KR20080032200A

KR20080032200A - 연료 및 윤활유 첨가제 및 연료 경제성 및 자동차 배기개선 방법

Info

Publication number: KR20080032200A
Application number: KR1020087003889A
Authority: KR
Inventors: 클라이드 리터; 마이클 왈터
Original assignee: 씨. 엠. 인텔렉츄얼 프로퍼티 앤드 리서치, 인크.
Priority date: 2005-07-25
Filing date: 2006-07-25
Publication date: 2008-04-14
Also published as: EP1934316A2; CA2616382A1; JP2009503194A; US20080295391A1; BRPI0613965A2; AU2006272625A1; MX2008001185A; EA200800423A1; WO2007014266A2; WO2007014266A3

Abstract

첨가제는 칼슘 공급원, 현탁제, 피마자유, 및 선택적으로 피마자 보충제/대체제를 포함한다ㅏ. 많은 구체 예에서, 폴리알파올레핀이 첨가된다. 바람직한 현탁제는 지방산 에스테르, 트리글리세리드 등이며, 약 5 ℃ 내지 약 50 ℃의 유동점/녹는점을 갖는다. 특히 선호되는 현탁제는 다음과 같다: 1) 리시놀레인산의 폴리머화된 에스테르(12-하이드록시 올레익 애시드의 폴리머화된 에스테르), 2) 12-하이드록시 스테아린산의 폴리머화된 에스테르, 3) 리시놀레인산의 왁시 에스테르, 4) 팜 오일, 5) 팜-올레인, 6) 코코넛 오일, 및 7) 호호바 오일. 왁시 에스테르(waxy ester)는 짧은 카르복시산 모노머의 폴리머화로부터 유래할 수 있다. 첨가제는 연료에 사용되어서 효율 및 배기와 관련된 연소 엔진의 성능을 향상시킨다. 폴리알파올레핀이 중요할 수 있는데, 특히 NOx 감소를 위한 디젤연료용 첨가제 제제에 중요할 수 있다. 첨가제는 윤활유에 사용될 수 있는데, 엔진, 건(gun), 또는 그 밖의 다른 장치의 철 및 비철 금속 성분의 성능을 향상시킬 수 있다. 첨가제는 또한 기계 가공 또는 조립용의 절삭 유체에 사용될 수 있다. 또 다른 첨가제와 함께 사용되어, 본원발명의 구체 예는 오일, 에스테르, 또는 또 다른 유사한 제품에서 유동점을 낮출 수 있다.

Description

연료 및 윤활유 첨가제 및 연료 경제성 및 자동차 배기 개선 방법{FUEL AND LUBRICANT ADDITIVES AND METHODS FOR IMPROVING FUEL ECONOMY AND VEHICLE EMISSIONS}

발명의 분야

본원발명은 특히 효율 및 배기와 관계된 연소 엔진 성능을 향상시키는 모터 연료용 첨가제에 관한 것이다. 본원발명은 또한 엔진, 건(gun), 또는 또 다른 기계장치의 철 또는 비철 금속 성분 모두의 성능을 향상시키는 윤활유용 첨가제에 관한 것이다. 본원발명은 또한 기계가공, 조립, 뿐만 아니라 구멍뚫기(mining) 및 또 다른 유사한 절삭, 전단(shearing), 및 연마(grinding) 응용에 사용되는 절삭 유체(cutting fluid)용 첨가제에 관한 것인데, 이는 절삭의 용이함 및 낮은 온도로부터 이득을 얻는다. 본원발명은 또한 유동점 강하제(pour point depressant)용 첨가제에 관한 것이다. 본원발명은 다양한 연료, 오일, 에스테르, 그리스(grease), 화장품과 같은 페이스티 화합물(pasty compound), 뿐만 아니라 또 다른 유체 및 반고체 제품에서 또 다른 적용을 찾을 수 있다.

배경

리터(Ritter)는 미국특허 제5,505,867호(1996.4.9. 공개)에서 연료 및 윤활 유에 포함되는 물질 조성물을 개시하는데, 이들은 오버베이스드 설포네이트(overbased sulfonate), 호호바 오일(jojoba oil), 및 피마자유(castor oil)를 포함한다. 금속용 윤활유(lubes oil)에 첨가될 때, 상기 성분들의 조합은 우수한 윤활 성능을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 자동차용 디젤 연료에 첨가될 때, 상기 성분들의 조합은 우수한 힘, 적은 연료 소모, 및 적은 매연 배기를 제공하는 것으로 밝혀졌다. 95 리서치 옥탄 가솔린에 첨가될 때, 상기 성분들의 조합은 심지어 20 - 25 % 정도만 연료에 의지하면서 싱글-엔진(single-engine) 항공기-엔진(aircraft engine)이 초기 폭발 없이 작동하게 한다.

많은 또 다른 특허 및 제품들은 계속해서 엔진 성능 및 윤활유 성능을 개선하기 위해 시도한다. 많은 상업적 제품들은 주요 오일 회사 및 작은 전문 제조사로부터 구입가능하며, 이들은 개선된 엔진 성능 및 수명을 요구하는데, 왜냐하면 침전 제거, 침전 예방, 엔진 금속 표면의 윤활, 연료 내 물방울의 제거, 또는 녹 억제 때문이다.

여전히, 본원발명의 발명자는 연료 첨가제 및 윤활유에 있어서의 개선이 요구된다고 믿는다. 본원발명의 구체 예는 상기 요구 및 또 다른 요구를 만족한다.

발명의 개요

본원발명의 목적은 연료의 연소 성능을 향상시켜서, 그 결과 연료 경제성을 증가시키고 해로운 배기는 감소시키는 것이다. 본원발명의 또 다른 목적은 연료의 윤활 값(lubricating value)을 개선하고, 금속의 고속 접촉에 있어서의 윤활유의 성능을 개선하는 것이다. 본원발명의 일부 구체 예의 또 다른 목적은 디젤 연료에서 유동점 강하(pour point depression)를 증강하는 것이다. 물질의 신규한 조성물이 연료 및 윤활유 용 첨가제로서 제공되는데, 상기 첨가제는 상기 연소 성능 및 윤활을 증가하고, 상기 목적의 일부 또는 모두를 만족시킨다.

본원발명의 첨가제는 칼슘-함유 성분, 피마자유, 현탁제, 선택적으로 피마자 보충제/부분 대체제, 및 많은 구체 예에서, 폴리알파올레핀 성분을 포함한다. 바람직한 칼슘-함유 성분은 오버베이스드 칼슘 설포네이트, 칼슘 카보네이트, 및 칼슘 설포네이트 및/또는 칼슘 카보네이트를 포함하는 또 다른 액체 및 분말이다. 바람직한 현탁제(본원발명에서 "결합제(bonding agents)"라 불림)는 5℃ 내지 50℃의 유동점/녹는점을 갖는 트리글리세리드, 지방산 에스테르 등이다. 특히 바람직한 현탁제는 리시놀레인산(ricinoleic acid)의 왁시(waxy) 에스테르, 팜 오일(palm oil), 팜-올레인(palm-olein), 코코넛 오일, 및 호호바 오일이다. 바람직한 피마자 보충제/부분-대체제는 설페이티드 피마자유, 소이 메틸 에스테르(soy methyl ester), 캐놀라 오일(canola oil), 및 유동점 강하제를 포함한다.

연료와 함께 사용되는 한 구체 예에서, 본원발명의 첨가제는 단지 상기 개시된 성분으로부터 제조될 수 있거나, 또는 전통적인 연료 첨가제 패키지와 같은 또 다른 성분을 포함할 수 있으며, 첨가제는 또 다른 첨가제 패키지를 포함하는 연료와 함께 사용될 수 있다. 윤활유와 함께 사용되거나 또는 윤활유로서 사용되는 한 구체 예에서, 본원발명의 첨가제는 단지 상기 개시된 성분으로부터 제조될 수 있거나, 또는 전통적인 윤활유 첨가제 패키지와 같은 또 다른 성분을 포함할 수 있으며, 첨가제는 또 다른 첨가제 패키지를 포함하는 윤활유와 함께 사용될 수 있다.

유동점 강하제와 함께 사용되는 한 구체 예에서, 본원발명의 첨가제는 단지 상기 개시된 성분으로부터 제조될 수 있거나, 또는 또 다른 성분을 포함할 수 있으며; 본원발명의 첨가제는 바이오디젤 연료 또는 바이오디젤 함유 디젤과 함께 사용되는 유동점 강하제를 강화하기 위해 사용될 수 있으며, 가장 바람직하게는, 본원발명의 첨가제는 유동점 강하제와 혼합된 후 바이오디젤 또는 바이오디젤-함유 연료에 첨가된다.

본원발명 첨가제의 특정 용도가 개시되는 반면, 또 다른 용도도 시간이 지남에 따라 명백해 질 수 있다. 더욱이, 특히 바람직한 제제(formulation)가 개시되지만, 본원발명에 따르는 또 다른 제제도 본원발명의 범위 내에 포함되거나 또는 본 출원의 우선권 주장의 기초 출원의 범위에 포함되는데, 특히 미국 특허 출원60/702,420(2005.7.25. 출원), 및 60/782,091(2006.3.13. 출원) 등이다.

Acme Wax 224™의 일반 화학 구조식이 도 1에 도시되어 있다.

Acme Wax 225™의 일반 화학 구조식이 도 2에 도시되어 있다.

바람직한 구체 예의 설명

본원발명의 조성물의 구체 예는 조성물 단독으로 사용하기 위해, 연료, 윤활유, 처리제(treatments), 또는 절삭유에 혼합하여 사용하기 위해, 또는 상기 연료, 윤활유, 처리제, 또는 절삭 유체 용 첨가제 또는 유동점 강하제에 혼합하여 사용하 기 위해 제조될 수 있다. 본원발명 조성물의 구체 예는 연소 엔진의 연소 및/또는 작동을 개선할 수 있으며, 그 결과 개선된 갤런 당 마일 및/또는 개선된 배기를 결과한다. 본원발명 첨가제의 한 구체 예는 연료 윤활성을 개선시켜서, 그 결과 감소된 엔진 마모 및 증가된 엔진 효율을 결과할 수 있다. 본원발명에 따르는 첨가제는 칼슘-함유 성분; 피마자유; 현탁제; 선택적인 피마자 보충제/부분 대체제, 및 많은 구체 예에서, 폴리알파올레핀 성분을 포함한다.

칼슘 성분은 칼슘 설포네이트, 바람직하게는 오버베이스드 칼슘 설포네이트일 수 있으나, 발명자는 또한 칼슘 카보네이트가 칼슘 설포네이트를 대체하여 또는 이에 부가하여 효과적일 수 있음을 밝혀냈다. 많은 칼슘 설포네이트 및 오버베이스드 칼슘 설포네이트는 공지되어 있으며(예를 들면 미국 특허 5,505,867 및 관련 기술 참조), 예를 들면 Crompton Corporation/Great Lakes Corporation (Chemtura) 사로부터 상업적으로 구입 가능하다. 특히 바람직한 칼슘 공급원은 Crompton Corporation/Great Lakes Corporation (Chemtura) 사로부터 구입 가능한 C-400™ 또는 C-400-C™ 또는 C-400- CLR™ 오버베이스드 칼슘 설포네이트이다. Crompton C-400™ 또는 C-400-C™ 또는 C-400-CLR™은 연료 필터를 막는 칼슘 입자 크기 문제를 일으키지 않는 액체 형태의 매우 우수한 칼슘 공급원임이 밝혀졌다.

발명자는 마그네슘 설포네이트로 실험을 하였으며, 이들 또한 효과적임을 밝혔는데, 다만 이들은 전형적으로 연소 챔버 내에서 헤드, 밸브, 스파크 플러그, 등에 퇴적물을 남겨서 스파크 플러그 상의 퇴적물이 스파크 플러그를 "그라운드 아웃(ground out)" 시킨다. 그러므로, 칼슘 설포네이트 대신에, 또는 이에 부가하여 마그네슘 설포네이트를 포함하는 것은 현실적이지 못하며, 그 결과 바람직하지 않다. 발명자는 바륨 설포네이트로 실험을 하였으나, 이들이 효과적이라는 것을 밝혀내지 못했는데, 왜냐하면 예를 들면 이들은 연소 엔진의 중요한 온도에서 분해되어서 바람직하지 않은 배기를 생성한다. 그러므로, 바람직한 구체 예에서, 또 다른 알칼리토 성분 및 또 다른 알칼리토 설포네이트 이외에 단지 칼슘-함유 성분이 사용된다.

발명자는 모두 그렇지는 않지만 많은 폴리알파올레핀 화합물이 바람직한 첨가제에서 효과적일 것이라 믿는다. 폴리알파올레핀은 바람직한 첨가제에서의 사용을 위해 바람직하게는 수첨반응되지 않는다. 이하에서 설명되는 테스트 및 실시예에서 효과적인 바람직한 폴리알파올레핀 화합물의 특정 실시예는 Crompton Corporation/Great Lakes Corporation (Chemtura) 사로부터 구입가능한 SYNTON™ PAO(예를 들면 SYNTON-40™ 및 SYNTON-80™), 및 BP Amoco 사로부터 구입가능한 DURASYN™ PAO 이다.

발명자에 의해 가끔 "결합제"라 불리는 현탁제는 칼슘 유기(예를 들면 설포네이트) 또는 무기(예를 들면 카보네이트) 염인 칼슘-함유 성분을 바람직한 첨가제의 식물성 오일 내 현탁액 내에, 그리고 또한 최종 연료-첨가제 혼합물 및 최종 윤활유-첨가제 혼합물 내에 유지시키는데 중요하다고 여겨진다. 오버베이스드 칼슘 설포네이트가 본원발명의 첨가제-연료 또는 첨가제-윤활유 혼합물에 현탁되는 경우에, 발명자는 무기(오버베이스드 칼슘 설포네이트의 카보네이트 "오버베이스드" 부분) 및 유기(오버베이스드 칼슘 설포네이트의 설폰네이트 부분) 칼슘 모두가 현탁 됨을 주목한다. 현탁제의 효과가 매우 우수하기 때문에, 현탁제는 칼슘을 또 다른 성분에 거의 "결합"시켜서 칼슘을 현탁액 내에 보존하며, 그 결과, "결합제"라 불린다. 발명자는 칼슘이 "결합제" 또는 피마자유, 피마자 보충제/대체제, 또는 PAO에 공유결합한다고 여길 필요는 없으며, 발명자는 상기 "결합제"라는 용어를 현탁제의 사용으로 인하여 달성할 수 있는 놀라운 결과를 표현하기 위해 사용한다.

바람직한 현탁제는 다음 중 하나 이상을 포함한다: 1) 리시놀레인산의 고분자화된 에스테르(12-하이드록시 올레익 애시드의 고분자화된 에스테르), 2) 12-하이드록시 스테아린산의 고분자화된 에스테르, 3) 팜 오일, 4) 팜-올레인, 5) 코코넛 오일, 및 6) 호호바 오일. 특히 바람직한 현탁제는 다음과 같다:

Acme Hardesty Co.사로부터 구입한 Acme Wax 224™(상기 항목 1번 실시예);

Acme Hardesty Co.사로부터 구입한 Acme Wax 225™(상기 항목 2번의 실시예, 45℃의 녹는점을 가짐);

Columbus Foods사로부터 구입한 팜 오일 #701 (41 ℃ 녹는점), #710 (41 ℃ 녹는점), #720, 및 #730 (28 ℃ 녹는점);

팜-올레인 #725 (21 ℃ 녹는점); 및

Columbus Foods사로부터 구입한 코코넛 오일 #92 (34 ℃ 녹는점) 및 #76 (26 ℃ 녹는점).

덜 바람직한 현탁제는 호호바 오일(특히 단지 cis-호호바, 이는 자연적으로 발생하는 호호바이며, 약 7 ℃ 미만의 녹는점을 가짐)인데, 비용 및 작은 입수가능성 때문에 특히 덜 바람직하다.

Acme Wax 224™의 일반 화학 구조식이 도 1에 도시되어 있으며, 구조식 내 불포화(즉, 각 모노머 내의 탄소=탄소 이중결합) 및 탄소 사슬에 결합된 복수의 하이드록시 그룹(여기서, 모노머 당 하나)이 제시되어 있다. Acme Wax 224™ 왁스 에스테르는 30개 이상의 탄소(다이머 및 그 이상의 고분자화된 모노머의 수), 및 전형적으로 40개 이상의 탄소(트리머 및 그 이상의 고분자화된 모노머의 수)인 사슬 길이를 갖는 다이머, 트리머, 및 올리고머를 포함할 수 있다.

Acme Wax 225™의 일반 화학 구조식이 도 2에 도시되어 있으며, 구조식 내 포화(즉, 고분자화된 모노머 각각에 있는 탄소-탄소 단일 결합) 및 탄소 사슬에 결합된 복수의 하이드록시 그룹(여기서, 모노머 당 하나)이 제시되어 있다. Acme Wax 225™ 왁스 에스테르는 30개 이상의 탄소(다이머 및 그 이상의 고분자화된 모노머의 수), 및 전형적으로 40개 이상의 탄소(트리머 및 그 이상의 고분자화된 모노머의 수)인 사슬 길이를 갖는 다이머, 트리머, 및 올리고머를 포함할 수 있다.

Acme Wax 224™ 및 225™에서 각각 카르복실(COO-) 그룹을 갖는 18-탄소-사슬 모노머가 제시되어 있다.

피마자유 성분에 관하여, 많은 상업적 공급원으로부터 구입 가능한 전통적인 피마자유가 효과적이다. 피마자유 성분은 하나 이상의 피마자 보충제/부분 대체제 성분에 의해 선택적으로 보충될 수 있거나, 또는 피마자유 전체가 아닌 일부가 대체될 수 있다. 바람직한 피마자 보충제/부분 대체제 성분은 설페이티드 피마자유, 캐놀라 오일, 소이 메틸 에스테르, 및 유동점 강하제(바람직하게는 식물성-오일-기초 유동점 강하제, 예를 들면 Montreal에 위치한 RHOMAX사로부터 구입 가능한 Rho- Max 10-310™, 그리고 평지씨 오일(rapeseed oil) 유도체가 발명자에 의해 바람직하다고 보고되었음)이다. 설페이티드 피마자유(예를 들면, "75% 설페이티드")가 바람직하며, 이는 Blue Bell, PA, U.S.에 위치한 Acme Hardesty Co.사로부터 구입가능하다.

광범위한 제제(formulation)가 첨가제로서 효과적일 것이라 예상되는데, 예를 들면 "세 개 그룹" 제제(제제에 폴리알파올레핀은 첨가되지 않음)가 다음 범위로 제시될 수 있다.

그룹 1: 칼슘 성분, 10-50 LV-%, 칼슘 설포네이트 및/또는 칼슘 카보네이트 포함;

그룹 2: 폴리알파올레핀, 0 LV-%;

그룹 3: 피마자유, 선택적으로 피마자 보충제/부분 대체제 포함: 10-60 LV-%; 및

그룹 4: 현탁제, 1 - 25 LV-%.

아래에 제시된 "네 개 그룹" 제제에 대한 범위가 많은 상이한 환경에서 효과적임이 밝혀졌다:

그룹 1: 칼슘 성분, 10-50 LV-%, 예를 들면 칼슘 설포네이트 및/또는 칼슘 카보네이트;

그룹 2: 폴리알파올레핀, 15 - 75 LV-%;

그룹 3: 피마자유, 선택적으로 피마자 보충제/부분 대체제 포함, 10 - 60 LV-%;

그룹 4: 현탁제, 1 - 20 LV-%.

세 개 그룹으로부터의 성분이 함께 혼합되어 100 액체-부피-%(liquid- volume-%, LV-%)의 첨가제를 형성할 때(그룹 2는 남겨둠), 이는 "세 개-그룹 첨가제" 조성물이라 불린다. 네 개 그룹이 함께 혼합되어서 100 액체-부피-%(liquid-volume-%)의 첨가제를 형성할 때(그룹 2 포함), 이는 "네 개-그룹 첨가제" 조성물이라 불린다

혼합 공정은 그룹 4를 그룹 1 성분에 첨가하고, 상기 두 성분/그룹을 매우 잘 혼합한 다음 나머지 그룹을 첨가함으로써 가장 잘 수행될 수 있다. 그룹 1 및 4를 혼합한 이후에, 그룹 3 및 선택적으로 그룹 2가 첨가될 수 있다. 또 다른 성분들이 첨가되기 이전에, 그룹 1 및 4 성분들을 완전히 혼합하는 것이, 첨가제의 모든 성분들을 용액/현탁액 내에 유지시키기 위해 그리고 첨가제가 부과되는 오일, 연료, 또는 윤활유를 갖는 적절한 용액/현탁액 내에 첨가제를 유지시키기 위해 매우 중요하다고 발명자에 의해 여겨진다. 혼합 공정 동안 성분들은 일정한 범위의 온도에 놓일 수 있는 반면, 성분들이 실온 내지 약 100 - 140 ℉에서 혼합되는 것이 바람직하다.

본원발명에서 사용된 용어 "혼합" 및 "첨가"는 다양한 방법 및 장치와 함께 이루어지면, 특별한 방법, 특별한 장치, 또는 혼합기간을 요구하지 않는다. 본원발명의 청구범위에서, 복수의 상기 용어들이 단일 청구범위에서 사용될 수 있는데, 이는 서로 다른 단계의 설명을 명확히 하기 위함이며, 각 단계들이 서로 다른 혼합 기술이나 장치를 요구하는 것을 의미하기 위함은 아니다. 그렇지만, 일부 구체 예에서, 바람직한 첨가제의 다양한 성분들을 서로 혼합/첨가하거나 또는 첨가제를 연료 또는 윤활유에 혼합/첨가하는 것은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 실험을 통하여 용이하게 달성될 수 있는 높은 속도, 높은 전단, 또는 또 다른 강력한 혼합 장치 기술에 의해 수행되도록 요구할 수 있다.

바람직한 세 개-그룹 첨가제는 상기 세 개 그룹만으로 구성될 수 있으며, 바람직한 네 개-그룹 첨가제는 상기 네 개 그룹만으로 구성될 수 있다. 그 대신에, 바람직한 세 개-그룹 첨가제 또는 네 개-그룹 첨가제는 추가 성분, 예를 들면 상업적으로 구입가능한 첨가제 패키지와 같은 첨가제 패키지와 혼합되어서 "혼합 첨가제"가 될 수 있다. 혼합 첨가제는 예를 들면, 80-99.99 LV-%의 세 개 그룹 조합 및 20-0.01 LV-%의 "추가 성분"으로 구성될 수 있다. 또는, 혼합 첨가제는 예를 들면, 80-99.99 LV-%의 네 개 그룹 조합 및 20-0.01 LV-%의 "추가 성분"으로 구성될 수 있다. 따라서, "추가 성분"은 생성물의 많은 비율(예를 들면 약 20 LV-%) 내지 적은 비율(예를 들면 약 0.01 LV-%)을 차지할 수 있다. "혼합 첨가제"를 형성하기 위해 "세 개-그룹 첨가제" 또는 "네 개-그룹 첨가제"에 첨가될 수 있는 성분의 예는 유동점 억제제(pour point suppressant), 겨울용 그린 오일(wintergreen oil), 염료(dye), 오일, 다양한 에스테르, 및/또는 연료 또는 윤활유 용의 다양한 전통적인 첨가제를 포함할 수 있으며, 여기에 제한되는 것은 아니다. 또한, 세 개-그룹 또는 네 개-그룹 첨가제 또는 혼합 첨가제는 또 다른 재료, 바람직하게는 또 다른 윤활유(lube oil) 또는 연료와 혼합될 수 있으며, 상기 또 다른 재료들은 이미 또 다른 "첨가제"를 함유하고 있을 수 있다.

전통적인 윤활유(lube oil)에서, 세 개-그룹 또는 네 개-그룹 첨가제, 또는 혼합 첨가제의 효과적인 농도는 예를 들면 0.002-20.0 LV-%의 네 개-그룹 또는 다 섯 개-그룹 또는 혼합 첨가제(0.03-20 LV-%가 전형적임) 및 99.998-80 LV-%의 윤활유(lube oil) (99.97-80 LV-%가 전형적임) 범위라 여겨진다. 연소 엔진 연료에서, 세 개-그룹 또는 네 개-그룹 첨가제, 또는 혼합 첨가제의 효과적인 농도는 예를 들면 0.002-5.0 LV-%의 세 개-그룹 또는 네 개-그룹 또는 혼합 첨가제(0.03-5 LV-%가 전형적임) 및 99.998-95 LV-%의 연료(99.97-95 LV-%가 전형적임) 범위라 여겨진다.

발명자는 윤활유(lube oil), 연료, 절삭유, 트리트먼트 오일(treatment oil) 에서 광범위한 농도의 세 개 또는 네 개-그룹 첨가제 또는 혼합 첨가제의 사용을 고려하며, 더욱 중요한 점은 또 다른 전통적인 또는 신규한 첨가제 성분들의 존재 또는 부존재하에, 적어도 세 개의 필수 그룹으로부터 유래하는 성분들이 윤활유 또는 연료에 존재한다는 점이다.

다음의 실시예에서, 본원발명의 구체 예에 따르는 첨가제들이 개시된다. 관계된 데이터는 배기 개선, 연료 연비(갤런 당 마일) 개선, 및 윤활성 및 금속 처리 개선을 설명한다.

실시예 I

배기 테스트

첨가제(본원발명의 한 구체 예에 따름):

40 LV-% C-400 칼슘 설포네이트

20 LV-% 폴리알파올레핀

20 LV-% 피마자유

2 LV-% 호호바 오일

18 LV-% 캐놀라 오일

전체 100 LV-% 첨가제가 됨.

상기 제제는 전술한 방법에 의해 혼합되며, 디젤 연료 및 가솔린에 첨가되며, 아래 표에 제시된 바와 같이 다양한 엔진에 사용된다.

과정:

테스트 1-9는, 부하 없는 조건(no-load condition)에서, 단지 디젤 연료만으로 작동한 동일한 엔진과 비교하여, 첨가제가 부가된 디젤 연료(농도:전통적인 상업적 디젤 연료 12 갤런 내에 1 온스의 첨가제)로 수행되었다. 테스트 10 및 11은, 부하 없는 조건에서, 단지 가솔린만으로 작동한 동일한 엔진과 비교하여, 첨가제가 부가된 가솔린(농도:전통적인 87 옥탄의 상업적 가솔린 18 갤런 내에 1 온스의 첨가제)로 수행되었다. 모든 배기 결과는 Ferret™, Sun™, 또는 ECOM™ 분석기와 같은 자동차 배기파이프 내 분석기에 의해 수득되었다.

결과:

상기 테스트 결과는 디젤-단독 또는 가솔린-단독 수행 및 "첨가제 부가 디젤" 또는 "첨가제 부가 가솔린" 수행에 의한 배기물의 백분율 변화로서 아래에 제시된다.

테스트 1, 3-9 (테스트 2에 대한 사용가능한 데이터는 없음): 첨가제가 포함되었을 때, O₂가 평균 3% 증가하였으며, 반면에 NOx가 평균 약 18% 감소하였으며, 일산화탄소가 평균 약 27 % 감소하였으며, 이산화탄소가 평균 약 8 % 감소하였다. 첨가제가 포함되었을 때, NO₂가 평균 약 19 % 감소하였으며, NO가 평균 약 17 % 감소하였다. 그러므로, 첨가제 부가 디젤에 의한 운전에 있어서, 상기 배기물 각각에 있어서의 상당한 그리고 놀라운 개선이 관찰되었다. 테스트 10 및 11: 첨가제가 포함되었을 때, 탄화수소 ppm 배기물이 매우 많이 감소하였는데, 약 100 % 및 67 %, 평균 83.5 % 감소하였다. 그러므로, 첨가제 부가 가솔린에 의한 운전에 있어서, 배기물의 상당한 그리고 놀라운 개선이 관찰되었다.

배기물 테스트의 개요

시퀀스 A

실시예 II

배기 테스트

첨가제(본원발명의 한 구체 예에 따름):

30 LV-% C-400-C 칼슘 설포네이트 (Crompton Corporation/Great Lakes Corporation (Chemtura))

30 LV-% 폴리알파올레핀

20 LV-% 피마자유

2 LV-% 호호바 오일

18 LV-% 캐놀라 오일

전체 100 LV-% 첨가제가 됨.

과정:

테스트는 컴민스 B 시리즈 터보 디젤(Cummins B Series Turbo Diesel)에서 수행되었는데, 전통적인 상업적 디젤 #2로 시작하였으며(테스트 No. 1), 다음이 후속되었다: 첨가제와 조합된 동일한 디젤(테스트 No. 2), 2% 바이오디젤 첨가제 및 1온스/10갤런 첨가제를 갖는 디젤(테스트 No. 3), 5% 바이오디젤 첨가제 및 1온스/10갤런 첨가제를 갖는 디젤(테스트 No. 4), 및 연료 10 갤런 당 첨가제 1 온스를더욱 갖는 테스트 No. 4의 연료.

결과:

테스트는 부하가 없는 다양한 엔진 rpm에서 수행되었으며, 다양한 도로 속도("부하 존재")에서 수행되었다. 배기물은 아래 표에 제시된 바와 같이 보고되었으며, 기초 테스트, 즉 테스트 No. 1로부터의 백분율 변화로 제시된다. 데이터는 첨가제 및 바이오디젤과 조합된 첨가제의 첨가에 의한 NOx의 실질적으로 놀라운 개선을 제시한다. 예를 들면, NOx는 부하 없는 2500 rpm에서 약 7-14%; 30 mph에서 8-31%; 50 mph에서 3-21%; 및 70 mph에서 4-8% 감소하였다.

자동차:

닷지 2001 픽업(Dodge 2001 pickup), VIN# 387K23601G735111

엔진: 컴민스 B 시리즈 터보 디젤(Cummins B series Turbo Diesel)

연료:

1. #2 디젤 연료

2. 10 갤런 디젤 연료 당 1 액량 온스 비율로 첨가제가 부가된 #2 디젤 연료

3. 10 갤런 디젤 연료 당 1 액량 온스 비율로 첨가제가 부가된 #2 디젤 연료와 2% 바이오디젤

4. 10 갤런 디젤 연료 당 1 액량 온스 비율로 첨가제가 부가된 #2 디젤 연료와 5% 바이오디젤

5. 10 갤런 연료 당 1 온스 첨가제가 추가로 첨가된, 상기 4번으로부터 유래된 혼합 연료

참조: O₂=% CO=ppm NOx=ppm CO₂=%

변화 = 조건 #1 데이터와의 차이

부하 없는 800 RPM

부하 없는 2500 RPM

30 MPH

50 MPH

70 MPH

실시예 III

배기 테스트

첨가제(본원발명의 한 구체 예에 따름):

30 LV-% C-400-c 칼슘 설포네이트(Crompton Corporation/Great Lakes Corporation (Chemtura))

30 LV-% 폴리알파올레핀

20 LV-% 피마자유

2 LV-% 호호바 오일

18 LV-% 캐놀라 오일

전체 100 LV-% 첨가제가 됨.

과정:

본 테스트에서, 가솔린 자동차는 75 mph에서 부하 있는 조건에서 테스트 되었다. 자동차는 3800 엔진(터보-충전 아님)이 장착된 2001 퐁티악 보네빌(Pontiac Bonneville)이었다. 테스트 No. 1은 87 옥탄의 전통적인 상업적 가솔린으로 75 mph에서 수행되었으며, 테스트 no. 2는 가솔린 10 갤런 당 첨가제 1 온스가 첨가된 동일 가솔린으로 75 mph에서 수행되었다.

결과:

본 테스트의 결과는 CO 배기 및 NOx 배기에 있어서 실질적이고 놀라운 결과를 제시한다. 아래 표에 제시된 바와 같이, CO는 15% 이상 감소하였으며 NOx는 50% 이상 감소하였다.

테스트 조건 1-첨가제 없는 75 mph

2-가솔린 10 갤런 당 첨가제 1온스의 75 mph

테스트조건 HC CO CO₂ 0₂ NOx

---------------------------------------------------------------------

1 1 .39 15.2 0 19

2 1 .33 15.1 0 9

변화 0% -15.3% -0.6% 0% -53%

참조: HC = ppm, CO = %, CO₂ = %, O₂ = %, NOx = ppm

참조: 구체적인 베이스라인 및 실험 데이터가 명백히 수집되지는 않았으나, 급가속 직후 또는 급가속 동안 HC 및 NOx에 있어서 스파이크(spike)가 실질적으로 감소하였음이 명백하다.

실시예 IV

증가된 PAO 첨가에 의한 배기 테스트

자동차:

City of Butte, Montana사의 맥 트럭(MAC Truck)

분석기:

ECOM AC 디젤 분석기

과정:

조건 #1에서, 맥 트럭(MAC Truck) 엔진은 작동 온도로 가온 되었으며 추가 15분 동안 600 rpm에서 공회전하였다. 5분 동안 배기 기록이 이루어졌으며 그동안 기록은 안정적이었다. 트럭 엔진은 그 후 2000 rpm에서 5분 동안 운전되었으며 5분 동안의 기록이 다시 이루어졌으며, 그동안 기록은 다시 안정적이었다.

조건 #2에서, 다음 조합유(formula)에 따르는 첨가제가 #2 디젤 연료 20 갤런 당 1 액량 온스의 비율로 첨가되었다:

조건 #2에서 맥 연료 탱크에 첨가된 베이스라인 첨가제 제제(Formulation):

48 LV% 칼슘 설포네이트(Crompton C-400-CFC)

48 LV% 피마자유(Acme Hardesty사로부터 구입)

4 LV% 호호바 오일(Purcell Jojoba사로부터의 테크 그레이드(tech grade))

5분 동안 본 조건 #2 연료-첨가제 혼합물로 엔진을 운전한 후, 600 rpm 및 2000 rpm에서 기록이 이루어졌다.

조건 #3에서, 조건 #2 연료-첨가제 혼합물 20 갤런 당 PAO 1 액량 온스의 비율로 PAO(Crompton Synton 40)가 맥 트럭(MAC Truck) 연료 탱크에 첨가되었다. 5분 동안 본 조건 #3 PAO-강화-연료-첨가제 조성물로 엔진을 운전한 후, 600 rpm 및 2000 rpm에서 기록이 이루어졌다.

조건 #4에서, PAO 추가량이 조건 #3 PAO-강화-연료-첨가제 혼합물 20 갤런 당 PAO 1 액량 온스의 비율로 맥 트럭(MAC Truck) 연료 탱크에 첨가되었다. 10분 동안 엔진을 운전한 후(그동안 NOx 및 CO 기록이 감소하였음), 기록은 안정화되었으며 본 조건에 대하여 600 rpm 및 2000 rpm에서 기록이 이루어졌다.

조건 #5에서, PAO 추가량이 조건 #4 PAO-강화-연료-첨가제 혼합물 20 갤런 당 1 액량 온스의 비율로 맥 트럭(MAC Truck) 연료 탱크에 첨가되었다. 10분 동안 엔진을 운전한 후(그동안 NOx 및 CO 기록이 감소하였음), 기록은 안정화되었으며 본 조건에 대하여 600 rpm 및 2000 rpm에서 기록이 이루어졌다.

결과:

상기 조건에 대한 기록은 아래와 같이 요약될 수 있다. 600 RPM 및 2000 RPM 데이터에 대하여, 각각의 첨가된 아이템의 양이 20 갤런 당 액량 온스로 제시된다.

600 RPM :

조건/

연료# 칼슘설포네이트 호호바오일 피마자유 Synton40 CO ppm NOx ppm

1 0 0 0 0 16 148

2 .48 .04 .48 0 10 121

3 .48 .04 .48 1 6 110

4 .48 .04 .48 2 5 105

5 .48 .04 .48 3 5 101

2000 RPM :

1 0 0 0 0 11 138

2 .48 .04 .48 0 11 73

3 .48 .04 .48 1 8 50

4 .48 .04 .48 2 7 40

5 .48 .04 .48 3 6 37

본 데이터에 의하면, 베이스 조합유(base formula)가 디젤 연료에 첨가되었을 때, 및 베이스 조합유(base formula)에 의해 이미 강화된 연료에 PAO가 첨가되었을 때 모두, CO 배기 및 NOx 배기의 감소가 명백함을 알 수 있다. 또한 상기 데이터는 추가 PAO의 감소된 효과를 제시한다(조건 #4 및 5에서 점점 더 첨가됨).

본 실시예는 연료 20 갤런 당 전체 1 내지 4 액량 온스로 사용되는 연료 첨가제를 포함한다. 가장 많은 이점은 베이스라인 첨가제 조합유 1온스와 PAO 1온스의 결합으로부터 유도된다.

실시예 V

현탁제로서 Acme Wax 225™를 사용한 배기 테스트

첨가제(본원발명의 한 구체 예에 따름):

40 LV% 칼슘 설포네이트 (Crompton C-400-CFC™)

2 LV% Acme Wax 225™ (Acme Hardesty사로부터 구입)

20 LV% 피마자유 (Acme Hardesty사로부터 구입)

38 LV% 소이 메틸 에스테르 (West Fargo ND에 위치한 Cenex사로부터 구입한 B-100 바이오디젤)

베이스라인 연료:

89 옥탄 가솔린 및 10% 에탄올, Detroit Lakes, MN에 위치한 Casey's General Store로부터 구입함.

배기물 측정 장치:

페렛 16 파이브 가스 분석기(Ferret 16 five gas analyzer)

자동차:

1998 뷰익 리갈(Buick Regal)

3800 엔진, 173267 마일

자동차에는 촉매 전환기 수행 이전에 배기를 측정하기 위하여 방출 파이프(촉매 전환기 앞에 위치)에 용접된 포트(port)가 있다.

과정:

먼저 자동차를 고속도로에서 30마일 운행하였다. 그 후 자동차를 20분 동안 공회전하였다.

베이스라인 측정은 10분 동안 30초 간격으로 수행되었다.

동일한 과정이 실험 조건에서 평가하기 위해 사용되었는데, 여기서 상기 첨가제가 15 갤런 당 1 온스의 비율로 베이스라인 연료에 첨가되었다.

측정의 전반부(first half) 및 후반부(second half)뿐만 아니라 전체 측정에 대한 평균(mean) 및 중간값(median)이 계산되었다.

베이스라인 조건(베이스라인 연료만 존재함):

평균( Mean )

PPM % % % PPM

배기 HC CO CO2 O2 NOx

전반부 147 .267 5.7 12.79 6.3

후반부 148.7 .266 5.74 12.71 6.2

전체 147.9 .2665 5.72 12.75 6.1

중간값( Median )

PPM % % % PPM

배기물 HC CO CO2 O2 NOx

전반부 147 .27 5.7 12.8 6

후반부 151 .27 5.7 12.7 6

전체 149 .27 5.7 12.7 6

실험 조건(첨가제가 연료에 포함됨):

평균

PPM % % % PPM

배기물 HC CO CO2 O2 NOx

전반부 133.6 .231 5.24 13.4 5.3

후반부 134.5 .228 51.6 13.43 4.9

전체 134.0 .2295 52.0 13.42 5.1

중간값

PPM % % % PPM

가스 HC CO CO2 02 NOx

전반부 133 .23 5.2 13.5 5

후반부 135 .23 5.25 13.4 5

전체 134 .23 5.2 13.4 5

베이스라인으로부터 실험조건의 백분율 변화:

평균

PPM % % % PPM

가스 HC CO CO2 O2 NOx

전반부 -9.1 -13.5 -8.1 +4.8 -15.9

후반부 -9.5 -16.5 -10.1 +5.7 -21.7

전체 -9.3 -13.9 -9.1 +5.2 -16.4

중간값

PPM % % % PPM

가스 HC CO CO2 O2 NOx

전반부 -9.5 -14.8 -8.8 +5.5 -16.6

후반부 -10.6 -14.8 -7.9 +5.5 -16.6

전체 -10.1 -14.8 -8.8 +5.5 -16.6

실시예 VI

현탁제로서 팜 오일을 사용한 배기 테스트

첨가제의 조성:

48% 칼슘 설포네이트 (Crompton C-400-CFC™)

4% 팜 오일 (Columbus Foods사로부터 구입)

48% 피마자유 (Acme Hardesty사로부터 구입)

베이스라인 연료:

87 옥탄 가솔린 및 10% 에탄올, Detroit Lakes, MN에 위치한 Tesoro Station에서 구입.

배기물 측정 장치:

페렛 16 파이프 가스 분석기(Ferret 16 five gas analyzer)

자동차:

1998 뷰익 리갈(Buick Regal)

3800 엔진, 173237 마일

과정:

먼저 자동차를 베이스라인 연료만을 사용하여 고속도로에서 80마일 운행하였다. 그 후 자동차를 20분 동안 공회전하였다. 베이스라인 측정은 10분 동안 30초 간격으로 수행되었다. 실험 케이스 #1에 대하여, 상기 첨가제가 15 갤런 당 1 온스의 비율로 베이스라인 연료에 혼합되었다. 측정의 전반부(first half) 및 후반부(second half)뿐만 아니라 전체 측정에 대한 평균(mean) 및 중간값(median)이 계 산되었다.

베이스라인 조건(베이스라인 연료만 존재함):

평균

PPM % % % PPM

배기물 HC CO CO2 O2 NOx

전반부 161.5 .192 4.97 14.37 47.4

후반부 145.4 .200 5.03 13.74 44.7

전체 153.5 .196 5.00 14.06 46.1

중간값

PPM % % % PPM

배기물 HC CO CO2 O2 NOx

전반부 160 .19 4.9 14.0 46.0

후반부 145 .20 5.0 13.8 44.5

전체 150 .19 5.0 13.9 45.0

실험 케이스 #1(베이스라인 연료 1 및 상기 팜-오일-함유 "베이스" 첨가제):

평균

PPM % % % PPM

배기물 HC CO CO2 O2 NOx

전반부 122.5 .199 5.02 13.87 39.8

후반부 120.0 .193 4.84 13.90 39.4

전체 121.3 .196 4.93 13.89 39.6

중간값

PPM % % % PPM

배기물 HC CO CO2 02 NOx

전반부 124 .195 4.95 14.15 38.5

후반부 118.5 .19 4.85 13.95 39

전체 120 .19 4.90 14.0 39

베이스라인으로부터 실험 케이스 #1의 백분율 변화:

평균

PPM % % % PPM

배기물 HC CO CO2 02 NOx

전반부 -24.1 +3.6 +1.0 -3.4 -16.0

후반부 -17.5 -3.5 -3.6 +1.8 -11.4

전체 -21.0 00.0 -1.4 -1.0 -14.1

중간값

PPM % % % PPM

배기물 HC CO CO2 02 NOx

전반부 -22.5 +2.6 +1.0 +0.7 -16.3

후반부 -18.3 -5.0 -3.0 +1.1 -12.4

전체 -20.0 0.0 -2.0 +0.7 -13.3

실시예 VII

현탁제로서 팜- 올레인을 사용한 배기 테스트

첨가제(본원발명의 한 구체 예에 따름):

48 LV%- 칼슘 설포네이트 (Crompton C-400-CLR)

48 LV%- 피마자유 (Acme Hardesty사로부터 구입)

4 LV% - 팜-올레인 (Columbus Foods사로부터 구입)

팜-올레인은 설포네이트에 첨가되었으며, 완전히 혼합될 때까지 수동 교반기로 강렬하게 교반하였다. 그 후 피마자유가 첨가되고 동일하게 혼합되었다.

연료:

배기 측정 장치:

페렛 16 파이브 가스 분석기(Ferret 16 five gas analyzer)

자동차:

1998 뷰익 리갈(Buick Regal)

3800 엔진, 173000+ 마일

과정:

먼저 자동차를 베이스라인 연료를 사용하여 고속도로에서 80마일 운행하였다. 그 후 자동차를 20분 동안 공회전하였다. 베이스라인 측정은 10분 동안 30초 간격으로 수행되었다. 동일한 과정이 실험 조건에서 평가하기 위해 사용되었는데, 여기서 팜-올레인을 함유한 상기 첨가제 조성물이 15 갤런 당 1 온스의 비율로 베이스라인 연료에 첨가되었다. 측정의 전반부(first half) 및 후반부(second half)뿐만 아니라 전체 측정에 대한 평균(mean) 및 중간값(median)이 계산되었다.

베이스라인 조건:

평균

PPM % % % PPM

가스 HC CO CO2 O2 NOx

전반부 188.1 .348 8.75 8.66 82.5

후반부 188.2 .353 8.63 8.72 80.5

전체 188.15 .351 8.69 8.69 81.5

중간값

PPM % % % PPM

가스 HC CO CO2 O2 NOx

전반부 190 .35 8.7 8.7 82.5

후반부 188.5 .355 8.7 8.75 80.5

전체 189 .35 8.7 8.7 81.5

실험 조건(팜- 올레인 첨가제 존재):

평균

PPM % % % PPM

가스 HC CO CO2 02 NOx

전반부 158.2 .298 8.03 9.63 77.6

후반부 159.3 .312 7.59 10.2 70.7

전체 158.75 .305 7.81 9.92 74.2

중간값

PPM % % % PPM

가스 HC CO CO2 O2 NOx

전반부 158 .30 8.0 9.6 78

후반부 159.5 .31 75.5 10.25 71

전체 159 .305 77.5 9.9 74

베이스라인으로부터 실험의 백분율 변화:

평균

PPM % % % PPM

가스 HC CO CO2 02 NOx

전반부 -15.9 -14.4 -8.2 +10.9 -5.9

후반부 -15.4 -11.6 -12.1 +17.5 -12.2

전체 -15.6 -13.1 -10.1 +14.2 -9.0

중간값

PPM % % % PPM

가스 HC CO CO2 02 NOx

전반부 -16.8 -14.3 -8.8 +10.3 -5.5

후반부 -15.4 -12.7 -13.2 +17.1 -11.8

전체 -15.9 -12.9 -10.9 +13.8 -9.2

실시예 VIII

현탁제로 코코넛 오일을 사용한 배기 테스트

첨가제(본원발명의 한 구체 예에 따름):

48 LV% 칼슘 설포네이트 (Crompton C-400-CFC™

4 LV% 코코넛 오일 92 (Columbus Foods사로부터 구입)

48 LV% 피마자유 (Acme Hardesty사로부터 구입)

베이스라인 연료:

89 옥탄 가솔린 및 10% 에탄올, Detroit Lakes, MN에 위치한 Tesoro station에서 구입.

배기 측정 장치:

페렛 16 파이브 가스 분석기(Ferret 16 five gas analyzer)

자동차:

1998 뷰익 리갈(Buick Regal)

3800 엔진 173000+ 마일

과정:

먼저 자동차를 베이스라인 연료를 사용하여 고속도로에서 80마일 운행하였다. 그 후 자동차를 20분 동안 공회전하였다. 베이스라인 측정은 10분 동안 30초 간격으로 수행되었다. 동일한 과정이 실험 조건에서 평가하기 위해 사용되었다. 코코넛 오일 92를 함유한 상기 첨가제 조성물이 15 갤런 당 1 온스의 비율로 베이스라인 연료에 첨가되었다. 측정의 전반부(first half) 및 후반부(second half)뿐만 아니라 전체 측정에 대한 평균(mean) 및 중간값(median)이 계산되었다.

베이스라인 조건:

평균

PPM % % % PPM

가스 HC CO CO2 02 NOx

전반부 94.5 .199 4.96 13.83 49.6

후반부 93.8 .205 5.19 13.55 50.0

전체 94.2 .202 5.08 13.69 49.8

중간값

PPM % % % PPM

가스 HC CO CO2 O2 NOx

전반부 94 .20 5.0 138.5 51

후반부 93.5 .21 5.2 135 50

전체 94 .20 5.05 137 50.5

실험 조건(코코넛 92 첨가제 존재):

평균

PPM % % % PPM

가스 HC CO CO2 O2 NOx

전반부 63.1 .165 4.32 14.71 39.8

후반부 63.9 .167 4.28 14.74 40.1

전체 63.5 .166 4.30 14.725 39.95

중간값

PPM % % % PPM

가스 HC CO CO2 O2 NOx

전반부 64 .16 4.3 14.7 40

후반부 61 .165 4.24 14.8 41

전체 63 .16 4.3 14.7 10

베이스라인으로부터 실험의 백분율 변화:

평균

PPM % % % PPM

가스 HC CO CO2 02 NOx

전반부 -33.2 -17.1 -12.9 +6.3 -19.8

후반부 -31.9 -18.5 -17.5 +8.9 -19.8

전체 -32.5 -17.8 -15.4 +7.6 -19.8

중간값

PPM % % % PPM

가스 HC CO CO2 02 NOx

전반부 -31.9 -20.0 -14.0 +6.1 -21.6

후반부 -34.8 -21.4 -18.5 +9.6 -18.0

전체 -32.9 -20.0 -14.9 +7.3 -20.8

실시예 IX

칼슘 성분으로 칼슘 카보네이트를 사용한 배기 테스트

첨가제(본원발명의 한 구체 예에 따름):

17% Acme Wax 224™ - Acme Hardesty

33% 피마자유 - Acme Hardesty

17% PAO - Crompton Corporation사로부터 구입한 폴리 알파 올레핀, Synton 40™

17% 칼슘 카보네이트 - Specialty Minerals Inc.사로부터 구입, Alba Fil™, 침전된 칼슘 카보네이트 A-5-205-32

첨가제 혼합 과정:

2 온스(부피)의 칼슘 카보네이트가 전기 오븐에서 120 ℉까지 가열되었다. 그 후, 일정한 페이스트형 조성물이 얻어질 때까지 2 액량 온스의 Acme Wax 224™가 칼슘 카보네이트와 혼합되었다. 그 후, 2 액량 온스의 피마자유가 첨가되었고 칼슘 카보네이트와 Acme Wax 224™의 혼합물과 혼합되었다. 그 후 PAO가 혼합되었 다.

베이스라인 연료:

87 옥탄 가솔린 및 10% 에탄올, Detroit Lakes, MN에 위치한 Tesoro Station에서 구입

배기 측정 장치:

페렛 16 파이브 가스 분석기(Ferret 16 five gas analyzer)

자동차:

1998 뷰익 리갈(Buick Regal)

3800 엔진 173000+ 마일

과정:

먼저 자동차를 베이스라인 연료를 사용하여 고속도로에서 80마일 운행하였다. 그 후 자동차를 20분 동안 공회전하였다. 베이스라인 측정은 10분 동안 30초 간격으로 수행되었다. 동일한 과정이 실험 조건에서 평가하기 위해 사용되었는데,

칼슘 카보네이트를 함유한 상기 첨가제 조성물이 24 갤런 당 1 온스의 비율로 베이스라인 연료에 첨가되었다. 측정의 전반부(first half) 및 후반부(second half)뿐만 아니라 전체 측정에 대한 평균(mean) 및 중간값(median)이 계산되었다.

베이스라인 조건:

평균

PPM % % % PPM

가스 HC CO CO2 02 NOx

전반부 235.9 .343 8.21 9.19 120

후반부 242.5 .311 7.60 10.09 108.5

전체 239.2 .327 7.91 9.64 114.25

중간값

PPM % % % PPM

가스 HC CO CO2 02 NOx

전반부 236 .35 8.3 9.2 119.5

후반부 243 .31 76.0 101 108.5

전체 239.5 .23 76.5 100.5 109.5

실험 조건(칼슘 카보네이트 첨가제 존재함):

평균

PPM % % % PPM

가스 HC CO CO2 02 NOx

전반부 219.3 .314 7.49 102.1 108.8

후반부 223.7 .303 7.59 99.7 109.3

전체 221.5 .308 7.54 100.9 109.1

중간값

PPM % % % PPM

가스 HC CO CO2 02 NOx

전반부 217.5 .31 7.5 10.6 108

후반부 223 .30 7.55 9.90 108.5

전체 220.5 .31 7.5 10.25 108.5

베이스라인으로부터 실험의 백분율 변화:

평균

PPM % % % PPM

가스 HC CO CO2 02 NOx

전반부 -7.0 -8.5 -8.8 +9.8 -9.3

후반부 -7.8 -2.6 -0.1 -1.2 +0.7

전체 -7.4 -5.8 -4.7 +4.7 -4.5

중간값

PPM % % % PPM

가스 HC CO CO2 02 NOx

전반부 -7.8 -11.4 -9.6 +15.2 -9.6

후반부 -8.2 -3.2 -0.6 -8.7 -0.0

전체 -7.9 -3.1 -2.0 +1.5 -0.9

실시예 X

잔디 깎기( Lawn Mower ) 연료 내 첨가제, 1개 탱크에서의 운행 시간

주변 온도( Ambient Temp ):

50 도

잔디깎기 ( Lawn Mower ):

Briggs & Stratton 21HP 두 개의 실린더 엔진이 있는 스탠리 라이딩 잔디 깎기(Stanley riding Lawn Mower).

과정 & 측정:

엔진은 예열 되었으며 탱크 내의 모든 연료가 소모될 때까지 운행되었으며 그 후 정지하였다. 그 후 잔디 깎기는 조건 A 연료(이하에서 제시됨) 3 파인트(pint)로 채워졌으며; 엔진은 시동 되었으며 잔디 깎기 데크(deck)가 즉시 운행되었다. RPM은 4400으로 유지되었다. "스냅 온(Snap On)" 태코미터(Tachometer)가 RPM을 체크하기 위해 사용되었다. 엔진은 3 파인트가 모두 소모될 때까지 운행되었으며 그 후 정지하였다. 본 조건에서의 운행 시간을 측정하기 위해 시계가 세팅되 었다.

그 후 잔디 깎기는 조건 B 연료(이하에서 제시됨) 3 파인트(pint)로 채워졌으며; 엔진은 시동 되었으며 잔디 깎기 데크(deck)가 즉시 운행되었다. RPM은 4400으로 유지되었다. 전술한 바와 같이, "스냅 온(Snap On)" 태코미터(Tachometer)가 RPM을 체크하기 위해 사용되었다. 엔진은 3 파인트가 모두 소모될 때까지 운행되었으며 그 후 정지하였다. 전술한 바와 같이, 본 조건에서의 운행 시간을 측정하기 위해 시계가 세팅되었다.

조건 A 연료: 본원발명의 구체 예에 따라는 첨가제 1 온스가 포함된 옥탄가 87의 가솔린 20 갤런

칼슘 설포네이트: 30 LV%

폴리알파올레핀: 30 LV%

피마자유: 10 LV%

호호바 오일: 1 LV%

소이 메틸 에스테르: 29 LV%

전체 100 LV-% 첨가제가 됨.

조건 B: 옥탄가 87의 100% 가솔린(본원발명의 첨가제에 의해 처리되지 않음)

결과:

조건 A는 2910초 운행하였음

조건 B는 2715초 운행하였음

2910 초 / 2715 초 = 1.0712 (약 7%의 성능 개선).

실시예 XI

다양한 첨가제에 의한 연료 연비 (갤런 당 마일) 테스트

자동차: 2002 도요타, 포런너(Forerunner)

위치: 보즈먼, 몬타나(Bozeman, MT)

베이스라인 연료: 중간-등급(mid-grade) 88 옥탄, Bozeman MT의 Exxon에서 구입

과정:

자동차 연료 탱크는 연료로 채워졌으며 그 후 자동차는 특정 노선을 운행하였다. 자동차는 그 후 동일 주유소에서 동일 베이스라인 연료로 재주유 되었으며 첨가제 조성물이 연료에 첨가되었으며, 동일 노선을 운행하여 특정 첨가제를 갖는 베이스라인 연료를 테스트하였다. 연료가 소모될 때마다, 상기 과정이 반복되었는데, 베이스라인 연료를 재주유 하였고 또 다른 첨가제 조성물이 첨가되었다. 4 가지 케이스는 다음과 같다:

베이스라인 운행: 단지 중간-등급 88 옥탄 가솔린으로 운행된 자동차 운행

케이스 #1 첨가제 (본원발명의 한 구체 예에 따름): 제제는 다음과 같으며, LV% 단위임, 베이스라인 연료 20 갤런 당 1 액량 온스의 비율로 첨가됨.

40% 칼슘 카보네이트 - Specialty Minerals Inc.사로부터 구입

제품- Alba Fil, 침전된 칼슘 카보네이트 A-5-205-32

33% 소이 메틸 에스테르 (Cenex B-100 바이오디젤)

20% 피마자유

5% 설페이티드 피마자유 (75% 설페이티드(sulfated))

2% Acme Wax 224™

케이스 #2 첨가제 (본원발명의 한 구체 예에 따름): 제제는 다음과 같으며, LV% 단위임, 베이스라인 연료 25 갤런 당 1 액량 온스의 비율로 첨가됨.

25% 칼슘 카보네이트

50 % 피마자유

25% Acme Wax 224™

케이스 #3 첨가제(본원발명의 한 구체 예에 따름): 제제는 다음과 같으며, LV% 단위임, 베이스라인 연료 20 갤런 당 1 액량 온스의 비율로 첨가됨.

48% 칼슘 설포네이트

48% 피마자유

4% Acme Wax 225™

케이스 #4 첨가제(본원발명의 한 구체 예에 따름): 제제는 다음과 같으며, LV% 단위임, 베이스라인 연료 20 갤런 당 1 액량 온스의 비율로 첨가됨.

48% 칼슘 설포네이트

48% 피마자유

4% 팜 오일

운행마일 사용된갤런 갤러당마일 MPG 의 %변화

베이스라인: 267 16.28 16.4 ---

케이스 #l: 267 14.28 18.7 +12.3

케이스 #2: 267 14.51 18.4 +10.9

케이스 #3: 267 14.29 18.7 +12.2

케이스 #4: 267 14.35 18.6 +11.9

실시예 XII

캘리포니아, 아델렌토의 KARCO 엔지니어링에서 수행된 연료 연비 테스트

첨가제(본원발명의 한 구체 예에 따름):

40 LV% 칼슘 설포네이트 (Crompton C-400-CLR)™

33 LV% 소이 메틸 에스테르 (Cenex B-IOO 바이오디젤)

20 LV% 피마자유 (Acme Hardesty사로부터 구입)

5 LV% 설페이티드 피마자유 (Acme Hardesty사로부터 구입)

2 LV % Acme Wax 224™ (Acme Hardesty사로부터 구입)

과정:

자동차 A 및 B는 베이스라인, 중간등급 가솔린을 사용하여 운행되었으며, 그 후 동일 자동차들이 상기 첨가제(20 갤런 당 1 온스)가 함유된 동일 베이스라인 가솔린으로 운행되었으며, 각각 대조군 A 및 테스트 B이다.

종속 연비 테스트 - KARCO

포드 타우러스(Ford Taurus)

실시예 XIII

연료 연비 테스트

Butte, Montana에서 수행된 테스트는 다음을 사용하여 수행되었다:

자동차:

마크 12 야드 덤프(Mack 12 yard Dump) (T-46), 1988

엔진 맥(Engine Mack) 673

연료 탱크 용량 100 갤런

연료종류 디젤

첨가제(본원발명의 한 구체 예에 따름):

40 LV% 칼슘 설포네이트 (Crompton C-400 - CLR™)

33 LV% 소이 메틸 에스테르 (Cenex B-100 바이오디젤)

20 LV% 피마자유 (Acme Hardesty사로부터 구입)

5 LV% 설페이티드 피마자유 (Acme Hardesty사로부터 구입)

2 LV % Acme Wax 224™ (Acme Hardesty사로부터 구입)

과정:

디젤 연료의 제1 탱크는 처리되지 않았다(첨가제 없음). 제2 탱크는 20 갤런 당 1 액량 온스 첨가제가 함유된 베이스라인 연료(디젤)이었다(제2 탱크는 컨디셔닝 처리라고 간주 될 수 있음). 제3 탱크는 20 갤런 당 1 액량 온스 첨가제가 함유된 동일한 베이스라인 연료이었다.

결과:

출발연비 최종연비 사용된 연료 첨가제 MPG

307028 307800 97.49 갤런(제1탱크) 없음 7.92

307800 308327 60.65 갤런(제2탱크) 있음 8.6

308327 309038 81.07 갤런(제3탱크) 있음 8.77

따라서, 제1 탱크 베이스라인과 제2 탱크(첨가제 함유) 사이에 8.6 %의 MPG의 증가가 제시되며, 제1 탱크 베이스라인과 제3 탱크(첨가제 함유) 사이에 10.77 %의 MPG 증가가 제시된다.

실시예XIV

연료 연비 테스트

자동차:

GMC % Ton (T-20)

년도 2003

엔지 크기 6.0 L

연료 탱크 용량 32 갤런

연료종류 가스

첨가제(본원발명의 한 구체 예에 따름):

40 LV% 칼슘 설포네이트 (Crompton C-400 - CLR)™

33 LV% 소이 메틸 에스테르 (Cenex B-100 바이오디젤)

20 LV% 피마자유 (Acme Hardesty사로부터 구입)

5 LV% 설페이티드 피마자유 (Acme Hardesty사로부터 구입)

2 LV % Acme Wax 224™ (Acme Hardesty사로부터 구입)

과정:

결과:

출발연비 최종연비 사용된 연료 첨가제 MPG

31098 31347 23.57갤런(제1탱크) 없음 10.56

31347 32775 90.07갤런(제2탱크) 있음 13.39

33015 34480 119.69갤런(제3탱크) 있음 12.24

따라서, 제1 탱크 베이스라인과 제2 탱크(첨가제 함유) 사이에 26.8 %의 MPG의 증가가 제시되며, 제1 탱크 베이스라인과 제3 탱크(첨가제 함유) 사이에 15.90 %의 MPG 증가가 제시된다.

실시예XV

연료 연비 테스트

자동차:

GMC Yukon, 1997

연료 탱크 용량 32 갤런

연료종류 가솔린

첨가제(본원발명의 한 구체 예에 따름):

40 LV% 칼슘 설포네이트 (Crompton C-400-CLR)™

33 LV% 소이 메틸 에스테르 (Cenex B-IOO 바이오디젤)

20 LV% 피마자유 (Acme Hardesty사로부터 구입)

5 LV% 설페이티드 피마자유 (Acme Hardesty사로부터 구입)

2 LV % Acme Wax 224™ (Acme Hardesty사로부터 구입)

과정:

디젤 연료의 제1 탱크는 처리되지 않았다(첨가제 없음). 제2 탱크는 20 갤런 당 1 액량 온스 첨가제가 함유된 베이스라인 연료(디젤)이었다(제2 탱크는 컨디셔닝 처리라고 간주 될 수 있음). 제3 탱크는 20 갤런 당 1 액량 온스 첨가제가 함유 된 동일한 베이스라인 연료이었다.

결과:

출발연비 최종연비 사용된연료 첨가제 MPG

100935 101516 57.65 갤런(제1탱크) 없음 10.09

101516 101725 25.92 갤런(제2탱크) 있음 11.69

101725 10997 20.45 갤런(제3탱크) 있음 13.3

102265 102265 21.81 갤런(제4탱크) 있음 12.29

따라서, 제1 탱크 베이스라인과 제2 탱크(첨가제 함유) 사이에 15.9 %의 MPG의 증가가 제시되며, 제1 탱크 베이스라인과 제3 탱크(첨가제 함유) 사이에 31.8 %의 MPG 증가가 제시되며, 제1 탱크 베이스라인과 제4 탱크(첨가제 함유) 사이에 21.8 %의 MPG 증가가 제시된다.

실시예XVI

연료 연비 테스트

첨가제(본원발명의 한 구체 예에 따름):

48 LV%- 칼슘 설포네이트 (Crompton C-400-CLR)

48 LV%- 피마자유 (Acme Hardesty사로부터 구입)

4 LV% - 코코넛 오일 92 (Columbus Foods사로부터 구입)

혼합 과정:

코코넛 오일이 설포네이트(sulfonate)에 첨가되었으며 완전히 혼합될 때까지 수동 교반기로 격렬하게 교반하였다. 그 후 피마자유가 첨가되었으며 동일하게 교 반되었다.

자동차:

1991 포드 F-250, 4x4, 스탠다드 캡, 4.9 리터 6 실린더 엔진, 스탠다드 ㅌ트랜스미션, XLT Lariat

과정:

연료 탱크가 거의 비었을 때, 자동차는 Detroit Lakes, MN에 있는 Tesoro Station에서 87 옥탄 연료로 채워졌다. 자동차는 4차선 고속도로에서 345.9 마일을, 4단 기어로 시속 65 마일의 크루즈 컨드롤(cruise control)로 운행되었다. 그 후 자동차는 동일 주유소에서 재주유 되었는데, 20 갤런 당 1 온스의 비율로 첨가제가 연료 탱크에 첨가되었으며, 동일 노선으로 동일 조건에서 다시 운행되었다.

운행 마일 사용된 갤런 갤런 당 마일

베이스라인: 345.9 28.20 12.27

실험: 345.8 26.79 12.91

연비 개선(%) +5.2

실시예XVII

금속 컨디셔닝 특성( Metal Conditioning Properties )

첨가제(본원발명의 한 구체 예에 따름):

칼슘 설포네이트: 40 LV%

PAO: 20 LV%

피마자유: 20 LV%

호호바 오일: 1 LV%

소이 메틸 에스테르: 19 LV%

전체 100 LV-% 첨가제가 됨.

과정:

라이플 총에서 발사될 때 180 그레인 30-06 탄환의 포구 속도(muzzle velocity)를 테스트하였으며, 크로노그래프로 측정하였다.

조건 A : 수동 장전된 카트리지(전술함)가 발사되었으며 속도가 측정되었다.

조건 B : 먼저 카트리지가 전술한 첨가제 내에 놓여졌으며 첨가제 내에 "침적(soaking)"된 카트리지와 첨가제가 200℉로 가열되었다. 200℉에서 수 분 경과 후, 카트리지를 제거하여, 깨끗이 닦았으며, 냉각시켰으며, 수동 장전하여 발사하였다.

결과:

조건 A: 초속 2768 피트.

조건 B: 초속 2916 피트.

2916 / 2768 = 1.0535 (약 5.4 %의 포구 속도 증가).

실시예XVIII

미니-돌 사슬 톱( Mini - Masonry Chain Saw )

첨가제(본원발명의 한 구체 예에 따름):

칼슘 설포네이트: 40 LV%

PAO: 20 LV%

피마자유: 20%

호호바 오일: 1 LV%

소이 메틸 에스테르: 19 LV%

전체 100 LV-% 첨가제가 됨.

과정:

기본형의 잔디 깎기 사슬 톱을 사용하고, 온도는 톱의 가장 뜨거운 점에서 측정하였다(팁). 또한 절삭 속도에 관한 관찰이 이루어졌다.

조건 A: 톱은 존재하는 벽의 벽돌 사이의 모르타르(mortar)를 제거하기 위하여 사용되었다. 물이 냉각제로 사용되었다.

조건 B: 조건 A와 동일하게, 톱은 존재하는 벽의 벽돌 사이의 모르타르(mortar)를 제거하기 위하여 사용되었다. PB 10 황 염화(sulfur chlorinated) 수용성 절삭유로 처리된 물이 냉각제로 사용되었다.

처리 비율: 물 갤런 당 1 온스

조건 C: 조건 A 및 B와 동일하게, 톱은 존재하는 벽의 벽돌 사이의 모르타르(mortar)를 제거하기 위하여 사용되었다. 조건 B의 수용성 절삭유와 전술한 첨가제로 처리된 물이 냉각제로 사용되었다.

처리 비율: 1 온스의 첨가제가 4 온스의 PB 10에 첨가되었다. 물 갤런당 첨가제와 PB-10의 혼합물 1 온스가 첨가되었다.

결과:

조건 A: 팁 온도(Tip Temperature) = 161 ℉

조건 B: 팁 온도 = 130 ℉

조건 C: 팁 온도 = 91 ℉

냉각제로서 수용성 오일(조건 B)은 조건 A에 비하여 평균 31 ℉ 낮은 온도를 결과하였다.

수용성 오일을 함유한 첨가제(조건 C)는 조건 A에 비하여 70 ℉ 낮은 온도를 결과하였으며, 조건 B에 비하여 39 ℉ 낮은 온도를 결과하였다.

또 다른 장점을 다음을 포함한다: 조건 A 및 B에서(즉, 첨가제 없는 조건), 절삭 파편들은 사슬 및 바(bar)에 달라붙었다(충격을 주었다). 또한, 첨가제가 있는 조건에서, 힘 및 RPM이 매우 많이 증가하였으며, 그 결과 절삭 속도가 두 배가 되었다.

실시예XIX

연료 윤활성 비교 테스트

결합제로서 팜 오일을 함유한 동일 연료와 비교한 무황 가솔린 및 디젤 연료의 필름 강도

첨가제(본원발명의 한 구체 예에 따름):

48%- 칼슘 설포네이트 (Crompton C-400-CLR™)

4% - 팜 오일 (Columbus Foods사로부터 구입)

48%- 피마자유 (Acme Hardesty사로부터 구입)

베이스라인 과정:

1 액량 온스의 무황(sulfur free) 가솔린이 베어링 테스트 기계의 유조에 부어졌으며, 20초 동안 운행하였으며, 그 후 1파운드의 저울추가 펜듈럼(pendulum)에 적용되어서 회전 베어링 상부에 26 파운드의 저울추가 놓여졌다. 기계는 즉시 정지하였으며 베어링들을 함께 접합시켰다(약 3초).

케이스 #l:

그 후, 새로운 베어링들이 베어링 테스트 기계에 장착되었으며, 상기 첨가제가 함유된 베이스라인 가솔린이 기계의 유조에 부어졌다(20 갤런 연료 당 1 액량 온스, 또는 갤런 당 1.4 cc).

결과:

필름 강도가 소멸되고, 베어링이 접합되고, 기계가 정지할 때까지, 베어링 테스트는 28초 운행을 제공하였다(상기 약 3초와 비교됨).

실시예XX

현탁제로서 Acme Wax 224™ 등

Acme Hardesty Corp.사로부터 구입한 Acme Wax 224™는 아래에 설명하는 바와 같이 현탁제로서 평가되었다.

본원발명의 한 구체 예에 따르는 첨가제는 다음으로부터 혼합되었다:

1 액량 온스 C-400-CLR™ 칼슘 설포네이트;

1 cc 온스 Acme Wax 224™; 및

1 액량 온스 피마자유.

(대략: 49 LV% 칼슘 설포네이트, 2 LV% Acme Wax 224™, 49 LV% 피마자유)

상기 첨가제는 전술한 방법에 의하여 혼합되었으며, 그 결과 먼저 칼슘 성분과 Acme Wax 224™가 잘 혼합되었으며, 그 후 피마자유를 첨가하였다. 본 혼합물은 67 ℉의 온도로 냉각되었다. 1과 1/2 cc의 상기 첨가제가 Exxon 가솔린 주유소에서 구입한 프레쉬 중간-등급 가솔린 1/2 파인트에 첨가되었으며, 13시간 동안 냉장고 안에서 -17 ℉로 냉각되었으며(그 후 실온으로 가온됨), 성분들은 현탁액/용액 내에 잔류하였으며, 잔류물 또는 탁함은 용기 내에서 관찰되지 않았는데, 이는 완전한 칼슘 현탁을 의미한다. 동일한 현탁액 결과가 현탁제로서 코코넛 오일 92 및 팜 오일을 사용한 동일한 테스트에서 달성되었다.

실시예 XXI

저온 특성

샘플 A:

B-1OO --. "벌크(bulk)" 연료, "바이오디젤"이라 불리는 소이 메틸 에스테르, 및 "B-100" (100% 소이 메틸 에스테르를 의미함).

샘플 B:

B-1OO 플러스 전통적인 유동점 강하제(Rho-Max 10-310™)를 포함하는 본원발명의 첨가제의 한 구체예. 본원발명의 첨가제의 한 구체 예는 다음으로 구성됨(L V-%):

40 % 칼슘 설포네이트

15% 피마자유

34% 폴리 알파 올레핀 (PAO)

10% 유동점 강하제 (RHO-Max 10 - 310™)

1% 호호바 오일

전체 100 LV-%

상기 첨가제는 5 갤런의 B-100 당 2 온스의 비율로 B-100에 첨가되었고, 5시간 동안 104 ℉로 가열되었다.

과정:

샘플 A 및 B는 유사한 저장용기에 넣어졌으며 저온으로 옮겨졌다. 점도 및 유동성(pourability)이 시각적으로 검사되었다.

결과:

샘플 A 및 B 모두 유사한 점도를 갖는 것으로 관측되었으며 두 샘플 모두는 80 내지 30 ℉에서 유사한 속도로 유동(pour)하였다.

샘플 A는 약 25 ℉에서 탁해졌으며 20 ℉에서 고체로 되었다.

샘플 B는 -10 ℉에서 어느 정도의 탁함을 보였으나, -20 ℉에서 계속하여 잘 유동하였다(즉, 샘플 A가 70 ℉에서 유동하는 것과 유사하게 유동함). 샘플 B의 유동성은 이러한 수준에서 유지되었으며 2주의 기간 동안 관찰할만한 변화가 없었다. 그 후 샘플 B는 50% 소이 메틸 에스테르로 희석되었으며(즉, B-100이 50 LV% 더 첨가됨),동일한 결과가 관찰되었다.

그러므로, 발명자는 유동점 강하제용 강화제로서 상기 첨가제가 광범위한 농도에 걸쳐 매우 효과적이라고 믿는다.

실시예 XXII

저온 특성

본원발명의 발명자는 다음을 밝혀냈다: 본원발명의 첨가제의 한 구체 예가 전통적인 유동점 강하제를 포함하고, "B-20"(이것은 80 LV-%의 전통적인 디젤 연료 및 20 LV- % 바이오디젤(소이 메틸 에스테르)을 함유하는 벌크 연료에 대한 공지된 용어임)에 첨가될 때, 소이 메틸 에스테르가 - 20 ℉에서 전통적인 디젤 연료로부터 분리되지 않는다. 이러한 놀라운 결과는 에스테르와 탄화수소 사이의 현탁제인 본원발명의 첨가제 때문일 것이다. 이러한 장점은 예를 들면 -40 ℉와 같이, 매우 낮은 온도까지 확장될 수 있으며, 여기서 첨가제는 디젤 연료에 대한 항-겔화제/항-분리제로서 역할을 한다.

실시예 XXIII

저온 특성 vs . 바이오디젤 내 첨가제의 농도

첨가제:

몇몇의 첨가제가 다음 범위로 혼합되었으며, 바이오디젤 내에서 테스트 되었다:

C-400-C 칼슘 설포네이트 40%

PAO 20 - 30%

피마자유 10 - 15%

설페이티드 피마자유("75% 설페이티드") 5%

호호바 또는 유사 왁스 오일/에스테르 2%

SME 16 - 20%

RHO-MAX-310™ 유동점 강하제 2 - 3%

결과:

평균적으로, 1 액량 온스의 첨가제가 10 갤런 B-100 바이오디젤에 첨가되었으며 그 결과 처리된 바이오디젤이 20 - 25 ℉에서 액체상태이었다.

평균적으로, 1 액량 온스의 첨가제가 5 갤런 B-100 바이오디젤에 첨가되었으며 그 결과 처리된 바이오디젤이 10 ℉에서 액체상태이었다.

평균적으로, 1 액량 온스의 첨가제가 2 갤런 B-100 바이오디젤에 첨가되었으며 그 결과 처리된 바이오디젤이 -20 ℉에서 액체상태이었다.

저술한 실시예 및 설명으로부터, 광범위한 농도의 첨가제 제제가 본원발명의 보호범위 이내임을 알 수 있다. 특히 관심이 되는 제제는 다음을 포함할 수 있다:

칼슘-함유 성분,

바람직하게는 칼슘 설포네이트

및/또는 칼슘 카보네이트 30 - 50 LV%

PAO 0 LV%

피마자유 및 보충제 40 - 60 LV%

지방산 에스테르 as 현탁제 1 - 4 LV%

-- 또는 --

칼슘-함유 성분,

바람직하게는 칼슘 설포네이트

및/또는 칼슘 카보네이트 30 - 50 LV%

PAO 15 - 30 LV%

피마자유 및 보충제 30 - 50 LV%

지방산 에스테르 as 현탁제 1 - 4 LV%

많은 첨가제들이 상기 성분 및 백분율을 포함할 수 있는 반면, 일부 구체 예는 상기 성분 및 백분율로 구성될 수 있다(즉, 부가적인 구성성분 없이 전체 100 LV%가 됨).

특히 관심의 대상 및 장점은 본원발명의 조성물의 구체 예들이 연소 연료(가솔린, 디젤, 바이오디젤, 및 가솔린-에탄올)로부터 나오는 해로운 배기물을 감소시키고 갤런 당 마일 성능을 향상시킨다는 점이다. 본원발명의 한 구체 예, 및 그것을 연료에서 사용하는 방법은 연소 연료로부터 나오는 NOx, VOC's, HC, 매연 및 냄새를 감소시키는데, PAO를 함유하는 본원발명에 따르는 첨가제에 의해 NOx 배기가 특히 개선되며, 본원발명에 따라 디젤에 적용할 때 매연 및 냄새가 특히 개선된다. 그러므로, 발명자는 자동차, 버스, 트럭, 비행기, 기차, 중장비, 발전기 등이 본원발명의 첨가제로부터 이익을 얻을 것이라 믿는다.

본원발명의 발명자는 본원발명의 조성물로부터 상승작용 효과, 특히 금속 엔진 표면 처리 및 연소 특성의 개선에 있어서의 상승작용 효과가 있음을 믿으며, 이들은 모두 함께 매우 많이 개선되고 더욱 깨끗한 엔진 성능을 결과한다. 즉각적인 효과는 감소된 해롭고 불쾌한 배기에서 관찰되며, 장기간의 효과는 금속 표면이 변화되는 것에서 관찰되며, 그 결과 심지어 최초 연료(첨가제 첨가 이전 연료)로 복귀하였을 때에도, 적어도 일시적으로는, 본원발명의 첨가제가 첨가된 연료로 운행되었던 엔진은 개선된 성능을 일정기간 나타낸다(첨가제 첨가 이전 작동과 비교하여).

비록 본원발명이 전술한 특정 수단, 물질, 및 구체 예를 예시하면서 설명되었지만, 본원발명은 전술한 특정 구체 예에 한정되지 않으며, 특허청구범위의 광범위한 보호범위 내에 속하는 균등 범위로 확장될 수 있다.

Claims

연소 엔진 배기 및 연료 연비를 개선하고 윤활성을 개선하는 연료 및 윤활유용 첨가제에 있어서, 상기 첨가제는

칼슘-함유 성분;

피마자유; 및

현탁제;

를 포함하며, 여기서 상기 현탁제는 5 - 50 ℃의 녹는점을 갖는 지방산 에스테르임을 특징으로 하는 첨가제.
제 1항에 있어서, 설페이티드 피마자유, 소이 메틸 에스테르, 캐놀라 오일, 및 유동점 강하제로 구성된 그룹으로부터 선택되는 피마자 보충제/부분 대체제 성분을 더욱 포함함을 특징으로 하는 첨가제.
제 1항에 있어서, 네 번째 성분으로서 폴리알파올레핀을 더욱 포함함을 특징으로 하는 첨가제.
제 1항에 있어서, 상기 칼슘-함유 성분은 칼슘 설포네이트, 오버베이스드 칼슘 설포네이트, 및 칼슘 카보네이트로 구성된 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는 첨가제.
제 1항에 있어서, 상기 현탁제는 지방산 에스테르, 트리글리세리드 지방산 에스테르, 리시놀레인산의 왁시 에스테르, 팜 오일, 팜-올레인, 코코넛 오일, 및 호호바 오일로 구성된 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는 첨가제.
연소 엔진 배기 및 연료 연비를 개선하고 윤활성을 개선하는 연료 및 윤활유용 첨가제에 있어서, 상기 첨가제는

10 - 50 LV% 칼슘-함유 성분;

10 - 60 LV% 피마자유 및 피마자 보충제 성분, 이들은 피마자유, 설페이티드 피마자유, 소이 메틸 에스테르, 캐놀라 오일, 및 유동점 강하제로 구성된 그룹으로부터 선택되며; 및

1 - 25 LV% 현탁제를 포함하며,

여기서 상기 현탁제는 5 - 50 ℃의 녹는점을 갖는 지방산 에스테르임을 특징으로 하는 첨가제.
제 6항에 있어서, 네 번째 성분으로서 폴리알파올레핀을 더욱 포함함을 특징으로 하는 첨가제.
제 6항에 있어서, 상기 칼슘-함유 성분은 칼슘 설포네이트, 오버베이스드 칼슘 설포네이트, 및 칼슘 카보네이트로 구성된 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하 는 첨가제.
제 6항에 있어서, 상기 현탁제는 지방산 에스테르, 트리글리세리드 지방산 에스테르, 리시놀레인산의 왁시 에스테르, 팜 오일, 팜-올레인, 코코넛 오일, 및 호호바 오일로 구성된 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는 첨가제.
제 6항에 있어서, 상기 칼슘-함유 성분은 첨가제의 30 - 50 LV% 이며, 상기 피마자유 및 피마자 보충제 성분은 첨가제의 40 - 60 LV% 이며, 상기 현탁제는 첨가제의 1 - 4 LV% 임을 특징으로 하는 첨가제.
연소 엔진 배기 및 연료 연비를 개선하고 윤활성을 개선하는 연료 및 윤활유용 첨가제에 있어서, 상기 첨가제는

10 - 50 LV% 칼슘-함유 성분;

15 - 75 LV% 폴리알파올레핀;

10 - 60 LV% 피마자유 성분 및 보충제, 이들은 피마자유, 설페이티드 피마자유, 소이 메틸 에스테르, 캐놀라 오일, 및 유동점 강하제로 구성된 그룹으로부터 선택되며; 및

1 - 20 LV% 현탁제를 포함하며,

여기서 상기 현탁제는 5 - 50 ℃의 녹는점을 갖는 지방산 에스테르임을 특징으로 하는 첨가제.
제 11항에 있어서, 상기 칼슘-함유 성분은 칼슘 설포네이트, 오버베이스드 칼슘 설포네이트, 및 칼슘 카보네이트로 구성된 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는 첨가제.
제 11항에 있어서, 상기 현탁제는 지방산 에스테르, 트리글리세리드 지방산 에스테르, 리시놀레인산의 왁시 에스테르, 팜 오일, 팜-올레인, 코코넛 오일, 및 호호바 오일로 구성된 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는 첨가제.
제 11항에 있어서, 상기 칼슘-함유 성분은 첨가제의 30 - 50 LV% 이며, 상기 폴리알파올레핀은 첨가제의 15 - 30 LV% 이며, 상기 피마자유 및 피마자 보충제 성분은 첨가제의 30 - 50 LV% 이며, 상기 현탁제는 첨가제의 1 - 4 LV% 임을 특징으로 하는 첨가제.
연료, 윤활유, 유동점 강하제, 및 절삭 유체용 첨가제의 제조 방법 및 사용방법에 있어서, 상기 방법은

칼슘-함유 성분을 제공하는 단계;

현탁제를 상기 칼슘-함유 성분과 혼합하여 혼합물을 수득하는 단계, 여기서 상기 현탁제는 지방산 에스테르; 5 - 50 ℃의 녹는점을 갖는 지방산 에스테르; 트리글리세리드 지방산 에스테르, 리시놀레인산의 왁시 에스테르, 팜 오일, 팜-올레 인, 코코넛 오일, 및 호호바 오일로 구성된 그룹으로부터 선택되며; 및

그 후 피마자유를 제공하여서 피마자유를 상기 혼합물에 혼합시키는 단계;

를 포함하는 방법.
제 15항에 있어서,

상기 '현탁제를 상기 칼슘-함유 성분과 혼합하여 혼합물을 수득하는 단계' 이후의 혼합물에 피마자 보충제/부분 대체제 성분을 첨가하는 단계를 더욱 포함하며, 여기서 피마자 보충제/부분 대체제 성분은 설페이티드 피마자유, 소이 메틸 에스테르, 캐놀라 오일, 및 유동점 강하제로 구성된 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
제 15항에 있어서,

상기 첨가제의 효과량을 자동차의 가솔린 연료에 제공하는 단계를 추가로 포함하며, 여기서 자동차의 연료 연비가 증가됨을 특징으로 하는 방법.
제 15항에 있어서,

상기 첨가제의 효과량을 자동차의 디젤 연료에 제공하는 단계를 추가로 포함하며, 여기서 자동차의 연료 연비가 증가됨을 특징으로 하는 방법.
제 15항에 있어서,

상기 첨가제의 효과량을 연소 엔진용 가솔린 연료에 제공하는 단계를 추가로 포함하며, 여기서 연소 엔진으로부터의 NOx 탄화수소, CO, 및 CO₂의 배기가 감소함을 특징으로 하는 방법.
제 15항에 있어서,

상기 첨가제의 효과량을 연소 엔진용 디젤 연료에 제공하는 단계를 추가로 포함하며, 여기서 연소 엔진으로부터의 NOx 탄화수소, CO, 및 CO₂의 배기가 감소함을 특징으로 하는 방법.
제 20항에 있어서, 디젤 연료는 석유 디젤(petroleum diesel)임을 특징으로 하는 방법.
제 20항에 있어서, 디젤 연료는 바이오디젤을 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 20항에 있어서, 디젤 연료는 에탄올을 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 15항에 있어서, 상기 '현탁제를 상기 칼슘-함유 성분과 혼합하여 혼합물을 수득하는 단계' 이후의 혼합물에 폴리알파올레핀을 첨가하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 24항에 있어서, 상기 첨가제의 효과량을 연소 엔진용 가솔린 연료에 제공하는 단계를 추가로 포함하며, 여기서 연소 엔진으로부터의 NOx 탄화수소, CO, 및 CO₂의 배기가 감소함을 특징으로 하는 방법.
제 24항에 있어서, 상기 첨가제의 효과량을 연소 엔진용 디젤 연료에 제공하는 단계를 추가로 포함하며, 여기서 연소 엔진으로부터의 NOx 탄화수소, CO, 및 CO₂의 배기가 감소함을 특징으로 하는 방법.
제 15항에 있어서, 상기 첨가제의 효과량을 절삭 유체에 제공하는 단계를 추가로 포함하며, 여기서 절삭 유체가 사용된 절삭 작업에서 마모가 감소함을 특징으로 하는 방법.
연소 엔진 가솔린 연료 내 칼슘 현탁 방법에 있어서, 상기 방법은

칼슘-함유 성분을 제공하는 단계;

현탁제를 상기 칼슘-함유 성분과 혼합하여 혼합물을 수득하는 단계, 여기서 상기 현탁제는 지방산 에스테르; 5 - 50 ℃의 녹는점을 갖는 지방산 에스테르; 트리글리세리드 지방산 에스테르, 리시놀레인산의 왁시 에스테르, 팜 오일, 팜-올레인, 코코넛 오일, 및 호호바 오일로 구성된 그룹으로부터 선택되며;

그 후 피마자유 성분을 상기 혼합물에 혼합하여 혼합물을 수득하는 단계; 및

그 후 혼합물을 가솔린 연료에 제공하여서, 칼슘이 가솔린 연료 내에 현탁되는 단계;

를 포함하는 방법.
제 28항에 있어서,

'현탁제를 상기 칼슘-함유 성분과 혼합하여 혼합물을 수득하는 단계' 이후에, 그리고 '혼합물을 가솔린 연료에 제공하여서, 칼슘이 가솔린 연료 내에 현탁되는 단계' 이전에, 폴리알파올레핀을 혼합물에 첨가하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
연소 엔진 디젤 연료 내 칼슘 현탁 방법에 있어서, 상기 방법은

칼슘-함유 성분을 제공하는 단계;

현탁제를 상기 칼슘-함유 성분과 혼합하여 혼합물을 수득하는 단계, 여기서 상기 현탁제는 지방산 에스테르; 5 - 50 ℃의 녹는점을 갖는 지방산 에스테르; 트리글리세리드 지방산 에스테르, 리시놀레인산의 왁시 에스테르, 팜 오일, 팜-올레인, 코코넛 오일, 및 호호바 오일로 구성된 그룹으로부터 선택되며;

그 후 피마자유 성분을 상기 혼합물에 혼합하여 혼합물을 수득하는 단계; 및

그 후 혼합물을 디젤 연료에 제공하여서, 칼슘이 가솔린 연료 내에 현탁되는 단계;

를 포함하는 방법.
제 30항에 있어서,

'현탁제를 상기 칼슘-함유 성분과 혼합하여 혼합물을 수득하는 단계' 이후에, 그리고 '혼합물을 디젤 연료에 제공하여서, 칼슘이 가솔린 연료 내에 현탁되는 단계' 이전에, 폴리알파올레핀을 혼합물에 첨가하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 30항에 있어서, 상기 디젤은 바이오디젤을 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 30항에 있어서, 상기 디젤은 에탄올을 포함함을 특징으로 하는 방법.