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KR101755889B1 - 연비 및 내구성이 향상된 디젤 엔진오일 조성물 - Google Patents

연비 및 내구성이 향상된 디젤 엔진오일 조성물 Download PDF

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KR101755889B1
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 연비 및 내구성이 향상된 디젤 엔진오일 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 청정분산제, 저마찰개선제 및 점도조정제로서 특정의 성분을 선택하고, 그리고 이들 성분간의 배합비를 최적함으로써 승용엔진의 습동부 엔진 마찰 저감을 통한 연비향상 효과와 엔진 각 부위에서 생성된 그을음(SOOT)을 효과적으로 분산시켜 엔진의 마모를 방지하는 효과를 가지고 있는 디젤 엔진오일 조성물에 관한 것이다.

Description

연비 및 내구성이 향상된 디젤 엔진오일 조성물 {Diesel Engine Oil Compositions for improving Fuel Economy and Durability}
본 발명은 연비 및 내구성이 향상된 디젤 엔진오일 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 청정분산제, 저마찰개선제 및 점도조정제로서 특정의 성분을 선택하고, 그리고 이들 성분간의 배합비를 최적함으로써 승용엔진의 습동부 엔진 마찰 저감을 통한 연비향상 효과와 엔진 각 부위에서 생성된 그을음(SOOT)을 효과적으로 분산시켜 엔진의 마모를 방지하는 효과를 가지고 있는 디젤 엔진오일 조성물에 관한 것이다.
최근 에너지의 효율적 이용과 지구온난화 방지를 위해 이산화탄소 등 자동차 배기가스에 대한 규제가 엄격해지고 있으며, 이러한 환경규제에 대응하기 위해 엔진의 에너지 손실을 줄일 수 있는 저연비형 엔진오일 개발이 활발히 이루어지고 있다. 이러한 환경규제에 대응하기 위해서 자동차의 엔진구조를 변경하거나 저마찰 및 저점도 엔진오일 개발을 통해 연비를 향상시키고자 하는 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.
한국공개특허공보 10-1999-0014470호(특허문헌 1)에는 몰리브덴디티오카바메이트를 첨가하는 기술이 개시되어 있고, 미국 등록특허공보 제5,863,873호(특허문헌 2)에는 폴리메틸아크릴레이트, 징크디알킬디티오포스페이트 및 몰리브덴디티오카바메이트를 첨가하는 기술이 개시되어 있다. 상기한 특허문헌 1 및 2에서는 저마찰제 또는 점도조정제의 첨가로 저온 점도를 낮추는 효과는 얻고 있지만 고온에서의 내구성이 불리하여 엔진 부품의 내마모성에 문제를 일으킬 수 있다. 또한, 상기 특허문헌 1 및 2에 개시된 엔진오일은 유체윤활 영역에서의 마찰 저감효과가 부족하다는 단점이 있다.
일반적으로 엔진오일에 의한 연비 향상은 엔진오일의 유체저항 저감과 습동 부위의 마찰 저감에 의해 실현될 수 있으며, 엔진오일의 점도를 낮추면 유체저항을 어느 정도 저감시킬 수 있다. 그러나 디젤엔진의 경우는 주행거리가 증가함에 따라 연료유의 불완전 연소로 그을음(SOOT)이 발생되며, 그을음(SOOT)은 엔진오일의 점도를 상승시켜 엔진의 마찰증가와 마모를 촉진시키게 된다. 따라서 저연비형 디젤 엔진오일의 경우는 오일의 점도를 낮추는 것과 더불어 자동차 운행 중에 발생된 그을음(SOOT)에 의한 엔진오일의 점도 상승 및 마모/마찰을 개선하는 기술이 겸비되어야 한다.
한국공개특허공보 10-1999-0014470호 미국 등록특허공보 제5,863,873호
이에, 본 발명자는 기존 승용디젤 엔진오일의 문제점을 해결하고자 끊임없이 연구한 결과, 청정분산제, 저마찰개선제 및 점도조정제로 사용되는 성분과 함량비의 최적화를 통해 그을음(SOOT) 분산성과 내마모성을 개선하여 디젤 엔진오일의 점도 변화를 최소화할 수 있고, 그리고 내구가 진행됨에 따라 저마찰계수를 지속적으로 유지시킬 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명은 연비 및 내구성이 향상된 디젤 엔진오일 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제 해결을 위하여, 본 발명은 연비 및 내구성이 향상된 디젤 엔진오일 조성물로서 100 ℃ 동점도가 3 ~ 10 cSt인 기유 70 ~ 90 중량%; 칼슘 살리실레이트의 청정분산제 1 ~ 10 중량%; C10 ~ 40알킬하이드록시벤조산 금속염과 글리세롤 모노올레이트의 저마찰개선제 1 ~ 5 중량%; 및 하이드로지네이티드 스타이렌-디엔 공중합체의 점도조정제 5 ~ 15 중량%; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 바람직한 일실시예로서, 상기 저마찰개선제로 포함되는 C10 ~ 40알킬하이드록시벤조산 금속염과 글리세롤 모노올레이트의 중량비가 1:6 ~ 6:1 범위인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 보다 바람직한 일실시예로서, 상기 저마찰개선제는 C10 ~ 40알킬하이드록시벤조산 금속염과 글리세롤 모노올레이트의 중량비가 1:3 ~ 3:1 범위인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 바람직한 일실시예로서, 상기 디젤 엔진오일 조성물은 내마모제로서 징크디알킬디티오포스페이트 1 ~ 5 중량% 및 몰리브덴디티오카바메이트 0.1 ~ 2 중량%를 더 포함된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 엔진오일 조성물은 동점도 및 고온고전단 점도가 낮고, 저마찰계수를 확보함으로써 연비향상 효과가 우수하다.
또한, 본 발명의 엔진오일 조성물은 자동차 운행 중에 발생된 그을음(SOOT)을 효율적으로 분산시켜 엔진오일의 점도 상승을 억제함으로써 엔진 내구성을 향상시키는 효과가 우수하다.
따라서 본 발명의 엔진오일 조성물은 연비와 내구성을 동시에 겸비하고 있어 디젤 엔진오일로 유용하다.
도 1은 점도조정제(HSD)와 저마찰개선제(AHB, GMO)의 상호작용에 의해 그을음(SOOT)의 분산성을 높이고 엔진오일의 점도저하 및 마모/마찰을 제어시키는 메카니즘을 보여주는 개념도이다.
본 발명은 연비 및 내구성이 향상된 디젤 엔진오일 조성물에 관한 것으로, 특정의 성분 및 조성비를 이루고 있는 기유, 청정분산제, 저마찰개선제, 및 점도조정제가 필수 성분으로 포함된다. 또한, 필요에 따라 내마모제, 산화방지제 등의 첨가제가 더 포함될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 디젤 엔진오일 조성물은 100 ℃ 동점도가 3 ~ 10 cSt인 기유 70 ~ 90 중량%; 칼슘 살리실레이트의 청정분산제 1 ~ 10 중량%; C10~40알킬하이드록시벤조산 금속염과 글리세롤 모노올레이트의 저마찰개선제 1 ~ 5 중량%; 및 하이드로지네이티드 스타이렌-디엔 공중합체의 점도조정제 5 ~ 15 중량%; 를 필수성분으로 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 디젤 엔진오일 조성물은 내마모제로서 징크디알킬디티오포스페이트 1 ~ 5 중량% 및 몰리브덴디티오카바메이트 0.1 ~ 2 중량%를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 디젤 엔진오일 조성물을 구성하는 각 성분에 대해 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
(1) 기유
본 발명에서 사용하는 기유는 기어장치의 윤활에 사용하는 윤활유의 총칭이며, 치면간의 급속접촉을 방지하고, 마찰, 마모를 저하시켜 녹아 붙는 것을 방지하는 기능을 갖는다. 상기 기유는 100℃에서 동점도가 3 ~ 10 센티스톡(cSt) 범위이고, 점도지수가 100 이상 바람직하기로는 100 ~ 140 범위인 것을 사용한다. 기유의 100℃에서 동점도가 3 cSt 미만인 경우는 고온 사용 조건하에서 증발량이 과대하여 오일 사용량을 증대시킬 수 있고, 10 cSt를 초과 시에는 점도증가가 심해 연비가 나빠질 수 있다. 상기 기유는 고정제 광유 및 합성유로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 기유는 본 발명의 디젤 엔진오일 조성물 중에 70 ~ 90 중량% 범위로 포함될 수 있다. 기유의 함량이 70 중량% 미만이면 상대적으로 첨가제의 함량이 과대하여 점도증가가 심하게 나타나는 문제가 있을 수 있고, 90 중량%를 초과하면 상대적으로 첨가제의 함량이 적어서 엔진오일로서의 제 기능을 발휘할 수 없는 단점이 있다.
(2) 청정분산제
본 발명에서는 청정분산제로 칼슘 또는 마그네슘계 분산제를 포함할 수 있으며, 바람직하기로는 칼슘계 분산제를 사용할 수 있으며, 특히 바람직하기로는 칼슘 살리실레이트를 사용할 수 있다. 상기 청정분산제는 전염기가가 400 이상, 바람직하기로는 400 ~ 600 범위인 것으로부터 선택하여 사용하는 것이 좋다. 그 이유는 청정분산제로 사용되는 금속염의 전염기가가 400 미만이면 오일의 산화안정성 저하를 초래할 수 있으므로 전염기가가 400 이상인 것을 사용하는 것이 좋다.
상기 청정분산제는 본 발명의 디젤 엔진오일 조성물 중에 1 ~ 10 중량% 범위로 포함될 수 있는데, 그 함량이 1 중량% 미만이면 그을음(SOOT) 성분을 다량 발생시킬 수 있으며, 10 중량%를 초과하면 내마모성이 저하되는 문제가 있다.
(3) 저마찰개선제
본 발명에서는 저마찰개선제로 C10 ~ 40알킬하이드록시벤조산 금속염(AHB)과 글리세롤 모노올레이트(GMO)의 혼합물을 포함한다. 본 발명에서 저마찰개선제로 사용하는 AHB와 GMO는 하이드록시 극성부와 알킬사슬의 비극성부를 동시에 가지는 물질로, 극성부에 의해 엔진과 같은 금속부품 표면에 흡착되어 촘촘한 계면을 형성하고, 비극성부에 의해 엔진오일과 같은 유체가 부드럽게 흐를 수 있도록 유체저항을 줄이게 된다. 이로써 상기 저마찰개선제는 엔진오일에 유입된 그을음(SOOT)을 잘 분산시켜 마찰 및 마모를 저감하고 연비를 절감하게 된다.
한국공개특허공보 10-2010-0049350호에는 GMO의 하이드록시 극성부가 금속표면에 흡착되고, 올레이트 비극성부가 윤활작용을 하는 것으로 개시되어 있다. 하지만 GMO 단독 사용에 의해서는 디젤엔진의 마찰계수를 낮추는데 한계가 있다. 즉, GMO와 함께 AHB를 저마찰개선제로 함께 포함시킬 때 비로서 금속표면에의 윤활막 형성이 보다 활성화되어 유체의 마찰을 저감하고 마모방지 역할을 극대화시킬 수 있다.
AHB와 GMO의 혼합물로 이루어진 상기 저마찰개선제는 본 발명의 디젤 엔진오일 조성물 중에 1 ~ 5 중량% 범위로 포함될 수 있는데, 그 함량이 1 중량% 미만이면 마찰저감 및 연비향상 효과를 기대할 수 없고, 5 중량%를 초과하면 극성을 가지는 AHB와 GMO간의 상호인력으로 인하여 오히려 유체의 흐름을 방해할 수 있다.
상기 저마찰개선제로 사용되는 AHB와 GMO의 혼합비 조절도 중요할 수 있는데, AHB와 GMO는 1:6 ~ 6:1 중량비를 유지하도록 한다. 상기의 혼합비를 유지할 때 내구후 금속마모분(Fe, Cu)이 적게 검출되고 피스톤 내구실험에서 좋은 결과를 얻을 수 있다. 반면에 상기한 혼합비를 벗어나게 되면 금속표면에 흡착되는 조밀도가 떨어지고, 또는 비극성부간의 강한 상호작용으로 인하여 오히려 마찰을 증가시킬 수 있다. 보다 좋기로는 AHB와 GMO를 1:3 ~ 3:1 중량비로 사용하는 것이다.
(4) 점도조정제
본 발명에서는 점도조정제로 하이드로지네이티드 스타이렌-디엔 공중합체(Hydrogenated Styrene Diene Copolymer, HSD)를 포함한다. 상기 HSD는 그을음(SOOT) 표면을 둘러싸 더 이상 그을음(SOOT) 크기가 증가되지 않도록 하는 역할을 한다. 즉, 상기 HSD는 디젤엔진에서 발생되는 그을음(SOOT)으로 인한 엔진오일의 점도상승이나 마모를 방지할 수 있다. 이로써 HSD 점도조정제가 적용되어 고온점도는 유지하면서 실제 연비측정온도 영역 (80℃)에서의 고온고전단 점도를 저감시켜 내마모성을 유지하면서 연비를 개선하게 된다. 이러한 HSD 점도조정제의 첨가효과는 저마찰개선제로 C10 ~ 40알킬하이드록시벤조산 금속염(AHB)과 글리세롤 모노올레이트(GMO)의 혼합물을 사용함으로써 보다 극대화될 수 있다.
HSD 점도조정제는 본 발명의 디젤 엔진오일 조성물 중에 5 ~ 15 중량% 범위로 포함될 수 있고, 바람직하기로는 8 ~ 12 중량% 범위로 포함될 수 있다. HSD 점도조정제의 함량이 5 중량% 미만이면 그을음(SOOT) 표면을 완전히 둘러싸지 못하여 그을음(SOOT)의 분산을 제어하기가 어렵고, 15 중량%를 초과하면 HSD 점도조정제 입자간의 상호작용으로 인하여 그을음(SOOT) 표면을 둘러싸는 힘이 적어질 수 있다.
도 1에서는 점도조정제와 저마찰개선제의 상호협력에 의해 그을음(SOOT)의 분산성을 높여 점도와 마모/마찰을 제어함을 보여주는 메카니즘을 보여준다. 저마찰개선제로 사용된 C10 ~ 40알킬하이드록시벤조산 금속염(AHB)과 글리세롤 모노올레이트(GMO)는 하나의 분자내에 극성기와 비극성기가 동시에 작용하는 계면활성제로서, 이들 저마찰개선제가 촘촘히 배합하여 금속표면에 흡착되어 있음으로써 그을음(SOOT)이 금속에 부착되는 것을 방어한다. 또한, 점도조정제로 사용된 하이드로지네이티드 스타이렌-디엔 공중합체(HSD)는 그을음(SOOT)의 표면을 둘러싸 금속표면에 흡착되지 않고 고루 분산되도록 한다. 이로써 점도조정제(HSD)와 저마찰개선제(AHB, GMO)의 상호협력에 의해 그을음(SOOT)이 엔진 표면에 부착되지 않고 엔진오일 내에 고루 분산될 수 있으며, 또한 그을음(SOOT) 입자의 성장을 제어하여 엔진오일의 점도가 증가되는 것을 억제할 수 있다.
(5) 첨가제
본 발명의 디젤 엔진오일 조성물은 당 분야에서 통상적으로 사용되는 내마모제, 산화방지제, 소포제 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 디젤 엔진오일 조성물에는 내마모제로 징크디알킬디티오포스페이트(ZnDTP)와 몰리브데늄 디티오카바메이트(MoDTC)를 포함할 수 있다.
상기 징크디알킬디티오포스페이트(ZnDTP)는 치환된 알킬기 개수에 따라 1차-ZnDTP 또는 2차-ZnDTP로 구분될 수 있는데, 1차-ZnDTP는 말단에 탄소수 8 ~ 30개인 알킬기가 1개 치환된 것이고, 2차-ZnDTP는 탄소수 8 ~ 30개인 알킬기가 2개 치환되어 있다. 본 발명에서는 1차-ZnDTP, 2차-ZnDTP 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 징크디알킬디티오포스페이트(ZnDTP)는 본 발명의 디젤 엔진오일 조성물 중에 1 ~ 5 중량% 범위로 포함될 수 있는데, 그 함량이 1 중량% 미만이면 본 발명이 목적하는 유효한 내마모 성능을 발휘할 수 없고, 5 중량%를 초과하여 사용하면 오히려 그을음(SOOT) 발생, 내마모성 저하 등의 문제점이 발생할 수 있다.
상기 몰리브데늄 디티오카바메이트(MoDTC)는 내마모제로 함께 사용되는 징크디알킬디티오포스페이트(ZnDTP)에 고온 안정성을 부여하기 위해 포함될 수 있다. ZnDTP는 고온 연소과정에서 쉽게 분해가 되어 그을음(SOOT) 성분을 다량 발생시킬 염려가 있는데, 본 발명에서는 몰리브데늄 디티오카바메이트(MoDTC)를 병용함으로써 ZnDTP에 고온 안정성을 부여하였다. 상기 몰리브데늄 디티오카바메이트(MoDTC)는 본 발명의 디젤 엔진오일 조성물 중에 0.1 ~ 2 중량% 범위로 포함될 수 있는데, 그 함량이 0.1 중량% 미만이면 마찰저감 효과가 없으며, 2 중량%를 초과하여 사용되면 고온에서 슬러지가 발생되는 문제가 있다.
또한, 본 발명의 디젤 엔진오일 조성물에는 엔진오일의 산화 방지를 목적으로 산화방지제를 포함할 수 있다. 상기 산화방지제로는 3-히드록시디페닐아민, 페닐-알파-나프틸아민 등과 같은 아민계 산화방지제를 사용할 수 있으며, 본 발명의 디젤 엔진오일 조성물 중에 0.1 ~ 3 중량% 중량% 범위로 포함될 수 있는데, 그 함량이 0.1 중량% 미만이면 산화방지성능이 약해질 수 있고, 3 중량%를 초과하면 경쟁흡착, 금속부식 등의 부작용이 발생시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 디젤 엔진오일 조성물에는 실리콘계 소포제를 포함할 수 있다. 이러한 실리콘계 소포제는 본 발명의 디젤 엔진오일 조성물 중에 2 중량% 미만, 구체적으로는 0.0005 ~ 2 중량% 범위로 포함될 수 있는데, 그 함량이 2 중량%를 초과하여 사용하면 소포성이 오히려 감소하거나, 윤활유에서 소포제가 석출되는 문제점이 발생할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 각 성분을 혼합하여 본 발명의 디젤 엔진오일 조성물을 제조할 수 있다. 이들 성분의 혼합 순서에 특별한 제한을 두고 있지 않지만, 먼저 기유를 준비한 후 활성도가 낮은 첨가제부터 차례로 첨가하는 것이 좋고, 활성도가 동일하다면 투입량이 적은 첨가제부터 혼합하는 것이 좋다. 혼합 후에는 70℃ 이상의 온도에서 교반기를 이용하여 교반하는데, 교반기의 크기와 설계치에 따라 교반기의 속도를 조정할 수가 있다. 소형교반기의 경우 300 ~ 500 rpm의 교반속도로 교반하는 것이 적당할 수 있고, 대형교반기의 경우는 100 ~ 400 rpm의 교반속도로 교반하는 것이 적당할 수 있다.
이와 같은 본 발명은 하기의 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
준비된 각 성분들을 반응기에 투입하고, 온도 70℃, 교반기의 속도 400 rpm인 조건하에서 혼합하여 디젤 엔진오일 조성물을 제조하였다.
[디젤엔진오일 조성물을 구성하는 각 성분]
(1) 기유: 100℃ 동점도 3~10 cSt, 점도지수 120 이상
(2) 청정분산제: 칼슘 살리실레이트(Infineum사 제품)
(3) 저마찰개선제:
① C10 ~ 40알킬하이드록시벤조산 금속염(AHB, Infineum사 제품)
② 글리세롤 모노올레이트(GMO, Lubrizol사 제품)
(4) 점도조정제: 하이드로지네이티드 스타이렌-디엔 공중합체(HSD, Infineum사 제품)
(5) 내마모제:
① 징크디알킬디티오포스페이트(Zn-DTP, Infineum사 제품)
② 몰리브덴디티오카바메이트(MoDTP, Adeca사의 S525 제품)
(6) 산화방지제: 3-히드록시디페닐아민
[엔진오일의 성능 평가방법]
(A) 100℃ 동점도:
ASTM D 445 방법에 의해 측정하였다. 즉, 100℃로 유지되는 욕조(bath)안에 유리관으로 샘플을 빨아올려 떨어지는 시간을 측정하여 동점도로 환산하였다.
(B) 80℃ 고온고전단점도:
ASTM D 4683 방법에 의해 측정하였다. 즉, 80℃ 온도 및 106 전단속도 조건에서 토크를 측정하여 점도로 환산하였다.
(C) SRV 마찰계수:
ASTM D 6425 방법에 의해 측정하였다. 즉, 200 N, 50 Hz 및 100℃ 조건에서 2시간동안 마찰계수를 측정하여 평균값을 산출하였다.
(D) 연비향상율 :
NEDC(인증모드)에 의해 측정하였다. 즉, 유럽연비(New European Driving Cycle) 국제 인증모드로 하기의 운전조건을 모사하여 대상엔진으로 평가하였다.
Figure 112015113183962-pat00001

(E) 100℃ 동점도 상승률(cSt): 보린 SOOT 분산시험법(Bohlin Soot Dispersancy Test)에 의하여 측정하였다. 즉, SOOT 10%를 첨가한 엔진오일을 100℃에서 18시간동안 가열한 후 동점도를 측정하였다.
구분 (중량%) 실시예 비교예
1 2 3 4 5 1 2 3 4
조성 기유 85 83 80 77 75 87 72 85 85
청정
분산제		 칼슘 살리실레이트 4 4 4 4 4 4 4 4 4
저마찰
개선제		 알킬하이드록시벤조산 금속염 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
글리세롤 모노올레이트 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
점도
조정제		 하이드로지네이티드 스타이렌디엔 5 7 10 13 15 3 18 - -
폴리메틸아크릴레이트 - - - - - - - 5 -
올레핀코폴리머 - - - - - - - - 5
내마모제 징크디알킬디티오포스페이트 2 2 2 2 2 2 2 2 2
몰리브덴디티오카바메이트 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
산화방지제 3-히드록시디페닐아민 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6
성능
평가		 100℃ 동점도 (cSt) 8.2 8.2 8.2 8.2 8.2 8.2 8.2 8.2 8.2
80℃ 고온고전단점도(cP) 9.4 9.3 9.2 9.3 9.4 9.5 9.5 9.5 9.5
SRV 마찰계수 (100℃) 0.057 0.050 0.046 0.051 0.058 0.057 0.056 0.054 0.056
연비 향상율
(대상연비,%)		 0.3 0.4 0.5 0.4 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
100℃ 동점도 상승률
(SOOT 10% 첨가,%)		 13 13 10 12 14 15 15 15 17
상기 표 1은 디젤 엔진오일 조성물에서 점도조정제(HSD)의 함량 변화에 따른 엔진오일의 성능을 대비한 표이다. 실시예 1 ~ 5는 점도조정제(HSD)가 5 ~ 15 중량% 포함된 조성물로서 HSD가 그을음(SOOT)을 둘러싸 금속표면에 들러붙지 않고 고루 분산되어 점도상승 억제 효과를 나타내며, 특히 고온고전단점도를 낮추고 100℃ 동점도 상승률을 낮추는데 탁월한 효과가 있다. 즉, 실시예 1 ~ 5의 디젤 엔진오일 조성물은 점도상승 억제에 의한 내구성 개선효과와 연비개선 효과가 우수함을 확인할 수 있다.
반면에, 비교예 1은 점도조정제(HSD)가 3 중량%로 소량 포함된 조성물로서 그을음(SOOT)의 분산성이 떨어져 점도상승 억제효과가 부족함을 확인할 수 있고, 비교예 2는 점도조정제(HSD)가 18 중량%로 과량 포함된 조성물로 HSD의 비극성부 사이의 상호작용이 커서 그을음(SOOT)의 분산성이 떨어져 이 역시 점도상승 억제효과가 부족함을 확인할 수 있다.
또한, 비교예 3, 4는 점도조정제로서 폴리메틸아크릴레이트 및 올레핀코폴리머를 포함하는 조성물로서, 100℃ 동점도 상승률이 높게 유지됨을 확인할 수 있다.
구분 (중량%) 비교예
5 6 7 8 9
조성 기유 86 86 86 86 86
청정
분산제 		칼슘 살리실레이트 4 4 4 4 4
저마찰
개선제		 알킬하이드록시벤조산 금속염 0.875 0.858 0.5 0.142 0.125
글리세롤 모노 올레이트 0.125 0.142 0.5 0.858 0.875
점도
조정제		 하이드로지네이티드 스타이렌디엔 - - - - -
폴리메틸아크릴레이트 5 5 5 5 5
내마모제 징크디알킬디티오포스페이트 2 2 2 2 2
몰리브덴디티오카바메이트 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
산화
방지제		 3-히드록시디페닐아민 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6
성능
평가		 SRV 마찰계수 (100℃) 0.060 0.057 0.057 0.058 0.060
연비 향상율
(대상연비,%)		 0 0.2 0.2 0.1 0
100℃ 동점도 상승률
(SOOT 10% 첨가,%)		 15 15 15 15 15
상기 표 2는 점도조정제로서 HSD 대신에 폴리메틸아크릴레이트가 포함된 디젤 엔진오일 조성물에서, 저마찰개선제로서 C10 ~ 40알킬하이드록시벤조산 금속염(AHB)과 글리세롤 모노올레이트(GMO)의 혼합물을 1 중량% 포함하되 AHB와 GMO의 혼합비를 7:1, 6:1, 1:1, 1:6, 1:7로 각각 변화시키면서 엔진오일의 성능을 대비한 표이다. 상기 비교예 5 ~ 9의 조성물은 점도조정제로서 HSD 대신에 폴리메틸아크릴레이트를 포함하고 있음으로써, 실시예 1 ~ 5에 대비하여 100℃ 동점도 상승률이 높게 유지됨을 확인할 수 있다. 또한, 저마찰개선제로서 AHB와 GMO의 혼합비에 따라 SRV 마찰계수와 연비향상율에 변화가 있음을 확인할 수 있으며, AHB와 GMO의 중량비가 1:6 ~ 6:1인 비교예 6 ~ 8의 조성물은 SRV 마찰계수와 연비향상율이 보다 우수하다는 것을 확인할 수 있다.
구분 (중량%) 비교예
10 11 12 13 14
조성 기유 85 85 85 85 85
청정
분산제 		칼슘 살리실레이트 4 4 4 4 4
저마찰
개선제		 알킬하이드록시벤조산 금속염 1.75 1.715 1 0.285 0.25
글리세롤 모노 올레이트 0.25 0.285 1 1.715 1.75
점도
조정제		 하이드로지네이티드 스타이렌디엔 - - - - -
폴리메틸아크릴레이트 5 5 5 5 5
내마모제 징크디알킬디티오포스페이트 2 2 2 2 2
몰리브덴디티오카바메이트 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
산화
방지제		 3-히드록시디페닐아민 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6
성능
평가		 SRV 마찰계수 (100℃) 0.060 0.054 0.056 0.059 0.061
연비 향상율
(대상연비,%)		 0 0.4 0.3 0.2 0
100℃ 동점도 상승률
(SOOT 10% 첨가,%)		 15 15 15 15 15
상기 표 3은 점도조정제로서 HSD 대신에 폴리메틸아크릴레이트가 포함된 디젤 엔진오일 조성물에서, 저마찰개선제로서 C10 ~ 40알킬하이드록시벤조산 금속염(AHB)과 글리세롤 모노올레이트(GMO)의 혼합물을 2 중량% 포함하되 AHB와 GMO의 혼합비를 7:1, 6:1, 1:1, 1:6, 1:7로 각각 변화시키면서 엔진오일의 성능을 대비한 표이다. 상기 비교예 10 ~ 14의 조성물은 점도조정제로서 HSD 대신에 폴리메틸아크릴레이트를 포함하고 있음으로써, 실시예 1 ~ 5에 대비하여 100℃ 동점도 상승률이 높게 유지됨을 확인할 수 있다. 또한, 저마찰개선제로서 AHB와 GMO의 혼합비에 따라 SRV 마찰계수와 연비향상율에 변화가 있음을 확인할 수 있으며,AHB와 GMO의 중량비가 1:6 ~ 6:1인 비교예 11 ~ 13의 조성물은 SRV 마찰계수와 연비향상율이 보다 우수하다는 것을 확인할 수 있다.
구분 (중량%) 비교예
15 16 17 18 19
조성 기유 84 84 84 84 84
청정
분산제 		칼슘 살리실레이트 4 4 4 4 4
저마찰
개선제		 알킬하이드록시벤조산 금속염 2.625 2.572 1.5 0.428 0.375
글리세롤 모노 올레이트 0.375 0.428 1.5 2.572 2.625
점도
조정제		 하이드로지네이티드 스타이렌디엔 - - - - -
폴리메틸아크릴레이트 5 5 5 5 5
내마모제 징크디알킬디티오포스페이트 2 2 2 2 2
몰리브덴디티오카바메이트 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
산화
방지제		 3-히드록시디페닐아민 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6
성능
평가		 SRV 마찰계수 (100℃) 0.060 0.055 0.0056 0.057 0.060
연비 향상율
(대상연비,%)		 0 0.3 0.3 0.2 0
100℃ 동점도 상승률
(SOOT 10% 첨가,%)		 15 15 15 15 15
상기 표 4는 점도조정제로서 HSD 대신에 폴리메틸아크릴레이트가 포함된 디젤 엔진오일 조성물에서, 저마찰개선제로서 C10 ~ 40알킬하이드록시벤조산 금속염(AHB)과 글리세롤 모노올레이트(GMO)의 혼합물을 3 중량% 포함하되 AHB와 GMO의 혼합비를 7:1, 6:1, 1:1, 1:6, 1:7로 각각 변화시키면서 엔진오일의 성능을 대비한 표이다. 상기 비교예 15 ~ 19의 조성물은 점도조정제로서 HSD 대신에 폴리메틸아크릴레이트를 포함하고 있음으로써, 실시예 1 ~ 5에 대비하여 100℃ 동점도 상승률이 높게 유지됨을 확인할 수 있다. 또한, 저마찰개선제로서 AHB와 GMO의 혼합비에 따라 SRV 마찰계수와 연비향상율에 변화가 있음을 확인할 수 있으며, AHB와 GMO의 중량비가 1:6 ~ 6:1인 비교예 16 ~ 18의 조성물은 SRV 마찰계수와 연비향상율이 보다 우수하다는 것을 확인할 수 있다.
구분 (중량%) 비교예
20 21 22 23 24
조성 기유 82 82 82 82 82
청정
분산제 		칼슘 살리실레이트 4 4 4 4 4
저마찰
개선제		 알킬하이드록시벤조산 금속염 4.375 4.286 2.5 0.714 0.625
글리세롤 모노 올레이트 0.625 0.714 2.5 4.286 4.375
점도
조정제		 하이드로지네이티드 스타이렌디엔 - - - - -
폴리메틸아크릴레이트 5 5 5 5 5
내마모제 징크디알킬디티오포스페이트 2 2 2 2 2
몰리브덴디티오카바메이트 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
산화
방지제		 3-히드록시디페닐아민 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6
성능
평가		 SRV 마찰계수 (100℃) 0.061 0.057 0.056 0.059 0.061
연비 향상율
(대상연비,%)		 0 0.2 0.2 0.1 0
100℃ 동점도 상승률
(SOOT 10% 첨가,%)		 15 15 15 15 15
상기 표 5는 점도조정제로서 HSD 대신에 폴리메틸아크릴레이트가 포함된 디젤 엔진오일 조성물에서, 저마찰개선제로서 C10 ~ 40알킬하이드록시벤조산 금속염(AHB)과 글리세롤 모노올레이트(GMO)의 혼합물을 5 중량% 포함하되 AHB와 GMO의 혼합비를 7:1, 6:1, 1:1, 1:6, 1:7로 각각 변화시키면서 엔진오일의 성능을 대비한 표이다. 상기 비교예 20 ~ 24의 조성물은 점도조정제로서 HSD 대신에 폴리메틸아크릴레이트를 포함하고 있음으로써, 실시예 1 ~ 5에 대비하여 100℃ 동점도 상승률이 높게 유지됨을 확인할 수 있다. 또한, 저마찰개선제로서 AHB와 GMO의 혼합비에 따라 SRV 마찰계수와 연비향상율에 변화가 있음을 확인할 수 있으며, AHB와 GMO의 중량비가 1:6 ~ 6:1인 비교예 21 ~ 23의 조성물은 SRV 마찰계수와 연비향상율이 보다 우수하다는 것을 확인할 수 있다.
구분 (중량%) 비교예
25 26 27 28 29 30
조성 기유 86.5 86.5 86.5 81.5 81.5 81.5
청정
분산제 		칼슘 살리실레이트 4 4 4 4 4 4
저마찰
개선제		 알킬하이드록시벤조산 금속염 0.429 0.25 0.071 4.715 2.75 0.785
글리세롤 모노 올레이트 0.071 0.25 0.429 0.785 2.75 4.715
점도
조정제		 하이드로지네이티드 스타이렌디엔 - - - - - -
폴리메틸아크릴레이트 5 5 5 5 5 5
내마모제 징크디알킬디티오포스페이트 2 2 2 2 2 2
몰리브덴디티오카바메이트 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
산화
방지제		 3-히드록시디페닐아민 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6
성능
평가		 SRV 마찰계수 (100℃) 0.060 0.062 0.061 0.061 0.062 0.061
연비 향상율
(대상연비,%)		 0 0 0 0 0 0
100℃ 동점도 상승률
(SOOT 10% 첨가, %)		 15 15 15 15 15 15
상기 표 6은 점도조정제로서 HSD 대신에 폴리메틸아크릴레이트가 포함된 디젤 엔진오일 조성물에서, 저마찰개선제로서 C10 ~ 40알킬하이드록시벤조산 금속염(AHB)과 글리세롤 모노올레이트(GMO)의 혼합물 총량에 따른 엔진오일의 성능을 대비한 표이다.
상기 비교예 25 ~ 27의 조성물은 HSD 대신에 폴리메틸아크릴레이트를 포함하고 있음으로써, 실시예 1 ~ 5에 대비하여 100℃ 동점도 상승률이 높게 유지됨을 확인할 수 있다. 또한, 저마찰개선제로서 AHB와 GMO의 중량비가 1:6 ~ 6:1를 유지하고 있지만, 총량이 0.5 중량%로 소량 포함되어 있음으로써 SRV 마찰계수와 연비향상율이 현저히 낮다는 것을 확인할 수 있다.
상기 비교예 28 ~ 30의 조성물은 HSD 대신에 폴리메틸아크릴레이트를 포함하고 있음으로써, 실시예 1 ~ 5에 대비하여 100℃ 동점도 상승률이 높게 유지됨을 확인할 수 있다. 또한, 저마찰개선제로서 AHB와 GMO의 중량비가 1:6 ~ 6:1를 유지하고 있지만, 총량이 0.5 중량%를 초과하여 과량 포함되어 있음으로써 SRV 마찰계수와 연비향상율이 현저히 낮다는 것을 확인할 수 있다.

Claims (4)

100 ℃ 동점도가 3 ~ 10 cSt인 기유 70 ~ 90 중량%;
칼슘 살리실레이트의 청정분산제 1 ~ 10 중량%;
C10~ 40알킬하이드록시벤조산 금속염과 글리세롤 모노올레이트의 저마찰개선제 1 ~ 5 중량%; 및
하이드로지네이티드 스타이렌-디엔 공중합체의 점도조정제 5 ~ 15 중량%;
를 포함하는 디젤 엔진오일 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 C10~ 40알킬하이드록시벤조산 금속염과 글리세롤 모노올레이트는 1:6 ~ 6:1 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진오일 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 C10~ 40알킬하이드록시벤조산 금속염과 글리세롤 모노올레이트는 1:3 ~ 3:1 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진오일 조성물.
제 1 항 내지 제 3 항 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서,
상기 조성물에는 내마모제로서 징크디알킬디티오포스페이트 1 ~ 5 중량% 및 몰리브덴디티오카바메이트 0.1 ~ 2 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진오일 조성물.
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