KR100855112B1

KR100855112B1 - 전-수소처리된 합성유를 포함하는 식물유계 윤활유

Info

Publication number: KR100855112B1
Application number: KR1020067006505A
Authority: KR
Inventors: 윌리엄 더블유. 가미어
Original assignee: 리뉴어블 루브리컨츠 인코포레이션
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2004-09-13
Publication date: 2008-08-28
Also published as: CN1867654A; CA2538768C; KR20060126945A; BRPI0414367A; JP4625456B2; US20050059562A1; BRPI0414367B1; EP1711586A1; NZ545920A; CA2538768A1; AU2004273094A1; MXPA06002862A; ZA200602890B; WO2005026300A1; JP2007505194A; CN1867654B; EP1711586A4; BRPI0414367B8; AU2004273094B2

Abstract

본 발명은 윤활성, 유동성, 전기절연값 및 미생물 생분해능을 비롯한 특성의 효과적인 조합을 가져서 기계설비의 적합한 작동에 유용하게 만드는 식물유계 조성물을 개시한다.

식물유, 생분해능, 유동성, 윤활유, 기유, 유동점강하제, 산화방지제

Description

전-수소처리된 합성유를 포함하는 식물유계 윤활유{Vegetable oil lubricant comprising all-hydroprocessed synthetic oils}

본 발명은 윤활유 조성물에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전-수소처리 경로에 의해 제조된 합성유를 포함하는 식물유계 윤활유에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 점도지수, 유동점, 저온 펌핑성, 낮은 휘발성, 산화 안정성, 전기절연값, 상이한 점도를 형성하는 능력 및 미생물 생분해능을 비롯한 향상된 특성을 제공하는 윤활유에 관한 것이다.

식물유계 윤활유는 천연 진공 가스 오일 원재료의 비-윤활유 부분을 포함하는 첨가제를 사용하여 형성될 수 있음은 일반적으로 공지되어 있다. 역사적으로, 기유(base oil) 제조자들은 원유의 가스 오일 부분으로부터 바람직하지 않은 비-윤활유 분자를 제거하기 위하여 전통적인 화학적-용매 정제 공정을 흔히 이용하여 왔다. 이러한 정제 공정은 용매가 소망하는 생성물의 분자 구조를 변경하지 않는 점에서 제거공정(subtraction)으로 간주된다. 용매 정제된 기유의 특징을 더욱 향상시키기 위하여, 수소화(즉, 수소가공)를 때때로 이용하여 분자를 포화시킴으로써 윤활유로 사용될 때 산화적 분해에 덜 영향을 받게 할 수 있다. 용매 가공과 관련된 수소가공은 유용하긴 하지만 전형적으로 아주 온화하기 때문에, 가공 생성물의 1차, 2차 및 3차 구조에 변화가 적다.

점도지수(VI)는 온도 변화에 따른 점도 변화에 대한 오일의 저항을 측정한다. VI가 높을수록, 넓은 온도 범위에 걸쳐 점도가 더 안정하다. 즉, VI가 높을수록, 온도가 냉각됨에 따라 오일이 덜 걸죽하게되고 고온에서는 덜 묽게될 것이므로 양쪽 온도 극한에서 양호한 윤활 성능을 제공한다.

수소첨가분해법(hydrocracking) 및 수소첨가이성화법(Hydroisomerization)은 고온에서 촉매 및 수소를 사용하여 고급 윤활기유를 제조하는 정제 공정이다. 수소첨가분해법은 VI를 향상시키고 불순물을 제거하기 위해 이용되는 반면에, 수소첨가이성화법은 왁스분자를 고급 윤활유 성분으로 변환시킨다.

그룹 I, II 및 III은 미국석유협회(API)가 엔진오일 라이센싱을 위한 가이드라인을 만들기 위해 개발한 광범위한 기유 원재료의 분류이다. 전형적으로, 용매-정제된 기유는 그룹 I에 속하는 반면에, 수소첨가처리된 기유 원재료는 그룹 II에 속한다. 새로운 개념의 기유(UCBO) 또는 초고점도지수 원재료는 보통 그룹 III으로 분류된다.

공식적인 API 표시는 아니지만 그룹 II+는 VI(110-119)보다 높지만 전형적인 그룹 II 원재료보다 휘발성이 낮은 그룹 II 원재료를 설명하기 위해 점점 사용이 증가되고 있는 용어이다.

그룹 I 오일은 성능을 감소시킬 수 있는 화합물인 다량의 황 및 아로마틱(aromatics)을 함유한다. 수소첨가처리된 그룹 II 및 III 오일은 이들 불순물 함량이 더 낮으므로 충분히 제제화된 윤활유에서 향상된 산화 성능을 초래한다.

최근의 정제 처리는 새로운 종류의 합성유를 형성하였다. 예컨대, Chevron Products Company에 의해, 미국 텍사스 휴스톤, 1999 Lubricants & Waxes Meeting(National Petrochemical & Refiners Association)에서 11월 11-12일에 "The Synthetic Nature of Group III Base Oils"라는 표제로 발표된 논문은 윤활 특성을 향상시키기 위하여 분자의 크기, 형상 및 헤테로원자 함량을 현저히 그리고 선택적으로 변경시키는 3개의 촉매 공정을 조합하는 전-수소처리(all-hydroprocessing) 제조 경로를 개시하고 있다. 수소는 오일을 굉장히 안정하게 하도록 총 3개 단계로 고온 및 고압에서 부가된다. 황 및 질소와 같은 불순물은 반드시 완전히 제거된다. 그룹 III 제조의 경우, 원재료는 포화물질로 전환되고, 이것은 이소파라핀에서 농축된다. 아로마틱, 황 및 질소를 함유하는 물질과 같은 반응성 종은 실질적으로 제거되며 또 보통 파라핀과 같은 저온 성능과 관련하여 문제를 만드는 종도 또한 제거된다. 마지막으로, 상기 논문은 시판되는 그룹 III 제조시 원료 및 생성물의 분석에 의하면, 대다수의 원재료 분자는 현대의 전-수소처리된 그룹 III 기유를 제조하기 위해 사용된 3개의 촉매 공정에 의해 합성적으로 변경됨을 보여준다. 이들 결과는 전-수소처리 경로를 이용하여 제조된 현대의 그룹 III 기유는 근본적으로 인간이 만든 것 또는 합성이며 옛날 기술에 의해 제조된 수소첨가분해된(hydrocracked) 기유에 비하여 이점들을 갖는다. 또한, 윤활유 적용에서 이들의 고성능은 이들로 하여금 폴리알파올레핀(PAO)과 같은 전통적인 합성에 의해 배합되어 고성능 제품에 사용될 수 있도록 한다. 상기 참고문헌은 전-수소처리된 그룹 III 기유를 생분해성 식물유계 윤활유를 제조하기 위한 원료물질로 사용하는 것은 시사하고 있지 않다.

식물유 및 그룹 III 오일을 사용하여 형성될 수 있는 윤활유를 일반적으로 개시하는 특허는 미국특허 6,103,673호; 미국특허 6,251,840호, 미국특허 6,451,745호; 및 미국특허 6,528,458호를 포함하며, 이들은 모두 루브리졸 코포레이션(오하이오 위클리프 소재)에 의한 특허이다. 부가적인 특허는 미국특허 6,303,547호 및 미국특허 6,444,622호를 포함하며, 이들은 미국 버지니아 리치몬드에 소재하는 에틸 코포레이션의 특허이다.

미국특허 6,528,458호는 (a) 윤활점도의 오일; (b) 2,5-디머캅토-1,3,4-티아디아졸(DMTM), DMTD의 유도체, 또는 이들의 혼합물; (c) 마찰저감제 및 (d) 분산제를 포함하는 조성물이 복수의 습윤 클러치 및 복수의 부분 동력전달 샤프트를 갖는 트랜스미션을 윤활시키는데 유용하다고 개시한다.

미국특허 6,451,745호는 (a) 윤활점도의 오일; (b) 분산제; 및 (c) 용제를 포함하는 조성물을 적용함으로써 연속적으로 가변 트랜스미션이 윤활될 수 있음이 개시되어 있다. 분산제(b) 및 용제(c)중의 적어도 하나는 붕산염 첨가된 종이고, 상기 조성물에 존재하는 붕소의 양은 상기 트랜스미션에 사용될 때 조성물에 개선된 마찰 및 항포획(antiseizure) 특성을 부여하기에 충분하다.

미국특허 6,444,622호는 적어도 1개의 C₅-C₆₀ 카르복시산 및 구아니딘, 아미노구아니딘, 우레아, 티오우레아 및 그의 염으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 1개의 아민의 반응 생성물과 인-함유 분산제의 혼합물이 기어 오일 첨가제로서 유 용하다고 개시하고 있다.

미국특허 6,303,547호는 적어도 1개의 C₅-C₆₀ 카르복시산 및 구아니딘, 아미노구아니딘, 우레아, 티오우레아 및 그의 염으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 1개의 아민의 반응 생성물이 기어 오일 첨가제로서 유용하다고 개시하고 있다.

미국특허 6,251,840호는 사용시 항마모 및 소포 특성을 나타내는 윤활유/작동액 조성물을 개시한다. 실리콘 및/또는 플루오로실리콘 소포제와 함께 2,5-디머캅토-1,3,4-티아디아졸 및 그의 유도체를 사용함으로써 그 특성을 개선시킬 수 있다.

미국특허 6,103,673호는 윤활 점도의 오일; 전단안정성 점도조절제; 0.1중량% 이상의 과염기성 금속염; 0.1 중량% 이상의 1 이상의 인 화합물; 및 0.1 내지 0.25 중량%의 2 이상의 마찰저감제의 조합물을 포함하는 조성물이 연속적 가변 트랜스미션용의 개선된 유체를 제공함을 개시하고 있다. 마찰저감제의 적어도 하나는 10개 이상의 탄소원자를 갖는 지방산의 아연 염, 히드로카르빌 기에서 12개 이상의 탄소원자를 갖는 히드로카르빌 이미다졸린 및 보레이티드(borated) 에폭사이드로 구성된 군으로부터 선택된다. 마찰저감제의 총량은 ASTM-G-77에 의해 110℃ 에서 측정된 바와 같은 금속 대 금속 마찰계수 약 0.120 이상을 제공하는 양으로 제한된다.

상기 참고문헌들은 식물유 및 수소처리된 기유(그룹 III)의 조합물을 함유하는 윤활유 배합물을 개시하지 않으므로 그러한 배합물과 관련된 이점도 제시하거나 시사하지 않는다. 전-수소처리된 그룹 III 기유는 용매 정제 단계없이 제조되기 때문에, 순도에 관한 한, 이들은 약간의 용매 처리를 유지하는 "하이브리드" 플랜트에서 제조된 그룹 II 또는 그룹 III 기유보다 훨씬 우월하다. 실제로, 이들은 광물계 오일에서 현재 존재하는 최저 수준의 불순물을 함유하며, 이것은 현저한 성능 이점을 제공한다.

전-수소처리는 다음과 같은 3 단계를 포함한다: 수소첨가분해, 수소첨가이성질화 및 수소화개질. 첫 단계인 수소첨가분해에서, 대부분의 황, 질소 및 실질적으로 모든 다른 비-탄화수소 불순물이 제거되며 대부분의 아로마틱은 수소 첨가에 의해 포화된다. 잔류하는 포화 종의 분자 재형성은 개환되고 파라핀 이성질체가 재분포됨에 따라 생기며, 이것은 촉매에 의해 촉진된 반응률을 갖는 열역학에 의해 진행된다. 청정 연료는 이 공정과 다음 공정 단계의 부산물이다. 두번째 단계인 수소첨가이성질화에서, n-파라핀 및 왁스상 측쇄를 갖는 다른 분자는 이성질화되어 훨씬 낮은 유동점을 갖는 측쇄 분자로 된다. 대부분의 잔류하는 아로마틱은 포화되며 또 대부분의 잔류하는 황 및 질소 종은 제거된다. 마지막 단계인 수소화개질에서, 잔류하는 비-이소파라핀 불순물(황 종, 질소 종, 아로마틱, 및 올레핀)은 미량 수준으로 제거된다.

폐기되거나 및/또는 소비된 윤활유와 관련된 환경 문제도 또한 해결되어야 한다. 예컨대, 생분해되지 않는 윤활유를 부적합하게 폐기하거나 또는 사고로 환경에 방출되면 생태계에 스트레스를 줄 수 있다. 이러한 물질의 공격적이고 영속적인 특성은 물이나 육지 환경에서 보건상 문제로 될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 고도의 미생물 생분해능을 갖는 개선된 윤활유를 제공하기 위한 신규 원료물질 및/또는 신규 원료물질의 조합물을 제공하려는 연구가 지속되고 있다.

생분해성 윤활유를 개시하는 특허는 미국특허 5,736,493호; 미국특허 6,383,992호; 미국특허 5,863,872호; 미국특허 5,990,055호; 미국특허 6,624,124호; 미국특허 6,620,772호; 및 미국특허 6,534,454호를 포함하며, 이들은 Renewable Lubricants, Inc.(Hartville, OH)의 특허이며, 그 내용은 모두 본 명세서에 참고문헌으로 포함된다. 상기 특허들은 효과적인 윤활유 조성물을 제공하기 위한 천연 오일, 합성유 및 산화방지제의 조합물을 개시한다. 식물유계 조성물 및 이들의 생분해성의 중요성을 개시하는 다른 관련 특허는 니뽕 미쓰비시 오일 코포레이션에게 허여된 미국특허 6,300,292호를 포함한다. 상기 기재된 윤활유는 효과적인 윤활특성과 생분해 특성을 가지지만, 지속적인 개선의 측면에서 다른 조성물 및 개선이 요청되고 있다.

따라서, 전-수소처리 경로를 통하여 제조된 합성유를 포함하며, 점도지수, 유동점, 저온 펌핑성, 낮은 휘발성, 산화안정성, 전기절연값, 상이한 점도로 배합능 및 미생물 생분해능을 비롯한 향상된 특성을 제공하는 식물유계 윤활유가 요청되고 있다.

발명의 요약

본 발명은 전-수소처리된 합성 기유를 사용하는 식물유계 윤활유에 관한 것이다. 이 윤활유는 점도지수, 유동점, 저온 펌핑성, 낮은 휘발성, 산화 안정성, 전기절연값, 상이한 점도로 배합능 및 미생물 생분해능을 비롯한 향상된 특성을 제공한다.

본 발명의 윤활유는,

1) 천연 식물유, 합성 식물유, 유전적으로 변형된 식물유 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 1 이상의 식물유;

2) 0.03% 이하의 황 함량, 90% 이상의 포화도 및 120 이상의 점도지수를 갖는 1 이상의 전-수소처리된 합성 기유; 및

3) 1 이상의 산화방지제를 포함한다.

윤활유는 향상된 미생물 생분해능을 가지고 있어 친환경적인 것을 특징으로 한다. 놀랍게도, 일부 조성물은 60% 이상의 전-수소처리된 기유 함량을 가질 수 있어서 ASTM D-5864 Pw1의 최고 생분해능 시험방법을 통과할 수 있다. 최고 생분해능 Pw1은 ASTM D-5864에 의해 정의된 가장 빠르고 가장 완전한 유형의 생분해능이다. 또한, 본 발명의 조성물은 탁월한 유동 특성과 약 120 내지 200의 초고점도지수를 가지며, 이는 본 발명의 조성물을 작동액, 트랜스미션액, 엔진 오일, 기어오일, 록 드릴 오일, 순환 오일, 드립 오일, 스핀들 오일, 압축 오일, 그리스 기유, 부식방지제 오일, 열 전달 오일, 케이블 오일, 체인 오일, 범용 오일, 금속가공유 및 전기절연오일로서 특히 유용하게 한다.

다른 요지로서, 본 발명은

1) 천연 식물유, 합성 식물유, 유전적으로 변형된 식물유 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 1 이상의 식물유를 제공하는 단계;

2) 0.03% 이하의 황 함량, 90% 이상의 포화도 및 120~200의 점도지수를 갖는 1 이상의 전-수소처리된 합성 기유를 제공하는 단계;

3) 1 이상의 산화방지제를 제공하는 단계; 이어

1), 2) 및 3)을 혼합하여 윤활유를 형성하는 단계를 포함하는 식물유계 윤활유의 제조방법을 개시한다.

본 발명의 다른 요지는,

a) 1) 천연 식물유, 합성 식물유, 유전적으로 변형된 식물유 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 1 이상의 식물유;

2) 0.03% 이하의 황 함량, 90% 이상의 포화도 및 120~200의 점도지수를 갖는 1 이상의 전-수소처리된 합성 기유; 및

3) 1 이상의 산화방지제를 포함하는 1 이상의 윤활유를 제공하는 단계; 이어

b) 유효량의 윤활유를 기계설비에 부가하는 단계를 포함하는 기계설비의 윤활을 향상시키는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일개 요지에 따르면, 윤활유 조성물은 천연 식물유, 합성 식물유, 유전적으로 변형된 식물유 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 1 이상의 식물유, 0.03% 이하의 황 함량과 90% 이상의 포화도를 갖는 1 이상의 전-수소처리된 합성 기유; 및 1 이상의 산화방지제를 포함한다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 식물유는 해바라기유, 카놀라유, 대두유, 옥수수유, 땅콩유, 팜유, 피마자유, 면실유, 레스퀘렐라유(lesquerella oil), 크렘베유(crambe oil), 홍화유, 고올레산 해바라기유, 고올레산 카놀라유, 고올레산 대두유, 고올레산 옥수수유, 고올레산 땅콩유, 고올레산 면실유, 고올레산 홍화유 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 식물유는 전체 중량을 기준해서 약 10% 이상의 양으로 존재한다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 식물유는 전체 중량을 기준해서 약 90% 미만의 양으로 존재한다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 식물유는 전체 중량을 기준하여 약 10% 내지 약 90% 범위로 존재한다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 식물유는 전체 중량을 기준하여 약 30% 내지 약 70% 범위로 존재한다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 식물유는 전체 중량을 기준하여 약 40% 내지 약 60% 범위로 존재한다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 기유는 전-수소처리된 합성 기유이다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 기유는 전체 중량을 기준하여 약 10% 이상의 양으로 존재한다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 기유는 전체 중량을 기준하여 약 90% 미만의 양으로 존재한다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 기유는 전체 중량을 기준하여 약 10% 내지 약 90% 범위로 존재한다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 기유는 전체 중량을 기준하여 약 30% 내지 약 70% 범위로 존재한다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 기유는 전체 중량을 기준하여 약 40% 내지 약 60% 범위로 존재한다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 산화방지제는 아민, 페놀 및 그의 혼합물로 부터 선택된다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 산화방지제는 전체 중량을 기준하여 약 0.01% 내지 약 5.0% 범위로 존재한다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 산화방지제는 전체 중량을 기준하여 약 0.25% 내지 약 1.5% 범위로 존재한다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 산화방지제는 전체 중량을 기준하여 약 0.5% 내지 약 1.0% 범위로 존재한다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 본 발명의 조성물은 또한 마모방지제, 극압 첨가제, 마찰저감제, 녹방지제, 부식방지제, 유동점강하제, 점착제, 점도조절제, 금속탈활성화제, 기포방지제, 유화제 및 유화파괴제를 포함하는 군으로부터 선택되는 1 이상의 첨가제를 더 포함한다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 1 이상의 첨가제는 하기 화학식의 인 아민 염이다:

식중에서,

R⁹ 및 R¹⁰ 은 독립적으로 약 1 내지 약 24개 탄소원자를 함유하는 지방족 기이고, R²² 및 R²³ 은 독립적으로 수소 또는 약 1 내지 약 18개 지방족 탄소원자를 함유하는 지방족 기이며, m 및 n의 합은 3이고 또 X는 산소 또는 황임.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 인 아민 염은 R⁹가 약 8 내지 18개 탄소원자를 함유하고, R¹⁰ 이

이며, R¹¹ 은 약 6 내지 약 12개 탄소원자를 함유하는 지방족 기이고, R²² 및 R²³ 은 수소이고, m은 2이며, n이 1이고 또 X는 산소인 것을 포함한다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 1 이상의 첨가제는

하기 화학식

(식중, R⁹ 및 R¹⁰ 은 독립적으로 약 1 내지 약 24개 탄소원자를 함유하는 지방족 기이고, R²² 및 R²³ 은 독립적으로 수소 또는 약 1 내지 약 18개 지방족 탄소원자를 함유하는 지방족 기이며, m 및 n의 합은 3이고 또 X는 산소 또는 황임)의 인 아민 염;

하기 화학식

(식중, R⁹ 및 R¹⁰ 은 독립적으로 약 1 내지 약 24개 탄소원자를 함유하는 지방족 기이고, R²² 및 R²³ 은 독립적으로 수소 또는 약 1 내지 약 18개 지방족 탄소원자를 함유하는 지방족 기이며, m 및 n의 합은 3이고 또 X는 산소 또는 황이고, R⁹ 가 약 8 내지 18개 탄소원자를 함유하고, R¹⁰ 은

이며, R¹¹ 은 약 6 내지 약 12개 탄소원자를 함유하는 지방족 기이고, R²² 및 R²³은 수소이며, m은 2이고, n은 1이며 또 X는 산소임)의 인 아민 염;

하기 화학식

(식중에서, R¹⁹ , R²⁰ 및 R²¹ 은 독립적으로 수소, 1 내지 약 12개 탄소원자를 함유하는 지방족 또는 알콕시 기, 또는 아릴 또는 아릴옥시 기이며, 이때 아릴 기는 페닐 또는 나프틸기이며 또 아릴옥시기는 페녹시 또는 나프톡시이고 또 X는 산소 또는 황임)의 인 화합물;

하기 화학식

(식중, R⁸ 은 1 내지 약 24개 탄소원자를 함유하는 지방족 기임)의 사르코신의 N-아실 유도체이다. 일개 구체예로서, R⁸은 6 내지 24개 탄소원자를 함유하며, 다른 예로서 12 내지 18개 탄소원자를 함유한다. 사르코신의 N-아실 유도체 첨가제의 예는 N-메틸-N-(1-옥소-9-옥타데세닐)글리신, 이때 R⁸은 헵타데세닐 기임; 이미다졸린; 트리아졸; 치환된 트리아졸; 톨루-트리아졸; 알킬화된 폴리스티렌; 폴리알킬 메타크릴레이트; 에틸렌 비닐 아세테이트; 폴리이소부틸렌; 폴리메타크릴레이트; 올레핀 공중합체; 스티렌 말레산 무수물 공중합체의 에스테르; 수소화된 스티렌-디엔 공중합체; 수소화된 래디얼(radial) 폴리이소프렌; 알킬화된 폴리스티렌; 발연 실리카; 착물 에스테르; 및 식품용 점착제이다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 마모방지제는 전체 중량의 약 0.1% 내지 약 4%이며, 부식방지제는 전체 중량의 약 0.01% 내지 약 4% 이고, 금속 탈활성화제는 전체 중량의 약 0.05% 내지 약 0.3%이고, 유동점강하제는 전체 중량의 약 0.2% 내지 약 4%이며, 또 점도조절제는 전체 중량의 약 0.5% 내지 약 30% 이다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 부식방지제는 전체 중량의 약 0.05% 내지 약 2% 이며, 금속 탈활성화제는 전체 중량의 약 0.05% 내지 약 0.2% 이며, 또 점도조절제는 전체 중량의 약 1% 내지 약 20% 이다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 합성 기유는 120~200의 점도지수를 갖는다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 본 발명의 조성물은 약 60 내지 약 600분 범위의 산화 특징을 갖는다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 산화 특징은 약 200 내지 약 400분 범위이다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 기유는 합성 에스테르 기유, 폴리알파올레핀, 미정제 오일, 정제 오일, 재정제 오일 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 1 이상의 오일이다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 윤활유 조성물의 제조방법은 천연 식물유, 합성 식물유, 유전적으로 변형된 식물유 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 1 이상의 식물유를 제공하는 단계; 0.03% 이하의 황 함량, 90% 이상의 포화도를 갖는 1 이상의 전-수소처리된 합성 기유를 제공하는 단계; 1 이상의 산화방지제를 제공하는 단계; 및 상기 식물유, 기유 및 1 이상의 산화방지제를 혼합하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 본 발명의 윤활유 조성물은 해바라기유, 카놀라유, 대두유, 옥수수유, 땅콩유, 팜유, 피마자유, 면실유, 레스퀘렐라유(lesquerella oil), 크렘베유, 홍화유, 고올레산 해바라기유, 고올레산 카놀라유, 고올레산 대두유 , 고올레산 옥수수유, 고올레산 땅콩유, 고올레산 면실유, 고올레산 홍화유 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 1 이상의 식물유; 0.03% 이하의 황 함량과 약 90% 이상의 포화도를 갖고 120~200의 점도지수를 갖는 1 이상의 합성 기유; 아민, 페놀 및 그의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 1 이상의 산화방지제; 마모방지제, 극압 첨가제, 마찰저감제, 녹방지제, 부식방지제, 유동점강하제, 점착제, 점도조절제, 금속탈활성화제, 기포방지제, 유화제 및 유화파괴제를 포함하는 군으로부터 선택되는 1 이상의 첨가제를 포함하며, 상기 1 이상의 식물유는 전체 중량의 약 40% 내지 약 60% 범위이고, 상기 기유는 전체 중량의 약 40% 내지 약 60% 범위로 존재하며, 상기 산화방지제는 전체 중량의 약 0.5% 내지 약 1.0% 범위로 존재하고, 상기 부식방지제는 전체 중량의 약 0.05% 내지 약 2%로 존재하고, 상기 금속 탈활성화제는 전체 중량의 약 0.05% 내지 약 0.2%로 존재하며, 상기 유동점강하제는 전체 중량의 약 0.2% 내지 약 4%로 존재하고 또 상기 점도조절제는 전체 중량의 약 1% 내지 약 20%의 양으로 존재한다.

본 발명의 다른 요지에 따르면, 기계설비는 천연 식물유, 합성 식물유, 유전적으로 변형된 식물유 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 1 이상의 식물유; 0.03% 이하의 황 함량, 90% 이상의 포화도 및 120~200의 점도지수를 갖는 1 이상의 전-수소처리된 합성 기유; 및 1 이상의 산화방지제를 포함하며 점도지수가 120~200이고 생분해능 시험방법 ASTM D-5864 (Pw1)을 통과하는, 1 이상의 윤활유를 함유한다.

본 발명의 다른 요지, 목적, 특징 및 이점은 이하에 기재한 구체예로부터 당업자들에게 분명할 것이다.

발명의 상세한 설명

본 발명의 조성물은 천연 식물유, 합성 식물유, 유전적으로 변형된 식물유 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 1 이상의 식물유를 포함한다. 본 발명의 일개 구체예로서, 식물유는 홍화유, 카놀라유, 땅콩유, 옥수수유, 평지유, 해바라기유, 면실유, 레스퀘렐라유(lesquerella oil), 팜유, 피마자유, 메도우 포움유(meadow foam oil) 및 대두유를 포함한다. 적합한 식물유는 미국특허 6,534,454B1호에 기재되어 있으며, 이것은 본 명세서에 참고문헌으로 포함된다. 본 발명의 다른 구체예로서, 식물유는 입수 용이성면에서 고올레산 해바라기유 및 고올레산 카놀라유이다. 본 발명의 일개 구체예로서, 식물유는 조성물에 약 10% 내지 약 90% 범위로 존재하며, 다른 구체예로서, 식물유는 약 30% 내지 약 70% 범위로 존재하고, 또 다른 구체예로서, 식물유는 약 40% 내지 약 60% 범위로 존재한다. 90%를 초과하는 식물유 함량은 본 발명에 포함되긴 하지만 산화 및 저온 안정성 감소로 인하여 덜 바람직하다.

본 발명의 조성물은 1 이상의 전-수소처리된 합성 기유(그룹 III)를 포함한다. 전-수소처리된 합성 기유는 Chevron과 같은 기유 제조사로부터 공업적으로 얻을 수 있으며, 상이한 점도이나 보통 2, 4 및 7 센티스토크(cSt)＠ 100℃ 범위로 제조될 수 있다. 전-수소처리된 기유는 본 발명의 조성물에 약 10% 내지 약 90% 범위로 존재하며, 일개 구체예로서, 약 30% 내지 약 70% 범위로 존재하고 또 다른 구체예로서, 약 40% 내지 약 60% 범위로 존재한다. 80%를 초과하는 그룹 III 기유 함량은 생분해능 감소로 인하여 덜 바람직하다.

본 발명의 조성물은 1 이상의 산화방지제를 포함한다. 본 발명의 일개 구체예로서, 산화방지제는 아민 및/또는 페놀을 포함하지만, 다른 산화방지제도 사용될 수 있다. 산화방지제는 본 명세서에 참고문헌으로 포함된 미국특허에 더욱 자세하게 기재되어 있다. 산화방지제는 본 발명의 조성물에 약 0.01% 내지 약 5.0% 범위로 존재하며, 일개 구체예로서, 약 0.25% 내지 약 1.5% 범위, 다른 구체예로서 약 0.5% 내지 약 1.0% 범위로 존재한다. 윤활유는 약 60 내지 약 600 분 범위의 ASTM D-2272를 이용한 산화 특징을 가지며, 일개 구체예는 약 200분 내지 약 400분의 산화 특징을 갖는다. 상기 시험 방법은 물 또는 구리 촉매 코일 존재하의 150℃에서 또는 선택된 표준에 따라서 동일 조성(기유 원재료 및 첨가제)을 갖는 신규 및 사용중 터빈 오일의 산화안정성을 평가하기 위한 산소 가압 봄브(oxygen pressured bomb)를 이용한다.

기타 기유

필요한 경우, 본 발명의 윤활유는 (1) 합성 에스테르 기유, (2) 폴라알파올레핀, 또는 (3) 미정제, 정제, 또는 재정제된 오일 및 (1), (2) 및 (3)의 혼합물을 포함하는 다른 오일을 함유할 수 있다. 이들 기유는 또한 본 명세서에 참고문헌으로 포함된 미국특허에 기재되어 있다. 기유는 본 발명의 조성물에 약 10% 내지 약 80% 범위로 존재하고, 일개 구체예로서 약 30% 내지 약 70%로 존재하고, 다른 구체예로서 약 40% 내지 약 60% 범위로 존재한다.

필요한 경우, 본 발명의 윤활유는 마모방지제, 녹/부식방지제, 유동점강하제, 점착제, 점도 개량제, 금속 탈활성화제, 극압(EP) 첨가제, 마찰저감제, 기포방지제, 유화제 또는 유화파괴제를 비롯한 다른 성분/첨가제를 함유할 수 있다. 다른 성분 및 첨가제는 본 명세서에 참고문헌으로 포함된 미국특허에 자세하게 기재되어 있다.

본 발명에서 첨가제는 다음을 포함한다:

마모방지제, 극압 첨가제 및 마찰저감제

금속 표면상에서 마모를 방지하기 위하여, 본 발명은 마모방지제/EP 첨가제 및 마찰저감제를 사용한다. 마모방지제, EP 첨가제 및 마찰저감제는 다수의 판매상 및 제조자로부터 바로 구입할 수 있다. 일부 첨가제는 1 이상의 기능을 수행할 수 있으며 식품용 첨가제는 본 발명에 이용될 수 있다. 항마모, EP, 마찰감소 및 부식방지를 제공할 수 있는 1개의 식품용 제품은 하기 화학식

(식중에서, R⁹ 및 R¹⁰ 은 독립적으로 약 1 내지 약 24개 탄소원자를 함유하는 지방족 기이고, R²² 및 R²³ 은 독립적으로 수소 또는 약 1 내지 약 18개 지방족 탄소원자를 함유하는 지방족 기이며, m 및 n의 합은 3이고 또 X는 산소 또는 황임)의 인 아민 염이다. 일개 구체예로서, R⁹는 약 8 내지 18개 탄소원자를 함유하고, R¹⁰ 은

이며, R¹¹ 은 약 6 내지 약 12개 탄소원자를 함유하는 지방족 기이고, R²² 및 R²³ 은 수소이고, m은 2이며, n이 1이고 또 X는 산소이다. 이러한 인 아민 염의 일례는 Irgalube®349 로서, 시바-가이기사로부터 시판되고 있다.

식품용 항마모/EP 억제제/마찰저감제는 하기 화학식의 인 화합물이다:

식중에서, R¹⁹ , R²⁰ 및 R²¹ 은 독립적으로 수소, 1 내지 약 12개 탄소원자를 함유하는 지방족 또는 알콕시 기, 또는 아릴 또는 아릴옥시 기이며, 이때 아릴 기는 페닐 또는 나프틸기이며 또 아릴옥시기는 페녹시 또는 나프톡시이고 또 X는 산소 또는 황임. 이러한 인 화합물의 일례는 트리페닐 포스포티오네이트(TPPT)이며, 이것은 상표명 Irgalube®TPPT로 시바-가이기사로부터 시판되고 있다.

마모방지제, EP 및 마찰저감제는 전형적으로 윤활유 조성물의 약 0.1 내지 약 4중량%이며 단독으로 또는 조합되어 사용될 수 있다.

부식방지제

금속 표면의 부식을 방지하기 위하여, 본 발명은 부식방지제를 사용한다. 부식방지제는 다양한 판매상 및 제조자로부터 즉시 구입할 수 있다. 식품용 부식방지제도 본 발명에 사용될 수 있다.

부식방지제는 윤활유 조성물의 약 0.01 내지 약 4중량%로 존재한다.

일개 구체예로서, 부식방지제는 부식 첨가제 및 금속 탈활성화제로 구성된다. 부식방지제 및 금속 탈활성화제는 식품용일 수 있고 FDA 규정에 순응한다. 1개 첨가제는 하기 구조식의 사르코신의 N-아실 유도체이다:

식중에서, R⁸ 은 1 내지 약 24개 탄소원자를 함유하는 지방족 기임. 일개 구체예로서, R⁸은 6 내지 24개 탄소원자를 함유하며, 다른 예로서 12 내지 18개 탄소원자를 함유한다. 사르코신의 N-아실 유도체 첨가제의 예는 N-메틸-N-(1-옥소-9-옥타데세닐)글리신, 이때 R⁸은 헵타데세닐 기이다. 이 유도체는 Sarkosyl®O 상표명으로 시바-가이기로부터 입수할 수 있다.

다른 첨가제는 하기 화학식의 이미다졸린이다:

식중에서,

R¹⁷은 1 내지 약 24개 탄소원자를 함유하는 지방족 기이고 또 R¹⁸ 은 1 내지 약 24개 탄소원자를 함유하는 알킬렌 기이다. 일개 구체예로서, R¹⁷ 은 12 내지 18개 탄소원자를 함유하는 알케닐 기이다. 일개 구체예로서, R¹⁸ 은 1 내지 4개 탄소원자를 함유하며, 또 다른 구체예로서 R¹⁸의 에틸렌 기이다. 이러한 이미다졸린의 일례는 다음 화학식

이며, 상표명 아민 O로 시바-가이기로부터 시판되고 있다.

전형적으로, 부식방지제는 윤활유 조성물의 약 0.01 내지 약 4중량% 이다. 첨가제가 사르코신의 N-아실 유도체이면, 일개 구체예로서 윤활유 조성물의 약 0.1 내지 약 1중량%로 존재한다. 첨가제가 이미다졸린이면, 일개 구체예로서, 첨가제는 윤활유 조성물의 약 0.05 내지 약 2중량%로 존재한다. 윤활유는 1 이상의 부식 첨가제를 포함할 수 있다. 예컨대 윤활유는 사르코신의 N-아실 유도체 및 이미다졸린을 모두 포함할 수 있다.

금속 탈활성화제

1개 금속 탈활성화제는 트리아졸 또는 치환된 트리아졸이다. 예컨대 톨리-트리아졸 또는 톨루-트리아졸도 본 발명에 사용될 수 있다. 그러나, 일개 구체예로서, 트리아졸은 상표명 Irgame®39로 시바-가이기로부터 시판되며 식품용 트리아졸인 톨루-트리아졸이다.

전형적으로, 금속 탈활성화제는 윤활유 조성물의 약 0.05 내지 약 0.3 중량%로 존재한다. 금속 탈활성화제가 Irgamet 39이면, 이것은 윤활유 조성물의 약 0.05 내지 약 0.2중량%이다.

마모방지제 및 부식방지제는 별도로 기재되었으나, 이들은 단일 화학 첨가제로서 포함될 수 있다. 예컨대, 마모방지제 및 부식방지제는 Lubrizol 코포레이션으로부터 시판되는 비식용 첨가제 Lubrizol® 5186B에 포함된다. 일개 구체예로서, Lubrizol® 5186B는 윤활유 조성물의 약 0.5 내지 약 2중량%로 존재하며, 다른 구체예로서, 윤활유의 1.25중량%로 존재한다. 마모방지제 및 부식방지제가 모두 비식용 첨가제에 포함되는 다른 예는 Ciba-Geigy 3050A이다. 일개 구체예로서, Ciba-Geigy 3050A는 윤활유 조성물의 약 0.4 내지 약 1.75중량%, 다른 구체예로서 윤활유의 약 0.95 중량%로 존재한다.

유동점 강하제

저온에서는 식물유, 특히 높은 단일불포화 함량을 갖는 식물유의 자연적인 고화가 생긴다. 이것은 저하된 온도에서 꿀이나 당밀의 고화와 유사하다. 저하된 온도에서 식물유의 "유동성"(pour/flow)을 유지시키기 위하여, 유동점 강하제 부가가 필요로 하게된다.

유동점강하제는 다수의 판매자 및 제조사로부터 즉시 구입할 수 있다. 본 발명에는 어떤 유동점강하제라도 사용될 수 있다. 그러나, 일개 구체예로서, 유동점 강하제는 알킬화된 폴리스티렌 또는 폴리알킬 메타크릴레이트이다.

알킬화된 폴리스티렌의 제조에는 2개의 상이한 반응 경로를 생각할 수 있다. 첫번째 경로는 염화 알킬 또는 알켄을 스티렌과 반응시켜 알킬화된 스티렌을 형성하는 것을 포함한다. 알킬화된 스티렌은 중합되어 알킬화된 폴리스티렌을 형성한다. 둘째 경로에서, 스티렌은 중합되어 폴리스티렌을 형성하며, 프로필렌 또는 부틸렌, 또는 그의 혼합물은 중합되어 폴리알킬렌으로도 공지된 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리부틸렌, 또는 폴리프로필렌과 폴리부틸렌의 혼합물을 형성한다. 폴리스티렌은 폴리알킬렌에 의해 알킬화되어 알킬화된 폴리스티렌을 형성한다.

알킬화된 폴리스티렌 류의 일개 유동점 강하제는 미국 인디애나 46327 하몬드 쉐필드 애비뉴 3000dp 소재하는 Ferro Corporation -Peteroleum Additive로부터 구입할 수 있는 Keil-Flo^TM 150이다.

본 발명에 사용하기 적합한 폴리알킬 메타크릴레이트는 C₁-C₃₀ 메타크릴레이트를 중합하여 제조한다. 이들 중합체의 제조는 향상된 분산성과 같은 폴리알킬 메타크릴레이트에 부가적 특성을 제공하는 질소함유 작용기, 히드록시 기 및/또는 알콕시 기를 갖는 아크릴 단량체의 사용을 포함한다. 일개 구체예로서, 폴리알킬 메타크릴레이트는 약 10,000 내지 약 250,000의 수평균 분자량을 가지며, 일개 구체예로서, 약 20,000 내지 200,000 분자량을 갖는다. 폴리알킬 메타크릴레이트는 자유 라디칼 또는 음이온 중합반응의 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 폴리알킬 메타크릴레이트 류의 일개 유동점 강하제는 미국 뉴저지 08075 델란에 소재하는 RohMax로부터 입수할 수 있는 10-310 이다.

유동점 강하제는 전형적으로 윤활유 조성물의 약 0.2 내지 약 4중량%로 존재한다.

점도 조절제, 증점제 및 점착제

경우에 따라, 윤활유는 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리이소부틸렌, 폴리부텐, 폴리메타크릴레이트, 올레핀 공중합체, 스티렌 말레산 무수물 공중합체의 에스테르, 수소화된 스티렌-디엔 공중합체, 수소화된 래디얼 폴리이소프렌, 알킬화된 폴리스티렌, 발연 실리카, 착물 에스테르, 및 식용 오일에서 용해된 천연 고무와 같은 식용 점착제를 포함하는 점도 조절제로부터 선택된 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 이들에 한정되지 않는다.

식용 점도 조절제, 증점제, 및/또는 점착제의 부가는 접착성을 제공하고 또 윤활유의 점도 및 점도지수를 향상시킨다. 일부 적용 및 환경 조건은 설비를 부식 및 마모로부터 보호하는 부가적 점착성 표면 필름을 요구할 수 있다. 이러한 일례로서, 점도 조절제, 증점제/점착제는 윤활유의 약 1 내지 약 20중량%로 존재한다. 그러나, 점도 조절제, 증점제/점착제는 약 0.5 내지 약 30중량%로 존재할 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 식용 물질의 예는 미국 오하이오 마케도니아에 소재하는 Functional Products, Inc로부터 입수할 수 있는 천연 고무 점도 조절제/점착제인 Functional V-584 및 미국 일리노이 나퍼빌에 소재하는 PB North America로부터 입수할 수 있는 폴리부틸렌 점도 조절제인 Indopol H-1500이다. 다른 예는 미국 필라델피아 필라델피아에 소재하는 Inolex Chemical Co.로부터 입수할 수 있는 다작용성 제품, 점도 조절제, 유동점 강하제 및 마찰저감제인 착물 에스테르 CG 5000이다.

본 발명에 기재된 윤활유는 작동액, 트랜스미션액, 엔진 오일, 기어 오일, 록 드릴 오일, 순환 오일, 드립 오일, 스핀들 오일, 압축 오일, 그리스 기유, 부식방지제 오일, 열 전달 오일, 케이블 오일, 체인 오일, 범용 오일, 금속가공유 및 전기절연오일을 비롯한 다수의 적용분야에 유용하다.

본 발명에 기재된 윤활유는 기계적 교반을 이용하여 성분들을 함께 혼합하는 것을 포함하는 단순한 혼합 과정을 이용하여 제조될 수 있다. 상기 혼합 공정 전에, 성분들은 가열되어 배합 및/또는 혼합 과정을 향상시킬 수 있다.

시험 방법

이하의 시험 방법을 이용하여 본 발명의 윤활유 조성물의 특징을 측정하였다.

1. 클리브랜드 오픈 컵 테스터(Cleveland Open Cup Tester)에 의한 인화점(Flash and Fire Point) - 이 시험 방법은 수동 클리브랜드 오픈 컵 장치 또는 자동화된 클리브랜드 오픈 컵 장치에 의해 석유 제품의 유동점을 측정하는 것을 기재한다. 이 시험 방법은 연료오일을 제외한 79℃ 이상(175℉) 및 400℃(752℉) 미만의 유동점을 갖는 모든 석유 제품에 적용될 수 있다.

2. 석유 제품의 유동점 - 이 시험은 석유 제품에 대해 사용하기 위한 것이다. 블랙 시편, 실린더 스톡(stock) 및 비증류 연료 오일에 적합한 과정이 개시되어 있다.

3. 투명 및 불투명 액체의 동력학적 점도 (동적 점도의 산출) - 이 시험은 액체의 부피가 검량된 유리 모세관 점도계를 통하여 하중하에서 유동되는 시간을 측정하는 것에 의해 투명 및 불투명 액체 석유 제품의 동력학적 점도, ν를 측정하기 위한 과정을 규정한다. 동적 점도, η,는 동력학적 점도 ν를 액체의 밀도, ρ 와 곱하는 것에 의해 얻을 수 있다. 이 시험 방법으로 얻은 결과는 샘플의 행동에 따라 다르며 전단 응력 및 전단율이 비례하는(뉴턴적 유동 특성(Newtonian flow behavior)) 액체에 대해 적용하기 위한 것이다. 그러나 점도가 전단율에 따라 현저히 달라진다면, 상이한 모세관 직경의 점도계로부터 상이한 결과를 얻을 수도 있다. 일부 조건하에서 비뉴턴적 특성을 나타내는 잔류 연료 오일에 대한 과정 및 정밀한 값도 포함된다. 이 시험방법에 의한 동력학적 점도의 범위는 모든 온도에서 0.2 내지 300 000 mm²/s 이다.

4. 물 존재하에서 억제된 광유의 녹방지 특성 - 이 시험은 제1철 부분의 녹생성을 방지함에 있어서 물이 오일과 혼합하는 것을 보조하도록 억제된 광유, 특히 스팀-터빈 오일의 능력을 평가하는 것을 포함한다. 이 시험 방법은 작동오일 및 순환 오일과 같은 기타 오일을 시험하기 위해 사용된다. 다만 물보다 무거운 유체 시험용 과정에 한정된다. 포스페이트 에스테르 유형과 같은 합성 유체의 경우, 플라스틱 홀더 및 비이커는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)와 같은 화학 내성 물질로 제조되어야한다.

5. 디스크 전극을 이용한 절연성 액체의 유전성 파괴 전압에 대한 표준 시험 방법 - 이 시험 방법은 절연성 액체 시편의 전기 파괴 전압을 측정하기 위한 것이다. 파괴 시험은 45 내지 65 Hz 범위의 동력-빈도 범위의 ac 전압을 이용한다. 이 시험 방법은 디스크 전극 파괴 전압 요건이 여과되거나 건조된 바 없는 제조자로부터 공급된 절연성 액체에 대해 맞는지 여부를 판단하기 위해 사용된다. 이 과정은 필요한 반복 파괴 시험 사이의 간격 동안 불용성 파괴 제품이 쉽게 고정되는 액체의 파괴 전압을 측정하기 위해 사용된다. 이들 액체는 석유 오일, 탄화수소, 및 아스칼렐(PCB)을 포함하며, 이들은 변압기, 케이블 및 유사 장치에서 절연 및 냉각 액체로서 사용된다. 이 과정은 시험 방법 D2225에 규정된 바오 같은 실리콘 유체의 유전 파괴를 얻기 위해 사용될 수 있으며, 단 샘플로의 방전 에너지는 5개의 연속적인 파괴에 대해 파괴당 20 mJ(밀리주울) 미만이다.

6. 석유 오일 및 합성 유체의 수 분리성 - 이 시험 방법은 석유 오일 또는 합성 유체를 물로부터 분리하는 능력을 측정하는 것을 포함한다. 40℃에서 28.8-90 cSt(mm²/s)의 점도를 갖는 스팀-터빈 오일에 대해 특이적으로 개발되었으나, 이 시 험 방법은 또한 다양한 점도를 갖는 다른 유형의 오일 및 합성 유체를 시험하기 위해서도 사용될 수 있다. 그러나, 이 시험 온도는 시험 제품이 40℃ 에서 90cSt(mm²/s) 보다 더 점성일 때 82±1℃로 상승시키는 것이 바람직하다. 오일 및 물의 불충분한 혼합이 있는 더 높은 점도의 오일의 경우, 시험 방법 D2711이 추천할만 하다. 25℃ 와 같은 다른 시험 온도도 이용될 수 있다. 상대적 밀도가 물보다 더 높은 합성 유체를 시험할 때, 상기 과정은 변경되지 않지만, 물은 유제 또는 액체 상에서 뜨게 됨을 주목해야 한다.

7. 40℃ 및 100℃에서 동력학적 점도로부터 점도지수를 산출하기 위한 표준 수법 - 이 시험 방법은 윤활유와 같은 석유 제품 및 관련 물질의 점도지수를 이들의 40℃ 및 100℃에서 동력학적 점도로부터 산출하기 위한 과정을 규정한다.

8. 회전 압력 용기에 의한 스팀 터빈 오일의 산화 안정성 - 이 시험 방법은 물 및 구리 촉매 콩일 존재하, 150℃ 에서 동일 조성(기유 원재료 및 첨가제)을 갖는 신규 및 사용중인 터빈 오일의 산화 안정성을 평가하기 위한 산소-가압된 용기를 이용한다.

9. 유체를 윤활하는 마모 방지 특성 (4 볼 방법) - 이 시험 방법은 4볼 마모 시험기를 이용하여 미끄럼 접촉에서 윤활유의 마모방지 특성을 주로 평가하기 위해 방법을 제공한다.

10. 저온에서 엔진 오일의 항복 응력 및 겉보기 점도의 측정 - 이 시험 방법은 45 시간을 초과하는 기간 동안에 걸쳐 제어되는 속도로 최종 시험 온도 -10℃ 내지 -40℃ 로 냉각시킨 후 엔진 오일의 항복 응력 및 점도를 측정하는 것을 포함한다. 이 점도 측정은 전단속도 0.4 내지 15 s^-1 에 걸쳐 525 Pa의 전단 응력에서 실시된다. 이 시험 방법은 때때로 프레쉬 오일로도 불리는 미사용 오일에도 적용될 수 있으므로, 라이트 듀티 및 헤비 듀티 엔진용으로 고안된다. 이것은 또한 디젤 오일에도 사용하기에 적합한 것으로 나타났다. 이 시험 방법은 점도 단위로서 밀리파스칼 초 (mPa.s)를 이용한다.

11. 윤활유 또는 이들의 성분의 호기성 수성 생분해능을 측정하기 위한 표준 시험 방법 - 이 시험 방법은 실험실 조건하에서 충분히 배합된 윤활유 또는 이들의 성분들을 접종물에 노출시켜 호기성 수성 생분해도를 측정하는 것을 포함한다. 이 시험 방법은 다수의 윤활유에서 발견되는 것과 같은 수불용성 물질 및 착물 혼합물을 시험하는 것과 관련된 문제점을 특이적으로 해결하기 위한 것이다. 이 시험 방법은 접종물에 존재하는 생물에 시험 농도에서 휘발성이 아니고 억제성이 아닌 모든 윤활유에 적용하기 위해 고안된 것이다. 생분해율의 %는 ASTM D-6046, 표 2 ㅎ환경적 영속성 분류- 호기성 미사용 물에서 설명한 바와 같다. 영속성 표시는 Pw1 (%CO₂≥ 60%, 28일 동안), Pw2 (≥60%, 84일간), Pw3 (≥40%, 84일간) 및 Pw4 (<40%, 84일간)이다. 최고 생분해능 Pw1은 가장 우수한 등급이다.

배합 실시예:

1. Pw1 65%의 생분해능 등급을 갖는 배합물 ISO 32 작동액

성분 중량%

Trisun 90 HO 46.05

Chevron 4R 50.00

Ciba 3050A 0.95

RhMx 10-310 2.00

Irgamet 39 0.10

RLI AO 0.90

점도 ＠ 40℃ 29.65 cSt

점도 ＠ 100℃ 6.43 cSt

점도지수 178

2. 배합물은 전체 기유의 60%를 초과하는 Chevron 4R을 갖고 ASTM D-5864를 최고 생분해능 등급 Pw1로서 60.9%로 통과하는 ISO 32 유체를 나타낸다.

성분 중량%

Canol HO (고올레산) 37.85

Chevron 4R 60.00

LZ 5186 B 1.25

RLI AO 0.90

점도 ＠ 40℃ 23.76 cSt

점도 ＠ 100℃ 5.43 cSt

점도지수 176

3. 최고 생분해능 등급 Pw1이 65%인 배합물 ISO 68 작동액

성분 중량%

카놀라 HO 53.85

Chevron 4R 30.00

CG 5000 9.00

Indopol H-1500 3.00

LZ 5186B 1.25

RhMx 10-310 2.00

RLI AO 0.90

점도 ＠ 40℃ 67.77 cSt

점도 ＠ 100℃ 12.71 cSt

점도지수 190

상기 배합물에서, Chevron 4R은 Chevron사로부터 입수할 수 있는 전-수소처리된 그룹 III 오일이며, CG 5000은 Inolex로부터 입수할 수 있는 합성 에스테르이고, LZ 5186B는 Lubrizol 코포레이션으로부터 입수할 수 있는 비식용 첨가제이며, RhMx 10-310은 RohMax로부터 입수할 수 있는 폴리알킬 메타크릴레이트류 중의 유동점 강하제이고, Ciba 3050A는 시바 가이기로부터 얻을 수 있는 비식용 첨가제이며, Irgamet 39는 시바 가이기로부터 입수할 수 있는 식용 트리아졸이며, RL1 AO는 Fenewable Lubricants, Inc.로부터 입수할 수 있는 산화방지제이고, TriSun 90은 고올레산 해바라기 오일이며 카놀라 HO는 AC Humbko로부터 입수할 수 있는 고올레산 카놀라유이고, 또 Indopol H1500은 BP North American으로부터 입수할 수 있는 폴리부텐 점도 조절제이다.

상기 예는 예시적 목적을 위해 개재된 것이며 본 발명의 범위나 구체예를 제한하는 것은 아니다. 본 발명은 또한 이하 청구범위에 의해 더욱 예시되어 있다.

작용 실시예 이외에, 특별히 언급하지 않는 한 본 발명의 명세서 및 특허청구범위에서 성분, 반응 조건 등의 양을 나타내는 모든 숫자는 모든 경우에서 용어 "약"으로 변형될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 특별히 다르게 언급하지 않는 한, 명세서 및 청구범위에서 언급한 숫자 변수는 본 발명에 의해 얻고자하는 소망하는 특성에 따라 달라질 수 있다. 특허청구범위의 등가물에도, 각 숫자 변수는 보고된 중요한 숫자 단위 및 통상의 어림수를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 범위에서 숫자 범위 및 변수는 대략적이긴 것이나, 특정 실시예에 나타낸 수치는 가능한한 정확한 것으로 보고한다. 그러나, 어떤 수치라도 각 시험 방법에서 발견되는 표준 편차에 기인한 약간의 오차를 가질 수 있다.

몇개 구체예를 들어 본 발명을 설명하였다. 분명히, 본 명세서를 읽고 이해하는 다른 사람들은 다양한 변형과 변경을 가할 수 있을 것이다. 이러한 변형과 변경은 본 발명의 청구범위 또는 그의 등가물의 범위에 속하는 것으로 이해된다.

이러한 본 발명에 기재된 내용을 토대로, 다음과 같이 특허청구범위를 청구한다.

Claims

a) 천연 식물유, 합성 식물유, 유전적으로 변형된 식물유 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 1 이상의 식물유;

b) 0.03% 이하의 황 함량 및 90% 이상의 포화도를 갖는 1 이상의 전-수소처리된 합성 기유; 및

c) 1 이상의 산화방지제를 포함하는 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물.
제 1항에 있어서, 식물유가 해바라기유, 카놀라유, 대두유, 옥수수유, 땅콩유, 팜유, 피마자유, 면실유, 레스퀘렐라유(lesquerella oil), 홍화유, 고올레산 해바라기유, 고올레산 카놀라유, 고올레산 대두유 , 고올레산 옥수수유, 고올레산 땅콩유, 고올레산 면실유, 고올레산 홍화유 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 조성물.
제 1항에 있어서, 식물유가 전체 중량을 기준해서 약 10% 이상의 양으로 존재하는 조성물.
제 1항에 있어서, 식물유가 전체 중량을 기준해서 약 90% 미만의 양으로 존재하는 조성물.
제 1항에 있어서, 식물유가 전체 중량을 기준하여 약 10% 내지 약 90% 범위로 존재하는 조성물.
제 5항에 있어서, 식물유가 전체 중량을 기준하여 약 30% 내지 약 70% 범위로 존재하는 조성물.
제 6항에 있어서, 식물유가 전체 중량을 기준하여 약 40% 내지 약 60% 범위로 존재하는 조성물.
제 1항에 있어서, 기유는 전-수소처리된 합성 기유인 조성물.
제 1항에 있어서, 기유가 전체 중량을 기준하여 약 10% 이상의 양으로 존재하는 조성물.
제 1항에 있어서, 기유는 전체 중량을 기준하여 약 90% 미만의 양으로 존재하는 조성물.
제 1항에 있어서, 기유는 전체 중량을 기준하여 약 10% 내지 약 90% 범위로 존재하는 조성물.
제 1항에 있어서, 기유는 전체 중량을 기준하여 약 30% 내지 약 70% 범위로 존재하는 조성물.
제 12항에 있어서, 기유는 전체 중량을 기준하여 약 40% 내지 약 60% 범위로 존재하는 조성물.
제 1항에 있어서, 산화방지제는 아민, 페놀 및 그의 혼합물로부터 선택되는 조성물.
제 1항에 있어서, 산화방지제는 전체 중량을 기준하여 약 0.01% 내지 약 5.0% 범위로 존재하는 조성물.
제 15항에 있어서, 산화방지제는 전체 중량을 기준하여 약 0.25% 내지 약 1.5% 범위로 존재하는 조성물.
제 16항에 있어서, 산화방지제는 전체 중량을 기준하여 약 0.5% 내지 약 1.0% 범위로 존재하는 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 조성물은 마모방지제, 극압 첨가제, 마찰저감제, 녹방지제, 부식방지제, 유동점강하제, 점착제, 점도조절제, 금속탈활성화제, 기포방 지제, 유화제 및 유화파괴제를 포함하는 군으로부터 선택되는 1 이상의 첨가제를 더 포함하는 조성물.
제 18항에 있어서, 1 이상의 첨가제는 하기 화학식의 인 아민 염인 조성물:

식중에서,

R⁹ 및 R¹⁰ 은 독립적으로 약 1 내지 약 24개 탄소원자를 함유하는 지방족 기이고, R²² 및 R²³ 은 독립적으로 수소 또는 약 1 내지 약 18개 지방족 탄소원자를 함유하는 지방족 기이며, m 및 n의 합은 3이고 또 X는 산소 또는 황임.
제 19항에 있어서, 상기 인 아민 염은, R⁹가 약 8 내지 18개 탄소원자를 함유하고, R¹⁰ 이

이며, R¹¹ 은 약 6 내지 약 12개 탄소원자를 함유하는 지방족 기이고, R²² 및 R²³ 은 수소이고, m은 2이며, n이 1이고 또 X는 산소인 것을 포함하는 조성물.
제 18항에 있어서, 1 이상의 첨가제는 하기 화학식

(식중에서, R⁹ 및 R¹⁰ 은 독립적으로 약 1 내지 약 24개 탄소원자를 함유하는 지방족 기이고, R²² 및 R²³ 은 독립적으로 수소 또는 약 1 내지 약 18개 지방족 탄소원자를 함유하는 지방족 기이며, m 및 n의 합은 3이고 또 X는 산소 또는 황임)의 인 아민 염;

하기 화학식

(식중, R⁹ 및 R¹⁰ 은 독립적으로 약 1 내지 약 24개 탄소원자를 함유하는 지방족 기이고, R²² 및 R²³ 은 독립적으로 수소 또는 약 1 내지 약 18개 지방족 탄소원자를 함유하는 지방족 기이며, m 및 n의 합은 3이고 또 X는 산소 또는 황이고, R⁹ 가 약 8 내지 18개 탄소원자를 함유하고, R¹⁰ 은

이며, R¹¹ 은 약 6 내지 약 12개 탄소원자를 함유하는 지방족 기이고, R²² 및 R²³은 수소이며, m은 2이고, n은 1이며 또 X는 산소임)의 인 아민 염;

하기 화학식

(식중에서, R¹⁹ , R²⁰ 및 R²¹ 은 독립적으로 수소, 1 내지 약 12개 탄소원자를 함유하는 지방족 또는 알콕시 기, 또는 아릴 또는 아릴옥시 기이며, 이때 아릴 기는 페닐 또는 나프틸기이며 또 아릴옥시기는 페녹시 또는 나프톡시이고 또 X는 산소 또는 황임)의 인 화합물;

하기 화학식

(식중, R⁸ 은 1 내지 약 24개 탄소원자를 함유하는 지방족 기임)의 사르코신의 N-아실 유도체; 이미다졸린; 트리아졸; 치환된 트리아졸; 톨루-트리아졸; 알킬화된 폴리스티렌; 폴리알킬 메타크릴레이트; 에틸렌 비닐 아세테이트; 폴리이소부틸렌; 폴리메타크릴레이트; 올레핀 공중합체; 스티렌 말레산 무수물 공중합체의 에 스테르; 수소화된 스티렌-디엔 공중합체; 수소화된 래디얼 폴리이소프렌; 알킬화된 폴리스티렌; 발연 실리카; 착물 에스테르; 및 식품용 점착제를 포함하는 군으로부터 선택되는 조성물.
제 18항에 있어서, 마모방지제는 전체 중량의 약 0.1% 내지 약 4%이며, 부식방지제는 전체 중량의 약 0.01% 내지 약 4% 이고, 금속 탈활성화제는 전체 중량의 약 0.05% 내지 약 0.3%이고, 유동점강하제는 전체 중량의 약 0.2% 내지 약 4%이며, 또 점도조절제는 전체 중량의 약 0.5% 내지 약 30% 인 조성물.
제 22항에 있어서, 부식방지제는 전체 중량의 약 0.05% 내지 약 2% 이며, 금속 탈활성화제는 전체 중량의 약 0.05% 내지 약 0.2% 이며, 또 점도조절제는 전체 중량의 약 1% 내지 약 20% 인 조성물.
제 1항에 있어서, 합성 기유의 점도지수가 120~200인 조성물.
제 1항에 있어서, 조성물은 약 60 내지 약 600분 범위의 산화 특징을 갖는 조성물.
제 25항에 있어서, 산화특징이 약 200 내지 약 400분 범위인 조성물.
제 1항에 있어서, 기유는 합성 에스테르 기유, 폴리알파올레핀, 미정제 오일, 정제 오일, 재정제 오일 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 1 이상의 오일인 조성물.
천연 식물유, 합성 식물유, 유전적으로 변형된 식물유 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 1 이상의 식물유를 제공하는 단계;

0.03% 이하의 황 함량, 90% 이상의 포화도를 갖는 1 이상의 전-수소처리된 합성 기유를 제공하는 단계;

1 이상의 산화방지제를 제공하는 단계; 및

상기 식물유, 기유 및 1 이상의 산화방지제를 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물의 제조방법.
제 28항에 있어서, 식물유가 해바라기유, 카놀라유, 대두유, 옥수수유, 땅콩유, 팜유, 피마자유, 면실유, 레스퀘렐라유(lesquerella oil), 크렘베유, 홍화유, 고올레산 해바라기유, 고올레산 카놀라유, 고올레산 대두유 , 고올레산 옥수수유, 고올레산 땅콩유, 고올레산 면실유, 고올레산 홍화유 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 방법.
제 28항에 있어서, 식물유가 전체 중량을 기준해서 약 10% 이상의 양으로 존재하는 방법.
제 28항에 있어서, 식물유가 전체 중량을 기준해서 약 90% 미만의 양으로 존재하는 방법.
a) 해바라기유, 카놀라유, 대두유, 옥수수유, 땅콩유, 팜유, 피마자유, 면실유, 레스퀘렐라유(lesquerella oil), 크렘베유, 홍화유, 고올레산 해바라기유, 고올레산 카놀라유, 고올레산 대두유 , 고올레산 옥수수유, 고올레산 땅콩유, 고올레산 면실유, 고올레산 홍화유 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 1 이상의 식물유;

b) 0.03% 이하의 황 함량과 약 90% 이상의 포화도를 갖고 120~200의 점도지수를 갖는 1 이상의 합성 기유;

c) 아민, 페놀 및 그의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 1 이상의 산화방지제; 및

d) 마모방지제, 극압 첨가제, 마찰저감제, 녹방지제, 부식방지제, 유동점강하제, 점착제, 점도조절제, 금속탈활성화제, 기포방지제, 유화제 및 유화파괴제를 포함하는 군으로부터 선택되는 1 이상의 첨가제를 포함하며,

상기 1 이상의 식물유는 전체 중량의 약 40% 내지 약 60% 범위로 존재하고,

상기 기유는 전체 중량의 약 40% 내지 약 60% 범위로 존재하며,

상기 산화방지제는 전체 중량의 약 0.5% 내지 약 1.0% 범위로 존재하고, 상기 부식방지제는 전체 중량의 약 0.05% 내지 약 2% 범위로 존재하고,

상기 금속 탈활성화제는 전체 중량의 약 0.05% 내지 약 0.2% 범위로 존재하며,

상기 유동점강하제는 전체 중량의 약 0.2% 내지 약 4%로 존재하고 또

상기 점도조절제는 전체 중량의 약 1% 내지 약 20% 범위로 존재하는 조성물.