JPH03122194A - 油組成物 - Google Patents

油組成物

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JPH03122194A
JPH03122194A JP1261194A JP26119489A JPH03122194A JP H03122194 A JPH03122194 A JP H03122194A JP 1261194 A JP1261194 A JP 1261194A JP 26119489 A JP26119489 A JP 26119489A JP H03122194 A JPH03122194 A JP H03122194A
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oil
fraction
boiling point
pitch
heat treatment
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Junichi Kubo
純一 久保
Osamu Kato
攻 加藤
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は油組成物に関し、さらに詳しくは高温で使用さ
れる際の熱劣化ならびに炭素質の生成が少なく、かつ酸
化雰囲気下での使用に際して酸化劣化の少ない潤滑油、
熱媒体油、熱処理油、放電加工油等として用いられる油
組成物を提供するものである。
(従来技術およびその欠点) 現在、潤滑油、熱媒体油、熱処理油、放電加工油等の油
組成物は非常に多方面において使用されており、その熱
および酸化による劣化は重大な問題となっている。これ
らの油はしばしば高温にさらされるために、熱による性
状の劣化を生じ、さらには炭素質が生成し、また他の要
因と絡んでスラッジ生成の原因となる。また、これら油
組成物は、酸化による変質のために性状が劣化するほか
、酸性物質の生成による金属の腐食、酸化生成物の重縮
合によるスラッジの生成などの弊害が避けられない。こ
の弊害を防止するため酸化防止剤を配合した油が使用さ
れ、このための酸化防止剤が数多く提案されているが、
それぞれ何らかの弱点ないしは欠陥を持ち、万能の酸化
防止剤は今もって開発されていないのが実情である。さ
らに、これら油組成物の劣化は熱による劣化と酸化によ
る劣化がそれぞれ単独に生じるものではなく、この両者
がたがいに絡み合って生じるケースが多いが、一般に使
用されている酸化防止剤は熱に弱く、高温においてもそ
の機能を発揮し得るものはほとんど見あたらない。
(本発明が解決しようとする課題) 本発明は、高温使用時において炭素質生成が少なく、か
つ酸化安定性の優れた油組成物を提供することを目的と
する。
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、石油系重質油お
よび/または石炭系重質油を1次熱処理して得られるピ
ッチを水素化して得られる水素化ピッチから得た沸点範
囲が160〜550℃の範囲内に含まれる留分、および
/または該水素化ピッチをさらに2次熱処理して得られ
る沸点範囲が160〜550℃の範囲内に含まれる留分
が水素供与性を有し、油組成物の熱劣化、酸化劣化防止
に有効であることを見い出し、本発明の完成に至った。
(課題を解決するための手段) 本発明によれば、(A)石油系基油及び/または合成系
基油100重量部および(B)石油系重質油および/ま
たは石炭系重質油を1次熱処理して得られるピッチを水
素化して得られる水素化ピッチから得た沸点範囲が16
0〜550 ’Cの範囲内に含まれる留分及び/または
該水素化ピッチをさらに2次熱処理した際に得られる沸
点範囲が160〜550℃の範囲内に含まれる留分0.
1〜20重量部を含有する油組成物が提供される。
また、本発明によれば、(A)石油系基油及び/または
合成系基油100重量部および(B)石油系重質油およ
び/または石炭系重質油を1次熱処理して得られるピッ
チを水素化して得られる水素化ピッチから得た沸点範囲
が160〜550 ”Cの範囲内に含まれる留分及び/
または該水素化ピッチをさらに2次熱処理した際に得ら
れる沸点範囲が160〜550℃の範囲内に含まれる留
分0.1〜20重量部およびゲル化剤を含有する油組成
物が提供される。 以下、本発明をより詳細に説明する
本発明の油組成物に使用する基油としては、通常の潤滑
油、熱媒体油、熱処理油、放電加工油等に使用される基
油であれば鉱油系、合成系を問わずすべて使用可能であ
る。
例えば、鉱油系潤滑油としては鉱油を常圧蒸留あるいは
減圧蒸留して得られた留分を、溶剤脱れき、溶剤抽出、
水素化分解、溶剤脱ろう、水素化脱ろう、硫酸洗浄、白
土精製、水素化精製等、適宜組み合わせて精製したもの
が用いられる。
また、合成系潤滑油としては、具体的には例えば、ノル
マルパラフィン、インパラフィン、ポリブテン、ポリイ
ソブチレン、1−デセンオリゴマーなどのα−オレフィ
ンオリゴマー、モノアルキルベンゼン、ジアルキルベン
ゼン、ポリアルキルベンゼンなどのアルキルベンゼン、
モノアルキルナフタレン、ジアルキルナフタレン、ポリ
アルキルナフタレンなどのアルキルナフタレン、ジー2
−エチルへキシルセバケート、ジオクチルアジペート、
ジイソデシルアジベート、ジトリデシルアジペート、ジ
トリデシルグルタレートなどのジエステル、トリメチロ
ールプロパンカブリレート、トリメチロールブロバンペ
ラルゴネート、ペンタエリスリトール−2−エチルヘキ
サノエート、ペンタエリスリトールベラルゴネートなど
のポリオールエステル、ポリエチレングリコール、ポリ
エチレングリコールモノエーテル、ポリプロピレングリ
コール、ポリプロピレングリコールモノエーテルなどの
ポリグリコール、ポリフェニルエーテル、トリクレジル
ホスフェート、シリコーン浦などが挙げられる。
本発明では、これらの油を単独または28類以上混合し
て用いることもできる。
上記基油の好ましい粘度範囲は、潤滑油、熱媒体油、熱
処理油等に関しては、40℃において10〜500cs
t 、放電加工油に関しては、40℃で1.4〜3.5
cstである。
通常、基油にも前記多環の芳香族化合物が含まれるもの
があることが知られているが、良好な水素@す性を有す
る化合物の含有量は極めて少なく、基油の水素供与性が
極めて低いことは実験により確かめられている。
本発明において基油に添加される(B)成分は基油に対
して水素供与性が優れていなければならない。そして高
温下で基油から炭素質物質が生成するかあるいは高分子
物質が生成するような条件下で水素を供与すると同時に
酸化雰囲気下で基油の酸化反応の連鎖を有効に停止する
よう水素を供与する物質でなければならない。また一方
、基油はそれぞれの用途に合致した性状のものが選ばれ
る。基油に対して加えられる(B)成分が多いと基油が
本来有している性質が損われ、例えば、潤滑油、熱媒体
油、熱処理油、放電加工油としての性能が失われる。し
たがって、基油に対して添加される(B)成分の量は少
なくて効果のあるものが好ましい。実用的な見地から基
油に添加される水素化油の量は、基油100重量部に対
して0.1〜20重量部であることが必要であり、好ま
しくは1〜15重量部、更に好ましくは1〜lO重量部
あるいは2〜8重量部である。
本発明者らは、前述の条件を満たすCB)成分として、
石油系重質油および/または石炭系重質油を1次熱処理
して得られるピッチを水素化して得られる水素化ピッチ
から得た沸点範囲が1(i0〜550℃の範囲内に含ま
れる留分及び/または該水素化ピッチをさらに2次熱処
理した際に得られる沸点範囲が160〜550℃の範囲
内に含まれる留分が有効であることを見い出した。
本発明において、基油に添加される(B)成分及びその
製造法についてさらに詳しく説明する。
本発明において用いられる石油系重質油とは、石油類を
水蒸気分解あるいは流動接触分解した際に得られる沸点
200℃以上の重質油、ライトサイクルオイル(LCO
)、ヘビーサイクルオイル(HCO)等をいう。石油類
を水蒸気分解した際に得られる沸点200℃以上の重質
油とは、ナフサ、灯油あるいは軽油等の石油類を通常7
00−120(1℃で水蒸気分解して、エチレン、プロ
ピレン等のオレフィン類を製造する際に副生ずる実質的
に沸点範囲が200〜450℃の重質油である。石油類
を流動接触分解した際に得られる沸点200℃以上の重
質油(以下、DCOと略記する)とは、灯油、軽油ある
いは常圧残油等の石油類を天然あるいは合成のシリカ・
アルミナ触媒あるいはゼオライト触媒の存在下に450
〜550℃、常圧〜20kg/cシーGにて流動接触分
解することにより、ガソリン等の軽質油を製造する際に
副生する実質的に沸点が20a〜450℃の重質油であ
る。
本発明において用いられる石炭系重質油とは、コールタ
ール、コールタールを蒸留して得られる沸点200℃以
上の重質油(例えば、クレオソート油)等をいう。
本発明において、まず上記重質油に1次熱処理を行う。
該1次熱処理は一般的に350〜480℃、好ましくは
380〜450℃、圧力2〜50kg/cj好ましくは
5〜40kg/cシにおいて、通常15分〜20時間行
う。 上記1次熱処理で得られるピッチは、軟化点が通
常40〜150℃程度を示す。
さらに1次熱処理の後、必要であれば蒸留等の操作によ
り軽質油を除去することも、好ましく採用される。
本発明において、前記1次熱処理で得られたピッチに対
し、水素化処理を行う。
水素化処理は水素化触媒を用いて行われる。
水素化触媒は、通常の水素化反応に用いられる触媒でよ
く、例えばボーキサイト、活性炭素、珪藻上、ゼオライ
ト、シリカ、チタニャ、ジルコニア、アルミナあるいは
シリカゲル等の無機固体を担体として用い、銅などの周
期律表IB族金属、クロム、モリブデンなどの周期律表
VIBIB族金属バルト、ニッケル、パラジウムあるい
は白金などの周期律表■族金属を金属の形で、または酸
化物あるいは硫化物の形で前記担体に担持させたもの等
が用いられる。
水素化条件は、使用する触媒の種類により異なるもので
あるが、通常、温度が120〜450℃、好ましくは2
00〜380℃、圧力が20〜160kg/cj ・G
1好ましくは40〜150 kg/c−・Gで行なわれ
る。
また回分式で行なった場合の水素化処理時間は0.5〜
3時間が適当である。連続式で行なった場合には空間速
度(LHSV)0.1〜3.05好ましくは0.2〜1
.5が選ばれる。
水素化反応により、留分中に含有される芳香族系炭化水
素の芳香族核は部分的に核水素化されるが、この時の核
水素化率は10〜85%、好ましくは20〜70%とな
るようにすることが望ましい。なお、核水素化率は下式
によって定義されるものであり、また下式中の芳香族環
炭素数とはASTM  D−2140−66で示される
ものである。
得られた水素化ピッチは通常軟化点が10〜80℃程度
となる。
このようにして得られた水素化ピッチを、そのまま本発
明の(B)成分として使用することも可能であるが、該
水素化ピッチを蒸留し、沸点範囲が160〜550℃、
好ましくは200〜550℃の範囲内に含まれる留分を
(B)成分として用いることがより好ましい。
さらに、上記水素化ピッチに2次熱処理を行い、得られ
る沸点が通常160〜550℃の範囲内に含まれる留分
、好ましくは200〜550℃の範囲内に含まれる留分
ちまた、本発明の(B)成分として使用できる。
該2次熱処理は、前記水素化ピッチを常圧下、あるいは
減圧下、例えば0.1〜500mm11g程度の圧力で
N2 、Ar、He、Xe等のピッチに対し不活性なガ
スや水蒸気等を通気し、通常340〜450℃、好まし
くは370〜420℃の温度条件下にて行うことができ
る。この時の熱処理時間は、温度、不活性ガス又は水蒸
気等の通気量等の条件により任意に行ない得るものであ
るが、通常30分〜50時間、好ましくは1〜40時間
行うのが望ましい。不活性ガス又は水蒸気等の流量は装
置等の条件により適宜設定できる。
本発明で使用する前記沸点範囲が160〜550℃の範
囲内に含まれる留分は、2次熱処理を行なう際に熱処理
容器の上部から留出するもの、または熱処理をうけたも
のを蒸留することによって得ることができる。
なお、該2次熱処理により得られるピッチは、炭素繊維
等の炭素材料の原料として利用できる。
以上述べた本発明の(B)成分を前記基油に加える方法
としては、製油所等で油組成物を製造する段階で加える
こともできるし、油組成物を使用する段階で使用者側で
添加することも可能である。
また、本発明の油組成物には、さらにゲル化剤を含有さ
せ、グリース組成物として使用することができる。この
ゲル化剤には、通常のグリース組成物のゲル化剤として
公知のものであれば何れも使用可能であり、具体的には
、ジウレア化合物、トリウレア化合物、テトラウレア化
合物、ポリウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ジ
ウレタン化合物などのウレア系化合物、カルシウム石け
ん、カルシウム複合石けん、ナトリウム石けん、リチウ
ム石けん、アルミニウム石けん、アルミニウム複合石け
ん、バリウム複合石けんなどの金属石けん、ベントナイ
ト、シリカゲル、フッ素系化合物、インダンスレン、フ
タロシアニンなどの有機・無機化合物およびこれらの混
合物などが挙げられる。
このゲル化剤の添加剤の添加量は通常、(A)成分(基
油)  100!IIQ部に対し、2〜50ffiff
i部、好ましくは3〜30重量部が望ましい。
さらに、本発明による油組成物を潤滑油とじて使用する
場合、通常の潤滑油組成物と同様に各種添加剤を加えて
、その性能をより向上せしめることができ、何ら支障は
ない。このような添加剤としては、たとえば酸化防止剤
、清浄分散剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、油性剤
、耐摩耗性剤、極圧剤、腐食防止剤、金属不活性剤、さ
び止め剤、消泡剤、乳化剤、抗乳化剤、殺菌剤、着色剤
などが挙げられる。これら各種添加剤の詳細は、例えば
“潤滑油組成物、第15巻、第6号“または“桜井俊男
編著、「石油製品添加剤」 (幸書房)”などに記載さ
れている。これら各種添加剤の合計添加量は、(A)成
分全量を基準として20vt%以下、好ましくは15ν
t%以下、特に好ましくはtowt%以下であるのが望
ましい。
また、本発明の(B)成分がその性能を発揮するのは、
高温になるほど顕著である。一般にはその有効性が明確
なのは350℃以上であり、上限はとくになく、800
℃においても有効であることが確認されている。したが
って、局部的に高温にさらされる機会のある潤滑油には
とくに有効である。
このように、本発明の油組成物は、潤滑油として、例え
ばガソリンエンジン浦、陸用ディーゼルエンジン油や舶
用ディーゼルエンジン油などのディーゼルエンジン油、
航空機用エンジン油、無添加タービン油、添加タービン
油、ガスタービン油、舶用タービン油などのタービン油
、自動車用ギヤー油、工業用ギヤー浦、自動変速機油な
どのギヤー油、工業用グリース、油圧作動油、圧縮機油
、冷凍機油、研削油、研削油、塑性加工油などの金属加
工油、滑り案内面部、軸受油、離型剤などに利用できる
本発明の油組成物を放電加工油として用いる場合、その
性能を向上させる目的で添加剤類を加えてもよい。この
ような添加剤類としては、例えば酸化防+1−剤、清浄
分散剤、さび止め剤、エチレン−プロピレンコポリマー
等の高分子物資等が挙げられる。
また、本発明の油組成物を熱処理油として使用する場合
、上記の添加剤類の他に、さらに光輝性改良剤や、冷却
性向上剤などを添加してもよく、特に冷却性向上剤とし
ては、一般的な油溶性ポリマー、例えばアスファルト、
ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリロニトリル−ス
チレン樹脂、ポリメタクリレート、ポリブテン、ポリイ
ソブチレン、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール等
が挙げられる。
このように、本発明の油組成物は、放電加工や、焼き入
れ、焼き戻し等においても有効に利用できる。
本発明による油組成物を熱媒体油として使用する場合に
も、その性能を向上させる目的で、添加剤を加えること
ができる。該添加剤としてはたとえば酸化防止剤、清浄
分散剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、腐食防止剤、
金属不活性剤、さび止め剤、消泡剤、着色剤などが挙げ
られる。これら各種添加剤の詳細は、例えば“潤滑油学
界誌、第15巻、第6号°または“桜井俊男編著、「石
油製品添加剤」 (幸書房)“などに記載されている。
これら各種添加剤の合計添加量は、(A)成分100重
量部に対して10重量部以下、好ましくは5重量部以下
、特に好ましくは3重量部以下であるのが望ましい。
(実施例) 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明がこれらの実施例のみに限定されることを意味するも
のではない。
実施例1、比較例1 本発明による油組成物の例として、油組成物の(B)成
分含有の有無による熱安定性の違いを評価した。
まず、基油((A)成分)には、実施例1、比較例1と
もアラビア系原油からの5AE−30(水素化精製した
もの)を使用した。これに(B)成分を実施例1では添
加し、比較例1では添加しなかった。
次に(B)成分の作成した方法を述べる。
まず、アラビア原油の減圧蒸留(VGO)の水素化処理
油をシリカ・アルミナ系触媒を用いて500℃にて接触
分解して得られた沸点200℃以上の留分(D CO)
を採取した。次いでこの重質油を圧力15kg/cシG
、温度400℃にて3時間、1次熱処理をおこなった。
この1次熱処理油を250℃、1、Omm11gにて蒸
留し、軽質分を留去させ、軟化点83℃、4点160〜
550℃のピッチ留分を得た。
このピッチ留分を、ニッケル・モリブデン触媒(NM−
502)を用いて、圧力135kg/cシIIG。
温度350℃、空間速度(LH5V)0.25で水素と
接触させ、部分核水素化を行なわせ、水素化ピッチを得
た。
上記水素化ピッチを、250℃、1.018gにて蒸留
して得られる留分のうち、沸点160〜550℃の留分
を(B)成分とした。
実施例1では5AE−30基油100重量部に(B)成
分を10重量部加えたもの、比較例1では5AE−30
基油のみを各々第1図に示す熱安定性試験装置の試料容
器2に入れ450℃で2 kg / cシ・G(N2圧
)、24時間放置したのち、炭素質の生成を観察し、次
いでトルエン不溶分を測定した。
比較例1については明らかに炭素質の析出が見られ、ト
ルエン不溶分は5.9vt%/基油であった。
また、実施例1については炭素質の生成は見られず、ト
ルエン不溶分は0.40vt%/基油であった。
なお、第1図の試験装置においては1は電気炉、2は試
料容器、3は試験試料、4.5はバルブ、6は窒素、7
は温度計である。
実施例2、比較例2 実施例1で使用した油組成物および比較例1で使用した
5AE−30基油についてパネルコーキング試験を行っ
た。
第2図に試験装置の概要を示すが、一定温度に保たれた
試料油13をモーター11で回転する金属片12により
上部にはね上げ、上部に設置されたパネルヒーター14
上に付着せしめた。パネルヒーター14により所定の温
度に調整された金属面上を油膜が落下する際のコーキン
グ状態によって油の安定性を評価した。一般にパネルコ
ーキング試験は300℃前後で使用されるが、本実験の
目的のため装置を高温用に改造し、本実験を行った。試
験は次の条件で行った。
温  度=100 ℃ 浦はね上げ;15秒作動、45秒停止サイクルパネル表
面温度:390〜400℃ 試験時間:5時間 試験結果は次のとおりであった。
表1 本発明による油組成物の例として、油組成物の(B)成
分含有の有無による放電加工油としての安定性の違いを
評価した。
まず基油((A)成分)には、実施例3、比較例3とも
に灯/IfI(水素化苗製したもの)を使用した。これ
に(B)成分を実施例3では添加し、比較例3では添加
しなかった。
次に(B)成分を作成した方法を述べる。
まず、アラビア原油の減圧蒸留(VGO)の水素化処理
油をシリカ・アルミナ系触媒を用いて5(10℃にて接
触分解して得られた沸点200 ”C以上の留分(D 
CO)を採取した。次いでこの重質油を圧力15kg/
c−61温度400℃にて3時間、1次熱処理をおこな
った。この1次熱処理油を250 ”C11,0mm1
1gにて蒸留し、軽質分を留去させ、軟化点83℃、沸
点範囲160〜550℃のピッチ留分を得た。
このピッチ留分を、ニッケル・モリブデン触媒(NM−
502)を用いて、圧力95kH/cd ・G、温度2
80℃、空間速度(LH3V)0.4で水素と接触させ
、部分核水素化を行わせ、水素化ピッチを得た。
上記の水素化ピッチに対し、窒素で通気しながら撹拌し
、温度380℃で20時間、2次熱処理を行った。この
とき、窒素ガスと共に留出する重質油のうち、沸点20
0〜400℃のものを(B)成分とした。
第3図に示す放電加工装置により、表2に示す加工条件
で深穴加工を行った。実施例3では灯油を基油としてそ
の100重量部に対し、(B)成分の2次熱処理ピッチ
を15重量部加えたものを使用し、比較例3では灯油基
油のみを使用して全く同一の条件で加工を行い、作業終
了後の液について目視で観察するとともにトルエン不溶
分の測定を行った。その結果を表3に示す。
表2 電極の極性 加工平均電圧(V) 加工平均電流(A) 加工時間(ffiin、) 電極 工作物 加工液量(ヱ) 放電加工条件 (+) 75〜82 5.6 1.200 u SKP  11 0 表3 放電加工の結果 以上、実施例3、比較例3より、放電加工油基油に(B
)成分を加えると炭素質の生成が大幅に減少することか
明らかである。
実施例4、比較例4 工業用リチウム石けん系グリースに対する(B)成分含
有の効果を次の実験により確認した。
まず、実施例4、比較例4とも、基油には40℃におけ
る粘度が100cstである鉱油を使用し、基油100
重量部に対し、ゲル化剤としてリチウム石けんを30重
量部添加した。次いで、実施例4では以下に示す(B)
成分を基油100重量部に対し10重量部加え、比較例
4には加えなかった。
次に(B)成分を作成した方法を述べる。
ナフサを830℃にて水蒸気分解して得られた沸点20
0℃以上の留分を採取した。次いでこの重質油を圧力1
5kg/cdG、温度400℃にて3時間、1次熱処理
をおこなった。この1次熱処理油を250℃、1.0 
mm11gにて蒸留し、軽質骨を留去させ、軟化点83
℃、沸点温度250〜550℃のピッチ留分を得た。
このピッチ留分を、ニッケル・モリブデン触媒(NM−
502)を用いて、圧力135 kg/cシーC。
温度350℃、空間速度(LH3V)0.25で水素と
接触させ、部分核水素化を行わせ、水素化ピッチを得た
上記水素化ピッチに対し、窒素で通気しながら撹拌し、
温度380 ”Cで20時間、2次熱処理を行った。こ
のとき、窒素ガスと共に留出する重質油のうち、沸点2
50〜550℃のものを(B)成分とした。
上記の方法で作成したグリース状組成物に対し、空気存
在ドで130℃に保った恒温槽中に、直径40龍、厚さ
3m111の円柱状のグリースを放置し、時間とともに
外観上の変化ならびに酸化の程度を表わすカルボニル吸
光度を411定した。その結果を表4に示す。
表4から、(B)成分を添加することにより、グリース
状組成物の酸化が著しく抑制され、11日たっても流動
性が生じなかったことがわかる。
(発明の効果) 本発明の油組成物は、 ■熱による油の劣化および炭素質の生成に対して効果的
であること、 ■酸化劣化に対しても効果的であること、■工業用グリ
ースとしても劣化防止に対して有効であること、 ■放電加工油として使用しても炭素質の析出を抑える効
果があること、 などから、潤滑油、熱媒体油、熱処理油、放電加工油等
として優れた適性を備えている。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1で用いた熱安定性試験装置の説明図、
第2図は実施例2で用いたパネルコーキング試験装置の
説明図、第3図は実施例3で用いた放電加工装置の説明
図である。 第 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 〔1〕(A)石油系基油及び/または合成系基油100
    重量部および (B)石油系重質油および/または石炭系重質油を1次
    熱処理して得られるピッチを水素化して得られる水素化
    ピッチから得た沸点範囲が160〜550℃の範囲内に
    含まれる留分及び/または該水素化ピッチをさらに2次
    熱処理した際に得られる沸点範囲が160〜550℃の
    範囲内に含まれる留分0.1〜20重量部を含有する油
    組成物。
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