KR102548059B1 - 고다공성 윤활제 컨디셔닝 및 복원 매체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 보통 항상 비드 형태가 아니고, 윤활제와 접촉하여 윤활제를 복원하고 컨디셔닝하는 데 적합한 고체 윤활제 처리 매체이다. 매체, 전형적으로 중합체 수지의 주요 특징은 상대적으로 매우 큰 기공의 존재이며, 이는 미세 윤활제 오염물질 및 분해 생성물(예컨대, 작은 포스페이트 에스터 바니시, 그을음, 코크스, 용해된 금속 또는 다른 작은 반가용성 또는 불용성 입자)을 포착하고 제거할 수 있다. 선행 기술의 수지 및 흡착제는 산업 장비 성능 및 신뢰성에 해로운 영향을 미치는 포스페이트 에스터 바니시와 같은 미세 오염물질을 제거할 수 없는 것으로 입증되었다. 매체의 평균 기공 크기 직경은 약 8,000Å 내지 100,000Å, 보다 바람직하게는 약 20,000Å 내지 약 80,000Å 범위이다.

Description

고다공성 윤활제 컨디셔닝 및 복원 매체
본 특허 출원은 2018년 8월 14일자로 출원된 미국 가특허 출원 62/718,638에 대한 우선권을 주장하며, 상기 미국 가특허 출원을 본 명세서에 참조에 의해 원용한다.
본 발명의 분야
본 발명은 산업용 윤활제의 컨디셔닝(conditioning) 또는 복원(remediating)에서 사용하기 위한 고체이면서 매우 다공성인 매체이다.
중요 산업 장비의 효율적이고 신뢰성 있는 작동은 윤활제 또는 다른 기능성 유체의 사용에 의존한다. 그러나, 산업용 윤활제(윤활유, 유압작동유, 포스페이트 에스터-기반 제어유를 포함함)는 공급 동안 열화되고 오염되어 업무를 효과적으로 수행하는 능력이 손상된다. 따라서, 이러한 윤활유는 중요한 장비가 신뢰성 있게 수행하는 것을 보장하도록 허용가능한 상태로 유지되어야 한다. 윤활 유체가 허용가능한 상태로 유지되지 않은 경우, 값 비싼 장비의 고장 및 가동 휴지 시간(downtime)이 일어날 수 있다. 따라서, 성공적인 보전 전략은 공급 동안 발생하는 유해한 윤활제 오염물질 및 열화 생성물의 축적을 확인하고 해결하는 수단을 제공해야 한다. 오일 분석 및 다양한 여과 또는 컨디셔닝 시스템이 각각 일반적으로 윤활제 상태를 모니터링하고 유지하는 데 사용된다.
윤활제 공급 동안 오염 및 열화는 불가피하다. 불용성 입자, 물 및 가스는 비수성 윤활제의 일반적인 오염물질이며, 장비 성능 및 신뢰성에 대한 이들의 해로운 영향은 잘 알려져 있다. 윤활제 열화는 산화, 가수분해 및 열분해를 포함한 수많은 경로를 통해 일어난다. 열화로 인해 생기는 분해 생성물은 종종 산성이고 이 자체는 윤활제에 잘 용해되지 않거나 불용성일 수 있다. 분해 생성물이 처음에 윤활제에 용해된 상태인 경우에도, 다른 분해 생성물 및 오염물질과 추가 반응을 겪게 되어 일반적으로 "바니시"라고 지칭되는 불용성 입자 또는 침전물을 생성할 수 있다. 기원에 관계없이, 이들 윤활제 오염물질 및 열화 생성물은 모두 장비 성능 및 신뢰성에 부정적인 영향을 미친다.
장비 신뢰성 및 성능에 미치는 영향으로 인해, 윤활제 오염 및 열화 수준은 일반적으로 오일 분석을 사용하여 모니터링된다. 일반적인 테스트 방법은, 입자 계수, 수분 분석, 분광학, 물리적 특성(점도, 밀도 등) 분석 및 막 패치 색도측정(membrane patch colorimetry: MPC)을 포함한다(그러나 이에 제한되지 않음). 후자의 테스트는 터빈 윤활유의 "바니시 포텐셜(varnish potential)"을 측정하는 것으로 의도된다. 본 저자는 최근에 포스페이트 에스터-기반 합성 윤활제에서 "바니시 포텐셜"을 평가하는 데 사용될 수 있는 개선된 MPC 방법론을 개발하였다. 포스페이트 에스터는 다양한 중요 산업 응용분야에서 이용되는 유비쿼터스 제어유이다. 포스페이트 에스터 입자, 물 및 산 수준은 장비 성능과 신뢰성을 보장하기 위해 일상적으로 모니터링되는 반면, 지금까지 "바니시 포텐셜"은 일반적으로 오일 분석 프로그램에 없었다. 터빈 윤활유에서 잘 확립된 바와 같이, 바니시 입자 또는 침전물은 포스페이트 에스터 제어유를 이용하는 중요한 산업 시스템에서 비용이 많이 드는 고장 및 가동 휴지 시간을 야기할 수 있다.
오일 분석에 의해 유해한 윤활제 오염물질 및 열화 생성물을 확인한 후, 중요한 장비가 의도한 바와 같이 작동하는 것을 보장하기 위해 상기 윤활제 오염물질 및 열화 생성물을 여과 또는 컨디셔닝 시스템에 의해 해결해야 한다. 이와 관련하여, 선행 기술은 건조 시스템, 정전기 침전/여과 시스템, 기계적 여과 시스템, 흡착제 및 비교적 제한된 다공성의 고체 이온 교환 매체를 이용하는 처리 시스템을 포함한다. 후자는 포스페이트 에스터 윤활제에서 산성 열화 생성물을 제거하는 데 사용되며, 이와 관련하여 이의 유용성은 Dufresne의 미국 공개특허출원 2009/0001023(이하, "Dufresne의 공개된 특허 출원")에 개시되었다. 이러한 이온 교환 수지는 상대적으로 작은 기공을 포함하여 산-제거에 이용 가능한 고체 매체의 표면적을 증가시킨다. 포스페이트 에스터 물, 입자 및 산 수준은 상기 논의한 선행 기술을 사용하여 수년 동안 효과적으로 관리되어 왔다. 그러나, 포스페이트 에스터 바니시는 이러한 앞서 개시된 기술을 사용하여 효과적으로 해결될 수 없다. 개선된 포스페이트 에스터 "바니시 포텐셜" 테스트의 출현 및 개시로, 포스페이트 에스터 바니시 문제의 정도가 분명하게 되었고 다수의 비용이 많이 드는 산업 시설 고장의 근본 원인은 포스페이트 에스터 열화를 통해 생성된 미세 바니시 입자 및 침전물과 관련이 있다. 따라서 본 발명 이전에는 포스페이트 에스터 윤활제에서 유해한 포스페이트 에스터 바니시를 제거하고 일반적으로 유사한 특성의 다른 산업 윤활제에서 유사한 오염물질을 제거할 수 있는 윤활제 여과, 처리 또는 컨디셔닝 시스템을 개발할 필요성이 있었다.
이러한 필요성을 충족시키기 위해, 본 발명은 적어도 일부 수지의 기공 크기가 선행 기술의 필터 및 수지의 기공보다 현저하게(약 20배) 더 큰 이온 교환 수지를 사용하는 윤활제 여과 및 컨디셔닝 시스템이다. 매우 큰 기공을 특징으로 하는 이온 교환 수지의 사용은, 이의 큰 기공 부피가 이온 교환/산-제거에 이용 가능한 표면적을 제한하기 때문에, 지금까지 반직관적이었다. 그 결과, 본 발명의 이온 교환 수지는 선행 기술에 비해 비효율적인 산 소거제(scavenger)이다. 매우 큰 기공 크기를 특징으로 하는 이온 교환 수지는 놀랍게도 윤활제에서 극도로 작은(직경이 4㎛ 미만) 입자(포스페이트 에스터 바니시를 포함함)를 포착하고 보유할 수 있다. 이온 교환 수지의 매우 큰 기공은 또한 일반적으로 열분해 윤활제 분해로 인해 생기는 초미세 그을음 또는 코크스 입자를 포착하고 보유할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 다공성 이온 교환 수지는 동일한 간극 치수(예를 들어, 1 내지 4㎛)를 가지는 종래의 기계적 여과 매체가 할 수 없는 방식으로 이러한 미세 불용성 오염물질 및 분해 생성물(바니시, 그을음, 코크스 등)을 포착, 보유 및 제거할 수 있다. 이를 바탕으로, 본 큰 기공 이온 교환 수지는 단순한 체로 기능하지 않는다. 이는 중합체 이온 교환 수지 매체의 3차원적으로 고다공성인 구조가 미세 불용성 윤활제 오염물질 및 분해 생성물의 효율적인 포착 및 보유에서 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다. 본 발명을 사용함으로써, 윤활제 상태와 관련된 값 비싼 산업 장비 고장의 위험을 효과적으로 완화시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명은 윤활제 복원 및 컨디셔닝에서 사용하기 위한 매우 다공성인 이온 교환 수지를 포함한다. 본 발명의 매우 다공성인 이온 교환 수지는 전형적으로 비드 크기가 300 내지 1,500㎛인 거대다공성 중합체 비드의 형태를 취한다. 윤활유는 세정 기간 동안 또는 오일이 사용중일 때 본 발명의 이온 교환 수지와 접촉하게 된다. 본 이온 교환 수지의 기공은 (수은 기공률 측정법(mercury porosimetry)에 의해 측정될 때) 당업계에 이미 알려진 이온 교환 수지의 전형적인 중간 기공 크기보다 약 20배 더 크다. 예를 들어, 전형적인 선행 기술 수지 비드는 중간 기공 크기가 약 400 내지 900Å인 반면, 본 발명의 큰 기공 이온 교환 수지는 중간 기공 크기가 약 8,000Å(400Å의 20배), 10,000Å(500Å의 20배), 18,000Å(900Å의 20배), 20,000Å, 40,000Å 또는 심지어 최대 60,000 내지 100,000Å이다. 종종, 본 발명의 중간 기공 크기는 20,000 내지 80,000Å의 범위 내에서 선택될 것이다. 본 발명자들은 또한 중간 기공 크기가 8,000 내지 100,000Å임을 특징으로 하는 이온 교환 수지가 언급한 범위 내에 있는 것보다 더 작은(또는 표면상 더 큰) 기공을 가지는 수지와 비교하여 새롭고 예상치 않게 개선된 윤활제 오염물질 및 분해 생성물 제거 결과를 제공할 것이라고 여긴다.
도 1은 축류를 위해 구성된 어레이의 단면도.
도 2는 방사류를 위해 구성된 어레이의 단면도.
도 3은 유체 흐름을 위한 유입구 및 배출구를 갖는 본 매체를 포함하는 벌크 처리 베셀의 평면도.
본 발명의 이온 교환 수지는 매우 큰 기공 크기를 특징으로 하며, 지금까지 미세 윤활제 오염물질 및 분해 생성물(포스페이트 에스터 바니시, 그을음, 코크스 등)의 불가능한 포착을 가능하게 한다. 이러한 윤활제 오염물질 및 열화 생성물은 전형적으로 크기가 4㎛ 미만이므로, 따라서 선행 기술에 기재된 체-유형의 기법을 통해서 제거하는 것이 어렵거나 불가능하다. 선행 기술 전반에 걸쳐 기재된 것보다 약 20배 더 큰 기공 크기를 가지는 이온 교환 수지를 사용함으로써, 본 발명의 수지는 미세 윤활제 오염물질 및 분해 생성물의 효율적인 제거를 가능하게 한다. 이러한 유해한 종은 본 발명의 이온 교환 수지의 상대적으로 더 큰 기공에 들어간 다음, 기공에서 포착되고 유지된다. 본 발명에서 사용하고자 하는 전형적인 중합체 수지는 (제한 없이) 폴리스타이렌(가교결합된 폴리스타이렌을 포함함), 폴리우레탄, 에폭시, 폴리비닐, 비닐 에스터, 다이비닐벤젠 또는 일반적으로 이해되는 플라스틱 패밀리의 중합체인 한 사실상 모든 유형의 아크릴 수지이다. 이들 중합체 수지는 작용화되어 음이온성 또는 양이온성 교환 수지를 형성할 수 있거나 중합체는 작용화되지 않은 상태로 남아있을 수 있다. 그러나, 작용화된 음이온 또는 양이온 교환 수지의 사용은 윤활제로부터 다른 바람직하지 않은 오염물질 및 분해 생성물(산, 금속 등)을 제거하는 고체 매체의 능력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 "더 큰 기공" 수지가 미세 불용성 포스페이트 에스터 윤활제 바니시 입자 등을 포착하는 방법에 대한 상기 설명을 고려할 때, 매우 다공성인 본 발명의 수지를 이용하는 것에 대한 본 발명자들의 동기는 분명한 것으로 보일 수 있다. 그러나, 이러한 상대적으로 큰 기공-함유 이온 교환 수지의 사용은 완전히 반직관적이었다. 선행 기술에 기재된 이온 교환 수지는 산성 윤활제 분해 생성물을 제거하는 것으로 의도되므로, 윤활제 처리 분야의 당업자는 높은 교환(산-제거) 능력을 가지는 수지를 선택할 것이다. 더 작은 기공이 많은 이온 교환 수지는 더 큰 표면적을 특징으로 하므로, 본질적으로 더 큰 산-제거 능력을 제공한다. 직관적으로, 윤활제 처리 분야의 당업자는 또한 바니시를 제거하는 처리 매체의 흡착 능력을 최대화하기 위해 더 작은 기공과 더 큰 표면적을 가지는 이온 교환 수지를 선택할 것이다. 본 이온 교환 수지에서 중간 기공 크기를 과감하게 증가시킴으로써, 본 발명자들은 이러한 확립된 지식과 완전히 모순되는 행동을 하였고, 따라서 본 발명의 이온 교환 수지의 표면적을 압도적으로 감소시켰다. 그럼에도 불구하고, 이온 교환 수지 기공 크기의 이러한 반직관적인 상당한(약 20배) 증가는 미세 윤활제 오염물질 및 분해 생성물(바니시, 그을음, 코크스 등)의 지금까지 인식되지 않고 해결되지 않은 문제를 처리하는 새롭고 놀랍도록 개선된 결과를 야기하였다.
본 발명은 본 발명의 매체의 산-제거 능력을 희생하면서 미세 윤활제 오염물질 및 분해 생성물(바니시, 그을음, 코크스 등)의 지금까지 어렵거나 불가능한 제거에 초점을 맞춘다. 그러나, 산-제거에 대한 선행 기술의 필요성은 여전히 중요하다. 다행히도, 본 기공이 더 큰 이온 교환 수지를 기공 크기가 더 작고 동시에 산-제거 능력이 더 큰 다른 이온 교환 수지와 조합하는 것이 가능하다. 본 발명의 이온 교환 수지와 보다 통상적인 선행 기술 수지의 이러한 조합은 2가지 이상 유형의 이온 교환 수지 비드를 혼합하거나 적층함으로써 달성될 수 있다. 약 20%(w/w)의 본 발명의 "큰-기공" 이온 교환 수지를 약 80%(w/w)의 전통적인 산 소거 이온 교환 수지와 조합하는 것이 가능하며; 혼합물 또는 적층이 각각 약 50%일 수 있다는 것이 동등하게 지지될 수 있다. 본 발명 및 선행 기술의 이온 교환 수지가 작용하는 상이한 메커니즘(본 명세서 및 Dufresne의 공개된 특허 출원에 기재된 바와 같음)을 이해한 후, 전통적인 산 소거 매체의 양의 감소는 동시에 화학량론적으로 전반적인 이온 교환 수지 혼합물의 산-제거 능력을 감소시키므로 비율의 선택은 주로 산 환원에 대한 필요성과 관계가 있다. 본 발명의 이온 교환 수지와 관련하여, 본 발명의 더 큰 기공은 상당한 양의 미세 윤활제 오염물질 및 분해 생성물의 포착을 가능하기 하는 매우 높은 공극 공간을 야기하기 때문에 대략 20% 이상의 포함이 경험적으로 적절한 것으로 나타났다. 산이 덜 염려되는 시스템에서, 새로운 본 발명의 이온-교환 수지는 선행 기술의 산-제거 수지와 혼합할 필요 없이 사용될 수 있다.
그렇다면, 분명히 본 발명의 핵심은 상대적으로 더 큰(약 20배) 기공을 가지는 이온 교환 수지를 사용하여 포스페이트 에스터 바니시(지금까지 이는 일상적으로 모니터링되지 않았지만, 그럼에도 불구하고 회피가능한 장비 고장 및 가동 휴지 시간 및 조기 윤활제 수명으로 이어짐)를 포함한 미세 윤활제 오염물질 및 분해 생성물을 포획하는 것에 대해 통찰하는 것이다.
이제 도 1을 참조하면, 윤활제 시스템의 세정 루프의 전형적인 파이프(10)의 일부분의 단면도가 제자리에 있는 카트리지(12)와 함께 단면도로 나타내어져 있다. 카트리지(12)는 2개의 장벽(14), 즉 전형적으로 천공 스크린 또는 메쉬가 본 발명에 따른 고체 매체의 다량의 다공성 비드(16)의 상류 및 하류 둘 다에 위치하는 파이프의 섹션이다. 도면에서 비드는 설명을 위해 확대되어 있으므로, 일정 비율로 나타내어져 있지 않다. 장벽(14)에서 기공 또는 메쉬 스크린 구멍은 카트리지(12) 내의 위치에 비드를 고정하기 위해 비드(16)의 가장 작은 크기보다 더 작아야만 한다. 카트리지(12)는 나사산이 있는 파스너(fastener) 또는 프레스핏(press-fit), 에폭시 실링, 용접, 로봇 실링 또는 임의의 다른 구성 수단을 포함한 구조적 무결성의 동등한 수단을 통하여 비드(16)의 교체를 위해 제거될 수 있다. 하나 이상의 전통적인 미립자 필터(도시하지 않음)가 유체 흐름을 따라 임의의 지점에서 추가될 수 있으며, 이는 선택사항이다. 파이프(10)의 섹션은 윤활제 시스템의 임의의 편리한 위치, 바람직하게는 보전(고체 매체 비드의 교체)을 위해 쉽게 접근할 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 도 1에 도시되어 있지 않지만, 또한 특히 윤활제 복원을 위해, 1차 여과 시스템에 2차적으로 또는 1차 순환 시스템의 일부로, "신장 루프" 형식을 도입하는 것이 유익하다. 도 2는 카트리지(22), 장벽(24), 비드(26), 유입 파이프(20) 및 배출 파이프(28)(이들 모두 도 1과 유사함)를 가지는 방사류에 대한 대안적인 구성을 나타낸다. 도 3은 벌크 처리 대안의 평면도이며, 여기서 베셀(30)은 본 발명의 비드(36)를 수용하고, 해치(32)를 통해 용기로 충전될 수 있으며, 이 때 유체 흐름은 파이프(31)를 통해 들어가고 파이프(33)를 통해 빠져나간다. 베셀은 본 비드를 추가하거나 제거하기 위한 대안적인 접근 지점으로서 사용될 수 있는 선택적인 돔형 뚜껑 해치(32)를 포함한다. 다시 말하면, 이들 도면 중 어느 것도 비드를 일정 비율로 나타내지 않는다.
터빈 윤활제 적용은 전형적으로 400 내지 20,000 갤런의 윤활제, 또는 그보다 훨씬 더 적게 또는 더 많이 포함할 수 있고, 본 발명에 따라 필요한 연관 매체는 비례적으로 증가하거나 감소한다. 또한 필요한 매체의 양은 처리될 윤활제에 따라 달라진다. (도 1 내지 3에 나타낸 특정 구조의 유무에 관계없이) 본 발명에서 컨디셔닝 또는 복원될 수 있는 오일의 유형은 API 그룹 I, II, III, IV 또는 V로 분류된 석유-기반 및 합성 윤활제 및 절연 유체이다. 당업자가 알고 있는 바와 같이, 포스페이트 에스터-기반 제어유는 API 그룹 V의 비탄화수소-기반 합성 윤활제 중 하나이다. 따라서, 본 발명은 매우 다양한 매체 양 및 유체 시스템을 수용하며, 상대적으로 훨씬 더 큰 기공을 가지는 개시된 매체를 사용하는 것을 본 명세서로부터 알게 되는 당업자는 과도한 실험 없이 사용할 다공성 수지 매체의 양과 그것을 대체할 빈도를 용이하게 결정할 수 있을 것이다. 그렇긴 해도, 에스터-기반 합성 윤활제에 대한 전형적인 시설은 본 개시내용의 비드(100% 본 발명의 비드, 50% 본 발명의 비드 및 50% 산-감소 비드 또는 다른 매체 비드, 또는 상기 기재한 20% 본 발명의 비드 및 80% 산-감소 또는 다른 매체 비드 중 임의의 것)를 포함하는 각각 직경이 6 인치이고 길이가 18 인치인 2개의 카트리지를 포함하여(이에 제한되지 않음) 약 400 갤론의 윤활제를 처리할 수 있다. 대안적으로, 탄화수소-기반 터빈 윤활제에 대한 전형적인 시설은 단지 비제한적인 예로서 각각 직경이 1 피트이고 길이가 20 인치인 2개의 수지-충전 카트리지를 포함하여 약 6,000 갤론의 윤활제를 처리할 수 있다. 상기 예에서, 에스터-기반 합성 윤활제 시설은 탄화수소-기반 윤활제에서 사용된 것보다 윤활제 부피당 약 3배 더 많은 수지를 구현하였다는 것을 주목한다.
본 발명이 상기에서 구체적으로 설명되었지만, 본 발명은 첨부된 청구범위에 제시된 한에서만 제한되어야 한다.

Claims (11)

  1. 윤활제의 컨디셔닝(conditioning) 또는 복원(remediating)에 사용하기 위한 이온 교환 수지 매체로서,
    상기 이온 교환 수지 매체는 이온 교환 수지를 포함하고,
    상기 이온 교환 수지는 복수의 기공을 포함하되, 추가로 상기 기공은 수은 기공률 측정법에 의해 측정될 때 평균 직경이 8,000 내지 100,000Å인, 이온 교환 수지 매체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기공은 수은 기공률 측정법에 의해 측정될 때 평균 직경이 20,000 내지 80,000Å인, 이온 교환 수지 매체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 이온 교환 수지는 폴리스타이렌, 가교결합된 폴리스타이렌, 폴리우레탄, 에폭시, 폴리비닐, 비닐 에스터, 다이비닐벤젠 및 아크릴 재료로 이루어진 군으로부터 선택되는, 이온 교환 수지 매체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이온 교환 수지는 비드 형태인 것인, 이온 교환 수지 매체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 비드는 평균 직경이 100 내지 2,000㎛인, 이온 교환 수지 매체.
  6. 제4항에 있어서, 윤활유의 처리를 위한 다른 매체 비드를 추가로 포함하고, 상기 이온 교환 수지로 된 상기 비드는 상기 다른 매체 비드와 혼합, 배합, 또는 적층될 수 있는, 이온 교환 수지 매체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기공은 수은 기공률 측정법에 의해 측정될 때 평균 직경이 8,000 내지 60,000Å인, 이온 교환 수지 매체.
  8. 다량의 윤활제를 세정하는 방법으로서,
    세정할 윤활제의 전부 또는 일부를 기공이 전체에 분포된 다량의 이온 교환 수지 매체와 접촉시키는 단계를 포함하되, 4㎛ 미만의 불용성 및 반가용성 윤활제 오염물질 및 분해 생성물이 상기 기공에 의해 포착되고, 상기 기공은 수은 기공률 측정법에 의해 측정될 때 평균 직경이 8,000Å 내지 100,000Å인, 다량의 윤활제를 세정하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 이온 교환 수지 매체는 비드 형태인, 다량의 윤활제를 세정하는 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 이온 교환 수지 매체는 폴리스타이렌, 가교결합된 폴리스타이렌, 폴리우레탄, 에폭시, 폴리비닐, 비닐 에스터, 다이비닐벤젠 및 아크릴로 이루어진 군으로부터 선택되는, 다량의 윤활제를 세정하는 방법.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 포스페이트 에스터-기반 윤활제의 MPC 바니시 포텐셜은 20.0 미만의 값으로 상당히 개선될 수 있는, 다량의 윤활제를 세정하는 방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024008326A (ja) * 2022-07-08 2024-01-19 三菱重工業株式会社 タービン油の再生方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090001023A1 (en) * 2007-05-14 2009-01-01 Dufresne Peter E Process for removing soluble and insoluble oxidation by-products from non-polar lubricating and hydraulic fluids
WO2017178593A2 (en) * 2016-04-13 2017-10-19 Castrol Limited Removing aromatic compounds from a hydrocarbon fluid

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3454493A (en) * 1966-08-01 1969-07-08 Rohm & Haas Process and product for removing colloidal materials from aqueous media
CA1068666A (en) * 1975-02-18 1979-12-25 Laurence I. Peterson Pyrolyzed ion exchange resins containing metal salts
FR2313442A1 (fr) * 1975-06-04 1976-12-31 Inst Francais Du Petrole Traitement de finition sur resines adsorbantes pour huiles lubrifiantes regenerees
DE3380888D1 (en) * 1983-02-11 1989-12-28 Dow Chemical Co Method for removing cesium from an aqueous liquid, method for purifying the reactor coolant in boiling water and pressurized water reactors and a mixed ion exchanged resin bed, useful in said purification
JPH0791454B2 (ja) * 1987-05-20 1995-10-04 エヌオーケー株式会社 含油ポリウレタンエラストマー組成物の製造法
EP0572115B1 (en) * 1992-05-29 1998-03-04 Rohm And Haas Company Process for preparing crosslinked methacrylic anhydride copolymers
EP1618307A1 (en) * 2003-04-16 2006-01-25 Dow Global Technologies Inc. System for purifying and monitoring the condition of lubricant fluid in compressors and other equipement
ES2346321T3 (es) * 2004-12-13 2010-10-14 Ingersoll-Rand Company Sistema de lubricacion de compresor que incluye filtracion de acido.
US8016125B2 (en) * 2005-05-20 2011-09-13 Lutek, Llc Materials, filters, and systems for immobilizing combustion by-products and controlling lubricant viscosity
CA2609318C (en) * 2005-05-20 2013-07-09 Lutek, Llc Materials and processes for reducing combustion by-products in a lubrication system for an internal combustion engine
JP2009515696A (ja) * 2005-11-14 2009-04-16 ザ ジョンズ ホプキンズ ユニバーシティ 分子インプリントポリマーイオン交換樹脂
US7673757B2 (en) * 2006-02-17 2010-03-09 Millipore Corporation Adsorbent filter media for removal of biological contaminants in process liquids
JP5172859B2 (ja) * 2007-01-19 2013-03-27 ザ・ピュロライト・カンパニー 逆浸透膜の汚染減少
WO2008118972A1 (en) * 2007-03-26 2008-10-02 The Purolite Company Macroporous copolymers with large pores
WO2010121042A1 (en) * 2009-04-16 2010-10-21 Fluitec International Process for absorbing and adsorbing oil degradation products from lubricating oils
US8161953B1 (en) * 2010-10-28 2012-04-24 GM Global Technology Operations LLC Adsorbent structures for removal of water and fuel contaminants in engine oil
CN202105664U (zh) * 2011-04-28 2012-01-11 何乐平 一种磷酸酯抗燃油纯化用离子交换树脂滤芯
CA2970732C (en) * 2014-12-15 2023-05-16 Merck Patent Gmbh Target molecule capture from crude solutions
JP2020532667A (ja) * 2017-09-05 2020-11-12 4シー エアー、インコーポレイテッド 制御可能な実体積率を有するナノファイバウェブ
CN107551655A (zh) * 2017-09-28 2018-01-09 昆山威胜达环保设备有限公司 一种清除润滑油漆膜的滤油机
WO2020106567A1 (en) * 2018-11-20 2020-05-28 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Systems and methods for purifying solvents

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090001023A1 (en) * 2007-05-14 2009-01-01 Dufresne Peter E Process for removing soluble and insoluble oxidation by-products from non-polar lubricating and hydraulic fluids
WO2017178593A2 (en) * 2016-04-13 2017-10-19 Castrol Limited Removing aromatic compounds from a hydrocarbon fluid

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