KR20180041472A - 디젤 엔진 오일 조성물 - Google Patents

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KR20180041472A
KR20180041472A KR1020160133680A KR20160133680A KR20180041472A KR 20180041472 A KR20180041472 A KR 20180041472A KR 1020160133680 A KR1020160133680 A KR 1020160133680A KR 20160133680 A KR20160133680 A KR 20160133680A KR 20180041472 A KR20180041472 A KR 20180041472A
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김성환
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Abstract

본 개시는 15~20 부피%의 1-링 납센 및 3~5 부피%의 3-링 납센을 포함하는 기유; 수소화 스티렌-디엔 중합체, 에틸렌 함량이 30 중량% 이하인 올레핀 공중합체 및 폴리메타아크릴레이트(PMA)를 포함하는 점도조절제; 및 아연-디티오포스페이트 (Zn-DTP) 및 디아민계 몰리브덴디티오카바메이트 (diAmin based MoTDC)를 포함하는 내마모제를 포함하는 디젤 엔진 오일 조성물에 관한 것으로서, 종래의 디젤 엔진 오일 조성물보다 오일 소모량이 약 50% 절감될 수 있다.

Description

디젤 엔진 오일 조성물 {Diesel Engine Oil Composition}
본 개시는 디젤 엔진 오일 조성물에 관한 것이다.
엔진 오일은 크랭크 기구, 각종 엔진 부위의 윤활 기능 및 냉각 기능을 수행하기 위하여 사용되는 것으로, 적당한 점도 특성, 고 하중에서의 윤활 성능인 극압성, 산화안정성 및 마찰 특성 등이 요구된다. 이러한 성능을 향상시키기 위하여, 엔진 오일은 적당한 특성을 가지는 기유와 첨가제들이 알맞게 배합되어야 한다.
기유는 미국 석유 협회 (API, American Petroleum Institute)에서 지정한 기준에 따라 그룹 Ⅰ 내지 그룹 Ⅴ로 분류된다. 그룹 Ⅰ 내지 그룹 Ⅲ 기유는 광유계 기유이며 포화도, 점도지수 및 황 (Sulfer)의 함량에 따라 분류되고, 그룹 Ⅳ 기유는 합성계 기유로서 폴리 알파 올레핀(PAO)이 이에 해당된다. 그리고 그룹 Ⅴ 기유는 그룹 Ⅰ 내지 그룹 Ⅳ에 포함되지 않는 기유를 말하는 것으로 에스터 (Ester)가 포함된다.
엔진 오일은 오일 탱크, 오일 스트레이너, 오일 펌프, 오일 필터, 오일 쿨러, 금속 마찰면, 오일 탱크를 거쳐 순환하며, 엔진의 작동에 따른 각종 기구들의 마찰 및 마모를 줄여주는 역할을 하여 엔진이 원활히 작동할 수 있게 한다.
구체적으로, 엔진에는 실린더와 피스톤의 작동과 같이 직선운동하는 부분이 있으며, 크랭크샤프트 (Crankshaft)와 캠샤프트 (Camshaft)처럼 회전운동하는 부분도 있다. 상기와 같은 운동마찰이 발생하는 부분의 금속이 서로 접촉하게 되면, 운동마찰에 의해 마찰열이 발생하게 되고, 상기 운동 마찰이 일어난 마찰면은 그 표면이 거칠어지게 되며, 거칠어진 마찰면은 마찰에 의해 쉽게 마모되거나 마찰열에 의해 서로 접착되는 등의 문제를 일으킬 수 있다.
상기와 같은 문제를 방지하기 위하여 금속의 마찰면에 엔진 오일을 주입하면, 금속 표면에 엔진 오일이 덮여 유막 (Oil Film)이 형성된다. 상기 유막에 의해 금속 간의 고체 마찰이 윤활유 간의 유체 마찰로 바뀌게 되고, 금속 간의 기계적인 마찰 및 마모가 감소된다. 뿐만 아니라, 엔진 오일은 엔진에서 발생하는 열을 다른 곳으로 이동시키므로 엔진의 냉각 작용을 도와준다.
그 외에도 엔진 오일은 실린더의 고압가스 누출을 방지하는 밀봉작용, 불순물을 엔진 오일의 유동과정에서 흡수하여 깨끗이 하는 세척작용, 압력을 분산시키는 응력분산작용 그리고 수분이나 부식성 가스의 침투를 방지하는 방청작용 등의 기능을 하여 엔진의 내구성을 보호하는 역할도 한다.
이와 같이 자동차 엔진에 필수적인 엔진 오일은 종래는 저렴하지만 점도가 높고 수명이 짧은 광유 엔진 오일이 폭넓게 사용되었다. 그러나, 고점도 엔진 오일을 사용하면 높은 점도 때문에 엔진 오일과 연관된 기계 장치들의 움직임이 둔화 될 수 있으며, 움직임이 둔화 되면 결국 자동차의 연비가 낮아지게 되는 문제가 발생한다.
이런 문제를 해결하고자 자동차 엔진 오일의 유체저항의 감소에 초점을 맞추어 0W급의 저(低)점도 엔진 오일이 개발되고 있고, 종래 0W급의 저점도 엔진 오일은 저점도 그래디(Greddy) GR-3 기유를 바탕으로 개발되었다. 0W급이란, 0℃ 에서 SAE 0의 점도를 갖는다는 의미이며, SAE는 미국자동차엔지니어협회 (Society of Automotive Engineers)의 약자이며, 미국자동차엔지니어협회에서 정의한 자동차 엔진 오일 점도의 단위이다. W는 겨울(Winter)를 뜻하며 겨울(0℃ 기준)에서 엔진 오일의 점도를 나타낸다. 그래디 GR-3 기유는 증기압이 높아 쉽게 증발하여 엔진 오일의 소모성이 높아 결국 엔진 오일이 비교적 단시간 내에 감소하는 문제가 발생하였다. 엔진 오일이 부족하면 엔진 내의 금속 간 마찰 및 마모가 증가하게 되는 문제가 생기며, 상기 마찰과 마모는 자동차의 연비를 감소시킬 뿐만 아니라 엔진의 내구성을 떨어뜨리는 단점이 있다. 뿐만 아니라, 0W급 저점도 엔진 오일은 가격이 비싸다는 단점도 있다.
최근에는 에너지의 효율적 이용과 지구온난화 방지를 위해 이산화탄소 등 자동차 배기가스에 대한 규제가 엄격해지고 있으며, 이러한 환경규제에 대응하기 위해 엔진의 에너지 손실을 줄일 수 있는 연비향상형 엔진 오일 개발이 활발히 이루어 지고 있다. 특히 엔진 밸브나 피스톤 부분의 혼합윤활 영역에서 마찰을 저감시키기 위해 저마찰 첨가제를 적용하여 마찰계수를 낮춰 효율을 향상시키는 노력들이 지속되고 있다.
한국등록특허 제0,559,632호에서는 몰리브덴 함량이 9 ~ 15 중량%인 고농축 몰리브덴디티오카바메이트 (MoDTC)와 아연-디알킬디티오포스페이트 (ZnDDP) 및 칼슘계 또는 붕산칼슘계 살리실레이트를 일정 함량비로 포함시킨 엔진 오일 조성물이 개시되어 있다. 그러나 살리실레이트 금속염 청정분산제와 몰리브덴디티오카바메이트를 함께 사용하면 고온에서 연소되어 금속염의 퇴적물(Deposit)을 발생시키게 되므로 엔진 오일로 적용하기에는 한계가 있다.
이에 본 개시에서는 상술한 문제점을 예의 검토한 결과, 특정 성분을 갖는 기유에 수소화 스티렌-디엔 중합체, 에틸렌 함량이 30 중량% 이하인 올레핀 공중합체 및 폴리메타아크릴레이트(PMA)를 포함하는 점도조절제 및 아연-디티오포스페이트 (Zn-DTP) 및 하기 새로운 유형의 디아민계 몰리브덴디티오카바메이트 (diAmin based MoTDC)를 포함하는 내마모제를 포함하는 디젤 엔진 오일 조성물은 종래 디젤 엔진 오일 조성물과 비교하여 약 50%까지 소모량이 저감된다는 것을 발견하였고, 본 개시는 이러한 발견에 기초하여 완성되었다.
따라서, 본 개시의 하나의 관점은 윤활유 소모량이 저감되는 디젤 엔진 오일 조성물을 제공하는데 있다.
상기 관점을 달성하기 위한 본 개시의 일 구체예에 있어서, 15~20 부피%의 1-링 납센 및 3~5 부피%의 3-링 납센을 포함하는 기유; 수소화 스티렌-디엔 중합체, 에틸렌 함량이 30 중량% 이하인 올레핀 공중합체 및 폴리메타아크릴레이트(PMA)를 포함하는 점도조절제; 및 아연-디티오포스페이트 (Zn-DTP) 및 디아민계 몰리브덴디티오카바메이트 (diAmin based MoTDC)를 포함하는 내마모제를 포함하는 디젤 엔진 오일 조성물이 제공된다.
일 구체예에 있어서, 상기 디아민계 몰리브덴디티오카바메이트는 하기 화학식 1로 나타내어진 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
일 구체예에 있어서, [화학식 1]은 아민의 구조 변경에 따라 C10 내지 C17의 카본 넘버를 가질 수 있다.
일 구체예에 있어서, 상기 디젤 엔진 오일 조성물은 0.01 ~ 10 중량%의 점도조절제, 0.01 ~ 4 중량%의 내마모제, 및 잔량의 기유를 포함할 수 있다.
일 구체예에 있어서, 상기 점도조절제에서 수소화 스티렌-디엔 중합체 : 에틸렌 함량이 30 중량% 이하인 올레핀 공중합체 : 폴리메타아크릴레이트의 혼합 중량비는 1 : 0.1 ~ 0.3 : 0.2 ~ 0.4일 수 있다.
일 구체예에 있어서, 상기 디젤 엔진 오일 조성물은 0.01 ~ 3.0 중량%의 아연-디티오포스페이트 및 0.01 ~ 1.0 중량%의 디아민계 몰리브덴디티오카바메이트를 포함하는 내마모제를 포함할 수 있다.
일 구체예에 있어서, 상기 디젤 엔진 오일 조성물은 알킬화된 디페닐아민, N-알킬화된 페닐렌디아민, 부자유 페놀, 알킬화된 히드로퀴논, 히드록실화된 티오디페닐 에테르, 알킬리덴비스페놀, 오일 용해성 구리 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 산화 방지제를 더욱 포함할 수 있다.
일 구체예에 있어서, 상기 산화 방지제의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여 0.01 ~ 5 중량%일 수 있다.
일 구체예에 있어서, 상기 디젤 엔진 오일 조성물은 금속성 페네이트, 금속성 설포네이트, 금속성 살리실레이트로 이루어진 군에서 선택되는 금속 세정제를 더욱 포함할 수 있다.
일 구체예에 있어서, 상기 금속 세정제의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여 0.1 ~ 15 중량%일 수 있다.
일 구체예에 있어서, 상기 디젤 엔진 오일 조성물은 벤조트리아졸 (Benzotriazole)을 포함하는 방식제를 더욱 포함할 수 있다.
일 구체예에 있어서, 상기 방식제의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여 0.01 ~ 5 중량%일 수 있다.
일 구체예에 있어서, 상기 디젤 엔진 오일 조성물은 폴리옥시알킬렌 폴리올을 포함하는 포말 억제제를 더욱 포함할 수 있다.
일 구체예에 있어서, 상기 포말 억제제의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여 0.001 ~ 5 중량%일 수 있다.
일 구체예에 있어서, 상기 디젤 엔진 오일 조성물은 폴리(메틸 메타크릴레이트)를 포함하는 유동점 강하제를 더욱 포함할 수 있다.
일 구체예에 있어서, 상기 유동점 강하제의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여 0.01 ~ 5 중량%일 수 있다.
일 구체예에 있어서, 상기 디젤 엔진 오일 조성물은 폴리이소부틸렌 석신이미드, 폴리이소부틸렌 석시네이트 에스테르, 만니히 베이스 (Mannich Base) 무회 분산제로 이루어진 군으로부터 선택되는 분산제를 더욱 포함할 수 있다.
일 구체예에 있어서, 상기 분산제의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여 0.5 ~ 5 중량%일 수 있다.
본 개시의 일 구체예에 따른 디젤 엔진 오일 조성물은 종래의 디젤 엔진 오일 조성물에 비해 약 50%까지 소모량이 획기적으로 저감될 수 있고, 따라서, 차량 유지비를 절감하고, 환경 오염을 저감시킬 수 있다.
도 1은 엔진 오일 조성물의 저감량을 테스트하는 엔진의 운전 시험 모드를 나타낸다.
도 2는 엔진 오일 조성물의 저감량을 테스트하는 엔진을 나타낸다.
본 개시를 좀 더 구체적으로 설명하기 전에, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 본 개시를 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 개시의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 개시의 바람직한 하나의 예에 불과할 뿐이고, 본 개시의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 용이하게 실시할 수 있도록, 본 개시의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 아울러, 본 개시를 설명함에 있어서, 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 개시에 따른 디젤 엔진 오일 조성물에 포함되는 각 성분에 대해 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
<기유>
본 개시의 일 구체예에 따른 디젤 엔진 오일 조성물에는 그룹 Ⅰ 기유, 그룹 Ⅱ 기유, 그룹 Ⅲ 기유 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 또한, 본 개시에서는 하기 표 1에 나타난 조성을 갖는 기유를 사용할 수 있다. 함량은 ASTM D2786 방법에 의해 측정된다.
납센(Naphthene) 함량 (부피%)
0-링 (파라핀) 50% 이상
1-링 15 ~ 20%
2-링 10 ~ 15%
3-링 3 ~ 5%
4-링 1~2%
5-링 1 ~2%
5-링 1% 이하
본 개시에서 납센은 일반식 CnH2를 갖고, 단일 결합의 링 구조를 갖는 탄화수소를 의미한다. 1-링 납센은 하나의 링으로 이루어진 납센, 2-링 납센은 두 개의 링으로 이루어진 납센을 의미한다.
본 개시에 사용되는 기유는 15 ~ 20 부피%, 바람직하게는 16 ~ 19 부피%, 좀더 바람직하게는 17 ~ 18 부피%의 1-링 납센을 포함하는데, 15 부피%보다 미만이면그 효과가 미미하게 나타나고, 20 부피%를 초과하면 점도 등급을 맞추기가 어려워 점도가 낮은 경질 (light) 기유를 같이 사용하여야 하는 단점이 생겨서 그 효과를 제대로 나타내기가 어려울 수 있다.
본 개시에 사용되는 기유는 3~5 부피%, 바람직하게는 3.5 ~ 4.5부피%의 3-링 납센을 포함하는데, 3 부피%보다 미만이면 그 효과가 미미하게 나타나고, 5 부피%를 초과하면 오히려 휘발성이 높아져 오일 소모량에 악영향을 미칠 수 있다.
이와 같이 납센 링의 분포에 따라서 기유의 물성은 서로 달라지게 되고 기유의 특성상 첨가제에 대한 용해도 및 첨가제 반응성에 영향을 미치게 된다.
<점도 조절제>
본 개시의 일 구체예에 따른 디젤 엔진 오일 조성물은 수소화 스티렌-디엔 중합체, 에틸렌 함량이 30 중량% 이하인 올레핀 공중합체 및 폴리메타아크릴레이트 (PMA)를 포함하는 점도조절제를 포함할 수 있다.
수소화 (hydrogenated) 스티렌-디엔 중합체는 스티렌과 부타디엔을 공중합 시킨 후 불포화 결합 부분을 수소화시킨 것이다. 본 개시에서 수소화 스티렌-디엔 중합체의 중량평균 분자량은 100,000 ~ 200,000이고, SSI (Shear Stability Index)는 5 이하이고, 선형 블록 공중합체 (linear block copolymer)의 비율이 40~70 중량%이고, 극성 머리 모이어티 (polar head moiety)를 가져서 수트 (soot) 분산성이 우수하다.
본 개시에서 에틸렌 함량이 30 중량% 이하인 올레핀 공중합체는 에틸렌 프로필렌의 공중합체를 의미한다. 에틸렌 함량이 30 중량%을 초과하면 고온에서 사용 시 또는 이물질이 들어 왔을 때 반응에 의해 굳어져 엔진에 치명적인 문제가 발생 할 수 있다.
본 개시의 일구체예에서, 디젤 엔진 오일 조성물은 0.01 ~ 10 중량%, 바람직하게는 0.25 ~ 7 중량%, 좀더 바람직하게는 1 ~ 5 중량%의 점도 조절제를 포함할 수 있다. 점도 조절제의 함량이 0.01 중량%보다 미만이면 그 효과를 보기 어렵고, 10 중량%를 초과하면 지나치게 점도가 높아져서 원하는 점도를 맞추기 어려울 수 있다.
점도 조절제에서, 수소화 스티렌-디엔 중합체 : 에틸렌 함량이 30 중량% 이하인 올레핀 공중합체 : 폴리메타아크릴레이트의 혼합 중량비는 1 : 0.2~0.5 : 0.1~0.3일 수 있다. 에틸렌 함량이 30 중량% 이하인 올레핀 공중합체의 혼합 중량비가 0.2보다 미만이면 공중합체를 사용한 효과인 점도 상승 효과를 보기 어렵고, 0.5를 초과하면 지나치게 점도 상승이 많고 전단 안정성이 떨어지게 되어 오일 소모량 저감에 악영향을 줄 수 있다. 폴리메타아크릴레이트의 혼합 중량비가 0.1미만인 경우에는 그 효과를 나타내기 어렵고, 0.3을 초과하면 높은 점도 지수에 의한 효과를 보기가 어려울 뿐만이 아니라 퇴적물(deposit) 발생이 많아질 수 있다.
본 개시의 일 구체예에서, 수소화 스티렌-디엔 중합체의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여, 1 ~ 8 중량%, 바람직하게는 2 ~ 7 중량%, 좀더 바람직하게는 3 ~ 6 중량%일 수 있다. 1 중량%보다 미만이면 그 효과가 미미하고, 8 중량%를 초과하면 점도가 지나치게 높아 역효과를 나타낼 수 있다.
본 개시의 일 구체예에서, 에틸렌 함량이 30 중량% 이하인 올레핀 공중합체의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여, 0.2 ~ 4 중량%, 0.5 ~ 3 중량%, 1 ~ 2 중량%일 수 있다. 0.2 중량%보다 미만이면 그 효과가 미미하고, 4 중량%를 초과하면 점도가 지나치게 높아 역효과를 나타낼 수 있다.
본 개시의 일 구체예에서, 폴리메타아크릴레이트의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여, 0.1 ~ 2.4 중량%, 바람직하게는 0.5 ~ 2 중량%, 좀더 바람직하게는 1 ~ 1.5 중량%일 수 있다. 0.1 중량%보다 미만이면 그 효과가 미미하고, 2.4 중량%를 초과하면 점도가 지나치게 높아 역효과를 나타낼 수 있다.
본 개시의 일 구체예에 따른 디젤 엔진 오일 조성물은 내마모제로서 0.01 ~ 3.0 중량%, 0.1 ~ 2 중량%, 1 ~ 1.5 중량%의 아연-디티오포스페이트 (Zn-DTP)를 포함할 수 있다. 0.01 중량%보다 미만이면 그 효과를 보기 어렵고, 3.0 중량%를 초과하면 애쉬(Ash) 함량이 지나치게 증가되어 성능에 악영향을 미칠 수 있다.
본 개시의 일 구체예에 따른 디젤 엔진 오일 조성물은 0.01 ~ 4 중량%, 바람직하게는 0.1 ~ 3 중량%, 좀더 바람직하게는 1 ~ 2 중량%의 내마모제를 포함할 수 있다. 내마모제의 함량이 0.01 중량%보다 미만이면 그 효과를 확인하기 어렵고, 4 중량%를 초과하면 애쉬(Ash) 함량이 지나치게 증가 되어 차량 성능에 악영향을 미칠 수 있다.
본 개시의 일 구체예에 따른 내마모제는 아연-디티오포스페이트 (Zn-DTP) 및 하기 화학식 1로 표시되는 디아민계 몰리브덴디티오카바메이트 (diAmin based MoTDC)를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00002
본 개시의 일 구체예에 있어서, 아연-디티오포스페이트의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여 0.01 ~ 3.0 중량%, 0.1 ~ 2 중량%, 1 ~ 1.5 중일 수 있다. 0.01 중량%보다 미만이면 그 효과는 미미하고, 3.0 중량%를 초과하면 애쉬(Ash) 함량이 지나치게 증가할 수 있다.
본 개시의 일 구체예에 있어서, 디아민계 몰리브덴디티오카바메이트의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여 0.01 ~ 1.0 중량%, 바람직하게는 0.1 ~ 0.5일 수 있다. 0.01 중량%보다 미만이면 그 효과를 보기 어렵고, 1.0 중량%를 초과하면 부식성 증가와 같은 부작용의 우려가 있다.
본 개시의 일 구체예에 있어서, 디젤 엔진 오일 조성물은 알킬화된 디페닐아민, N-알킬화된 페닐렌디아민, 부자유 페놀, 알킬화된 히드로퀴논, 히드록실화된 티오디페닐 에테르, 알킬리덴비스페놀, 오일 용해성 구리 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 산화 방지제를 더욱 포함할 수 있다. 산화 방지제의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여 0.01 ~ 5 중량%, 바람직하게는 0.5 ~ 3 중량%, 좀더 바람직하게는 1 ~ 2 중량%일 수 있다. 산화 방지제의 함량이 0.01 중량%보다 미만이면 그 효과가 별로 없고, 5 중량%를 초과하면 슬러지를 많이 생성시킬 수 있다.
본 개시의 일 구체예에 있어서, 디젤 엔진 오일 조성물은 금속성 페네이트, 금속성 설포네이트, 금속성 살리실레이트로 이루어진 군에서 선택되는 금속 세정제를 더욱 포함할 수 있다. 금속 세정제의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여 0.1 ~ 15 중량%, 바람직하게는 0.2 ~ 8 중량%, 좀더 바람직하게는 1~5 중량%일 수 있다. 금속 세정제의 함량이 0.1 중량%보다 미만이면 그 효과가 미미하고, 15 중량%를 초과하면 금속 성분에 의한 애쉬(Ash) 함량이 지나치게 증가할 수 있다.
본 개시의 일 구체예에 있어서, 디젤 엔진 오일 조성물은 벤조트리아졸(Benzotriazole)을 포함하는 방식제를 더욱 포함할 수 있다. 벤조트리아졸의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여 0.01 ~ 5 중량%, 바람직하게는 0.1 ~ 4 중량%, 좀더 바람직하게는 1 ~ 2 중량%일 수 있다. 방식제의 함량이 0.01 중량%보다 미만이면 그 효과가 미미하고, 5 중량%를 초과하면 금속 표면에 작용하여 부식성 증가와 같은 악영향이 발생할 수 있다.
본 개시의 일 구체예에 있어서, 디젤 엔진 오일 조성물은 폴리옥시알킬렌 폴리올을 포함하는 포말 억제제를 더욱 포함할 수 있다. 포말 억제제의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여 0.001 ~ 5 중량%, 바람직하게는 0.01 ~ 1 중량%, 좀더 바람직하게는 0.1 ~ 0.15 중량%일 수 있다. 포말 억제제의 함량이 0.001 중량%보다 미만이면 그 효과가 미미하고, 5 중량%를 초과하면 잘 녹지 않아 침전물이 발생 할 수 있다.
본 개시의 일 구체예에 있어서, 디젤 엔진 오일 조성물은 폴리(메틸 메타크릴레이트)를 포함하는 유동점 강하제를 더욱 포함할 수 있다. 유동점 강하제의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여 0.01 ~ 5 중량%, 바람직하게는 0.05 ~ 3 중량%, 좀더 바람직하게는 0.1 ~ 1.5 중량%일 수 있다. 유동점 강하제의 함량이 0.01 중량%보다 미만이면 그 효과가 미미하고, 5 중량%를 초과하면 유동점 강하 효과보다는 점도가 변화하는 부작용이 발생될 수 있다.
본 개시의 일 구체예에 있어서, 디젤 엔진 오일 조성물은 폴리이소부틸렌 석신이미드, 폴리이소부틸렌 석시네이트 에스테르, 및 만니히 베이스(Mannich Base) 무회 분산제로 이루어진 군으로부터 선택되는 분산제를 더욱 포함할 수 있다. 분산제의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여 0.5 ~ 5 중량%, 바람직하게는 1 ~ 3 중량%, 좀더 바람직하게는 1.5 ~ 2.5 중량%일 수 있다. 분산제의 함량이 0.5 중량%보다 미만이면 그 효과를 보기 어렵고, 5 중량%를 초과하면 연비에 악영향을 미칠 수 있다.
실시예
이하 실시예를 통하여 본 개시를 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 개시의 범주가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1~9
다음 표 2에 나타낸 바와 같은 조성으로 실시예 1~9에 따른 디젤 엔진 오일 조성물을 제조하였으며, 기유로서는 상기 표 1의 함량을 갖는 그룹 Ⅲ 기유를 사용하였다.
성분 실시예 (중량%)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
기유 잔부 잔부 잔부 잔부 잔부 잔부 잔부 잔부 잔부
수소화 스티렌-디엔 중합체 5 4 7 6 5 6 6 5 7
올레핀 공중합체 1 0.5 0.7 0.4 0.1 0.4 1 0.1 0.1
PMA 2 1 2.5 1.8 2 2 3 2.5 1.0
Zn-DTP 1.5 1.8 2.0 1.5 2.8 1.5 2.0 1.5 1.8
diAmin based MoTDC) 0.1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.6 0.2 0.1 0.3
첨가제 조성물 A 및 B
다음 표 3에 나타낸 바와 같은 조성으로 엔진 오일 조성물에 첨가되는 첨가제 조성물 A 및 B를 제조하였다.
성분 첨가제 조성물 A (중량%) 첨가제 조성물 B (중량%)
산화 방지제 (Diphenyl Amine) 1.5 2.0
금속 세정제 (Ca sulfonate) 0.5 1.5
방식제(Benzotriazole) 0.5 1.0
포말 억제제(폴리옥시알킬렌 폴리올) 0.1 0.05
유동점 강하제(PMA) 0.5 1.0
분산제(Polyisobutylene succine-imide) 4 6
실시예 10~18
실시예 1~9에 따른 조성물에 첨가제 조성물 A를 각각 첨가하여 실시예 10~18에 따른 엔진 오일 조성물을 제조하였다.
실시예 19~27
실시예 1~9에 따른 조성물에 첨가제 조성물 B를 각각 첨가하여 실시예 19~27에 따른 엔진 오일 조성물을 제조하였다.
비교예 1~9
다음 표 4에 나타낸 바와 같은 조성으로 비교예 1~9에 따른 디젤 엔진 오일 조성물을 제조하였으며, 기유로서는 상기 표 1의 함량을 갖는 그룹 Ⅲ 기유를 사용하였다.
성분 비교예 (중량%)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
기유 잔부 잔부 잔부 잔부 잔부 잔부 잔부 잔부 잔부
수소화 스티렌-디엔 중합체 2 4 5 2 5 2 1 3.0 3.5
올레핀 공중합체(Ethylene propylene copolymer) 2 1.0 0.7 4 2.5 4.0 1.5 3.0 0.1
PMA 2 2.5 2.5 1.8 2.5 2.0 6 0.5 2.0
Zn-DTP 3.5 3.5 2.0 1.5 2.8 3.5 2.0 1.5 3.8
diAmin based MoTDC 0.001 1.1 1.2 2.0 1.5 0.6 0.001 0.1 1.3
비교예 1에 따른 디젤 엔진 오일 조성물은 실시예에 따른 조성물과 비교하여 점도 조절제의 비율과 관련하여 PMA가 많고 Mo 첨가제의 양이 너무 적어서 엔진 오일 소모량 저감 효과를 나타내기가 어렵다.
비교예 2에 따른 디젤 엔진 오일 조성물은 실시예에 따른 조성물과 비교하여 HSD(수소화 스티렌-디엔 중합체)의 비율이 너무 높고 Modtc 및 Zn DTP의 양이 너무 많아서, 부식이나 애쉬 발생량이 과다하게 발생될 수 있으며, 엔진 오일 소모량 저감 효과를 나타내기가 어렵다.
비교예 3에 따른 디젤 엔진 오일 조성물은 실시예에 따른 조성물과 비교하여 HSD 함량이 너무 많고 Mo 첨가제가 너무 많아서, 부식성 같은 부작용이 발생 되기 쉽고, 엔진 오일 소모량 저감 효과를 나타내기가 어렵다.
비교예 4에 따른 디젤 엔진 오일 조성물은 실시예에 따른 조성물과 비교하여 올레핀 공중합체 (OCP) 함량이 너무 많아 점도를 맞추기 어렵고, Mo 첨가제도 너무 많아 부식에 의한 문제가 발생한다.
비교예 5에 따른 디젤 엔진 오일 조성물은 실시예에 따른 조성물과 비교하여 HSD 및 Mo의 함량이 과다하다.
비교예 6에 따른 디젤 엔진 오일 조성물은 실시예에 따른 조성물과 비교하여 올레핀 공중합체 (OCP) 및 ZnDTP의 함량이 과다하다.
비교예 7에 따른 디젤 엔진 오일 조성물은 실시예에 따른 조성물과 비교하여 PMA의 함량이 과다하고 MO의 함량이 너무 작아 엔진 오일 소모량 저감 효과를 보기가 어렵다.
비교예 8에 따른 디젤 엔진 오일 조성물은 실시예에 따른 조성물과 비교하여 점도 조절제 (Viscosity Modifier)의 비율이 최적비율이 아니며, 총량이 너무 많아서 점도가 과도하게 높아 엔진 오일 소모량 저감 효과를 보기가 어렵다.
비교예 9에 따른 디젤 엔진 오일 조성물은 실시예에 따른 조성물과 비교하여 Zn DTP 및 Mo 첨가제의 함량이 너무 많아서 부식과 애쉬가 과다 발생되어, 엔진 오일 소모량 저감 효과를 나타내기가 어렵다.
비교예 10~18
비교예 1~9에 따른 조성물에 첨가제 조성물 A를 각각 첨가하여 비교예 10~18에 따른 엔진 오일 조성물을 제조하였다.
비교예 19~27
비교예 1~9에 따른 조성물에 첨가제 조성물 B를 각각 첨가하여 비교예 19~27에 따른 엔진 오일 조성물을 제조하였다.
시험예
실시예 10~27에 따른 디젤 엔진 오일 조성물과 비교예 10~27에 따른 디젤 엔진 오일 조성물을 각각 엔진에 적용한 후 내구 운전 시험 모드를 통하여 오일 소모량을 측정하였다. 사용된 엔진은 도 2에서 나타낸 대우 DT12TI 엔진이고, 배기량은 11,051 cc의 대형 디젤 엔진이며, 압축비는 16.5이다.
20L의 디젤 엔진 오일 조성물을 엔진에 투입 후 100 시간 동안 엔진을 구동하였다. 이때 사용한 구동 모드 (Mode)는 도 1에서 나타낸 US 과도 모드 (US transient Mode)로서, 시내 모드 (City Mode)와 고속도로 모드 (Highway Mode)를 섞어서 만든 모드 (Mode)를 사용하여 시험을 진행하였다. 이때 동일한 구동 조건을 유지하고 엔진의 파손을 막기 위해서 10% 이상 소모시에는 지속 보충하여 엔진 오일의 소모량을 비교하였다. 대형 트럭의 경우, 실제 주행시에도 주행 조건 및 엔진의 노후화에 따라 차이는 있으나, 일반적으로 3000 ~ 5000km 에 한 번씩 엔진 오일을 보충하여 주행 한다. 엔진 오일 소모량의 결과를 표 5에 나타내었다.
엔진 오일 소모량 (kg)
실시예 10 16.6
실시예 11 15.9
실시예 12 17.8
실시예 13 18.0
실시예 14 19.0
실시예 15 17.2
실시예 16 17.9
실시예 17 16.5
실시예 18 15.9
실시예 19 17.5
실시예 20 18
실시예 21 19
실시예 22 19.2
실시예 23 16.8
실시예 24 17.5
실시예 25 16.2
실시예 26 16.9
실시예 27 16.7
비교예 10 35.0
비교예 11 36
비교예 12 37.8
비교예 13 32.9
비교예 14 33
비교예 15 37
비교예 16 36.1
비교예 17 35.5
비교예 18 39.0
비교예 19 33
비교예 20 38
비교예 21 37.2
비교예 22 36.3
비교예 23 37.7
비교예 24 38.0
비교예 25 33.9
비교예 26 32.4
비교예 27 35.0
엔진 시험 시간을 100 시간으로 정한 것은 보통 10만 km 주행 조건과 유사조건을 만들기 위한 것이며, 본 발명은 10만 km 주행시 일반적으로 3~40 L의 엔진 오일을 보충하면서 주행을 하는 대형 트럭용 엔진을 주된 대상으로 한 것이다. 대형 트럭의 엔진 오일에 사용되는데 있어서, 본 발명에 따른 엔진 오일 조성물은, 본 발명에 따른 성분이 없거나, 성분 비를 벗어난 엔진 오일 조성물을 사용하는 경우와 비교하여, 보충량, 즉 소모량을 40이상 ~ 45%미만, 바람직하게는 45%이상 ~ 50% 미만, 좀더 바람직하게는 50% 이상 ~ 55% 미만, 가장 바람직하게는 55% 이상 ~ 60% 미만의 양만큼 줄이고, 이를 통하여 폐 엔진 오일 감소 및 공기 중으로 기화되는 탄화수소의 양을 감소시킴으로써 환경오염 방지에도 기여할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 엔진 오일 조성물의 소모량이 감소되는 이유는 엔진 오일 조성물의 산화를 저감시키고 점도 변화를 최소화하도록 새로운 성분 및 비율에 의해 조성물을 조합하였기 때문이다.
이상 본 개시를 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 개시를 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 개시는 이에 한정되지 않으며, 본 개시의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량할 수 있음이 명백하다.
본 개시의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 개시의 영역에 속하는 것으로 본 개시의 구체적인 보호 범위는 하기 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

Claims (17)

15~20 부피%의 1-링 납센 및 3~5 부피%의 3-링 납센을 포함하는 기유;
수소화 스티렌-디엔 중합체, 에틸렌 함량이 30 중량% 이하인 올레핀 공중합체 및 폴리메타아크릴레이트(PMA)를 포함하는 점도조절제; 및
아연-디티오포스페이트 (Zn-DTP) 및 디아민계 몰리브덴디티오카바메이트 (diAmin based MoTDC)를 포함하는 내마모제를 포함하는 디젤 엔진 오일 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 디아민계 몰리브덴디티오카바메이트는 하기 화학식 1로 나타내어진 화합물인 디젤 엔진 오일 조성물,
[화학식 1]
Figure pat00003
.
청구항 1에 있어서,
상기 디젤 엔진 오일 조성물은 0.01 ~ 10 중량%의 점도조절제, 0.01 ~ 4 중량%의 내마모제, 및 잔량의 기유를 포함하는 디젤 엔진 오일 조성물.
청구항 3에 있어서,
상기 점도조절제에서 수소화 스티렌-디엔 중합체 : 에틸렌 함량이 30 중량% 이하인 올레핀 공중합체 : 폴리메타아크릴레이트의 혼합 중량비는 1 : 0.1 ~ 0.3 : 0.2 ~ 0.4인 디젤 엔진 오일 조성물.
청구항 3에 있어서,
상기 디젤 엔진 오일 조성물은 0.01 ~ 3.0 중량%의 아연-디티오포스페이트 및 0.01 ~ 1.0 중량%의 디아민계 몰리브덴디티오카바메이트를 포함하는 내마모제를 포함하는 디젤 엔진 오일 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 디젤 엔진 오일 조성물은 알킬화된 디페닐아민, N-알킬화된 페닐렌디아민, 부자유 페놀, 알킬화된 히드로퀴논, 히드록실화된 티오디페닐 에테르, 알킬리덴비스페놀, 오일 용해성 구리 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 산화 방지제를 더욱 포함하는 디젤 엔진 오일 조성물.
청구항 6에 있어서,
상기 산화 방지제의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여 0.01 ~ 5 중량%인 디젤 엔진 오일 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 디젤 엔진 오일 조성물은 금속성 페네이트, 금속성 설포네이트, 금속성 살리실레이트로 이루어진 군에서 선택되는 금속 세정제를 더욱 포함하는 디젤 엔진 오일 조성물.
청구항 8에 있어서,
상기 금속 세정제의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여 0.1 ~ 15 중량%인 디젤 엔진 오일 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 디젤 엔진 오일 조성물은 벤조트리아졸 (Benzotriazole)을 포함하는 방식제를 더욱 포함하는 디젤 엔진 오일 조성물.
청구항 10에 있어서,
상기 방식제의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여 0.01 ~ 5 중량%인 디젤 엔진 오일 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 디젤 엔진 오일 조성물은 폴리옥시알킬렌 폴리올을 포함하는 포말 억제제를 더욱 포함하는 디젤 엔진 오일 조성물.
청구항 12에 있어서,
상기 포말 억제제의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여 0.001 ~ 5 중량%인 디젤 엔진 오일 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 디젤 엔진 오일 조성물은 폴리(메틸 메타크릴레이트)를 포함하는 유동점 강하제를 더욱 포함하는 디젤 엔진 오일 조성물.
청구항 14에 있어서,
상기 유동점 강하제의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여 0.01 ~ 5 중량%인 디젤 엔진 오일 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 디젤 엔진 오일 조성물은 폴리이소부틸렌 석신이미드, 폴리이소부틸렌 석시네이트 에스테르, 및 만니히 베이스(Mannich Base) 무회 분산제로 이루어진 군으로부터 선택되는 분산제를 더욱 포함하는 디젤 엔진 오일 조성물.
청구항 16에 있어서,
상기 분산제의 함량은 디젤 엔진 오일 조성물의 총 중량에 기초하여 0.5 ~ 5 중량%인 디젤 엔진 오일 조성물.
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