KR101534218B1 - 자동차 연료탱크의 수분제거용 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알코올, 글리콜 에테르 및 일정량의 청정분산제를 포함하는 자동차 연료탱크의 수분제거용 조성물 및 이를 이용하여 연료탱크 내부의 수분을 제거하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 일정시간 동안 유지되는 유중수형 에멀전이 형성되고, 형성된 에멀전이 연료와 함께 연소됨에 따라 수분을 제거할 수 있어 기존의 에멀전 형 수분제거제 사용 시 발생하는 문제점, 즉 연료 필터와 연료 라인의 막힘을 유발하고 에멀전층에 세균이 번식하여 연료가 부패되는 현상을 방지할 수 있다.

Description

자동차 연료탱크의 수분제거용 조성물{A composition for removing moisture in a vehicle fuel tank}

본 발명은 자동차 연료탱크의 수분제거용 조성물에 관한 것이다.

자동차 연료탱크 내부의 수분은, 연료탱크 내외부의 온도차로 인하여 생기는 결로 현상, 주유소의 연료 저장탱크의 수분이 주유 중 자동차 연료탱크 내부로 유입, 주유 중의 과실에 의한 수분의 유입, 및 자동차 침수로 인한 수분의 유입 등으로 발생하는 것으로, 특히 결로 현상으로 발생한 연료탱크 내 수분은 모든 차량이 가지고 있는 문제점이다.

연료탱크 내부의 수분은 연료필터에 고이게 되며, 연료필터에 수분이 쌓이게 됨에 따라 수분이 인젝터로 들어가게 되어 인젝터의 고장을 유발한다.

종래의 자동차용 연료 첨가제는 연소기관의 슬러지를 제거하는 것, 배기가스를 저감시키는 것 및 출력을 향상시키는 것 등 다양하게 있었으나, 이러한 종래의 연료 첨가제는 연료탱크 내부의 수분을 효과적으로 제거하지는 못하였다. 따라서, 연료탱크 내부의 수분을 보다 효과적으로 제거할 수 있는 수분제거제가 필요한 실정이다.

이에 따라, 최근에 자동차 연료탱크 내부의 수분을 제거하는 수분제거제를 개발하고자 하는 노력이 계속되고 있다. 종래 수분제거제의 종류는 크게 2가지로 나누어 볼 수 있다. 첫 번째, 알코올 형(Alcohol type) 수분제거제는 연료 내 수분의 어는점을 낮추어 겨울철 연료 라인에서 수분의 동결을 방지해주는 작용을 하나, 수분을 효과적으로 제거하지는 못하며, 인젝터로 이 수분이 유입될 경우 고속 왕복운동을 하는 인젝터에 심각한 손상을 초래할 수 있다. 두 번째, 유화제 형(Emulsifier type) 수분제거의 경우에는, 유화제의 사용으로 점도가 높은 에멀전층이 영구적으로 생성되는데, 영구적인 에멀전층은 연료 필터 및 연료 라인의 동결과 연료 순환 라인의 막힘을 유발할 수 있고, 시간이 경과함에 따라 에멀전층에 세균이 번식하여 연료가 부패되는 문제가 발생할 수 있다.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.

(선행특허 1) 대한민국 등록특허 제10-1084833호

본 발명자들은 기존의 에멀전 형 수분제거제 사용 시 발생하는 영구적인 에멀전층의 생성에 의하여 연료 필터와 연료 라인의 막힘이 발생하고, 연료의 부패가 발생하는 문제점에 주목하여, 이러한 문제점이 생기지 않는 새로운 형태의 에멀전 형 수분제거제를 개발하기 위하여 연구 노력하였다. 그 결과, 연료탱크에 주입 시, 일정시간 동안만 유지되는 유중수형(W/O형) 에멀전을 형성시켜 수분을 오일에 일시적으로 분산시킴으로써 연료의 연소와 함께 수분을 제거할 수 있는 수분제거제를 개발함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 자동차 연료탱크의 수분제거용 조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 자동차 연료탱크 내부의 수분을 제거하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 연료탱크 내부의 수분을 유중수형(W/O형) 에멀전으로 일시적으로 연료에 분산시키는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 알코올, 글리콜 에테르 및 청정분산제를 포함하는 조성물로서, 상기 청정분산제는 조성물 전체 중량에 대하여 0.01-3 중량%의 양으로 포함되고, 상기 조성물은 300 ㎖의 용량으로 50ℓ의 연료에 첨가 시 연료탱크 내부의 수분을 유중수형(W/O형) 에멀전으로 연료에 분산시키며, 상기 유중수형 에멀전은 2-12분 동안 유지되는 것을 특징으로 하는 자동차 연료탱크의 수분제거용 조성물을 제공한다.

본 발명자들은 기존의 에멀전 형 수분제거제 사용 시 발생하는 영구적인 에멀전층의 생성에 의하여 연료 필터와 연료 라인의 막힘이 발생하고, 연료의 부패가 발생하는 문제점에 주목하여, 이러한 문제점이 생기지 않는 새로운 형태의 에멀전 형 수분제거제를 개발하기 위하여 연구 노력하였다. 그 결과, 연료탱크에 주입 시, 일정시간 동안만 유지되는 유중수형(W/O형) 에멀전을 형성시켜 수분을 오일에 일시적으로 분산시킴으로써 연료의 연소와 함께 수분을 제거할 수 있는 수분제거제를 개발하였다.

본 발명에 따르면, 상기 알코올은 연료탱크 내 수분층의 어는점을 낮추어 겨울철 수분의 동결을 방지해주는 기능을 하며, 이에 의하여 본 발명의 수분제거용 조성물은 겨울철에도 에멀전 형성을 통하여 연료탱크 내의 수분을 연료에 분산 및 제거시킬 수 있다.

본 발명에서 이용 가능한 알코올은, 예를 들면 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로필 알코올, 부탄올, 펜탄올 및 헥산올 등이 있다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 알코올은 이소프로필 알코올이다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 알코올은 조성물 전체 중량에 대하여 10-70 중량%로 포함될 수 있다.

하나의 특정예에 따르면, 상기 알코올은 조성물 전체 중량에 대하여 30-65 중량%로 포함되고, 다른 특정예에서는 40-65 중량%로 포함되며, 또 다른 특정예에서는 45-65 중량%로 포함되고, 또 다른 특정예에서는 50-65 중량%로 포함된다.

본 발명에 따르면, 상기 글리콜 에테르는 수분과 오일 모두에 대하여 친화력을 갖는 물질로서, 연료탱크 내의 수분을 제거하는 기능을 할 수 있다.

본 발명에서 이용 가능한 글리콜 에테르는, 예를 들면 헥실 카르비톨(Hexyl carbitol), 부틸 카르비톨(Butyl carbitol) 및 부틸 셀로솔브(Butyl cellosolve) 등이 있다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 글리콜 에테르는 헥실 카르비톨이다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 글리콜 에테르는 조성물 전체 중량에 대하여 10-40 중량%로 포함될 수 있다.

하나의 특정예에 따르면, 상기 글리콜 에테르는 조성물 전체 중량에 대하여 10-35 중량%로 포함되고, 다른 특정예에서는 15-35 중량%로 포함되며, 또 다른 특정예에서는 20-35 중량%로 포함되고, 또 다른 특정예에서는 25-35 중량%로 포함된다.

본 발명에 따르면, 상기 청정분산제는 일정시간 동안 유지되는 유중수형 에멀전을 형성하여 오일(연료)에 수분을 일시적으로 분산시키는 기능을 한다. 일예로, 0.01-3 중량%의 청정분산제를 포함하는 300 ㎖ 용량의 수분제거제 조성물은, 50ℓ의 연료에 첨가 시 2-12분 동안 유지되는 W/O형 에멀전을 형성시킴으로써 연료탱크 내부의 수분을 연료에 에멀전 형성시간 동안 분산시킬 수 있다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 청정분산제는 조성물 전체 중량에 대하여 0.1-2 중량%로 포함될 수 있다.

하나의 특정예에 따르면, 상기 청정분산제는 조성물 전체 중량에 대하여 0.1-1.5 중량%로 포함될 수 있다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 에멀전 형성시간(유지시간)은 3-10분일 수 있다.

하나의 특정예에 따르면, 상기 에멀전 형성시간은 4-9분이고, 다른 특정예에서는 5-8분이다.

상기 청정분산제로는, 자동차 연료용 청정분산제를 사용할 수 있으며, 예를 들면 에프톤 케미칼(afton Chemical)사의 자동차 연료용 청정분산제인 히텍(Hitec^ⓡ) 4247을 사용할 수 있다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 본 발명의 수분제거용 조성물은 마찰 조정제(friction modifier)를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 마찰 조정제는 엔진의 마찰 저감과 연비개선, 출력 증가에 효과가 있다.

본 발명에서는 연료 첨가제, 엔진 오일 또는 엔진 오일 첨가제 등에 마찰 저감을 목적으로 첨가되는 공지의 마찰 조정제를 제한 없이 사용할 수 있다. 이러한 마찰 조정제로는, 예를 들면 오레일 알코올(oleyl alchohol), 스테아릴 알코올등의 고급 알코올류(higher alcohol)；올레인산, 스테아린산 등의 지방산류； 오레일 글리세린 에스테르, 스테릴 글리세린 에스테르, 라우릴 글리세린 에스테르 등의 에스테르류； 알킬 아미드(예컨대, 알콕시 롱-체인 알킬아미드), 라우릴 아미드, 오레일 아미드, 스테아릴 아미드 등의 아미드류；라우릴 아민, 오레일 아민, 스테아릴 아민, 알킬 디에탄올 아민 등의 아민류； 라우릴 글리세린 에테르, 오레일 글리세린 에테르 등의 에테르류가 있다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 마찰 조정제는 조성물 전체 중량에 대하여 2-30 중량%로 포함될 수 있다.

하나의 특정예에 따르면, 상기 마찰 조정제는 조성물 전체 중량에 대하여 2-20 중량%로 포함되고, 다른 특정예에서는 2-15 중량%로 포함되며, 또 다른 특정예에서는 2-10 중량%로 포함된다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 연료는 가솔린 또는 경우이다.

본 발명의 수분제거용 조성물은 상기 성분들 이외에 조성물의 물성을 해하지 않는 범위에서 임의의 성분들을 추가로 포함할 수 있다.

다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 수분제거용 조성물을 자동차 연료에 첨가하여 자동차 연료탱크 내부의 수분을 제거하는 방법을 제공한다.

또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 수분제거용 조성물을 자동차 연료에 첨가하여 일정시간 동안 유지되는 유중수형 에멀전을 형성시킴으로써 연료탱크 내부의 수분을 연료에 분산시키는 방법을 제공한다.

상기 방법은 본 발명의 수분제거용 조성물을 이용하기 때문에, 이들 사이에 공통된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여 생략한다.

본 발명의 수분제거용 조성물이 연료탱크 내의 수분을 제거하는 과정을 예시적으로 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 수분제거용 조성물을 연료탱크에 주입하는 경우, 조성물에 함유되어 있는 청정분산제에 의하여 짧은 시간(예컨대, 3-10분) 동안 유지되는 유중수형 에멀전이 형성되어, 연료탱크 내의 수분이 에멀전 유지시간 동안 연료에 분산되고, 주행 중 연료의 연소를 통하여 수분이 제거된다. 또한, 정지 중(예컨대, 주차 시)에는 에멀전이 다시 물과 연료로 분리됨에 따라 에멀전으로 인한 부식 등의 문제를 방지할 수 있고, 다시 주행을 하는 동안에는 연료탱크가 흔들림에 따라 일정 시간 동안 유지되는 에멀전이 다시 형성되어 수분이 연료와 함께 연소되어 제거된다.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:

(i) 본 발명은 알코올, 글리콜 에테르 및 일정량의 청정분산제를 포함하는 자동차 연료탱크의 수분제거용 조성물 및 이를 이용하여 연료탱크 내부의 수분을 제거하는 방법에 관한 것이다.

(ii) 본 발명에 의하면, 일정시간 동안 유지되는 유중수형 에멀전이 형성되고, 형성된 에멀전이 연료와 함께 연소됨에 따라 수분을 제거할 수 있어 기존의 에멀전 형 수분제거제 사용 시 발생하는 문제점, 즉 연료 필터와 연료 라인의 막힘을 유발하고 에멀전층에 세균이 번식하여 연료가 부패되는 현상을 방지할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

실시예

실시예 1: 수분제거용 조성물의 제조

이소프로필 알코올(Isopropyl Alcohol), 헥실 카르비톨(Hexyl Carbitol), 자동차 연료용 마찰 저감제(알콕시 롱-체인 알킬아미이드, Alkoxy long-chain alkyl amide, Afton Chemical) 및 자동차 연료용 청정분산제(Hitec^ⓡ 4247, Afton Chemical)를 반응기에 투입하고, 약 30분 동안 균일하게 교반하여 300 ㎖ 용량의 수분제거제를 제조하였다. 제조한 수분제거제의 배합비는 하기 표 1과 같다.

성분	제조예1	비교예1	비교예2	비교예3
이소프로필 알코올	60	56	51	46
헥실 카르비톨	30	30	30	30
알콕시롱체인알킬아마이드	9	9	9	9
청정분산제	1	5	10	15
합계	100(중량%)	100(중량%)	100(중량%)	100(중량%)

실시예 2: 수분제거용 조성물에 의한 에멀전 형성 및 수분 제거능 확인

실시예 1에서 제조한 300 ㎖ 용량의 수분제거용 조성물을 가솔린 50ℓ 또는 경우 50ℓ가 담긴 연료탱크에 주입한 후, 제거 수분량, 에멀전 유지시간(retention time), 분리 정도 및 경계면 상태를 확인하였다. 평가 결과는 표 2(제조예의 실험결과) 및 3(비교예의 실험결과)에 나타내었다.

시험 방법은 다음과 같았다. 연료 80 ㎖와 인산염 버퍼 용액(수분층에 해당) 20 ㎖를 제조하여 100 ㎖ 메스실린더에 넣은 뒤 2분간 상하 왕복운동을 한 후 1) 분리 정도(separation) 및 2) 경계면 상태(Interface Conditions)를 판별하였다. 판별기준으로, 연료층과 수분층의 분리 정도는 1-3등급으로 나뉘고, 연료층과 수분층의 경계면 상태는 1-4등급으로 구분된다.

<시험 방법>

수분측정기(karl fischer)에 의한 수분 측정

ASTM D 1094에 의한 판별법

<연료층과 수분층의 분리 정도>

1등급 : 에멀전이 없음

2등급 : 1등급과 비슷하나 약간의 공기방울이나 작은 수분알갱이 존재

3등급 : 에멀전 존재

<연료층과 수분층의 경계면 상태>

1등급 : 경계면이 깨끗한 상태

1b등급 : 경계면 면적의 50% 이하의 깨끗한 거품존재

2등급 : 경계면에 연료와 수분이 혼용된 얇은 막 존재

3등급 : 경계면에 연료와 수분이 섞인 약간의 거품 존재

4등급 : 경계면에 연료와 수분이 섞인 많은 거품 존재

연료량	수분제거제	제거 수분량	retention time	분리 정도	경계면 상태
가솔린 50ℓ	300 ㎖	20 ppm	5-8분	1등급	1등급
경유 50ℓ	300 ㎖	20 ppm	5-8분	1등급	1등급

	retention time	분리 정도	경계면 상태
비교예 1	15-20분	2등급	2등급
비교예 2	20-30분	3등급	3등급
비교예 3	30-40분	3등급	4등급

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 수분제거용 조성물 300 ㎖를 50ℓ의 연료에 첨가한 경우 유중수형의 에멀전이 형성되었으며, 이 에멀전은 5-8분 동안 유지되었다. 이러한 결과는, 청정분산제의 첨가량을 조절하여 에멀전의 유지 시간을 조절할 수 있음을 보여준다. 연료의 연소에 따라 상기 에멀전이 함께 연소되어 수분이 제거되었으며, 이에 따라 20 ppm의 수분을 지속적으로 제거할 수 있음을 확인하였다(표 2).

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (10)

1. 조성물 전체 중량에 대하여, 40-65 중량%의 알코올, 10-40 중량%의 글리콜 에테르 및 0.01-3 중량%의 청정분산제를 포함하는 조성물로서, 상기 조성물은 300 ㎖의 용량으로 50ℓ의 연료에 첨가 시 연료탱크 내부의 수분을 유중수형(W/O형) 에멀전으로 연료에 분산시키며, 상기 유중수형 에멀전은 2-12분 동안 유지되는 것을 특징으로 하는 자동차 연료탱크의 수분제거용 조성물.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서, 상기 청정분산제는 조성물 전체 중량에 대하여 0.1-2 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 수분제거용 조성물.
   
6. 제 1 항에 있어서, 상기 유중수형 에멀전은 5-8분 동안 유지되는 것을 특징으로 하는 수분제거용 조성물.
   
7. 제 1 항에 있어서, 상기 알코올은 이소프로필 알코올이고, 상기 글리콜 에테르는 헥실 카르비톨인 것을 특징으로 하는 수분제거용 조성물.
   
8. 삭제
9. 제 1 항에 있어서, 상기 조성물은 마찰 조정제를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 수분제거용 조성물.
   
10. 제 1 항, 제 5 항 내지 제 7 항 및 제 9항 중 어느 한 항의 수분제거용 조성물을 자동차 연료에 첨가하여 자동차 연료탱크 내부의 수분을 제거하는 방법.