JP5334417B2 - 優れた脱泡性及び低泡立ち度の油圧作動油 - Google Patents

Description

本出願は、２００４年１２月１６日出願の仮特許出願番号６０／６３７，１７１の恩典を請求する。

本発明は、優れた脱泡性（ａｉｒ ｒｅｌｅａｓｅ）及び泡立ち性（ｆｏａｍｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）を有する油圧作動油（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｏｉｌ）の組成、油圧作動油の製造方法、及びポンプキャビテーションを起こさない油圧ポンプの運転方法を対象とする。

エクソンモービル社のＷＯ００／１４１８３、及び米国特許第６，１０３，０９９号は、６５０〜７５０°Ｆ＋炭化水素を含む、含ろう性（ｗａｘｙ）、パラフィン性、フィッシャー・トロプシュ合成された炭化水素供給原料を水素異性化することを含むイソパラフィン系潤滑油ベースストックの製造方法を教示している。この水素異性化は、少なくとも一種の潤滑油添加剤と組み合わせた時に、所望の仕様を満たす潤滑油を形成する前記ベースストックを含む６５０〜７５０°Ｆ＋水素異性化ベースストックを製造するために十分な、６５０〜７５０°Ｆ＋供給原料炭化水素の転化レベルで実施される。油圧作動油が特許請求されているが、特に良好な脱泡性、低泡立ち性、又は良好な添加剤溶解性を有する油圧作動油の製造方法又は組成に関しては、何も教示されない。

エクソンモービルの米国特許第６，０９０，７５８号は、フィッシャー・トロプシュワックスから製造されたワックス異性体ベースストックを含む潤滑油の起泡を低減する方法を教示している。この方法は、潤滑油に、一定の粘度及び拡張係数をもつ高分子量ポリジメチルシロキサン油からなる消泡剤又はそれらの溶媒溶液を添加することを含んでいる。しかし、５０℃で１．０分未満の脱泡時間をもつ油圧作動油の製造方法又は組成に関しては、何も教示されない。

Ｃａｓｔｒｏｌ Ａｎｖｏｌ ＳＷＸ（登録商標）ＦＭ ＩＳＯ４６油圧作動油は、ＡＳＴＭ Ｄ３４２７で測定した時に５０℃で０．５分未満の脱泡性、１８３の粘度指数、ＡＳＴＭ Ｄ１４０１で測定した時に２５分の解乳化性、かつＡＳＴＭ Ｄ８９２で測定した時に８０ｍｌのシーケンスＩＩ泡立ち度（ｆｏａｍ ｔｅｎｄｅｎｃｙ）を有する。それは、高い耐火性、低いワニス形成性、及び良好な生分解性を有するポリエステル潤滑基油から製造された。ポリエステル潤滑基油は、極めて高価である。このポリエステル潤滑基油が、従来の油圧作動油に比較して高コストである故、ポリエステル系流体は、耐火性、環境適応性、又はその両者が高価格を正当化する用途に主として用いられる。Ｃａｓｔｒｏｌ Ａｎｖｏｌ ＳＷＸ（登録商標）ＦＭは、Ｃａｓｔｒｏｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ａｍｅｒｉｃａｓ社の登録商標である。

所望されるものは、極めて低い脱泡性、及び改良された泡立ち度の油圧作動油、及びその製造方法である。この油圧作動油は、容易に、かつ従来のグループＩＩ及びグループＩＩＩ基油に対して競合できる価格で入手できる高品質基油を用いて製造されることが好ましい。

我々は、極めて低い脱泡性、及び改良された泡安定性をもつた油圧作動油を発見した。それは、（１）４７５超の平均分子量、１４０超の粘度指数、及び１０重量％未満のオレフィンを有する潤滑基油、並びに（２）耐摩耗性油圧作動油添加剤パッケージを含む油圧作動油である。本発明の油圧作動油は、ＡＳＴＭ Ｄ３４２７−０３で測定した時、５０℃で０．８分未満の脱泡性、及びＡＳＴＭ Ｄ８９２−０３で測定した時、５０ｍｌ未満のシーケンスＩＩの泡立ち度を有する。

また、我々は、（ａ）４７５超の平均分子量、１４０超の粘度指数、及び１０重量％未満のオレフィンを有する、油圧作動油の総量を基準にして１０と９９．９重量％の間の潤滑基油、並びに（ｂ）油圧作動油の総量を基準にして０．１と１５重量％の間の耐摩耗性油圧作動油添加剤パッケージを含む油圧作動油であって、ＡＳＴＭ Ｄ３４２７−０３で測定した時、５０℃で０．８分未満の脱泡性、及びＡＳＴＭ Ｄ８９２−０３で測定した時、５０ｍｌ未満のシーケンスＩＩの泡立ち度を有し、かつＡＳＴＭ Ｄ１４０１−０２で測定した時、５４℃で３ｍｌエマルジョンになる分数が３０未満である油圧作動油を発見した。

我々は、極めて低い脱泡性及び改良された泡立ち度をもつ油圧作動油の製造方法を発明した。この製造方法は、（ａ）７５重量％超のｎ−パラフィン、及び２５ｐｐｍ未満の窒素及び硫黄の合計量を有する、含ろう供給原料を選択するステップ、（ｂ）含ろう供給原料を水素異性化脱ろうして、潤滑基油を製造するステップ、（ｃ）潤滑基油を一つ以上の留分に精留するステップ、（ｄ）４７５超の平均分子量、１４０超の粘度指数、及び１０重量％未満のオレフィンを有する一つ以上の留分を選択するステップ、並びに（ｅ）一つ以上の選択された留分を耐摩耗性油圧作動油添加剤パッケージと混合して、ＡＳＴＭ Ｄ３４２７−０３で測定した時、５０℃で０．８分未満の脱泡性を有する油圧作動油を製造するステップを含む。

加えて、我々は、油圧ポンプの運転方法を発明した。この運転方法は、（ａ）４７５超の平均分子量、１４０超の粘度指数、及び１０重量％未満のオレフィンを有する潤滑基油、並びに耐摩耗性油圧作動油添加剤パッケージを含む油圧作動油（この油圧作動油は、ＡＳＴＭ Ｄ３４２７−０３で測定した時、５０℃で０．８分未満の脱泡性を有する）で油圧系油タンクを満たすこと、並びに（ｂ）満たされた油タンクから油圧作動油が供給された油圧ポンプを運転することを含み、その際ポンプキャビテーションを起こすことなく油圧ポンプが作動する。

一般的に、脱泡性は、基油の組成、及び動粘度に関係がある。脱泡性は、ＡＳＴＭ Ｄ３４２７−０３により測定される。この脱泡試験は、流体（通常は５０℃であるが、２５℃などの別の温度も可能である）を空気の泡で飽和させ、続いて、流体が０．２％の空気含有量に戻るに必要な時間を測定することにより行われる。脱泡時間は、グループＩＩＩの基油に比較してグループＩの基油がより長い。ポリエステル、ポリα−オレフィン、及びリン酸エステル基油は、一般的に、従来の鉱油に比較して低い脱泡性を有する。油圧作動油のための典型的な脱泡仕様は、ＩＳＯ３２油のための最大５分から、ＩＳＯ４６油のための最大７分、ＩＳＯ１５０油のための最大１７分と様々である。脱泡値は、一般的に、基油の粘度とともに増大する。

良好な脱泡性は、油圧作動油の重要な性質である。ベアリング、カップリング、ギアー、ポンプ、及び油戻り管路などの装置内で、油圧作動油を空気で攪拌することは、油中に微細分割された空気の泡を分散させる可能性がある。油圧系油タンク内での滞留時間が短すぎると、空気の泡が油表面に上昇することができずに、空気及び油の混合物が、油圧系を通って循環するであろう。これは、油圧の維持を不可能にし、ベアリング及びギアー内に不完全な油膜を生成し、かつ貧弱な油圧系性能又は故障につながるに違いない。油圧の維持が不可能になることは、遠心ポンプを備えた油圧系で顕著になる。貧弱な脱泡性の油は、スポンジ状化、並びにタービン及び油圧系の制御の感度不足を引き起こす恐れがある。

貧弱な脱泡性をもつ油圧作動油の最も過酷な結果の一つは、ポンプキャビテーションである。油圧ポンプのキャビテーションは、ポンプの騒音増加、及びポンプの振動過多により主に証明され、また油圧系の高圧の損失又は油圧系シリンダーの速度の損失により証明される。油圧系にポンプで送り込まれる油圧作動油が、ポンプ入口に入る時、圧力は著しく減少する。ポンプを通る流体の速度が大きいほど、圧力低下が大きくなる。圧力低下が十分に大きく、かつ油圧作動油が貧弱な脱泡性を有する場合、油圧作動油に含有される空気は小気泡としてポンプに運ばれる。油圧作動油の流速が減少すると、流体の圧力は増加し、ポンプ羽根車の外側部分で気泡が突然に破壊する。気泡形成、及び引き続いて起きるそれらの破壊は、ポンプキャビテーションと呼ばれる。油圧ポンプは、キャビテーションにより重大な損害をこうむる恐れがある。

脱泡性は、ＡＳＴＭ Ｄ３４２７−０３により測定される。圧縮空気が、２５〜５０℃の温度に加熱された試験油中に吹き込まれる。空気の流れを停止した後、油に混入した空気が容積で０．２％まで減少するために必要な時間が記録される。脱泡時間は、試験条件下及び特定の温度で、油に混入した空気が容積で０．２％まで減少するために必要な分数である。脱泡は、主に、ベースストックの作用であり、このために、油は調節される必要がある。添加剤は、脱泡時間に建設的影響を与えることはあり得ない。本発明の油圧作動油の脱泡性は、極めて低く、一般的には５０℃で０．８分未満であり、好ましくは５０℃で０．５分未満である。加えて、本発明の油圧作動油は、好ましくは２５℃で１０分未満の脱泡性、より好ましくは２５℃で５分未満の脱泡性を有する。

泡立ち度及び泡安定性は、ＡＳＴＭ Ｄ８９２−０３により測定される。ＡＳＴＭ Ｄ８９２−０３は、２４℃及び９３．５℃における潤滑基油の泡立ち特性を測定する。この規格は、泡立ち度及び泡の安定性を経験的に格付けする手段を提供する。２４℃の温度に維持された潤滑基油に、一定速度で５分間、空気が吹き込まれ、続いて１０分間、静置される。両期間の終点で、泡の容積が、ｍｌで測定される（シーケンスＩ）。泡立ち度は、最初の測定で与えられ、泡安定性は、二番目の測定で与えられる。この試験は、潤滑基油の新しい部分を用いて９３．５℃で繰り返し行われる（シーケンスＩＩ）が、静置時間は１分に縮小される。ＡＳＴＭ Ｄ８９２−０３シーケンスＩＩＩについては、泡が破壊され、２４℃に冷却された後のシーケンスＩＩからの同一サンプルが用いられる。潤滑基油に乾燥空気が５分間吹き込まれ、続いて１０分間静置される。泡立ち度及び泡安定性が再び測定され、ｍｌで記録される。良好な品質の油圧作動油は、一般的に、シーケンスＩ、ＩＩ及びＩＩＩのそれぞれについて１００ｍｌ未満の泡立ち度を有し、かつ０ｍｌの泡安定性を有するであろう。潤滑基油又は油圧作動油の泡立ち度は、低ければ低いほど、良好である。本発明の油圧作動油は、典型的な油圧作動油に比較してより低い泡立ち度を有する。本発明の油圧作動油は、好ましくは、５０ｍｌ未満のシーケンスＩ泡立ち度を有し、５０ｍｌ未満の、好ましくは３０ｍｌ未満のシーケンスＩＩ泡立ち度を有し、かつ好ましくは５０ｍｌ未満のシーケンスＩＩＩ泡立ち度を有する。

耐摩耗性添加剤は、添加剤業者により提供された、又は潤滑油配合者により調合された添加剤パッケージであってもよい。好ましい添加剤パッケージは、ＡＷ油圧作動油添加剤パッケージであり、より好ましくはデニソンＨＦ−０規格を満たすものである。それは、無灰、無亜鉛、又は亜鉛系のＡＷ油圧作動油添加剤パッケージであることができる。また、デニソンＨＦ−０規格を満たすように設計された、好ましいＡＷ油圧作動油添加剤パッケージは、ＡＦＮＯＲ含水（ｗｅｔ）ろ過性試験を満足させるであろう。デニソンＨＦ−０規格は、苛酷な用途のアキシャルピストンポンプ、及びベーンポンプ用の油圧作動油に関係する。デニソンＨＦ−０規格は、高温安定性、良好な防錆性、高い加水分解安定性、良好な酸化安定性、低い泡立ち性、水の存在に関係なく優れたろ過性、及び固有のデニソンポンプ試験における良好な性能を明記している。加えて、このＨＦ−０規格は、油圧作動油が９０超の粘度指数、及び１００℃（２１２°Ｆ）の最小アニリン点を有することを明記している。デニソンＨＦ−０規格の要件が、以下に要約される。

含水ろ過性は、デニソンＴＰ０２１００試験法又はＡＦＮＯＲ ＮＦＥ４８−６９１規格により測定される。例えば、ＡＦＮＯＲ ＮＦＥ４８−６９１規格に合格した流体だけが、射出成形油圧作動油として特定される。後者の試験は、水の存在下で、老化した油のろ過性を測定するものであり、実際の運転条件をより厳密に再現している。この試験は、油の最初の容量及びそれに続く容量をろ過するために要する時間を測定するもので、この値は、ろ過指数（ＩＦ）の計算に用いられる。ＩＦが１に近いほど、時間の経過に伴って、ろ過器を目詰まりさせる傾向が少ないことを示し、それ故油圧作動油としてより好ましい。

解乳化性は、ＡＳＴＭ Ｄ１４０１−０２で測定される。４０ｍｌの油サンプル及び４０ｍｌの蒸留水が、１００ｍｌの目盛容器に入れられる。混合物は、１３０°Ｆの温度に維持されながら、５分間攪拌される。エマルジョンが油及び水成分に分離されるに必要な時間が記録される。３０分の終点で、依然として３ｍｌ以上のエマルジョンが残る場合、試験が中止され、かつ油、水、及びエマルジョンのｍｌ値が報告される。この３つの測定値がこの順序で表現され、ハイフンで分割される。試験時間は、括弧内に分で表現される。好ましくは、本発明の油圧作動油は、優れた解乳化性を有するであろう。即ち、ＡＳＴＭ Ｄ１４０１−０２で測定した時、５４℃で３ｍｌのエマルジョンになる分数が、３０分未満であることが好ましく、２０分未満がより好ましい。

異種分子の混合物を含有する液体は、気／液界面における液体薄層を安定化し、吸収された気泡の放出を遅らせ、それにより泡を生成する。泡立ちは、種々の基油で変わるが、消泡剤の添加により抑制することができる。一般的に、本発明の油圧作動油は、油圧作動油添加剤パッケージに加えて、消泡剤の添加を普通は必要としないであろう。多くの油圧作動油添加剤パッケージは、消泡剤を含有している。しかし、高粘度の油圧作動油配合物、又は更に別の基油を含む油圧作動油配合物は、泡立ちを示すかもしれない。消泡剤の例は、シリコーン油、ポリアクリレート、アクリルポリマー及びフルオロシリコーンである。

消泡剤は、吸収された気泡を取り巻く液体薄膜を不安定化することにより機能する。効果を発揮するためには、消泡剤は、気／液界面で効果的に拡がらなければならない。理論に従えば、拡張係数の値Ｓが正であるならば、消泡剤は、拡がるであろう。Ｓは、下式：Ｓ＝ｐ_１−ｐ_２−ｐ_１，２（式中、ｐ_１は泡立つ液体の表面張力、ｐ_２は消泡剤の表面張力、かつｐ_１，２はそれらの間の界面張力である）で定義される。表面張力及び界面張力は、ＡＳＴＭ Ｄ１３３１−８９、「表面活性剤溶液の表面及び界面張力」による環式張力計を用いて測定される。本発明に関して言えば、ｐ_１は、消泡剤を添加する前の油圧作動油の表面である。

本発明の油圧作動油において、好適に選択された消泡剤は、油圧作動油に配合された時に、２４℃及び９３．５℃の両方で少なくとも２ｍＮ／ｍの拡張係数を示す消泡剤である。種々のタイプの消泡剤が、米国特許第６，０９０，７５８号に教示される。消泡剤を使用する時、この消泡剤が、油圧作動油の脱泡時間を著しく増大させてはならない。一つの好ましい消泡剤は、高分子量ポリジメチルシロキサン、一種のシリコーン系消泡剤である。本発明の油圧作動油において、別の好適に選択された消泡剤は、アクリレート消泡剤である。これらの消泡剤は、低分子量シリコーン消泡剤に比較して、脱泡特性に悪影響を与えることが少ない。

特有の分析試験法
（オレフィンの重量％）
本発明の潤滑基油中のオレフィン重量％は、下記のステップ（Ａ）〜（Ｄ）により、プロトン−ＮＭＲにより測定される。
（Ａ）試験する炭化水素の重水素化クロロホルム中の５〜１０％溶液を準備する。
（Ｂ）少なくとも１２ｐｐｍスペクトル幅の標準プロトンスペクトルを得て、化学シフト（ｐｐｍ）軸を正確に参照する。この装置は、レシーバー／ＡＤＣをオーバーロードすることなく信号を得るために、十分なゲインレンジ（ｇａｉｎ ｒａｎｇｅ）をもたなければならない。３０°パルスが適用される時、この装置は、６５，０００の最小信号デジタル化ダイナミックレンジをもたなければならない。好ましくは、ダイナミックレンジは、２６０，０００以上になるであろう。
（Ｃ）６．０〜４．５ｐｐｍ（オレフィン）、
２．２〜１．９ｐｐｍ（アリル）、
１．９〜０．５ｐｐｍ（飽和）間の積分強度を測定する。
（Ｄ）ＡＳＴＭ Ｄ２５０３により測定された試験物質の分子量を用いて、以下を計算する。
（１）飽和炭化水素の平均分子式、
（２）オレフィンの平均分子式、
（３）総積分強度（＝全積分強度の合計）
（４）サンプル水素当たりの積分強度（＝総積分／式中の水素数）
（５）オレフィンの水素数（＝オレフィンの積分／水素当たりの積分）
（６）二重結合の数（＝オレフィン水素×オレフィン式中の水素÷２）
（７）プロトンＮＭＲによるオレフィン重量％＝１００×二重結合数×典型的オレフィン分子中の水素数÷典型的試験物質分子中の水素数。

プロトンＮＭＲによるオレフィン重量％の計算法（Ｄ）は、オレフィン％の結果が低く、約１５重量％未満である時に、最良に機能する。このオレフィンは、「従来型」のオレフィン、即ち、α、ビニリデン、シス、トランス、及び三置換型などの二重結合炭素に結合した水素を有するオレフィンの種類の分布した混合物でなければならない。これらのオレフィンの種類は、１と約２．５の間のオレフィン積分比に対して検知可能なアリル性を有するであろう。この比率が約３を超える時、それは、高％のトリ、又はテトラ置換オレフィンの存在を示唆し、かつサンプル中の二重結合数を計算するために種々の仮説を立てなければならないことを示唆する。

（ＨＰＬＣ−ＵＶによる芳香族の測定）
本発明の潤滑基油中で、少なくとも一種の芳香族官能基をもつ低水準の分子を測定するために用いた方法は、ヒューレット・パッカード１０５０シリーズのクオータナリーグラジェント高速液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）システム、とＨＰ Ｃｈｅｍ−ｓｔａｔｉｏｎにインターフェースさせたＨＰ１０５０ダイオード−アレイＵＶ−Ｖｉｓ検出器の組み合わせを用いる。高度に飽和された潤滑基油中の個々の芳香族の種類の同定は、それらのＵＶスペクトルパターン及び溶離時間に基づいて行われた。この分析のために用いたアミノカラムは、芳香族分子の環数（又は、より正確には、二重結合数）に基づいて芳香族分子を大まかに識別する。したがって、単環式芳香族を含有する分子が、最初に溶離し、続いて多環式芳香族が、分子当たりの二重結合数が増加する順に溶離する。類似の二重結合特性をもつ芳香族については、環上にアルキル性置換だけをもつ芳香族が、ナフテン性置換のものより早く溶離する。

芳香族炭化水素のＵＶ吸収スペクトルから種々の基油の芳香族炭化水素を明解に同定することは、それらのピークの電子遷移が、環上のアルキル及びナフテン性置換の量に依存する程度に、純粋なモデル化合物類似体を基準にして全てレッドシフトされたことを識別して達成された。このような深色シフトは、芳香族環中でアルキル基の電子の非局在化により起きるものとしてよく知られている。非置換芳香族化合物は潤滑油範囲で殆ど沸騰しないので、ある程度のレッドシフトが期待され、かつ識別された主要な芳香族基の全てに観察された。

溶離する芳香族化合物の定量は、それぞれの化合物の一般分類に対して最適化された波長から作られたクロマトグラムを、その芳香族に対する適切な保持時間ウインドウについて積分することによりなされる。それぞれの芳香族の分類に対する保持時間ウインドウの限界は、異なる時間で流出する化合物の個々の吸収スペクトルをマニュアル的に評価し、かつその結果を、モデル化合物の吸収スペクトルに対する質的類似性に基づいて、適切な芳香族の種類に割り当てることにより決定された。殆ど例外なく、５種類の芳香族化合物が、高度に飽和されたＡＰＩグループＩＩ及びＩＩＩの潤滑基油で観察された。

（ＨＰＬＣ−ＵＶ検定）
これらの芳香族化合物を、きわめて低水準においても、同定するためにＨＰＬＣ−ＵＶが用いられる。一般的に、多環式芳香族化合物は、単環式芳香族化合物に比較して１０から２００倍強力に吸収する。また、アルキル置換は、約２０％だけ吸収に影響を与えた。それ故、種々の芳香族化合物を分離、同定するためにＨＰＬＣを用いること、及びそれが如何に効果的に吸収するかを知ることが重要である。

５種類の芳香族化合物が同定された。最も高度に保留されたアルキル−１−環式芳香族ナフテンと最低に保留されたアルキルナフタレンの間で小さな重なりがあることを除いて、全ての芳香族化合物の種類が、基線分析された。２７２ｎｍで１−環式及び２−環式芳香族化合物を共溶離するための積分限界は、垂直滴下法で行われた。それぞれの一般の芳香族の種類に対して、波長に依存する応答因子が、置換された芳香族類似体に最も近いスペクトルのピーク吸収に基づいて、純粋なモデル化合物の混合物からＢｅｅｒの法則のプロットを描くことにより最初に決定された。

例えば、基油中のアルキル−シクロヘキシルベンゼン分子は、２７２ｎｍで明瞭なピーク吸収を示す。これは、非置換のテトラリンモデル化合物が２６８ｎｍで示したと同じ（禁止）遷移に相当する。２７２ｎｍにおけるモル吸光係数応答因子が、２６８ｎｍにおけるテトラリンのモル吸光係数にほぼ等しいと仮定することにより、Ｂｅｅｒの法則のプロットから計算して、基油サンプル中のアルキル−１−環式芳香族ナフテン濃度が計算された。それぞれの芳香族の種類に対する平均分子量が、全基油サンプルに対する平均分子量にほぼ等しいと仮定することにより、芳香族化合物の重量％濃度が計算された。

イグゾースティブＨＰＬＣクロマトグラフィにより、潤滑基油から直接的に１−環式芳香族化合物を分離することにより、校正法が更に改良された。これらの芳香族に対する直接的校正は、この仮定及びモデル化合物に関する不確定性を排除した。期待したように、分離された芳香族サンプルは、より高度に置換されていたので、モデル化合物より低い応答因子を有していた。

より具体的に、ＨＰＬＣ−ＵＶ法を正確に校正するために、Ｗａｔｅｒｓ準−分取ＨＰＬＣ装置を用いて、置換されたベンゼン芳香族が、潤滑基油のバルクから分離された。１０ｇのサンプルが、ｎ−ヘキサン中で１：１に稀釈され、アミノ−結合したシリカカラム、Ｅｍｅｒｙｖｉｌｌｅ、カルフォルニア州、Ｒａｉｎｉｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製の１個の５ｃｍ×２２．４ｍｍＩＤガード上に注入され、続いて８−１２ミクロンのアミノ−結合したシリカ粒子の、２個の５ｃｍ×２２．４ｍｍＩＤガードに通して、移動相として１８ｍｌ／分の流速でｎ−ヘキサンを用いた。カラム溶離液は、２６５ｎｍ及び２９５ｎｍにセットされた二波長式ＵＶ検出器からの検出応答に基づいて精留された。単環式芳香族の溶離の開始を合図する、２６５ｎｍの吸光度が０．０１吸光度単位の変化を示すまで、飽和留分が収集された。二環式芳香族の溶離の開始を示唆する、２６５ｎｍと２９５ｎｍ間の吸光度の比率が２．０に減少するまで、単環式芳香族留分が収集された。単環式芳香族留分の精製及び分離は、ＨＰＬＣカラムのオーバーロードから得られた「テーリング」飽和留分から、モノ芳香族留分を再クロマトグラフィすることにより行った。

この精製された芳香族「標準」は、アルキル置換が、非置換テトラリンを基準にして、約２０％だけモル吸光係数応答因子を減少させることを示した。

（ＮＭＲによる芳香族の確認）
精製されたモノ芳香族標準中で、少なくとも一種の芳香族官能基をもつ全分子の重量％が、長期間炭素１３ＮＭＲ分析により確認された。ＮＭＲは容易に芳香族炭素を測定し、応答は分析される芳香族の種類に依存しないので、ＮＭＲはＨＰＬＣ−ＵＶに比較して校正が容易であった。高度に飽和された潤滑基油中の９５〜９９％の芳香族が単環式芳香族であったこと認識することにより、ＮＭＲの結果は、芳香族炭素％から芳香族分子％に変換された（ＨＰＬＣ−ＵＶ及びＤ２００７に準じて）。

芳香族化合物を最低０．２％芳香族分子まで正確に測定するためには、強力、長期間、かつ良好な基線分析が必要であった。

より具体的には、ＮＭＲにより少なくとも一種の芳香族官能基をもつ低水準の全分子を正確に測定するために、規格Ｄ５２９２−９９法が改良されて、５００：１の最小炭素感度を得た（ＡＳＴＭ標準実施法Ｅ３８６により）。１０〜１２ｍｍのＮａｌｏｒａｃプローブを備えた４００〜５００ＭＨｚのＮＭＲで１５時間の期間の試験が採用された。基線の形状を限定し、かつ一貫して積分するためにエコーンＰＣ積分ソフトが採用された。偽信号が芳香族領域に脂肪族のピークを映さないように、試験期間中に一度だけ搬送周波数が変更された。搬送スペクトルの何れかの側でスペクトルを処理することにより、解像度が著しく改良された。

（ＦＩＭＳによる分子組成）
本発明の潤滑基油は、電解イオン化質量分析法（ＦＩＭＳ）により、アルカン及び異なる不飽和数をもつ分子に特徴付けられた。基油留分中の分子分布は、ＦＩＭＳにより決定された。サンプルは、好ましくは試験される基油の少量（約０．１ｍｇ）をガラス毛細管中に置くことにより、固体プローブを経て導入された。毛細管は、質量分析器用の固体プローブの先端に配置され、かつプローブは、約１０^−６トールで運転される質量分析器内で、分当たり５０℃と１００℃の間の速度で、約４０乃至５０℃から５００乃至６００℃に加熱された。質量分析器は、デカード当たり５秒の速度で、ｍ／ｚ４０からｍ／ｚ１，０００まで走査された。

用いた質量分析器は、Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ飛行時間型及びＭｉｃｒｏｍａｓｓ ＶＧ７０ＶＳＥであった。二つの異なる機器からの結果は、同等であると考えられた。全ての化合物の種類に対する応答因子は、１．０であると考えられ、重量％が面積％から決定された。得られた質量スペクトルは、一つの「平均化された」スペクトルを作成するために加算された。

本発明の潤滑基油は、ＦＩＭＳにより、アルカン及び異なる不飽和数をもつ分子に特徴付けられた。異なる不飽和数をもつ分子は、シクロパラフィン、オレフィン、及び芳香族から構成されてもよい。芳香族が、潤滑基油中にかなりの量で存在したならば、芳香族は、ＦＩＭＳ分析で４−不飽和物として同定されたであろう。オレフィンが、潤滑基油中にかなりの量で存在したならば、オレフィンは、ＦＩＭＳ分析で１−不飽和物として同定されたであろう。ＦＩＭＳ分析から得られた１−不飽和物、２−不飽和物、３−不飽和物、４−不飽和物、５−不飽和物、及び６−不飽和物の合計から、プロトンＮＭＲにより得られたオレフィン％、及びＨＰＬＣ−ＵＶにより得られた芳香族％をマイナスした値は、本発明の潤滑基油中のシクロパラフィン性官能基（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ）をもつ分子％の総量である。芳香族含有量が測定されなかったならば、それは０．１重量％未満であると推定され、シクロパラフィン性官能基をもつ分子％の総量の計算に含まれなかったことに留意されたい。

シクロパラフィン性官能基をもつ分子は、単環式又は縮合多環式飽和炭化水素基であるか、又は一つ以上の置換基としてこれらを含む、任意の分子を意味する。このシクロパラフィン性基は、場合により一つ以上の置換基で置換されていてもよい。代表的な例は、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、デカヒドロナフタレン、オクタヒドロペンタレン、（ペンタデカン−６−イル）シクロヘキサン、３，７，１０−トリシクロヘキシルペンタデカン、デカヒドロ−１−（ペンタデカン−６−イル）ナフタレンなどを含むが、これらに限定されない。

モノシクロパラフィン性官能基をもつ分子は、３から７環式炭素からなる単環式飽和炭化水素基である任意の分子か、又は３から７環式炭素からなる単環式飽和炭化水素基で置換されている任意の分子を意味する。場合により、シクロパラフィン基は、一つ以上の置換基で置換されていてもよい。 代表的な例は、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、（ペンタデカン−６−イル）シクロヘキサンなどを含むが、これらに限定されない。

マルチシクロパラフィン性官能基をもつ分子は、二つ以上の縮合環からなる縮合多環式飽和炭化水素環基である任意の分子、二つ以上の縮合環からなる一つ以上の縮合多環式飽和炭化水素環基で置換されている任意の分子、又は３から７環式炭素からなる一つを超える単環式飽和炭化水素基で置換されている任意の分子を意味する。縮合多環式飽和炭化水素環基は、好ましくは二縮合環からなる。シクロパラフィン系基は、場合によっては、一つ以上の置換基で置換されてもよい。代表的な例は、デカヒドロナフタレン、オクタヒドロペンタレン、３，７，１０−トリシクロヘキシルペンタデカン、デカヒドロ−１−（ペンタデカン−６−イル）ナフタレンなどを含むが、これらに限定されない。

（１００炭素当たりのアルキル分枝）
本発明の潤滑基油の分枝特性は、以下の７−ステップのプロセスに従って、炭素−１３ＮＭＲを用いて油のサンプルを分析することにより測定される。このプロセスの説明に引用された文献は、プロセスのステップを詳細に説明する。ステップ１及び２は、新鮮なプロセスからの初期材料についてだけ実施される。

（１）ＤＥＰＴパルス系列を用いてＣＨ分枝の中心、及びＣＨ_３分枝の末端点を同定する（Ｄｏｄｒｅｌｌ，Ｄ．Ｔ．；Ｄ．Ｔ．Ｐｅｇｇ；Ｍ．Ｒ．Ｂｅｎｄａｌｌの「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ」、１９８２年４８、３２３ｆｆ．）。

（２）ＡＰＴパルス系列を用いて多重枝（４級炭素）を引き起こす炭素の不在を調査する（Ｐａｔｔ，Ｓ．Ｌ．；Ｊ．Ｎ．Ｓｈｏｏｌｅｒｙの「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ」、１９８２年、４６、５３５ｆｆ．）。

（３）表にされた、計算された値を用いて特定分枝の位置及び長さに対する種々の分枝の炭素共鳴を割り当てる（Ｌｉｎｄｅｍａｎ，Ｌ．Ｐ．の「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」、１９７１年、４３、１２４５ｆｆ；Ｎｅｔｚｅｌ，Ｄ．Ａ．らの「Ｆｕｅｌ」、１９８１年、６０、３０７ｆｆ）。

（実施例）
分枝 ＮＭＲ化学シフト（ｐｐｍ）
２−メチル ２２．５
３−メチル １９．１又は１１．４
４−メチル １４．０
４＋メチル １９．６
内部メチル １０．８
プロピル １４．４
隣接メチル １６．７

（４）端末メチル炭素の積分強度と単一炭素の強度を比較することにより異なる炭素位置に起きる分枝の相対出現度数を定量する（＝全積分／混合物中の分子当たりの炭素数）。２−メチル分枝の特殊な場合には、末端及び分枝メチルの両者が同一共鳴位置に存在するので、分枝出現度数の計算前に、その強度は２で割られる。４−メチル分枝部分を計算し、かつ表にする場合、４＋メチルに対するその寄与を控除して、二重カウントを回避しなければならない。

（５）平均炭素数を計算する。平均炭素数は、サンプルの分子量を１４（ＣＨ_２の式量）で割ることにより、潤滑油材料に対して十分正確に測定できる。

（６）分子当たりの分枝数は、ステップ４で判明した分枝の総数である。

（７）１００個の炭素原子当たりのアルキル分枝数は、分子あたりの分枝数（ステップ６）に１００を掛け、平均炭素数で割ることにより計算される。

分枝計測は、任意のフーリエ変換ＮＭＲ分光器を用いて実施できる。好ましくは、この計測は、７．０Ｔ又はそれ以上のマグネットをもつ分光器を用いて実施される。全ての場合、質量分光器、ＵＶ又はＮＭＲ測定により芳香族性炭素が存在しないことを確認後、スペクトル幅を、飽和炭素の範囲、約０〜８０ｐｐｍ対ＴＭＳ（テトラメチルシラン）に制限した。クロロホルム−ｄｌ中の１５〜２５重量％の溶液を、４５°パルスで励起し、引き続き０．８秒の捕捉時間を設けた。不均一な強度データを最小化するために、励起パルスに先立ち、プロトンデカップラーを１０秒ディレー中ゲートオフし、かつ捕捉中ゲートオンした。総実験時間は１１〜８０分の範囲であった。ＤＥＰＴ及びＡＰＴ系列を、文献の説明に従って実施し、Ｖａｒｉａｎ又はＢｒｕｋｅｒの操作マニュアルに記載された最小の偏差であった。

ＤＥＰＴは、ポーラリゼーショントランスファーによるディストーションレスエンハンスメント（Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｌｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｂｙ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）である。ＤＥＰＴは、四級を示さない。ＤＥＰＴ４５系列は、プロトンに結合した全炭素に信号を与える。ＤＥＰＴ９０は、ＣＨ炭素だけを示す。ＤＥＰＴ１３５は、ＣＨ及びＣＨ_３上向き、並びに１８０度位相を異にしたＣＨ_２（下向き）を示す。ＡＰＴはアタッチドプロトンテスト（Ａｔｔａｃｈｅｄ Ｐｒｏｔｏｎ Ｔｅｓｔ）である。これは全炭素を判別するが、しかしＣＨ及びＣＨ_３が上向きの場合、四級及びＣＨ_２は下向きである。全ての分枝メチルが相当するＣＨをもつならば、これらの系列は有用である。メチル基は、化学シフト及び相により明確に同定される。両者ともに引用の文献に記載されている。各サンプルの分枝特性は、全てのサンプルがイソパラフィンであるという計算上の仮説を用いて、Ｃ−１３ＮＭＲにより測定した。油サンプル中に変動する量で存在する可能性がある、ｎ−パラフィン又はシクロパラフィンについては、補正を行わなかった。シクロパラフィン含有量は、電界イオン化質量分析法（ＦＩＭＳ）を用いて測定された。

（沸点範囲の分布）
含ろう供給原料を水素異性化脱ろうすることにより製造された潤滑基油は、広い沸点範囲を有する種々の分子量の混合物を含むことができる。この開示は、それぞれの沸点範囲の１０％点と９０％点をいうであろう。１０％点は、カット内に存在する炭化水素の１０重量％が、大気圧で蒸発する温度のことをいう。同様に、９０％点は、存在する炭化水素の９０重量％が、大気圧で蒸発する温度のことをいう。沸点範囲の分布をいう場合の開示では、１０％と９０％沸点の間の沸点範囲が、それに該当する。１，０００°Ｆ超の沸点範囲を有するサンプルでは、この開示の沸点範囲の分布は、標準分析法Ｄ−６３５２又はその同等手段を用いて測定された。１，０００°Ｆ未満の沸点範囲を有するサンプルでは、この開示の沸点範囲の分布は、標準分析法Ｄ−２８８７又はその同等手段を用いて測定された。

潤滑基油の製造法
本発明の方法に従って潤滑基油の製造に用いられる供給原料は、７５重量％超のｎ−パラフィン、好ましくは少なくとも８５重量％のｎ−パラフィン、及び最も好ましくは少なくとも９０重量％のｎ−パラフィンを含有する含ろう供給原料である。含ろう供給原料は、従来の石油から導かれた、例えば粗ろう（ｓｌａｃｋ ｗａｘ）などの供給原料であってもよく、又はそれは、合成の供給原料、例えばフィッシャー・トロプシュ合成から製造された供給原料から導かれてもよい。供給原料の主要部分は、６５０°Ｆ超で沸騰すべきである。好ましくは、供給原料の少なくとも８０重量％が、６５０°Ｆ超で沸騰し、最も好ましくは少なくとも９０重量％が、６５０°Ｆ超で沸騰するであろう。本発明の実施で用いた高度にパラフィン系の供給原料は、典型的には０℃超の初期流動点、より普遍的には１０℃超の初期流動点を有するであろう。

粗ろうは、潤滑油留分の水素化分解か、又は溶媒精製のいずれかによって得られた、従来の石油から導かれた原料油から得ることができる。典型的には、粗ろうは、これらの方法の一つにより製造された溶媒脱ろう原料油から回収される。また、水素化分解は、窒素含有量を低い値に減少させるという理由で、通常、水素化分解が好ましい。溶媒精製した油から導かれた粗ろうについては、脱油法を用いて窒素含有量を減少することができる。粗ろうの水素処理により、窒素及び硫黄含有量を減少することができる。粗ろうは、油含有量及び粗ろうを製造した出発原材料に依存して、極めて高い粘度指数、通常は約１４０から２００の範囲の粘度指数を有する。したがって、粗ろうは、極めて高い粘度指数をもつ潤滑基油の製造に適している。

本発明に有用な含ろう供給原料は、２５ｐｐｍ未満の窒素及び硫黄の合計量を有する。窒素は、含ろう供給原料を溶融させた後に、ＡＳＴＭ Ｄ４６２９−９６によって、酸化燃焼させ、化学発光検出法により測定される。この試験法は米国特許第６，５０３，９５６号に更に説明されているので、これを本明細書に援用する。硫黄は、含ろう供給原料を溶融させた後に、ＡＳＴＭ Ｄ５４５３−００によって、紫外蛍光法により測定される。この試験法は、米国特許第６，５０３，９５６号に更に説明されているので、これを本明細書に援用する。

本発明に有用な含ろう供給原料は、豊富であり、かつ大規模フィッシャー・トロプシュ合成法が実用化される近未来に、かなりコスト的に競争できると期待される。フィッシャー・トロプシュ法から製造された合成原油（ｓｙｎｃｒｕｄｅ）は、種々の固体、液体、及び気体状炭化水素の混合物を含んでいる。潤滑基油の範囲内で沸騰するこれらのフィッシャー・トロプシュ製品は、潤滑基油に加工するための理想的な候補になる「ろう」を高い割合で含有する。したがって、フィッシャー・トロプシュワックスは、本発明の方法に従って、高品質潤滑基油を製造するための優れた供給原料を提供する。フィッシャー・トロプシュワックスは、室温で通常は固体であり、したがって流動点及び曇り点などで、貧弱な低温特性を示す。しかし、ワックスの水素異性化を行うことにより、優れた低温特性をもつフィッシャー・トロプシュから導かれた潤滑基油を製造することができる。水素異性化脱ろう法の一般的な説明は、米国特許第５，１３５，６３８号及び米国特許第５，２８２，９５８号、並びに米国特許出願１０／７４４，８７０（１２月２３日出願）に見出すことができ、これらを本明細書に援用する。

水素異性化は、水素異性化条件下の異性化領域で、含ろう供給原料を水素異性化触媒と接触させることにより達成される。好ましくは、水素異性化触媒は、形状選択性の中間孔径モレキュラーシーブ、貴金属水素化成分、及び耐火性酸化物担体を含む。好ましくは、形状選択性の中間孔径モレキュラーシーブは、ＳＡＰＯ−１１、ＳＡＰＯ−３１、ＳＡＰＯ−４１、ＳＭ−３、ＺＳＭ−２２、ＺＳＭ−２３、ＺＳＭ−３５、ＺＳＭ−４８、ＺＳＭ−５７、ＳＳＺ−３２、オフレタイト、フェリエライト、及びそれらの混合物からなる群から選択される。ＳＡＰＯ−１１、ＳＭ−３、ＳＳＺ−３２、ＺＳＭ−２３、及びそれらの混合物がより好ましい。好ましくは、貴金属水素化成分は、プラチナ、パラジウム、又はそれらの混合物である。

水素異性化条件は、使用される含ろう供給原料、使用される水素異性化触媒、触媒が硫化されているか否か、所望する収率、及び所望する潤滑基油の特性に左右される。本発明に有用な好ましい水素異性化条件は、２６０℃から約４１３℃（５００から７７５°Ｆ）の温度、１５から３，０００ｐｓｉｇの総圧力、約０．５から３０ＭＳＣＦ／ｂｂｌの、好ましくは約１から約１０ＭＳＣＦ／ｂｂｌの水素と供給原料の比率を含む。一般的に、水素は、製品から分離されて、異性化領域に再循環されるであろう。

水素異性化条件は、好ましくは、モノシクロパラフィン性官能基をもつ５重量％超の分子を有する、より好ましくは、モノシクロパラフィン性官能基をもつ１０重量％超の分子を有する一つ以上の留分を製造するように調整される。この留分は、１４０超の粘度指数、及び０℃未満の流動点を有するであろう。好ましくは、流動点は、−１０℃未満であろう。

水素異性化脱ろうにより製造された潤滑基油は、任意選択でハイドロフィニッシュされてもよい。このハイドロフィニッシングは、一つ以上のステップで、潤滑基油を一つ以上の留分に精留する前後のいずれかのステップで起きてもよい。このハイドロフィニッシングは、芳香族、オレフィン、色素体、及び溶媒を除くことにより、酸化安定性、ＵＶ安定性、及び製品外観を改善する意図をもっている。ハイドロフィニッシングの一般的な説明は、米国特許第３，８５２，２０７号及び第４，６７３，４８７号に見出すことがでる。これらの文献を本明細書に援用する。ハイドロフィニッシングステップは、潤滑基油中のオレフィン重量％を、１０未満、好ましくは５未満、より好ましくは１未満、かつ最も好ましくは０．５未満に減少させるために必要であるに違いない。また、ハイドロフィニッシングステップは、芳香族化合物の重量％を、０．３未満、好ましくは０．０６未満、より好ましくは０．０２未満、かつ最も好ましくは０．０１未満に減少させるために必要であるに違いない。

好ましい実施形態では、本発明の方法における水素異性化及びハイドロフィニッシング条件は、０．０６重量％未満の芳香族化合物、５重量％未満のオレフィン、及び５重量％超のシクロパラフィン性官能基をもつ分子を有する潤滑基油の一つ以上の選択された留分を製造するように調整される。

本発明の潤滑基油留分は、４７５超の平均分子量、好ましくは約５００と約９００の間の範囲の平均分子量を有する。分子量は、ＡＳＴＭ Ｄ２５０３により測定されることが好ましいが、比較可能な結果を与えるその他の方法（ＡＳＴＭ Ｄ２５０２など）も使用できる。また、これらの潤滑基油留分は、極めて高い粘度指数、一般的に１４０を超える粘度指数を有する。また、これらは、式：粘度指数＝２８×Ｌｎ（１００℃における動粘度、ｃＳｔ）＋９５（式中、Ｌｎは基数「ｅ」に対する自然対数をいう）で計算された量を超える、更により高い粘度指数を有することができる。粘度指数は、ＡＳＴＭ Ｄ２２７０−９３（１９９８）により決定される。

潤滑基油留分は、ＦＩＭＳにより測定された、測定可能な量の不飽和分子を有する。それらの潤滑基油留分は、好ましくは５重量％を超える、より好ましくは１０重量％を超える、モノシクロパラフィン性官能基をもつ分子である。潤滑基油留分は、６を超える、好ましくは１５を超える、より好ましくは４０を超える、モノシクロパラフィン性官能基をもつ分子の重量％と、マルチシクロパラフィン性官能基をもつ分子の重量％の比率を有することが好ましい。潤滑基油留分中にモノシクロパラフィン性官能基をもつ分子が存在することは、主に優れた酸化安定性、並びに所望の添加剤溶解性及びエラストマー混和性を提供する。潤滑基油留分は、１０重量％未満の、好ましくは５重量％未満の、より好ましくは１重量％未満の、及び最も好ましくは０．５重量％未満のオレフィンを含有する。潤滑基油留分は、好ましくは０．３重量％未満の、より好ましくは０．０６重量％未満の、最も好ましくは０．０２重量％未満の芳香族を含有する。

本発明に有用な潤滑基油留分は、理想的には、炭素１００個当たり低水準のアルキル分枝、好ましくは炭素１００個当たり８個のアルキル分枝、より好ましくは７個未満のアルキル分枝を有する。この分枝は、アルキル分枝であり、好ましくは主にメチル分枝（−ＣＨ_３）である。加えて、アルキル分枝は、炭素−１３ＮＭＲにより共鳴する種々の分枝炭素上に配置されることが好ましい。低水準の主にメチル分枝は、潤滑基油及びそれらから製造される油圧作動油に、高い粘度指数及び良好な生分解性を与える。

本発明の潤滑基油留分は、好ましくは、１８０°Ｆ未満の、より好ましくは５０°Ｆと１８０°Ｆ未満の間の、最も好ましくは９０°Ｆと１５０°Ｆ未満の間のＴ９０〜Ｔ１０沸点分布を有するであろう。

油圧作動油の潤滑基油留分中で、オレフィン及び芳香族含有量が著しく低い、好ましい実施形態において、潤滑基油のオキシデータＢＮは、２５時間を超え、好ましくは３５時間を超え、より好ましくは４０時間を超えるであろう。オキシデータＢＮは、潤滑基油の酸化安定性を測定するためには便利な手段である。オキシデータＢＮ試験は、Ｓｔａｎｇｅｌａｎｄらの米国特許第３，８５２，２０７号に記載されている。オキシデータＢＮ試験は、Ｄｏｒｎｔｅ式酸素吸収装置により耐酸化性を測定する。Ｒ．Ｗ．Ｄｏｒｎｔｅの「ホワイト油」、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、第２８巻、２６頁、１９３６年を参照されたい。通常、この条件は、３４０°Ｆにおける純酸素の１気圧である。この結果は、油１００ｇにより酸素１，０００ｍｌを吸収するための時間で報告される。オキシデータＢＮ試験では、油１００ｇ当たり０．８ｍｌの触媒が用いられ、かつ添加剤パッケージが油中に含まれる。この触媒は、灯油中の可溶性金属ナフテン酸塩の混合物である。可溶性金属ナフテン酸塩の混合物は、用いたクランクケース油の平均的金属分析をシミュレートする。触媒中の金属の水準は、以下のごとくである：銅＝６，９２７ｐｐｍ、鉄＝４，０８３ｐｐｍ、鉛＝８０，２０８ｐｐｍ、マンガン＝３５０ｐｐｍ、スズ＝３，５６５ｐｐｍ。添加剤パッケージは、油１００ｇ当たり、又はＯＬＯＡ２６０の１．１ｇ当たり、ビスポリプロピレンフェニルジチオ−リン酸亜鉛が８０ミリモルである。オキシデータＢＮ試験は、シミュレートされた用途で潤滑基油の応答を測定する。高い値、又は１リットルの酸素を吸収するための長い時間は、良好な酸価安定性を示唆する。オキシデータＢＮは、７時間超でなければならないことが従来から考えられているが、本発明の潤滑基油留分のオキシデータＢＮは、より高いことが好ましい。

ＯＬＯＡは、Ｏｒｏｎｉｔｅ Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ Ｏｉｌ Ａｄｄｉｔｉｖｅ（登録商標）に対する略語であり、Ｃｈｅｖｒｏｎ Ｏｒｏｎｉｔｅ社の登録商標である。

油圧ポンプの運転
油圧作動油ポンプは、適切な潤滑、十分な圧力ヘッド、及びポンプ吸引口の十分なカバーを実施するために、十分な容量になるように満たされなければならない。殆どの油圧作動油系は、最低注入線のマークがある。一般的に、油タンクは、システム運転マニュアルで指摘された基準まで、マークされた注入線まで、又は全油圧系シリンダーがフル拡張される時に、最低でも、最高のポンプ吸引口の先端部の上約３インチの水準まで、油圧作動油で満たさなければならない。

油圧作動油タンクは、油圧作動流体が空気及び泡を放出するための適切な滞留時間がとれるようなサイズであり、かつそのように設計されている。油圧作動油が、改良された脱泡性、一層小さい泡立ち度、及び極めて低い気泡安定性を有する場合、油圧系は、より小さい油タンク又はより少ない油滞留時間をもつように設計できる。油タンクが、システムの運転マニュアルにより指摘された水準まで満たされることは、重要でなくなるかもしれない。油圧作動油が、優れた脱泡性及び泡立ち特性を有する場合、小さい油タンク又は短い滞留時間を有するポンプであっても、キャビテーション起こさずに運転が可能になる。これは空間が制限される場合極めて有用である。空間が制限される可能性がある例は、航空機内、エレベーター内、移動式機器内、又は空間及び重量が重要な要件になるその他の油圧系内である。

油圧ポンプが、改良された脱泡性及び泡立ち度をもつ油圧作動油で運転される時、油圧ポンプは、より高いポンプ速度で運転することができる。流速及び油圧ポンプの能力は、ポンプ速度に直接比例する。吐出ヘッドは、ポンプ速度の２乗に直接比例する。ポンプモーターに必要な仕事率（ｐｏｗｅｒ）は、ポンプ速度の３乗に直接比例する。

本発明は、以下の具体的な実施例（これに限定する積もりはない）により更に説明される。

Ｆｅ系フィッシャー・トロプシュ触媒を用いて製造された水素処理フィッシャー・トロプシュワックスのサンプルが分析され、表Ｉに示したような特性をもつことが判った。

アルミナ結合剤を用いたＰｔ／ＳＡＰＯ−１１触媒上で、フィッシャー・トロプシュワックスが水素異性化された。操作条件は、６５２°Ｆと６９５°Ｆ（３１５℃と３９９℃）の間の温度、０．６から１．０ｈｒ^−１のＬＨＳＶ、１，０００ｐｓｉｇの反応槽圧力、及び６と７ＭＳＣＦ／ｂｂｌの間の単流（ｏｎｃｅ−ｔｈｒｏｕｇｈ）水素速度を含んだ。反応槽流出液は、第二反応槽に直接的を通過した。この第二反応槽は、１，０００ｐｓｉｇで操作されるシリカ−アルミナ上のＰｔ／Ｐｄハイドロフィニッシング触媒を含有した。第二の反応槽の条件は、４５０°Ｆ（２３２℃）の温度及び１．０ｈｒ^−１のＬＨＳＶを含んだ。

６５０°Ｆ超の沸点を有する製品を真空蒸留により精留して、異なる粘度等級をもつ留出物留分を製造した。３種のフィッシャー・トロプシュから誘導された潤滑基油が得られた。２種は、留出物側油留分（ＦＴ−４．５及びＦＴ−６．３）であり、かつ１種は、留出物残油（ＦＴＢ−９．８）であった。ＦＴＢ−９．８は、本発明に有用な潤滑基油の例である。ＦＩＭＳ分析が、Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ ＶＧ７０ＶＳＥ質量分析計を用いて実施された。分光光度計のプローブが、５０℃／分の速度で、約４０℃から５００℃に加熱された。３種のフィッシャー・トロプシュから誘導された潤滑基油に関するデータが、以下の表ＩＩに示される。

上で製造された、フィッシャー・トロプシュ誘導潤滑基油（ＦＴ−４．５、ＦＴ−６．３、及びＦＴＢ−９．８）が、デニソンＨＦ−０及びＡＦＮＯＲ ＮＦＥ４８−６９１含水ろ過性規格を満たすために設計された、亜鉛系耐摩耗性油圧作動油添加剤パッケージと混合されるか、又はデニソンＨＦ−０を満たすために設計された無灰性の耐摩耗性油圧作動油添加剤パッケージと混合された。また、ポリα−オレフィン、並びにＨＦ−０及びＡＦＮＯＲ ＮＦＥ４８−６９１含水ろ過性規格を満たすために設計された、亜鉛系耐摩耗性油圧作動油添加剤パッケージとの比較混合物が製造された。これらの混合物の全ては、ＩＳＯ３２等級であった。この油圧作動油の組成が、以下の表ＩＩＩに示される。

油１及び２は、両者ともに本発明の油圧作動油である。これらは、両者ともに、（１）４７５超の平均分子量、１４０超のＶＩ、及び１０重量％未満のオレフィンを含有する潤滑基油（ＦＴ−９．８）、並びに（２）耐摩耗性油圧作動油添加剤パッケージを含む。油１及び２に用いられた潤滑基油は、炭素１００個当たり約８個未満の好ましい水準のアルキル分枝を含有した。この水準は、これらの油圧作動油に改良された生分解性を与えるであろう。

この油圧作動油は、油圧作動油性能に関する多くの試験を実施された。添加剤溶解作用を観察するために、４週間を超える貯蔵安定性試験が使用された。貯蔵条件は、室温（約２５℃）、６５℃、０℃、又は−１８℃であった。添加剤溶解作用の観察は、試験温度及び（必要であれば加温後の）室温の両条件で行われた。これらの試験結果は、表ＩＶに要約される。

油１の脱泡性は、比較用の油３の特性より良好であった。この油３は、フィッシャー・トロプシュ誘導潤滑基油を含んでいたが、本発明の好ましい組成ではなかった。比較用の油３に用いられた基油は、いずれも４７５を超える平均分子量ではなかった。また、油１の脱泡性は、ポリα−オレフィン基油で製造された高性能な油圧作動油（油４）より良好であった。比較用の油４に用いられたポリα−オレフィン基油は、本発明の潤滑基油の高い粘度指数をもたなかった。油１及び２の優れた添加剤溶解性は、それらの配合物に用いられた潤滑基油（ＦＴ−９．８）の好ましいシクロパラフィン組成に起因している。ＦＴ−９．８は、シクロパラフィン性官能基をもつ５重量％超の分子を含有し、かつモノシクロパラフィン性官能基をもつ分子と、マルチシクロパラフィン性官能基をもつ分子との比率が６を超える。

最高の分子量及び最高のアニリン点をもつフィッシャー・トロプシュ誘導潤滑基油を含有する油圧作動油が、最良の脱泡性、添加剤溶解性、及び泡立ち度を示したことは驚異的なことである。典型的には、より良好な脱泡性は、より低い粘度（したがって、より低い分子量）に対して期待され、かつ典型的には、より良好な添加剤溶解性は、より低いアニリン点をもつ基油に対して期待される。

市販の５種のグループＩＩ基油が、ＩＳＯ３２等級の油圧作動油を配合するために入手された。これらの典型的特性が、以下に示される。

市販のグループＩＩ基油を用いて、Ｃｈｅｖｒｏｎ Ｒｙｋｏｎ Ｏｉｌ ＡＷ ＩＳＯ３２の４種の異なる配合物が混合された。Ｃｈｅｖｒｏｎ Ｒｙｋｏｎ Ｏｉｌ ＡＷは、亜鉛系耐磨耗性ＨＦ−０添加剤パッケージによる耐磨耗性油圧作動油である。添加剤パッケージの量は、０．７５から１．５０重量％の間である。添加剤パッケージは、アクリレート抑泡剤を含有する。通常、この抑泡剤は、油圧作動油製品で、シリコーン抑泡剤よりも良好な脱泡の結果を与える。これらの配合物に用いられた基油は、全て、１４０未満の粘度指数であった。

配合及び脱泡の結果が以下に示される。

これらの比較例は、どれも、我々の発明の油圧作動油の優れた脱泡性を示さなかった。

市販の３種のＣｈｅｖｒｏｎ Ｐｈｉｌｌｉｐｓのポリα−オレフィン基油が試験され、本発明に有用な基油とそれらの特性を比較した。Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ ＶＧ７０ＶＳＥ質量分析計を用いてＦＩＭＳ分析が実施された。分光光度計のプローブが、５０℃／分の速度で約４０から５００℃に加熱された。試験結果が、以下の表ＶＩＩに要約された。

これらのポリα−オレフィン基油の全ては、本発明に有用な潤滑基油と異なり、１４０未満の粘度指数を有する。任意のこれらの基油と混合された油圧作動油は、本発明の油圧作動油の低脱泡性をもたないであろう。ポリα−オレフィンと本発明で好ましい基油との間の別の差別は、ポリα−オレフィンが、連続数の炭素原子をもつ炭化水素分子を含まないことである。ポリα−オレフィンは、２−、４−、６−などの位置に長鎖アルキル分枝をもつ小さな脂肪族分子である。この位置は、オリゴマー化の程度に依存する。ポリα−オレフィンとは異なり、本発明で好ましい潤滑基油は、連続数の炭素原子をもつ炭化水素分子を含有する。

Ｃｏ系フィッシャー・トロプシュ触媒を用いて製造された、数種の異なるバッチの水素処理フィッシャー・トロプシュワックスからなるワックスサンプルが製造された。異なるバッチのワックスを含むワックスサンプルが分析され、全てが表ＶＩＩＩに示した特性もつことが判った。

アルミナ結合剤を用いたＰｔ／ＳＡＰＯ−１１触媒上で、Ｃｏ系フィッシャー・トロプシュワックスが水素異性化された。操作条件は、６３５°Ｆと６７５°Ｆ（３３５℃と３５８℃）の間の温度、１．０ｈｒ^−１のＬＨＳＶ、約５００ｐｓｉｇの反応槽圧力、及び５と６ＭＳＣＦ／ｂｂｌの間の単流水素速度を含んだ。反応槽流出液は、第二反応槽を直接的に通過した。この第二反応槽は、５００ｐｓｉｇで操作されるシリカ−アルミナ上のＰｔハイドロフィニッシング触媒を含有した。第二の反応槽の条件は、約３５０°Ｆ（１７７℃）の温度及び２．０ｈｒ^−１のＬＨＳＶを含んだ。

６５０°Ｆ超の沸点を有する製品を真空蒸留により精留して、異なる粘度等級をもつ二つの留出物留分を製造した。これらは、両者ともに、留出物側油留分（ＦＴ−６．４及びＦＴ−９．７）であった。ＦＩＭＳ分析が、Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ飛行時間型分光光度計を用いて実施された。Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ飛行時間型分光光度計の発光体は、ＦＩ操作のために設計されたＣａｒｂｏｔｅｃ５μｍ発光体であった。ロックマス（ｌｏｃｋｍａｓｓ）として用いられた一定流量のペンタフルオロクロロベンゼンが、細径の毛細管を経て質量分析計に送られた。プローブが、１００℃／分の速度で、約５０℃から６００℃まで加熱された。２種のフィッシャー・トロプシュから誘導された潤滑基油に関する試験データが、以下の表ＩＸに示される。

上に記述した２種のフィッシャー・トロプシュ誘導潤滑基油、及び以前に記載したＦＴ−４．５が、デニソンＨＦ−０及びＡＦＮＯＲ ＮＦＥ４８−６９１含水ろ過性規格を満たすために設計された、亜鉛系耐摩耗性油圧作動油添加剤パッケージと混合されるか、又はデニソンＨＦ−０を満たすために設計された無灰性の耐摩耗性油圧作動油添加剤パッケージと混合された。これらの油圧作動油混合物の全ては、ＩＳＯ３２等級であった。この油圧作動油の組成及び脱泡試験結果が、以下の表Ｘに示される。

油５及び６は、ともに本発明の油圧作動油である。これらは、両者とも、４７５超の平均分子量、１４０超の粘度指数、及び１０重量％未満のオレフィンをもつ潤滑基油、並びに耐磨耗性油圧作動油添加剤を含む。

油５及び６の脱泡性は優れている。これらの油の優れた脱泡性は、用いた基油の特性に関係する。加えて、ＦＴ−６．４基油は、好ましい狭い沸点分布、モノシクロパラフィン性官能基をもつ高い総重量％の分子、モノシクロパラフィン性官能基をもつ分子の重量％と、マルチシクロパラフィン性官能基をもつ分子の重量％との高い比率、及び低い重量％の芳香族を有した。

比較用の油７は、本発明の油圧作動油の優れた脱泡性をもたなかった。比較用の油７配合に用いられた基油（ＦＴ−４．５、ＦＴ−９．７）は、いずれも、本発明の特性を有していなかった。即ち、ＦＴ−４．５は、低い平均分子量を有し、ＦＴ−９．７は１０を超える重量％のオレフィンを含有した。

２種の比較用のＩＳＯ３２油圧作動油が、実施例１、３、４、５及び７に用いたように、デニソンＨＦ−０及びＡＦＮＯＲ ＮＦＥ４８−６９１含水ろ過性規格を満たすために設計された、同一の亜鉛系耐摩耗性油圧作動油添加剤パッケージを用いて、又は用いないでグループＩＩ基油から配合された。これらの配合物の組成及び脱泡試験結果が、以下の表ＸＩに示される。

再び、これらの比較用の油は、いずれも、本発明の油圧作動油の良好な脱泡性をもたなかった。Ｃｈｅｖｒｏｎ Ｔｅｘａｃｏ １００Ｒ、又はＣｈｅｖｒｏｎ Ｔｅｘａｃｏ ２２０Ｒは、いずれも、１４０を超える粘度指数ではなかった。Ｃｈｅｖｒｏｎ Ｔｅｘａｃｏ １００Ｒは、典型的には、シクロパラフィン性官能基（モノシクロパラフィン及びマルチシクロパラフィン）をもつ８５重量％を超える分子の総重量を有し、かつモノシクロパラフィン性官能基をもつ分子の重量％と、マルチシクロパラフィン性官能基をもつ分子の重量％との比率が約１．５である。Ｃｈｅｖｒｏｎ Ｔｅｘａｃｏ ２２０Ｒは、典型的には、シクロパラフィン性官能基をもつ９０重量％を超える分子の総重量を有し、かつモノシクロパラフィン性官能基をもつ分子の重量％と、マルチシクロパラフィン性官能基をもつ分子の重量％との比率が約０．４である。

表ＩＸに示された基油は、１，０００ｐｓｉｇで再−ハイドロフィニッシュされ、オレフィンを水素化した。結果として、再−ハイドロフィニッシュされた基油中で、プロトンＮＭＲによるオレフィン重量％は、０．５重量％未満である。これらの基油は、４７５を超える平均分子量、及び１４０を超える粘度指数を有している。加えて、これらの基油は、シクロパラフィン性官能基をもつ１０重量％を超える分子を有し、かつこれらの基油では、モノシクロパラフィン性官能基をもつ分子の重量％と、マルチシクロパラフィン性官能基をもつ分子の重量％との比率が６を超える。基油の酸化安定性は、オキシデータＢＮ試験で、２５時間未満から３５時間超へ劇的に増加する。再−ハイドロフィニッシュされたＦＴ−６．４又はＦＴ−９．７潤滑基油は、油５又は油６で以前に用いたものと同一の耐磨耗性油圧作動油添加剤と混合され、かつ脱泡試験される。５０℃の脱泡性は、０．５分以下である。また、この油圧作動油の泡立ち度及び安定性は、極めて良好である。例えば、ＡＳＴＭ Ｄ−８９２−０３によるシーケンスＩＩの泡立ち度は、３０ｍｌ未満である。加えて、再−ハイドロフィニッシュされた潤滑基油と混合された、これらの新規な油圧作動油の酸化安定性は、油５又は６より著しく良好である。

Claims (15)

1. 油圧作動油であって、
   （ａ）（ｉ）４７５超の平均分子量、
   （ｉｉ）１４０超の粘度指数、
   （ｉｉｉ）１０重量％未満のオレフィンを有する潤滑基油、と
   （ｂ）耐摩耗性油圧作動油添加剤パッケージを含み、
   潤滑基油はフィッシャー−トロプシュ由来潤滑基油の留出液残油留分であって、その少なくとも９０重量％は６５０°Ｆ超の沸点を有し、
   耐摩耗性油圧作動油添加剤パッケージは、亜鉛系耐摩耗性油圧作動油添加剤パッケージ又は無灰系耐摩耗性油圧作動油添加剤パッケージであり、
   その際、
   （ｉ）ＡＳＴＭ Ｄ３４２７−０３で測定した時、５０℃で０．１分未満の脱泡性、と
   （ｉｉ）ＡＳＴＭ Ｄ８９２−０３で測定した時、０ｍｌのシーケンスＩＩの泡立ち度を有する油圧作動油。
2. 潤滑基油が、炭素原子１００個当たり８個未満のアルキル分枝である、分子中の平均枝分かれ度を更に有する請求項１に記載の油圧作動油。
3. 潤滑基油が、モノシクロパラフィン性官能基をもつ、５重量％超の分子を更に有する請求項１に記載の油圧作動油。
4. 潤滑基油が、モノシクロパラフィン性官能基をもつ分子の重量％とマルチシクロパラフィン性官能基をもつ分子の重量％の比率が６超である比率を有する請求項１に記載の油圧作動油。
5. 潤滑基油が、１８０°Ｆ未満のＴ９０−Ｔ１０沸点範囲分布を有する請求項１に記載の油圧作動油。
6. 平均分子量が５００と９００の間である請求項１に記載の油圧作動油。
7. オレフィン重量％が５未満である請求項１に記載の油圧作動油。
8. 潤滑基油が、２５時間超のオキシデターＢＮ値を更に有する請求項１に記載の油圧作動油。
9. 油圧作動油が、２５℃において１０分未満の脱泡性を更に含む請求項１に記載の油圧作動油。
10. 潤滑基油が、２１２と３００°Ｆの間のアニリン点を更に有する請求項１に記載の油圧作動油。
11. 油圧作動油が、ＡＳＴＭ Ｄ８９２−０３で測定した時、５０ｍｌ未満のシーケンスＩの泡立ち度を更に有する請求項１に記載の油圧作動油。
12. 油圧作動油が、ＡＳＴＭ Ｄ１４０１−０２で測定した時、５４℃で３０未満の３ｍｌエマルジョンになる分数を更に有する請求項１に記載の油圧作動油。
13. 油圧作動油が、デニソンＨＦ−０の油圧作動油規格を満足する請求項１に記載の油圧作動油。
14. 油圧作動油が、ＩＳＯ２２、ＩＳＯ３２、ＩＳＯ４６、ＩＳＯ６８、及びＩＳＯ１００からなる群から選ばれる請求項１に記載の油圧作動油。
15. 潤滑基油が、炭素−１３ＮＭＲにより共鳴する種々の分枝炭素上に配置されたアルキル分枝を有する請求項１に記載の油圧作動油。