KR20070015557A - 윤활유 조성물에서의 폴리알킬 (메트)아크릴레이트의 용도 - Google Patents

윤활유 조성물에서의 폴리알킬 (메트)아크릴레이트의 용도 Download PDF

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로막스 아디티페스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 윤활유 조성물에서 온도를 감소시키기 위한 폴리알킬 에스테르의 용도에 관한 것이다. 폴리알킬 에스테르는 25 ℃ 클로로포름에서 측정한 비점도 ηsp/c가 5 내지 30 ml/g이다.
폴리알킬 에스테르, 윤활유, 진공 펌프, 에틸렌계 불포화 에스테르, 동점도

Description

윤활유 조성물에서의 폴리알킬 (메트)아크릴레이트의 용도 {USE OF POLYALKYL(METH)ACRYLATES IN LUBRICATING OIL COMPOSITIONS}
본 발명은 윤활유 조성물에서의 폴리알킬 (메트)아크릴레이트의 용도에 관한 것이다.
까다로운 운전 조건 하에서 이동식 유압설비의 과열은 공지된 문제이다. 유압 시스템의 개별 부품들 상의 마찰, 고압 강하를 수반하는 용적유량, 및 파이프 시스템에서의 흐름 저항성은 유압 유체의 온도 상승을 유발한다.
공기-오일 열 교환기, 대류 및 시스템 부품으로부터의 방열이 동시에 온도 상승을 막는다. 개별 시스템 부품의 디자인, 환경 조건, 운전 및 유지 상태는 사용된 유압 유체의 생성된 운전 온도에 영향을 준다. 설계 작업시, 장비 유형에 따라, 부합하는 일시 정지(shutdown) 시간과 이에 따라 생성된 유체의 냉각과 함께 단속운전이 가정된다. 또한, 주변 온도 개산에서 가정된다.
운전이 상기 설계 가정 (최대 성능 및 높은 주변온도에서 운전시 시간의 비율이 높음)에서 벗어날 경우, 유체 온도가 빈번히 상승하게 된다. 유체 온도의 상승은 유압 유체의 점도, 개별 시스템 부품 (특히 유압 펌프 및 모터)의 기능 및 수명을 줄인다.
시스템 부품을 보호하기 위해서, 임계 유체 온도 도달시 청각 또는 시각적 경고를 우선 일으킨다. 추가 온도 상승이 일어날 경우, 시스템은 일시 정지된다. 건설 작업의 완료 또는 이에 필적하는 최종기한에 걸려있는 작업 진행 동안, 이러한 사건은 예측하기 어렵고, 따라서 극도로 불편하다.
그러나, 단순한 건설 해결책, 예를 들어 확장된 유체 저장 용기, 보다 효율적인 냉각 장치 및 저압에서 작동하는 보다 큰 유압 펌프는 이들이 장비 크기, 시스템 가격, 및 그에 따른 보다 높은 장비 가격과 연관되어 있기 때문에 단점에 시달리고, 이는 시장에서 성립될 수 없어 왔다. 반대로, 크기, 작업 압력, 및 특히 유압 유체용 저장 용기의 크기에 대한 과거 고찰은 장치 구조가 점점 고압, 뚜렷하게 보다 작은 저장 용기, 및 불충분한 냉각 성능 쪽으로 진행됨을 보여준다. 추가로, 모터 및 유압 펌프의 소음방지 덮개는 주변으로 자연적인 열 방출을 제한한다.
장비 운전자 및 부품 공급자는 빈번하게 이러한 문제점을 불평한다. 전형적인 장비는 예를 들어, 굴삭기, 휠로더(wheel loader), 트렉터, 및 농업용, 임산용, 및 노천채광용 특수장비를 포함한다. 따라서, 종래 기술의 관점에서 본 발명의 목적은 상기 논의한 유압 시스템 과열 문제점에 대한 단순한 해결책을 구체화하는 것이다. 특히, 해결책은 인지할 수 있을 정도로 성능을 손상시키지 않으면서 달성되어야 한다. 본 발명의 추가 목적은 이미 운전 중인 유압 시스템에서도 사용될 수 있는 해결책을 제공하는 것이다.
추가 목적은 특히 저렴하게 이행될 수 있는 해결책을 제공할 수 있는 것이다. 이 때, 특히 환경 오염은 피하여야 한다.
상기 목적, 및 명시적으로 구체화되어 있지 않으나 본원의 도입으로서 논의된 부분으로부터 직접 추론되거나 인식될 수 있는 추가 목적은 청구항 1의 모든 특징을 갖는 폴리알킬 (메트)아크릴레이트의 사용에 의해서 달성된다. 본 발명의 용도의 적절한 변형은 청구항 1에 종속한 종속청구항에서 보호된다. 특별한 유활유 조성물에 관해서는, 청구항 14가 근원적인 목적의 해결책을 제공한다.
윤활유 조성물의 온도를 낮추기 위한 폴리알킬 (메트)아크릴레이트의 사용은, 직접 예측가능하지 않았던 방식으로, 상기 약술한 문제점을 간단한 방식으로 줄일 수 있는 유압 유체를 제공하는데 성공하였다.
동시에, 본 발명의 사용은 일련의 추가 이점을 달성할 수 있다. 이러한 추가 이점으로는 하기에 기재된 것들이 포함된다.
▶ 본 발명의 사용은 이미 생성된 유압 시스템에도 사용될 수 있다.
▶ 본 발명의 사용은 유압 시스템의 과열을 방지한다.
▶ 본 발명의 사용은 임계 범위로의 온도 상승없이 유압 시스템의 높은 성능을 가능케 한다. 따라서, 본 발명의 사용은 이들 시스템의 성능을 상승시키고, 유압 유체의 온도를 낮추는데 기여한다.
▶ 본 발명의 사용은 특히 쉽고 간단한 방식으로 수행될 수 있다.
▶ 본 발명의 사용은 높은 환경 친화성을 보인다.
본 발명에 따라, 알킬 에스테르는 윤활유 조성물에 사용된다.
본원에서, 폴리알킬 에스테르는 올레핀 에스테르로부터 유도되는 중합체이다. 상기 중합체는 당업계에 공지되어 있고 상업적으로 시판중이다. 이러한 부류의 특히 바람직한 중합체는 특히 각종 알코올 라디칼을 가질 수 있는 (메트)아크릴레이트, 말레에이트, 및/또는 푸마레이트를 가질 수 있는 단량체 조성물의 중합에 의해서 얻어질 수 있다.
용어 (메트)아크릴레이트는 메타크릴레이트 및 아크릴레이트, 및 또한 이들 둘의 혼합물을 가리킨다. 이들 단량체는 널리 공지되어 있다. 알킬 라디칼은 선형, 환형 또는 분지형일 수 있다.
바람직한 폴리알킬 에스테르를 얻을 수 있는 바람직한 혼합물은 폴리알킬 에스테르를 제조하기 위한 단량체 조성물의 중량을 기준으로 하기 화학식 1의 1종 이상의 에틸렌계 불포화 에스테르 화합물 0 내지 50 중량％, 특히 2 내지 40 중량％, 보다 바람직하게는 10 내지 30 중량％를 함유할 수 있다.
Figure 112006078265323-PCT00001
상기 식 중에서, R은 수소 또는 메틸이고, R1은 탄소 원자가 1 내지 5 개인 선형 또는 분지형 알킬 라디칼이고, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 또는 화학식 -COOR'기 (여기서, R'는 수소 또는 탄소 원자가 1 내지 5 개인 알킬기임)이다.
성분 a)의 예는 포화 알코올로부터 유도되는 (메트)아크릴레이트, 푸마레이트, 및 말레에이트, 예를 들어 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, n-프로필 (메트)아크릴레이트, 이소프로필 (메트)아크릴레이트, n-부틸 (메트)아크릴레이트, tert-부틸 (메트)아크릴레이트 및 펜틸 (메트)아크릴레이트, 시클로알킬 (메트)아크릴레이트, 예를 들어 시클로펜틸 (메트)아크릴레이트, 불포화 알코올로부터 유도되는 (메트)아크릴레이트, 예를 들어, 2-프로피닐 (메트)아크릴레이트, 알릴 (메트)아크릴레이트, 및 비닐 (메트)아크릴레이트를 포함한다.
추가 성분으로서, 바람직한 폴리알킬 에스테르를 제조하기 위해 중합되는 조성물은 폴리알킬 에스테르를 제조하기 위한 단량체 조성물의 중량 기준으로 하기 화학식 2의 1종 이상의 에틸렌계 불포화 에스테르 화합물 50 내지 100 중량％, 특히 60 내지 98 중량％, 보다 바람직하게는 70 내지 90 중량％를 함유할 수 있다.
Figure 112006078265323-PCT00002
상기 식 중에서, R은 수소 또는 메틸이고, R4은 탄소 원자가 6 내지 30 개인 선형 또는 분지형 알킬 라디칼이고, R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소, 또는 화학식 -COOR"기 (여기서, R"는 수소 또는 탄소 원자 6 내지 30 개인 알킬기임)이다.
이들은 포화 알코올로부터 유도되는 (메트)아크릴레이트, 푸마레이트 및 말레에이트, 예를 들어 헥실 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 헵틸 (메트)아크릴레이트, 2-tert-부틸헵틸 (메트)아크릴레이트, 옥틸 (메트)아크릴레이트, 3-이소프로필헵틸 (메트)아크릴레이트, 노닐 (메트)아크릴레이트, 데실 (메트)아크릴레이트, 운데실 (메트)아크릴레이트, 5-메틸운데실 (메트)아크릴레이트, 도데실 (메트)아크릴레이트, 2-메틸도데실 (메트)아크릴레이트, 트리데실 (메트)아크릴레이트, 5-메틸트리데실 (메트)아크릴레이트, 테트라데실 (메트)아크릴레이트, 펜타데실 (메트)아크릴레이트, 헥사데실 (메트)아크릴레이트, 2-메틸헥사데실 (메트)아크릴레이트, 헵타데실 (메트)아크릴레이트, 5-이소프로필헵타데실 (메트)아크릴레이트, 4-tert-부틸옥타데실 (메트)아크릴레이트, 5-에틸옥타데실 (메트)아크릴레이트, 3-이소프로필옥타데실 (메트)아크릴레이트, 옥타데실 (메트)아크릴레이트, 노나데실 (메트)아크릴레이트, 에이코실 (메트)아크릴레이트, 세틸에이코실 (메트)아크릴레이트, 스테아릴에이코실 (메트)아크릴레이트, 도코실 (메트)아크릴레이트 및/또는 에이코실테트라트리아콘틸 (메트)아크릴레이트, 시클로알킬 (메트)아크릴레이트, 예를 들어 2,4,5-트리-t-부틸-3-비닐시클로헥실 (메트)아크릴레이트, 2,3,4,5-테트라-t-부틸-시클로헥실 (메트)아크릴레이트, 불포화 알코올로부터 유도되는 (메트)아크릴레이트, 예를 들어 올레일 (메트)아크릴레이트, 시클로알킬 (메트)아크릴레이트, 예를 들어 3-비닐시클로헥실 (메트)아크릴레이트, 시클로헥실 (메트)아크릴레이트, 보르닐 (메트)아크릴레이트, 및 또한 상응하는 푸마레 이트 및 말레에이트를 포함한다.
장쇄 알코올 라디칼을 지닌 에스테르 화합물, 특히 성분 (b)의 화합물은 예를 들어, (메트)아크릴레이트, 푸마레이트, 말레에이트 및/또는 상응하는 산을 장쇄 지방 알코올과 반응시켜 일반적으로 에스테르 혼합물, 예를 들어 다양한 장쇄 알코올 라디칼을 지닌 (메트)아크릴레이트를 형성하여 얻어질 수 있다. 이들 지방 알코올은 몬산토사 (Monsanto)의 옥소(Oxo) 알코올 (등록상표) 7911 및 옥소 알코올 (등록상표) 7900 및 옥소 알코올 (등록상표) 1100, ICI사의 알파놀 (Alphanol, 등록상표) 79, 사솔사(Sasol)의 나폴 (Nafol, 등록상표) 1620, 알폴 (Alfol, 등록상표) 610, 및 알폴 (등록상표) 810, 에틸 코포레이션사 (Ethyl Corporation)의 에팔 (Epal, 등록상표) 610 및 에팔 (등록상표) 810, 쉘 아게사(Shell AG)의 리네볼 (Linevol, 등록상표) 79, 리네볼 (등록상표) 911 및 도바놀 (Dobanol, 등록상표) 25L, 코그니스사 (Cognis)의 데히다드 (Dehydad, 등록상표) 및 로롤 (Lorol, 등록상표) 유형을 포함한다.
본 발명의 특별한 양태에서, 바람직한 폴리알킬 에스테르를 제조하기 위한 혼합물은 폴리알킬 에스테르를 제조하기 위한 단량체 조성물의 중량을 기준으로 화학식 2의 단량체 60 중량％ 이상, 바람직하게는 70 중량％ 이상을 갖는다.
에틸렌계 불포화 에스테르 화합물 중에서 말레에이트 및 푸마레이트보다 (메트)아크릴레이트가 특히 바람직한데, 즉, 특히 바람직한 실시양태에서 화학식 1 및 2에서 R2, R3, R5 및 R6은 수소이다. 일반적으로 메타크릴레이트가 아크릴레이트보 다 바람직하다.
본 발명의 특별한 실시양태에서, 화학식 2의 R4 라디칼의 바람직하게는 50 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 70 중량％ 이상이 선형이다.
화학식 2의 R4 라디칼의 선형 측쇄의 분지된 비율은 바람직하게는 0.0001 내지 0.3이고, 보다 바람직하게는 0.001 내지 0.1이다.
본 발명의 특별한 양태에서, 화학식 2의 에틸렌계 불포화 에스테르 화합물의 전체 중량을 기준으로 화학식 2의 에틸렌계 불포화 에스테르 화합물의 60 중량％ 이상이 알킬 (메트)아크릴레이트인 폴리알킬 (메트)아크릴레이트를 사용하는 것이 가능하다.
본 발명의 특별한 양태에서, 화학식 2의 성분에서 장쇄 알킬 (메트)아크릴레이트의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하고, 혼합물은 알코올 라디칼에서 탄소 원자가 6 내지 15 개인 1종 이상의 (메트)아크릴레이트 및 알코올 라디칼에서 탄소 원자가 16 내지 30 개인 1종 이상의 (메트)아크릴레이트를 갖는다. 알코올 라디칼에서 탄소 원자가 6 내지 15 개인 (메트)아크릴레이트의 비율은 폴리알킬 에스테르를 제조하기 위한 단량체 조성물의 중량을 기준으로 20 내지 95 중량％인 범위인 것이 바람직하다. 알코올 라디칼에서 탄소 원자가 16 내지 30 개인 (메트)아크릴레이트의 비율은 폴리알킬 에스테르를 제조하기 위한 단량체 조성물의 중량을 기준으로 0.5 내지 60 중량％의 범위인 것이 바람직하다.
본 발명의 추가 양태에서, 탄소 원자가 8 내지 14 개인 올레핀계 불포화 에 스테르의 비율은 탄소 원자가 16 내지 18 개인 올레핀계 불포화 에스테르의 비율보다 크거나 동일한 것이 바람직하다.
바람직한 폴리알킬 에스테르를 제조하기 위한 바람직한 혼합물은 특별히 화학식 1 및/또는 2의 에틸렌계 불포화 에스테르 화합물과 공중합될 수 있는 에틸렌계 불포화 단량체를 추가적으로 포함할 수 있다. 공단량체의 비율은 폴리알킬 에스테르를 제조하기 위한 단량체 조성물의 중량을 기준으로 0 내지 50 중량％, 특별히 2 내지 40 중량％, 보다 바람직하게 5 내지 30 중량％의 범위인 것이 바람직하다.
본 발명에서 중합을 위해 특별하게 적당한 공단량체는 하기 화학식에 부합한다.
Figure 112006078265323-PCT00003
상기 식 중에서, R1* 및 R2*는 수소, 할로겐, CN, CF3와 같이 1 내지 (2n+1) 개 (여기서, n은 알킬기의 탄소 원자수임)의 할로겐 원자로 치환될 수 있는 탄소 원자가 1 내지 20 개, 바람직하게는 1 내지 6 개, 보다 바람직하게는 1 내지 4 개인 선형 또는 분지형 알킬기, CH2=CCl-과 같이 1 내지 (2n-1) 개 (여기서, n은 알킬 기의 탄소 원자수임)의 할로겐 원자, 바람직하게는 염소로 치환될 수 있는 탄소 원자가 2 내지 10 개, 바람직하게는 2 내지 6 개, 보다 바람직하게는 2 내지 4개인 α,β-불포화 선형 또는 분지형 알케닐 또는 알키닐기, 1 내지 (2n-1) 개 (여기서, n은 시클로알킬기의 탄소 원자수임)의 할로겐 원자, 바람직하게는 염소로 치환될 수 있는 탄소 원자가 3 내지 8 개인 시클로알킬기, 1 내지 (2n-1) 개 (여기서, n은 아릴기의 탄소 원자수임)의 할로겐 원자, 바람직하게는 염소로 및/또는 탄소 원자가 1 내지 6 개인 알킬기로 치환될 수 있는 탄소 원자가 6 내지 24 개인 아릴기, C(=Y*)R5*, C(=Y*)NR6*R7*, Y*C(=Y*)R5*, SOR5*, SO2R5*, OSO2R5*, NR8*SO2R5*, PR5* 2, P(=Y*)R5* 2, Y*PR5* 2, Y*P(=Y*)R5* 2, 추가적인 R8*, 아릴 또는 헤테로시클일기로 사급화될 수 있는 NR8* 2로 이루어진 군으로부터 각각 독립적으로 선택되고, 여기서 Y*는 NR8*, S, 또는 O, 바람직하게는 O일 수 있고, R5*는 탄소 원자가 1 내지 20 개인 알킬기, 탄소 원자가 1 내지 20 개인 알킬티오, OR15 (여기서, R15는 수소 또는 알칼리 금속임), 탄소 원자가 1 내지 20 개인 알콕시, 아릴옥시 또는 헤테로시클일옥시이고, R6* 및 R7*은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소 원자가 1 내지 20 개인 알킬기이거나, 또는 R6* 및 R7*는 함께 탄소 원자가 2 내지 7 개, 바람직하게는 2 내지 5 개인 알킬렌기를 형성할 수 있고, 이러한 경우, 이들은 3원 내지 8원, 바람직하게는 3원 내지 6원의 고리를 형성하고, R8*은 수소, 탄소 원자가 1 내지 20 개인 선형 또는 분지형 알킬 또는 아릴기이고,
R3* 및 R4*는 수소, 할로겐 (바람직하게는 불소 또는 염소), 탄소 원자가 1 내지 6 개인 알킬기, 및 R9*가 수소, 알칼리 금속 또는 탄소 원자가 1 내지 40 개인 알킬기인 COOR9*로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되거나, 또는 R3* 및 R4*는 함께 1 내지 2n' 개의 할로겐 원자 또는 C1 내지 C4 알킬기에 의해서 치환될 수 있는 화학식 (CH2)n'의 기를 형성할 수 있거나 화학식 C(=O)-Y*-C(=O)를 형성할 수 있으며 (여기서, n'는 2 내지 6, 바람직하게는 3 또는 4이고, Y*는 상기에 규정된 것과 같음),
R1*, R2*, R3*, 및 R4* 라디칼 중 2개 이상은 수소 또는 할로겐이다.
이들은 비닐 할라이드, 예를 들어 비닐 클로라이드, 비닐 플루오라이드, 비닐리덴 클로라이드 및 비닐리덴 플루오라이드, 비닐 에스테르, 예를 들어 비닐 아세테이트, 스티렌, 측쇄에 알킬 치환체를 갖는 치환된 스티렌, 예를 들어 α-메틸스티렌 및 α-에틸스티렌, 고리 상에 알킬 치환체를 갖는 치환된 스티렌, 예를 들어 비닐톨루엔 및 p-메틸스티렌, 할로겐화 스티렌, 예를 들어 모노클로로스티렌, 디클로로스티렌, 트리브로모스티렌 및 테트라브로모스티렌, 헤테로시클릭 비닐 화합물, 예를 들어 2-비닐피리딘, 3-비닐피리딘, 2-메틸-5-비닐피리딘, 3-에틸-4-비 닐피리딘, 2,3-디메틸-5-비닐피리딘, 비닐피리미딘, 비닐피페리딘, 9-비닐카르바졸, 3-비닐카르바졸, 4-비닐카르바졸, 1-비닐이미다졸, 2-메틸-1-비닐이미다졸, N-비닐피롤리돈, 2-비닐피롤리돈, N-비닐피롤리딘, 3-비닐피롤리딘, N-비닐카프로락탐, N-비닐부티로락탐, 비닐옥솔란, 비닐푸란, 비닐티오펜, 비닐티올란, 비닐티아졸 및 수소화 비닐티아졸, 비닐 옥사졸 및 수소화 비닐옥사졸, 비닐 및 이소프레닐에테르, 말레산 및 말레산 유도체, 예를 들어 말레산 무수물, 메틸말레산 무수물, 말레이미드, 메틸말레이미드, 푸마르산 및 푸마르산 유도물, 아크릴산 및 (메트)아크릴산, 디엔, 예를 들어 디비닐벤젠을 포함한다.
바람직한 폴리알킬 에스테르를 제조하기 위한 조성물은 보다 바람직하게는 하기 화학식 3으로 나타내질 수 있는 단량체를 포함한다.
Figure 112006078265323-PCT00004
상기 식 중에서, R은 독립적으로 수소 또는 메틸이고, R7은 독립적으로 탄소 원소가 2 내지 1000 개이고 1종 이상의 헤테로원자를 갖는 기이고, X는 독립적으로 황 또는 산소 원자 또는 R11이 독립적으로 수소 또는 탄소 원자가 1 내지 20 개인 기인 화학식 NR11의 기이고, n은 3 이상의 정수이다.
R7 라디칼은 탄소 원자가 2 내지 1000 개이고, 특별히 2 내지 100 개이고, 바람직하게는 2 내지 20 개인 기이다. 용어 "탄소 원자가 2 내지 1000 개인 기"는 탄소 원자가 2 내지 1000 개인 유기 화합물의 라디칼을 나타낸다. 이는 방향족 및 헤테로방향족기, 및 또한 알킬, 시클로알킬, 알콕시, 시클로알콕시, 알케닐, 알카노일, 알콕시카르복실기, 및 또한 헤테로지방족기를 포함한다. 언급된 기는 분지형이거나 또는 분지형이 아닐 수 있다. 추가로, 이들 기는 통상적인 치환체를 가질 수 있다. 치환체는 예를 들어, 탄소 원자가 1 내지 6 개인 선형 및 분지형 알킬기, 예를 들어 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 2-메틸부틸 또는 헥실, 시클로알킬기, 예를 들어 시클로펜틸 및 시클로헥실, 방향족기, 예를 들어 페닐 또는 나프틸, 아미노기, 에테르기, 에스테르기 및 할라이드이다.
본 발명에 따라, 방향족기는 바람직하게는 탄소 원자가 6 내지 20 개, 특별히 6 내지 12 개인 일환식 또는 다환식 방향족 화합물의 라디칼을 나타낸다. 헤테로방향족기는 하나 이상의 CH기가 N으로 대체되고/되거나 둘 이상의 인접한 CH기가 S, NH, 또는 O로 대체된 아릴 라디칼을 나타내고, 헤테로방향족기는 탄소 원자가 3 내지 19 개이다.
본 발명에 따라 바람직한 방향족 또는 헤테로방향족기는 벤젠, 나프탈렌, 비페닐, 디페닐 에테르, 디페닐메탄, 디페닐디메틸메탄, 비스페논, 디페닐술폰, 티오펜, 푸란, 피롤, 티아졸, 옥사졸, 이미다졸, 이소티아졸, 이속사졸, 피라졸, 1,3,4-옥사디아졸, 2,5-디페닐-1,3,4-옥사디아졸, 1,3,4-티아디아졸, 1,3,4-트리아졸, 2,5-디페닐-1,3,4-트리아졸, 1,2,5-트리페닐-1,3,4-트리아졸, 1,2,4-옥사디아졸, 1,2,4-티아디아졸, 1,2,4-트리아졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,3,4-테트라졸, 벤조[b]티오펜, 벤조[b]푸란, 인돌, 벤조[c]티오펜, 벤조[c]푸란, 이소인돌, 벤즈옥사졸, 벤조티아졸, 벤즈이미다졸, 벤즈이속사졸, 벤즈이소티아졸, 벤조피라졸, 벤조티아디아졸, 벤조트리아졸, 디벤조푸란, 디벤조티오펜, 카르바졸, 피리딘, 비피리딘, 피라진, 피라졸, 피리미딘, 피리다진, 1,3,5-트리아진, 1,2,4-트리아진, 1,2,4,5-트리아진, 테트라진, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹사린, 퀴나졸린, 신놀린, 1,8-나프티리딘, 1,5-나프티리딘, 1,6-나프티리딘, 1,7-나프티리딘, 프탈라진, 피리도피리미딘, 푸린, 프테리딘, 또는 퀴놀리진, 4H-퀴놀리진, 디페닐 에테르, 안트라센, 벤조피롤, 벤조옥사티아디아졸, 벤조옥사디아졸, 벤조피리딘, 벤조피라진, 벤조피라지딘, 벤조피리미딘, 벤조트리아진, 인돌리진, 피리도피리딘, 이미다조피리미딘, 피라지노피리미딘, 카르바졸, 아크리딘, 페나진, 벤조퀴놀린, 페녹사진, 페노티아진, 아크리디진, 벤조프테리딘, 페난트롤린 및 페난트렌으로부터 유도되고, 이들 각각은 또한 치환될 수 있다.
바람직한 알킬기는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 1-부틸, 2-부틸, 2-메틸프로필, tert-부틸 라디칼, 페틸, 2-메틸부틸, 1,1-디메틸프로필, 헥실, 헵틸, 옥틸, 1,1,3,3-테트라메틸부틸, 노닐, 1-데실, 2-데실, 운데실, 도데실, 펜타데실 및 에이코실기를 포함한다.
바람직한 시클로알킬기는 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥 실, 시클로헵틸, 및 시클로옥틸기를 포함하고, 이들 각각은 임의로는 분지형 또는 분지되지 않은 알킬기로 치환된다.
바람직한 알케닐기는 비닐, 알릴, 2-메틸-2-프로페닐, 2-부테닐, 2-펜테닐, 2-데세닐 및 2-에이코세닐기를 포함한다.
바람직한 알키닐기는 에티닐, 프로파르길, 2-메틸-2-프로피닐, 2-부티닐, 2-펜티닐, 및 2-데시닐기를 포함한다.
바람직한 알카노일기는 포르밀, 아세틸, 프로피오닐, 2-메틸프로피오닐, 부티릴, 발레로일, 피발로일, 헥사노일, 데카노일, 및 도데카노일기를 포함한다.
바람직한 알콕시카르보닐기는 메톡시카르보닐, 에톡시카르보닐, 프로폭시카르보닐, 부톡시카르보닐, tert-부톡시카르보닐, 헥실옥시카르보닐, 2-메틸헥실옥시카르보닐, 데실옥시카르보닐 또는 도데실옥시카르보닐기를 포함한다.
바람직한 알콕시기는 탄화수소 라디칼이 상기 언급된 바람직한 알킬기 중 하나인 알콕시기를 포함한다.
바람직한 시클로알콕시기는 탄화수소 라디칼이 상기 언급된 바람직한 시클로알킬기 중 하나인 시클로알콕시기를 포함한다.
R10 라디칼에 존재하는 바람직한 헤테로원자는 산소, 질소, 황, 붕소, 규소 및 인을 포함한다.
본 발명의 특별한 실시양태에서, 화학식 3의 R7 라디칼은 적어도 하나의 화학식 -OH 또는 -NR8R8의 기를 갖고, 여기서 R8은 독립적으로 수소 또는 탄소 원자가 1 내지 20 개인 기를 포함한다.
화학식 3의 X기는 바람직하게는 화학식 NH로 예시될 수 있다.
화학식 3의 R7 라디칼에서 헤테로원자 대 탄소 원자의 수치 비율은 광범위할 수 있다. 상기 비율은 바람직하게는 범위가 1:1 내지 1:10이고, 특히 1:1 내지 1:5이고, 보다 바람직하게는 1:2 내지 1:4이다.
화학식 3의 R7 라디칼은 탄소 원자가 2 내지 1000 개이다. 특별한 양태에서, R7 라디칼은 10 개 이하의 탄소 원자를 갖는다.
특별하게 바람직한 공단량체는 아릴 라디칼이 각각 미치환 또는 4치환 이하일 수 있는 아릴 (메트)아크릴레이트, 예를 들어 벤질 메타크릴레이트 또는 페닐 메타크릴레이트, 할로겐화 알코올의 메타크릴레이트, 예를 들어 2,3-디브로모프로필 메타크릴레이트, 4-브로모페닐 메타크릴레이트, 1,3-디클로로-2-프로필 메타크릴레이트, 2-브로모에틸 메타크릴레이트, 2-아이오도에틸 메타크릴레이트, 클로로메틸 메타크릴레이트, 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트, 예를 들어 3-히드록시프로필 메타크릴레이트, 3,4-디히드록시부틸 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 2-히드록시프로필 메타크릴레이트, 2,5-디메틸-1,6-헥산디올 (메트)아크릴레이트, 1,10-데칸디올 (메트)아크릴레이트, 카르보닐-함유 메타크릴레이트, 예를 들어 2-카르복시에틸 메타크릴레이트, 카르복시메틸 메타크릴레이트, 옥사졸리디닐에틸 메타크릴레이트, N-(메타크릴로일옥시)포름아미드, 아세토닐 메타크릴레이트, N-메타크릴로일모르폴린, N-메타크릴로일-2-피롤리디논, N-(2-메타크릴로일 옥시에틸)-2-피롤리디논, N-(3-메타크릴로일옥시프로필)-2-피롤리디논, N-(2-메타크릴로일옥시펜타데실)-2-피롤리디논, N-(3-메타크릴로일옥시헵타데실)-2-피롤리디논, 글리콜 디메타크릴레이트, 예를 들어 1,4-부탄디올 메타크릴레이트, 2-부톡시에틸 메타크릴레이트, 2-에톡시에톡시메틸 메타크릴레이트, 2-에톡시에틸 메타크릴레이트, 에테르 알코올의 메타크릴레이트, 예를 들어 테트라히드로푸르푸릴 메타크릴레이트, 비닐옥시에톡시에틸 메타크릴레이트, 메톡시에톡시에틸 메타크릴레이트, 1-부톡시프로필 메타크릴레이트, 1-메틸-(2-비닐옥시)에틸 메타크릴레이트, 시클로헥실옥시메틸 메타크릴레이트, 메톡시메톡시에틸 메타크릴레이트, 벤질옥시메틸 메타크릴레이트, 푸르푸릴 메타크릴레이트, 2-부톡시에틸 메타크릴레이트, 2-에톡시에톡시메틸 메타크릴레이트, 2-에톡시에틸 메타크릴레이트, 알릴옥시메틸 메타크릴레이트, 1-에톡시부틸 메타크릴레이트, 메톡시메틸 메타크릴레이트, 1-에톡시에틸 메타크릴레이트, 에톡시메틸 메타크릴레이트, 및 에톡시기가 바람직하게는 1 내지 20 개, 특별히 2 내지 8 개인 에톡실화 (메트)아크릴레이트, 아미노알킬 (메트)아크릴레이트 및 아미노알킬 (메트)아크릴아미드, 예를 들어 N-(3-디메틸아미노프로필)메타크릴아미드, 디메틸아미노프로필 메타크릴레이트, 3-디에틸아미노펜틸 메타크릴레이트, 3-디부틸아미노헥사데실 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴산의 니트릴 및 다른 질소 함유 메타크릴레이트, 예를 들어 N-(메타크릴로일옥시에틸)디이소부틸 케티민, N-(메타크릴로일옥시에틸)디헥사데실 케티민, 메타크릴로일아미도아세토니트릴, 2-메타크릴로일옥시에틸메틸시아나미드, 시아노메틸 메타크릴레이트, 헤테로시클릭 (메트)아크릴레이트, 예를 들어 2-(1-이미다졸일)에틸 (메트)아크릴 레이트, 2-(4-모르폴리닐)에틸 (메트)아크릴레이트 및 1-(2-메타크릴로일옥시에틸)-2-피롤리돈, 옥시라닐 메타크릴레이트, 예를 들어 2,3-에폭시부틸 메타크릴레이트, 3,4-에폭시부틸 메타크릴레이트, 10,11-에폭시운데실 메타크릴레이트, 2,3-에폭시시클로헥실 메타크릴레이트, 10,11-에폭시헥사데실 메타크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 황-함유 메타크릴레이트, 예를 들어 에틸술피닐에틸 메타크릴레이트, 4-티오시아나토부틸 메타크릴레이트, 에틸술포닐에틸 메타크릴레이트, 티오시아나토메틸 메타크릴레이트, 메틸술피닐메틸 메타크릴레이트, 비스(메타크릴로일옥시에틸) 술파이드, 인-, 붕소- 및/또는 규소-함유 메타크릴레이트, 예를 들어 2-(디메틸포스파토)프로필 메타크릴레이트, 2-(에틸렌포스피토)프로필 메타크릴레이트, 디메틸포스피노메틸 메타크릴레이트, 디메틸포스포노에틸 메타크릴레이트, 디에틸메타크릴로일 포스포네이트, 디프로필메타크릴로일 포스페이트, 2-(디부틸포스포노)-에틸 메타크릴레이트, 2,3-부틸렌메타크릴로일에틸 보레이트, 메틸디에톡시메타크릴로일에톡시실란, 디에틸포스파토에틸 메타크릴레이트를 포함한다.
이들 단량체는 개별적으로 또는 혼합물로서 사용될 수 있다. 에톡실화 (메트)아크릴레이트는 예를 들어, 에톡시기가 바람직하게는 1 내지 20 개, 특별히 2 내지 8 개인 에톡실화 알코올과 알킬 (메트)아크릴레이트의 트랜스에스테르화에 의해서 얻어질 수 있다. 에톡실화 알코올의 소수성 라디칼은 바람직하게는 탄소 원자가 1 내지 40 개, 특별히 4 내지 22 개일 수 있고, 선형 또는 분지형 알코올 라디칼이 사용될 수 있다. 추가의 바람직한 실시양태에서, 에톡실화 (메트)아크릴레이트는 OH 말단기를 갖는다.
에톡실화 (메트)아크릴레이트의 제조를 위해 사용될 수 있는 상업적으로 시판중인 에톡실레이트의 예는 루텐솔(Lutensol, 등록상표) A 브랜드의 에테르, 특히 루텐솔 (등록상표) A 3 N, 루텐솔 (등록상표) A 4 N, 루텐솔 (등록상표) A 7 N, 루텐솔 (등록상표) A 8 N, 루텐솔 (등록상표) TO 브랜드의 에테르, 특히 루텐솔 (등록상표) TO 2, 루텐솔 (등록상표) TO 3, 루텐솔 (등록상표) TO 5, 루텐솔 (등록상표) TO 6, 루텐솔 (등록상표) TO 65, 루텐솔 (등록상표) TO 69, 루텐솔 (등록상표) TO 7, 루텐솔 (등록상표) TO 79, 루텐솔 (등록상표) TO 8, 및 루텐솔 (등록상표) TO 89, 루텐솔 (등록상표) AO 브랜드의 에테르, 특히 루텐솔 (등록상표) AO 3, 루텐솔 (등록상표) AO 4, 루텐솔 (등록상표) AO 5, 루텐솔 (등록상표) AO 6, 루텐솔 (등록상표) AO 7, 루텐솔 (등록상표) AO 79, 루텐솔 (등록상표) AO 8, 및 루텐솔 (등록상표) AO 89, 루텐솔 (등록상표) ON 브랜드의 에테르, 특히 루텐솔 (등록상표) ON 30, 루텐솔 (등록상표) ON 50, 루텐솔 (등록상표) ON 60, 루텐솔 (등록상표) ON 65, 루텐솔 (등록상표) ON 66, 루텐솔 (등록상표) ON 70, 루텐솔 (등록상표) ON 79, 및 루텐솔 (등록상표) ON 80, 루텐솔 (등록상표) XL 브랜드의 에테르, 특히 루텐솔 (등록상표) XL 300, 루텐솔 (등록상표) XL 400, 루텐솔 (등록상표) XL 500, 루텐솔 (등록상표) XL 600, 루텐솔 (등록상표) XL 700, 루텐솔 (등록상표) XL 800, 루텐솔 (등록상표) XL 900, 및 루텐솔 (등록상표) XL 1000, 루텐솔 (등록상표) AP 브랜드의 에테르, 특히 루텐솔 (등록상표) AP 6, 루텐솔 (등록상표) AP 7, 루텐솔 (등록상표) AP 8, 루텐솔 (등록상표) AP 9, 루텐솔 (등록상표) AP 10, 루텐솔 (등록상표) AP 14, 및 루텐솔 (등록상표) AP 20, 임벤틴 (IMBENTIN, 등록상표) 브랜드 의 에테르, 특히 임벤틴 (등록상표) AG 브랜드, 임벤틴 (등록상표) U 브랜드, 임벤틴 (등록상표) C 브랜드, 임벤틴 (등록상표) T 브랜드, 임벤틴 (등록상표) OA 브랜드, 임벤틴 (등록상표) POA 브랜드, 임벤틴 (등록상표) N 브랜드, 및 임벤틴 (등록상표) O 브랜드, 및 말리팔 (Marlipal, 등록상표) 브랜드의 에테르, 특히 말리팔 (등록상표) 1/7, 말리팔 (등록상표) 1012/6, 말리팔 (등록상표) 1618/1, 말리팔 (등록상표) 24/20, 말리팔 (등록상표) 24/30, 말리팔 (등록상표) 24/40, 말리팔 (등록상표) O13/20, 말리팔 (등록상표) O13/30, 말리팔 (등록상표) O13/40, 말리팔 (등록상표) O25/30, 말리팔 (등록상표) O25/70, 말리팔 (등록상표) O45/30, 말리팔 (등록상표) O45/40, 말리팔 (등록상표) O45/50, 말리팔 (등록상표) O45/70, 말리팔 (등록상표) O45/80이다.
이들 중에, 아미노알킬 (메트)아크릴레이트 및 아미노알킬 (메트)아크릴아미드, 예를 들어 N-(3-디메틸아미노프로필)메타크릴아미드 (DMAPMAM), 및 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트, 예를 들어 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 (HEMA)가 특히 바람직하다.
폴리알킬 에스테르 제조를 위한 매우 특별히 바람직한 혼합물은 메틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트 및/또는 스티렌을 포함한다.
이들 성분은 개별적으로 또는 혼합물로서 사용될 수 있다.
폴리알킬 에스테르는 25 ℃ 클로로포름에서 ISO 1628-6에 따라 측정한 비점 도 ηsp/c가 5 내지 30 ml/g, 바람직하게는 10 내지 25 ml/g이다.
불포화 에스테르 화합물을 중합시킴으로써 얻어질 수 있는 바람직한 폴리알킬 에스테르는 바람직하게는 다분산도 Mw/Mn가 1.2 내지 4.0 범위이다. 상기 파라미터는 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)에 의해서 결정될 수 있다.
상기 기술한 조성물로부터의 폴리알킬 에스테르의 제조는 그 자체로 공지되어 있다. 예를 들면, 이들 중합체는 특별히 자유 라디칼 중합, 또한 관련된 방법, 예를 들어 ATRP법 (=atom transfer radical polymerization) 또는 RAFT법 (=reversible addition fragmentation chain transfer)에 의해서 달성될 수 있다.
통상적인 자유 라디칼 중합은 그 중에서도 문헌 [Ullmanns's Encylopedia of Industrial Chemistry, Sixth Edition]에 설명되어 있다. 일반적으로 중합 개시제 및 사슬 이동제가 상기 목적을 위해서 사용된다.
사용가능한 개시제는 당업계에 널리 공지되어 있는 아조 개시제, 예를 들어 AIBN 및 1,1-아조-비스시클로헥산카르보니트릴, 및 또한 퍼옥시 화합물, 예를 들어 메틸에틸케톤 퍼옥시드, 아세틸아세톤 퍼옥시드, 디라우릴 퍼옥시드, tert-부틸 퍼-2-에틸 헥사노에이트, 케톤 퍼옥시드, tert-부틸 퍼옥토에이트, 메틸이소부틸케톤 퍼옥시드, 시클로헥사논 퍼옥시드, 디벤조일 퍼옥시드, tert-부틸 퍼옥시벤조에이트, tert-부틸 퍼옥시이소프로필 카르보네이트, 2,5-비스(2-에틸헥사노일퍼옥시)-2,5-디메틸헥산, tert-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, tert-부틸퍼옥시-3,5,5-트리메틸헥사노에이트, 디큐밀 퍼옥시드, 1,1-비스-(tert-부틸퍼옥시)시클로헥산, 1,1-비스(tert-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 큐밀히드로퍼옥시드, tert-부틸히드로퍼옥시드, 비스(4-tert-부틸시클로헥실)퍼옥시디카르보네이트, 상기 언급된 화합물을 2종 이상 서로 혼합한 혼합물, 및 또한 상기 언급된 화합물과 언급되지 않았으나 마찬가지로 자유 라디칼을 형성할 수 있는 화합물의 혼합물을 포함한다. 적합한 사슬 이동제는 특히 유용성(oil-soluble) 메르캅탄이고, 예를 들어 tert-도데실 메르캅탄 또는 2-메르캅토에탄올, 또는 그 밖에 테르펜 부류로부터의 사슬 이동제, 예를 들어 테르피놀렌이다.
ATRP법은 그 자체로 공지되어 있다. 반응기구의 설명을 제한하려는 어떠한 의도 없이, 상기 방법은 "리빙(living)" 자유 라디칼 중합으로 가정된다. 이들 방법에서, 전이 금속 화합물은 이동가능한 원자기를 갖는 화합물과 반응된다. 이는 이동가능한 원자기를 전이금속 화합물로 이동시켜 금속을 산화시킨다. 상기 반응은 에틸렌기에 부착된 라디칼을 형성한다. 그러나, 전이금속 화합물로의 원자기의 이동은 가역적이어서 원자기는 성장하는 중합체 사슬로 재이동하고, 이는 제어된 중합체 시스템을 형성한다. 중합체 구조, 분자량 및 분자량 분포는 그에 상응하게 제어될 수 있다.
상기 반응은 예를 들어, 문헌 [J-S. Wang, et al., J. Am. Chem. Soc., vol. 117, p. 5614-5615 (1995); Matyjaszewski, Macromolecules, vol. 28, p. 7901-7910 (1995)]에 기술되어 있다. 추가로, 국제 특허 공개 제 WO 96/30421호, 동 제 WO 97/47661호, 동 제 WO 97/18247호, 동 제 WO 98/40415호, 및 동 제 WO 99/10387호에는 상기 설명한 ATRP의 변형이 개시되어 있다.
추가로, 본 발명의 중합체를 예를 들어, RAFT법을 통해 또한 얻을 수 있다. 상기 방법은 예를 들어, 개시를 위해서 명확하게 참조된 국제 특허 공개 제 WO 98/01478호에 상세하게 나타나있다.
중합은 표준 압력, 감소된 압력, 또는 상승된 압력에서 수행될 수 있다. 중합 온도는 역시 중요하지 않다. 그러나, 일반적으로 범위는 -20 내지 200 ℃이고, 바람직하게는 0 내지 130 ℃이고, 보다 바람직하게는 60 내지 120 ℃이다.
중합은 용매와 함께 또는 용매없이 수행될 수 있다. 용어 용매는 본원에서 넓은 의미로 해석되어야 한다.
중합은 바람직하게는 비극성 용매에서 수행된다. 이들은 탄화수소 용매, 예를 들어 톨루엔, 벤젠, 크실렌와 같은 방향족 용매, 시클로헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸, 도데칸과 같은, 분지형 형태로 또한 존재할 수 있는 포화 탄화수소를 포함한다. 이들 용매는 개별적으로 및 혼합물로서 사용될 수 있다. 특별하게 바람직한 용매는 광유, 천연유 및 합성유, 및 또한 이들의 혼합물이다. 이들 중, 광유가 매우 특히 바람직하다.
추가로, 폴리알킬 에스테르는 윤활유 조성물에 사용된다. 윤활유 조성물은 1종 이상의 윤활유를 포함한다.
윤활유는 특히 광유, 합성유, 및 천연유를 포함한다.
광유는 그 자체로 공지되어 있고 상업적으로 시판중이다. 일반적으로 이들은 광유 또는 원유로부터 증류 및/또는 정류 및 임의로는 추가의 정제 및 마무리 공정에 의해서 얻어지고, 용어 광유는 특히 원유 또는 광유의 고비점 분획을 포함 한다.
일반적으로, 광유의 비점은 50 mbar에서 200 ℃보다 높고, 바람직하게는 300 ℃보다 높다. 셰일유 (shale oil)의 저온 탄화, 역청탄의 코크화, 공기를 배제한 갈탄의 증류, 및 또한 역청탄 또는 갈탄의 수소화에 의해서 제조하는 것이 마찬가지로 가능하다. 또한, 광유는 식물성 (예를 들어, 호호바(jojoba), 평지씨(rapeseed)) 또는 동물성 (예를 들어, 우족유) 기원의 원재료로부터 보다 작은 비율로 생성된다. 따라서, 광유는 이들의 기원에 따라 다양한 비율의 방향족, 환형, 분지형, 및 선형 탄화수소를 가진다.
일반적으로, 원유 또는 광유 중의 파라핀계 분획, 나프텐 분획 및 방향족 분획들은 서로 구별되며, 여기서 용어 파라핀계 분획은 장쇄 또는 고도로 분지된 이소알칸을 나타내고, 나프텐 분획은 시클로알칸을 나타낸다. 추가로, 광유는 기원 및 마무리 처리에 따라 다양한 분획의 n-알칸, 모노-메틸-분지된 파라핀으로 공지되어 있는 낮은 분지화도의 이소알칸, 및 극성도에 기여하는 헤테로원자, 특히 O, N 및/또는 S를 갖는 화합물을 가진다. 그러나, 개별 알칸 분자가 장쇄 분지형 기 및 시클로알칸 라디칼, 및 방향족 부분을 가질 수 있기 때문에 지정이 어렵다. 본 발명의 목적을 위하여, 지정은 예를 들어, DIN 51 387에 따라 수행될 수 있다. 극성 분획은 또한 ASTM D 2007로 결정될 수 있다.
바람직한 광유에서 n-알칸의 분획은 3 중량％ 미만이고, O-, N- 및/또는 S-함유 화합물의 분율은 6 중량％ 미만이다. 일반적으로, 방향족 및 모노-메틸 분지형 파라핀의 비율은 각 경우 0 내지 40 중량％의 범위이다. 한 가지 흥미로운 양 태에서, 광유는 주로 탄소 원자 13 개 이상, 바람직하게는 18 개 이상, 가장 바람직하게는 20 개 이상을 갖는 나프텐 및 파라핀계 알칸을 포함한다. 이들 화합물의 분획은 일반적으로 ≥ 60 중량％, 바람직하게는 ≥ 80 중량％이고, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직한 광유는 각 경우에서 전체 광유 중량을 기준으로 0.5 내지 30 중량％의 방향족 분획, 15 내지 40 중량％의 나프텐 분획, 35 내지 80 중량％의 파라핀계 분획, 3 중량％ 이하의 n-알칸, 및 0.05 내지 5 중량％의 극성 화합물을 함유한다.
특별하게 바람직한 광유의 분석(통상적인 방법, 예를 들어 우레아 분리 및 실리카겔 상에서의 액체 크로마토그래피를 이용하여 수행함)은 예를 들어, 사용된 특정 광유의 전체 중량에 대한 백분율의 하기 성분을 나타낸다.
탄소 원자가 대략 18 내지 31 개인 n-알칸 : 0.7 내지 1.0 ％
탄소 원자가 18 내지 31 개인 약간 분지된 알칸 : 1.0 내지 8.0 ％
탄소 원자가 14 내지 32 개인 방향족 : 0.4 내지 10.7 ％
탄소 원자가 20 내지 32 개인 이소- 및 시클로알칸 : 60.7 내지 82.4 ％
극성 화합물 : 0.1 내지 0.8 ％
손실 : 6.9 내지 19.4 ％
다양한 조성을 갖는 광유의 목록 및 광유의 분석에 관한 가치있는 정보는 예를 들어, 문헌 [Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition on CD-ROM, 1997, under "lubricants and related products"]에서 찾아볼 수 있다.
합성유는 유기 에스테르, 예를 들어 디에스테르 및 폴리에스테르, 폴리알킬 렌 글리콜, 폴리에테르, 합성 탄화수소, 특히 폴리올레핀를 포함하고, 이들 중 폴리알파올레핀 (PAO), 실리콘유 및 퍼플루오로알킬 에스테르가 바람직하다. 통상적으로 이들은 광유보다 다소 고가이지만, 이들의 성능에 관련된 이점이 있다.
천연유는 동물성 유 또는 식물성 유, 예를 들어 우족유 또는 호호바유이다.
이들 윤활유는 또한 혼합물로서 사용될 수 있고, 많은 경우에서 상업적으로 시판중이다.
윤활유 조성물 중의 폴리알킬 에스테르의 농도는 조성물의 전체 중량을 기준으로 바람직하게는 2 내지 40 중량％, 보다 바람직하게는 4 내지 20 중량％의 범위이다.
상기 언급된 성분에 추가하여, 윤활유 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다.
이들 첨가제는 산화방지제, 부식억제제, 소포제, 마찰 개질제, 염료, 염료 안정제, 세제, 유동점 강하제 (pour point depressant) 및/또는 DI 첨가제를 포함한다. 1종 이상의 폴리알킬 에스테르를 포함하는 윤활유 조성물은 유압 유체로서 바람직하게 사용된다.
윤활유 조성물은 보다 바람직하게는 베인펌프, 기어펌프, 레디얼 피스톤 펌프 (radial piston pump) 또는 엑시얼 피스톤 펌프 (axial piston pump)에서 사용될 수 있다.
윤활유 조성물은 바람직하게는 50 내지 450 bar, 특별하게 100 내지 350 bar, 보다 바람직하게는 120 내지 200 bar의 압력에서 사용될 수 있다.
본 발명은 추가로
a) 폴리알킬 에스테르 제조를 위한 단량체 조성물의 중량을 기준으로 0 내지 50 중량％, 바람직하게는 2 내지 40 중량％, 보다 바람직하게는 10 내지 30 중량％의 하기 화학식 1의 1종 이상의 에틸렌계 불포화 에스테르 화합물,
b) 폴리알킬 에스테르 제조를 위한 단량체 조성물의 중량을 기준으로 50 내지 100 중량％, 바람직하게는 60 내지 98 중량％, 보다 바람직하게는 70 내지 90 중량％의 하기 화학식 2의 1종 이상의 에틸렌계 불포화 에스테르 화합물, 및
c) 폴리알킬 에스테르 제조를 위한 단량체 조성물의 중량을 기준으로 0 내지 50 중량％, 바람직하게는 2 내지 40 중량％, 보다 바람직하게는 5 내지 30 중량％의 공단량체
로 이루어진 단량체 조성물의 중합에 의해서 얻어질 수 있고,
25 ℃ 클로로포름에서 측정한 비점도 ηsp/c가 5 내지 30 ml/g, 특히 10 내지 25 ml/g인 1종 이상의 폴리알킬 에스테르
를 포함하는 신규한 윤활유 조성물에 관한 것으로,
여기서, 폴리알킬 에스테르의 첨가에 의해서 윤활유 조성물은 온도 T1+x (여기서, T1은 20 ℃ 이상, 바람직하게는 50 내지 120 ℃ 범위이고, x는 5 ℃ 이상, 바람직하게는 10 내지 90 ℃ 범위임)에서 유압 성능 Pa을 가지며, 상기 유압 성능 Pa는 온도 T1에서 적어도 폴리알킬 에스테르를 첨가하지 않은 유압 유체의 유압 라인 Pb만큼 높고,
폴리알킬 에스테르를 포함하는 윤활유 조성물의 온도의존성 성능 기울기 d(Pa)/dT가 폴리알킬 에스테르가 없는 윤활유 조성물의 온도의존성 성능 기울기 d(Pb)/dT보다 작다.
<화학식 1>
Figure 112006078265323-PCT00005
상기 식 중에서, R은 수소 또는 메틸이고, R1은 수소, 탄소 원자가 1 내지 5 개인 선형 또는 분지형 알킬 라디칼이고, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소, 또는 화학식 -COOR'기 (여기서, R'는 수소 또는 탄소 원자가 1 내지 5 개인 알킬기임)이다.
<화학식 2>
Figure 112006078265323-PCT00006
상기 식 중에서, R은 수소 또는 메틸이고, R4는 탄소 원자가 6 내지 30 개인 선형 또는 분지된 알킬 라디칼이고, R5 및 R6는 각각 독립적으로 수소 또는 화학식 -COOR"기 (여기서, R"는 수소 또는 탄소 원자가 6 내지 30 개인 알킬기임)이다.
폴리알킬 에스테르의 사용, 특히 신규 화합물의 사용은 60 ℃ 이상, 바람직하게는 80 ℃ 이상, 가장 바람직하게는 90 ℃ 이상인 상승된 온도에서의 유압 성능을 개선시킨다.
바람직하게는 폴리알킬 에스테르는 높은 유압 성능에서 윤활유 조성물의 바람직하지 않는 과열을 지연시킨다. 높은 유압 성능은 단기 최대 성능을 기준으로 바람직하게는 60％ 이상, 특별하게 70％ 이상, 보다 바람직하게는 80％ 이상이다.
ASTM D 445로 40 ℃에서 측정한 바람직한 윤활유 조성물의 점도는 10 내지 120 mm2/s, 보다 바람직하게는 22 내지 100 mm2/s이다.
본 발명의 특정 양태에서, ASTM D 2270으로 결정되는 바람직한 윤활유 조성물의 점도 지수는 120 내지 350, 특히 140 내지 200이다.
본 발명은 하기 실시예 및 비교 실시예로 보다 상세하게 예시될 것이나, 이들 실시예로 제한되지 않는다.
A) 실험 방법
유압 시스템의 성능/온도 거동에 대한 유압 유체의 영향을 결정하기 위해, 유압 펌프용 성능 실험용 작업대 (test bench)를 작동 조건에서 기후 연관 변수가 배제되도록 선택하였다. 성능 실험용 작업대의 설계를 위한 하기 설계 파라미터를 정하였다.
▶ 온도 및 출력이 제어되며 공기 투입 및 배출이 조절되는 폐쇄된 실험용 작업대 셀 공간에서 제작함
▶ 속도가 제어되는 전기 모터(전력 22 kW)가 있는 유압 펌프를 구동하여 속도 및 구동 토크(torque)에 대한 단위를 측정함
▶ 압력 범위가 270 bar 이하인 베인 펌프가 있는 유압 시스템
▶ 단열된 유압 유체 (HF)용 저장 용기
▶ 각종 작동 모드에 대한 자동화된 작동
▶ 자동화된 실험 자료 수집, 실험 자료의 정적 평가 가능성
성능 실험용 작업대 구조는 도 1에 도시되어 있다. 도면에서 사용된 수 및 성분의 의미를 하기 표의 첫번째 두 열로부터 얻어질 수 있다.
번호 기기명 모델 기술 자료
1 유압 펌프 데니손 (Denison) T6C-06 변위 21.3 cm3/회전
압력 320 bar 최대 작동 압력
속도 750 및 1500 l/분
2 구동 모터 EMK 전압 400 V
전력 22 kW
속도 1500 l/분
3 플러쉬(flush) 모터 일렉트라 (Elektra) 전압 400 V
전력 0.75 kW
속도 1400 l/분
4 플러쉬 펌프 hp-테크닉 (Technik) 부피 유량 100 l/h
압력 9 bar 최대
5 수위계 및 온도센서가 장착된 단열 탱크 충전 부피 90 kg
6 주요 배관 시스템 파이프 직경 1¼"
7 유량계 측정 범위 7.5 내지 75 l/분
8 비례 밸브 렉스로스 (Rexroth)
9 여과기 팔 (Pall) 420 bar 최대
10 열 교환기 푼케 (Funke) A050 용량 0.69 l
작동 압력 30 bar
최대 온도 200 ℃
11 열 교환기 푼케 A060 용량 1.08 l
작동 압력 30 bar
최대 온도 200 ℃
12 열 교환기 푼케 A090 용량 0.62 l
작동 압력 30 bar
최대 온도 200 ℃
유압 유체를 가열하고 냉각시키기 위한 열 교환기에 장착된 흡입 라인을 사용하였다. 고압 미세 여과기 및 저압 미세 여과기 모두 활용하였고, 또한 전기적으로 구동되는 압력 조절 밸브는 270 bar 이하이었다.
생성된 결과의 재현성을 목적으로 엄격하게 규정된 실험 프로그램을 수행하였다.
실험용 작업대가 가동된 후, 새로운 베인 펌프를 속도 및 부하를 변경하면서 하루 동안 먼저 실행하였다. 이를 위하여, ISO 46 또는 ISO 68 등급의 상용 유압 유체를 사용하였다. 이후에, 모든 실험 유체는 하기 실험 프로그램을 수행하였다.
1. 실험용 작업대 셀 및 모든 설비 부품을 20 ℃로 조절 (밤새도록).
2. 세척된 고압 및 저압 미세 여과기의 설치 (제1 필터 세트).
3. 씻어 내리기 (flushing): 실험 유체 55 kg으로 저장 용기를 채움.
다음 작업: 펌프 속도 750 l/분, 압력 50 bar, 유체 흡입 온도 80 ℃, 2시간.
4. 실험 유체의 배출, 고압 및 저압 여과기의 제거.
5. 세척된 고압 및 저압 미세 여과기 (제2 필터 세트)의 설치, 실험유체 80 kg으로 저장 용기를 채움.
6. 가열 실험: 펌프 속도 1500 l/분, 압력 150 bar, 냉각 및 가열 스위치 끔, 주변 온도 20 ℃, 액체 흡입 온도 시작시 대략 40 ℃, 종료시 대략 90 ℃.
7. 효율 실험: 펌프 속도 1500 l/분, 압력 50 bar 단계로 시작시 50 bar, 종료시 250 bar, 유체 흡입 온도 80 ℃에서 일정.
8. 냉각 순환: 펌프 속도 750 l/분, 압력 0 bar, 액체 흡입 온도 대략 시작시 90 ℃, 종료시 대략 40℃.
9. 가열 실험: 펌프 속도 1500 l/분, 압력 250 bar, 냉각 및 가열 스위치 끔 , 주변 온도 20℃, 액체 흡입 온도 시작시 대략 40℃, 종료시 대략 90℃.
10. 효율 실험: 펌프 속도 1500 l/분, 압력 50 bar 단계로 시작시 50 bar, 종료시 250 bar, 액체 흡입 온도 80 ℃에서 일정.
11. 실험 유체의 방출, 고압 및 저압 필터의 제거.
본 발명의 자료는 상기 기술된 실험 프로그램의 단계 6 내지 9에서 측정되었다. 냉각 스위치를 끈 각 실험 상태에 두었다. 따라서 펌프에서 온도 상승을 결정하는 것이 가능하였다. 그러므로 첨가제가 있는 유압 유체의 보다 작은 온도 상승은 첨가제 없는 유압 유체에 비교하여 온도의 감소와 동일하게 된다. 단계 6은 150 bar의 압력에서, 단계 9는 250 bar의 압력에서 수행하였다.
유압 성능은 유압 펌프의 현재 유량를 통해 직접 유도될 수 있다. 일반적으로, 유압 설비에서 현재 유량 Qa 및 연관된 용적 유량이 점점 높아질수록 유압 성능도 점점 높아진다. 언급된 유량계 장비가 장착된 상기 기술된 유압 순환 시스템에서, 현재 유량는 직접 읽을 수 있었다. 유압 성능은 문헌 [예를 들어, F.-W. Hoefer et al., Memento de Technologie Automobile, 1ere Edition, p. 650, Robert Bosch GmbH, 1988 참조]에 기술된 하기 관계식을 통해서 직접 결정될 수 있었다.
PH (kW) = (Pout * Qa)/600
상기 식 중에서, Pout = 펌프 출구에서의 압력 (bar)이고 Qa = 현재 유량 (l/분)이다.
실험은 150 및 250 bar의 압력에서 측정된 유체 온도 (펌프 출구)의 함수로서 현재 유량을 결정하는 것으로 이루어져 있다. 상기 언급된 관계식은 유압 성능이 특정 액체 온도에서 직접 결정될 수 있게 한다.
B) 폴리알킬 에스테르의 제조
중합체 용액 A-D를 특히 문헌 [Ullmanns's Encylopedia of Industrial Chemistry, Sixth Edition]에 설명되어 있듯이 통상의 자유 라디칼 중합으로 광유 중에서 각각 합성하였다. 사용된 중합 개시제는 tert-부틸 퍼옥토에이트이었고 사슬 이동제는 데실 메르캅탄이었다. 용매로서 사용된 광유는 쿠웨이트 페트롤리움 (Kuwait Petroleum)의 100 용매 중성유이었다. 중합은 100 ℃ 온도에서 수행하였고, tert-부틸 퍼옥토에이트를 재공급하였고, 이후 중합체 용액의 잔류 단량체 함량이 2 중량％ 미만이 될 때까지 계속하였다. 이는 일반적으로 6시간의 전체 공정 시간 후의 경우이었다. 중합체 A-D는 각 경우에 사용된 단량체의 전체 중량을 기준으로 메틸 메타크릴레이트 11 내지 27 중량％ 및 장쇄 알킬-치환된 C12-18 메타크릴레이트의 혼합물 63 내지 89 중량％를 함유하였다. 25 ℃ 클로로포름에서 측정된 비점도 ηsp/c는 중합체 A에 대해서 17 ml/g이고, 중합체 B는 21 ml/g, 중합체 C는 25 ml/g, 중합체 D의 경우는 40 ml/g이었다.
a) 중합체 A의 제조
단량체 혼합물 조성:
54.375 kg C12-18-알킬 메타크릴레이트 혼합물
18.125 kg 메틸 메타크릴레이트
초기 충전물:
27.5 kg 100 N 광유
4.1 kg 단량체 혼합물
0.01 kg 도데실 메르캅탄
0.026 kg tert-부틸 퍼-2-에틸헥사노에이트
공급물:
68.4 kg 단량체 혼합물
0.20 kg tert-부틸 퍼-2-에틸헥사노에이트
0.86 kg 도데실 메르캅탄
재충전 단계:
0.126 kg tert-부틸 퍼-2-에틸헥사노에이트
방법 설명:
환류 응축기 및 교반기를 장착한 150 l 중합 반응기를 실온에서 상기 열거한 성분 (초기 충전물)으로 충전한다. 이어서, 초기 충전물을 0.62 kg 드라이아이스로 탈기시키고 100 ℃로 가열하였다. 5분 후, 초기 충전용으로 계산된 개시제 양을 첨가하고, 동시에 공급물을 공급하기 시작하였다. 공급물의 전체량을 3.5 시간 내에 반응기 내로 계량하였다. 이후, 혼합물을 100 ℃에서 추가로 2시간 동안 교반하였다. 이후에, 생성물에 개시제를 재충전하고, 100 ℃에서 추가로 2시간 동안 교반하였다.
ηsp/c = 17 ml/g
b) 중합체 B의 제조
단량체 혼합물 조성:
62.35 kg C12-18-알킬 메타크릴레이트 혼합물
10.15 kg 메틸 메타크릴레이트
초기 충전물:
27.5 kg 100 N 광유
4.1 kg 단량체 혼합물
0.01 kg 도데실 메르캅탄
0.026 kg tert-부틸 퍼-2-에틸헥사노에이트
공급물:
68.4 kg 단량체 혼합물
0.19 kg tert-부틸 퍼-2-에틸헥사노에이트
0.53 kg 도데실 메르캅탄
재충전 단계:
0.126 kg tert-부틸 퍼-2-에틸헥사노에이트
방법 설명:
중합체 A에 대해 기술된 것처럼 제조를 수행하였다.
ηsp/c = 21 ml/g
c) 중합체 C의 제조
단량체 혼합물 조성:
60.9 kg C12-18-알킬 메타크릴레이트 혼합물
9.1 kg 메틸 메타크릴레이트
초기 충전물:
30.0 kg 100 N 광유
4.1 kg 단량체 혼합물
0.01 kg 도데실 메르캅탄
0.026 kg tert-부틸 퍼-2-에틸헥사노에이트
공급물:
65.9 kg 단량체 혼합물
0.22 kg tert-부틸 퍼-2-에틸헥사노에이트
0.27 kg 도데실 메르캅탄
재충전 단계:
0.126 kg tert-부틸 퍼-2-에틸헥사노에이트
방법 설명:
중합체 A에 대해 기술된 것처럼 제조를 수행하였다.
ηsp/c = 25 ml/g
d) 중합체 D의 제조
단량체 혼합물 조성:
54.8 kg C12-18-알킬 메타크릴레이트 혼합물
8.2 kg 메틸 메타크릴레이트
초기 충전물:
37.0 kg 100 N 광유
4.1 kg 단량체 혼합물
0.01 kg 도데실 메르캅탄
0.026 kg tert-부틸 퍼-2-에틸헥사노에이트
공급물:
58.9 kg 단량체 혼합물
0.15 kg tert-부틸 퍼-2-에틸헥사노에이트
0.12 kg 도데실 메르캅탄
재충전 단계:
0.126 kg tert-부틸 퍼-2-에틸헥사노에이트
방법 설명:
중합체 A에 대해 기술된 것처럼 제조를 수행하였다.
ηsp/c = 40 ml/g
C) 실시예 1 내지 7 및 비교 실시예 1 내지 4
각종 유압 유체를 중합체로부터 제조하였다. 유압 유체의 조성은 표 1에 기 재하였다. 제형물을 DIN 51524에 따라 제조하였다. 따라서 ISO 46 등급 오일의 동점도는 46 mm2/s±10％ 점도 범위 내에 있었고, ISO 68 등급 오일의 점도는 68 mm2/s±10％ 점도 범위 내에 있었다.
제형물을 제조하기 위하여, 광유에 예비용해된 중합체 (표 1에 중합체 용액으로서 지칭됨)를 사용하였다. 사용된 중합체 용액의 중합체 농도는 중합체 A 및 B의 경우에는 72.5 중량％이었고, 중합체 C의 경우에는 70 중량％, 중합체 D의 경우에는 63 중량％이었다.
표 1에 나타낸 모든 제형물에 사용된 DI 패키지는 오로니트사(Oronite)의 상용 제품 오로아 (Oloa) 4992이었다. 오로아 4992의 농도는 검사한 모든 제형물에 대해서 0.6 중량％로 일정하게 유지되었다.
사용된 오일은 점도 지수가 대략 100(±5) 근처의 좁은 범위 내에서 변하는 모든 광유이었다. 사용된 광유를 상업적으로 얻을 수 있었다. 예를 들어, 에쏘 (Esso) 80은 엑슨모빌사 (ExxonMobil)의 SN 80 오일을 나타내고, KPE100은 쿠웨이트 페트롤리움의 SN 100 오일을 나타내고, 에쏘 600은 엑슨모빌의 SN 600 오일을 나타낸다. 상기 언급된 오일과 다르게, 넥스베이스 (Nexbase) 320은 포툼사(Fortum)의 수소화 오일이다.
중합체 용액 중합체 용액 (중량％) 에쏘 90 (중량％) KPE 100 (중량％) 에쏘 600 (중량％) 넥스베이스 3020 (중량％)
비교 실시예 1 - - 50.4 49.00
실시예 1 중합체 A 8.40 65.5 25.50
실시예 2 중합체 B 6.90 66.6 25.90
실시예 3 중합체 C 4.90 65.4 29.10
비교 실시예 2 중합체 D 3.50 65.7 30.20
실시예 4 중합체 A 19.60 53 26.8
실시예 5 중합체 B 14.60 19.9 64.9
실시예 6 중합체 C 11.00 7.9 80.5
비교 실시예 3 중합체 D 8.20 87.1 4.10
비교 실시예 4 - - 26 73.40
실시예 7 중합체 A 11.80 47.7 39.90
실시예 8 중합체 A 27.00 67.4 5.0
오로아 4992의 중량％ 40 ℃에서 동점도 [cSt] 점도 지수 (VI)
비교 실시예 1 0.6 42.65 105
실시예 1 0.6 43.34 151
실시예 2 0.6 44.92 153
실시예 3 0.6 45.49 153
비교 실시예 2 0.6 44.07 153
실시예 4 0.6 47.29 194
실시예 5 0.6 46.18 198
실시예 6 0.6 45.36 205
비교 실시예 3 0.6 45.29 212
비교 실시예 4 0.6 67.47 103
실시예 7 0.6 66.23 152
실시예 8 0.6 70.96 191
오일이 좁게 규정된 VI 범위 내에서 사용되고 모든 제형물이 동일한 동점도로 조절되는 한, 제형물의 제조시 오일 또는 오일 혼합물의 선택 (상기 실시 및 비교 제형물에서, 에쏘 80, KPE 100, 에쏘 600 및 넥스베이스 3020 사이의 중량비율)은 여기서 어떠한 역할도 하지 않았다. 표 1에 나타낸 다양한 오일 조성의 선택은 단지 40 ℃에서 측정된 동점도가 ISO 46 유체의 경우 46 mm2/s (±10 ％) 및 ISO 68 유체의 경우 68 mm2/s (±10 ％)의 상수값을 유지하는 것에 기초하였다. 이는 다양한 중합체 농도 및 다양한 분자량의 중합체를 갖는 제형물이 사용되었기 때문에 필요하였다.
다양한 온도에서 측정된 유압 성능은 하기의 표 2a-2c 및 3a-3d에서 얻을 수 있다.
다양한 온도에서 측정된, 150 bar 압력에서 각종 유압 유체의 유압력
온도 (흡입 노즐) [℃] 비교 실시예 1 [kW] 실시예 1 [kW] 실시예 2 [kW]
55 6.889 6.941 6.995
65 6.549 6.646 6.721
75 6.179 6.321 6.409
85 5.750 6.129 6.075
온도 (흡입 노즐) [℃] 실시예 3 [kW] 비교 실시예 2 [kW] 실시예 4 [kW]
55 6.925 6.972 7.045
65 6.596 6.538 6.811
75 6.296 6.178 6.559
85 5.900 5.804 6.258
온도 (흡입 노즐) [℃] 실시예 5 [kW] 실시예 6 [kW] 비교 실시예 3 [kW]
55 7.000 6.934 6.770
65 6.738 6.679 6.462
75 6.459 6.350 6.133
85 6.121 6.004 5.775
다양한 온도에서 측정된, 250 bar 압력에서 각종 유압 유체의 유압 성능
온도 (흡입 노즐) [℃] 비교 실시예 1 [kW] 실시예 1 [kW] 실시예 2 [kW]
55 9.754 9.913 10.042
65 8.833 9.024 9.322
75 7.807 8.167 8.452
85 6.500 7.302 7.555
온도 (흡입 노즐) [℃] 실시예 3 [kW] 비교 실시예 2 [kW] 실시예 4 [kW]
55 9.766 9.583 10.242
65 8.864 8.708 9.613
75 7.920 7.664 8.833
85 6.864 6.505 8.122
온도 (흡입 노즐) [℃] 실시예 5 [kW] 실시예 6 [kW]
55 10.042 9.800
65 9.337 9.042
75 8.500 8.247
85 7.670 7.342
온도 (흡입 노즐) [℃] 비교 실시예 4 [kW] 실시예 7 [kW] 실시예 8 [kW]
55 10.750 10.825 10.904
65 10.083 10.242 10.421
75 9.170 9.500 9.837
85 8.122 8.705 9.163
압력 150 bar에서 ISO 46 등급의 유체로 수행된 모든 실험에서, 실시예 1 내지 6에 따라 중합체 용액 A, B, 또는 C를 포함하는 제형물을 사용하였을 경우 중합체가 없는 액체 (비교 실시예 1)에 비하여 보다 우수한 성능/온도 비율이 달성되었다는 것을 발견하였다. 이는 특히 높은 유체 온도 (예를 들어, 60 ℃ 이상)에서 명백하였다. 추가적으로 발견될 수 있는 자료는 마찬가지로 특정 중합체 용액 A, B, 또는 C가 상대적으로 낮은 농도 (실시예 사례 1, 2, 및 3의 경우에 4.9 내지 8.4 중량％) 또는 상대적으로 높은 농도 (실시예 사례 4, 5, 및 6의 경우에 11.0 내지 19.6 중량％)로 사용되는 것에 상관없이 달성될 수 있었다는 것을 보여준다. 그러나 용액 A, B, 또는 C 용액에 비하여 중합체의 분자량이 보다 높은 것을 특징으로 하는 중합체 용액 D가 사용되었을 경우, 보다 열악한 성능/온도 비율이 중합체가 없는 제형물에 직접 비교되어 관찰되었다.
압력 150 bar 대신에 압력 250 bar에서 ISO 46 유체를 사용하여 동일한 실험을 수행하였을 때, 4.9 중량％의 중합체 용액 C를 함유하는 실시예 3에 따른 제형물에 의한 개선이 중합체가 없는 오일에 비해서 감소되었다. 대조적으로, 비교 실시예 2에 따라 중합체 D를 포함하는 제형물은 비교 실시예 1에 따른 중합체 무함유 오일에 비해 현격하게 열악하였고, 150 bar에서도 또한 그러하였다. 실시예 1 및 2에 따라 중합체 용액 A 및 B를 함유하는 오일은 비교 실시예 1에 따른 중합체 무함유 오일보다 250 bar 압력에서 현격하게 우수하였다.
상기 효과는 동점도에 한정되지 않았다. 따라서, 비교 실시예 4와 비교하여 실시예 7 및 8은 ISO 68 유체를 사용하였을 경우에도 예기치 않은 성능 향상이 달성될 수 있음을 보여주었다 (표 3a-3d 중 비교 실시예 4 및 실시예 7 및 8 참조). 이는 150 bar 및 250 bar 모두에서 실증될 수 있었다.

Claims (21)

  1. 윤활유 조성물에서 온도를 낮추기 위한, 25 ℃ 클로로포름에서 측정된 비점도 ηsp/c가 5 내지 30 ml/g인 폴리알킬 에스테르의 용도.
  2. 제 1항에 있어서, 폴리알킬 에스테르가 상승된 온도에서의 유압 성능을 향상시키는 것을 특징으로 하는 용도.
  3. 제 2항에 있어서, 온도가 60 ℃ 이상, 특히 80 ℃ 이상인 것을 특징으로 하는 용도.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리알킬 에스테르가 높은 유압 성능에서 윤활유 조성물의 바람직하지 않는 과열을 지연시키는 것을 특징으로 하는 용도.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활유 조성물이 유압 유체인 것을 특징으로 하는 용도.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리알킬 에스테르가 폴리알킬 (메트)아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 용도.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 40 ℃에서 측정된 윤활유 조성물의 동점도가 10 내지 120 mm2/s 범위인 것을 특징으로 하는 용도.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활유 조성물의 점도 지수가 120 내지 350 범위인 것을 특징으로 하는 용도.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활유 조성물이 2 내지 40 중량％의 폴리알킬 에스테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 용도.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활유 조성물이 1종 이상의 광유 및/또는 합성유를 포함하는 것을 특징으로 하는 용도.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활유 조성물이 산화방지제, 부식억제제, 소포제, 마찰 개질제, 염료, 염료 안정제, 세제, 유동점 강하제 또는 DI 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 용도.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활유 조성물이 베인 펌프, 기어 펌프, 래디얼 피스톤 펌프 또는 엑시얼 피스톤 펌프에서 사용되는 것을 특징으로 하는 용도.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활유 조성물이 50 내지 450 bar의 압력, 특히 100 내지 350 bar의 압력에서 사용되는 것을 특징으로 하는 용도.
  14. a) 폴리알킬 에스테르 제조를 위한 단량체 조성물의 중량을 기준으로 0 내지 50 중량％의 하기 화학식 1의 1종 이상의 에틸렌계 불포화 에스테르 화합물,
    b) 폴리알킬 에스테르 제조를 위한 단량체 조성물의 중량을 기준으로 50 내지 100 중량％의 하기 화학식 2의 1종 이상의 에틸렌계 불포화 에스테르 화합물, 및
    c) 폴리알킬 에스테르 제조를 위한 단량체 조성물의 중량을 기준으로 0 내지 50 중량％의 공단량체로 이루어진 단량체 조성물의 중합에 의해서 얻어질 수 있고, 25 ℃ 클로로포름에서 측정한 비점도 ηsp/c가 5 내지 30 ml/g인 1종 이상의 폴리알킬 에스테르를 포함하며,
    폴리알킬 에스테르의 첨가에 의해서 윤활유 조성물은 온도 T1+x (여기서, T1은 20 ℃ 이상이고, x는 5 ℃ 이상임)에서 유압 성능 Pa을 가지며, 유압 성능 Pa는 온도 T1에서 적어도 폴리알킬 에스테르를 첨가하지 않은 유압 유체의 유압 라인 Pb 만큼 높고,
    폴리알킬 에스테르를 포함하는 윤활유 조성물의 온도의존성 성능 기울기 d(Pa)/dT가 폴리알킬 에스테르가 없는 윤활유 조성물의 온도의존성 성능 기울기 d(Pb)/dT보다 작은 윤활유 조성물.
    <화학식 1>
    Figure 112006078265323-PCT00007
    상기 식 중에서, R은 수소 또는 메틸이고, R1은 수소, 탄소 원자가 1 내지 5 개인 선형 또는 분지형 알킬 라디칼이고, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소, 또는 화학식 -COOR'기 (여기서, R'는 수소 또는 탄소 원자가 1 내지 5 개인 알킬기임)이다.
    <화학식 2>
    Figure 112006078265323-PCT00008
    상기 식 중에서, R은 수소 또는 메틸이고, R4는 탄소 원자가 6 내지 30 개인 선형 또는 분지된 알킬 라디칼이고, R5 및 R6는 각각 독립적으로 수소 또는 화학식 -COOR"기 (여기서, R"는 수소 또는 탄소 원자가 6 내지 30 개인 알킬기임)이다.
  15. 제 14항에 있어서, T1이 50 내지 120 ℃인 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물.
  16. 제 14항 또는 제 15항에 있어서, x가 10 내지 90 ℃인 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물.
  17. 제 14항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 2의 R4 라디칼의 50 중량％ 이상이 선형인 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물.
  18. 제 14항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 2의 R4 라디칼의 선형 측쇄에 분지된 비율이 0.001 내지 0.3의 범위인 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물.
  19. 제 14항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서, C8-15의 분율이 C16-18의 분율 이상인 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물.
  20. 제 14항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리알킬 에스테르의 다분산도 Mw/Mn이 1.2 내지 4.0인 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물.
  21. 제 14항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리알킬 에스테르가 화학식 2의 에틸렌계 불포화 에스테르 화합물의 전체 중량을 기준으로 60 중량％ 이상의 화학식 2의 에틸렌계 불포화 에스테르 화합물가 알킬 (메트)아크릴레이트인 폴리알킬 (메트)아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물.
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