JPH0436391A - 内燃機関用潤滑油組成物 - Google Patents

内燃機関用潤滑油組成物

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JPH0436391A
JPH0436391A JP14254690A JP14254690A JPH0436391A JP H0436391 A JPH0436391 A JP H0436391A JP 14254690 A JP14254690 A JP 14254690A JP 14254690 A JP14254690 A JP 14254690A JP H0436391 A JPH0436391 A JP H0436391A
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五十嵐 仁一
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平田 昌邦
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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、ガソリンエンジン、陸用ディーゼルエンジン
、舶用ディーゼルエンジン等の潤滑油として有用な内燃
機関用潤滑油組成物に関するものである。
(従来の技術および発明が解決しようとする課題)近年
、自動車等のエンジンの高性能化に伴い、苛酷な条件下
での長期の使用に耐え、省エネルギーを可能にし、公害
問題を持たない高性能潤滑油が要求されるようになって
きた。このため、種々の高性能潤滑油基油が開発されて
いる。
これらの高性能潤滑油基油のうち、鉱油系の代表的なも
のとしては、水素化分解基油が知られている。この基油
は、高い粘度指数および低い流動点を有する優れた基油
であるが、基油成分として好ましくない多環ナフテンが
多く含まれており、また、添加剤や潤滑油から発生する
スラッジの溶解性が悪いという欠点がある。
本発明者らは、上記問題を解決すべく研究を重ねた結果
、特定の組成および性状を有する鉱油系潤滑基油が、高
い粘度指数ならびに優れた酸化安定性および熱安定性を
有することを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、特定の組成および性状を有し、かつ高い粘度
指数ならびに優れた酸化安定性および熱安定性を有する
鉱油を基油の主成分とする内燃機関用潤滑油組成物を提
供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) すなわち、本発明の内燃機関用潤滑油組成物は、全芳香
族含有量が2〜15重量%、飽和骨中のイソパラフィン
と一環ナフテンの合計含有量が60重量%以上、全芳香
族分中のアルキルベンゼン含有量が30重量%以上、全
芳香族分中の三、四環芳香族含有量が4重量%以下の組
成を有し、かつ、粘度指数が105以上で、流動点が一
10℃以下である鉱油を、基油の主成分として含有して
いることを特徴とする。
以下、本発明の内容をより詳細に説明する。
本発明の組成物の基油は、全芳香族含有量が2〜15重
量%、好ましくは3〜10重量%、飽和骨中のイソパラ
フィンと一環ナフテンの合計含有量が60重量%以上、
好ましくは65重量%以上、全芳香族分中のアルキルベ
ンゼン含有量が30重量%以上、好ましくは40重量%
以上、全芳香族分中の三、四環芳香族含有量が4重量%
以下、好ましくは3重量%以下の組成を有し、かつ、粘
度指数が105以上、好ましくは110以上で、流動点
が一10℃以下、好ましくは一15℃である鉱油を主成
分とするものである。
全芳香族含有量が2重量%未満の場合には、潤滑油の使
用中に添加剤や潤滑油自体から発生するスラッジが十分
に溶解せず、また、15重量%を越える場合には、優れ
た酸化安定性が得られない。
本発明でいう全芳香族含有量とは、ASTM D 25
49に準拠して測定したものであり、通常、アルキルベ
ンゼン、アルキルナフタレン、アントラセン、フェナン
トレンおよびこれらのアルキル化物、四環以上のベンゼ
ン環が縮合した化合物、またはピリジン類、キノリン類
、フェノール類、ナフトール類などのへテロ芳香族を有
する化合物などが含まれる。
飽和骨中のイソパラフィンと一環ナフテンの合計含有量
が60重量%未満の場合には、優れた酸化安定性および
熱安定性が得られない。本発明でいうイソパラフィンお
よび一環ナフテンの量は、ガスクロマトグラフィーおよ
び質量分析計により定量されるものである。
全芳香族分中のアルキルベンゼン含有量が30重量%未
満の場合には、添加剤や潤滑油の使用中に発生するスラ
ッジの溶解性が悪くなる。本発明でいうアルキルベンゼ
ンには、ベンゼンにアルキル基が1個または複数個置換
した化合物や、いわゆるジフェニルアルカン類などの如
く、アルカンにベンゼンが複数個付加した化合物が含ま
れる。
全芳香族分中の三、四環芳香族含有量が4重量%を越え
る場合には、優れた酸化安定性および熱安定性が得られ
ない。
上記のような組成と性状を有する鉱油の製造方法は任意
であるが、減圧蒸留留出油(WVGO)、WVGOのマ
イルドハイドロクラッキング(MHC)処理油、脱れき
油(DAO) 、DAOのMHC処理油またはこれらの
混合油を、水素化分解触媒の存在下、全圧力150)c
g/c−以下、温度360〜440℃、L HS V 
0.5hr’以下の反応条件で、分解率が40重量%以
上になるように水素化分解し、得られた生成物をそのま
ま、もしくは潤滑留分を分離回収し、次に脱ろう処理し
た後、脱芳香族処理するかまたは脱芳香族処理した後、
脱ろう処理することにより製造されることが好ましい。
この場合の原料油としては、上記した通りWVGO,W
VGOのMHC処理油(HIX)、DAOlDAOのM
MC処理油又はこれらの混合油のいずれもが使用可能で
ある。
WVGOは原油の常圧蒸留装置からの残渣油を減圧蒸留
装置で蒸留した際に得られる留出油で、好ましくは36
0℃〜530℃の沸点を持つものである。
前記のHI XとはWVGoをMHC処理(全圧力が1
00 kg/eJ以下、好ましくは80〜90kg/c
d、温度が370〜450℃、好ましくは400〜43
0℃、LHSVが0.5〜4.0hr−・、好ましくは
1.0〜2、Ohr’の反応条件下、360℃ 留分の
分解率が20〜30vt%の範囲にある比較的温和な水
素分解のことをいう)によって生成する重質減圧軽油で
ある。
MHC処理の触媒としてはアルミナ、シリカアルミナ、
アルミナボリア等の複合酸化物担体に、第■族金属およ
び第■族金属を担持し硫化したものが使用できる。アル
ミナには例えばリン化合物のようなプロモーターが添加
されることがある。
前記金属の担持量は、酸化物基準で第■族金属、例えば
モリブデン、タングステン、クロムは5〜30wt%、
好ましくは10〜25vt%、第■族金属2例えばコバ
ルト、ニッケルは1〜10wt%、好ましくは2〜10
wt%の範囲にある。
WVGOとHIXを混合する場合は、WVGOにHIX
を50νt%以上混合することが好ましい。
前記脱れき油とは、原油の常圧蒸留装置からの残渣油を
減圧蒸留装置で蒸留し、その際に得られる残渣油をプロ
パン脱れき法等で処理した実質アスファルテンを含有し
ない油である。
原料油の水素化分解は、水素化分解触媒の存在下、全圧
力が150 kg/lJ以下、好ましくは100〜13
0kg/cシの中低圧であり、温度が360〜440℃
、好ましくは370〜430℃、LHSVは0.5hr
’以下、好ましくは0.2〜0.3hr’の低LHSV
であり、水素対原料油比が1,000〜6.000s、
c、f/bbl−原料油、好ましくは2.500〜5,
000s、c、f/bbl−原料油である反応条件で行
うことができる。
原料油の水素化分解に際しては、原料油中350℃1留
分の分解率が40νt%以上、好ましくは45νt%以
上、さらに好ましくは50vt%以上になるよう反応条
件が調節される。なお、原料油としてHIXを用いた場
合、MHC処理と水素化分解の合計の分解率は、60シ
t%以上、好ましくは70vt%以上である。また、未
分解油の一部をリサイクルする場合、ここでいう分解率
はリサイクル泊込みの分解率ではなく、フレッシュフィ
ールド当りの分解率を指す。
水素化分解に用いる触媒は、二元機能を有するものが好
ましく、具体的には例えば、第vtb族金属および第■
族鉄族金属から構成される水素化点と、第m族、第■族
および第V族元素の複合酸化物から構成される分解点を
有する触媒が使用される。第vtb族金属としてはタン
グステン、モリブデンがあり、第■族鉄族金属としては
ニッケル、コバルト、鉄があり、これらは複合酸化物担
体に担持後、最終的には硫化物として用いられる。
担体に用いる複合酸化物としては、シリカアルミナ、シ
リカジルコニア、シリカチタニア、シリカマグネシア、
シリカアルミナジルコニア、シリカアルミナチタニア、
シリカアルミナマグネシアなどがあり、結晶性シリカア
ルミナ(ゼオライト)、結晶性アルミナホスフェート(
A L P O)、結晶性シリカアルミナホスフェート
(SAPO)が用いられることもある。
複合酸化物への前記金属の担持量は、酸化物基準として
第■b族金属では5〜30νt%、好ましくは10〜2
5wt%、第■族鉄族金属では1〜20wt%、好まし
くは5〜15vt%である。
念のため付言すれば、原料油を水素化分解するに当って
は、水素化分解触媒充填床の上流側に、脱硫および/ま
たは脱窒素能に優れた前処理触媒を充填しても差支えな
い。この種の前処理触媒としては、アルミナ、アルミナ
ボリア等の担体に、第■族金属および第■族金属を担持
し、硫化したものが使用できる。アルミナ、アルミナボ
リアにはプロモーター、例えばリン化合物が添加される
ことがある。
原料油を水素化分解した後は、必要に応じて分解生成物
から通常の蒸留操作で潤滑油留分を回収してもよい。回
収可能な潤滑油留分としては、沸点範囲が343℃〜3
90℃の70ペ一ル留分、390℃〜445℃の5AE
−10留分、445℃〜500℃の5AE−20留分、
500℃〜565℃の5AE−30留分が潤滑油留など
がある。
必要に応じて潤滑油留分が分離回収された前記の水素化
分解生成物は、次いで脱ろう処理後、脱芳香族処理され
るかあるいは脱芳香族処理後、脱ろう処理される。
脱ろう処理としては、溶剤膜ろう処理又は接触膜ろう処
理が採用できる。
溶剤膜ろう処理は、例えばMEK法などの通常の方法で
行うことができる。MEK法は溶剤としてベンゼン、ト
ルエン、アセトン又はベンゼン、トルエン、メチルエチ
ルケトン(MEK)などの混合溶剤を使用する。処理条
件は脱ろう油が所定の流動点になるように冷却温度を調
節する。溶剤/油の容積比は0.5〜5,0、好ましく
は1.0〜4.5、温度は−5〜−45℃、好ましくは
−10〜−40℃である。
接触膜ろう処理は通常の方法で行うことができる。例え
ばペンタシル型ゼオライトを触媒とし、水素流通下、脱
ろう油が所定の流動点になるように反応温度を調節する
がその反応条件は一般に、全圧力が10〜70kg/c
1.好ましくは20〜50kg/cj、温度が240〜
400℃、好ましくは260〜380℃である。LH3
Vは0.1〜3.Ohr’ 、好ましくは0.5〜2.
Ohr’の範囲にある。
脱芳香族処理としては、溶剤脱芳香族処理あるいは高圧
水素化脱芳香族処理のいずれもが採用可能であるが、溶
剤脱芳香族処理が好ましい。
溶剤脱芳香族処理は通常フルフラール、フェノール等の
溶剤を用いるが、本発明では溶剤にフルフラールを用い
ることが好ましい。溶剤脱芳香族処理の条件としては、
溶剤/泊客積比4以下、好ましくは3以下、さらに好ま
しくは2以下、温度90〜150℃で行なわれ、ラフィ
ネート収率は60vo1%以上、好ましくは70 vo
1%以上、さらに好ましくはIi5 vo1%以上とな
るように操作される。
高圧水素化反応による脱芳香族処理は、通常アルミナ担
体に第■b族金属および第■族鉄族金属を担持して硫化
した触媒の存在下、全圧力150〜200kg/cシ、
好ましくは70〜200 kg/cd、温度280〜3
50℃、好ましくは300〜330℃、LH5V0.2
〜2.0hr−1、好ましくは0.5〜1.0hr−’
の条件で行なわれる。触媒の金属担持量は、酸化物基準
で第■b族金属、例えばモリブデン、タングステン、ク
ロムは5〜30νt%、好ましくは10〜25vt%、
第■族鉄族金属、例えばコバルト、ニッケルは1〜10
wt%、好ましくは2〜10vt%である。
脱芳香族処理として溶剤脱芳香族処理を用いた場合、必
要によりこの処理の後に、水素化処理を行うことができ
る。この水素化処理は溶剤脱芳香族処理油を、全反応圧
力50kg/c−以下、好ましくは25〜40kg/c
jの低圧の水素化反応条件で、アルミナ担体に第■b族
金属および第■族鉄族金属を担持して硫化した水素化触
媒と接触させることにより行う。前記金属の担持量は酸
化物基準で第■b族金属、例えばモリブデン、タングス
テン、クロムは5〜30vt%、好ましくは10〜25
νt%、第■族鉄族金属、例えばコバルト、ニッケルは
1〜10wt%、好ましくは2〜1ovt%である。
このような比較的低圧下での水素化処理は溶剤膜芳香族
油の光安定性を飛躍的に向上させる。
以上は本発明で使用される潤滑基油の製造法の一例を記
したものであるが、その製造過程で原料油の水素化分解
後生成物から潤滑油留分を回収しなかった場合は、脱芳
香族処理、脱ろう処理あるいは水素化処理の後に、通常
の蒸留操作により、潤滑油留分を回収することができる
。ここで回収される潤滑油留分は、先の場合と同様、沸
点範囲が343℃〜390℃の70ベ一ル留分、390
℃〜445℃の5AE−10留分、445℃〜800℃
の5AE−20留分、500℃〜565℃の5AE−3
0留分等である。
本発明の潤滑油組成物においては、基油として前記した
鉱油を単独で用いることが好ましいが、公知の鉱油系お
よび/または合成油系潤滑基油を混合して用いることも
可能である。鉱油系基油としては、例えば、原油を常圧
蒸留および減圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤膜
れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤膜ろう、接触膜ろう
、水素化精製、硫酸洗浄、白土処理等の精製処理を適宜
組み合わせて精製したパラフィン系、ナフテン系などの
基油が挙げられる。また、合成油系基油としては、例え
ば、ポリα−オレフィン(ポリブテン、1−オクテンオ
リゴマー、1−デセンオリゴマーなど)、アルキルベン
ゼン、アルキルナフタレン、ジエステル(ジトリデシル
グルタレート、ジ2−エチルへキシルアジペート、ジイ
ソデシルアジペート、ジトリデシルアジベート、ジョー
エチルへキシルセバケートなど)、ポリオールエステル
(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)、ポリオキシアルキレングリコール、ポリ
フェニルエーテル、シリコーン油、パーフルオロアルキ
ルエーテル、またはこれらの2種以上の混合物などが使
用できる。
鉱油系および/または合成油系潤滑基油を混用する場合
は、前記した本発明に係る鉱油が基油全量に対し、70
重量%以上、好ましくは90重量%以上含まれているこ
とが望ましい。また、本発明の組成物において、基油の
好ましい動粘度は、100℃において3.0〜10.0
mn2/ sである。
本発明の内燃機関用潤滑油組成物には、その優れた性能
をより高めるため、無灰分散剤が配合されていることが
好ましい。この無灰分散剤としては、こはく酸イミドま
たはその誘導体、こはく酸エステル、ベンジルアミン、
ポリアルケニルアミン、ポリオキシアル牛レンアミノア
ミドなどが例示できる。
無灰分散剤についてさらに具体的に説明すると、こはく
酸イミドまたはその誘導体としては、分子量300〜3
000のポリブテン等のポリオレフィンを無水マレイン
酸と反応させた後、テトラエチレンペンタミンなどのポ
リアミンを用いてイミド化したもの、あるいは得られた
イミドにフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸に
などの芳香族ポリカルボン酸を作用させて、残りのアミ
ノ基を一部アミド化したもの、さらにこれらをほう酸変
性させたものなどが使用される。ポリアミンを用いてイ
ミド化したものは、ポリアミンの一端に無水マレイン酸
が付加した、いわゆるモノタイプ、およびポリアミンの
両端に無水マレイン酸が付加した、いわゆるビスタイプ
のものがある。
こはく酸エステルとしては、分子量300〜3000の
ポリオレフィンを無水マレイン酸と反応させた後、グリ
セリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパ
ン等の多価アルコールを用いてエステル化させたものな
どが使用される。ベンジルアミンとしては、分子量30
0〜3000のプロピレンオリゴマー、ポリブテン等の
ポリオレフィンをフェノールと反応させてアルキルフェ
ノールとした後、これにホルムアルデヒドとポリアミン
とを反応させる、いわゆるマンニッヒ反応により製造さ
れたものなどが使用される。ポリアルケニルアミンとし
ては、分子量300〜3D[lOのポリブテン等のポリ
オレフィンを塩素化し、これにアンモニア、ポリアミン
等を反応させたものなどが使用される。
これらの無灰分散剤の配合量は、基油100重量部に対
し、0.5〜lO重量部、好ましくは1〜8重量部であ
る。
本発明の内燃機関用潤滑油組成物に対して、さらにその
優れた性能を高めるため、必要に応じて公知の添加剤を
使用することができる。この添加剤としては例えば、フ
ェノール系、アミン系、硫黄系、チオリン酸亜鉛系、フ
ェノチアジン系などの酸化防止剤、モリブデンジチオホ
スフェート、モリブデンジチオカバメート、二硫化モリ
ブデン、フッ化カーボン、はう酸エステル、脂肪族アミ
ン、高級アルコール、高級脂肪酸、脂肪酸エステル、脂
肪酸アミドなどの摩擦低減剤、トリクレジルホスフェー
ト、トリフェニルホスフェート、ジチオリン酸亜鉛など
の極圧剤、石油スルホネート、アルキルベンゼンスルホ
ネート、ジノニルナフタレンスルホネートなどの錆止め
剤、ベンゾトリアゾールなどの金属不活性化剤、アルカ
リ土類金属スルホネート、アルカリ土類金属フェネート
、アルカリ土類金属サリシレート、アルカリ土類金属ホ
スホネートなどの金属系清浄剤、シリコーンなどの消泡
剤、ポリメタクリレート、ポリイソブチレン、ポリスチ
レンなどの粘度指数向上剤、流動点降下剤などが挙げら
れ、これらを単独または2種以上組み合わせて添加する
ことができる。粘度指数向上剤の含有量は通常1〜30
重量部、消泡剤の含有量は通常0.0005〜1重量部
、金属不活性剤の含有量は通常0.005〜1重量部そ
の他の添加剤の含有量は、それぞれ通常0.1−15重
量部、合計0.1〜15重量部(いずれも基油100重
量部に対して)である。
本発明の潤滑油基油組成物は、2輪車、4輪車等の4サ
イクルガソリンエンジン、2サイクルガソリンエンジン
、陸用ディーゼルエンジン、舶用ディーゼルエンジンな
どの潤滑油として好ましく使用できる。
(実施例) 以下、本発明の内容を実施例および比較例によりさらに
具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に同等限
定されるものではない。
表1 基油の製造例 表1に示す性状のWVGOに対し、表2に示す中圧、低
LH8Vの条件下で水素化分解処理、溶剤脱ろう処理お
よびフルフラール溶剤を用いた溶剤脱芳香族処理を施し
、潤滑油基油(A)の製造を行った。
その結果、WVGO原料から製造された5AE−10グ
レードの製品油は、芳香族含有量が9.5vt%と高く
、そのため添加剤の溶解性、使用中に生成するスラッジ
の溶解性に優れる。また、高い粘度指数を持つイソパラ
フィンおよび一環ナフテンの飽和分生の合計量が88.
1vt%と比較的高いため、基油の粘度指数は122と
高い値を示す。さらに芳香族分中には基油の安定性を悪
くする三、四芳香族、五環 芳香族は殆ど残存しておら
ず、熱安定性試験に容易に合格する。この時のラフィネ
ート収率は90.2νt%と高く、望ましい成分である
アルキルベンゼンが多く含まれている。
表2 基油製造条件と5AE−10油の組成および性状
実施例および比較例 実施例および比較例に用いた潤滑油組成物の組成および
これら組成物の性能の評価結果を表3.4.5に示した
。なお表3、表4の潤滑油組成物は、ガソリンエンジン
用に最も好適に用いられる添加剤組成を、表5の潤滑油
組成物はディーゼルエンジン用に最も好適に用いられる
添加剤組成を有するものである。これら潤滑油組成物の
性能は、以下に示す性能評価試験により評価した。
低温粘度特性(表3参照) JIS K 22154.15に規定される低温見かけ
粘度(CCS粘度)試験に準拠し、基油粘度を6.6m
112/S@100℃に設定して製造した潤滑油組成物
の、−15℃および一20℃での粘度を測定した。なお
、潤滑油組成物の粘度は、表3に示す各種添加剤、ポリ
マー系増粘剤の配合により、15m■2/s@100℃
に設定しである。
高温・高剪断粘度特性(表4参照) CECL−36−T−84に規定される高温・高剪断粘
度試験に準拠し、150℃、剪断速度106s−1の条
件で測定した。
蒸発損失特性(表4参照) CECL−40−T−87に規定されている蒸発損失試
験に準拠し、250℃、1時間後の各組成物の蒸発損失
を測定した。
酸化安定度試験性能(表4参照) JIS K 2514 Llに規定されている内燃機関
用潤滑油酸化安定度試験に準拠し、試験温度185.5
℃、72時間の条件で各組成物の粘度比、塩基価残存率
、酸化増加を測定した。
パネルコーキング試験性能(表4参照)Federal
 791試験法のTentative Standar
dMethod 34132−Tに準拠し、パネル温度
320℃、油温100℃、はねかけ棒作動15秒、停止
45秒、試験時間3時間の条件でパネルコーキング試験
を行った。
以上の試験で評価した潤滑油組成物は、基油粘度および
増粘剤配合量の調整により、いずれの組成物も同一の低
温粘度特性を持つよう(3200cP@20℃)に設定
されたものである。すなわち、表4に示す試験結果は、
いずれの基油からも10M−40油を製造したときのも
のである。
ディーゼルエンジン清浄性試験性能(表5参照)いずれ
の基油からもLOW−30油を製造し、エンジン試験性
能を評価した。エンジン試験は、JASOM33B−8
8自動車用デイ一ゼル機関潤滑油の清浄性試験方法に準
拠し、日産ディーゼル5D−22を用い、試験時間10
0時間の条件で行った。
表3 潤滑油組成物の性能 その1 表4 潤滑油組成物の性能 その2 (発明の効果) 実施例および比較例の結果を参照すれば明らかな通り、 本発明の組成物は従来のエンジン油に比べ、各種要求性
能が優れているものである。
特 許

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 全芳香族含有量が2〜15重量%、 飽和分中のイソパラフィンと一環ナフテンの合計含有量
    が60重量%以上、 全芳香族分中の三、四環芳香族含有量が4重量%以下 の組成を有し、かつ、粘度指数が105以上で、流動点
    が−10℃以下である鉱油を、基油の主成分としたこと
    を特徴とする内燃機関用潤滑油組成物。 2 基油100重量部に対し、無灰分散剤0.5〜10
    重量部を必須成分として配合したことを特徴とする請求
    項1記載の潤滑油組成物。 3 前記鉱油が、減圧蒸留留出油(WVGO)、WVG
    Oのマイルドハイドロクラッキング(MHC)処理油、
    脱れき油(DAO)、DAOのMHC処理油またはこれ
    らの混合油を、水素化分解触媒の存在下、全圧力150
    kg/cm^2以下、温度360〜440℃、LHSV
    0.5hr^−^1以下の反応条件で、分解率40重量
    %以上になるように水素化分解して、当該生成物をその
    まま、もしくは潤滑留分を分離回収し、次に脱ろう処理
    した後、脱芳香族処理するかまたは脱芳香族処理した後
    、脱ろう処理することにより製造されるものである請求
    項1または2記載の潤滑油組成物。
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