KR101003894B1 - 내연 및 유압기관겸용 윤활유 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내연 및 유압기관겸용 윤활유 조성물에 관한 것으로, 그 구성은 40℃에서 20 내지 55 cSt의 점도를 갖는 폴리올 에스테르계(Polyol Esters) 저점도 합성기유와, 40℃에서 60 내지 95 cSt의 점도를 갖는 폴리올 에스테르계 고점도 합성기유가 혼합되어 이루어지는 혼합기유 94 내지 98중량%, 동 부식방지제 0.01 내지 0.1중량%, 산화방지제 0.5 내지 3중량%, 마모방지제 0.5 내지 1.5중량%, 점도지수개선제 0.5 내지 3중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것으로서,
상기 저점도를 갖는 폴리올 에스테르계 합성기유와 고점도를 갖는 폴리올 에스테르계 합성기유를 배합한 혼합기유를 기반으로 윤활유를 조성하여 우수한 내마모성, 열 안정성, 분산성, 난연성을 가지며, 증발성이 적고, 연비가 좋을 뿐만 아니라 고온에서 점도지수 유지 및 저온에서 유동성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Description

내연 및 유압기관겸용 윤활유 조성물{LUBRICATING OIL COMPOSITION FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE COMBINE HYDRAULIC}
본 발명은 내연 및 유압기관겸용 윤활유 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저점도를 갖는 폴리올 에스테르계 합성기유와 고점도를 갖는 폴리올 에스테르계 합성기유를 배합한 혼합기유를 기반으로 윤활유를 조성하여 우수한 내마모성, 열 안정성, 분산성, 난연성을 가지며, 증발성이 적고, 연비가 좋을 뿐만 아니라 고온에서 점도지수 유지 및 저온에서 유동성을 확보할 수 있는 내연 및 유압기관겸용 윤활유 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 내연 및 유압기관은 장시간 작동함에 따라 각 운동부위에서 마찰이 일어나므로 실린더의 내벽, 실린더 링, 베어링, 벨트 등 엔진 내부에 부분적인 혹은 집중화된 마모부위가 발생하며 심한 경우 국부적인 파손 현상이 발생한다. 이와 같은 마모 혹은 파손 현상은 엔진 및 유압장치의 성능 약화는 물론 수명의 단축, 연비 악화, 발화현상 등과 같은 엔진성능 악화 요인이 되는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 현재까지 각종의 윤활유가 개발 사용되고 있으며, 광물유를 기유(Base Oil)로 하는 광유계 윤활유는 윤활성이 부족하여 고속, 고압의 장비에는 적절하지 않으며 광물유의 특성상 화재의 위험성이 높아 고온 분위기에서의 사용은 바람직하지 않다.
또한, 광유계 윤활유는 점도지수가 낮아 온도 변화에 따른 점도변화가 심하여 적정점도의 유지가 대단히 어려우며 이를 보강하기 위하여 여러 가지의 폴리머를 점도지수개선제로 사용하나 장비의 운전중 전단응력에 의한 폴리머의 파괴에 따라 급격한 점도 및 점도지수 강하현상이 나타나게 된다.
상기와 같은 광유계 윤활유의 문제점을 해결하기 위해서, 폴리올 에스테르계(Polyol Esters) 합성기유를 사용하여 우수한 내마모성, 열 안정성, 분산성을 가지며, 증발성이 적고, 연비가 좋은 합성윤활유가 개발되고 있는 실정이다. 일례를 들어 조선기자재산업의 Deep hole 가공시에도 비산 및 발연현상이 없어야 하므로 인화점이 높은 합성윤활유가 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 저점도를 갖는 폴리올 에스테르계 합성기유와 고점도를 갖는 폴리올 에스테르계 합성기유를 배합한 혼합기유를 기반으로 윤활유를 조성하여 우수한 내마모성, 열 안정성, 분산성, 난연성을 가지며, 증발성이 적고, 연비가 좋을 뿐만 아니라 고온에서 점도지수 유지 및 저온에서 유동성을 확보할 수 있는 내연 및 유압기관겸용 윤활유 조성물을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 내연 및 유압기관겸용 윤활유 조성물은 40℃에서 20 내지 55 cSt의 점도를 갖는 폴리올 에스테르계 저점도 합성기유와, 40℃에서 60 내지 95 cSt의 점도를 갖는 폴리올 에스테르계 고점도 합성기유가 혼합되어 이루어지는 혼합기유 94 내지 98중량%, 동 부식방지제 0.01 내지 0.1중량%, 산화방지제 0.5 내지 3중량%, 마모방지제 0.5 내지 1.5중량%, 점도지수개선제 0.5 내지 3중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 혼합기유는 폴리올 에스테르계 저점도 합성기유와 폴리올 에스테르계 고점도 합성기유가 1 : 2 내지 2.5 중량비율로 배합되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 폴리올 에스테르계 저점도 합성기유로 트리메틸올프로판(TMP)과 불포화지방산인 올레인산(Oleic acid)이 15 : 85의 중량비율로 배합되어 생성되는 트리메틸올프로판-트리올리어트(Trimethylolpropane-Trioleate) 합성기유가 사용되며,
폴리올 에스테르계 고점도 합성기유로 펜타에리스리톨(PETN)과 불포화지방산인 올레인산이 12 : 88의 중량비율로 배합되어 생성되는 펜타에리스리톨-테트라올리어트(Pentaerythritol-Tetraoleate) 합성기유가 사용되는 것을 특징으로 한다.
또한, 폴리이소부텐류, 폴리메타크릴레이트와 에틸렌-프로필렌의 공중합체, 폴리메타크릴레이트 산성 에스테르류, 폴리아크릴레이트 산성 에스테르류, 디엔 중합체류, 폴리알킬스티렌류, 알케닐 아릴 컨쥬게이트화 디엔 중합체류, 폴리올레핀류중의 어느 하나 혹은 이들에서 선택된 2이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 내연 및 유압기관겸용 윤활유 조성물에 의하면, 저점도를 갖는 폴리올 에스테르계 합성기유와 고점도를 갖는 폴리올 에스테르계 합성기유를 배합한 혼합기유를 기반으로 윤활유를 조성하여 우수한 내마모성, 열 안정성, 분산성, 난연성을 가지며, 증발성이 적고, 연비가 좋을 뿐만 아니라 고온에서 점도지수 유지 및 저온에서 유동성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 내연 및 유압기관겸용 윤활유 조성물은 기유(Base Oil)로서 폴리올 에스테르계(Polyol Esters) 저점도 합성기유와 폴리올 에스테르계 고점도 합성기유를 혼합한 혼합기유를 사용한 데 그 특징이 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예에 따른 내연 및 유압기관겸용 윤활유 조성물은 40℃에서 20 내지 55 cSt의 점도를 갖는 폴리올 에스테르계(Polyol Esters) 저점도 합성기유와, 40℃에서 60 내지 95 cSt의 점도를 갖는 폴리올 에스테르계 고점도 합성기유가 혼합되어 이루어지는 혼합기유 94 내지 98중량%, 동 부식방지제 0.01 내지 0.1중량%, 산화방지제 0.5 내지 3중량%, 마모방지제 0.5 내지 1.5중량%, 점도지수개선제 0.5 내지 3중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 혼합기유는 폴리올 에스테르계 저점도 합성기유와 폴리올 에스테르계 고점도 합성기유가 1 : 2 내지 2.5 중량비율로 배합되어 이루어지는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1 : 2.2 내지 2.3 중량비율로 배합하여 사용한다. 그리고, 상기 혼합기유에서 저점도 및 고점도 합성기유의 중량 배합비를 1 : 2 내지 2.5로 혼합한 이유는 상기 혼합기유를 기반으로 제조되는 윤활유의 고온에서의 점도지수 유지 및 저온에서의 우수한 유동성 확보를 위해서이다.
삭제
상기 폴리올 에스테르계 저점도 합성기유로 바람직하게는 하기 [화학식 1]의 트리메틸올프로판(TMP:Trimethylolpropane)과 하기 [화학식 2]의 불포화지방산인 올레인산(Oleic acid)이 15 : 85의 중량비율로 배합되어 생성되는 하기 [화학식 3]의 트리메틸올프로판-트리올리어트(Trimethylolpropane-Trioleate) 합성기유가 사용되며,
상기 폴리올 에스테르계 고점도 합성기유로 바람직하게는 하기 [화학식 4]의 펜타에리스리톨(PETN:Pentaerythritol)과 불포화지방산인 올레인산이 12 : 88의 중량비율로 배합되어 생성되는 하기 [화학식 5]의 펜타에리스리톨-테트라올리어트(Pentaerythritol-Tetraoleate) 합성기유가 사용한다.
[화학식 1]
Figure 112010004315693-pat00001
[화학식 2]
Figure 112010004315693-pat00002
[화학식 3]
Figure 112010004315693-pat00003
[화학식 4]
Figure 112010004315693-pat00004
[화학식 5]
Figure 112010004315693-pat00005
한편, 본 발명의 내연 및 유압기관겸용 윤활유는 동 부식방지제, 산화방지제, 마모방지제, 점도지수개선제를 포함하는 각종 첨가제가 혼합되는 바, 상기 동 부식방지제로는 벤조트리아졸(Benzotraizole)이 가장 효과가 좋으며, 상기 산화방지제로는 디부틸히드록시톨루엔(BHT:Butylated Hydroxy Toluene)와 디페닐아민(Diphenylamine)계를 사용함이 바람직하며, 상기 산화방지제는 윤활유의 전체 중량을 기준으로 0.5 내지 3중량%가 첨가되는데 상기 산화방지제가 0.5중량%보다 적게 첨가되면 산화방지효과가 적으며, 3중량%를 초과하여 첨가하면 산화방지의 효과는 기대할 수 있으나, 혼합기유의 변색 및 난연성 효과의 저하 및 환경친화성의 저해 등의 문제가 제기될 수도 있다.
또한, 상기 마모방지제로는 징크디티오포스페이트가 효과가 좋으며, 상기 마모방지제는 윤활유의 전체 중량을 기준으로 0.5 내지 1.5중량%가 첨가되는데, 바람직하게는 0.8 내지 1.2중량%이 첨가되도록 배합한다.
또한, 상기 점도지수개선제는 저온에서 고온까지 넓은 온도범위에서 사용되는 윤활유의 점도를 일정하게 유지하여 주는 첨가제로 보통 분자량 10,000이상의 유용성 고분자화합물이 사용된다. 특별히 사용되는 종류가 제한되는 것은 아니나 폴리이소부텐류, 폴리메타크릴레이트와 에틸렌-프로필렌의 공중합체, 폴리메타크릴레이트 산성 에스테르류, 폴리아크릴레이트 산성 에스테르류, 디엔 중합체류, 폴리알킬스티렌류, 알케닐 아릴 컨쥬게이트화 디엔 중합체류, 폴리올레핀류중의 어느 하나 혹은 이들에서 선택된 2이상의 혼합물을 사용하였다. 필요에 따라서는 유동점 강하를 위해 폴리메타크릴레이트계 점도개선제를 소량 투입하여 사용할 수 있다.
여기서, 상기 점도지수개선제는 윤활유의 전체 중량을 기준으로 0.5 내지 3중량%가 첨가되는데, 바람직하게는 1 내지 2중량%이 첨가되도록 배합하며, 상기 점도지수개선제가 0.5중량%보다 적게 첨가되면, 점도지수가 낮아 다급점도유의 역할을 충분히 못하여 고온 및 저온에서 일정한 점도를 유지할 수 없으며, 3중량%를 초과하여 첨가되면, 전단응력이 큰 고압의 전단력 작용시 점도지수개선제 내의 고분자가 파괴되어 점도 저하를 일으키고 결국 유막이 파괴되어 펌프의 체적효율이 급격이 떨어진다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하겠는바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 물론 아니다.
실시예 1 ~ 2 및 비교예 1 ~ 3
다음 표 1에 나타난 조성과 조성비율에 따라 윤활유 조성물을 조제하였다. 실시예 1 및 2에서는 기유로 40℃에서 점도가 20 내지 55 cSt인 저점도 폴리올 에스테르계 합성기유와, 40℃에서 점도가 60 내지 95 cSt인 고점도 폴리올 에스테르계 합성기유가 1 : 2 내지 2.5 중량비율로 혼합된 혼합기유를 사용하였고, 비교예 1 내지 3은 기유로 저점도 폴리올 에스테르계 합성기유, 고점도 폴리올 에스테르계 합성기유, 광유를 각각 단독으로 사용하였다.
여기서, 상기 실시예 1 및 2와, 비교예 1 내지 3의 윤활유 조성물에는 첨가제로 동 부식방지제, 산화방지제, 마모방지제, 점도지수개선제가 각각 적량사용되며, 상기 실시예 1 및 2에서는 상기 동 부식방지제로는 벤조트리아졸, 상기 산화방지제로는 디부틸히드록시톨루엔(BHT)과 디페닐아민계, 상기 마모방지제로는 징크디티오포스페이트, 상기 점도지수개선제는 폴리이소부틸렌(Polyisobutylene)과 폴리메타크릴레이트(Polymethacrylate)가 혼합된 것을 사용한다. 윤활유는 통상적인 방법으로 제조하였으며, 실시예 1 및 2, 비교예 1 내지 3에서 제조한 윤활유에 대한 물성은 다음과 같은 방법으로 측정하였으며, 그에 대한 결과는 표 2에 나타난 바와 같다.
윤활유의 기본 물성 및 성능에 관한 측정은 내연기관용 윤활유(KS M 2121)와 유압작동유(KS M 2129) 시험규격에 준하여 수행하였다.
[표 1] 조성비율에 따른 윤활유 조성물
Figure 112010004315693-pat00006
[표 2] 조성비율에 따른 윤활유 조성물의 물성
Figure 112010004315693-pat00007
상기한 [표-2]의 결과에서 나타난 바와 같이, 서로 다른 점도를 갖는 합성기유를 혼합한 혼합기유로 제조되는 윤활유가 광유 또는 단일 합성기유보다 점도 지수가 높아 고온 및 저온에서 우수한 점도 특성을 가지고 있음을 알 수 있다. 즉, 혼합기유로 제조되는 윤활유가 광유 또는 단일 합성기유로 제조되는 윤활유보다 성능이 매우 높게 나타났다.
본 발명은 실시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것으로 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.

Claims (4)

  1. 윤활유 조성물에 있어서,
    40℃에서 20 내지 55 cSt의 점도를 갖는 폴리올 에스테르계(Polyol Esters) 저점도 합성기유와, 40℃에서 60 내지 95 cSt의 점도를 갖는 폴리올 에스테르계 고점도 합성기유가 혼합되어 이루어지는 혼합기유 94 내지 98중량%, 동 부식방지제 0.01 내지 0.1중량%, 산화방지제 0.5 내지 3중량%, 마모방지제 0.5 내지 1.5중량%, 점도지수개선제 0.5 내지 3중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연 및 유압기관겸용 윤활유 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합기유는,
    폴리올 에스테르계 저점도 합성기유와 폴리올 에스테르계 고점도 합성기유가 1 : 2 내지 2.5 중량비율로 배합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연 및 유압기관겸용 윤활유 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    폴리올 에스테르계 저점도 합성기유로 하기 [화학식 1]의 트리메틸올프로판(TMP:Trimethylolpropane)과 하기 [화학식 2]의 불포화지방산인 올레인산(Oleic acid)이 15 : 85의 중량비율로 배합되어 생성되는 하기 [화학식 3]의 트리메틸올프로판-트리올리어트(Trimethylolpropane-Trioleate) 합성기유가 사용되며,
    폴리올 에스테르계 고점도 합성기유로 하기 [화학식 4]의 펜타에리스리톨(PETN:Pentaerythritol)과 불포화지방산인 올레인산이 12 : 88의 중량비율로 배합되어 생성되는 하기 [화학식 5]의 펜타에리스리톨-테트라올리어트(Pentaerythritol-Tetraoleate) 합성기유가 사용되는 것을 특징으로 하는 내연 및 유압기관겸용 윤활유 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112010004315693-pat00008

    [화학식 2]
    Figure 112010004315693-pat00009

    [화학식 3]
    Figure 112010004315693-pat00010

    [화학식 4]
    Figure 112010004315693-pat00011

    [화학식 5]
    Figure 112010004315693-pat00012


  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 점도지수개선제로는,
    폴리이소부텐류, 폴리메타크릴레이트와 에틸렌-프로필렌의 공중합체, 폴리메타크릴레이트 산성 에스테르류, 폴리아크릴레이트 산성 에스테르류, 디엔 중합체류, 폴리알킬스티렌류, 알케닐 아릴 컨쥬게이트화 디엔 중합체류, 폴리올레핀류중의 어느 하나 혹은 이들에서 선택된 2이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 내연 및 유압기관겸용 윤활유 조성물.
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