KR20010020303A - 오버베이스된 세정제에서의 점도 이동률 조절 - Google Patents

Abstract

점도의 증가 또는 이동률은 시간이 지남에 따라 특히 승온에서 오버베이스된 세정제에서 일어난다. 점도 이동률은 친유성 기 및 또한 2차 히드록실 관능기를 갖는 화합물의 첨가량을 첨가하므로써 조절된다. 0.1 내지 5.0 중량%, 바람직하게는 0.25 내지 1.0 중량% 양의 조절제를 첨가하면 약 37 ℃ 내지 82 ℃의 승온에서 약 4주 동안 저장된 세정제에서 약 10 % 이하로 최소한의 점도 이동률이 생긴다. 점도 이동률 조절제의 정도는 오버베이스된 세정제에 첨가되는 첨가제의 양에 비례한다. 바람직한 점도 이동률 조절제에는 디노닐 페놀과 같은 알킬화된 페놀, 카놀라유 및 호호바유와 같은 식물성유 및 12-히드록시 스테아르산과 같은 카르복실산이 있다. 점도 이동률 조절제가 극히 오버베이스된 칼슘 술포네이트에 대해 특히 효과적이다.

Description

오버베이스된 세정제에서의 점도 이동률 조절 {Viscosity Drift Control in Overbased Detergents}

오버베이스된 세정제는 윤활유에 광범위하게 사용된다. 일반적으로, 오버베이스된 세정제는 윤활유 중에 혼입하기 전에 수송되고 저장된다. 종종 저장 및 수송 상태는 세정제를 주위 온도 보다 상당히 높은 온도에 장기간 동안 노출시킨다. 일부 오버베이스된 세정제는 시간이 지남에 따라 그리고 승온하에 점도가 증가한다. 이 점도의 증가 또는 이동에 의해 세정제는 초기 특정화된 점도를 갖는 표준 규격으로부터 벗어나게 되며, 어떤 경우에는 저장된 오버베이스된 세정제의 점도가 윤활유 중에 배합하고 사용하는데 적절하지 않을 정도로 증가하게 된다. 윤활유 분야는, 미국 특허 제5,011,618호 (Papke et al.) 및 제4,387,033호 (Lenack el al.)에 논의된 바와 같이 취급 및 여과성 문제 때문에 점도가 높은 오버베이스된 세정제를 배제하였다.

오버베이스된 칼슘 술포네이트 세정제는 일반적으로 100 ℃에서 약 200 내지 250 cSt 이하의 점도를 갖도록 요구되지만, 승온하에 몇주 동안 저장된 후 점도는 100 ℃ 이상에서 400 cSt 까지 이동된다. 증가되거나 높은 점도의 오버베이스된 칼슘 술포네이트는 윤활유에 배합하고 사용하는데 부적절하게 된다. 오버베이스된 세정제 분야에서는 점도 이동률 조절제 또는 조절계가 요구되고 있다.

특정 성능 특성을 증가시키기 위해 특정 알킬 페놀 및 식물성 오일을 마무리처리된 배합 윤활유에 첨가하는 것은 윤활유 분야에 알려져 있지만, 오버베이스된 세정제에 첨가할 때 이러한 첨가제의 제한된 양의 첨가제는, 마무리 처리된 윤활유에 세정제를 배합하기 전에 장기간 저장시 점도 이동률을 효과적으로 조절시킨다는 것은 알려져 있지 않다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "점도 이동률"은 시간이 지남에 따른 점도의 변화 (증가)를 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "점도 이동률 조절"은 시간이 지남에 따른 점도의 변화 (증가)를 감소시키는 것을 의미한다.

본 발명은 오버베이스된 세정제에서 점도 이동률 조절에 관한 것이다.

<발명의 개요＞

오버베이스된 세정제에 대한 점도 이동률 조절계는 친유성 기 및 2차 히드록실 관능기를 갖는 첨가량의 화합물을 첨가하므로써 달성된다. 이 점도 이동률 조절 첨가제 또는 제제가 오버베이스된 세정제에 첨가량으로 첨가될 때, 점도는 승온에서 몇주 동안 지난 후 거의 변하지 않거나 또는 약간 증가된 상태로 남아있는 반면, 제제가 첨가되지 않은 경우 점도는 상업적으로 허용불가능한 정도로 시간이 지남에 따라 증가한다. 본 발명의 제제에 의해 오버베이스된 생성물이 표준 규격으로 유지된다.

오버베이스된 세정제 중에 0.1 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.25 내지 1.0 중량%의 양의 점도 이동률 조절제가 효과적이다. 이 첨가량의 점도 이동률 조절제는 점도 이동률을 약 35 ℃ 이상의 승온에서 4주가 지남에 따라 초기 점도보다 10 % 이하로 증가율을 감소시켰다.

점도 이동률 조절제는 일반적으로 (1) 식물성유, (2) 카르복실산 및 (3) 알킬 페놀을 포함한다.

<바람직한 실시태양의 설명＞

광범위한 일면에서 본 발명의 점도 이동률 조절제는 친유성 기 및 2차 히드록실 관능기를 모두 갖는 화합물을 포함한다. 본 발명에 따른 이러한 2차 히드록실 관능기로는 OH, 지방산 트리글리세라이드 수소 결합과 같은 OH-HO 수소 결합 (예를 들어, 식물성 오일) 및 이 관능기의 에스테르 형태의 OH를 들 수 있다. 조절제 또는 화합물은 바람직하게는 중간 정도의 분자량 (MW)을 갖는다. 점도 이동률 조절제는 분자량이 약 150 내지 1,000 또는 그 이상이고 실질적으로 바람직하게는 280 내지 1,000이다.

일반적으로 3개 군의 화합물이 본 발명에 따른 점도 이동률 조절제의 상기 정의내에 포함되는 것으로 밝혀졌다. 이들 점도 이동률 조절제의 군에는 친유성 기 및 다른 2차 히드록실 관능기를 갖는, (1) 식물성유, (2) 카르복실산 및 (3) 알킬 페놀이 포함된다. 적절한 식물성유에는 카놀라유, 호호바유, 해바라기유, 평지씨유, 아마씨유 및 야자씨유 등이 포함된다. 카놀라유 및 호호바유와 같은 식물성유가 바람직하다. 알킬 페놀에는 모노, 디, 선형 및 분지쇄 알킬 페놀이 포함된다. 알킬 페놀의 알킬기는 탄소수 40 이하, 바람직하게는 탄소수 6 내지 20일 수 있다. 유용한 알킬 페놀에는 헵틸 페놀, 옥틸 페놀, 도데실 페놀, 노닐 페놀 및 시클로헥실 페놀이 있다. 용어 "알킬 페놀" 또는 "알킬 페놀계"는 본 명세서에 하나 이상의 알킬 페놀계를 나타내는 것으로 사용되는 것으로 이해되어야 한다. 디노닐 페놀이 바람직한 알킬 페놀이다. 본 발명에 따른 적절한 카르복실산에는 카프르산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 이소스테아르산, 아라키드산, 베헨산, 리그노세르산, 라우롤레산, 미리스톨레산, 팔미톨레산, 올레산, 가돌레산, 에루크산, 리시놀레산, 리놀레산 및 리놀레산이 포함된다. 12-히드록시 스테아르산이 바람직한 카르복실산이다. 상기 유용한 화합물은 친유성 기를 함유하고 또한 2차 히드록실 관능기도 함유한다는 것을 알아야 한다.

0.1 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.25 내지 1.0 중량% 양의 점도 이동률 조절제가 효과적이다. 점도 이동률 조절 효과는 세정제에 첨가되는 제제의 양에 비례한다. 본 발명의 조절제의 첨가량에 의해 영향을 받는 점도 이동률은 4주가 지난 후 약 10 % 이하이다. 즉, 오버베이스된 세정제 및 조절제의 배합물의 초기 점도는 4주가 지난 후 약 10 % 이하로 증가하거나 이동한다. 0.1 내지 5 중량%의 조절제가 오버베이스된 세정제에 첨가되고 세정제가 4주 동안 46 ℃ 내지 49 ℃에서 저장된 경우 조절된 점도 이동률은 100 ℃에서 약 5 내지 25 cSt이다.

일반적으로, 약 4주 동안 특히, 약 35 ℃ 이상의 승온에서 저장된 세정제는 점도 이동률이 적어도 약 30 % 이상인 것으로 밝혀졌다. 본 발명의 조절제가 0.1 내지 5 중량%의 첨가량으로 세정제에 첨가되는 경우, 점도 이동률은 일반적으로 상기 승온에서 4주 경과후 약 10 % 내지 15 %로 감소된다. 어떤 경우, 본 발명의 점도 조절제는 약 35 ℃ 이상의 승온에서 4주 경과후 점도 이동률을 약 10 % 이하로 감소시킨다.

가장 바람직하고 가장 효과적인 점도 이동률 조절제 중 하나는 알킬 페놀, 특히 디노닐 페놀 (DNP)인 것으로 밝혀졌다. 세정제가 약 37 ℃ 내지 82 ℃의 승온에서 약 4주 동안 저장된 경우, 세정제 중의 0.5 중량%의 DNP는 점도 이동률을 약 10 % 이하로 감소시키는 것으로 밝혀졌고, 또한 본 명세서에서 입증되고 있다. 윤활유 분야에서는 상업용 윤활유에 신규 화합물을 도입하는 것이 꺼려진다는 점에서 매우 보수적이다. 알킬 페놀은, 이들이 상업적으로 유용한 오버베이스된 세정제인 페네이트와 유사한 구조를 갖기 때문에 특히 바람직하다. 디노닐 페놀과 같은 알킬 페놀의 사용은 역성능 특성을 야기할 수 있는 윤활유 배합물에 구조적으로 불확실한 화합물을 도입하지 않는 것으로 윤활유 분야에서 인식되고 있다. 더욱이, 0.5 중량%의 DNP만이 매우 효과적이지만, DNP는 최소한의 사용 필요조건 및 저가, 뿐만 아니라 그의 구조적 허용성 때문에 가장 바람직하다.

상기 점도 이동률 조절제는 당업계에 잘 알려진 과정에 의해 제조되고 상업적으로 이용가능하다. 카놀라유는 특히 유용한 제제이고 상업적으로 용이하게 이용가능하며 값싸기 때문에 다른 바람직한 점도 이동률 조절제이다.

오버베이스된 세정제 생성물은 당업계에 잘 알려진 과정으로 제조되고 상업적으로 이용가능하다. 본 발명에 유용한 적절한 세정제에는 I 및 II족 금속 술폰네이트, 페네이트 및 카르복실레이트가 포함된다. 오버베이스된 칼슘 술포네이트 및 페네이트가 점도 이동률 조절에 특히 바람직하다. 특히, 극도로 오버베이스된 술포네이트 및 페네이트는 점도를 증가시키고, 본 발명의 이동률 조절제는 이들 극도로 오버베이스된 생성물에 특히 유용하다. 극도로 오버베이스된 술포네이트 및 페네이트는 약 200, 바람직하게는 400을 초과하는 과량의 TBN을 갖는 것이다.

<실시예 1-3＞

오버베이스된 칼슘 술포네이트 (TBN 400)의 시료를, 37.8 ℃ (100 ℉)에서 310 내지 700 SUS의 석유를 술폰화하고, 분자량이 430 내지 560인 합성된 디알킬 벤젠 알킬레이트를 술폰화하여 제조한 술폰산 0 내지 30 %와 배합하여 제조하였다. 술폰산 조성은 당업계에 잘 알려진 과정에 따라 수산화칼슘, 용매, 알콜 및 오일의 존재하에 카르보네이트시켜 오버베이스시켰다. 생성물 칼슘 술포네이트는 초기 점도가 100 ℃에서 331 cSt이었고, 디노닐 페놀 (실시예 1), 카놀라유 (실시예 2) 및 호호바유 (실시예 3)로 처리하고, 약 46 ℃ 내지 약 49 ℃에서 몇주 동안 유지시키고 이 기간 동안 점도를 측정하였다.

<실시예 1＞

디노닐 페놀첨가량 (중량%)	점도 (cSt, 100 ℃)
	초기	1주	2주	3주	4주
0	331 cSt	377 cSt	402 cSt	424 cSt	446 cSt
0.25	275 cSt	280 cSt	289 cSt	294 cSt	300 cSt
0.50	257 cSt	262 cSt	268 cSt	276 cSt	280 cSt
1.00	238 cSt	245 cSt	250 cSt	256 cSt	259 cSt
2	226 cSt	231 cSt	236 cSt	241 cSt	246 cSt
3	210 cSt	210 cSt	212 cSt	214 cSt	216 cSt

<실시예 2＞

카놀라유첨가량 (중량%)	점도 (cSt, 100 ℃)
	초기	1주	2주	3주	4주
0.50	255 cSt	262 cSt	273 cSt	285 cSt	311 cSt
1.00	237 cSt	242 cSt	249 cSt	255 cSt	261 cSt
2	212 cSt	213 cSt	217 cSt	222 cSt	227 cSt
5	166 cSt	166 cSt	167 cSt	178 cSt	170 cSt

<실시예 3＞

호호바유첨가량 (중량%)	점도 (cSt, 100 ℃)
	초기	1주	2주	3주	4주
5.00	142 cSt	147 cSt	150 cSt	154 cSt	155 cSt

실시예 1 내지 3의 결과는, 디노닐 페놀 및 식물성유인 카놀라 및 호호바유가 4주의 연장된 기간이 지남에 따라 46 ℃ 내지 49 ℃의 승온에서 상당한 점도 이동률 조절을 제공한다는 것을 입증한다. 0.2 내지 5 %의 조절제 (즉, 디노닐 페놀, 카놀라유 및 호호바유)를 사용하면 약 46 ℃ 내지 약 49 ℃의 승온하에 4주 후의 점도 이동률은 100 ℃에서 약 5 내지 25 cSt 이하이었다. 실시예 1 및 2는 또한, 점도 이동률 조절이 첨가된 제제의 양에 비례한다는 것을 입증한다.

<실시예 4＞

405 TBN을 갖는 오버베이스된 술폰화칼슘을 다양한 조절제를 첨가하여 71 ℃ 내지 82 ℃에서 저장하고, 점도를 몇주에 걸쳐 측정하였다.

첨가제첨가량 (중량%)	100 ℃에서의 점도 (cSt)
	초기	1주	2주	3주	4주
없음	268	289	320	360	405
0.5 % 디노닐 페놀	254	255	266	272	279
1.0 % 디노닐 페놀	235	245	246	253	257
2.0 % 디노닐 페놀	233	231	236	243	246
2.0 % 카놀라유	170	180	180	187	193
2.0 % % 12-히드록시스테아르산	266	261	274	288	295
2.0 % 호호바유	170	180	180	187	192
5.0 % 호호바유	167	171	174	177	178

실시예 4의 결과는, 본 발명의 범주내의 다양한 점도 이동률 조절제가 71 ℃ 내지 82 ℃의 승온에서 4주 동안 세정제를 저장한 경우 약 10 % 이하로 점도 이동률을 효과적으로 감소시킨다는 것을 입증한다.

<실시예 5＞

대조

405 TBN을 갖는 오버베이스된 술폰화칼슘을 본 발명의 범주 또는 정의내에 있지 않은 다양한 화합물의 첨가량과 배합하여 71 ℃ 내지 82 ℃에서 저장하고, 점도를 몇주에 걸쳐 측정하였다.

첨가제첨가량 (중량%)	100 ℃에서의 점도 (cSt)
	초기	1주	2주	3주	4주
없음	268	289	320	360	405
2 % 물	230	265	310	355	402
2 % Co-530 (에톡실화 페놀)	220	265	297	330	385
1.0 % 로다민 (Rhodamine) T	226	242	280	320	362

실시예 5는, 본 발명의 범주 및 정의내에 들지 않는 다양한 화합물이 점도 이동률 조절제로서 유용하지 않다는 것을 입증한다.

<실시예 6＞

디노닐 페놀 (DNP)

하기 표 6A 및 6B (점도 대 온도)에는, 디노닐 페놀 (DNP)과 함께 또는 없이 405 TBN을 갖는 오버베이스된 술폰화칼슘의 점도에 대해 각각 나타내는데, 이 두 경우에서 세정제는 동일한 특정 온도에서 4주 동안 저장하였다

DNP 없는 400 TBN 오버베이스된 칼슘 술포네이트

	점도 (cSt, 100 ℃)
온도	37.8 ℃	48.9 ℃	65.6 ℃	82.2 ℃
초기	193 cSt	193 cSt	193 cSt	193 cSt
1주	194 cSt	203 cSt	207 cSt	209 cSt
2주	196 cSt	201 cSt	216 cSt	216 cSt
3주	203 cSt	220 cSt	232 cSt	236 cSt
4주	207 cSt	228 cSt	251 cSt	265 cSt

0.5 % DNP를 갖는 동일한 400 TBN 오버베이스된 칼슘 술포네이트

	점도 (cSt, 100 ℃)
온도	37.8 ℃	48.9 ℃	65.6 ℃	82.2 ℃
초기	181 cSt	181 cSt	181 cSt	181 cSt
1주	183 cSt	186 cSt	184 cSt	188 cSt
2주	178 cSt	182 cSt	186 cSt	189 cSt
3주	181 cSt	186 cSt	191 cSt	195 cSt
4주	187 cSt	189 cSt	193 cSt	201 cSt

표 6A 및 6B의 결과는, 0.5 %의 DNP 이동률 조절제를 사용하므로써 400 TBN 칼슘 술포네이트 세정제의 점도가 승온에서 시험하였지만 4주에 걸쳐 비교적 안정하다는 것을 명백히 입증하고 있다. 보다 구체적으로, 오버베이스된 칼슘 술포네이트 세정제를 0.5 % DNP와 함께 및 DNP 없이 약 37 ℃ 내지 82 ℃의 온도에서 4주 동안 저장한 경우, DNP가 점도 이동률을 약 10 % 이하로 조절한다는 것을 또한 입증하였다.

본 발명은 특정 알킬 페놀, 식물성유 및 카르복실산에 대해 입증하였지만, 친유성 기 및 2차 히드록실 관능기를 갖는 이러한 모든 화합물은 본 발명의 범주내에 든다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (22)

1. 오버베이스된 세정제 및 세정제용 점도 이동률 조절제를 포함하며, 상기 점도 조절 이동률 조절제가 친유성 기 및 2차 히드록실 관능기를 포함하고, 첨가량으로 존재하므로써 시간이 지남에 따라 세정제의 점도 이동률이 감소되는 배합물.
2. 제1항에 있어서, 세정제가 술포네이트, 페네이트 및 카르복실레이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 배합물.
3. 제1항에 있어서, 세정제가 오버베이스된 칼슘 술포네이트를 포함하는 것인 배합물.
4. 제1항에 있어서, 세정제가 오버베이스된 칼슘 페네이트를 포함하는 것인 배합물.
5. 제1항에 있어서, 조절제가 알킬 페놀을 포함하는 것인 배합물.
6. 제5항에 있어서, 알킬 페놀이 디노닐 페놀을 포함하는 것인 배합물.
7. 제1항에 있어서, 조절제가 식물성유를 포함하는 것인 배합물.
8. 제7항에 있어서, 식물성유가 카놀라유를 포함하는 것인 배합물.
9. 제7항에 있어서, 식물성유가 호호바유를 포함하는 것인 배합물.
10. 제1항에 있어서, 조절제가 카르복실산을 포함하는 것인 배합물.
11. 제10항에 있어서, 카르복실산이 히드록시 스테아르산을 포함하는 것인 배합물.
12. 제1항에 있어서, 약 46 ℃ 내지 약 49 ℃에서 약 4주 동안 저장된 배합물에서 점도 이동률이 100 ℃에서 약 5 내지 25 cSt인 배합물.
13. 제1항에 있어서, 조절제가 약 0.1 내지 5.0 중량%의 양으로 존재하는 배합물.
14. 제1항에 있어서, 조절제가 약 0.25 내지 1.0 중량%의 양으로 존재하는 배합물.
15. 제1항에 있어서, 점도 이동률이 4주에 걸쳐 약 10 % 이하인 배합물.
16. 오버베이스된 세정제 및 세정제용 점도 이동률 조절제를 포함하고, 상기 점도 이동률 조절제가 친유성 기 및 2차 히드록실 관능기를 갖는 알킬 페놀을 포함하고, 첨가량으로 존재하므로써 시간이 지남에 따라 세정제의 점도 이동률이 감소되는 배합물.
17. 제16항에 있어서, 알킬 페놀이 디노닐 페놀을 포함하는 것인 배합물.
18. 제16항에 있어서, 조절제가 약 0.1 내지 5 중량%의 양으로 존재하는 배합물.
19. 제18항에 있어서, 4주 동안 저장된 세정제의 점도 이동률이 약 10 % 이하인 배합물.
20. 제19항에 있어서, 세정제가 약 37 ℃ 내지 82 ℃의 온도에서 저장된 배합물.
21. 제20항에 있어서, 세정제가 디노닐 페놀을 포함하는 것인 배합물,
22. 제21항에 있어서, 디노닐 페놀이 약 0.5 중량% 이하의 양으로 존재하는 배합물.