KR101981360B1 - 시일 팽윤 첨가제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 윤활 유체를 위한 시일 팽윤 작용제에 관한 것이다. 본 발명은 엔진 오일, 터빈 오일과 같은 윤활유, 자동 및 수동 변속기, 또는 기어, 유체, 구동렬 및 기어 오일 및 유압 유체에서 사용하기 위한 시일 팽윤 작용제에 관한 것이다. 시일 팽윤 작용제는 소르비톨의 디에스테르 또는 그의 유도체 및 하나 이상의 카르복실산을 포함한다. 본 발명은 시일 팽윤 작용제로서의, 소르비톨의 디에스테르 또는 그의 유도체 및 하나 이상의 카르복실산의 용도, 및 밀봉 온전성을 유지하는 방법으로까지 확장된다.

Description

시일 팽윤 첨가제{SEAL SWELL ADDITIVE}

본 발명은 엔진 오일, 터빈 오일과 같은 윤활유, 자동 및 수동 변속기, 또는 기어, 유체, 구동렬(drivetrain) 및 기어 오일 및 유압 유체에서 사용하기 위한 시일(seal) 팽윤 첨가제에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 광유, 수소 처리된 베이스 오일 및/또는 완전 합성 베이스 오일에서 시일 팽윤 작용제로서의 이소소르비드 디에스테르의 용도에 관한 것이다.

윤활유는 전형적으로 윤활제 베이스 스톡 및 첨가제 패키지를 포함하며, 이 둘은 모두 윤활유의 특성 및 성능에 유의미하게 기여할 수 있다.

적합한 윤활유를 만들기 위해서, 첨가제를 선택된 베이스 스톡에 배합한다. 첨가제는 윤활제 베이스 스톡의 안정성을 향상시키거나, 또는 오일에 추가적 특성들을 제공한다. 윤활유 첨가제의 예는 산화방지제, 마모방지제, 세제, 분산제, 점도 지수 개선제, 탈포제 및 유동점 강하제 및 마찰 감소 첨가제를 포함한다.

윤활유가 요구되는 시스템은 보통 연결 부품들 사이에 다수의 시일을 포함한다. 예를 들어, 윤활의 손실을 방지하는 연결 부품들 사이, 또는 물, 공기 및 먼지와 같은 외부 오염물이 윤활 시스템으로 유입되는 것을 막고, 비상용성 유체를 분리하고/분리하거나, 피스톤 링 및 o-링처럼 유압 시스템 내의 유압 시스템 압력을 유지하도록 돕는 부품들 사이에서의 것, 예컨대 가스켓, o-링 시일, 구동축 시일 및 피스톤 시일이 있다. 시일은 시스템의 온전성을 유지하는데 필요하다. 통상적으로, 이러한 시일은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 엘라스토머, 플루오로엘라스토머(바이턴(Viton)) 고무, 실리콘, 폴리아크릴레이트 고무, 니트릴 고무 및/또는 폴리우레탄(유압 유체용)을 포함하는 재료들로부터 만들어진다.

프리미엄 엔진 및 드라이브라인(driveline) 오일에 사용되는 유형의 비-극성 베이스 오일은 시일 수축 및 중량 손실을 일으키는 것으로 알려져 있다. 윤활유에 첨가되는 첨가제는 이러한 영향을 가중시키고 시일에 더 큰 손상을 일으킬 수 있다. 시일에 일어나는 이러한 수축 및 중량 손실은 시일 성능의 저하로 이어진다. 이러한 영향을 상쇄시키기 위해 오일에 첨가제를 사용하는 것이 관례이다.

전통적으로, 오르토-프탈산과 알코올의 디에스테르는 이러한 목적으로 윤활유에서 시일 팽윤 작용제로 이용되어 왔다. 첨가제는 종종 1% 미만의 처리 비율로 사용된다. 그러나, 최근의 환경 연구 및 독물학 연구에서는 프탈레이트에 노출되는 것이 인간과 동물의 건강에 악영향을 줄 수 있다는 것을 보여주었다.

그러므로, 시일 성능을 효과적으로 유지하면서도 환경 및 인간과 동물의 건강에 안전한 시일 팽윤 작용제의 제공에 대한 필요가 존재한다.

본 발명의 목적은 상기 단점 및/또는 선행 기술과 연관된 다른 단점들의 한 가지 이상을 다루는 것이다.

따라서, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 소르비톨 또는 그의 유도체와 하나 이상의 카르복실산의 디에스테르를 포함하는, 윤활 유체를 위한 시일 팽윤 작용제가 제공된다.

본 발명은 또한 윤활 유체 내의 시일 팽윤 작용제로서의, 소르비톨 또는 그의 유도체와 하나 이상의 카르복실산의 디에스테르의 용도를 제공한다.

바람직하게는, 시일 팽윤 작용제는 비독성이다.

바람직하게는, 소르비톨 또는 그의 유도체는 소르비톨의 유도체를 포함한다. 바람직하게는, 소르비톨의 유도체는 소르비톨의 탈수 유도체이다. 바람직하게는, 소르비톨의 유도체는 시클릭 화합물을 포함한다. 바람직하게는, 소르비톨의 유도체는 폴리시클릭 화합물이고, 더 바람직하게는 비시클릭 화합물이다.

바람직하게는, 소르비톨 또는 그의 유도체 성분은 이소소르비드이다.

바람직하게는, 상기 디에스테르는 이소소르비드 디에스테르이다.

카르복실산은 모노-, 디- 또는 폴리-카르복실산일 수 있다. 바람직하게는, 카르복실산은 모노카르복실산이다.

카르복실산은 바람직하게는 C₄ 내지 C₂₂ 카르복실산, 바람직하게는 C₄ 내지 C₁₈ 카르복실산, 더 바람직하게는 C₆ 내지 C₁₄ 카르복실산, 특히 C₈ 내지 C₁₂ 카르복실산이다.

카르복실산은 포화 또는 불포화일 수 있다. 바람직하게는, 카르복실산은 포화되어 있다. 포화산은 불포화산에 비해 온도 변화 및 산화에 대해 더 높은 안정성을 제공한다는 것이 발견되었다.

카르복실산은 분지형 또는 선형일 수 있다.

카르복실산이 선형 산을 포함하는 경우, 선형 산에는 바람직하게는 임의의 분지형 산, 예를 들어 선형 산의 분지형 이성질체가 제외된다. 바람직하게는, 카르복실산이 선형 산을 포함하는 경우, 선형 사슬 내 탄소 원자의 개수는 카르복실산 내 탄소 원자의 개수와 동일하다.

본 발명에 사용하기에 적합한 선형 카르복실산은 부탄산, 헥산산, 옥탄산, 데칸산, 도데칸산, 테트라데칸산, 헥사데칸산 및 옥타데칸산을 포함한다. 옥탄산 및 데칸산이 가장 바람직하다.

바람직하게는, 카르복실산이 분지형 산을 포함하는 경우, 분지형 산에는 바람직하게는 임의의 선형 산, 예를 들어 분지형 산의 선형 이성질체가 제외된다. 바람직하게는, 카르복실산이 분지형 산을 포함하는 경우, 분지형 카르복실산 내 탄소 원자의 개수는 가장 긴 탄소 사슬 내 탄소 원자 개수에 측쇄(들) 내 모든 탄소 원자 개수의 총 수를 더한 것과 동일하다.

카르복실산이 분지형 산을 포함하는 경우, 분지형 산은 바람직하게는 가장 긴 선형 사슬의 탄소 원자에 직접 부착한 알킬 측쇄를 포함한다. 바람직하게는, 알킬 측쇄는 5개 미만, 더 바람직하게는 3개 미만, 특히 1개 또는 2개의 탄소 원자를 포함하며, 즉 측쇄는 바람직하게는 메틸기 및/또는 에틸기이다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 측쇄기의 개수를 기준으로 50% 초과, 더 바람직하게는 60% 초과, 특별하게는 70 내지 97%의 범위, 특히 80 내지 93%가 메틸기 및/또는 에틸기이다. 분지형 카르복실산은 바람직하게는 1개 이상의 알킬 측기를 포함한다. 분지형 카르복실산은 바람직하게는 5개 이하의 알킬 측기, 바람직하게는 4개 이하의 알킬 측기, 더 바람직하게는 3개 이하의 알킬 측기를 포함한다.

바람직하게는, 분지쇄 카르복실산 내 가장 긴 탄소 사슬은 3개 내지 21개의 탄소 원자 길이, 바람직하게는 4개 내지 17개의 탄소 원자, 더 바람직하게는 5개 내지 13개의 탄소 원자, 더 바람직하게는 6개 내지 8개의 탄소 원자 길이이다.

본 발명에 사용하기에 적합한 분지쇄 카르복실산은 이소부탄산, 이소헥산산, 이소옥탄산, 이소데칸산, 이소도데칸산, 이소테트라데칸산, 이소헥사데칸산 및 이소옥타데칸산과 같은 이소-산; 네오데칸산과 같은 네오-산; 안티-이소산; 및/또는 메틸헥산산, 디메틸헥산산, 트리메틸헥산산, 에틸헵탄산, 에틸헥산산, 디메틸옥탄산과 같은 다른 분지형 산 등을 포함한다. 바람직하게는, 분지쇄 카르복실산은 이소옥탄산, 이소데칸산, 이소노난산, 에틸헵탄산, 트리메틸헥산산, 바람직하게는 에틸헵탄산, 트리메틸헥산산, 더 바람직하게는 2-에틸헵탄산 및 3,5,5-트리메틸헥산산을 포함하는 군으로부터 선택된다.

한 실시형태에서, 카르복실산은 2개 이상의 카르복실산의 혼합물을 포함할 수 있다.

혼합물로 존재하는 경우, 카르복실산은 선형 산, 분지형 산, 또는 선형 및 분지형 산의 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 산의 혼합물이 존재하는 경우, 이 혼합물은 C₄ 내지 C₂₂ 카르복실산, 바람직하게는 C₄ 내지 C₁₈ 카르복실산, 더 바람직하게는 C₆ 내지 C₁₄ 카르복실산, 특히 C₈ 내지 C₁₂ 카르복실산을 포함한다.

본원에 사용하기에 적합한 카르복실산은 예를 들어 식물성 또는 동물성 에스테르와 같은 천연 공급원으로부터 수득될 수 있다. 예를 들어, 산은 팜유, 평지씨 유, 팜핵유, 코코넛유, 바바수유, 대두유, 피마자유, 해바라기유, 올리브유, 아마인유, 목화씨유, 홍화유, 탈로우, 고래유 또는 생선유, 그리스, 라드(lard) 및 그의 혼합물로부터 얻어질 수 있다. 산은 또한/별법으로 합성적으로 제조될 수 있다. 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 팔미톨레산 및 엘라이드산과 같이 비교적 순수한 불포화산은 단리될 수 있거나, 또는 비교적 조(crude) 불포화산 혼합물이 사용될 수 있다. 톨유 내에 존재하는 것과 같은 수지 산(resin acid) 또한 이용할 수 있다.

바람직하게는, 시일 팽윤 작용제는 넓은 온도의 범위에서 안정하다. 바람직하게는, 시일 팽윤 작용제는 저온 및 고온 양쪽에서 우수한 안정성을 나타낸다. 바람직하게는, 시일 팽윤 작용제는 밑으로는 적어도 -20℃, 바람직하게는 적어도 -30℃, 더 바람직하게는 적어도 -50℃, 특히 적어도 -60℃의 온도에 이르기까지 안정하다. 바람직하게는, 시일 팽윤 작용제는 위로는 적어도 100℃, 바람직하게는 적어도 150℃, 더 바람직하게는 적어도 200℃, 특히 적어도 220℃의 온도에 이르기까지 안정하다. 온도 안정성은 공기 중에서 시일 팽윤 작용제의 열중량 분석(TGA)의 중량 손실 곡선의 오프-셋(off-set)에 따라 측정된다.

바람직하게는, 시일 팽윤 작용제는 100℃에서 0.1cSt 이상, 바람직하게는 1cSt 이상, 더 바람직하게는 2cSt 이상, 특히 3cSt 이상의 동점도를 갖는다. 바람직하게는, 시일 팽윤 작용제는 100℃에서 100cSt 이하, 바람직하게는 80cSt 이하, 더 바람직하게는 50cSt 이하, 특히 20cSt 이하의 동점도를 갖는다.

바람직하게는, 시일 팽윤 작용제는 무수이다. 용어 "무수"는, 시일 팽윤 작용제가 바람직하게는 최대 5중량%의 물을 포함한다는 의미이다. 더 바람직하게는, 활성 화합물은 최대 2중량%, 가장 바람직하게는 1중량%, 양호하게는 0.5중량%의 물을 포함한다. 바람직하게는, 화합물은 0.001중량% 내지 5중량%, 바람직하게는 0.01중량% 내지 2중량%, 가장 바람직하게는 0.01중량% 내지 0.5중량%의 물을 포함한다.

바람직하게는, 시일 팽윤 작용제는 유용성이다. 용어 "유용성"은, 시일 팽윤 작용제가 오일에 완전히 용해되어 연속적 유상을 형성하는 것을 의미한다.

발명의 제2 측면에 따르면, 소르비톨 또는 그의 유도체와 하나 이상의 카르복실산의 디에스테르를 포함하는 시일 팽윤 첨가제, 및 베이스 유체를 포함하는 윤활 유체가 제공된다.

바람직하게는, 베이스 유체는 오일이며, 바람직하게는 천연 오일 또는 합성 오일이다. 베이스 유체는 광유, 바람직하게는 수소 처리된 광유, 더 특별하게는 수소 처리된 광유를 포함하는 군; 및 폴리알파올레핀 및 피셔-트롭쉬 가스액화 베이스 오일(Fischer-Tropsch gas-to-liquid base oil)과 같은 합성 베이스 오일로부터 선택될 수 있다.

베이스 유체는 상이한 윤활 유체에 대해 적절하게 선택될 수 있다.

용어 "윤활 유체"는, 일차적 또는 이차적 목적으로서 윤활 기능을 갖는 임의의 유체를 의미한다. 바람직하게는, 윤활 유체는 자동차 시스템의 윤활 및 동력 전달 유체에 사용될 수 있는 유체이며, 예를 들어 지금까지 자동차 윤활제로 알려진, 엔진 오일, 전력 및 자동 변속기 유체, 터빈 오일, 구동렬 오일, 기어 오일, 유압 유체 및 연료이다. 윤활 유체는 또한 산업용 기어 오일 및 유압 시스템의 윤활 및 동력 전달 유체에 사용되는 유체일 수 있다.

자동차 엔진 윤활 유체에 있어서, 용어 "베이스 유체"는 가솔린과 디젤(대형 (heavy duty)디젤(HDDEO) 포함) 엔진 오일의 양쪽을 포함한다. 베이스 유체는 미국 석유 협회(American Petroleum Institute; API)에서 정의한 I군 내지 VI군 베이스 오일(III⁺군 가스액화 베이스 오일을 포함함) 중에서 임의의 것 또는 그의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는 베이스 유체는 주요 성분으로서 II군, III군 또는 IV군 베이스 오일 중 하나를 갖는다. 용어 "주요 성분"은, 베이스 유체의 50중량% 이상, 바람직하게는 65중량% 이상, 더 바람직하게는 75중량% 이상, 특히 85중량% 이상인 것을 의미한다. 베이스 유체는 전형적으로 0W 내지 25W의 범위이다. 점도 지수는 바람직하게는 90 이상, 더 바람직하게는 105 이상이다. ASTM D-5800에 따라 측정되는 노악(Noack) 휘발성은 바람직하게는 20% 미만, 더 바람직하게는 15% 미만이다.

자동차 엔진 윤활 유체를 위한 베이스 유체는 또한 베이스 유체 내에서 주요 성분으로 사용되지 않았던 III⁺군, IV군 및/또는 V군 베이스 유체 중에서 임의의 것 또는 그의 혼합물을 부성분으로서, 바람직하게는 30% 미만, 더 바람직하게는 20% 미만, 특히 10% 미만으로 포함할 수 있다. 이러한 V군 베이스 유체의 예는 알킬 나프탈렌, 알킬 방향족화합물, 식물성 오일, 에스테르, 예를 들어 모노에스테르, 디에스테르 및 폴리올 에스테르, 폴리카르보네이트, 실리콘 오일 및 폴리알킬렌 글리콜을 포함한다. 두 가지 유형 이상의 V군 베이스 유체가 존재할 수 있다. 바람직한 V군 베이스 유체는 에스테르, 특별하게는 폴리올 에스테르이다.

자동차 엔진 윤활 유체에 있어서, 시일 팽윤 첨가제는 자동차 윤활 유체의 총 중량을 기준으로 자동차 윤활 유체의 0.01중량% 내지 15중량%, 바람직하게는 0.05 내지 10중량%, 더 바람직하게는 0.1 내지 5중량%, 특히 0.1 내지 1 중량%의 범위의 농도로 존재한다.

연료 윤활 유체에 있어서 용어 "베이스 스톡"은 가솔린과 디젤 연료 양쪽을 포함한다.

산업용(동력 발생 장치 기어박스를 포함) 및 자동차 기어박스의 양쪽을 포함하는 기어 윤활 유체, 및 드라이브라인 윤활 유체에 있어서, 베이스 유체는 미국 석유 협회(API)에서 정의한 I군 내지 VI군 베이스 오일(III⁺군 가스액화 베이스 오일을 포함함) 중에서 임의의 것 또는 그의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는 베이스 유체는 주요 성분으로서 II군, III군 또는 IV군 베이스 오일 중 하나를 갖는다. 용어 "주요 성분"은, 베이스 유체의 50중량% 이상임을 의미한다. 바람직하게는, 베이스 유체의 100℃에서의 동점도는 약 2 내지 약 15cSt(mm²/sec)이다.

기어 및/또는 드라이브라인 윤활 유체를 위한 베이스 유체는 또한 베이스 유체 내에서 주요 성분으로 사용되지 않았던 III⁺군, IV군 및/또는 V군 베이스 유체를 부성분으로서, 바람직하게는 30% 미만으로 포함할 수 있다. 이러한 V군 베이스 유체의 예는 알킬 나프탈렌, 알킬 방향족화합물, 식물성 오일, 에스테르, 예를 들어 모노에스테르, 디에스테르 및 폴리올 에스테르, 폴리카르보네이트, 실리콘 오일 및 폴리알킬렌 글리콜을 포함한다. 두 가지 유형 이상의 V군 베이스 유체가 존재할 수 있다. 바람직한 V군 베이스 유체는 에스테르, 특별하게는 폴리올 에스테르이다.

기어 윤활 유체(산업용, 동력 발생 및 자동차 기어 윤활제를 포함함) 및 드라이브라인 윤활 유체에 있어서, 시일 팽윤 첨가제는 윤활 유체의 총 중량을 기준으로 윤활 유체의 0.01 내지 15중량%, 바람직하게는 0.05 내지 10중량%, 더 바람직하게는 0.1 내지 5중량%, 특히 0.1 내지 2중량%의 범위의 농도로 존재한다.

유압 윤활 유체에 있어서, 베이스 유체는 미국 석유 협회 (API)에서 정의한 I군 내지 VI군 베이스 오일(III⁺군 가스액화 베이스 오일을 포함함) 중에서 임의의 것 또는 그의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는 베이스 유체는 주요 성분으로서 II군, III군 또는 IV군 베이스 오일 중 하나를 갖는다. 용어 "주요 성분"은, 베이스 유체의 40중량% 이상임을 의미한다. 바람직하게는, 베이스 유체의 100℃에서의 동점도는 약 2 내지 약 15cSt(mm²/sec)이다.

유압 윤활 유체용 베이스 유체는 또한 베이스 유체 내에서 주요 성분으로 사용되지 않았던 III⁺군, IV군 및/또는 V군 베이스 유체를 부성분으로서, 바람직하게는 30% 미만으로 포함할 수 있다. 이러한 V군 베이스 유체의 예는 알킬 나프탈렌, 알킬 방향족화합물, 식물성 오일, 에스테르, 예를 들어 모노에스테르, 디에스테르 및 폴리올 에스테르, 폴리카르보네이트, 실리콘 오일 및 폴리알킬렌 글리콜을 포함한다. 두 가지 유형 이상의 V군 베이스 유체가 존재할 수 있다. 바람직한 V군 베이스 유체는 에스테르, 특별하게는 폴리올 에스테르이다.

유압 윤활 유체에 있어서, 시일 팽윤 첨가제는 윤활 유체의 총 중량을 기준으로 윤활 유체의 0.01 내지 15중량%, 바람직하게는 0.05 내지 10중량%, 더 바람직하게는 0.1 내지 5중량%, 특히 0.1 내지 2중량% 범위의 농도로 존재한다.

상술한 상이한 유형의 윤활 유체 각각에 있어서, 베이스 유체는 또한 다른 유형의 알려진 기능성 첨가제를 윤활 유체의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 30중량%, 더 바람직하게는 0.5 내지 20중량%, 더 특히 1 내지 10중량%의 범위의 농도로 포함할 수 있다. 이는 마찰 개질제, 세제, 분산제, 산화 억제제, 부식 억제제(구리 부식 억제제, 녹 억제제 포함), 마모방지 첨가제, 극압 첨가제, 발포 억제제, 유동점 강하제, 점도 지수 개선제, 금속 비활성화제, 침착 개질제, 대전 방지제, 윤활제, 탈유화제, 왁스 침강방지제, 염료, 항-밸브 시트 리세션(anti valve seat recession) 첨가제, 및 그의 혼합물을 포함할 수 있다.

적합한 점도 지수 개선제의 예는 폴리이소부텐, 폴리메타크릴레이트 산 에스테르, 프로필렌/에틸렌 공중합체, 폴리아크릴레이트 산 에스테르, 디엔 중합체, 폴리알킬 스티렌, 알케닐 아릴 공액 디엔 공중합체 및 폴리올레핀을 포함한다. 바람직하게는, 하나 이상의 점도 개질제(들)는 윤활 유체의 총 중량을 기준으로, 윤활 유체 내에서 0.5 내지 30중량%, 더 바람직하게는 2 내지 20중량%, 특히 3 내지 10중량%의 농도로 존재한다.

적합한 발포 억제제의 예는 실리콘 및 유기 중합체를 포함한다. 바람직하게는, 하나 이상의 발포 억제제(들)는 총 윤활 유체를 기준으로, 윤활 유체 내에서 5 내지 500 ppm의 농도로 존재한다.

적합한 유동점 강하제의 예는 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 할로파라핀(haloparaffin) 왁스 및 방향족화합물의 축합 생성물, 비닐 카르복실레이트 중합체, 디알킬푸마레이트의 삼원공중합체, 지방산의 비닐 에스테르 및 알킬 비닐 에테르를 포함한다.

적합한 무회분 세제의 예는 카르복실산 분산제, 아민 분산제, 만니히(Mannich) 분산제 및 중합체 분산제를 포함한다. 바람직하게는, 하나 이상의 무회분 세제(들)는 윤활 유체의 총 중량을 기준으로, 윤활 유체 내에서 0.1 내지 15중량%, 더 바람직하게는 0.5 내지 10중량%, 특히 2 내지 6중량%의 농도로 존재한다.

적합한 회분-함유 분산제의 예는 산성 유기 화합물의 중성 및 염기성 알칼리 토금속 염을 포함한다. 바람직하게는, 하나 이상의 회분-함유 분산제(들)는 윤활 유체의 총 중량을 기준으로, 윤활 유체 내에서 0.01 내지 15중량%, 더 바람직하게는 0.1 내지 10중량%, 특히 0.5 내지 5중량%의 농도로 존재한다.

적합한 마모방지 첨가제의 예는 ZDDP, 무회분 및 회분 함유 유기 인 및 유기 황 화합물, 붕소 화합물, 및 유기-몰리브데넘 화합물을 포함한다. 바람직하게는, 하나 이상의 마모방지 첨가제(들)는 윤활 유체 내에서, 인-함유 첨가제의 경우 윤활 유체의 총 중량을 기준으로 0.01중량% 내지 30중량%, 더 바람직하게는 0.05 내지 20중량%, 특히 0.1 내지 10중량%의 농도로 존재하며, 황만을 함유하는 첨가제의 경우 윤활 유체의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 15중량%, 더 바람직하게는 0.1 내지 10중량%, 특히 0.5 내지 5중량%의 농도로 존재한다. 윤활 유체 내에 존재하는 마모방지 첨가제(들)의 농도는 유체가 현지 및 산업 표준 성능 시험 및 법규를 만족시킬 수 있도록 해야한다.

적합한 극압 첨가제(EP-첨가제)의 예는 상기에 마모방지 첨가제로서 기술된 황 및 인 기재의 화합물뿐만 아니라 황화된 이소부틸렌(SIBs), 티아디아졸 및 그의 유도체(디알킬 티아디아졸, 아민 염, 티오에스테르 및 기타), 티오카르바메이트, 티오우레인(thiourane), 유용성 유기 인-함유 화합물 및 기타를 포함한다. 바람직하게는, 하나 이상의 EP-첨가제(들)는 윤활 유체 내에서, 약 20중량% 이상의 황 함량을 갖는 하나 이상의 유용성 유기 황-함유 EP-첨가제가 약 0.1 내지 약 7중량%의 농도로 존재하거나, 또는 하나 이상의 유용성 유기 인-함유 EP-첨가제가 약 0.2 내지 약 3중량%의 농도로 존재하는데, 이 둘의 중량% 값은 모두 윤활 유체의 총 중량을 기준으로 한다.

적합한 산화 억제제의 예는 힌더드 페놀 및 알킬 디페닐아민을 포함한다. 바람직하게는, 하나 이상의 산화 억제제(들)가 윤활 유체 내에서 윤활 유체의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 7중량%, 더 바람직하게는 0.05 내지 5중량%, 특히 0.1 내지 3중량%의 농도로 존재한다.

적합한 구리 부식 억제제의 예는 아졸, 아민, 아미노산을 포함한다. 바람직하게는 하나 이상의 유용성 구리 부식 억제제(들)는 윤활 유체 내에서 윤활 유체의 총 중량을 기준으로 약 0.05 내지 약 0.35중량%의 농도로 존재한다.

적합한 유용성 녹 억제제의 예는 금속 석유 술포네이트, 카르복실산, 아민 및 사르코시네이트를 포함한다. 바람직하게는 하나 이상의 녹 억제제는 윤활 유체 내에서 윤활 유체의 총 중량을 기준으로 약 0.1 내지 약 0.8중량%의 농도로 존재한다.

상술한 추가의 첨가제는 윤활 유체 내에서 하나 초과의 기능을 가질 수 있다.

본 발명은 효과적인 시일 팽윤 기능을 제공하면서도, 비독성이어서 프탈레이트-기재의 시일 팽윤제의 단점이 없는, 윤활 유체를 위한 시일 팽윤 작용제 및 첨가제를 제공한다.

상술한 본 발명의 어떠한 특징부도 임의로 조합될 수 있고 본 발명의 임의의 측면으로 행해질 수 있다.

[실시예]

본 발명은 이제 하기 비-제한적 실시예로 추가로 예시될 것이다. 모든 부 및 백분율은 달리 언급되지 않는 한 총 조성물의 중량 기준이다.

1) 제조

이소소르비드의 다양한 디에스테르는 기계식 교반기, 불활성 기체 스파저(sparger), 증기 칼럼, 응축기 및 증류물 용기가 장착된 회분 반응기 내에서, 하기 표 1에 나열한 바와 같이 이소소르비드와 카르복실산을 조합하여 제조되었다. 산은 5 내지 15 몰%로 약간 초과량으로 존재했으며, 산의 초과 정도가 커질수록 반응은 더 빠르게 완결에 도달한다. 회분 반응기 내의 압력은 반응기에 부착된 진공 펌프에 의해 조절하였다.

산 100부 당 0.05 내지 0.5부의 촉매를 반응 혼합물에 첨가하였고, 혼합물을 약 180℃ 내지 약 220℃로 가열하였다. 사용된 촉매는 반응-특이적이지 않으며, 효과적인 촉매 군으로부터 선택되었다. 효과적인 촉매 군은 테트라부틸티타네이트, 인산, 차아인산나트륨, 주석 옥살레이트 및 기타를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 생성물의 색깔은 조촉매로서 차아인산나트륨을 0.02 내지 0.1(질량 퍼센트)의 농도로 사용함으로써 상당히 밝아졌다. 회분 반응기 내의 압력은, 목적 생성물로 충분히 전환될 때까지 천천히 감소시켰다.

초과량의 산은 진공 증류에 의해 반응 생성물로부터 제거하였다. 조 에스테르는 스팀 증류 및 과산화수소/물에 의한 처리에 이어서, 여과-조재(filter-aid)로 여과함으로써 추가로 정제하였다. 생성된 에스테르는 일반적으로 하기 표 1에 개요된 전형적인 특성을 갖는, 투명 액체, 담황색 액체 내지 갈색 액체였다.

2) 실험 평가

시일 팽윤 작용제로서의 다양한 물질의 효율을 평가하기 위해서, ASTM D7216-05(전형적인 시일 엘라스토머를 이용한 자동차 엔진 오일 상용성 측정을 위한 표준 시험 방법)으로부터의 조건을 이용하고 이에 따랐다. 물질을 여러 처리 비율, 또는 농도로 PAO 4(다국적 제조업체로부터의 표준 등급)로 배합하였다. 수소화된 니트릴 부타디엔 고무(HNBR), 폴리아크릴레이트 또는 아크릴 고무(ACM), 플루오로중합체 엘라스토머(바이턴)(FKM) 및 실리콘 고무(VMQ)의 엘라스토머 시편들은 GF-5 검사에 대해 ASTM이 공인한 공급자로부터 얻었다.

본 발명의 범위에 해당되는 유형(작용제 1 내지 5) 및 다수의 비교 작용제(작용제 A 내지 G) 모두의 시일 팽윤 작용제는 66℃에서 1 시간 동안 0.5, 2,5 및 10%의 처리 비율로 PAO와 배합하였다.

엘라스토머 시편들을 절단하고, 중량 값과 부피 값을 ASTM D7216-05 방법의 설명에 따라서 시험 전과 후에 측정하였다.

HNBR 엘라스토머는 시험 시편을 소정량의 윤활유 내에 100℃에 366 시간 동안 현탁화함으로써 시험되었다. 모든 다른 엘라스토머를 150℃에서 유사한 방식으로 시험하였다(ASTM 시험 절차에 따름). 모든 시험은 2번씩 행했다. 시험 기간의 마지막에는 시험 고무 시편을 시험 오일로부터 제거하고 보푸라기가 없는 티슈 위에 놓았다. 중량과 부피를 측정하기 전에, 깨끗하고 흡수력 있는 타올을 사용하여 초과량의 오일을 시편으로부터 제거하였다. 시일 팽윤 작용제에 노출한 결과로서 각각의 시편의 중량과 부피의 차이는 노출 전에 측정한 값과 노출 후에 측정한 값을 비교함으로써 계산하였다.

각각의 엘라스토머에 대해 시험한 각각의 시일 팽윤 작용제의 결과를 하기 표 2, 3, 4 및 5에 나타냈다.

결과에서, 양수는 시일 팽윤제에의 노출에 의한 질량 및/또는 부피의 증가에 상응하며, 음수는 시일 팽윤제에의 노출에 의한 질량 및/또는 부피의 감소에 상응한다. 이들 시험에 있어서 우수한 결과는 양수로 나타나는 것이며, 숫자가 클수록 시일 팽윤제의 성능이 좋음을 나타낸다.

결과는 이소소르비드 디에스테르, 예를 들어 작용제 1, 2, 3, 4 및 5가 HNBR 엘라스토머의 중량 손실 및 부피 수축을 막는데 있어서 유사 분자량의 프탈레이트, 즉 비교 작용제 A, B, C 및 D만큼 효과적임을 나타냈다. 반면, FKM 및 ACM 엘라스토머의 경우, 작용제 1, 2, 3, 4 및 5의 유효성은 더 낮은 처리 비율에서는 비교 작용제 A, B, C 및 D의 유효성과 비슷하지만, 더 높은 농도에서는 상당히 더 효과적이다.

개시된 임의의 또는 모든 특징부, 및/또는 기재된 임의의 방법 또는 공정의 임의의 또는 모든 단계는 어떠한 조합으로든 조합될 수 있다.

본원에 개시된 각각의 특징부는 동일한, 균등한 또는 유사한 목적을 제공하는 별도의 특징부로 대체될 수 있다. 그러므로, 개시된 각각의 특징부는 균등한 또는 유사한 특징부의 포괄적인 시리즈의 한 예에 불과하다.

달리 명시되지 않는 한 상기 진술이 적용된다. 이러한 목적으로, 용어 "명세서"는 발명의 상세한 설명 및 수반되는 임의의 청구범위, 요약서 및 도면을 포함한다.

Claims (13)

1. 베이스 유체 및 시일(seal) 팽윤 첨가제를 포함하는 윤활 유체이며, 여기서 상기 시일 팽윤 첨가제는 이소소르비드와 하나 이상의 카르복실산의 디에스테르를 포함하고, 상기 시일 팽윤 첨가제는 윤활 유체의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 15중량%의 범위의 농도로 존재하는 것인, 윤활 유체.
2. 제1항에 있어서, 카르복실산이 모노카르복실산인 윤활 유체.
3. 제1항에 있어서, 카르복실산이 C₄ 내지 C₂₂ 카르복실산인 윤활 유체.
4. 제1항에 있어서, 시일 팽윤 첨가제가 저온 및 고온 양쪽에서 우수한 안정성을 나타내는 것인 윤활 유체.
5. 제1항에 있어서, 시일 팽윤 첨가제가 0.1cSt 이상 100 cSt 이하의 동점도를 갖는 것인 윤활 유체.
6. 제1항에 있어서, 시일 팽윤 첨가제가 무수물인 윤활 유체.
7. 제1항에 있어서, 시일 팽윤 첨가제가 유용성(oil-soluble)인 윤활 유체.
8. 윤활 시스템 내 존재하는 윤활 유체에 시일 팽윤 첨가제를 첨가하는 단계를 포함하고, 시일 팽윤 첨가제는 이소소르비드와 하나 이상의 카르복실산의 디에스테르를 포함하며, 시일 팽윤 첨가제가 윤활 유체의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 15중량%의 범위의 농도로 존재하는 것인, 윤활 시스템 내에서 천연 및/또는 합성 고무 시일의 밀봉 온전성을 유지하는 방법.
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