KR100691614B1 - 식물성 오일을 이용한 선박용 유압유 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 식물성 오일을 이용한 선박용 유압유에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 식물성 오일, 건조제, 피막형성 방지제 및 부착증진제를 함유하는 것을 특징으로 하고, 건조중인 신조선 블록 제작 및 조립공정에서 사용하고 있는 잭 업 장치(Jack-up tool)에 광물성 유압유를 대체하여 환경친화성을 높이고 오일이 작업중 누유된 경우 도장 처리 등을 위하여 이를 제거하는데 걸리는 시간 및 비용을 현저하게 단축할 수 있는 선박용 유압유에 대한 것이다.
식물성 오일, 건조제, 피막형성 방지제, 부착증진제

Description

식물성 오일을 이용한 선박용 유압유{Composition of Hydraulic oil using vegetable oil}
본 발명은 식물성 오일을 이용한 선박용 유압유에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 식물성 오일, 건조제, 피막형성 방지제 및 부착증진제를 함유하는 것을 특징으로 하고, 건조중인 신조선 블록 제작 및 조립공정에서 사용하고 있는 잭 업 장치(Jack-up tool)에 광물성 유압유를 대체하여 환경친화성을 높이고 오일이 작업중 누유된 경우 도장 처리 등을 위하여 이를 제거하는데 걸리는 시간 및 비용을 현저하게 단축할 수 있는 선박용 유압유에 대한 것이다.
유압유(Hydraulic oil)란 산업체의 각종 장비 및 건설기계 등에서 사용되는 유압작동장치(Hydraulic system)의 동력 전달 매개체로서, 유압장치에 사용되는 유압유는 크게 나누어 석유계작동유와 불연성작동유가 있다. 석유계 작동유는 일반작동유, NC 작동유, 내마모성 작동유 등으로 다시 구분되고, 불연성작동유는 함수형작동유와 합성작동유로 나누어 진다.
유압유가 원활하게 기능하게 위해서 적정한 점도와 높은 점도 지수를 가져 야 한다. 점도가 부적당한 경우 누유가 생기거나 기계가 마모되기도 하며 정확하고 원활한 작동이 이루어지지 않아 기계의 효율이 떨어지게 된다. 따라서, 유압 장치가 성능을 충분히 발휘시키기 위해서는 장치의 종류, 크기 및 온도 등을 고려하여 적당한 점도의 유압유를 선택하여야 하며, 선택된 적절한 점도가 계속하여 유지되기 위해서는 점도지수가 높아 온도 변화에 따른 점도의 변화가 적어야 한다.
또한, 유압유의 산화로 인하여 생성되는 슬러지는 밸브 등을 막히게 하거나 마찰부위를 마모시키는 원인이 되므로 유압유는 높은 산화 안정성을 가져야 한다. 일반적으로 유압유의 교반 작용이나 증압 과정은 마찰손실 및 발포량을 증가시켜 온도를 상승시키게 되고, 온도의 상승은 유압유의 산화를 촉진하게 되므로, 높은 산화 안정성은 유압유의 안정적인 효율 유지를 위해 필수적이다.
이외에도 유압유가 갖추어야 할 성상으로는 소포성 및 부식방지성 등이 있다. 유압 장치는 가압 및 감압이 반복하여 일어나므로 작동유에 공기가 들어갈 경우 격심한 기포현상이 일어나며, 이것은 열화의 원인이 됨은 물론 작동불량을 일으키게 된다. 따라서 생성된 기포를 신속히 제거하는 소포성이 요구되며, 또한 유압유가 접촉하게 되는 금속면이 부식을 방지하기 위한 부식 방지성 및 방청성 등이 요구된다.
상기와 같은 조건들을 만족시키며 일반적으로 사용되는 유압유는 석유계 유압유와 같은 광물성 유압유로서, 유동성이 뛰어나고, 온도 변화에 따라 점도의 변화가 적을 뿐 아니라 오랜 기간 사용하여도 화학적, 물리적 변화가 적어 산업 전반에 널리 사용되고 있다. 특히, 주위의 온도변화가 심한 선박 등에 사용되는 유압 장치는 고점도 지수를 갖는 유압유를 사용하여야 하기 때문에 일반 합성유보다 광물성 유압유가 사용되고 있다.
그러나, 일반 광물성 유압유는 해양 오염의 가능성이 있을 뿐만 아니라 인체에도 유해한 물질로서 그 취급에 있어서 주의가 필요하며, 작업 중 누유가 될 경우, 누출이 된 부위에 도장을 직접적으로 하는 것이 불가능하여 누유된 유압유를 제거하는 작업을 먼저 실시하여야 하는 번거로움이 있었다.
특히, 광물성 유압유를 사용한 후 도장을 필요로 하는 신조선 블록 제작 및 조립 공정에서 사용하고 있는 잭업(Jack-up) 장치의 경우, 누유된 광물성 유압유를 제거하기 위하여 용제를 이용하여 세척하거나 산소 절단기를 이용하여 화염으로 제거한 다음 2차로 블라스팅(Blasting) 전처리를 실시하여야 하는 등 많은 작업 시간 및 비용이 소요되고 있다.
따라서, 광물성 유압유와 같이 뛰어난 유동성 및 고점도 지수를 가지면서도 누유시 환경 오염 및 인체 유해성이 적고, 누유된 부위를 도장하기 위하여 오염된 부분의 유압유를 제거하는 데 있어서 비용과 시간을 현저하게 단축시킬 수 있는 새로운 유압유의 개발이 당업계에 요청되고 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여 당업계의 요구에 부응하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은 누유시 해양 환경 오염 및 인체 유해성을 감소 시킬 수 있는 선박용 유압유를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 유압유를 사용한 후 도장을 필요로 하는 신조선 블록 제작 및 조립 공정에서 사용하고 있는 잭업(Jack-up) 장치에 있어서 누유된 유압유를 제거하기 위한 작업 시간 및 비용을 현저하게 단축시킬 수 있는 선박용 유압유를 제공하는 데에 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 식물성 오일, 건조제, 피막형성 방지제 및 부착증진제를 포함하는 선박용 유압유를 제공한다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 선박용 유압유는 식물성 오일, 건조제, 피막형성 방지제 및 부착증진제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 식물성 오일은 유압유의 윤활성을 확보하기 위한 것으로서, 그 종류가 특별히 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 피마자유(Castor oil), 야자유(Coconut oil), 면실유(Cottonseed oil), 탈수 피마자유(Dehydrated Castor oil), 어유(Fish oil), 아마인유(Linseed oil), 홍화유(Safflower oil), 해바라기 오일(Sunflower oil), 콩 기름(Soybean oil), 톨유 지방산(Tall oil fatty acid), 동유(Tung oil) 및 카듀라 E-10(CADURA E-10) 등으로 이루어진 식물성 오일 군에서 선택되는 적어도 하나 이상이 사용되며, 상기 식물성 오일의 요오드 가(Iodine Value)는 50 ~ 200의 범위가 바람직하다.
요오드 가가 200을 초과하게 되면 표면에 피막이 형성되거나 유압유 사용 중에 불순물 등이 발생하여 저장 안정성이 떨어지게 되고, 요드가 가 50 이하가 되면 선박에 누유되어 있어도 산화 건조가 이루어지지 아니하여 누유된 부분에 도료의 도장이 되지 않는다.
본 발명의 선박용 유압유의 구성 성분으로 사용되는 산화 건조제는 유압유가 누유되어 오염되어도 도장이 가능하게 하기 위한 것으로서, 코발트 알킬레이트(Cobalt alkylate), 납 알킬레이트(Plumbum alkylate), 망간 알킬레이트(Manganese alkylate), 칼슘 알킬레이트(Calcium alkylate), 아연 알킬레이트(Zinc alkylate) 및 지르코늄 알킬레이트(Zirconium alkylate) 등으로 이루어진 금속 건조제 군에서 선택되는 적어도 하나 이상이 사용될 수 있다.
산화 건조제는 표면건조와 내부건조가 모두 가능하여야 하며 산화 건조제 함량은 오일의 0.1~10 중량 % 정도인 것이 바람직하다. 산화 건조제 함량이 0.1% 이하인 경우에는 산화 건조가 잘 이루어지지 않으며, 10% 이상이 될 경우에는 저장 중에 건조가 이루어져 유압유로서의 사용이 어렵게 된다.
본 발명의 선박용 유압유의 또 다른 구성 성분으로 사용되는 피막형성 방지제는 유압유를 장시간 사용하여도 불순물이 생성되지 않도록 하기 위한 것으로서,옥심 계열의 첨가제를 사용하고 사용하는 것이 바람직하며, 피막형성 방지제 함량은 오일의 0.1~5 중량 % 정도인 것이 바람직하다. 피막형성 방지제 함량이 0.1% 이하인 경우에는 유압유의 장시간 사용 시 피막이 형성되거나 불순물이 생길 수 있으며, 5% 이상이 될 경우에는 유압유가 선박에 누유되어 오염이 발생한 경우 산화 건조가 이루어지지 않아 도료의 도장을 방해하게 된다.
본 발명의 선박용 유압유의 또 다른 구성 성분으로 사용되는 부착증진제는 유압유와 도료와의 층간 밀착성을 높여 부착을 증진 시키기 위한 것으로서, 함량은 오일의 0.1~3 중량 % 정도인 것이 바람직하며, PAP-500(제조사: 에프티씨코리아, 한국)과 같이 도료와 경화 반응이 일어날 수 있는 에폭사이드 관능기를 가지고, 산화 건조가 가능하도록 분자량이 500-1000, 요오드가 90-120인 불포화도를 가지는 부착 증진제를 사용하는 것이 바람직하다.
이하에서는, 본 발명에 따른 선박용 유압유 제조의 실시예 및 제조된 유압유의 특성에 대한 분석 실시예들을 기재한다. 그러나, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니며, 발명의 상세한 설명 전체 기재 사항으로부터 당업자가 용이하게 안출 또는 변형해 낼 수 있는 정도의 모든 기술적 사상을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
[실시예 1] 선박용 유압유 제조 실시예 1
2ℓ 4구 플라스크에 온도계, 교반기 및 콘덴서를 설치한 후, 아마인유(Linseed oil) 1000g, 대두유(Soybean oil) 500g, 동유(Tung oil) 100g의 혼합액을 준비하였다. 준비한 혼합액을 교반하면서 메틸 에틸 케톡심(Methyl ethyl ketoxime) 16g과 8% 코발트 나프테네이트(cobalt naphthenate) 10g, 24% 납 나프테네이트(Pb naphthenate) 16g, PAP-500 부착증진제 16g을 첨가하여 최종적으로 요오드가가 145 내지 165 범위인 유압유를 얻었다.
[실시예 2] 선박용 유압유 제조 실시예 2
2ℓ 4구 플라스크에 온도계, 교반기 및 콘덴서가 설치된 상태에 아마인유(Linseed oil) 750g, 대두유(Soybean oil) 750g, 동유(Tung oil) 100g의 혼합액을 준비하였다. 준비한 혼합액을 교반하면서 메틸 에틸 케톡심(Methyl ethyl ketoxime) 16g과 8% 코발트 나프테네이트(cobalt naphthenate) 10g, 24% Pb 나프테네이트(naphthenate) 16g, PAP-500 부착증진제 16g을 첨가하여 최종적으로 요오드가가 140 내지 160 범위인 유압유를 얻었다.
[실시예 3] 선박용 유압유 제조 실시예 3
2ℓ 4구 플라스크에 온도계, 교반기 및 콘덴서가 설치된 상태에 아마인유(Linseed oil) 600g, 대두유(Soybean oil) 500g, 탈수 피마자유(Dehydrate castor oil) 500g의 혼합액을 준비하였다. 준비한 혼합액을 교반하면서 메틸 에틸 케톡심(Methyl ethyl ketoxime) 16g과 8% 코발트 나프테네이트(cobalt naphthenate) 10g, 24% 납 나프테네이트(Pb naphthenate) 10g, 6% 마그네슘 나프테네이트(Manganese naphthenate) 6g, PAP-500 부착증진제 16g을 첨가하여 최종적으로 요오드가가 135~155의 범위인 유압유를 얻었다.
[실시예 4] 선박용 유압유 제조 실시예 4
2ℓ 4구 플라스크에 온도계, 교반기 및 콘덴서가 설치된 상태에 대두유(Soybean oil) 800g, 탈수 피마자유(Dehydrate castor oil) 700g, 야자유(Coconut oil) 100g의 혼합액을 준비하였다. 준비한 혼합액을 교반하면서 메틸 에틸 케톡심(Methyl ethyl ketoxime) 16g과 8% 코발트 나프테네이트(cobalt naphthenate) 10g, 24% 납 나프테네이트(Pb naphthenate) 10g, 6% 마그네슘 나프테네이트(Manganese naphthenate) 6g, PAP-500 부착증진제 16g을 첨가하여 최종적으로 요오드가가 115~135의 범위인 유압유를 얻었다.
[실시예 5] 선박용 유압유 제조 실시예 5
2ℓ 4구 플라스크에 온도계, 교반기 및 콘덴서가 설치된 상태에 아마인유(Linseed oil) 300g, 대두유(Soybean oil) 700g, 탈수 피마자유(Dehydrate castor oil) 500g, 야자유(Coconut oil) 100g의 혼합액을 준비하였다. 준비한 혼합액을 교반하면서 메틸 에틸 케톡심(Methyl ethyl ketoxime) 16g과 8% 코발트 나프테네이트(cobalt naphthenate) 10g, 24% 납 나프테네이트(Pb naphthenate) 10g, 6% 마그네슘 나프테네이트(Manganese naphthenate) 6g, PAP-500 부착증진제 16g을첨가하여 최종적으로 요오드가가 120~140의 범위인 유압유를 얻었다.
[실시예 6] 제조된 선박용 유압유의 특성 분석
상기 실시 예 1 내지 5에서 얻어진 선박용 유압유의 특성을 알아보기 위하여 선박 전면을 본 발명의 유압유로 오염시킨 후 걸레를 이용하여 제거하였다. 또한, 비교를 위하여 선박용 유압유로 널리 사용되고 있는 인산에스테르 형태인 합성 유압유 (Power team사, 미국) 제품을 준비하였다.
유압유를 적용하는 선박 전면은 SIS 05 5900 Sa 2.5 표면처리가 되고 100x300mmx3t의 크기를 가진 시편을 사용하였으며, 도장 사양 별로 각각 6매의 시편으로 나누어 시험을 반복하였다. 시편 도장은 하도 도장(20 ㎛ 도막의 무기질 애벌칠 도장(shop-primer) 또는 100 ㎛ 도막의 에폭시 도료) 후 24시간 상온에서 건조한 후, 유압유로 오염시켰다. 오염된 유압유를 걸레로 제거한 다음 20일간 자연건조시키고, 100 ㎛ 도막의 에폭시 도료를 상도 도장한 다음 24일간 자연 건조 시켰다.
본 발명의 선반용 유압유와 일반적인 합성 유압유를 상기 조건에 따라 시편에 처리한 후, 선박 도장 후에 측정되는 시험 항목을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. 또한 모든 실험은 선박의 특성상 내해수성 시험을 먼저 실시한 다음 그 시편을 이용하여 물성을 측정하였다.
내 해수성 Dolly test (MPa) 내 충격성 (도막박리, mm)
육안판별 Blister Rust degree
실시예 1 무기질 shop primer 양호 10 10 3.3 9
에폭시 primer 양호 10 10 4.6 17
실시예 2 무기질 shop primer 양호 10 10 3.7 28
에폭시 primer 양호 10 10 4.3 20
실시예 3 무기질 shop primer 양호 10 10 3.7 24
에폭시 primer 양호 10 10 3.7 31
실시예 4 무기질 shop primer 양호 10 10 3.5 16
에폭시 primer 양호 10 10 4.0 18
실시예 5 무기질 shop primer 양호 10 10 3.7 12
에폭시 primer 양호 10 10 4.2 21
비교예 무기질 shop primer 불량 6 8 0.6 48
에폭시 primer 불량 7 8 0.8 46
상기 표 1에서 평가 항목 중 숫자는 시험 방법에 준하는 등급을 나타내거나 시험 방법에 나타난 평가 기준에 의한 숫자를 의미한다.
즉, 내 해수성은 해수 침지 5일과 상온 건조 2일을 120일 동안 반복한 후에 도막 표면에 발생된 제반 문제점을 확인한 데이터로서, 육안판별에 의한 색상의 변화, ASTM D714 조건에 의한 도막의 Blister 발생 여부, ASTM D610 조건에서 도막 표면의 녹 발청 여부 확인 결과를 보여주고 있다. 또한, 도막의 부착성 측정은 ASTM D4541의 Dolly test 방법을 사용하였으며, 내 충격성은 ASTM G 14의 방법을 사용하여 측정하였다.
본 발명에 따른 식물성 오일을 이용한 유압유를 사용함으로써, 누유시 해양 환경 오염 및 인체 유해성을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 유압유를 사용한 후 도 장을 필요로 하는 신조선 블록 제작 및 조립 공정에서 사용하고 있는 잭업(Jack-up) 장치에 있어서, 누유된 유압유의 일부만 제거하고 산화 건조가 일어나게 함으로써, 기존의 광물성 유압유 사용시 오염 부위를 용제로 세척 후에 산소 절단기를 이용하여 화염으로 제거한 다음 2차 표면처리(Blasting)를 실시하여 많은 작업 시간과 비용이 소요되었던 문제점을 현저하게 줄일 수 있다.

Claims (7)

  1. 식물성 오일, 산화 건조제, 피막형성 방지제 및 부착증진제를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 유압유.
  2. 제1항의 유압유에 있어서, 상기 식물성 오일이 피마자유(Castor oil), 야자유(Coconut oil), 면실유(Cottonseed oil), 탈수 피마자유(Dehydrated Castor oil), 어유(Fish oil), 아마인유(Linseed oil), 홍화유(Safflower oil), 해바라기 오일(Sunflower oil), 콩 기름(Soybean oil), 톨유 지방산(Tall oil fatty acid), 동유(Tung oil) 및 카듀라 E-10(CADURA E-10)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 선박용 유압유.
  3. 제1항의 유압유에 있어서, 상기 식물성 오일의 요오드 가(Iodine Value)가 50 ~ 200 의 범위인 것을 특징으로 하는 선박용 유압유.
  4. 제1항의 유압유에 있어서, 상기 산화 건조제가 코발트 알킬레이트(Cobalt alkylate), 납 알킬레이트(Plumbum alkylate), 망간 알킬레이트(Manganese alkylate), 칼슘 알킬레이트(Calcium alkylate), 아연 알킬레이트(Zinc alkylate) 및 지르코늄 알킬레이트(Zirconium alkylate)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 선박용 유압유.
  5. 제1항의 유압유에 있어서, 상기 산화 건조제의 함량이 상기 식물성 오일 함량의 0.1 ~ 10 중량% 인 것을 특징으로 하는 선박용 유압유.
  6. 제1항의 유압유에 있어서, 상기 피막형성 방지제가 옥심 계열의 첨가제이고, 그 함량이 상기 식물성 오일 함량의 0.1 ~ 5 중량% 인 것을 특징으로 하는 선박용 유압유.
  7. 제1항의 유압유에 있어서, 상기 부착증진제가 에폭사이드 관능기를 가지고, 그 함량이 상기 식물성 오일 함량의 0.1 ~ 3 중량%인 것을 특징으로 하는 선박용 유압유.
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