KR20110033978A

KR20110033978A - 윤활유 기유, 이의 제조방법 및 윤활유 조성물

Info

Publication number: KR20110033978A
Application number: KR1020107021771A
Authority: KR
Inventors: 가즈오 다가와; 신이치 시라하마; 마사히로 다구치
Original assignee: 제이엑스 닛코닛세키에너지주식회사
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2011-04-04
Also published as: WO2009119505A1; CA2719548C; EP2264133A4; US20110049008A1; CA2719548A1; EP2264133A1; KR101489171B1; EP2264133B1; JP5800448B2; CN101978035B; JP2009227941A; CN101978035A; US8227384B2

Abstract

본 발명의 윤활유 기유는, 40℃에서의 동점도가 7㎟/s 이상 15㎟/s 미만, 점도 지수가 120 이상, 요소 어덕트값이 4질량% 이하, -35℃에서의 BF 점도가 10,000mP·s 이하, 인화점이 200℃ 이상, NOACK 증발량이 50질량% 이하인 것이다. 또한, 본 발명의 윤활유 기유의 제조방법은, 노르말파라핀을 함유하는 원료유에 관해서, 수득되는 피처리물의 40℃에서의 동점도가 7㎟/s 이상 15㎟/s 미만, 점도 지수가 120 이상, 요소 어덕트값이 4질량% 이하, -35℃에서의 BF 점도가 10,000mP·s 이하, 인화점이 200℃ 이상, NOACK 증발량이 50질량% 이하가 되도록, 수소화 분해/수소화 이성화를 실시하는 공정을 구비한다. 또한, 본 발명의 윤활유 조성물은, 상기 본 발명의 윤활유 기유를 함유한다.

Description

윤활유 기유, 이의 제조방법 및 윤활유 조성물{LUBRICANT BASE OIL, METHOD FOR PRODUCTION THEREOF, AND LUBRICANT OIL COMPOSITION}

본 발명은, 윤활유 기유(潤滑油基油), 이의 제조방법 및 윤활유 조성물에 관한 것이다.

최근, 윤활유의 고점도 지수, 저점도화가 진행되어, 종래에는 합성유로 밖에 수득되지 않았던 고점도 지수 기유가 검토되고 있다. 특히 구동계유(驅動系油)에서는, 엔진유보다도 저점도의 기유를 필요로 하고 있는데, 이것은 에너지 절약의 관점에서 기기의 설계에 요구되는, 저온에서의 점도를 낮게 유지하기 위해서이며, 또한 에너지 절약 성능을 더욱 높게 할 목적으로, 고점도 지수 기유가 요구되고 있다.

통상, 저온 특성의 개량은, 윤활유 기유에 유동점 강하제 등의 첨가에 의해 실시된다[참조: 특허 문헌 1 내지 3]. 또한, 고점도 지수 기유의 제조방법으로서는, 천연이나 합성의 노르말파라핀을 포함하는 원료유에 관해서 수소화 분해/수소화 이성화에 의한 윤활유 기유의 정제를 실시하는 방법이 알려져 있다[참조: 특허 문헌 4].

한편, 자동차의 연비 절약을 위해 기계를 소형·고성능화하면, 윤활유는 지금까지보다도 고온에 노출되게 되어 오일의 증발에 의한 유량 저감, 게다가 경질분의 증발에 의한 윤활유의 점도 증가가 문제가 된다. 그래서, 윤활유의 증발 특성을 낮추는 것이 검토되고 있다[참조: 특허 문헌 5 내지 7].

또한, 최근의 안전에 대한 요구의 고조와 저장의 관계에서, 고인화점의 기유, 통상 사용하는 석유류의 1랭크 위의 분류의 석유 제품이 요구되고 있으며, 그 실현을 위한 검토가 이루어지고 있다[참조: 특허 문헌 8].

특허 문헌 1: 일본 공개특허공보 제(평)4-36391호 특허 문헌 2: 일본 공개특허공보 제(평)4-68082호 특허 문헌 3: 일본 공개특허공보 제(평)4-120193호 특허 문헌 4: 일본 국제공개특허공보 제2006-502298호 특허 문헌 5: 일본 공개특허공보 제(평)10-183154호 특허 문헌 6: 일본 공개특허공보 제2001-089779호 특허 문헌 7: 일본 국제공개특허공보 제2006-502303호 특허 문헌 8: 일본 공개특허공보 제2005-154760호

그러나, 상기 종래의 윤활유 기유의 경우, 에너지 절약 성능을 위한 고점도 지수, 저온 점도 특성 및 저점도화와, 저증발성 및 고인화점을 고수준으로 균형적으로 만족시키는 것이 곤란하다. 예를 들면, 저온 점도 특성 및 저점도화의 요구를 충족시키는 윤활유 기유는, 고온 조건에서의 윤활유의 증발에 의한 유량 저감, 게다가 경질분의 증발에 의한 점도 증가가 일어나기 쉬워 반드시 에너지 절약 성능이 높다고는 할 수 없다.

또한, 종래, 윤활유 기유 및 윤활유의 저온 점도 특성의 평가 지표로서는, 유동점, 운점(cloud point), 응고점 등이 일반적이며, 최근에는, 노르말파라핀이나 이소파라핀의 함유량 등의 윤활유 기유에 기초하여 저온 점도 특성을 평가하는 수법도 알려져 있다. 그러나, 본 발명자의 검토에 의하면, 상기의 요구에 따르는 윤활유 기유 및 윤활유를 실현하기 위해서는, 유동점이나 응고점 등의 지표가 윤활유 기유의 저온 점도 특성(연비 절약성)의 평가 지표로서 반드시 적절하지 않은 것이 밝혀졌다.

또한, 상기한 수소화 분해/수소화 이성화에 의한 윤활유 기유의 정제 방법에 있어서는, 노르말파라핀의 이소파라핀으로의 이성화율의 향상 및 윤활유 기유의 저점도화에 의해 저온 점도 특성을 개선하는 관점에서, 수소화 분해/수소화 이성화의 조건의 최적화가 검토되고 있지만, 점도-온도 특성(특히 고온에서의 점도 특성)과 저온 점도 특성은 상반되는 관계에 있기 때문에, 이들을 양립하는 것은 매우 곤란하다. 예를 들면, 노르말파라핀의 이소파라핀으로의 이성화율을 높게 하면, 저온 점도 특성은 개선되지만, 점도 지수가 저하되는 등 점도-온도 특성이 불충분해진다. 또한, 상기한 바와 같이 유동점이나 응고점 등의 지표가 윤활유 기유의 저온 점도 특성의 평가 지표로서 반드시 적절하지 않은 것도, 수소화 분해/수소화 이성화 조건의 최적화가 곤란한 것의 한가지 원인이 되고 있다.

본 발명은, 이러한 실정을 감안하여 이루어진 것이며, 고점도 지수, 저온 점도 특성, 저점도화, 저증발성 및 고인화점 모두를 고수준으로 균형적으로 만족시키는 것이 가능한 윤활유 기유 및 이의 제조방법, 및 당해 윤활유 기유를 사용한 윤활유 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 40℃에서의 동점도가 7㎟/s 이상 15㎟/s 미만, 점도 지수가 120 이상, 요소(尿素) 어덕트값이 4질량% 이하, -35℃에서의 BF 점도가 10,000mP·s 이하, 인화점이 200℃ 이상, NOACK 증발량이 50질량% 이하인 것을 특징으로 하는 윤활유 기유를 제공한다.

본 발명에서 말하는 40℃에서의 동점도 및 후술하는 100℃에 있어서의 동점도, 및 점도 지수란, 각각 JIS K 2283-1993에 준거하여 측정된 40℃ 또는 100℃에서의 동점도 및 점도 지수를 의미한다.

또한, 본 발명에서 말하는 요소 어덕트값은 이하의 방법에 의해 측정된다. 칭량한 시료유(윤활유 기유) 100g을 환저 플라스크에 넣고, 요소 200mg, 톨루엔 360ml 및 메탄올 40ml를 가하고 실온에서 6시간 동안 교반한다. 이것에 의해, 반응액 중에 요소 어덕트물로서 백색의 입상 결정이 생성된다. 반응액을 1미크론 필터로 여과함으로써, 생성된 백색 입상 결정을 채취하고, 수득된 결정을 톨루엔 50ml로 6회 세정한다. 회수한 백색 결정을 플라스크에 넣고, 순수 300ml 및 톨루엔 300ml를 가하고 80℃에서 1시간 동안 교반한다. 분액 깔때기로 수상을 분리 제거하고, 톨루엔상을 순수 300ml로 3회 세정한다. 톨루엔상으로 건조제(황산나트륨)를 가하여 탈수 처리를 실시한 후, 톨루엔을 증류 제거한다. 이렇게 하여 수득된 요소 어덕트물의 시료유에 대한 비율(질량 백분률)을 요소 어덕트값이라고 정의한다.

또한, 본 발명에서 말하는 -35℃에 있어서의 BF 점도란, JPI-5S-26-99에 준거하여 -35℃에서 측정된 점도를 의미한다.

또한, 본 발명에서 말하는 인화점이란, JIS K 2265(개방식 인화점)에 준거하여 측정된 인화점을 의미한다.

또한, 본 발명에서 말하는 NOACK 증발량이란, ASTM D 5800-95에 준거하여 측정된 증발 손실량을 의미한다.

본 발명의 윤활유 기유에 의하면, 40℃에서의 동점도, 점도 지수, 요소 어덕트값, -35℃에 있어서의 BF 점도, 인화점 및 NOACK 증발량이 각각 상기 조건을 충족시킴으로써, 고점도 지수, 저온 점도 특성, 저점도화, 저증발성 및 고인화점 모두를 고수준으로 균형적으로 만족시키는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명의 윤활유 기유에 유동점 강하제 등의 첨가제가 배합된 경우에는, 그 첨가 효과를 유효하게 발현시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 윤활유 기유는, 최근의 고점도 지수, 저온 점도 특성, 저점도화, 인화점 특성 및 증발 특성의 요구에 부응하는 윤활유 기유로서 대단히 유용하다. 또한, 본 발명의 윤활유 기유에 의하면, 상기한 우수한 점도-온도 특성에 의해 실용 온도 범위에 있어서의 점도 저항이나 교반 저항을 저감시킬 수 있고, 당해 윤활유 기유가 적용되는 내연 기관이나 구동 장치 등의 장치에 있어서의 에너지 손실을 저감하고, 에너지 절약화를 달성할 수 있는 점에서 대단히 유용하다.

또한, 종래, 수소화 분해/수소화 이성화에 의한 윤활유 기유의 정제 방법에 있어서 노르말파라핀으로부터 이소파라핀으로의 이성화율의 향상이 검토되고 있는 것은 상기와 같지만, 본 발명자들의 검토에 의하면, 단순히 노르말파라핀의 잔존량을 저감시키는 것만으로는 저온 점도 특성을 충분히 개선하는 것은 곤란하다. 즉, 수소화 분해/수소화 이성화에 의해 생성되는 이소파라핀 중에도 저온 점도 특성에 악영향을 미치는 성분은 포함되지만, 종래의 평가 방법에 있어서는 그 점에 관해서 충분히 인식되고 있지 않다. 또한, 노르말파라핀 및 이소파라핀의 분석에는 가스 크로마토그래피(GC)나 NMR 등의 분석 수법이 적용되지만, 이러한 분석 수법은 이소파라핀 중에서 저온 점도 특성에 악영향을 미치는 성분을 분리 또는 특정하는 것은, 번잡한 작업과 막대한 시간을 요하는 등 실용상 유효하다고는 할 수 없다.

이것에 대해, 본 발명에 있어서의 요소 어덕트값의 측정에 있어서는, 요소 어덕트물로서, 이소파라핀 중 저온 점도 특성에 악영향을 미치는 성분, 게다가 윤활유 기유 중에 노르말파라핀이 잔존하고 있는 경우의 당해 노르말파라핀을 정밀하고 확실하게 포집할 수 있기 때문에, 윤활유 기유의 저온 점도 특성의 평가 지표로서 우수하다. 또한, 본 발명자들은, GC 및 NMR을 사용한 분석에 의해, 요소 어덕트물의 주성분이, 노르말파라핀 및 주쇄의 말단에서 분기 위치까지의 탄소수가 6 이상인 이소파라핀의 요소 어덕트물인 것을 확인하고 있다.

또한, 본 발명은, 노르말파라핀을 함유하는 원료유에 관해서, 수득되는 피처리물의 요소 어덕트값이 4질량% 이하, 40℃에서의 동점도가 7㎟/s 이상 15㎟/s 미만, 점도 지수가 120 이상, -35℃에서의 BF 점도가 10,000mP·s 이하, 인화점이 200℃ 이상, NOACK 증발 특성이 50질량% 이하가 되도록, 수소화분해/수소화 이성화를 실시하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 윤활유 기유의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 윤활유 기유의 제조방법에 의하면, 수득되는 피처리물의 요소 어덕트값이 4질량% 이하, 40℃에 있어서의 동점도 7㎟/s 이상 15㎟/s 미만, 점도 지수가 120 이상, -35℃에 있어서의 BF 점도가 10,000mP·s 이하, 인화점이 200℃ 이상, NOACK 증발 특성이 50질량% 이하가 되도록, 노르말파라핀을 함유하는 원료유에 관해서 수소화 분해/수소화 이성화를 실시함으로써, 점도-온도 특성, 저온 점도 특성 및 인화점 특성을 고수준으로 양립시킨 윤활유 기유를 확실하게 수득할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 본 발명의 윤활유 기유를 함유하는 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물을 제공한다.

본 발명의 윤활유 조성물은, 상기한 바와 같이 우수한 특성을 갖는 본 발명의 윤활유 기유를 함유하는 것이기 때문에, 고점도 지수, 저온 점도 특성, 저점도화, 저증발성 및 고인화점 모두를 고수준으로 균형적으로 만족시키는 것이 가능한 윤활유 조성물로서 유용하다. 또한, 상기한 바와 같이, 본 발명의 윤활유 기유는 첨가제가 배합된 경우에 그 첨가 효과를 유효하게 발현시킬 수 있는 것이기 때문에, 본 발명의 윤활유 조성물은 각종 첨가제를 적합하게 함유할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 고점도 지수, 저온 점도 특성, 저점도화, 저증발성 및 고인화점 모두를 고수준으로 균형적으로 만족시키는 것이 가능한 윤활유 기유 및 이의 제조방법, 및 당해 윤활유 기유를 사용한 윤활유 조성물이 제공된다.

이하, 본 발명의 적합한 실시형태에 관해서 상세하게 설명한다.

본 발명의 윤활유 기유는, 40℃에서의 동점도가 7㎟/s 이상 15㎟/s 미만, 점도 지수가 120 이상, 요소 어덕트값이 4질량% 이하, -35℃에 있어서의 BF 점도가 10,000mP·s 이하, 인화점이 200℃ 이상, NOACK 증발량이 50질량% 이하인 것이다.

본 발명의 윤활유 기유의 40℃에서의 동점도는, 7㎟/s 이상 15㎟/s 미만인 것이 필요하고, 바람직하게는 8 내지 14㎟/s, 보다 바람직하게는 9 내지 13㎟/s이다. 40℃에 있어서의 동점도가 7㎟/s 미만인 경우에는, 윤활 부위에 있어서의 유막 보지성 및 증발성에 문제를 나타낼 우려가 있기 때문에 바람직하지 못하다. 또한 40℃에 있어서의 동점도가 15㎟/s 이상인 경우에는, 저온 점도 특성이 악화될 우려가 있기 때문에 바람직하지 못하다.

또한, 본 발명의 윤활유 기유의 점도 지수는, 점도-온도 특성의 관점에서, 상기한 바와 같이 120 이상인 것이 필요하고, 바람직하게는 122 이상, 보다 바람직하게는 124 이상, 특히 바람직하게는 125 이상이다. 점도 지수가 120 미만인 경우에는, 유효한 에너지 절약 성능을 수득할 수 없을 우려가 있어 바람직하지 못하다.

또한, 본 발명의 윤활유 기유의 100℃에 있어서의 동점도는, 바람직하게는 2.0 내지 3.5㎟/s, 보다 바람직하게는 2.2 내지 3.3㎟/s이며, 가장 바람직하게는 2.5 내지 3.0㎟/s이다. 윤활유 기유의 100℃에서의 동점도가 2.0㎟/s 미만인 경우, 증발 손실의 점에서 바람직하지 못하다. 또한, 100℃에 있어서의 동점도가 3.5㎟/s를 초과하는 경우에는, 저온 점도 특성이 악화될 우려가 있기 때문에 바람직하지 못하다.

본 발명의 윤활유 기유의 요소 어덕트값은, 점도-온도 특성을 손상시키지 않고 저온 점도 특성을 개선하는 관점에서, 상기한 바와 같이 4질량% 이하인 것이 필요하고, 바람직하게는 3.5질량% 이하, 보다 바람직하게는 3질량% 이하, 더욱 바람직하게는 2.5질량% 이하이다. 또한, 윤활유 기유의 요소 어덕트값은, 0질량%이라도 양호하지만, 충분한 저온 점도 특성, 높은 점도 지수 및 높은 인화점의 윤활유 기유를 수득할 수 있고, 또한 이성화 조건을 완화할 수 있어 경제성도 우수한 점에서, 바람직하게는 0.1질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.5질량% 이상, 특히 바람직하게는 0.8질량% 이상이다.

또한, 본 발명의 윤활유 기유의 -35℃에서의 BF 점도는, 10,000mP·s 이하인 것이 필요하고, 바람직하게는 8000mP·s 이하, 보다 바람직하게는 7000mP·s 이하, 더욱 바람직하게는 6000mP·s 이하이며, 가장 바람직하게는 5000mP·s 이하이다. -35℃에 있어서의 BF 점도가 15,000mP·s를 초과하면, 그 윤활유 기유를 사용한 윤활유 전체의 저온 유동성이 저하되는 경향이 있으며, 에너지 절약화의 관점에서 바람직하지 못하다. BF 점도의 하한치는 특별히 제한되지 않지만, 요소 어덕트의 관계에서, 500mP·s 이상, 바람직하게는 750mP·s 이상, 가장 바람직하게는 1000mP·s 이상이다.

또한, 본 발명의 윤활유 기유의 인화점은, 200℃ 이상인 것이 필요하고, 바람직하게는 205℃ 이상, 보다 바람직하게는 208℃ 이상, 더욱 바람직하게는 210℃ 이상이다. 인화점이 200℃ 미만인 경우는, 고온 사용에 있어서의 안전성에 문제를 일으킬 우려가 있다.

또한, 본 발명의 윤활유 기유의 NOACK 증발량은, 50질량% 이하인 것이 필요하고, 바람직하게는 47질량% 이하, 보다 바람직하게는 46질량% 이하, 더욱 바람직하게는 45질량% 이하이다. NOACK 증발량이 상한치를 초과하면, 윤활유 기유를 내연 기관용 윤활유 등에 사용한 경우에, 윤활유의 증발 손실량이 많아지고, 거기에 따라 촉매 피독(彼毒)이 촉진되기 때문에 바람직하지 못하다. 한편, 본 발명의 윤활유 기유의 NOACK 증발량의 하한은 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 10질량% 이상, 보다 바람직하게는 15질량% 이상, 더욱 바람직하게는 20질량% 이상이다. NOACK 증발량이 하한치 미만인 경우, 저온 점도 특성의 개선이 곤란해지는 경향이 있다.

또한, 본 발명의 윤활유 기유를 제조할 때, 노르말파라핀, 또는 노르말파라핀을 함유하는 왁스를 함유하는 원료유를 사용할 수 있다. 원료유는, 광물유 또는 합성유 중 어느 것이라도 양호하고, 또는 이들의 2종 이상의 혼합물이라도 양호하다.

또한, 본 발명에서 사용되는 원료유는, ASTM D86 또는 ASTM D2887에 규정하는 윤활유 범위에서 비등하는 왁스 함유 원료인 것이 바람직하다. 원료유의 왁스 함유율은, 원료유 전량을 기준으로 하여, 바람직하게는 50질량% 이상 100질량% 이하이다. 원료 왁스 함유율은, 핵자기 공명 분광법(ASTM D5292), 상관환분석(相關環分析)(n-d-M)법(ASTM D3238), 용제법(ASTM D3235) 등의 분석 수법에 의해 측정할 수 있다.

왁스 함유 원료로서는, 예를 들면, 라피네이트와 같은 용제 정제법에 유래하는 오일, 부분 용제 탈랍유(dewaxing oil), 탈력유(脫瀝油), 유출물, 감압 가스 오일, 코카 가스 오일, 슬랙 왁스(slack wax), 푸츠유(foots oil), 피셔트롭슈(Fischer-Tropsh)·왁스 등을 들 수 있고, 이 중에서도 슬랙 왁스 및 피셔트롭슈·왁스가 바람직하다.

슬랙 왁스는, 전형적으로는 용제 또는 프로판 탈랍에 의한 탄화수소 원료에 유래한다. 슬랙 왁스는 잔류유를 함유할 수 있지만, 이 잔류유는 탈유에 의해 제거할 수 있다. 푸츠유는 탈유된 슬랙 왁스에 상당하는 것이다.

또한, 피셔트롭슈·왁스는, 소위 피셔 트롭슈 합성법에 의해 제조된다.

또한, 노르말파라핀을 함유하는 원료유로서 시판품을 사용해도 좋다. 구체적으로는, 파라플린트(Paraflint)80(수소화 피셔트롭슈·왁스) 및 쉘 MDS 왁스질 라피네이트(Shell MDS Waxy Raffinate)(수소화 및 부분 이성화 중간 유출물 합성 왁스질 라피네이트) 등을 들 수 있다.

또한, 용제 추출에 유래하는 원료유는, 상압 증류로부터의 고비점 석유 유분(留分)을 감압 증류 장치로 보내고, 이 장치로부터의 증류 유분을 용제 추출함으로써 수득되는 것이다. 감압 증류로부터의 잔사는, 탈력되어도 된다. 용제 추출법에 있어서는, 보다 파라피닉한 성분을 라피네이트상으로 남긴 채 추출상으로 방향족 성분을 용해한다. 나프텐은, 추출상과 라피네이트상으로 분배된다. 용제 추출용의 용제로서는, 페놀, 푸르푸랄 및 N-메틸피롤리돈 등이 바람직하게 사용된다. 용제/유비(溶劑/油比), 추출 온도, 추출되어야 할 유출물과 용제와의 접촉 방법 등을 제어함으로써, 추출상과 라피네이트상의 분리의 정도를 제어할 수 있다. 또한 원료로서, 보다 높은 수소화 분해능을 갖는 연료유 수소화 분해 장치를 사용하고, 연료유 수소화 분해 장치로부터 수득되는 보텀(bottom) 유분을 사용해도 좋다.

상기의 원료유에 관해서, 수득되는 피처리물의 요소 어덕트값이 4질량% 이하, 점도 지수가 100 이상이 되도록, 수소화 분해/수소화 이성화를 실시하는 공정을 거침으로써, 본 발명의 윤활유 기유를 수득할 수 있다. 수소화 분해/수소화 이성화 공정은, 수득되는 피처리물의 요소 어덕트값 및 점도 지수가 상기 조건을 충족시키면 특별히 제한되지 않는다. 본 발명에 있어서의 바람직한 수소화 분해/수소화 이성화 공정은,

노르말파라핀을 함유하는 원료유에 관해서, 수소화 처리 촉매를 사용하여 수소화 처리하는 제1 공정,

제1 공정에 의해 수득되는 피처리물에 관해서, 수소화 탈랍 촉매를 사용하여 수소화 탈랍하는 제2 공정 및

제2 공정에 의해 수득되는 피처리물에 관해서, 수소화 정제 촉매를 사용하여 수소화 정제하는 제3 공정

을 구비한다.

또한, 종래의 수소화 분해/수소화 이성화에 있어서도, 수소화 탈랍 촉매의 피독 방지를 위한 탈황·탈질소를 목적으로 하여, 수소화 탈랍 공정의 전단에 수소화 처리 공정이 마련되는 경우는 있다. 이것에 대해, 본 발명에 있어서의 제1 공정(수소화 처리 공정)은, 제2 공정(수소화 탈랍 공정)의 전단에서 원료유 중의 노르말파라핀의 일부(예를 들면 10질량% 정도, 바람직하게는 1 내지 10질량%)를 분해하기 위해서 마련된 것이며, 당해 제1 공정에 있어서도 탈황·탈질소는 가능하지만, 종래의 수소화 처리와는 목적을 달리한다. 이러한 제1 공정을 마련하는 것은, 제3 공정 후에 수득되는 피처리물(윤활유 기유)의 요소 어덕트값을 확실하게 4질량% 이하로 하는 데 있어서 바람직하다.

상기 제1 공정에서 사용되는 수소화 촉매로서는, 6족 금속, 8-10족 금속, 및 이들의 혼합물을 함유하는 촉매 등을 들 수 있다. 바람직한 금속으로서는, 니켈, 텅스텐, 몰리브덴, 코발트 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 수소화 촉매는, 이들 금속을 내열성 금속 산화물 담체 위에 담지한 형태로 사용할 수 있고, 통상, 금속은 담체 위에서 산화물 또는 황화물로서 존재한다. 또한, 금속의 혼합물을 사용하는 경우는, 금속의 양이 촉매 전량을 기준으로 하여 30질량% 이상인 벌크 금속 촉매로서 존재해도 양호하다. 금속 산화물 담체로서는, 실리카, 알루미나, 실리카-알루미나 또는 티타니아 등의 산화물을 들 수 있고, 그 중에서도 알루미나가 바람직하다. 바람직한 알루미나는, γ형 또는 β형의 다공질 알루미나이다. 금속의 담지량(擔持量)은, 촉매 전량을 기준으로 하여, 0.1 내지 35질량%의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 9-10족 금속과 6족 금속의 혼합물을 사용하는 경우에는, 9족 또는 10족 금속 중 어느 하나가, 촉매 전량을 기준으로 하여, 0.1 내지 5질량%의 양으로 존재하고, 6족 금속은 5 내지 30질량%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다. 금속의 담지량은, 원자 흡수 분광법, 유도 결합 플라즈마 발광 분광 분석법 또는 개개의 금속에 관해서, ASTM에서 지정된 다른 방법에 의해 측정되어도 양호하다.

금속 산화물 담체의 산성은, 첨가물의 첨가, 금속 산화물 담체의 성질의 제어(예를 들면, 실리카-알루미나 담체 중에 도입되는 실리카의 양의 제어) 등에 의해 제어할 수 있다. 첨가물의 예에는, 할로겐, 특히 불소, 인, 붕소, 이트리아, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 산화물, 및 마그네시아를 들 수 있다. 할로겐과 같은 조촉매는, 일반적으로 금속 산화물 담체의 산성을 높이지만, 이트리아 또는 마그네시아와 같은 약염기성 첨가물은 이러한 담체의 산성을 약하게 하는 경향이 있다.

수소화 처리 조건에 관해서, 처리 온도는, 바람직하게는 150 내지 450℃, 보다 바람직하게는 200 내지 400℃이며, 수소 분압은, 바람직하게는 1400 내지 20000kPa, 보다 바람직하게는 2800 내지 14000kPa이며, 액 공간 속도(LHSV)는, 바람직하게는 0.1 내지 10hr^-1, 보다 바람직하게 0.1 내지 5hr^-1이며, 수소/유비는, 바람직하게는 50 내지 1780㎥/㎥, 보다 바람직하게는 89 내지 890㎥/㎥이다. 또한, 상기의 조건은 일예이며, 제3 공정 후에 수득되는 피처리물의 요소 어덕트값 및 점도 지수가 각각 상기 조건을 충족시키기 위한 제1 공정에 있어서의 수소화 처리 조건은, 원료, 촉매, 장치 등의 차이에 따라서 적절히 선정하는 것이 바람직하다.

제1 공정에 있어서 수소화 처리된 후의 피처리물은, 그대로 제2 공정에 제공해도 양호하지만, 당해 피처리물에 관해서 스트립핑 또는 증류를 실시하고, 피처리물(액상 생성물)로부터 가스 생성물을 분리 제거하는 공정을, 제1 공정과 제2 공정 사이에 마련하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 피처리물에 포함되는 질소분 및 유황분을, 제2 공정에 있어서의 수소화 탈랍 촉매의 장기 사용에 영향을 미치지 않는 레벨로까지 감소시킬 수 있다. 스트립핑 등에 의한 분리 제거의 대상은 주로 황화수소 및 암모니아와 같은 가스 이물이며, 스트립핑은 플래쉬 드럼, 분류기 등의 통상의 수단에 의해 실시할 수 있다.

또한, 제1 공정에 있어서의 수소화 처리의 조건이 마일드한 경우에는, 사용하는 원료에 따라 잔존하는 다환 방향족분이 통과할 가능성이 있지만, 이러한 이물은, 제3 공정에 있어서의 수소화 정제에 의해 제거되어도 양호하다.

또한, 제2 공정에서 사용되는 수소화 탈랍 촉매는, 결정질 또는 비정질 중 어느 재료를 포함해도 양호하다. 결정질 재료로서는, 예를 들면, 알루미노 실리케이트(제올라이트) 또는 실리코알루미노포스페이트(SAPO)를 주성분으로 하는, 10 또는 12원환 통로를 갖는 몰레큘러시브(molecular sieve)를 들 수 있다. 제올라이트의 구체예로서는, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35, ZSM-48, ZSM-57, 페리에라이트, ITQ-13, MCM-68, MCM-71 등을 들 수 있다. 또한, 알루미노포스페이트의 예로서는, ECR-42를 들 수 있다. 몰레큘러시브의 예로서는, 제올라이트 베타, 및 MCM-68을 들 수 있다. 이들 중에서도, ZSM-48, ZSM-22 및 ZSM-23으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용하는 것이 바람직하고, ZSM-48이 특히 바람직하다. 몰레큘러시브는 바람직하게는 수소형에 있다. 수소화 탈랍 촉매의 환원은, 수소화 탈랍시에 그자리에서 일어날 수 있지만, 미리 환원 처리가 가해진 수소화 탈랍 촉매를 수소화 탈랍에 제공해도 된다.

또한, 수소화 탈랍 촉매의 비정질 재료로서는, 3족 금속으로 도핑된 알루미나, 플루오르화물화 알루미나, 실리카-알루미나, 플루오르화물화 실리카-알루미나, 실리카-알루미나 등을 들 수 있다.

탈랍 촉매의 바람직한 형태로서는, 2관능성, 즉, 적어도 한개의 6족 금속, 적어도 1개의 8-10족 금속, 또는 이들의 혼합물인 금속 수소 첨가 성분이 장착된 것을 들 수 있다. 바람직한 금속은, Pt, Pd 또는 이들의 혼합물 등의 9-10족 귀금속이다. 이들 금속의 장착량은, 촉매 전량을 기준으로 하여 바람직하게는 0.1 내지 30질량%이다. 촉매 조제 및 금속 장착 방법으로서는, 예를 들면 분해성 금속염을 사용하는 이온 교환법 및 함침법을 들 수 있다.

또한, 몰레큘러시브를 사용하는 경우, 수소화 탈랍 조건하에서의 내열성을 갖는 바인더 재료와 복합화해도 되며, 또는 바인더 없이도(자기 결합) 양호하다. 바인더 재료로서는, 실리카, 알루미나, 실리카-알루미나, 실리카와 티타니아, 마그네시아, 트리아, 지르코니아 등과 같은 다른 금속 산화물과의 2성분의 조합, 실리카-알루미나-트리아, 실리카-알루미나-마그네시아 등과 같은 산화물의 3성분의 조합 등의 무기 산화물을 들 수 있다. 수소화 탈랍 촉매 중의 몰레큘러시브의 양은, 촉매 전량을 기준으로 하여, 바람직하게는 10 내지 100질량%, 보다 바람직하게는 35 내지 100질량%이다. 수소화 탈랍 촉매는, 분무 건조, 압출 등의 방법에 의해 형성된다. 수소화 탈랍 촉매는, 황화물화 또는 비황화물화된 형태로 사용할 수 있고, 황화물화된 형태가 바람직하다.

수소화 탈랍 조건에 관해서, 온도는 바람직하게는 250 내지 400℃, 보다 바람직하게는 275 내지 350℃이며, 수소 분압은 바람직하게는 791 내지 20786kPa(100 내지 3000psig), 보다 바람직하게는 1480 내지 17339kPa(200 내지 2500psig)이며, 액 공간 속도는 바람직하게는 0.1 내지 10hr^-1, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5hr^-1이며, 수소/유비는 바람직하게는 45 내지 1780㎥/㎥(250 내지 10000scf/B), 보다 바람직하게는 89 내지 890㎥/㎥(500 내지 5000scf/B)이다. 또한, 상기의 조건은 일 예이며, 제3 공정 후에 수득되는 피처리물의 요소 어덕트값 및 점도 지수가 각각 상기 조건을 충족시키기 위한 제2 공정에 있어서의 수소화 탈랍 조건은, 원료, 촉매, 장치 등의 차이에 따라서 적절히 선정하는 것이 바람직하다.

제2 공정에서 수소화 탈랍된 피처리물은, 제3 공정에 있어서의 수소화 정제에 제공된다. 수소화 정제는, 잔류 헤테로 원자 및 색상체(色相體)의 제거에 더하여, 올레핀 및 잔류 방향족 화합물을 수소화에 의해 포화하는 것을 목적으로 하는 마일드한 수소화 처리의 한 형태이다. 제3 공정에 있어서의 수소화 정제는, 탈랍 공정과 캐스케이드식으로 실시할 수 있다.

제3 공정에서 사용되는 수소화 정제 촉매는, 6족 금속, 8-10족 금속 또는 이들의 혼합물을 금속 산화물 담체에 담지시킨 것이 바람직하다. 바람직한 금속으로서는, 귀금속, 특히 백금, 팔라듐 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 금속의 혼합물을 사용하는 경우, 금속의 양이 촉매를 기준으로 하여 30질량% 또는 그 이상인 벌크 금속 촉매로서 존재해도 양호하다. 촉매의 금속 함유율은, 비귀금속에 관해서는 20질량% 이하, 귀금속에 관해서는 1질량% 이하가 바람직하다. 또한, 금속 산화물 담체로서는, 비정질 또는 결정질 산화물 중 어느 것이라도 양호하다. 구체적으로는, 실리카, 알루미나, 실리카-알루미나 또는 티타니아와 같은 저산성 산화물을 들 수 있고, 알루미나가 바람직하다. 방향족 화합물의 포화의 관점에서는, 다공질 담체 위에 비교적 강한 수소 첨가 기능을 갖는 금속이 담지된 수소화 정제 촉매를 사용하는 것이 바람직하다.

바람직한 수소화 정제 촉매로서, M41S 클래스 또는 계통의 촉매에 속하는 메소 세공성 재료를 들 수 있다. M41S 계통의 촉매는, 높은 실리카 함유율을 갖는 메소 세공성 재료이며, 구체적으로는, MCM-41, MCM-48 및 MCM-50을 들 수 있다. 이러한 수소화 정제 촉매는 15 내지 100Å의 세공 직경을 갖는 것이며, MCM-41이 특히 바람직하다. MCM-41은, 똑같은 사이즈의 세공의 육방정계 배열을 갖는 무기의 다공질 비층화상이다. MCM-41의 물리 구조는, 스트로우의 개구부(세공의 셀 직경)이 15 내지 100Å의 범위인 스트로우의 다발과 같은 것이다. MCM-48은, 입방체대칭을 가지며, MCM-50은, 층상 구조를 가진다. MCM-41은, 메소 세공성 범위의 상이한 사이즈의 세공 개구부로 제조할 수 있다. 메소 세공성 재료는, 8족, 9족 또는 10족 금속의 적어도 하나인 금속 수소 첨가 성분을 가져도 되며, 금속 수소 첨가 성분으로서는, 귀금속, 특히 10족 귀금속이 바람직하고, Pt, Pd 또는 이들의 혼합물이 가장 바람직하다.

수소화 정제의 조건에 관해서, 온도는 바람직하게는 150 내지 350℃, 보다 바람직하게는 180 내지 250℃이며, 전압은 바람직하게는 2859 내지 20786kPa(약 400 내지 3000psig)이며, 액 공간 속도는 바람직하게는 0.1 내지 5hr^-1, 보다 바람직하게는 0.5 내지 3hr^-1이며, 수소/유비는 바람직하게는 44.5 내지 1780㎥/㎥(250 내지 10,000scf/B)이다. 또한, 상기의 조건은 일 예이며, 제3 공정 후에 수득되는 피처리물의 요소 어덕트값 및 점도 지수가 각각 상기 조건을 충족시키기 위한 제3 공정에 있어서의 수소화 생성 조건은, 원료나 처리 장치의 차이에 따라서 적절히 선정하는 것이 바람직하다.

또한, 제3 공정 후에 수득되는 피처리물에 관해서는, 필요에 따라서, 증류 등에 의해 소정의 성분을 분리 제거해도 양호하다.

상기의 제조방법에 의해 수득되는 본 발명의 윤활유 기유에 있어서는, 요소 어덕트값 및 점도 지수가 각각 상기 조건을 만족시키면, 그 밖의 성상은 특별히 제한되지 않지만, 본 발명의 윤활유 기유는 이하의 조건을 더욱 충족시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 윤활유 기유에 있어서의 포화분의 함유량은, 윤활유 기유 전량을 기준으로 하여, 바람직하게는 90질량% 이상, 보다 바람직하게는 93질량% 이상, 더욱 바람직하게는 95질량% 이상이다. 또한, 당해 포화분에 차지하는 환상 포화분의 비율은, 바람직하게는 0.1 내지 10질량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 5질량%, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 3질량%이다. 포화분의 함유량 및 당해 포화분에 차지하는 환상 포화분의 비율이 각각 상기 조건을 충족시킴으로써, 점도-온도 특성 및 열·산화 안정성을 달성할 수 있고, 또한, 당해 윤활유 기유에 첨가제가 배합된 경우에는, 당해 첨가제를 윤활유 기유 중에 충분히 안정적으로 용해 보지하면서, 당해 첨가제의 기능을 보다 고수준으로 발현시킬 수 있다. 또한, 포화분의 함유량 및 당해 포화분에 차지하는 환상 포화분의 비율이 각각 상기 조건을 충족시킴으로써, 윤활유 기유 자체의 마찰 특성을 개선할 수 있고, 그 결과, 마찰 저감 효과의 향상, 나아가서는 에너지 절약성의 향상을 달성할 수 있다.

또한, 포화분의 함유량이 90질량% 미만이면, 점도-온도 특성, 열·산화 안정성 및 마찰 특성이 불충분해지는 경향이 있다. 또한, 포화분에 차지하는 환상 포화분의 비율이 0.1질량% 미만이면, 윤활유 기유에 첨가제가 배합된 경우에, 당해 첨가제의 용해성이 불충분해지고, 윤활유 기유 중에 용해 보지되는 당해 첨가제의 유효량이 저하되기 때문에, 당해 첨가제의 기능을 유효하게 수득할 수 없게 되는 경향이 있다. 또한, 포화분에 차지하는 환상 포화분의 비율이 10질량%를 초과하면, 윤활유 기유에 첨가제가 배합된 경우에 당해 첨가제의 효력이 저하되는 경향이 있다.

본 발명에 있어서, 포화분에 차지하는 환상 포화분의 비율이 0.1 내지 10질량%인 것은, 포화분에 차지하는 비환상 포화분이 99.9 내지 90질량%인 것과 등가이다. 여기에서, 비환상 포화분에는 노르말파라핀 및 이소파라핀의 쌍방이 포함된다. 본 발명의 윤활유 기유에 차지하는 노르말파라핀 및 이소파라핀의 비율은, 요소 어덕트값이 상기 조건을 충족시키면 특별히 제한되지 않지만, 이소파라핀의 비율은, 윤활유 기유 전량 기준으로, 바람직하게는 90 내지 99.9질량%, 보다 바람직하게는 95 내지 99.5질량%, 더욱 바람직하게는 97 내지 99질량%이다. 윤활유 기유에 차지하는 이소파라핀의 비율이 상기 조건을 충족시킴으로써, 점도-온도 특성 및 열·산화 안정성을 보다 향상시킬 수 있고, 또한, 당해 윤활유 기유에 첨가제가 배합된 경우에는, 당해 첨가제를 충분히 안정적으로 용해 보지하면서, 당해 첨가제의 기능을 한층 고수준으로 발현시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서 말하는 포화분의 함유량이란, ASTM D 2007-93에 준거하여 측정되는 값(단위: 질량%)을 의미한다.

또한, 본 발명에서 말하는 포화분에 차지하는 환상 포화분 및 비환상 포화분의 비율이란, 각각 ASTM D 2786-91에 준거하여 측정되는 나프텐분(측정 대상: 1환 내지 6환 나프텐, 단위: 질량%) 및 알칸분(단위: 질량%)을 의미한다.

또한, 본 발명에서 말하는 윤활유 기유 중의 노르말파라핀의 비율이란, 상기ASTM D 2007-93에 기재된 방법에 의해 분리·분취된 포화분에 관해서, 이하의 조건으로 가스 크로마토그래피 분석을 실시하고, 당해 포화분에 차지하는 노르말파라핀의 비율을 동정·정량했을 때의 측정값을, 윤활유 기유 전량을 기준으로 하여 환산한 값을 의미한다. 또한, 동정·정량시에는, 표준 시료로서 탄소수 5 내지 50의 노르말파라핀의 혼합 시료가 사용되며, 포화분에 차지하는 노르말파라핀은, 크로마토그램의 전체 피크 면적값(희석제에 유래하는 피크의 면적값을 제외한다)에 대한 각 노르말파라핀에 상당히 상당하는 피크 면적값의 합계의 비율로서 구해진다.

(가스 크로마토그래피 조건)

칼럼: 액상 무극성 칼럼(길이 25mm, 내경 0.3mmφ, 액상 막 두께 0.1μm)

승온 조건: 50 내지 400℃(승온 속도: 10℃/min)

캐리어 가스: 헬륨(선속도: 40cm/min)

스플릿비: 90/1

시료 주입량: 0.5μL(이황화탄소로 20배로 희석한 시료의 주입량)

또한, 윤활유 기유 중의 이소파라핀의 비율이란, 상기 포화분에 차지하는 비환상 포화분과 상기 포화분에 차지하는 노르말파라핀의 차이를, 윤활유 기유 전량을 기준으로 하여 환산한 값을 의미한다.

또한, 포화분의 분리 방법, 또는 환상 포화분, 비환상 포화분 등의 조성 분석시에는, 같은 결과가 수득되는 유사한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 이외에, ASTM D 2425-93에 기재된 방법, ASTM D 2549-91에 기재된 방법, 고속 액체 크로마토그래피(HPLC)에 의한 방법, 또는 이들의 방법을 개량한 방법 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명의 윤활유 기유에 있어서의 방향족분은, 윤활유 기유 전량을 기준으로 하여, 바람직하게는 5질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.1 내지 3질량%, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 1질량%이다. 방향족분의 함유량이 상기 상한치를 초과하면, 점도-온도 특성, 열·산화 안정성 및 마찰 특성, 또한 휘발 방지성 및 저온 점도 특성이 저하되는 경향이 있으며, 또한, 윤활유 기유에 첨가제가 배합된 경우에 당해 첨가제의 효력이 저하되는 경향이 있다. 또한, 본 발명의 윤활유 기유는 방향족분을 함유하지 않는 것이라도 양호하지만, 방향족분의 함유량을 0.1질량% 이상으로 함으로써, 첨가제의 용해성을 더욱 높일 수 있다.

또한, 여기에서 말하는 방향족분의 함유량이란, ASTM D 2007-93에 준거하여 측정된 값을 의미한다. 방향족분에는, 통상, 알킬벤젠, 알킬나프탈렌 이외에, 안트라센, 페난트렌 및 이들의 알킬화물, 또한 벤젠환이 4환 이상 축합된 화합물, 피리딘류, 퀴놀린류, 페놀류, 나프톨류 등의 헤테로 원자를 갖는 방향족 화합물 등이 포함된다.

또한, 본 발명의 윤활유 기유의 %C_P는, 바람직하게는 80 이상, 보다 바람직하게는 82 내지 99, 더욱 바람직하게는 85 내지 98, 특히 바람직하게는 90 내지 97이다. 윤활유 기유의 %C_P가 80 미만인 경우, 점도-온도 특성, 열·산화 안정성 및 마찰 특성이 저하되는 경향이 있으며, 또한, 윤활유 기유에 첨가제가 배합된 경우에 당해 첨가제의 효력이 저하되는 경향이 있다. 또한, 윤활유 기유의 %C_P가 99를 초과하면, 첨가제의 용해성이 저하되는 경향이 있다.

또한, 본 발명의 윤활유 기유의 %C_N은, 바람직하게는 15 이하, 보다 바람직하게는 1 내지 12, 더욱 바람직하게는 3 내지 10이다. 윤활유 기유의 %C_N이 15를 초과하면, 점도-온도 특성, 열·산화 안정성 및 마찰 특성이 저하되는 경향이 있다. 또한, %C_N이 1 미만이면, 첨가제의 용해성이 저하되는 경향이 있다.

또한, 본 발명의 윤활유 기유의 %C_A는, 바람직하게는 0.7 이하, 보다 바람직하게는 0.6 이하, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.5이다. 윤활유 기유의 %C_A가 0.7을 초과하면, 점도-온도 특성, 열·산화 안정성 및 마찰 특성이 저하되는 경향이 있다. 또한, 본 발명의 윤활유 기유의 %C_A는 0이라도 양호하지만, %C_A를 0.1 이상으로 함으로써, 첨가제의 용해성을 더욱 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 윤활유 기유에 있어서의 %C_P와 %C_N의 비율은, %C_P/%C_N이 7 이상인 것이 바람직하고, 7.5 이상인 것이 보다 바람직하고, 8 이상인 것이 더욱 바람직하다. %C_P/%C_N이 7 미만이면, 점도-온도 특성, 열·산화 안정성 및 마찰 특성이 저하되는 경향이 있으며, 또한, 윤활유 기유에 첨가제가 배합된 경우에 당해 첨가제의 효력이 저하되는 경향이 있다. 또한, %C_P/%C_N은, 200 이하인 것이 바람직하고, 100 이하인 것이 보다 바람직하고, 50 이하인 것이 더욱 바람직하고, 25 이하인 것이 특히 바람직하다. %C_P/%C_N을 200 이하로 함으로써, 첨가제의 용해성을 더욱 높일 수 있다.

또한, 본 발명에서 말하는 %C_P, %C_N 및 %C_A는, 각각 ASTM D 3238-85에 준거한 방법(n-d-M 환분석)에 의해 구해지는, 파라핀 탄소수의 전체 탄소수에 대한 백분률, 나프텐 탄소수의 전체 탄소수에 대한 백분률, 및 방향족 탄소수의 전체 탄소수에 대한 백분률을 의미한다. 즉, 상기한 %C_P, %C_N 및 %C_A의 바람직한 범위는 상기 방법에 의해 구해지는 값에 기초하는 것이며, 예를 들면 나프텐분을 포함하지 않는 윤활유 기유라도, 상기 방법에 의해 구해지는 %C_N이 0을 초과하는 값을 나타내는 경우가 있다.

또한, 본 발명의 윤활유 기유의 요오드값은, 바람직하게는 0.5 이하이며, 보다 바람직하게는 0.3 이하, 더욱 바람직하게는 0.15 이하이며, 또한, 0.01 미만이라도 양호하지만, 그만큼 효과가 작은 점 및 경제성의 관계에서, 바람직하게는 0.001 이상, 보다 바람직하게는 0.05 이상이다. 윤활유 기유의 요오드값을 0.5 이하로 함으로써, 열·산화 안정성을 비약적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서 말하는 요오드값이란, JIS K 0070 「화학제품의 산가, 검화값, 요오드값, 하이드록실기값 및 불검화값」의 지시약 적정법에 의해 측정한 요오드값을 의미한다.

또한, 본 발명의 윤활유 기유에 있어서의 유황분의 함유량은, 그 원료의 유황분의 함유량에 의존한다. 예를 들면, 피셔트롭슈 반응 등에 의해 수득되는 합성 왁스 성분과 같이 실질적으로 유황을 포함하지 않는 원료를 사용하는 경우에는, 실질적으로 유황을 포함하지 않는 윤활유 기유를 수득할 수 있다. 또한, 윤활유 기유의 정제 과정에서 수득되는 슬랙 왁스나 정밀 여과 과정에서 수득되는 마이크로 왁스 등의 유황을 포함하는 원료를 사용하는 경우에는, 수득되는 윤활유 기유 중의 유황분은 통상 100질량ppm 이상이 된다. 본 발명의 윤활유 기유에 있어서는, 열·산화 안정성의 한층 향상 및 저유황화의 점에서, 유황분의 함유량이 10질량ppm 이하인 것이 바람직하고, 5질량ppm 이하인 것이 보다 바람직하고, 3질량ppm 이하인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 비용 저감의 점에서는, 원료로서 슬랙 왁스 등을 사용하는 것이 바람직하고, 그 경우, 수득되는 윤활유 기유 중의 유황분은 50질량ppm 이하가 바람직하고, 10질량ppm 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 본 발명에서 말하는 유황분이란, JIS K 2541-1996에 준거하여 측정되는 유황분을 의미한다.

또한, 본 발명의 윤활유 기유에 있어서의 질소분의 함유량은, 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 5질량ppm 이하, 보다 바람직하게는 3질량ppm 이하, 더욱 바람직하게는 1질량ppm 이하이다. 질소분의 함유량이 5질량ppm을 초과하면, 열·산화 안정성이 저하되는 경향이 있다. 또한, 본 발명에서 말하는 질소분이란, JIS K 2609-1990에 준거하여 측정되는 질소분을 의미한다.

상기 윤활유 기유는 40℃에 있어서의 동점도, 점도 지수, 요소 어덕트값, -35℃에 있어서의 BF 점도, 인화점 및 NOACK 증발량이 각각 상기 조건을 충족시킴으로써, 점도 그레이드가 동일한 종래의 윤활유 기유와 비교하여, 고점도 지수, 저온 점도 특성, 저점도화, 저증발성 및 고인화점 모두를 고수준으로 균형적으로 만족시킬 수 있고, 특히, 저온 점도 특성이 우수하고, 점성 저항이나 교반 저항을 현저하게 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 윤활유 기유의 유동점은, 바람직하게는 -25℃ 이하, 보다 바람직하게는 -27.5℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -30℃ 이하이며, 고점도 지수, 저온 점도 특성, 저점도화, 저증발성 및 고인화점의 균형이나 윤활유 기유의 수율 등의 경제성의 관점에서, 통상 -50℃ 이상이며, 바람직하게는 -40℃ 이상이다. 유동점이 상기 상한치를 초과하면, 그 윤활유 기유를 사용한 윤활유 전체의 저온 유동성이 저하되는 경향이 있다. 또한, 본 발명에서 말하는 유동점이란, JIS K 2269-1987에 준거하여 측정된 유동점을 의미한다.

또한, 본 발명의 윤활유 기유의 15℃에 있어서의 밀도(ρ₁₅)는, 하기 수학식 1로 표시되는 ρ의 값 이하인 것, 즉 ρ₁₅≤ρ인 것이 바람직하다.

상기 수학식 1에서,

kv100은 윤활유 기유의 100℃에 있어서의 동점도(㎟/s)이다.

또한, ρ₁₅>p가 되는 경우, 점도-온도 특성 및 열·산화 안정성, 또한 휘발 방지성 및 저온 점도 특성이 저하되는 경향이 있으며, 또한, 윤활유 기유에 첨가제가 배합된 경우에 당해 첨가제의 효력이 저하되는 경향이 있다.

예를 들면, 본 발명의 윤활유 기유의 ρ₁₅는, 바람직하게는 0.82 이하, 보다 바람직하게는 0.815 이하이다.

또한, 본 발명에서 말하는 15℃에서의 밀도란, JIS K 2249-1995에 준거하여 15℃에 있어서 측정된 밀도를 의미한다.

또한, 본 발명의 윤활유 기유의 아닐린점(AP(℃))은, 하기 수학식 2로 나타내는 A의 값 이상인 것, 즉 AP≥A인 것이 바람직하다.

상기 수학식 2에서,

kv100은 윤활유 기유의 100℃에 있어서의 동점도(㎟/s)이다.

또한, AP<A가 되는 경우, 점도-온도 특성 및 열·산화 안정성, 또한 휘발 방지성 및 저온 점도 특성이 저하되는 경향이 있으며, 또한, 윤활유 기유에 첨가제가 배합된 경우에 당해 첨가제의 효력이 저하되는 경향이 있다.

본 발명의 AP는, 바람직하게는 100℃ 이상, 보다 바람직하게는 105℃ 이상이다. 또한, 본 발명에서 말하는 아닐린점이란, JIS K 2256-1985에 준거하여 측정된 아닐린점을 의미한다.

또한, 본 발명의 윤활유 기유의 증류 성상은, 가스 크로마토그래피 증류로, 이하와 같은 것이 바람직하다.

본 발명의 윤활유 기유의 초유점(IBP)은, 바람직하게는 275 내지 315℃, 보다 바람직하게는 280 내지 310℃, 더욱 바람직하게는 285 내지 305℃이다. 또한, 10% 유출 온도(T10)는, 바람직하게는 320 내지 380℃, 보다 바람직하게는 330 내지 370℃, 더욱 바람직하게는 340 내지 360℃이다. 또한, 50% 유출점(T50)은, 바람직하게는 375 내지 415℃, 보다 바람직하게는 380 내지 410℃, 더욱 바람직하게는 385 내지 405℃이다. 또한, 90% 유출점(T90)은, 바람직하게는 400 내지 445℃, 보다 바람직하게는 405 내지 440℃, 더욱 바람직하게는 415 내지 435℃이다. 또한, 종점(FBP)은, 바람직하게는 415 내지 485℃, 보다 바람직하게는 425 내지 475℃, 더욱 바람직하게는 435 내지 465℃이다. 또한, T90-T10은, 바람직하게는 45 내지 105℃, 보다 바람직하게는 55 내지 95℃, 더욱 바람직하게는 65 내지 85℃이다. 또한, FBP-IBP는, 바람직하게는 110 내지 190℃, 보다 바람직하게는 120 내지 180℃, 더욱 바람직하게는 130 내지 170℃이다. 또한, T10-IBP는, 바람직하게는 90 내지 170℃, 보다 바람직하게는 100 내지 160℃, 더욱 바람직하게는 110 내지 150℃이다. 또한, FBP-T90은, 바람직하게는 5 내지 50℃, 보다 바람직하게는 10 내지 45℃, 더욱 바람직하게는 15 내지 40℃이다.

본 발명의 윤활유 기유에 있어서, IBP, T10, T50, T90, FBP, T90-T10, FBP-IBP, T10-IBP, FBP-T90을 상기의 바람직한 범위로 설정함으로써, 저온 점도의 한층 개선과, 증발 손실의 한층 저감이 가능해진다. 또한, T90-T10, FBP-IBP, T10-IBP 및 FBP-T90의 각각에 관해서는, 이들의 증류 범위를 지나치게 좁게 하면, 윤활유 기유의 수율이 악화되어, 경제성의 점에서 바람직하지 못하다.

또한, 본 발명에서 말하는, IBP, T10, T50, T90 및 FBP란, 각각 ASTM D 2887-97에 준거하여 측정되는 유출점을 의미한다.

또한, 본 발명의 윤활유 기유에 있어서의 잔존 금속분은, 제조 프로세스상 부득이하게 혼입되는 촉매나 원료에 포함되는 금속분에 유래하는 것이지만, 이러한 잔존 금속분은 충분히 제거되는 것이 바람직하다. 예를 들면, Al, Mo, Ni의 함유량은, 각각 1질량ppm 이하인 것이 바람직하다. 이들 금속분의 함유량이 상기 상한치를 초과하면, 윤활유 기유에 배합되는 첨가제의 기능이 저해되는 경향이 있다.

또한, 본 발명에서 말하는 잔존 금속분이란, JPI-5S-38-2003에 준거하여 측정되는 금속분을 의미한다.

또한, 본 발명의 윤활유 기유의 RBOT 수명은, 바람직하게는 350분 이상, 보다 바람직하게는 360분 이상, 더욱 바람직하게는 370분 이상이다. RBOT 수명이 각각 상기 하한치 미만인 경우, 윤활유 기유의 점도-온도 특성 및 열·산화 안정성이 저하되는 경향이 있으며, 또한, 윤활유 기유에 첨가제가 배합된 경우에는 당해 첨가제의 효력이 저하되는 경향이 있다.

또한, 본 발명에서 말하는 RBOT 수명이란, 윤활유 기유에 페놀계 산화 방지제(2,6-디-3급-부틸-p-크레졸; DBPC)를 0.2질량% 첨가한 조성물에 관해서, JIS K 2514-1996에 준거하여 측정된 RBOT 값을 의미한다.

상기 구성을 갖는 본 발명의 윤활유 기유는, 유동점 강하제를 배합하지 않아도 -30℃에서의 BF 점도가, 바람직하게는 7000mPa·s 이하, 보다 바람직하게는 4000mPa·s 이하, 더욱 바람직하게는 2000mPa·s 이하로 할 수 있고, -40℃에서의 BF 점도가, 바람직하게는 700000mPa·s 이하, 보다 바람직하게는 400000mPa·s 이하, 더욱 바람직하게는 200000mPa·s 이하로 할 수 있다. 또한, 본 발명의 윤활유 기유는, -35℃에서의 CCS 점도가, 바람직하게는 2000mPa·s 이하, 보다 바람직하게는 1500mPa·s 이하, 더욱 바람직하게는 1400mPa·s 이하로 할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 윤활유 기유는, 점도-온도 특성, 저온 점도 특성 및 인화점 특성이 우수한 동시에, 점성 저항이나 교반 저항이 낮고, 또한 열·산화 안정성 및 마찰 특성이 개선된 것이며, 마찰 저감 효과의 향상, 나아가서는 에너지 절약성의 향상을 달성할 수 있는 것이다. 또한, 본 발명의 윤활유 기유에 첨가제가 배합된 경우에는 당해 첨가제의 기능(유동점 강하제에 의한 저온 점도 특성 향상 효과, 산화 방지제에 의한 열·산화 안정성 향상 효과, 마찰 조정제에 의한 마찰 저감 효과, 마모 방지제에 의한 내마모성 향상 효과 등)을 보다 고수준으로 발현시킬 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 윤활유 기유는, 여러 가지 윤활유의 기유로서 적합하게 사용할 수 있다. 본 발명의 윤활유 기유의 용도로서는, 구체적으로는, 승용차용 가솔린 엔진, 이륜차용 가솔린 엔진, 디젤 엔진, 가스 엔진, 가스 히트 펌프용 엔진, 선박용 엔진, 발전 엔진 등의 내연 기관에 사용되는 윤활유(내연 기관용 윤활유), 자동 변속기, 수동 변속기, 무단 변속기, 종감속기 등의 구동 전달 장치에 사용되는 윤활유(구동 전달 장치용유), 완충기, 건설 기계 등의 유압 장치에 사용되는 유압 작동유, 압축기유, 터빈유, 공업용 기어유, 냉동기유, 녹 방지유, 열매체유(熱媒體油), 가스 홀더 씰유, 축수유(軸\受油), 초지기용유, 공작 기계유, 미끄럼 안내면유(案內面油), 전기 절연유, 절삭유(切削油), 프레스유, 압연유, 열처리유 등을 들 수 있고, 이들의 용도에 본 발명의 윤활유 기유를 사용함으로써, 각 윤활유의 점도-온도 특성, 열·산화 안정성, 에너지 절약성, 연비 절약성 등의 특성의 향상, 및 각 윤활유의 장수명화 및 환경부하 물질의 저감을 고수준으로 달성할 수 있게 된다.

본 발명의 윤활유 조성물에 있어서는, 본 발명의 윤활유 기유를 단독으로 사용해도 좋고, 또한, 본 발명의 윤활유 기유를 다른 기유의 1종 또는 2종 이상과 병용해도 양호하다. 또한, 본 발명의 윤활유 기유와 다른 기유를 병용하는 경우, 이들의 혼합 기유 중에 차지하는 본 발명의 윤활유 기유의 비율은, 30질량% 이상인 것이 바람직하고, 50질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 70질량% 이상인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 윤활유 기유와 병용되는 다른 기유로서는, 특별히 제한되지 않지만, 광유계 기유로서는, 예를 들면 100℃에서의 동점도가 1 내지 100㎟/s인 용제 정제 광유, 수소화 분해 광유, 수소화 정제 광유, 용제 탈랍 기유 등을 들 수 있다.

또한, 합성계 기유로서는, 폴리α-올레핀 또는 그 수소화물, 이소부텐올리고머 또는 그 수소화물, 이소파라핀, 알킬벤젠, 알킬나프탈렌, 디에스테르(디트리데실글루탈레이트, 디-2-에틸헥실아디페이트, 디이소데실아디페이트, 디트리데실아디페이트, 디-2-에틸헥실세바케이트 등), 폴리올에스테르(트리메틸올프로판카프릴레이트, 트리메틸올프로판페랄고네이트, 펜타에리스리톨-2-에틸헥사노에이트, 펜타에리스리톨페랄고네이트 등), 폴리옥시알킬렌글리콜, 디알킬디페닐에테르, 폴리페닐에테르 등을 들 수 있고, 그 중에서도, 폴리α-올레핀이 바람직하다. 폴리α-올레핀으로서는, 전형적으로는, 탄소수 2 내지 32, 바람직하게는 6 내지 16의 α-올레핀의 올리고머 또는 코올리고머(1-옥텐올리고머, 데센올리고머, 에틸렌-프로필렌 코올리고머 등) 및 이들의 수소화물을 들 수 있다.

폴리α-올레핀의 제법은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 3염화알루미늄 또는 3플루오르화붕소와, 물, 알콜(에탄올, 프로판올, 부탄올 등), 카복실산 또는 에스테르와의 착체를 포함하는 프리델·크래프트 촉매와 같은 중합 촉매의 존재 하, α-올레핀을 중합하는 방법을 들 수 있다.

또한, 본 발명의 윤활유 조성물은, 필요에 따라 각종 첨가제를 추가로 함유할 수 있다. 이러한 첨가제로서는, 특별히 제한되지 않으며, 윤활유의 분야에서 종래 사용되는 임의의 첨가제를 배합할 수 있다. 이러한 윤활유 첨가제로서는, 구체적으로는, 산화 방지제, 무회 분산제, 금속계 청정제, 극압제, 마모 방지제, 점도 지수 향상제, 유동점 강하제, 마찰 조정제, 유성제, 부식 방지제, 방청제, 항유화제, 금속 불활성화제, 씰 팽윤제, 소포제, 착색제 등을 들 수 있다. 이들 첨가제는, 1종을 단독으로 사용해도 좋고, 또한, 2종 이상을 조합하여 사용해도 좋다. 특히, 본 발명의 윤활유 조성물이 유동점 강하제를 함유하는 경우, 본 발명의 윤활유 기유에 의한 유동점 강하제의 첨가 효과가 최대한으로 발휘되기 때문에, 우수한 저온 점도 특성(-40℃에서의 MRV 점도가 바람직하게는 60000mPa·s 이하, 보다 바람직하게는 45000mPa·s 이하, 더욱 바람직하게는 30000mPa·s 이하)을 달성할 수 있다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예에 기초하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 조금도 한정되는 것이 아니다.

[실시예 1, 비교예 1]

실시예 1에 있어서는, 우선, 용제 정제 기유를 정제하는 공정에 있어서 감압 증류로 분리한 유분을, 푸르푸랄로 용제 추출한 후에 수소화 처리하고, 계속해서, 메틸에틸케톤-톨루엔 혼합 용제로 용제 탈랍하였다. 용제 탈랍시에 제거되어, 슬랙 왁스로서 수득된 왁스분(이하, 「WAX 1」이라고 한다.)을, 윤활유 기유의 원료유로서 사용하였다. WAX 1의 성상을 표 1에 기재한다.

다음에, WAX 1을 원료유로 하고, 수소화 처리 촉매를 사용하여 수소화 처리를 실시하였다. 이 때, 원료유 중의 노르말파라핀의 분해율이 10질량% 이하가 되도록, 반응 온도 및 액 공간 속도를 조정하였다.

다음에, 상기의 수소화 처리에 의해 수득된 피처리물에 관해서, 귀금속 함유량 0.1 내지 5중량%로 조정된 제올라이트계 수소화 탈랍 촉매를 사용하고, 315 내지 325℃의 온도 범위에서 수소화 탈랍을 실시하였다.

또한, 상기의 수소화 탈랍에 의해 수득된 피처리물(라피네이트)에 관해서, 수소화 생성 촉매를 사용하여 수소화 정제를 실시하였다. 그 후 증류에 의해 경질분 및 중질분을 분리하고, 표 2에 기재하는 조성 및 성상을 갖는 윤활유 기유를 수득하였다. 또한, 표 2에는, 비교예 1로서, WAX 1을 사용하여 수득되는 종래의 윤활유 기유의 조성 및 성상을 함께 나타낸다. 또한, 표 1 중, 「요소 어덕트물 중의 노르말파라핀 유래 성분의 비율」은, 요소 어덕트값의 측정시에 수득된 요소 어덕트물에 관해서 가스 크로마토그래피 분석을 실시함으로써 수득된 것이다(이하, 동일).

[실시예 2, 비교예 2]

실시예 2에 있어서는, WAX 1을 더욱 탈유하여 수득된 왁스분(이하, 「WAX 2」라고 한다.)을, 윤활유 기유의 원료로서 사용하였다. WAX 2의 성상을 표 3에 기재한다.

다음에, WAX 1 대신에 WAX 2를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 같이 하여, 수소화 처리, 수소화 탈랍, 수소화 정제 및 증류를 실시하여, 표 4에 기재하는 조성 및 성상을 갖는 윤활유 기유를 수득하였다. 또한, 표 4에는, 비교예 2로서, WAX 2를 사용하여 수득되는 종래의 윤활유 기유의 조성 및 성상을 함께 기재한다.

[실시예 3, 비교예 3]

실시예 3에 있어서는, 파라핀 함량이 95질량%이며, 20에서 80까지의 탄소수 분포를 갖는 FT 왁스(이하, 「WAX3」이라고 한다.)를 사용하였다. WAX 3의 성상을 표 5에 기재한다.

다음에, WAX 1 대신에 WAX 3을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 같이 하여, 수소화 처리, 수소화 탈랍, 수소화 정제 및 증류를 실시하여, 표 6에 기재하는 조성 및 성상을 갖는 윤활유 기유를 수득하였다. 또한, 표 6에는, 비교예 3으로서, WAX 3을 사용하여 수득되는 종래의 윤활유 기유의 조성 및 성상을 함께 기재한다.

[비교예 4, 5]

비교예 4는 통상의 용제 정제-용제 탈랍 처리에 의해 수득된 윤활유 기유, 비교예 5는 수소압이 높은 연료유 수소화 분해 장치를 사용하고, 연료유 수소화 분해 장치로부터 수득되는 보텀 유분(HDC 보텀)을 이성화 탈랍하여 수득된 윤활유 기유이다.

Claims

40℃에서의 동점도가 7㎟/s 이상 15㎟/s 미만, 점도 지수가 120 이상, 요소(尿素) 어덕트값이 4질량% 이하, -35℃에서의 BF 점도가 10,000mP·s 이하, 인화점이 200℃ 이상, NOACK 증발량이 50질량% 이하인 것을 특징으로 하는, 윤활유 기유(潤滑油基油).
노르말파라핀을 함유하는 원료유에 관해서, 수득되는 피처리물의 요소 어덕트값이 4질량% 이하, 40℃에서의 동점도가 7㎟/s 이상 15㎟/s 미만, 점도 지수가 120 이상, -35℃에 있어서의 BF 점도가 10,000mP·s 이하, 인화점이 200℃ 이상, NOACK 증발량이 50질량% 이하가 되도록, 수소화 분해/수소화 이성화를 실시하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는, 윤활유 기유의 제조방법.
제1항에 따르는 윤활유 기유를 함유하는 것을 특징으로 하는, 윤활유 조성물.