KR20200031065A - 금속 가공을 위한 폴리머 다중-인 윤활제 첨가물 - Google Patents

금속 가공을 위한 폴리머 다중-인 윤활제 첨가물 Download PDF

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Abstract

하기 구조를 갖는 화합물을 갖는 조성물:
Figure pct00036

상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C1-20 알킬, C2-22 알케닐, C6 -40 사이클로알킬, C7-40 사이클로알킬렌, C3-20 메톡시 알킬 글리콜 에테르, C3-20 알킬 글리콜 에테르 또는 Y-OH 모이어티이며; 각각의 Y는 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C2-40 알킬렌, C7-40 사이클로알킬렌 또는 C3-40 알킬 락톤 모이어티이며; m은 1 내지 100 범위의 정수이며; x는 1 내지 1000 범위의 정수이다.

Description

금속 가공을 위한 폴리머 다중-인 윤활제 첨가물
관련 출원의 상호 참조
본 특허 비가출원은 하기 두 미국 특허 출원에 대한 우선권을 주장한다:
i) "금속 가공 유체용 알킬페놀-비함유 폴리머 티오포스페이트"라는 제목의 미국 특허 가출원 62461084, 및
ii) "금속 가공 유체용 알킬페놀-비함유 폴리머 포스파이트"라는 제목의 미국 특허 가출원 62619351.
이러한 두 특허 가출원의 내용은 본원에 참조로 통합된다.
금속 가공 유체는 널리 공지되어 있으며, 개선된 금속 가공 유체가 요구된다.
발명의 개략적 개요
하기 구조를 갖는 화합물을 갖는 조성물:
Figure pct00001
상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C1-20 알킬, C2-22 알케닐, C6-40 사이클로알킬, C7-40 사이클로알킬렌, C3-20 메톡시 알킬 글리콜 에테르, C3-20 알킬 글리콜 에테르 또는 Y-OH 모이어티이며; 각각의 Y는 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C2-40 알킬렌, C7-40 사이클로알킬렌 또는 C3-40 알킬 락톤 모이어티이며; m은 1 내지 100 범위의 정수이며; x는 1 내지 1000 범위의 정수이다.
하기 구조를 갖는 화합물을 갖는 조성물:
Figure pct00002
상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C1-20 알킬, C2-22 알케닐, C6 -40 사이클로알킬, C7-40 사이클로알킬렌, C3-20 메톡시 알킬 글리콜 에테르, C3-20 알킬 글리콜 에테르 또는 Y-OH 모이어티이며; 각각의 Y는 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C2-40 알킬렌, C7-40 사이클로알킬렌 또는 C3-40 알킬 락톤 모이어티이며; m은 1 내지 100 범위의 정수이며; x는 1 내지 1000 범위의 정수이다.
하기 구조를 갖는 화합물을 갖는 조성물:
Figure pct00003
상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C1-20 알킬, C2-22 알케닐, C6-40 사이클로알킬, C7-40 사이클로알킬렌, C3-20 메톡시 알킬 글리콜 에테르, C3-20 알킬 글리콜 에테르 또는 Y-OH 모이어티이며; 각각의 Y는 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C2-40 알킬렌, C7-40 사이클로알킬렌 또는 C3-40 알킬 락톤 모이어티이며; m은 1 내지 100 범위의 정수이며; x는 1 내지 1000 범위의 정수이다.
하기 구조를 갖는 화합물을 갖는 조성물:
Figure pct00004
상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C1-20 알킬, C2-22 알케닐, C6 -40 사이클로알킬, C7-40 사이클로알킬렌, C3-20 메톡시 알킬 글리콜 에테르, C3-20 알킬 글리콜 에테르 또는 Y-OH 모이어티이며; 각각의 Y는 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C2-40 알킬렌, C7-40 사이클로알킬렌 또는 C3-40 알킬 락톤 모이어티이며; 각각의 Z는 S 및 O로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되며; m은 1 내지 100 범위의 정수이며; x는 1 내지 1000 범위의 정수이다.
하기 구조를 갖는 화합물을 갖는 조성물:
Figure pct00005
상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C1-20 알킬, C2-22 알케닐, C6 -40 사이클로알킬, C7-40 사이클로알킬렌, C3-20 메톡시 알킬 글리콜 에테르, C3-20 알킬 글리콜 에테르 또는 Y-OH 모이어티이며; 각각의 Y는 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C2-40 알킬렌, C7-40 사이클로알킬렌 또는 C3-40 알킬 락톤 모이어티이며; 각각의 Z는 S 및 O로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되며; m은 1 내지 100 범위의 정수이며; x는 1 내지 1000 범위의 정수이다.
금속 가공 유체 첨가물로서 하기 화합물을 사용하는 단계를 갖는 방법:
Figure pct00006
상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 모이어티이며, 이는 C1-20 알킬, C2-22 알케닐, C6 -40 사이클로알킬, C7-40 사이클로알킬렌, C3-20 메톡시 알킬 글리콜 에테르, C3-20 알킬 글리콜 에테르 또는 Y-OH 모이어티이며; 각각의 Y는 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C2-40 알킬렌, C7-40 사이클로알킬렌 또는 C3-40 알킬 락톤 모이어티이며; m은 1 내지 100 범위의 정수이며; x는 1 내지 1000 범위의 정수이다.
도 1은 Timken 시험 장비의 사진이다.
도 2는 팔렉스 핀 및 비 블록(Falex Pin and Vee Block) 시험 결과를 보여주는 그래프이다.
도 3은 팔렉스 핀 및 비 블록 시험 결과를 보여주는 그래프이다.
도 4는 팔렉스 핀 및 비 블록 시험 결과를 보여주는 그래프이다.
도 5는 팔렉스 핀 및 비 블록 시험 결과를 보여주는 그래프이다.
발명의 상세한 설명
구체예는 금속 가공-유체 첨가물로서 유용한 화합물에 관한 것이다.
한 구체예는 하기 일반적인 구조를 갖는 폴리하이드로겐-포스파이트 화합물에 관한 것이다:
Figure pct00007
상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C1-20 알킬, C2-22 알케닐, C6 -40 사이클로알킬, C7-40 사이클로알킬렌, C3-20 메톡시 알킬 글리콜 에테르, C3-20 알킬 글리콜 에테르 또는 Y-OH 모이어티이며;
각각의 Y는 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C2-40 알킬렌, C7-40 사이클로알킬렌 또는 C3-40 알킬 락톤 모이어티이며;
m은 1 내지 100 범위의 정수이며;
x는 1 내지 1000 범위의 정수이다.
일부 폴리하이드로겐-포스파이트 구체예에서, 각각의 Y는 에틸렌, 프로필렌 또는 카프리락톤 모이어티이다.
일부 폴리하이드로겐-포스파이트 구체예에서, 화합물은 1000 내지 30000 달톤 범위의 중량을 갖는다. 일부 폴리하이드로겐-포스파이트 구체예에서, 화합물은 400 내지 30000 달톤 범위의 중량을 갖는다. 일부 폴리하이드로겐-포스파이트 구체예에서, 화합물은 500 내지 30000 달톤 범위의 중량을 갖는다.
한 구체예는 하기 일반적인 구조를 갖는 포스페이트 화합물에 관한 것이다:
Figure pct00008
상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C1-20 알킬, C2-22 알케닐, C6 -40 사이클로알킬, C7-40 사이클로알킬렌, C3-20 메톡시 알킬 글리콜 에테르, C3-20 알킬 글리콜 에테르 또는 Y-OH 모이어티이며;
각각의 Y는 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C2-40 알킬렌, C7-40 사이클로알킬렌 또는 C3-40 알킬 락톤 모이어티이며;
m은 1 내지 100 범위의 정수이며;
x는 1 내지 1000 범위의 정수이다.
일부 포스페이트 구체예에서, 각각의 Y는 에틸렌, 프로필렌 또는 카프리락톤 모이어티이다.
일부 포스페이트 구체예에서, 화합물은 1000 내지 30000 달톤 범위의 중량을 갖는다. 일부 포스페이트 구체예에서, 화합물은 400 내지 30000 달톤 범위의 중량을 갖는다. 일부 포스페이트 구체예에서, 화합물은 500 내지 30000 달톤 범위의 중량을 갖는다.
한 구체예는 하기 일반적인 구조를 갖는 티오포스페이트 화합물에 관한 것이다:
Figure pct00009
상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C1-20 알킬, C2-22 알케닐, C6 -40 사이클로알킬, C7-40 사이클로알킬렌, C3-20 메톡시 알킬 글리콜 에테르, C3-20 알킬 글리콜 에테르 또는 Y-OH 모이어티이며;
각각의 Y는 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C2-40 알킬렌, C7-40 사이클로알킬렌 또는 C3-40 알킬 락톤 모이어티이며;
m은 1 내지 100 범위의 정수이며;
x는 1 내지 1000 범위의 정수이다.
일부 티오포스페이트 구체예에서, 각각의 Y는 에틸렌, 프로필렌 또는 카프리락톤 모이어티이다.
일부 티오포스페이트 구체예에서, 화합물은 1000 내지 30000 달톤 범위의 중량을 갖는다. 일부 티오포스페이트 구체예에서, 화합물은 400 내지 30000 달톤 범위의 중량을 갖는다. 일부 티오포스페이트 구체예에서, 화합물은 500 내지 30000 달톤 범위의 중량을 갖는다.
한 구체예는 하기 일반적인 구조를 갖는 인-함유 화합물에 관한 것이다:
Figure pct00010
상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C1-20 알킬, C2-22 알케닐, C6 -40 사이클로알킬, C7-40 사이클로알킬렌, C3-20 메톡시 알킬 글리콜 에테르, C3-20 알킬 글리콜 에테르 또는 Y-OH 모이어티이며;
각각의 Y는 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C2-40 알킬렌, C7-40 사이클로알킬렌 또는 C3-40 알킬 락톤 모이어티이며;
각각의 Z는 S 및 O로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되며;
m은 1 내지 100 범위의 정수이며;
x는 1 내지 1000 범위의 정수이다.
일부 인-함유 화합물 구체예에서, 각각의 Y는 에틸렌, 프로필렌 또는 카프리락톤 모이어티이다.
일부 인-함유 화합물 구체예에서, 화합물은 1000 내지 30000 달톤 범위의 중량을 갖는다. 일부 인-함유 구체예에서, 화합물은 400 내지 30000 달톤 범위의 중량을 갖는다. 일부 인-함유 구체예에서, 화합물은 500 내지 30000 달톤 범위의 중량을 갖는다.
한 구체예는 하기 일반적인 구조를 갖는 인-함유 코폴리머 화합물에 관한 것이다:
Figure pct00011
상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C1-20 알킬, C2-22 알케닐, C6 -40 사이클로알킬, C7-40 사이클로알킬렌, C3-20 메톡시 알킬 글리콜 에테르, C3-20 알킬 글리콜 에테르 또는 Y-OH 모이어티이며;
각각의 Y는 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C2-40 알킬렌, C7-40 사이클로알킬렌 또는 C3-40 알킬 락톤 모이어티이며;
각각의 Z는 S 및 O로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되며;
m은 1 내지 100 범위의 정수이며;
x는 1 내지 1000 범위의 정수이다.
일부 인-함유 코폴리머 화합물 구체예에서, 각각의 Y는 에틸렌, 프로필렌 또는 카프리락톤 모이어티이다.
일부 인-함유 코폴리머 화합물 구체예에서, 화합물은 1000 내지 30000 달톤 범위의 중량을 갖는다. 일부 인-함유 코폴리머 화합물 구체예에서, 화합물은 400 내지 30000 달톤 범위의 중량을 갖는다. 일부 인-함유 코폴리머 화합물 구체예에서, 화합물은 500 내지 30000 달톤 범위의 중량을 갖는다.
한 구체예는 하기 일반적인 구조를 갖는 포스파이트 화합물에 관한 것이다:
Figure pct00012
상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 모이어티이며, 이는 C1-20 알킬, C2-22 알케닐, C6-40 사이클로알킬, C7-40 사이클로알킬렌, C3-20 메톡시 알킬 글리콜 에테르, C3-20 알킬 글리콜 에테르 또는 Y-OH 모이어티이며;
각각의 Y는 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C2-40 알킬렌, C7-40 사이클로알킬렌 또는 C3-40 알킬 락톤 모이어티이며;
m은 1 내지 100 범위의 정수이며;
x는 1 내지 1000 범위의 정수이다.
일부 포스파이트 구체예에서, 각각의 Y는 에틸렌, 프로필렌 또는 카프리락톤 모이어티이다.
일부 인-함유 코폴리머 화합물 구체예에서, 화합물은 1000 내지 30000 달톤 범위의 중량을 갖는다. 일부 인-함유 코폴리머 화합물 구체예에서, 화합물은 400 내지 30000 달톤 범위의 중량을 갖는다. 일부 인-함유 코폴리머 화합물 구체예에서, 화합물은 500 내지 30000 달톤 범위의 중량을 갖는다.
포스파이트 화합물, 폴리하이드로겐 포스파이트 화합물, 포스페이트 화합물, 티오포스페이트 화합물 및 티오포스파이트-포스페이트 코폴리머 화합물을 제조하기 위한 방법은 과도한 실험을 수행할 필요 없이 당업자에 의해 결정될 수 있다. 제조 방법의 비제한적 예는 하기 실시예에서 찾아볼 수 있다.
금속 가공 첨가물은 널리 공지되어 있으며, 상기 화합물 중 임의의 화합물이 단독으로 또는 임의의 조합으로 금속 가공 유체용 첨가물로서 사용될 수 있다. 상기 화합물 중 임의의 화합물은 단독으로 또는 임의의 조합으로 당업자에 의해 결정될 수 있는 유용한 양으로 금속 가공 유체용 첨가물로서 사용될 수 있다. 비제한적 예로서, 단독의 또는 임의의 조합의 상기 화합물의 유용한 양은 금속 가공 유체의 5 내지 10 중량% 범위이다. 추가의 비제한적 예에서, 단독으로 또는 임의의 조합의 상기 화합물의 유용한 양은 금속 가공 유체의 0.5 내지 20 중량%의 범위이다.
임의의 상기 황-함유 화합물에서, 화합물 중 황의 양은 화합물 중 인의 양 대비 50 내지 10 몰 퍼센트 범위일 수 있으며; 달리 언급하면, 임의의 상기 황-함유 화합물에서, 인 원자 중 절반 내지 전부의 모든 위치가 황 원자에 결합된다. 또 다른 구체예에서, 화합물 중 황의 양은 화합물 중 인의 양 대비 90 내지 100 몰 퍼센트 범위일 수 있다. 또 다른 구체예에서, 화합물 중 황의 양은 화합물 중 인의 양 대비 100 몰 퍼센트이다.
실시예 I
TNPP -T( 트리스노닐페닐 티오포스페이트 )
기계식 교반기가 장착되고, 질소로 퍼징된 삼구 250 mL 플라스크에 0.1%를 목표로 하는 0.05% 내지 0.5% 범위의 총 노닐페놀 함량을 갖는 75.83 그램의 트리이스노닐페놀 포스파이트(0.110 mol) 및 0.39 그램의 2,5-디메르캅토-1,3,4-티아디아졸(0.0026 mol)을 첨가하였다. 혼합물을 잘 혼합하고, 240℉의 반응 온도로 열을 가하였다. 그 후, 3.37 그램의 원소 황(0.130 mol)을 이 온도에서 첨가하였다. 1시간 후, 반응 온도는 280℉로 상승되었으며, 16-24시간 동안 유지시켰다. 이러한 반응은 질소 블랭켓 하에 발생한다. 생성된 티오포스페이트는 하기 분석 결과를 가졌다:
Figure pct00013
LGP -11-T(알킬페놀 비함유 폴리머 폴리포스파이트 ), 미국 특허 8,563,637B
기계식 교반기가 장착되고, 질소로 퍼징된 삼구 250 mL 플라스크에 75.83 그램의 알킬페놀-비함유 액체 폴리머 포스파이트(미국 특허 8,563,637로부터의 실시예 #2)(약 9100의 분자량) 및 0.39 그램의 2,5-디메르캅토-1,3,4-티아디아졸(0.0026 mol)을 첨가하였다. 혼합물을 잘 혼합하고, 240℉의 반응 온도로 열을 가하였다. 그 후, 3.51 그램의 원소 황(0.109 mol)을 첨가하였다. 1시간 후, 반응 온도는 280℉로 상승되었으며, 16-24시간 동안 유지시켰다. 이러한 반응은 질소 블랭켓 하에 발생한다. 생성된 알킬 페놀 비함유 폴리머 티오포스페이트는 하기 분석 결과를 가졌다:
Figure pct00014
LGP -12-T(알킬페놀 비함유 지환족 폴리 및 코폴리 포스파이트 ) 미국 특허 8,981,042B2
기계식 교반기가 장착되고, 질소로 퍼징된 삼구 250 mL 플라스크에 75.83 그램의 지환족 폴리포스파이트(미국 특허 8,981,042로부터의 실시예 2)(약 14,000의 분자량 범위) 및 0.39 그램의 2,5-디메르캅토-1,3,4-티아디아졸(0.0026 mol)을 첨가하였다. 혼합물을 잘 혼합하고, 240℉의 반응 온도로 열을 가하였다. 그 후, 5.52 그램의 원소 황(0.172 mol)을 첨가하였다. 1시간 후, 반응 온도는 280℉로 상승되었으며, 16-24시간 동안 유지시켰다. 이러한 반응은 질소 블랭켓 하에 발생한다. 페놀 비함유 지환족 알킬화된 폴리 티오포스페이트의 분석 결과는 다음과 같다:
Figure pct00015
LGP ( DPG )-11-T, 미국 특허 8,563,637B
기계식 교반기가 장착되고, 질소로 퍼징된 삼구 250 mL 플라스크에 75.83 그램의 알킬페놀-비함유 액체 폴리머 포스파이트(미국 특허 8,563,637로부터의 실시예 #3)(약 1200의 분자량) 및 0.39 그램의 2,5-디메르캅토-1,3,4-티아디아졸(0.0026 mol)을 첨가하였다. 혼합물을 잘 혼합하고, 240℉의 반응 온도로 열을 가하였다. 그 후, 6.29 그램의 원소 황(0.196 mol)을 첨가하였다. 1시간 후, 반응 온도는 280℉로 상승되었으며, 16-24시간 동안 유지시켰다. 이러한 반응은 질소 블랭켓 하에 발생한다. 생성된 알킬 페놀 비함유 폴리머 티오포스페이트는 하기 분석 결과를 가졌다:
Figure pct00016
DP-6T( 트리이소데실 포스파이트 ) Doverphos 6
기계식 교반기가 장착되고, 질소로 퍼징된 삼구 250 mL 플라스크에 75.83 그램의 트리이소데실 포스파이트(약 500의 분자량) 및 0.39 그램의 2,5-디메르캅토-1,3,4-티아디아졸(0.0026 mol)을 첨가하였다. 혼합물을 잘 혼합하고, 240℉의 반응 온도로 열을 가하였다. 그 후, 4.87의 원소 황(0.152 mol)을 첨가하였다. 1시간 후, 반응 온도는 280℉로 상승되었으며, 16-24시간 동안 유지시켰다. 이러한 반응은 질소 블랭켓 하에 발생한다. 생성된 알킬 페놀 비함유 티오포스페이트는 하기 분석 결과를 가졌다:
Figure pct00017
시험 방법론
4 볼 웨어: 이 시험은 마찰-감소 및 마모 방지 유체를 평가하는데 사용된다. 시험은 강철 컵에 고정된 3개의 고정식 강철 볼 및 3개의 고정식 볼과 접촉되도록 낮게 위치한 4번째 강철 볼을 포함한다. 시험할 유체를 컵에 부었다. 4번째 볼이 유일하게 회전하는 볼이다. 볼에 대한 전형적인 rpm은 1200 rpm이다. 단일 볼은 40 kg의 일정한 하중에서 3개의 고정식 볼과 접촉하여 회전한다. 전형적인 주행 시간은 1시간이다. 아래의 3개 볼에 대한 마모를 측정하고 mm으로 보고하였다. 가장 작은 마모 흔적을 생성하는 유체가 최고의 성능을 갖는다.
Figure pct00018
마모 흔적(mm)
Figure pct00019
시험 결과는 알킬페놀 비함유 폴리머 폴리포스파이트가 탁월한 칼라를 갖는 시중의 트리스노닐페닐 티오포스페이트보다 탁월한 결과를 제공함을 분명히 보여준다. 그리고, 최종 생성물에서 알킬페놀이 존재하지 않는다.
Timken 시험: Timken 시험을 휠과 접촉되는 블록에 압력을 가하는 레버에 중량을 가함으로써 수행하였다. 휠의 바닥 부분은 시험할 유체 중으로 침수된다. 휠이 회전하면서, 윤활제는 블록과 휠의 계면으로 운반된다. 최대 13파운드가 추가될 때 까지 매분마다 1파운드의 중량이 레버에 가해진다. 블록상의 마모 흔적을 측정하고, 밀리미터로 보고하였다. 도 1 참조.
마모 흔적(mm)
Figure pct00020
시험 결과는 알킬페놀 비함유 폴리머 폴리포스파이트가 탁월한 칼라를 갖는 시중의 트리스노닐페닐 티오포스페이트보다 탁월한 결과를 제공함을 분명히 보여준다. 그리고, 최종 생성물에서 알킬페놀은 존재하지 않는다.
실시예 II
하기 포뮬라를 다양한 기계 시험을 위해 제조하였다:
오일 기반 포뮬라
Figure pct00021
물 기반 포뮬라
물 기반 포뮬라를 시중의 반-합성물을 사용하여 제조하였다. 반-합성물을 물로 희석하기 전에 슈퍼 농축물(SC)에 또는 반-합성물을 물로 50% 희석 후 농축물에 첨가물을 첨가하였다. 물로의 50% 희석 후, 모든 시험은 5%에서 물로 희석된 반-합성물로 수행하였다.
Figure pct00022
시험 방법론
오일 기반 시험:
4 볼 웨어: 이 시험은 마찰-감소 및 마모 방지 유체를 평가하는데 사용된다. 시험은 강철 컵에 고정된 3개의 고정식 강철 볼 및 3개의 고정식 볼과 접촉되도록 낮게 위치한 4번째 강철 볼을 포함한다. 시험할 유체를 컵에 부었다. 4번째 볼이 유일하게 회전하는 볼이다. 볼에 대한 전형적인 rpm은 1200 rpm이다. 단일 볼은 40 kg의 일정한 하중에서 3개의 고정식 볼과 접촉하여 회전한다. 전형적인 주행 시간은 1시간이다. 아래의 3개 볼에 대한 마모를 측정하고 mm으로 보고하였다. 가장 작은 마모 흔적을 생성하는 유체가 최고의 성능을 갖는다.
Figure pct00023
마모 흔적(mm)
Figure pct00024
버티칼 드로비드(Vertical Drawbead): 버티칼 드로비드는 금속 조각을 형성하는 유체 능력을 결정하는데 사용되는 기계이다. 버티칼 드로비드는 코팅된 금속 스트립에 압력을 가함으로써 작동한다. 시험할 포뮬라를 2개의 다이(dye) 사이에 올려진 24인치 금속 스트립에 적용하였다. 다이는 스트립 바닥에 500 psi의 압력을 가한다. 코팅된 스트립을 두 다이 사이에서 당겼다. 다이 사이의 스트립을 잡아 당기는 필요한 힘의 양은 X-Y 플롯터(plotter)에 의해 플롯팅하고, 힘은 이러한 곡선으로부터 계산하였다. 모든 경우에, 더 높은 퍼센트 효율은 유체의 성능이 더욱 우수하다는 것을 나타낸다.
이러한 시험에서, 모든 포뮬라는 1018 강철 및 316 스테인레스 강철에서 평가하였다.
316 스테인레스 강철
Figure pct00025
1018 강철
Figure pct00026
마이크로탭 탭 및 토크(Microtap Tap and Torque) 시험: 마이크로탭 시험은 금속을 제거하는 유체의 능력을 결정하는데 사용되는 한 방법이다. 미리 뚫린 구멍이 있는 금속 막대를 바이스(vice)에 고정시켰다. 탭과 금속 막대를 시험할 유체로 코팅시켰다. 탭이 회전하여 두드려져 미리 뚫린 구멍 밖으로 나왔다. 구멍을 두드리는데 필요한 힘은 컴퓨터에 의해 측정하고, 뉴톤 센티미터의 토크로 보고하였다. 모든 경우에, 더 높은 퍼센트 효율은 유체의 성능이 더욱 우수하다는 것을 나타낸다.
이러한 시험에서, 모든 포뮬라는 1018 강철에서 평가하였다.
1018 강철
Figure pct00027
팔렉스 핀 및 비 블록 시험: 팔렉스 핀 및 비 블록은 콜드 헤딩과 같은 보다 엄격한 작동에서 수행되는 유체 능력을 측정하지만, 연삭 작업에도 적용할 수 있다. 핀은 브래스 쉐어 핀(brass shear pin)을 사용하여 고정하였다. 2개의 Vee 블록을 핀에 클램프 고정하였다. 핀과 비 블록을 시험할 유체 중으로 침수시켰다. 비 블록으로부터의 핀 상에 가해진 하중은 250파운드에서 시작한다. 하중은 핀이 2개의 비 블록 사이에서 회전할 때 래치팅 암(ratcheting arm)에 의해 자동으로 증가한다. 핀 상의 하중에 의해 발생하는 토크는 250파운드 하중에서 판독되며, 4500파운드의 최종 하중에 도달하거나 실패가 발생할 때까지 매 250파운드마다 기록된다. 실패는 핀 또는 쉐어 핀이 부러졌음을 내포한다. 도 2 및 3 참조.
물 기반 시험:
마이크로탭 탭 및 토크 시험: 마이크로탭 시험은 금속을 제거하는 유체의 능력을 결정하는데 사용되는 한 방법이다. 미리 뚫린 구멍이 있는 금속 막대를 바이스에 고정시켰다. 탭과 금속 막대를 시험할 유체로 코팅시켰다. 탭이 회전하여 두드려져 미리 뚫린 구멍 밖으로 나왔다. 구멍을 두드리는데 필요한 힘은 컴퓨터에 의해 측정하고, 뉴톤 센티미터의 토크로 보고하였다. 모든 경우에, 더 높은 퍼센트 효율은 유체의 성능이 더욱 우수하다는 것을 나타낸다.
이러한 시험에서, 모든 포뮬라는 1018 강철 및 316 스테인레스 강철에서 평가하였다.
316 스테인레스 강철
Figure pct00028
1018 강철
Figure pct00029
팔렉스 핀 및 비 블록 시험: 팔렉스 핀 및 비 블록은 콜드 헤딩과 같은 보다 엄격한 작동에서 수행되는 유체 능력을 측정하지만, 연삭 작업에도 적용할 수 있다. 핀은 브래스 쉐어 핀을 사용하여 고정하였다. 2개의 비 블록을 핀에 클램프 고정하였다. 핀과 비 블록을 시험할 유체 중으로 침수시켰다. 비 블록으로부터의 핀 상에 가해진 하중은 250파운드에서 시작한다. 하중은 핀이 2개의 비 블록 사이에서 회전할 때 래치팅 암에 의해 자동으로 증가한다. 핀 상의 하중에 의해 발생하는 토크는 250파운드 하중에서 판독되며, 4500파운드의 최종 하중에 도달하거나 실패가 발생할 때까지 매 250파운드마다 기록된다. 실패는 핀 또는 쉐어 핀이 부러졌음을 내포한다. 도 4 및 5 참조.

Claims (35)

  1. 하기 구조를 갖는 화합물을 포함하는 조성물:
    Figure pct00030

    상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C1-20 알킬, C2-22 알케닐, C6 -40 사이클로알킬, C7-40 사이클로알킬렌, C3-20 메톡시 알킬 글리콜 에테르, C3-20 알킬 글리콜 에테르 또는 Y-OH 모이어티이며;
    각각의 Y는 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C2-40 알킬렌, C7-40 사이클로알킬렌 또는 C3-40 알킬 락톤 모이어티이며;
    m은 1 내지 100 범위의 정수이며;
    x는 1 내지 1000 범위의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 Y가 에틸렌, 프로필렌 또는 카프리락톤 모이어티인 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 화합물의 중량이 1000 내지 30000 달톤 범위인 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 화합물의 중량이 400 내지 30000 달톤 범위인 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 화합물의 중량이 500 내지 30000 달톤 범위인 조성물.
  6. 금속 가공 유체 첨가물로서 제1항의 화합물을 사용하는 단계를 포함하는 방법.
  7. 하기 구조를 갖는 화합물을 포함하는 조성물:
    Figure pct00031

    상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C1-20 알킬, C2-22 알케닐, C6 -40 사이클로알킬, C7-40 사이클로알킬렌, C3-20 메톡시 알킬 글리콜 에테르, C3-20 알킬 글리콜 에테르 또는 Y-OH 모이어티이며;
    각각의 Y는 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C2-40 알킬렌, C7-40 사이클로알킬렌 또는 C3-40 알킬 락톤 모이어티이며;
    m은 1 내지 100 범위의 정수이며;
    x는 1 내지 1000 범위의 정수이다.
  8. 제7항에 있어서, 각각의 Y가 에틸렌, 프로필렌 또는 카프리락톤 모이어티인 조성물.
  9. 제7항에 있어서, 화합물의 중량이 1000 내지 30000 달톤 범위인 조성물.
  10. 제7항에 있어서, 화합물의 중량이 400 내지 30000 달톤 범위인 조성물.
  11. 제7항에 있어서, 화합물의 중량이 500 내지 30000 달톤 범위인 조성물.
  12. 금속 가공 유체 첨가물로서 제7항의 화합물을 사용하는 단계를 포함하는 방법.
  13. 하기 구조를 갖는 화합물을 포함하는 조성물:
    Figure pct00032

    상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C1-20 알킬, C2-22 알케닐, C6 -40 사이클로알킬, C7-40 사이클로알킬렌, C3-20 메톡시 알킬 글리콜 에테르, C3-20 알킬 글리콜 에테르 또는 Y-OH 모이어티이며;
    각각의 Y는 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C2-40 알킬렌, C7-40 사이클로알킬렌 또는 C3-40 알킬 락톤 모이어티이며;
    m은 1 내지 100 범위의 정수이며;
    x는 1 내지 1000 범위의 정수이다.
  14. 제13항에 있어서, 각각의 Y가 에틸렌, 프로필렌 또는 카프리락톤 모이어티인 조성물.
  15. 제13항에 있어서, 화합물의 중량이 1000 내지 30000 달톤 범위인 조성물.
  16. 제13항에 있어서, 화합물의 중량이 400 내지 30000 달톤 범위인 조성물.
  17. 제13항에 있어서, 화합물의 중량이 500 내지 30000 달톤 범위인 조성물.
  18. 금속 가공 유체 첨가물로서 제13항의 화합물을 사용하는 단계를 포함하는 방법.
  19. 하기 구조를 갖는 화합물을 포함하는 조성물:
    Figure pct00033

    상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C1-20 알킬, C2-22 알케닐, C6 -40 사이클로알킬, C7-40 사이클로알킬렌, C3-20 메톡시 알킬 글리콜 에테르, C3-20 알킬 글리콜 에테르 또는 Y-OH 모이어티이며;
    각각의 Y는 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C2-40 알킬렌, C7-40 사이클로알킬렌 또는 C3-40 알킬 락톤 모이어티이며;
    각각의 Z는 S 및 O로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되며;
    m은 1 내지 100 범위의 정수이며;
    x는 1 내지 1000 범위의 정수이다.
  20. 제19항에 있어서, 각각의 Y가 에틸렌, 프로필렌 또는 카프리락톤 모이어티인 조성물.
  21. 제19항에 있어서, 화합물의 중량이 1000 내지 30000 달톤 범위인 조성물.
  22. 제19항에 있어서, 화합물의 중량이 400 내지 30000 달톤 범위인 조성물.
  23. 제19항에 있어서, 화합물의 중량이 500 내지 30000 달톤 범위인 조성물.
  24. 금속 가공 유체 첨가물로서 제19항의 화합물을 사용하는 단계를 포함하는 방법.
  25. 하기 구조를 갖는 화합물을 포함하는 조성물:
    Figure pct00034

    상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C1-20 알킬, C2-22 알케닐, C6 -40 사이클로알킬, C7-40 사이클로알킬렌, C3-20 메톡시 알킬 글리콜 에테르, C3-20 알킬 글리콜 에테르 또는 Y-OH 모이어티이며;
    각각의 Y는 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C2-40 알킬렌, C7-40 사이클로알킬렌 또는 C3-40 알킬 락톤 모이어티이며;
    각각의 Z는 S 및 O로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되며;
    m은 1 내지 100 범위의 정수이며;
    x는 1 내지 1000 범위의 정수이다.
  26. 제25항에 있어서, 각각의 Y가 에틸렌, 프로필렌 또는 카프리락톤 모이어티인 조성물.
  27. 제25항에 있어서, 화합물의 중량이 1000 내지 30000 달톤 범위인 조성물.
  28. 제25항에 있어서, 화합물의 중량이 400 내지 30000 달톤 범위인 조성물.
  29. 제25항에 있어서, 화합물의 중량이 500 내지 30000 달톤 범위인 조성물.
  30. 금속 가공 유체 첨가물로서 제25항의 화합물을 사용하는 단계를 포함하는 방법.
  31. 금속 가공 유체 첨가물로서 하기 화합물을 사용하는 단계를 포함하는 방법:
    Figure pct00035

    상기 식에서, 각각의 R은 독립적으로 선택된 모이어티이며, 이는 C1-20 알킬, C2-22 알케닐, C6-40 사이클로알킬, C7-40 사이클로알킬렌, C3-20 메톡시 알킬 글리콜 에테르, C3-20 알킬 글리콜 에테르 또는 Y-OH 모이어티이며;
    각각의 Y는 독립적으로 선택된 알킬페놀-비함유 모이어티이며, 이는 C2-40 알킬렌, C7-40 사이클로알킬렌 또는 C3-40 알킬 락톤 모이어티이며;
    m은 1 내지 100 범위의 정수이며;
    x는 1 내지 1000 범위의 정수이다.
  32. 제31항에 있어서, 각각의 Y가 에틸렌, 프로필렌 또는 카프리락톤 모이어티인 조성물.
  33. 제31항에 있어서, 화합물의 중량이 1000 내지 30000 달톤 범위인 조성물.
  34. 제31항에 있어서, 화합물의 중량이 400 내지 30000 달톤 범위인 조성물.
  35. 제31항에 있어서, 화합물의 중량이 500 내지 30000 달톤 범위인 조성물.
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