KR102618845B1 - 저점도 기능성 유체 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은,
(A) 50 내지 85wt%, 바람직하게는 60 내지 82wt%의, 화학식 I에 따르는 알콕시 글리콜;
(B) 1 내지 15wt%, 바람직하게는 1.5 내지 10wt%의, 화학식 II에 따르는 알콕시 글리콜;
(C) 6 내지 35wt%, 바람직하게는 10 내지 25wt%의, 화학식 III에 따르는 화합물 중 적어도 하나;
(D) 부식 억제제, 아민, 안정제, 소포제 및 윤활제로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 포함하고,
붕산과 글리콜 또는 알킬 폴리글리콜 화합물과의 에스테르를 최대 3wt% 포함하는, 기능성 유체에 관한 것이다.
[화학식 I]
CH3-O-(CH2-CH2-O)n-H
상기 화학식 I에서,
n은 2 내지 5의 수이고, 단, 화학식 I에 따르는 모든 화합물 중 적어도 30wt%에서 n은 3이다.
[화학식 II]
R1-O-(CH2-CH2-O)m-H
상기 화학식 II에서,
R1은 C2 내지 C8 알킬 잔기이고,
m은 2 내지 6의 수이고, 단, 화학식 II에 따르는 모든 화합물 중 적어도 65wt%에서 m은 3이다.
[화학식 III]
H-O-(CH2-CH2-O)k-H
상기 화학식 III에서,
k는 2 이상의 수이고, 단, 화학식 III에 따르는 모든 화합물 중 적어도 80wt%에서 k는 2 또는 3이다.

Description

저점도 기능성 유체 조성물
본 발명은, 알킬 폴리글리콜, 폴리글리콜 및 첨가제의 혼합물을 포함하는 저점도 기능성 유체 조성물로서, 상기 유체가, 낮은 함량의, 글리콜 또는 알킬 폴리글리콜의 붕산 에스테르를 갖는, 저점도 기능성 유체 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 유체는, 미국 연방 자동차 안전 기준(FMVSS) 제116호에 기술된 방법에 따라. -40℃에서 측정시 800센티스토크 미만의 저온 동점도를 나타내고, 적어도 250℃의 평형 환류 비점(equilibrium reflux boiling point: ERBP) 및 적어도 160℃의 습윤 평형 환류 비점(wet equilibrium reflux boiling point: WERBP)을 나타낸다.
본 발명에 따른 저점도 기능성 유체 조성물은, 다양한 응용 분야에서 유용하고, 특히 브레이크액(brake fluid)으로서, 특히 저온에서의 만족스러운 작동을 위한 저점도 유체를 필요로 하는 새로운 전자 잠금-방지 브레이크 시스템 또는 자동 잠금-방지 브레이크 시스템을 위한 브레이크액으로서 유용하다.
보레이트 에스테르를 기본으로 하는 기능성 유체 조성물은 당업계에 널리 공지되어 있다. 예를 들면 DOT 4 또는 DOT 5.1 브레이크액으로서 유용하기 위해서는, 이러한 보레이트 에스테르 기반 조성물은, 온도에 대한 적절한 저항성, 안정성을 유지하고 pH, 보유 알칼리도(reserve alkalinity), 부식 방지 및 고무 팽윤과 같은 기타 물리적 성질 요건들을 충족하면서, 특히 최소 건조 평형 환류 비점("ERBP"), 최소 습윤 평형 환류 비점("WERBP") 및 (예를 들면, -40℃에서 측정된) 최대 저온 동점도와 관련하여 엄격한 물리적 성질들 및 성능 요건들을 충족해야 한다.
보레이트 에스테르는 미국 연방 자동차 안전 기준(FMVSS) 제116호에 따른 DOT 4 및 DOT 5.1 기준, 특히 매우 높은 습윤 비점(WERBP)을 충족하는데 유리하지만, 보레이트 함유 브레이크액은 두 가지 문제와 관련이 있다. 미국 연방 자동차 안전 기준(FMVSS) 제116호는 2016년 10월 1일판 49 CFR §571.116을 인용하며, 본 명세서에서는 FMVSS라고 한다.
1.) 붕산은 CMR-화합물로 알려져 있다(repro tox 카테고리 1). 따라서, 이의 에스테르도 유사한 건강 위협(현재는 repro tox 카테고리 2로 분류됨)이 의심되므로 브레이크액의 보관, 취급 및 충전 동안 잠재적인 위험이 있다.
2.) 브레이크액 중의 붕소 함량은, 특히 브레이크액의 노화시 붕소 염의 무기 특성의 염 형성으로 인해, 겔 형성 또는 침전의 특정 위험과 관련이 있다. 결과적으로, 입자가 브레이크액에 발생할 수 있으며, 위기 상황에서 이의 성능을 제한한다.
WO-00/65001은, 알콕시 글리콜 보레이트 에스테르, 알콕시 글리콜 및 부식 억제제를 포함하고, 추가로 사이클릭 카복실산 유도체를 함유하는 유압유(hydraulic fluid)를 기술한다.
WO-02/38711은, 알콕시 글리콜 보레이트 에스테르, 알콕시 글리콜 성분 및 부식 억제제와 같은 첨가제를 포함하는 저점도 기능성 유체 조성물을 기술하며, 상기 알콕시 글리콜 보레이트 에스테르 및 알콕시 글리콜의 알콕실화도(alkoxylation degree)는 특정 좁은 패턴으로 제한된다.
US-4371448A는 DOT 5 사양을 명백히 충족하는 유압유를 교시한다. 상기 유압유는 (A) 약 20 내지 40wt%의, 오르토붕산, 디에틸렌 글리콜 및 에틸렌 글리콜 모노 알킬 에테르로부터 수득된 적어도 하나의 붕산 에스테르; (B) 30 내지 60wt%의, 적어도 하나의 에틸렌 글리콜 모노알킬 에테르; (C) 10 내지 40wt%의, 적어도 하나의 비스-(에틸렌 글리콜 모노알킬 에테르)-포르말; (D) 0.1 내지 5wt%의, 적어도 하나의 알킬아민; 및 (E) 0.05 내지 5wt%의, 적어도 하나의 안정제 및/또는 억제제로 본질적으로 구성되며, 각 경우의 중량 퍼센티지는 유체의 총 중량을 기준으로 한다.
EP-0750033A1은, 글리콜 에테르의 붕산 에스테르를 기본으로 하는 부식-억제 시스템을 포함하는 유압유 조성물, 특히 브레이크액 조성물로서, (1) 지방 아민 또는 하나 이상의 카복실산과 상기 아민의 염으로부터 선택되는 적어도 하나의 성분 (A) 및 (2) 하나 이상의 카복실산 지방산과 폴리옥시알킬렌 글리콜의 반응, 또는 카복실산 지방산의 하나 이상의 에스테르와 폴리옥시알킬렌 글리콜의 에스테르 교환 반응으로부터 생성되는 생성물로부터 선택된 적어도 하나의 성분 (B)를 포함하는 부식-억제 시스템을 포함하는 조성물을 교시한다.
EP-0617116A1은, 높은 비점, 특히 높은 평형 환류 비점 및 낮은 점도를 갖는 유압유 조성물을 교시한다. 상기 조성물은, 첨가제로서, 다음 화학식의, 120 내지 300의 분자량을 갖는 적어도 하나의 에테르 아민을 함유한다:
상기 화학식에서,
R3은 적어도 하나의 에테르 관능 그룹을 갖고 알콜 관능 그룹은 갖지 않는 직쇄 또는 측쇄 라디칼이고,
R은 메틸 라디칼 또는 수소 원자이고
p는 1 내지 3의 정수이고,
q는 0 내지 2의 정수이다.
WO-2012/003117A1은, 다음을 포함하는 기능성 유체 조성물을 개시한다:
(i) 상기 기능성 유체 조성물의 약 38wt% 내지 47wt%의 양의 알콕시 글리콜 혼합물로서, 상기 알콕시 글리콜 혼합물은
반복 단위:
를 갖는
화학식:
(상기 화학식에서,
각각의 R1, R2, R3, R4, R5는 수소(H)이거나, 또는 1 내지 8개 이상의 탄소 원자를 함유하는 알킬 그룹 또는 이들의 혼합물이고, 상기 혼합물은 n = 3인 경우, 상기 혼합물의 약 36wt% 내지 약 73wt% 양의 제1 알콕시 글리콜 성분, n = 4인 경우, 상기 혼합물의 17wt% 내지 약 43wt%의 제2 알콕시 글리콜 성분, 및 n이 5 이상인 경우, 상기 혼합물의 약 2wt% 내지 약 10wt% 양의 제3 알콕시 글리콜 성분을 갖는다)
를 갖는 알콕시 글리콜을 포함하는, 알콕시 글리콜 혼합물, 및
(ii) 상기 기능성 유체 조성물의 약 53wt% 내지 62wt% 양의 글리콜 보레이트 에스테르.
DE-2253888은, 유압 브레이크액, 자동 트랜스미션액 및 기타 다양한 용도의 유압유로서, (a) 45 내지 60부의 테트라에틸렌 글리콜 또는 40 내지 60부의 테트라에틸렌 글리콜과 화학식 I: H-(OCH2CHX)y-OH(여기서, X는 H 또는 Me이고; y>=2이고, 단, X = Me일 때, 화학식 I은 0.5 내지 5.0wt%의 양으로 존재한다)의 글리콜 적어도 하나의 혼합물; 및 (b) (i) 화학식 II: H-(OCH2CHX)3-OR(여기서, R은 저급 알킬이다)의 화합물 적어도 하나, (ii) 화학식 II의 화합물 적어도 하나와 화학식 III: H-(OCH2CH2)2-OR1(여기서, R1은 저급 알킬이다)의 화합물 적어도 하나의 혼합물, 및 (iii) R1 = Bu인 화합물 III으로부터 선택되는 60 내지 20중량부의 희석제를 포함하는 유압유를 교시한다. 상기 유체는 습기에 대한 민감도가 감소했으며, 습한 상태에서 이들의 최소 비점은 섭씨 155도이다.
DE3627432는, 글리콜과 글리콜 에테르를 기본으로 하는 브레이크액으로서, A) 상기 브레이크액의 총 중량을 기준으로 하여, 30 내지 80wt%의 글리콜 성분으로서, 글리콜들의 혼합물을 기준으로 하여, a) 0 내지 80wt%의 디에틸렌 글리콜 및/또는 디프로필렌 글리콜 및 b) 20 내지 100wt%의 트리에틸렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜 및/또는 테트라프로필렌 글리콜로 구성되는, 글리콜 성분, B) 상기 브레이크액의 총 중량을 기준으로 하여, 20 내지 70wt%의 글리콜 에테르 성분으로서, 글리콜 에테르들의 혼합물을 기준으로 하여, a) 10 내지 100wt%의, 화학식 R-(OAlk1)x-OR1(여기서, R 및 R1은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 그룹이고, Alk1은 에틸렌 또는 프로필렌 그룹이고, x는 3 내지 6의 정수이다)의 글리콜 디알킬 에테르 적어도 하나, 및 b) 0 내지 90wt%의, 화학식 R2-(OAlk2)y-OH(여기서, R2는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 그룹이고, Alk2는 에틸렌 또는 프로필렌 그룹이고, y는 2 내지 4의 정수이다)의 글리콜 모노알킬 에테르 적어도 하나로 구성되는, 글리콜 에테르 성분, 및 C) 상기 브레이크액의 총 중량을 기준으로 하여, 0 내지 5wt%의, 글리콜과 글리콜 에테르를 기본으로 하는 적어도 하나의 유체용 억제제로 본질적으로 구성되며, 단, 상기 브레이크액의 적어도 14wt%의 글리콜 성분 b)가 함유되며, wt%는 상기 브레이크액의 총 중량을 기준으로 하는, 브레이크액을 교시한다.
일반적으로 사용되는 유압유 조성물 및 브레이크액에 의해 충족되는 최소 ERBP 및 특히 WERBP 온도 요건을 동시에 충족하거나 초과하면서 저온 점도를 갖는 개선된 고성능 유압유 조성물 및 브레이크액에 대한 강력한 요구가 있다.
보레이트-비함유 브레이크액의 예는 문헌에 기술되어 있다
1.) FMVSS에 따른, 일반적으로 낮은 ERBP, 낮은 WERBP 및 -40℃에서의 높은 점도의 DOT3/클래스 3 유체.
2.) DE-3627432C2(Hoechst) 및 US2006/0264337(BASF)은, DOT 4 및 ISO 4925 클래스 4 규범의 최소 요건만을 충족하는 디에틸렌/트리에틸렌 글리콜 및 디프로필렌 글리콜 기반 브레이크액을 개시한다.
3.) WO-2007/005593A2(DOW)는, 0 내지 10wt%의 보레이트 에스테르를 함유하는 브레이크액의 조성물 및 다량의 부톡시-글리콜, 주로 부톡시-트리글리콜의 용도를 기술한다.
이러한 개발은 높은 ERBP를 허용하지만, 여전히 너무 높은 -40℃에서의 점도 및 낮은 WERBP로 인해 어려움을 겪는다. 본 발명에 의해 해결하고자 하는 과제는 아래 언급된 성질들을 갖고 보레이트가 본질적으로 또는 전혀 없는 유압유를 제공하는 것이다.
Figure 112021039290022-pct00004
아직, 이러한 기준을 충족하는 보레이트-비함유(borate-free) 조성물은 알려져 있지 않다.
본 발명에 따라, 부식에 대한 탁월한 저항성, 높은 안정성을 유지하고, pH, 보유 알칼리도 및 고무 팽윤과 같은 기타 물리적 성질 요건들을 충족하면서, 보다 우수한 ERBP 값 및 WERBP 값을 나타내는 그리고 저온 동점도를 위한 기능성 유체 조성물이 발견되었다. 특히, 매우 높은 WERBP 값이 달성된다.
제1 측면에서, 본 발명은, 기능성 유체로서, 상기 기능성 유체는
(A) 50 내지 85wt%, 바람직하게는 60 내지 82wt%의, 화학식 I에 따르는 알콕시 글리콜,
(B) 1 내지 15wt%, 바람직하게는 1.5 내지 10wt%의, 화학식 II에 따르는 알콕시 글리콜,
(C) 6 내지 35wt%, 바람직하게는 10 내지 25wt%의, 화학식 III에 따르는 화합물 적어도 하나, 및
(D) 부식 억제제, 아민, 안정제, 소포제 및 윤활제로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 포함하고,
상기 기능성 유체는, 붕산과 글리콜 또는 알킬 폴리글리콜 화합물과의 에스테르를 최대 3wt% 포함하는, 기능성 유체에 관한 것이다.
[화학식 I]
CH3-O-(CH2-CH2-O)n-H
상기 화학식 I에서,
n은 2 내지 5의 수이고, 단, 화학식 I에 따르는 모든 화합물 중 적어도 30wt%에서 n은 3이다.
[화학식 II]
R1-O-(CH2-CH2-O)m-H
상기 화학식 II에서,
R1은 C2 내지 C8 알킬 잔기이고,
m은 2 내지 6의 수이고, 단, 화학식 II에 따르는 모든 화합물 중 적어도 65wt%에서 m은 3이다.
[화학식 III]
H-O-(CH2-CH2-O)k-H
상기 화학식 III에서,
k는 2 이상의 수이고, 단, 화학식 III에 따르는 모든 화합물 중 적어도 80wt%에서 k는 2 또는 3이다.
제2 측면에서, 본 발명은 차량용 브레이크용 브레이크액으로서의 상기 제1 측면의 기능성 유체의 용도를 제공한다.
제3 측면에서, 본 발명은, 유압 시스템을 통해 제동력을 전달하는 차량용 브레이크를 작동시키는 방법으로서, 유압 시스템을 상기 제1 측면에 따르는 기능성 유체로 충전함을 포함하는, 차량용 브레이크를 작동시키는 방법을 제공한다.
상기 기능성 유체를 이하에서는 "유체"라고 할 수 있다.
본 발명에 따르는 기능성 유체의 성분 (A)는 화학식 I에 따르는 메틸-말단화된 폴리글리콜이다. 화학식 I에 따르는 적합한 화합물은 2, 3, 4 또는 5개의 에톡시 단위를 포함한다. 5개보다 높은 수의 에톡시 단위, 즉, 6개 이상의 에톡시 단위를 갖는 화합물이 존재할 수 있지만, 화학식 I에 따르는 모든 화합물의 총 중량을 기준으로 하여, 최대 3wt%의 함량으로 제한되어야 한다.
본 발명의 유체 중 화학식 I에 따르는 모든 화합물의 총 양은, 유체의 중량을 기준으로 하여, 50 내지 85wt%, 바람직하게는 60 내지 82wt%, 보다 바람직하게는 65 내지 81wt%, 예를 들면 바람직하게는 68 내지 80wt%이다. n = 2를 갖는 임의의 화학식 I 성분의 상대적인 양은 바람직하게는 2.5wt% 이하이다. n = 3을 갖는 임의의 화학식 I 성분의 상대적인 양은 적어도 30wt%, 바람직하게는 50 내지 90wt%이다. n = 4 및 5를 갖는 임의의 화학식 I 성분의 상대적인 양은 바람직하게는 10 내지 50wt%, 보다 바람직하게는 13 내지 49wt%이다. 이러한 모든 상대적인 양은 화학식 I의 화합물의 총 양을 기준으로 하며, 이러한 총 양은 100wt%이다. 성분 (A)에서, n = 1인 종은 바람직하게는 1wt%보다 높은 양으로 존재하지 않는다. 성분 (A)에서, n = 6 이상인 종은 바람직하게는 3wt%보다 높은 양으로 존재하지 않는다.
n = 4 이상인 화학식 I 성분의 양을 증가시키면, 유체의 점도가 높아질 수 있다.
본 발명의 기능성 유체 조성물의 화학식 II에 따르는 성분 (B)는 m = 2 내지 m = 6, 바람직하게는 m = 2 내지 m = 4의 에톡실화도를 갖는 종을 포함한다. 성분 (B)는 에톡실화도 및/또는 라디칼 R1과 관련하여 단일 종 또는 상이한 종들의 혼합물일 수 있다. 라디칼 R1은 바람직하게는 C2- 내지 C4-알킬 라디칼이다. R1은 보다 바람직하게는 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, 2급-부틸, 3급-부틸일 수 있다. 에틸 및 특히 부틸이 가장 바람직하다.
본 발명의 성분 (B)에 유용한 알콕시 글리콜의 예는, 에틸디글리콜, 에틸트리글리콜, 에틸테트라글리콜, 에틸펜타글리콜, 에틸헥사글리콜, n-프로필디글리콜, n-프로필트리글리콜, n-프로필테트라글리콜, n-프로필펜타글리콜, n-프로필헥사글리콜, n-부틸디글리콜, n-부틸트리글리콜, n-부틸테트라글리콜, n-부틸펜타글리콜, n-부틸헥사글리콜 및 이들의 혼합물을 포함한다. 의심의 여지를 없애기 위해, "글리콜"은 항상 "에틸렌 글리콜"을 의미한다. 부틸트리글리콜 및 부틸테트라글리콜이 바람직하다.
성분 (B)는 바람직하게는, m = 3인 종을 단독으로 또는 주로 포함하는 화학식 II의 알콕시 글리콜들의 혼합물을 포함한다. 표현 "주로"는, 성분 (B)의 적어도 65wt%, 보다 바람직하게는 적어도 75wt%가 m = 3인 종을 포함함을 의미한다. m = 4인 종은 바람직하게는 10wt% 이상의 양으로 존재한다. 임의의 경우에, m = 2 및/또는 m = 5 및/또는 m = 6인 알콕시 글리콜 종은 적은(minor) 양으로 존재할 수 있다. m = 2인 종은 바람직하게는 3wt%를 초과하지 않는 양으로 존재한다. m = 5, 6 또는 그 이상인 종은 바람직하게는 총 5wt% 미만의 양으로 존재한다. 성분 (B)의 종의 중량 퍼센티지는 wt%로 제공되며, 성분 (B)의 총 양은 100wt%이다. 본 발명의 유체 중, 화학식 II에 따르는 모든 화합물의 총 양은 1 내지 15, 바람직하게는 1.5 내지 10wt%이다.
성분 (C)는 화학식 III에 따르는 폴리에틸렌 글리콜이다. 화학식 III에서, k는 2 이상의 수이다. k가 2 내지 4의 수인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, k는 2 또는 3이다.
화학식 III에 따르는 모든 화합물 중 적어도 80wt%에서 k는 2 또는 3인 것이 요구되며, wt%는 화학식 III에 따르는 모든 화합물의 총 중량을 기준으로 한다. 이것은 k가 2 또는 3인 화학식 III에 따르는 화합물이, 본 발명의 유체를 기준으로 하여, 총 유체 중량을 100wt%로 하여, 4.8 내지 28wt%, 바람직하게는 8 내지 20wt%를 구성함을 의미한다.
하나의 바람직한 양태에서, 성분 (C)는 k가 2 또는 3인 화학식 III에 따르는 화합물들의 혼합물이다.
본 발명의 유체 중 성분 (C)의 총 양은, 유체의 중량을 기준으로 하여, 즉, 유체의 총 중량을 100wt%로 하여, 6 내지 35wt%, 바람직하게는 10 내지 25wt%, 보다 바람직하게는 16 내지 23wt%이다.
하나의 바람직한 양태에서, k = 2인 화학식 III의 종의 양은 6 내지 12wt%이다. 하나의 다른 바람직한 양태에서, k = 3인 화학식 III의 종의 양은 5 내지 15wt%이다. 하나의 다른 바람직한 양태에서, k가 4 이상인 화학식 III에 따르는 종의 총 양은 최대 8wt%, 보다 바람직하게는 최대 5wt%이다. 화학식 III에 따르는 종에 대해 제공된 상기 중량 퍼센티지는 본 발명의 유체의 중량 퍼센티지로서 제공되며, 즉, 본 발명의 유체의 총 중량은 100wt%이다. 이들은 성분 (C)의 총 중량에 대한 중량 퍼센티지로서 제공되지 않는다.
성분 (D)는, 현재의 규범 및 표준 FMVSS, SAE J 1703 및 ISO 4925에 따라 브레이크액에 대해 충족해야 할 사양에 대한 성취를 위해 기능성 유체에 특정한 성질을 부여하는데 필요한 첨가제이다. 본 발명의 유체 중 모든 성분 (D)의 바람직한 총 양은 0.4 내지 6wt%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 5.5wt%이다.
성분 (D)는, 부식 억제제, 보유 알칼리도 제제(reserve alkalinity agent)로서의 아민, 안정화 항산화제, 소포제, 윤활제 및 염료로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 포함한다.
성분 (D)는 아민을 포함할 수 있다. 아민은 바람직하게는 알킬 아민 또는 사이클로알킬 아민, 알칸올 아민, 알킬 아민 에톡실레이트 및 이들의 혼합물이다. 바람직한 사이클로알킬 그룹은 5 내지 12개의 탄소 원자를 갖는다. 바람직한 알킬 아민은 모노- 및 디-(C4- 내지 C20-알킬)아민이다. 적합한 알킬 아민 또는 사이클로알킬 아민의 예는 n-부틸아민, n-헥실아민, n-옥틸아민, 2-에틸헥실아민, 이소노닐아민, n-데실아민, n-도데실아민, 올레일아민, 디-n-프로필아민, 디-이소프로필아민, 디-n-부틸아민, 트리-n-부틸아민, 디-n-아밀아민, 사이클로헥실아민 및 상기 아민들의 염이다. 적합한 알칸올아민의 예는 모노-, 디- 및 트리메탄올아민, 모노-, 디- 및 트리에탄올아민, 모노-, 디- 및 트리-n-프로판올아민 및 모노-, 디- 및 트리-이소프로판올아민이다. 적합한 알킬 아민 에톡실레이트의 예는, 1.5 내지 5개의 EO 잔기를 지니고 또한 8 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 알킬 쇄를 지닌 적합한 직쇄 또는 측쇄 알킬아민 에톡실레이트이다. 바람직한 알칸올 아민은, 아민 질소 원자에 결합된 1, 2 또는 3개의 하이드록시지방족 그룹을 가지며, 상기 하이드록시지방족 그룹은 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는다. 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 및 디-이소프로판올아민이 특히 바람직하다.
알킬아민 에톡실레이트가 그 자체로 부식 억제 성질을 나타내지만, 본 발명의 기능성 유체 조성물의 성분 (D)는, 상기 아민 이외에, 부식 억제 작용을 갖는 적어도 하나의 첨가제를 포함할 수 있다. 부식 억제 성질을 갖는 적합한 통상의 첨가제는 지방산, 예를 들면, 라우르산, 팔미트산, 스테아르산 또는 올레산; 인 또는 인산과 지방족 알콜 또는 지방족 알콜 에톡실레이트과의 에스테르; 포스파이트, 예를 들면, 에틸 포스페이트, 디메틸 포스페이트, 이소프로필 포스페이트, n-부틸 포스페이트, 트리페닐 포스파이트 및 디이소프로필 포스파이트; 헤테로사이클릭 질소 함유 유기 화합물, 예를 들면, 벤조트리아졸, 톨릴트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 벤조이미다졸, 퓨린, 아데닌, 및 이러한 헤테로사이클릭 유기 화합물의 유도체를 포함한다. 물론, 부식 억제 작용을 갖는 상기 첨가제들의 혼합물이 사용될 수 있다.
소포제는, 오일계 소포제, 예를 들면, 천연 오일, 글리세라이드 또는 왁스, 미세 분말상 실리카, 알콕실레이트, 예를 들면, EO/PO 블록 공중합체, 실리콘계 소포제, 바람직하게는 폴리에테르 개질된 유도체 또는 실리콘 유도체 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 유체는, 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 0 내지 5wt%의 윤활제를 포함할 수 있다. 적합한 윤활제는, 예를 들면, 폴리프로필렌 옥사이드, 랜덤 폴리(C2- 내지 C4-알킬렌) 옥사이드, 랜덤 모노 C1 내지 C4 치환된 폴리(C2- 내지 C4-알킬렌) 옥사이드, 피마자유, 리시놀레산 및 피마자유의 에톡실레이트 또는 리시놀레산의 에톡실레이트, 및 이들의 혼합물이다.
항산화제 또는 에이징 방지제라고도 할 수 있는 적합한 안정제는, 비스페놀(예를 들면, 비스페놀 A 또는 비스페놀 M), 부틸 하이드록시톨루엔, 메톡시 페놀, 부틸화 하이드록시 아니솔, 하이드로퀴논 유도체와 같은 치환된 페놀; 입체 장애 아민, 예를 들면, 벤질화, 알킬화 또는 스티렌화 디페닐아민, 스티렌화 페닐아민, 치환된 피페리딘 유도체, 페노티아진 유도체 또는 퀴놀린 유도체, 및 이들의 혼합물이다. 일반적으로, 임의의 문헌에 공지된 글리콜 안정화제가 본원에서 사용될 수 있다.
하나의 바람직한 양태에서, % 값으로서의 (A) 내지 (D)의 합은 100wt%이다.
본 발명의 유체 중 붕산 에스테르로서의 전체 함량은 최대 3wt%, 바람직하게는 0.3wt% 미만이다.
하나의 바람직한 양태에서, 성분 (A)와 성분 (B)의 중량비는 (A):(B) = 82:1 내지 6:1이다.
하나의 바람직한 양태에서, n = 3인 화학식 I에 따르는 화합물과 n = 4 이상인 화학식 I에 따르는 화합물의 중량비는 (n = 3):(n = 4 이상) = 1:1 내지 6:1이다.
하나의 바람직한 양태에서, 성분 (A)와 성분 (C)의 중량비는 (A):(C) = 2.0:1 내지 8.2:1이다.
하나의 양태에서, 본 발명의 주제는, 하기 기능성 유체에 상응한다:
기능성 유체로서, 상기 기능성 유체는
(A) 50 내지 85wt%, 바람직하게는 60 내지 82wt%의, 화학식 I에 따르는 알콕시 글리콜,
(B) 1 내지 15wt%, 바람직하게는 1.5 내지 10wt%의, 화학식 II에 따르는 알콕시 글리콜,
(C) 6 내지 35wt%, 바람직하게는 10 내지 25wt%의, 화학식 III에 따르는 화합물 적어도 하나, 및
(D) 부식 억제제, 아민, 안정제, 소포제 및 윤활제로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 포함하고,
상기 기능성 유체는, 붕산과 글리콜 또는 알킬 폴리글리콜 화합물과의 에스테르를 최대 3wt% 포함하고,
상기 기능성 유체에서,
상기 성분 (D)는 0.4 내지 6wt%, 바람직하게는 0.5 내지 5.5wt%의 양으로 존재하고,
상기 부식 억제제는, C8 내지 C22 지방산, 인 또는 인산과 C1 내지 C18 지방족 알콜과의 에스테르, 적어도 하나의 C1 내지 C12 탄화수소 잔기를 갖는 포스파이트; 헤테로원자로서 적어도 하나의 질소 원자를 갖는 헤테로사이클릭 유기 화합물, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되고,
상기 아민은, 알킬 아민 또는 사이클로알킬 아민, 알칸올 아민, 알킬 아민 에톡실레이트 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되고,
상기 안정제는, 치환된 페놀, 입체 장애 아민 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되고,
상기 소포제는, 천연 오일, 글리세라이드, 왁스, 미세 분말상 실리카, 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 블록 공중합체, 실리콘계 소포제 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되고,
상기 윤활제는, 폴리프로필렌 옥사이드, 랜덤 폴리(C2- 내지 C4-알킬렌) 옥사이드, 랜덤 모노 C1 내지 C4 치환된 폴리(C2- 내지 C4-알킬렌) 옥사이드, 피마자유, 리시놀레산, 피마자유의 에톡실레이트 또는 리시놀레산의 에톡실레이트, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다.
[화학식 I]
CH3-O-(CH2-CH2-O)n-H
상기 화학식 I에서,
n은 2 내지 5의 수이고, 단, 화학식 I에 따르는 모든 화합물 중 적어도 30wt%에서 n은 3이다.
[화학식 II]
R1-O-(CH2-CH2-O)m-H
상기 화학식 II에서,
R1은 C2 내지 C8 알킬 잔기이고,
m은 2 내지 6의 수이고, 단, 화학식 II에 따르는 모든 화합물 중 적어도 65wt%에서 m은 3이다.
[화학식 III]
H-O-(CH2-CH2-O)k-H
상기 화학식 III에서,
k는 2 이상의 수이고, 단, 화학식 III에 따르는 모든 화합물 중 적어도 80wt%에서 k는 2 또는 3이다.
본 발명의 기능성 유체 조성물은, ERBP 온도 및 WERBP 온도 그리고 이와 동시에 저온 점도 성능에서 우수한 거동을 나타낸다. 본 발명의 기능성 유체 조성물은, 적어도 250℃, 보다 바람직하게는 적어도 260℃의 ERBP, 및 적어도 160℃, 보다 바람직하게는 적어도 165℃의 WERBP를 나타낸다. 본 발명의 기능성 유체 조성물은, 800센티스토크("cSt")(=mm2/s) 미만, 보다 바람직하게는 750cSt 미만의 저온 동점도를 나타내며, 각각은 -40℃의 온도에서 측정된다. 본 발명의 기능성 유체 조성물의 선택되는 예는, ISO 4925 클래스 6 브레이크액의 요건들인, ERBP 최소 250℃, WERBP 최소 165℃ 및 -40℃에서의 최대 점도 750cSt를 충족할 수 있다. 분석 방법은 참조되는 FMVSS에 기술되어 있다. 일반적으로, 본 발명의 유체의 점도는 본 발명의 유체의 성분들의 점도에 따른다 본 발명에 따르는 유체가 800센티스토크 미만의 동점도를 나타내지 않는 경우, 성분 (B) 및 (C)의 일부를 n이 3 이하인 성분 (A)로 교체하면 동점도가 감소할 것이다. 이러한 교체시, ERBP 및 WERBP가 각각 250℃ 및 160℃ 초과를 유지하도록 주의해야 한다. 교체에 적합한 성분 (A)를 선택하고, ERBP 및 WERBP를 원하는 범위 내로 유지하는 방식으로 (B)와 (C)의 비를 조정하는 것이 필요하다.
본 발명의 저점도 기능성 유체 조성물은, 예를 들면 승용차 및 트럭과 같은 차량, 특히 저온에서의 만족스러운 작동을 위해 저점도 유체를 필요로 하는 새로운 전자 잠금-방지 브레이크 시스템 또는 자동 잠금-방지 브레이크 시스템을 위한 브레이크액으로서 특히 유용하다.
본 발명의 기능성 유체 조성물은, 이의 ERBP 온도 및 WERBP 온도에서의 보다 우수한 거동 및 저온 점도 성능 이외에도, 우수한 부식 방지, 우수한 수 상용성(water compatibility), 온화한 pH 값, 저온 및 고온에 대한 우수한 안정성, 우수한 산화 안정성, 우수한 화학적 안정성, 고무 및 엘라스토머에 대한 우수한 거동, 우수한 윤활 성능 및 우수한 발포 거동을 나타낸다.
실시예
표 1은 기능성 유체 조성물 및 이의 성능을 보여준다. 숫자는 달리 명시되지 않는 한 wt%로 제공된다.
[표 1]

Claims (30)

  1. 기능성 유체(functional fluid)로서, 상기 기능성 유체는
    (A) 50 내지 85wt% 또는 60 내지 82wt%의, 화학식 I에 따르는 알콕시 글리콜,
    (B) 1 내지 15wt% 또는 1.5 내지 10wt%의, 화학식 II에 따르는 알콕시 글리콜,
    (C) 6 내지 35wt% 또는 10 내지 25wt%의, 화학식 III에 따르는 화합물 적어도 하나, 및
    (D) 부식 억제제, 아민, 안정제, 소포제 및 윤활제로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 포함하고,
    상기 기능성 유체는, 붕산과 글리콜 또는 알킬 폴리글리콜 화합물과의 에스테르를 최대 3wt% 포함하는, 기능성 유체.
    [화학식 I]
    CH3-O-(CH2-CH2-O)n-H
    상기 화학식 I에서,
    n은 2 내지 5의 수이고, 단, 화학식 I에 따르는 모든 화합물 중 적어도 30wt%에서 n은 3이다.
    [화학식 II]
    R1-O-(CH2-CH2-O)m-H
    상기 화학식 II에서,
    R1은 C2 내지 C8 알킬 잔기이고,
    m은 2 내지 6의 수이고, 단, 화학식 II에 따르는 모든 화합물 중 적어도 65wt%에서 m은 3이다.
    [화학식 III]
    H-O-(CH2-CH2-O)k-H
    상기 화학식 III에서,
    k는 2 이상의 수이고, 단, 화학식 III에 따르는 모든 화합물 중 적어도 80wt%에서 k는 2 또는 3이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 성분 (A) 내지 (D)의 합이 100wt%인, 유체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화학식 I에 따르는 모든 화합물 중 50 내지 90wt%가 n = 3을 갖는, 유체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화학식 I에 따르는 모든 화합물 중 10 내지 50wt%가 n = 4 또는 5를 갖는, 유체.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화학식 I에 따르는 모든 화합물 중 2.5wt% 이하가 n = 2를 갖는, 유체.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, n = 1인 화학식 I에 따르는 화합물로서의 성분 (A)의 함량이 1wt% 이하인, 유체.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, n = 6 이상인 화학식 I에 따르는 화합물로서의 성분 (A)의 함량이 3wt% 이하인, 유체.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유체 중의 붕산 에스테르로서의 전체 함량이 최대 0.3wt%인, 유체.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 화학식 II에 따르는 모든 화합물 중 10wt% 이상이 m = 4를 갖는, 유체.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, R1이 C2 내지 C4 알킬, 또는 에틸 또는 부틸인, 유체.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 화학식 II에 따르는 모든 화합물 중 적어도 75wt%에서 m = 3인, 유체.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 화학식 II에 따르는 모든 화합물 중 3wt% 이하가 m = 2를 갖는, 유체.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 화학식 II에 따르는 모든 화합물 중 5wt% 이하가 m = 5 이상을 갖는, 유체.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, k = 2인 화학식 III에 따르는 화합물의 총 양이, 총 유체의 1 내지 15wt% 또는 6 내지 12wt%인, 유체.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, k = 3인 화학식 III에 따르는 화합물의 총 양이, 총 유체의 5 내지 15wt%인, 유체.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서, k = 4 이상인 화학식 III에 따르는 화합물의 총 양이, 총 유체의 7wt% 이하 또는 5wt% 이하인, 유체.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 성분 (A)와 성분 (B)의 중량비가 (A):(B) = 82:1 내지 6:1인, 유체.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서, n = 3인 화학식 I에 따르는 화합물과 n = 4 이상인 화학식 I에 따르는 화합물의 중량비가 (n = 3):(n = 4 이상) = 1:1 내지 6:1인, 유체.
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서, 성분 (A)와 성분 (C)의 중량비가 (A):(C) = 2.0:1 내지 8.2:1인, 유체.
  20. 제1항 또는 제2항에 있어서, 성분 (D)가 0.4 내지 6wt% 또는 0.5 내지 5.5wt%의 양으로 존재하고,
    상기 부식 억제제가, C8 내지 C22 지방산, 인 또는 인산과 C1 내지 C18 지방족 알콜과의 에스테르, 적어도 하나의 C1 내지 C12 탄화수소 잔기를 갖는 포스파이트; 헤테로원자로서 적어도 하나의 질소 원자를 갖는 헤테로사이클릭 유기 화합물, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되고,
    상기 안정제가, 치환된 페놀, 입체 장애 아민 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되고,
    상기 소포제가, 천연 오일, 글리세라이드, 왁스, 분말상 실리카, 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 블록 공중합체, 실리콘계 소포제 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되고,
    상기 윤활제가, 폴리프로필렌 옥사이드, 랜덤 폴리(C2- 내지 C4-알킬렌) 옥사이드, 랜덤 모노 C1 내지 C4 치환된 폴리(C2- 내지 C4-알킬렌) 옥사이드, 피마자유, 리시놀레산, 피마자유의 에톡실레이트 또는 리시놀레산의 에톡실레이트, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는, 유체.
  21. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 아민이, 알킬 아민 또는 사이클로알킬 아민, 알칸올 아민, 알킬 아민 에톡실레이트 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는, 유체.
  22. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 성분 (D) 내에, 유체 중량을 기준으로 하여, 0.3 내지 2wt%의 아민을 포함하는, 유체.
  23. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유체 중의, 붕산과 글리콜 또는 알킬 폴리글리콜 화합물과의 에스테르로서의 함량이 3wt% 미만, 1wt% 미만, 또는 0.1wt%이거나, 상기 유체는 상기 붕산 에스테르가 본질적으로 없는, 유체.
  24. 제1항 또는 제2항에 있어서, -40℃에서 800센티스토크 미만의 동점도, 적어도 250℃의 건조 평형 환류 비점(dry equilibrium reflux boiling point), 및 적어도 160℃의 습윤 평형 환류 비점을 갖는, 유체.
  25. 브레이크액(brake fluid)으로서 사용하기 위한, 제1항 또는 제2항에 기재된 유체.
  26. 차량용 브레이크를 작동시키는 방법으로서, 제1항 또는 제2항에 기재된 유체에 의한 유압을 전달함을 포함하는, 방법.
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