KR20050045855A - 동력 전달 유체용 윤활제 조성물 - Google Patents

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Abstract

첨가제 조성물은 하나 이상의 인- 및 붕소-함유 분산제, 하나 이상의 붕소-함유 분산제, 및 하나 이상의 세정제를 함유할 수 있다. 상기 조성물은 개선된 진동 방지(anti-shudder) 성능 및/또는 개선된 마찰 내구성을 제공하는 동력 전달 장치에서 유용할 수 있다.

Description

동력 전달 유체용 윤활제 조성물{LUBRICANT COMPOSITIONS FOR POWER TRANSMITTING FLUIDS}
본 발명에 따른 조성물은 토크 변환기와 같은 가동 장치의 존재 및 부재 하에 각종 윤활 및 동력 전달 용도, 예를 들어, 무단 변속기 적용과 같은 자동 변속기 및/또는 자동화 수동 변속기에 있어서 유용할 수 있다.
종래의 자동 변속기를 대체하여 무단 변속기(CVT)를 사용하거나 사용하도록 계획하는 다수의 자동차 제조업체의 지속적인 성장이 있어 왔다. CVT는 종래의 자동 변속기와 비교시, 감소된 배출 뿐만 아니라 개선된 연료 효율 및 구동 성능을 부여하는 것으로 보여졌다.
CVT는 토크 변환기 또는 일부 기타 형태의 가동 장치와 함께, 강 푸시-벨트(push-belt) 및 풀리 어셈블리, 체인 및 풀리 어셈블리, 또는 디스크 어셈블리(토로이들 CVT(toroidal CVT)의 경우)를 포함할 수 있다. 토크는 풀리와 벨트 또는 체인 또는 디스크 사이의 금속-금속 접촉을 통해 전달된다. 유효한 토크 전달은, 벨트 또는 체인과 풀리 사이의 최소 마모를 가지는 상대적으로 높은 스틸-온-스틸 마찰(steel-on-steel friction)을 요구한다. 작은 마찰은 벨트 미끄러짐 또는 커다란 마모를 야기할 수 있다. 스틸-온-스틸 마찰은 따라서 토크 전달을 위해 필수적인 요구 조건이다. 스틸-온-스틸 마찰을 증가시키기 위해 사용되는 부가적 기술은 더 높은 스틸-온-페이퍼 마찰(steel-on-paper friction)을 가져올 수 있다. 가동 장치로서 토크 변환기를 가지는 CVT 어셈블리에서, 토크 변환기 클러치의 존재는, 변속기 유체를 큰 마찰로 폐쇄하는 문제를 피하기 위해, CVT 유체가 적절한 수준의 스틸-온-페이퍼 마찰을 가질 것을 요구한다. 상기 문제의 예는 진동(shudder)이다.
CVT 구동 클러치는, CVT에 대한 필요 조건을 만족시킬 필요성에 부가하여, 종래의 자동 변속기에서와 동일한 마찰을 제공해야 한다. 따라서, CVT 유체를 개발하는 포뮬레이터(formulator)에게 주요한 과제 중 하나는 스틸-온-스틸 마찰 필요 조건과 스틸-온-페이퍼 마찰에 대한 필요 조건을 조화시키는 것이다.
본 발명은 스틸-온-스틸 마찰 및 스틸-온-페이퍼 마찰 모두에 대한 성능 필요 조건을 만족시키는 유체를 개시한다.
본 발명의 구현예에서, 부가적 조성물은 하기를 함유할 수 있다: (a) 하나 이상의 제 1의 인- 및 붕소- 함유 분산제, (b) 인이 없는 하나 이상의 제 2의 붕소-함유 분산제, 및 (c) 하나 이상의 세정제. 제 1의 분산제는 첨가제 조성물 내에 약 20 중량%로 포함될 수 있다.
또다른 구현예에서, 동력 전달 유체 조성물은 주된 함량의 베이스 오일 및 하기를 함유하는 부가적 조성물을 함유할 수 있다: (a) 하나 이상의 제 1의 인- 및 붕소- 함유 분산제, (b) 인이 없는 하나 이상의 제 2의 붕소-함유 분산제, 및 (c) 하나 이상의 세정제. 제 1의 분산제는 유체 내에 약 2.0 중량% 이상으로 포함될 수 있다.
또다른 구현예에서, 스틸-온-스틸 마찰의 증가 및/또는 스틸-온-페이퍼 마찰의 안정화 방법은, 주된 함량의 베이스 오일 및 하기를 함유하는 첨가제 조성물을 함유하는 윤활제 조성물로 변속기를 윤활하는 것을 포함할 수 있다 : (a) 하나 이상의 제 1의 인- 및 붕소- 함유 분산제, (b) 인이 없는 하나 이상의 제 2의 붕소-함유 분산제, 및 (c) 하나 이상의 세정제.
본 발명의 구현예는 붕소 및 인을 함유하는 세정제를 높은 수준으로 함유하는 조성물을 포함할 수 있다. 본 발명의 구현예는 스틸-온-페이퍼 마찰 성능성 뿐만 아니라 개선된 스틸-온-스틸 마찰을 나타낼 수 있다. 종래의 변속기 유체와 비교하여, 인 및 붕소의 높은 수준의 사용은, 예를 들어, 자동 변속기, 무단 변속기(CVT) 및/또는 CVT와 함께 작동하는 토크 변환기와 같은 가동 장치에 유리한 마찰 특성을 변속기 유체에 제공한다.
CVT는 풀리 어셈블리와 함께 배열된 강 푸시-벨트 또는 체인, 또는 토크 변환기 또는 일부 기타 형태의 가동 장치와 함께 작동하는 디스크 어셈블리를 포함할 수 있다. 토크는 풀리와 벨트 또는 체인 또는 디스크 어셈블리 사이의 금속-금속 접촉을 통해 전달된다. 유효한 토크 전달은, 벨트 또는 체인과 풀리 사이의 최소 마모를 가지는 상대적으로 높은 스틸-온-스틸 마찰을 요구한다. 작은 마찰은 벨트 미끄러짐 또는 커다란 마모 조차도 야기할 수 있다. 스틸-온-스틸 마찰은 따라서 토크 전달을 위해 필수적인 요구 조건이다. 스틸-온-스틸 마찰을 증가시키기 위해 사용되는 부가적 기술은 더 높은 스틸-온-페이퍼 마찰을 잠재적으로 야기할 수 있다. 토크 변환기와 같은 가동 장치를 가지는 CVT 어셈블리에서, 가동 장치의 존재는, CVT 유체가 적절한 수준의 스틸-온-페이퍼 마찰을 가질 것을 요구한다. 적절한 수준의 스틸-온-페이퍼 마찰이 유지되지 않는다면, 진동과 같은 문제가 발생할 수 있다. 따라서, CVT 유체를 개발하는 포뮬레이터(formulator)에게 주요한 과제 중 하나는 스틸-온-스틸 필요 조건과 스틸-온-페이퍼에 대한 필요 조건을 조화시키는 것이다.
본 발명은 스틸-온-스틸 마찰 및 스틸-온-페이퍼 마찰 모두에 대한 성능 필요 조건을 만족시키는 유체를 기술한다.
붕소 함유 분산제
구현예에서, 첨가제 조성물은, 인이 없는 하나 이상의 붕소-함유 분산제를 함유할 수 있다. 붕소화 분산제는 염기성 질소 및/또는 하나 이상의 수산기를 분자 내에 가지는 무회분 분산제, 예를 들어 석신이미드 분산제, 석신아미드 분산제, 석신산 에스테르 분산제, 석신산 에스테르-아미드 분산제, 만니치(Mannich) 베이스 분산제, 또는 히드로카르빌 아민 또는 폴리아민 분산제를 붕소화(붕산화)함에 의해 형성될 수 있다. 전술한 유형의 무회분 분산제의 제조 방법은 당업자에게 공지되어 있고, 특허 문헌에 보고되어 있다. 예를 들어, 전술한 유형의 각종 무회분 분산제의 합성은 미국 특허 제 2,459,112; 2,962,442; 2,984,550; 3,036,003;
4,173,540; 4,234,435; 5,137,980 및 Re 26,433 호와 같은 특허에 기술되고, 본 명세서에서 참고 문헌으로 도입된다. 기타 적절한 분산제는, 예를 들어 미국 특허 제 5,198,133; 5,256,324; 5,389,273; 및 5,439,606호에서 발견될 수 있고, 본 명세서에서 참고 문헌으로 도입된다. 상기 기술된 각종 유형의 무회분 분산제를 붕소화하기 위해 사용될 수 있는 방법은 미국 특허 제 3,087,936; 3,254,025; 3,281,428; 3,282,955; 3,338,832; 3,344,069; 3,533,945; 3,658,836; 3,703,536; 3,718,663; 4,455,234; 및 4,652,387호에 기술된다.
일부 구현예에서, 무회분 분산제는 이미드기를 형성할 수 있는 하나 이상의 1차 아미노기를 가지는 아민의 하나 이상의 알케닐 석신이미드를 함유할 수 있다. 알케닐 석신이미드는 종래의 방법, 예를 들어 알케닐 석신산 무수물, 산, 산-에스테르, 산 할라이드, 또는 저급 알킬 에스테르를 하나 이상의 1차 아미노기를 가지는 아민과 함께 가열함에 의해 형성될 수 있다. 알케닐 석신산 무수물은 폴리올레핀과 말레산 무수물의 혼합물을 약 180℃ 내지 220℃로 가열함에 의해 용이하게 제조될 수 있다. 폴리올레핀은 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정시 약 900 내지 약 3000의 범위인 수 평균 분자량을 가지는 저급 모노올레핀, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 이소부텐 등의 중합체 또는 공중합체일 수 있다.
무회분 분산제를 형성하는데 사용될 수 있는 아민은, 반응하여 이미드기를 형성할 수 있는 하나 이상의 1차 아미노기 및 하나 이상의 부가적 1차 또는 2차 아미노기 및/또는 하나 이상의 수산기를 가지는 임의의 것을 포함할 수 있다. 일부 대표적인 예는 하기와 같다: N-메틸-프로판디아민, N-도데실프로판디아민, N-아미노프로필-피페라진, 에탄올아민, N-에탄올-에틸렌디아민 등.
적절한 아민은 알킬렌 폴리아민, 예를 들어 프로필렌 디아민, 디프로필렌 트리아민, 디-(1,2-부틸렌)트리아민, 및 테트라-(1,2-프로필렌)펜타민을 포함할 수 있다. 추가의 예는 화학식 H2N(CH2CH2NH)nH (여기서 n은 약 1 내지 약 10의 정수일 수 있음)에 의해 표시될 수 있는 에틸렌 폴리아민을 포함한다. 상기는 하기를 포함한다: 에틸렌 디아민, 디에틸렌 트리아민, 트리에틸렌 테트라민, 테트라에틸렌 펜타민, 펜타에틸렌 헥사민 등과 이의 혼합물, 여기서 n은 혼합물의 평균값임. 상기 기술된 에틸렌 폴리아민은 각 말단에 1차 아미노기를 가져서, 모노-알케닐석신이미드 및 비스-알케닐석신이미드를 형성할 수 있다. 상업적으로 이용가능한 에틸렌 폴리아민 혼합물은 소량의 분지된 종류 및 환형 종류, 예를 들어 N-아미노에틸 피페라진, N,N'-비스(아미노에틸)피페라진, N,N'-비스(피페라지닐)에탄 등의 화합물을 포함할 수 있다. 상기 상업용 혼합물은, 디에틸렌 트리아민 내지 테트라에틸렌 펜타민에 상응하는 범위에 있는 대략 전 조성을 가질 수 있다. 폴리알케닐 석신산 무수물 내지 폴리알킬렌 폴리아민의 몰 비율은 약 1:1 내지 약 2.4:1일 수 있다. 상기 용도를 위한 만니치 베이스 무회분 분산제는 약 1 몰 비율의 장쇄 탄화수소-치환된 페놀을 약 1 내지 약 2.5 몰의 포름알데히드 및 약 0.5 내지 약 2 몰의 폴리알킬렌 폴리아민과 축합시켜 형성된다.
일부 구현예에서, 무회분 분산제는 적절한 분자량의 폴리이소부텐과 같은 폴리올레핀과 불포화 폴리카르복실산 또는 무수물, 예를 들어 말레산 무수물, 말레산, 푸마르산 등(이들 물질의 둘 이상의 혼합물을 포함)의 반응에 의해 제조된 탄화수소 치환된 카르복실산 또는 무수물과 폴리에틸렌 폴리아민, 예를 들어 트리에틸렌 테트라민 또는 테트라에틸렌 펜타민의 반응에 의한 생성물을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 붕소-함유 분산제는, 예를 들어, 붕소화 폴리이소부틸렌 석신이미드 또는 비스-석신이미드 또는 이의 혼합물을 포함할 수 있다. 폴리이소부틸렌은 약 210 내지 약 1300 amu, 추가의 예로서 약 900 내지 1300 amu, 더 추가의 예로서 약 1200 내지 약 1300 amu의 분자량을 가질 수 있다.
붕소- 및 인-함유 분산제
한 구현예에서, 첨가제 조성물은 하나 이상의 인- 및 붕소-함유 분산제(또는, 다시 말해서, 포스포릴화 및 붕소화 분산제)를 함유할 수 있다. 상기 인- 및 붕소-함유 분산제는 상기 기술한 분산제를 포스포릴화 및 붕소화시킴에 의해 제조될 수 있다. 또한, 인- 및 붕소-함유 분산제는, 포스포릴화 및 붕소화 폴리이소부틸렌 석신이미드 또는 비스-석신이미드 또는 이의 혼합물을 함유할 수 있다. 상기 인- 및 붕소-함유 분산제는 약 900 amu의 분자량을 가지는 폴리이소부틸렌을 함유할 수 있다. 또한, 인- 및 붕소-함유 분산제는 폴리이소부틸렌 석신이미드와 붕산(즉 B(OH)3) 및 아인산(즉, H3PO3)의 반응 생성물을 함유할 수 있다.
붕소- 및 인-함유 분산제는 윤활성 조성물(또는 피니시 유체) 중 약 2.0 중량% 이상의 양으로 존재할 수 있다. 붕산- 및 인-함유 분산제는 첨가제 조성물 중 약 20 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
세정제
일부 구현예에서, 첨가제 조성물은 또한 세정제를 함유할 수 있다. 세정제는 과염화 세정제를 함유할 수 있다. 세정제는 설포네이트 또는 페네이트를 함유할 수 있다. 또한 세정제는 칼슘-함유, 마그네슘-함유, 또는 나트륨-함유 화합물을 함유할 수 있다. 세정제는, 예를 들어, 칼슘 설포네이트, 마그네슘 설포네이트, 나트륨 설포네이트, 칼슘 페네이트, 및/또는 아연 페네이트를 함유할 수 있다. 예를 들어, 칼슘 설포네이트 세정제는 약 1.5 중량% 내지 약 20 중량%의 칼슘, 또는 추가의 예로서 약 12 중량% 내지 약 15 중량%의 칼슘을 함유할 수 있다. 또한, 칼슘 설포네이트 세정제는 약 3 mgKOH/g 내지 약 450 mgKOH/g, 추가의 예로서 약 250 mgKOH/g 내지 약 400 mgKOH/g, 더 추가의 예로서 약 250 mgKOH/g 내지 350 mgKOH/g의 전 염기가(TBN)를 포함할 수 있다. 칼슘 페네이트 세정제는 약 2.5 중량% 내지 약 8.5 중량% 칼슘, 또는 예를 들어 약 5 중량% 칼슘을 함유할 수 있다. 또한 칼슘 페네이트 세정제는 약 50 mgKOH/g 내지 약 300 mgKOH/g, 또는 예를 들어, 약 150 mgKOH/g의 TBN을 포함할 수 있다.
구현예는 상기 기술된 세정제에 부가하거나 또는 이를 대체하여, 알칼리 금속 세정제 및/또는 알칼리 토금속 세정제를 함유할 수 있다. 본 발명에 있어서 유용한 알칼리 및 알칼리 토금속 세정제는 알칼리 및 알칼리 토금속의 오일-가용성 중성 또는 과염화 염과 하나 이상의 하기의 산성 물질(또는 이의 혼합물)에 의해 예시된다: 술폰산, 카르복실산, 살리실산, 알킬 페놀, 및 황화 알킬 페놀.
오일-가용성 중성 알킬리 및 알칼리 토금속-함유 세정제는, 세정제 중 산성 부분의 양에 대하여, 화학양론적으로 등가량의 알칼리 및 알칼리 토금속을 함유하는 세정제이다. 따라서, 일반적으로 중성 알칼리 및 알칼리 토금속 세정제는, 이의 과염화 대조물과 비교시 낮은 염기성을 가질 것이다. 과염화 알칼리 및 알칼리 토금속 함유 세정제의 제조 방법은 종래 기술에서 공지되어 있고, 시판되는 다수의 상업적으로 이용가능한 과염화 세정제가 존재한다.
알칼리 및 알킬리 토금속 세정제는 중성 및 과염화 나트륨 설포네이트, 나트륨 카르복실레이트, 나트륨 살리실레이트, 나트륨 페네이트, 황화 나트륨 페네이트, 칼슘 설포네이트, 칼슘 카르복실레이트, 칼슘 살리실레이트, 칼슘 페네이트, 황화 칼슘 페네이트, 리튬 설포네이트, 리튬 카르복실레이트, 리튬 살리실레이트, 리튬 페네이트, 황화 리튬 페네이트, 마그네슘 설포네이트, 마그네슘 카르복실레이트, 마그네슘 살리실레이트, 마그네슘 페네이트, 황화 마그네슘 페네이트, 칼륨 설포네이트, 칼륨 카르복실레이트, 칼륨 살리실레이트, 칼륨 페네이트, 황화 칼륨 페네이트를 포함한다. 본발명의 구현예와 함께 사용하기 위해 적합한 추가의 세정제는, 예를 들어 미국 특허 제 6,482,778호에서 발견되고, 본 명세서에서 참고 문헌으로 도입된다.
일부 구현예에서, 첨가제 조성물은 베이스 오일과 결합하여 동력 전달 유체를 제공할 수 있다. 상기 동력 전달 유체는 피니시 유체를 포함할 수 있다.
붕소 및 인은, 윤활성 조성물(또는 피니시 유체) 중, 예를 들어, 약 200 ppm 이상의 총 붕소 및 인의 양으로 존재할 수 있다. 추가의 예로서, 붕소 및 인은 윤활성 조성물 중, 예를 들어, 약 400 ppm 이상의 총 붕소 및 인의 양으로 존재할 수 있다.
또다른 구현예에서, 자동 변속기 유체, 무단 변속기 유체, 이중 클러치 변속기 유체, 또는 토크 변환기 유체와 같은 가동 장치 유체는 본 명세서에서 개시된 첨가제 조성물을 함유할 수 있다. 유체는 토크 변환기를 포함하는 스텝형 자동 변속기와 같은 종래의 자동 변속기에 대해 적합할 수 있다.
또다른 구현예에서, 스틸-온-스틸 마찰의 증가 및/또는 스틸-온-페이퍼 마찰의 안정화 방법은, 주된 함량의 베이스 오일 및 본 명세서에서 기술된 첨가제 조성물을 함유하는 윤활성 변속기 조성물을 사용하여 변속기를 윤활하는 것을 포함한다.
윤활성 유체는 기타 첨가제, 예를 들어 하나 이상의 극압제; 마모방지제; 산화방지제 또는 산화방지계, 예를 들어 아민 산화방지제 또는 페놀계 산화방지제; 부식 억제제 또는 부식 억제계; 금속 탈활제; 녹방지제; 마찰 개질제; 분산제; 세정제; 염료; 봉인 팽창제(seal swell agent); 소포제; 계면활성제; 점도 지수 개선제; 방향제 또는 향기 마스크(odor mask); 및 이의 임의의 적절한 배합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 마찰 개질제가 일반적으로 윤활성 유체에 첨가되는 반면, 마찰 개질제의 특정한 유형 및 양은 각각의 특정 용도의 필요에 따라 유일하고 특이적이다.
또한, 베이스 오일은 특정 용도를 위하여 임의의 적절한 베이스 오일 또는 베이스 오일의 혼합물을 함유할 수 있다. 일부 구현예에서, 첨가제는 첨가제 패키지 농축물로서 제공될 수 있다. 또한, 일부 구현예는 희석제, 예를 들어 희석제 오일을 함유할 수 있다. 희석제는 첨가제 패키지의 블렌딩, 가용화, 및 전송을 용이하게 하기 위하여 포함될 수 있다. 희석제는 베이스 오일 및/또는 첨가제 패키지와 혼화될 수 있다. 희석제는 농축물 중 임의의 적절량으로 존재할 수 있다. 적절한 희석제는 윤활성 점도의 프로세스 오일을 함유할 수 있다.
베이스 오일은 미네랄 오일, 미네랄 오일의 혼합물, 합성 오일, 합성 오일의 혼합물, 또는 이의 혼합물을 함유할 수 있다. 적절한 베이스 오일은 그룹 I, 그룹 II, 그룹 III, 그룹 IV, 또는 그룹 V 베이스 스톡(base stock)을 함유할 수 있다. 적절한 베이스 오일은 기체-대-액체(gas-to-liquid) 방법에 의해 제조될 수 있다.
실시예
시험용 유체를 대상 베이스스톡 내에서 제조하였다. 완전히 제형화된 유체를, 하기 표 1에 제시된 바와 같은 비율로 성분을 혼합함에 의해 제조하였다. 표 1은 제형물 성분 및 양의 예를 예시한다.
[표 1]
시험 유체 성분
성분 실시예 1, 중량% 실시예 2, 중량%
아민 산화방지제(들) 0-0.6 0.2-0.6
녹 억제제(들) 0.02-0.15 0.02-0.15
EP/AW 제(들) 0.04-1.0 0.04-1.0
소포제(들) 0.01-0.2 0.01-0.2
마찰 개질제(들) 0-2.0 0.005-0.25
분산제 A 1-5 1-5
분산제 B 0-5 0-5
세정제 C 0-5 0-5
봉인 팽창제(들) 0-10 0-10
폴리메타크릴레이트 VII 1-30 3-30
베이스스톡 60-90 60-90
희석제 오일 1-30 2-5
상기 표 1에서, "EP/AW"는 극압/마모 방지제를 나타내고 "폴리메타크릴레이트 VII"는 폴리메타크릴레이트 점도 지수 개선제를 나타낸다. 또한, 분산제 A는 약 0.76 중량% 인(P) 및 약 0.37 중량% 붕소(B)를 함유하는 포스포릴화 및 붕소화 분산제를 함유하였고; 분산제 B는 약 1.3% B를 함유하는 붕소화 분산제를 함유하였으며; 세정제 C는 약 300 mgKOH/g의 총 염기가(TBN)을 가지는 칼슘 설포네이트를 함유하였다.
스틸-온-스틸 마찰을, Falex 블록-온-링 마찰 시험기(Falex block-on-ring friction tester)를 사용하여 측정하였다. Falex 시험기에서, 마찰 계수는, 주어진 온도에서 특정 하중 하에서, 회전 S10 링 및 정지 H60 블록 사이에서 측정한다. 스틸-온-스틸 마찰(μ)을 최대 약 0.53 m/s 이하의 증가 속도(v)의 함수로서 측정하였다. 사용된 조건은 약 0 내지 약 0.60 m/s의 슬라이딩 속도 사이에서, 약 110℃에서 약 1000 N 하중이었다. 약 0.130 이상의 스틸-온-스틸 마찰 계수(표 2에서 μ)는 양호한 성능을 나타내는 것으로 평가된다.
스틸-온-페이퍼 마찰을, 고 하중 조건 하에서, 낮은 슬라이딩 속도로, 스틸-온-페이퍼 마찰 특성을 위한 스크린 유체(screen fluid)에 대하여, 개질된 저속 SAE 제 2호 시험 리그(Modified Low Speed SAE No. 2 test rig)를 사용하여 측정하였다. 약 1 이하의 슬라이딩 속도에서 마찰의 비율(표 3에서 μ20/μ100 및 μ40 /μ300)은 양호한 진동 방지 성능을 나타내는 것으로 생각된다.
표 2는 실시예 1 내지 9에 대하여, Falex 시험에서 약 0.25 m/s로 측정된 스틸-온-스틸 마찰 결과를 보여준다. 유체 1-8 및 9-10은, 유일한 변수가 표 2에서 보여지는 바와 같은 경우의 직접적 비교였다. 유체 1-8 및 9-10 및 11은, 유체 중 일부의 기타 성분에서 오직 작은 차이를 가지면서 유사하였다.
[표 2]
스틸-온-스틸 마찰
표 2의 측정은, 분산제 A의 양을 증가시킴에 의해, 스틸-온-스틸 마찰이 증가된다는 것(예를 들어, 실시예 5를 실시예 8 및 실시예 10과 비교)을 나타낸다. 세정제 C의 부재 하에, 높은 수준의 분산제 A는 스틸-온-스틸 마찰을 증가시키기 위해 충분하다(예를 들어, 실시예 3, 8, 및 10 참조). 또한, 세정제 C를 함유하는 제형물에 대한 분산제 B의 첨가는 스틸-온-스틸 마찰의 유지 또는 개선을 도와주었다(예를 들어, 실시예 2와 실시예 6의 비교). 따라서, 세정제의 존재 하에, 높은 수준의 인 및 붕소는 스틸-온-스틸 마찰 증가에 유효하다.
양수의 마찰 대 속도(μ/v) 기울기가 양호한 진동 방지 내구성을 위해 바람직하다. 스틸-온-페이퍼 마찰 측정을 저속 SAE 제 2호 마찰 리그 상에서 수행하였다. 표 3은 약 20, 약 40, 약 100, 및 약 300 rpm(각각, μ20, μ40, μ100 ,및 μ300)에서의 마찰 수치를 보여준다.
[표 3]
스틸-온-페이퍼 마찰
마찰의 증가는 종종 표 3에서 보여지는 바와 같이, 약 40 과 약 300 rpm 사이 뿐만 아니라 약 20 과 약 100 rpm사이의 음의 기울기로 귀결된다. 예를 들어, 실시예 3 및 8은, 음의 기울기를 나타내는, 1.00 초과의 μ20/μ100값 및 μ40 /μ300 값을 가진다. 예를 들어, 실시예 2, 4, 및 7에서 보여지는 바와 같이, 1.00 미만의 μ20/μ100값 및 μ40/μ300 값은 양의 기울기를 나타낸다. 따라서, 세정제 C (예를 들어, 설폰화 세정제)를 함유하는 실시예는, 큰 양의 기울기를 가진 더 작은 스틸-온-페이퍼 마찰을 제공한다(예를 들어, 실시예 2, 6, 및 7 참조). 양의 기울기는 진동 문제가 없는 변속기를 나타내고, 따라서, 바람직한 특성이다.
따라서, 높은 수준(본 명세서에서 정의된 바와 같이)의 붕소화/포스포릴화 분산제 및 붕소화 분산제와 조합된 세정제의 사용은, 더 높은 스틸-온-스틸 마찰 특성에도 불구하고 개선된 스틸-온-페이퍼 마찰 특성을 가지는 CVT 유체를 제공한다.
본 발명은 따라서 세정제와 조합된 높은 수준의 붕소화 및 포스포릴화 분산제 및 붕소화 분산제를 사용하여 스틸-온-스틸 마찰을 증가시키기 위한 조성물을 제공한다(예를 들어, 표 2의 실시예 2 및 6 의 비교 및, 예를 들어 표 3의 실시예 2 참조). 또한 본 발명은 개선된 왯-클러치(wet-clutch) 성능을 위한, 높은 스틸-온-스틸 마찰을 유지하면서 동시에 스틸-온-페이퍼 마찰 최소화하는 조성물을 제공한다.
본 명세서에서 기술된 조성물은 종래의 자동 변속기 뿐만 아니라 무단 변속기에서 적용되고, 상이한 종류의 가동 클러치를 가지는 변속기 유체의 제형화를 가능하게 한다.
본 명세서 및 청구항을 통해 사용된 바와 같이, "하나의" ("a" 및/또는 "an")는 하나 이상을 언급하는 것일 수 있다. 다르게 지시되지 않는 한, 본 명세서 및 청구항에서 사용된 성분의 양을 표시하는 모든 숫자, 예를 들어 분자량, 퍼센트, 비율, 반응 조건 등은 모든 경우에 있어서 용어 "약"으로 수정되는 것으로 이해될 것이다. 따라서, 반대로 언급되지 않는 한, 본 명세서 및 청구항에서 제시된 수치 파라미터는 본 발명에 의해 수득되고자 하는 목적하는 특성에 따라서 변할 수 있는 근사값이다. 적어도 및 본 청구항의 범위에 대한 동등물의 원리의 적용을 제한하려는 시도가 아닌 것으로서, 각 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자의 수를 고려하고, 일반적인 반올림 방법을 적용함에 의해 이해되어야 한다. 본 발명을 광범위하게 나타내는 수치의 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 본 구체적 실시예에서 제시된 수치값은 가능한 정확하게 보고된다. 임의 수치값은, 그러나, 이들의 각각의 시험 측정에서 발견되는 표준 편차로부터 필수적으로 야기되는 본래의 특정 오차를 포함한다.
본 발명이 예시 및 실시예에 의해 상세히 기술되었지만, 구현예는 다양하게 변형될 수 있고 다른 형태가 될 수 있으며, 본 발명은 제시된 구체적 구현예에 제한되는 것이 아니다. 상기 구체적 구현예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니고, 반대로, 본 발명의 의미 및 범위 이내에 있는 모든 변형, 동등물, 및 대안을 포함하고자 하는 의도이다.

Claims (34)

  1. 하기를 함유하는 첨가제 조성물:
    (a) 첨가제 조성물 내에 약 20 중량% 이상의 양으로 존재하는, 하나 이상의 제 1의 인- 및 붕소- 함유 분산제;
    (b) 인이 없는 하나 이상의 제 2의 붕소-함유 분산제; 및
    (c) 하나 이상의 세정제.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1의 분산제가 포스포릴화 및 붕소화 폴리이소부틸렌 석신이미드, 비스-석신이미드, 또는 이의 혼합물을 함유하는 첨가제 조성물.
  3. 제 2 항에 있어서, 폴리이소부틸렌이 약 900 amu의 분자량을 가지는 첨가제 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 제 2의 분산제가 붕소화 폴리이소부틸렌 석신이미드, 비스-석신이미드, 또는 이의 혼합물을 함유하는 첨가제 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서, 폴리이소부틸렌이 약 900 amu 내지 약 1300 amu의 분자량을 가지는 첨가제 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 세정제가 과염화(overbased) 세정제를 함유하는 첨가제 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 세정제가 설포네이트 또는 페네이트를 함유하는 첨가제 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서, 세정제가 하나이상의 칼슘 설포네이트, 마그네슘 설포네이트, 나트륨 설포네이트, 칼슘 페네이트, 및 아연 페네이트를 함유하는 첨가제 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서, 세정제가 약 1.5 중량% 내지 약 20 중량%의 칼슘을 가지는 칼슘 설포네이트를 함유하는 첨가제 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서, 칼슘 설포네이트가 약 250 mgKOH/g 내지 약 450 mgKOH/g의 TBN을 함유하는 첨가제 조성물.
  11. 제 1 항에 있어서, 세정제가 약 2.5 중량% 내지 약 8.5 중량%의 칼슘을 가지는 칼슘 페네이트를 함유하는 첨가제 조성물.
  12. 제 1 항에 있어서, 세정제가 약 50 mgKOH/g 내지 약 300 mgKOH/g의 TBN을 가지는 칼슘 페네이트를 함유하는 첨가제 조성물.
  13. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 산화방지제, 극압 첨가제, 부식 억제제, 마모방지 첨가제, 금속 탈활제, 소포제, 점도 지수 개선제, 유동점 강하제, 기포 발생 첨가제(air entrainment additive), 금속성 세정제, 및 봉인 팽창제(seal swell agent)를 추가로 함유하는 첨가제 조성물.
  14. 제 1 항에 있어서, 첨가제 조성물이 하나 이상의 슬리핑 토크 전환기(slipping torque converter), 록-업 토크 전환기(lock-up torque converter), 시동 클러치(starting clutch) 및 하나 이상의 시프팅 클러치(shifting clutch)를 이용하는 변속기에서의 사용에 적합한 첨가제 조성물.
  15. 제 14 항에 있어서, 첨가제 조성물이 벨트, 체인, 또는 디스크-형 무단 변속기(continuously variable transmission)에서의 사용에 적합한 첨가제 조성물.
  16. 하기를 함유하는 동력 전달 유체:
    (a) 주된 함량의 베이스 오일; 및
    (b) 하기를 함유하는 첨가제 조성물:
    (i) 유체 내에 약 2.0 중량% 이상의 양으로 존재하는, 하나 이상의 제 1의 인- 및 붕소- 함유 분산제,
    (ii) 인이 없는 하나 이상의 제 2의 붕소-함유 분산제, 및
    (iii) 하나 이상의 세정제.
  17. 제 16 항에 있어서, 제 1의 세정제가 포스포릴화 및 붕소화 폴리이소부틸렌 석신이미드, 비스-석신이미드, 또는 이의 혼합물을 함유하는 동력 전달 유체.
  18. 제 17 항에 있어서, 폴리이소부틸렌이 약 900 amu의 분자량을 가지는 동력 전달 유체.
  19. 제 16 항에 있어서, 제 2의 세정제가 붕소화 폴리이소부틸렌 석신이미드, 비스-석신이미드, 또는 이의 혼합물을 함유하는 동력 전달 유체.
  20. 제 19 항에 있어서, 폴리이소부틸렌이 약 900 amu 내지 약 1300 amu의 분자량을 가지는 동력 전달 유체.
  21. 제 16 항에 있어서, 세정제가 과염화(overbased) 세정제를 함유하는 동력 전달 유체.
  22. 제 16 항에 있어서, 세정제가 설포네이트 또는 페네이트를 함유하는 동력 전달 유체.
  23. 제 16 항에 있어서, 세정제가 하나 이상의 칼슘 설포네이트, 마그네슘 설포네이트, 나트륨 설포네이트, 칼슘 페네이트, 및 아연 페네이트를 함유하는 동력 전달 유체.
  24. 제 16 항에 있어서, 세정제가 약 1.5 중량% 내지 약 20 중량%의 칼슘을 가지는 칼슘 설포네이트를 함유하는 동력 전달 유체.
  25. 제 16 항에 있어서, 칼슘 설포네이트가 약 250 mgKOH/g 내지 약 400 mgKOH/g의 TBN을 함유하는 동력 전달 유체.
  26. 제 16 항에 있어서, 세정제가 약 2.5 중량% 내지 약 8.5 중량%의 칼슘을 가지는 칼슘 페네이트를 함유하는 동력 전달 유체.
  27. 제 16 항에 있어서, 세정제가 약 50 mgKOH/g 내지 약 300 mgKOH/g의 TBN을 가지는 칼슘 페네이트를 함유하는 동력 전달 유체.
  28. 제 16 항에 있어서, 하나 이상의 산화방지제, 극압 첨가제, 부식 억제제, 마모방지 첨가제, 금속 탈활제, 소포제, 점도 지수 개선제, 유동점 강하제, 기포 발생 첨가제, 금속 세정제, 및 봉인 팽창제를 추가로 함유하는 동력 전달 유체.
  29. 제 16 항에 있어서, 첨가제 조성물이 하나 이상의 슬리핑 토크 전환기, 록-업 토크 전환기, 시동 클러치 및 하나 이상의 시프팅 클러치를 이용하는 변속기에서의 사용에 적합한 동력 전달 유체.
  30. 제 29 항에 있어서, 첨가제 조성물이 벨트, 체인, 또는 디스크-형 무단 변속기에서의 사용에 적합한 동력 전달 유체.
  31. 하기를 함유하는 무단 변속기 유체:
    (a) 주된 함량의 베이스 오일; 및
    (b) 하기를 함유하는 첨가제 조성물:
    (i) 유체 내에 약 2.0 중량% 이상의 양으로 존재하는, 하나 이상의 제 1의 인- 및 붕소- 함유 분산제;
    (ii) 인이 없는 하나 이상의 제 2의 붕소-함유 분산제; 및
    (iii) 하나 이상의 세정제.
  32. 주된 함량의 베이스 오일 및 하기를 함유하는 첨가제 조성물을 함유하는 윤활성 조성물로 스틸-온-스틸 마찰을 가지는 변속기를 윤활시키는 것을 포함하는 스틸-온-스틸 마찰(steel-on-steel friction)의 상승 방법:
    (a) 유체 내에 약 2.0 중량% 이상의 양으로 존재하는, 하나 이상의 제 1의 인- 및 붕소- 함유 분산제;
    (b) 인이 없는 하나 이상의 제 2의 붕소-함유 분산제; 및
    (c) 하나 이상의 세정제.
  33. 주된 함량의 베이스 오일 및 하기를 함유하는 첨가제 조성물을 함유하는 윤활성 조성물로 진동(shudder)을 가지는 변속기를 윤활시키는 것을 포함하는 진동 방지(anti-shudder) 개선 방법:
    (a) 유체 내에 약 2.0 중량% 이상의 양으로 존재하는, 하나 이상의 제 1의 인- 및 붕소- 함유 분산제;
    (b) 인이 없는 하나 이상의 제 2의 붕소-함유 분산제; 및
    (c) 하나 이상의 세정제.
  34. 주된 함량의 베이스 오일 및 하기를 함유하는 첨가제 조성물을 함유하는 윤활성 조성물로 스틸-온-페이퍼 마찰을 가지는 변속기를 윤활시키는 것을 포함하는 스틸-온-페이퍼 마찰(steel-on-paper friction)의 안정화 방법:
    (a) 유체 내에 약 2.0 중량% 이상의 양으로 존재하는, 하나 이상의 제 1의 인- 및 붕소- 함유 분산제;
    (b) 인이 없는 하나 이상의 제 2의 붕소-함유 분산제; 및
    (c) 하나 이상의 세정제.
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