KR20240040664A - 연료 효율적인 모터 사이클 응용을 위한 윤활 조성물 - Google Patents

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KR20240040664A
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히데타카 호시노
아키유키 혼다
기욤 카펜티어
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에프톤 케미칼 코포레이션
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Abstract

본 발명은 모터사이클용으로 구성된 윤활 조성물 및 또한 개선된 연비를 달성하기 위해 일반적으로 공통 섬프 또는 저장소로부터 제공되는 단일 윤활 조성물로 모터사이클 엔진, 변속기, 및 클러치 조립체를 윤활하는 방법에 관한 것이다.

Description

연료 효율적인 모터사이클 응용을 위한 윤활 조성물{LUBRICATING COMPOSITION FOR FUEL EFFICIENT MOTORCYCLE APPLICATIONS}
본 발명은 윤활 조성물, 및 특히 모터사이클 응용에 적합한 윤활 조성물에 관한 것이다.
모터사이클에서, 공통 유체는 엔진뿐만 아니라 변속기 및/또는 습식 클러치를 포함하여 구동장치에 윤활을 제공한다. 이와 같이, 모터사이클 엔진에 사용되는 윤활 조성물은 구동장치에 적합한 마찰 특성 및 엔진에 적합한 윤활 특성의 균형을 갖도록 제형화된다. 이는 엔진 또는 크랭크케이스가 한 유형의 윤활제에 의해 윤활되고 구동장치가 제2 유형의 윤활제로 윤활되는, 승용차와 같은 다른 차량용 윤활제와는 대조적이다. 모터사이클 응용에서 이러한 이중 목적 유체는 연비를 향상시키기 위해 엔진 크랭크케이스의 점도와 마찰을 줄이는 것이 종종 바람직하지만, 반면에 적절한 작동을 위해서는 변속기 및/또는 클러치 조립체에서 충분한 마찰을 유지하는 것이 중요하기 때문에 제형화 문제를 야기한다. 따라서, 승용차 응용을 위해 제형화된 윤활제는 일반적으로 모터사이클 응용에 적합하지 않은데, 그 이유는 승용차 유체는 무엇보다도 대부분의 모터사이클의 변속기 및/또는 클러치 구성요소를 윤활하기 위한 마찰 계수가 너무 낮을 수 있기 때문이다.
모터사이클 윤활제의 고유한 과제를 고려하여, 산업계에서는 모터사이클 응용의 윤활제 품질과 성능을 적절하게 평가하기 위한 표준을 개발하였다. 특히 JASO T 903:2016은 모터사이클 윤활제에 대한 성능 요구 사항을 정의하고, 모터사이클의 변속기 및/또는 클러치 조립체에 대한 마찰 및/또는 마모 요구 사항을 충족하기 위해 다른 기준 중에서도 특정 고온 고전단 점도 최소값(HTHS)을 요구한다. 전통적으로, 모터사이클 윤활제에 대한 HTHS 요구는 해당 응용에 적합한 점도 등급을 10W-30 이상의 점도 등급 윤활제로 제한하는 경향이 있다. 이전에는 HTHS 및 습식 클러치 성능 요구 사항을 통과하는 저점도 모터사이클 윤활제를 제형화하는 것이 불가능했다.
일 접근법 또는 실시 형태에서, 본 발명은 윤활유 조성물을 사용한 모터사이클의 연비 개선 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 엔진 크랭크케이스 및 모터사이클의 습식 클러치를 포함한 변속기를 공통 섬프의 윤활유 조성물로 윤활하는 단계를 포함한다. 윤활 조성물은 0W-20, 0W-16, 0W-12 또는 0W-8로부터 선택되는 점도 등급을 가지며, (a) 윤활 점도의 적어도 하나의 기유; (b) 중량 평균 분자량이 약 500,000 이하인 비분산성 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체 점도 개질제 및 선택적으로 (c) 몰리브덴 디알킬 디티오카르바메이트를 포함한다. 윤활 조성물은 JASO T 903:2016에 따라 측정시 150℃에서 2.9 cP 이상의 고온 고전단(HTHS) 점도 및 MA, MA1, MA2 또는 MB의 클러치 마찰 등급을 갖고, 모터사이클의 연비는 WMTC 사이클에 따라 측정시 모터사이클이 더 높은 점도 등급 10W-30 윤활제로 윤활될 때 WMTC 사이클을 사용하여 측정한 것보다 적어도 1% 더 향상된다.
다른 실시 형태에서, 이전 단락의 방법은 임의의 조합으로 선택적인 특징 또는 단계를 갖는 실시 형태를 또한 포함할 수 있다. 선택적인 특징, 단계, 또는 실시 형태는 하기 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 윤활 조성물은 10 cP 미만, 바람직하게는 약 6 내지 약 9 cP의 KV100을 가짐; 및/또는 윤활 조성물은 약 250 내지 약 350의 점도 지수를 가짐; 및/또는 비분산성 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체는 적어도 약 700 이하의 단량체 에스테르 모이어티 내 히드로카르빌 기를 갖는 (메트)아크릴레이트 단량체 단위 및 선택적으로 약 6,000 내지 약 8,000의 단량체 에스테르 모이어티 내 히드로카르빌 기를 갖는 (메트)아크릴레이트 단량체 단위를 포함하는 중합된 단량체 단위를 가짐; 및/또는 비분산성 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체는 약 200,000 내지 약 500,000의 중량 평균 분자량을 갖고 약 1.5 내지 약 2.5의 다분산도를 가지며, 약 500 내지 약 700의 단량체 에스테르 모이어티 내 히드로카르빌 기를 갖는 (메트)아크릴레이트 단량체 단위만을 포함함; 및/또는 윤활 조성물은 약 10 내지 약 20 중량%의 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체를 포함함; 및/또는 윤활 조성물에는 몰리브덴 디알킬 디티오카르바메이트가 결여되어 있음; 및/또는 윤활 조성물은 몰리브덴 디알킬 디티오카르바메이트로부터 제공된 몰리브덴을 약 800 ppm 이하 포함함; 및/또는 모터사이클은 150 cm3 이하의 엔진 용량을 가짐.
다른 실시 형태에서, 본 발명은 또한 모터사이클의 크랭크케이스 및 습식 클러치를 윤활하는 방법을 기재하며, 여기서 상기 방법은 엔진 크랭크케이스 및 모터사이클의 습식 클러치를 포함한 변속기를 공통 섬프의 윤활유 조성물로 윤활하는 단계를 포함하고, 윤활 조성물은 (i) 0W-20, 0W-16, 0W-12, 또는 0W-8로부터 선택된 점도 등급; (ii) 에틸렌-프로필렌 올레핀 공중합체 및/또는 비분산성 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체로부터 선택된 중합체성 점도 개질제 약 5 내지 약 20 중량%를 가지며, 여기서 중합체성 점도 개질제는 약 20,000 내지 약 500,000의 중량 평균 분자량을 갖고; (iii) 선택적으로 몰리브덴 디알킬 디티오카르바메이트 마찰 개질제로부터 제공된 몰리브덴을 약 800 ppm 이하 포함한다. 접근법에서, 윤활 조성물은 (i) JASO T 903:2016에 따라 측정시 MA, MA1, MA2 또는 MB의 클러치 마찰 등급을 나타내고 (ii) JASO T 903:2016에 따른 150℃에서의 고온 고전단(HTHS) 점도를 10W-30 윤활제의 HTHS 점도의 약 20% 내에서 나타내며; 윤활유 조성물로 윤활된 모터사이클은 더 높은 점도 등급 10W-30 윤활제로 윤활될 때 모터사이클에서 측정된 연비보다 적어도 1% 더 좋은 WMTC 사이클에 따라 측정된 연비를 가진다.
다른 실시 형태에서, 이전 단락의 방법은 임의의 조합으로 선택적인 특징 또는 단계를 갖는 실시 형태를 추가로 포함할 수 있다. 선택적인 특징, 단계, 또는 실시 형태는 하기 중 하나 이상을 포함할 수 있다: (i) 윤활 조성물은 JASO T 903:2016에 따라 측정시 150℃에서 적어도 2.9 cP의 고온 고전단(HTHS) 점도를 가짐; 및/또는 윤활 조성물은 약 160 내지 약 350의 점도 지수를 가짐; 및/또는 중합체성 점도 개질제는 적어도, 중합된 단량체 단위로서, 약 500 내지 약 700의 단량체 에스테르 모이어티 내 히드로카르빌 기를 갖는 (메트)아크릴레이트 단량체 단위 및 선택적으로 약 6,000 내지 약 8,000의 단량체 에스테르 모이어티 내 히드로카르빌 기를 갖는 (메트)아크릴레이트 단량체 단위를 갖는 비분산성 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체임; 및/또는 중합체성 점도 개질제는 약 200,000 내지 약 300,000의 중량 평균 분자량을 가짐; 및/또는 윤활 조성물은 10 cP 미만의 KV100 점도를 가짐; 및/또는 모터사이클은 150 cm3 이하의 엔진 용량을 가짐.
또 다른 실시 형태에서, 엔진 크랭크케이스 및 습식 클러치를 포함한 변속기 둘 모두를 윤활하는 데 효과적인 모터사이클 윤활 조성물이 본 명세서에 기재되어 있다. 접근법에서, 모터사이클 윤활 조성물은 0W-20, 0W-16, 0W-12 또는 0W-8로부터 선택되는 점도 등급을 가지며, 추가로 윤활 점도의 적어도 하나의 기유; 중량 평균 분자량이 약 20,000 내지 약 450,000이고 선택적으로 중합된 단량체 단위로서 약 700 이하의 단량체 에스테르 모이어티 내 히드로카르빌 기를 갖는 (메트)아크릴레이트 단량체 단위를 갖는 비분산성 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체성 점도 개질제; 약 250 내지 약 350의 점도 지수; 몰리브덴 디알킬 디티오카르바메이트로부터 제공된 몰리브덴을 약 800 ppm 이하 포함하고; 윤활 조성물은 JASO T 903:2016에 따라 측정시 150℃에서 2.9 cP 이상의 고온 고전단(HTHS) 점도 및 MA, MA1, MA2 또는 MB의 클러치 마찰 등급을 갖고; 윤활 조성물로 윤활된 모터사이클은 더 높은 점도 등급 10W-30 윤활유로 윤활될 때 모터사이클에서 측정된 연비보다 적어도 1% 더 좋은 WMTC 사이클에 따라 측정된 연비를 나타낸다.
다른 실시 형태에서, 이전 단락의 모터사이클 윤활 조성물은 임의의 조합으로 선택적인 특징 또는 성분을 갖는 실시 형태를 추가로 포함할 수 있다. 선택적인 특징, 성분, 또는 실시 형태는 하기 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 윤활 조성물은 10 cP 미만, 바람직하게는 약 6 내지 약 9 cP의 KV100을 가짐; 및/또는 윤활 조성물은 약 10 내지 약 20 중량%의 비분산성 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체를 포함함; 및/또는 윤활 조성물에는 몰리브덴 디알킬 디티오카르바메이트 마찰 개질제가 결여되어 있음; 및/또는 윤활 조성물은 몰리브덴 디알킬 디티오카르바메이트로부터 제공된 몰리브덴을 약 10 ppm 내지 약 800 ppm 포함함; 및/또는 모터사이클은 150 cm3 이하의 엔진 용량을 가짐.
본 발명은 모터사이클용으로 구성된 윤활 조성물 및 또한 일반적으로 공통 섬프 또는 저장소로부터 제공되는 단일 윤활 조성물로 모터사이클 엔진, 변속기, 및 클러치 조립체를 윤활하는 방법에 관한 것이다. 배경기술에 언급된 바와 같이, 모터사이클용 윤활제는 엔진 크랭크케이스 이상의 윤활제가 필요하다. 모터사이클 윤활제는 또한 변속기와 클러치를 포함한 구동장치 부품을 윤활시킨다. 따라서 해당 유체에 대한 테스트 및 요구 사항은 일반적인 승용차 모터 오일용 윤활제와 상당히 다르다.
특히 고온 고전단 점도(HTHS)와 습식 클러치 성능은 모터사이클 윤활제에 대한 고유한 요구이다. 아래 표 1 및 표 2는 JASO T903:2016에서 정한 모터사이클 오일 표준의 개요를 제공한다. 표 1에 나타낸 바와 같이, HTHS 점도의 최소값 2.9 cP는 변속기 및 클러치 보호 성능을 고려하여 결정되었으며, 배경기술에 언급된 바와 같이, 이 최소값은 이전에는 모터사이클 엔진 오일의 점도 등급을 10W-30 이상으로 제한하는 경향이 있었다. 모터사이클 윤활제의 유체 점도를 낮출 때 이러한 고온 점도를 달성하려는 시도는 문제가 되었다.
[표 1]
[표 2]
HTHS 성능 및 습식 클러치 성능도 달성하는 저점도 모터사이클 윤활 조성물을 개발하면 향상된 연비라는 추가적인 이점을 가진다. 예기치 않게, 0W-20, 0W-16, 0W-12 또는 0W-8의 저점도 등급을 갖는 본 발명의 윤활 조성물은 더 높은 점도 10W-30 윤활제의 HTHS 및 습식 클러치 성능 수준을 달성한다. 이러한 윤활 조성물은 또한 변속기 보호 성능 및 클러치 성능과 같은 모터사이클 엔진 오일의 특정 성능 요구 사항에 영향을 주지 않고 1% 이상, 1.2% 이상, 1.4% 이상, 1.6% 이상, 또는 1.8% 이상(또는 그 사이의 모든 범위)의 (10W-30 기준 윤활제와 비교하여) 더 높은 연비를 달성한다.
일 접근법 또는 실시 형태에서, 저점도, 특히 약 10 cP 이하, 또는 약 6 내지 약 9 cP의 KV100에서도 요구되는 변속기 보호 및 클러치 성능을 달성하도록 구성된 선별된 윤활유 조성물을 사용한 모터사이클(예를 들어, 엔진 용량이 150 cc 이하인 모터사이클)의 연비 개선 방법이 제공된다. 일 양태에서, 방법은 엔진 크랭크케이스 및 모터사이클의 습식 클러치를 포함한 변속기를 공통 섬프의 윤활유 조성물로 윤활하는 단계를 포함한다. 윤활 조성물은 0W-20, 0W-16, 0W-12 또는 0W-8로부터 선택되는 점도 등급을 가지며, (a) 윤활 점도의 적어도 하나의 기유; (b) 중량 평균 분자량이 약 500,000 이하인 에틸렌-프로필렌 올레핀 공중합체 또는 비분산성 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체로부터 선택되는 중합체성 점도 개질제 및 선택적으로 (c) 몰리브덴 디알킬 디티오카르바메이트를 포함한다. 일 접근법에서, 방법 및 이의 윤활 조성물은 JASO T 903:2016에 따라 측정시 150℃에서 2.9 cP 이상의 고온 고전단(HTHS) 점도 및 MA, MA1, MA2 또는 MB의 클러치 마찰 등급을 나타낸다. 다른 접근법에서, 방법 및 이의 윤활 조성물은 150℃에서 10W-30 윤활제의 HTHS 점도의 +/- 20% 이내의 HTHS 점도를 나타낸다(다른 접근법에서는, HTHS 점도는 10W-30 윤활제의 HTHS 점도의 약 15% 이내, 약 14% 이하 이내, 또는 약 12% 이내). 그러한 낮은 점도 등급 및 마찰 및 클러치 성능 통과에도 불구하고, 본 명세서의 유체로 윤활될 때 측정된 모터사이클의 연비는 WMTC(World Motorcycle Test Cycle)에 따라 측정시 높은 점도 등급 10W-30 윤활제로 윤활된 모터사이클의 연비보다 약 1% 이상 향상된다(다른 접근법에서는, 최소 1.2% 이상, 최소 1.4% 이상, 최소 1.6% 이상, 또는 최소 1.8% 이상(또는 그 사이의 범위)). 이러한 방법 및 윤활유 조성물은 엔진 용량이 150 cc 이하, 다른 실시 형태에서는 약 80 내지 약 130 cc, 또는 약 100 내지 약 130 cc인 WMTC 하에서의 클래스-1 모터사이클에 특히 적합하다.
본 명세서의 모터사이클 윤활 조성물은 높은 점도 지수를 나타내고 예기치 않게 HTHS 점도 통과를 달성하고 또한 고점도 10W-30 윤활제와 비교하여 향상된 연비를 달성하는 저점도 윤활제에서 습식 클러치 성능을 달성하는 선택된 중합체성 점도 개질제를 포함한다. 적합한 중합체성 점도 개질제는 점도 개질제의 특정 특성이 충족되는 경우 에틸렌-프로필렌 올레핀 공중합체, 비분산성 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 본 명세서의 윤활 조성물은 본 발명의 선택된 중합체성 첨가제를 사용하여 약 160 내지 약 350의 모터사이클 윤활제에 대한 정상 점도 지수보다 더 높을 수 있다. 각각의 적합한 중합체성 첨가제는 하기에 추가로 기재될 것이다.
폴리(메트)아크릴레이트 공중합체
일 양태에서, 본 명세서의 모터사이클 윤활제는 선택된 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체를 포함한다. 일부 접근법에서, 선택된 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체는 이전 모터사이클 윤활제와 비교하여 본 발명의 윤활제의 더 높은 점도 지수를 달성하도록 구성되고, 다른 접근법에서, 선택된 폴리(메트)-아크릴레이트 공중합체는 또한 특정 분자량 및/또는 하나 이상의 별개의 분자량 펜던트 아암의 블렌드일 수 있는 특정 펜던트 사이드기 또는 아암, 예를 들어, 공중합체를 형성하는 (메트)아크릴레이트 단량체 단위의 에스테르 모이어티에 저분자량, 중간 분자량 및/또는 고분자량 펜던트 히드로카르빌기를 가질 수 있다. 실시 형태에서, 본 명세서의 윤활제는 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체를 약 20 중량%까지 포함할 수 있고, 다른 접근법에서는 약 3 내지 약 18 중량%, 또는 약 4 내지 약 16 중량% 포함할 수 있다. 중합체 처리 속도는 달리 지시하지 않는 한 액체(기유에 희석) 기준으로 제공된다. 하나의 예시적인 접근법에서, 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체는 하기 화학식 I의 구조를 가질 수 있으며, 여기서 z는 약 20,000 내지 약 1,500,00(다른 접근법에서는 약 100,000 내지 약 500,000, 또는 약 200,000 내지 약 450,000, 또는 약 2000,000 내지 약 300,000)의 중량 평균 분자량을 달성하기에 충분한 정수이고, R은 단량체 단위가 아크릴레이트인 경우 수소이고, 단량체 단위가 메타크릴레이트인 경우 메틸기이고, R'는 본 명세서에 기재된 아암 분자량을 달성하도록 크기가 조정된 선형 또는 분지형 히드로카르빌 기이다:
(화학식 I)
본 명세서에서 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체를 포함하는 윤활제는 약 250 내지 약 350, 바람직하게는 약 270 내지 약 320, 또는 보다 바람직하게는 약 280 내지 약 310의 점도 지수(ASTM D2270에 의해 결정됨)를 가질 수 있다. 본 명세서의 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체는 후술하는 바와 같이 중합체 전체에 걸쳐 랜덤하게 이격된 상이한 (메트)아크릴레이트 단량체 단위를 가질 수 있다.
본 명세서에서 독특한 모터사이클 유체를 위한 이러한 공중합체를 형성하기에 적합한 단량체 또는 반응물은 하기로부터 선택된 적어도 하나, 및 선택적으로 적어도 2개의 별개의 (메트)아크릴레이트 단량체 또는 반응물의 블렌드를 포함한다: (1) 약 700 이하, 바람직하게는 약 100 내지 약 700 또는 약 400 내지 약 700의 낮은 내지 중간 중량 평균 분자량의 에스테르 모이어티 내 히드로카르빌 기(들)를 갖는 (메트)아크릴레이트 단량체 및, 선택적으로 (2) 약 6,000 내지 약 10,000 또는 약 6,000 내지 약 8,000의 높은 중량 평균 분자량의 단량체의 에스테르 모이어티 내 히드로카르빌 기를 갖는 (메트)아크릴레이트 단량체. 본 명세서에서 사용된 바와 같은, "(메트)아크릴레이트"는 메타크릴레이트 및/또는 아크릴레이트 단량체 또는 단량체 단위(또는 혼합물) 둘 모두를 나타낸다. 또한 본 명세서에 사용된 바와 같이, 단량체 내의 에스테르 히드로카르빌 기의 분자량에는 히드로카르빌 사슬 뿐만 아니라 에스테르 산소가 포함되지만, 카르보닐 기는 포함되지 않는다.
전형적으로, 형성되거나 생성된 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체는 약 20,000 이상, 일부 경우에는 약 250,000 이하 또는 약 200,000 이하, 예컨대 약 140,000 내지 약 240,000 또는 약 140,000 내지 약 200,000의 전체 공중합체의 수 평균 분자량을 달성하는데 효과적인 단량체 양을 갖는다. 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체는 또한 약 2.8 이하, 또는 약 2.6 이하, 다른 접근법에서는 약 1.8 내지 약 2.6 범위의 다분산 지수(Mw/Mn)를 가질 수 있다. 또 다른 접근법에서, 본 명세서의 공중합체는 2개의 서로 다른 크기의 펜던트 아암을 가질 수 있고, 그러한 맥락에서 고분자량 아암과 저분자량 아암 사이의 분자량 비율은 약 10:1 내지 약 50:1이고, 다른 접근법에서는 약 11:1 내지 약 30:1, 또 다른 접근법에서는 약 12:1 내지 약 25:1이다. 다른 경우에, 본 명세서의 공중합체는 고분자량 아암과 저분자량 아암 사이의 분자량 비율이 약 1.5:1 내지 약 25:1이고, 다른 접근법에서는 약 1.5:1 내지 약 16:1이다.
접근법 또는 실시 형태에서, 본 명세서의 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체는 저분자량 내지 중간 분자량 및/또는 (선택적인) 고분자량 펜던트 히드로카르빌 (메트)아크릴레이트 단량체의 선택된 양의 선형, 랜덤 공중합체 형태의 반응 생성물을 포함한다. 이러한 단량체 및 단량체 단위는 아래에 더 기술되어 있으며 각자 에스테르 사슬에 선형 및/또는 분지형 히드로카르빌 기를 모두 포함하고, 일부 실시 형태에서는 적어도 하나, 및 선택적으로 적어도 2개의 별개의 분자량 펜던트 아암을 갖는 빗 모양(comb-like) 공중합체를 형성한다.
실시 형태 또는 접근법에서, 저분자량 히드로카르빌 (메트)아크릴레이트 단위 또는 단량체는 에스테르 모이어티 내 선형 또는 분지형 히드로카르빌 기, 바람직하게는 에스테르 모이어티 내 선형 또는 분지형 알킬 기를 갖는 알킬 (메트)아크릴레이트로부터 유래되고, 단량체 에스테르 모이어티(임의의 분지화 포함)의 총 탄소 사슬 길이는 6 내지 20개 탄소, 바람직하게는 12 내지 16개 탄소이다. 예시적인 저분자량 히드로카르빌 (메트)아크릴레이트는, C12 내지 C16의 범위의 알킬 사슬 길이 및 특히 블렌드에 12, 14, 및 16개의 탄소의 알킬 사슬을 갖는 (메트)아크릴레이트 단량체 또는 단량체 단위의 블렌드(그 중 C12 알킬 (메트)아크릴레이트가 대다수임)를 포함할 수 있는 라우릴 (메트)아크릴레이트일 수 있다. 다른 실시 형태 또는 접근법에서, 저분자량 또는 중간 분자량 히드로카르빌 (메트)아크릴레이트 단위는 중량 평균 분자량이 약 500 이상 700 이하인 히드로카르빌 기 또는 전체 히드로카르빌 에스테르 길이(임의의 분지 포함)를 갖는 히드로카르빌 (메트)아크릴레이트 단량체로부터 유래된다. 이들 분자량의 사슬은 올레핀 또는 선택적으로, (메트)아크릴산으로 에스테르화된 중합체성 알코올의 거대단량체로부터 유래될 수 있다. 거대단량체는 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 부타디엔, 이소프렌, 또는 이들의 조합을 포함하는 알켄 또는 알카디엔으로부터 유래될 수 있고, 약 700 이하, 예컨대 약 500 내지 약 700의 분자량을 가질 수 있다.
또 다른 실시 형태 또는 접근법에서, 선택적인 고분자량 히드로카르빌 (메트)아크릴레이트 단위 또는 단량체는 중량 평균 분자량이 약 6,000 이상 10,000 이하 또는 약 6,000 내지 약 8,000인 히드로카르빌 기 또는 전체 히드로카르빌 에스테르 길이(임의의 분지 포함)를 갖는 히드로카르빌 (메트)아크릴레이트 단량체로부터 유래된다. 이들 고분자량의 사슬은 (메트)아크릴산으로 에스테르화된 중합체성 알코올의 거대단량체로부터 유래될 수 있다. 거대단량체는 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 부타디엔, 이소프렌, 또는 이들의 조합을 포함하는 알켄 또는 알카디엔으로부터 유래될 수 있고, 약 10,000 이하 또는 약 8,000 이하, 예컨대 약 500 내지 약 10,000, 또는 약 6,000 내지 약 8,000의 분자량을 가질 수 있다.
선택적 실시 형태에서, 본 명세서의 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체는 또한 예를 들어, 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트 및/또는 다양한 분산성 단량체 및 단량체 단위를 포함하여 다른 선택적 단량체 및 단량체 단위를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체는 또한 선택적으로 하나 이상의 분산성 단량체 또는 단량체 단위로 관능화될 수 있으나; 그러나, 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체는 비분산성 중합체이고, 따라서 본 명세서에 언급된 바와 같은 분산성 모이어티가 없거나 결여되어 있는 것이 바람직하다.
일 선택적 접근법에서, 분산성 단량체 또는 단량체 단위는 질소-함유 단량체 또는 이의 단위일 수 있다. 이러한 단량체는 사용되는 경우 중합체에 분산성 관능기를 부여할 수 있다. 일부 접근법에서, 질소-함유 단량체는 메타크릴레이트, 메타크릴아미드 등과 같은 (메트)아크릴 단량체일 수 있다. 일부 접근법에서, 아크릴 모이어티에 대한 질소-함유 모이어티의 연결은 질소 원자 또는 대안적으로 산소 원자를 통해 이루어질 수 있으며, 이 경우 단량체의 질소는 단량체의 다른 곳에 위치될 것이다. 질소-함유 단량체는 또한 비닐-치환된 질소 헤테로시클릭 단량체 및 비닐 치환된 아민과 같은 (메트)아크릴 단량체 이외의 것일 수 있다. 질소-함유 단량체는 예를 들어 미국 특허 US 6,331,603호에서의 것을 포함한다. 다른 적합한 분산성 단량체는 제한 없이, 디알킬아미노알킬 아크릴레이트, 디알킬아미노알킬 (메트)아크릴레이트, 디알킬아미노알킬 아크릴아미드, 디알킬아미노알킬 메타크릴아미드, N-tert 알킬 아크릴아미드, 및 N-tert 알킬 메타크릴아미드를 포함하고, 여기서, 알킬 기 또는 아미노알킬 기는 독립적으로 1 내지 8개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 예를 들어, 분산성 단량체는 디메틸아미노에틸(메트)아크릴레이트일 수 있다. 질소-함유 단량체는 예를 들어 t-부틸 아크릴아미드, 디메틸아미노프로필(메트)아크릴아미드, 디메틸아미노에틸 메타크릴아미드, N-비닐 피롤리돈, N-비닐이미다졸 또는 N-비닐 카프로락탐일 수 있다. 이는 또한 4-페닐아조아닐린, 4-아미노디페닐아민, 2-아미노벤즈이미다졸, 3-니트로아닐린, 4-(4-니트로페닐아조)아닐린, N-(4-아미노-5-메톡시-2-메틸-페닐)-벤즈아미드, N-(4-아미노-2,5-디메톡시-페닐)-벤즈아미드, N-(4-아미노-2,5-디에톡시-페닐)-벤즈아미드, N-(4-아미노-페닐)-벤즈아미드, 4-아미노-2-히드록시-벤조산을 포함하는, 국제공개 WO2005/087821호에 개시된 방향족 아민 중 어느 하나를 기반으로 하는 (메트)아크릴아미드일 수 있다.
본 발명의 (메트)아크릴레이트 공중합체는 전형적으로 약 20,000 이상, 다른 접근법에서는 약 250,000 이하 또는 약 200,000 이하의 수 평균 분자량을 갖도록 합성된다. 수 평균 분자량의 적합한 범위는 약 140,000 내지 약 250,000, 다른 접근법에서는 약 150,000 내지 약 200,000을 포함한다. 본 명세서에서 이러한 공중합체는 전형적으로 약 1 내지 약 3, 및 다른 접근법에서, 약 1.2 내지 약 3.5, 및 또 다른 접근법에서, 약 1.5 내지 약 3, 및 또 다른 접근법에서, 약 1.6 내지 약 2.5의 범위의 다분산 지수를 갖는다.
(메트)아크릴레이트 공중합체는 임의의 적합한 통상적인 또는 제어된 자유-라디칼 중합 기술에 의해 제조될 수 있다. 예로는 통상적인 자유 라디칼 중합(FRP), 가역적 부가-단편화 연쇄 이동(RAFT), 원자 이동 라디칼 중합(ATRP), 및 당업계에 알려진 다른 제어된 유형의 중합을 포함한다. 중합 절차는 당업자에게 알려져 있으며, 예를 들어 통상적인 중합 개시제(예컨대, Vazo™ 67(2.2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴), 통상적인 FRP를 사용하는 경우 연쇄 이동제(예컨대, 도데실 메르캅탄), 또는 RAFT 중합을 사용하는 경우 RAFT 작용제(예컨대 4-시아노-4-[(도데실술파닐티오카르보닐)술파닐]펜탄산 등)의 사용을 포함한다. 다른 개시제, 연쇄 이동제, RAFT 작용제, ATRP 촉매 및 개시제 시스템은 특정 응용에 필요한 바에 따라 선택된 중합 방법에 따라 당업계에 알려진 바와 같이 사용될 수 있다.
올레핀 공중합체
다른 실시 형태에서, 본 명세서의 모터사이클 윤활제용 중합체성 점도 개질제는 에틸렌 및 하나 이상의 C3 내지 C10 알파-올레핀으로부터 유래된 올레핀 공중합체일 수 있다. 하나 이상의 C3 내지 C10 알파-올레핀은 예를 들어 C3 또는 C4 알파-올레핀일 수 있다. 바람직하게는, 에틸렌과 프로필렌 또는 에틸렌과 부틸렌의 공중합체가 사용될 수 있다. 실시 형태에서, 본 명세서의 윤활제는 약 15 중량% 이하, 또는 다른 접근법에서는 약 3 내지 약 14 중량%의 올레핀 공중합체, 다른 접근법에서는 약 4 내지 약 12 중량%, 또는 약 6 내지 약 10 중량%를 포함할 수 있다. 달리 지시되지 않는 한, 중합체 처리 속도는 액체(기유에 희석) 기반으로 제공된다. 하나의 예시적인 접근법에서, 올레핀 공중합체는 하기 화학식 II의 구조를 가질 수 있으며, 여기서 m 및 n은 약 20,000 내지 약 250,000의 중량 평균 분자량을 달성하기에 충분한 정수이고, m 및 n과 관련된 단량체는 중합체 내에서 랜덤하게 이격된다:
(화학식 II)
본 명세서의 폴리올레핀 공중합체를 포함하는 윤활제는 또한 이전 모터사이클 윤활제보다 높은 점도 지수를 가질 수 있으며, 접근법에서, 약 160 내지 약 220, 바람직하게는 약 170 내지 약 210, 또는 보다 바람직하게는 약 170 내지 약 200의 점도 지수(ASTM D2270에 의해 결정됨)를 가질 수 있다. 화학식 II는 에틸렌 및 프로필렌 단량체를 예시하지만, 본 명세서에 기술된 임의의 단량체는 화학식 II와 유사한 올레핀 공중합체를 형성할 수 있다.
일부 경우에, 종종 혼성중합체(inter-polymer)로 지정되는 보다 복잡한 올레핀 중합체가 3개 이상의 단량체를 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 단량체는 에틸렌, 프로필렌, 및 C4 내지 C10 알파-올레핀 및/또는 비공액 디엔 및 트리엔으로부터 선택된 제3 단량체를 포함할 수 있다. 비공액 디엔 성분은 사슬에 5 내지 14개의 탄소 원자를 갖는 것이다. 바람직하게는, 디엔 단량체는 그 구조에 비닐기가 존재하는 것을 특징으로 하며 사이클릭 및 바이시클로 화합물을 포함할 수 있다. 대표적인 디엔은 1,4-헥사디엔, 1,4-시클로헥사디엔, 디시클로펜타디엔, 5-에틸리덴-2-노보넨, 5-메틸렌-2-노보넨, 1,5-헵타디엔 및 1,6-옥타디엔을 포함한다. 하나 초과의 디엔의 혼합물이 혼성중합체의 제조에 사용될 수 있다. 삼원중합체 또는 혼성중합체 기질을 제조하는 데 바람직한 비공액 디엔은 1,4-헥사디엔이다. 트리엔 성분은 적어도 2개의 비공액 이중 결합, 및 사슬에 최대 약 30개의 탄소 원자를 가질 것이다. 본 발명의 혼성중합체를 제조하는 데 유용한 전형적인 트리엔은 1-이소프로필리덴-3a,4,7,7a-테트라히드로인덴, 1-이소프로필리덴 디시클로펜타디엔, 디히드로-이소디시클로 펜타디엔, 및 2-(2-메틸렌-4-메틸-3-펜테닐) [2.2.1]바이시클로-5-헵텐이다.
에틸렌-프로필렌 또는 그 이상의 알파-올레핀 공중합체는 예를 들어 약 15 내지 약 80 몰%의 에틸렌 및 약 85 내지 약 20 몰%의 C3 내지 C10 알파-올레핀을 포함할 수 있으며, 바람직한 몰비는 약 35 내지 약 75 몰%의 에틸렌 및 약 65 내지 약 25 몰%의 C3 내지 C10 알파-올레핀이며, 보다 바람직한 몰비는 50 내지 약 70 몰%의 에틸렌 및 약 50 내지 약 30 몰%의 C3 내지 C10 알파-올레핀이며, 가장 바람직한 비율은 약 55 내지 약 65 몰%의 에틸렌 및 약 45 내지 약 35 몰%의 C3 내지 C10 알파-올레핀이다. 또 다른 접근법에서, 본 명세서의 올레핀 공중합체는 약 40 내지 약 60 몰%의 에틸렌과 약 60 내지 약 40 몰%의 C3 내지 C10 알파-올레핀을 가질 수 있다. 본 명세서의 임의의 실시 형태에서, 에틸렌 및 프로필렌은 올레핀 공중합체에 바람직한 공단량체이다. 전술한 중합체의 삼원중합체 변형은 약 0.1 내지 10 몰%의 비공액 디엔 또는 트리엔을 함유할 수 있다.
일부 접근법에서, 용어 중합체 및 공중합체는 일반적으로 에틸렌 공중합체, 삼원중합체 또는 혼성중합체를 포괄하는 데 사용된다. 언급한 바와 같이, 바람직하게는 올레핀 공중합체는 에틸렌-프로필렌 공중합체이지만, 이들 물질은 에틸렌 공중합체의 기본 특성이 실질적으로 변하지 않는 한 소량의 다른 올레핀계 단량체를 함유할 수 있다.
일부 접근법 또는 실시 형태에서, 올레핀 공중합체 점도 개질제의 중량 평균 분자량은 보정 기준으로 폴리스티렌을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 측정시 약 20,000 내지 약 1,500,000; 다른 접근법에서, 약 20,000 내지 약 1,000,000; 다른 접근법에서, 약 100,000 내지 약 500,000; 다른 접근법에서, 약 100,000 내지 약 300,000; 다른 접근법에서, 약 100,000 내지 약 250,000이다. 또 다른 접근법에서, 올레핀 공중합체 점도 개질제의 수 평균 분자량은 약 20,000 내지 약 500,000; 약 50,000 내지 약 300,000; 약 75,000 내지 약 250,000; 약 90,000 내지 약 200,000; 또는 약 100,000 내지 약 150,000 범위일 수 있다.
유용성 몰리브덴 화합물
본 발명의 모터사이클 윤활제는 선택적으로 하나 이상의 유용성 몰리브덴 함유 화합물을 포함할 수 있다. 유용성 몰리브덴 화합물은 마모 방지제, 항산화제, 마찰 개질제 또는 이들의 혼합물의 기능적 성능을 가질 수 있고, 이는 이전에는 모터사이클 응용 분야에서 연비 목표를 달성하는 데 필요하다고 생각되었지만, 본 명세서의 제형에서는 선택 사항이다. 유용성 몰리브덴 화합물은 몰리브덴 디티오카르바메이트, 몰리브덴 디알킬 디티오포스페이트, 몰리브덴 술파이드, 몰리브덴 디술피드, 몰리브덴 디티오포스피네이트, 몰리브덴 화합물의 아민염, 몰리브덴 잔테이트, 몰리브덴 티오잔테이트, 몰리브덴 술파이드, 몰리브덴 카르복실레이트, 몰리브덴 알콕시드, 삼핵 오가노-몰리브덴 화합물, 및/또는 이들의 혼합물 중 임의의 것일 수 있다. 몰리브덴-함유 화합물은 황-함유 또는 황-프리 화합물일 수 있다. 몰리브덴 디술피드는 안정한 분산액의 형태일 수 있다.
일 실시 형태에서, 유용성 몰리브덴 화합물은 몰리브덴 디티오카르바메이트, 몰리브덴 디알킬디티오포스페이트, 유기 아미드의 황-프리 오가노몰리브덴 복합체, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 있다. 일 실시 형태에서, 유용성 몰리브덴 화합물은 몰리브덴 디티오카르바메이트일 수 있다. 예시적인 유기 아미드의 황-프리 오가노몰리브덴 복합체는 미국 특허 제5,137,647호에 개시되어 있다.
일 접근법 또는 실시 형태에서, 적합한 몰리브덴 디티오카르바메이트는 하기 화학식으로 나타낼 수 있다:
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상기 식에서, R5, R6, R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소 원자, C1 내지 C20 알킬 기, C6 내지 C20 시클로알킬, 아릴, 알킬아릴 또는 아르알킬 기, 또는 에스테르, 에테르, 알코올 또는 카르복실 기를 함유하는 C3 내지 C20 히드로카르빌 기를 나타내고; X1, X2, Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 황 또는 산소 원자를 나타낸다. R5, R6, R7 및 R8 각각에 적합한 기의 예는 2-에틸헥실, 노닐페닐, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소-프로필, n-부틸, t-부틸, n-헥실, n-옥틸, 노닐, 데실, 도데실, 트리데실, 라우릴, 올레일, 리놀레일, 시클로헥실 및 페닐메틸을 포함한다. 다른 접근법에서, R5, R6, R7 및 R8은 각각 C6 내지 C18 알킬기를 가질 수 있다. X1과 X2는 동일할 수 있고, Y1과 Y2는 동일할 수 있다. X1 및 X2 둘 모두 황 원자를 포함할 수 있고, Y1 및 Y2 둘 모두 산소 원자를 포함할 수 있다. 몰리브덴 디티오카르바메이트의 추가 예는 C6-C18 디알킬 또는 디아릴디티오카르바메이트, 또는 알킬-아릴디티오카르바메이트, 예컨대 디부틸-, 디아밀-디-(2-에틸헥실)-, 디라우릴-, 디올레일-, 및 디시클로헥실-디티오카르바메이트를 포함한다.
사용될 수 있는 몰리브덴 화합물의 적합한 예에는 Molyvan® 822, Molyvan® A, Molyvan® 2000과 같은 상표명으로 판매되는 상업적 재료가 포함된다. R. T. Vanderbilt Co., Ltd.로부터 입수가능한 Molyvan® 807 및 Molyvan® 855, 및 Adeka Corporation로부터 입수가능한 Sakura-Lube™ S-165, S-200, S-300, S-310G, S-525, S-600, S-700, 및 S-710, 및 이들의 혼합물. 적합한 몰리브덴 성분은 미국 특허 제5,650,381호; 제RE 37,363 E1호; 제RE 38,929 E1호; 및 제RE 40,595 E1호에 기재되어 있고, 그 전체 내용이 본 명세서에서 참조로 포함된다.
일 실시 형태에서 그리고 제형에 포함되는 경우, 몰리브덴 화합물은 최대 약 800 ppm의 몰리브덴, 또는 약 5 ppm 내지 800 ppm의 몰리브덴을 제공하는 양으로 완전 제형화 모터사이클 윤활제에 존재할 수 있다. 추가 예로서, 몰리브덴 화합물은 약 10 내지 약 500 ppm 몰리브덴, 약 10 내지 250 ppm 몰리브덴 또는 약 10 내지 175 ppm 몰리브덴을 제공하는 양으로 존재할 수 있다. 다른 접근법에서, 본 명세서의 제형에는 몰리브덴 디알킬 디티오카르바메이트가 결여되어 있고, 이러한 맥락에서 제형에는 몰리브덴 디알킬 디티오카르바메이트가 약 0.05 중량% 이하, 약 0.01 중량% 이하일 수 있거나 또는 전혀 없을 수 있다.
기유 또는 기유 블렌드:
본 명세서의 모터사이클 윤활 조성물에 사용되는 기유는 윤활 점도의 오일일 수 있고, 미국 석유 협회(API) 기유 호환성 가이드라인(American Petroleum Institute Base Oil Interchangeability Guidelines)에 명시된 API 그룹 I 내지 V의 기유 중 어느 하나로부터 선택될 수 있다. 5개의 기유 군이 개괄적으로 하기 표 1에 기재되어 있다:
[표 3]
그룹 I, 그룹 II, 및 그룹 III은 미네랄 오일 공정 스톡이다. 그룹 IV 기유는 올레핀성 불포화 탄화수소의 중합에 의해 생성된, 진정한 합성 분자 종을 함유한다. 많은 그룹 V의 기유는 또한 진정한 합성 생성물이고, 디에스테르, 폴리올 에스테르, 폴리알킬렌 글리콜, 알킬화 방향족, 폴리포스페이트 에스테르, 폴리비닐 에테르, 및/또는 폴리페닐 에테르 등을 포함할 수 있지만, 또한 자연 발생 오일, 예컨대 식물성 오일일 수 있다. 비록 그룹 III 기유가 광유로부터 유래되지만, 이러한 유체가 겪는 엄격한 가공은 이의 물리적 특성을 PAO와 같은 일부 진정한 합성과 매우 유사하게 만든다는 점에 유의해야 한다. 따라서, 그룹 III 기유로부터 유래되는 오일은 산업 분야에서 합성 유체로 나타내어질 수 있다. 그룹 II+는 고점도 지수 그룹 II를 포함할 수 있다.
개시된 윤활유 조성물에서 사용되는 기유 블렌드는 미네랄 오일, 동물성 오일, 식물성 오일, 합성 오일, 합성 오일 블렌드, 또는 이의 혼합물일 수 있다. 적합한 오일은 수소화분해, 수소화, 수소화정제(hydrofinishing), 비정제, 정제, 및 재정제 오일, 및 이의 혼합물로부터 유래될 수 있다.
비정제 오일은 천연, 미네랄, 또는 합성 공급원으로부터 추가의 정제 처리 없이 또는 거의 없이 유래되는 것이다. 정제 오일은 하나 이상의 특성의 개선을 야기할 수 있는 하나 이상의 정제 단계에서 처리되는 것을 제외하고는, 비정제 오일과 유사하다. 적합한 정제 기술의 예는 용매 추출, 2차 증류, 산 또는 염기 추출, 여과, 삼투 등이다. 식용 가능한 품질로 정제된 오일은 유용하거나 유용하지 않을 수 있다. 식용 오일은 또한 화이트 오일(white oil)로 칭해질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 윤활유 조성물에는 식용 오일 또는 화이트 오일이 없다.
재정제 오일은 또한 재생 또는 재가공 오일로 알려져 있다. 이러한 오일은 동일 또는 유사한 공정을 사용하여 정제 오일과 유사하게 얻어진다. 흔히 이러한 오일은 소모된 첨가제 및 오일 분해 생성물의 제거와 관련된 기술에 의해 추가적으로 가공된다.
광유는 굴착에 의해 얻어지거나 식물 및 동물로부터 얻어진 오일 또는 이의 임의의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 오일은 제한 없이, 피마자 오일, 라드 오일, 올리브 오일, 땅콩 오일, 옥수수 오일, 대두 오일 및 아마인 오일뿐만 아니라 미네랄 윤활유, 예컨대 액체 석유 및 파라핀계, 나프텐계 또는 혼합 파라핀계-나프텐계 유형의 용매-처리된 또는 산-처리된 미네랄 윤활유를 포함할 수 있다. 상기 오일은 원하는 경우, 부분적으로 또는 완전히 수소화될 수 있다. 석탄 또는 셰일로부터 유래된 오일이 또한 유용할 수 있다.
유용한 합성 윤활유는 탄화수소 오일, 예컨대 중합된, 올리고머화된, 또는 혼성중합된 올레핀(예를 들어, 폴리부틸렌, 폴리프로필렌, 프로필렌이소부틸렌 공중합체); 폴리(1-헥센), 폴리(1-옥텐), 1-데센의 삼량체 또는 올리고머, 예를 들어, 폴리(1-데센)(이러한 재료는 종종 α-올레핀으로 지칭됨) 및 이의 혼합물; 알킬-벤젠(예를 들어 도데실벤젠, 테트라데실벤젠, 디노닐벤젠, 디-(2-에틸헥실)-벤젠); 폴리페닐(예를 들어, 바이페닐, 터페닐, 알킬화 폴리페닐); 디페닐 알칸, 알킬화 디페닐 알칸, 알킬화 디페닐 에테르 및 알킬화 디페닐 술피드 및 이의 유도체, 유사체 및 동족체 또는 이의 혼합물을 포함할 수 있다. 폴리알파올레핀은 전형적으로 수소화 물질이다.
다른 합성 윤활유는 폴리올 에스테르, 디에스테르, 인-함유 산의 액체 에스테르(예를 들어, 트리크레실 포스페이트, 트리옥틸 포스페이트, 및 데칸 포스폰산의 디에틸 에스테르), 또는 중합체성 테트라히드로푸란을 포함한다. 합성 오일은 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 반응에 의해 생성될 수 있고, 전형적으로 히드로이성질화된(hydroisomerized) 피셔-트롭쉬 탄화수소 또는 왁스일 수 있다. 일 실시 형태에서, 오일은 피셔-트롭쉬 기체 액화 합성 절차뿐만 아니라 다른 기체 액화 오일에 의해 제조될 수 있다.
윤활 조성물에 포함된 다수량의 기유는 그룹 I, 그룹 II, 그룹 III, 그룹 IV, 그룹 V, 및 상기 중 둘 이상의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있으며, 여기서 다수량의 기유는 조성물에서 첨가제 성분 또는 점도 지수 개선제의 제공으로 인한 기유 이외의 것이다. 또 다른 실시 형태에서, 윤활 조성물에 포함된 다수량의 기유는 그룹 II, 그룹 III, 그룹 IV, 그룹 V, 및 상기 중 둘 이상의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있으며, 여기서 다수량의 기유는 조성물에서 첨가제 성분 또는 점도 지수 개선제의 제공으로 인한 기유 이외의 것이다.
존재하는 윤활 점도의 오일의 양은 점도 지수 개선제(들) 및/또는 유동점 강하제(들) 및/또는 다른 최고 처리 첨가제를 포함한 성능 첨가제의 양의 합계를 100 중량%에서 뺀 이후 남은 잔량일 수 있다. 예를 들어, 최종 유체에 존재할 수 있는 윤활 점도의 오일은, 다수량, 예컨대 약 50 중량% 초과, 약 60 중량% 초과, 약 70 중량% 초과, 약 80 중량% 초과, 약 85 중량% 초과, 또는 약 90 중량% 초과일 수 있다.
본 명세서에서 완전 제형화 모터사이클 윤활제는 그룹 I 내지 그룹 V 기유 중 하나 이상을 포함하고, KV100이 약 2 내지 약 20 cSt일 수 있고, 다른 접근법에서는, 약 2 내지 약 10 cSt, 약 4 내지 약 9 cSt, 또 다른 접근법에서는, 약 5 내지 약 9 cSt, 다른 접근법에서는, 약 6 내지 약 8.5 cSt일 수 있다. 본 명세서에서 완전 제형화 윤활제는 점도 등급이 0W-20, 0W-16, 0W-12, 또는 0W-8일 수 있고, 놀랍게도 원하는 HTHS 점도 및 클러치 성능 요구를 동시에 달성할 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "오일 조성물", "윤활 조성물", "윤활유 조성물", "윤활유", "윤활제 조성물", "완전 제형화 윤활제 조성물", "윤활제" 및 "윤활 및 냉각 유체"는 동의어이고, 다량의 기유 성분과 소량의 세제 및 기타 선택적 성분을 포함하는 완성된 윤활 생성물을 지칭하는 완전히 상호 교환 가능한 용어로 간주된다.
선택적 첨가제:
본 명세서에서 윤활유 조성물은 또한 성능 표준을 만족시키기 위한 다수의 선택적 첨가제를 포함할 수 있다. 이러한 선택적 첨가제는 하기 단락에 기재되어 있다.
분산제:
윤활유 조성물은 선택적으로 하나 이상의 다른 분산제 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 분산제는, 윤활유 조성물 중의 혼합 이전에, 이것이 회분-형성 금속을 함유하지 않고 일반적으로는 윤활제에 첨가될 때 임의의 회분을 제공하지 않기 때문에, 무회-유형 분산제로서 흔히 알려져 있다. 무회 유형 분산제는 비교적 높은 분자량 탄화수소 사슬에 부착된 극성 기에 의해 특징지어진다. 전형적 무회 분산제는 N-치환된 장쇄 알케닐 숙신이미드를 포함한다. N-치환된 장쇄 알케닐 숙신이미드의 예는 GPC에 의해 측정된 바로서, 약 350 내지 약 50,000, 또는 내지 약 5,000, 또는 내지 약 3,000의 범위인 폴리이소부틸렌 치환체의 수 평균 분자량을 갖는 폴리이소부틸렌 숙신이미드를 포함한다. 숙신이미드 분산제 및 이의 제조는 예를 들어 미국 특허 제7,897,696호 또는 미국 특허 제4,234,435호에 개시되어 있다. 알케닐 치환체는 약 2개 내지 약 16개, 또는 약 2개 내지 약 8개, 또는 약 2개 내지 약 6개의 탄소 원자를 함유하는 중합성 단량체로부터 제조될 수 있다. 숙신이미드 분산제는 전형적으로 폴리아민, 전형적으로 폴리(에틸렌아민)으로부터 형성된 이미드이다.
바람직한 아민은 폴리아민 및 히드록시아민으로부터 선택된다. 사용될 수 있는 폴리아민의 예는 제한 없이, 디에틸렌 트리아민(DETA), 트리에틸렌 테트라민(TETA), 테트라에틸렌 펜타민(TEPA), 및 고급 동족체 예컨대 펜타에틸아민 헥사민(PEHA) 등을 포함한다.
적합한 중질 폴리아민은 TEPA 및 PEHA(펜타에틸렌 헥사민)와 같은 소량의 저급 폴리아민 올리고머를 포함하지만 주로 분자당 6개 이상의 질소 원자, 2개 이상의 1차 아민 및 통상적인 폴리아민 혼합물보다 더 광범위한 분지를 갖는 올리고머를 포함하는 폴리알킬렌-폴리아민의 혼합물이다. 중질 폴리아민은 바람직하게는 분자당 7개 이상의 질소를 함유하고 분자당 2개 이상의 1차 아민을 갖는 폴리아민 올리고머를 포함한다. 중질 폴리아민은 28 중량% 초과(예를 들어, >32 중량%)의 총 질소 및 당량당 120 내지 160 그램의 1차 아민 기의 당량을 포함한다.
일부 접근법에서, 적합한 폴리아민은 통상적으로 PAM으로 알려져 있으며, TEPA 및 펜타에틸렌 헥사민(PEHA)이 폴리아민의 주요 부분, 일반적으로 약 80% 미만인 에틸렌 아민의 혼합물을 함유한다.
전형적으로, PAM은 그램당 8.7 내지 8.9 밀리당량의 1차 아민(1차 아민의 당량당 115 내지 112 그램의 당량) 및 약 33 내지 34 중량%의 총 질소 함량을 갖는다. TEPA가 실질적으로 없고 매우 소량의 PEHA를 갖지만 주로 6개 초과의 질소 및 더 광범위한 분지를 갖는 올리고머를 주로 함유하는 PAM 올리고머의 더 중질 컷(cut)은, 개선된 분산성을 갖는 분산제를 생성할 수 있다.
실시 형태에서, 본 발명은 GPC에 의해 측정된 바로서, 약 350 내지 약 50,000, 또는 내지 약 5000, 또는 내지 약 3000의 범위의 수 평균 분자량을 갖는 폴리이소부틸렌으로부터 유래된 적어도 하나의 폴리이소부틸렌 숙신이미드 분산제를 추가로 포함한다. 폴리이소부틸렌 숙신이미드는 단독으로 또는 다른 분산제와 조합하여 사용될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 폴리이소부틸렌은 포함되는 경우, 50 mol% 초과, 60 mol% 초과, 70 mol% 초과, 80 mol% 초과, 또는 90 mol% 초과의 말단 이중 결합 함량을 가질 수 있다. 이러한 PIB는 또한 고반응성 PIB("HR-PIB")로서 나타내어진다. GPC에 의해 측정된 바로서, 약 800 내지 약 5000의 범위의 수 평균 분자량을 갖는 HR-PIB는, 본 발명의 실시 형태에서 사용하기에 적합하다. 통상적 PIB는 전형적으로 50 mol% 미만, 40 mol% 미만, 30 mol% 미만, 20 mol% 미만, 또는 10 mol% 미만의 말단 이중 결합 함량을 갖는다.
GPC에 의해 측정된 바로서, 약 900 내지 약 3000의 범위의 수 평균 분자량을 갖는 HR-PIB가 적합할 수 있다. 상기 HR-PIB는 시판되거나, 비염소화 촉매, 예컨대 붕소 트리플루오라이드의 존재하에 이소부텐의 중합에 의해 합성될 수 있다(미국 특허 제4,152,499호(Boerzel, 등) 및 미국 특허 제5,739,355호(Gateau 등)에 기재됨). 전술한 열적 엔 반응(thermal ene reaction)에서 사용될 때, HR-PIB는 반응에서 보다 높은 전환율을 보일 뿐 아니라, 증가된 반응성으로 인해 침전물 형성의 양이 더 줄어든다. 적합한 방법은 미국 특허 제7,897,696호에 기재되어 있다.
일 실시 형태에서, 본 발명은 폴리이소부틸렌 숙신산 무수물("PIBSA")로부터 유래된 적어도 하나의 분산제를 추가로 포함한다. PIBSA는 중합체당 약 1.0 내지 약 2.0개의 숙신산 모이어티의 평균을 가질 수 있다.
알케닐 또는 알킬 숙신산 무수물의 %활성은 크로마토그래피 기술을 사용하여 측정될 수 있다. 이러한 방법은 미국 특허 제5,334,321호의 컬럼 5 및 컬럼 6에 기재되어 있다.
폴리올레핀의 전환 백분율은 미국 특허 제5,334,321호의 컬럼 5 및 컬럼 6 에서의 방정식을 사용하여 %활성으로부터 계산된다.
달리 나타내지 않는 한, 모든 백분율은 중량% 단위이고, 모든 분자량은 구매가능한 폴리스티렌 표준물(보정 기준으로서 180 내지 약 18,000의 수 평균 분자량을 가짐)을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정된 수 평균 분자량이다.
일 실시 형태에서, 분산제는 폴리알파올레핀(PAO) 숙신산 무수물로부터 유래될 수 있다. 일 실시 형태에서, 분산제는 올레핀 말레산 무수물 공중합체로부터 유래될 수 있다. 일 예로서, 분산제는 폴리-PIBSA로서 기재될 수 있다. 일 실시 형태에서, 분산제는 에틸렌-프로필렌 공중합체에 그래프팅되는 무수물로부터 유래될 수 있다.
질소-함유 분산제의 적합한 부류는 올레핀 공중합체(OCP), 더 구체적으로는 말레산 무수물과 그래프팅될 수 있는 에틸렌-프로필렌 분산제로부터 유래될 수 있다. 작용화된 OCP와 반응될 수 있는 질소-함유 화합물의 더 완전한 목록은 미국 특허 제7,485,603호; 제7,786,057호; 제7,253,231호; 제6,107,257호; 및 제5,075,383호에 기재되어 있고/있거나 구매가능하다.
적합한 분산제의 한 부류는 또한 만니히(Mannich) 염기일 수 있다. 만니히 염기는 고분자량, 알킬 치환된 페놀, 폴리알킬렌 폴리아민, 및 알데히드 예컨대 포름알데히드의 축합에 의해 형성되는 물질이다. 만니히 염기는 미국 특허 제3,634,515 호에 더욱 상세히 기재되어 있다.
분산제의 적합한 부류는 또한 고분자량 에스테르 또는 하프(half) 에스테르 아미드일 수 있다. 적합한 분산제는 또한 다양한 작용제 중 임의의 것과의 반응에 의한 통상적 방법에 의해 후속-처리될 수 있다. 이들 중에는 붕소, 우레아, 티오우레아, 디메르캅토티아디아졸, 카본 디술피드, 알데히드, 케톤, 카르복실산, 탄화수소-치환된 숙신산 무수물, 말레산 무수물, 니트릴, 에폭시드, 카르보네이트, 시클릭 카르보네이트, 장애 페놀 에스테르, 및 인 화합물이 있다. 미국 특허 제7,645,726호; 미국 특허 제7,214,649호; 및 미국 특허 제8,048,831호는 그 전체 내용이 본 명세서에서 참조로 포함된다.
카르보네이트 및 붕산 후속-처리 이외에, 화합물 둘 모두는 상이한 특성을 개선하거나 부여하도록 고안된 다양한 후속-처리로, 후속-처리되거나 추가로 후속-처리될 수 있다. 상기 후속-처리는 본 명세서에서 참조로 포함되는 미국 특허 제5,241,003호의 컬럼 27 내지 29에 요약된 것을 포함한다. 그러한 처리는 하기를 사용한 처리를 포함한다: 무기 아인산 또는 무수물(예를 들어, 미국 특허 제3,403,102호 및 제4,648,980호); 유기 인 화합물(예를 들어, 미국 특허 제3,502,677호); 오황화인; 이미 위에서 언급된 붕소 화합물(예를 들어, 미국 특허 제3,178,663호 및 제4,652,387호); 카르복실산, 폴리카르복실산, 무수물 및/또는 산 할라이드(예를 들어, 미국 특허 제3,708,522호 및 제4,948,386호); 에폭시드 폴리에폭시에이트 또는 티오엑스폭시드(예를 들어, 미국 특허 제3,859,318호 및 제5,026,495호); 알데히드 또는 케톤(예를 들어, 미국 특허 제3,458,530호); 이황화탄소(예를 들어, 미국 특허 제3,256,185호); 글리시돌(예를 들어, 미국 특허 제4,617,137호); 우레아, 티오우레아 또는 구아니딘(예를 들어, 미국 특허 제3,312,619호; 제3,865,813호; 및 영국 특허 GB 1,065,595호); 유기 술폰산(예를 들어, 미국 특허 제3,189,544호 및 영국 특허 GB 2,140,811호); 알케닐 시아나이드(예를 들어, 미국 특허 제3,278,550호 및 제3,366,569호); 디케텐(예를 들어, 미국 특허 제3,546,243호); 디이소시아네이트(예를 들어, 미국 특허 제3,573,205호); 알칸 술톤(예를 들어, 미국 특허 제3,749,695호); 1,3-디카르보닐 화합물(예를 들어, 미국 특허 제4,579,675호); 알콕실화 알코올 또는 페놀의 황산염(예를 들어, 미국 특허 제3,954,639호); 시클릭 락톤(예를 들어, 미국 특허 제4,617,138호; 제4,645,515호; 제4,668,246호; 제4,963,275호; 및 제4,971,711호); 시클릭 카르보네이트 또는 티오카르보네이트 선형 모노카르보네이트 또는 폴리카르보네이트, 또는 클로로포르메이트(예를 들어, 미국 특허 제4,612,132호; 제4,647,390호; 제4,648,886호; 제4,670,170호); 질소 함유 카르복실산(예를 들어, 미국 특허 제4,971,598호 및 영국 특허 GB 2,140,811호); 히드록시-보호된 클로로디카르보닐옥시 화합물(예를 들어, 미국 특허 제4,614,522호); 락탐, 티오락탐, 티오락톤 또는 디티오락톤(예를 들어, 미국 특허 제4,614,603호 및 제4,666,460호); 시클릭 카르보네이트 또는 티오카르보네이트 선형 모노카르보네이트, 또는 폴리카르보네이트 또는 클로로포르메이트(예를 들어, 미국 특허 제4,612,132호; 제4,647,390호; 제4,646,860호; 및 제4,670,170호); 질소 함유 카르복실산(예를 들어, 미국 특허 제4,971,598호 및 영국 특허 GB 2,440,811호); 히드록시-보호된 클로로디카르보닐옥시 화합물(예를 들어, 미국 특허 제4,614,522호); 락탐, 티오락탐, 티오락톤 또는 디티오락톤(예를 들어, 미국 특허 제4,614,603호 및 제4,666,460호); 시클릭 카르바메이트, 시클릭 티오카르바메이트 또는 시클릭 디티오카르바메이트(예를 들어, 미국 특허 제4,663,062호 및 제4,666,459호); 히드록시지방족 카르복실산(예를 들어, 미국 특허 제4,482,464호; 제4,521,318호; 제4,713,189호); 산화제(예를 들어, 미국 특허 제4,379,064호); 오황화인과 폴리알킬렌 폴리아민의 조합(예를 들어, 미국 특허 제3,185,647호); 카르복실산 또는 알데히드 또는 케톤과 황 또는 염화황의 조합(예를 들어, 미국 특허 제3,390,086호; 제3,470,098호); 히드라진과 이황화탄소의 조합(예를 들어, 미국 특허 제3,519,564호); 알데히드와 페놀의 조합(예를 들어: 미국 특허 제3,649,229호; 제5,030,249호; 제5,039,307호); 알데히드와 디티오인산의 O-디에스테르의 조합(예를 들어, 미국 특허 제3,865,740호); 히드록시지방족 카르복실산과 붕산의 조합(예를 들어, 미국 특허 제4,554,086호); 히드록시지방족 카르복실산과, 이어서 포름알데히드 및 페놀의 조합(예를 들어, 미국 특허 제4,636,322호); 히드록시지방족 카르복실산과 이어서 지방족 디카르복실산의 조합(예를 들어, 미국 특허 제4,663,064호); 포름알데히드와 페놀과 이어서 글리콜산의 조합(예를 들어, 미국 특허 제4,699,724호); 히드록시지방족 카르복실산 또는 옥살산과 이어서 디이소시아네이트의 조합(예를 들어, 미국 특허 제4,713,191호); 인의 무기산 또는 무수물 혹은 그의 부분적 또는 전체 황 유사체와 붕소 화합물의 조합(예를 들어, 미국 특허 제4,857,214호); 유기이산 및 불포화 지방산과, 선택적으로 붕소 화합물이 후속하는 니트로소 방향족 아민과, 이어서 글리콜화제의 조합(예를 들어, 미국 특허 제4,973,412호); 알데히드와 트리아졸의 조합(예를 들어, 미국 특허 제4,963,278호); 알데히드와 트리아졸과 이어서 붕소 화합물의 조합(예를 들어, 미국 특허 제4,981,492호); 시클릭 락톤과 붕소 화합물의 조합(예를 들어, 미국 특허 제4,963,275호 및 제4,971,711호). 상기 언급된 특허는 본 명세서에서 그 전체가 포함된다.
적합한 분산제의 TBN은 약 50% 희석 오일을 함유하는 분산제 샘플에 대해 측정되는 경우 약 5 내지 약 30 TBN에 필적하는, 무오일 기준으로, 약 10 내지 약 65 mg KOH/g의 분산제일 수 있다. TBN은 ASTM D2896의 방법에 의해 측정된다.
또 다른 실시 형태에서, 선택적 분산제 첨가제는 히드로카르빌 치환된 숙신아미드 또는 숙신이미드 분산제일 수 있다. 접근법에서, 히드로카르빌 치환된 숙신아미드 또는 숙신이미드 분산제는 폴리알킬렌 폴리아민과 반응된 히드로카르빌 치환된 아실화제로부터 유래될 수 있고, 숙신아미드 또는 숙신이미드 분산제의 히드로카르빌 치환체는 폴리스티렌을 보정 기준으로서 GPC에 의해 측정된 바와 같이 약 250 내지 약 5,000의 수 평균 분자량을 갖는 선형 또는 분지형 히드로카르빌 기이다.
일부 접근법에서, 분산제를 형성하는 데 사용되는 폴리알킬렌 폴리아민은 하기 화학식을 갖는다:
여기서, 각각의 R 및 R'은 독립적으로 2가 C1 내지 C6 알킬렌 연결기이고, 각각의 R1 및 R2는 독립적으로, 수소, C1 내지 C6 알킬 기이거나, 또는 이들이 부착된 질소 원자와 함께 하나 이상의 방향족 또는 비방향족 고리와 선택적으로 융합된 5원 또는 6원 고리를 형성하고, n은 0 내지 8의 정수임. 다른 접근법에서, 폴리알킬렌 폴리아민은 평균 5 내지 7개의 질소 원자를 갖는 폴리에틸렌 폴리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 및 이들의 조합의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
분산제는 존재하는 경우, 윤활유 조성물의 최종 중량을 기준으로 최대 약 20 중량%를 제공하기에 충분한 양으로 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 분산제의 또 다른 양은 윤활유 조성물의 최종 중량을 기준으로, 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량%, 또는 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%, 약 0.1 내지 8 중량%, 또는 약 1 중량% 내지 약 10 중량%, 또는 약 1 중량% 내지 약 8 중량%, 또는 약 1 중량% 내지 약 6 중량%일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 윤활유 조성물은 혼합된 분산제 시스템을 이용한다. 단일 유형의 분산제 또는 임의의 원하는 비율로의 둘 이상 유형의 분산제의 혼합물이 사용될 수 있다.
항산화제:
본 명세서에서 윤활유 조성물은 또한 선택적으로 하나 이상의 항산화제를 함유할 수 있다. 산화방지제 화합물은 알려져 있으며, 예를 들어, 페네이트, 페네이트 술피드, 황화 올레핀, 인황화 테르펜, 황화 에스테르, 방향족 아민, 알킬화 디페닐아민(예를 들어, 노닐 디페닐아민, 디-노닐 디페닐아민, 옥틸 디페닐아민, 디-옥틸 디페닐아민), 페닐-알파-나프틸아민, 알킬화 페닐-알파-나프틸아민, 장애 비방향족 아민, 페놀, 장애 페놀, 유용성 몰리브덴 화합물, 거대분자 산화방지제, 또는 이의 혼합물을 포함한다. 산화방지제 화합물은 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있다.
장애 페놀 산화방지제는 입체 장애 기로서 2차 부틸 및/또는 3차 부틸 기를 함유할 수 있다. 페놀 기는 히드로카르빌 기 및/또는 제2 방향족 기에 연결된 가교 기에 의해 추가로 치환될 수 있다. 적합한 장애 페놀 산화방지제의 예는 2,6-디-tert-부틸페놀, 4-메틸-2,6-디-tert-부틸페놀, 4-에틸-2,6-디-tert-부틸페놀, 4-프로필-2,6-디-tert-부틸페놀, 또는 4-부틸-2,6-디-tert-부틸페놀, 또는 4-도데실-2,6-디-tert-부틸페놀을 포함한다. 일 실시 형태에서, 장애 페놀 산화방지제는 에스테르일 수 있고, 예를 들어 BASF로부터 입수가능한 Irganox™ L-135 또는 2,6-디-tert-부틸페놀 및 알킬 아크릴레이트로부터 유래된 부가 생성물을 포함할 수 있으며, 여기서 알킬 기는 약 1개 내지 약 18개, 또는 약 2개 내지 약 12개, 또는 약 2개 내지 약 8개, 또는 약 2개 내지 약 6개, 또는 약 4개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 또 다른 구매가능한 장애 페놀 산화방지제는 에스테르일 수 있고 Albemarle Corporation으로부터 입수가능한 EthanoxTM 4716을 포함할 수 있다.
유용한 산화방지제는 디아릴아민 및 고분자량 페놀을 포함할 수 있다. 실시 형태에서, 윤활유 조성물은 각각의 산화방지제가 윤활유 조성물의 최종 중량을 기준으로 최대 약 5 중량%를 제공하기에 충분한 양으로 존재할 수 있도록, 디아릴아민과 고분자량 페놀의 혼합물을 함유할 수 있다. 실시 형태에서, 산화방지제는 윤활유 조성물의 최종 중량을 기준으로, 약 0.3 내지 약 1.5 중량%의 디아릴아민과 약 0.4 내지 약 2.5 중량%의 고분자량 페놀의 혼합물일 수 있다.
황화되어 황화 올레핀을 형성할 수 있는 적합한 올레핀의 예는, 프로필렌, 부틸렌, 이소부틸렌, 폴리이소부틸렌, 펜텐, 헥센, 헵텐, 옥텐, 노넨, 데센, 운데센, 도데센, 트리데센, 테트라데센, 펜타데센, 헥사데센, 헵타데센, 옥타데센, 노나데센, 에이코센 또는 이의 혼합물을 포함한다. 일 실시 형태에서, 헥사데센, 헵타데센, 옥타데센, 노나데센, 에이코센 또는 이의 혼합물 및 이의 이량체, 삼량체 및 사량체는 특히 유용한 올레핀이다. 대안적으로, 올레핀은 디엔 예컨대 1,3-부타디엔의 디엘스-알더(Diels-Alder) 부가물 및 불포화 에스테르, 예컨대 부틸아크릴레이트일 수 있다.
또 다른 부류의 황화 올레핀은 황화 지방산 및 이의 에스테르를 포함한다. 지방산은 흔히 식물성 오일 또는 동물성 오일로부터 수득되고, 전형적으로 약 4 내지 약 22개의 탄소 원자를 함유한다. 적합한 지방산 및 이의 에스테르의 예는 트리글리세리드, 올레산, 리놀레산, 팔미톨레산 또는 이의 혼합물을 포함한다. 흔히, 지방산은 라드 오일, 톨 오일, 땅콩 오일, 대두 오일, 면실 오일, 해바라기씨 오일 또는 이의 혼합물로부터 수득된다. 지방산 및/또는 에스테르는 올레핀, 예컨대 α-올레핀과 혼합될 수 있다.
또 다른 대안적인 실시 형태에서, 산화방지제 조성물은 또한 상기 논의된 페놀계 및/또는 아민계 산화방지제 이외에 몰리브덴-함유 산화방지제를 함유한다. 이러한 3개의 산화방지제의 조합이 사용되는 경우, 바람직하게는 페놀계 대 아민계 대 몰리브덴-함유 성분 처리율의 비는 (0 내지 3) : (0 내지 3) : (0 내지 3)이다.
하나 이상의 산화방지제(들)는 윤활유 조성물의 약 0 중량% 내지 약 20 중량%, 또는 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%, 또는 약 1 중량% 내지 약 5 중량%의 범위로 존재할 수 있다.
마모 방지제:
본 명세서에서 윤활유 조성물은 또한 선택적으로는 하나 이상의 마모 방지제를 함유할 수 있다. 적합한 마모 방지제의 예에는 금속 티오포스페이트; 금속 디알킬디티오포스페이트; 인산 에스테르 또는 이의 염; 포스페이트 에스테르(들); 포스파이트; 인-함유 카르복실 에스테르, 에테르, 또는 아미드; 황화 올레핀; 티오카르바메이트 에스테르, 알킬렌-결합 티오카르바메이트, 및 비스(S-알킬디티오카르바밀) 디술피드를 포함하는 티오카르바메이트-함유 화합물; 및 이들의 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 적합한 마모 방지제는 몰리브덴 디티오카르바메이트일 수 있다. 인 함유 마모 방지제는 유럽 특허 612 839호에 보다 충분히 기재되어 있다. 디알킬 디티오 포스페이트 염의 금속은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 알루미늄, 납, 주석, 몰리브덴, 망간, 니켈, 구리, 티타늄, 또는 아연일 수 있다. 유용한 마모 방지제는 아연 디알킬티오포스페이트일 수 있다.
적합한 마모 방지제의 추가 예는 티타늄 화합물, 타르트레이트, 타르트리미드, 인 화합물의 유용성 아민 염, 황화 올레핀, 포스파이트(예컨대, 디부틸 포스파이트), 포스포네이트, 티오카르바메이트-함유 화합물, 예컨대 티오카르바메이트 에스테르, 티오카르바메이트 아미드, 티오카르밤산 에테르, 알킬렌-커플링된 티오카르바메이트, 및 비스(S-알킬디티오카르바밀) 디술피드를 포함한다. 타르트레이트 또는 타르트리미드는 알킬-에스테르 기를 함유할 수 있고, 여기서 알킬 기 상의 탄소 원자의 합계는 적어도 8일 수 있다. 일 실시 형태에서, 마모 방지제는 시트레이트를 포함할 수 있다.
마모 방지제는 윤활유 조성물의 약 0 중량% 내지 약 15 중량%, 또는 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%, 또는 0.05 중량% 내지 5 중량%, 또는 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량%를 포함하는 범위로 존재할 수 있다.
붕소-함유 화합물:
본 명세서에서 윤활유 조성물은 선택적으로 하나 이상의 붕소-함유 화합물을 함유할 수 있다. 붕소-함유 화합물의 예는 미국 특허 제5,883,057호에 개시된 바와 같은, 붕화 에스테르, 붕화 지방 아민, 붕화 에폭시드, 붕화 세제, 및 붕화 분산제, 예컨대 붕화 숙신이미드 분산제를 포함한다. 붕소-함유 화합물은 존재하는 경우, 윤활유 조성물의 최대 약 8 중량%, 약 0.01 중량% 내지 약 7 중량%, 약 0.05 중량% 내지 약 5 중량%, 또는 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량%를 제공하기에 충분한 양으로 사용될 수 있다.
세제:
윤활유 조성물은 선택적으로는 하나 이상의 중성, 저염기화, 또는 과염기화 세제 및 이의 혼합물을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 세제 기재는 페네이트, 황 함유 페네이트, 술포네이트, 칼릭사레이트, 살릭사레이트, 살리실레이트, 카르복실산, 인산, 모노- 및/또는 디-티오인산, 알킬 페놀, 황 커플링된 알킬 페놀 화합물, 또는 메틸렌 가교 페놀을 포함한다. 적합한 세제 및 이의 제조 방법은 미국 특허 제7,732,390호 및 이에 인용된 참조문헌을 포함하여 많은 특허 공개 문헌에 더욱 상세히 기술되어 있다.
세제 기재는 제한 없이, 칼슘, 마그네슘, 칼륨, 나트륨, 리튬, 바륨 또는 이의 혼합물과 같은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속으로 염화될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 세제에는 바륨이 없다. 일부 실시 형태에서, 세제는 미량의 다른 금속 예컨대 마그네슘 또는 칼슘을 예컨대 50 ppm 이하, 40 ppm 이하, 30 ppm 이하, 20 ppm 이하, 또는 10 ppm 이하의 양으로 함유할 수 있다. 적합한 세제는 석유 술폰산 및 벤질, 톨릴, 및 자일릴인 아릴 기를 갖는 장쇄 모노- 또는 디-알킬아릴술폰산의 알칼리 또는 알칼리 토금속 염을 포함할 수 있다. 적합한 세제의 예는 제한 없이, 칼슘 페네이트, 칼슘 황 함유 페네이트, 칼슘 술포네이트, 칼슘 칼릭사레이트, 칼슘 살릭사레이트, 칼슘 살리실레이트, 칼슘 카르복실산, 칼슘 인산, 칼슘 모노- 및/또는 디-티오인산, 칼슘 알킬 페놀, 칼슘 황 커플링된 알킬 페놀 화합물, 칼슘 메틸렌 가교 페놀, 마그네슘 페네이트, 마그네슘 황 함유 페네이트, 마그네슘 술포네이트, 마그네슘 칼릭사레이트, 마그네슘 살릭사레이트, 마그네슘 살리실레이트, 마그네슘 카르복실산, 마그네슘 인산, 마그네슘 모노- 및/또는 디-티오인산, 마그네슘 알킬 페놀, 마그네슘 황 커플링된 알킬 페놀 화합물, 마그네슘 메틸렌 가교 페놀, 나트륨 페네이트, 나트륨 황 함유 페네이트, 나트륨 술포네이트, 나트륨 칼릭사레이트, 나트륨 살릭사레이트, 나트륨 살리실레이트, 나트륨 카르복실산, 나트륨 인산, 나트륨 모노- 및/또는 디-티오인산, 나트륨 알킬 페놀, 나트륨 황 커플링된 알킬 페놀 화합물, 또는 나트륨 메틸렌 가교 페놀을 포함한다.
과염기성 세제 첨가제는 당업계에 잘 알려져 있고, 알칼리 또는 알칼리 토금속 과염기성 세제 첨가제일 수 있다. 이러한 세제 첨가제는 금속 산화물 또는 금속 히드록시드와 기재 및 이산화탄소 기체를 반응시켜 제조될 수 있다. 기재는 전형적으로 산, 예를 들어, 지방족 치환된 술폰산, 지방족 치환된 카르복실산, 또는 지방족 치환된 페놀과 같은 산이다.
용어 "과염기성"은 금속 염, 예컨대 술포네이트, 카르복실레이트, 및 페네이트의 금속 염에 관한 것이고, 여기서 존재하는 금속의 양은 화학량론적 양을 초과한다. 이러한 염은 100%를 초과하는 전환 수준을 가질 수 있다(즉, 이는 산을 이의 "정염", "중성염"으로 전환시키는 데 필요한 금속의 이론적인 양의 100%를 초과하여 포함할 수 있음). 흔히 MR로 약술되는, 표현 "금속 비"는, 과염기성 염의 금속의 총 화학적 당량 대 알려진 화학적 반응성 및 화학량론에 따른 중성염의 금속의 화학적 당량의 비를 나타내는 데 사용된다. 정염 또는 중성염에서, 금속 비율은 1이고, 과염기성 염에서 MR은 1 초과이다. 이는 통상적으로 과염기성 염, 하이퍼염기성 염 또는 초염기성 염으로 나타내어지고, 유기 황산, 카르복실산, 또는 페놀의 염일 수 있다.
윤활유 조성물의 과염기성 세제는, 약 200 mg KOH/g 이상, 또는 추가적인 예로서, 약 250 mg KOH/g 이상, 또는 약 350 mg KOH/g 이상, 또는 약 375 mg KOH/g 이상, 또는 약 400 mg KOH/g 이상의 총 염기가(TBN)를 가질 수 있다. TBN은 ASTM D2896의 방법에 의해 측정된다.
적합한 과염기성 세제의 예는 제한 없이, 과염기성 칼슘 페네이트, 과염기성 칼슘 황 함유 페네이트, 과염기성 칼슘 술포네이트, 과염기성 칼슘 칼릭사레이트, 과염기성 칼슘 살릭사레이트, 과염기성 칼슘 살리실레이트, 과염기성 칼슘 카르복실산, 과염기성 칼슘 인산, 과염기성 칼슘 모노- 및/또는 디-티오인산, 과염기성 칼슘 알킬 페놀, 과염기성 칼슘 황 커플링된 알킬 페놀 화합물, 과염기성 칼슘 메틸렌 가교 페놀, 과염기성 마그네슘 페네이트, 과염기성 마그네슘 황 함유 페네이트, 과염기성 마그네슘 술포네이트, 과염기성 마그네슘 칼릭사레이트, 과염기성 마그네슘 살릭사레이트, 과염기성 마그네슘 살리실레이트, 과염기성 마그네슘 카르복실산, 과염기성 마그네슘 인산, 과염기성 마그네슘 모노- 및/또는 디-티오인산, 과염기성 마그네슘 알킬 페놀, 과염기성 마그네슘 황 커플링된 알킬 페놀 화합물, 또는 과염기성 마그네슘 메틸렌 가교 페놀을 포함한다.
과염기성 칼슘 페네이트 세제는, 적어도 약 150 mg KOH/g, 적어도 약 225 mg KOH/g, 적어도 약 225 mg KOH/g 내지 약 400 mg KOH/g, 적어도 약 225 mg KOH/g 내지 약 350 mg KOH/g 또는 약 230 mg KOH/g 내지 약 350 mg KOH/g의 총 염기가를 가지며, 이는 모두 ASTM D2896의 방법에 의해 측정된다. 상기 세제 조성물이 불활성 희석제, 예를 들어 프로세스 오일(process oil), 일반적으로 미네랄 오일 중에 형성되는 경우, 총 염기가는 희석제, 및 세제 조성물에 함유될 수 있는 임의의 다른 물질(예를 들어, 촉진제 등)을 포함하는 전체 조성물의 염기도를 반영한다.
과염기성 세제는 금속 대 기재 비율이 1.1:1, 또는 2:1, 또는 4:1, 또는 5:1, 또는 7:1, 또는 10:1일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 세제는 엔진 또는 다른 자동차 부품, 예컨대, 변속기 또는 기어 내의 녹을 감소 또는 예방하는 데 효과적이다. 세제는 약 0 중량% 내지 약 10 중량%, 또는 약 0.1 중량% 내지 약 8 중량%, 또는 약 1 중량% 내지 약 4 중량%, 또는 약 4 중량% 초과 내지 약 8 중량%로 윤활 조성물 내에 존재할 수 있다.
극압제:
본 명세서에서 윤활유 조성물은 또한 선택적으로 하나 이상의 극압제를 함유할 수 있다. 오일에 가용성인 극압(EP)제는 황- 및 클로로황-함유 EP제, 염화 탄화수소 EP제, 및 인 EP제를 포함한다. 이러한 EP제의 예에는 염소화 왁스; 유기 술피드 및 폴리술피드, 예컨대 디벤질디술피드, 비스(클로로벤질)디술피드, 디부틸 테트라술피드, 올레산의 황화 메틸 에스테르, 황화 알킬 페놀, 황화 디펜텐, 황화 테르펜, 및 황화 디엘스-알더 부가물; 포스포황화 탄화수소, 예컨대 황화인과 테레빈유 또는 메틸 올레에이트의 반응 생성물; 인 에스테르, 예컨대 디히드로카르빌 및 트리히드로카르빌 포스파이트, 예컨대 디부틸 포스파이트, 디헵틸 포스파이트, 디시클로헥실 포스파이트, 펜틸페닐 포스파이트; 디펜틸페닐 포스파이트, 트리데실 포스파이트, 디스테아릴 포스파이트 및 폴리프로필렌 치환된 페닐 포스파이트; 금속 티오카르바메이트, 예컨대 아연 디옥틸디티오카르바메이트 및 바륨 헵틸페놀 이산; 예를 들어, 디알킬디티오인산과 프로필렌 옥시드의 반응 생성물의 아민 염을 포함하는 알킬 및 디알킬인산의 아민 염; 및 이들의 혼합물이 포함된다.
마찰 개질제:
본 명세서에서 윤활유 조성물은 또한 선택적으로 하나 이상의 마찰 개질제를 함유할 수 있다. 적합한 마찰 개질제는 금속 함유 및 무금속 마찰 개질제를 포함할 수 있으며, 제한 없이, 이미다졸린, 아미드, 아민, 숙신이미드, 알콕실화 아민, 알콕실화 에테르 아민, 아민 산화물, 아미도아민, 니트릴, 베타인, 4차 아민, 이민, 아민 염, 아미노 구아나딘, 알칸올아미드, 포스포네이트, 금속-함유 화합물, 글리세롤 에스테르, 황화 지방 화합물 및 올레핀, 해바라기 오일 다른 천연 발생 식물성 또는 동물성 오일, 디카르복실산 에스테르, 폴리올의 에스테르 또는 부분 에스테르 및 하나 이상의 지방족 또는 방향족 카르복실산 등을 포함할 수 있다.
적합한 마찰 개질제는 직쇄, 분지쇄, 또는 방향족 히드로카르빌 기 또는 이의 혼합물로부터 선택되는 히드로카르빌 기를 함유할 수 있고, 포화 또는 불포화될 수 있다. 히드로카르빌 기는 탄소 및 수소 또는 헤테로 원자 예컨대 황 또는 산소로 구성될 수 있다. 히드로카르빌 기는 약 12 내지 약 25개의 탄소 원자의 범위일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 마찰 개질제는 장쇄 지방산 에스테르일 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 장쇄 지방산 에스테르는 모노-에스테르, 또는 디-에스테르 또는 (트리)글리세리드일 수 있다. 마찰 개질제는 장쇄 지방 아미드, 장쇄 지방 에스테르, 장쇄 지방 에폭시드 유도체, 또는 장쇄 이미다졸린일 수 있다.
다른 적합한 마찰 개질제는 유기, 무회(무금속), 무질소 유기 마찰 개질제를 포함할 수 있다. 상기 마찰 개질제는 카르복실산 및 무수물과 알칸올을 반응시켜 형성된 에스테르를 포함할 수 있고, 일반적으로 친유성 탄화수소 사슬에 공유 결합된 극성 말단 기(예를 들어, 카르복실 또는 히드록실)를 포함한다. 유기 무회 무질소 마찰 개질제의 예는, 일반적으로 올레산의 모노-, 디- 및 트리-에스테르를 함유할 수 있는 글리세롤 모노올레에이트(GMO)로서 알려져 있다. 다른 적합한 마찰 개질제는 미국 특허 제6,723,685호에 기재되어 있고, 이는 그 전체가 본 명세서에 참조로서 원용되어 포함된다.
아민성 마찰 개질제는 아민 또는 폴리아민을 포함할 수 있다. 상기 화합물은 선형인, 포화 또는 불포화, 또는 이의 혼합물인 히드로카르빌 기를 가질 수 있고, 약 12 내지 약 25개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 적합한 마찰 개질제의 추가 예는 알콕실화 아민 및 알콕실화 에테르 아민을 포함한다. 상기 화합물은 선형인, 포화 또는 불포화, 또는 이의 혼합물인 히드로카르빌 기를 가질 수 있다. 이는 약 12 내지 약 25개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 예는 에톡시화 아민과 에톡시화 에테르 아민을 포함한다.
아민 및 아미드는 그 자체로 또는 붕소 화합물 예컨대 붕소 옥시드, 붕소 할라이드, 메타보레이트, 붕산 또는 모노-, 디- 또는 트리-알킬 보레이트와의 부가물 또는 반응 생성물의 형태로 사용될 수 있다. 다른 적합한 마찰 개질제는 미국 특허 제6,300,291호에 기재되어 있고, 이는 그 전체가 본 명세서에 참조로서 원용되어 포함된다.
마찰 개질제는 선택적으로 약 0 중량% 내지 약 10 중량%, 또는 약 0.01 중량% 내지 약 8 중량%, 또는 약 0.1 중량% 내지 약 4 중량%와 같은 범위로 존재할 수 있다.
다른 몰리브덴-함유 성분:
본 명세서에서 윤활유 조성물은 또한 선택적으로 하나 이상의 몰리브덴-함유 화합물을 함유할 수 있다. 유용성 몰리브덴 화합물은 마모 방지제, 산화 방지제, 마찰 개질제, 또는 이의 혼합물의 기능적 성능을 가질 수 있다. 유용성 몰리브덴 화합물은, 몰리브덴 디티오카르바메이트, 몰리브덴 디알킬디티오포스페이트, 몰리브덴 디티오포스피네이트, 몰리브덴 화합물의 아민 염, 몰리브덴 잔테이트, 몰리브덴 티오잔테이트, 몰리브덴 술피드, 몰리브덴 카르복실레이트, 몰리브덴 알콕시드, 3핵 오르가노-몰리브덴 화합물, 및/또는 이의 혼합물을 포함할 수 있다. 몰리브덴 술피드는 몰리브덴 디술피드를 포함한다. 몰리브덴 디술피드는 안정한 분산액의 형태일 수 있다. 한 실시 형태에서, 유용성 몰리브덴 화합물은 몰리브덴 디티오카르바메이트, 몰리브덴 디알킬디티오포스페이트, 몰리브덴 화합물의 아민 염, 및 이의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다. 일 실시 형태에서, 유용성 몰리브덴 화합물은 몰리브덴 디티오카르바메이트일 수 있다.
사용될 수 있는 몰리브덴 화합물의 적합한 예는, R. T. Vanderbilt Co., Ltd.로부터 입수가능한 Molyvan® 822, Molyvan® A, Molyvan® 2000, Molyvan® 1055, Molyvan® 3000, 및 Molyvan® 85, 및 Adeka Corporation로부터 입수가능한 Adeka Sakura-Lube® S-165, S-200, S-300, S-310G, S-515, S-525, S-600, S-700, 및 S-710, 및 이들의 혼합물과 같은 상표명으로 시판되는 상업적 물질을 포함한다. 적합한 몰리브덴 성분은 미국 특허 제5,650,381; 미국 특허 제RE 37,363 E1; 미국 특허 제RE 38,929 E1; 및 미국 특허 제RE 40,595 E1에 기재되어 있고, 그 전체 내용이 본 명세서에서 참조로 포함된다.
또한, 몰리브덴 화합물은 산성 몰리브덴 화합물일 수 있다. 몰리브덴산, 암모늄 몰리브데이트, 나트륨 몰리브데이트, 칼륨 몰리브데이트, 및 기타 알칼리 금속 몰리브데이트 및 기타 몰리브덴 염, 예를 들어, 히드로젠 나트륨 몰리브데이트, MoOCl4, MoO2Br2, Mo2O3Cl6, 몰리브데늄 트리옥시드 또는 유사한 산성 몰리브덴 화합물이 포함된다. 대안적으로, 조성물에는, 예를 들어, 미국 특허 제4,263,152호; 제4,285,822호; 제4,283,295호; 제4,272,387호; 제4,265,773호; 제4,261,843호; 제4,259,195호; 제4,259,194호; 및 WO 94/06897호에 기재된 바와 같이, 염기성 질소 화합물의 몰리브덴/황 착물에 의해 몰리브덴이 제공될 수 있고, 그 전체 내용이 본 명세서에서 참조로 포함된다.
적합한 유기-몰리브덴 화합물의 또 다른 부류는 삼핵 몰리브덴 화합물, 예컨대 화학식 Mo3SkLnQz의 것 및 이의 혼합물이며, 여기서 S는 황을 나타내고, L은 화합물을 오일 중에 가용성 또는 분산성으로 만들기에 충분한 수의 탄소 원자를 갖는 유기 기를 갖는 독립적으로 선택된 리간드를 나타내고, n은 1 내지 4 이고, k는 4 내지 7에서 변화하고, Q는 중성 전자 공여 화합물의 군, 예컨대 물, 아민, 알코올, 포스핀 및 에테르로부터 선택되고, z는 0 내지 5의 범위이고, 비-화학량론적 값을 포함한다. 적어도 21개의 전체 탄소 원자, 예컨대 적어도 25개, 적어도 30개, 또는 적어도 35개의 탄소 원자가 모든 리간드의 유기 중에 존재할 수 있다. 추가적인 적합한 몰리브덴 화합물은 본 명세서에서 그 전체가 참조로 포함되는 미국 특허 제6,723,685호에 기재되어 있다.
유용성 몰리브덴 화합물은 약 0.5 ppm 내지 약 2000 ppm, 약 1 ppm 내지 약 700 ppm, 약 1 ppm 내지 약 550 ppm, 약 5 ppm 내지 약 300 ppm, 또는 약 20 ppm 내지 약 250 ppm의 몰리브덴을 제공하기에 충분한 양으로 존재할 수 있다.
추가적인 점도 지수 개선제:
본 명세서에서 윤활유 조성물은 또한 전술한 요건이 손상되지 않는 한, 하나 이상의 추가적인 점도 지수 개선제를 선택적으로 함유할 수 있다. 적합한 점도 지수 개선제는 폴리올레핀, 올레핀 공중합체, 에틸렌/프로필렌 공중합체, 폴리이소부텐, 수소화 스티렌-이소프렌 중합체, 스티렌/말레산 에스테르 공중합체, 수소화 스티렌/부타디엔 공중합체, 수소화 이소프렌 중합체, 알파-올레핀 말레산 무수물 공중합체, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리알킬 스티렌, 수소화 알케닐 아릴 공액 디엔 공중합체, 또는 이의 혼합물을 포함할 수 있다. 점도 지수 개선제는 스타(star) 중합체를 포함할 수 있고, 적합한 예는 미국 특허출원공개 제20120101017A1호에 기재되어 있다.
본 명세서의 윤활유 조성물은 또한 선택적으로 점도 지수 개선제 이외에 또는 점도 지수 개선제 대신에, 하나 이상의 분산제 점도 지수 개선제를 함유할 수 있다. 적합한 점도 지수 개선제는 작용화된 폴리올레핀, 예를 들어, 아크릴화제(예컨대 말레산 무수물)와 아민의 반응 생성물로 작용화된 에틸렌-프로필렌 공중합체; 아민으로 작용화된 폴리메타크릴레이트, 또는 아민과 반응된 에스테르화된 말레산 무수물-스티렌 공중합체를 포함할 수 있다.
점도 지수 개선제 및/또는 분산제 점도 지수 개선제의 총량은 윤활유 조성물의 약 0 중량% 내지 약 20 중량%, 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량%, 약 0.1 중량% 내지 약 12 중량%, 또는 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량%일 수 있다.
다른 선택적 첨가제:
다른 첨가제는 윤활 유체에 필요한 하나 이상의 기능을 수행하기 위해 선택될 수 있다. 또한, 언급된 첨가제 중 하나 이상은 다기능성일 수 있고, 본 명세서에 규정된 기능 이외의 또는 그 밖의 기능을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 윤활유 조성물은 선택적으로 다른 성능 첨가제를 포함할 수 있다. 다른 성능 첨가제는 본 발명의 명시된 첨가제 이외의 것일 수 있고/있거나 금속 탈활성제, 점도 지수 개선제, 세제, 무회 TBN 촉진제, 마찰 개질제, 마모 방지제, 부식 억제제, 녹 억제제, 분산제, 분산 점도 지수 개선제, 극압제, 산화방지제, 발포 억제제, 항유화제, 유화제, 유동점 강하제, 밀봉 팽윤제 및 이의 혼합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 전형적으로, 완전-제형화된 윤활유는 이러한 성능 첨가제 중 하나 이상을 함유할 것이다.
적합한 금속 탈활성화제는 벤조트리아졸(전형적으로 톨릴트리아졸)의 유도체, 디메르캅토티아디아졸 유도체, 1,2,4-트리아졸, 벤즈이미다졸, 2-알킬디티오벤즈이미다졸, 또는 2-알킬디티오벤조티아졸; 에틸 아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트 및 선택적으로 비닐 아세테이트의 공중합체를 포함하는 발포 억제제; 트리알킬 포스페이트, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 옥시드, 폴리프로필렌 옥시드 및 (에틸렌 옥시드-프로필렌 옥시드) 중합체를 포함하는 항유화제; 말레산 무수물-스티렌의 에스테르, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트 또는 폴리아크릴아미드를 포함하는 유동점 강하제를 포함할 수 있다.
적합한 발포 억제제는 규소-기반 화합물, 예컨대 실록산을 포함한다.
적합한 유동점 강하제는 폴리메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 유동점 강하제는 윤활유 조성물의 최종 중량을 기준으로 약 0 중량% 내지 약 1 중량%, 약 0.01 중량% 내지 약 0.5 중량%, 또는 약 0.02 중량% 내지 약 0.04 중량%를 제공하기에 충분한 양으로 존재할 수 있다.
적합한 녹 억제제는 철 금속 표면의 부식을 저해하는 특성을 갖는 단일 화합물 또는 화합물의 혼합물일 수 있다. 본 명세서의 유용한 녹 억제제의 비제한적 예는 유용성 고분자량 유기산, 예컨대 2-에틸헥산산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 베헨산, 및 세로트산뿐만 아니라 이량체 및 삼량체 산, 예컨대 톨 오일 지방산, 올레산, 및 리놀레산으로부터 생성된 것을 포함하는 유용성 폴리카르복실산을 포함한다. 다른 적합한 부식 억제제는, 약 600 내지 약 3000의 범위의 분자량의 장쇄 알파, 오메가-디카르복실산 및 알케닐 기가 약 10개 이상의 탄소 원자를 함유하는 알케닐숙신산 예컨대 테트라프로페닐숙신산, 테트라데세닐숙신산, 및 헥사데세닐숙신산을 포함한다. 또 다른 유용한 유형의 산성 부식 억제제는 폴리글리콜과 같은 알코올을 갖는 알케닐 기에 약 8 내지 약 24개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 숙신산의 하프 에스테르이다. 상기 알케닐 숙신산의 상응하는 하프 아미드가 또한 유용하다. 유용한 녹 억제제는 고분자량 유기산이다.
녹 억제제는, 존재하는 경우, 윤활유 조성물의 최종 중량을 기준으로, 약 0 중량% 내지 약 5 중량%, 약 0.01 중량% 내지 약 3 중량%, 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%를 제공하기에 충분한 양으로 사용될 수 있다.
일반적 용어로, 본 명세서의 세제 금속을 포함하는 적합한 윤활제는 하기 표에 열거된 범위로 첨가제 성분을 포함할 수 있다.
[표 4]
상기 각각의 성분의 백분율은 최종 윤활유 조성물의 중량을 기준으로, 각각의 성분의 중량%를 나타낸다. 윤활유 조성물의 나머지는 하나 이상의 기유로 이루어진다. 본 명세서에 기재된 조성물의 제형화에 사용된 첨가제는 개별적으로 또는 다양한 하위-조합으로 기유에 블렌딩될 수 있다. 그러나, 첨가제 농축물(즉, 첨가제+희석제, 예컨대 탄화수소 용매)을 사용하여 동시에 모든 성분을 블렌딩하는 것이 적합할 수 있다. 완전 제형화 윤활제는 통상 분산제/억제제 패키지 또는 DI 패키지로 칭하는 첨가제 패키지를 함유하며, 이는 제형에서 요구되는 특성을 공급할 것이다.
정의
본 발명의 목적을 위하여, 화학 원소는 문헌[Periodic Table of the Elements, CAS version, Handbook of Chemistry and Physics, 75th Ed]에 따라 식별된다. 또한, 유기 화학의 일반 원리는 문헌["Organic Chemistry", Thomas Sorrell, University Science Books, Sausolito: 1999] 및 ["March's Advanced Organic Chemistry", 5th Ed., Ed.: Smith, M.B. and March, J., John Wiley & Sons, New York: 2001]에 기재되어 있으며, 이러한 문헌의 전체 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 명세서에 기재되는 바와 같이, 화합물은 위에서 일반적으로 예시된 바와 같거나 본 발명의 특정 부류, 하위부류 및 종에 의해 예시된 바와 같은 하나 이상의 치환체로 선택적으로 치환될 수 있다.
문맥으로부터 달리 명백하지 않는 한, 용어 "다량"(major amount)은 조성물의 총 중량에 대해 50 중량% 이상, 예를 들어 약 80 내지 약 98 중량%의 양을 의미하는 것으로 이해된다. 또한, 본 명세서에 사용된 용어 "소량"(minor amount)은 조성물의 총 중량에 대하여 50 중량% 미만의 양을 의미하는 것으로 이해된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "히드로카르빌 기" 또는 "히드로카르빌"은 당업자에게 잘 알려져 있는 통상의 의미로 사용된다. 구체적으로, 이 용어는 분자의 나머지에 직접 부착된 탄소 원자를 가지며 주로 탄화수소 특성을 갖는 기를 지칭한다. 히드로카르빌 기의 예에는 다음이 포함된다: (1) 고리가 분자의 다른 부분을 통해 완성되는(예를 들어, 2개의 치환체가 함께 지환족 라디칼을 형성하는) 탄화수소 치환체, 즉 지방족(예를 들어, 알킬 또는 알케닐), 지환족 (예를 들어, 시클로알킬, 시클로알케닐) 치환체, 및 방향족-, 지방족- 및 지환족-치환된 방향족 치환체뿐만 아니라 환형 치환체; 및 (2) 치환된 탄화수소 치환체, 즉 본 설명의 맥락상 주로 탄화수소 치환체(예를 들어, 할로(특히 클로로 및 플루오로), 히드록시, 알콕시, 메르캅토, 알킬메르캅토, 니트로, 니트로소, 및 술폭시)를 변화시키지 않는 비-탄화수소 기를 함유하는 치환체. (3) 헤테로 치환체, 즉 본 설명의 맥락상 주로 탄화수소 특성을 갖지만 탄소 원자로 구성된 고리 또는 사슬 중에 탄소 이외의 것을 포함하는 치환체. 헤테로-원자는 황, 산소, 질소를 포함하며, 피리딜, 푸릴, 티에닐, 및 이미다졸릴과 같은 치환체를 포함한다. 일반적으로, 히드로카르빌 기 중의 탄소 원자 10개마다 비-탄화수소 치환체가 2개 이하, 또는 추가적인 예로서 1개 이하로 존재하고; 일부 실시 형태에서, 히드로카르빌 기에는 비-탄화수소 치환체가 존재하지 않을 것이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "지방족"은 용어 알킬, 알케닐, 알키닐을 포함하며, 이들 각각은 아래에 설명된 바와 같이 선택적으로 치환된다.
본 명세서에 사용되는 "알킬" 기는 1 내지 12개(예를 들어, 1 내지 8개, 1 내지 6개 또는 1 내지 4개)의 탄소 원자를 함유하는 포화된 지방족 탄화수소 기를 나타낸다. 알킬 기는 직선형 또는 분지형일 수 있다. 알킬 기의 예에는, 비제한적으로, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, n-펜틸, n-헵틸 또는 2-에틸헥실이 포함된다. 알킬 기는 할로, 포스포, 지환족[예를 들어, 시클로알킬 또는 시클로알케닐], 헤테로지환족[예를 들어, 헤테로시클로알킬 또는 헤테로시클로알케닐], 아릴, 헤테로아릴, 알콕시, 아로일, 헤테로아로일, 아실[예를 들어, (지방족)카르보닐, (지환족)카르보닐 또는 (헤테로지환족)카르보닐], 니트로, 시아노, 아미도[예를 들어, (시클로알킬알킬)카르보닐아미노, 아릴카르보닐아미노, 아르알킬카르보닐아미노, (헤테로시클로알킬)카르보닐아미노, (헤테로시클로알킬알킬)카르보닐아미노, 헤테로아릴카르보닐아미노, 헤테로아르알킬카르보닐아미노, 알킬아미노카르보닐, 시클로알킬아미노카르보닐, 헤테로시클로알킬아미노카르보닐, 아릴아미노카르보닐 또는 헤테로아릴아미노카르보닐], 아미노[예를 들어, 지방족아미노, 지환족아미노 또는 헤테로지환족아미노], 술포닐[예를 들어, 지방족-SO2-], 술피닐, 술파닐, 술폭시, 우레아, 티오우레아, 술파모일, 술파미드, 옥소, 카르복시, 카르바모일, 지환족옥시, 헤테로지환족옥시, 아릴옥시, 헤테로아릴옥시, 아르알킬옥시, 헤테로아릴알콕시, 알콕시카르보닐, 알킬카르보닐옥시 또는 히드록시와 같은 하나 이상의 치환체로 치환(즉, 선택적으로 치환)될 수 있다. 비제한적으로, 치환된 알킬의 일부 예에는, 카르복실알킬(예컨대 HOOC-알킬, 알콕시카르보닐알킬 및 알킬카르보닐옥시알킬), 시아노알킬, 히드록시알킬, 알콕시알킬, 아실알킬, 아르알킬, (알콕시아릴)알킬, (술포닐아미노)알킬(예컨대 (알킬-SO2-아미노)알킬), 아미노알킬, 아미도알킬, (지환족)알킬 또는 할로알킬이 포함된다.
본 명세서에서 사용되는 "알케닐" 기는 2 내지 8개(예를 들어, 2 내지 12개, 2 내지 6개 또는 2 내지 4개)의 탄소 원자 및 적어도 하나의 이중 결합을 함유하는 지방족 탄소 기를 나타낸다. 알킬 기와 같이, 알케닐 기는 직선형 또는 분지형일 수 있다. 알케닐 기의 예에는 알릴, 이소프레닐, 2-부테닐 및 2-헥세닐이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 알케닐 기는 할로, 포스포, 지환족[예를 들어, 시클로알킬 또는 시클로알케닐], 헤테로지환족[예를 들어, 헤테로시클로알킬 또는 헤테로시클로알케닐], 아릴, 헤테로아릴, 알콕시, 아로일, 헤테로아로일, 아실[예를 들어, (지방족)카르보닐, (지환족)카르보닐 또는 (헤테로지환족)카르보닐], 니트로, 시아노, 아미도[예를 들어, (시클로알킬알킬)카르보닐아미노, 아릴카르보닐아미노, 아르알킬카르보닐아미노, (헤테로시클로알킬)카르보닐아미노, (헤테로시클로알킬알킬)카르보닐아미노, 헤테로아릴카르보닐아미노, 헤테로아르알킬카르보닐아미노, 알킬아미노 카르보닐, 시클로알킬아미노카르보닐, 헤테로시클로알킬아미노카르보닐, 아릴아미노카르보닐 또는 헤테로아릴아미노카르보닐], 아미노[예를 들어, 지방족아미노, 지환족아미노, 헤테로시클로지방족아미노 또는 지방족술포닐아미노], 술포닐[예를 들어, 알킬-SO2-, 지환족-SO2- 또는 아릴-SO2-], 술피닐, 술파닐, 술폭시, 우레아, 티오우레아, 술파모일, 술파미드, 옥소, 카르복시, 카르바모일, 지환족옥시, 헤테로지환족옥시, 아릴옥시, 헤테로아릴옥시, 아르알킬옥시, 헤테로아르알콕시, 알콕시카르보닐, 알킬카르보닐옥시 또는 히드록시와 같은 하나 이상의 치환체로 선택적으로 치환될 수 있다. 비제한적으로, 치환된 알케닐의 일부 예는 시아노알케닐, 알콕시알케닐, 아실알케닐, 히드록실 알케닐, 아르알케닐, (알콕시아릴) 알케닐, (술포닐아미노)알케닐(예를 들어, (알킬-SO2-아미노)알케닐), 아미노알케닐, 아미도알케닐, (지환족)알케닐, 또는 할로알케닐을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "알키닐" 기는 2 내지 8개(예를 들어, 2 내지 12개, 2 내지 6개 또는 2 내지 4개)의 탄소 원자를 함유하고 적어도 하나의 삼중 결합을 갖는 지방족 탄소 기를 나타낸다. 알키닐 기는 직선형 또는 분지형일 수 있다. 알키닐 기의 예에는, 비제한적으로, 프로파르길 및 부티닐이 포함된다. 알키닐 기는 아로일, 헤테로아로일, 알콕시, 시클로알킬옥시, 헤테로시클로알킬옥시, 아릴옥시, 헤테로아릴옥시, 아르알킬 옥시, 니트로, 카르복시, 시아노, 할로, 히드록시, 술포, 메르캅토, 술파닐[예를 들어, 지방족 술파닐 또는 지환족 술파닐], 술피닐[예를 들어, 지방족 술피닐 또는 지환족 술피닐], 술포닐[예를 들어, 지방족 -SO2-, 지방족 아미노 -SO2-, 또는 지환족 -SO2-], 아미도[예를 들어, 아미노카르보닐, 알킬아미노카르보닐, 알킬카르보닐아미노, 시클로알킬아미노카르보닐, 헤테로시클로알킬아미노카르보닐, 시클로알킬카르보닐아미노, 아릴아미노카르보닐, 아릴카르보닐아미노, 아르알킬카르보닐아미노, (헤테로시클로알킬)카르보닐아미노, (시클로알킬알킬)카르보닐아미노, 헤테로아르알킬카르보닐아미노, 헤테로아릴 카르보닐아미노 또는 헤테로아릴 아미노카르보닐], 우레아, 티오우레아, 술파모일, 술파미드, 알콕시카르보닐, 알킬 카르보닐옥시, 지환족, 헤테로지환족, 아릴, 헤테로아릴, 아실[예를 들어, (지환족)카르보닐 또는 (헤테로 지환족)카르보닐], 아미노[예를 들어, 지방족아미노], 술폭시, 옥소, 카르복시, 카르바모일, (지환족)옥시, (헤테로지환족)옥시, 또는 (헤테로아릴)알콕시와 같은 하나 이상의 치환체로 선택적으로 치환될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 "아미노" 기는 -NRXRY를 나타내며, 여기서 RX 및 RY 각각은 독립적으로 수소, 알킬, 시클로알킬, (시클로알킬)알킬, 아릴, 아르알킬, 헤테로시클로알킬, (헤테로시클로알킬)알킬, 헤테로아릴, 카르복시, 술파닐, 술피닐, 술포닐, (알킬)카르보닐, (시클로알킬)카르보닐, ((시클로알킬)알킬)카르보닐, 아릴카르보닐, (아르알킬)카르보닐, (헤테로시클로알킬)카르보닐, ((헤테로시클로알킬)알킬)카르보닐, (헤테로아릴)카르보닐 또는 (헤테로아르알킬)카르보닐이며, 이들 각각은 본 명세서에 정의되고 선택적으로 치환된다. 아미노 기의 예는 알킬아미노, 디알킬아미노 또는 아릴아미노를 포함한다. 용어 "아미노"가 말단기가 아닌 경우(예를 들어, 알킬카르보닐아미노), 이는 -NRX-로 표시된다. RX는 위에서 정의한 것과 동일한 의미를 갖는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "시클로알킬" 기는 3 내지 10(예를 들어, 5 내지 10)개의 탄소 원자의 포화 카르보시클릭 모노- 또는 바이시클릭(융합 또는 가교) 고리를 의미한다. 시클로알킬 기의 예는 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸, 아다만틸, 노르보르닐, 큐빌, 옥타히드로-인데닐, 데카히드로-나프틸, 바이시클로[3.2.1]옥틸, 바이시클로[2.2.2] 옥틸, 바이시클로[3.3.1]노닐, 바이시클로[3.3.2.]데실, 바이시클로[2.2.2]옥틸, 아다만틸, 또는 ((아미노카르보닐)시클로알킬)시클로알킬을 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "헤테로시클로알킬" 기는 3 내지 10원 모노- 또는 바이시클릭(융합 또는 가교)(예를 들어, 5- 내지 10-원 모노- 또는 바이시클릭) 포화 고리 구조를 의미하며, 여기서 하나 이상의 고리 원자는 헤테로 원자(예를 들어, N, O, S 또는 이들의 조합)이다. 헤테로시클로알킬 기의 예는 피페리딜, 피페라질, 테트라히드로피라닐, 테트라히드로푸릴, 1,4-디옥솔라닐, 1,4-디티아닐, 1,3-디옥솔라닐, 옥사졸리딜, 이속사졸리딜, 모르폴리닐, 티오모르폴릴, 옥타히드로벤조푸릴, 옥타히드로크로메닐, 옥타히드로티오 크로메닐, 옥타히드로인돌릴, 옥타히드로피리디닐, 데카히드로퀴놀리닐, 옥타히드로벤조 [b]티오페닐, 2-옥사-바이시클로[2.2.2]옥틸, 1-아자-바이시클로[2.2.2]옥틸, 3-아자-바이시클로[3.2.1]옥틸, 및 2,6-디옥사-트리시클로[3.3.1.0]노닐을 포함한다. 모노시클릭 헤테로시클로알킬 기는 페닐 모이어티와 융합되어 헤테로아릴로 분류되는 테트라히드로이소퀴놀린과 같은 구조를 형성할 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "헤테로아릴" 기는, 4 내지 15개의 고리 원자를 갖는 모노시클릭, 바이시클릭, 또는 트리시클릭 고리 시스템을 의미하며, 여기서 고리 원자 중 하나 이상이 헤테로원자(예를 들어, N, O, S, 또는 이들의 조합)이고 모노시클릭 고리 시스템이 방향족이거나 바이시클릭 또는 트리시클릭 고리 시스템의 고리 중 적어도 하나가 방향족이다. 헤테로아릴 기는 2 내지 3개의 고리를 갖는 벤조융합된 고리 시스템을 포함한다. 예를 들어, 벤조융합된 기는 1 또는 2개의 4 내지 8원 헤테로지환족 모이어티(예를 들어, 인돌리질, 인돌릴, 이소인돌릴, 3H-인돌릴, 인돌리닐, 벤조[b]푸릴, 벤조[b]티오페닐, 퀴놀리닐, 또는 이소퀴놀리닐)와 융합된 벤조를 포함한다. 헤테로아릴의 일부 예는 피리딜, 1H-인다졸릴, 푸릴, 피롤릴, 티에닐, 티아졸릴, 옥사졸릴, 이미다졸릴, 테트라졸릴, 벤조푸릴, 이소퀴놀리닐, 벤즈티아졸릴, 잔텐, 티오잔텐, 페노티아진, 디하이드로인돌, 벤조[1,3]디옥솔, 벤조[b]푸릴, 벤조[b]티오페닐, 인다졸릴, 벤즈이미다졸릴, 벤즈티아졸릴, 푸릴, 신놀릴, 퀴놀릴, 퀴나졸릴, 신놀릴, 프탈라질, 퀴나졸릴, 퀴녹살릴, 이소퀴놀릴, 4H-퀴놀리질, 벤조-1,2,5-티아디아졸릴, 또는 1,8-나프티리딜이다.
비제한적으로, 모노시클릭 헤테로아릴은 푸릴, 티오페닐, 2H-피롤릴, 피롤릴, 옥사졸릴, 타졸릴, 이미다졸릴, 피라졸릴, 이속사졸릴, 이소티아졸릴, 1,3,4-티아디아졸릴, 2H-피라닐, 4-H-프라닐, 피리딜, 피리다질, 피리미딜, 피라졸릴, 피라질 또는 1,3,5-트리아질을 포함한다. 모노시클릭 헤테로아릴은 표준 화학 명명법에 따라 번호가 매겨진다.
비제한적으로, 바이시클릭 헤테로아릴은 인돌리질, 인돌릴, 이소인돌릴, 3H-인돌릴, 인돌리닐, 벤조[b]푸릴, 벤조[b]티오페닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 인돌리지닐, 이소인돌릴, 인돌릴, 벤조[b]푸릴, 벡소[b]티오페닐, 인다졸릴, 벤즈이미다질, 벤즈티아졸릴, 푸리닐, 4H-퀴놀리질, 퀴놀릴, 이소퀴놀릴, 신놀릴, 프탈라질, 퀴나졸릴, 퀴녹살릴, 1,8-나프티리딜, 또는 프테리딜을 포함한다. 바이시클릭 헤테로아릴은 표준 화학 명명법에 따라 번호가 매겨진다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "처리율"은 윤활 및 냉각 유체 내의 성분의 중량%를 지칭한다.
중량 평균 분자량(Mw) 및 수 평균 분자량(Mn)은 워터스(Waters)로부터 입수한 겔 투과 크로마토그래피(GPC) 기기 또는 이와 유사한 기기로 측정될 수 있으며 그 데이터는 워터스 엠파워(Waters Empower) 소프트웨어 또는 이와 유사한 소프트웨어로 처리될 수 있다. GPC 장치에는 Waters 분리 모듈 및 Waters 굴절률 검출기(또는 유사한 선택적 장비)가 장착될 수 있다. GPC 작동 조건은 가드 컬럼, 4개의 Agilent PLgel 컬럼(300x7.5 mm의 길이; 5 μ의 입자 크기, 및 100 내지 10000 Å 범위의 기공 크기)을 약 40℃의 컬럼 온도로 포함할 수 있다. 안정화되지 않은 HPLC 등급 테트라히드로푸란(THF)은 1.0 mL/분의 유량으로 용매로서 사용될 수 있다. GPC 기기는 960 내지 1,568,000 g/mol 범위의 좁은 분자량 분포를 갖는 구매가능한 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA) 표준으로 보정될 수 있다. 500 g/mol 미만의 질량을 갖는 샘플에 대해서 보정 곡선이 외삽될 수 있다. 샘플 및 PMMA 표준은 THF에 용해되어 0.1 내지 0.5 중량%의 농도로 제조되고 여과없이 사용될 수 있다. GPC 측정은 또한 미국 특허 제5,266,223에 기재되어 있으며, 이 문헌은 본 명세서에 참조로서 포함된다. GPC 방법은 분자량 분포 정보를 추가로 제공한다. 예를 들어, 또한 본 명세서에 참조로 포함된 문헌[W. W. Yau, J. J. Kirkland and D. D. Bly, "Modern Size Exclusion Liquid Chromatography", John Wiley and Sons, New York, 1979] 참조.
실시예
본 발명 및 이의 다수의 이점의 더 나은 이해는 하기 실시예에 의해 명백해질 수 있다. 하기 실시예는 예시적이며, 본 발명의 범위 또는 사상을 제한하지 않는다. 당업자는 이러한 실시예에 기재된 구성요소, 방법, 단계 및 장치의 변형이 사용될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 달리 언급되지 않거나 하기 실시예 및 본 발명 전반에 걸친 논의의 맥락으로부터 명백하지 않은 한, 본 발명에 언급된 모든 백분율, 비 및 부는 중량 기준이다.
실시예 1
폴리메타크릴레이트(PMA) 중합체와 윤활제의 블렌드 연구를 통해 모터사이클에 사용하기 적합한지 평가하였다. 이 연구에 대해 평가된 윤활제는 API 그룹 III 기유에 3개의 상이한 중합체 첨가제 및 동일한 첨가제 패키지 중 하나를 포함하였다. 고온 고전단 점도를 JASO T 903:2016에 따라 측정하였다. 이 평가의 중합체는 중량 평균 분자량이 약 510,000인 PMA 1, 중량 평균 분자량이 약 290,000인 PMA 2, 또는 중량 평균 분자량이 약 420,000인 PMA 3을 포함하였다.
약 7 중량%의 PMA 1을 갖는 윤활제는 약 10.0 cSt의 KV100, 약 2.86 cSt의 HTHS 점도, 및 약 316의 점도 지수를 가졌고, 모터사이클 윤활제에 대해 적합하지 않았다. 약 14 중량%의 PMA 2를 갖는 윤활제는 약 8.5 cSt의 KV100, 약 3.0 cSt의 HTHS 점도, 및 약 296의 점도 지수를 가졌고, 모터사이클 윤활제에 적합하였다. 약 19%의 PMA 3을 갖는 윤활제는 약 8.5 cSt의 KV100, 약 3.2 cSt의 HTHS 점도, 및 약 288의 점도 지수를 가졌고, 또한 모터사이클 윤활제에 적합하였다. 점도 지수는 ASTM D2270에 따라 결정되었다.
실시예 2
모터사이클 윤활제를 10W-30 기준 윤활제와 비교하여 연비 개선에 대해 평가하였다. 이 실시예의 경우, 모터사이클은 125cc 스쿠터였고, 기준 윤활제는 10.4 cSt의 KV100, 66.0 cSt의 KV40, 3.1 cP의 150C에서의 HTHS 점도, 약 145의 점도 지수, 및 MB의 습식 클러치 등급을 갖고 MoDTC를 포함하는 Honda Ultra E1 10W-30이었다. 표 5의 윤활제는 언급된 고분자 첨가제를 포함하고 모든 유체에는 동일한 첨가제 패키지 및 다량의 분산제, 세제, 유동점 강하제, 마모 방지첨가제, 산화 방지제, 마찰 개질제 및 API 그룹 III 기유가 포함된다. 고온 고전단 점도 및 습식 클러치 등급을 JASO T 903:2016에 따라 측정하였고, 연비를 일본 자동차 운송 기술 협회 (또는 다른 산업 배출 시험 하우스)에서 WMTC(World Motorcycle Test Cycle)를 사용하여 측정하였다. 이 실시예에서 사용된 PMA는 실시예 1로부터의 PMA 2였다. OCP는 중량 평균 분자량이 약 155,000이었다.
[표 5]
표 5에 나타난 바와 같이, 윤활제는 모두 기유보다 점도 지수가 높은 경우에도 기준 윤활제와 비교하여 향상된 연비를 가졌고, 습식 클러치 등급을 통과하고 HTHS 점도를 통과하거나 기유 유체의 20% 이내의 HTHS 점도를 가졌다. 클러치 테스트는 JASO T903:2106 표준에 따라 SAE#2 테스트 장비를 사용하였고, Class-1 모터사이클로 WMTC 사이클을 사용하여 연료 소모를 평가하였다. 연비의 개선은 10W-30 기준과 비교하여 다수의 시험 실행의 평균이었다(저온 모드의 경우 2배 및 고온 모드의 경우 6배). 점도 지수는 ASTM D2270에 따라 결정되었다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 단수 형태는 명시적으로 그리고 명백하게 하나의 지시 대상으로 제한되지 않는 한 복수의 대상을 포함한다는 것에 유의해야 한다. 따라서, 예를 들어, "산화방지제"에 대한 언급은 둘 이상의 상이한 산화방지제를 포함한다. 본 명세서에 사용된 용어 "포함한다" 및 이의 문법적 변형은, 목록 내의 항목의 언급이 열거된 항목을 대체하거나 이에 추가될 수 있는 다른 유사한 항목을 배제하지 않도록, 비제한적인 것으로 의도된다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위의 목적을 위해, 달리 나타내지 않는 한, 명세서 및 청구범위에서 사용되는 양, 백분율 또는 비율, 및 다른 수치 값을 나타내는 모든 숫자는 모든 경우에 용어 "약"으로 수식되는 것으로 이해된다. 따라서, 달리 나타내지 않는 한, 하기 명세서 및 첨부된 청구범위에 제시된 수치 매개변수는 본 발명에 의해 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 변화될 수 있는 근사치이다. 최소한, 그리고 청구범위의 범주에 대한 균등론의 적용을 제한하려는 시도가 아닌 것으로, 각각의 수치 매개변수는 적어도 보고된 유효 자릿수의 수에 비추어 그리고 통상의 반올림 기법을 적용하여 해석되어야 한다.
본 명세서에 개시된 각각의 성분, 화합물, 치환체, 또는 매개변수는, 단독으로, 또는 본 명세서에 개시된 각각의 그리고 모든 다른 성분, 화합물, 치환체, 또는 매개변수 중 하나 이상과 조합하여, 사용하기 위해 개시된 것으로 해석됨이 이해된다.
또한, 본 명세서에 개시된 각각의 범위는 동일한 수의 유효 자릿수를 갖는 개시된 범위 내의 각각의 특정 값의 개시로서 해석됨이 이해된다. 따라서, 예를 들어 1 내지 4의 범위는 1, 2, 3, 및 4의 값뿐만 아니라 상기 값의 임의의 범위의 명시적 개시로서 해석된다.
또한, 본 명세서에 개시된 각각의 범위의 각각의 하한은 동일한 성분, 화합물, 치환체, 또는 매개변수에 대한 본 명세서에 개시된 각각의 범위 내의 각각의 범위 및 각각의 특정 값의 각각의 상한과의 조합으로 개시되는 것으로 해석됨이 이해된다. 따라서, 본 발명은 각각의 범위의 각각의 하한과 각각의 범위의 각각의 상한 또는 각각의 범위 내의 각각의 특정 값을 조합함으로써, 또는 각각의 범위의 각각의 상한과 각각의 범위 내의 각각의 특정 값을 조합함으로써 유도된 모든 범위의 개시로서 해석된다. 즉, 또한 더 나아가, 폭넓은 범위 내의 종점 값들 사이의 임의의 범위가 또한 본 명세서에서 논의됨이 이해된다. 따라서, 1 내지 4의 범위는 또한 1 내지 3, 1 내지 2, 2 내지 4, 2 내지 3 등의 범위를 의미한다.
또한, 본 명세서 또는 실시예에 개시된 성분, 화합물, 치환체, 또는 매개변수의 특정 양/값은 범위의 하한 또는 상한의 개시로서 해석되고, 이에 따라 그 성분, 화합물, 치환체, 또는 매개변수에 대한 범위를 형성하기 위해 본 출원의 다른 곳에 개시된 동일한 성분, 화합물, 치환체, 또는 매개변수에 대한 범위 또는 특정 양/값의 임의의 다른 하한 또는 상한과 조합될 수 있다.
특정 실시 형태가 기재되기는 했지만, 현재 예측하지 못하거나 예측할 수 없는 대안, 수정, 변형, 개선, 및 실질적인 동등물이 출원인 또는 당업자에게 발생할 수 있다. 따라서, 출원된 그대로의 그리고 보정될 수 있는 첨부된 청구범위는, 모든 상기 대안, 수정, 변형, 개선, 및 실질적인 동등물을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 윤활유 조성물을 사용한 모터사이클의 연비 개선 방법으로서, 상기 방법은
    엔진 크랭크케이스 및 모터사이클의 습식 클러치를 포함한 변속기를 공통 섬프의 윤활유 조성물로 윤활하는 단계를 포함하고;
    상기 윤활 조성물은 0W-20, 0W-16, 0W-12 또는 0W-8로부터 선택되는 점도 등급을 가지며, (a) 윤활 점도의 적어도 하나의 기유; (b) 중량 평균 분자량이 약 500,000 이하인 비분산성 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체 점도 개질제 및 선택적으로 (c) 몰리브덴 디알킬 디티오카르바메이트를 포함하고;
    상기 윤활 조성물은 JASO T 903:2016에 따라 측정시 150℃에서 2.9 cP 이상의 고온 고전단(HTHS) 점도 및 MA, MA1, MA2 또는 MB의 클러치 마찰 등급을 갖고;
    상기 모터사이클의 연비는 WMTC 사이클에 따라 측정시 모터사이클이 더 높은 점도 등급 10W-30 윤활제로 윤활될 때 WMTC 사이클을 사용하여 측정한 것보다 적어도 1% 더 향상되는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 윤활 조성물은 10 cP 미만, 바람직하게는 약 6 내지 약 9 cP의 KV100을 갖고/갖거나; 모터사이클은 150 cm3 이하의 엔진 용량을 갖는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 윤활 조성물은 약 250 내지 약 350의 점도 지수를 갖는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 비분산성 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체는 약 200,000 내지 약 500,000의 중량 평균 분자량을 갖고 약 1.5 내지 약 2.5의 다분산도를 가지며, 약 700 이하의 단량체 에스테르 모이어티 내 히드로카르빌 기를 갖는 (메트)아크릴레이트 단량체 단위를 포함하고, 바람직하게는 상기 윤활 조성물은 약 10 내지 약 20 중량%의 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체를 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 윤활 조성물에는 몰리브덴 디알킬 디티오카르바메이트가 결여되어 있거나, 상기 윤활 조성물은 몰리브덴 디알킬 디티오카르바메이트로부터 제공된 몰리브덴을 약 800 ppm 이하 포함하는, 방법.
  6. 모터사이클의 크랭크케이스 및 습식 클러치를 윤활하는 방법으로서, 상기 방법은
    엔진 크랭크케이스 및 모터사이클의 습식 클러치를 포함한 변속기를 공통 섬프의 윤활유 조성물로 윤활하는 단계를 포함하고;
    상기 윤활 조성물은 (i) 0W-20, 0W-16, 0W-12, 또는 0W-8로부터 선택된 점도 등급; (ii) 에틸렌-프로필렌 올레핀 공중합체 및/또는 비분산성 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체로부터 선택된 중합체성 점도 개질제 약 5 내지 약 20 중량%를 가지며, 여기서 상기 중합체성 점도 개질제는 약 20,000 내지 약 500,000의 중량 평균 분자량을 갖고; (iii) 선택적으로 몰리브덴 디알킬 디티오카르바메이트 마찰 개질제로부터 제공된 몰리브덴을 약 800 ppm 이하 포함하고;
    상기 윤활 조성물은 (i) JASO T 903:2016에 따라 측정시 MA, MA1, MA2 또는 MB의 클러치 마찰 등급을 나타내고 (ii) JASO T 903:2016에 따라 150℃에서 고온 고전단(HTHS) 점도를 10W-30 윤활제의 HTHS 점도의 약 20% 내에서 나타내고;
    여기서 상기 윤활유 조성물로 윤활된 모터사이클은 더 높은 점도 등급 10W-30 윤활제로 윤활될 때 모터사이클에서 측정된 연비보다 적어도 1% 더 좋은 WMTC 사이클에 따라 측정된 연비를 갖는, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 윤활 조성물은 JASO T 903:2016에 따라 측정시 150℃에서 적어도 2.9 cP의 고온 고전단(HTHS) 점도를 갖고/갖거나; 상기 모터사이클은 150 cm3 이하의 엔진 용량을 갖는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 윤활 조성물은 약 160 내지 약 350의 점도 지수를 갖는, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 중합체성 점도 개질제는 약 200,000 내지 약 300,000의 중량 평균 분자량을 갖는, 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 윤활 조성물은 10 cP 미만의 KV100 점도를 갖는, 방법.
  11. 엔진 크랭크케이스 및 습식 클러치를 포함한 변속기 둘 모두를 윤활하는 데 효과적인 모터사이클 윤활 조성물로서, 상기 모터사이클 윤활 조성물은
    0W-20, 0W-16, 0W-12, 또는 0W-8로부터 선택된 점도 등급;
    적어도 하나의 윤활 점도의 기유;
    중량 평균 분자량이 약 20,000 내지 약 500,000인 비분산성 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체 점도 개질제;
    약 250 내지 약 350의 점도 지수;
    몰리브덴 디알킬 디티오카르바메이트로부터 제공된 몰리브덴을 약 800 ppm 이하 포함하고;
    윤활 조성물은 JASO T 903:2016에 따라 측정시 150℃에서 2.9 cP 이상의 고온 고전단(HTHS) 점도 및 MA, MA1, MA2 또는 MB의 클러치 마찰 등급을 갖고;
    상기 윤활 조성물로 윤활된 모터사이클은 더 높은 점도 등급 10W-30 윤활제로 윤활될 때 모터사이클에서 측정된 연비보다 적어도 1% 더 좋은 WMTC 사이클에 따라 측정된 연비를 나타내는, 모터사이클 윤활 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 비분산성 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체 점도 개질제는 약 700 이하의 단량체 에스테르 모이어티 내 히드로카르빌 기를 갖는 (메트)아크릴레이트 단량체 단위를 포함하는, 모터사이클 윤활 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 상기 윤활 조성물은 10 cP 미만, 바람직하게는 약 6 내지 약 9 cP의 KV100을 갖는, 모터사이클 윤활 조성물.
  14. 제13항에 있어서, 상기 윤활 조성물은 약 10 내지 약 20 중량%의 비분산성 폴리(메트)아크릴레이트 공중합체를 포함하고/하거나; 상기 윤활 조성물에는 몰리브덴 디알킬 디티오카르바메이트 마찰 개질제가 결여되어 있고/있거나; 상기 윤활 조성물은 몰리브덴 디알킬 디티오카르바메이트로부터 제공된 몰리브덴을 약 10 ppm 내지 약 800 ppm 포함하는, 모터사이클 윤활 조성물.
  15. 제11항에 있어서, 상기 모터사이클은 150 cm3 이하의 엔진 용량을 갖는, 모터사이클 윤활 조성물.
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