KR101278895B1

KR101278895B1 - 유압 오일의 조성물 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR101278895B1
Application number: KR1020087013632A
Authority: KR
Inventors: 아룬 쿠마 싱; 나발 키소레 판데; 아쇼카 쿠마 굽타
Original assignee: 카운실 오브 사이언티픽 엔드 인더스트리얼 리서치
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-29
Publication date: 2013-06-26
Also published as: CN101326272A; US20070060486A1; WO2007066349A1; JP5535482B2; CA2632500A1; CA2632500C; US8034751B2; EP1963467B1; KR20080074961A; CN101326272B; EP1963467A1; JP2009518496A

Abstract

본 발명은 주로 알킬 벤젠을 포함하는 유압 오일의 조성물을 제공한다. 알킬 벤젠 이외에, 조성물은 또한 산화 방지제, 극압 첨가, 소포제, 유동점 강하제, 부식 방지제, 청정-분산 첨가제 및 윤활 첨가제를 또한 포함한다. 본 발명은 다음 단계를 포함하는 제조방법도 제공한다: (Ⅰ) 원지로부터 불용성 물질을 제거하는 단계, (Ⅱ) 진공 증류에 의해 원지를 특화하고 혼합하는 단계, (Ⅲ) 흡수법에 의해 산화물질을 제거하는 단계, (Ⅳ) 성능 첨가제의 첨가 및 혼합물을 균일화하는 단계. 본 발명의 생성물은 다목적의 유압오일로서 유용하다.

Description

유압 오일의 조성물 및 그의 제조방법{A COMPOSITION OF HYDRAULIC FLUID AND PROCESS FOR THE PREPARETION THEREOF}

본 발명은 유압 오일의 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 주로 알킬 벤젠(alkyl benzene)을 포함하는 유압 오일의 조성물에 관한 것이다. 알킬 벤젠 이외에, 조성물은 또한 산화 방지제(antioxidant), 극압 첨가제(extreme pressure additive), 소포제(antifoaming agent), 유동점 강하제(pour point depressant), 부식 방지제(corrosion inhibitor), 청정-분산 첨가제(detergent-dispersant additive) 및 윤활 첨가제(lubricity additive)를 포함하며, 이에 따르면 유압 오일은 환경오염이 더 낮은 양의 오염을 생성한다. 본 발명의 생성물은 진공 펌프 및 정치식 장비(stationary equipment)에서 다목적 유압 오일로서 유용성을 가진다.

유압 오일은 대형(heavy-duty) 농업 및 산업 장치에서 기어 펌프부터 축 피스톤 펌프까지, 많은 적용분야에서 사용되는 산업 윤활유이다. 모든 유압 오일은 구성요소가 극온하에서조차 과도한 마모 및 유지 비용의 발생을 막아야 한다. 다양한 요인으로 열화(deterioration)가 발생할 수 있다. 녹(rust)은 엔진, 변속기 및 유압장치에서 작은 부품에 어려움을 일으키는 한 가지의 일반적인 문제이다. 이 문 제는 때때로 장치에 과잉의 수증기가 존재하여 발생한다. 산화 및 기포 생성은 유압 장치의 성능에 영향을 주고 오버타임을 일으키는 다른 문제를 야기한다. 최선 기능을 위해, 유압 오일은 비교적 비압축성(incompressible)이어야 하며 흐르기 쉬어야 한다. 게다가, 그것은 이동 부분을 위한 충분한 윤활성(lubricity), 사용의 예기된 상태 하에서의 안정성(stability), 유압 장치를 만드는데 사용되는 물질과의 융화성(compatibility)을 제공해야 하며, 유체는 장치에 들어갈 수 있는 물질과의 화학 반응에 대하여 장치의 구성요소를 보호할 수 있는 능력이 있어야 한다. 마지막으로, 그들은 환경에 최소한의 영향을 미쳐야 한다.

유압 오일은 유압 장치에서 송전 매개체(power transmission medium)로 작용한다. 가장 통용되는 유압 오일은 석유, 합성 윤활유, 오일-물 유화액(oil-water emulsion) 및 물-글리콜 혼합물이다. 유압 오일의 주요한 필요조건은 적당한 점도, 높은 점도 지수, 내마모성, 좋은 산화 안정성, 충분한 유동점, 좋은 비유화성(de-emulsibility), 녹 방지, 거품에 대한 저항성, 및 실(seal) 물질과의 융화성이다. 내마모성 오일은 특별한 윤활 보호를 요구하는 조밀한, 고압, 대용량 펌프에서 자주 이용된다. 내화성이 필요한 곳에 특정 합성 윤활유 및 물-함유 오일이 이용된다. 합성 윤활유는 또한 극온 상태에서 이용된다.

사용하는 동안 부피의 약간만의 변화, 충분한 산화방지, 어떤 적용 분야의 경우를 위해 충분한 비유화(de-emulsification) 용량, 충분한 전당 안정성(shear stability), 만약 폴리머 점도 지수 개선제(improver)가 사용된다면 점도-온도 거동(viscosity-temperature behavior), 여름 및 겨울 작동 때문에 오일 변화가 과도 한 경우 충분히 낮은 점도-온도 거동 및 표준 엘라스토머의 최소한의 특성 변화가 요청된다. 최근에 다양한 생산품의 오염 및 환경적 측면은 중요한 이슈가 되었다. 윤활유의 통제되지 않는 손실은 누출, 버려짐, 방출, 흘림 또는 부주의한 처리 때문에 자연(유기체, 토양, 물 등등)과 직접 접촉함으로써 환경을 위태롭게 할 수 있다. 우리의 소중한 환경에 덜 부정적인 영향을 미치는 더욱더 환경 친화적인-무독성 생산품 및 기술을 개발하고 찾기 위해 몇몇 나라 및 주요 산업에서 지난 25년간 많은 노력을 해 왔다.

유압 오일을 생산하는 종래 기술에서는, 일반적으로, 합성 오일 또는 지방산의 복합에스테르를 가지는 광물성 오일(mineral oil)들 또는 광물성 오일을 사용하였다. 성능을 향상시키기 위해 그런 원지를 사용하는 것에 초점이 있었다.

1994년 11월 1일자의, 준가(Junga)의 미국특허 5,360,565인 페트로-루베 사(Petro-Lube, Inc.)(미시간 주, 화이트모어 레이크(Whitemore Lake, MI))의 유압 오일( Hydraulic oil )을 참조할 수도 있다. 실질적으로 아연 또는 인산(phosphorous)을 포함하지 않는 향상된 내마모성, 고압 유압 오일에 대해 기술한다. 유압 오일은 내마모성, 내밀착성(anti-weld) 및 항유화성(demulsibility)을 제공할 뿐만 아니라 부식 및 산화에 대하여 보호한다. 이 개선된 유압 오일은 (1) 석유 탄화수소 오일; (2) 2 염기(dibasic) 및 1 염기(monobasic) 산의 에스테르; (3) 부틸화 페놀(butylated phenol); (4) 페놀; (5) 황화 지방 오일(sulfurized fatty oil); (6) 지방산; 및 (7) 황 제거제(sulfur scavenger)를 포함한다. 이 유압 오일에는 슬러지(sludge) 형성에 있어 감소하는 추세여서, 사용기간이 길어진다(광물성 오일이 사용되었다).

2001년 10월 9일자의 고니시(Konishi) 등에 의한, 미국특허 6,300,292인 니폰 미츄비시 오일 주식회사(일본 도쿄)의 유압 오일 조성물을 참조할 수도 있다. 산화 안정성, 윤활성 및 생물분해성의 면에서 우수한 유압 오일 조성물은 기본 오일로서 식물성 기름, 페놀 산화 방지제, 아민 산화방지제 및 아연 디티오포스페이트(zinc dithiophosphate)를 포함한다. (식용 식물성 기름이 사용된다)

2002년 8월 20일자의 네(Nieh)에 의한, 미국특허 6,436,883, 헌트스만 페트로케미컬 주식회사(Huntsman Petrochemical Corporation)(텍사스주, 오스틴)의 유압 및 기어 윤활유를 참조할 것이다. 유압 오일 및 기어 오일 조성물에 유용한 기능성 유체 조성물이 여기에 제공된다. 상기 발명에 따른 조성물은 상당량의 에틸렌 산화물을 포함하는, 알킬렌(alkylene) 산화물 혼합물의 존재하에 알코올의 첨가 중합 반응에서 파생한 적어도 하나의 폴리옥시알킬렌 글리콜(polyoxyalkylene glycol)을 상당한 양 포함한다. 상기 발명에 따른 액체는 적당한 윤활성 및 안정성을 나타내며 일반적으로 상기 발명에 따른 유체가 접촉하게 되는 수역의 표면에 광택을 형성하는 것을 배제하기에 충분한 정도의 수용성을 가진다. (폴리에틸렌 글리콜이 사용되었다)

1994년 11월 22일자의 호프(Hoppe)에 의한 미국특허 5,366,658, 휠스 악티엔게젤샤프트(Huls Aktiengesellschaft)사(독일, 말(Marl))의 윤활제 및 기능성 오일에서의 생물 분해성의 베이스 오일로서의 폴리메틸알칸(polymethylalkanes)의 사용을 참조할 수 있다. 상기 발명은 윤활제 및 기능성 유체를 위한 생물 분해성 원 지(base oil)로서, C 원자 n+2, m+2의 총합이 20~100이고 에틸리덴기(ethylidene group)에 대한 메틸 및 메틸렌 그룹의 비율이 3~20:1이며 에틸리덴기는 항상 적어도 하나의 메틸렌기에 의해 분리되는, 말단 메틸기(terminal methyl group) 및 메틸렌 및 에틸리덴기를 가지는 폴리메틸알칸(polymethylalkanes)의 사용에 관한 것이다. 적당한 폴리메틸알칸은 예를 들면 특히 P 41 19 332.6에 따른, 알파., 오메가., -디올레핀(diolefin)의 올리고중합화(oligomerization)에 의해 또는 에텐(ethene)/프로판 공중합체의 열분해와 각 경우에서의 연속적인 수소화(hydrogenation)에 의하여 얻어진다. 폴리메틸알칸은 종래의 첨가제 및 다른 분해성 또는 비분해성 원지와 결합할 수 있다. (폴리메틸알칸이 사용되었다)

무수 유성 윤활유에 관한, 미국특허 4,783,274 (조키넨(Jokinen) 등, 1988년 11월 8일)를 참고할 수도 있다; 이는 식물성 기름을 기반으로 하고, 광물성 윤활 오일에 대체되며, 주요 구성요소로서, 포화 및/또는 불포화의 직선-사슬 C. sub. 10 내지 C. sub. 22 지방산의 에스테르인 트리글리세라이드 및 글리세롤을 포함한다. 윤활유는 요오드화물(iodine) 수가 적어도 50이고 최대 125이며 그 점도 지수가 적어도 190인 70중량%의 트리글리세라이드를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기의 트리글리세라이드 대신 또는 그와 함께, 그 기본 구성요소로서, 윤활유는 또한 상기 트리글리세라이드 또는 대응하는 트리글리세라이드 외의 열중합(hot-polymerization)에 의해 제조된 폴리머를 포함한다. 첨가제로서, 윤활유는 용매, 지방산 유도체, 특히 그들의 금속염, 유기 또는 무기, 자연 또는 합성 폴리머 및 윤활유를 위한 통례의 첨가제를 포함할 것이다. (식용 식물성 기름이 사용된다)

미국특허 5,538,654(레이와트(Lawate) 등, 1996년 7월 23일)을 참조할 수도 있다. 식품 그레이드 유활유 조성물을 기술하며, 이는 식품 서비스 산업에서의 장치를 위한 유압오일, 기어 오일 및 컴프레서 오일로서 유용하다. 이 조성물은 (A) 대부분의 양의 유전자 변형 식물성 기름 및 (B) 적은 양의 성능 첨가제를 포함한다. 다른 실시예에서 조성물은 (C) 인 화합물 또는 (D) 비-유전자 변형 식물성 기름을 포함한다. (식용 식물성 기름이 사용된다)

미국특허 5,580,482(챠산(Chassan) 등, 1996년 12월 3일)를 참조할 수 있다. 윤활유 조성물은 열 및 산소에 해로운 영향에 대해 안정화되었고, 상기 조성물은 트리글리세라이드 또는 알코올 모이어티(moiety) 또는 산 모이어티에 불포화가 존재하고 N,N-이중치환 아미노메틸-1,2,4-트리아졸(N, N disubstituted aminomethyl-1,2,4 triazole) 또는 N,N-이중치환-아미노메틸벤조트리아졸(N,N disubstituted- aminomethylbenzo-triazole) 및 도데실린 숙신산의 고급 알킬 치환 아미드가 효과적으로 안정화시키는 양이 존재하는 에스테르인 오일을 포함한다.(첨가물로서 식용 식물성 기름이 사용되었다)

미국특허 5,888,947 (렘버트(Lambert) 등, 1999년 3월 30일)가 참조될 것이다. 세 가지의 주요 구성요소를 가지는 조성물로서: 원지, 하이드록시 지방산을 포함하는 오일 소스 및 식물성 또는 동물성 왁스를 포함하는 오일 소스:를 개시한다. 상기 참조에서 이용된 원지는 일차적으로 트리글리세롤(트리글리세라이드) 및 모노 및 디글리세롤(글리세라이드) 및 유리 지방산(free fatty acid)을 포함해야 할 필요가 있다. 조성물은 글리세롤이 하이드록시 지방산을 포함하는, 바람직하게 오일 의 5~20%를 구성하는 식물성 오일을 더 포함한다. 세 번째 주요 구성요소는 오일 첨가제 부피의 5~10%를 구성하는 왁스이다. 동물성 또는 식물성 화합물에서 파생된 부가적인 합성 물질 모방제 또는 자연 생산물은 조성물의 부피의 5%에 달할 수도 있다. (글리콜 지방 에스테르 및 지방질이 이용된다)

본 발명의 발명자의 특허는 다양한 유형의 윤활제에서 청정-분산-녹 방지 첨가제(detergent-dispersant-anti rust additive)로서 사용되는 중알킬벤젠 알칼리토류금속 술폰산염(Heavy Alkyl Benzene earth metal sulfonate)의 사용에 대해 개시하였다(CSIR에 지정된 A.K. 씽(Singh) 등에 의한 특허출원IPA번호 1306/DEL/1998 및 1307/DEL/1998). 알킬 벤젠은 하나의 벤젠 또는 톨루엔 방향환 및 탄소 원자를 1~15 바람직하게 10~15를 가지는 직선 또는 분기 파라핀 사슬을 가지는 모노, 디 및 폴리 치환된 알킬 방향족이며, 바람직하게는 모노 알킬 벤젠 및 다이 알킬 벤젠이다. 알킬 벤젠은 (1) 세제산업에서의 선형 알킬 벤젠(LAB), (2) 촉매 개질기(reformer)에서 생성된 중방향족(heavy aromatic) 및 (3) 나프타 또는 가스 증기 크래커 액체 제품의 제조중에 부산물로서 생성된다. 알킬 벤젠은 치환 벤젠으로 이루어져 있고 폴리-방향족/중합 링 또는 올레핀 화합물은 알킬 벤젠에 존재하지 않는다. 그것은 윤활유의 광물성 원지의 대체물로서 사용될 수 있다. 그것은 윤활유의 잠재적인 위험을 감소시킬 것이다. 그것은 좋은 유압 특성, 윤활성, 하중 지지(load carrying), 안정성, 녹-방지성 및 자연친화성 등과 같은 요구되는 특성을 제공할 것이다.

일반적으로 광물성 오일에서 찾아낸 유해한 다핵(polynuclear) 방향족 탄화 수소가 없고 오염을 덜 일으키는, 새로운 유압 오일 조성물을 개발할 필요가 있다. 이 목적은 엄격한 작업 표준을 만족하는 한편, 좋은 유활성, 하중 지지, 안정성 및 녹-방지 등과 같은 것을 만족시켜야 한다.

본 발명의 주요 목적은 유압 오일의 조성물 및 그 제조방법을 제공하여, 상기에서 기술한 것과 같은 결점을 제거하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 LAB 공장에서의 중알킬레이트, 촉매 개질기 또는 크래킹 공장(cracking plant)에서의 고급 방향족과 같은 다양한 석유화학 또는 정련소 폐기스팀에서 얻어진 알킬 벤젠에 기반을 둔 대체적인 소스로부터 유압 오일의 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 다핵 방향족 탄화수소, 광물성 오일의 구성요소의 사용을 피하고 유압 오일 조성물의 잠재적인 환경오염을 줄이는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 모든 비율에서의 광물성, 식물성 및 합성 오일로 제조된 유압 오일의 탁월한 혼화성(miscibility)을 제공하는 것이다.

따라서 본 발명은 다음의 유압 오일의 조성물을 제공한다;

(i) 98.0~99.8wt%의 범위로 탄소 원자 C18 내지 C22를 가지는 특화된(tailored) 중 알킬 벤젠의 원지,

(ⅱ) 0.006~0.05중량%의 산화방지제,

(ⅲ) 0.005~0.05중량%의 극압 첨가제,

(ⅳ) 0.05~0.15중량%의 청정-분산 첨가제,

(v) 0.01~1.0중량%의 소포제,

(ⅵ) 0.10~1.0중량%의 유동점 강하제,

(ⅶ) 0.03%~0.10중량%의 부식 방지제, 및

(ⅷ) 0.005~0.05중량%의 윤활 첨가제.

본 발명의 실시예에서 얻어진 유압 오일은 다음의 특성을 가진다.

(i) 40℃에서의 동점도(kinetic viscosity)는 20~30 cst이며,

(ⅱ) 100~110의 점도 지수,

(ⅲ) 산화 안정성 통과(IP 48/97),

(ⅳ) 95℃에서의 ROBOT(rotary bomb oxidation test)는 290~310분,

(v) 145~165℃의 인화점(flashpoint),

(ⅵ) (-)30~40℃의 유동점,

(ⅶ) 약 0.14~0.17㎛의 윤활-마찰 계수(lubricity-friction coeff.),

(ⅷ) 약 0.43~0.46㎜의 WSD(wear scarp Dia),

(ⅸ) 동판 부식 테스트(copper strip corion test) 1A,

(ⅹ) 거품 테스트 ASTM D 130(foam test ASTM D 130) 통과

(ⅹⅰ) 총 산 수(total acid no.) <0.001㎎KOH,

(ⅹⅱ) 생물분해성 40~50%

실시예에서 이용된 중 알킬 벤젠은 하나의 벤젠 방향환 및 탄소 원자를 18~22를 가지는 직선 또는 분기 파라핀 사슬 모노, 디, 및 폴리 치환 알킬 방향족이다.

다른 실시예에서 사용된 중알킬 벤젠 단편(C 18~22)은 세제 산업에서의 선형 알킬 벤젠(LAB)의 생성 동안 생성된 모노 및 디 알킬 벤젠, 촉매 개질기에서 생성된 중알킬 방향족, 및 나프타 또는 기체 스팀 크래커(craker) 액체 생성물 또는 그 혼합물에서 얻어진다.

또 다른 실시예에서 사용된 산화 방지제는 2,4,6-트리-터트-부틸페놀(2,4,6- tri-tert-butylphenol), 2,6-디-터트-부틸-4-n-부틸페놀(2,6-di-tert-bytyl-4-n-butylphenol), 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀(2,6-di-t-bytyl-4-methylphenol) 또는 n-옥타데실 3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시 페닐) 프로피오네이트(n-octadecyl 3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy phenyl) propionate), 펜타 에리스리틸 테트라키스[3-3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐) 프로피오네이트](penta erythrityl tetrakis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate]), 디-n-옥타데실(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시벤질)포스페이트(di-n-octadecyl(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) phosphonate), 2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시벤질) 메시틸렌(2,4,6-tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl)mesitylene), 트리스(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시벤질)이소시아누레이트(tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) isocyanurate), 또는 힌더리드 피퍼리딘 카르복실산(hindered piperidine carboxylic acids), 2,6-디하이드록시-9-아자비씨클로[3.3.1]노난의 아실화된 유도체(acylated derivatives of 2,6-dihydroxy-9-azabicyclo[3.3.1]nonane) 또는 비시클릭 힌더리드 아민(bicyclic hindered amines) 또는 디페닐아민(diphenylamines) 또는 디나프틸아민(dinaphthylamines), 페닐나프틸 아민(phenylnaphthyl amines), N,N'-디페닐페닐린디아민(N,N'-diphenylphenylenediamine) 또는 p-옥틸디페닐아민(p-octyldiphenylamine), p-p-디옥틸 디페닐아민(p,p-dioctyl diphenylamine), N-페닐-1-나프틸아민(N-phenyl-1-naphthylamine), N-페닐-2-나프틸아민(N-phenyl-2-naphthylamine), N-(p-도데실)페닐-2-나프틸아민(N-(p-dodecyl)phenyl-2-naphthylamine), 디-1-나프틸아민(di-1-naphthylamine), 디-2나프틸아민(di-2 naphthylamine), N-알킬 페노티아진(N-alkyl phenothiazines), 이미노(비스벤질)(imino(bisbenzyl)), 6-(t-부틸)페놀(6-(t-butyl)phenol), 2,6-디-(t-부틸)페놀)(2,6-di-(t-butyl)phenol), 4-메틸-2,6-디-(t-부틸)페놀(4-methyl-2,6-di-(t-butyl)phenol), 4,4'-메틸렌비스(-2,6-디-(t-부틸)페놀)(4,4'-methylenebis(-2,6-di-(t-butyl)phenol)), 메틸 하이드록시 하이드로시나마이드(Methyl hydroxy hydro cinnamide), 페노디아진 유도체(phenothiazines derivatives), 알킬화된 5-아미노 테트라졸(akylated 5-amino tetrazole), 디-테트.부틸 p-아미노 페놀(di-ter.Butyl p-amino phenol) 및 그 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된다.

다른 실시예에서, 사용된 극압 첨가제는 황화 님 오일(sulfurized neem oil), 황화 마후아 오일(sulfurized mahua oil), 디벤질 디설파이드(dibenzyl disulphide), 황화 펜다데실 페놀(suphurized pentadecyl phenol), 티오포스포로루릴 올레이트(thiophosphoro luryl oleate), 티오포스포로루릴 루릴 올레이트의 몰리브덴염(molybdenum salt), 징크 디알킬 디티오 포스페이트(zinc dialkyl dithio phosphate), 디벤질 디셀레이트(dibenzyl diselenate), 셀레노포스포로루릴 올레이트(selenophosphoro luryl oleate), 셀레노포스포로 펜타데실 페놀(selenophosphoro pentadecyl phenol), 몰리브덴 티오포스포로 펜타데실 페놀(molybdenum thiphosphoro pentadecyl phenol) 및 그 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된다.

다른 실시예에서 사용된 윤활 첨가제는 옥틸 포스페이트(octyl phospate), 메틸 하이드록시 하이드로 시나마이드(methyl hydroxy hydro cinnamide) 및 그 혼합물에서 선택된다.

또 다른 실시예에서 사용된 청정-분산 첨가제는 칼슘 알킬 벤젠 술포네이트(calcium alkyl benzene sulfonate), 나트륨 알킬 벤젠 술포네이트(sodium alkyl benzene sulfonate), 펜타에틸렌 헥사민의 프로필렌 테라머 숙시니마이드(propylene teramer succinimide of pentaethylene hexamine), 옥틸 포스포네이트(octyl phosphonates) 및 그 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된다.

또 다른 실시예에서 사용된 소포제는 실리콘 오일(silicone oil), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 폴리에스테르(polyether) 및 그 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된다.

또 다른 실시예에서 사용된 유동점 강하제는 디에틸헥실 아디페이트(diethylhexyl adipate), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylate), 폴리비닐아크릴레이트(polyvinylacrylate) 및 그 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된다.

또 다른 실시예에서 사용된 부식 방지제는 1H 벤조트리아졸(1H benzotriazole), 디터셔리 부틸화(ditertiary butylated) lH 벤조트라이졸, 프로필 갈레이트(propyl gallate), 폴리옥시알킬렌 폴리올(polyoxyalkylene polyol), 옥탄데실 아민(octadecyl amine), 노닐페놀에톡시레이트(Nonylphenol Ethoxylate), 수소화된 펜탄데실 페놀의 칼슘 페놀레이트(calcium phenolates of hydrogenated pentadecyl phenol), 마그네슘 알킬 벤젠 술포네이트(magnesium alkyl benzene sulfonates) 및 그 혼합물에서 선택된다.

본 발명은 유압 오일 조성물의 제조방법에 대하여 더 제공하며, 다음을 포함한다; 탄소 원자 C18~C22 및 약 40℃에서 20~30cst의 점도를 가지는 원하는 단편의 알킬 벤젠을 얻기 위해서 진공증류 하에, 300~400℃에서, 선형 알킬 벤젠(LAB) 또는 크랙커(crackers)의 중알킬레이트 단편을 분획하는 단계; 원지(base stock)를 얻기 위해 공지된 방법으로 상기 알킬 단편으로부터 산화된 생성물을 제거하는 단계; 및 원하는 윤활오일 조성물을 얻기 위해 50~90℃에서 교반하면서, 98~99.8중량%의 상기 원지를 O.OO5-O.O5중량%에서의 적어도 하나의 산화방지제, 0.005~0.05중량%의 적어도 하나의 극압 첨가제, 0.05~0.15중량%의 적어도 하나의 청정-분산 첨가제, 0.001~1.0중량%의 적어도 하나의 소포제, 0.01~1.0중량%의 적어도 하나의 유동점 강하제, 0.03~0.10중량%의 적어도 하나의 부식 방지제, 및 0.005~0.05중량%의 적어도 하나의 윤활 첨가제를 혼합하는 단계.

다른 실시예에서 사용된 중알킬 벤젠은 하나의 벤젠 방향환 및 탄소 원자를 18~22를 가지는 직선 또는 분기 파라핀 사슬 모노, 디, 및 폴리 치환 알킬 방향족이다.

또 다른 실시예에서 얻어진 윤활오일 조성물은 다음의 특징으로 가진다.

(ⅱ) 0.006~0.05중량%의 산화방지제,

(ⅲ) 0.005~0.05중량%의 극압 첨가제,

(ⅳ) 0.05~0.15중량%의 청정-분산 첨가제,

(v) 0.01~1.0중량%의 소포제,

(ⅵ) 0.01~1.0중량%의 유동점 강하제,

(ⅶ) 0.03%~0.10중량%의 부식 방지제, 및

(ⅷ) 0.005~0.05중량%의 윤활 첨가제.

조성물은 다핵 방향족을 가지지 않는 무독성이며, 20~60%의 생물 분해성, 150~200℃의 인화점(flashpoint), (-) 10℃ 이하의 유동점, 20~30cst의 40℃에서의 동점도, 90~120의 점도 지수, 200~400분의 산화 안정성(RoBOT), 0.01㎎KOH이하의 TAN, 1 이하의 동판부식의 특성을 가지며 종래의 윤활오일을 대체할 수 있다. 주요 장점은 석유의 사용을 줄이고 합성 오일보다 생산비가 낮고 생성물이 석유계 윤활오일보다 더 생물 분해성이 좋고 더 환경친화적이며 높은 인화점 및 무독성으로 사용하기에 안전하다는 것이다.

[표 1] 유압오일 특성의 비교

SN.	특성	미국특허 5360565	엑손 엑트랜스 10W(Exxon Exxtrans 10W)	본 발명	비고
		청구항	시장	출원
1	40℃에서의 동점도(centistokes)	46	42	28	10W 근처
2	인화점(℃)	204	202	160	요구사항 140℃보다 높지만 약간 열악
3	유동점(℃)	-12	-33	-38	양호
4	점도 지수	95	96	105	양호
5	성능 테스트	통과	통과	통과
6	생물분해성(%)	20~40	20~40	35~45	양호
7	다핵 방향족의 존부	○	○	×	양호

다음의 실시예는 설명의 목적으로 제공되며 따라서 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

[실시예 1]

중알킬레이트의 특화: 상업적인 중알킬레이트, 즉 세제계(detergent class) 선형 알킬 벤젠(LAB)을 진공증류로 분획하였다. 전체 알킬레이트의 70중량%를 가지는 더 무거운 단편을 원지 제조를 위해 선별하였다. 알킬레이트의 전형적인 특성은 다음과 같다:

15℃에서의 밀도(gm/㎖)	0.8758
40℃에서의 동점도(cst)	26.75
점도 지수	95
20℃에서의 굴절률(refractive index)	1.48426
유동점	(-)37℃
분자량	433±5
95℃에서의 RoBOT 테스트	200분
증류 범위(distillation range)	300~400℃
폴리방향족 또는 올레핀계 화합물	무시할 정도

[실시예 2]

알킬레이트의 특화: 상업적인 중알킬레이트, 즉 크랙커 유닛에서의 폐기 알킬 벤젠을 진공증류로 분획하였다. 전체 알킬레이트의 65중량%를 가지는 더 무거운 단편을 원지 제조를 위해 선별하였다. 알킬레이트의 전형적인 특성은 다음과 같다:

15℃에서의 밀도(gm/㎖)	0.8703
40℃에서의 동점도(cst)	30.11
점도 지수	98
20℃에서의 굴절률(refractive index)	1.48106
유동점	(-)32℃
분자량	428±5
95℃에서의 RoBOT 테스트	190분
증류 범위(distillation range)	300~410℃
폴리방향족 또는 올레핀계 화합물	무시할 정도

[실시예 3]

원지의 제조

산화된 생성물을 제거하기 위해 특화된 중 알킬레이트를 실리카 겔 컬럼(silica gel column)을 통과시키거나 80℃에서 50분 동안 철저히 교반하면서 혼합하고 G-4 소결된(sintered) 유리 깔때기를 통해 여과함으로써 풀러스 어스(fuller's earth)와 같은 흡수성 클레이로 처리하였다. 중알킬레이트의 전형적인 물리-화학적인 특성은 다음과 같다:

100℃에서의 동점도(cst)	4.705
40℃에서의 동점도(cst)	26.62
점도 지수	104
산화 안정성(IP 48/97)	통과-점도에서 0.88% 증가
유동점	(-) 38℃
95℃에서의 RoBOT 테스트	250분
인화점	152℃
산 수(acid mu,ber)(㎎KOH)	0.005
폴리방향족 또는 올레핀계 화합물	무시할 정도

[실시예 4]

원지의 제조

산화된 생성물을 제거하기 위해 크랙커 유닛으로부터 특화된 알킬레이트를 실리카 겔 컬럼(silica gel column)을 통과시키거나 80℃에서 50분 동안 철저히 교반하면서 혼합하고 G-4 소결된(sintered) 유리 깔때기를 통해 여과함으로써 풀러스 어스(fuller's earth)와 같은 흡수성 클레이로 처리하였다. 원지의 전형적인 물리-화학적인 특성은 다음과 같다:

100℃에서의 동점도(cst)	5.11
40℃에서의 동점도(cst)	30.03
점도 지수	109
산화 안정성(IP 48/97)	통과-점도에서 0.89% 증가
유동점	(-) 36℃
95℃에서의 RoBOT 테스트	210분
인화점	153℃
산 수(acid mu,ber)(㎎KOH)	0.005
폴리방향족 또는 올레핀계 화합물	무시할 정도

[실시예 5]

원지의 제조

산화된 생성물을 제거하기 위해 크랙커 유닛 및 LAB 공장으로부터 특화된 알 킬레이트를 실리카 겔 컬럼(silica gel column)을 통과시키고 50중량%의 중알킬레이트 및 크랙커 유닛에서의 50중량%의 알킬레이트를 60℃에서 50분 동안 철저히 교반하면서 혼합하였다. 혼합 원지의 전형적인 물리-화학적인 특성은 다음과 같다:

100℃에서의 동점도(cst)	5.12
40℃에서의 동점도(cst)	30.83
점도 지수	104
산화 안정성(IP 48/97)	통과-점도에서 0.9% 증가
유동점	(-) 38℃
95℃에서의 RoBOT 테스트	220분
인화점	150℃
산 수(acid mu,ber)(㎎KOH)	0.005
폴리방향족 또는 올레핀계 화합물	무시할 정도

[실시예 6]

원지로부터 윤활오일의 제조

원지를 고온 산화방지제로서 200ppm의 옥틸 5 아미노 테트라졸(octyl 5amino tetrazole), EP 첨가제로서 200ppm의 디벤질 디설파이드(dibezyl disulphide), EP 첨가제로서 200ppm의 황화 님 오일, 저온 산화방지제-윤활 첨가제로서 80ppm의 메틸 하이드록시 하이드로 시나메이트(Methyl Hydroxy Hydro Cinnamate), 청정-분산 첨가제로서 100ppm의 펜타에틸렌 헥사민 도데실 숙시니마이드(pentaethylene hexamine dodecyl succinimide), 소포제-유동점 강하제로서 실리콘 폴리머 오일(Silicone polymer oil) 및 부식방지제로서 150ppm 농도에서 염기수 500를 가지는 칼슘 HAB 술포네이트(calcium HAB sulfonate)의 첨가물 및 윤활 향상제로서 원지의 5%의 미강유(rice bran oil)의 지방산의 에틸헥실 에스테르를 혼합하였다. 2시간 동안 교반하면서 60℃에서 도핑(doping)을 하였다.

[실시예 7]

원지로부터 윤활오일의 제조

원지를 고온 산화방지제로서 100ppm의 p-p-디옥틸 디페닐 아민(p-p-dioctyl diphenyl amine), EP 첨가제로서 200ppm의 디벤질 디셀레나이드(dibezyl diselenide), 윤활 첨가제서 200ppm의 황화 미강유, 저온 산화방지제-윤활 첨가제로서 50ppm의 징크 디알킬 디티오 포스페이트(zinc dialkyl dithiophosphate), 청정-분산 첨가제로서 100ppm의 옥틸 포스포네이트(octyl phosphonate), 소포제-유동점 강하제로서 폴리비닐 아킬레이트(polyvinyl acrylate) 및 부식방지제로서 50ppm 농도에서 염기수 500를 가지는 알킬 벤조트리아졸(alkyl benzotriazole)의 첨가제 및 윤활 향상제로서 원지의 5%의 님 오일의 수소화 지방산의 에틸헥실 에스테르를 혼합하였다. 2시간 동안 교반하면서 60℃에서 도핑(doping)을 하였다.

[실시예 8]

원지로부터 윤활오일의 제조

원지를 고온 산화방지제로서 100ppm의 디-t-부틸 4-메틸 페놀(di-t-butyl 4-methyl phenol), EP 첨가제로서 200ppm의 몰리브덴 디오포스포로 펜타데실 페놀(Molybdenul thiophosphoro pentadecyl phenol), EP 첨가제로서 200ppm의 황화 수소화 카란자 오일(sulfurized hydrogenated karanja ol), 저온 산화방지제-윤활 첨가제로서 150ppm의 메틸 하이드록시 하이드로 시나메이트(Methyl Hydroxy Hydro Cinnamate), 청정-분산 첨가제로서 100ppm의 펜타에틸렌 엑사민 도데실 숙시니마이드(pentaethylene hexamine dodecyl succinimide), 소포제-유동점 강하제로서 폴리메타크릴레이트(polymethacrylate) 및 부식방지제로서 150ppm 농도의 옥틸 포스포네이트(octyl phosphonate)의 첨가제 및 연기감소제 및 윤활 향상제로서 원지의 5%의 카란자 오일의 지방산의 에틸헥실 에스테르를 혼합하였다. 2시간 동안 교반하면서 60℃에서 도핑(doping)을 하였다.

[실시예 9]

원지로부터 윤활오일의 제조

원지를 고온 산화방지제로서 200ppm의 n-나프틸 2-페닐아민(n-naphthyl 2-phenylamine), EP 첨가제로서 200ppm의 몰리브덴 티오포스포로 루릴 올레이트(molybdenum thiophosphoro luryl oleate), EP-윤활 첨가제로서 200ppm의 디벤질 디셀레나이드(dibezyl diselenide), 저온 산화방지제-윤활 첨가제로서 200ppm의 징크 디알킬 디티오포스페이트(zinc dialkyl dithiophosphate), 청정-분산 첨가제로서 200ppm의 펜타에틸렌 헥사민 도데실 숙시니마이드(pentaethylene hexamine dodecyl succinimide), 소포제-유동점 강하제로서 실리콘 폴리머 오일(Silicone polymer oil) 및 부식방지제로서 150ppm 농도의 알킬 1H 벤조트리아졸(alkyl 1H benzotriazole)의 첨가제 및 윤활 향상제로서 원지의 100ppm의 오틸 포스페이트(Octyl phosphate)를 혼합하였다. 2시간 동안 교반하면서 60℃에서 도핑(doping)을 하였다.

[실시예 10]

윤활유의 특성 및 평가: 조성물을 분석하고 ASTM D445/BIS-14234, P25/56- K.점도 및 점도 지수, ASTM D 92/BIS-P21/69-인화점, ASTM D1217/BIS-P16- Rel.밀도, ASTM D130/BIS-P15- 구리 부식, ASTM D97/BIS-P10 유동점, ASTM D874/BIS-P4- 황화된 재(ash sulfated), ASTM D 664/BIS-P1- TAN, ASTM D4377/BIS-P40- 물, IP 280, 306, 307 산화 테스트, ASTM D3711-코킹 테스트(cocking test)와 같은 각 ASTM 또는 BIS 방법으로서 평가하였다.

[실시예 11]

평가: 평가된 전형적인 값은 다음과 같다.

40℃에서의 점도는 28cst, 점도 지수는 105, 인화점은 160℃, 유동점은 (-)38℃, 구리 부식은 <1, 총 산 수는 0.001㎎KOH, 거품 테스트 통과, 생물분해성 45%, 산화 안정성 (95℃에서 RoBOT) 300분, 20℃에서의 밀도는 0.881, 윤활-마찰 계수 0.15μ, wsd는 0.44㎜였다.

본 발명의 주요 장점은 유압오일의 조성물이 생물분해성이 좋고 친환경적이며, 광물성 오일 기반의 유압오일과 동등하거나 그 이상의 성능을 제공하는 것이다.

Claims

유압 오일 조성물의 제조방법으로서,

(a) 하나의 벤젠 방향환 및 탄소 원자 C18 내지 C22를 가지는 직선 또는 분기 파라핀 사슬을 가지는 모노, 디 및 폴리 치환 알킬 방향족의 알킬 벤젠, 및 40℃에서 20~30cst의 점도를 가지는 원하는 단편의 알킬 벤젠을 얻기 위해서 진공증류 하에, 300~400℃에서, 선형 알킬 벤젠(LAB) 또는 크랙커(crackers)의 중 알킬레이트 단편(heavy alkylate fractions)을 분획하는 단계;

(b) 원지(base stock)를 얻기 위해 공지된 방법으로 상기 알킬 단편으로부터 산화된 생성물을 제거하는 단계; 및

(c) 원하는 윤활유 조성물을 얻기 위해 50~90℃에서 교반하면서, 98~99.8중량%의 상기 원지를 O.OO5-O.O5중량%에서의 적어도 하나의 산화방지제, 0.005~0.05중량%의 적어도 하나의 극압 첨가제, 0.05~0.15중량%의 적어도 하나의 청정-분산 첨가제, 0.001~1.0중량%의 적어도 하나의 소포제, 0.01~1.0중량%의 적어도 하나의 유동점 강하제, 0.03~0.10중량%의 적어도 하나의 부식 방지제, 및 0.005~0.05중량%의 적어도 하나의 유압오일(hydraulic fluid)을 혼합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압오일 조성물의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 산화 방지제는 2,4,6-트리-터트-부틸페놀(2,4,6- tri-tert-butylphenol), 2,6-디-터트-부틸-4-n-부틸페놀(2,6-di-tert-bytyl-4-n-butylphenol), 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀(2,6-di-t-bytyl-4-methylphenol) 또는 n-옥타데실 3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시 페닐) 프로피오네이트(n-octadecyl 3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy phenyl) propionate), 펜타 에리스리틸 테트라키스[3-3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐) 프로피오네이트](penta erythrityl tetrakis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate]), 디-n-옥타데실(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시벤질)포스페이트(di-n-octadecyl(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) phosphonate), 2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시벤질) 메시틸렌(2,4,6-tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl)mesitylene), 트리스(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시벤질)이소시아누레이트(tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) isocyanurate), 또는 힌더리드 피퍼리딘 카르복실산(hindered piperidine carboxylic acids), 2,6-디하이드록시-9-아자비씨클로[3.3.1]노난의 아실화된 유도체(acylated derivatives of 2,6-dihydroxy-9-azabicyclo[3.3.1]nonane) 또는 비시클릭 힌더리드 아민(bicyclic hindered amines) 또는 디페닐아민(diphenylamines) 또는 디나프틸아민(dinaphthylamines), 페닐나프틸 아민(phenylnaphthyl amines), N,N'-디페닐페닐린디아민(N,N'-diphenylphenylenediamine) 또는 p-옥틸디페닐아민(p-octyldiphenylamine), p-p-디옥틸 디페닐아민(p,p-dioctyl diphenylamine), N-페닐-1-나프틸아민(N-phenyl-1-naphthylamine), N-페닐-2-나프틸아민(N-phenyl-2-naphthylamine), N-(p-도데실)페닐-2-나프틸아민(N-(p-dodecyl)phenyl-2-naphthylamine), 디-1-나프틸아민(di-1-naphthylamine), 디-2나프틸아민(di-2 naphthylamine), N-알킬 페노티아진(N-alkyl phenothiazines), 이미노(비스벤질)(imino(bisbenzyl)), 6-(t-부틸)페놀(6-(t-butyl)phenol), 2,6-디-(t-부틸)페놀)(2,6-di-(t-butyl)phenol), 4-메틸-2,6-디-(t-부틸)페놀(4-methyl-2,6-di-(t-butyl)phenol), 4,4'-메틸렌비스(-2,6-디-(t-부틸)페놀)(4,4'-methylenebis(-2,6-di-(t-butyl)phenol)), 메틸 하이드록시 하이드로시나마이드(Methyl hydroxy hydro cinnamide), 페노디아진 유도체(phenothiazines derivatives), 알킬화된 5-아미노 테트라졸(akylated 5-amino tetrazole), 디-테트.부틸 p-아미노 페놀(di-ter.Butyl p-amino phenol) 및 그 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유압오일 조성물의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 상기 극압 첨가제는 황화 님 오일(sulfurized neem oil), 황화 마후아 오일(sulfurized mahua oil), 디벤질 디설파이드(dibenzyl disulphide), 황화 펜다데실 페놀(suphurized pentadecyl phenol), 티오포스포로라우릴 올레이트(thiophosphoro lauryl oleate), 티오포스포로라우릴 올레이트의 몰리브덴염(molybdenum salt), 징크 디알킬 디티오 포스페이트(zinc dialkyl dithio phosphate), 디벤질 디셀레이트(dibenzyl diselenate), 셀레노포스포로라우릴 올레이트(selenophosphoro lauryl oleate), 셀레노포스포로 펜타데실 페놀(selenophosphoro pentadecyl phenol), 몰리브덴 티오포스포로 펜타데실 페놀(molybdenum thiphosphoro pentadecyl phenol) 및 그 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유압오일 조성물의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 윤활 첨가제는 옥틸 포스페이트(octyl phospate), 메틸 하이드록시 하이드로 시나마이드(methyl hydroxy hydro cinnamide) 및 그 혼합물에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유압오일 조성물의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 청정-분산 첨가제는 칼슘 알킬 벤젠 술포네이트(calcium alkyl benzene sulfonate), 나트륨 알킬 벤젠 술포네이트(sodium alkyl benzene sulfonate), 펜타에틸렌 헥사민의 프로필렌 테트라머 숙시니마이드(propylene tetramer succinimide of pentaethylene hexamine), 옥틸 포스포네이트(octyl phosphonates) 및 그 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유압오일 조성물의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 소포제는 실리콘 오일(silicone oil), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 폴리에스테르(polyether) 및 그 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유압오일 조성물의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 유동점 강하제는 디에틸헥실 아디페이트(diethylhexyl adipate), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylate), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate) 및 그 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유압오일 조성물의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 부식 방지제는 1H 벤조트리아졸(1H benzotriazole), 디터셔리 부틸화(ditertiary butylated) lH 벤조트라이졸, 프로필 갈레이트(propyl gallate), 폴리옥시알킬렌 폴리올(polyoxyalkylene polyol), 옥탄데실 아민(octadecyl amine), 노닐페놀에톡시레이트(Nonylphenol Ethoxylate), 수소화된 펜탄데실 페놀의 칼슘 페놀레이트(calcium phenolates of hydrogenated pentadecyl phenol), 마그네슘 알킬 벤젠 술포네이트(magnesium alkyl benzene sulfonates) 및 그 혼합물에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유압오일 조성물의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 유압 오일의 조성물은

(i) 98.0~99.8중량%의, 하나의 벤젠 방향환 및 18 내지 22개의 탄소 원자를 가지는 직선 또는 분기 파라핀 사슬을 가지는 모노 치환 알킬 방향족, 디 치환 알킬 방향족 및 폴리 치환 알킬 방향족의 특화된 중 알킬 벤젠(tailored heavy alkyl benzene)의 원지(base stock),

(ⅱ) 0.006~0.05중량%의 산화방지제,

(ⅲ) 0.005~0.05중량%의 극압 첨가제,

(ⅳ) 0.05~0.15중량%의 청정-분산 첨가제,

(v) 0.01~1.0중량%의 소포제,

(ⅵ) 0.01~1.0중량%의 유동점 강하제,

(ⅶ) 0.03%~0.10중량%의 부식 방지제, 및

(ⅷ) 0.005~0.05중량%의 윤활 첨가제를 포함하는, 유압오일 조성물의 제조방법.
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