(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状有機化合物に含まれる捕捉対象物質を捕捉する捕捉対象物質捕捉材であって、
複数の細孔を有するメソポーラス無機材を含み、前記メソポーラス無機材の中心細孔直径が、１．５〜１１ｎｍの範囲であり、
前記液状有機化合物が、エンジンオイルであり、前記捕捉対象物質が、硝酸エステル、硝酸塩および硫酸塩のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする捕捉対象物質捕捉材。
【請求項２】
請求項１に記載の捕捉対象物質捕捉材であって、
前記メソポーラス無機材が、シリカ系のメソポーラス無機材であることを特徴とする捕捉対象物質捕捉材。
【請求項３】
請求項２に記載の捕捉対象物質捕捉材であって、
前記シリカ系のメソポーラス無機材が、平均粒子径１μｍ以下の球状のシリカ系のメソポーラス無機材であることを特徴とする捕捉対象物質捕捉材。
【請求項４】
請求項１に記載の捕捉対象物質捕捉材であって、
前記メソポーラス無機材が、炭化水素基を介してアミノ基またはアミノ基の塩酸塩で化学修飾されたものであることを特徴とする捕捉対象物質捕捉材。
【請求項５】
液状有機化合物に含まれる捕捉対象物質を捕捉する捕捉対象物質捕捉用フィルタであって、
複数の細孔を有するメソポーラス無機材を含むろ材を備え、前記メソポーラス無機材の中心細孔直径が、１．５〜１１ｎｍの範囲であり、
前記液状有機化合物が、エンジンオイルであり、前記捕捉対象物質が、硝酸エステル、硝酸塩および硫酸塩のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする捕捉対象物質捕捉用フィルタ。
【請求項６】
請求項５に記載の捕捉対象物質捕捉用フィルタであって、
ろ材の表面に前記メソポーラス無機材の粒子を含むことを特徴とする捕捉対象物質捕捉用フィルタ。
【請求項７】
請求項６に記載の捕捉対象物質捕捉用フィルタであって、
前記ろ材が抄紙体であることを特徴とする捕捉対象物質捕捉用フィルタ。
【請求項８】
請求項５に記載の捕捉対象物質捕捉用フィルタであって、
前記ろ材が、ハニカム構造を有する成形部材の少なくとも液状有機化合物と接する面に前記メソポーラス無機材を含むものであることを特徴とする捕捉対象物質捕捉用フィルタ。
【請求項９】
液状有機化合物に含まれる捕捉対象物質を捕捉する捕捉対象物質捕捉用フィルタであって、
複数の細孔を有するメソポーラス無機材の成形体から構成され、前記メソポーラス無機材の中心細孔直径が、１．５〜１１ｎｍの範囲であり、
前記液状有機化合物が、エンジンオイルであり、前記捕捉対象物質が、硝酸エステル、硝酸塩および硫酸塩のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする捕捉対象物質捕捉用フィルタ。
【請求項１０】
請求項９に記載の捕捉対象物質捕捉用フィルタであって、
前記メソポーラス無機材が、不定形であり、平均粒子径が０．２〜１００μｍの範囲であることを特徴とする捕捉対象物質捕捉用フィルタ。
【請求項１１】
請求項５または９に記載の捕捉対象物質捕捉用フィルタであって、
前記メソポーラス無機材が、炭化水素基を介してアミノ基またはアミノ基の塩酸塩で化学修飾されたものであることを特徴とする捕捉対象物質捕捉用フィルタ。
【請求項１２】
液状有機化合物を収容する収容部を備え、液状有機化合物に含まれる捕捉対象物質を捕捉する液状有機化合物収容容器であって、
前記収容部の内面の少なくとも一部に、複数の細孔を有するメソポーラス無機材を含み、前記メソポーラス無機材の中心細孔直径が、１．５〜１１ｎｍの範囲であり、
前記液状有機化合物が、エンジンオイルであり、前記捕捉対象物質が、硝酸エステル、硝酸塩および硫酸塩のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする液状有機化合物収容容器。
【請求項１３】
請求項１２に記載の液状有機化合物収容容器であって、
前記メソポーラス無機材が、炭化水素基を介してアミノ基またはアミノ基の塩酸塩で化学修飾されたものであることを特徴とする液状有機化合物収容容器。
【請求項１４】
液状有機化合物に含まれる捕捉対象物質を捕捉する捕捉対象物質捕捉材であって、
複数の細孔を有するメソポーラス無機材を含み、前記メソポーラス無機材が、炭化水素基を介してアミノ基の塩酸塩で化学修飾されたものであり、
前記メソポーラス無機材の中心細孔直径が、１．５〜１１ｎｍの範囲であり、
前記液状有機化合物が、エンジンオイルであり、前記捕捉対象物質が、硝酸エステル、硝酸塩および硫酸塩のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする捕捉対象物質捕捉材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状有機化合物または気体に含まれる捕捉対象物質を捕捉するための捕捉対象物質捕捉材、捕捉対象物質捕捉用フィルタ、液状有機化合物収容容器およびエンジンオイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の潤滑油であるエンジンオイル等のオイルの劣化成分としてスラッジがある。スラッジは、例えば、エンジンオイルの初期劣化物（スラッジ前駆体）が重合してスラッジ化して生成する。
このようなスラッジをオイルから除去する技術として、例えば、特許文献１には、濾材骨格を構成するセルロース繊維等の主繊維と、主繊維の１０分の１ないしそれ以下の繊維径を有する微細セルロース繊維等の微細繊維を混抄してなり、上記主繊維または微細繊維の少なくとも一部を、表面に正の電荷を有するカチオン性繊維とした内燃機関用オイルフィルタの濾材が記載されている。このフィルタにおいて、構成繊維の少なくとも一部が表面に正の電荷を有するカチオン性繊維であるので、アニオンである油中カーボンスラッジは、カチオン性繊維の表面に引きつけられて電気的に吸着される。
特許文献２には、ポリプロピレン等の樹脂に荷電させた繊維であるエレクトレット材を用いて形成したオイル清浄用フィルタが記載されている。このフィルタは、オイル中に存在するカーボンスラッジの帯電性を利用し、クーロン力によりカーボンスラッジを引き寄せて捕捉するものである。
特許文献３には、ポリエチレンアミン等の分散剤官能基を活性炭等の固定化基材に組み込む工程、次いで、潤滑油からのスラッジの少なくとも一部を基材上に除去するのに充分な期間にわたって潤滑油を基材と接触させる工程を含む潤滑油からスラッジを除去する方法が記載されている。
特許文献４には、潤滑油中のスラッジまたはワニスの先駆体の存在量を減少させる方法であって、スラッジまたはワニスの先駆体を含む潤滑油を、酸化防止性官能基および／または分散性官能基を有する油不溶性、油湿潤性の化合物であって、スラッジまたはワニスの先駆体と錯形成することができ、支持体に組み入れられていない複数の離散した固体粒子の形態である化合物と接触させることを含み、それによってスラッジまたはワニスの先駆体の少なくとも一部を前記粒子上に不動化させる方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−０００９３０号公報
【特許文献２】特開平７−０６００２７号公報
【特許文献３】特開平３−１５２１９４号公報
【特許文献４】特表平８−５０８７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１，２のような方法では、スラッジを吸着することはできても、スラッジ化する前のスラッジ前駆体を捕捉することは困難である。
特許文献３，４のような方法では、例えば活性炭等は比較的中心細孔直径が大きいため、エンジンオイル等のオイル中に添加剤等の有効成分が含まれる場合には、スラッジとともにそれらの有効成分も大量に捕捉される可能性があり、オイルの性能が低下する場合がある。
また、エンジンオイルに限らず、液状有機化合物またはブローバイガス（燃焼ガス）等の気体に含まれる捕捉対象物質を選択的に捕捉することが求められている。
本発明は、エンジンオイル等の液状有機化合物または気体に含まれるスラッジやスラッジ前駆体等の捕捉対象物質を選択的に捕捉することが可能な捕捉対象物質捕捉材、捕捉対象物質捕捉用フィルタ、液状有機化合物収容容器およびエンジンオイルである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、液状有機化合物または気体に含まれる捕捉対象物質を捕捉する捕捉対象物質捕捉材であって、複数の細孔を有するメソポーラス無機材を含む。
また、前記捕捉対象物質捕捉材において、前記メソポーラス無機材の中心細孔直径が、約１〜約２０ｎｍの範囲であることが好ましい。
また、前記捕捉対象物質捕捉材において、前記メソポーラス無機材の中心細孔直径が、約１．５〜約１１ｎｍの範囲であることが好ましい。
また、前記捕捉対象物質捕捉材において、前記メソポーラス無機材が、シリカ系のメソポーラス無機材であることが好ましい。
また、前記捕捉対象物質捕捉材において、前記シリカ系のメソポーラス無機材が、平均粒子径約１μｍ以下の球状のシリカ系のメソポーラス無機材であることが好ましい。
また、前記捕捉対象物質捕捉材において、前記メソポーラス無機材が、炭化水素基を介してアミノ基または塩酸塩で化学修飾されたものであることが好ましい。
また、本発明は、液状有機化合物または気体に含まれる捕捉対象物質を捕捉する捕捉対象物質捕捉用フィルタであって、複数の細孔を有するメソポーラス無機材を含むろ材を備える。
また、前記捕捉対象物質捕捉用フィルタにおいて、前記メソポーラス無機材の中心細孔直径が、約１〜約２０ｎｍの範囲であることが好ましい。
また、前記捕捉対象物質捕捉用フィルタにおいて、前記メソポーラス無機材の中心細孔直径が、約１．５〜約１１ｎｍの範囲であることが好ましい。
また、前記捕捉対象物質捕捉用フィルタにおいて、前記ろ材の表面に前記メソポーラス無機材の粒子を含むことが好ましい。
また、前記捕捉対象物質捕捉用フィルタにおいて、前記ろ材が抄紙体であることが好ましい。
また、前記捕捉対象物質捕捉用フィルタにおいて、前記ろ材が、捕捉対象物質を捕捉、除去するために液状有機化合物との接触を増やすハニカム構造を有する成形部材の少なくとも液状有機化合物と接する面に前記メソポーラス無機材を含むものであることが好ましい。
また、本発明は、液状有機化合物または気体に含まれる捕捉対象物質を捕捉する捕捉対象物質捕捉用フィルタであって、複数の細孔を有するメソポーラス無機材の成形体から構成される捕捉対象物質捕捉用フィルタである。
また、前記捕捉対象物質捕捉用フィルタにおいて、前記メソポーラス無機材が、不定形であり、平均粒子径が約０．２〜約１００μｍの範囲であることが好ましい。
また、前記捕捉対象物質捕捉用フィルタにおいて、前記メソポーラス無機材が、炭化水素基を介してアミノ基または塩酸塩で化学修飾されたものであることが好ましい。
また、本発明は、液状有機化合物を収容する収容部を備える液状有機化合物収容容器であって、前記収容部の内面の少なくとも一部に、複数の細孔を有するメソポーラス無機材を含む。
また、前記液状有機化合物収容容器において、前記メソポーラス無機材が、炭化水素基を介してアミノ基または塩酸塩で化学修飾されたものであることが好ましい。
また、本発明は、複数の細孔を有する平均粒子径約１μｍ以下の球状メソポーラス無機材が分散されているエンジンオイルである。
また、前記エンジンオイルにおいて、前記メソポーラス無機材が、炭化水素基を介してアミノ基または塩酸塩で化学修飾されたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、複数の細孔を有するメソポーラス無機材を含むことにより、エンジンオイル等の液状有機化合物またはブローバイガス（燃焼ガス）等の気体に含まれるスラッジやスラッジ前駆体等の捕捉対象物質を選択的に捕捉することが可能な捕捉対象物質捕捉材、捕捉対象物質捕捉用フィルタ、液状有機化合物収容容器およびエンジンオイルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は本発明の実施形態に係るオイルフィルタ一体型メソポーラスオイルフィルタの一例を示す概略構成図である。
図２は本発明の実施形態に係る分離型メソポーラスオイルフィルタの一例を示す概略構成図である。
図３は本発明の実施形態に係るハニカム構造の成形部材の少なくともオイルと接する面にメソポーラス無機材を設けたメソポーラスエレメントの一例を示す概略図である。
図４は本発明の実施形態に係る内面塗布オイルパンの一例を示す概略図である。
図５は本発明の実施例で用いたろ過装置の概略構成を示す図である。
図６は本発明の実施例における赤外分光分析（ＦＴ−ＩＲ）でのＮＯｘ劣化オイルと新品試作オイルとの差スペクトルを示す図である。
図７は本発明の実施例における赤外分光分析（ＦＴ−ＩＲ）によるろ過後のＮＯｘ劣化オイルの成分比較（新品の試作オイルとの差スペクトル）を示す図である。
図８は本発明の実施例で用いた不定形メソポーラスシリカのＳＥＭ写真を示す図である。
図９は本発明の実施例で用いた球状メソポーラスシリカのＳＥＭ写真を示す図である。
図１０は本発明の実施例における赤外分光分析（ＦＴ−ＩＲ）でのＮＯｘ劣化オイルと新品オイルとの差スペクトルを示す図である。
図１１は本発明の実施例における供試ＮＯｘ劣化オイルの硝酸エステルのＦＴ−ＩＲスペクトルの一例を示す図である。
図１２は本発明の実施例における供試ＮＯｘ劣化オイルの硫酸塩のＦＴ−ＩＲスペクトルの一例を示す図である。
図１３は本発明の実施例３，５，６，７における劣化物捕捉効果（硝酸エステル）を示す図である。
図１４は本発明の実施例３，５，６，７における劣化物捕捉効果（硫酸塩）を示す図である。
図１５は本発明の実施例におけるろ過材の圧損評価方法を示す図である。
図１６は本発明の実施例３，５，６，７，１１におけるろ過材の圧損を示す図である。
図１７は本発明の実施例２，４，８，９，１０における劣化物捕捉効果（硝酸エステル）を示す図である。
図１８は本発明の実施例２，４，８，９，１０における劣化物捕捉効果（硫酸塩）を示す図である。
図１９は本発明の実施例における多孔体材質の影響を示す図である。
図２０は本発明の実施例における球状メソポーラスシリカ化学修飾の影響を示す図である。
図２１は本発明の実施例におけるオイル劣化試験装置を示す図である。
図２２は本発明の実施例における劣化試験後のオイルと新品オイルの差スペクトルを示す図である。
図２３は本発明の実施例におけるシステム構成を示す図である。
図２４は本発明の実施例における不定形メソポーラスシリカによるスラッジプリカーサ抑制効果を示す図である。
図２５は本発明の実施例１１，１２における不定形メソポーラスシリカ抄紙体の劣化物捕捉効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
本実施形態に係る液状有機化合物の捕捉対象物質捕捉材は、液状有機化合物または気体に含まれる捕捉対象物質を捕捉して除去するものであり、複数の細孔を有するメソポーラス無機材を含む。本発明者らは、エンジンオイル等の液状有機化合物またはブローバイガス（燃焼ガス）等の気体に含まれるスラッジやスラッジ前駆体等の捕捉対象物質を選択的に捕捉するために、複数の細孔を有するメソポーラス無機材に着目し、検討したところ、スラッジやスラッジ前駆体等の捕捉対象物質を選択的に捕捉できることを見出した。
メソポーラス無機材は、複数の細孔（細孔直径が約１ｎｍ〜約５０ｎｍ程度のメソサイズのメソ孔）を有する無機化合物である。無機化合物としては、特に制限はないが、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、ゼオライト、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛等の無機酸化物、金属酸化物、活性炭等である。
メソポーラス無機材の中心細孔直径は、約１〜約２０ｎｍの範囲であることが好ましく、約１．５〜約１１ｎｍの範囲であることがより好ましい。中心細孔直径が約１ｎｍ未満である場合は、細孔の平均の大きさが捕捉、除去の対象となる捕捉対象物質の大きさよりも小さくなることが多くなるために、捕捉性能が低下する傾向にある。また、中心細孔直径が約２０ｎｍを超す場合は、比表面積が低下して、捕捉特性が低下する傾向にある。メソポーラス無機材の中心細孔直径を調整することにより、捕捉対象物質をその大きさにより選択することができる。
中心細孔直径とは、細孔容積（Ｖ）を細孔直径（Ｄ）で微分した値（ｄＶ／ｄＤ）を細孔直径（Ｄ）に対してプロットした曲線（細孔径分布曲線）の最大ピークにおける細孔直径である。なお、細孔径分布曲線は、例えば、次に述べる方法により求めることができる。すなわち、メソポーラス無機材の粒子等を液体窒素温度（約−１９６℃）に冷却して窒素ガスを導入し、定容量法あるいは重量法によりその吸着量を求め、次いで、導入する窒素ガスの圧力を徐々に増加させ、各平衡圧に対する窒素ガスの吸着量をプロットし、吸着等温線を得る。この吸着等温線を用い、Ｃｒａｎｓｔｏｎ−Ｉｎｋｌａｙ法、Ｐｏｌｌｉｍｏｒｅ−Ｈｅａｌ法、ＢＪＨ法等の計算法により細孔径分布曲線を求めることができる。
本実施形態に係る捕捉対象物質捕捉材において、メソポーラス無機材は、細孔径分布曲線における中心細孔直径の約±４０％の範囲に全細孔容積の約６０％以上が含まれることが好ましい。この条件を満たすメソポーラス無機材は、細孔の直径の均一性が高いことを意味する。ここで、「細孔径分布曲線における中心細孔直径の約±４０％の範囲に全細孔容積の約６０％以上が含まれる」とは、例えば、中心細孔直径が約３．００ｎｍである場合、この約３．００ｎｍの約±４０％、すなわち約１．８０〜約４．２０ｎｍの範囲にある細孔の容積の合計が、全細孔容積の約６０％以上を占めていることを意味する。
本実施形態に係る捕捉対象物質捕捉材において、メソポーラス無機材の比表面積については特に制限はないが、約７００ｍ２／ｇ以上であることが好ましい。比表面積は、吸着等温線からＢＥＴ等温吸着式を用いてＢＥＴ比表面積として算出することができる。
本実施形態に係る捕捉対象物質捕捉材において、メソポーラス無機材の細孔容積については大きいほどよく、約０．７ｃｍ３／ｇ以上であることが好ましい。細孔容積は、例えば、細孔径分布曲線の測定において測定した窒素ガスの吸着重量を窒素密度で除することによって求めることができる（例えば、日本分析化学会ＨＰ、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｓａｃ．ｏｒ．ｊｐ／ｂｕｎｓｅｋｉ／ｐｄｆ／ｂｕｎｓｅｋｉ２００９／２００９０７ｋａｉｓｅｔｓｕ．ｐｄｆ、解説「比表面積、細孔分布、粒度分布測定」（ぶんせき、２００９年７月号）のガス吸着法を参照）。
本実施形態に係る捕捉対象物質捕捉材において、メソポーラス無機材は、そのＸ線回折パターンにおいて約１ｎｍ以上のｄ値に相当する回折角度に１本以上のピークを有することが好ましい。Ｘ線回折ピークはそのピーク角度に相当するｄ値の周期構造が試料中にあることを意味する。したがって、約１ｎｍ以上のｄ値に相当する回折角度に１本以上のピークがあることは、細孔が約１ｎｍ以上の間隔で規則的に配列していることを意味する。
本実施形態に係る捕捉対象物質捕捉材において、メソポーラス無機材が有する細孔は、通常、多孔体の表面のみならず内部にも形成される。この細孔の形状は特に制限はないが、例えば、トンネル状に貫通したものであってもよく、また、球状もしくは六角柱状等の多角形状の空洞が互いに連結したような形状を有していてもよい。
メソポーラス無機材は、例えば、水／アルコール混合溶媒中で、界面活性剤のミセル構造を鋳型にし、シリカ源となるアルコキシドをアルカリや酸で重合してシリカを合成することで作製することができる。また、メソポーラス無機材における細孔径分布、中心細孔直径、細孔容量等は、７７Ｋにおける窒素の吸着等温線を測定し、その結果を解析して求めることができる。細孔径分布は、吸着等温線をＢＪＨ等の手法で解析して求めることができる。細孔径分布において吸着量の極大値をとる細孔径として中心細孔直径を求めることができる。また、細孔容量は、吸着層の密度を液体窒素の密度と仮定して、相対蒸気圧Ｐ／Ｐ０＝約０．９５における全吸着量に相当する液体窒素の体積として求めることができる。
メソポーラス無機材の細孔に捕捉される捕捉対象物質としては、液状有機化合物または気体に含まれ、捕捉、除去の対象となるものであればよく、特に制限はないが、例えば、極性を有する極性化合物等が挙げられる。極性化合物は、メソポーラス無機材の細孔に吸着することが可能な親和性を有する有機化合物分子を示し、例えば、上記親和性を有する分子であればその分子構造の一部に無機化合物の構造を有している分子であってもよい。例えば、内燃機関の潤滑油であるエンジンオイル等のオイルの劣化成分であるスラッジ、エンジンオイルの初期劣化物（スラッジ前駆体）、酸化生成分、水分、混入燃料成分等が挙げられる。
処理対象となる液状有機化合物としては、捕捉処理温度において液体状の有機化合物であればよく、特に制限はない。液状有機化合物としては、例えば、パラフィン系、オレフィン系等の炭化水素溶液、エステル系溶液、エーテル系溶液、アルコール系溶液、グリコール系溶液、シリコーン系溶液等が挙げられ、それらの中でもパラフィン系、オレフィン系等の非極性の炭化水素溶液に適用することが好ましい。具体的には、例えば、エンジンオイル等のオイル、工作機械等の作動流体、燃料等が挙げられる。
処理対象となる気体としては、例えば、ブローバイガス（燃焼ガス）であり、内燃機関におけるピストンとシリンダーの間から噴き抜けた燃焼ガスである。
本実施形態に係る捕捉対象物質捕捉材におけるメソポーラス無機材には、表面および細孔の少なくともいずれかに官能基修飾を施してもよい。官能基修飾としては、例えば、メチル、プロピル、ヘキシル、オクタデシル、フェニルト、アリル、ビニルン、シアノプロピル、３−ブロモプロピル、３−クロロプロピル、２−（３、４−エポキシシクロヘキシル）エチル、３−グリシジロキシプロピル、３−イオドプロピル、３−メルカプトプロピル、［２−（７−オキサビシクロ［４、１、０］ヘプト−３−イル）エチル］、プロピルウレア、プロピルアニリン、３−フェニルアミノプロピル、アクリロキシプロピル、メタクリロキシプロピル、２−フェニルエチル、３、３、３−トリフルオロプロピル、３−［２−（２−アミノエチルアミノ）エチルアミノ］プロピル、［３−（２−アミノエチルアミノ）プロピル］、３−アミノプロピル、３−ジエチルアミノプロピル、ビス（３−メチルアミノ）プロピル、Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノプロピル基、およびこれらの塩酸塩等が挙げられる。メソポーラス無機材の表面および細孔の少なくともいずれかに官能基修飾を施し、官能基を選択することにより、捕捉対象物質に対する吸着性、選択性等を調整することができる。これらのうち、捕捉対象物質の捕捉効果等の観点から、メソポーラス無機材が、炭化水素基を介してアミノ基または塩酸塩で化学修飾されたものであることが好ましい。ここで、炭化水素基としては、炭素数１〜９の直鎖、分岐のアルキル基、炭素数６〜１２のアリール基等が挙げられ、炭素数１〜９の直鎖、分岐のアルキル基が好ましい。
メソポーラス無機材に対する官能基修飾は、例えば、合成時にシリカ源であるアルコキシドの一部に官能基を有したものを混合して一緒に合成する共重合や、メソポーラス無機材に官能基が共有結合しているアルコキシドを反応させるグラフト法等の方法により行うことができる。
本実施形態に係る捕捉対象物質捕捉材におけるメソポーラス無機材としては、シリカ系のメソポーラス無機材であることが好ましい。また、シリカ系のメソポーラス無機材が、球状のシリカ系のメソポーラス無機材であることが好ましい。球状のシリカ系メソポーラス無機材の平均粒子径は、約１μｍ以下であることが好ましい。球状のシリカ系メソポーラス無機材としては、例えば、サブミクロンオーダの球状粒子形状となるよう合成した単分散球状メソポーラスシリカ（ＭＭＳＳ：Ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ  Ｓｉｌｉｃａ  Ｓｐｈｅｒｅｓ、特開２００５−０８９２１８号公報参照）等を用いることができる。
球状のシリカ系メソポーラス無機材において、全粒子の約９０重量％以上が平均粒子径の±１０％の範囲内の粒子径を有することが好ましい。
ここで、本明細書において「球状」とは、真の球体に限定されるものではなく、最小直径が最大直径の約８０％以上（好ましくは約９０％以上）である略球体も包含するものである。また、略球体の場合、その粒子径は原則として最小直径と最大直径との平均値をいう。本明細書において「平均粒子径」は、数平均粒子径として定義され、走査型電子顕微鏡写真から個々の粒子の直径を測定し、平均をとることで求めることができる。
球状のシリカ系メソポーラス無機材は、例えば、溶媒中でシリカ原料と界面活性剤とを混合し、シリカ原料中に界面活性剤が導入されてなる多孔体前駆体粒子を得る工程（第１の工程）と、第１の工程で得られた多孔体前駆体粒子に含まれる界面活性剤を除去して球状シリカ系メソ多孔体を得る工程（第２の工程）とを含む方法により、得ることができる。
シリカ原料としては、反応によりケイ素酸化物（ケイ素複合酸化物を含む）を形成可能なものであればよく、特に制限されないが、反応効率や得られるケイ素酸化物の物性等の観点から、アルコキシシラン、ケイ酸ナトリウム、層状シリケート、シリカ、またはこれらの任意の混合物を用いることが好ましく、中でもアルコキシシランを用いることがより好ましい。これらのシリカ原料は、単独で用いることもできるが、２種類以上を組み合わせて用いることも可能である。
界面活性剤としては、例えば、下記一般式（１）で表されるアルキルアンモニウムハライド等が挙げられる。
【化１】
0005845091.tif 000002
（式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は同一でも異なっていてもよい炭素数１〜３のアルキル基、Ｘはハロゲン原子、ｎは１３〜２５の整数をそれぞれ示す。）
上記一般式（１）で表される界面活性剤としては、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３の全てがメチル基でありかつ炭素数１４〜２６の長鎖アルキル基を有するアルキルトリメチルアンモニウムハライドであることが好ましく、中でもテトラデシルトリメチルアンモニウムハライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムハライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムハライド、エイコシルトリメチルアンモニウムハライド、ドコシルトリメチルアンモニウムハライドがより好ましい。界面活性剤は１種類もしくは２種類以上を組み合わせて用いることが可能である。
このような界面活性剤は、シリカ原料と共に溶媒中で複合体を形成する。複合体中のシリカ原料は反応によりケイ素酸化物へと変化するが、界面活性剤が存在している部分ではケイ素酸化物が生成しないため、界面活性剤が存在している部分に孔が形成されることになる。すなわち、界面活性剤はシリカ原料中に導入されて孔形成のためのテンプレートとして機能する。
シリカ原料および界面活性剤を混合するための溶媒として、水とアルコールとの混合溶媒を用いることができる。このようなアルコールとしては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−プロパノール、エチレングリコール、グリセリンが挙げられ、シリカ原料の溶解性の観点からメタノールまたはエタノールが好ましい。また、シリカ原料中に界面活性剤が導入されてなる多孔体前駆体粒子を合成する際に、アルコールの含有量が約４５〜約８０容量％の水／アルコール混合溶媒を用いることが好ましく、アルコールの含有量が約５０〜約７０容量％のものを用いることがより好ましい。
シリカ原料としてアルコキシシランを用いる場合は、例えば、以下のようにして多孔体前駆体粒子を得ることができる。まず、水とアルコールの混合溶媒に対して、界面活性剤および水酸化ナトリウム水溶液等の塩基性物質を添加して界面活性剤の塩基性溶液を調製し、この溶液にアルコキシシランを添加する。添加されたアルコキシシランは溶液中で加水分解（または、加水分解および縮合）するために、添加後数秒〜数十分で白色粉末が析出する。この場合において、反応温度は約０℃〜約８０℃とすることが好ましく、約１０℃〜約４０℃とすることがより好ましい。また、溶液は撹拌することが好ましい。
沈殿物が析出した後、約０℃〜約８０℃（好ましくは約１０℃〜約４０℃）で約１時間〜約１０日、溶液をさらに撹拌してシリカ原料の反応を進行させる。撹拌終了後、必要に応じて室温で一晩放置して系を安定化させ、得られた沈殿物を必要に応じてろ過および洗浄することによって、多孔体前駆体粒子が得られる。
また、シリカ原料として、アルコキシシラン以外のシリカ原料（ケイ酸ナトリウム、層状シリケートまたはシリカ等）を用いる場合は、シリカ原料を、界面活性剤を含有する水とアルコールの混合溶媒に添加し、シリカ原料中のケイ素原子と等モル程度になるように、水酸化ナトリウム水溶液等の塩基性物質をさらに添加して均一な溶液を調製する。その後、希薄酸溶液をシリカ原料中のケイ素原子に対して約１／２〜約３／４倍モル添加するという方法により、多孔体前駆体粒子を作製することができる。
第２の工程において界面活性剤を除去する方法としては、例えば、焼成による方法、有機溶媒で処理する方法、イオン交換法等を挙げることができる。
焼成による方法においては、多孔体前駆体粒子を約３００〜約１０００℃、好ましくは約４００〜約７００℃で加熱する。加熱時間は約３０分程度でもよいが、完全に界面活性剤を除去するには１時間以上加熱することが好ましい。また、焼成は空気中で行うことが可能であるが、多量の燃焼ガスが発生するため、窒素等の不活性ガスを導入して行ってもよい。また、有機溶媒で処理する場合は、用いた界面活性剤に対する溶解度が高い良溶媒中に多孔体前駆体粒子を浸漬して界面活性剤を抽出する。イオン交換法においては多孔体前駆体粒子を酸性溶液（少量の塩酸を含むエタノール等）に浸漬し、例えば約５０〜約７０℃で加熱しながら撹拌を行う。これにより、多孔体前駆体粒子の孔中に存在する界面活性剤が水素イオンでイオン交換される。なお、イオン交換により孔中には水素イオンが残存することになるが、水素イオンのイオン半径は十分小さいため孔の閉塞の問題は生じない。
シリカ系メソポーラス無機材は、例えば、界面活性剤を鋳型としてシリカ源を原料として作製されるものであり、ケイ素原子が酸素原子を介して結合した骨格−Ｓｉ−Ｏ−を基本とし、高度に架橋した網目構造を有している。このようなシリカ系材料は、ケイ素原子および酸素原子を主成分とするものであればよく、ケイ素原子の少なくとも一部が有機基の２箇所以上で炭素−ケイ素結合を形成しているものでもよい。このような有機基としては、例えば、アルカン、アルケン、アルキン、ベンゼン、シクロアルカン等の炭化水素から２以上の水素がとれて生じる２価以上の有機基が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、有機基は、アミド基、アミノ基、イミノ基、メルカプト基、スルフォン基、カルボキシル基、エーテル基、アシル基、ビニル基等を有するものであってもよい。
ＭＭＳＳ以外のメソポーラス無機材の代表例として、ＦＳＭ（Ｆｏｌｄｅｄ  Ｓｈｅｅｔ  Ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌ、特開２００４−０５１５７３号公報参照）等が挙げられる。
このようなメソポーラス無機材としては、例えば、炭素原子を１以上有する２価以上の有機基と、２価以上の有機基中の同一もしくは異なる炭素原子に結合した２以上の金属原子と、各金属原子に結合した１以上の酸素原子と、前記酸素原子を介して各金属原子に結合しており、かつ、炭素原子を１以上有する１以上の特性基と、を有しており、骨格に含まれる特性基のうち、少なくとも複数の細孔の内壁面に存在する特性基には、陽イオン交換能を有するイオン交換基がさらに結合している、あるいは、特性基が陽イオン交換能を有するイオン交換基に置換されている、メソポーラス材料が挙げられる。
メソポーラス無機材が上述の骨格を有することにより、細孔内に取り込んだ捕捉対象物質を細孔内の特定の吸着位置、すなわち、有機化合物に対する高い親和性を有する「有機基」のサイトに吸着固定することができる。また、この有機基の種類を変えることにより、捕捉対象物質の種類やその分子サイズ等に応じて、この吸着位置（吸着サイト）のサイズおよび吸着力を変更することができる。
前記骨格としては、下記一般式（２）で表される構成単位の少なくとも１種類からなることが好ましい。
【化２】
0005845091.tif 000003
（式（２）中、Ｒ４は炭素原子を１以上有する２価以上の有機基を示し、Ｍ１は金属原子を示し、Ｒ５は炭化水素基を示し、ｘはＭ１の価数から１を差し引いた整数を示し、ｍは１以上ｘ以下の整数を示し、ｐは２以上の整数を示す。ただし、Ｍ１が結合するＲ４中の炭素は同一でも異なっていてもよく、少なくとも前記複数の細孔の内壁面に存在するＲ５には、陽イオン交換能を有するイオン交換基がさらに結合している。あるいは、少なくとも前記複数の細孔の内壁面に存在するＲ５が、陽イオン交換能を有するイオン交換基に置換されている。）
また、前記骨格が、下記一般式（３）で表される構成単位の少なくとも１種類からなることが好ましい。
【化３】
0005845091.tif 000004
（式（３）中、Ｒ４、Ｍ１、Ｒ５、ｘ、ｍおよびｐはそれぞれ前記式（２）に記載のＲ４、Ｍ１、Ｒ５、ｘ、ｍおよびｐと同義であり、Ｍ２は金属原子を示し、ｙはＭ２の価数から１を差し引いた整数を示し、ｑは１以上ｙ以下の整数を示す。ただし、Ｍ１およびＭ２は互いに同一でも異なっていてもよく、Ｍ１が結合するＲ４中の炭素は同一でも異なっていてもよく、Ｍ２が結合するＲ５中の炭素は同一でも異なっていてもよく、少なくとも前記複数の細孔の内壁面に存在するＲ５には、陽イオン交換能を有するイオン交換基がさらに結合している。）
有機基（Ｒ４）としては、炭素原子を１以上有しており、２以上の金属原子と結合するために２価以上の価数を有するものが挙げられる。このような有機基としては、例えば、アルカン、アルケン、アルキン、ベンゼン、シクロアルカン等の炭化水素から２以上の水素原子が脱離して生じる２価以上の有機基が挙げられる。なお、上記の有機基を１種のみ含むものであっても、２種以上含むものであってもよい。適度な架橋度を有する結晶性の高いメソポーラス材料が得られることから、有機基の価数は２価であることが好ましい。２価の有機基としては、捕捉対象物質の大きさ等に応じて選択することが可能であり、メチレン基、エチレン基、フェニレン基等が挙げられる。
特性基、炭化水素基（Ｒ５）としては、例えば、炭素数が１〜１０のアルキル基、炭素数が１〜１０のアルケニル基、フェニル基、置換フェニル基等が挙げられる。
上記の有機基における同一もしくは異なる炭素原子には２以上の金属原子（Ｍ１，Ｍ２）が結合するが、この金属原子（Ｍ１，Ｍ２）の種類は特に制限されず、例えば、ケイ素、アルミニウム、チタン、マグネシウム、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、モリブデン、コバルト、ニッケル、ガリウム、ベリリウム、イットリウム、ランタン、ハフニウム、スズ、鉛、バナジウム、ホウ素が挙げられる。中でも、有機基および酸素との結合性が良好なことから、ケイ素、アルミニウム、チタンが好ましい。
なお、有機基に結合する「金属原子」とは、上記例示のように、周期表において金属に分類される元素の原子の他に、Ｓｉ，Ｐ，Ｓ，Ｂを含むものである。また、上記の金属原子は有機基と結合するとともに酸素原子と結合して酸化物を形成するが、この酸化物は２種以上の金属原子からなる複合酸化物であってもよい。
また、上記金属原子に結合している酸素原子のうちの少なくとも１つには、炭素原子を１以上有する特性基が結合する。この特性基は、少なくとも細孔の内壁面に存在する場合に、構成原子（例えば、水素原子等）の１つがとれて、そこに陽イオン交換基が結合されるものである。このような特性基は、酸素原子を介して金属原子に化学的に安定に結合できるものであれば特に限定されないが、炭化水素基であることが好ましい。
前記イオン交換基としては、例えば、下記一般式（４）で表される構造を少なくとも有しているものが挙げられる。
Ｚ−Ｏ−Ｈ        （４）
（式（４）中、Ｚは、炭素原子、リン原子、硫黄原子、窒素原子、または、ハロゲン原子を示す。）
本実施形態において、メソポーラス無機材は、粉末のまま使用してもよいし、必要に応じて成形して使用してもよい。成形する手段はどのようなものでも良いが、押出成形、打錠成形、転動造粒、圧縮成形、ＣＩＰ（冷間静水等方圧プレス）などが好ましい。その形状は使用箇所、方法に応じて決めることができ、例えば円柱状、破砕状、球状、ハニカム状、凹凸状、波板状等が挙げられる。
本実施形態に係る捕捉対象物質捕捉材によれば、複数の細孔を有するメソポーラス無機材を含むことにより、例えば、エンジンオイル等の初期劣化物（スラッジ前駆体）が重合してスラッジ化する前に、スラッジ前駆体をメソポーラス無機材の細孔内に捕捉してスラッジ化を抑制することが可能なため、オイルの劣化を防止することができる。また、メソポーラス無機材が有する細孔の径（細孔直径が約１ｎｍ〜約５０ｎｍ程度のメソサイズ、好ましくは約１〜約２０ｎｍ程度）に比べて、分子サイズが大きい化合物、例えば、液状有機化合物がエンジンオイルの場合は、オイル添加剤（例えば、コハク酸イミド類、過塩基性Ｃａスルホネート類、ジアルキルジチオりん酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ：Ｚｉｎｃ  Ｄｉａｌｋｙｌｄｉｔｈｉｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ）等）が捕捉されにくいため、オイル性能を維持することができる。
本実施形態に係る、液状有機化合物または気体に含まれる捕捉対象物質を捕捉するための捕捉対象物質捕捉用フィルタは、液状有機化合物または気体から捕捉対象物質を捕捉、除去するものであって、複数の細孔を有するメソポーラス無機材を含むろ材を備える。
本実施形態に係る捕捉対象物質捕捉用フィルタにおいて、ろ材の表面にメソポーラス無機材の粒子を含むこと、例えば、ろ材の繊維にメソポーラス無機材の粒子が担持されていることが好ましい。
例えば、図１に示すような一体型メソポーラスオイルフィルタが挙げられる。図１に示す一体型メソポーラスオイルフィルタ１０は、ＭＭＳＳ等のメソポーラス無機材の粒子を含浸させたメソポーラスオイルフィルタ濾紙１２を備え、オイルフィルタ濾紙１２を従来のオイルフィルタと一体化したものである。
また、本実施形態に係る捕捉対象物質捕捉用フィルタにおいて、ろ材が、捕捉対象物質を捕捉、除去するために液状有機化合物または気体との接触を増やすハニカム構造を有する成形部材の少なくとも液状有機化合物または気体と接する面にメソポーラス無機材を含むものであることが好ましい。
例えば、図２に示すような分離型メソポーラスオイルフィルタが挙げられる。図２の分離型メソポーラスオイルフィルタ１４は、ハニカム構造の成形部材（オイルを循環させる際に、圧損が少なくなる構造）の少なくともオイルと接する面にＭＭＳＳ等のメソポーラス無機材を設けたメソポーラスエレメント１６（図３参照）を内蔵したメソポーラスフィルタ１８を、従来よりエンジン等に取り付けられている、従来のオイルフィルタ濾紙２２を備えるオイルフィルタ２０と抱き合わせて装着したものである。図３のハニカム構造のメソポーラスエレメント１６としては、メソポーラス無機材をハニカム構造に成形したものでもよいし、ハニカム構造の金属、セラミック、樹脂等の成形部材の少なくともオイルと接する面にメソポーラス無機材を付着、含浸等させたものでもよい。
本実施形態に係る液状有機化合物の捕捉対象物質捕捉用フィルタとしては、ろ材が抄紙体であってもよく、抄紙体の繊維にメソポーラス無機材の粒子が担持されている抄紙体をオイルフィルタ等として用いてもよい。
本実施形態に係る捕捉対象物質捕捉用フィルタとしては、複数の細孔を有するメソポーラス無機材の成形体から構成されるものであってもよい。成形体は、例えば、所定のメソポーラス無機材をメンブランフィルタ等の上に分散させて、油圧成形機等により所定の圧力により圧縮成形することにより得られる。
この成形体において、メソポーラス無機材は球状でも不定形でもよいが、量産性等の観点から不定形であることが好ましい。ここで、本明細書において、「不定形」とは球状以外のメソポーラス無機材をいう。
この成形体において、捕捉効果等の観点から、不定形メソポーラス無機材の平均粒子径が約０．２〜約１００μｍの範囲であることが好ましく、約１．５〜約１００μｍの範囲であることがより好ましく、約１．５〜約７０μｍの範囲であることがさらに好ましく、約１．５〜約２０μｍの範囲であることが特に好ましい。ろ過時の圧力損失低減等の観点からは、メソポーラス無機材の平均粒子径が約５〜約１００μｍの範囲であることが好ましい。捕捉効果と圧力損失低減の両方を兼ね備えた成形体として、平均粒子径が約５〜約７０μｍの範囲であることがより好ましい。
本実施形態に係る液状有機化合物収容容器は、液状有機化合物を収容する収容部を備えるものであって、収容部の内面の少なくとも一部に、複数の細孔を有するメソポーラス無機材を含む。
例えば、図４に示すようなメソポーラス無機材を内面塗布した内面塗布オイルパンが挙げられる。図４の内面塗布オイルパン２４は、オイルパン２６の内面に、樹脂系バインダあるいは無機系バインダとメソポーラス無機材粒子の混合液を塗布する等の方法により、メソポーラス無機材層２８を設けたものである。
樹脂系バインダとしては、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、シアノアクリレート等が挙げられる。無機系バインダとしては、例えば、アルミナ系バインダ、シリカ・アルミナ系バインダ等が挙げられる。
液状有機化合物収容容器の具体例としては、上記オイルパンの他に、専用タンク、配管部等が挙げられる。
本実施形態に係るエンジンオイルは、複数の細孔を有する平均粒子径１μｍ以下の球状メソポーラス無機材が分散されているものである。メソポーラス無機材が分散されていることにより、スラッジやスラッジ前駆体等の捕捉対象物質を選択的に捕捉することができる。
【実施例】
【０００９】
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
＜実施例１および比較例１＞
オイル劣化抑制技術における劣化物除去の一手法として、初期劣化物が重合してスラッジ化する前に初期劣化物を捕捉し、オイル劣化を抑制することを検討した。劣化物の捕捉材としてメソポーラス無機材を用い、オイル劣化抑制効果を検証した。
［供試多孔体］
メソポーラス無機材として、中心細孔直径が約１〜約２０ｎｍである複数の細孔を有するサブミクロンオーダの球状粒子形状となるよう合成した単分散球状メソポーラスシリカ（ＭＭＳＳ）を用いた。具体的な合成方法は以下の通りとした。
（メソポーラスシリカの合成例）
精製水４１２６ｇおよびメタノール（ＭｅＯＨ）３８１０ｇの混合溶媒にヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド（Ｃ１６ＴＭＡＣｌ）３５．２ｇを溶解し、２５℃に保ちながら撹拌した。さらに、１Ｍ  ＮａＯＨ  ３４．２ｇ、ＭｅＯＨ  ３０ｇで希釈したテトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）２６．４ｇを加えた。約８時間撹拌し、一晩静置した後、ろ過と精製水への再分散とを２回繰り返した後、４５℃で乾燥し、白色粉末１９．２５ｇを得た。この白色粉末を、空気中、５５０℃で６時間焼成して、メソポーラスシリカ９．２５ｇを得た。
（アミノ基共重合メソポーラスシリカの合成例）
精製水４１２６ｇおよびメタノール（ＭｅＯＨ）３８１０ｇの混合溶媒にヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド（Ｃ１６ＴＭＡＣｌ）３５．２ｇを溶解し、２５℃に保ちながら撹拌した。さらに、１Ｍ  ＮａＯＨ  ３４．２ｇを加えた後、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）２５．７４ｇと３−アミノプロピル−トリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）０．７８ｇ（モル比  ＴＭＯＳ：ＡＰＴＥＳ＝９７．５：２．５に相当）とをＭｅＯＨ  ３０ｇで希釈して加えた。約８時間撹拌し、一晩静置した後、ろ過と精製水への再分散とを２回繰り返した後、４５℃で乾燥し、白色粉末１８．３０ｇを得た。その後、この白色粉末から以下の方法で界面活性剤を抽出した。すなわち、上記白色粉末３ｇをエタノール３００ｍＬ、濃塩酸３ｍＬと混合し、６０℃で１２時間処理した後、ろ過とエタノールへの分散を３回繰り返し、アミノ基を共重合したメソポーラスシリカを得た。この状態では、アミノ基は塩酸塩の形で存在している。この共重合メソポーラスシリカ１．７５ｇを２８重量％アンモニア水５ｍＬとメタノール９５ｍＬの混合溶媒に分散し、室温で８時間撹拌した。その後、ろ過、メタノールで洗浄し、１５０℃で１２時間真空乾燥して、アミノ基共重合メソポーラスシリカ１．５５ｇを得た。
［試験］
ＮＯｘ劣化オイルを用い、ＭＭＳＳと比較材によるろ過試験を行い、ろ過後のオイル成分について、フーリエ変換赤外分光分析（ＦＴ−ＩＲ）により解析した。
［供試ＮＯｘ劣化オイル］
ベースオイルに各種添加剤（摩耗防止剤、清浄剤、分散剤）を配合して、試作オイルを作製した。この試作オイルをＮＯガスバブリングにより劣化させ、供試ＮＯｘ劣化オイルを作製した。表１にＮＯｘバブリング条件を示す。
【表１】
0005845091.tif 000005
［試作オイル］
ベースオイルに、摩耗防止剤としてＺｎＤＴＰを１ｍａｓｓ％、清浄剤として過塩基性Ｃａスルホネートを２ｍａｓｓ％、分散剤としてコハク酸イミドを６ｍａｓｓ％配合した。
（ベースオイル）
ベースオイルとして、ＧｒｏｕｐＩＩＩベースオイル：ＹＵＢＡＳＥ４（ＳＫＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社）、動粘度；１９．７ｍｍ２／ｓ（４０℃）、４．２ｍｍ２／ｓ（１００℃）、Ｓ＜１０ｐｐｍ、水素化分解・異性化鉱油を用いた。
（添加剤）
ＺｎＤＴＰ：ＬＺ１３７１（日本ルーブリゾール社）  ｓｅｃｏｎｄａｒｙタイプ
過塩基性Ｃａ−スルホネート：ＬＺ６４７７Ｃ（日本ルーブリゾール社）  全塩基価（ＴＢＮ）＝３００ｍｇＫＯＨ／ｇ
コハク酸イミド：ＬＺ６４１２（日本ルーブリゾール社）
［ろ過方法］
ＮＯｘ劣化オイルのろ過は、図５に示すろ過装置を用いた。ろ過材は重量約１ｇをメンブランフィルタ（住友電工製ＰＯＲＥＦＬＯＮ  ＦＰ０４５  ポアサイズ：０．４５μｍ）の上に分散させ、油圧成形機により４ＭＰａで圧縮成形した。ろ過材を成形後、メンブランフィルタ（住友電工製ＰＯＲＥＦＬＯＮ  ＦＰ１００  ポアサイズ：１μｍ）を乗せ、ろ過装置に装着し、ＮＯｘ劣化オイルを５ｍｌ注入した。ろ過材を用いたろ過は、Ｎ２ガスにより２０ｋＰａで加圧した。メンブランフィルタのみでのろ過は大気圧で行った。
［供試ろ過材］
評価に用いたろ過材の詳細を以下に示す。
（１）ろ過材なしメンブランフィルタ（メンブランフィルタポアサイズ０．４５μｍのみ）
（２）ＭＭＳＳ：平均粒子径６１０ｎｍ  中心細孔直径２．４ｎｍ
（３）真球ＳｉＯ２：アドマテックス  ＳＯ−Ｅ２  平均粒子径６００ｎｍ  細孔なし（比較例１）
［オイル成分解析］
供試ＮＯｘ劣化オイルとろ過後オイルの成分をフーリエ変換赤外分光分析装置（ＦＴ−ＩＲ）により解析した。装置仕様と解析条件を以下に示す。
フーリエ変換赤外分光分析装置：サーモニコレー・ジャパン社  Ａｖａｔａｒ３６０
使用セル：ＪＡＳＣＯ  液体用固定セル  ＫＢｒ  ｔ＝０．１ｍｍ
積算回数：３２回
［結果］
（供試ＮＯｘ劣化オイル）
ＮＯｘ劣化オイルと新品の試作オイルとの差スペクトルを図６に示す。供試ＮＯｘ劣化オイルは、初期劣化物である硝酸エステル、硝酸塩および硫酸塩が生成されている。一方、有効な添加剤であるコハク酸イミド、過塩基性Ｃａスルホネート、ＺｎＤＴＰが減少、変質していることがわかる。
（ろ過後オイル観察）
供試ＮＯｘ劣化オイルとろ過後のＮＯｘ劣化オイルを目視により観察した。ＭＭＳＳでろ過したオイルのみ顕著な色の変化が観察され、新品の試作オイルに近い色になった。
（ろ過後オイル成分）
各ろ過材でろ過した供試ＮＯｘ劣化オイルと新品の試作オイルとの差スペクトルを図７に示す。ＭＭＳＳでろ過したオイルは、初期劣化物である硝酸エステル、硝酸塩・硫酸塩が減少しており、劣化物が捕捉されていることがわかる。比較材のＳｉＯ２は、メンブランフィルタのみのろ過結果と同様に初期劣化物の減少は見られなかった。これらの結果から、ＭＭＳＳは初期劣化物を捕捉することができ、オイル劣化の抑制に有効であることがわかった。
＜実施例２〜１５および比較例２〜５＞
［供試多孔体］
中心細孔直径が１．８〜１０．６ｎｍである複数の細孔を有するメソポーラス無機材として、不定形メソポーラスシリカを用いた。また、粒子径６１０ｎｍ、細孔径２．４ｎｍの球状メソポーラスシリカを用いた。用いた不定形メソポーラスシリカと球状メソポーラスシリカのＳＥＭ写真をそれぞれ図８、図９に示す。
［試験］
ＮＯｘ劣化オイルを用い不定形メソポーラスシリカ、球状メソポーラスシリカと比較材によるろ過試験を実施した。ろ過後のオイル成分をフーリエ変換赤外分光分析（ＦＴ−ＩＲ）により解析して、劣化物捕捉効果を検証した。
［供試ＮＯｘ劣化オイル］
市販ガソリンエンジンオイルであるトヨタ  キャッスル  ＳＭ／５Ｗ−３０をＮＯ２ガスバブリングにより劣化させ、ガソリンエンジンでの長期使用されたオイルを模擬したＮＯｘオイルを作製し、試験に供した。表２にＮＯｘバブリング条件を示す。
【表２】
0005845091.tif 000006
［ろ過方法］
ＮＯｘ劣化オイルのろ過は、図５に示すろ過装置を用いた。粒子状のろ過材は、重量０．８ｇをメンブランフィルタ（住友電工製ＰＯＲＥＦＬＯＮ  ＦＰ０４５  ポアサイズ：０．４５μｍ）の上に分散させ、油圧成形機により４ＭＰａで圧縮成形した。また、不定形メソポーラスシリカを担持した抄紙体は、不定形メソポーラスシリカの含有量が約０．８ｇになるようにφ４７ｍｍに切り抜いた抄紙体をメンブランフィルタ（ポアサイズ：０．４５μｍ）の上に重ねて乗せた。ろ過材の上に、メンブランフィルタ（住友電工製ＰＯＲＥＦＬＯＮ  ＦＰ１００  ポアサイズ：１μｍ）を乗せ、ろ過装置に装着し、ＮＯｘ劣化オイルを３ｍｌ注入した。ろ過は、Ｎ２ガスにより２０，５０，１００，１５０，２００ｋＰａで各２時間加圧した。
［供試ろ過材］
評価に用いた不定形メソポーラスシリカ、球状メソポーラスシリカと比較用ポーラス体を以下に示す。
（１）不定形メソポーラスシリカ粒子（表３の実施例２〜１０）
不定形メソポーラスシリカ抄紙体（表３の実施例１１，１２）
（２）球状メソポーラスシリカ  平均粒子径６１０ｎｍ、中心細孔直径２．４ｎｍ
化学修飾：なし（実施例１３）、塩酸塩処理（実施例１５）、アミノ基処理（実施例１４）タイプ
（３）ゼオライト：東ソー  ゼオラム  Ａ−３  平均粒子径１５０μｍ以下、中心細孔直径０．３ｎｍ（比較例２）
（４）珪藻土：昭和化学  ラジオライト  スペシャルフロー、平均粒子径１２．７μｍ、中心細孔直径３００ｎｍ（比較例３）
（５）活性炭：Ｎｏｒｉｔ  ＳＸ２、平均粒子径２０μｍ、中心細孔直径は不明である（比較例４）
（６）セピオライト：近江工業  Ｐ−８０Ｖ、平均粒子径、中心細孔直径は不明である（比較例５）
【表３】
0005845091.tif 000007
塩酸塩処理球状メソポーラスシリカは、３−アミノ・プロピルトリメトキシシランをテトラメトキシシランとともにシリカ源として用いて共重合する方法により合成した。生成物から塩酸とエタノールとの配合溶媒を用いて８０℃に加熱することでメソ細孔内の界面活性剤を除去して合成した。さらに、アンモニア水を含むメタノール溶液にこの塩酸塩処理球状メソポーラスシリカを分散し、５０℃に加熱することで塩酸を除去し、アミノ基処理球状メソポーラスシリカを得た。
［オイル成分解析］
供試ＮＯｘ劣化オイルとろ過後オイルの成分を実施例１と同様にしてフーリエ変換赤外分光分析装置（ＦＴ−ＩＲ）により解析した。
［結果］
（供試ＮＯｘ劣化オイル）
ＮＯｘ劣化オイルと新品オイルとの差スペクトルを図１０に示す。差スペクトルにて、破線（基準）の上側のピークがＮＯｘ劣化オイル試験によりオイル中で増加した成分に由来し、下側が減少した成分に由来する。供試ＮＯｘ劣化オイルでは、初期劣化物となる硝酸エステル、硝酸塩および硫酸塩が生成されていることがわかる。また、有効なオイル添加剤であるコハク酸イミド、過塩基性Ｃａスルホネート、ＺｎＤＴＰが減少もしくは変質していることもわかる。このＮＯｘ劣化オイルを後述する劣化物捕捉効果の評価に用いた。
（劣化物捕捉効果の定量）
劣化物捕捉効果の定量は、初期の劣化成分である硝酸エステル（波数：１６３０ｃｍ−１）と、硫酸塩（波数６１０ｃｍ−１近傍）に着目し、ろ過前後のＮＯｘ劣化オイルの硝酸エステル、硫酸塩のピーク高さを測定して、その減少割合から捕捉効率を求めた。図１１、図１２に供試ＮＯｘ劣化オイルの硝酸エステルと硫酸塩のスペクトル例を示す。
（粒子径の影響）
実施例３と実施例５〜７でのろ過による劣化物捕捉効果を図１３、図１４に示す。実施例６と実施例７により捕捉効率を外挿した結果、平均粒子径約１００μｍ以下で約１０％以上の捕捉効率が得られると推測される。また、図１３と図１４の両者を総合して見ると、平均粒子径約１．５〜約２０μｍの範囲で特に優れた劣化物捕捉効果を得られることがわかる。
ろ過装置を用い、５０ｍＬの供試油をろ過できる時間により、各種ろ過材を用いた場合のオイルの流れにくさ、すなわち油圧の圧力損失（圧損）を評価した（図１５）。図１６に評価結果を示す。実施例３，５，６，７を比較すると、不定形メソポーラスシリカ粒子の成形体をろ過材に用いる場合には、粒子径が大きい方が圧損が小さくできることがわかる。また、不定形メソポーラスシリカ抄紙体を用いた実施例１１も滴下時間が短く、圧損を低く抑えられることがわかる。以上から、平均粒子径約５〜約７０μｍでは、オイルろ過時の圧損を小さくしたままで劣化物の捕捉ができるといえる。
（中心細孔直径の影響）
実施例２，４，８，９，１０でのろ過による劣化物捕捉効果を図１７、図１８に示す。中心細孔直径約１．８〜約１０．６ｎｍの範囲で劣化物捕捉効果が得られることがわかる。硝酸エステルに対しては、中心細孔直径約１．８ｎｍ〜約８ｎｍで捕捉効率が特に高くなり、硫酸塩の捕捉効率は、中心細孔直径約１．８ｎｍ〜約１０．６ｎｍで高くなることがわかった。中心細孔直径約８ｎｍ〜約１０．６ｎｍでは約１００％捕捉できている。比較材として用いたゼオライト（比較例２：中心細孔直径０．３ｎｍ）と珪藻土（比較例３：中心細孔直径３００ｎｍ）は、硝酸エステル、硫酸塩ともに捕捉効果がほとんどないことから、中心細孔直径約１．８ｎｍ以下では捕捉効果が劣り、中心細孔直径が大きすぎても捕捉効果がほとんどないことがわかった。
（多孔体材質の影響）
不定形メソポーラスシリカの実施例３と比較材の活性炭（比較例４：平均粒子径２０μｍ、中心細孔直径は不明）、セピオライト（比較例５：平均粒子径と中心細孔直径は不明）の成形体をろ過材に用いた場合の劣化物捕捉効果を図１９に示す。比較材に比べて、不定形メソポーラスシリカが極めて優れた劣化物捕捉効果を示すことがわかった。
（球状メソポーラスシリカ化学修飾の影響）
細孔内表面にプロピル基を介してアミノ基と塩酸塩を約２．５％修飾した球状メソポーラスシリカの劣化物捕捉効果を図２０に示す。球状メソポーラスシリカの化学修飾により劣化物の捕捉効率は向上しており、特に塩酸塩修飾での捕捉効率が高くなることがわかった。
（球状メソポーラスシリカのオイル中分散の効果）
球状メソポーラスシリカをオイル中に分散させた時のオイル劣化抑制効果を確認するため、図２１に示すオイル劣化試験装置を用い、オイルの劣化試験を行った。供試油には、市販ガソリンエンジン油  トヨタ  キャッスル  ＳＭ  ＯＷ−２０を用いた。試験条件を表４に示す。試験後の球状メソポーラスシリカ非配合オイルと、ろ過フィルタ（ザルトリウス製  ミニザルトＮＹ２５Ｘプラス  孔径０．４５μｍ）でろ過した試験後の球状メソポーラスシリカ  ３ｍａｓｓ％配合オイルについてそれぞれ新品オイルとの差スペクトルを求めた。その結果を図２２に示す。球状メソポーラスシリカを配合したオイルは非配合オイルに比べ酸化物、硝酸塩、硫酸塩等の劣化物生成量が少なくなっており、球状メソポーラスシリカをオイル中に分散させることでオイルの劣化を抑制できることがわかった。
【表４】
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（実機エンジンによるオイル劣化抑制評価）
ＮＯｘ劣化オイルによるろ過試験において、オイルろ過時の圧損が小さかった不定形メソポーラスシリカ粒子（実施例７）をろ過材として用い、実機エンジンによるオイル劣化抑制の評価試験を行った。実機試験のシステム構成を図２３に、試験条件を表５に示す。試験は、ろ過装置の中にろ過材を充填した場合（ろ過材あり）と、ろ過材を充填しない場合（ろ過材なし）につき、それぞれの条件でエンジンを運転し、エンジンの運転に伴ってオイル中に生成されるスラッジプリカーサ（初期劣化物）量を比較することにより評価した。オイル中のスラッジプリカーサの測定は、超遠心分離機を用いて測定した。メソポーラスシリカ粒子でろ過したオイルは、ろ過材なしと比べ、エンジン運転時間４時間の時点でスラッジプリカーサ量が約５０％低減されており、実機エンジンにおいてオイル劣化を抑制でき、オイル寿命を約２倍に延長できることがわかる（図２４）。
【表５】
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（不定形メソポーラスシリカ抄紙体の効果）
オイルろ過時の圧損を比較的小さくでき、また、フィルタ材料として、粒子成形体に比べて取扱いが容易なことから、不定形メソポーラスシリカを担持させた不定形メソポーラスシリカ抄紙体の検討を行った。図２５に中心細孔直径１．８ｎｍの不定形メソポーラスシリカを担持させた実施例１１と、中心細孔直径４．２ｎｍの不定形メソポーラスシリカを担持させた実施例１２の捕捉効果を示す。実施例１２は、硝酸エステル、硫酸塩ともに捕捉効率が約１０％以上であり、劣化物捕捉効果が確認できた。
（不定形メソポーラスシリカの劣化物捕捉効果まとめ）
不定形メソポーラスシリカの劣化物捕捉効果を、ＮＯｘ劣化油をメンブランフィルタ（孔径：０．４５μｍ）のみでろ過した結果を×とした相対評価として表６に示す。
【表６】
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【符号の説明】
【００１０】
１０  一体型メソポーラスオイルフィルタ、１２  メソポーラスオイルフィルタ濾紙、１４  分離型メソポーラスオイルフィルタ、１６  メソポーラスエレメント、１８  メソポーラスフィルタ、２０  オイルフィルタ、２２  オイルフィルタ濾紙、２４  内面塗布オイルパン、２６  オイルパン、２８  メソポーラス無機材層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２４】
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【図２５】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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【図１５】
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【図２３】
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