WO2014168275A2 - 엔진오일 첨가제 및 제조방법 - Google Patents

엔진오일 첨가제 및 제조방법 Download PDF

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WO2014168275A2
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김문찬
이정림
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주식회사 오일시티
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    • C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • C10N2040/25—Internal-combustion engines

Definitions

  • the present invention is used in addition to the engine oil, wear resistance and good lubrication, CNG engine, LPG engine, gasoline engine, diesel engine, marine engine, aircraft engine to reduce emissions and improve fuel efficiency by activating the combustion state in the engine It relates to an engine oil additive used in addition to the engine oil used for.
  • molybdenum sulfide was used as an engine oil additive, and the particles were large and generated frictional heat in high speed operation of the engine, resulting in rapid evaporation of the engine oil and rather an increase in the coefficient of friction.
  • organometallic compounds but the corrosiveness to copper, lead, and tin is increased.
  • the patent application US 5,614,483 discloses, optionally, calcium sulphonate, amine or phenolic antioxidants, to reduce the attack of hydraulic oils comprising esters as base oils against lead, zinc or steel.
  • Non-ferrous metal deactivators, anti-wear and extreme-pressure additives, viscosity index improvers, antifoaming agents, dispersants, detergents The use of carbodiimide in combination with detergent is disclosed.
  • Patent application EP 0992571 in base oils, which may be inorganic or synthetic oils, such as ester types, with certain phenylnaphthylamines and, optionally, triazoles or thiadiazoles. It describes a combination of carbodiimide with a copper deactivator, and in order to improve the oxidative stability of such oils, the oils are amine antioxidants or phenolic antioxidants, sulfur- Antiseptic agents such as phosphorus- or phosphorus sulphur-containing anti-wear or extreme pressure agents, metalthiophosphates or thiocarbamate, carboxylic acids ( It contains additives such as rust inhibitors, metal sulphonates, phenates or carboxylate detergents.
  • base oils which may be inorganic or synthetic oils, such as ester types, with certain phenylnaphthylamines and, optionally, triazoles or thiadiazoles. It describes a combination of carbodiimide with a copper deactivator, and in order
  • Patent application WO 2008/095805 reduces the corrosiveness of a lubricant composition comprising a friction modifier, which may be glycerol monooleate or an organomolybdenum compound, against copper, lead and tin.
  • a friction modifier which may be glycerol monooleate or an organomolybdenum compound
  • an additive composition comprising borated ester and triazole and optionally amine phosphate is disclosed.
  • Patent application EP 2,080,798 discloses an acid amine compound in a lubricant comprising an organic friction modifier which may be a fatty acid or an aliphatic amine ester and molybdenum dithiocarbamate. Disclosed is the addition of an additive composition comprising an amide compound) and benzotriazole.
  • ZDDP zincdialkyldithiophosphate
  • abrasion resistant additive that contains phosphorus and sulfur.
  • the catalyst and zinc dialkyldithiophosphate (ZDDP) are mixed to form an additive mixture, the additive mixture is heated to prepare a pre-reacted additive mixture, and the pre-reacted additive mixture is still It is disclosed that ferric fluoride is used as a catalyst as a method for improving engine oil, including adding to engine oil not containing ZDDP.
  • Korean Patent Application No. 10-2007-0079429 relates to an engine oil coating additive and a method for manufacturing the same, the engine oil coating additive of the present invention, the surface of zirconia nanoparticles coated with platinum nanoparticles is uniformly dispersed in the vegetable oil Features are disclosed
  • Korean Patent Application No. 10-2012-7017458 discloses at least one compound comprising an azole heterocycle and at least one alkylbenzene sulfonate or alkylnaphthalene sulfonate and at least one based on alkali or alkaline earth metals. Disclosed is the use as an additive composition for engine oils comprising carbodiimide and at least one antioxidant.
  • the present inventors while reducing the friction between the cylinder and the piston while studying to solve the technical problems such as reducing the high-speed lubrication effect of the conventional molybdenum sulfide, extreme pressure lubricant, sulfur or phosphorus and catalytic converter catalytic poisoning
  • the present invention was completed by developing an engine oil additive composition in which tungsten coated on the surface of a cylinder serves as a catalyst to increase combustion efficiency.
  • An object of the present invention is to increase the lubrication applied to the engine oil used in the CNG engine, LPG engine, gasoline engine, diesel engine, ship engine, airplane engine, noise and vibration reduction and harmful emissions, combustion efficiency increase and fuel reduction
  • the present invention also provides an engine oil and lubricant additive and a method for manufacturing the same, which are also used in gear oils to reduce friction and extend the life of gear oils.
  • the present invention comprises at least one metal sulfide (A), at least one metal nitride (B), an organomolybdenum-amine compound (C), which is uniformly dispersed in mineral lubricant base oil or synthetic lubricating base oil.
  • the particle diameter of the metal sulfide and the metal nitride particles is 50nm to 5 ⁇ m
  • the metal sulfide (A) is nickel sulfide, cobalt sulfide, iron sulfide, manganese sulfide, indium sulfide, titanium disulfide, magnesium sulfide At least one selected from zirconium sulfide and calcium sulfide
  • the metal nitride (B) is nickel nitride, cobalt nitride, lithium nitride, manganese nitride, gallium nitride, tungsten nitride, tungsten oxynitride, Boron nitride, titanium nitride, titanium oxynitride out of 1 More than one species are selected and organomolybdenum-amine compounds (C) are the reaction products of amides, coco, N, N-bis (hydroxye
  • Weight%) to 800 ppm (0.08 weight%), metal sulfide (A), metal nitride (B) and organomolybdenum-amine compound (C) include 10 ppm (0.001 weight%) to 50,000 ppm (5 weight%) do.
  • sulfonic acid petroleum calcium salt is further included, wherein the sulfonic acid petroleum calcium salt is at least one metal sulfide (A), at least one metal nitride (B), organomolybdenum-amine compound (C) It is added in a ratio of 0.01 to 30% by weight based on the total weight, and further comprises zinc dialkyldithiophosphate (ZDDP), the zinc dialkyl dithiophosphate (ZDDP) is one or more metal sulfide (A), one or more It is added in a ratio of 0.01 to 30% by weight relative to the total weight of the metal nitride (B), the organic molybdenum-amine compound (C), and further includes a dispersant and an antioxidant, wherein the dispersant and antioxidant is one or more metal It is added at a ratio of 0.01 to 30% by weight based on the total weight of sulfide (A), at least one metal nitride (B), and organomolybdenum-amine
  • the engine oil additive may include at least one metal sulfide selected from nickel sulfide, cobalt sulfide, iron sulfide, manganese sulfide, indium sulfide, titanium disulfide, magnesium sulfide, zirconium sulfide, and calcium sulfide having a particle diameter of 50 nm to 5 ⁇ m.
  • metal sulfide selected from nickel sulfide, cobalt sulfide, iron sulfide, manganese sulfide, indium sulfide, titanium disulfide, magnesium sulfide, zirconium sulfide, and calcium sulfide having a particle diameter of 50 nm to 5 ⁇ m.
  • an organic molybdenum-amine compound (C) which is a reaction product of metal nitride (B), Amides, coco, N, N-bis (hydroxyethyl) and coco monoglycerides and molybdenum oxid selected from at least one of the rides;
  • the metal sulfide (A), the metal nitride (B), the organic molybdenum-amine compound (C), the metal sulfide (A): metal nitride (B) 1: 100 to 100: 1 weight ratio, metal sulfide ( A) and metal nitride (B)
  • the present invention relates to an engine oil additive comprising at least one metal sulfide (A), at least one metal nitride (B), and an organomolybdenum-amine compound (C), which are uniformly dispersed in mineral lubricant base oil or synthetic lubricant base oil. .
  • One or more metal sulfides (A) having a particle size of 5 ⁇ m to 50 nm, one or more metal nitrides (B), and an organic molybdenum-amine compound (C) are added to the mineral lubricant base oil or synthetic lubricant base oil.
  • -Amine compound (C) is a reactant between Amides, coco, N, N-bis (hydroxyethyl), coco monoglycerides and molybdenum oxid, and metal sulfide (A) is nickel sulfide, cobalt sulfide, iron sulfide, manganese sulfide, indium sulfide , Titanium sulfide, magnesium sulfide, zirconium sulfide, calcium sulfide, tungsten disulfide and at least one metal nitride is selected.
  • metal sulfide (A) is 10 ppm (0.001 weight%) or less with respect to the total engine composition or (A) + (B) + (C) content is added with 10 ppm (0.001 weight%) with respect to the total engine oil composition, There is no catalytic effect, so the combustion efficiency does not increase, and there is no effect of improving fuel efficiency.
  • the metal sulfide (A) and the metal nitride (B) should be used having a particle size of 5 ⁇ m ⁇ 50nm size, if it has a smaller particle size is difficult to manufacture and exhibits the effect of fine dispersion in the lubricant base oil If the particle diameter is larger than 5 ⁇ m, it is difficult to be formed, and a thick film is formed on the inner wall of the cylinder, which hinders the piston movement, thereby generating frictional heat, reducing power, and reducing fuel economy.
  • Zinc dialkyl dithiophosphate (ZDDP) or sulfonic acid petroleum salt, dispersing agent or antioxidant may be added to the engine oil additive, and the amount of each corresponding substance may be added to (A) + (B). It is in the range of 0.01 to 30% by weight of + (C). If it is out of this range, it is difficult to obtain sufficient effects of friction reduction and dispersion.
  • Method for producing an engine oil additive composition of the present invention is selected from at least one of nickel sulfide, cobalt sulfide, iron sulfide, manganese sulfide, indium sulfide, titanium disulfide, magnesium sulfide, zirconium sulfide, calcium sulfide having a particle diameter of 50nm to 5 ⁇ m
  • Metal sulfide (A) nickel nitride having a particle diameter of 50 nm to 5 ⁇ m, cobalt nitride, lithium nitride, manganese nitride, gallium nitride, tungsten nitride, tungsten oxynitride, boron nitride, titanium nitride
  • the organomolybdenum-amine compound (C) which is a reaction product of metal nitride (B) and amides, coco, N, N-bis (hydroxyethyl), coco mono
  • ZDDP zincdialkyldithiophosphate
  • sulfonic acid petroleum calcium salt sulfonic acid petroleum calcium salt
  • dispersant or antioxidant can be added, and the amount of each of these substances added is 0.01 to (A) + (B) + (C). It is in the range of 30 to 30% by weight, and if it is out of this range, sufficient effects are hardly obtained.
  • ZDDP zincdialkyldithiophosphate
  • Table 1 shows the results of measuring fuel economy and exhaust gas by an engine dynamo test according to the type and content of the engine oil additives added from Examples and Comparative Examples.
  • the engine oil additive and the manufacturing method of the present invention are coated with the additive used in the present invention on the cylinder wall in the engine to reduce the friction between the cylinder and the piston to reduce the power increase, noise and vibration and reduce the blow-by gas
  • tungsten coated on the surface of the cylinder acts as a catalyst to increase combustion efficiency, thereby reducing fuel consumption and consequently reducing greenhouse gases and using energy efficiently, thus contributing to the improvement of the atmospheric environment.

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Abstract

본 발명은 종래의 몰리브덴설파이드나 극압윤활제, 황이나 인등에 의한 고속 윤활효과 저감 및 촉매변환기 촉매독 작용등의 기술적인 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 CNG엔진, LPG엔진, 휘발유엔진, 디젤엔진, 선박엔진, 비행기엔진에 사용되는 엔진오일에 적용되는 윤활성 증가 및 유해 배출가스 감소, 연소효율증대 및 연료절감에 기여하며, 기어오일 등에 사용되어 마찰저감 및 기어오일의 수명을 연장하는 장점을 가지고 있어서, 소음과 진동을 줄여주어 승차감을 높이며, 유해 배출가스를 줄여주며 연비를 개선하여 CO2 저감으로 온실가스 감축효과를 동시에 얻을 수 있어, 에너지의 효율적 이용과 온실가스인 이산화탄소 배출을 감축하여 대기환경개선에 크게 기여할 수 있는 엔진오일 첨가제 및 그 제조방법이 개시되어 있다.

Description

엔진오일 첨가제 및 제조방법
본 발명은 엔진오일에 첨가하여 사용하여 내마모성이 있고 윤활성이 좋으며, 엔진내의 연소상태를 활발하게 하여 배출가스를 줄이고 연비를 향상시키는 CNG엔진, LPG엔진, 휘발유 엔진, 디젤엔진, 선박용엔진, 항공기 엔진에 사용되는 엔진오일에 첨가하여 사용하는 엔진오일 첨가제에 관한 것이다.
엔진오일 첨가제는 점차 환경문제에 대응하기 위하여 차량의 연료절약에 초점을 맞추는데 노력을 하고 있다. 따라서 우선 마찰을 줄이는 엔진 윤활제의 첨가는 연료 소비를 감소시키는 가장 중요한 요소가 될 수 있다. 이와 같은 효과를 달성하기 위하여 점도개선 고분자나 마찰계수 조정을 위한 첨가제들을 사용하여 왔는데, 화학 첨가제을 사용하면 특정한 철강 금속(ferrous metal) 부품 또는 비철금속 부품에 대한 윤활제의 부식성을 증가시키는 등 부작용이 발생하는 단점이 있어 왔다.
이전에는 엔진오일 첨가제로 몰리브덴설파이드를 사용하였는데, 입자가 크고 엔진의 고속운전에서 마찰열을 발생하여 엔진오일을 빨리 증발시키고 오히려 마찰계수를 증가시키는 결과들을 나타내었다. 현재는 유기금속화합물 등으로 대체가 되고 있으나 구리, 납, 주석 등에 대한 부식성이 증가한다.
특허출원 US 5,614,483은 납, 아연, 또는 스틸에 대한 베이스 오일로서 에스테르를 포함하는 유압유(hydraulic oil)의 공격을 줄이기 위해 선택적으로 칼슘 술포네이트(calcium sulphonate), 아민 또는 페놀 산화방지제(phenolic antioxidant), 비철금속 불활성화제(non-ferrous metal deactivator), 내마모(anti-wear) 및 극압첨가제(extreme-pressure additive), 점도지수 개선제(viscosity index improver), 소포제(antifoaming agent), 분산제(dispersant), 세제(detergent)와 조합하는, 카르보디이미드(carbodiimide)의 이용을 개시하였다.
특허출원 EP 0992571는 에스테르 유형 등의, 무기 또는 합성 오일일 수 있는 베이스 오일에서, 특정한 페닐나프틸아민(phenylnaphthylamine)과의, 그리고 선택적으로, 트리아졸(triazole) 또는 티아디아졸(thiadiazole)일 수 있는 구리 불활성화제(copper deactivator)와의 카르보디이미드(carbodiimide)의 조합을 설명하며, 그런 오일의 산화 안정성을 향상시키기 위해, 상기 오일은 아민 산화방지제 또는 페놀 산화방지제(phenolic antioxidant), 황(sulphur)-, 인(phosphorus)- 또는 인 황(phospho sulphur)-포함 내마모(anti-wear) 또는 극압제(extreme pressure agent), 금속 티오포스페이트(metalthiophosphate) 또는 티오카바메이트(thiocarbamate), 카르복시산과 같은 방청제(rust inhibitor), 금속 술포네이트(metal sulphonate), 펜네이트(phenate) 또는 카르복실레이트(carboxylate)의 세제와 같은 첨가제를 포함하고 있다.
특허출원 WO 2008/095805는 글리세롤 모노올레이트(glycerol monooleate) 또는 유기몰리브덴 화합물(organomolybdenum compound)일 수 있는, 마찰계수 조정제(friction modifier)를 포함하는 윤활제 조성물의 구리, 납 및 주석에 대한 부식성을 줄이기 위해, 붕산 에스테르(borated ester) 및 트리아졸(triazole) 그리고 선택적으로 아민 포스페이트를 포함하는 첨가제 조성물을 개시하였다.
특허출원 EP 2,080,798은 지방산 또는 지방족 아민 에스테르(지방족(aliphatic) amine ester)일 수 있는 유기마찰계수 조정제(organic friction modifier) 및 몰리브덴 디티오카바메이트(molybdenum dithiocarbamate)를 포함하는 윤활제에 산 아민 화합물(acid amide compound) 및 벤조트리아졸(benzotriazole)을 포함하는 첨가제 조성물을 추가하는 것을 개시하였다.
한편, 매년 40억 쿼트 이상의 엔진 오일이 미국에서 사용된다. 현재 이용 가능한 엔진 오일에는 내마모성 첨가제인 아연디알킬디티오포스페이트(ZDDP)가 포함되고, 이는 인 및 황을 함유한다. 이들은 촉매 변환기를 오염시켜 자동차 배기가스 방출을 증가시키는 원소들이다.
국내특허출원 10-2006-7007295에서는 촉매와 아연디알킬디티오포스페이트(ZDDP)를 혼합하여 첨가제 혼합물을 형성하고, 첨가제 혼합물을 가열하여 예비 반응된 첨가제 혼합물을 제조하고, 예비 반응된 첨가제 혼합물을 아직 ZDDP를 함유하지 않는 엔진 오일에 첨가함을 포함하는 엔진 오일을 개선시키는 방법으로 촉매로는 불화제2철이 사용되는 것으로 개시되어 있다.
그리고 국내 특허출원 10-2007-0079429에는 엔진오일 코팅 첨가제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명 엔진오일 코팅 첨가제는, 백금 나노입자로 표면이 코팅된 지르코니아 나노입자가 식물성오일 내에 균일하게 분산된 것을 특징으로 하는 것이 개시되어 있다
또한 국내 특허출원 10-2012-7017458에는 아졸 헤테로사이클(azole heterocycle)을 포함하는 적어도 하나의 화합물과 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 기반으로 하는 적어도 하나의 알킬벤젠 술포네이트 또는 알킬나프탈렌 술포네이트와 적어도 하나의 카르보디이미드(carbodiimide) 및 적어도 하나의 산화방지제를 포함하는 엔진 오일용 첨가제 조성물로의 이용에 관한 것이 개시되어 있다.
이에, 본 발명자들은 종래의 몰리브덴설파이드나 극압윤활제, 황이나 인 등에 의한 고속 윤활효과 저감 및 촉매변환기 촉매독 작용 등의 기술적인 문제점을 해결하기 위해 연구하던 중, 실린더와 피스톤과의 마찰을 줄여주고, 실린더 표면에 코팅된 텅스텐이 촉매 역할을 하여 연소효율을 높여주는 엔진오일 첨가제 조성물을 개발하여 본 발명을 완성하였다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 CNG엔진, LPG엔진, 휘발유엔진, 디젤엔진, 선박엔진, 비행기엔진에 사용되는 엔진오일에 적용되는 윤활성 증가로 소음 및 진동의 감소와 유해 배출가스 감소, 연소효율증대 및 연료절감에 기여하며, 기어오일 등에도 사용되어 마찰저감 및 기어오일의 수명을 연장하는 엔진오일 및 윤활유 첨가제와 그 제조방법을 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 광물성 윤활기유 또는 합성윤활기유 내에 균일하게 분산되는, 하나 이상의 금속설파이드(A), 하나 이상의 금속나이트라이드(B), 유기몰리브덴-아민화합물(C)을 포함하는 엔진오일 첨가제로서, 상기 금속설파이드와 금속나이트라이드 입자의 입경은 50nm 내지 5㎛이며, 상기 금속설파이드(A)는 니켈설파이드, 코발트설파이드, 철설파이드, 망간설파이드, 인듐설파이드, 티타늄디설파이드, 마그네슘설파이드, 지르코늄설파이드, 칼슘설파이드 중에 1종 이상 선택되며, 상기 금속나이트라이드(B)는 니켈나이트라이드, 코발트나이트라이드, 리튬나이트라이드, 망간나이트라이드, 갈륨나이트라이드, 텅스텐나이트라이드, 텅스텐옥시나이트라이드, 보론나이트라이드, 티타늄나이트라이드, 티타늄옥시나이트라이드 중에 1종 이상 선택되고, 유기몰리브덴-아민화합물(C)은 Amides, coco, N, N-bis(hydroxyethyl)과 coco monoglycerides와 molybdenum oxid와의 반응생성물이다.
상기 엔진오일 첨가제는 금속설파이드(A), 금속나이트라이드(B), 유기몰리브덴-아민화합물(C)은, 금속설파이드(A) : 금속나이트라이드(B) = 1 : 100 ~ 100 : 1의 중량비, 금속설파이드(A) 및 금속나이트라이드(B) : 유기몰리브덴-아민화합물(C) = 1 : 100 ~ 100 : 1의 중량비를 갖고, 전체 엔진오일 양에 대하여 금속설파이드(A)는 10ppm(0.001중량%) 내지 800ppm(0.08중량%), 금속설파이드(A), 금속나이트라이드(B) 및 유기몰리브덴-아민화합물(C)은 10ppm(0.001중량%) 내지 5만 ppm (5중량%)을 포함한다.
또한, 설포닉애시드 페트롤륨 칼슘솔트가 추가로 포함되며, 상기 설포닉애시드 페트롤륨 칼슘솔트는 하나 이상의 금속설파이드(A), 하나 이상의 금속나이트라이드(B), 유기몰리브덴-아민화합물(C)의 전체 중량에 대하여 0.01 ~ 30중량% 비율로 첨가되고, 아연디알킬디티오포스페이트(ZDDP)도 추가로 포함되며, 상기 아연디알킬디티오포스페이트(ZDDP)은 하나 이상의 금속설파이드(A), 하나 이상의 금속나이트라이드(B), 유기몰리브덴-아민화합물(C)의 전체 중량에 대하여 0.01 ~ 30중량% 비율로 첨가되고, 더불어 분산제와 산화방지제가 추가로 포함되며, 상기 분산제와 산화방지제는 하나 이상의 금속설파이드(A), 하나 이상의 금속나이트라이드(B), 유기몰리브덴-아민화합물(C)의 전체 중량에 대하여 0.01 ~ 30중량% 비율로 첨가된다.
한편, 상기 엔진오일 첨가제는 50nm 내지 5㎛의 입경을 갖는 니켈설파이드, 코발트설파이드, 철설파이드, 망간설파이드, 인듐설파이드, 티타늄디설파이드, 마그네슘설파이드, 지르코늄설파이드, 칼슘설파이드 중에 1종 이상 선택되어진 금속설파이드(A), 50nm 내지 5μm의 입경을 갖는 니켈나이트라이드, 코발트나이트라이드, 리튬나이트라이드, 망간나이트라이드, 갈륨나이트라이드, 텅스텐나이트라이드, 텅스텐옥시나이트라이드, 보론나이트라이드, 티타늄나이트라이드, 티타늄옥시나이트라이드 중에 1종 이상 선택되어진 금속나이트라이드(B), Amides, coco, N, N-bis(hydroxyethyl)과 coco monoglycerides와 molybdenum oxid와의 반응생성물인 유기몰리브덴-아민화합물(C)을 준비하는 단계; 상기 금속설파이드(A), 금속나이트라이드(B), 유기몰리브덴-아민화합물(C)이, 금속설파이드(A) : 금속나이트라이드(B) = 1 : 100 ~ 100 : 1의 중량비, 금속설파이드(A) 및 금속나이트라이드(B) : 유기몰리브덴-아민화합물(C) = 1 : 100 ~ 100 : 1의 중량비가 되도록, 광물성 윤활기유 또는 합성윤활기유 내에 0.01중량% 내지 60중량%가 되도록 첨가되는 단계; 호모믹서, 호모지나이저 또는 일반믹서 중 하나 이상을 사용하여 5분이상 60rpm 이상으로 교반시켜 광물성 윤활기유 또는 합성윤활기유 내에 균일하게 분산시키는 단계를 포함하여 제조되며, 상기 금속설파이드(A), 금속나이트라이드(B), 유기몰리브덴-아민화합물(C)의 전체 중량에 대하여 0.01 ~ 30중량% 비율로, 아연디알킬디티오포스페이트(ZDDP)나 설포닉애시드 페트롤륨 칼슘솔트나, 분산제나 산화방지제가 더 첨가하는 단계를 포함한다.
발명의 상세한 설명 및 바람직한 구현예
본 발명은 광물성 윤활기유 또는 합성윤활기유 내에 균일하게 분산되는, 하나 이상의 금속설파이드(A), 하나 이상의 금속나이트라이드(B), 유기몰리브덴-아민화합물(C)을 포함하는 엔진오일 첨가제에 관한 것이다.
5㎛ ~ 50nm 크기의 입경을 갖는 하나 이상의 금속설파이드(A)와, 하나 이상의 금속나이트라이드(B)와 유기몰리브덴-아민화합물(C)을 광물성 윤활기유 또는 합성윤활기유에 첨가하여 사용하는데, 유기몰리브덴-아민화합물(C)은 Amides, coco, N, N-bis(hydroxyethyl)과 coco monoglycerides와 molybdenum oxid와의 반응물질이며, 금속설파이드(A)는 니켈설파이드, 코발트설파이드, 철설파이드, 망간설파이드, 인듐설파이드, 티타늄설파이드, 마그네슘설파이드, 지르코늄설파이드, 칼슘설파이드, 텅스텐디설파이드 중 1종 이상 선택되며, 금속나이트라이드(B)는 니켈나이트라이드, 코발트나이트라이드, 리튬나이트라이드, 망간나이트라이드, 갈륨나이트라이드, 텅스텐나이트라이드, 텅스텐옥시나이트라이드, 보론나이트라이드, 티타늄나이트라이드, 티타늄옥시나이트라이드 중 1종 이상 선택되며, 이들의 첨가량은 금속설파이드(A) : 금속나이트라이드(B) = 1 : 100 ~ 100 : 1의 중량비 (A) + (B) : (C) = 1 : 100 ~ 100 : 1의 중량비를 갖고, 전체 엔진오일 양에 대하여 금속설파이드(A)는 10ppm(0.001중량%) 내지 800ppm(0.08중량%) 비율이 되며, (A) + (B) + (C)는 전체 엔진오일 조성물에 대하여 10ppm(0.001중량%) 내지 50000ppm(5중량%) 이다.
(A) : (B)의 첨가 비율과 (A) + (B) : (C)의 첨가 비율이 상기 비율을 벗어나게 되면 원하는 연료절감 효과 및 배출가스 저감 효과를 얻기 힘들다.
금속설파이드(A)의 함량이 전체 엔진조성물에 대하여 10ppm(0.001중량%) 이하이거나 (A) + (B) + (C) 함량이 전체 엔진오일 조성물에 대하여 10ppm(0.001중량%)로 첨가되면, 촉매효과가 나타나지 않아서 연소효율 증가가 일어나지 않고 연비 향상의 효과가 없다.
전체 엔진오일 조성물에 대하여 금속설파이드(A)의 함량이 800ppm(0.08중량%)을 초과하거나 (A) + (B) + (C) 함량이 전체 엔진오일 조성물에 대하여 5중량%를 초과하게 되면, 실린더 내벽에 두꺼운 막을 형성하여 피스톤의 원할한 운동을 방해하여 출력감소가 나타나고 연비가 오히려 나빠지게 된다.
상기 금속설파이드(A)와, 금속나이트라이드(B)의 크기는 5㎛ ~ 50nm 크기의 입경을 갖는 것을 사용하여야 하며, 이보다 작은 입경을 갖게 되면 제조하기도 어렵고 윤활기유 내에서 미세분산 되어 효과를 나타내기 어려우며, 5㎛보다 큰 입경을 갖게 되면 실린더 내벽에 후막을 형성하여 피스톤 운동을 오히려 방해하여 마찰열 발생과 출력 저감 및 연비가 나빠지게 된다.
상기 엔진오일 첨가제에는 마찰력 감소를 위하여 아연디알킬디티오포스페이트(ZDDP)나 설포닉애시드 페트롤륨 칼슘솔트나 분산제나 산화방지제가 첨가될 수 있으며, 각 해당 물질의 첨가량은 (A) + (B) + (C)의 0.01 ~ 30중량% 범위로 하며 이 범위를 벗어나게 되면 마찰력 감소와 분산의 충분한 효과를 얻기 어렵다.
본 발명의 엔진오일 첨가제 조성물의 제조방법은 50nm 내지 5㎛의 입경을 갖는 니켈설파이드, 코발트설파이드, 철설파이드, 망간설파이드, 인듐설파이드, 티타늄디설파이드, 마그네슘설파이드, 지르코늄설파이드, 칼슘설파이드중에 1종 이상 선택되어진 금속설파이드(A), 50nm 내지 5㎛의 입경을 갖는 니켈나이트라이드, 코발트나이트라이드, 리튬나이트라이드, 망간나이트라이드, 갈륨나이트라이드, 텅스텐나이트라이드, 텅스텐옥시나이트라이드, 보론나이트라이드, 티타늄나이트라이드, 티타늄옥시나이트라이드중에 1종 이상 선택되어진 금속나이트라이드(B)와 Amides, coco, N, N-bis(hydroxyethyl)과 coco monoglycerides와 molybdenum oxid와의 반응생성물인 유기몰리브덴-아민화합물(C)이, 금속설파이드(A) : 금속나이트라이드(B) = 1 : 100 ~ 100 : 1의 중량비, (A) + (B) : (C) = 1 : 100 ~ 100 : 1의 중량비가 되도록 광물성 윤활기유 또는 합성윤활기유 내에 (A) + (B) + (C)가 0.01중량% 내지 60중량%가 되도록 첨가한 후, 호모믹서나 호모지나이저 또는 일반믹서나 이들을 혼합 사용하여 5분이상 60rpm 이상으로 교반시켜 광물성 윤활기유 또는 합성윤활기유 내에 균일하게 분산되는 것을 포함한다.
마찰력 감소를 위하여 아연디알킬디티오포스페이트(ZDDP)나 설포닉애시드 페트롤륨 칼슘솔트나 분산제나 산화방지제가 첨가될 수 있으며 각 해당 물질의 첨가량은 (A) + (B) + (C)의 0.01 ~ 30중량% 범위로 하며 이 범위를 벗어나게 되면 충분한 효과를 얻기 어렵다.
이하, 본 발명은 하기의 실시예 및 비교예에 의거하여 설명된다. 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 하기의 실시예 및 비교예로 한정되는 것은 아니다. 실험에 사용된 장치는 배기량 11,000cc이며 4-stroke turbocharged common rail 엔진을 엔진다이나모메터에 연결하여 ND-13 mode로 시험 하였으며, 이 엔진에 사용되는 엔진오일량은 30리터였고, 여기에 첨가제를 첨가하여 실험한 결과를 나타내었다.
실시예 1
입경 4㎛ 크기의 니켈설파이드(A) 16g과 갈륨나이트라이드(B) 100g과 유기몰리브덴-아민 화합물(C)로 Amides, coco, N, N-bis(hydroxyethyl)과 coco monoglycerides와 molybdenum oxid와의 반응생성물 1kg을 광물성 윤활기유 1kg에 넣고 호모믹서로 rpm 500으로 10분 교반한 후 30리터 용량의 엔진오일이 들어 있는 실험에 사용된 엔진에 넣고 연비와 배출가스를 시험하였다.
실시예 2
입경 2㎛ 크기의 코발트 설파이드(A) 5g과 철설파이드 3g과 마그네슘설파이드(A) 2g과 코발트나이트라이드 10g과 니켈나이트라이드 10g과 리튬나이트라이드 10g과 텅스텐옥시나이트라이드(B) 20g과 유기몰리브덴-아민 화합물(C)로 Amides, coco, N, N-bis(hydroxyethyl)과 coco monoglycerides와 molybdenum oxid와의 반응생성물 500g을 합성 윤활기유 1kg에 넣고 호모지나이저로 rpm 1,000으로 6분 교반한 후 30리터 용량의 엔진오일이 들어 있는 실험에 사용된 엔진에 넣고 연비와 배출가스를 시험하였다.
실시예 3
입경 1㎛ 크기의 망간설파이드(A) 8g과 지르코늄설파이드(A) 8g과 갈륨나이트라이드 8g과 보론나이트라이드(B) 8g과 유기몰리브덴-아민 화합물(C)로 Amides, coco, N, N-bis(hydroxyethyl)과 coco monoglycerides와 molybdenum oxid와의 반응생성물 100g과 설포닉애시드 페트롤륨 칼슘솔트 1g을 광물성 윤활기유 1kg에 넣고 100 rpm으로 일반믹서로 30분 교반한 후 30리터 용량의 엔진오일이 들어 있는 실험에 사용된 엔진에 넣고 연비와 배출가스를 시험하였다.
실시예 4
입경 0.5㎛ 크기의 칼슘설파이드(A) 4g과 티타늄나이트라이드(B) 1g과 유기몰리브덴-아민 화합물(C)로 Amides, coco, N, N-bis(hydroxyethyl)과 coco monoglycerides와 molybdenum oxid와의 반응생성물 1g과 아연디알킬디티오포스페이트(ZDDP) 1g을 광물성 윤활기유 1kg에 넣고 호모믹서로 rpm 500으로 10분 교반한 후 30리터 용량의 엔진오일이 들어 있는 실험에 사용된 엔진에 넣고 연비와 배출가스를 시험하였다.
실시예 5
입경 2㎛ 크기의 텅스텐디설파이드(A) 5g과 칼슘설파이드(A) 5g과 티타늄옥시나이트라이드(B) 25g과 니켈나이트라이드(B) 25g과, 망간나이트라이드(B) 25g과 보론나이트라이드(B) 25g과 유기몰리브덴-아민 화합물(C)로 Amides, coco, N, N-bis(hydroxyethyl)과 coco monoglycerides와 molybdenum oxid와의 반응생성물 10g과 아연디알킬디티오포스페이트(ZDDP) 30g을 합성 윤활기유 1kg에 넣고 rpm 2,000의 호모지나이저와 rpm 2,000의 일반믹서로 동시에 8분 교반한 후 30리터 용량의 엔진오일이 들어 있는 실험에 사용된 엔진에 넣고 연비와 배출가스를 시험하였다.
실시예 6
입경 60nm 크기의 인듐설파이드(A) 5g과 티타늄설파이드(A) 5g과 망간나이트라이드(B) 5g과 텅스텐나이트라이드(B) 5g과 유기몰리브덴-아민 화합물(C)로 Amides, coco, N, N-bis(hydroxyethyl)과 coco monoglycerides와 molybdenum oxid와의 반응생성물 20g을 광물성 윤활기유 1kg에 넣고 호모믹서로 rpm 500으로 10분 교반한 후 30리터 용량의 엔진오일이 들어 있는 실험에 사용된 엔진에 넣고 연비와 배출가스를 시험하였다.
비교예 1
엔진오일에 첨가제를 넣지 않고 연비와 배출가스를 시험하였다.
비교예 2
입경 8㎛ 크기의 티타늄설파이드(A) 30g과 니켈나이트라이드(B) 200g과 유기몰리브덴-아민 화합물(C)로 Amides, coco, N, N-bis(hydroxyethyl)과 coco monoglycerides와 molybdenum oxid와의 반응생성물 2kg을 광물성 윤활기유 2kg에 넣고 호모지나이저로 rpm 2,000으로 10분 교반한 후 30리터 용량의 엔진오일이 들어 있는 실험에 사용된 엔진에 넣고 연비와 배출가스를 시험하였다.
비교예 3
입경 40nm 크기의 티타늄설파이드(A) 0.5g과 니켈나이트라이드(B) 0.5g과 유기몰리브덴-아민 화합물(C)로 Amides, coco, N, N-bis(hydroxyethyl)과 coco monoglycerides와 molybdenum oxid와의 반응생성물 0.5g을 광물성 윤활기유 1kg에 넣고 일반믹서로 rpm 30으로 3분 교반한 후 30리터 용량의 엔진오일이 들어 있는 실험에 사용된 엔진에 넣고 연비와 배출가스를 시험하였다.
실시예들과 비교예들로부터 첨가된 엔진오일 첨가제의 종류 및 함량에 따른 엔진다이나모 시험으로 연비 및 배출가스를 측정한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
표 1
실시예 배출가스 연비향상(％)
일산화탄소저감율(％) 탄화수소저감율(％) 매연저감율(％)
실시예1 26 73 29 33
실시예2 27 74 30 35
실시예3 28 77 32 37
실시예4 21 63 26 27
실시예5 25 71 28 32
실시예6 26 72 29 33
비교예1 0 0 0 0
비교예2 -3 -9 -2 -5
비교예3 2 5 1 2
표 1에서 보는 것과 같이 본 발명의 실시예처럼 엔진오일에 첨가제를 첨가하여 일산화탄소, 탄화수소 등의 유해 배출가스를 줄여주어, 매연저감율이 26 ~ 32%에 이르고, 탄화수소 저감율이 63 ~ 77%에 이르며, 연비를 27 ~ 35% 향상시켜, 연소효율이 좋아져서 연료를 적게 사용하게 되므로 CO2 저감으로 온실가스 감축효과를 동시에 얻을 수 있으며, 에너지의 효율적 이용과 온실가스인 이산화탄소 배출을 그만큼 감축하여 대기환경개선에 크게 기여할 수 있는 효과를 동시에 얻을 수 있다.
본 발명의 엔진오일 첨가제 및 제조방법은 엔진내부의 실린더벽에 본 발명에 사용된 첨가제가 코팅되어 실린더와 피스톤과의 마찰을 줄여주어 출력증강과 소음과 진동을 감소해 주고 블로우바이 가스를 줄여주며, 실린더 표면에 코팅된 텅스텐이 촉매 역할을 하여 연소효율을 높여주어 연비를 절감하여 결과적으로 온실가스를 줄이며 에너지를 효율적으로 사용하여 대기환경개선에도 크게 기여할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 광물성 윤활기유 또는 합성윤활기유 내에 균일하게 분산되는, 하나 이상의 금속설파이드(A), 하나 이상의 금속나이트라이드(B), 유기몰리브덴-아민화합물(C)을 포함하는 엔진오일 첨가제.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 금속설파이드와 상기 금속나이트라이드 입자의 입경은 50nm 내지 5㎛인 엔진오일 첨가제.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 유기몰리브덴-아민화합물(C)은 Amides, coco, N, N-bis(hydroxyethyl)과 coco monoglycerides와 molybdenum oxid와의 반응생성물이며, 상기 금속설파이드(A)는 니켈설파이드, 코발트설파이드, 철설파이드, 망간설파이드, 인듐설파이드, 티타늄디설파이드, 마그네슘설파이드, 지르코늄설파이드, 칼슘설파이드 중에 1종 이상 선택되며, 상기 금속나이트라이드(B)는 니켈나이트라이드, 코발트나이트라이드, 리튬나이트라이드, 망간나이트라이드, 갈륨나이트라이드, 텅스텐나이트라이드, 텅스텐옥시나이트라이드, 보론나이트라이드, 티타늄나이트라이드, 티타늄옥시나이트라이드 중에 1종 이상 선택되고, 상기 금속설파이드(A), 금속나이트라이드(B), 유기몰리브덴-아민화합물(C)은, 금속설파이드(A) : 금속나이트라이드(B) = 1 : 100 ~ 100 : 1의 중량비, 금속설파이드(A) 및 금속나이트라이드(B) : 유기몰리브덴-아민화합물(C) = 1 : 100 ~ 100 : 1의 중량비를 갖고, 전체 엔진오일 양 에 대하여 금속설파이드(A)는 10ppm(0.001중량%) 내지 800ppm(0.08중량%), 금속설파이드(A), 금속나이트라이드(B) 및 유기몰리브덴-아민화합물(C)은 10ppm(0.001중량%) 내지 5만 ppm (5중량%)인 엔진오일 첨가제.
  4. 제 1항에 있어서, 설포닉애시드 페트롤륨 칼슘솔트가 추가로 포함되며, 상기 설포닉애시드 페트롤륨 칼슘솔트는 하나 이상의 금속설파이드(A), 하나 이상의 금속나이트라이드(B), 유기몰리브덴-아민화합물(C)의 전체 중량에 대하여 0.01 ~ 30중량% 비율로 첨가되는 엔진오일 첨가제.
  5. 제 1항에 있어서, 아연디알킬디티오포스페이트(ZDDP)가 추가로 포함되며, 상기 아연디알킬디티오포스페이트(ZDDP)은 하나 이상의 금속설파이드(A), 하나 이상의 금속나이트라이드(B), 유기몰리브덴-아민화합물(C)의 전체 중량에 대하여 0.01 ~ 30중량% 비율로 첨가되는 엔진오일 첨가제.
  6. 제 1항에 있어서, 분산제와 산화방지제가 추가로 포함되며, 상기 분산제와 산화방지제는 하나 이상의 금속설파이드(A), 하나 이상의 금속나이트라이드(B), 유기몰리브덴-아민화합물(C)의 전체 중량에 대하여 0.01 ~ 30중량% 비율로 첨가되는 엔진오일 첨가제.
  7. 50nm 내지 5㎛의 입경을 갖는 니켈설파이드, 코발트설파이드, 철설파이드, 망간설파이드, 인듐설파이드, 티타늄디설파이드, 마그네슘설파이드, 지르코늄설파이드, 칼슘설파이드 중에 1종 이상 선택되어진 금속설파이드(A), 50nm 내지 5μm의 입경을 갖는 니켈나이트라이드, 코발트나이트라이드, 리튬나이트라이드, 망간나이트라이드, 갈륨나이트라이드, 텅스텐나이트라이드, 텅스텐옥시나이트라이드, 보론나이트라이드, 티타늄나이트라이드, 티타늄옥시나이트라이드 중에 1종 이상 선택되어진 금속나이트라이드(B), Amides, coco, N, N-bis(hydroxyethyl)과 coco monoglycerides와 molybdenum oxid와의 반응생성물인 유기몰리브덴-아민화합물(C)을 준비하는 단계; 상기 금속설파이드(A), 금속나이트라이드(B), 유기몰리브덴-아민화합물(C)이, 금속설파이드(A) : 금속나이트라이드(B) = 1 : 100 ~ 100 : 1의 중량비, 금속설파이드(A) 및 금속나이트라이드(B) : 유기몰리브덴-아민화합물(C) = 1 : 100 ~ 100 : 1의 중량비가 되도록, 광물성 윤활기유 또는 합성윤활기유 내에 0.01중량% 내지 60중량%가 되도록 첨가되는 단계;호모믹서, 호모지나이저 또는 일반믹서 중 하나 이상을 사용하여 5분이상 60rpm 이상으로 교반시켜 광물성 윤활기유 또는 합성윤활기유 내에 균일하게 분산시키는 단계를 포함하는 엔진오일 첨가제 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 금속설파이드(A), 금속나이트라이드(B), 유기몰리브덴-아민화합물(C)의 전체 중량에 대하여 0.01 ~ 30중량% 비율로, 아연디알킬디티오포스페이트(ZDDP)나 설포닉애시드 페트롤륨 칼슘솔트나, 분산제나 산화방지제가 더 첨가되는 단계를 포함하는 연료 첨가제 제조방법.
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