KR960004192B1 - 부동액 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

부동액 조성물

본 발명은 내연기관용 부동액 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각계내 부동액의 고온상 발포효과를 억제케하고 열교환 효율을 증대시킨 개선된 부동액 조성물에 관한 것이다.

일반적으로, 부동액은 수냉식 내연기관에서 발생하는 연소에너지 일부가 열에너지 형태로 방출될 때 열을 교환하는 매질로서 이용되는 것으로써, 방출하는 열에너지가 그대로 방치될 때 냉각계를 구성하는 부품의 대부분, 특히 실린더 헤드와 실린더 가스켓의 일부가 고온으로 인해 마모, 파열되거나 연소 타이밍을 놓치게 되어 엔진의 출력을 크게 격감시킨다.

이와 같은 이유로 자동차에 사용되는 부동액은 금속재질 보호를 위한 방식성과 그 안정성 외에도 열교환 기능이 뛰어난 매질을 사용하는 것이 일반적이며 대표적인 것으로는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 물 또는 이들의 혼합물들을 들 수 있다.

그러나 열교환 매질로써 물은 여름철 사용시에는 문제가 없지만 겨울철 영하 날씨 속에서는 빙점이 문제가 되어서 항상 상기 글리콜류와 적당한 조합비로 사용되고 있다. 또한 부동액은 내연기관의 냉각계 내부를 끊임없이 순환하게 되는데 이는 온도조절기(Thermo stat)에 의해 순환모터의 배전을 단속한다.

이 감지기의 기능은 엔진의 온도상승시 순환 속도를 증가시켜 열에너지의 외부 방출을 용이하게 하는데 이때 냉각계 내부에 거품이 발생하면 순환모터의 공회전에 의해 유속은 갑자기 저하되고 용적이 일정한 계이기 때문에 냉각계내 매질의 거품으로 인한 팽창은 우선적으로 금속표면과 매질간에 이동되는 열량, 즉 열전도속도를 크게 낮추어 냉각효과를 매우 불량하게 하며 동시에 냉각계를 구성하는 각종 부품의 이음새, 예를 들면 고무호스, 라지에타 코아등을 마모, 파손시킬 수 있어 엔진메이커에서 가장 위험시 하는 요소의 하나이다.

이와같은 이유로 인해 부동액 업계는 품질규격으로 KS M 2142, ASTM D 3306에서 부동액의 소포효과를 시험하도록 규정하였고 이 때문에 첨가제로써 유기소포제가 널리 사용되어 왔다.

유기소포제로서는 분자량이 3,000 내지 7,000 범위인 폴리에틸렌글리콜계, 폴리프로필렌글리콜계가 대표적이다.

그러나 상기 시험효과는 상온 조건하에서이며 실제 작동되는 엔진평균온도(80~190℃)와는 큰 온도편차를 가질 수 있어 종래 소포제의 효과가 저온, 상온, 고온을 막론한 채 고유 소포기능을 100% 발휘한다고 보기는 어렵다는 것이다.

따라서 선진 자동차 메이커인 미쯔비시(Mitubishi)는 상기 문제점을 보완하기 위해 석유를 제품에 적용되어 왔던 유출량 시험법(ES-X 64216)을 새롭게 도입하였다.

종래 글리콜계 소포제를 사용한 부동액에 있어 상기와 같은 제반 결점의 원인은 냉각 매질의 온도가 고온으로 상승함에 따라 종래 소포제들은 소포성에서 발포성으로 전환했기 때문이라 추정된다.

가장 일반적인 부동액 공시 배합으로써 GM 6043 규격에 따른 〈표1〉 조성물의 거품성 및 유출량 시험결과 각각 상온에서는 거품성 한계규정치 4ml 이내로 만족했고 고온에서는 유출량 한계규정치 20부피%를 크게 벗어난 65부피%였다.

[표 1]

이와같은 관점에서 본 발명자는 고온에서도 발포하지 않고 원활한 열전도 효과와 냉각계 부품간 이음새 누수방지 효과를 동시에 갖는 새로운 부동액의 첨가제에 관해 여러가지로 검토하게 되었다.

이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 글리콜이 주된 성분인 부동액 조성물로서 고온에서의 거품 억제력을 향상시키기 위한 유기첨가제를 도입한 것이 특징이다.

종래 사용된 소포제는 상기에서 언급된 다양한 분자량의 폴리에틸렌글리콜류, 폴리프로필렌글리콜류, 폴리옥시프로필렌옥시에틸렌 공중합체등 외에도 지방산에스테르류, 인산에스테르류, 지방산아미드류 등이 사용되어 왔다.

이중 지방산아미드와 지방산의 프로필렌옥사이드류는 억포제로써 그 기능을 발휘하는 바, 용액중에서 발생하는 포말의 생성저해가 그 목적이며, 파포제는 생선된 포말에 일정량 적하 또는 분무하므로써 생성포말의 파괴를 주로 하는 것이다.

대표적인 것으로 실리콘 오일, 고급알콜류 등이 해당된다.

이들 소포제는 우선 HLB가 기준으로 10 이내인 것이 대부분이며, 물에 불용성인 유성액체이거나 젖기 어려운 소수성 고체분말 혹은 물에 쉽게 유화, 분산되는 것으로 소수기가 주종인 것이 특징이다.

또한 소포제들은 사용매질의 종류에 따라서도 그 소포력이 크게 좌우되는 바, 본 발명의 에틸렌글리콜과 프로필렌글리콜이 주종인 부동액 조성물에서도 예외없이 개별적 적용시험으로서만 판단이 가능하다.

따라서 가장 적합한 소포제를 선정하기란 매우 어렵다.

따라서 본 발명에서는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 물 모두에서 강력한 기포억제력과 소포성을 발휘하고 또한 저온, 상온, 고온 어느 온도 조건하에서도 그 기능이 우수한 소포제를 선정하게 되었다.

본 발명은 소포제로써 다음 일반식(Ⅰ)의 화합물을 첨가하는 것을 특징으로 한다.

(상기 식에서 R₁, R₂는 같거나 서로 다른 수소원자 혹은 메틸기이며,l, m, n은 1 내지 30을 가진 같거나 서로 다른 정수이다.)

또한 본 발명의 부동액 조성물에 있어서, 소포제는 유효성분기준 5ppm 내지 0.1중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는데, 5ppm 미만이면 조성물내에서 소포효과를 기대하기 어렵고 0.1중량%를 초과하면 유화분산력이 떨어져 색상이 탁하며 제품의 가치를 크게 떨어뜨리게 된다.

이와같은 본 발명의 조성물은 에틸렌글리콜과 프로필렌글리콜을 주성분으로 하고 각종 공지의 부동액 첨가제를 사용하였으며 고온에서의 소포력을 크게 증가시키는 일반식(Ⅰ) 화합물이 포함된 것을 그 특징으로 하는 것이다.

이하 본 발명은 실시예에 의해 더욱 상세히 설명한다.

단, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

〈실시예 1~4, 비교예 1~5〉

다음 표 2의 조성비로 순서대로 혼합하고 60℃에서 충분히 교반하여 부동액 조성물을 제조하였다.

[표 2]

* 일반식(Ⅰ) 화합물에 있어l=1, m=5, n=3, R₁=메틸기, R₂=메틸기

* PE-6100은 BASF(독일)사 제품의 소포제

* GP-5000은 한국폴리올 제품의 소포제

※ 표 2의 수치는 중량%를 의미함

상기 표 2의 실시예 및 비교예에서 제조한 조성물을 시료로 하여 ASTM D 86 규격의 석유제품 증류시험법에 따른 고온(190℃)에서의 발포 억제효과를 유출량값을 통해 측정하였다.

각 시료 100ml를 표준 플라스크(125ml)에 두고 190℃에서의 유출량(부피%)을 기록하였다.

[표 3]

실시예 1~4와 비교예 5에서는 0.001 내지 0.1중량% 범위의 일반식(Ⅰ) 화합물을 사용하므로써 한계규정치 20부피%를 초과하지 않으며 시험과정중에도 매우 안정된 억포효과를 나타냈다. 반면 비교예 1 내지 4에서는 공히 측정불가할 정도의 끊어넘침이 있어 해당 소포제가 고온에서 매우 불안정함을 알 수 있었다.

또한 상기 표 2의 실시예 및 비교예에서 제조한 조성물을 시료로 하여 상온에서의 거품성을 측정하였다.

먼저 시료의 원액을 30부피% 수용액으로 하여 50ml만큼 메스실린더에 취한 다음 상온에서 30분간 유지한 후 위아래로 강하게 100회 정도 흔들고 정지한 후 10초 후의 부피를 메스실린더 눈금에 따라 읽어 표 4에 나타내었다.

[표 4]

실시예 1~4, 비교예 5에서처럼 일반식(Ⅰ)을 포함한 시료는 상온 거품성에 있어서도 매우 안정하게 나타나 본 발명의 부동액 조성물 첨가제로서 매우 우수하다.

그러나 PE-6100과 GP-5000과 같은 글리콜류 고분자를 함유하는 비교예 2~3의 경우도 상온에서는 거품성 한계규정치 4ml를 충분히 만족하는 결과여서 시험예 1에서 언급된 고온 유출량 결과와 비교된다.

Claims (1)

1. 글리콜을 주성분으로 하는 부동액 조성물에 있어서, 일반식(Ⅰ)이 전체 조성물 대비 0.001 내지 0.1중량% 함유된 것을 특징으로 하는 부동액 조성물.

   (상기 식에서 R₁, R₂는 같거나 서로 다른 수소원자 혹은 메틸기이며,l, m, n은 1 내지 30을 가진 같거나 서로 다른 정수이다.)