KR20110051852A - 디젤 엔진오일 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤 엔진오일 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 평균동점도 3 ~ 10 cSt(100 ℃)를 갖는 기유 징크디티오포스페이트, 트리벤질보레이트 및 글리세롤 모노올레이트 중에서 선택된 단독 또는 2 종 이상의 내마모 첨가제 마그네슘 술포네이트, 마그네슘 피네이트, 칼슘 술포네이트 및 칼슘 피네이트 중에서 선택된 단독 또는 2 종 이상의 청정분산제 올레핀코폴리머 및 SBR(Styrene-Butadiene Rubber) 중에서 선택된 단독 또는 2 종 이상의 점도지수 향상제를 포함하는 디젤 엔진오일 조성물에 관한 것이다.

디젤 엔진오일 조성물, 기유, 내마모 첨가제, 청정분산제, 점도지수 향상제

Description

디젤 엔진오일 조성물{Diesel engine oil compositions}

본 발명은 디젤 엔진오일 조성물에 관한 것이다.

에너지의 효율적 이용과 지구 온난화 방지를 위해 이산화탄소 등 자동차 배기가스에 대한 규제가 점점 엄격해 지고 있으며, 또한 자원 절약 및 친환경에 부응하여 엔진오일의 교환주기도 증가 되는 추세이다. 이러한 환경규제에 대응하기 위해서 각 자동차에서는 엔진구조 변경과 저마찰 및 저점도 엔진오일에 의한 연비향상과 교환주기 증대 목적으로 개발이 진행되고 있다. 교환주기 연장형 엔진오일에 의한 연비 향상은 엔진오일의 유체저항 저감과 습동 부위의 마찰 저감이며, 엔진오일의 점도를 낮추면 유체저항을 저감시킬 수 있으나, 디젤엔진의 경우 주행거리가 증가함에 따라 연료유의 미연소물인 그을음(Soot)이 발생되어 오일의 점도를 증가시켜 엔진마찰 증가와 마모를 촉진시키는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 발생된 그을음에 의한 점도 상승 억제와 내마모성을 향상시켜 연비와 내구성을 동시에 확보할 수 있는 디젤엔진 오일의 발명이 필요하였다.

저점도화 및 그을음 발생에 의한 습동 부위의 마모발생을 억제하기 위해서는 마찰계수를 낮추고 마모를 감소시키는 첨가제의 사용이 필수적인데, 일반적으로 마 찰 및 마모를 억제하기 위해 엔진오일 제조에 가장 널리 사용되고 있는 첨가제는 징크알킬디티오포스페이트(Zinc Dialkydithiophosphate, ZnDTP)로서, 상기 ZnDTP는 일반적으로 아연(Zn) 10 ~ 11 중량%, 인(P) 9 ~ 10 중량% 및 황(S) 15 ~ 25 중량%를 함유하고 있는 것이 일반적이다. 그리고 저마찰 계수를 얻기 위해 몰리브덴을 10 중량% 이상 함유한 고농축 몰리브데늄디티오카바메이트(Molybdenum Ditiocarbamate, MoDTC)와 같은 유기 몰리브덴 첨가제와 조합하여 사용하여 저마찰계수를 구현 가능하나 밸브트레인 방식이 슬라이딩 방식, 즉 경계 윤활 영역에서 작동되는 가솔린 엔진의 경우는 효과적이지만 배기량이 큰 가솔린엔진이나 승용디젤의 경우 대부분 유체 윤활 영역에서 작동되는 캠팔로우를 사용하기 때문에 마찰조정제의 역할에 의한 엔진마찰 저감 효과는 크지 않다. 또한, MoDTC와 ZnDTP의 사용량을 증가시키면 슬러지가 발생이 증가되어 엔진오일의 교환주기가 단축되는 문제점이 있다.

따라서, 자동차 산업계에서는 상기 문제점들을 해결할 수 있는 새로운 또는 개선된 엔진오일에 대한 개발에 대한 요구가 증대되고 있다.

이에, 본 발명자는 기존 승용디젤 엔진오일의 문제점을 해결하고자 끊임없이 연구한 결과, 그을음 분산성과 내마모성을 동시에 향상시킬 수 있는 첨가제를 사용하면 내구가 진행됨에 따라 저마찰계수를 지속적으로 유지시킬 수 있고, 사용되는 청정분산제 성분 및 마찰조정제 성분의 선택과 함유량에 따라서 디젤 엔진오일의 점도 변화율을 최소화시킬 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명은 엔진오일의 점도 변화율을 최소화시킴으로써, 저마찰계수를 확보한 연비향상지속성이 우수한 디젤 엔진오일 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은

평균동점도 3 ~ 10 cSt(100 ℃)를 갖는 기유

징크디티오포스페이트, 트리벤질보레이트 및 글리세롤 모노올레이트 중에서 선택된 단독 또는 2 종 이상의 내마모 첨가제

마그네슘 술포네이트, 마그네슘 피네이트, 칼슘 술포네이트 및 칼슘 피네이트 중에서 선택된 단독 또는 2 종 이상의 청정분산제 및

올레핀코폴리머 및 SBR(Styrene-Butadiene Rubber) 중에서 선택된 단독 또는 2 종 이상의 점도지수 향상제

를 포함하는 디젤 엔진오일 조성물을 그 특징으로 한다.

본 발명의 승용디젤 엔진오일 조성물은 점도변화율이 최소화되어 내마모성 및 마찰 저감 효과가 매우 우수하기 때문에, 디젤 자동차의 연비 향상 지속성을 제공하는 효과가 있다.

앞서 소개한 본 발명의 디젤 엔진오일 조성물에 대하여 설명을 하면 아래와 같다.

본 발명의 엔진오일 조성물은 기유 75 ~ 97 중량%; 상기 내마모 첨가제 1 ~ 5 중량%; 청정분산제 1 ~ 7 중량%; 및 점도지수 향상제 0.1 ~ 15 중량%를 포함하고 있는데 그 특징이 있다.

이러한 본 발명의 조성물질 각각에 대하여 더욱 상세하게 설명을 하겠다.

우선, 본 발명의 조성물질 중 하나인 상기 기유는 100 ℃에서 평균 동점도 3 ~ 10 cSt(센티스톡)인 것을 사용할 수 있는데, 이때, 상기 기유의 동점도가 3 cSt 미만이면 고온 조건하에서 증발량이 과대하여 오일 사용량을 증대시키는 문제가 있고, 10 cSt 초과 시 저온에서의 점도 증가가 심해 저온에서 시동성 저하와 연비가 나빠지는 문제점이 발생하는 바, 상기 범위 내의 동점도를 갖는 것을 사용하는 것이 좋다. 또한, 상기 기유는 고정제 광유 및 합성유 중에서 선택된 단종 또는 2종을 혼합하여 사용할 수 있으며, 그 사용량은 디젤 엔진오일 조성물 전체 중량에 대하여 75 ~ 97 중량%, 보다 바람직하게는 85 ~ 95 중량%를 사용하는 것이 좋다. 여기서 기유 함유량이 75 중량% 미만이면 다른 조성물질들의 양이 과대하여 점도 증가 및 슬러지 발생이 심하고, 특히 저온에서의 점도가 증가하는 문제점이 있으며, 97 중량% 초과 시 다른 조성물질들의 함유량이 과소하여 엔진마모를 증가시키는 문제점이 있기 때문이다.

다음으로 본 발명의 조성물질 중 하나인 상기 트리벤질보레이트, 징크디티오포스페이트, 글리세롤 모노올레이트는 본 발명에 있어서 내마모제 역할을 수행하며, 글리세롤 모노올레이트는 마찰 저감 및 그을음 분산성의 효과를 동시에 구현할 수 있다. 본 발명의 디젤 엔진오일 내마모 첨가제는 단독 또는 2종 이상 사용하여 조성물 전체 중량에 대하여 1 ~ 5 중량%를 사용하며 1 중량% 미만인 경우 유효한 내마모 성능을 발휘할 수 없고, 5 중량% 초과 시 청정분산제와의 경쟁 흡착으로 인한 슬러지 발생 및 내마모성 저하 등의 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

상기 글리세롤 모노 올레이트는 바람직하게는 다음 화학식 1로 표시되는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 글리세롤 모노올레이트의 극성기가 금속 표면에 조밀하게 흡착하여 마모를 방지하고, 그을음(Soot)과 반응하여 분산제 역할을 동시에 수행한다.

상기 화학식 1에 있어서, R은 탄소수 8 ~ 20을 갖는 알킬기이다.

또한, 트리벤질보레이트의 화학식은 다음 화학식 2와 같으며, 일반적으로 내마모 첨가제로 사용하나 그을음(Soot)이 존재 시 내마모 효과가 일반적으로 사용하는 징디티오포스페이트 보다 우수하다

다음으로, 상기 청정분산제는 마그네슘 술포네이트, 마그네슘 피네이트, 칼슘 술포네이트 및 칼슘 피네이트 중에서 선택된 단종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 전염기가 200 이상인 첨가제 중에서 선택된 단종 또는 2종을 혼합 사용할 수 있다. 상기 청정분산제는 본 발명의 디젤 엔진오일 조성물 전체 중량에 대하여 1 ~ 7 중량%를 사용하는 것이 좋으며, 1 중량% 미만으로 사용시 청정성이 미미하고, 7 중량% 초과하여 사용시 경쟁 흡착 및 애쉬(ash) 생성 등의 문제점이 발생할 수 있으므로, 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

다음으로 상기 점도지수 향상제는 본 발명에 있어서, 점도지수 향상과 저온에서의 유동성 증대 효과를 부여하는 역할을 수행하며, 올레핀코폴리머 및 SBR(Styrene-Butadiene Rubber) 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 혼합 사용할 수 있다. 이러한 점도지수 향상제는 본 발명의 가솔린 엔진오일 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 ~ 15 중량%를 사용할 수 있으며, 0.1 중량% 미만으로 사용시 저온 유동성이 나빠져서 저온에서의 시동성 저하 문제가 발생할 수 있고, 15 중량% 초과 시 점도지수 향상제의 전단에 의한 점도 저하 및 산화에 의한 점도 상승 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 조성물은 상기 성분들 외에도 당분야에서 통상적으로 사용하는 산화방지제, 소포제 등을 추가로 포함시킬 수 있다.

이하에서는 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 자세하게 설명을 하겠다. 그러나, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2 : 가솔린 엔진오일의 제조

하기 표 1과 같은 조성을 온도 70 ℃, 교반기의 속도 400 rpm인 조건 하에서 혼합하여 디젤 엔진오일을 제조하였다.

실험예

상기 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에서 제조한 디젤 엔진오일을 신유에 Soot 대용으로 카본블랙을 3 중량%를 첨가한 후 동점도와 평판실린더(PLATE-CYLINDER)형 시편을 사용하여 SRV 마찰계수 측정장비로 온도 80 ℃, 및 하중 100 N에서 마찰계수를 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

상기 표 2의 실험결과를 살펴보면, 비교예 보다 실시예의 디젤엔진 오일이 점도 증가가 적으며, 마찰계수가 낮은 것을 알 수 있다.

특히, 글리세롤 모노올레이트와 트리벤질보레이트를 혼합하여 제조한 실시예 2가 가장 우수한 결과로 나타났다. 이로부터 본 발명의 디젤 엔진오일은 Soot에 의한 동점도 증가가 적으며, 연비와 관련있는 마찰계수도 낮게 유지됨을 알 수 있다.

Claims (3)

1. 평균동점도 3 ~ 10 cSt(100 ℃)를 갖는 기유

   징크디티오포스페이트, 트리벤질보레이트 및 글리세롤 모노올레이트 중에서 선택된 단독 또는 2 종 이상의 내마모 첨가제

   마그네슘 술포네이트, 마그네슘 피네이트, 칼슘 술포네이트 및 칼슘 피네이트 중에서 선택된 단독 또는 2 종 이상의 청정분산제 및

   올레핀코폴리머 및 SBR(Styrene-Butadiene Rubber) 중에서 선택된 단독 또는 2 종 이상의 점도지수 향상제

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진오일 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 글리세롤 모노올레이트는 다음 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 조성물

   [화학식 1]

   

   상기 화학식 1에 있어서, R은 탄소수 8 ~ 20을 갖는 알킬기이다.
3. 제 1 항에 있어서, 전체 디젤 엔진오일 조성에 대하여 기유 75 ~ 97 중량%, 내마모 첨가제 1 ~ 5 중량%, 청정분산제 1 ~ 7 중량% 및 점도지수 향상제 0.1 ~ 15 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.