KR102107930B1 - 유압 작동유용 윤활유 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 윤활유 조성물에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 고온, 고압의 열악한 환경하에도 우수한 산화안정성 및 마찰특성을 가져 유압작동유에 적합한 윤활유 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 베이스 오일, 액상 올레핀 공중합체, 포스포로티오에이트(phosphorothioate) 화합물 및 포스포늄 포스페이트를 포함하는 윤활유 조성물을 제공한다.
Description
본 발명은 윤활유 조성물에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 고온, 고압의 열악한 환경하에도 우수한 산화안정성 및 마찰특성을 가져 유압 작동유에 적합한 윤활유 조성물에 관한 것이다.
윤활유란 기계의 마찰면에 생기는 마찰력을 줄이거나 마찰면에서 발생하는 마찰열을 분산시킬 목적으로 사용되는 유상물질로, 윤활을 필요로 하는 기계류는 매우 다양하며, 그 기계가 작동하는 조건도 많기 때문에 윤활유의 종류가 매우 많으며 품질도 각양각색이다. 이에 용도에 따라 기유를 구분하여 사용할 필요가 있으며, 특히 항공기나 고도의 유압 시스템에서 윤활유를 사용할 때엔 높은 난연효과를 가지는 작동유가 요구되고 있다.
산업 현장에서 사용되고 있는 각종 유압 작동유는 동력전달의 매체로서 유압 장비 각부의 윤활, 방청, 밀봉, 냉각 등의 역할을 담당한다. 이러한 유압 작동유는 기유라고 불리는 베이스 오일에 첨가제를 더하여 제조되며, 기유의 종류에 따라 크게 광유계 작동유(석유계 작동유) 및 합성 작동유로 구분되며, 상기 합성 작동유는 폴리알파올레핀계 작동유 및 에스테르계 작동유로 구분된다.
한편, 유압 작동유의 운전 온도 범위는 다양하며, 특히 여름철에는 75~85℃ 이상에서 운전이 되기도 한다. 그러나 이 온도에서 광유계 작동유 및 폴리알파올레핀계 작동유는 많은 유증기를 발생시킨다. 이러한 유증기의 발생은 작동유의 증발감량을 증가시키는 문제를 발생시킬 뿐만 아니라, 작동유의 산화를 촉진시켜 이를 최소화시키는 것이 필요하다. 특히 작동유의 대부분을 차지하는 광유계 작동유는 기초 원료유의 특성으로 인하여 산화 안정성을 개선시키기 위한 추가적인 방법이 필요하다. 또한, 최근 유압 작동 시스템은 점점 더 고성능화되고 있기에 유압 작동유는 우수한 마찰 특성이 요구되고 있다.
이에 본 발명자들은 열 및 산화안정성이 우수하며, 유압 장비의 기계적인 마모를 감소시킬 수 있는 유압 작동유용 윤활유 조성물을 개발하게 되었다.
본 발명의 목적은 마찰 저감용 기능성 첨가제 및 점도지수가 높은 에틸렌 및 α-올레핀 액상 랜덤 공중합체를 혼합 사용함으로써, 마찰 특성, 열 및 산화안정성이 우수한 윤활유 조성물을 제공하는 데에 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 유압 장비에 적용 시 유압 장비의 기계적인 마모 및 에너지 소모를 줄이며, 유압유의 물리적인 특성 변화가 적어 증발 감량이 감소되며, 장시간 사용이 가능한 유압 작동유용 윤활유 조성물을 제공하는 데에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 베이스 오일, 액상 올레핀 공중합체, 포스포로티오에이트(phosphorothioate) 화합물 및 포스포늄 포스페이트를 포함하는 윤활유 조성물을 제공한다.
상기 베이스 오일은 미네랄 오일, 폴리알파올레핀(PAO) 또는 에스테르를 포함하는 기유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 액상 올레핀 공중합체는 에틸렌 및 α-올레핀을 싱글 사이트 촉매 시스템하에서 공중합시켜 제조되는 것일 수 있으며, 상기 싱글 사이트 촉매 시스템은 메탈로센 촉매, 유기금속화합물 및 이온성 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 액상 올레핀 공중합체는 열팽창 계수가 3.0~4.0일 수 있다.
본 발명의 윤활유 조성물 내 액상 올레핀 공중합체는 0.5~30중량%가 포함되며, 바람직하게는 0.5~25중량%가 포함될 수 있다.
상기 윤활유 조성물 내 포스포로티오에이트 화합물은 0.1~5.0중량%가 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.1~3.0중량%가 포함될 수 있다.
상기 윤활유 조성물 내 포스포늄 포스페이트는 0.05~3.0중량%가 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.1~1.5중량%가 포함될 수 있다.
상기 윤활유 조성물은 SRV 마찰계수가 0.1~0.35이며, 정지마찰계수가 0.15~0.3인 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 산화안정성 및 마찰특성이 우수하여 유압작동유로 사용되기 적합한 윤활유 조성물에 관한 것으로서, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 윤활유 조성물은 베이스 오일, 액상 올레핀 공중합체, 포스포로티오에이트(phosphorothioate) 화합물 및 포스포늄 포스페이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 베이스 오일은 제조방법이나 정제방법 등에 의해 점도 특성이나 내열성, 산화안정성 등의 성능이 다르지만, 일반적으로 미네랄 오일 및 합성 오일로 구분된다. API(American Petroleum Institute)에서는 베이스 기유를 그룹 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ 및 Ⅴ 5 종류로 분류하고 있다. 이들 API 카테고리는 API Publication 1509, 15th Edition, Appendix E, April 2002에 정의되어 있으며, 이는 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.
포화탄화수소 (%) | 황(sulfur) (%) | 점도지수 | |
Group Ⅰ | < 90 | > 0.03 | 80 ≤ VI < 120 |
Group Ⅱ | ≥ 90 | ≤ 0.03 | 80 ≤ VI < 120 |
Group Ⅲ | ≥ 90 | ≤ 0.03 | VI ≥ 120 |
Group Ⅳ | PAO (Poly Alpha Olefin) | ||
Group Ⅴ | Ester & Others |
본 발명의 윤활유 조성물에 포함되는 상기 베이스 오일은 미네랄 오일, 폴리알파올레핀(PAO) 또는 에스테르를 포함하는 기유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, API 카테고리의 그룹 I~V 중 어느 것이어도 좋다.
보다 상세하게는 상기 미네랄 오일은 상술한 API 카테고리의 Ⅰ~Ⅲ에 속하는 것으로서, 상기 미네랄 오일은 예를 들어 원유를 상압 증류 및/또는 감압 증류하여 수득된 윤활유 유분을 용제 탈력, 용제 추출, 수소화 분해, 용제 탈랍, 접촉 탈랍, 수소화 정제, 황산 세정, 백토 처리 등의 정제 처리를 하나 이상 수행하여 정제한 것; 또는 왁스 이성화 미네랄 오일; 또는 피셔 트롭시법에 의해 얻어진 가스-액화(GLT, gas to liquid) 오일;일 수 있다.
상기 합성 오일은 상술한 API 카테고리의 그룹 Ⅳ 또는 Ⅴ에 속하는 것으로서, 그룹 Ⅳ에 속하는 폴리-α-올레핀은 예를 들어 미국특허 제3,780,128호 공보, 미국특허 제4,032,591호 공보, 일본특허 특개평1-163136호 공보 등에 개시된 바와 같이 산 촉매에 의해 고급α-올레핀을 올리고머리제이션함으로써 얻을 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
그룹 Ⅴ에 속하는 합성 오일은 예를 들어 알킬 벤젠류, 알킬 나프탈렌류, 아이소부텐 올리고머 또는 그 수소화물, 파라핀류, 폴리옥시알킬렌글리콜, 디알킬디페닐에테르, 폴리페닐 에테르 또는 에스테르 등일 수 있다.
이때, 상기 알킬 벤젠류, 알킬 나프탈렌류는 통상 알킬 사슬 길이가 탄소 원자수 6~14의 디알킬벤젠 또는 디알킬나프탈렌이며 이러한 알킬 벤젠류 또는 알킬 나프탈렌류는 벤젠 또는 나프탈렌과 올레핀과의 플리델 크라프트 알킬화 반응에 의해 제조된다. 알킬 벤젠류 또는 알킬 나프탈렌류 제조에 사용되는 알킬화 올레핀은 선형 또는 분지형 올레핀 또는 이들의 조합이라도 좋다.
또한, 상기 에스테르는 예를 들어 디트리데실 글루타레이트, 디-2-에틸헥실아디페이트, 디이소데실아디페이트, 디트리데실 아디페이트, 디-2-에틸헥실 세바케이트, 트리데시르페라르고네이트, 디-2-에틸헥실아디페이트, 디-2-에치르헤키시르아제레이트, 트리메티롤프로판 카프릴레이트, 트리메치로르프로판페라르고네이트, 트리메티롤 프로판 트리헵타노에이트, 펜타에리트리톨-2-에틸헥사노에이트, 펜타에리스리토르페라르고네이트 또는 펜타에리트리톨테트라헵타노에이트 등일 수 있으나, 이에 제한 되는 것은 아니다.
본 발명의 윤활유 조성물에 포함되는 상기 액상 올레핀 공중합체는 공중합체 사슬 중 알파-올레핀 단위가 균일하게 분포되도록 하기 위해, 싱글 사이트 촉매 시스템하에서 에틸렌 및 알파올레핀 단량체를 공중합시켜 제조되며, 바람직하게는 상기 액상 올레핀 공중합체는 가교 메탈로센 화합물, 유기금속화합물 및 상기 가교 메탈로센 화합물과 반응하여 이온쌍을 형성하는 이온성 화합물을 포함하는 싱글 사이트 촉매 시스템하에서 에틸렌 및 알파올레핀 단량체를 반응시켜 제조될 수 있다.
이때, 상기 싱글 사이트 촉매 시스템에 포함되는 상기 메탈로센 화합물은 하기 화학식 1 내지 6으로 표시되는 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
상기 화학식 1 내지 4에서,
M은 티타늄, 지르코늄, 및 하프늄으로 구성되는 그룹으로부터 선택적 전이 금속이고,
B는 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기, 탄소수 1 내지 20의 디알킬실리콘, 탄소수 1 내지 20의 디알킬게르마늄, 탄소수 1 내지 20의 알킬포스핀기 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬아민기 연결 그룹이거나 연결 그룹이 없는 형태이고,
X1과 X2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 탄소수 7 내지 40의 알킬아릴기, 탄소수 7 내지 40의 아릴알킬기, 탄소수 1 내지 20의 알킬아미도기, 탄소수 6 내지 20의 아릴아미도기, 탄소수 1 내지 20의 알킬리덴기 또는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이고,
R1 내지 R10은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 2 내지 20의 알케닐, 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴기, 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬기, 탄소수 5 내지 60의 시클로알킬기, 탄소수 4 내지 20의 헤테로고리기, 탄소수 1 내지 20의 알키닐기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기가 포함된 헤테로기 또는 실릴기일 수 있다.
[화학식 5]
[화학식 6]
상기 화학식 5 및 6에서,
M은 티타늄, 지르코늄, 및 하프늄으로 구성되는 그룹으로부터 선택적 전이 금속이고,
B는 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기, 탄소수 1 내지 20의 디알킬실리콘, 탄소수 1 내지 20의 디알킬게르마늄, 탄소수 1 내지 20의 알킬포스핀기 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬아민기 연결 그룹이거나 연결 그룹이 없는 형태이고,
X1과 X2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 탄소수 7 내지 40의 알킬아릴기, 탄소수 7 내지 40의 아릴알킬기, 탄소수 1 내지 20의 알킬아미도기, 탄소수 6 내지 20의 아릴아미도기, 탄소수 1 내지 20의 알킬리덴기 또는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이고,
R1 내지 R10은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 2 내지 20의 알케닐, 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴기, 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬기, 탄소수 5 내지 60의 시클로알킬기, 탄소수 4 내지 20의 헤테로고리기, 탄소수 1 내지 20의 알키닐기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기가 포함된 헤테로기 또는 실릴기일 수 있다.
R11, R13 및 R14는 서로 동일한 수소이고, R12는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 2 내지 20의 알케닐, 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴기, 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬기, 탄소수 5 내지 60의 시클로알킬기, 탄소수 4 내지 20의 헤테로고리기, 탄소수 1 내지 20의 알키닐기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기가 포함된 헤테로기 또는 실릴기일 수 있다.
또한, 상기 화학식 2 내지 6의 메탈로센 화합물은 수소 첨가 반응으로 치환된 화합물 형태도 포함될 수 있으며, 바람직한 예로는 디메틸실릴 비스(테트라히드로인테닐) 지르코늄디클로라이드이다.
상기 싱글 사이트 촉매 시스템에 포함되는 상기 유기금속화합물은 유기알루미늄화합물, 유기마그네슘화합물, 유기아연화합물 및 유기리튬화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 유기알루미늄화합물인 것이 좋다. 예를 들어 상기 상기 유기알루미늄화합물은 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리프로필알루미늄, 트리부틸알루미늄, 디메틸클로로알루미늄, 디메틸이소부틸알루미늄, 디메틸에틸알루미늄, 디에틸클로로알루미늄, 트리이소프로필알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리씨클로펜틸알루미늄, 트리펜틸알루미늄, 트리이소펜틸알루미늄, 에틸디메틸알루미늄, 메틸디에틸알루미늄, 트리페닐알루미늄, 메틸알루미녹산, 에틸알루미녹산, 이소부틸알루미녹산 및 부틸알루미녹산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 트리이소부틸알루미늄인 것이 좋다.
상기 싱글 사이트 촉매 시스템에 포함되는 상기 이온성 화합물은 디메틸아닐리이움 데트라키스(퍼플루오르페닐)붕산염, 트리페닐카르보윰 테트라키스(퍼플루오르페닐) 붕산염 등의 유기붕소화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 싱글 사이트 촉매 시스템 성분의 함량비는 촉매 활성을 고려하여 결정될 수 있으며, 바람직하게는 메탈로센 촉매 : 이온성 화합물 : 유기금속화합물의 몰비가 1 : 1 : 5 ~ 1 : 10 : 1000으로 조절되는 것이 촉매 활성의 확보에 유리하다.
또한, 상기 싱글 사이트 촉매 시스템을 구성하는 성분들은 동시에 또는 임의의 순서로, 적절한 용매에 첨가되어 활성을 갖는 촉매 시스템으로 작용할 수 있으며, 이때 상기 용매는 펜탄, 헥산, 헵탄 등의 탄화수소계 용매 또는 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 용매가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 제조 시 사용 가능한 모든 용매가 사용될 수 있다.
또한, 액상 올레핀 공중합체 제조 시 사용되는 상기 알파올레핀 단량체는 탄소수 2 내지 20의 지방족 올레핀을 포함하며, 구체적으로는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 3-메틸-1-부텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센 및 1-테트라데센으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 여기에는 이성질체가 포함된 형태도 해당될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 공중합에 있어 단량체는 1 ~ 95몰%, 바람직하게는 5 ~ 90몰%이다.
본 발명에서 요구되는 액상 올레핀 공중합체는 열팽창계수가 3.0~4.0인 것을 특징으로 한다. 또한, 브롬수가 (Bromine Number)가 0.1 이하인 것이 좋다.
또한, 상기 액상 올레핀 공중합체는 윤활유 조성물 전체 100중량% 기준 0.5~30중량%가 포함되는 것일 수 있으며, 바람직하게는 0.5~25중량%가 포함되는 것일 수 있다. 상기 액상 올레핀 공중합체의 함량이 윤활유 조성물 전체 100중량% 대비 0.5중량% 미만일 경우 안정성이 저하되며, 30중량%를 초과하는 경우 유압작동유로의 적용에 어려움이 있어 바람직하지 않다.
상기 포스포로티오에이트(phosphorothioate) 화합물은 마찰저감제로서, monophosphorothioate, diphosphorothioate, triphosphorothioate, methylphosphorothioate, ethylphosphorothioate 및 sulfonylphosphorothioate로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 포스포로티오에이트 화합물을 포함함으로써, 기존의 내마모제와 시너지 효과를 보이며 마찰 저감 효과를 나타낼 뿐만 아니라 마찰 저감을 통한 에너지 절감 효과를 가진 윤활유 조성물을 제공한다.
또한, 상기 포스포로티오에이트 화합물은 윤활유 조성물 전체 100중량% 기준 0.1~5.0중량%가 포함되는 것일 수 있으며, 바람직하게는 0.1~3.0중량%가 포함되는 것일 수 있다. 상기 포스포로티오에이트 화합물의 함량이 윤활유 조성물 전체 100중량% 대비 0.1중량% 미만일 경우 마찰 특성 개선 효과가 미미하며, 5.0중량%를 초과하는 경우 중량에 따른 개선효과가 미미하므로 바람직하지 않다.
상기 포스포늄 포스페이트는 하기 화학식 7의 구조를 갖는 물질로서, 마찰/마모 저감제로 사용되며 특히 포스포로티오에이트 화합물과 같이 사용될 경우 그 효과를 극대화 할 수 있다는 특징이 있다.
[화학식 7]
상기 포스포늄 포스페이트는 포스포늄 음이온과 포스페이트 양이온부를 동시에 가지는 이온성 액체의 형태로 존재하며 다양한 포스포늄 화합물 중에서 특징적으로 마찰/마모 저감효과를 나타낸다.
또한, 상기 포스포늄 포스페이트는 윤활유 조성물 전체 100중량% 기준 0.05~3.0중량%가 포함되는 것일 수 있으며, 바람직하게는 0.1~1.5중량%가 포함되는 것일 수 있다. 상기 포스포늄 포스페이트의 함량이 윤활유 조성물 전체 100중량% 대비 0.05중량% 미만일 경우 마찰/마모 특성 개선 효과가 미미하며, 3.0중량%를 초과하는 경우 오히려 포스포로티오에이트 화합물과의 상승 효과가 없을 뿐만이 아니라, 오히려 마모를 증가 시키는 결과를 나타 낼 수 있어 바람직하지 안다.
본 발명의 윤활유 조성물은 산화방지제, 금속세정제, 방식제, 포말억제제, 유동점 강하제, 점도조절제, 내마모제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 산화방지제는 윤활유 조성물 전체 100중량% 기준 0.01~5.0중량%가 포함될 수 있으며, 바람직하게는 페놀계 산화방지제 및 아민계 상화방지제가 혼합하여 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 페놀계 산화방지제 0.01~3.0wt% 및 아민계 산화방지제 0.01~3.0wt%가 혼합되어 있는 것일 수 있다.
상기 페놀계 산화방지제는 2,6-디부틸페놀, 힌더드 비스-페놀(hindered bis-phenolic), 고분자량의 힌더드 페놀(high MW hindered phenolic) 및 티오에테르를 가진 힌더드 페놀(hindered phenolic with thioether)으로 이루어진 군에서 선택된 1종일 수있다.
상기 아민계 산화방지제는 디페닐아민, 알킬레이티드 디페닐아민(alkylated diphenyl amine) 및 나프틸아민으로 이루어진 군에서 선택된 1종일 수 있으며, 바람직하게는 상기 알킬레이티드 디페닐아민은 디옥틸디페닐아민, 옥틸레이티드 디페닐아민, 부틸레이트디페닐아민, 부틸레이트 디페닐아민 또는 옥틸레이트 디페닐아민일 수 있다.
상기 금속세정제는 금속성 페네이트, 금속성 설포네이트, 금속성살리실레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 상기 금속세정제는 윤활유 조성물 전체 100중량% 기준 0.1~10.0중량%가 포함될 수 있다.
상기 방식제는 벤조트리아졸 유도체일 수 있으며, 바람직하게는 벤조트리아졸, 2-메틸벤조트리아졸, 2-페닐벤조트리아졸, 2-에틸벤조트리아졸 및 2-프로필벤조트리아졸로 이루어진 군에서 선택된 1종일 수 있다. 또한, 상기 방식제는 윤활유 조성물 전체 100중량% 기준 0~4.0중량%가 포함될 수 있다.
상기 포말억제제는 폴리옥시알킬렌 폴리올일 수 있으며, 바람직하게는 상기 포말억제제는 윤활유 조성물 전체 100중량% 기준 0~4.0중량%가 포함될 수 있다.
상기 유동점 강하제는 폴리(메타크릴레이트)일 수 있으며, 바람직하게는 상기 유동점 강하제는 윤활유 조성물 전체 100중량% 기준0.01~5.0중량%가 포함될 수 있다.
상기 점도조절제는 폴리이소부틸렌 또는 폴리메타크릴레이트일 수 있으며, 바람직하게는 상기 점도조절제는 윤활유 조성물 전체 100중량% 기준 0~15중량%가 포함될 수 있다.
상기 내마모제는 유기 붕산염, 유기 아인산염, 유기 황 함유 화합 물, 징크- 디알킬디티오포스페이트, 징크-디아릴디티오포스페이트 및 인황화된 탄화수소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 상기 내마모제는 0.01~3.0중량%가 포함될 수 있다.
본 발명의 윤활유 조성물은 SRV 마찰계수가 0.1~0.35인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 윤활유 조성물은 정지마찰계수가 0.15~0.3인 것을 특징으로 한다.
포스포로티오에이트(phosphorothioate), 포스포늄 포스페이트 및 점도 지수가 높은 에틸렌과 α-올레핀 액상 랜덤 공중합체를 혼합 사용함으로써 마찰 특성, 열 및 산화안정성을 향상시킬 수 있으며, 이에 유압 장비에 적용 시 유압 장비의 기계적인 마모 및 에너지 소모를 줄여 에너지 절감 효과를 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명을 통해 유압유의 물리적인 특성 변화가 적어 증발 감량이 감소되고, RBOT 산화 안정성 시험(ASTM D2271)에서 1000min 이상, 보다 바람직하게는 1200 min 이상을 나타내어 장시간 사용이 가능한 유압 작동유용 윤활유 조성물을 제공할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 내용이 철저하고 완전해지도록, 당업자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제공하는 것이다.
1. 첨가제 조성물 제조
하기 표 2를 참고하여, 본 발명의 윤활유 조성물에 사용되는 첨가제 조성물을 제조하였다.
첨가제 조성물 | 조성물 배합 A | 조성물 배합 B | |
산화방지제 | 2,6-디부틸페놀 | 1 | 1.5 |
디페닐아민 | 0.8 | 1 | |
금속세정제 | 금속성 페네이트 | 0.2 | 0.6 |
방식제 | 벤조트리아졸 | 0.3 | 1.0 |
포말억제제 | 폴리옥시알킬렌 폴리올 | 0.01 | 0.02 |
유동점 강하제 | 폴리메타크릴레이트 | 0.2 | 0.5 |
점도조절제 | 폴리이소부틸렌 | - | 1.0 |
내마모제 | 징크-디알킬디티오포스페이트 | 0.2 | 1.1 |
2. 액상 올레핀 공중합체 제조
액상 올레핀 공중합체는 촉매 반응 공정을 통하여 올리고머라이제이션법에 따라 제조되었다. 하기와 같이 반응 시간/조건에 따라 분자량 별로 분리하여
제조하였으며, 제조된 액상 올레핀 공중합체의 물성을 하기 표 3에 나타내었다.
반응시간 및 조건은 20hr부터 4hr 단위로 증가되며, 이때 첨가되는 수소의 양과 comonomer(C3)의 양을 10%씩 증가시키면서 각 조건에 따라 중합 후 분자량별로 분리 제조하였다.
α-올레핀 공중합체 | 주요 물성 | ||
Evaporation Loss (%) |
Thickening Power (10wt% in 150N) |
CoE of Thermal Expansion |
|
공중합체 Ⅰ | 1.28 | 6 | 3.00~3.20 |
공중합체 Ⅱ | 0.54 | 7 | 3.20~3.40 |
공중합체 Ⅲ | 0.10 | 8 | 3.40~3.50 |
공중합체 Ⅳ | 0.001 | 10 | 3.50~3.60 |
공중합체 Ⅴ | 0.0001 | 12 | 3.60~3.70 |
공중합체 Ⅵ | 0.00001 | 14 | 3.70~3.80 |
3. 유압작동유용 윤활유 조성물 제조
베이스 오일, 액상 올레핀 공중합체, 포스포로티오에이트 화합물, 포스포늄 포스페이트 및 상기에서 제조된 첨가제를 하기 표 4 및 표 5와 같이 혼합하여 윤활유 조성물을 제조하였다. 이때, 베이스 오일로 100℃에서의 동점도가 4cSt인 폴리알파올레핀(Chevron Philips사 PAO 4 cSt)을, 포스포로티오에이트 화합물로 monophosphorothioate를 사용하였다.
제조예 1 내지 67 및 비교예 1 내지 14. 첨가제 A를 포함하는 유압작동유용 윤활유 조성물
조성물 | 베이스 오일 |
α-올레핀 공중합체 |
Phosphoro-thioate 화합물 |
phosphonium phosphate | 첨가제 A |
monophosphorothioate | |||||
제조예 1 | 97.135 | 공중합체 Ⅰ 0.05 | 0.1 | 0.005 | 2.71 |
제조예 2 | 96.735 | 공중합체 Ⅰ 0.05 | 0.5 | 0.005 | 2.71 |
제조예 3 | 95.74 | 공중합체 Ⅰ 0.05 | 1.0 | 0.5 | 2.71 |
제조예 4 | 93.74 | 공중합체 Ⅰ 0.05 | 3.0 | 0.5 | 2.71 |
제조예 5 | 88.74 | 공중합체 Ⅰ 0.05 | 5.0 | 3.5 | 2.71 |
제조예 6 | 96.64 | 공중합체 Ⅰ 0.5 | 0.1 | 0.05 | 2.71 |
제조예 7 | 95.74 | 공중합체 Ⅰ 0.5 | 1.0 | 0.05 | 2.71 |
제조예 8 | 93.69 | 공중합체 Ⅰ 0.5 | 3.0 | 0.1 | 2.71 |
제조예 9 | 92.09 | 공중합체 Ⅰ 5 | 0.1 | 0.1 | 2.71 |
제조예 10 | 91.69 | 공중합체 Ⅰ 5 | 0.5 | 0.1 | 2.71 |
제조예 11 | 89.19 | 공중합체 Ⅰ 5 | 3.0 | 0.1 | 2.71 |
제조예 12 | 38.29 | 공중합체 Ⅰ 5 | 5.0 | 4.0 | 2.71 |
제조예 13 | 86.89 | 공중합체 Ⅰ 10 | 0.1 | 0.3 | 2.71 |
제조예 14 | 86.49 | 공중합체 Ⅰ 10 | 0.5 | 0.3 | 2.71 |
제조예 15 | 85.99 | 공중합체 Ⅰ 10 | 1.0 | 0.3 | 2.71 |
제조예 16 | 78.79 | 공중합체 Ⅰ 10 | 5.0 | 3.5 | 2.71 |
제조예 17 | 76.69 | 공중합체 Ⅰ 20 | 0.1 | 0.5 | 2.71 |
제조예 18 | 76.29 | 공중합체 Ⅰ 20 | 0.5 | 0.5 | 2.71 |
제조예 19 | 70.29 | 공중합체 Ⅰ 20 | 5.0 | 2.0 | 2.71 |
제조예 20 | 66.29 | 공중합체 Ⅰ 30 | 0.5 | 0.5 | 2.71 |
제조예 21 | 60.79 | 공중합체 Ⅰ 30 | 5.0 | 1.5 | 2.71 |
제조예 22 | 60.79 | 공중합체 Ⅰ 35 | 0.5 | 1.0 | 2.71 |
제조예 23 | 61.19 | 공중합체 Ⅰ 35 | 1.0 | 0.1 | 2.71 |
제조예 24 | 56.79 | 공중합체 Ⅰ 35 | 3.0 | 2.5 | 2.71 |
제조예 25 | 53.79 | 공중합체 Ⅰ 35 | 5.0 | 3.5 | 2.71 |
제조예 26 | 47.29 | 공중합체 Ⅰ 35 | 10.0 | 5.0 | 2.71 |
제조예 27 | 47.235 | 공중합체 Ⅰ 50 | 0.05 | 0.005 | 2.71 |
제조예 28 | 46.285 | 공중합체 Ⅰ 50 | 1.0 | 0.005 | 2.71 |
제조예 29 | 38.79 | 공중합체 Ⅰ 50 | 5.0 | 3.5 | 2.71 |
제조예 30 | 96.64 | 공중합체 Ⅱ 0.05 | 0.1 | 0.5 | 2.71 |
제조예 31 | 95.24 | 공중합체 Ⅱ 0.05 | 0.5 | 1.5 | 2.71 |
제조예 32 | 94.24 | 공중합체 Ⅱ 0.05 | 1.0 | 2.0 | 2.71 |
제조예 33 | 92.24 | 공중합체 Ⅱ 0.05 | 3.0 | 2.0 | 2.71 |
제조예 34 | 90.24 | 공중합체 Ⅱ 0.05 | 5.0 | 2.0 | 2.71 |
제조예 35 | 96.19 | 공중합체 Ⅱ 0.5 | 0.1 | 0.5 | 2.71 |
제조예 36 | 93.29 | 공중합체 Ⅱ 0.5 | 3.0 | 0.5 | 2.71 |
제조예 37 | 83.79 | 공중합체 Ⅱ 5 | 5.0 | 3.5 | 2.71 |
제조예 38 | 78.79 | 공중합체 Ⅱ 10 | 5.0 | 3.5 | 2.71 |
제조예 39 | 72.285 | 공중합체 Ⅱ 20 | 5.0 | 0.005 | 2.71 |
제조예 40 | 97.139 | 공중합체 Ⅲ 0.05 | 0.1 | 0.001 | 2.71 |
제조예 41 | 95.24 | 공중합체 Ⅲ 0.05 | 0.5 | 1.5 | 2.71 |
제조예 42 | 94.24 | 공중합체 Ⅲ 0.05 | 1.0 | 2.0 | 2.71 |
제조예 43 | 92.24 | 공중합체 Ⅲ 0.05 | 3.0 | 2.0 | 2.71 |
제조예 44 | 91.69 | 공중합체 Ⅲ 5 | 0.1 | 0.5 | 2.71 |
제조예 45 | 91.29 | 공중합체 Ⅲ 5 | 0.5 | 0.5 | 2.71 |
제조예 46 | 76.29 | 공중합체 Ⅲ 20 | 0.5 | 0.5 | 2.71 |
제조예 47 | 75.29 | 공중합체 Ⅲ 20 | 1.0 | 1.0 | 2.71 |
제조예 48 | 91.19 | 공중합체 Ⅳ 5 | 0.1 | 1.0 | 2.71 |
제조예 49 | 88.29 | 공중합체 Ⅳ 5 | 3.0 | 1.0 | 2.71 |
제조예 50 | 76.69 | 공중합체 Ⅳ 20 | 0.5 | 0.1 | 2.71 |
제조예 51 | 73.29 | 공중합체 Ⅳ 20 | 3.0 | 1.0 | 2.71 |
제조예 52 | 92.09 | 공중합체 Ⅴ 5 | 0.1 | 0.1 | 2.71 |
제조예 53 | 91.69 | 공중합체 Ⅴ 5 | 0.5 | 0.1 | 2.71 |
제조예 54 | 78.79 | 공중합체 Ⅴ 10 | 5.0 | 3.5 | 2.71 |
제조예 55 | 77.14 | 공중합체 Ⅴ 20 | 0.1 | 0.05 | 2.71 |
제조예 56 | 76.69 | 공중합체 Ⅴ 20 | 0.5 | 0.1 | 2.71 |
제조예 57 | 68.79 | 공중합체 Ⅴ 20 | 5.0 | 3.5 | 2.71 |
제조예 58 | 45.79 | 공중합체 Ⅴ 50 | 1.0 | 0.5 | 2.71 |
제조예 59 | 43.79 | 공중합체 Ⅴ 50 | 3.0 | 0.5 | 2.71 |
제조예 60 | 42.289 | 공중합체 Ⅴ 50 | 5.0 | 0.001 | 2.71 |
제조예 61 | 93.64 | 공중합체 Ⅵ 0.05 | 0.1 | 3.5 | 2.71 |
제조예 62 | 93.24 | 공중합체 Ⅵ 0.05 | 0.5 | 3.5 | 2.71 |
제조예 63 | 92.74 | 공중합체 Ⅵ 0.05 | 1.0 | 3.5 | 2.71 |
제조예 64 | 92.14 | 공중합체 Ⅵ 5 | 0.1 | 0.05 | 2.71 |
제조예 65 | 91.69 | 공중합체 Ⅵ 5 | 0.5 | 0.1 | 2.71 |
제조예 66 | 77.09 | 공중합체 Ⅵ 20 | 0.1 | 0.1 | 2.71 |
제조예 67 | 76.29 | 공중합체 Ⅵ 20 | 0.5 | 0.5 | 2.71 |
비교예 1 | 97.24 | 공중합체 Ⅰ 0.05 | - | - | 2.71 |
비교예 2 | 93.74 | 공중합체 Ⅱ 0.05 | - | 3.5 | 2.71 |
비교예 3 | 87.29 | 공중합체 Ⅱ 10 | - | - | 2.71 |
비교예 4 | 73.29 | 공중합체 Ⅱ 20 | - | 4.0 | 2.71 |
비교예 5 | 67.29 | 공중합체 Ⅱ 30 | - | - | 2.71 |
비교예 6 | 87.29 | 공중합체 Ⅲ 5 | 5.0 | - | 2.71 |
비교예 7 | 82.29 | 공중합체 Ⅲ 10 | 5.0 | - | 2.71 |
비교예 8 | 72.29 | 공중합체 Ⅲ 20 | 5.0 | - | 2.71 |
비교예 9 | 88.79 | 공중합체 Ⅳ 5 | - | 3.5 | 2.71 |
비교예 10 | 87.29 | 공중합체 Ⅳ 5 | 5.0 | - | 2.71 |
비교예 11 | 82.29 | 공중합체 Ⅳ 5 | 10.0 | - | 2.71 |
비교예 12 | 63.79 | 공중합체 Ⅴ 30 | - | 3.5 | 2.71 |
비교예 13 | 58.79 | 공중합체 Ⅴ 35 | - | 3.5 | 2.71 |
비교예 14 | 93.74 | 공중합체 Ⅵ 0.05 | - | 3.5 | 2.71 |
제조예 68 내지 116 및 비교예 15 내지 53. 첨가제 B를 포함하는 유압작동유용 윤활유 조성물
조성물 | 베이스 오일 | α-올레핀 공중합체 |
Phosphoro-thioate 화합물 |
phosphonium phosphate | 첨가제 B |
monophosphorothioate | |||||
제조예 68 | 92.58 | 공중합체 Ⅰ 0.5 | 0.1 | 0.1 | 6.72 |
제조예 69 | 92.18 | 공중합체 Ⅰ 0.5 | 0.5 | 0.1 | 6.72 |
제조예 70 | 91.68 | 공중합체 Ⅰ 0.5 | 1.0 | 0.1 | 6.72 |
제조예 71 | 88.08 | 공중합체 Ⅰ 5 | 0.1 | 0.1 | 6.72 |
제조예 72 | 87.28 | 공중합체 Ⅰ 5 | 0.5 | 0.5 | 6.72 |
제조예 73 | 86.78 | 공중합체 Ⅰ 5 | 1.0 | 0.5 | 6.72 |
제조예 74 | 82.68 | 공중합체 Ⅰ 10 | 0.1 | 0.5 | 6.72 |
제조예 75 | 81.78 | 공중합체 Ⅰ 10 | 1.0 | 0.5 | 6.72 |
제조예 76 | 79.78 | 공중합체 Ⅰ 10 | 3.0 | 0.5 | 6.72 |
제조예 77 | 73.08 | 공중합체 Ⅰ 20 | 0.1 | 0.1 | 6.72 |
제조예 78 | 72.28 | 공중합체 Ⅰ 20 | 0.5 | 0.5 | 6.72 |
제조예 79 | 71.78 | 공중합체 Ⅰ 20 | 1.0 | 0.5 | 6.72 |
제조예 80 | 92.18 | 공중합체 Ⅱ 0.5 | 0.1 | 0.5 | 6.72 |
제조예 81 | 88.78 | 공중합체 Ⅱ 0.5 | 3.0 | 1.0 | 6.72 |
제조예 82 | 54.78 | 공중합체 Ⅱ 30 | 5.0 | 3.5 | 6.72 |
제조예 83 | 93.08 | 공중합체 Ⅲ 0.05 | 0.1 | 0.05 | 6.72 |
제조예 84 | 91.73 | 공중합체 Ⅲ 0.05 | 0.5 | 1.0 | 6.72 |
제조예 85 | 91.23 | 공중합체 Ⅲ 0.05 | 1.0 | 1.0 | 6.72 |
제조예 86 | 89.23 | 공중합체 Ⅲ 0.05 | 3.0 | 1.0 | 6.72 |
제조예 87 | 86.68 | 공중합체 Ⅲ 5 | 0.1 | 1.5 | 6.72 |
제조예 88 | 86.28 | 공중합체 Ⅲ 5 | 0.5 | 1.5 | 6.72 |
제조예 89 | 79.78 | 공중합체 Ⅲ 5 | 5.0 | 3.5 | 6.72 |
제조예 90 | 74.78 | 공중합체 Ⅲ 10 | 5.0 | 3.5 | 6.72 |
제조예 91 | 71.28 | 공중합체 Ⅲ 20 | 0.5 | 1.5 | 6.72 |
제조예 92 | 70.78 | 공중합체 Ⅲ 20 | 1.0 | 1.5 | 6.72 |
제조예 93 | 34.78 | 공중합체 Ⅲ 50 | 5.0 | 3.5 | 6.72 |
제조예 94 | 89.63 | 공중합체 Ⅳ 0.05 | 0.1 | 3.5 | 6.72 |
제조예 95 | 89.23 | 공중합체 Ⅳ 0.05 | 0.5 | 3.5 | 6.72 |
제조예 96 | 86.68 | 공중합체 Ⅳ 5 | 0.1 | 1.5 | 6.72 |
제조예 97 | 83.28 | 공중합체 Ⅳ 5 | 3.0 | 2.0 | 6.72 |
제조예 98 | 79.78 | 공중합체 Ⅳ 5 | 5.0 | 3.5 | 6.72 |
제조예 99 | 68.28 | 공중합체 Ⅳ 20 | 3.0 | 2.0 | 6.72 |
제조예 100 | 72.68 | 공중합체 Ⅳ 20 | 0.5 | 0.1 | 6.72 |
제조예 101 | 42.68 | 공중합체 Ⅳ 50 | 0.1 | 0.5 | 6.72 |
제조예 102 | 88.13 | 공중합체 Ⅴ 5 | 0.1 | 0.05 | 6.72 |
제조예 103 | 87.73 | 공중합체 Ⅴ 5 | 0.5 | 0.05 | 6.72 |
제조예 104 | 79.78 | 공중합체 Ⅴ 5 | 5.0 | 3.5 | 6.72 |
제조예 105 | 74.78 | 공중합체 Ⅴ 10 | 5.0 | 3.5 | 6.72 |
제조예 106 | 73.08 | 공중합체 Ⅴ 20 | 0.1 | 0.1 | 6.72 |
제조예 107 | 71.78 | 공중합체 Ⅴ 20 | 1.0 | 0.5 | 6.72 |
제조예 108 | 86.73 | 공중합체 Ⅵ 0.05 | 3.0 | 3.5 | 6.72 |
제조예 109 | 84.73 | 공중합체 Ⅵ 0.05 | 5.0 | 3.5 | 6.72 |
제조예 110 | 87.68 | 공중합체 Ⅵ 5 | 0.5 | 0.1 | 6.72 |
제조예 111 | 84.28 | 공중합체 Ⅵ 5 | 3.0 | 1.0 | 6.72 |
제조예 112 | 68.28 | 공중합체 Ⅵ 20 | 3.0 | 2.0 | 6.72 |
제조예 113 | 61.28 | 공중합체 Ⅵ 30 | 1.0 | 1.0 | 6.72 |
제조예 114 | 39.73 | 공중합체 Ⅵ 50 | 0.05 | 3.5 | 6.72 |
제조예 115 | 42.28 | 공중합체 Ⅵ 50 | 0.5 | 0.5 | 6.72 |
제조예 116 | 38.279 | 공중합체 Ⅵ 50 | 5.0 | 0.001 | 6.72 |
비교예 16 | 68.28 | 공중합체 Ⅲ 20 | 5.0 | - | 6.72 |
비교예 17 | 58.28 | 공중합체 Ⅲ 30 | 5.0 | - | 6.72 |
비교예 18 | 58.18 | 공중합체 Ⅲ 35 | 0.1 | - | 6.72 |
비교예 19 | 57.78 | 공중합체 Ⅲ 35 | 0.5 | - | 6.72 |
비교예 20 | 57.28 | 공중합체 Ⅲ 35 | 1.0 | - | 6.72 |
비교예 21 | 55.28 | 공중합체 Ⅲ 35 | 3.0 | - | 6.72 |
비교예 22 | 43.18 | 공중합체 Ⅲ 50 | 0.1 | - | 6.72 |
비교예 23 | 42.78 | 공중합체 Ⅲ 50 | 0.5 | - | 6.72 |
비교예 24 | 42.28 | 공중합체 Ⅲ 50 | 1.0 | - | 6.72 |
비교예 25 | 89.73 | 공중합체 Ⅳ 0.05 | - | 3.5 | 6.72 |
비교예 26 | 92.23 | 공중합체 Ⅳ 0.05 | 1.0 | - | 6.72 |
비교예 27 | 90.23 | 공중합체 Ⅳ 0.05 | 3.0 | - | 6.72 |
비교예 28 | 88.23 | 공중합체 Ⅳ 0.05 | 5.0 | - | 6.72 |
비교예 29 | 87.78 | 공중합체 Ⅳ 5 | - | 0.5 | 6.72 |
비교예 30 | 78.28 | 공중합체 Ⅳ 5 | 10.0 | - | 6.72 |
비교예 31 | 83.28 | 공중합체 Ⅳ 10 | - | - | 6.72 |
비교예 32 | 78.28 | 공중합체 Ⅳ 10 | 5.0 | - | 6.72 |
비교예 33 | 39.78 | 공중합체 Ⅳ 50 | - | 3.5 | 6.72 |
비교예 34 | 42.78 | 공중합체 Ⅳ 50 | 0.5 | - | 6.72 |
비교예 35 | 42.28 | 공중합체 Ⅳ 50 | 1.0 | - | 6.72 |
비교예 36 | 40.28 | 공중합체 Ⅳ 50 | 3.0 | - | 6.72 |
비교예 37 | 38.28 | 공중합체 Ⅳ 50 | 5.0 | - | 6.72 |
비교예 38 | 93.23 | 공중합체 Ⅴ 0.05 | - | - | 6.72 |
비교예 39 | 93.13 | 공중합체 Ⅴ 0.05 | 0.1 | - | 6.72 |
비교예 40 | 92.73 | 공중합체 Ⅴ 0.05 | 0.5 | - | 6.72 |
비교예 41 | 92.23 | 공중합체 Ⅴ 0.05 | 1.0 | - | 6.72 |
비교예 42 | 90.23 | 공중합체 Ⅴ 0.05 | 3.0 | - | 6.72 |
비교예 43 | 88.23 | 공중합체 Ⅴ 0.05 | 5.0 | - | 6.72 |
비교예 44 | 84.78 | 공중합체 Ⅴ 5 | - | 3.5 | 6.72 |
비교예 45 | 69.78 | 공중합체 Ⅴ 20 | - | 3.5 | 6.72 |
비교예 46 | 63.28 | 공중합체 Ⅴ 30 | - | - | 6.72 |
비교예 47 | 88.28 | 공중합체 Ⅵ 5 | - | - | 6.72 |
비교예 48 | 78.28 | 공중합체 Ⅵ 10 | 5.0 | - | 6.72 |
비교예 49 | 58.18 | 공중합체 Ⅵ 35 | 0.1 | - | 6.72 |
비교예 50 | 57.78 | 공중합체 Ⅵ 35 | 0.5 | - | 6.72 |
비교예 51 | 57.28 | 공중합체 Ⅵ 35 | 1.0 | - | 6.72 |
비교예 52 | 55.28 | 공중합체 Ⅵ 35 | 3.0 | - | 6.72 |
비교예 53 | 53.28 | 공중합체 Ⅵ 35 | 5.0 | - | 6.72 |
4. 물성 평가
제조예 및 비교예에서 제조된 윤활유 조성물의 물성을 하기와 같이 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 6 및 표 7에 나타내었다.
마찰계수(Friction Coefficient)
Ball on disc mode에서 40~120℃까지 50Hz로 10℃씩 온도를 차례로 증가 시키면서 각 온도의 평균 마찰계수를 비교하여 마찰 성능을 평가하였다. 이때, 마찰 계수는 유효성이 증가할수록 그 값이 감소한다.
정지마찰계수(Traction Coefficient)
PCS-instrument사의 MTM 장비를 사용하여 마찰계수를 측정하였다. 이때 측정 조건은 50N, SRR 50%로 고정 한 후 온도를 변화 시키면서 friction, traction 을 관찰하였다. 온도는 40~120℃까지 변화 시키면서 그 평균값을 비교하였다.
내마모성
4개의 Steel ball을 사용하여, 20kg Load, 1200rpm, 54℃의 조건에서 60분 동안 윤활유 조성물을 마찰시켜 마모흔의 크기를 비교하였으며, ASTM D4172에 따라 평가를 진행하였다. 이때 테스트에서 마모 자국(평균 마모 자국 직경, ㎛) 수치는 유효성이 증가할수록 감소한다.
산화안정성
RBOT(Rotational Bomb Oxidation Test) 측정 장비를 사용하여 ASTM D2271에 따라 산화 안정성을 측정하였다.
SRV Friction Coefficient | MTM Traction Coefficient | 4 Ball Wear (㎛) |
산화안정성 (RBOT, min) |
|
제조예 1 | 0.701 | 0.598 | 496 | 610 |
제조예 2 | 0.732 | 0.569 | 477 | 654 |
제조예 3 | 0.734 | 0.587 | 432 | 523 |
제조예 4 | 0.735 | 0.544 | 501 | 320 |
제조예 5 | 0.712 | 0.523 | 665 | 249 |
제조예 6 | 0.288 | 0.221 | 142 | 1580 |
제조예 7 | 0.285 | 0.200 | 152 | 1650 |
제조예 8 | 0.265 | 0.236 | 133 | 1600 |
제조예 9 | 0.264 | 0.219 | 121 | 1480 |
제조예 10 | 0.267 | 0.211 | 110 | 2000 |
제조예 11 | 0.240 | 0.236 | 106 | 2110 |
제조예 12 | 0.736 | 0.569 | 511 | 333 |
제조예 13 | 0.246 | 0.222 | 116 | 2420 |
제조예 14 | 0.239 | 0.207 | 123 | 1840 |
제조예 15 | 0.257 | 0.217 | 140 | 1680 |
제조예 16 | 0.745 | 0.564 | 522 | 285 |
제조예 17 | 0.258 | 0.213 | 146 | 1590 |
제조예 18 | 0.259 | 0.243 | 147 | 1510 |
제조예 19 | 0.754 | 0.555 | 536 | 278 |
제조예 20 | 0.264 | 0.222 | 149 | 1540 |
제조예 21 | 0.768 | 0.561 | 555 | 269 |
제조예 22 | 0.769 | 0.532 | 622 | 298 |
제조예 23 | 0.774 | 0.512 | 654 | 277 |
제조예 24 | 0.744 | 0.533 | 635 | 279 |
제조예 25 | 0.730 | 0.612 | 598 | 311 |
제조예 26 | 0.741 | 0.633 | 590 | 312 |
제조예 27 | 0.745 | 0.654 | 455 | 322 |
제조예 28 | 0.756 | 0.687 | 478 | 388 |
제조예 29 | 0.725 | 0.698 | 497 | 368 |
제조예 30 | 0.76 | 0.685 | 518 | 384 |
제조예 31 | 0.769 | 0.696 | 523 | 368 |
제조예 32 | 0.778 | 0.641 | 537 | 321 |
제조예 33 | 0.792 | 0.621 | 556 | 325 |
제조예 34 | 0.791 | 0.632 | 631 | 387 |
제조예 35 | 0.269 | 0.219 | 106 | 1650 |
제조예 36 | 0.279 | 0.245 | 108 | 1440 |
제조예 37 | 0.793 | 0.612 | 623 | 345 |
제조예 38 | 0.797 | 0.587 | 647 | 388 |
제조예 39 | 0.755 | 0.555 | 612 | 321 |
제조예 40 | 0.702 | 0.665 | 678 | 654 |
제조예 41 | 0.682 | 0.610 | 598 | 523 |
제조예 42 | 0.713 | 0.587 | 599 | 320 |
제조예 43 | 0.715 | 0.588 | 587 | 333 |
제조예 44 | 0.257 | 0.219 | 185 | 1490 |
제조예 45 | 0.259 | 0.236 | 168 | 2110 |
제조예 46 | 0.278 | 0.217 | 135 | 1580 |
제조예 47 | 0.279 | 0.213 | 108 | 1490 |
제조예 48 | 0.284 | 0.222 | 154 | 1480 |
제조예 49 | 0.231 | 0.247 | 163 | 2456 |
제조예 50 | 0.247 | 0.278 | 169 | 2122 |
제조예 51 | 0.264 | 0.248 | 185 | 2020 |
제조예 52 | 0.255 | 0.256 | 154 | 1854 |
제조예 53 | 0.254 | 0.219 | 165 | 1681 |
제조예 54 | 0.678 | 0.512 | 655 | 279 |
제조예 55 | 0.269 | 0.213 | 116 | 1610 |
제조예 56 | 0.278 | 0.243 | 123 | 1440 |
제조예 57 | 0.744 | 0.587 | 478 | 347 |
제조예 58 | 0.623 | 0.588 | 676 | 348 |
제조예 59 | 0.634 | 0.521 | 618 | 384 |
제조예 60 | 0.709 | 0.569 | 589 | 368 |
제조예 61 | 0.745 | 0.587 | 599 | 348 |
제조예 62 | 0.725 | 0.555 | 568 | 384 |
제조예 63 | 0.756 | 0.548 | 534 | 368 |
제조예 64 | 0.284 | 0.236 | 147 | 2410 |
제조예 65 | 0.291 | 0.245 | 149 | 1810 |
제조예 66 | 0.264 | 0.247 | 108 | 1560 |
제조예 67 | 0.284 | 0.256 | 110 | 1540 |
비교예 1 | 0.721 | 0.589 | 454 | 510 |
비교예 2 | 0.759 | 0.674 | 505 | 348 |
비교예 3 | 0.775 | 0.555 | 436 | 258 |
비교예 4 | 0.811 | 0.588 | 698 | 412 |
비교예 5 | 0.766 | 0.672 | 664 | 510 |
비교예 6 | 0.716 | 0.521 | 499 | 285 |
비교예 7 | 0.717 | 0.569 | 580 | 278 |
비교예 8 | 0.726 | 0.587 | 590 | 269 |
비교예 9 | 0.725 | 0.611 | 510 | 465 |
비교예 10 | 0.691 | 0.587 | 651 | 419 |
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비교예 12 | 0.68 | 0.563 | 636 | 249 |
비교예 13 | 0.7 | 0.587 | 597 | 321 |
비교예 14 | 0.716 | 0.539 | 498 | 396 |
SRV Friction Coefficient | MTM Traction Coefficient | 4 Ball Wear (㎛) |
산화안정성 (RBOT, min) |
|
제조예 68 | 0.291 | 0.219 | 121 | 1660 |
제조예 69 | 0.268 | 0.209 | 122 | 1640 |
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비교예 16 | 0.702 | 0.569 | 589 | 299 |
비교예 17 | 0.682 | 0.564 | 597 | 388 |
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비교예 19 | 0.735 | 0.533 | 436 | 321 |
비교예 20 | 0.749 | 0.523 | 505 | 247 |
비교예 21 | 0.748 | 0.532 | 518 | 258 |
비교예 22 | 0.725 | 0.621 | 556 | 401 |
비교예 23 | 0.704 | 0.633 | 623 | 369 |
비교예 24 | 0.779 | 0.666 | 655 | 358 |
비교예 25 | 0.725 | 0.555 | 651 | 269 |
비교예 26 | 0.779 | 0.563 | 523 | 388 |
비교예 27 | 0.77 | 0.611 | 498 | 396 |
비교예 28 | 0.691 | 0.587 | 599 | 348 |
비교예 29 | 0.711 | 0.588 | 568 | 384 |
비교예 30 | 0.716 | 0.672 | 647 | 346 |
비교예 31 | 0.717 | 0.499 | 698 | 347 |
비교예 32 | 0.745 | 0.623 | 612 | 299 |
비교예 33 | 0.711 | 0.639 | 673 | 519 |
비교예 34 | 0.702 | 0.598 | 618 | 654 |
비교예 35 | 0.632 | 0.569 | 589 | 523 |
비교예 36 | 0.612 | 0.587 | 597 | 320 |
비교예 37 | 0.643 | 0.547 | 591 | 333 |
비교예 38 | 0.756 | 0.610 | 698 | 412 |
비교예 39 | 0.758 | 0.600 | 678 | 415 |
비교예 40 | 0.759 | 0.588 | 598 | 369 |
비교예 41 | 0.76 | 0.541 | 599 | 358 |
비교예 42 | 0.769 | 0.563 | 587 | 347 |
비교예 43 | 0.778 | 0.522 | 499 | 321 |
비교예 44 | 0.715 | 0.543 | 590 | 399 |
비교예 45 | 0.749 | 0.555 | 587 | 321 |
비교예 46 | 0.646 | 0.569 | 523 | 278 |
비교예 47 | 0.76 | 0.611 | 624 | 387 |
비교예 48 | 0.822 | 0.601 | 444 | 412 |
비교예 49 | 0.769 | 0.587 | 584 | 345 |
비교예 50 | 0.778 | 0.588 | 562 | 346 |
비교예 51 | 0.792 | 0.541 | 532 | 347 |
비교예 52 | 0.791 | 0.513 | 521 | 258 |
비교예 53 | 0.793 | 0.555 | 511 | 269 |
상기 표 6 및 표 7을 참고하여, 액상 에틸렌 알파 올레핀 공중합체, 포스포로티오에이트 화합물 및 포스포늄포스페이트를 본 발명의 범위 내로 포함하는 윤활유 조성물은 비교예로부터 제조된 윤활유 조성물과 대비하여 마모 자국 및 마찰계수가 현저히 감소하였으며, 또한 산화안정성이 우수한 것을 확인할 수 있다. 이에 본 발명의 윤활유 조성물은 마찰 특성 및 안정성이 개선되어 유압작동유의 적용에 유리함을 알 수 있었다.
Claims (15)
- 윤활유 조성물 전체 100 중량%를 기준으로, 베이스 오일 61.28~96.64 중량%, 액상 올레핀 공중합체 0.5~30 중량%, 포스포로티오에이트 화합물 0.1~3.0 중량%, 및 포스포늄 포스페이트 0.05~3.0 중량%를 포함하며,
SRV 마찰계수가 0.1~0.35인 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 액상 올레핀 공중합체는 에틸렌 및 α-올레핀을 싱글 사이트 촉매 시스템하에서 공중합시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 포스포로티오에이트 화합물은 monophosphorothioate, diphosphorothioate, triphosphorothioate, methylphosphorothioate, ethylphosphorothioate 및 sulfonylphosphorothioate로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물. - 제2항에 있어서,
상기 싱글 사이트 촉매 시스템은 메탈로센 촉매, 유기금속화합물 및 이온성 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 액상 올레핀 공중합체는 열팽창 계수가 3.0~4.0인 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 액상 올레핀 공중합체는 브롬수(Bromine Number)가 0.1 이하인 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 베이스 오일은 미네랄 오일, 폴리알파올레핀(PAO) 또는 에스테르를 포함하는 기유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 윤활유 조성물은 산화방지제, 금속세정제, 방식제, 포말억제제, 유동점 강하제, 점도조절제, 내마모제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 윤활유 조성물은 정지마찰계수가 0.15~0.3인 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 윤활유 조성물은 산화안정성 평가(RBOT, ASTM D2271)에서 1000분(min) 이상을 나타내는 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 윤활유 조성물은 유압작동유로 이용되는 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물.
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GRNT | Written decision to grant |