より良い潤滑効果を得るための潤滑剤の選定・使用方法が分かる

燃料油・潤滑剤の“基本のキ”から、高度な研究開発に役立つ技術情報を解説

著者

藤田 稔　　　 石油分析化学研究所　研究所長 工学博士(大阪大学) 技術士(化学部門)

【著者紹介】
昭和28年大阪大学工学部応用化学科を卒業し、昭和石油(株)(現昭和シェル石油(株))に入社。同社中央研究所の研究部長、主幹研究員を経て、その後富士シリシア化学(株)の常勤技術顧問を務めた。
在職中は電気絶縁油、油圧作動油、高塩基性舶用シリンダ油などの研究開発と商品化、潤滑油及び添加剤の分離分析方法の開発、流動点降下剤の新合成法の開発と組成の解明、およびカナダ・オイルサンド油からクリーン燃料油の製造開発研究等を遂行し、産業界、工業界に大きく貢献した。
現在、石油分析化学研究所所長として国内外の技術指導、大学講師、潤滑油セミナー、研究開発、図書出版等を行っている。

【主な受賞歴】
1994年 石油学会学会賞、2005年 日本トライボロジー学会功績賞　2006年 日本技術士会会長賞
2008年 日本技術士会名誉会員賞 等受賞多数

趣旨

石油の時代は今後100?200年は続くと見られている。石油ほど安価で使いやすく、重要なエネルギーで、またあらゆる機械・装置の潤滑油になりうるものはない。石油の王者としての地位は不動である。

本書では石油燃料油の製造方法と用途、燃料油添加剤の化学構造と作用機構、そして新たに新燃料油(シェールガス、シェールオイル、オイルサンド油等)の開発動向について述べた。潤滑油とグリースはあらゆる機械・装置の運転に必須で、トライボロジー技術の向上により省エネルギー、省力化、長寿命化が達成され非常に大きい利益をもたらすものである。そのキーになるのが添加剤であり、添加剤の化学構造と作用機構についても詳述した。さらに潤滑油の市場調査、競争他社品の解明や新製品の開発のため潤滑剤および添加剤の分離分析は重要である。本書では特に重要なテクニック、ノウハウに注目し、解説する。

石油、添加剤、鉄鋼・重工、電力、化学関連企業など燃料油と潤滑油を使用している企業の新入社員や営業販売をしている方々へは、平易な解説で技術情報を網羅した教育用図書として、また中堅技術者や研究者の方々には最新の技術動向を含めた、研究開発戦略・更なるノウハウ構築への手引書としてお役にたてばこれに過ぐる喜びはない。

目次

第1章　燃料油および添加剤の基礎知識
第1節　燃料油の製造方法
　　1.　石油製油所の装置構成
　　2.　蒸留
　　3.　燃料の概要
　　　3.1　ガスおよび液化石油ガス（LPG）
　　　3.2　ナフサおよびガソリン
　　　3.3　灯油，軽油およびジェット燃料油
　　　3.4　重油
　　4.　主要な精製プロセス
　　　4.1　水素化脱硫法
　　　4.2　接触分解法
　　　4.3　接触改質法
　　　4.4　アルキル化法
　　　4.5　MTBE法（メチルターシャリーブチルエーテル法）

第2節　燃料油の種類と性状
　　1.　石油製品の用途
　　2.　自動車ガソリン
　　3.　軽油
　　4.　重油

第3節　新燃料油の開発動向　(★)
　　まえがき
　　1.　シェールガス　　(★)
　　2.　シェールオイル　　(★)
　　3.　オイルサンド油　　(★)
　　4.　オリノコタール油　　(★)
　　5.　バイオ燃料油　　(★)

第4節　燃料油の製造における触媒の役割
　　まえがき
　　1.　触媒の市場と動向
　　2.　触媒開発の原動力
　　　2.1　触媒の開発と製造方法
　　　2.2　触媒による環境保護
　　3.　ガソリン製造プロセス用触媒
　　　3.1　接触改質
　　　3.2　異性化
　　　3.3　流動接触分解
　　　3.4　iso-パラフィン－オレフィンアルキル化
　　4.　中質留分油のための触媒
　　　4.1　水素化脱硫（HDS）
　　　4.2　水素化脱窒素（HDN）
　　　4.3　水素化分解
　　　4.4　残油の水素化転化
　　　4.5　水素化脱金属（HDM）
　　5.　触媒の物性測定方法
　　　5.1　マクロな物理構造の測定
　　　5.2　ミクロな物理構造の測定
　　　5.3　組成の分析
　　　5.4　電子的相互作用の解析
　　あとがき

第5節　石油精製触媒の製造方法
　　まえがき
　　1.　石油精製工業における触媒
　　2.　一般的な触媒の調製方法
　　　2.1　含浸法
　　　2.2　沈殿法・共沈法
　　　2.3　混合法
　　　2.4　イオン交換法
　　　2.5　熔融法
　　　2.6　熱分解法・蒸着法・還元法
　　3.　触媒の形状
　　4.　ゼオライト触媒
　　　4.1　ゼオライト触媒の合成方法
　　　4.2　ゼオライト-Aの製造方法
　　　4.3　ゼオライト-Xの製造方法
　　　4.4　ゼオライト-Yの製造方法
　　　4.5　シリカライトの製造方法
　　　4.6　ZSM-5ゼオライトの製造方法
　　　4.7　ZSM-11ゼオライトの製造方法
　　　4.8　ZSM-20ゼオライトの製造方法
　　　4.9　リン酸アルミニウム（AlPO4）の製造方法
　　5.　石油改質触媒
　　6.　水素化脱硫触媒
　　7.　接触分解触媒

第6節　燃料油添加剤の化学構造と作用機構
　　まえがき
　　1.　オクタン価向上剤
　　2.　清浄剤
　　3.　酸化防止剤
　　4.　金属不活性化剤
　　5.　腐食防止剤
　　6.　氷結防止剤
　　7.　帯電防止剤
　　8.　セタン価向上剤
　　9.　低温流動性向上剤
　　10.　潤滑性向上剤
　　11.　微生物抑制剤
　　12.　黒煙防止剤
　　13.　灰分改質剤
　　14.　助燃剤
　　15.　スラッジ分散剤
　　16.　エマルション破壊剤
　　17.　標識剤

第2章　潤滑油，グリースおよび添加剤の基礎知識
第1節　潤滑油・グリースの種類と性状
　　1.　潤滑剤の分類
　　2.　潤滑剤の機能
　　3.　潤滑油の種類と特徴
　　　3.1　工業用潤滑油－ISO粘度分類（JIS　K　2001）
　　　3.2　冷凍機油（JIS　K　2211）
　　　3.3　タービン油（JIS　K　2213）
　　　3.4　マシン油（JIS　K　2238）
　　　3.5　軸受油（JIS　K　2239）
　　　3.6　内燃機関用潤滑油（JIS　K　2215）
　　　3.7　自動車エンジン油粘度分類（JIS　K　2010）
　　　3.8　ギヤ油（JIS　K　2219）
　　　3.9　電気絶縁油（JIS　K　2320）
　　4.　グリースの種類と特徴
　　　4.1　グリースの分類と特性
　　　4.2　グリース（JIS　K　2220）

第2節　潤滑油の製造方法と組成
　　1.　潤滑油の製造方法
　　　1.1　蒸留
　　　1.2　精製
　　　1.3　調合
　　2.　各精製法潤滑油の化学的組成

第3節　潤滑油の試験方法とその意義　(★)
　　1.　一般試験方法
　　2.　安定度試験方法　(★)
　　3.　耐荷重能試験方法　(★)
　　4.　潤滑油のさび止め性能および腐食試験　(★)

第4節　グリースの製造方法と組成　　(★)
　　1.　グリースの製造用原料　(★)
　　　1.1　原料
　　2.　グリースの製造方法と装置
　　3.　グリースの化学的組成　　(★)
　　　3.1　グリースの構成成分　　(★)
　　　3.2　グリースの基油　　(★)
　　　3.3　グリースの増ちょう剤　　(★)
　　　3.4　グリースの添加剤　　(★)

第5節　グリースの試験方法とその意義

第6節　潤滑油添加剤の化学構造と作用機構　(★)
　　1.　添加剤発展の歴史
　　2.　添加剤の使用目的
　　3.　添加剤各論　　(★)
　　　3.1　酸化防止剤　　(★)
　　　3.2　粘度指数向上剤　　(★)
　　　3.3　流動点降下剤　　(★)
　　　3.4　清浄分散剤　　(★)
　　　3.5　腐食防止剤　　(★)
　　　3.6　さび止め剤　　(★)
　　　3.7　極圧添加剤　　(★)
　　　3.8　油性向上剤　　(★)
　　　3.9　消泡剤　　(★)
　　　3.10　乳化剤
　　　　　　3.10.1　切削油剤
　　　　　　3.10.2　圧延油
　　　　　　3.10.3　作動液
　　　3.11　摩擦調整剤
　　　3.12　防腐剤（水溶性工作油剤用）
　　　3.13　抗乳化剤
　　　3.14　固体潤滑剤
　　4.　潤滑油製品の開発と今後の課題
　　　4.1　ガソリンエンジン油
　　　4.2　ディーゼルエンジン油
　　　4.3　高塩基性舶用シリンダー油
　　　4.4　工業用潤滑油
　　　4.5　金属加工油
　　　4.6　グリース
　　　4.7　生分解性潤滑油およびグリース

第7節　潤滑油添加剤の市場動向
　　1.　潤滑油の使用量
　　2.　添加剤の使用量
　　3.　日本における潤滑油添加剤供給会社

第8節　潤滑剤の化学構造と性状・性能との関連
　　1.　潤滑剤の使用範囲
　　2.　潤滑剤の役割
　　3.　摩擦および潤滑の状態
　　4.　潤滑剤の性状
　　　4.1　選択値と品質値
　　　4.2　性状と使用範囲間の関係
　　5.　無添加潤滑油，添加潤滑油および合成油の特性
　　　5.1　無添加潤滑油の限界
　　　5.2　添加剤による潤滑油の性状の改良
　　　5.3　鉱油に代わるものとしての合成油の利用
　　6.　鉱油と合成油の性状と性能の比較
　　あとがき

第9節　弾性流体潤滑入門　［Elastohydrodynamic　Lubrication,　EHL］
　　まえがき
　　1.　EHLの機構
　　2.　ヘルツ圧
　　3.　軸受の潤滑
　　4.　油膜厚さ
　　5.　EHL接触部の温度
　　6.　潤滑剤の性質
　　あとがき

第10節　潤滑剤と軸受金属材料との相互作用
　　1.　潤滑の基礎
　　2.　軸受表面の性質
　　3.　境界潤滑
　　4.　境界潤滑剤
　　5.　合成潤滑剤と各種材料への適合性
　　6.　潤滑剤による軸受金属の腐食と不働化
　　7.　酸化物の生成
　　8.　硫黄腐食
　　9.　銅－鉛軸受
　　10.　オーバーレイ軸受
　　11.　アルミニウム合金
　　12.　潤滑剤の性能に及ぼす冶金方法の効果
　　13.　表面の相互作用を試験するための技術の進歩

第11節　生分解性潤滑油，グリースおよび添加剤類の開発動向
　　まえがき
　　1.　生分解性と測定方法
　　2.　潤滑油の生分解性
　　3.　生分解性潤滑油の開発
　　　3.1　作動油
　　　3.2　チェーンソー油
　　4.　生分解性グリースの開発
　　　4.1　グリース
　　5.　各種植物油と潤滑油の特性の比較
　　　5.1　粘度特性
　　　5.2　熱・酸化安定性
　　　5.3　耐摩耗性
　　6.　潤滑油添加剤の安全性
　　あとがき

第12節　潤滑管理入門
　　1.　潤滑管理の目的
　　2.　潤滑管理の効果
　　3.　潤滑管理実施要領
　　4.　潤滑管理の準備
　　5.　潤滑管理の実施
　　6.　潤滑管理の評価
　　7.　資材管理
　　8.　廃油の再生
　　9.　フラッシング
　10.　メンテナンス資格技術者Tribology　Specialistの誕生
　　　10.1　Tribology　Specialist　ISO機械状態監視診断技術者（トライボロジー）
　　　　　　　　資格認証制度の趣意
　　　10.2　ISO機械状態監視診断技術者（トライボロジー）資格認証の概要
　　　10.3　資格認証制度のメリット
　　　10.4　ISO機械状態監視診断技術者（トライボロジー）資格制度の運営組織について
　　　10.5　受験資格：訓練から資格認証までの過程

第13節　潤滑油の使用限界と交換基準
　　1.　潤滑油の生産量と添加剤の使用量
　　2.　添加剤の使用例
　　3.　潤滑油リサイクルの現状と問題点
　　4.　使用潤滑油の分析と交換基準

第3章　潤滑油および添加剤成分の分離・分析方法
第1節　潤滑油および添加剤の化学構造と成分分離・分析方法
　　1.　潤滑油基油の成分分析法
　　　1.1　n-d-M法による環分析
　　　1.2　液体クロマトグラフィー
　　　1.3　迅速微量クロマトグラフ分析法
　　2.　潤滑油添加剤の成分分離法
　　　2.1　ゴム膜透析法
　　　2.2　液体クロマトグラフィー
　　　2.3　ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（GPC）
　　　2.4　薄層クロマトグラフィー（TLC）
　　　2.5　イオン交換樹脂クロマトグラフィー（IEC）
　　　2.6　高速液体クロマトグラフィー（HPLC）
　　3.　潤滑剤無機成分の化学分析法および機器分析法
　　　3.1　化学分析法
　　　3.2　蛍光X線分析法（XRF）
　　　3.3　X線回折法（XRD）
　　　3.4　原子吸光分光分析法（AAS）
　　　3.5　誘導結合プラズマ発光分析（ICP）
　　4.　潤滑剤有機成分の機器分析法
　　　4.1　赤外線吸収スペクトル分析法（IR）
　　　4.2　紫外線吸収スペクトル分析法（UV）
　　　4.3　核磁気共鳴スペクトル分析法（NMR）
　　　4.4　質量スペクトル分析法（MS）
　　5.　潤滑剤の試験・分析方法（総括）
　　　5.1　潤滑油の一般試験
　　　5.2　潤滑油基油の組成分析
　　　5.3　添加剤の試験
　　　5.4　潤滑剤とグリースの系統的分離分析法
　　　5.5　潤滑剤の分離分析法
　　　5.6　潤滑剤無機成分の化学分析法
　　　5.7　潤滑剤無機成分の機器分析法
　　　5.8　潤滑剤有機成分の機器分析法

第2節　グリースの化学構造と成分分離・分析方法
　　まえがき
　　1.　グリースの構成成分
　　2.　グリース成分の分離法
　　　2.1　ゴム膜透析法
　　　2.2　超遠心分離法
　　　2.3　シリカゲル吸着クロマトグラフィー
　　　2.4　薄層クロマトグラフィー（TLC）
　　　2.5　ガスクロマトグラフィー（GC）
　　3.　グリース有機成分の機器分析法
　　　3.1　赤外線吸収スペクトル分析法
　　　3.2　紫外線吸収スペクトル分析法
　　　3.3　X線回折分析法
　　4.　グリース無機成分の機器分析法
　　　4.1　蛍光X線分析法
　　　4.2　X線回折分析法
　　　4.3　グリースの熱分析法
　　あとがき

第3節　合成潤滑油の化学構造と機能および成分分離・分析方法
　　1.　合成潤滑油の歴史
　　2.　合成潤滑油のつくり方
　　　2.1　合成炭化水素
　　　2.2　ポリアルキレングリコール
　　　2.3　ジエステル（二塩基酸エステル）
　　　2.4　ポリオールエステル
　　　2.5　リン酸エステル
　　　2.6　けい素化合物
　　　2.7　フッ素化合物
　　　2.8　ポリフェニルエーテル
　　3.　合成潤滑油の化学構造
　　4.　合成潤滑油の性状と特徴
　　5.　合成潤滑油の分離・分析方法
　　　5.1　合成潤滑油の系統的分離・分析方法
　　　5.2　各分析方法の概要
　　　5.3　市販合成潤滑油の分析結果
　　あとがき

第4節　石油ワックスの化学構造と成分分離・分析方法
　　1.　石油ワックスの製造方法
　　2.　石油ワックスの組成
　　3.　重質油中のパラフィンワックスの定量方法
　　4.　石油ワックスの組成分析方法
　　　4.1　ガスクロマトグラフ法
　　　4.2　シリカゲル吸着クロマトグラフ法
　　　4.3　尿素付加法
　　　4.4　赤外線吸収スペクトル分析
　　　4.5　図式による組成分析
　　5.　石油ワックスの用途
　　あとがき

第5節　石油精製工場におけるスケール，スラッジおよび残さの成分分離・分析方法
　　まえがき
　　1.　分離分析方法の概要
　　2.　分離方法
　　　2.1　超遠心分離法
　　　2.2　ソックスレー抽出法（スケール，スラッジ）
　　　2.3　ゴム膜透析法（スケール，スラッジ，高分子量化合物）
　　　2.4　白土－ゲル吸着クロマトグラフィー法（ASTM　D2007，分離油分，重質油）
　　3.　分析方法
　　　3.1　赤外線吸収スペクトル分析法
　　　3.2　蛍光X線分析法
　　　3.3　X線回折法
　　　3.4　発光分光分析法
　　　3.5　原子吸光分析法
　　　3.6　ハロゲンおよび硫酸イオンの化学定量分析法
　　　　　　3.6.1　ハロゲンイオン
　　　　　　3.6.2　硫酸イオン
　　　3.7　一般性状試験
　　4.　石油工業への応用
　　　4.1　タンク底部スラッジ類の分離分析
　　　4.2　プラント閉塞スケールの分離分析
　　　4.3　残渣油の分離分析
　　　4.4　プラントスケール等の分離分析

第6節　赤外線吸収スペクトル法による潤滑油添加剤分析の実際
　　まえがき
　　1.　IRとはなにか
　　2.　IRスペクトルでなにがわかるか
　　3.　IRの測定方法
　　4.　IR用試料の調製方法
　　　4.1　ゴム膜透析法
　　　4.2　メタノール抽出法
　　　4.3　溶剤沈降法
　　　4.4　酸分解法
　　　4.5　イオン交換樹脂クロマトグラフィー
　　5.　潤滑油添加剤分析の実際
　　　5.1　市販オイルコンディショナーの分析
　　　5.2　グリースの分析
　　　5.3　添加剤入り潤滑油の分析
　　あとがき

第7節　潤滑油摩擦調整剤（フリクションモディファイア）の化学構造と機能および成分分離・分析方法
　　まえがき
　　1.　摩擦と摩擦係数
　　2.　FMの作用機構
　　3.　FMの化学構造
　　4.　FMの評価試験方法
　　　4.1　ベンチ摩擦試験
　　　4.2　実用試験
　　5.　FMの分離・分析方法
　　あとがき

第8節　潤滑油新商品の開発における分離・分析方法の重要性とその応用事例
　　1.　高性能電気絶縁油の開発
　　　1.1　要旨
　　　1.2　研究の目的
　　　1.3　研究の方法
　　　1.4　研究の成果
　　2.　高粘度指数作動油の開発
　　　2.1　要旨
　　　2.2　研究の目的
　　　2.3　研究の方法
　　　2.4　研究の成果
　　3.　高塩基性舶用シリンダー油の開発
　　　3.1　要旨
　　　3.2　研究の目的
　　　3.3　研究の方法
　　　　　　3.3.1　無機化合物の研究
　　　　　　3.3.2　有機化合物の研究
　　　3.4　研究の成果
　　4.　潤滑油流動点降下剤の新合成法の開発
　　　4.1　要旨
　　　4.2　研究の目的
　　　4.3　研究の方法
　　　　　　4.3.1　米国特許による合成
　　　　　　4.3.2　著者による新合成法
　　　　　　4.3.3　流動点降下剤の化学構造
　　　　　　4.3.4　流動点降下剤の作用機構
　　　4.4　研究の成果

　参考文献
　著者紹介

※目次は一部変更となる場合がございます。予めご了承ください。
※　(★)印の部分は増補にともない、新たに追加した部分です