ベースオイル

ベースオイルは、潤滑グリース、モーターオイル、金属加工油などの製品の製造に使用されます。製品によって、オイルの組成や特性は異なります。最も重要な要素の 1 つは、さまざまな温度での液体の粘度です。原油がベースオイルに適しているかどうかは、ベースオイル分子の濃度と、これらがどれだけ簡単に抽出できるかによって決まります。

ベースオイルは原油を精製することによって生産されます。つまり、原油を加熱してさまざまな留出物を分離するのです。加熱プロセス中に、軽質炭化水素と重質炭化水素が分離されます。軽質炭化水素はガソリンやその他の燃料を作るために精製でき、重質炭化水素はビチューメンやベースオイルに適しています。^[1]

ベースオイルの製造には、世界中に数多くの原油が使用されています。最も一般的なのはパラフィン系原油ですが、溶解性が高く、低温で非常に優れた特性を持つ製品を生み出すナフテン系原油もあります。高圧下で水素を使用して硫黄と芳香族を除去する水素化技術を使用することで、非常に純粋なベースオイルを得ることができます。これは、品質要件が特に厳しい場合に適しています。^[2]

ベースオイルには、摩擦特性や洗浄特性などの最終製品の品質要件を満たすために化学物質（添加剤）が添加されます。特定の種類のエンジンオイルには、20％を超える添加剤が含まれています。^[3]

鉱物油は石油から蒸留され、26-40炭素留分から構成されます。芳香族化合物は最初に溶媒抽出によって除去されます。蒸留カットはフェノールやフルフラールなどの混和しない溶媒と混合されます。この溶媒は芳香族化合物を優先的に溶解し、芳香族化合物は溶媒とともに分離されます。^[4]

長鎖アルカンは比較的高温で沈殿するワックスを形成します。ワックスは低温で結晶化するか、分岐アルカンに異性化することで除去されます。その後、さまざまなレベルの水素化が行われ、残留芳香族化合物と残留ヘテロ原子（窒素化合物と硫黄化合物の形で）が除去されます。^[4]

一般的に、基油がグループIからグループIIIに水素化される際に、ヘテロ原子（窒素および硫黄化合物など）および芳香族化合物が除去される。ヘテロ原子の減少により、エンジンオイルが燃焼環境にさらされたときに酸の生成が減少する。酸はエンジンを腐食させる。芳香族化合物の減少により、オイルの酸化安定性が向上し、スラッジやワニスの形成が遅れる。しかし、両方の効果によりオイルの極性が低下し、エンジンオイルの添加剤パッケージと蓄積された酸化副産物の両方に対する溶媒としての機能が低下する。^[5]

1993 年、アメリカ石油協会(API) はベースオイルを 5 つの主要なグループに分類しました。グループ I から III までの化学的および物理的特性は、オイルの精製度を反映し、高温および低温粘度、酸化安定性、揮発性などに何らかの形で相関しています。グループ IV オイルは定義上ポリアルファオレフィンで構成され、グループ V オイルは以前のどのカテゴリにも当てはまらないオイルです。このような分類の目的は、異なるベースオイルを使用した場合でもエンジンオイルの性能が維持されるようにすることです。^[6]

1930 年代に誕生した、溶剤精製で生産される最も精製度の低いタイプです。通常は従来の石油ベース オイルで構成されています。1960 年代に水素化処理と呼ばれる精製プロセスが改良されたことで、このベース オイルは以前のベース オイルよりも安定性が高く、反応性が低く、長持ちするようになりました。

API はグループ I を「ベース ストックは、飽和物質が 90% 未満、および/または硫黄が0.03% を超え、粘度指数が80 以上 120 未満である」と定義しています。

1971 年に誕生した、より高級な石油ベース オイルで、部分的に水素化分解によって生成されます。オイルからすべての不純物が除去され、より透明な色になります。

API はグループ II を「ベース ストックは、飽和物質が 90 パーセント以上、硫黄が0.03 パーセント以下で、粘度指数が80 以上 120 未満である」と定義しています。

1993年に誕生した、最も精製度の高い石油ベースオイルです。水素化分解、水素化異性化、水素化処理によって完全に生産されるため、^[7]より純度の高いオイルになります。

API はグループ III を「ベース ストックは、飽和物質が 90 パーセント以上、硫黄が0.03 パーセント以下で、粘度指数が120 以上である」と定義しています。

1974 年に誕生し、ポリアルファオレフィン(PAO)で作られた合成油で構成されています。グループ IV ベースオイルの粘度指数は 125 ～ 200 です。

ポリアルファオレフィン油は、極端な温度でも酸化安定性が高く、流動点も非常に低いため、極寒の気候（北ヨーロッパなど）や極暑の気候（中東など）での使用に適しています。

1940年代に始まった、前述のグループに含まれないベースオイルの種類。グループVオイルには、アルキル化ナフタレン（例：エクソンモービル・シネスティック^[8]）とエステル^{[9]が含まれます。}

非公式のベースオイルの分類はアメリカ石油協会 (API) では認められていませんが、モーターオイルやオートマチックトランスミッションオイルとして広く使用され、販売されています。

1990 年代に誕生した、Hydrotreating社が製造した、石油グループ II ベース オイルのより精製されたグレードです。グループ II+ ベース オイルは、API グループ II 範囲の上限に位置する高粘度指数を備えています。粘度指数は最低でも 110 ～ 115 です。

2015 年に登場し、ガスから液体への変換 (GTL) プロセスによって生産されています。グループ III+ ベース オイルは、API グループ III 範囲の上限に位置する超高粘度指数(VHVI) を備えています。粘度指数は最低 130 ～ 140 です。

ポリ内部オレフィン (PIO) から作られた 合成油で構成されています。

ポリインターナルオレフィン（PIO）オイルはポリアルファオレフィン（PAO）に似ていますが、合成プロセスで異なる化学物質を使用して、さらに高い粘度指数（VI）を得ています^[10]

• 鉱物油は、多くのベースオイルを含む広義の用語です。この用語は通常、石油から精製された油の家庭用または医療用の使用を指します。

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