KR20100059908A - 건설 기계에서 사용하기 위한 유압유 - Google Patents

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쉘 인터내셔날 리써취 마트샤피지 비.브이.
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Abstract

본 발명은 고도로 정제된 기유 중에 중량 평균 분자량이 30,000 내지 100,000 의 범위인 폴리(메트)아크릴레이트를 포함하나 유성제제가 혼입되지 않은 유압유로서, 60℃ 에서의 동점도가 25 내지 60 ㎟/s 의 범위이고, 80℃ 에서의 동점도가 15 내지 34 ㎟/s 의 범위이고, 점도 지수가 200 내지 220 의 범위이고, -25℃ 에서의 저온 크랭킹 점도가 1000 내지 8000 mPa.s 의 범위인 건설 기계에서 사용하기 위한 유압유에 관한 것이다. 본 발명의 유압유는 심지어 유성제제의 혼입을 생략하는 경우에도 고온 범주에서 높은 동점도를 가져, 만족스러운 작동을 효율적으로 달성하고, 뛰어난 브레이크 특성을 가질 수 있게 할 뿐 아니라, 저온 범주에서 낮은 점도를 가져 뛰어난 저온 성능을 갖는다.

Description

건설 기계에서 사용하기 위한 유압유 {HYDRAULIC OIL FOR USE IN CONSTRUCTION MACHINERY}
본 발명은 건설 기계에서 사용하기 위한 유압유에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는 유압 모터 및 유압 실린더와 같은, 건설 기계에서의 유압 구동기를 포함하는 유압 장치를 작동시키기 위해 건설 기계의 유압 장치에서 사용하기 위한 유압유에 관한 것이다.
건설 기계는 유압 모터 및 유압 실린더와 같은 유압 구동기를 포함하는 유압 장치를 사용한다. 이러한 건설 기계에서, 엔진에 의해 유압 펌프를 작동시킴으로써 가압되는 유압유가 유압 모터 및 유압 실린더와 같은 유압 구동기, 또는 기타 유압 장치로 수송되어, 유압 장치를 작동시킨다. 이러한 유압 구동기를 포함하는 유압 장치에서, 엔진에 의한 유압 펌프 작동으로부터 유압 회로가 형성되고, 파일럿 밸브, 콘트롤 밸브, 배출 밸브, 브레이크 등과 같은 유압 장치와 함께 배치된 길을 통해, 유압 모터 또는 유압 실린더와 같은 유압 구동기에 이른다.
예를 들어, 엔진 또는 동력 소자로부터 열이 전달되거나, 가압, 마찰, 파이프 내성 등을 통해 유압 장치 또는 파이프 내에서 열이 발생하기 때문에 이러한 유압 구동기를 포함하는 유압 장치는 60 내지 80℃ 의 범위의 고온에서 작동하고, 이것은 상기 온도 범주 내에서 효과적으로 작동할 수 있는 유압유를 필요로 한다. 전세계적인 환경 보호적인 견지에서, 에너지를 절감하고 유압 장비 내에서의 유압유의 효율성을 증가시키는 것이 중요하다. 유압유를 제형화하는 방법에 있어서 에너지 절감과 관련된 많은 연구 개발이 수행되었다. 저점도의 유압유를 수득하는 것, 및 유성제제 (oiliness agent) 에 혼화시킴으로써 낮은 마찰력을 수득하는 것이 제안되었다. 그러나, 건설 기계에 사용되는 유압유가 저점도로 제공되는 경우, 유압 펌프 및 콘트롤 밸브 등 내에서 내부 누출이 증가하여, 에너지 절감에 기여하지 못한다.
게다가, 유성제제를 혼입시킴으로써 마찰을 감소시키는 경우, 습윤 디스크를 사용하는 건설 기계 내의 브레이크에서의 마찰 계수가 감소하여, 선회 브레이크 및 주차 브레이크 기능이 감소하고, 이것은 작동 특성에 악영향을 미친다. 즉, 유압 쇼블 및 주차 브레이크와 같은 회전 부품을 갖는 건설 기계에서, 습윤 디스크를 사용하는 브레이크는 선회 모터 등을 사용하는 회전 부품 및 주행 모터에 맞춰져 있다. 이러한 습윤 디스크를 사용하는 브레이크는 유압유에 의해 윤활 특성이 잘 부여되나, 유압유의 마찰 계수가 감소하는 경우, 선회 브레이크 및 주차 브레이크 기능에 현저한 악영향을 미치고, 경사 미끄러짐에 의해 또는 중지하지 않는 선회 움직임에 의해 유발되는 심각한 사고의 가능성이 있다.
게다가, 건설 기계는 밤새 주차되는 경우 저온에 있고, 예를 들어, -30 내지 -20℃ 의 범위의 저온 범주의 추운 지역에서 또는 추운 시간대에 시동이 걸리므로, 이들은 저온에서 저점도를 가져야만 한다. 그러므로 이러한 유압 장치에서 사용되는 유압유는 -30 내지 -20℃ 의 낮은 온도로부터 60 내지 80℃ 의 고온에 이르기까지 넓은 범위의 온도에 적합한 점도 특성을 가져야만 한다.
지금까지, 일본 공개 특허 제 H9-111277 호 (1997) 에서, 이러한 유압 장치에서 사용하기 위한 유압유가 제안되어 있으며, 상기 유압유에는 기유 내에 아민-기재 항산화제, 페놀성 항산화제, 포스페이트 에스테르 및 지방산 아미드 또는 다가 알코올 에스테르가 혼입되고, 폴리(메트)아크릴레이트가 점도 지수 개선제로서 첨가될 수 있는 것을 특징으로 한다. 일본 공개 특허 제 H9-111277 호 (1997) 의 유압유는 고압과 관련된 슬러지 (sludge) 의 발생 및 유압유의 조기 노화를 효과적으로 중단시켜 장기간 사용될 수 있을 뿐 아니라, 실린더 내의 채터 (chatter) 현상을 제거하여 안정한 작동 특성을 보이는 유압유로서 제안되고 있다.
그러나, 일본 공개 특허 제 H9-111277 호 (1997) 의 유압유는 조기 노화 및 슬러지 발생 및 또한 실린더 채터 현상을 제거하는데 초점을 두고 있으며, 저온에서 60 내지 80℃ 의 고온에 이르는 넓은 온도 범위에 걸쳐 특정의 점도를 갖는 것은 고려하고 있지 않다. 일본 공개 특허 제 H9-111277 호 (1997) 에서는 또한 실린더 채터 현상을 방지하기 위해 첨가되는 지방산 아미드와 같은 유성제제에 의해 마찰 계수가 감소되며, 습윤 디스크를 사용하는 경우의 브레이크 성능과 관련하여서는 적절하지는 않다. 일본 공개 특허 제 H9-111277 호 (1997) 에는 폴리(메트)아크릴레이트가 점도 지수 개선제로서 혼입될 수 있다고 언급되어 있으나, 이와 관련하여 구체적으로 기재되어 있지는 않다.
일본 공개 특허 제 2007-91768 호에는 도어 클로저 (door closer) 에서 사용하기 위한 유압유가 제안되어 있고, 상기 유압유는 광유 또는 탄화수소-기재 합성유, 점도 지수 개선제로서 폴리(메트)아크릴레이트 및 윤활성 개선제로서 과염기성 칼슘 술포네이트로 구성된 탄화수소-기재 기유 중에 혼입된다. 일본 공개 특허 제 2007-91768 호에는 지방산, 지방족 알코올, 지방산 에스테르 또는 지방 오일과 같은 유성제제를 혼입하는 것이 바람직한 것으로 언급되고 있고, 이러한 유성제제가 예에 포함된다.
그러나, 일본 공개 특허 제 2007-91768 호의 도어 클로저는 실린더 소자에 배치된 오리피스를 통해 고정된 속도로 유압유를 통과시킴으로써 부드럽게 도어를 개봉 및 폐쇄시키는 작용을 필요로 한다. 이러한 이유로, 도어 클로저에 사용되는 유압유는 상기 언급된 조성물을 임의의 온도 변화와 관계 없는 꾸준한 정도로 개봉 또는 폐쇄 속도를 유지하기 위해 높은 점도 지수를 가져야만 한다. 높은 점도 지수를 갖는 유압유라는 것은 저온 및 고온 모두에서 특정의 동점도를 갖는다는 의미이다. 일본 공개 특허 제 2007-91768 호에서, 유압유에 대한 점도 지수가 250 이상인 것이 바람직하고, 270 이상인 것이 바람직하다.
일본 공개 특허 제 2007-91768 호에서, 상기 범위의 고 점도 지수를 갖는 유압유를 수득하기 위해서는, 폴리(메트)아크릴레이트를 점도 지수 개선제로서 혼입하나, 이에 혼입되는 폴리(메트)아크릴레이트의 중량 평균 분자량이 50,000 내지 700,000 으로, 보다는 100,000 내지 500,000 으로 설정되며, 특히 150,000 내지 400,000 이 바람직하다. 예를 들어, 250,000 내지 550,000 의 분자량을 갖는 예가 사용된다. 그러나, 이러한 고분자량의 폴리(메트)아크릴레이트가 첨가되는 경우, 점도 지수는 너무 높아지고, 저온 성능 및 고온에서의 작동 특성을 완전히 달성하는 것이 가능하지 않다. 유성제제가 또한 혼입되어야 하므로, 습윤 디스크를 사용하는 경우 브레이크 성능과 관련하여서는 적절하지는 않다.
일본 공개 특허 제 2007-106878 호에는 도어 클로저에서 사용하기 위한 유압유가 기재되어 있고, 이것은 40℃ 에서의 동점도가 22 내지 95 ㎟/s 이고, 100℃ 에서의 동점도가 10 내지 30 ㎟/s 이고, 유동점이 -10℃ 이하이고, -20℃ 에서의 CCS 점도가 2500 mPa.s 이하이고, 인화점이 140℃ 이상인 유압 작용을 하는 오일로서, 이는 40℃ 에서의 동점도가 2 내지 20 ㎟/s 이고, 점도 지수가 50 이상인 기유와 폴리(메트)아크릴레이트를 함께 함유한다. 폴리(메트)아크릴레이트의 중량 평균 분자량은 150,000 내지 700,000 이나, 바람직하게는 200,000 내지 500,000 이고, 사실상 동일하게 언급된 것으로서 일본 공개 특허 제 2007-91768 호를 들 수 있다.
종래 기술에는, 유압 장치에 대한 유압유로서, 기유에 혼입되는 기타 조성물 뿐 아니라 기타 첨가제, 점도 지수 개선제로서 폴리(메트)아크릴레이트를 사용하는 것이 포함되나, 점도 지수 개선제의 혼입은 점도 지수를 실시가능하게 향상시켜 저온에서의 동점도와 고온에서의 동점도 사이의 차이를 감소시키도록 의도된다. 이러한 목적을 위해, 고분자량의 폴리(메트)아크릴레이트가 점도 지수 개선제로서 첨가되고, 이러한 경우, 역시 상기 언급된 3 가지 특허 문헌에서 존재하는 문제와 유사한 문제가 존재한다.
본 발명의 주제는 심지어 유성제제의 혼입을 생략하는 경우에도 고온 범주에서 높은 동점도를 가져, 만족스러운 작동을 효율적으로 달성하고, 뛰어난 브레이크 특성을 가질 수 있게 할 뿐 아니라, 저온 범주에서 낮은 점도를 가져 뛰어난 저온 성능을 갖는 유압유를 제공함으로써 종래 기술의 상기 언급된 문제를 해결하려는 것이다.
발명의 요약
본 발명은, 고도로 정제된 기유 중에 중량 평균 분자량이 30,000 내지 100,000 범위인 폴리(메트)아크릴레이트를 포함하나 유성제제는 혼입되지 않은 유압유로서, 60℃ 에서의 동점도는 25 내지 60 ㎟/s 의 범위이고, 80℃ 에서의 동점도는 15 내지 34 ㎟/s 의 범위이고, 점도 지수는 200 내지 220 의 범위이고, -25℃ 에서의 저온 크랭킹 (cranking) 점도는 1000 내지 8000 mPa.s 의 범위인, 건설 기계에서 사용하기 위한 유압유에 관한 것이다.
발명의 상세한 설명
본 발명의 유압유는 건설 기계의 유압 장치에서 사용하기 위한 유압유이고, 유압 모터 및 유압 실린더와 같은 유압 구동기를 포함하는 유압 장치를 작동시키기 위한 것으로 의도되는 유압유이다. 본 발명에서 건설 기계라는 것은 건설 산업에서 사용되고 유압 장치에 맞춰져 있는 기계를 의미한다. 이러한 기계의 예로는, 쇼블과 같은 파는 기계; 휠 로더 (wheel loader) 와 같은 적재 기계; 불도저와 같은 발굴 및 이동 기계; 덤프 트럭, 거친 지형 운송차 및 포크리프트, 거친 지형 크레인과 같은 크레인 및 윈치와 같은 이동 기계; 유압 브레이커와 같은 기초 공사 기계; 아이언 몰 (Iron Mole) 과 같은 굴삭 및 터널 기계; 자주식 파쇄기와 같은 골재 플랜트 및 재활용 기계; 모터 그레이더와 같은 땅 고르기 및 노상 기계; 및 로드 롤러와 같은 다지는 기계, 아스팔트 마감기와 같은 포장 기계; 및 제설차와 같은 도로 유지용 기계가 언급될 수 있다. 유압 장치의 예로는, 피스톤 펌프와 같은 유압 펌프; 유압 모터 및 유압 실린더와 같은 유압 구동기; 압력 콘트롤 밸브 및 방향 콘트롤 밸브와 같은 유압 콘트롤 밸브; 습윤-디스크 브레이크와 같은 브레이크; 및 구동 오일의 오일압을 이용하는 기타 기계가 언급될 수 있다.
유압 펌프 및 콘트롤 밸브에서의 내부 누출을 억제함으로써 에너지 절감과 높은 효율을 달성하기 위해서는, 본 발명의 유압유에 대한 작동중 동점도가 (60℃ 및 80℃ 에서의 동점도) 지금까지보다 더 높게 설정된다. 작동중 동점도를 증가시키기 위해서는, 본 발명에서 폴리(메트)아크릴레이트는 점도 지수 개선제로서 기유 (이 때 이것은 고도로 정제된 기유임) 에 혼입된다.
고온 범주에서의 동점도가 높은 수준으로 설정되는 경우, 저온 범주에서의 시동 특성이 열악하여, 본 발명에서는 -25℃ 에서의 저온 크랭킹 점도는 점도 지수 개선제로서, 특정 폴리(메트)아크릴레이트를 혼입함으로써 감소되어 점도 지수는 200 내지 220 이 된다. 그러므로 저온 작동 점도 및 기타 저온 성능 수준은 감소될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 기유의 경우 고도로 정제된 기유로서 지정되는 광유 및 합성유를 사용하는 것이 바람직하고, 특히 단독으로 또는 혼합물로서, API (American Petroleum Institute) 기유 카테고리의 그룹 I, 그룹 II 및 그룹 III 에 속하는 기유를 사용하는 것이 바람직하다. 본원에서 사용되는 기유는 원소 황 함량이 0.8 질량% 미만, 바람직하게는 0.5 질량% 미만이어야만 한다. 게다가, 밀도는 0.8 내지 0.9 g/㎤ 의 범위여야만 한다. 방향족 함량은 5 질량% 이하, 바람직하게는 3 질량% 이하이어야만 한다.
그룹 I 기유에는 예를 들어, 미정제 오일의 상압 증류에 의해 수득되는 윤활유 분획에 대한 용매 정제, 수소화정제 및 탈왁싱과 같은 정제 방법의 적합한 조합에 의해 수득되는 파라핀성 광유가 포함된다. 점도 지수는 80 내지 120 의 범위, 바람직하게는 95 내지 110 의 범위여야만 한다. 40℃ 에서의 동점도는 바람직하게는 2 내지 150 ㎟/s 의 범위, 더욱 더 바람직하게는 8 내지 100 ㎟/s 의 범위여야만 한다. 또한, 총 황 함량은 0.8 질량% 미만, 바람직하게는 0.5 질량% 미만이어야만 한다. 총 질소 함량은 50 ppm 미만, 바람직하게는 25 ppm 미만이어야만 한다. 또한, 아닐린점이 80 내지 150℃ 의 범위인, 바람직하게는 90 내지 120℃ 의 범위인 오일이 사용되어야만 한다.
그룹 II 기유에는 예를 들어, 미정제 오일의 상압 증류에 의해 수득되는 윤활유 분획에 대한 수소화정제 및 탈왁싱과 같은 정제 방법의 적합한 조합에 의해 수득되는 파라핀성 광유가 포함된다. 걸프사 (Gulf Company) 방법과 같은 수소화정제에 의해 정제되는 그룹 II 기유는 총 황 함량이 10 ppm 미만이고, 방향족 함량이 5% 이하인 것이 본 발명에 적합하다. 이러한 기유의 점도는 특별히 제한되는 것은 아니나, 점도 지수는 80 내지 120 의 범위, 바람직하게는 100 내지 120 의 범위여야만 한다. 40℃ 에서의 동점도는 바람직하게는 2 내지 150 ㎟/s 의 범위, 더욱 더 바람직하게는 8 내지 100 ㎟/s 의 범위여야만 한다. 또한, 총 황 함량은 300 ppm 미만, 바람직하게는 200 ppm 미만, 더욱 더 바람직하게는 10 ppm 미만이어야만 한다. 총 질소 함량은 10 ppm 미만, 바람직하게는 1 ppm 미만이어야만 한다. 또한, 아닐린점이 80 내지 150℃ 의 범위인, 바람직하게는 100 내지 135℃ 의 범위인 오일이 사용되어야만 한다.
그룹 III 기유 및 그룹 II+ 기유로서 통상 지정되는 기유 중, 적합한 예는 미정제 오일의 상업 증류에 의해 수득되는 윤활유 분획에 대한 고도의 수소화정제에 의해 제조되는 파라핀성 광유, 탈왁싱 방법에 의해 제조되는 왁스를 탈왁스하고 이소파라핀으로 치환하는 이소탈왁스 (Isodewax) 방법에 의해 정제되는 기유, 및 모빌 (Mobil) 왁스 이성질화 방법에 의해 정제된 기유이다. 여기에는 또한 미국에서 광고 규제를 담당하는 NAD (National Advertising Division) 의 판결에 따라 "합성유" 로서 지정될 수 있는 것들이 포함된다.
이러한 기유의 점도는 특별히 제한되는 것은 아니나, 점도 지수는 95 내지 145 의 범위, 바람직하게는 100 내지 140 의 범위여야만 한다. 40℃ 에서의 동점도는 바람직하게는 2 내지 150 ㎟/s 의 범위, 더욱 더 바람직하게는 8 내지 100 ㎟/s 의 범위여야만 한다. 또한, 총 황 함량은 0 내지 100 ppm 의 범위, 바람직하게는 10 ppm 미만이어야만 한다. 총 질소 함량은 10 ppm 미만, 바람직하게는 1 ppm 미만이어야만 한다. 또한, 아닐린점이 80 내지 150℃ 의 범위인, 바람직하게는 110 내지 135℃ 의 범위인 오일이 사용되어야만 한다 (상기 언급된 그룹 II+ 오일은 그룹 II 에 속한다).
추가로, 천연 기체를 액체 연료로 전환시키는 피셔-트롭쉬 (Fischer-Tropsch) 방법에 의해 합성되는 GTL (gas to liguid: 기체에서 액체) 은 미정제 오일로부터 정제되는 광유 기유에 비해 매우 낮은 황 함량 및 방향족 함량을 갖고, 매우 높은 파라핀 구성성분 비율을 갖고, 뛰어난 산화 안정성을 갖고, 또한 극히 적은 증발 손실을 갖기 때문에, 그룹 III 에 속하는 기유로서 적합하다. 이러한 GTL 기유의 점도 특성은 특별히 제한되는 것은 아니나, 통상 점도 지수는 130 내지 180, 바람직하게는 140 내지 175 의 범위여야만 한다. 또한, 40℃ 에서의 동점도는 2 내지 150 ㎟/s 의 범위, 더욱 바람직하게는 5 내지 100 ㎟/s 의 범위여야만 한다. 통상 총 황 함량은 또한 10 ppm 미만이고, 총 질소 함량은 1 ppm 미만이어야만 한다. 이러한 GTL 기유의 시판 예는 Shell XHVI (등록 상표) 이다.
본 발명의 유압유에 혼화된 상기 언급된 기유의 비율은 특별히 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 70 내지 90 질량% 의 범위, 더욱 바람직하게는 75 내지 85 질량% 의 범위여야만 한다.
상기 언급된 기유에 첨가되는 폴리(메트)아크릴레이트는 점도 지수 개선제로서 사용되며, 폴리아크릴레이트 또는 폴리메타크릴레이트를 포함한다. 바람직한 폴리(메트)아크릴레이트는 하기 화학식 (1) 로 표시되는 1 종 또는 2 종 이상의 구성 단위를 갖는 중합체, 또는 이들 구성 단위와 기타 구성 단위를 함께 갖는 중합체이다.
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상기 화학식 (1) 에서, R1 은 수소 또는 메틸기를 나타내고, 메틸기가 바람직하다. R2 는 탄소수 1 내지 30 의 알킬기 또는 -(R)a-E (식 중, R 은 탄소수 1 내지 30 의 알킬렌기이고, E 는 1 내지 2 개의 질소 원자 및 0 내지 2 개의 산소 원자를 함유하는 아민 잔기 또는 헤테로시클릭 잔기를 나타내고, a 는 0 또는 1 의 정수를 나타냄) 로 표시되는 기를 나타낸다.
R2 로 표시되는 탄소수 1 내지 30 의 알킬기의 예로서, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 트리데실기, 테트라데실기, 펜타데실기, 헥사데실기, 헵타데실기, 옥타데실기, 에이코실기, 도코실기, 테트라코실기, 헥사코실기 및 옥타코실기 (이들 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있음) 가 언급될 수 있다.
R 로 표시되는 탄소수 1 내지 30 의 알킬렌기의 예로서, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기, 펜틸렌기, 헥실렌기, 헵틸렌기, 옥틸렌기, 노닐렌기, 데실렌기, 운데실렌기, 도데실렌기, 트리데실렌기, 테트라데실렌기, 펜타데실렌기, 헥사데실렌기, 헵타데실렌기 및 옥타데실렌기 (이들 알킬렌기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있음) 가 언급될 수 있다.
또한, E 가 아민 잔기인 경우, 이의 구체적인 예로서 디메틸 아미노기, 디에틸 아미노기, 디프로필 아미노기, 디부틸 아미노기, 아닐리노기, 톨루이디노기, 자일리디노기, 아세틸 아미노기 및 벤조일 아미노기가 언급될 수 있다. E 가 헤테로시클릭 잔기인 경우, 이의 구체적인 예로서 모르폴리노기, 피롤릴기, 피롤리노기, 피리딜기, 메틸피리딜기, 피롤리디닐기, 피페리디닐기, 퀴노닐기, 피롤리도닐기, 피롤리도노기, 이미다졸리노기 및 피라지노기가 언급될 수 있다.
폴리(메트)아크릴레이트의 분자량 (GPC 에 의해 측정된 중량 평균 분자량) 은 30,000 내지 100,000 의 범위, 그러나 바람직하게는 30,000 내지 70,000 의 범위여야만 한다. 시판되는 폴리(메트)아크릴레이트를 그대로 사용하는 것이 가능하다. 또한, 본원에서 유압유에 점도 지수 개선제로서 첨가되는 폴리(메트)아크릴레이트는 단독으로 또는 2 가지 이상의 중합체의 혼합물로서 혼입될 수 있다. 윤활유 기유에서의 가용성 및 취급을 고려하여, 첨가제용의 폴리(메트)아크릴레이트는 통상 10 내지 80 질량% 의 범위로 광유 중의 희석액의 형태로 제조되고 판매된다.
본 발명의 유압유에는, 폴리(메트)아크릴레이트가, 60℃ 에서의 동점도가 25 내지 60 ㎟/s 의 범위, 바람직하게는 28 내지 50 ㎟/s 의 범위, 80℃ 에서의 동점도가 15 내지 34 ㎟/s 의 범위, 바람직하게는 17 내지 30 ㎟/s 의 범위, 점도 지수가 200 내지 220 의 범위, 바람직하게는 205 내지 215 의 범위, -25℃ 에서의 점도가 1000 내지 8000 mPa.s 의 범위, 바람직하게는 1000 내지 5000 mPa.s 의 범위인 양으로 혼입되고, 더욱 바람직하게는 40℃ 에서의 동점도가 45 내지 150 ㎟/s 의 범위, 바람직하게는 50 내지 100 ㎟/s 의 범위인 양으로 혼입된다. 혼입되는 양은 기유의 양 및 점도 및 기타 특성, 폴리(메트)아크릴레이트의 분자량 및 희석제의 양에 따라 다를 것이나, 일반적으로 희석제를 포함하여, 첨가제로서의 폴리(메트)아크릴레이트의 양이, 유압유의 총량에 대해 10 내지 30 질량%, 바람직하게는 15 내지 25 질량% 로 설정되는 경우가 최적이다. 유압유에 첨가되는 희석제가 기유에 함유될 것이며, 혼입되는 순수한 폴리(메트)아크릴레이트의 비율은 유압유의 총량에 대해 1 내지 24 질량% 의 범위, 바람직하게는 1.5 내지 20 질량% 의 범위여야만 한다.
본 발명의 유압유는 유성제제를 실질적으로 포함하지 않는 유압유이다. 유성제제는 마찰 계수를 감소시키는 수단으로 종래 기술에서 유압유에 첨가되어 왔던 유성 유기 화합물이다. 이들은 지방산, 지방산 에스테르, 다가 알코올 에스테르, 아민, 아미드, 및 폴리아민의 아미드와 같은 마찰 계수 감소 화합물이다. 이러한 유성제제를 유압유에 혼입시키지 않음으로써 브레이크의 제동 특성을 증가시키는 것이 가능하다. 그러나, 유압유를 형성하는 기유에 처음부터 함유되는 극미량의 유성 유기 화합물, 폴리(메트)아크릴레이트 및 기타 첨가제는 허용된다.
본 발명의 유압유에는, 상기 언급된 기유 및 폴리메타크릴레이트와는 별개로 필요한 경우 적합하게 기타 첨가제를 혼입하는 것이 가능하다. 항산화제, 금속 비활성화제, 극압제, 소포제, 점도 지수 개선제, 유동점 저하제, 세제 분산제, 방청제, 항유화제 및 윤활유 첨가제로서 사용되는 기타 공지된 첨가제가 언급될 수 있다. 혼화물 중의 이러한 첨가제의 양은 유압유의 총량에 대해 10 질량% 이하, 바람직하게는 5 질량% 이하여야만 한다.
본 발명에 사용되는 항산화제의 경우, 윤활유 중에서 사용되는 항산화제가 실시를 위해 바람직하고, 페놀성 항산화제, 방향족 아민-기재 항산화제, 황-기재 항산화제 및 인-기재 항산화제가 언급될 수 있다. 이러한 항산화제는 유압유의 총량에 대해 0.01 내지 5 질량% 의 범위 내로 단독으로 또는 혼합물로서 사용될 수 있다.
상기 언급된 방향족 아민-기재 항산화제의 예로서, 디알킬-디페닐아민, 예컨대 p,p'-디옥틸-디페닐아민 (Nonflex OD-3, Seiko Chemical Ltd 사제), p,p'-디-α-메틸벤질-디페닐아민 및 N-p-부틸페닐-N-p'-옥틸페닐아민; 모노알킬디페닐아민, 예컨대 모노-t-부틸디페닐아민 및 모노옥틸디페닐아민; 비스(디알킬페닐)아민, 예컨대 디(2,4-디에틸페닐)아민 및 디(2-에틸-4-노닐페닐)아민; 알킬페닐-1-나프틸아민, 예컨대 옥틸-페닐-1-나프틸아민 및 N-t-도데실페닐-1-나프틸아민; 1-나프틸아민; 아릴-나프틸아민, 예컨대 페닐-1-나프틸아민, 페닐-2-나프틸아민, N-헥실페닐-2-나프틸아민 및 N-옥틸페닐-2-나프틸아민; 페닐렌디아민, 예컨대 N,N'-디이소프로필-p-페닐렌디아민 및 N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민; 및 페노티아진, 예컨대 페노티아진 (Phenothiazine, Hodogaya Chemical Ltd. 사제) 및 3,7-디옥틸페노티아진이 언급될 수 있다.
페놀성 항산화제에는 2-t-부틸페놀, 2-t-부틸-4-메틸페놀, 2-t-부틸-5-메틸페놀, 2,4-디-t-부틸페놀, 2,4-디메틸-6-t-부틸페놀, 2-t-부틸-4-메톡시페놀, 3-t-부틸-4-메톡시페놀, 2,5-디-t-부틸히드로퀴논 (Antage DBH, Kawaguchi Chemical Industry Co. Ltd. 사제), 2,6-디-t-부틸페놀, 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀 및 2,6-디-t-부틸-4-에틸페놀과 같은 2,6-디-t-부틸-4-알킬페놀, 및 2,6-디-t-부틸-4-메톡시페놀 및 2,6-디-t-부틸-4-에톡시페놀과 같은 2,6-디-t-부틸-4-알콕시페놀이 포함된다.
또한, 3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질메르캅토-옥틸아세테이트; 알킬-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 예컨대 n-옥타데실-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트 (Yoshinox SS, Yoshitomi Fine Chemicals Ltd. 사제), n-도데실-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트 및 2'-에틸헥실-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트; 벤젠프로판산 3,5-비스(1,1-디메틸-에틸)-4-히드록시-C7-C9 측쇄 알킬 에스테르 (Irganox L135, Ciba Specialty Chemicals Ltd. 사제); 2,6-디-t-부틸-α-디메틸아미노-p-크레솔; 및 2,2'-메틸렌비스 (4-알킬-6-t-부틸페놀), 예컨대 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀) (Antage W-400, Kawaguchi Chemical Industry Ltd. 사제) 및 2,2'-메틸렌비스 (4-에틸-6-t-부틸페놀) (Antage W-500, Kawaguchi Chemical Industry Ltd. 사제) 가 있다.
게다가, 비스페놀, 예컨대 4,4'-부틸리덴비스(3-메틸-6-t-부틸페놀) (Antage W-300, Kawaguchi Chemical Industry Ltd. 사제), 4,4'-메틸렌비스(2,6-디-t-부틸페놀) (Ionox 220AH, Shell Japan Ltd. 사제), 4,4'-비스(2,6-디-t-부틸페놀), 2,2-(디-p-히드록시페닐)프로판 (비스페놀 A, Shell Japan Ltd. 사제), 2,2-비스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로판, 4,4'-시클로헥실리덴비스(2,6-t-부틸페놀), 헥사메틸렌 글리콜 비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트] (Irganox L109, Ciba Specialty Chemicals Ltd. 사제), 트리에틸렌 글리콜 비스[3-(3-t-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로피오네이트] (Tominox 917, Yoshitomi Fine Chemicals Ltd. 사제), 2,2'-티오-[디에틸-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트 (Irganox L115, Ciba Specialty Chemicals Ltd. 사제), 3,9-비스{1,1-디메틸-2-[3-(3-t-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로피오닐옥시]에틸}2,4,8,10-테트라옥사스피로[5,5]운데칸 (Sumilizer GA80, Sumitomo Chemicals. 사제), 4,4'-티오비스(3-메틸-6-t-부틸페놀) (Antage RC, Kawaguchi Chemical Industry Ltd. 사제) 및 2,2'-티오비스(4,6-디-t-부틸-레소르시놀) 이 있다. 테트라키스[메틸렌-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트]메탄 (Irganox L101, Ciba Specialty Chemicals Ltd. 사제); 1,1,3-트리스(2-메틸-4-히드록시-5-t-부틸페닐)부탄 (Yoshinox 930, Yoshitomi Fine Chemicals Ltd. 사제); 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)벤젠 (Ionox 330, Shell Japan Ltd. 사제); 비스-[3,3'-비스-(4'-히드록시-3'-t-부틸페닐)부티르산]글리콜 에스테르; 및 폴리페놀, 예컨대 2-(3',5'-디-t-부틸-4-히드록시페닐) 메틸-4-(2",4"-디-t-부틸-3"-히드록시페닐)메틸-6-t-부틸페놀 및 2,6,-비스(2'-히드록시-3'-t-부틸-5'-메틸-벤질)-A-메틸페놀; 및 페놀-알데하이드 축합물, 예컨대 p-t-부틸페놀과 포름알데하이드의 축합물 및 p-t-부틸페놀과 아세트알데하이드의 축합물이 언급될 수 있다.
황-기재 항산화제의 예로서, 디알킬 술피드, 예컨대 디도데실 술피드 및 디옥타데실 술피드; 티오디프로피오네이트 에스테르, 예컨대 디도데실 티오디프로피오네이트, 디옥타데실 티오디프로피오네이트, 디미리스틸 티오디프로피오네이트 및 도데실옥타데실 티오디프로피오네이트; 및 2-메르캅토벤조이미다졸이 언급될 수 있다.
인-기재 항산화제의 예로서 트리아릴포스파이트, 예컨대 트리페닐포스파이트 및 트리크레실포스파이트; 및 트리알킬포스파이트, 예컨대 트리옥타데실포스파이트 및 트리데실포스파이트; 및 트리도데실트리티오포스파이트가 언급될 수 있다.
본 발명의 유압유와 혼화될 수 있는 금속 비활성화제에는 4-알킬-벤조트리아졸, 예컨대 4-메틸-벤조트리아졸 및 4-에틸-벤조트리아졸; 5-알킬-벤조트리아졸, 예컨대 5-메틸-벤조트리아졸 및 5-에틸-벤조트리아졸; 1-알킬-벤조트리아졸, 예컨대 1-디옥틸아미노메틸-2,3-벤조트리아졸; 및 1-알킬-톨루트리아졸, 예컨대 1-디옥틸아미노메틸-2,3-톨루트리아졸인 벤조트리아졸 및 벤조트리아졸 유도체; 및 2-(알킬디티오)-벤조이미다졸, 예컨대 2-(옥틸디티오)-벤조이미다졸, 2-(데실디티오)-벤조이미다졸 및 2-(도데실디티오)-벤조이미다졸; 및 2-(알킬디티오)톨루이미다졸, 예컨대 2-(옥틸디티오)-톨루이미다졸, 2-(데실디티오)-톨루이미다졸 및 2-(도데실디티오)-톨루이미다졸인 벤조이미다졸 및 벤조이미다졸 유도체가 포함된다.
또한, 인다졸, 4-알킬-인다졸 및 5-알킬-인다졸과 같은 톨루인다졸인 인다졸 유도체; 벤조티아졸, 및 2-메르캅토벤조티아졸 유도체 (Thiolite B-3100, Chiyoda Chemical Industries Ltd. 사제) 인 벤조티아졸 유도체; 2-(알킬디티오)벤조티아졸, 예컨대 2-(헥실디티오)벤조티아졸 및 2-(옥틸디티오)벤조티아졸; 2-(알킬디티오)톨루티아졸, 예컨대 2-(헥실디티오)톨루티아졸 및 2-(옥틸디티오)톨루티아졸; 2-(N,N-디알킬디티오카르바밀)-벤조티아졸, 예컨대 2-(N,N-디에틸디티오카르바밀)-벤조티아졸, 2-(N,N-디부틸디티오카르바밀)-벤조티아졸 및 2-(N,N-디헥실디티오카르바밀)-벤조티아졸; 및 2-(N,N-디알킬디티오카르바밀)-톨루티아졸, 예컨대 2-(N,N-디에틸디티오카르바밀)-톨루티아졸, 2-(N,N-디부틸디티오카르바밀)-톨루티아졸 및 2-(N,N-디헥실디티오카르바밀)-톨루티아졸이 언급될 수 있다. 또한, 2-(알킬디티오)벤족사졸, 예컨대 2-(옥틸디티오)벤족사졸, 2-(데실디티오)벤족사졸 및 2-(도데실)벤족사졸인 벤족사졸 유도체; 또는 2-(알킬디티오)톨루옥사졸, 예컨대 2-(옥틸디티오)톨루옥사졸, 2-(데실디티오)톨루옥사졸 및 2-(도데실)톨루옥사졸인 벤족사졸 유도체; 2,5-비스(알킬디티오)-1,3,4-티아디아졸, 예컨대 2,5-비스(헵틸디티오)-1,3,4-티아디아졸, 2,5-비스(노닐디티오)-1,3,4-티아디아졸, 2,5-비스(도데실디티오)-1,3,4-티아디아졸 및 2,5-비스(옥타데실디티오)-1,3,4-티아디아졸; 2,5-비스(N,N-디알킬디티오카르바밀)-1,3,4-티아디아졸, 예컨대 2,5-비스(N,N-디에틸디티오카르바밀)-1,3,4-티아디아졸, 2,5-비스(N,N-디부틸디티오카르바밀)-1,3,4-티아디아졸 및 2,5-비스(N,N-디옥틸디티오카르바밀)-1,3,4-티아디아졸; 및 2-N,N-디알킬디티오카르바밀-5-메르캅토-1,3,4-티아디아졸, 예컨대 2-N,N-디부틸디티오카르바밀-5-메르캅토-1,3,4-티아디아졸 및 2-N,N-디옥틸디티오카르바밀-5-메르캅토-1,3,4-티아디아졸인 티아디아졸 유도체; 및 예를 들어, 1-알킬-2,4-트리아졸, 예컨대 1-디-옥틸아미노메틸-2,4-트리아졸인 트리아졸 유도체가 언급될 수 있다.
이러한 금속 비활성화제는, 유압유의 총량에 대해 0.01 내지 0.5 질량% 의 범위 내로 단독으로 또는 혼합물로서 사용될 수 있다.
본 발명의 유압유에 극압제로서 인 화합물을 첨가하는 것이 가능하다. 이로써, 내마모성 및 극압 특성을 추가로 부여하는 것이 가능하다. 본 발명에 적합한 인 화합물의 예로서, 포스페이트 에스테르, 산성 포스페이트 에스테르, 산성 포스페이트 에스테르의 아민 염, 염소화 포스페이트 에스테르, 포스파이트 에스테르, 포스포로티오네이트, 아연 디티오포스페이트, 인-함유 카르복실산 및 인-함유 카르복실산 에스테르가 언급될 수 있다. 이러한 인 화합물은, 유압유의 총량에 대해 0.01 내지 2 질량% 의 범위 내로 단독으로 또는 혼합물로서 사용될 수 있다.
상기 언급된 포스페이트 에스테르의 예로서, 트리부틸 포스페이트, 트리펜틸 포스페이트, 트리헥실 포스페이트, 트리헵틸 포스페이트, 트리옥틸 포스페이트, 트리노닐 포스페이트, 트리데실 포스페이트, 트리운데실 포스페이트, 트리도데실 포스페이트, 트리트리데실 포스페이트, 트리테트라데실 포스페이트, 트리펜타데실 포스페이트, 트리헥사데실 포스페이트, 트리헵타데실 포스페이트, 트리옥타데실 포스페이트, 트리올레일 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 트리스(이소프로필페닐)포스페이트, 트리알릴 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 트리자일레닐 포스페이트, 크레실디페닐 포스페이트 및 자일레닐디페닐 포스페이트가 언급될 수 있다.
상기 언급된 산성 포스페이트 에스테르의 구체적인 예로서, 모노부틸 산 포스페이트, 모노펜틸 산 포스페이트, 모노헥실 산 포스페이트, 모노헵틸 산 포스페이트, 모노노닐 산 포스페이트, 모노데실 산 포스페이트, 모노운데실 산 포스페이트, 모노도데실 산 포스페이트, 모노트리데실 산 포스페이트, 모노테트라데실 산 포스페이트, 모노펜타데실 산 포스페이트, 모노헥사데실 산 포스페이트, 모노헵타데실 산 포스페이트, 모노옥타데실 산 포스페이트, 모노올레일 산 포스페이트, 디부틸 산 포스페이트, 디펜틸 산 포스페이트, 디헥실 산 포스페이트, 디헵틸 산 포스페이트, 디옥틸 산 포스페이트, 디노닐 산 포스페이트, 디데실 산 포스페이트, 디운데실 산 포스페이트, 디도데실 산 포스페이트, 디트리데실 산 포스페이트, 디테트라데실 산 포스페이트, 디펜타데실 산 포스페이트, 디헥사데실 산 포스페이트, 디헵타데실 산 포스페이트, 디옥타데실 산 포스페이트 및 디올레일 산 포스페이트가 언급될 수 있다.
상기 언급된 산성 포스페이트 에스테르의 아민 염의 예로서, 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민, 펜틸아민, 헥실아민, 헵틸아민, 옥틸아민, 디메틸아민, 디에틸아민, 디프로필아민, 디부틸아민, 디펜틸아민, 디헥실아민, 디헵틸아민, 디옥틸아민, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리부틸아민, 트리펜틸아민, 트리헥실아민, 트리헵틸아민 및 이전에 언급된 산 포스페이트 에스테르의 트리옥틸아민 염이 언급될 수 있다.
상기 언급된 포스파이트 에스테르의 예로서, 디부틸 포스파이트, 디펜틸 포스파이트, 디헥실 포스파이트, 디헵틸 포스파이트, 디옥틸 포스파이트, 디노닐 포스파이트, 디데실 포스파이트, 디운데실 포스파이트, 디도에실 포스파이트, 디올레일 포스파이트, 디페닐 포스파이트, 디크레실 포스파이트, 트리부틸 포스파이트, 트리펜틸 포스파이트, 트리헥실 포스파이트, 트리헵틸 포스파이트, 트리옥틸 포스파이트, 트리노닐 포스파이트, 트리데실 포스파이트, 트리운데실 포스파이트, 트리도데실 포스파이트, 트리올레일 포스파이트, 트리페닐 포스파이트 및 트리크레실 포스파이트가 언급될 수 있다.
상기 언급된 포스포로티오네이트의 예로서, 구체적으로는 트리부틸 포스포로티오네이트, 트리펜틸 포스포로티오네이트, 트리헥실 포스포로티오네이트, 트리헵틸 포스포로티오네이트, 트리옥틸 포스포로티오네이트, 트리노닐 포스포로티오네이트, 트리데실 포스포로티오네이트, 트리운데실 포스포로티오네이트, 트리도데실 포스포로티오네이트, 트리트리데실 포스포로티오네이트, 트리테트라데실 포스포로티오네이트, 트리펜타데실 포스포로티오네이트, 트리헥사데실 포스포로티오네이트, 트리헵타데실 포스포로티오네이트, 트리옥타데실 포스포로티오네이트, 트리올레일 포스포로티오네이트, 트리페닐 포스포로티오네이트, 트리크레실 포스포로티오네이트, 트리자일레닐 포스포로티오네이트, 크레실디페닐 포스포로티오네이트, 자일레닐디페닐 포스포로티오네이트, 트리스(n-프로필페닐)포스포로티오네이트, 트리스(이소프로필페닐)포스포로티오네이트, 트리스(n-부틸페닐)포스포로티오네이트, 트리스(이소부틸페닐)포스포로티오네이트, 트리스(s-부틸페닐)포스포로티오네이트 및 트리스(t-부틸페닐)포스포로티오네이트가 언급될 수 있다. 이들의 혼합물이 또한 사용될 수 있다.
상기 언급된 아연 디티오포스페이트의 예로서, 일반적으로 아연 디알킬 디티오포스페이트, 아연 디아릴 디티오포스페이트 및 아연 아릴알킬 디티오포스페이트가 언급될 수 있다. 예를 들어, 아연 디알킬 디티오포스페이트의 알킬기가 탄소수 3 내지 22 의 일차 또는 이차 알킬기 또는 탄소수 3 내지 18 의 알킬기로 치환된 알킬아릴기를 갖는 아연 디알킬 디티오포스페이트가 사용될 수 있다.
아연 디알킬 디티오포스페이트의 구체적인 예로서, 아연 디프로필 디티오포스페이트, 아연 디부틸 디티오포스페이트, 아연 디펜틸 디티오포스페이트, 아연 디헥실 디티오포스페이트, 아연 디이소펜틸 디티오포스페이트, 아연 디에틸헥실 디티오포스페이트, 아연 디옥틸 디티오포스페이트, 아연 디노닐 디티오포스페이트, 아연 디데실 디티오포스페이트, 아연 디도에실 디티오포스페이트, 아연 디프로필페닐 디티오포스페이트, 아연 디펜틸페닐 디티오포스페이트, 아연 디프로필메틸페닐 디티오포스페이트, 아연 디노닐페닐 디티오포스페이트, 및 아연 디도데실페닐 디티오포스페이트가 언급될 수 있다.
인-함유 카르복실산과 같은 인-함유 카르복실 화합물 및 이의 산 에스테르는 동일한 분자 내에 카르복실기 및 인 원자를 모두 포함해야만 한다. 이의 구조는 특별히 제한되지는 않으나 통상, 극압 특성 및 열 및 산화 안정성의 견지에서, 인산화 카르복실산 또는 인산화 카르복실산 에스테르가 바람직하다.
본 발명의 유압유 중의 인-함유 카르복실산 화합물의 양은 구체적으로 제한되지는 않으나, 바람직하게는 유압유의 총량에 대해 0.001 내지 1 질량% 의 범위, 더욱 바람직하게는 0.002 내지 0.5 질량% 의 범위이다. 인-함유 카르복실산 화합물의 양이 상기 언급된 하한 미만인 경우에는, 운활 특성이 수득되지 않는 경향을 보일 것이다. 반면, 상기 언급된 상한을 초과하는 경우에는, 함유되는 양에 상응하는 윤활 특성의 개선이 수득되지 않는 경향을 보일 것이며, 또한 열 및 산화 안정성 또는 가수분해 안정성이 감소하는 위험이 발생할 것이며, 이것은 바람직하지 않다.
본 발명의 유압유에 소포 특성을 부여하기 위해, 소포제가 또한 첨가될 수 있다. 본 발명에 적합한 소포제의 예로서, 디메틸폴리실록산, 디에틸실리케이트 및 플루오로실리콘과 같은 유기실리케이트, 및 폴리알킬아크릴레이트와 같은 비-실리콘 유형 소포제가 언급될 수 있다. 첨가되는 이의 양과 관련하여, 이들은 유압유의 총량에 대해 0.0001 내지 0.1 질량% 의 범위 내로 단독으로 또는 혼합물로서 사용될 수 있다.
본 발명에 적합한 항유화제의 예로서, 당업게에서 윤활유에 대한 첨가제로서 통상 사용되는 항유화제가 언급될 수 있다. 첨가되는 이의 양과 관련하여, 이들은 유압유의 총량에 대해 0.0005 내지 0.5 질량% 의 범위로 사용될 수 있다.
본 발명의 유압유는 상기 언급된 성분 각각을 혼화함으로써 60℃ 에서의 동점도가 25 내지 60 ㎟/s 의 범위, 바람직하게는 28 내지 50 ㎟/s 의 범위, 80℃ 에서의 동점도가 15 내지 34 ㎟/s 의 범위, 바람직하게는 17 내지 30 ㎟/s 의 범위, 점도 지수가 200 내지 220 의 범위, 바람직하게는 205 내지 215 의 범위, -25℃ 에서의 저온 크랭킹 점도가 1000 내지 8000 mPa.s 의 범위, 바람직하게는 1000 내지 5000 mPa.s 의 범위가 되도록 수득된다. 또한, 상기 언급된 성분은 40℃ 에서의 동점도가 45 내지 150 ㎟/s 의 범위, 바람직하게는 50 내지 100 ㎟/s 의 범위이도록 본 발명의 유압유에 혼화되어야만 한다.
혼입되는 각각의 성분의 양은 기유의 양 및 점도 및 기타 특성, 폴리(메트)아크릴레이트의 분자량, 희석제의 양 등에 따라 상이할 것이나, 상기 언급된 혼화 비율의 범위 내의 각각의 성분의 비율을 달리하면서 샘플을 제조하고, 다양한 상기 언급된 특성을 측정하고, 다양한 특성이 상기 언급된 범위 내에 놓인 적합-등급 생성물로부터 최적 혼화비율 및 특성을 선택함으로써 양을 실험적으로 결정하는 것이 가능하다.
본 발명의 유압유는, 주로 유압 쇼블, 휠 로더, 불도저, 덤프 트럭, 거친 지형 운송차, 거친 지형 크레인, 유압 브레이크, 아이언 몰 (Iron Mole), 자주식 파쇄기, 모터 그레이더, 로드 롤러, 아스팔트 마감기 및 제설차와 같은 건설 기계에서, 유압 모터 및 유압 실린더와 같은 유압 구동기를 포함하는 유압 시스템 내에 도입됨으로써, 건설업에 사용되는 유압 장치에 대한 유압유로서 사용될 것이다. 본 발명의 유압유는 도입된 유압 시스템 내에서, 엔진에 의해 유압 펌프를 작동시킴으로써 가압되는 유압유가 유압 모터 및 유압 실린더와 같은 유압 구동기 또는 기타 유압 장치로 수송되어, 기계의 작동에 효과를 주는 방식으로 사용된다.
이러한 유압 시스템의 작동 동안, 엔진 또는 동력 소자로부터 열이 전달되거나, 가압 및 마찰에 의해 유압 장치 또는 파이프 작동시 열이 발생하기 때문에 유압 구동기를 포함하는 유압 장치는 예를 들어, 60 내지 80℃ 의 범위의 고온에서 작동하나, 상기 언급된 바와 같은 이러한 온도 범주에서 본 발명의 유압유의 동점도는 종래 기술의 유압유보다 높은 범주에서 성립되어, 유압 펌프 및 콘트롤 밸브 내에서 내부 누출을 억제함으로써, 에너지 절감 및 유압 장비에서의 높은 효율성을 획득하고 효율적으로 작동하도록 하는 것이 가능하다.
지방산, 지방산 에스테르, 다가 알코올 에스테르, 아민, 아미드 또는 폴리아민의 아미드와 같은 유성제제를 본 발명의 유압유에 혼입시키지 않기 때문에, 유압유의 마찰 계수를 감소시키고, 선회 브레이크 조절을 높은 수준으로 지속시키는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 유압유에서 점도 지수는 200 내지 220 의 범위고, -25℃ 에서의 저온 크랭킹 점도는 1000 내지 8000 mPa.s 의 범위이다. 이것은 추운 시간대 또는 추운 지역에서 심지어 밤새 중단 등 동안 저온에 도달하고, 기계가 예를 들어, -30℃ 내지 -20℃ 의 범위의 저온 범주에서 작동되는 경우에도 저온에서 저점도를 가지기 때문에, 유압 구동기의 반응이 양호하고, 취급이 우수한 등 저온 성능이 우수하다.
즉, 본 발명에서는, 고도로 정제된 기유 중에 중량 평균 분자량이 30,000 내지 100,000 의 범위인 폴리(메트)아크릴레이트를 혼입함으로써, 조성물의 점도 지수를 200 내지 220 의 범위로 만드는 것이 가능하고, 상기 수단에 의해 심지어 고 동점도의 조성물의 경우에서도, 60℃ 에서의 동점도는 25 내지 60 ㎟/s 가 되고, 80℃ 에서의 동점도는 15 내지 34 ㎟/s 가 되고, -25℃ 에서의 저온 크랭킹 점도는 1000 내지 8000 mPa.s 가 되어, 저온 시동 점도를 감소시키는 것이 가능하다. 심지어 유성제제가 혼입되지 않더라도, 고온에서 효과적으로 작동하고 저온 성능을 유지하는 것이 가능하다.
본 발명의 유압유는 특정한 특성을 갖는 특정한 성분의 혼화물이며, 심지어 유성제제의 혼입이 최소화되거나 생략되는 경우에도, 이것은 고온 범주에서 고 동점도를 갖고 양호한 효율로 작동을 수행할 수 있으며, 또한 저온 범주에서 우수한 브레이크 특성 뿐 아니라 저점도를 가져, 뛰어난 저온 성능을 갖는 유압유가 수득된다.
실시예
본 발명은 하기 실시예 및 비교예에 의해 상세히 설명되지만, 본 발명이 이들 실시예에 제한되는 것은 아니다. 하기 실시예 각각에서, 효율성 및 저온 작동 특성의 경우를 제외하고는 % 는 중량% 를 의미한다.
하기 물질이 실시예 및 비교예의 조성물 제조에 사용되었다.
1. 기유
기유 1: 미정제 오일의 상압 증류에 의해 수득되는 윤활유 분획에 대한 수소화정제 및 탈왁싱과 같은 정제 방법의 적합한 조합에 의해 수득되고, API (American Petroleum Institute) 기유 분류에 따라 그룹 I 로 분류되는 파라핀성 광유. (특성: 40℃ 에서의 동점도, 16.3 ㎟/s; 60℃ 에서의 동점도, 8.85 ㎟/s; 80℃ 에서의 동점도, 5.4 ㎟/s; 100℃ 에서의 동점도, 3.72 ㎟/s; 점도 지수, 116; 15℃ 에서의 밀도, 0.851 g/㎤; 황 함량 (원소 황으로 전환되는 바), 0.3%; 질소 함량 (원소 질소로 전환되는 바), 5 ppm 미만; ASTM D3238 의 방법에 따른 고리-분석 파라핀 함량, 70%; 나프텐 함량 (상동), 28%; 방향족 함량 (상동), 2%.
기유 2: 미정제 오일의 상압 증류에 의해 수득되는 윤활유 분획에 대한 수소화정제 및 탈왁싱과 같은 정제 방법의 적합한 조합에 의해 수득되고, API (American Petroleum Institute) 기유 분류에 따라 그룹 I 로 분류되는 파라핀성 광유. (특성: 40℃ 에서의 동점도, 17.7 ㎟/s; 60℃ 에서의 동점도, 9.50 ㎟/s; 80℃ 에서의 동점도, 5.83 ㎟/s; 100℃ 에서의 동점도, 3.94 ㎟/s; 점도 지수, 118; 15℃ 에서의 밀도, 0.856 g/㎤; 황 함량 (원소 황으로 전환되는 바), 0.4%; 질소 함량 (원소 질소로 전환되는 바), 5 ppm 미만; ASTM D3238 의 방법에 따른 고리-분석 파라핀 함량, 69%; 나프텐 함량 (상동), 29%; 방향족 함량 (상동), 2%.
기유 3: 미정제 오일의 상압 증류에 의해 수득되는 윤활유 분획에 대한 수소화정제 및 탈왁싱과 같은 정제 방법의 적합한 조합에 의해 수득되고, API (American Petroleum Institute) 기유 분류에 따라 그룹 I 로 분류되는 파라핀성 광유. (특성: 40℃ 에서의 동점도, 16.2 ㎟/s; 60℃ 에서의 동점도, 8.77 ㎟/s; 80℃ 에서의 동점도, 5.43 ㎟/s; 100℃ 에서의 동점도, 3.69 ㎟/s; 점도 지수, 115; 15℃ 에서의 밀도, 0.850 g/㎤; 황 함량 (원소 황으로 전환되는 바), 0.3%; 질소 함량 (원소 질소로 전환되는 바), 5 ppm 미만; ASTM D3238 의 방법에 따른 고리-분석 파라핀 함량, 70%; 나프텐 함량 (상동), 28%; 방향족 함량 (상동), 2%.
2. 점도 지수 개선제
중량 평균 분자량 60,000의 폴리메타크릴레이트.
중량 평균 분자량은 [Waters Ltd.] 에 의해 제조된 150-CALC/GPC 장치와 연속으로 [Toso Ltd.] 에 의해 제조된 2 개의 GMHHR-M (7.8 mm ID x 30 cm) 컬럼을 사용하여, 용매로서 테트라히드로푸란을 사용하고, 온도 23℃, 유속 1 ㎖/분, 시편 농도 1 질량% 및 시편 투입량 75 ㎕ 으로 시차 굴절계 검출기 및 저각 (low-angle) 광산란 검출기에 의해 측정되는 폴리스티렌-전환 중량 평균 분자량이다.
점도 지수 개선제의 고무막 투석에 의해 측정되는 중합체 농도는 63 질량% 이었다. 고무막 투석에서, 2 내지 3 g 의 점도 지수 개선제 시편을 먼저 위생 (고무) 봉지 내에 정확히 칭량한 다음, 입구를 묶고 Soxhlet 추출기에서 100 ㎖ 의 석유 에테르를 사용하여, 이것을 8 시간 동안 80℃ 에서 환류시켰다. 환류 후, 고무막 내의 투석 잔류물을 회수하고, 수조에서 가열하여 용매를 제거한 다음, 칭량하였다. 본래 시편에 대한 투석 잔류물의 비율을 중합체 농도로서 간주하였다.
3. 유성제제
트리에틸렌 테트라미드 이소스테아레이트.
4. 기타 첨가제
첨가제는 ZnDTP, 방청제, 금속 비활성화제, 소포제 및 희석 광유의 혼합물이었다.
실시예 1, 참조예 1, 비교예 1 내지 4:
상기 언급된 물질을 사용하여, 실시예 1 및 비교예 1 및 2 의 윤활유 조성물을 표 1 및 2 에 제시되는 처방에 따라 제조하였다. 참조예는 시판 디젤 엔진 오일, JASO DH-1 SAE 10W (특성: 40℃ 에서의 동점도, 36.2 ㎟/s; 100℃ 에서의 동점도, 6.04 ㎟/s; 점도 지수, 112) 이었고, 비교예 3 은 시판 내-마모성 유압유, ISOVG46 (특성: 40℃ 에서의 동점도, 48.4 ㎟/s; 100℃ 에서의 동점도, 6.99 ㎟/s; 점도 지수, 100) 이었고, 비교예 4 는 시판 내-마모성 유압유, ISOVG100 (특성: 40℃ 에서의 동점도, 103.3 ㎟/s; 100℃ 에서의 동점도, 11.5 ㎟/s; 점도 지수, 98) 이었다.
시험:
실시예 1, 비교예 1 내지 4 및 참조예의 윤활유 조성물의 점도 특성을 측정하고, 이들의 성능을 평가하기 위해, 효율성 시험, 저온 작동 특성 시험 및 마찰 계수에 대해 하기와 같이 측정하였다.
점도 특성:
60℃ 동점도, 80℃ 동점도 및 점도 지수를 JIS K2283 에서 제시된 바와 같은 미정제 오일 및 석유 제품에 대한 동점도 시험 방법 및 점도 지수 계산 방법을 사용함으로써 측정하였다. -25℃ 에서의 저온 크랭킹 점도를 JIS K2010 Appendix A 에 기재된 냉각 크랭킹 시뮬레이터에 의해 측정하였다.
효율성 시험:
정격 출력 110 kW 및 개스킷 (gasket) 크기 0.8 ㎥ 의 유압 쇼블을 사용하고, 작동 모드로서 최대 출력을 선택하고, 발굴 및 적재 작동을 표준 전속력으로 실행시키고, 사이클 시간을 측정하였다. 발굴 및 적재 작동이라는 것은 특정 위치로부터 아암 (arm), 버킷 (bucket) 및 붐 (boom) 을 작동시킨 다음, 들어올려진 붐으로 90 도 선회시키고, 아암과 버킷을 지면으로부터 벗어나도록 작동킨 후, 마지막으로 아암, 버킷, 붐을 되돌려놓고 원래 위치로 선회시킴으로써 실행하는 것을 의미한다. 발굴 시작으로부터 원래 위치로 되돌아오는 시간을 스톱 와치로 측정하고, 4 회 시험의 평균 값을 사이클 시간으로 채택한다. 표준 오일과 비교하여 효율성을 평가하였다.
저온 작동 특성 시험:
정격 출력 110 kW 및 개스킷 크기 0.8 ㎥ 의 유압 쇼블을 사용하고, 저온 환경에서 히터를 가동시킨 후 취급 특성 평가를 다양한 구동기의 작동 속도를 평가함으로써 실행하였다. -30℃ 의 외부 공기 온도에서 엔진에 시동을 걸고, 유압유 및 파이로트 순환 오일 온도가 -20℃ 였던 것을 확인하였다. 그 다음, 히터를 가동시켜 유압유 온도가 10℃ 에 도달한 후, 아암, 버킷 및 붐을 각각 개별적으로 작동시켰다. 레버 적용후 각각의 실린더가 스트로크 말단에 도달하는 시간을 스톱 와치에 의해 측정하였다. 저온 환경에서의 취급 특성을 아암, 버킷 및 붐의 총 작동 시간 및 다양한 작동 레버의 취급시 느낌을 기준으로 평가하였다. 표준 오일과 비교하여 저온 취급 특성을 평가하였다. 표준 오일을 사용할 때보다 레버의 취급 느낌이 열악한 경우, '부적합' 으로 평가하였다.
마찰 계수:
140℃ 의 오일 온도에서의 마찰 계수를 일본 건설 기계 협회 [Japan Construction Machinery Association (JCMAS PO47)] 에 의해 성립된 건설 기계에서 사용되는 유압유에 대한 마찰 특성 시험에서 상세화된 마이크로클러치 (Microclutch) 시험 방법에 의해 측정하였다. 0.090 이상의 마찰 계수를 '적합' 한 것으로서 간주하였다.
시험 결과:
다양한 시험 결과를 하기 표 1 및 표 2 에 제시한다.
표 1
Figure pct00002
표 2
Figure pct00003
논의:
상기 표 1 에서 제시되는 바와 같이, 실시예 1 은 효율성과 관련하여서는, 표준 오일보다 2.0% 높은 효율성을 가지며 저온 취급에 관해서는 24.6% 의 개선을 보였다.
반면, 표 2 에서 제시되는 바와 같이, 유성제제가 혼입되는 비교예 1 의 경우, 마찰 계수가 낮고 브레이크 성능이 만족스럽지 않았다. 또한, 점도 특성이 실시예 1 보다 낮은 비교예 2 의 경우, 저온 취급이 만족스럽더라도, 효율성은 표준 오일과 동일한 정도였고, 개선을 보이지 않음이 명백하였다. 또한, 약 100 의 점도 지수를 갖는 시판되는 내마모성 유압유의 경우, 저온 취급이 극히 열악했다.
본 발명은 주로 유압 쇼블, 휠 로더, 불도저, 덤프 트럭, 거친 지형 운송차, 거친 지형 크레인, 유압 브레이크, 아이언 몰 (Iron Mole), 자주식 파쇄기, 모터 그레이더, 로드 롤러, 아스팔트 마감기 및 제설차와 같은 건설 기계에서, 유압 모터 및 유압 실린더와 같은 유압 구동기를 포함하는 유압 장치의 유압유로서 건설 기계용 유압유로서 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 고도로 정제된 기유 중에 중량 평균 분자량이 30,000 내지 100,000 의 범위인 폴리(메트)아크릴레이트를 포함하나 유성제제는 혼입되지 않은 유압유로서, 60℃ 에서의 동점도가 25 내지 60 ㎟/s 의 범위이고, 80℃ 에서의 동점도가 15 내지 34 ㎟/s 의 범위이고, 점도 지수가 200 내지 220 의 범위이고, -25℃ 에서의 저온 크랭킹 점도가 1000 내지 8000 mPa.s 의 범위인, 건설 기계에서 사용하기 위한 유압유.
  2. 제 1 항에 있어서, 폴리(메트)아크릴레이트의 중량 평균 분자량이 30,000 내지 70,000 의 범위인 유압유.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 60℃ 에서의 동점도가 28 내지 50 ㎟/s 의 범위인 유압유.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 80℃ 에서의 동점도가 17 내지 30 ㎟/s 의 범위인 유압유.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 점도 지수가 205 내지 215 의 범위인 유압유.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, -25℃ 에서의 저온 크랭킹 점도가 1000 내지 5000 mPa.s 의 범위인 유압유.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 40℃ 에서의 동점도가 45 내지 150 ㎟/s 의 범위인 유압유.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 희석제를 포함하는 폴리(메트)아크릴레이트의 양이, 유압유의 총량에 대해 15 내지 25 질량% 의 범위인 유압유.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 순수한 폴리(메트)아크릴레이트의 양이, 유압유의 총량에 대해 1 내지 24 질량% 의 범위인 유압유.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리(메트)아크릴레이트가 하기 화학식 (1) 로 표시되는 1 종 또는 2 종 이상의 구성 단위를 갖는 중합체, 또는 이들 구성 단위와 기타 구성 단위를 함께 갖는 중합체로부터 선택되는 유압유 조성물:
    Figure pct00004

    [식 중, R1 은 수소 또는 메틸기를 나타내고, R2 는 탄소수 1 내지 30 의 알킬기 또는 -(R)a-E (식 중, R 은 탄소수 1 내지 30 의 알킬렌기이고, E 는 1 내지 2 개의 질소 원자 및 0 내지 2 개의 산소 원자를 함유하는 아민 잔기 또는 헤테로시클릭 잔기를 나타내고, a 는 0 또는 1 의 정수를 나타냄) 로 표시되는 기를 나타냄].
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