KR20080089830A

KR20080089830A - 고점도 에스테르를 함유하는 선박용 실린더 오일

Info

Publication number: KR20080089830A
Application number: KR1020070032489A
Authority: KR
Inventors: 정찬홍; 박철우
Original assignee: 에스케이에너지 주식회사
Priority date: 2007-04-02
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2008-10-08

Abstract

본 발명은 선박용 실린더 오일 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 윤활기유 (500N, Bright Stock)와 고점도 세정제를 함유하는 선박용 실린더 오일의 조성물 중, 브라이트 스톡(Bright Stock) 또는 폴리이소부텐(PIB)의 일부 또는 전부를 고점도 에스테르로 대체한 신규 오일 조성물에 관한 것이다.

본 발명으로 개발된 선박용 실린더 오일은 마모방지성능 및 산화방지성능, 분산성능, 청정성능 등의 우수한 물성 및 성능에 영향을 주지 않음과 동시에, 일반적으로 고가(High Price)로서 약 300 ~ 1,000 cSt(40℃)인 브라이트 스톡을 분자량이 1,000~50,000 m/w인 고점도 에스테르(Ester)로 대체함으로써 선박용 실린더 오일의 비용 감소와 더불어 상대적으로 이물질이 많이 혼합되어 있고 정제도가 낮은 브라이트 스톡의 낮은 열안정성을 개선시켜 청정분산성능을 향상시킨다.

선박용 실린더 오일, 고점도 에스테르, 기유, 브라이트 스톡

Description

고점도 에스테르를 함유하는 선박용 실린더 오일{Marine Diesel Cylinder Lubricant containing High Viscous Ester}

본 발명은 선박용 실린더 오일 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 윤활기유 (500N, Bright Stock)와 고점도 세정제를 함유하는 선박용 실린더 오일의 조성물 중, 브라이트 스톡(Bright Stock) 또는 폴리이소부텐(PIB)의 일부 또는 전부를 고점도 에스테르(Ester)로 대체한 신규 오일 조성물에 관한 것이다.

종래의 선박용 실린더 오일은 100℃ 동점도를 15 ~ 25 cSt범위에 맞추기 위해 40℃ 동점도가 300~1000 cSt 정도인 브라이트 스톡을 사용하거나, 고점도 세정제 (DI Package) 및 폴리이소부텐(PIB: Poly Iso-Butene) 등의 고분자 물질을 혼합하였다.

그러나 브라이트 스톡은 일반적으로 진공 잔여물로부터 용매-추출되고 탈아스팔트화된 생성물인 기유로서, 고가이며 이물질이 많이 혼합되어 있고 정제도가 낮아 열 안정성 및 윤활기유의 분산성능이 저하되는 원인이 되었다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은 제조비용 상승과 열안정성 저해의 원인이 되는 브라이트 스톡 및 PIB성분의 일부 또는 전체를 대체하면서도 물성이 저하되지 않으며 점도지수를 향상시킨 선박용 실린더 오일을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선박용 실린더 오일은 150N, 250N 또는 500N 점도 등급의 윤활기유 60 ~ 75중량%, 분자량이 1,000~50,000 m/w 이고 40℃에서 1000 ~ 100,000 cSt 인 고점도 에스테르 1 ~ 20중량%, 및 고점도 세정제 20 ~ 25 중량%를 포함하며, 100℃ 동점도가 10~25 cSt 이고, 전알칼리가(TBN)가 10 ~ 70.5인 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 선박용 실린더 오일 조성물은 150N, 250N 또는 500N 점도 등급의 윤활기유 60 ~ 75중량%, 분자량이 1,000~50,000 m/w 이고 40℃에서 1000 ~ 100,000 cSt 인 고점도 에스테르 1 ~ 20중량%, 및 100℃에서 50 ~ 120 cSt인 고점도 세정제 20 ~ 25중량%를 포함하고 있으며, 본 발명에 따른 실린더 오일 조성물은 100℃ 동점도가 10~25 cSt 이고, 전알칼리가(TBN)가 약 10 ~ 70을 나타낸다.

본 발명의 선박용 실린더 오일은 만족할 만한 점도에 도달하기 위해서 윤활기유, 고점도 세정제 및 고점도 에스테르를 사용하는데, 구체적으로 150N, 250N 또는 500N 급의 윤활기유와 100℃에서 적어도 약 150 cSt인 과염기화된 고점도 세정제, 및 40℃에서 1000 ~ 100,000 cSt을 가지는 고점도 에스테르의 혼합물이다. 만족할 만한 점도를 충족시키기 위해 450 cSt인 브라이트 스톡을 일부(10중량% 이하) 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 선박용 실린더용 오일에서 사용되는 윤활기유는 40℃에서 적어도 약 100cSt인 500N 윤활기유가 바람직하게 사용되며, 150N이나 250N의 점도등급의 윤활기유도 사용 가능하다.

본 발명의 실린더 오일이 선행기술 혼합물의 점도에 필적할만한 점도를 달성하기 위해 적어도 1중량%, 바람직하게 3 내지 20 중량 %의 고점도 에스테르를 적용하여 브라이트 스톡 또는 PIB의 사용량을 감소시킨다.

본 발명에 따른 선박용 실린더 오일 혼합물은 적어도 약 10, 바람직하게는 40 내지 약 70의 전알칼리가(TBN ;Total Base Number)를 갖는다. 과염기화된 술포네이트, 피네이트(Phenate), 살리실레이트는 바람직한 TBN값을 제공하기 위해서 혼합된다.

고점도 에스테르는 브라이트 스톡과 PIB를 대체하여 선박용 실린더 오일에 첨가되며, 분자량이 1,000~50,000 m/w이고, 40℃에서 동점도가 1000 ~ 100,000 cSt을 가진다. 본 발명에 따른 엔진유는 상기 에스테르를 1~20중량% 함유하고 TBN값이 10 ~ 70.5에 이른다. 이때 상기 에스테르의 첨가량이 1 중량% 미만이면 뚜렷한 점도지수 상승 효과 및 청정 분산성능의 향상 효과를 거둘 수 없고, 20 중량%를 초과하여 첨가되는 경우에는 과도한 점증효과로 인해 과도한 탄화물 또는 슬러지를 생성시킬 수 있어 바람직하지 않다.

고점도 세정제로서는 종래의 고점도(113 cSt, at 100℃) 과염기화된 금속성 세정제인 술포네이트, 피네이트, 살리실레이트를 변함없이 적용하며, 그 자체의 TBN값은 100~500 이르는 다양한 분포 범위를 가진다. 또한, 선박용 엔진유의 적용특성에 따라 고점도 세정제 함량을 달리하여 TBN 값이 약 10 ~ 70에 이르도록 적용한다. 고점도 세정제는 산화방지제, 청정제, 분산제, 기포방지제, 유동점 강하제, 부식방지제, 내마모제 등의 성분을 함유하고 있다.

본 발명의 조성물을 제조하기 위하여 일단 500N 윤활기유(또는 150N, 250N 등급도 가능)를 40 ~ 60 ℃로 충분히 온열한 후, 고점도 에스테르 및 고점도 세정제를 투입한다. 윤활기유를 온열하는 이유는 고점도 에스테르 및 고점도 세정제의 용해도 향상을 위한 것이다.

고점도 에스테르와 고점도 세정제 투입 후 교반기를 이용하여 교반하는데, 교반기의 크기와 설계치에 따라 교반기의 속도를 조정할 수가 있다. 소형교반기의 경우 300 ~ 500 rpm으로 대형교반기의 경우는 100 ~ 400 rpm으로 교반하여 조성물을 제조한다.

이하, 본 발명을 다음의 실시 예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바 본 발명이 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 2

아래 성분들을 온도 60 ℃, 교반기의 속도 400 rpm인 조건하에서 혼합하여 조성물을 제조하였으며, 실시예 1 ~ 4, 및 비교예 1 ~ 2 의 물성을 측정하여 그 결과를 아래에 나타내었다.

측정 방법

가. 동점도: ASTM D 445 방법에 의해 측정하였다.

나. 점도지수: ASTM D 2270 방법에 의해 측정하였다.

다. 전알칼리가: ASTM D 2893방법에 의해 측정하였다.

라. Panel Coker Test: FTMS 791방법에 의해 측정하였다.

사용 성분

가. 브라이트 스톡: 동점도 450 cSt at 100 ℃

나. PIB : 분자량 1,300 m/w, 동점도 700 cSt at 100 ℃

다. 고점도 세정제: 100℃에서 113cSt, TBN 320 mgKOH/g

라. 고점도 Ester 1 : 분자량 27,000 m/w, 동점도 100,000 cSt at 100 ℃

마. 고점도 Ester 2 : 분자량 15,000 m/w, 동점도 50,000 cSt at 100 ℃

바. 고점도 Ester 3 : 분자량 10,000 m/w, 동점도 20,000 cSt at 100 ℃

사. 고점도 Ester 4 : 분자량 2,700 m/w, 동점도 4,500 cSt at 100 ℃

구분 (중량 %)	실시 예				비교 예
구분 (중량 %)	1	2	3	4	1	2	3	4
500 N	78.25	76.25	74.25	69.25	39.63	52.40	69.25	5.00
Bright Stock					39.62	21.85
150N								54.25
PIB						5.00	10.00
고점도 Ester 1	1.00
고점도 Ester 2		3.00
고점도 Ester 3			5.00
고점도 Ester 4				10.00				20.00
고점도 세정제	20.75	20.75	20.75	20.75	20.75	20.75	20.75	20.75
Total	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00

동점도@40℃,cSt	245.4	230.2	215.3	204.4	268.9	255.2	262.6	196.1
동점도@100℃,cSt	21.72	21.52	21.20	21.42	22.03	21.58	22.19	22.10
점도지수	106	112	117	125	99	101	102	136
전알칼리가, mgKOH/g	70.25	70.29	70.11	70.47	70.01	70.55	70.98	70.52
Panel Coker Test, mg - 시험조건 (1)	5.55	9.13	10.23	11.02	25.62	24.68	24.32	18.37

- 시험조건 (1): 패널(Panel) 온도; 300℃, 오일 온도; 100℃, 온/오프 시간(On/Off Time); 45 sec, 시험시간(test Time); 4Hr.

상기 표 1에서 보이는 바와 같이 브라이트 스톡 및 PIB를 대신하여 고점도 Ester 4종을 500N 윤활기유와 적절히 조합하여 고점도 세정제와 혼합 사용한 결과, 고점도 에스테르를 사용하지 않는 기존 제품과 동등 수준의 100℃ 동점도를 만족시킬 수 있었으며, 윤활유의 청정분산성능을 평가하는 패널코커 시험(Panel Coker Test)에서도 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 브라이트 스톡 및 고분자 PIB 등을 함유했을 때보다 점도지수를 향상시킴으로써 점도-온도 특성이 향상되었음을 확인할 수 있었다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 브라이트 스톡 및 PIB 를 고점도 에스테르로 대체함으로써 제조비용을 절감시키는 한편, 제조된 선박용 실린더 오일 조성물은 청정분산성능이 크게 향상되고 온도-점도 특성이 개선된 선박용 실린더 오일로서 활용가능 하다.

Claims

150N, 250N 또는 500N 점도 등급의 윤활기유 60 ~ 75중량%, 분자량이 1,000~50,000 m/w 이고 40℃에서 1000 ~ 100,000 cSt 인 고점도 에스테르 1 ~ 20중량%, 및 100℃에서 50 ~ 120 cSt인 고점도 세정제 20 ~ 25중량%를 포함하며, 100℃ 동점도가 10~25 cSt 이고, 전알칼리가(TBN)가 10 ~ 70.5인 것을 특징으로 하는 선박용 실린더 오일 조성물.

제 1 항에 있어서, 상기 고점도 에스테르의 함유량은 3 내지 20 중량%인 것을 특징으로 하는 선박용 실린더 오일 조성물.

제 1항에 있어서, 상기 고점도 세정제는 과염기화된 술포네이트, 피네이트 또는 살리실레이트이며, 상기 고점도 세정제의 전알칼리가(TBN)는 100 내지 500인 것을 특징으로 하는 선박용 실린더 오일 조성물.

제 1 항 또는 제 2항에 따른 상기 선박용 실린더 오일 조성물은, 상기 윤활기유를 40 ~ 60 ℃로 온열시키는 단계; 상기 고점도 에스테르 및 고점도 세정제를 투입 후 교반기를 이용하여 100 내지 500 rpm으로 교반시키는 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 선박용 실린더 오일 조성물의 제조방법.