KR101724582B1 - 친환경 수성 유압작동유 조성물 - Google Patents

친환경 수성 유압작동유 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각종 유압장비에 사용 가능한 수성형의 유압작동유 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 셀룰로오스계 점증제를 사용하고, 인체에 독성을 나타내는 성분을 무독성의 성분으로 대체하여 친환경성을 지니면서도, 유압작동유로서 요구되는 물리적 특성 역시 만족하는 수성 유압작동유에 관한 것으로, 보다 구체적으로 물 40 내지 60 중량부; 글리세린 화합물 30 내지 50 중량부; 하이드록시알킬 셀룰로오스인 증점제 1.0 내지 4.0 중량부; 윤활첨가제 2.0 내지 10.0 중량부; 방청제 0.1 내지 3.0 중량부; 방부제 0.1 내지 2.0 중량부; 및 기타 첨가제 0.1 내지 5.0 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수성 유압작동유 조성물을 제공한다. 본 발명에 따르면, 수성 유압작동유 조성물을 조성함에 있어 자연분해가 가능한 셀룰로오스계 증점제를 사용하고, 인체 등에 무해한 첨가제를 선별하여 사용함으로써 매우 우수한 생분해도를 지니는 등 친환경적 수성 유압작동유를 조성할 수 있으며, 이에 따른 수성 유압작동유는 ISO 점도 그레이드 VG46의 범위를 충족하는 등 매우 우수한 물리적 특성을 나타내어, 기존의 수-글라이콜계 유압작동유와 달리 모든 유압장비에 폭넓게 사용 가능한 장점을 제공한다.

Description

친환경 수성 유압작동유 조성물{ECO-FRIENDLY WATER BASED HYDRAULIC OIL COMPOSITION}
본 발명은 각종 유압장비에 사용 가능한 수성형의 유압작동유 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 셀룰로오스계 화합물인 하이드록시알킬 셀룰로오스를 점증제로 사용하고, 무독성의 성분으로 배합되도록 함으로써, 생분해도 및 친환경적 특성을 나타내면서도 물리적 성질이 매우 우수한 수성 유압작동유에 관한 것이다.
산업 현장에서 사용되고 있는 각종 유압작동유는 동력전달의 매체로서 유압장비 각 부의 윤활, 방청, 밀봉, 냉각 등의 역할을 담당하며, 그 조성물에 따라 크게 석유계 작동유, 합성 작동유 및 수성 작동유의 3가지로 구분된다.
산업 전반에 걸쳐 가장 광범위하게 사용되고 있는 유압장비를 작동하는 유압작동유는 석유계 작동유이며, 원유에서 생산된 윤활기유를 99% 기제로 하고 있기 때문에, 최근의 지속적인 원유 가격의 상승은 유압작동유 생산원가에 커다란 영향을 미치고 있다. 또한 석유계 작동유는 자연분해가 이루어지지 않아 유압작동유가 누출되는 경우 환경오염의 문제가 발생되고, 유압장비의 유지·보수를 위하여 교체되어 나온 폐유압작동유는 소각 처리에 의하여 폐기되고 있는 실정이이서, 이로 인한 상당량의 CO2 배출로 인해 환경에 미치는 영향이 매우 크다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 수성 작동유의 개발이 이루어지고 있다. 상기 수성 작동유는 다시 에멀전형과 수-글라이콜계로 분류되는데, 이 중 에멀전형은 광유를 포함하기 때문에 구성성분의 분리 및 부패의 위험이 있다. 수-글라이콜계는 합성 작동유에 비하여 내마모성 및 산화안정성이 우수할 뿐 아니라 가격적 측면에서도 훨씬 유리한 장점이 있으나, 기존의 수-글라이콜계 유압작동유는 윤활성의 한계로 인하여 저압 내지 중압의 유압장비에 국한되어 사용되어 왔다.
이러한 윤활성의 한계를 극복하기 위한 한국등록특허 제10-0154891호는 물, 글라이콜 및 수용성 증점제인 폴리알킬렌 글라이콜(PAG)을 주성분으로 하여 배합된 수-글라이콜계 유압작동유 조성물에 관한 특허이다. 상기 조성물은 솔루션형으로서 난연성이고 고온안정성도 우수하나, 여전히 가격이 비싸 그 이용이 한정되고 있다. 또한 한국등록특허 제10-0844466호는 용제로서 모노에틸렌 글라이콜(MEG), 증점제로서 폴리이소부틸렌 등을 사용한 수-글라이콜계 유압작동유 조성물에 관한 특허이다. 이에 따른 유압작동유 조성물은 가격이 저렴한 장점이 있으나, 40℃에서의 등점도가 약 38 ㎟/s 에 불과하여 ISO 점도 그레이드인 VG46의 범위를 만족시키지 못해 그 사용이 제한적인 문제점이 있다. 아울러 유압작동유의 누출 및 폐기에 있어 환경에 미치는 영향에 대하여는 구체적인 해결책을 제시하고 있지 못한 실정이다.
따라서 기존의 수성 유압작동유가 지니고 있는 높은 가격과 윤활성의 한계를 극복하면서도 친환경적인 유압작동유의 개발이 절실하게 필요하였는바, 본 발명자들은 이러한 기술적 요구에 착안하여 생분해성이 높고 독성을 지니지 아니하면서도 유압작동유로서 요구되는 물리적인 성상이 매우 우수한 수성 유압작동유를 개발하여 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서 본 발명은, 증점제로서 하이드록시알킬 셀룰로오스를 사용하고, 용제로서 글리세린 화합물을 사용하여 우수한 생분해도 및 친환경적 특성을 나타내면서도, 유압작동유로서 요구되는 물리적 성질이 매우 우수한 친환경 수성 유압작동유를 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은
물 40 내지 60 중량부;
글리세린 화합물 30 내지 50 중량부;
하기 화학식 1로 표시되는 하이드록시알킬 셀룰로오스인 증점제 1.0 내지 4.0 중량부;
[화학식 1]
Figure 112014104061988-pat00001
(단, 상기 식에서 R1, R2, R3는 각각 독립적으로 H, CH3, CH2CH3, CH2CH2OH, CH2CH(OH)CH3 또는 (CH2CH2O)mH이고, n은 100 내지 5000, m은 1 내지 10이다.)
윤활첨가제 2.0 내지 10.0 중량부;
방청제 0.1 내지 3.0 중량부;
방부제 0.1 내지 2.0 중량부; 및
기타 첨가제 0.1 내지 5.0 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 생분해성 수성 유압작동유 조성물을 제공한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 따른 수성 유압작동유 조성물은 물을 주제로 하여 기존 광유계 유압작동유보다 원가가 저렴하여 경제성이 있음은 물론, 광유계 유압작동유와 동등하거나 그 이상의 물성 수준을 나타내고, 생분해성 및 생태독성 등에 있어서 매우 우수한 친환경성을 나타내는 효과가 있다.
특히, 본 발명의 수성 유압작동유 조성물을 조성함에 있어 자연분해가 가능한 셀룰로오스계 증점제를 사용하고, 인체 및 주변 환경에 무해한 첨가제를 최적으로 배합함으로써 생분해도가 매우 우수하고, 인체 및 환경에 무해한 특성을 지니는 수성 유압작동유를 제공할 수 있다.
또한 상기 조성된 수성 유압작동유는 ISO 점도 그레이드 VG46의 범위를 충족하는 우수한 점도를 나타냄으로서, 기존의 수-글라이콜계 유압작동유가 지니던 윤활성의 한계를 극복하는 등 유압작동유로서 요구되는 물리적 성상이 매우 우수해 유압장비의 종류에 구애받지 않고 제한 없이 폭넓게 사용 가능한 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 시료 5의 유동점 측정시험의 결과를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 시료 5의 마찰계수를 측정한 결과를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 시료 5의 부패성 평가에 관한 결과를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 시료 5의 기포성 평가에 관한 결과를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 시료 6의 유동점 측정시험의 결과를 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 시료 6의 마찰계수를 측정한 결과를 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 시료 6의 부패성 평가에 관한 결과를 나타낸 도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 시료 6의 기포성 평가에 관한 결과를 나타낸 도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 시료 7의 유동점 측정시험의 결과를 나타낸 도이다.
도 10은 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 시료 7의 마찰계수를 측정한 결과를 나타낸 도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 시료 7의 부패성 평가에 관한 결과를 나타낸 도이다.
도 12는 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 시료 7의 기포성 평가에 관한 결과를 나타낸 도이다.
도 13은 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 시료 7의 동점도, 기포성, 동판부식정도, 유동점에 관한 측정 및 평가 결과에 관한 시험성적서를 나타낸 도이다.
도 14는 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 시료 7의 생분해도시험 결과에 관한 시험성적서를 나타낸 도이다.
도 15는 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 시료 7의 물벼룩 유영저해시험 결과를 나타낸 도이다.
도 16은 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 시료 7의 어류 급성독성시험 결과를 나타낸 도이다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 증점제로서 셀룰로오스계 화합물을 사용하여 생분해도가 높으며, 독성을 나타내지 않는 용제를 선택하여 안전하고 친환경적인 특성을 지니면서도, 유압작동유로서 요구되는 물리적 성질이 매우 우수한 수성 유압작동유 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 따르면,
물 40 내지 60 중량부; 글리세린 30 내지 50 중량부; 하기 화학식 1로 표시되는 하이드록시알킬 셀룰로오스인 증점제 1.0 내지 4.0 중량부; 윤활첨가제 2.0 내지 10.0 중량부; 방청제 0.1 내지 3.0 중량부; 방부제 0.1 내지 2.0 중량부; 및 기타 첨가제 0.1 내지 5.0 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 생분해성 수성 유압작동유 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112014104061988-pat00002
(단, 상기 식에서 R1, R2, R3는 각각 독립적으로 H, CH3, CH2CH3, CH2CH2OH, CH2CH(OH)CH3 또는 (CH2CH2O)mH이고, n은 100 내지 5000, m은 1 내지 10이다.)
본 발명의 유압작동유 조성물에 있어서 상기 물은 유압작동유의 냉각 및 난연성의 유지를 위한 필수적인 요소로서 증류수, 이온수 및 공업용수 등이 사용될 수 있고, 바람직한 함량은 40 내지 60 중량부이다. 상기 물의 함량이 40 중량부 미만이면 친환경성 및 냉각성이 저하되고, 60 중량부를 초과하는 경우 유압작동유의 윤활기능이 떨어져 바람직하지 못하다.
또한 본 발명에 있어서 상기 글리세린 화합물은 점착성이 있는 흡습성 액체로 물에 잘 용해되고, 의약품이나 화장품의 원료로 사용되는 등 인체에 독성을 나타내지 않는 특성을 지니고 있으며, 수성 유압작동유 조성물의 수분증발을 방지하여 안정적인 품질을 유지시킬 수 있도록 한다. 상기 글리세린 화합물로서는 글리세롤(Glycerol), 모노글리세라이드(Monoglyceride) 또는 디글리세라이드(Diglyceride)를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 글리세롤(Glycerol)을 사용할 수 있다. 상기 글리세린 화합물의 함량은 30 내지 50 중량부인 것이 바람직하며, 상기 함량의 범위를 벗어나는 경우 수성 유압작동유 조성물의 전반적인 물리적인 성질이 변화하여 바람직하지 못하다.
또한 본 발명에 있어서 상기 하이드록시알킬 셀룰로오스(Hydroxyalkyl Cellulose)는 셀룰로오스(Cellulose)를 반응물로 하여 에폭사이드 시약을 가해 합성된 중합체로서, 본 발명에서는 조성물의 점도를 증가시키기 위한 증점제로 사용된다. 상기 하이드록시알킬 셀룰로오스는 상기 화학식 1로 표현되는 화합물을 모두 포함하고, 바람직하게는 하이드록시메틸 셀룰로오스(HMC), 하이드록시에틸 셀룰로오스(HEC), 하이드록시프로필 셀룰로오스(HPC), 하이드록시에틸 메틸 셀룰로오스(HEMC), 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스(HPMC) 및 에틸 하이드록시에틸 셀룰로오스(EHEC)를 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 하이드록시에틸 셀룰로오스(HEC)를 사용할 수 있다.
상기 하이드록시알킬 셀룰로오스는 자연적으로 분해 가능하고 무독성의 성분으로 친환경적인 특성을 지니면서도, 적은 양만으로도 충분한 점도를 얻을 수 있는 높은 증점효과를 지니고 있다.
이에 바람직하게는, 상기 하이드록시알킬 셀룰로오스의 함량은 1.0 내지 4.0 중량부 포함될 수 있다. 상기 하이드록시알킬 셀룰로오스의 함량이 1.0 중량부 미만이면 유압작동유의 점도가 충분치 못하고, 반대로 4.0 중량부를 초과하는 경우에는 유압작동유의 점도가 너무 높아 유압작동유로서 적합하지 못하기 때문이다. 이와 같이 본 발명의 유압작동유 조성물은 상기 하이드록시알킬 셀룰로오스를 이용함으로써 증점제의 함량을 낮추어 물 및 용제 등의 함량을 증가시킴으로써 생분해성 등 친환경성을 더욱 증대시키게 된다.
또한 본 발명에 있어서 상기 윤활첨가제는 유압장비에서 사용되는 경우 유압장비의 마찰을 방지하고, 충분한 윤활성능을 부여하여 장비의 성능이 저하되지 않도록 하기 위하여 첨가된다. 상기 윤활첨가제는 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 글리세롤모노올레이트, 트리메틸올 프로판, 펜타에리스톨 및 디펜타에리스톨로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 윤활첨가제의 바람직한 함량은 2.0 내지 10.0 중량부이며, 2.0 중량부에 미치지 못하는 경우에는 윤활성능의 부족으로 유압장비 내에서의 마찰이 발생됨에 따라 장비의 성능이 저하될 수 있고, 10.0 중량부를 초과하는 경우에는 유압작동유 조성물의 전반적인 물리적인 성질이 변화되어 바람직하지 못하다.
또한 본 발명에 있어서 상기 방청제는 유압작동유 조성물과 접촉하는 금속 표면의 부식을 방지하기 위하여 첨가되는 것으로, 물을 포함하는 수성 유압작동유에 있어 필수적으로 포함되어야 할 첨가제이다. 상기 방청제로는 석유설포네이트, 알킬벤젠설포네이트, 디노닐나프탈렌설포네이트, 알케닐석신산에스테르, 다가 알코올에스테르, 이미다졸린, 피리미딘 유도체, 알킬티아디아졸, 머캅토벤조티아졸, 벤조트리아졸 또는 이의 유도체, 1,3,4-티아디아졸폴리설파이드, 1,3,4-티아디아졸릴-2,5-비스디알킬디티오카바메이트, 2-(알킬디티오)벤조이미다졸 및 β-(o-카복시벤질티오)프로피온니트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 방청제의 바람직한 함량은 0.1 내지 3.0 중량부이며, 0.1 중량부에 미치지 못하는 경우 금속표면의 부식방지 효과가 미흡하고, 3.0 중량부를 초과하는 경우에도 오히려 방청효과가 떨어져 바람직하지 못하다.
또한 본 발명에 있어서 상기 방부제는 유압작동유 조성물의 부패를 방지하기 위해 첨가된다. 상기 증점제로서 사용되는 하이드록시알킬 셀룰로오스(Hydroxyalkyl Cellulose) 역시 자연적으로 분해가 가능한 특성을 지니고 있으므로, 미생물이 혼입되는 경우 유압작동유 조성물이 부패될 우려가 존재하며, 이에 따라 유압작동유 조성물의 전반적인 물성이 변화되는 문제점이 있다. 상기 방부제는 아이소사이아졸린(Isothiazolin), 메틸아이소사이아졸린온(Methylisothiazolinone), 벤즈아이소사이아졸린온(Benziso thiazolinone) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있으며, 0.1 내지 2.0 중량부로 포함되었을 경우 가장 효과적인 미생물 생장 억제효과를 나타낸다.
또한 본 발명에 있어서 상기 기타 첨가제는 유압작동유 조성물의 물리적인 성질을 개선하기 위하여 사용되며, 소포제 및 분산제 등이 포함될 수 있다.
상기 소포제는 계면의 표면장력을 낮춰 유압작동유 조성물에 생기는 기포를 억제하기 위하여 첨가된다. 유압작동유 조성물에 기포가 발생되는 경우 압축성을 증대시키고, 내부 공간의 형성으로 굉음이 발생하는 등 유압장비의 효율이 저하되며, 장비 내부의 부식을 초래할 수 있다.
이 때, 상기 소포제로는 소포기능을 지니는 공지의 것이면 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 실리콘계 소포제, 광유계 소포제, 비실리콘계 폴리머 소포제, 알코올계 소포제 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
또한 상기 분산제는 모노아이소프로판올아민(MIPA), 이소프로필에탄올아민(IPEA), 디에틸에탄올아민(DEEA) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 유압작동유 조성물의 분산성을 향상시키기 위해 첨가된다.
본 발명에 있어서, 상기 유압작동유 조성물의 유동점은 -45.0 내지 -15.0℃ 인 것을 특징으로 한다. 이와 같이 본 발명에 따른 유압작동유 조성물은 낮은 온도에서도 유동성을 유지하여 온도변화가 있는 곳에서도 장기간의 사용이 가능하다.
아울러 본 발명에 있어서, 상기 유압작동유 조성물은 동점도(40℃)가 42 내지 50 mm2/s 인 것을 특징으로 한다. 기존의 수-글라이콜계 유압작동유의 경우 40℃ 동점도가 약 38 mm2/s 수준으로, ISO 점도지수 VG46을 만족하지 못하여, 이를 ISO 점도지수 VG 46의 유압작동유가 사용되는 유압장비에 투입할 경우, 유압작동유의 낮은 점도로 말미암아 유압전달의 효율이 감소하게 되어, 유압 PUMP에 과부하가 발생되고, 소음이 증가하게 되며, 특히 유압작동유의 점도가 낮을 경우 윤활성이 충분치 못해 유압기계 내지 유압장비의 마모가 증가하게 되는 등의 문제점이 발생되어 일부 유압장비에 국한되어 사용되어 왔다. 그러나 본 발명에 따른 수성 유압작동유 조성물은 ISO 점도지수 VG46을 만족하여 모든 유압장비에 사용가능한 장점이 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 유압작동유 조성물은 유압작동유로서 요구되는 물리적인 성질을 모두 만족한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 유압작동유 조성물은 생분해도가 70% 이상이고, 바람직하게는 80% 이상이며, 더욱 바람직하게는 95%인 것을 특징으로 한다. 일반적으로 생분해도가 70% 이상인 경우 생분해성이 우수한 것으로 평가될 수 있으며, 본 발명에 따른 유압작동유 조성물은 생분해도가 95%인 것으로 나타나 매우 우수한 생분해도 특성을 나타낸다. 아울러 물벼룩 유영 저해시험 및 어류 급성독성시험의 결과 수중 생물에 대한 독성을 나타내지 아니하는 것으로 확인되어, 유압작동유의 누출 내지 폐기에 따른 환경에 미치는 영향이 매우 적은 것으로 나타났다.
이하 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하나 본 발명이 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
<실시예 1> 증점제의 평가 및 선정
본 실시예에서는, 생분해성 수성 유압작동유 조성물에 첨가될 증점제를 선정하기 위하여 물 96.5 중량%, 모노에틸 글라이콜(MEG) 30.0 중량% 및 증점제 0.5 중량%인 시료를 제조하여 각 조성의 물리적 성상을 비교·평가하였다.
상기 첨가된 증점제는 하이드록시에틸 셀룰로오스(HEC), 카복실메틸 셀룰로오스(CMC), 폴리비닐 알코올(PVA), 폴리아크릴 아마이드(PAA), 폴리비닐 피롤리돈(PVP) 및 카라기난(Carrageenan)이며, 상기 각 조성에 대한 물리적 성상의 평가결과를 하기 표 1에 정리하여 나타내었다.
실험내용 조성 1
(HEC) 		조성 2
(CMC) 		조성 3
(PVA) 		조성 4
(PAA) 		조성 5
(PVP) 		조성 6
(카라기난)
40℃ 동점도
(mm 2 /s)
61.91
50.99
2.00
82.80
2.30
10.28
피막형성
유무 		없음 없음 없음 없음 없음 형성됨
원액 안정성
(30일 경과) 		안정 안정 안정 안정 안정 안정
외관 상태 무색투명 무색투명 무색투명 무색투명 무색투명 무색투명
증점효과 ○ ○ X ○ X △
기타 없음 불순물
생성됨		 없음 끈적임이
심함		 없음 Gel화 됨
평가 적합 부적합 부적합 부적합 부적합 부적합
상기 표 1을 참조하면, 하이드록시에틸 셀룰로오스(HEC)를 첨가한 조성 1의 경우 40℃ 동점도가 61.91 ㎟/s 로서 증점효과가 충분하였으며, 피막이 형성되지 않고, 무색투명한 외관상태를 나타내며, 원액의 안정성도 충분한 것으로 나타나, 하이드록시에틸 셀룰로오스(HEC)가 증점제로서 적합한 특성을 지니고 있음을 확인할 수 있었다.
카복실메틸 셀룰로오스(CMC)를 첨가한 조성 2의 경우 40℃ 동점도가 50.99 ㎟/s 로서 조성 1에 비하여 다소 낮은 증점효과를 나타냈으며, 조성물 내에 불순물이 생성되는 것으로 관찰되었다. 이에 카복실메틸 셀룰로오스(CMC)는 증점제로서 부적합한 것으로 평가되었다.
폴리비닐 알코올(PVA)을 첨가한 조성 3의 경우 피막이 형성되지 아니하고, 무색투명한 외관 상태를 보였으며, 원액의 안정성 역시 충분하였으나, 40℃ 동점도가 2.00 ㎟/s 로서 증점효과가 거의 나타나지 않았다. 이에 폴리비닐 알코올(PVA)는 증점제로서 부적합한 것으로 평가되었다.
폴리아크릴 아마이드(PAA)를 첨가한 조성 4의 경우 40℃ 동점도가 82.80 ㎟/s 로서 뛰어난 증점효과를 나타내었으나, 지나친 증점효과로 인해 조성물의 끈적임이 심한 것으로 관찰되었다. 이에 폴리비닐 알코올(PVA)는 증점제로서 부적합한 것으로 확인되었다.
폴리비닐 피롤리돈(PVP)을 첨가한 조성 5의 경우 피막이 형성되지 아니하고, 무색투명한 외관 상태를 보였으며, 원액의 안정성 역시 충분하였으나, 40℃ 동점도가 2.30 ㎟/s 로서 증점효과가 거의 나타나지 않았다. 이에 폴리비닐 알코올(PVA)는 증점제로서 부적합한 것으로 평가되었다.
카라기난(Carrageenan)을 첨가한 조성 6의 경우 40℃ 동점도가 10.28 ㎟/s 로서 증점효과가 미약하였고, 피막의 형성 및 조성물의 겔화가 관찰되어 유압작동유로서 부적합하였다. 이에 폴리비닐 알코올(PVA)는 증점제로서 부적합한 것으로 평가되었다.
상기와 같은 평가결과를 바탕으로, 본 발명에 따른 수성 유압작동유 조성물에 첨가될 증점제로서, 증점효과가 우수하고, 그 외에 유압작동유로서 요구되는 물리적 특성을 만족하는 하이드록시에틸 셀룰로오스(HEC)를 선정하였다.
<실시예 2> 생분해성 수성 유압작동유 제조 1
본 실시예에서는, 상기 실시예 1에서 선정된 증점제인 하이드록시에틸 셀룰로오스(HEC)인 NATROSOL사의 HEC-250HHR을 이용하여 생분해성 수성 유압작동유 조성물 시료를 제조하였다.
우선 물, 하이드록시에틸 셀룰로오스(HEC)-250HHR을 반응기에 첨가한 후, 반응기의 온도를 50℃로 유지하여 3시간 동안 교반하고, 여기에 용제 및 방청제를 첨가하여 40℃의 온도에서 다시 1시간 동안 교반하였다. 이어서, 방부제 및 기타 첨가제를 첨가한 후 충분히 용해될 수 있도록 1시간 교반하였다. 이와 같이 얻어진 반응물을 127㎛ 크기의 여과지(200메시)로 여과하여 수성 유압작동유 조성물을 제조하였다.
각 유압작동유 조성물의 시료별 배합비는 하기 표 2에 정리하여 나타내었다.
항목 함량(wt%)
시료 1 시료 2 시료 3
H 2 0 66.38 67.42 47.57

용제 		MEG 30.0 - -
PG - 30.0 -
글리세린 - - 50.0
증점제 HEC 250HHR 0.42 0.39 0.30

방청제 		LA 2.0 - -
T.C 0.5 0.5 0.5
BTZ 0.03 0.03 0.03
IPBC 0.05 0.05 -
방부제 BT -2 - 0.5 0.5

기타
첨가제 		DK Q-1247 0.1 0.1 0.1
MIPA 0.5 - -
TEA - 1.0 1.0
염료 0.02 0.01 -
합계 100.0 100.0 100.0
(단, 상기 표 2에 기재된 각 성분은 아래와 같다.
＊용제 (1) MEG: 모노에틸렌글라이콜
(2) PG: 폴리글리세린
＊방청제 (1) LA: ㈜한중유화의 수용성 방청제 "LA"
(2) T.C: Additive-chemie사의 "Additive TC"
(3) BTZ : DY CHEMICAL사의 "BTZ"
(4) IPBC : LK상사의 "IPBC 100"
＊방부제 BT-2: ㈜베스텍의 "BIO-CLEAN BT2"
＊기타첨가제 (1) DK Q-1247: 한국다우코닝㈜의 "DK Q-1247"
(2) MIPA: 모노아이소프로판올아민
(3) TEA: 트리에탄올아민)
<실시예 3> 생분해성 수성 유압작동유 제조 2
본 실시예에서는, 상기 실시예 1에서 선정된 증점제인 하이드록시에틸 셀룰로오스(HEC)인 NATROSOL사의 HEC-250LR을 이용하고, 용제로서 글리세린 또는 폴리 글리세린을 이용하여 생분해성 수성 유압작동유 조성물 시료를 제조하였다.
우선 물, 하이드록시에틸 셀룰로오스(HEC)-250LR 및 방청제를 반응기에 첨가한 후, 반응기의 온도를 40℃로 유지하여 1시간 동안 교반하고, 여기에 용제를 첨가하여 40℃의 온도에서 다시 1시간 동안 교반하였다. 이어서, 방부제 및 기타 첨가제를 첨가(시료 6의 경우 윤활첨가제를 추가적으로 첨가함)한 후 충분히 용해될 수 있도록 30분간 교반하였다. 이와 같이 얻어진 반응물을 1㎛ 크기의 여과지(1,200메시)로 여과하여 수성 유압작동유 조성물을 얻었다.
각 유압작동유 조성물의 시료별 배합비는 하기 표 3에 정리하여 나타내었다.
항목 함량(wt%)
시료 4 시료 5 시료 6
H 2 0 43.97 44.47 47.67
용제 글리세린 50.0 - 40.0
폴리 글리세린 - 50.0 -
증점제 HEC 250LR 2.4 1.9 2.2
방청제 T.C 0.5 0.5 0.5
BTZ 0.03 0.03 0.03
방부제 BT-2 0.5 0.5 0.5
윤활첨가제 PE-5500 - - 6.5
기타
첨가제 		DK Q-1247 0.1 0.1 0.1
MIPA 2.5 2.5 2.5
합계 100.0 100.0 100.0
(단, 상기 표 3에 기재된 각 성분은 아래와 같다.
＊방청제 (1) T.C: Additive-chemie사의 "Additive TC"
(2) BTZ : DY CHEMICAL사의 "BTZ"
＊방부제 BT-2: ㈜베스텍의 "BIO-CLEAN BT2"
＊윤활첨가제 PE-5500: 명성화학의 "PE-5500"
＊기타첨가제 (1) DK Q-1247: 한국다우코닝㈜의 "DK Q-1247"
(2) MIPA: 모노아이소프로판올아민)
시험예
<시험예 1> 물성 평가
비중
상기 실시예 2 및 3에 따라 제조된 수성 유압작동유 조성물 시료 1 내지 6의 비중을 KS M 2014에 기재된 방법에 따라 측정하였다.
동점도 측정
상기 실시예 2 및 3에 따라 제조된 수성 유압작동유 조성물 시료 1 내지 6의 동점도를 KS M ISO 3104에 기재된 방법에 따라 40℃에서의 동점도를 측정하였다.
pH 측정
상기 실시예 2 및 3에 따라 제조된 수성 유압작동유 조성물 시료 1 내지 6의 pH를 pH 미터기(METROHOM사)를 이용하여 측정하였다.
유동점 측정
상기 실시예 2 및 3에 따라 제조된 수성 유압작동유 조성물 시료 1 내지 6의 유동점을 KS M 2016에 기재된 방법에 따라 측정하였다.
전산가 측정
상기 실시예 2 및 3에 따라 제조된 수성 유압작동유 조성물 시료 1 내지 6의 전산가를 KS M ISO 6618에 기재된 방법에 따라 측정하였다.
마모성 평가
상기 실시예 2에 따라 제조된 수성 유압작동유 조성물 시료 1 내지 3의 전산가를 KS M ISO 20763에 기재된 방법에 따라 측정하였다.
마찰계수 측정
상기 실시예 3에 따라 제조된 수성 유압작동유 조성물 시료 4 내지 6의 마찰계수를 마찰계수 시험기기(4 Ball Tester)를 이용하여 측정하였다.
부패성 평가
상기 실시예 2 및 3에 따라 제조된 수성 유압작동유 조성물 시료 1 내지 6에 대하여 부패성 평가를 실시하였으며, 일반세균의 경우 35℃에서 24시간, 곰팡이의 경우 25℃에서 72시간 경과 후 미생물의 증식정도로서 평가하였다.
기포성 평가
상기 실시예 2 및 3에 따라 제조된 수성 유압작동유 조성물 시료 1 내지 6에 대하여 KS M ISO 6247에 기재된 방법에 따라 기포성 평가를 실시하였다.
상기 각 물성 평가에 따른 결과를 하기 표 4에 정리하여 나타내었다.
항목 시료1 시료2 시료3 시료4 시료5 시료6
비중(15/4℃) 1.054 1.034 1.138 1.154 1.156 1.122
40 동점도( mm 2 /s) 43.92 44.86 44.34 45.25 45.11 47.89
pH (원액) 10.35 8.16 8.38 10.90 10.89 10.90
유동점(℃) -15.0 -15.0 -35.0 -35.0 -27.5 -32.5
전산가( mgKOH /g) 0.62 0.65 0.61 0.58 0.52 0.52

마모성
(mm) 		8 kg /㎠
/60sec 		(세로) 4.95
(가로) 2.40		 4.90
2.40		 3.70
2.00		 - - -
10 kg /㎠
/60 sec 		(세로) 5.40
(가로) 2.80		 5.35
2.75		 4.55
2.30		 - - -
마찰계수
(600N, 500 RPM ) 		- - - 0.0486 0.0319 0.0395
부패성 Not Detected
기포성 Pass
상기 표 4를 참조하면, 우선 모든 시료의 경우에서 미생물이 검출되지 아니하였으며, 기포 역시 발생하지 아니하였음을 확인할 수 있다.
이하 각각의 시료별로 검토하면, 시료 1의 경우 비중, pH 및 전산가의 경우 유압작동유로 조성물로서 양호한 것으로 나타났으나, 40℃ 동점도가 43.92 mm2/s 로 다소 낮았고, 유동점이 -15℃ 로서 충분치 못하였으며, 마모성 평가에 있어서도 다른 시료에 비하여 비교적 마모의 정도가 큰 것으로 나타났다. 아울러 용제로 사용된 모노 에틸렌 글라이콜(MEG)의 경우 작업자의 신체에 접촉되었을 경우 독성을 나타낼 수 있어 친환경적이지 못한 문제점이 있다.
시료 2의 경우, 40℃ 동점도가 44.86 mm2/s 로서, 비중, pH 및 전산가의 경우에도 유압작동유 조성물로서 양호한 것으로 나타났으나, 유동점이 -15℃로서 충분치 못하였으며, 마모성 평가에 있어서도 다른 시료에 비하여 비교적 마모의 정도가 큰 것으로 나타났다.
시료 3의 경우, 비중, pH, 전산가 및 마모성 모두 유압작동유로 조성물로서 양호하였고, 유동점도 -35℃ 로서 충분한 것으로 나타났으며, 40℃ 동점도가 44.34 mm2/s 로 나타났다.
시료 4의 경우, 40℃ 동점도가 45.25 mm2/s 이고, 유동점도 -35℃ 로 나타나는 등 대부분의 물리적 성질이 유압작동유 조성물로서 적합하였으나, 마찰계수가 0.0486으로 시료 5 내지 6과 비교하여 다소 높은 것으로 나타났다.
시료 5의 경우, 40℃ 동점도가 45.11 mm2/s 이고, 마찰계수도 0.0319로 나타나는 등 대부분의 물리적 성질이 유압작동유 조성물로서 적합하였으나, 유동점이 -27.5℃ 로 다소 높게 나타났다.
시료 6의 경우, 40℃ 동점도가 47.89 mm2/s 로서 가장 적합한 점도(ISO VG46 기준)를 나타내었고, 유동점도 -32.5℃ 로 나타나는 등 대부분의 물리적 성질이 유압작동유 조성물로서 적합한 것으로 나타났다.
상기의 평가결과를 종합하면, 시료 3 내지 6의 유압작동유 조성물이 유압작동유로서 요구되는 물리적인 성질을 대체로 만족하고 있는 것으로 파악되었다. 다만, 시료 3의 증점제로 사용된 NATROSOL사의 HEC-250HHR의 경우 원료수급의 어려움으로 경제성 면에서 적합하지 못한 것으로 판단되었다. 이에 상기 시료 4 내지 6을 대상으로 시제품 성능평가를 실시하였다.
<시험예 2> 시제품 성능평가
시제품 성능평가 1
상기 실시예 3에 따라 제조된 시료 4의 유압작동유 조성물이 유압작동유로서 적합한지 여부를 확인하기 위하여 현장에서 실제 사용되고 있는 유압장비를 대상으로 시제품 성능평가를 실시하였다. 상기 시제품 성능평가에 사용된 유압장비의 종류 및 세부사항은 하기 표 5에 정리하여 나타내었다.
항목 시험장비 번호
장비 1 장비 2 장비 3 장비 4
장비종류 터닝센터 터닝센터 사출성형기 사출성형기
제조회사 현대위아 현대위아 DAE-SHIN 현대성형기
모델명 KIT 30B KIT 450 WDS-300A EXPERT-180
규격 6kW/7,000RPM 15kW/7,000RPM 300 Ton 180 Ton
상기 평가는 총 60일간 진행될 예정이었으나, 평가 진행 중 유압장비 내 유압작동유 조성물의 점도가 점차 감소하는 문제점이 파악됨에 따라 25일 경과 시점에서 평가 진행을 중단하였다. 상기 시제품 성능평가의 결과를 하기 표 6 내지 9에 정리하여 나타내었다.

가동일수 		시험장비 1
40 동점도
( mm 2 /s) 		pH
(원액) 		이물질 함량
(%) 		농도
( Brix %)
신유 45.25 10.90 0.009 54.8
5일 경과 45.88 10.87 0.009 54.8
10일 경과 46.21 10.92 0.020 54.8
15일 경과 46.44 10.90 0.028 54.8
20일 경과 47.73 10.93 0.031 54.8
25일 경과 48.11 10.93 0.035 55.0

가동일수 		시험장비 2
40 동점도
(mm 2 /s) 		pH
(원액) 		이물질 함량
(%) 		농도
(Brix%)
신유 45.25 10.90 0.008 54.8
5일 경과 46.44 10.90 0.014 54.8
10일 경과 46.93 10.90 0.017 54.8
15일 경과 46.58 10.90 0.018 54.8
20일 경과 47.23 10.90 0.018 55.0
25일 경과 47.55 10.94 0.021 55.0

가동일수 		시험장비 3
40 동점도
( mm 2 /s) 		pH
(원액) 		이물질 함량
(%) 		농도
( Brix %)
신유 45.25 10.90 0.019 54.8
5일 경과 44.33 10.90 0.027 54.8
10일 경과 43.70 10.92 0.029 54.6
15일 경과 40.28 10.93 0.033 54.6
20일 경과 35.56 10.93 0.036 54.2
25일 경과 31.27 10.93 0.038 54.2

가동일수 		Test 장비 4
40 동점도
(mm 2 /s) 		pH
(원액) 		이물질 함량
(%) 		농도
(Brix%)
신유 45.25 10.90 0.019 54.8
5일 경과 44.40 10.86 0.023 54.8
10일 경과 43.99 10.90 0.037 54.4
15일 경과 40.27 10.88 0.043 54.4
20일 경과 39.76 10.89 0.044 54.0
25일 경과 37.55 10.93 0.046 54.0
상기 표 6 내지 9를 참조하면, 시험장비 1 및 2의 경우 유압작동유 조성물의 점도가 점차 증가하고 있음을 확인할 수 있으며, 시험장비 3 및 4의 경우 유압작동유 조성물의 점도가 현저하게 낮아지고 있음을 확인할 수 있었다. 이에 따른 물성의 변화로 윤활성능이 저하되어, 시험장비의 매끄러운 작동이 이루어지지 않는 문제점이 발생하였다.
시제품 성능평가 2
상기 실시예 3에 따라 제조된 시료 5의 유압작동유 조성물이 유압작동유로서 적합한지 여부를 확인하기 위하여 시제품 성능평가를 실시하였다. 상기 시제품 성능평가에 사용된 유압장비의 종류 및 세부사항은 하기 표 10에 정리하여 나타내었다.
항목 시험장비 번호
장비 5 장비 6 장비 7 장비 8
장비종류 터닝센터 사출성형기 사출성형기 리더기
제조회사 두산인프라코어 DAE-SHIN TOSHIBA YOUNG SIN
모델명 Lynx 220G-S WDS-300A IS-300FA -
규격 24kW/6,000RPM 300 Ton 300 Ton 0.5 Ton
상기 평가는 총 60일간 진행될 예정이었으나, 평가 진행 중 유압장비 내 유압작동유 조성물의 점도가 점차 증가하는 문제점이 파악됨에 따라 17일 경과 시점에서 평가 진행을 중단하였다. 상기 시제품 성능평가의 결과를 하기 표 11 내지 14에 정리하여 나타내었다.

가동일수 		시험장비 5
40 동점도
(mm 2 /s) 		pH
(원액) 		이물질 함량
(%) 		농도
(Brix%)
신유 47.88 10.75 0.001 54.2
5일 경과 48.13 10.80 0.005 54.2
10일 경과 48.68 10.83 0.006 54.4
15일 경과 48.83 10.82 0.006 54.4

가동일수 		시험장비 6
40 동점도
( mm 2 /s) 		pH
(원액) 		이물질 함량
(%) 		농도
( Brix %)
신유 47.88 10.75 0.001 54.2
5일 경과 47.95 10.75 0.003 54.2
10일 경과 48.28 10.80 0.003 54.4
15일 경과 48.84 10.78 0.003 54.4

가동일수 		시험장비 7
40 동점도
(mm 2 /s) 		pH
(원액) 		이물질 함량
(%) 		농도
(Brix%)
신유 47.88 10.75 0.001 54.2
5일 경과 48.02 10.76 0.002 54.2
10일 경과 48.55 10.78 0.002 54.4
15일 경과 48.81 10.80 0.002 54.4

가동일수 		시험장비 8
40 동점도
( mm 2 /s) 		pH
(원액) 		이물질 함량
(%) 		농도
( Brix %)
신유 47.88 10.75 0.001 54.2
5일 경과 47.99 10.76 0.003 54.4
10일 경과 48.33 10.77 0.005 54.4
15일 경과 48.61 10.77 0.008 54.4
상기 표 11 내지 14를 참조하면, 각 시험장비 5 내지 8의 유압작동유 점도가 점차 증가하고 있음을 확인할 수 있으며, 점도 증가로 인한 장비파손의 우려로 상기 평가를 중단하였다. 이는 용제로 사용된 폴리 글리세린이 고온·고압의 조건에 노출됨에 따라, 유압장비 내에서 자체적인 중합반응을 일으켰기 때문인 것으로 판단된다.
시제품 성능평가 3
실시예 3에 따라 제조된 시료 6의 유압작동유 조성물이 유압작동유로서 적합한지 여부를 확인하기 위하여, 시제품 성능평가를 실시하였다. 상기 시제품 성능평가에 사용된 유압장비의 종류 및 세부사항은 하기 표 15에 정리하여 나타내었다.
항목 시험장비 번호
장비 9 장비 10 장비 11 장비 12
장비종류 터닝센터 사출성형기 리더기 프레스기
제조회사 현대위아 TOSHIBA YOUNG SIN -
모델명 SKT-100 IS-350FA2 - -
규격 6kW/7,000RPM 350 Ton 0.5 Ton 150 Ton
상기 시제품 성능평가는 총 60일간 진행되었으며, 이에 따른 결과를 하기 표 16 내지 19에 정리하여 나타내었다.

가동일수 		시험장비 9
40 동점도
( mm 2 /s) 		pH
(원액) 		이물질 함량
(%) 		농도
( Brix %)
신유 46.41 10.90 0.001 50.4%
5일 경과 46.83 10.90 0.003 50.4%
10일 경과 46.52 10.91 0.005 50.4%
15일 경과 46.68 10.92 0.007 50.4%
20일 경과 46.73 10.93 0.009 50.4%
25일 경과 46.80 10.91 0.011 50.6%
30일 경과 46.66 10.93 0.011 50.6%
35일 경과 46.87 10.87 0.012 50.6%
40일 경과 46.58 10.86 0.012 50.6%
45일 경과 46.74 10.90 0.015 50.6%
50일 경과 46.89 10.90 0.014 50.6%
55일 경과 46.81 10.90 0.016 50.8%
60일 경과 46.88 10.90 0.016 50.8%

가동일수 		시험장비 10
40 동점도
(mm 2 /s) 		pH
(원액) 		이물질 함량
(%) 		농도
(Brix%)
신유 46.41 10.90 0.001 50.4%
5일 경과 46.25 10.87 0.002 50.4%
10일 경과 46.18 10.88 0.005 50.4%
15일 경과 46.36 10.87 0.009 50.4%
20일 경과 46.01 10.91 0.011 50.4%
25일 경과 45.88 10.90 0.013 50.4%
30일 경과 45.93 10.90 0.013 50.4%
35일 경과 45.87 10.87 0.016 50.4%
40일 경과 45.84 10.93 0.017 50.4%
45일 경과 45.79 10.92 0.017 50.8%
50일 경과 45.96 10.89 0.018 50.8%
55일 경과 45.86 10.91 0.019 50.8%
60일 경과 45.58 10.92 0.022 50.8%

가동일수 		시험장비 11
40 동점도
(mm 2 /s) 		pH
(원액) 		이물질 함량
(%) 		농도
(Brix%)
신유 46.41 10.90 0.001 50.4%
5일 경과 45.27 10.92 0.005 50.4%
10일 경과 45.88 10.94 0.008 50.4%
15일 경과 46.23 10.92 0.00 50.4%
20일 경과 46.46 10.92 0.013 50.4%
25일 경과 46.53 10.94 0.017 50.4%
30일 경과 46.62 10.94 0.019 50.4%
35일 경과 46.58 10.93 0.021 50.6%
40일 경과 46.43 10.91 0.025 50.6%
45일 경과 46.71 10.91 0.027 50.6%
50일 경과 46.60 10.89 0.028 50.8%
55일 경과 46.83 10.89 0.031 50.8%
60일 경과 46.89 10.89 0.032 51.0%

가동일수 		시험장비 12
40 동점도
(mm 2 /s) 		pH
(원액) 		이물질 함량
(%) 		농도
(Brix%)
신유 46.41 10.90 0.001 50.4%
5일 경과 46.58 10.88 0.004 50.4%
10일 경과 46.55 10.90 0.005 50.4%
15일 경과 46.71 10.90 0.009 50.4%
20일 경과 46.63 10.93 0.012 50.4%
25일 경과 46.74 10.95 0.015 50.4%
30일 경과 46.79 10.95 0.016 50.2%
35일 경과 46.66 10.91 0.017 50.2%
40일 경과 46.83 10.92 0.020 50.2%
45일 경과 46.74 10.89 0.024 50.2%
50일 경과 46.78 10.87 0.025 50.2%
55일 경과 46.88 10.88 0.028 50.2%
60일 경과 46.81 10.88 0.030 50.2%
상기 표 16 내지 19를 참조하면, 60일간의 시제품 성능평가 결과 모든 물리적 성질의 변화가 ±5% 이내로 유지되었으며, 해당 유압장비의 성능 역시 석유계 유압작동유를 사용하는 경우와 동일한 것으로 확인되었다.
상기와 같은 시제품 성능평가결과를 바탕으로, 실시예 3에 따라 제조된 시료 6의 유압작동유 조성물을 가장 적합한 조성으로 확정하고, 상기 시료 6에 대하여 친환경성 평가를 실시하였다.
<시험예 3> 친환경성 평가
본 시험예에서는, 상기 시험예 2의 시제품 성능평가결과에 의해 가장 적합한 조성으로 판단된 시료 6에 대하여 하기와 같은 친환경성 평가를 실시하였다.
생분해도 측정
상기 실시예 3에 따라 제조된 수성 유압작동유 조성물 시료 6의 친환경성을 평가하기 위하여, 'DOC Die-Away Test(OECD 301A)법'에 따라 각각의 생분해도를 측정하였다.
물벼룩 유영저해 평가
상기 실시예 3에 따라 제조된 수성 유압작동유 조성물 시료 6의 친환경성을 평가하기 위하여, 'Daphinia sp., Acute Immobilsation Test(OECD TG202)법'에 따라 각각의 EC50(반수영향농도)을 측정하였다. 본 시험은 100㎎/ℓ의 시험농도로 48시간 동안 지수식 한계시험(Limit Test)으로 진행되었다.
어류 급성독성 평가
상기 실시예 3에 따라 제조된 수성 유압작동유 조성물 시료 6의 친환경성을 평가하기 위하여, 'Fish, Acute Toxicity Test(OECD 203)법'에 따라 각각의 LC50(급성치사량)을 측정하였다. 본 시험은 100㎎/ℓ의 시험농도로 96시간 동안 지수식 한계시험(Limit Test)으로 진행되었다.
상기 친환경성 평가에 따른 결과를 하기 표 20에 정리하여 나타내었다.
항목 시험결과
생분해도
(28일 후, %) 		> 95
물벼룩유영저해시험
( EC 50 , ㎎/ℓ) 		> 100
어류급성독성시험
(LC 50 , ㎎/ℓ) 		> 100
상기 표 20을 참조하면, 본 발명에 따른 생분해성 수성 유압작동유 조성물의 28일 분해시의 생분해도가 평균 95%에 이르는 것으로 나타났다. 일반적으로 생분해도는 70% 이상인 경우 생분해성이 우수한 것으로 평가할 수 있으므로, 본 발명에 따른 수성 유압작동유 조성물은 생분해도 면에서 매우 우수한 결과를 나타내었음을 알 수 있다.
또한 물벼룩유영저해시험 및 어류급성독성시험결과 각각 EC50(반수영향농도) 및 LC50(급성치사량) 모두 100㎎/ℓ 이상으로 나타나, 본 발명에 따른 수성 유압작동유 조성물이 수중 생물에 대하여 독성을 나타내지 아니함을 확인할 수 있다.
이와 같이 상기 실시예 및 시험예로부터, 본 발명에 따른 수성 유압작동유 조성물에 있어서 하이드록시알킬 셀룰로오스(Hydroxyalkyl Cellulose)가 생분해도가 높으면서도, 40℃ 동점도가 61.91 ㎟/s 로서 증점효과가 우수하고, 적은 양으로도 증점효과를 나타낼 수 있어 가장 적합한 증점제로 확인되었다.
또한 용제로서는 글리세린을 사용하는 경우, 40℃ 동점도가 44 내지 47 ㎟/s 로서 적합한 점도를 나타내고, 유동점은 -27.5℃ 이하로서 저온에서 충분한 유동성을 지니며, 우수한 내마모성 및 소포성 등의 성질을 나타내는 등 가장 우수한 물리적 성질을 나타내는 것으로 확인되었다.
아울러 본 발명에 따른 수성 유압작동유 조성물에 있어서 윤활첨가제를 첨가하는 경우, 유압작동유의 사용에 따라 점도가 변화되는 현상을 방지할 수 있었고, 그 밖의 모든 물리적 성상의 변화가 ±5% 이내로 유지되어 제품의 안정성을 향상시킬 수 있는 것으로 확인되었다.
또한 본 발명에 따른 생분해성 수성 유압작동유에 대한 친환경성 평가를 실시한 결과, 일반적으로 생분해도는 70%이상이면 생분해성이 우수한 것으로 평가를 받는 것과 비교하여 95%의 매우 높은 생분해도를 나타내고, 생태독성평가에 있어서도 물벼룩유영저해시험 및 어류급성독성시험 결과 각각 EC50 및 LC50 모두 100㎎/ℓ 이상으로 나타나, 환경독성에 아주 우수한 성능을 가지는 것으로 확인되었다.
이러한 결과에 따른 친환경 수성 유압작동유 조성물로서 요구되는 물성의 기준치와 비교하여 정리하면 다음과 같다.
물성 기준치 수성 유압작동유 조성물
동점도 @ 40℃ 46±10% 47.89 mm2/s
동판부식 1 이하 1a
유동점 -15℃ 이하 -32.5 ℃
기포성 0 / 0 0 / 0
마찰계수(600N, 500RPM) 0.05 이하 0.0395
생분해도 80% 이상. 95%
물벼룩 유영 저해 시험 EC50 : 100 이상 EC50 : 100mg/L 이상
어류 급성 독성 시험 LC50 : 100 이상 LC50 : 100mg/L 이상
내구성시험, 점도변화 (%) ±10% 약 + 3.3%
이와 같이 본 발명의 수성 유압작동유 조성물은, 물성치가 모든 면에서 광유계 유압작동유와 동등하거나 그 이상의 수준을 나타내며, 환경성의 척도인 생분해도 및 생태독성(물벼룩유영저해시험, 어류급성독성시험) 평가에서도 매우 우수한 성능을 가지는 것으로 나타났다.
따라서 상기 결과로부터, 본 발명에 따른 생분해성 수성 유압작동유는 유압작동유로서 우수한 물성을 나타냄은 물론, 특히 기존의 수-글라이콜계 유압작동유가 지니던 한계를 극복하여 모든 유압장비에 제한 없이 사용될 수 있을 것으로 판단된다. 나아가 유압작동유의 누출 및 폐기에 따른 환경오염문제가 발생되지 않고, 인체에 무해하여 작업 안전상의 문제도 해결할 수 있을 것으로 판단된다.
상술한 본 발명의 수성 유압작동유 조성물은 물을 주제로 하여 기존 광유계 유압작동유보다 원가가 저렴하여 경제성이 있음은 물론, 광유계 유압작동유와 동등하거나 그 이상의 물성 수준을 나타내고, 생분해성 및 생태독성 등에 있어서 매우 우수한 친환경성을 나타낸다. 따라서 본 발명의 수성 유압작동유 조성물은 신체접촉에 의한 인체독성을 피할 수 있으며, 폐사용유 처리시 발생하는 비용과 소각처리시 발생하는 CO2 및 PCB(Poly Cyclo Benzene) 등과 같은 환경 오염물질의 저감 효과가 아주 크며, 환경에 유출시 처리문제에 있어서도 기존 광유계에 비해 처리속도 및 비용에 있어 획기적인 감소가 가능하며, 광유계 유압작동유의 대체로 원유 수입량을 줄여 외화 지출을 감소시킬 수 있는 등 산업상 이용가능성이 매우 높은 것으로 판단된다.

Claims (8)

  1. 물 40 내지 60 중량부;
    글리세린 화합물 30 내지 50 중량부;
    하기 화학식 1로 표시되는 하이드록시알킬 셀룰로오스인 증점제 1.0 내지 4.0 중량부;
    [화학식 1]
    Figure 112016109531022-pat00003

    (단, 상기 식에서 R1, R2, R3는 각각 독립적으로 H, CH3, CH2CH3, CH2CH2OH, CH2CH(OH)CH3 또는 (CH2CH2O)mH이고, n은 100 내지 5000, m은 1 내지 10이다.)
    윤활첨가제 2.0 내지 10.0 중량부;
    방청제 0.1 내지 3.0 중량부;
    방부제 0.1 내지 2.0 중량부; 및
    기타 첨가제 0.1 내지 5.0 중량부;를 포함하여,
    유동점이 -45.0 내지 -15.0℃이고, 동점도(40℃)가 42 내지 50 mm2/s 인 것을 특징으로 하는, 생분해성 수성 유압작동유 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유압작동유 조성물은 생분해도가 70% 이상인 것을 특징으로 하는, 생분해성 수성 유압작동유 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 윤활첨가제는 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 글리세롤모노올레이트, 트리메틸올 프로판, 펜타에리스톨 및 디펜타에리스톨로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 생분해성 수성 유압작동유 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방청제는 석유설포네이트, 알킬벤젠설포네이트, 디노닐나프탈렌설포네이트, 알케닐석신산에스테르, 다가 알코올에스테르, 이미다졸린, 피리미딘 유도체, 알킬티아디아졸, 머캅토벤조티아졸, 벤조트리아졸 또는 이의 유도체, 1,3,4-티아디아졸폴리설파이드, 1,3,4-티아디아졸릴-2,5-비스디알킬디티오카바메이트, 2-(알킬디티오)벤조이미다졸 및 β-(o-카복시벤질티오)프로피온니트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 생분해성 수성 유압작동유 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 방부제는 아이소사이아졸린(Isothiazolin), 메틸아이소사이아졸린온(Methylisothiazolinone), 벤즈아이소사이아졸린온(Benzisothiazolinone) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 생분해성 수성 유압작동유 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기타 첨가제는 소포제 및 분산제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 생분해성 수성 유압작동유 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 소포제는 실리콘계 소포제, 비실리콘계 폴리머 소포제, 알코올계 소포제 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나이고;
    상기 분산제는 모노아이소프로판올아민(MIPA), 이소프로필에탄올아민(IPEA), 디에틸에탄올아민(DEEA) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 생분해성 수성 유압작동유 조성물.
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