KR101970307B1

KR101970307B1 - 엔진오일 기능 향상제 조성물

Info

Publication number: KR101970307B1
Application number: KR1020170041730A
Authority: KR
Inventors: 이기현; 황재원
Original assignee: 이기현; 황재원; 조양현
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2019-04-18
Also published as: KR20180111173A

Abstract

본 발명은 엔진오일 기능 향상제 조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는 엔진 내부에 카본과 같은 산화노폐물의 축적을 최소화하고, 오염물질에 대한 세정능력 향상으로 장기간 내부면을 깨끗하게 유지하고, 열화되는 것을 효율적으로 방지하여 엔진오일 성능이 오랫동안 유지될 수 있도록 하는 엔진오일 기능 향상제 조성물에 관한 것이다.

Description

엔진오일 기능 향상제 조성물{ENGINE OIL IMPROVER COMPOSITION}

엔진은 기술향상으로 그 사용연한이 증가된 반면, 엔진 내부는 카본 등의 오염 퇴적물로 인해 내부 마찰이 증가하게 되고 마모가 심해져 연소실 내 기밀성, 압축성이 저하되거나 불완전 연소를 유발하여 배출되는 가스로 인하여 대기환경 오염을 야기하며, 열화에 의해 엔진 효율이 저하되어 연비를 감소시킴으로써 석유화학 에너지의 낭비를 초래하는 등의 문제점이 있어왔다.

이에, 엔진 내 오염 퇴적물을 제거하거나 내부를 세정시키기 위한 다양한 방법이 제시되고 있다. 예를 들어, 연료에 엔진 세정제 조성물을 혼합시켜 연소 시 연소와 세정을 동시에 실시하는 방법이나 엔진오일에 다양한 첨가 성분을 포함시키는 방법 등을 들 수 있다.

하지만, 이들 방법은 고속, 장기 운행 등에 따른 장기간 성능을 유지하기 어렵고 장기 엔진 운전에 따른 오염 물질이 야기되는 원척적인 문제를 해결하지 못하거나 세정이 효율적으로 이루어지지 않는 단점을 가지고 있다.

따라서, 엔진 내부의 마찰, 마모를 줄여 원활한 엔진 운전을 유도하고, 오염 퇴적물을 최소화하며, 연소실 내 기밀성, 압축성이 저하되는 것을 효과적으로 방지함으로써 연비 효율을 높이고 장기간 우수한 엔진성능을 유지할 수 있도록 하는 엔진오일 기능 향상제 조성물에 대한 연구 개발이 필요한 실정이다.

한국공개특허 제10-2013-0139861호(2013.12.23)

본 발명은 엔진 사용에 따른 카본과 같은 산화 노폐물의 축적을 효율적으로 방지하고, 발생된 오염물질로 인해 엔진 성능을 저하시키지 않도록 하는 엔진오일 기능 향상제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 윤활기능은 물론, 내마찰마모성이 탁월하며, 엔진 기밀성을 부여하고, 나아가 자체 세척 성능으로 오랜 시간이 지나도 초기 물성이 저하되지 않으며, 엔진 내부의 냉각 효과로 열화, 산화, 기포 발생을 줄여 장기간 우수한 엔진오일 성능을 유지할 수 있도록 하는 엔진오일 기능 향상제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 동절기와 같은 저온에서도 낮은 점도를 유지할 수 있으며, 엔진 내부가 저온에서 고온으로 급격히 변하더라도 점도 변화에 따른 물성 차이가 크지 않고, 엔진 내부 압력이 높아지는 경우에도 연소실로 유입되어 손실되는 것을 효과적으로 방지하고, 엔진 기밀성을 부여하여 높은 연비를 갖도록 하며, 유해물질 배출을 최소화하여 친환경적인 엔진오일 기능 향상제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내연기관용 베이스 오일에, (a) 저분자량 (메타)아크릴계 공중합체, (b) 중공형 스티렌-아크릴산 공중합체, (c) 비이온성계면활성제과 음이온계면활성제의 혼합 계면활성제, (d) 유기산 및 (e) 킬레이트제를 포함하는 엔진오일 기능 향상제 조성물을 제공하는 것에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 엔진오일 기능 향상제 조성물에 있어서, 상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제 및 음이온성 계면활성제가 10:1 내지 20:1의 중량혼합비로 혼합된 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 엔진오일 기능 향상제 조성물에 있어서, 상기 계면활성제는 소르비탄 모노올리에이트, 소르비탄 모노스테아레이트, 소르비탄 모노팔미테이트, 소르비탄 모노라우레이트, 소르비탄 트리스테아레이트, 소르비탄 세스퀴놀리에이트 및 소르비탄 트리올리에이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 비이온성계면활성제 및 지방산나트륨, 모노알킬황산염, 알킬폴리옥시에틸렌황산염, 알킬벤젠술폰산염 및 모노알킬인산염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 음이온성계면활성제를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 엔진오일 기능 향상제 조성물에 있어서, 상기 킬레이트제는 디에틸렌 트리아민펜타(메틸렌 포스폰산), 에틸렌디아민테트라(메틸렌 포스폰산), 1-하이드록시에틸렌-1, 1-디포스폰산, 아미노트리(메틸렌 포스폰산) 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 엔진오일 기능 향상제 조성물은 내연기관용 베이스 오일 100중량부에 대하여, (a) 저분자량 (메타)아크릴계 공중합체 0.1 내지 20중량부, (b) 중공형 스티렌-아크릴산 공중합체 0.01 내지 2중량부, (c) 비이온성계면활성제과 음이온계면활성제의 혼합 계면활성제 5 내지 50중량부, (d) 유기산 1 내지 10중량부 및 (e) 킬레이트제 5 내지 20중량부를 포함하는 엔진오일 기능 향상제 조성물을 제공하는 것에 관한 것이다.

본 발명에 따른 엔진오일 기능 향상제 조성물은 탁월한 윤활 기능은 물론, 내마찰마모특성이 우수하며, 엔진 내부에 카본, 슬러지, 검 등의 각종 오염물질이 쌓이는 것을 효율적으로 방지하고 상기 오염물질이 발생하더라도 자체 세정 성능을 가지고 있어 엔진 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 동절기와 같은 저온에서도 점도 특성이 좋아 점도의 급격한 변화에 따른 물성 차이가 크지 않고, 특히 엔진 내부 압력이 높아지는 경우에도 연소실로 오일이 유입되어 손실되는 것을 방지하여 기밀성이 우수하며 높은 연비를 구현할 수 있고, 유해물질 배출을 최소화하여 환경친화적인 이점이 있다.

이하, 본 발명의 엔진오일 기능 향상제 조성물을 상세히 설명한다.

본 발명은 하기의 실시예에 의해 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 특허 청구범위에 의해 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다.

본 발명에서 (메타)아크릴레이트계 중합체는 아크릴레이트계 중합체 및 메타크릴레이트계 중합체를 통칭하는 의미로 사용된다.

본 발명의 발명자들은 저분자량의 (메타)아크릴레이트계 중합체, 중공형 스티렌-아크릴산 공중합체, 혼합 계면활성제, 유기산 및 킬레이트제의 조합을 포함함으로써 엔진 내부의 고온, 고속마찰, 연소 등에도 윤활 성능을 확보하고 내마찰마모특성은 물론 산화노폐물과 같은 오염물질의 발생을 최소화할 수 있으며, 카본 및 금속 부유물 등의 오염물질에 대한 자체 세정 성능이 탁월하여 엔진 효율을 극대화할 수 있고, 놀랍게도, 동절기와 같은 저온에서도 점도 특성이 뛰어나 연비성능을 보다 개선시킬 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명에 따른 엔진오일 기능 향상제 조성물은 내연기관용 베이스 오일(Base Oil)에 대하여, (a) 저분자량 (메타)아크릴계 공중합체, (b) 중공형 스티렌-아크릴산 공중합체, (c) 비이온성계면활성제과 음이온계면활성제의 혼합 계면활성제, (d) 유기산 및 (e) 킬레이트제를 함유하는 보조제 성분을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 보조제 성분은 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내에서 베이스 오일에 대한 함량 범위를 조절할 수 있으며, 바람직하게는 베이스 오일 100중량부에 대하여 10 내지 200중량부 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 엔진 내부에 오염물질의 생성 및 산화노폐물이 쌓이는 것을 효율적으로 방지할 수 있고, 자체 세정 성능을 부여하여 장기간 우수한 엔진오일 성능을 유지할 수 있어 좋다. 보다 바람직하게는 상기 보조제의 함량이 베이스 오일 100중량부에 대하여 40 내지 100중량부인 것이 엔진 내부 오염과 열화를 방지하고 세정 성능, 엔진 기밀성 효과면에서 더욱 좋다.

본 발명에서 내연기관용 베이스 오일은 미국 석유 협회(API, American Petroleum Institute)에서 지정한 미네랄 베이스 오일(Mineral base oil)의 기준에 따라 그룹 I부터 그룹 Ⅴ로 구분되며, 이들을 포함한다. 구체적으로, 그룹 I, Ⅱ 및 Ⅲ은 광유계 베이스 오일로서 포화도, 점도지수 및 황(Sulfer)의 함량에 따라 나뉘고, 그룹 Ⅳ는 합성계 베이스 오일로 폴리 알파 올레핀(PAO)이 해당된다. 또한, 그룹 Ⅴ는 그룹 I 내지 그룹 Ⅳ에 포함되지 않는 베이스 오일을 말한다. 본 발명에서 베이스 오일은 기계류의 원활한 작동을 유지시키는 작용하는 것이면 제한없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 15W/40을 들 수 있다.

본 발명에서 (a) 저분자량 (메타)아크릴계 공중합체, (b) 중공형 스티렌-아크릴산 공중합체, (c) 비이온성계면활성제과 음이온계면활성제의 혼합 계면활성제, (d) 유기산 및 (e) 킬레이트제의 조합을 포함하는 보조제 성분은 상기의 성분들 중 어느 하나의 성분이라도 포함되지 않은 경우 본 발명이 달성하고자 하는 효과를 구현하는 것이 어렵고, 상기 성분들의 조합으로 본 발명의 목적이 달성됨은 물론이다.

본 발명에서 상기 (a) 저분자량 (메타)아크릴계 공중합체는 아크릴산 알킬 에스테르계 단량체, 메타크릴산 알킬 에스테르계 단량체 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 성분으로부터 유도되는 중합체 또는 공중합체이다. 일 구체예로, 폴리부틸아크릴레이트일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 아크릴산 알킬 에스테르계 단량체 또는 메타크릴산 알킬 에스테르계 단량체는 C1~C10 알킬 아크릴레이트, C1~C10 알킬 메타크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 C1~C10 알킬 아크릴레이트의 일예로는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, n-옥틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 상기 C1~C10 알킬 메타크릴레이트의 일예로는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 프로필메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, t-부틸메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, n-옥틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트 등을 들 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 저분자량 (메타)아크릴계 공중합체는 중량평균분자량이 1,000 g/mol 내지 10,000 g/mol, 바람직하게는 1,000 g/mol 내지 2,000 g/mol인 것이다. 상기 저분자량 (메타)아크릴계 공중합체는 중량평균분자량이 상기 범위를 만족하는 경우 조성물 내 다른 성분과의 조합으로 영하 이하의 저온에서도 낮은 점도를 유지하게 하고 유동성을 확보할 수 있다. 또한, 급격한 온도변화에도 점도 변화로 인한 물성 차이가 크지 않아 품질 안정성을 확보할 수 있다.

상기 저분자량 (메타)아크릴계 공중합체는 베이스 오일 100중량부에 대하여 0.1 내지 20중량부, 바람직하게는 0.2 내지 10중량부 포함될 수 있으며, 상기 범위를 만족하는 경우 낮은 온도에서도 유동성 및 장기 내구성을 확보할 수 있고 조성물 내 다른 성분을 통해 엔진오일 성능을 더욱 향상시킬 수 있어 좋다.

본 발명에서 상기 (b) 중공형 스티렌-아크릴산 공중합체는 스티렌계 단량체 및 아크릴산과 메타크릴산 중 선택되는 어느 하나 이상의 단량체로부터 유도되며, 중공(hollow) 구조를 갖는 것이다. 이때, 스티렌계 단량체는 스티렌, α-메틸스티렌, β-메틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, α-에틸스티렌, α-부틸스티렌 및 α-헥실스티렌 등의 알킬스티렌, 혹은 4-클로로스티렌, 3-클로로스티렌, 3-브로모스티렌 등의 할로겐화스티렌, 혹은 3-니트로스티렌, 4-메톡시스티렌, 비닐톨루엔 등을 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 스티렌계 단량체의 함량은 단량체 총 중량 기준으로 50중량%이상 사용하는 것이 좋고, 바람직하게는 70 ~ 90중량%인 것이 분산성, 다른 성분 성능 향상 등의 측면에서 더욱 좋다.

상기 중공형 스티렌-아크릴산 공중합체는 그 입자크기가 크게 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 평균입경이 0.1 내지 2.0㎛, 바람직하게는 0.2 내지 1.5㎛일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 것이 조성물의 분산성과 균일성 확보에 유리하다.

상기 중공형의 스티렌-아크릴산 공중합체는 베이스 오일 100중량부에 대하여 0.01 내지 2중량부, 바람직하게는 0.1 내지 1중량부 포함될 수 있으며, 상기 범위를 만족하는 경우 엔진 내부에 오염물질이 쌓이거나 발생된 초기 오염물질이 쌓이는 것을 효과적으로 막을 수 있어 더욱 좋고, 조성물 내 다른 성분과의 조합에 따른 자체 세정 기능을 더욱 향상시킬 수 있어 좋다.

본 발명에서 계면활성제는 단독 계면활성제를 사용하는 것보다 서로 다른 두 개 이상의 혼합 계면활성제, 구체적으로, 비이온성계면활성제과 음이온계면활성제의 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 한다. 상기의 혼합 계면활성제는 (+)이온은 흡착하고 친수성의 (-)이온은 침투성이 좋아 상기 이온들의 반발을 유도하여 조성물의 자체 세정 성능을 부여하는 것과 동시에 비이온성계면활성제에 따른 해리되지 않은 수산기에 따라 조성물의 분산안정성 및 용해성의 효과를 구현하여 초기 엔진오일의 성능의 저하를 최소화하고 나아가 엔진 내부의 냉각 효과로 인한 열화, 산화, 기포 발생을 줄여 장기간 우수한 엔진오일 성능을 유지할 수 있도록 한다.

이때, 상기 혼합 계면활성제는 비이온성 계면활성제 및 음이온성 계면활성제가 10:1 내지 20:1의 중량혼합비, 바람직하게는 15:1 내지 20:1의 중량혼합비로 혼합된 것이 분산안정성과 다른 성분들과의 조합에 따른 상승 효과 구현 측면에서 더욱 좋다. 나아가, 상기 서로 다른 계면활성제의 혼합의 구성은 조성물 내 다른 성분과의 조합으로 저온 점도 특성을 향상시켜 시동시 원활한 엔진 운전을 가능하게 하고 연비를 개선시킬 수 있다.

상기 비이온성 계면활성제는 소르비탄 모노올리에이트, 소르비탄 모노스테아레이트, 소르비탄 모노팔미테이트, 소르비탄 모노라우레이트, 소르비탄 트리스테아레이트, 소르비탄 세스퀴놀리에이트 및 소르비탄 트리올리에이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 들 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 좋게는 친유기와 친수기 정도인 HLB(Hydrophilic Lipophilic Balance)가 1 내지 5인 비이온성 계면활성제를 사용하는 것이 음이온성 계면활성제와의 조합에 따른 효과측면에서 더욱 좋다.

상기 음이온성 계면활성제는 지방산나트륨, 모노알킬황산염, 알킬폴리옥시에틸렌황산염, 알킬벤젠술폰산염 및 모노알킬인산염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 들 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 혼합 계면활성제는 베이스 오일 100중량부에 대하여 5 내지 50중량부, 바람직하게는 10 내지 30중량부 포함될 수 있으며, 상기 범위를 만족하는 경우 엔진 내부 자체 세정 성능을 구현할 수 있으며, 내마찰마모 특성, 분산안정성 및 엔진 내구성을 증진시킬 수 있어 더욱 좋다.

더욱 좋게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물은 상기 혼합 계면활성제와 함께 사용되는 용매로서 무극성 용매를 포함할 수 있다. 이는 초기 오염물질의 발생을 효율적으로 제어할 수 있으면 발생된 오염물질이라도 쉽게 엔진 내부면에 쌓이거나 기밀성을 저하시키는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이러한 무극성 용매로는 그 종류가 크게 제한되는 것은 아니지만 바람직하게는 톨루엔, 헥산, 클로로포름 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 어느 하나 이상을 들 수 있다.

본 발명에서 상기 (d) 유기산은 발생된 오염물에 침투하여 오염물에 의한 막이 형성되거나 침전 또는 퇴적되는 것을 방지하는 것으로, 상기의 혼합 계면활성제 및 후술하는 킬레이트제와의 조합으로 자체 세정 성능을 극대화할 수 있다. 상기 유기산은 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내에서 그 종류가 크게 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 프로피온산(propionic acid), 옥살산(oxalic acid), 시트르산(citric acid), 아세트산(acetic acid), 말론산(malonic acid), 타르타르산(tartaric acid), 락트산(lactic acid), 붕산(boric acid), 글루타르산(glutaric acid), 부티르산(n-butyric acid) 및 말레인산(maleic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 유기산을 포함할 수 있다. 바람직하게는 프로피온산, 옥살산, 시트르산 및 아세트산 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것이 효율면에서 좋다.

상기 유기산의 함량은 베이스 오일 100중량부에 대하여 1 내지 10중량부, 바람직하게는 2 내지 5중량부 포함될 수 있으며, 상기 범위를 만족하는 경우 세정 성능을 향상시킬 수 있고, 다른 성분과의 조합으로 내마찰마모특성 및 열화 등으로 인한 엔진 손상 없이 장기간 엔진오일 성능을 유지 확보할 수 있어 더욱 좋다.

본 발명에서 (e) 킬레이트제는 상기의 조성물 내 성분들과 함께 사용함으로써 장기간 엔진 운전으로 인한 열화, 산화 등으로 엔진 내면이 부식되는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 한다. 상기 킬레이트제는 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내에서 그 종류에 크게 제한은 없지만, 바람직하게는 디에틸렌 트리아민펜타(메틸렌 포스폰 산)(Diethylene Triaminepenta(Methylene phosphonic acid)), 에틸렌디아민테트라(메틸렌 포스폰 산)(Ethylenediaminetetra(Methylene phosphonic acid)), 1-하이드록시에틸렌-1(1-Hydroxyethylene-1), 1-디포스폰 산(1-diphosphonic acid) 및 아미노트리(메틸렌 포스폰 산)(Amino tri(Methylene phosphonic acid))으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 포스페이트계 킬레이트제를 사용할 수 있다. 상기 포스페이트계 킬레이트제를 사용하는 것은 엔진오일 성능면에서 부식 방지와 동시에 엔진 내부 급격한 온도 상승을 효율적으로 방지할 수 있는 측면에서 좋으며, 보다 바람직하게는 디에틸렌 트리아민펜타(메틸렌 포스폰 산)을 사용하는 것이 더욱 좋다.

상기 킬레이트제의 함량은 베이스 오일 100중량부에 대하여 5 내지 20중량부, 바람직하게는 8 내지 15중량부 포함될 수 있으며, 상기 범위를 만족하는 경우 세정 상승 효과를 볼 수 있고, 다른 성분과의 조합으로 오염물질이 엔진 내부에 쌓이는 것을 방지할 수 있으며, 장기간 엔진오일 성능 유지에 유리하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 조성물은 상기의 (a) 저분자량 (메타)아크릴계 공중합체, (b) 중공형 스티렌-아크릴산 공중합체, (c) 비이온성계면활성제과 음이온계면활성제의 혼합 계면활성제, (d) 유기산 및 (e) 킬레이트제의 조합을 포함함으로써 상기의 효과들을 구현할 수 있으며, 이들 성분 이외에 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내에서 추가 성분을 포함할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 엔진오일 기능 향상제 조성물은 용매로서 앞서 상술한 바와 같이 바람직하게는 무극성 용매를 사용하는 것이 좋으나, 추가로 할로겐화 탄화수소계 용매 또는 에테르계 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 할로겐화 탄화수소계 용매는 1,2,4-트리클로로벤젠,1, 1, 1-트리클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에탄 및 트리클로로에틸렌 중에서 선택되는 어느 하나 이상이며, 에테르계 용매는 에틸렌글리콜 모노메틸에테르(2-메톡시에탄올), 에틸렌글리콜 모노에틸에테르(2-에톡시에탄올), 에틸렌글리콜 모노프로필에테르(2-프로폭시에탄올), 에틸렌글리콜 모노이소프로필에테르(2-이소프로폭시에탄올), 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(2-부톡시에탄올), 에틸렌글리콜 모노페닐에테르(2-페녹시에탄올), 에틸렌글리콜 모노벤질에테르(2-벤질옥시에탄올), 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르 (2-(2-메톡시에톡시)에탄올), 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르(2-(2-에톡시-에톡시)에탄올, 디에틸렌글리콜 모노-n-부틸에테르(2-(2-부톡시에톡시)에탄올), 에틸렌글리콜 디메틸에테르(디메톡시에탄), 에틸렌글리콜 디에틸에테르(디에톡시에탄) 및 에틸렌글리콜 디부틸에테르(디부톡시에탄) 중에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진오일 기능 향상제 조성물은 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내에서 pH를 조절할 수 있으며, 바람직하게는 pH 범위가 7 내지 8.5, 보다 바람직하게는 7 내지 8인 것이 더욱 좋다. 상기 범위를 만족하는 경우 장기간 세정 성능이 저하되지 않고 오일 조성물의 교체 수명을 늘릴 수 있어 더욱 좋다.

또한, 본 발명에 따른 엔진오일 기능 향상제 조성물은 보조제 성분으로 아세트산나트륨(sodium acetate), 중탄산나트륨(sodium bicarbonate) 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 어느 하나의 완충제를 더 포함할 수 있다. 이는 조성물의 점도 안정성과 물성 밸런스를 확보하는 데 좋다. 또한, 상기의 조성물 pH를 조절하는 것과 함께 장기간 엔진오일 성능이 저하되지 않고 엔진 수명을 증진시키고, 엔진오일 교체주기를 늘릴 수 있어 더욱 좋다. 상기 완충제의 함량은 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내에서 크게 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 베이스 오일 100중량부에 대하여 0.5 내지 10중량부 포함될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진오일 기능 향상제 조성물은 산화방지제, 청정분산제, 극압제, 안료, 염료, 부식억제제 및 소포제 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 조성물은 산화방지제, 청정분산제 및 극압제 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것이 조성물의 효과면에서 더욱 좋다.

이때, 상기 산화방지제(antioxidants)는 조성물의 산화 속도를 지연시켜 장기간 성능 유지를 가능하도록 할 수 있는 것으로, 바람직하게는 디트리페닐포스파이트(triphenylphosphite, lecithine)을 사용할 수 있다. 이는 다른 성분들과의 조합으로 더욱 향상된 효과를 구현할 수 있으며, 그 함량은 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내에서 크게 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 베이스 오일 100중량부에 대하여 0.1 내지 10중량부 포함될 수 있다.

상기 청정분산제(dispersant)는 계면활성 작용으로 인하여 조성물 내에 함유되어 있는 불용성 물질을 분산시켜 엔진 내부에 오염물질의 응집을 방지하며, 산성 물질을 중화시키는 작용을 한다. 이때, 청정분산제는 바람직하게는 벤질아민을 사용할 수 있으며, 전체 조성물 중 5 내지 15 중량% 포함되는 것이 오염제거 및 방지 효과에 더욱 좋다.

상기 극압제(extreme press additives)는 금속끼리의 접촉으로 인한 발열로 피막을 형성하여 마찰에 의한 마모를 미연에 방지할 수 있는 것으로 바람직하게는 아민 포스페이트 에스테르를 사용할 수 있다. 또한, 이는 바람직하게는 상기 청정분산제와 조합하여 사용하는 것이 좋으며, 이때 함량은 전체 조성물 중 5 내지 15 중량%로 사용하는 경우 금속표면의 극한 마모방지 효율이 매우 우수하다.

또한, 본 발명에 따른 엔진오일 기능 향상제 조성물은 필요에 따라 안료, 향료 등을 더 첨가할 수 있다. 이들 물질은 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내에서 그 종류에 제한되지 않으며, 첨가량도 조절할 수 있다.

본 발명은 조성물을 이루는 성분의 투입순서 및 투입온도에 따라 효과상 차이가 있다. 즉, 온도 및 순서에 따라 각 성분들 간에 혼화성이 저하되거나 층분리로 인해 엔진오일 성능이 떨어질 수 있으며, 성분 조합의 상승효과 또는 저장안정성을 확보하기 어려울 수 있다. 이에, 본 발명에 따른 조성물 내 각 성분에 대한 투입 순서는 바람직하게는 다음과 같이 실시하는 것이 좋다.

본 발명에 따른 엔진오일 기능 향상제 조성물의 제조방법은 반응기에 내연기관용 베이스 오일을 첨가한 다음 저분자량 (메타) 아크릴계 공중합체, 중공형 스티렌-아크릴산 공중합체 및 비이온성계면활성제와 음이온성계면활성제의 혼합 계면활성제를 넣고 교반하는 단계(ⅰ), 다음으로 유기산을 넣고 혼합하는 단계(ⅱ) 및 킬레이트를 넣고 혼합하는 단계(ⅲ)를 순차적으로 실시할 수 있다. 이때, (ⅰ), (ⅱ) 단계는 바람직하게는 60 내지 80℃에서 실시하는 것이 좋고, (ⅲ) 단계는 반응기의 온도를 30 내지 50℃로 낮추어 실시하는 것이 더욱 좋다. 또한, 추가적으로 포함될 수 있는 다른 첨가제들은 (ⅲ) 단계 혹은 (ⅲ) 단계 이후에 첨가될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 엔진오일 기능 향상제 조성물과에 대하여 바람직한 실시형태를 나타내고자 한다. 하기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 조성물 시료에 대한 물성 평가는 다음과 같이 측정되었다.

(평가)

(1) 산화안정도

산화안정도 시험은 KS M 2008의 규정에 의거하여 실시하였다. 부착이 없으면 ○, 부착정도가 발생하면 ×로 표기하였다.

(2) 카본블랙 제거 성능

카본블랙 용액에 금속판(알루미늄판, 100mm×100mm×5mm)을 50℃에서 1시간동안 담근 후 약 10g 정도 금속판에 도포된 것을 확인한 후 상온에서 냉각시킨 오염된 테스트 시편을 제조한다. 상기 오염된 테스트 시편을 실시예 및 비교예에 따른 조성물에 담근 후 80℃의 오븐에 12시간 동안 정치(1시간 간격으로 흔들어 줌)한 다음 이를 꺼내어 증류수로 세척하고 건조한 후 세척 전후의 무게 변화를 측정하여 세정성능을 나타내었다. 세척전후 무게변화가 90% 이상이면 ◎, 80% 이상 90% 미만이면 ○, 70% 미만이면 △으로 표기하였다.

(3) 세정성능

시험용 자동차(배기량 1998cc, DOHC형 엔진, 주행거리 19,634 km)를 사용하여 운전조건(주행속도 50 ~ 60Km(기어 2~3단)으로 1시간 운행하고, 이후부터는 4단 운행함)을 특정하여 10,000 km를 주행하였다. 실시예 및 비교예에 따른 엔진오일 기능 향상제 조성물을 첨가하여 첨가 전후의 측정항목에 대하여 평가하였다. 엔진 내부 세정성은 100mm×100mm의 면직물(Japan Oil Chemical Society, #60)을 이용하여 엔진 내부를 20회 닦아내었다. 이후, 오염된 직물을 Testing Co, Ltd. U.S. 에서 제조한 Terg-O-Tometer 내로 도입하고 조 비율을 30 배로 설정하여 120rpm 및 25℃ 에서 10 분 동안 세탁을 수행했다. 이때, 세정제 농도 0.083%의 세탁액을 900ml 사용했고, 3 DH 물 900 ml로 3분 동안 헹궜다. 다음으로, 실험 전 직물의 반사도 및 실험 후 직물의 반사도를 측정하여 하기 식 1에 의해 세정도를 계산하였으며, 계산 후 오염된 직물의 K/S는 엔진 내부 오염 정도를 판단할 수 있는 것으로 그 값이 커질 수록 오염도가 낮은 것을 의미한다.

[식 1]

세정력 (%) = (오염된 직물의 K/S - 세탁된 직물의 K/S) / (오염된 직물의 K/S - 오염되지 않은 직물의 K/S) × 100

(상기 식 1에서 K/S는 (1-R/100)/(2R/100)이며, R은 반사계에 의해 측정된 반사율(%)이다.)

(4) 연비성능

상기의 시험용 자동차 운전조건에 따른 연비 감소율을 측정하였다. 10Km까지의 연비를 초기연비로 하고, 처음부터 100Km까지의 평균연비 값을 가지고 측정하였다.

(5) 내마모도

ASTM D 4172(94) 규정에 의거하여 4볼 마모경(40kgf, 80℃, rpm:1,500, 2시간)을 측정하여 0.4mm이하이면 ◎, 0.4 내지 0.5mm이면 ○, 0.5mm이면 ×으로 표기하였다.

(6) 저온점도특성

CCS 점도계(콜드 크랭킹 시뮬레이터)를 이용하여 자동차 시동시 최대 점도를 조사하였다. -20℃에서 고정된 원통 안에 회전통을 넣어 원통과 회전통 사이에 오일 시료를 넣어 채운다음, 모터를 이용하여 상기 회전통을 20,000rpm으로 10분동안 회전시켜 회전통의 속도를 측정하고, 공동현상(cavitation) 혹은 상기 회전속도에 비하여 90% 이상의 회전통 속도를 유지하면 ○, 그렇지 않으면 ×로 표기하였다.

(실시예 1 내지 15 및 비교예 1 내지 3)

반응기에 내연기관용 베이스 오일(GS Caltex Kixx DELO V1 15W/40)을 넣은 다음, 상기 베이스 오일 100중량부에 대하여 하기 표 1에서 보이는 바와 같은 함량으로 성분들을 넣고 혼합하였다. 사용된 성분으로, 저분자량 (메타)아크릴계 공중합체로 중량평균분자량이 1,500g/mol인 BASF사의 폴리부틸아크릴레이트(JONCRYL ADP1200)을, 비교예로 폴리메틸메타크릴레이트(중량평균분자량 15,000g/mol)를 사용하고, 중공형 스티렌-아크릴산 공중합체는 스티렌-아크릴 가교 공중합체 중공 입자(입경 1.1㎛, 입자 대비 중공의 부피 55%)을 사용하고, 이들을 상기 반응기에 넣고 베이스 오일과 혼합하였다. 반응기의 온도는 60℃로 조절하였다. 실시예 ?는 추가로 무극성 용매로 헥산을 더 추가하였다. 다음으로, 비이온성계면활성제는 TWEEN 20(Polyoxyethyllene (20) sorbitan monolaurate), 음이온성계면활성제는 소듐도데실벤젠술포네이트(sodium dodecylbenzenesulfonate), 유기산으로는 프로피온산을, 그리고 킬레이트제로는 아미노메틸포스폰산(MP Biomedicals,Inc.제)를 사용하여 넣은 다음 30℃에서 반응기의 내용물을 혼합하였다. 표 1에서 각 성분은 상기 베이스 오일 100중량부에 대한 함량(단위:중량부)이다.

또한, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2 내지 7 및 비교예 1 내지 5는 하기 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 베이스 오일을 제외한 구체적인 각 성분의 함량을 조절하였고, 그에 대한 물성 평가 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1]

상기 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 7의 경우에는 카본블랙제거성능, 오염도 및 세정성능이 뛰어날 뿐만 아니라 내마모특성, 연비성능 및 저온점도특성이 탁월하게 나타났다. 반면, 비교예 1 내지 5는 저온점도특성을 구현하지 못하거나 내마모도, 세정성능이 다소 떨어졌으며, 산화노폐물이 쌓이는 문제가 있음을 확인하였다.

이상과 같이 본 발명에서는 한정된 실시예에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims

내연기관용 베이스 오일과,
(a) 중량평균분자량이 1,000 g/mol 내지 10,000 g/mol 저분자량 (메타)아크릴계 공중합체,
(b) 중공형 스티렌-아크릴산 공중합체,
(c) 비이온성계면활성제과 음이온계면활성제의 혼합 계면활성제
(d) 유기산 및
(e) 킬레이트제
를 포함하는 엔진오일 기능 향상제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 혼합 계면활성제는 비이온성 계면활성제 및 음이온성 계면활성제가 10:1 내지 20:1의 중량혼합비로 혼합된 것인 엔진오일 기능 향상제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 혼합 계면활성제는 소르비탄 모노올리에이트, 소르비탄 모노스테아레이트, 소르비탄 모노팔미테이트, 소르비탄 모노라우레이트, 소르비탄 트리스테아레이트, 소르비탄 세스퀴놀리에이트 및 소르비탄 트리올리에이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 비이온성계면활성제 및 지방산나트륨, 모노알킬황산염, 알킬폴리옥시에틸렌황산염, 알킬벤젠술폰산염 및 모노알킬인산염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 음이온성계면활성제를 포함하는 엔진오일 기능 향상제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 킬레이트제는 디에틸렌 트리아민펜타(메틸렌 포스폰산), 에틸렌디아민테트라(메틸렌 포스폰산), 1-하이드록시에틸렌-1, 1-디포스폰산, 아미노트리(메틸렌 포스폰산) 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 엔진오일 기능 향상제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 조성물은 내연기관용 베이스 오일 100중량부에 대하여, (a) 저분자량 (메타)아크릴계 공중합체 0.1 내지 20중량부, (b) 중공형 스티렌-아크릴산 공중합체 0.01 내지 2중량부, (c) 비이온성계면활성제과 음이온계면활성제의 혼합 계면활성제 5 내지 50중량부, (d) 유기산 1 내지 10중량부 및 (e) 킬레이트제 5 내지 20중량부를 포함하는 엔진오일 기능 향상제 조성물.