の非常に多くの変更が存在する。それによって、本明細書に明確に記載又は例示されたより他の方法を、請求項の範囲内で本発明において実施することができると理解する。

鉄含有量４００ｐｐｍまで有する一連のドリップオイル試料のＶＩＳスペクトルの図である。 吸光度測定値を鉄含有量に変換するのに使用される較正曲線の図である。 本発明とＩＣＰ−ＡＥＳ法の結果を比較するグラフ及びヒストグラムの図である。 本発明によるテストキット及び方法の図的記述である。 本発明による他の実施形態の容器及びフィルターの図的記述である。

Claims (15)

1. 現場で使用することができる、使用中の潤滑油の鉄含有量を測定する方法であって、
   （ａ）既定量の前記使用中の潤滑油を、既定量の非極性有機溶媒、極性有機溶媒、有機酸、水、鉄錯化剤、及び還元剤を含む活性溶媒に加えることであって、そこで前記活性溶媒が２〜４のｐＨを有しており、
   （ｂ）潤滑油が完全に溶解するまで、潤滑油と活性溶媒を完全に混合すること、
   （ｃ）混合物を完全に反応させ、且つ上層と下層に分離させることであって、そこで下層が鉄錯体を含んでおり、
   （ｄ）混合物の下層の少なくとも一部を、可視領域での吸光度測定に適した容器に、直接ろ過すること、
   （ｅ）ろ過した溶液の正味の吸光度を、可視領域の周波数で、光度的に測定すること、及び
   （ｆ）吸光度測定値を潤滑油の鉄含有量ｐｐｍに変換すること
   を含む、上記方法。
2. 活性溶媒が、非極性有機溶媒２０〜３０体積％、極性有機溶媒４５〜５５体積％、低分子量有機酸５〜１５体積％、水１０〜２０体積％を含む、請求項１に記載の方法。
3. 還元剤が固体である、請求項１に記載の方法。
4. 基準を６５０ｎｍ〜９００ｎｍの間で固定し、周波数５２５ｎｍ〜５７５ｎｍの間で正味の吸光度を測定する、請求項１に記載の方法。
5. 潤滑油が、７５までのＢＮ値を有する、請求項１に記載の方法。
6. 現場で実施することができる、使用中の潤滑油の鉄含有量を測定する方法であって、
   （ａ）一端で開閉し、さらに潤滑油を含む試験溶液を調製するように構成されており、少なくとも２個の押し込み可能なアンプルを含む容器であって、前記アンプルが既定量の非極性有機溶媒、極性有機溶媒、鉄錯化剤、有機酸、水、及び還元剤を含む活性溶媒の成分を含んでいる容器に、既定量の使用中の潤滑油を加えること、
   （ｂ）アンプルを容器の内部に押し込み、潤滑油が完全に溶解するまで、容器の全内容物を混合して、容器内部で試験溶液を生成すること、
   （ｃ）試験溶液を完全に反応させること、
   （ｄ）前記容器の開口端にろ過手段を設けて、流体を前記容器から取り出すと同時に前記流体をろ過すること、及び
   （ｅ）試験溶液を、上層と、鉄錯体を含む下層に分離させ、そして、容器から下層の少なくとも一部を示差分光計を用いる試験溶液の光学吸光度測定に適応させた第２の容器に、ろ過手段を通して移すこと
   を含む、上記方法。
7. 容器が、柔軟な透明又は半透明のプラスチック容器である、請求項６に記載の方法。
8. 容器に圧力を加えることによって、容器内にアンプルを押し込む、請求項７に記載の方法。
9. 第２の容器がＶＩＳキュベットである、請求項６に記載の方法。
10. 現場で実施することができる、使用中の潤滑油の鉄含有量を測定する潤滑油分析用テストキットであって、
    （ａ）一端で開閉し、さらに試験溶液を調製するように構成されており、少なくとも２個の押し込み可能なアンプルを含む容器であって、前記アンプルが既定量の非極性有機溶媒、極性有機溶媒、鉄錯化剤、有機酸、水及び還元剤を含む活性溶媒の成分を含む容器、
    （ｂ）既定量の潤滑油を前記容器に分配するように構成された分配装置、
    （ｃ）流体を前記容器から取り出すときに、同時に前記流体をろ過するためのろ過手段であって、端が開いているとき、前記容器の前記端に取り付けるように構成されたろ過手段、
    （ｄ）流体を含み、且つ可視領域で吸光度を測定する手段に取り付けるように構成された第２の容器、及び
    （ｅ）選択した周波数及び基準周波数で吸光度を測定し、これらの測定値を鉄含有量ｐｐｍに変換し、表示する手段
    を含む、上記テストキット。
11. 容器が、柔軟で透明又は半透明のプラスチック容器である、請求項１０に記載の装置。
12. ろ過手段が、孔径０．４５μｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製ディスクフィルターを含む、請求項１０に記載の装置。
13. 第２の容器が、ＶＩＳキュベットである、請求項１０に記載の装置。
14. 吸光度を測定する手段が、可視領域の２つの選択した周波数での測定を可能にする分光計である、請求項１０に記載の装置。
15. 吸光度測定のための手段が、ｐｐｍ単位で潤滑油の鉄含有量を表示することが可能な分光計である、請求項１０に記載の装置。

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