KR20160099652A - 지방 트리아민 기반의 윤활유 조성물 - Google Patents

지방 트리아민 기반의 윤활유 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 기유; 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물; 디티오포스페이트기를 포함하는 적어도 하나의 화합물; 및 적어도 하나의 지방 트리아민;을 포함하는 윤활유 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 윤활유 조성물은 우수한 내마모 특성을 유지시킴과 동시에, 강철/강철 접촉부 및 강철/탄소 코팅체 접촉부 및 강철 코팅체/탄소 코팅체 접촉부 둘 다에 대하여 우수한 마찰 특성을 가진다.

Description

지방 트리아민으로 제조된 윤활유 조성물{LUBRICANT COMPOSITION MADE FROM FATTY TRIAMINES}
본 발명은 윤활유, 특히 엔진용 윤활유 및 더 특히 자동차 엔진용 윤활유 분야에 적용 가능하다. 더 특히, 본 발명은 적어도 하나의 기유, 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물, 디티오포스페이트기(dithiophosphate group)를 포함하는 적어도 하나의 화합물 및 적어도 하나의 지방 트리아민(fatty triamine)을 포함하는 윤활유 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 윤활유 조성물은 강철/강철 접촉부 및 강철/탄소 코팅체 접촉부 뿐 아니라 탄소 코팅체/탄소 코팅체 접촉부에 대하여 우수한 마찰 특성을 가짐과 동시에 우수한 내마모 특성을 가진다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 이용하는 윤활 공정에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 특히 엔진에서, 및 더 특히 자동차 엔진에서, 두 개의 강 표면(steel surfaces) 및 탄소 피복 표면(carbon-covered surface) 사이의 마찰을 감소시키는 공정에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 두 개의 탄소 피복 표면 사이 및 더 특히 자동차 엔진에서 마찰을 감소시키는 공정에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 차량 및 더 특히 자동차의 연료 소모를 감소시키는 공정에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 특히 엔진에서 및 더 특히 자동차 엔진에서 두 개의 강 표면 사이의 마찰을 감소시키는, 윤활유 조성물에서의 지방 트리아민의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 특히 엔진에서 및 더 특히 자동차 엔진에서 강 표면 및 탄소 피복 표면 사이의 마찰을 감소시키는, 윤활유 조성물에서의 지방 트리아민의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 엔진에서 및 더 특히 자동차 엔진에서 두 개의 탄소 피복 표면 사이의 마찰을 감소시키는, 윤활유 조성물에서의 지방 트리아민의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 차량 및 더 특히 자동차의 연료 소모를 감소시키는, 윤활유 조성물에서의 지방 트리아민의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물, 디티오포스페이트기를 포함하는 적어도 하나의 화합물 및 적어도 하나의 지방 트리아민을 포함하는 첨가제 농축 타입의 조성물에 관한 것이다.
윤활유의 목적은 특히 차량 엔진 및 더 특히 자동차 엔진에서, 기계 부품의 마찰 및 마모 현상을 감소시키는 것이다.
상기 마찰 현상을 감소시키기 위하여, 윤활유에 마찰 개질제를 포함시키는 것이 알려져 있다.
마찰 개질제 중에서, 유기 몰리브덴 화합물은 화합물들의 군(family)을 나타내며, 더 특히 두 개의 강 표면 사이의 접촉부에 대한 마찰 현상을 감소시키는 상기 마찰 개질제가 특성이 설명되었다.
그렇지만, 유기 몰리브덴 화합물, 특히 디티오카바메이트기를 포함하는 유기 몰리브덴 화합물을 이용하는 것이 기계 부품의 마모 현상을 더 악화시키는 것으로 기술의 숙련자에게 알려졌다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 윤활유 조성물에서 디티오포스페이트기를 포함하는 화합물과 같이, 유기 몰리브덴 화합물과 내마모 화합물의 조합물이 설명되었다.
특허 문헌 US 5650381는 특히 유기 몰리브덴 화합물 및 아연 디티오포스페이트를 포함하는 윤활유 조성물을 기술하였다.
그리고, 부품, 특히 금속 부품에 코팅체를 도포하는 것이 집중되고 반복되는 마찰 조건 하에 마모 저항성을 증가시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 현행 기술 중에서, 탄소 코팅체 및 특히 다이아몬드에 가까운 특성을 가지는 비결정성 탄소 물질(amorphous carbon material) 기반의 DLC(다이아몬드형 탄소; Diamond Like Carbon) 코팅체가 알려져 있다.
따라서, DLC 코팅체가 차량 엔진 부품 표면 및 특히 자동차 엔진 부품 표면의 코팅체로서 이용되었다.
그러나, 탄소 코팅체 및 특히 DLC 코팅체의 마찰 현상을 감소시키는 특성은 윤활유가 존재할 때 대체되거나 저하될 수도 있다.
더 특히, 윤활유에 존재하는 유기 몰리브덴 화합물이 탄소 코팅체가 표면을 저하시키거나 벗기게 하도록 유도하고, 윤활유 내 유기 올리브덴 화합물 함량을 증가시킴에 따라 표면 품질 저하가 악화될 수 있는 것이 관찰되었다.
따라서, 탄소 물질 및 특히 DLC 코팅체 또는 나노다이아몬드(nanodiamond) 코팅체로 덮여진 표면과 호환될 수 있으며 유기 몰리브덴 화합물을 포함하지 않는 윤활유에 대한 연구가 수행되었다.
예를 들어, 특허 문헌 EP 2479247은 아연 포스페이트 화합물 및 황 함유 화합물 기반의 화합물을 포함하는 윤활유를 기술하였다.
또한, 특허 문헌 EP 1338641는 DLC 코팅체를 가지는 표면과 호환 가능한 마찰 개질제로서, 아민을 포함하는 윤활유를 기술하였다.
그러나, 상기 특허 문헌 EP 1338641는 강철/강철 접촉부에 대하여 상기 윤활유의 마찰 현상을 감소시키는 특성에 관한 설명을 제공하지 않았다.
또한, 상기 특허 문헌 EP 1338641는 강철/강철 접촉부 또는 강철/탄소 코팅체 접촉부 둘 중 하나에 대한 상기 윤활유의 내마모 특성에 관한 설명을 제공하지 않았다.
엔진, 특히 자동차 엔진에서 탄소 코팅체의 용도가 증가함에 따라, 강철/강철 접촉부, 강철/탄소 코팅체 접촉부 및 탄소 코팅체/탄소 코팅체 접촉부에 대하여 우수한 마찰 특성을 가짐과 동시에 우수한 내마모 특성을 유지하는 윤활유에 대하여 연구할 필요성이 있다.
본 발명의 목적은 상술한 단점의 일부 또는 전부를 해결하는 윤활유 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 쉽게 제조될 수 있는 윤활유 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 두 개의 강 표면 사이, 강 표면 및 탄소 피복 표면 사이 및 두 개의 탄소 피복 표면 사이의 마찰을 감소시키는 윤활 공정을 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은
- 적어도 하나의 기유(base oil);
- 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물(organomolybdenum compound);
- 디티오포스페이트기(dithiophosphate group)를 포함하는 적어도 하나의 화합물; 및
- 적어도 하나의 지방 트리아민(fatty triamine);을 포함하는 윤활유 조성물에 있다.
놀랍게도, 출원인은 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물, 디티오포스페이트기를 포함하는 적어도 하나의 화합물 및 적어도 하나의 지방 아민이 윤활유 조성물에 존재하여, 강철/강철 접촉부, 강철/탄소 코팅체 접촉부 및 탄소 코팅체/탄소 코팅체 접촉부에 대하여 동시에 우수한 마찰 특성을 윤활유 조성물에 제공하는 것을 발견하였다.
따라서, 본 발명은 최적의 유기 몰리브덴 화합물 함량을 포함하며 강철/강철 접촉부, 강철/탄소 코팅체 접촉부 및 탄소 코팅체/탄소 코팅체 접촉부에 대하여 우수한 마찰 특성을 가지는 윤활유 조성물을 제조할 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 윤활유 조성물은 강철/강철 접촉부, 강철/탄소 코팅체 접촉부 및 탄소 코팅체/탄소 코팅체 접촉부에 대하여 우수한 마찰 특성을 가짐과 동시에 우수한 내마모 특성을 유지시킨다.
바람직하게, 본 발명에 따른 윤활유 조성물은 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진의 모든 작동 단계에서 및 더 특히 시동을 걸 때 연료를 절약시킬 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 윤활유 조성물은 아주 약간 또는 전혀 변하지 않는 점도 뿐만 아니라 우수한 저장 안정성을 가진다.
본 발명의 실시예에서, 윤활유 조성물은 필수적으로 다음으로 이루어진다:
- 적어도 하나의 기유;
- 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물;
- 디티오포스페이트기를 포함하는 적어도 하나의 화합물; 및
- 적어도 하나의 지방 아민.
또한, 본 발명은 상술한 윤활유 조성물을 포함하는 엔진 오일에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 기계 부품, 특히 트랜스미션(transmissions) 및/또는 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진을 윤활시키는, 상기 윤활유 조성물의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서 두 개의 강 표면 사이의 마찰을 감소시키는, 상기 윤활유 조성물의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 특히 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서 강 표면 및 탄소 피복 표면 사이의 마찰을 감소시키는, 상기 윤활유 조성물의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 특히 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서 두 개의 탄소 피복 표면 사이의 마찰을 감소시키는, 상기 윤활유 조성물의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 차량, 바람직하게 자동차의 연료 소모를 감소시키는 상기 윤활유 조성물에 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 윤활유 조성물과 적어도 하나의 부품을 접촉시키는 적어도 하나의 단계를 포함하는, 기계 부품, 특히 트랜스미션 및/또는 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진을 윤활시키는 공정에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 윤활유 조성물과 적어도 하나의 강 표면을 접촉시키는 적어도 하나의 단계를 포함하는, 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서 두 개의 강 표면 사이의 마찰을 감소시키는 공정에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 윤활유 조성물과 적어도 하나의 표면을 접촉시키는 적어도 하나의 단계를 포함하는, 강 표면 및 탄소 피복 표면 사이의 마찰을 감소시키는 공정에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 윤활유 조성물과 적어도 하나의 탄소 피복 표면을 접촉시키는 적어도 하나의 단계를 포함하는, 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서 두 개의 탄소 피복 표면 사이의 마찰을 감소시키는 공정에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 윤활유 조성물과 차량 엔진의 기계 부품을 접촉시키는 적어도 하나의 단계를 포함하는, 차량, 바람직하게 자동차의 연료 소모를 감소시키는 공정에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 특히 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서 두 개의 강 표면 사이의 마찰을 감소시키는, 적어도 하나의 기유, 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물 및 디티오포스페이트기를 포함하는 적어도 하나의 화합물을 포함하는 윤활유 조성물에서 지방 트리아민의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 특히 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서, 강 표면 및 탄소 피복 표면 사이의 마찰을 감소시키는, 적어도 하나의 기유, 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물 및 디티오포스페이트기를 포함하는 적어도 하나의 화합물을 포함하는 윤활유 조성물에서 지방 트리아민의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 특히 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서, 두 개의 탄소 피복 표면 사이의 마찰을 감소시키는, 적어도 하나의 기유, 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물 및 디티오포스페이트기를 포함하는 적어도 하나의 화합물을 포함하는 윤활유 조성물에서 지방 트리아민의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 차량, 바람직하게 자동차의 연료 소모를 감소시키는, 적어도 하나의 기유, 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물 및 디티오포스페이트기를 포함하는 적어도 하나의 화합물을 포함하는 윤활유 조성물에서 지방 트리아민의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 다음을 포함하는 첨가제 농축 타입의 조성물에 관한 것이다:
- 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물;
- 디티오포스페이트기를 포함하는 적어도 하나의 화합물; 및
- 적어도 하나의 지방 트리아민.
하기의 비율은 활성 성분의 질량비에 대응한다.
유기 몰리브덴 화합물
본 발명에 따른 윤활유 조성물은 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물을 포함한다.
본 발명에 따른 유기 몰리브덴 화합물은 임의의 유용성 유기 몰리브덴 화합물을 의미한다.
본 발명의 실시예에서, 유기 몰리브덴 화합물은 지방, 글리세라이드, 지방산 또는 지방산 유도체(에스테르, 아민, 아미드 등)와 산화 몰리브덴(molybdenum oxide) 또는 암모늄 몰리브레이트(ammonium molybdates)의 반응에 의해 얻어질 수 있는 몰리브덴 카르복실레이트(molybdenum carboxylates), 에스테르, 아미드와 같은 유기 몰리브덴 복합체로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 유기 몰리브덴 화합물은 예를 들어, 트리몰리브덴 옥사이드(trimolybdenum oxide)일 수 있는 몰리브덴의 소스와 아민 유도체 및 예를 들어 4~28개의 탄소 원자, 바람직하게 8~18개의 탄소 원자를 포함하며 예를 들어 동물성 또는 식물성 오일에 포함된 지방산과 같은 지방산과의 반응에 의해 주로 제조되는, 아미드 타입 리간드(amide-type ligands)를 가지며 황 및 인을 포함하지 않는 몰리브덴 복합체로부터 선택된다.
이러한 화합물의 합성은 예를 들어 특허 문헌 US 4889647, EP 0546357, US　5412130 및 EP 1770153에 기술되었다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 유기 몰리브덴 화합물은
(i) 모노글리세라이드-타입 지방(monoglyceride-type fat), 디글리세라이드-타입 지방(diglyceride-type fat) 또는 트리글리세라이드-타입 지방(triglyceride-type fat) 또는 지방산;
(ii) 하기 화학식(A)의 아민 소스; 및
(iii) 복합체의 전체 중량에 대하여 0.1~30중량%의 몰리브덴을 제공하는데 충분한 양의, 트리몰리브덴 옥사이드 또는 몰리브레이트, 바람직하게 암모늄 몰리브레이트로부터 선택된 몰리브덴 소스;의 반응에 의해 얻어진 유기 몰리브덴 복합체로부터 선택되며,
Figure pct00001
화학식(A)
- X1은 산소 원자 또는 질소 원자이고,
- X2은 산소 원자 또는 질소 원자이며,
- X1 또는 X2이 산소 원자일 때, n 및 m은 1이고,
- X1 또는 X2이 질소 원자일 때, n 및 m은 2이다.
본 발명의 실시예에서, 유기 몰리브덴 복합체는 복합체의 중량에 대하여 2~8.5중량%의 몰리브덴을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 유기 몰리브덴 복합체는 단독 또는 혼합하여, 적어도 하나의 하기 화학식(I) 또는 화학식(II)의 화합물로 이루어진다:
Figure pct00002
화학식(I)
- X1은 산소 원자 또는 질소 원자이고,
- X2은 산소 원자 또는 질소 원자이며,
- X1이 산소 원자일 때 n은 1이고, X2이 산소 원자일 때 m은 1이며,
- X1이 질소 원자일 때 n은 2이고, X2이 질소 원자일 때 m은 2이며,
- R1은 3~30개의 탄소 원자, 바람직하게 3~20개의 탄소 원자, 유리하게 7~17개의 탄소 원자를 포함하는, 선형 포화 알킬기(linear saturated alkyl group), 선형 불포화 알킬기(linear unsaturated alkyl group), 분지형 포화 알킬기(branched saturated alkyl group) 또는 분지형 불포화 알킬기(branched unsaturated alkyl group)를 나타내며,
Figure pct00003
화학식(II)
- X1은 산소 원자 또는 질소 원자이고,
- X2은 산소 원자 또는 질소 원자이며,
- X1이 산소 원자일 때 n은 1이고, X2이 산소 원자일 때 m은 1이며,
- X1이 질소 원자일 때 n은 2이고, X2이 질소 원자일 때 m은 2이며,
- R1은 3~30개의 탄소 원자, 바람직하게 3~20개의 탄소 원자, 유리하게 7~17개의 탄소 원자를 포함하는, 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화 알킬기를 나타내며,
- R2은 3~30개의 탄소 원자, 바람직하게 3~20개의 탄소 원자, 유리하게 7~17개의 탄소 원자를 포함하는, 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화 알킬기를 나타낸다.
본 발명의 실시예에서, 유기 몰리브덴 복합체는
(i) 모노글리세라이드-타입 지방(monoglyceride-type fat), 디글리세라이드-타입 지방(diglyceride-type fat) 또는 트리글리세라이드-타입 지방(triglyceride-type fat) 또는 지방산;
(ii) 디에탄올아민 또는 2-(2-아미노에틸)아미노에탄올; 및
(iii) 복합체의 중량에 대하여 0.1~20.0중량%의 몰리브덴을 제공하는데 충분한 양의, 트리몰리브덴 옥사이드 또는 몰리브레이트, 바람직하게 암모늄 몰리브레이트로부터 선택된 몰리브덴 소스;의 반응에 의해 제조되었다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 유기 몰리브덴 복합체는 유기 몰리브덴 복합체는 단독 또는 혼합하여, 적어도 하나의 화학식(I-a) 또는 화학식(II-a)의 화합물로 이루어진다:
Figure pct00004
화학식(I-a)
상기 화학식(I-a)에서, R1은 3~30개의 탄소 원자, 바람직하게 3~20개의 탄소 원자, 유리하게 7~17개의 탄소 원자를 포함하는, 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화 알킬기를 나타내며,
Figure pct00005
화학식(II-a)
상기 화학식(II-a)에서, R1은 3~30개의 탄소 원자, 바람직하게 3~20개의 탄소 원자, 유리하게 7~17개의 탄소 원자를 포함하는, 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화 알킬기를 나타낸다.
다른 실시예에서, 유기 몰리브덴 화합물은 몰리브덴 디티오포스페이트 또는 몰리브덴 디티오카바메이트로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 유기 몰리브덴 화합물은 몰리브덴 디티오카바메이트로부터 선택된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 유기 몰리브덴 화합물은 몰리브덴 디티오카바메이트로부터 선택된다.
몰리브덴 디티오카바메이트 화합물(Mo-DTC 화합물)은 하나 이상의 리간드와 금속 코어(metal core)가 연결되어 형성된 복합체이며, 상기 리간드는 알킬의 디티오카바메이트기이다. 상기 몰리브덴 디티오카바메이트 화합물은 기술의 숙련자에게 잘 알려져 있다.
본 발명의 실시예에서, Mo-DTC 화합물은 Mo-DTC 화합물의 전체 질량에 대하여, 1~40질량%, 바람직하게 2~30질량%, 더 바람직하게 3~28질량%, 유리하게 4~15질량%의 몰리브덴을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, Mo-DTC 화합물은 Mo-DTC 화합물의 전체 질량에 대하여, 1~40질량%, 바람직하게 2~30질량%, 더 바람직하게 3~28질량%, 유리하게 4~15질량%의 몰리브덴을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, Mo-DTC 화합물은 코어가 두 개의 몰리브덴 원자(이량체(trimeric) Mo-DTC)를 가지는 복합체 및 코어가 3개의 몰리브덴 원자(삼량체(trimeric) Mo-DTC)를 가지는 복합체로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 삼량체 Mo-DTC 화합물은 화학식 Mo3SkLn에 대응한다:
- k는 적어도 4, 바람직하게 4~10, 유리하게 4~7의 정수이며,
- n은 1~4의 정수이고,
- L은 1~100개의 탄소 원자, 바람직하게 1~40개의 탄소 원자, 유리하게 3~20개의 탄소 원자를 포함하는 알킬의 디티오카바메이트기이다.
본 발명에 따른 삼량체 Mo-DTC 화합물의 예로서, 특허 문헌 WO 98/26030 및 US 2003/022954에 기술된 바와 같이 화합물 및 이의 제조 공정이 언급될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, Mo-DTC 화합물은 이량체 Mo-DTC 화합물이다.
이량체 Mo-DTC 화합물의 예로서, 특허 문헌 EP 0757093, EP 0719851, EP 0743354 또는 EP 1013749에 기술된 바와 같이 화합물 및 이의 제조 공정이 언급될 수 있다.
일반적으로, 이량체 Mo-DTC 화합물은 화학식(III)의 화합물에 대응한다:
Figure pct00006
화학식(III)
- R3, R4, R5, R6는 동일하거나 다르며, 알킬기, 알케닐기, 아릴기, 사이클로알킬기 또는 사이클로알케닐기로부터 선택된 탄화수소 그룹이며,
- X3, X4, X5 및 X6는 동일하거나 다르며, 각각 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다.
본 발명의 의미 내에서, 알킬기는 1~24개의 탄소 원자를 포함하는, 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화 탄화수소 함유기를 나타낸다.
본 발명의 실시예에서, 알킬기는 메틸(methyl), 에틸(ethyl), 프로필(propyl), 이소프로필(isopropyl), n-부틸(n-butyl), 이소-부틸(iso-butyl), 터트-부틸(tert-butyl), n-펜틸(n-pentyl), 이소-펜틸(iso-pentyl), 네오펜틸(neopentyl), 헥실(hexyl), 헵틸(heptyl), 옥틸(octyl), 노닐(nonyl), 데실(decyl), 운데실(undecyl), 도데실(dodecyl), 트리데실(tridecyl), 이소트리데실(isotridecyl), 테트라데실(tetradecyl), 헥사데실(hexadecyl), 스테아릴(stearyl), 이코실(icosyl), 도코실(docosyl), 테트라코실(tetracosyl), 트리아콘틸(triacontyl), 2-에틸헥실(2-ethylhexyl), 2-부틸옥틸(2-butyloctyl), 2-부틸데실(2-butyldecyl), 2-헥실옥틸(2-hexyloctyl), 2-헥실데실(2-hexyldecyl), 2-옥틸데실(2-octyldecyl), 2-헥실도데실(2-hexyldodecyl), 2-옥틸도데실, 2-데실테트라데실, 2-도데실헥사데실, 2-헥사데실옥타데실, 2-테트라데실옥타데실, 미리스틸, 팔미틸 및 스테아릴에 의해 형성된 그룹으로부터 선택된다.
본 발명의 의미 내에서, 알케닐기는 적어도 하나의 이중 결합 및 2~24개의 탄소 원자를 포함하는, 선형 또는 분지형 탄화수소 함유기를 의미한다.
알케닐기는 비닐(vinyl), 알릴(allyl), 프로페닐(propenyl), 부테닐(butenyl), 이소부테닐(isobutenyl), 펜텐일(pentenyl), 이소펜텐일(isopentenyl), 헥세닐(hexenyl), 헵텐일(heptenyl), 옥테닐(octenyl), 노네닐(nonenyl), 데세닐(decenyl), 운데세닐(undecenyl), 도데세닐(dodecenyl), 테트라데세닐(tetradecenyl) 및 올레산(oleic)으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 의미 내에서 아릴기는 알킬기로 치환되거나 치환되지 않은 다환 방향족 탄화수소(polycyclic aromatic hydrocarbon) 또는 방향족 그룹(aromatic group)을 의미한다. 실시예에서, 아릴기는 페닐(phenyl), 톨루일(toluyl), 크실릴(xylyl), 큐멘일(cumenyl), 메시틸(mesityl), 벤질(benzyl), 페네틸(phenethyl), 스티릴(styryl), 신나밀(cinnamyl), 벤즈히드릴(benzhydryl), 트리틸(trityl), 에틸페닐(ethylphenyl), 프로필페닐(propylphenyl), 부틸페닐(butylphenyl), 펜틸페닐(pentylphenyl), 헥실페닐(hexylphenyl), 헵틸페닐(heptylphenyl), 옥틸페닐(octylphenyl), 노닐페닐(nonylphenyl), 데실페닐(decylphenyl), 운데실페닐(undecylphenyl), 도데실페닐(dodecylphenyl), 페닐페닐(phenylphenyl), 벤질페닐(benzylphenyl), 페닐-스티렌(phenyl-styrene), p-큐밀페닐(p-cumylphenyl) 및 나프틸(naphthyl)에 의해 형성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 의미 내에서, 사이클로알킬기(cycloalkyl groups) 및 사이클로알케닐기(cycloalkenyl groups)는 비제한적으로 사이클로펜틸(cyclopentyl), 사이클로헥실(cyclohexyl), 사이클로헵틸(cycloheptyl), 메틸사이클로펜틸(methylcyclopentyl), 메틸사이클로헥실(methylcyclohexyl), 메틸사이클로헵틸(methylcycloheptyl), 사이클로펜텐일(cyclopentenyl), 사이클로헥센일(cyclohexenyl), 사이클로헵텐일(cycloheptenyl), 메틸사이클로펜텐일, 메틸사이클로헥센일로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 사이클로알킬기 및 사이클로알케닐기는 3~24개의 탄소 원자를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, R3, R4, R5 및 R6는 동일하거나 다르며, 4~18개의 탄소 원자룰 포함하는 알킬기 또는 2~24개의 탄소 원자를 포함하는 알케닐기를 각각 나타낸다,
본 발명의 실시예에서, X3, X4, X5 및 X6는 동일할 수 있으며, 황 원자를 나타낼 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, X3 및 X4는 황 원자를 나타낼 수 있으며, X5 및 X6는 산소 원자를 나타낼 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, X3 및 X4는 산소 원자를 나타낼 수 있으며, X5 및 X6는 황 원자를 나타낼 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서; Mo-DTC 화합물의 황 원자 수에 대한 산소 원자 수의 비율(S/O)은 (1/3)~(3/1)로 다양할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 화학식(A)의 Mo-DTC 화합물은 대칭 Mo-DTC 화합물, 비대칭 Mo-DTC 화합물 및 이들의 조합물로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 대칭 Mo-DTC 화합물은 화학식(III)의 Mo-DTC 화합물을 의미하며, 상기 화학식(III)에서, R3, R4, R5 및 R6 그룹은 동일하다.
본 발명에 따른 비대칭 Mo-DTC 화합물은 화학식(III)의 Mo-DTC 화합물을 의미하며, R3 및 R4 그룹은 동일하고, R5 및 R6 그룹은 동일하며, R3 및 R4 그룹은 R5 및 R6 그룹과 다르다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, Mo-DTC 화합물은 적어도 하나의 대칭 Mo-DTC 화합물 및 적어도 하나의 비대칭 Mo-DTC 화합물의 혼합물이다.
본 발명의 실시예에서, 동일한 R3 및 R4은 5~15개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기이며, 동일하고 R3 및 R4와 다른 R5 및 R6은 5~15개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 동일한 R3 및 R4은 6~10개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기이며, R5 및 R6은 10~15개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기이다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 동일한 R3 및 R4은 10~15개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기를 나타내며, R5 및 R6은 6~10개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기를 나타낸다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 동일한 R3, R4, R5 및 R6는 5~15개의 탄소 원자, 바람직하게 8~13개의 탄ㅅ 원자를 포함하는 알킬기를 나타낸다.
바람직하게, Mo-DTC 화합물은 화학식(III)의 화합물로부터 선택되며, 상기 화학식(III)에서:
- X3 및 X4는 산소 원자이며,
- X5 및 X6는 황 원자이고,
- R3는 8개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기 또는 13개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기를 나타내며,
- R4는 8개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기 또는 13개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기를 나타내고,
- R5는 8개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기 또는 13개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기를 나타내며,
- R6은 8개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기 또는 13개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기를 나타낸다.
따라서, 바람직하게 Mo-DTC 화합물은 하기 화학식(III-a)의 화합물로부터 선택되고,
Figure pct00007
화학식(III-a)
R3, R4, R5 및 R6 그룹은 화학식(III)에서 정의되었다.
더 바람직하게, Mo-DTC 화합물은:
- R3, R4, R5 및 R6가 8개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기를 나타내는 화학식(III-a)의 Mo-DTC 화합물;
- R3, R4, R5 및 R6가 13개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기를 나타내는 화학식(III-a)의 Mo-DTC 화합물; 및
- R3 및 R4가 13개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기이며, R5 및 R6가 8개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기인 화학식(III-a)의 Mo-DTC 화합물; 및/또는
- R3 및 R4가 8개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기이며, R5 및 R6가 13개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기인 화학식(III-a)의 Mo-DTC 화합물;의 혼합물이다.
Mo-DTC 화합물의 예로서, R.T. Vanderbilt사가 판매하는 제품 Molyvan L, Molyvan 807 또는 Molyvan 822 또는 Adeka사의 제품 Sakura-lube 200, Sakura-lube 165, Sakura-lube 525 또는 Sakura-lube 60가 언급될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 유기 몰리브덴 화합물의 중량은 윤활유 조성물의 전체 중량에 대하여 0.05~3중량%, 바람직하게 0.1~2중량%, 바람직학 0.1~1중량%이다.
디티오포스페이트기를 포함하는 화합물
본 발명에 따른 윤활유 조성물은 디티오포스페이트기를 포함하는 적어도 하나의 화합물을 포함한다.
본 설명을 간단하게 하기 위하여, 디티오포스페이트기를 포함하는 화합물을 하기에서 "디티오포스페이트(dithiophosphate)"라고 하였다.
디티오포스페이트는 비제한적으로, 단독 또는 혼합하여, 암모늄 디티오포스페이트(ammonium dithiophosphates), 아민 디티오포스페이트(amine dithiophosphates), 에스테르 디티오포스페이트(ester dithiophosphates) 및 금속 디티오포스페이트(metal dithiophosphates)로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 디티오포스페이트는 하기 화학식(IV)의 암모늄 디티오포스페이트로부터 선택된다:
Figure pct00008
화학식(IV)
R7 및 R8은 서로 독립적으로, 1~30개의 탄소 원자를 포함하는, 선택적으로 치환된 탄화수소 함유기를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, R7 및 R8은 서로 독립적으로, 2~24개의 탄소 원자, 더 바람젝하게 3~18개의 탄소 원자, 유리하게 5~12개의 탄소 원자를 포함하는, 선택적으로 치환된 탄화수소 함유기를 나타낸다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, R7 및 R8은 서로 독립적으로, 비치환된 탄화수소 함유기를 나타내며, 상기 탄화수소 함유기는 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 페닐기 또는 벤질기일 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, R7 및 R8은 서로 독립적으로, 선형 또는 분지형 탄화수소 함유 알킬기, 더 바람직하게 선형 탄화수소 함유 알킬기를 나타낸다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, R7 및 R8은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 산소 원자, 질소 원자, 황 원자 및/또는 인 원자, 바람직하게 적어도 하나의 산소 원자로 선택적으로 치환된 탄화수소 함유기를 나타낸다.
암모늄 디티오포스페이트의 예로서, 디메틸 암모늄 디티오포스페이트, 디에틸 암모늄 디티오포스페이트 및 디부틸 암모늄 디티오포스페이트가 언급될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 디티오포스페이트는 하기 화학식(V)의 아민 디티오포스페이트로부터 선택된다:
Figure pct00009
화학식(V)
- R9 및 R10는 서로 독립적으로, 1~30개의 탄소 원자를 포함하며 선택적으로 치환된 탄화수소 함유기를 나타내며,
- R11, R12 및 R13는 서로 독립적으로, 수소 원자 또는 1~30개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소 함유기를 나타내며, R11, R12 및 R13 그룹 중 적어도 하나는 수소 원자가 아닌 것을 이해해야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, R9 및 R10은 서로 독립적으로, 비치환된 탄화수소 함유기를 나타내며, 상기 탄화수소 함유기는 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 페닐기 또는 벤질기일 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, R9 및 R10은 서로 독립적으로, 선형 또는 분지형 탄화수소 함유 알킬기, 더 바람직하게 선형 탄화수소 함유 알킬기를 나타낸다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, R9 및 R10은 서로 독립적으로, 적어도 하나의 산소 원자, 질소 원자, 황 원자 및/또는 인 원자, 바람직하게 적어도 하나의 산소 원자로 선택적으로 치환된 탄화수소 함유기를 나타낸다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, R11, R12 및 R13는 서로 독립적으로, 2~24개의 탄소 원자, 더 바람직하게 3~18개의 탄소 원자, 유리하게 5~12개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소 함유기를 나타낸다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 디티오포스페이트는 하기 화학식(VI)의 에스테르 디티오포스페이트로부터 선택된다:
Figure pct00010
화학식(VI)
- R14 및 R15는 서로 독립적으로, 1~30개의 탄소 원자를 포함하며 선택적으로 치환된 탄화수소 함유기를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, R14 및 R15는 서로 독립적으로, 2~24개의 탄소 원자, 더 바람직하게 3~18개의 탄소 원자, 유리하게 5~12개의 탄소 원자를 포함하는, 선택적으로 치환된 탄화수소 함유기를 나타낸다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, R14 및 R15는 서로 독립적으로, 비치환된 탄화수소 함유기를 나타내며, 상기 탄화수소 함유기는 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 페닐기 또는 벤질기일 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, R14 및 R15는 서로 독립적으로, 선형 또는 분지형 탄화수소 함유 알킬기, 더 바람직하게 선형 탄화수소 함유 알킬기를 나타낸다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, R14 및 R15는 서로 독립적으로, 적어도 하나의 산소 원자, 질소 원자, 황 원자 및/또는 인 원자, 바람직하게 적어도 하나의 산소 원자로 선택적으로 치환된 탄화수소 함유기를 나타낸다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, R14 및 R15는 서로 독립적으로, 2~6개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소 함유기를 나타낸다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, R16 및 R17은 서로 독립적으로, 2~6개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소 함유기를 나타낸다.
다른 실시예세서, 디티오포스페이트는 하기 화학식(VII)의 금속 디티오포스페이트로부터 선택된다:
Figure pct00011
화학식(VII)
- R18 및 R19는 서로 독립적으로, 1~30개의 탄소 원자를 포함하는, 선택적으로 치환된 탄화수소 함유기를 나타내며,
- M은 금속 양이온이고,
- n은 상기 금속 양이온의 원자가(valency)이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 금속은 아연, 알루미늄, 구리, 철, 수은, 은, 카드뮴, 주석, 납, 안티몬(antimony), 비스무트(bismuth), 탈륨, 크로뮴, 몰리브덴, 코발트, 니켈, 텅스텐, 나트륨, 칼슘, 마그네슘, 망간 및 비소(arsenic)로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 바람직한 금속은 아연, 몰리브덴, 안티몬, 바람직하게 아연 및 몰리브덴이다.*
본 발명의 바람직한 실시예에서, 금속은 아연이다.
금속이 혼합물이 이용될 수 있다. 금속 디티오포스페이트는 화학식(VII)의 예에서 중성이거나, 화학양론적으로 금속이 과잉일 때 염기성이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, R18 및 R19는 서로 독립적으로, 2~24개의 탄소 원자, 더 바람직하게 3~18개의 탄소 원자, 유리하게 5~12개의 탄소 원자를 포함하는, 선택적으로 치환된 탄화수소 함유기를 나타낸다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, R18 및 R19는 서로 독립적으로, 비치환된 탄화수소 함유기를 나타내며, 상기 탄화수소 함유기는 알킬기, 알케닐기, 페닐기 또는 벤질기일 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, R18 및 R19는 서로 독립적으로, 선형 또는 분지형 탄화수소 함유 알킬기, 더 바람직하게 선형 탄화수소 함유 알킬기를 나타낸다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, R18 및 R19는 서로 독립적으로, 적어도 하나의 산소 원자, 질소 원자, 황 원자 및/또는 인 원자, 바람직하게 적어도 하나의 산소 원자로 부분적으로 치환된 탄화수소 함유기를 나타낸다.
유리하게, 본 발명에 따른 디티오포스페이트는 하기 화학식(VII-a) 또는 화학식(VII-b)의 아연 디티오포스페이트이다:
Figure pct00012
화학식(VII-a)
Figure pct00013
화학식(VII-b)
R18 및 R19는 상술한 바와 같다.
본 발명에 따른 금속 디티오포스페이트로서, 예를 들어 Additin® RC 3038, Additin® RC 3045, Additin® RC 3048, Additin® RC 3058, Additin® RC 3080, Additin® RC 3180, Additin® RC 3212, Additin® RC 3580, Kikulube® Z112, Lubrizol® 1371, Lubrizol® 1375, Lubrizol® 1395, Lubrizol® 5179, Oloa® 260, Oloa® 267가 언급될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 디티오포스페이트의 함량은 윤활유 조성물의 전체 중량에 대하여 0.1~5중량%, 바람직하게 0.1~3중량%, 유리하게 0.5~2중량%이다.
지방 트리아민
본 발명에 따른 윤활유 조성물은 적어도 하나의 지방 트리아민을 포함한다.
지방 트리아민은 주로 카르복실산으로부터 얻어진다.
본 발명에 따른 지방 트리아민을 얻기 위한 초기 지방산(starting fatty acids)은 미리스트산(myristic acids), 펜타데실산(pentadecylic acids), 팔미트산(palmitic acids), 마르가르산(margaric acids), 스테아르산(stearic acids), 노나데실산(nonadecylic acids), 아라키드산(arachidic acids), 헨에이코산산(heneicosanoic acids), 베헨산(behenic acids), 트리코산산(tricosanoic acids), 리그노세르산(lignoceric acids), 펜타코산산(pentacosanoic acids), 세로틴산(cerotic acids), 헵타코산산(heptacosanoic acids), 몬탄산(montanic acids), 노나코산산(nonacosanoic acids), 멜리스산(melissic acids), 헨트리아콘탄산(hentriacontanoic acids), 라세로산(laceroic acids) 또는 팔미톨레산(palmitoleic acids), 올레산(oleic acids), 에루크산(erucic acids), 네르본산(nervonic acids), 리놀레산(linoleic acids), a-리놀레산(a-linolenic acids), 감마-리놀레산(gamma-linolenic acids), 디-호모-감마-리놀레산(di-homo-gamma-linolenic acids), 아라키돈산(arachidonic acids), 에이코타펜타엔산(eicosapentaenoic acids), 도코사헥사에논산(docosahexaenoic acids)과 같은 불포화 지방산으로부터 선택될 수 있다.
바람직한 지방산은 코코넛 오일, 팜유, 올리브 오일, 땅콩 오일, 유채씨유, 해바라기 오일, 콩기름, 면실유, 아마인유, 소기름 등과 같은 식물성 오일 또는 동물성 오일에 존재하는 트리글리세라이드(triglycerides)의 가수분해로부터 생성될 수 있다.
천연 오일은 특정 지방산의 함량을 증가시키기 위하여 유전적으로 변형될 수 있다. 그 예로, 유채씨유 또는 올레산 해바라기 오일이 언급될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 지방 트리아민은 천연 식물 또는 동물 자원으로부터 얻어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 지방 트리아민은 하기 화학식(VIII)의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00014
화학식(VIII)
R20은 적어도 10개의 탄소 원자, 바람직하게 10~22개의 탄소 원자, 더 바람직하게 14~22개의 탄소 원자, 유리하게 16~20개의 탄소 원자를 포함하는, 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화 알킬기를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, R20은 16~18개의 탄소 원자를 포함하는 적어도 하나의 포화 알킬기 및 16~18개의 탄소 원자를 포함하는 모노-불포화 알킬기(mono-unsaturated alkyl group)를 나타낸다.
본 발명의 실시예에서, 지방 트리아민은 하기 화학식(IX)의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00015
화학식(IX)
R21는 적어도 10개의 탄소 원자, 바람직하게 10~22개의 탄소 원자, 더 바람직하게 14~22개의 탄소 원자, 유리하게 16~20개의 탄소 원자를 포함하는, 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화 알킬기를 나타낸다.
본 발명의 실시예에서, 지방 트리아민의 함량은 조성물의 전체 중량에 대하여 .0.1~5중량%, 바람직하게 0.1~3중량%, 유리하게 0.5~2중량%이다.
본 발명의 다른 실시예에서, 윤활유 조성물은 1/10~1, 바람직하게 1/5~4/5의 질량비(유기 몰리브덴 화합물/지방 트리아민)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 윤활유 조성물은 1/10/10~1/1/1, 바람직하게 1/5/5~4/5/5의 질량비(유기 몰리브덴 화합물/디티오포스페이트기를 포함하는 화합물/지방 트리아민)을 포함한다.
기유
본 발명에 따른 윤활유 조성물은 이용에 적합하게 윤활 기유, 미네랄, 합성 또는 천연, 동물성 또는 식물성 타입을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 윤활유 조성물에서 이용된 기유 또는 오일들은 API 분류법에 정의된 등급에 따라 그룹 I~V의 미네랄 기원 또는 합성 기원의 오일일 수 있다.
포화물 함량 황 함량 점도 지수(VI)
그룹 I 미네랄 오일 < 90% > 0.03% 80≤ VI< 120
그룹 II 수소 분해 오일 ≥ 90% ≤ 0.03% 80≤ VI < 120
그룹 III 수소 분해 오일 또는 수소 이성질화 오일 ≥ 90% ≤ 0.03% ≥ 120
그룹 IV 폴리알파올레핀(Polyalphaolefins; PAO)
그룹 V 그룹 I~IV의 기유에 포함되지 않은 다른 기유 및 에스테르
본 발명에 따른 미네랄 오일은 원유의 대기 밀 진공 증류 후에 용매 추출, 탈아스팔트화, 용매 탈왁스화, 수소화 처리, 수소화 분해 및 수소 이성질화, 수소 가공 처리와 같은 정제 작용을 거쳐 얻어진 모든 기유 타입을 포함한다.
본 발명에 따른 조성물의 기유는 카르복실산의 특정 에스테르 및 알코올의 특정 에스테르 또는 폴리알파올레핀과 같은 합성 오일일 수 있다. 기유로서 이용된 폴리알파올레핀은 예를 들어 4~32개의 탄소 원자(예를 들어, 옥텐, 데센)를 가지며, (표준 ASTM D 445)에 따라 측정된)1.5~15cSt의 100℃에서의 점도를 가지는 모노머로부터 얻어진다. 폴리알파올레핀의 평균 분자량은 일반적으로 표준 ASTM D5296에 따라 250~3000이다. 또한, 합성 오일 및 미네랄 오일의 혼합물이 이용될 수 있다. 본 발명에 따른 윤활유 조성물을 형성하기 위하여, 바람직하게 자동차 엔진에 이용하는데 적합한 특성, 특히 점도, 점도 지수, 황 함량, 산화 내성을 가져야 하는 것을 제외하고, 하나의 윤활 기유 또는 다른 기유의 이용에 대하여 제한하지 않는다.
본 발명의 실시예에서, 윤활 기유는 윤활유 조성물의 전체 질양에 대하여 적어도 50질량%, 바람직하게 적어도 60질량%, 또는 적어도 70%로 존재한다. 일반적으로, 윤활 기유는 본 발명에 따른 윤활유 조성물의 전체 질량에 대하여 75~99.9중량%를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 윤활유 조성물은 API 분류법에 따라 그룹 I 및/또는 그룹 III의 미네랄 기유 또는 그룹 IV의 합성 기유를 포함한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 윤활유 조성물은 4~25cSt, 바람직하게 5~22cSt, 유리하게 5~13cSt의 표준 ASTM D445에 따라 측정된 100℃에서의 동점도를 가진다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 윤활유 조성물은 140이상, 바람직하게 150이상의 표쥰 ASTM D2270에 따라 측정된 점도 지수(VI)를 가진다.
다른 첨가제
또한, 본 발명에 따른 윤활유 조성물은 세제, 디티오포스페이트와 다른 내마모 첨가제, 극압 첨가제, 분산제, 유동점 향상제, 발포 방지제, 증점제 및 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 하나의 첨가제를 추가적으로 포함할 수 있다.
실시예에서, 윤활유 조성물은 적어도 하나의 산화 방지제를 추가적으로 포함할 수 있다. 산화 방지제는 특히 침전물을 형성하고, 슬러지가 발생하며, 윤활유 조성물, 특히 엔진 오일의 점도를 증가시킬 수 있는, 윤활유 조성물의 사용 중, 특히 엔진 오일의 사용 중에 저하 속도를 낮춘다. 특히, 산화 방지제는 라디칼 저해제(radical inhibitors) 또는 히드로과산화물 파괴제(hydroperoxide destroyers)로 작용한다. 주로 이용되는 산화 방지제는 페놀 형태 또는 아민 형태의 산화 방지제 또는 인-함유 산화 방지제 및 황-함유 산화 방지제가 있다. 이러한 산화 방지제, 예를 들어, 인-함유 산화 방지제 및 황-함유 산화 방지제 중 일부는 애쉬(ashes)를 생성할 수 있다. 페놀성 산화 방지제는 애쉬를 형성하지 않거나 중성 또는 염기성 금속염의 형태로 존재할 수 있다. 특히, 산화 방지제는 입체 장애 페놀, 입체 장애 페놀의 에스테르 및 티오에테르 브릿지(thioether bridge)를 포함하는 입체 장애 페놀, 디페닐아민(diphenylamines), 적어도 하나의 C1-C12 알킬기로 치환된 디페닐아민, N,N' 디알킬 아릴 디아민 및 이들의 조합물로부터 선택될 수 있다. 본 발명 내에서, 입체 장애 페놀은 탄소 함유 알코올 관능기의 적어도 하나의 인접 탄소(vicinal carbon)가 적어도 하나의 C1-C10 알킬기, 바람직하게 C1-C6 알킬기, 바람직하게 C4 알킬기, 바람직하게 터트-부틸기(tert-butyl group)로 치환되는 페놀기를 포함하는 화합물을 의미한다. 아민 화합물은 페놀성 산화 방지제와 선택적으로 조합하여 이용될 수 있는 다른 종류의 산화 방지제이다. 일반 적인 예에는 화학식 R22R23R24N의 방향족 아민이 있으며, 상기 화학식에서, R22는 지방족 또는 선택적으로 치환된 방향족이고, R23는 선택적으로 치환된 방향족, R24는 수소 원자, 알킬기, 아릴기 또는 화학식 R25S(O)zR26의 그룹을 나타내고, 상기 화학식에서, R25는 알킬렌기 또는 알케닐렌기, R26는 알킬기, 알케닐기 또는 아릴기이며, z는 0, 1 또는 2의 정수이다. 황화 알킬 페놀(sulphurized alkyl phenols) 또는 이들의 알칼리 또는 알칼리-토금속염이 산화방지제로서 이용될 수 있다. 다른 종류의 산화 방지제에는 구리 화합물, 예를 들어, 구리 티오포스페이트(copper thiophosphates) 또는 구리 디티오포스페이트(copper dithiophosphates), 구리 염 및 카르복실산 염, 디티오카바메이트(dithiocarbamates), 술포네이트(sulphonates), 페네이트(phenates), 구리 아세틸아세토네이트(copper acetylacetonates)가 있다. 또한, 숙신산의 구리 I 및 구리 II 염 또는 무수물이 이용될 수 있다. 본 발명에 따른 윤활유 조성물은 기술의 숙련자에게 잘 알려진 산화 방지제 타입을 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 본 발명에 따른 윤활유 조성물은 윤활유 조성물의 전체 잴량에 대하여 0.5~2중량%의 적어도 하나의 산화 방지제 첨가제를 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 본 발명에 따른 윤활유 조성물은 세제 첨가제를 더 포함할 수 있다. 세제 첨가제는 특히 산화 및 연소 부산물을 용해시켜 금속 부품의 표면에 침전물이 형성되는 것을 감소시킨다. 본 발명에 따른 윤활유 조성물에서 이용될 수 있는 세제는 기술의 숙련자에게 잘 알려져 있다. 윤활유 조성물을 제조하는데 주로 이용되는 세제는 친유성의 긴 탄화수소 함유 사슬(lipophilic long hydrocarbon-containing chain) 및 친수성 헤드(hydrophilic)를 포함하는 음이온성 화합물일 수 있다. 결합된 양이온은 일반적으로 알칼리 또는 알칼리 토금속의 금속 양이온이다. 바람직하게, 세제는 카르복실산, 술포네이트, 살리실레이트, 나프테네이트 및 페네이트의 알칼리 또는 알칼리 토금속으로부터 선택된다. 알칼리 또는 알칼리 토금속은 바람직하게 칼슘, 마그네슘, 나트륨 또는 바륨이다. 이러한 금속염은 대체로 화학양론적 양 또는 그 이상(화학양론적 양보다 많은 양)의 금속을 포함할 수 있다. 화학양론적 양보다 많은 양을 포함하는 경우, 세제는 과염기성 세제를 나타낼 수 있다. 과염기 특성을 가지는 세제를 제공하는 과잉 금속은 오일에 녹지않는 금속염의 형태, 예를 들어 카보네이트(carbonate), 하이드록사이드(hydroxide), 옥살레이트(oxalate), 아세테이트(acetate), 글루타메이트(glutamate), 바람직하게 카보네이트로 존재한다.
실시예에 있어서, 본 발명에 따른 윤활유 조성물은 윤활유 조성물의 전체 질량에 대하여 2~4중량%의 세제를 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 본 발명에 따른 윤활유 조성물은 적어도 하나의 유동점 억제제 첨가제를 더 포함할 수 있다. 특히, 유동점 억제제 첨가제는 파라핀 결정체(paraffin crystals)가 형성되는 것을 감소 시켜 윤활유 조성물의 저온 특성을 향상시킨다. 유동점 저해제 첨가제의 예로서, 알킬 폴리메타크릴레이트(alkyl polymethacrylates), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리아릴아미드(polyarylamides), 폴리알킬페놀(polyalkylphenols), 폴리알킬나프탈렌(polyalkylnaphthalenes), 알킬화 폴리스티렌(alkylated polystyrenes)이 언급될 수 있다.
실시예에 있어서, 본 발명에 따른 윤활유 조성물은 적어도 하나의 세제를 더 포함할 수 있다. 세제는 만니히 베이스(Mannich base) 또는 베이스들(bases)에 의해 형성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
실시예에 있어서, 본 발명에 따른 윤활유 조성물은 윤활유 조성물의 전체 질량에 대하여 0.2~10질량%의 세제를 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 윤활유 조성물은 점도 지수를 향상시키는 적어도 하나의 폴리머를 더 포함할 수 있다. 이러한 폴리머 중에서, 수소가 첨가되거나 첨가되지 않은, 폴리머 에스테르, 에틸렌 코폴리머(ethylene copolymers) 및 프로필렌 코폴리머(propylene copolymers), 스티렌의 호모 폴리머(homopolymers), 부타디엔의 호모 폴리머 또는 이소프렌의 호모폴리머, 스티렌의 코폴리머(copolymers), 부타디엔의 코폴리머 또는 이소프렌의 코폴리머 및 폴리메타크릴레이트(polymethacrylates; PMA)가 언급될 수 있다.
실시예에 있어서, 본 발명에 따른 윤활유 조성물은 윤활유 조성물의 전체 질량에 대하여, 1~15질량%의, 점도 지수를 향상시키는 폴리머를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 윤활유 조성물은
- 75~99.75%의 적어도 하나의 기유;
- 0.05~3%의 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물;
- 0.1~5%의, 디티오포스페이트기를 포함하는 적어도 하나의 화합물; 및
- 0.1~5%의 적어도 하나의 지방 트리아민;을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 윤활유 조성물은
- 75~99.25%의 적어도 하나의 기유;
- 0.05~3%의 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물;
- 0.1~5%의, 디티오포스페이트기를 포함하는 적어도 하나의 화합물;
- 0.1~5%의 적어도 하나의 지방 트리아민; 및
- 0.5~5%의 적어도 하나의 다른 첨가제;를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 윤활유 조성물은
- 75~99.75%의 적어도 하나의 기유;
- 0.05~3%의 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물;
- 0.1~5%의, 디티오포스페이트기를 포함하는 적어도 하나의 화합물; 및
- 0.1~5%의 적어도 하나의 지방 트리아민;을 필수적으로 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 윤활유 조성물은
- 75~99.25%의 적어도 하나의 기유;
- 0.05~3%의 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물;
- 0.1~5%의, 디티오포스페이트기를 포함하는 적어도 하나의 화합물;
- 0.1~5%의 적어도 하나의 지방 트리아민; 및
- 0.5~5%의 적어도 하나의 다른 첨가제;를 필수적으로 포함한다.
또한, 기유, 유기 몰리브덴 화합물, 디티오포스페이트기를 포함하는 화합물, 지방 트리아민 및 추가 첨가제에 대하여 제시된 모든 특성 및 선호는 상기 윤활유 조성물에 적용되었다.
본 발명의 실시예에 있어서, 윤활유 조성물은 에멀젼(emulsion)의 형태가 아니다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 윤활유 조성물은 무수물이다.
또한, 본 발명의 목적은 본 발명에 따른 윤활유 조성물을 포함하는 엔진 오일에 있다.
또한, 윤활유 조성물에 대하여 제시된 모든 특성 및 선호는 본 발명에 따른 엔진 오일에 적용되었다.
본 발명의 실시예에 있어서, 엔진 오일은 100℃에서의 동점도가 국제 표준 ASTM D445에 따라 측정된 5.6~12.5cSt인 특징에 의해, SAE J300 분류법에 따라 0W-20 및 5W-30의 등급을 가진다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 엔진 오일은 국제 표준 ASTM D2230에 따라 측정된, 130 이상, 바람직하게 150 이상의 점도 지수를 가지는 특징이 있을 수 있다.
바람직하게, 엔진 오일을 형성하기 위하여, 0.3% 미만의 황 함량을 가지는 기유, 예를 들어 그룹 III의 미네랄 오일 및 바람직하게 그룹 IV의 황을 포함하지 않는 합성 기유 또는 이들의 혼합물이 이용될 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 특히 트랜스 미션 및/또는 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서 기계 부품을 윤활시키는, 상기 윤활유 조성물의 용도에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 특히 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서, 두 개의 강표면 사이의 마찰을 감소시키는, 상기 윤활유 조성물의 용도에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 특히 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서 강 표면 및 탄소 피복 표면 사이의 마찰을 감소시키는, 상기 윤활유 조성물의 용도에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 특히 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서 두 개의 탄소 피복 표면 사이의 마찰을 감소시키는, 상기 윤활유 조성물의 용도에 있다.
본 발명에 따른 탄소 코팅체는 탄소를 포함하는 임의의 코팅체를 의미한다.
상기 탄소 코팅체는 다이아몬드 코팅체 및 더 특히 나노다이아몬드 코팅체로부터 선택될 수 있다.
특히, 이러한 코팅체는 70~99%, 바람직하게 70~97%, 유리하게 75%의 순도 및 0.1~3μ, 0.5~2μ, 유리하게 1.5μ의 두께를 가지는, 적어도 하나의 나노결정질 다이아몬드 층(nanocrystalline diamond layer) 형태로 존재할 수 있다.
또한, 상기 탄소 코팅체는 DLC(다이아몬드형 탄소; Diamond Like Carbon) 타입의 코팅체로부터 선택될 수 있다.
임의의 DLC 타입 코팅체는 본 발명에 따른 탄소 코팅체로서 이용될 수 있다/
DLCs 그룹은 비정질 물질(amorphous material) 군과 함께 필수적으로 탄소를 포함한다.
비정질 물질 군 중에서, 두 개의 군이 주로 알려지고 이용되었다: 수소 첨가된 DLCs, 특히 a-C:H로 알려진 수소 첨가된 DLCs 및 비-수소 첨가된 DLCs, 특히 a-C로 알려진 비-수소 첨가된 DLCs 또는 ta-C로 알려진 비-수소 첨가된 DLCs.
DLCs는 sp3 하이브리드 탄소(hybrid carbon) 함량 및 이들의 수소 함량의 함수에 따라 변하는 특성을 가진다. DLC의 특정 변형은 철, 알루미늄, 크로뮴 또는 텅스텐과 같은 금속 원소로 도핑되는 것이다.
다이아몬드 코팅체와 비교하여, DLC 코팅체는 일반적으로 DLC 코팅체가 비정질 물질임에 따라 기계 저항성 및 열 저항성이 낮다. 그러나, DLC 코팅체는 일반적으로 거칠지 않으며, 무엇보다도 저온에서 대부분의 기판에 도포될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, DLCs는 수소 첨가된 DLCs, 특히 a-C:H로 알려진 수소 첨가된 DLCs로부터 선택된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, DLCs는 수소 첨가된 DLCs, 특히 10~40%의 수소를 포함하는, a-C:H로 알려진 수소 첨가된 DLCs로부터 선택된다.
또한, 상기 용도는 특히 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서 두 개의 강표면 사이의 마모를 더 악화시키지 않거나 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 용도는 특히 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서 두 개의 탄소 피복 표면 사이의 마모를 더 악화시키지 않거나 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 차량, 바람직하게 자동차의 연료 소모를 감소시키는 상기 윤활유 조성물의 용도에 관한 것이다.
또한, 윤활유 조성물에 대해 제시된 모든 특성 및 선호는 상기 용도에 적용되었다.
또한, 본 발명은 상기 윤활유 조성물과 적어도 하나의 부품을 접촉시키는 적어도 하나의 단계를 포함하는, 특히 트랜스미션 및/또는 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서 기계 부품을 윤활시키는 공정에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 윤활유 조성물과 적어도 하나의 강 표면을 접촉시키는 적어도 하나의 단계를 포함하는, 특히 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서 두 개의 강 표면 사이의 마찰을 감소시키는 공정에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 윤활유 조성물과 적어도 하나의 탄소 피복 표면을 접촉시키는 적어도 하나의 단계를 포함하는, 특히 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서 두 개의 탄소 피복 표면 사이의 마찰을 감소시키는 공정에 있다.
또한, 상기 공정은 특히 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서, 두 개의 강 표면 사이의 마모를 더 악화시키지 않거나 감소시킬 수도 있다.
또한, 상기 공정은 특히 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서, 강 표면 및 탄소 피복 표면 사이의 마모를 더 악화시키지 않거나 감소시킬 수도 있다.
또한, 상기 공정은 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서, 두 개의 탄소 피복 표면 사이의 마모를 더 악화시키지 않거나 감소시킬 수도 있다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 윤활유 조성물과 차량 엔진의 기계 부품을 접촉시키는 적어도 하나의 단계를 포함하는, 차량, 바람직하게 자동차의 연료 소모를 감소시키는 공정에 있다.
또한, 윤활유 조성물에 대하여 제시한 모든 특성 및 선호는 상기 공정에 적용되었다.
차량은 2행정 또는 4행정 내연 엔진(internal combustion engine)을 포함할 수 있다.
엔진은 표준 가솔린 또는 표준 디젤이 공급되는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진일 수 있다. 본 발명 내에서, "표준 가솔린" 또는 "표준 디젤"은 (예를 들어, 석유와 같은) 미네랄 기원의 오일을 정제한 후 얻어진 연료가 공급되는 엔진을 의미한다. 또한, 엔진은 알코올 기반 연료 또는 바이오디젤 연료와 같은 재생 가능한 물질로부터 생성된 오일 기반의 연료가 공급되도록 변형된 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진일 수 있다.
차량은 승용차 및 오토바이와 같이 가벼운 차량일 수 있다. 또한, 차량은 대형 수송차, 공공 사업 차량 및 선박일 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 특히 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서, 두 개의 강 표면 사이의 마찰을 감소시키며, 적어도 하나의 기유, 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물 및 디티오포스페이트기를 포함하는 적어도 하나의 화합물을 포함하는 윤활유 조성물에서의 지방 트리아민의 용도에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 특히 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서, 강 표면 및 탄소 피복 표면 사이의 마찰을 감소시키는, 적어도 하나의 기유, 적어도 하나의 몰리브덴 화합물 및 디티오포스페이트기를 포함하는 적어도 하나의 화합물을 포함하는 윤활유 조성물에서의 지방 트리아민의 용도에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 특히 차량 엔진, 발마직하게 자동차 엔진에서, 두 개의 탄소 피복 표면 사이의 마찰을 감소시키는, 적어도 하나의 기유, 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물 및 디티오포스페이트기를 포함하는 적어도 하나의 화합물을 포함하는 윤활유 조성물에서의 지방 트리아민의 용도에 있다.
또한, 상기 용도로 특히 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서, 두 개의 강 표면 사이의 마모를 더 악화시키지 않거나 감소시킬 수도 있다.
또한, 상기 용도로 특히 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서, 강 표면 및 탄소 피복 표면 사이의 마모를 더 악화시키지 않거나 감소시킬수 도 있다.
또한, 상기 용도로 특히 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서, 두 개의 탄소 피복 표면 사이의 마모를 더 악화시키지 않거나 감소시킬 수도 있다.
또한, 본 발명의 목적은 차량, 바람직하게 자동차의 연료 소모를 감소시키는, 적어도 하나의 기유, 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물 및 디티오포스페이트기를 포함하는 윤활유 조성물에서의 지방 트리아민의 용도에 있다.
또한, 기유, 지방 트리아민, 유기 몰리브덴 화합물 및 디티오포스페이트기를 포함하는 화합물에 대해 제시된 모든 특성 및 선호는 상기 용도에 적용되었다.
또한, 본 발명은:
- 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물;
- 디티오포스페이트기를 포함하는 적어도 하나의 화합물; 및
- 적어도 하나의 지방 트리아민;을 포함하는 첨가제 농축 타입의 조성물에 관한 것이다.
또한, 기유, 지방 트리아민, 유기 몰리브덴 화합물 및 디티오포스페이트기를 포함하는 화합물에 대해 제시된 모든 특성 및 선호는 상기 첨가제 농축 타입의 조성물에 적용되었다.
본 발명의 실시예에서, 첨가제 농축물 타입의 조성물은 적어도 하나의 추가 첨가제를 더 포함한다. 추가 첨가제는 상기 첨가제들로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 적어도 하나의 기유는 본 발명에 따른 윤활유 조성물을 얻기 위하여, 본 발명에 따른 첨가제 농축 타입의 조성물에 첨가될 수 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이들의 구현은 다음의 예를 참조하여 더 이해될 것이다. 이러한 예시는 지표로서 주어지며, 제한되지 않는다.
예:
예 1
윤활유 조성물 No.1~No.6은 다음의 화합물로부터 제조되었다:
- 표준 ASTM D445에 따라 측정된 100℃에서의 점도가 4.3cSt인 그룹 III의 기유;
- 디티오포스페이트기:아연 디티오포스페이트(Lubrizol사의 Lz 1371)를 포함하는 화합물;
- R1이 11개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소기를 나타내는, 유기 몰리브덴 화합물 1:화학식(I-a)의 유기 몰리브덴 복합체(Vanderbilt 사의 Molyvan 855);
- 유기 몰리브덴 화합물2: 몰리브덴 디티오카바메이트(Adeka사의 Sakura-lube 525);
- R20이 16~18개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소기를 나타내는, 화학식(VIII)의 지방 트리아민(AKZO사의 Triameen YT).
윤활유 조성물 No.1~No.6은 표 2에 기술되었다; 주어진 비율은 질량%이다.
윤활유 조성물 No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6
기유 100 98.5 98.6 97.5 97.6 99
디티오포스페이트기를 포함하는 화합물 1 1 1 1
유기 몰리브덴 화합물 1 0.5 0.5
유기 몰리브덴 화합물 2 0.4 0.4
지방 트리아민 1 1 1
테스트 1: 강철/강철 접촉부로 윤활유 조성물의 마찰 특성 평가
강철/강철 접촉부에 대한 윤활유 조성물 No.1, No.2 및 No.4의 마찰 특성은 마찰 계수를 측정하여 평가되었다.
마찰 계수는 다음의 조건 하에 볼-온-플랫 선형 마찰계(ball-on-flat linear tribometer)를 이용하여 측정되었다:
- 강철의 등급: 100c6,
- 온도: 80℃,
- 5N의 정상 부하,
- 5mm의 트래블(travel).
두 개의 마찰 계수 값 사이에서 적어도 0.01의 차이가 상기 마찰 계수에 상당한 영향을 미치는 것으로 보여진다.
조성물 No.1 No.2 No.4
강철/강철 마찰 계수 0.150 0.035 0.025
표 3의 결과는 본 발명에 따른 윤활유 조성물 No.4가 본 발명에 다른 유기 몰리브덴 화합물 및 본 발명에 따른 디티오포스페이트기를 포함하나 본 발명에 따른 지방 트리아민을 포함하지 않는 윤활유 조성물(조성물 No.2)에 비해, 강철/강철 접촉부에 대한 마찰 특성이 개선되었다는 것을 나타내었다.
또한, 마찰 계수에 관련된 표 3의 결과에서, 윤활유 조성물 No.2와 비교하여 본 발명에 따른 윤활유 조성물 No.4에 따른 윤활유 조성물을 이용했을 때 볼 표면의 마모가 더 악화되지 않은 것이 관찰되었다.
테스트 2: DLC/강철 접촉부로 윤활유 조성물의 마찰 특성 평가
DLC/강철 접촉부에 대한 윤활유 조성물 No.1, No.2, No.4 및 No.6의 마찰 특성은 마찰 계수를 측정하여 평가되었다.
마찰 계수는 다음의 조건 하에 DLC 볼/강철 플랫 선형 마찰계(DLC ball/steel flat linear tribometer)를 이용하여 측정되었다:
- 강철의 등급: 100c6,
- 31~33%의 수소를 포함하며 55/45의 몰 비(sp2 탄소/sp3 탄소)를 가지는, 볼의 DLC 코팅체: 수소 첨가된 DLC a:CH의 특성,
- DLC층의 두께: 1.5μ
- 온도: 110℃,
- 5N의 정상 부하,
- 10mm의 트래블(travel).
두 개의 마찰 계수 값 사이에서 적어도 0.01의 차이가 상기 마찰 계수에 상당한 영향을 미치는 것으로 보여진다.
표 4는 윤활유 조성물 No.1, No.2, No.4 및 No.6의 마찰 계수를 나타내었다.
Composition No.1 No.2 No.4 No.6
DLC /강철 마찰 계수 0.070 0.070 0.053 0.080
표 4의 결과는 본 발명에 따른 유기 몰리브덴 화합물 및 본 발명에 따른 디티오포스페이트기를 포함하는 화합물을 포함하나 본 발명에 따른 지방 트리아민을 포함하지 않는 윤활유 조성물(조성물 No.2)과 비교하여 및 본 발명에 따른 지방 트리아민을 포함하나 본 발명에 따른 유기 몰리브덴 화합물 및 본 발명에 따른 디티오포스페이트기를 포함하는 화합물을 포함하지 않는 윤활유 조성물(조성물 No.6)과 비교하여, 본 발명에 따른 윤활유 조성물 No.4이 DLC/강철 접촉부에 대하여 향상된 마찰 특성을 가지는 것을 나타내었다.
윤활유 조성물 No.2 및 No.6의 마찰 계수가 본 발명에 따른 윤활유 조성물 No.4의 마찰 계수 보다 높음에 따라, DLC/강철 접촉부에 대한 마찰을 감소시키는, 본 발명에 따른 유기 몰리브덴 화합물, 본 발명에 따른 디티오포스페이트기를 포함하는 화합물 및 본 발명에 따른 지방 트리아민의 조합물의 시너지 효과를 가지는 것이 증명되었다.
마찰 계수에 관련된 표 4의 결과와 함께, 윤활유 조성물 No.2 및 No.6과 비교하여, 본 발명에 따른 윤활유 조성물 No.4를 사용할 때, 볼의 DLC 코팅체의 마모가 더 악화되지 않는 것이 관찰되었다.
테스트 3: DLC/강철 접촉부로 윤활유 조성물의 마찰 특성 평가
DLC/강철 접촉부에 대한 윤활유 조성물 No.1, No.2 및 No.4의 마찰 특성은 마찰 계수를 측정하여 평가되었다.
마찰 계수는 다음의 조건 하에 DLC 볼/강철 플랫 HFFR 마찰계(DLC ball/steel flat HFFR tribometer)를 이용하여 측정되었다:
- 강철의 등급: 100c6,
- 31~33%의 수소를 포함하며 55/45의 몰 비(sp2 탄소/sp3 탄소)를 가지는, 볼의 DLC 코팅체: 수소 첨가된 DLC a:CH의 특성,
- DLC층의 두께: 1.5μ,
- 온도: 110℃,
- 주파수: 20Hz.
두 개의 마찰 계수 값 사이에서 적어도 0.01의 차이가 상기 마찰 계수에 상당한 영향을 미치는 것으로 보여진다.
표 5는 윤활유 조성물 No.1, No.2 및 No.4의 마찰 계수를 나타내었다.
조성물 No.1 No.2 No.4
DLC /강철 마찰 계수 0.070 0.090 0.060
표 5의 결과는 테스트 2 및 테스트 3의 결과를 확인하였다; 실제로, 유기 몰리브덴 화합물 1과 다른 유기 몰리브덴 화합물 2의 존재 하에, 본 발명에 따른 유기 몰리브덴 화합물 및 본 발명에 따른 디티오포스페이트기를 포함하는 화합물을 포함하지만 본 발명에 따른 지방 트리아민을 포함하지 않는 윤활유 조성물(조성물 No.3)에 비해, 본 발명에 따른 윤활유 조성물 No.5가 DLC/강철 접촉부에 대하여 향상된 마찰 특성을 가지는 것을 증명하였다.
예 2
윤활유 조성물 No.7~No.10은 다음의 화합물로부터 제조되었다:
- 표준 ASTM D445에 따라 측정된 100℃에서의 점도가 4cSt인 폴리알파올레핀 타입 오일;
- 디티오포스페이트기:아연 디티오포스페이트(Lubrizol사의 Lz 1371)를 포함하는 화합물;
- R1이 11개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소기를 나타내는, 유기 몰리브덴 화합물 1:화학식(I-a)(Vanderbilt 사의 Molyvan 855);
- R20이 16~18개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소기를 나타내는, 화학식(VIII)의 지방 트리아민(AKZO사의 Triameen YT).
윤활유 조성물 No.7~No.10은 표 6에 기술되었다; 주어진 비율은 질량%이다.
윤활유 조성물 No.7 No.8 No.9 No.10
기유 100 98.5 97.5 99
디티오포스페이트기를 포함하는 화합물 1 1
유기 몰리브덴 화합물 1 0.5 0.5
지방 트리아민 1 1
테스트 5: 강철/강철 접촉부로 윤활유 조성물의 마찰 특성 평가
강철/강철 접촉부에 대한 윤활유 조성물 No.7, No.8, No.9 및 No.10의 마찰 특성은 마찰 계수를 측정하여 평가되었다.
마찰 계수는 테스트 1에 기술한 방법에 따라 평가되었다.
두 개의 마찰 계수 값 사이에서 적어도 0.01의 차이가 상기 마찰 계수에 상당한 영향을 미치는 것으로 보여진다.
표 7은 윤활유 조성물 No.7, No.8, No.9 및 No.10의 마찰 계수를 나타내었다.
조성물 No.7 No.8 No.9 No.10
강철/강철 마찰 계수 0.140 0.050 0.035 0.120
표 7의 결과는 본 발명에 따른 유기 몰리브덴 화합물 및 본 발명에 따른 디티오포스페이트기를 포함하는 화합물을 포함하지만 본 발명에 따른 지방 트리아민을 포함하지 않는 윤활유 조성물(조성물 No.8) 및 본 발명에 따른 지방 트리 아민을 포함하지만 본 발명에 따른 유기 몰리브덴 화합물 및 본 발명에 따른 디티오포스페이트기를 포함하는 화합물을 포함하지 않는 윤활유 조성물(조성물 No.10)과 비교하여, 본 발명에 따른 윤활유 조성물 No.9가 강철/강철 접촉부에 대하여 향상된 마찰 특성을 가지는 것을 나타내었다.
윤활유 조성물 No.8 및 No.10의 마찰 계수가 본 발명에 따른 윤활유 조성물 No.9보다 높음에 따라, 강철/강철 접촉부에 대한 마찰을 감소시키는, 본 발명에 따른 유기 몰리브덴 화합물, 본 발명에 따른 디티오포스페이트기를 포함하는 화합물 및 본 발명에 따른 지방 트리아민의 조합물의 시너지 효과가 증명되었다.
표 7의 결과는 마찰 계수에 관련될 뿐 아니라, 윤활유 조성물 No.8 및 No.10과 비교하여, 본 발명에 따른 윤활유 조성물 No.9를 이용할 때, 볼 표면의 마모가 더 악화되지 않는 것이 관찰되었다.
테스트 6: 강철/다이아몬드 접촉부에 대한 윤활유 조성물의 마찰 특성 평가
윤활유 조성물 No.7, No.8 및 No.9의 마찰 특성은 마찰 계수를 측정하여 평가되었다.
마찰 계수는 다음의 조건 하에 나노다이아몬드 볼/강철 플랫 선형 마찰계(nanodiamond ball/steel flat linear tribometer)를 이용하여 평가되었다:
- 강철의 등급: 100c6,
- 1.5μ의 두께, 14nm의 표면 거칠기, 약 74GPa의 경도 및 620GPa의 영률(Young's modulus)을 가지는, 약 75%의 sp3 하이브리드 탄소 원자(약 75%의 순도)를 포함하는 나노결정질 다이아몬드층 : 나노다이아몬드 코팅체의 특성
- DLC층의 두께: 1.5μ
- 온도: 80℃,
- 10N의 정상 부하,
- 5mm의 트래블(travel).
두 개의 마찰 계수 값 사이에서 적어도 0.01의 차이가 상기 마찰 계수에 상당한 영향을 미치는 것으로 보여진다.
표 8은 윤활유 조성물 No.7, No.8 및 No.9의 마찰 계수를 나타내었다.
조성물 No.7 No.8 No.9
강철/다이아몬드의 마찰 계수 0.110 0.070 0.060
표 8의 결과는 본 발명에 따른 유기 몰리브덴 화합물 및 본 발명에 따른 디티오포스페이트기를 포함하는 화합물을 포함하지만 본 발명에 따른 지방 트리아민을 포함하지 않는 윤활유 조성물(조성물 No.8)에 비해, 본 발명에 따른 윤활유 조성물 No.9가 강철/다이아몬드 접촉부에 대하여 향상된 마찰 특성을 가지는 것을 나타내었다.
표 7의 결과는 마찰 계수에 관련될 뿐 아니라, 윤활유 조성물 No.8과 비교하여, 본 발명에 따른 윤활유 조성물 No.9을 이용할 때, 볼의 나노다이아몬드 코팅체의 마모를 더 악화시키지 않는 것을 나타내었다.
테스트 7: DLC/강철 접촉부에 대한 윤활유 조성물의 마찰 특성 평가
DLC/강철 접촉부에 대한 윤활유 조성물 No.7, No.8 및 No.9의 마찰 특성은 마찰 계수를 측정하여 평가되었다.
마찰 계수는 테스트 2에 기술된 방법에 따라 평가되었다.
두 개의 마찰 계수 값 사이에서 적어도 0.01의 차이가 상기 마찰 계수에 상당한 영향을 미치는 것으로 보여진다.
조성물 No.7 No.8 No.9
강철/다이아몬드 마찰 계수 0.070 0.080 0.070
표 9의 결과는 본 발명에 따른 유기 몰리브덴 화합물 및 본 발명에 따른 디티오포스페이트기를 포함하는 화합물을 포함하지만 본 발명에 따른 지방 트리아민을 포함하지 않는 윤활유 조성물과 비교하여, 본 발명에 따른 윤활유 조성물 No.9가 DLC/강철 접촉부에 대해 향상된 마찰 특성을 가지는 것을 나타내었다.
따라서, 모든 상기 예시 및 테스트는 윤활유 조성물에서 본 발명에 따른 유기 몰리브덴 화합물, 본 발명에 따른 디티오포스페이트기를 포함하는 화합물 및 본 발명에 따른 지방 트리아민의 조합물의 존재가 강철/강철 접촉부 및 강철/탄소 코팅체 접촉부, 특히 강철/나노다이아몬드 접촉부 및 강철/DLC 접촉부 둘 다에 대하여 동일하거나 향상된 마찰 특성을 조성물에게 줄수 있는 것을 증명하였다.
또한, 윤활유 조성물에서 상기 조합물의 존재는 강철/강철 접촉부 및 강철/탄소 코팅체 접촉부, 특히 강철/나노다이아몬드 접촉부 및 강철/DLC 접촉부 둘 다에 대하여, 윤활유 조성물이 우수한 내 마모 특성을 유지시키도록 하였다.

Claims (20)

  1. 윤활유 조성물로서,
    - 적어도 하나의 기유(base oil);
    - 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물(organomolybdenum compound);
    - 디티오포스페이트기(dithiophosphate group)를 포함하는 적어도 하나의 화합물; 및
    - 적어도 하나의 지방 트리아민(fatty triamine);을 포함하는, 윤활유 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유기 몰리브덴 화합물은 몰리브덴 디티오카바메이트 화합물(molybdenum dithiocarbamate compound)인, 윤활유 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유기 몰리브덴 화합물은
    - 하기 화학식(I)의 화합물;
    Figure pct00016
    화학식(I)
    - 하기 화학식(II)의 화합물; 또는
    Figure pct00017
    화학식(II)
    - 적어도 하나의 상기 화학식(I)의 화합물 및 적어도 하나의 상기 화학식(II)의 화합물의 혼합물;로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 몰리브덴 복합체(molybdenum complex)이며,
    상기 화학식(I)에서:
    - X1은 산소 원자 또는 질소 원자이고,
    - X2은 산소 원자 또는 질소 원자이며,
    - X1이 산소 원자일 때 n은 1이고, X2이 산소 원자일 때 m은 1이며,
    - X1이 질소 원자일 때 n은 2이고, X2이 질소 원자일 때 m은 2이며,
    - R1은 3~30개의 탄소 원자, 바람직하게 3~20개의 탄소 원자, 유리하게 7~17개의 탄소 원자를 포함하는, 선형 포화 알킬기(linear saturated alkyl group), 선형 불포화 알킬기(linear unsaturated alkyl group), 분지형 포화 알킬기(branched saturated alkyl group) 또는 분지형 불포화 알킬기(branched unsaturated alkyl group)를 나타내며,
    상기 화학식(II)에서:
    - X1은 산소 원자 또는 질소 원자이고,
    - X2은 산소 원자 또는 질소 원자이며,
    - X1이 산소 원자일 때 n은 1이고, X2이 산소 원자일 때 m은 1이며,
    - X1이 질소 원자일 때 n은 2이고, X2이 질소 원자일 때 m은 2이며,
    - R1은 3~30개의 탄소 원자, 바람직하게 3~20개의 탄소 원자, 유리하게 7~17개의 탄소 원자를 포함하는, 선형 포화 알킬기, 선형 불포화 알킬기, 분지형 포화 알킬기 또는 분지형 불포화 알킬기를 나타내며,
    - R2은 3~30개의 탄소 원자, 바람직하게 3~20개의 탄소 원자, 유리하게 7~17개의 탄소 원자를 포함하는, 선형 포화 알킬기, 선형 불포화 알킬기, 분지형 포화 알킬기 또는 분지형 불포화 알킬기를 나타내는, 윤활유 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 몰리브덴 복합체는 적어도 하나의 하기 화학식(I-a)의 화합물을 포함하며,
    Figure pct00018
    화학식(I-a)
    R1은 3~30개의 탄소 원자, 바람직하게 3~20개의 탄소 원자, 유리하게 7~17개의 탄소 원자를 포함하는, 선형 포화 알킬기, 선형 불포화 알킬기, 분지형 포화 알킬기 또는 분지형 불포화 알킬기를 나타내는, 윤활유 조성물.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 몰리브덴 복합체는 적어도 하나의 하기 화학식(II-a)의 화합물을 포함하며,
    Figure pct00019
    화학식(II-a)
    R1은 3~30개의 탄소 원자, 바람직하게 3~20개의 탄소 원자, 유리하게 7~17개의 탄소 원자를 포함하는, 선형 포화 알킬기, 선형 불포화 알킬기, 분지형 포화 알킬기 또는 분지형 불포화 알킬기를 나타내는, 윤활유 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 몰리브덴 화합물의 함량은 상기 윤활유 조성물의 전체 중량에 있어서 0.05~3중량%, 바람직하게 0.1~2중량%, 유리하게 0.1~1중량%인, 윤활유 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디티오포스페이트기를 포함하는 화합물은 단독 또는 혼합하여, 암모늄 디티오포스페이트(ammonium dithiophosphates), 아민 디티오포스페이트(amine dithiophosphates), 에스테르 디티오포스페이트(ester dithiophosphates) 및 금속 디티오포스페이트(metal dithiophosphates)로부터 선택되는, 윤활유 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디티오포스페이트기를 포함하는 화합물은 하기 화학식(VII)의 화합물이며,
    Figure pct00020
    화학식(VII)
    - R18은 1~30개의 탄소 원자를 포함하는, 선형 포화 알킬기, 선형 불포화 알킬기, 분지형 포화 알킬기 또는 분지형 불포화 알킬기이고,
    - R19는 1~30개의 탄소 원자를 포함하는, 선형 포화 알킬기, 선형 불포화 알킬기, 분지형 포화 알킬기 또는 분지형 불포화 알킬기이며,
    - M은 금속 양이온, 바람직하게 Zn2 + 양이온이고,
    - n은 상기 금속 양이온의 원자가(valency)인, 윤활유 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디티오포스페이트기를 포함하는 화합물은 하기 화학식(VII-a) 또는 하기 화학식(VII-b)의 화합물이며,
    Figure pct00021
    화학식(VII-a)
    Figure pct00022
    화학식(VII-b)
    - R18은 1~30개의 탄소 원자를 포함하는, 선형 포화 알킬기, 선형 불포화 알킬기, 분지형 포화 알킬기 또는 분지형 불포화 알킬기이고,
    - R19는 1~30개의 탄소 원자를 포함하는, 선형 포화 알킬기, 선형 불포화 알킬기, 분지형 포화 알킬기 또는 분지형 불포화 알킬기인, 윤활유 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디티오포스페이트기를 포함하는 화합물의 함량은 상기 윤활유 조성물의 전체 중량에 대하여 0.1~5중량%, 바람직하게 0.1~3중량%, 유리하게 0.5~2중량%인, 윤활유 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지방 트리아민은
    - 하기 화학식(VIII)의 화합물; 또는
    Figure pct00023
    화학식(VIII)
    - 하기 화학식(IX)의 화합물;로부터 선택되며,
    Figure pct00024
    화학식(IX)
    R20은 적어도 10개의 탄소 원자를 포함하는, 선형 포화 알킬기, 선형 불포화 알킬기, 분지형 포화 알킬기 또는 분지형 불포화 알킬기이고,
    R21은 적어도 10개의 탄소 원자를 포함하는, 선형 포화 알킬기, 선형 불포화 알킬기, 분지형 포화 알킬기 또는 분지형 불포화 알킬기인, 윤활유 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지방 트리아민의 함량은 상기 윤활유 조성물의 전체 중량에 대하여 0.1~5중량%, 바람직하게 0.1~3중량%, 유리하게 0.5~2중량%인, 윤활유 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    몰 비(유기 몰리브덴 화합물/지방 트리아민)는 1/10~1, 바람직하게 1/5~4/5인, 윤활유 조성물.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    몰 비(유기 몰리브덴 화합물/디티오포스페이트기를 포함하는 화합물/지방 트리아민)는 1/10/10~1/1/1, 바람직하게 1/5/5~4/5/5인, 윤활유 조성물.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    세제; 암모늄 디티오포스페이트, 아민 디티오포스페이트, 에스테르 디티오포스페이트 및 금속 디티오포스페이트와 다른 내마모 첨가제; 극압 첨가제; 분산제; 유동점 개선제; 발포 방지제; 증점제; 및 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 하나의 첨가제를 더 포함하는, 윤활유 조성물.
  16. 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서, 두 개의 강 표면(steel surfaces) 사이의 마찰을 감소시키는 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 윤활유 조성물의 용도.
  17. 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서, 강 표면(steel surfaces) 및 탄소 피복 표면(carbon-covered surface) 사이의 마찰을 감소시키는 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 윤활유 조성물의 용도.
  18. 차량 엔진, 바람직하게 자동차 엔진에서, 두 개의 탄소 피복 표면(carbon-covered surface) 사이의 마찰을 감소시키는 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 윤활유 조성물의 용도.
  19. 차량, 바람직하게 자동차의 연료 소모를 감소시키는 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 윤활유 조성물의 용도.
  20. - 적어도 하나의 유기 몰리브덴 화합물;
    - 디티오포스페이트기를 포함하는 적어도 하나의 화합물; 및
    - 적어도 하나의 지방 아민;을 포함하는, 첨가제 농축 타입 조성물.

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