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KR20190142771A - 4-행정 차량 엔진의 청정도를 개선시키기 위한 윤활제 조성물의 용도 - Google Patents

4-행정 차량 엔진의 청정도를 개선시키기 위한 윤활제 조성물의 용도 Download PDF

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KR20190142771A
KR20190142771A KR1020197033169A KR20197033169A KR20190142771A KR 20190142771 A KR20190142771 A KR 20190142771A KR 1020197033169 A KR1020197033169 A KR 1020197033169A KR 20197033169 A KR20197033169 A KR 20197033169A KR 20190142771 A KR20190142771 A KR 20190142771A
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KR
South Korea
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lubricant composition
engine
present
lubricant
cleanliness
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Withdrawn
Application number
KR1020197033169A
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English (en)
Inventor
니콜라 샹파뉴
Original Assignee
토탈 마케팅 서비스
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Filing date
Publication date
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Abstract

본 발명은 4-행정 차량 엔진의 청정도를 개선시키기 위한 윤활제 조성물에서의, 화학식 R-OH (I)의 알코올의 용도에 관한 것으로서, 여기서 R은 10개 내지 36개의 탄소 원자를 갖는 포화된, 선형 또는 분기형의 알킬기이다.

Description

4-행정 차량 엔진의 청정도를 개선시키기 위한 윤활제 조성물의 용도
본 발명은 4-행정 차량 엔진의 청정도를 개선시키기 위한 윤활제 조성물의 용도에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 4-행정 차량 엔진의 청정도를 개선시키기 위한 윤활제 조성물에서의 알코올의 용도에 관한 것이다.
엔진 개발 및 엔진 윤활제 조성물의 성능은 불가분의 관계에 있다. 엔진 설계가 복잡해질수록, 수율 및 소비의 최적화가 높아지고, 성능을 개선해야 하는 엔진 윤활제 조성물에 대한 요구가 커진다.
엔진 내부의 압축률이 매우 높고, 특히 피스톤 상단 세그먼트에서의 피스톤 온도가 높고, 유압식 플런저가 장착된 현대식의 정비가 필요 없는 밸브 컨트롤과 엔진 공간의 온도가 매우 높아져 현대식 엔진용 윤활제에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있다.
가솔린 엔진과 디젤 엔진의 사용 조건에는 극히 단거리와 장거리 양자 모두가 포함된다. 서유럽에서의 80%의 자동차가 운행한 거리는 12km 미만인 반면, 차량은 연간 최대 거리가 300,000km에 달한다.
오일 교환 간격 또한 매우 가변적이며, 일부 소형 디젤 엔진의 경우 5,000km, 현대식 상업용 차량의 디젤 엔진의 경우 최대 100,000km까지 연장될 수 있다.
따라서 윤활제 조성물, 특히 자동차 엔진용 윤활제 조성물은 개선된 특성 및 성능 수준을 가져야 한다.
또한, 4-행정 차량 엔진에는 높은 콜드 스타트 특성(cold start properties)이 필요하다.
공지된 윤활제 조성물을 사용하는 경우 봉착하는 한가지 문제점은 사용되는 오일 또는 첨가제의 분해 및 코킹과 관련된다. 이러한 분해 및 코킹 현상은 윤활된 부품, 특히 차량 엔진 내부의 막힘(clogging)을 초래할 수 있다. 따라서, 4-행정 차량 엔진에서의 개선된 엔진 청정도를 허용하는 윤활제 조성물을 제공할 필요가 있다. 엔진 청정도의 개선은 일반적으로 증착물(deposits)의 형성, 특히 예컨대 바니시, 페인트, 탄소 또는 코크스 증착물과 같은 고온에서의 증착물의 형성이 감소되는 것을 포함한다. 이러한 증착물은 피스톤 그루브(piston grooves), 터보 차저 샤프트(turbocharger shafts) 또는 공기 압축기의 하단과 같은 엔진 부품의 고온의 표면 상에 형성될 수 있다. 윤활제 조성물에 함유된 물질은 고온 엔진 표면과 접촉하여 산화될 수 있고, 증착물을 형성하는 불용성 생성물의 형성을 유도할 수 있다. 이러한 증착물은 엔진을 오염시키고 마모(wear), 시저(seizure), 세그먼트의 스티킹(sticking of segments) 및 예를 들어 터보 차저 회전과 관련된 문제를 일으킬 수 있다. 일반적으로, 세제 유형(detergent type)의 첨가제가 4-행정 차량 엔진의 청정도를 개선시키기 위해 사용된다.
불포화 지방 알코올류를 포함하는 윤활제 조성물은 WO2015/179280호로부터 공지되어 있다. 그러나, 이러한 유형의 지방 알코올은 10℃의 온도 영역에서 고화되므로, 따라서 만족스러운 콜드 스타트 특성을 얻을 수 있게 되지 않는다.
따라서, 우수한 콜드 스타트 특성을 제공하는 윤활제 조성물이 요구된다.
이러한 파울링(fouling) 문제는 또한 "정지 및 시동(Stop and Start)" 시스템이 장착된 하이브리드 또는 마이크로-하이브리드 차량의 엔진과 관련된다.
차량 엔진 및 특히 4-행정 엔진에서, 증착물(엔진 파울링)은 윤활제의 노화(ageing)로 인한 것이다. 반대로, 2-행정 선박 엔진에서는, 증착물은 2-행정 선박 엔진 작동의 특수성으로 인해, 윤활제와 연료의 혼합물의 연소로 인한 것이다(소모가능한 윤활 시스템라는 용어가 사용됨).
따라서, 차량 엔진, 특히 자동차 및 특히 4-행정 엔진은, 엔진이 사용 중인 경우, 윤활제 조성물의 노화를 제한하고 이에 따라 증착물을 제한하도록 하기 위해 내성이 있고 특히 가능한 최소의 화학적 분해를 겪을 수 있는 윤활제 조성물을 제공할 필요가 있다. 윤활제는 항상 연료와의 혼합물 중에서 연소되기 때문에 이것은 선박 엔진에는 필요하지 않다.
따라서, 본 발명의 하나의 목적은 상기 언급된 단점들의 전부 또는 일부를 극복하기 위해 이들 화합물을 포함하는 화합물 및 윤활제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 구현하기 용이한 제제(formulation)를 갖는 4-행정 차량 엔진의 청정도를 개선시킬 수 있는 윤활제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 4-행정 차량 엔진의 청정도를 개선시킬 수 있고 세제 첨가제 또는 분산제의 함량을 감소시킬 수 있는 윤활제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 우수한 콜드 스타트 특성을 유지하면서 4-행정 차량 엔진의 청정도를 개선시킬 수 있는 윤활제 조성물을 제공하는 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 4-행정(stroke) 차량 엔진의 청정도(cleanliness)를 개선시키기 위한 윤활제 조성물에서의, 하기 화학식 (I)의 알코올의 용도로서,
R-OH (I)
여기서 R은 10개 내지 36개의 탄소 원자, 바람직하게는 12개 내지 36개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 12개 내지 24개의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 12개 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 포화된(saturated), 선형(linear) 또는 분기형(branched) 알킬기이다.
본 발명의 개선된 엔진 청정도는 본 발명의 알코올을 함유하지 않는 윤활제 조성물에 의해 얻어진 것과 비교하여 엔진 청정도가 개선된 것으로 간주된다.
도 1은 비교예 조성물(CC1)로 엔진 테스트한 후의 피스톤 밑면의 사진이다.
도 2는 본 발명의 조성물(Cl8)로 엔진 테스트한 후의 피스톤 밑면의 사진이다.
본 출원인은 놀랍게도 윤활제 조성물에서의 화학식 (I)의 적어도 하나의 알코올의 존재가 4-행정 차량 엔진의 개선된 청정도를 허용한다는 것을 발견하였다. 본 출원인은 또한 화학식 (I)의 적어도 하나의 알코올의 존재가 윤활제의 우수한 콜드 스타트 특성이 유지될 수 있게 한다는 것을 추가적으로 발견하였다.
유리하게는, 본 발명의 윤활제 조성물은 엔진에서 사용하는 경우, 우수한 청정도 개선 특성을 가지므로, 이에 따라 세제 첨가제의 함량이 상기 윤활제 조성물에서 감소될 수 있도록 한다.
바람직하게는, 상기 알코올은 화학식 (I)의 화합물 중에서 선택되며, 여기서 R은 10개 내지 36개의 탄소 원자, 바람직하게는 12개 내지 36개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 12개 내지 24개의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 12개 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 포화된, 분기형의 알킬기이다. 본 발명자들은 36개 초과의 탄소 원자를 갖는 알킬쇄를 가지는 알코올이 고체인 것을 밝혀내었다. 결과적으로, 콜드 스타트 시에 조성물은 유동성이 불충분하여 그의 역할을 수행할 수 없다. 또한, 본 발명자들은 10개 미만의 탄소 원자를 갖는 알킬쇄를 갖는 알코올이 매우 휘발성인 것을 밝혀내었다. 따라서, 엔진을 사용하는 경우 알코올이 휘발되어 그의 역할을 수행할 수 없다. 따라서, 알코올의 선택은 본 발명에서 필수적으로 중요하다.
바람직하게는, 화학식 (I)의 알코올은 하기 화학식 (Ia)의 알코올이다.
R1-C(R2)(H)-CH2-OH (Ia)
여기서 R1 및 R2는, 화학식 (Ia)의 화합물이 10개 내지 36개의 탄소 원자, 바람직하게는 12개 내지 36개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 12개 내지 24개의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 12개 내지 18개의 탄소 원자를 포함하도록 선택되는 포화된, 선형 또는 분기형 알킬이다.
본 발명의 알코올은 Ecogreen Oleochemicals사에 의해 상표명 Ecorol 12/98®, Ecorol 14/98® 및 Ecorol 16/98®로, 또는 Sasol사에 의해 상표 Isofol®로 시판된다.
유리하게는, R이 분기형인 화학식 (I)의 알코올 또는 분기형 알코올인 화학식 (Ia)의 알코올은 0℃ 미만의 온도(낮은 융점)에서 액체이며, 4-행정 차량 엔진에서 본 발명의 윤활제 조성물의 최적화된 사용을 허용한다. 이들 알코올을 포함하는 윤활제 조성물은 우수한 콜드 스타트 특성을 갖는다.
바람직하게는, 상기 윤활제 조성물이 윤활제 조성물의 총 중량에 대하여 0.1 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 4 중량%, 보다 바람직하게는 0.2 중량% 내지 3 중량%, 유리하게는 0.3 중량% 내지 2.5 중량%의 알코올을 포함한다.
본 발명은 또한 다음을 포함하는 4-행정 차량 엔진용 윤활제 조성물에 관한 것이다:
- 적어도 하나의 기유(base oil); 및
- 상기에서 정의된 바와 같은 화학식 (I)의 적어도 하나의 알코올.
본 출원은 또한 4-행정 차량 엔진의 청정도를 개선시키기 위한 본 발명의 윤활제 조성물의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또한 4-행정 차량 엔진의 청정도를 개선하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 상기에서 정의된 바와 같은 윤활제 조성물로 기계의 기계 부품을 접촉시키는 적어도 하나의 단계를 포함한다.
본 출원에서 표시된 백분율은 활성 물질(active substance)의 중량 백분율에 해당한다.
일반적으로, 본 발명에서 사용되는 윤활제 조성물은 광물성, 합성 또는 천연성, 동물성 또는 식물성인지에 상관 없이, 당업자에게 공지된 임의의 유형의 윤활제 기유를 포함할 수 있다.
본 발명의 윤활제 조성물에 사용되는 기유는 API 분류에서 정의된 부류의 그룹 I 내지 그룹 V에 속하는 광물성 또는 합성 기원의 오일(또는 ATIEL 분류에서의 등가물)(표 A), 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
[표 A]
Figure pct00001
본 발명의 광물성 기유에는 원유의 대기 및 진공 증류에 의해 수득된 모든 유형의 기유가 포함되며, 이어서 예컨대 용매 추출, 탈아스팔트(deasphalting), 용제 탈랍(solvent dewaxing), 수소화 처리(hydrotreatment), 수소화 분해(hydrocracking), 수소화 이성질화(hydroisomerization) 및 수소화 피니싱(hydrofinishing)과 같은 정제 작업이 뒤따른다.
합성 및 광물성 오일의 혼합물이 또한 사용될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 윤활제 조성물을 제조하기 위한 상이한 윤활 기유(lubricating bases)의 사용에 대하여는 제한이 없는데, 엔진 또는 차량 변속기(vehicle transmissions)에 사용하기에 적합한 특히 점도, 점도 지수, 황 함량 및 내산화성의 특성을 가져야한다는 점 외에는 없다.
본 발명에서 사용되는 윤활제 조성물의 기유는 또한 예컨대 카복실산 및 알코올의 일부 에스테르과 같은 합성유 중에서 선택될 수 있고, 폴리알파올레핀(polyalphaolefins) 중에서 선택될 수 있다. 기유로서 사용되는 폴리알파올레핀은, 예를 들어, 4개 내지 32개의 탄소 원자를 갖는 모노머, 예를 들어 옥텐, 데센 또는 도데센으로부터 얻어지며, 표준 ASTM D445에 따른 이들의 100℃에서의 점도는 1.5mm2·s-1 내지 15mm2·s-1이다. 표준 ASTM D5296에 따른 이들의 평균 분자량은 일반적으로 250 내지 3000이다.
바람직하게는, 본 발명의 기유는 방향족 함량이 0% 내지 45% 사이, 바람직하게는 0% 내지 30% 사이를 갖는 상기 기유 중에서 선택된다. 오일의 방향족 함량은 UV Burdett 방법을 사용하여 측정된다.
유리하게는, 본 발명에서 사용되는 윤활제 조성물은 조성물의 총 중량에 대하여 적어도 50 중량%의 기유를 포함한다.
보다 유리하게는, 본 발명에서 사용되는 윤활제 조성물은 조성물의 총 중량에 대하여 적어도 60 중량%, 심지어 적어도 70 중량%의 기유를 포함한다.
더욱 유리하게는, 본 발명에서 사용되는 윤활제 조성물은 조성물의 총 중량에 대하여 60 중량% 내지 99.5 중량%의 기유, 바람직하게는 70 중량% 내지 99.5 중량%의 기유를 포함한다.
본 발명에서 사용되는 이러한 윤활제 조성물에는 다수의 첨가제가 사용될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 윤활제 조성물에 대한 바람직한 첨가제는 마찰 조정제(friction modifiers), 세제(detergents), 마모 방지제(anti-wear additives), 극압제(extreme-pressure additives), 점도 지수 개선제(viscosity index improvers), 분산제(dispersants), 산화 방지제(antioxidants), 유동점 개선제(pour point improvers), 소포제(defoamers), 증점제(thickeners) 및 이들의 혼합물 중에서 선택된다.
바람직하게는, 본 발명에서 사용되는 윤활제 조성물은 적어도 하나의 마모 방지제, 적어도 하나의 극압제 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
마모 방지제 및 극압제는 이들 표면 상에 흡착된 보호 필름을 형성함으로써 마찰 표면(rubbing surfaces)을 보호한다.
다양한 마모 방지제가 있다. 바람직하게는, 본 발명의 윤활제 조성물에 있어서, 마모 방지제는 금속 알킬티오포스페이트, 특히 아연 알킬티오포스페이트, 보다 상세하게는 아연 디알킬디티오포스페이트 또는 ZnDTP와 같은 인-황화 첨가제 중에서 선택된다. 화학식 Zn((SP(S)(OR3)(OR4))2를 갖는 화합물이 바람직하며, 여기서 서로 같거나 상이할 수 있는 R3 및 R4는 각각 독립적으로 알킬기, 바람직하게는 1개 내지 18개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기이다.
아민 포스페이트 또한 본 발명의 윤활제 조성물에 사용될 수 있는 마모 방지제이다. 그러나, 이들 첨가제가 제공하는 인은 자동차의 촉매 시스템의 독으로 작용할 수 있는데, 이들 첨가제가 재를 생성하기 때문이다. 이러한 결과는 아민 포스페이트를, 예컨대 폴리술피드, 예를 들어 특히 황화된 올레핀과 같은 인을 함유하지 않는 첨가제로 부분 치환함으로써 최소화될 수 있다.
유리하게는, 본 발명의 윤활제 조성물은 윤활제 조성물의 총 중량에 대하여 0.01중량% 내지 6중량%, 바람직하게는 0.05중량% 내지 4중량%, 보다 바람직하게는 0.1중량% 내지 2중량%의 마모 방지제 및 극압제를 포함할 수 있다.
유리하게는, 본 발명의 윤활제 조성물은 적어도 하나의 마찰 조정제를 포함할 수 있다. 마찰 조정제는 금속 원소 및 재가 없는(ash-free) 화합물을 제공하는 화합물로부터 선택될 수 있다. 금속 원소를 제공하는 화합물 중에서, Mo, Sb, Sn, Fe, Cu, Zn과 같은 전이 금속 착체를 언급할 수 있으며, 이들의 리간드는 산소, 질소, 황 또는 인을 포함하는 탄화수소 화합물일 수 있다. 재가 없는 마찰 조정제는 일반적으로 유기물 기원이며, 지방산 및 폴리올의 모노에스테르, 알콕시화 아민, 알콕시화 지방족 아민, 지방족 에폭시드, 보레이트 지방족 에폭시드; 지방족 아민 또는 지방산 글리세롤 에스테르 중에서 선택될 수 있다. 본 발명에 따르면, 지방족 화합물은 10개 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소기를 포함한다.
유리하게는, 본 발명의 윤활제 조성물은 윤활제 조성물의 총 중량에 대하여 0.01 중량% 내지 2 중량% 또는 0.01 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 1.5 중량% 또는 0.1 중량% 내지 2 중량%의 마찰 조정제를 포함할 수 있다.
유리하게는, 본 발명의 윤활제 조성물은 적어도 하나의 산화 방지제를 포함할 수 있다.
산화 방지제는 일반적으로, 사용되는 윤활제 조성물의 분해를 지연시킬 수 있다. 이러한 분해는, 특히 증착물의 형성, 슬러지의 존재, 또는 윤활제 조성물의 점도의 증가로 해석될 수 있다.
산화 방지제는, 특히 라디칼 억제제(radical inhibitors) 또는 히드로퍼옥시드 분해제(hydroperoxide decomposers)로서 작용한다. 흔히 사용되는 산화 방지제 중에서, 페놀계의 산화 방지제, 아미노계의 산화 방지제, 인-황화 산화 방지제(phosphor-sulfurized antioxidant additives)를 들 수 있다. 이들 산화 방지제 중 일부, 예를 들어 인-황화 산화 방지제는 재를 생성할 수 있다. 페놀계의 산화 방지제는 재가 없거나, 중성 또는 염기성 금속염의 형태일 수 있다. 산화 방지제는, 특히 입체장애(sterically hindered) 페놀, 입체장애 페놀 에스테르 및 티오에테르 가교를 포함하는 입체장애 페놀, 디페닐아민, 적어도 하나의 C1-C12 알킬기로 치환된 디페닐아민, N,N'-디알킬-아릴-디아민, 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따르면, 입체장애 페놀은, 알코올 작용기를 갖는 탄소의 적어도 하나의 인접한 탄소가 적어도 하나의 C1-C10 알킬기, 바람직하게는 C1-C6 알킬기, 바람직하게는 C4 알킬기, 바람직하게는 3차-부틸기로 치환된 페놀기를 포함하는 화합물 중에서 선택된다.
아민 화합물은 페놀계의 산화 방지제와 선택적으로 결합하여 사용될 수 있는 또 다른 종류의 산화 방지제이다. 아민 화합물의 예는 방향족 아민, 예를 들어 화학식 NR5R6R7의 방향족 아민이며, 여기서 R5는 선택적으로 치환된 지방족기 또는 방향족기를 나타내고, R6은 선택적으로 치환된 방향족기를 나타내며, R7는 수소 원자, 알킬기, 아릴기 또는 화학식 R8S(O)zR9의 기를 나타내고, 여기서 R8은 알킬렌기 또는 알케닐렌기를 나타내며, R9은 알킬기, 알케닐기 또는 아릴기를 나타내고, z는 0, 1 또는 2를 나타낸다.
황화 알킬 페놀, 또는 이들의 알칼리염 및 알칼리 토금속염 또한 산화 방지제로서 사용될 수 있다.
산화 방지제의 또 다른 종류는 구리 화합물, 예를 들어 구리 티오-포스페이트 또는 디티오-포스페이트, 구리염 및 카복실산염, 구리 디티오카바메이트, 술포네이트, 페네이트, 아세틸아세토네이트이다. 구리염 I 및 II, 숙신산염 또는 무수염이 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 윤활제 조성물은 당업자에게 공지되어 있는 모든 유형의 산화 방지제를 함유할 수 있다.
유리하게는, 윤활제 조성물은 적어도 하나의 재가 없는 산화 방지제를 포함한다.
또한 유리하게는, 본 발명의 윤활제 조성물은 조성물의 총 중량에 대하여 0.5 중량% 내지 2 중량%의, 적어도 하나의 산화 방지제를 포함한다.
본 발명의 윤활제 조성물은 또한 적어도 하나의 세척 첨가제를 포함할 수 있다. 세척 첨가제는 일반적으로 2차 산화물 및 연소 생성물을 용해시킴으로써 금속 부품의 표면 상의 증착물의 형성을 감소시킬 수 있게 한다.
본 발명의 윤활제 조성물에 사용될 수 있는 세척 첨가제는 일반적으로 당업자에게 공지되어 있다. 세척 첨가제는 길이가 긴 친유성 탄화수소쇄 및 친수성 헤드를 포함하는 음이온성 화합물일 수 있다. 결합되는 양이온은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 금속 양이온일 수 있다.
세척 첨가제는 바람직하게는 카복실산의 알칼리 금속염 또는 알칼리 토금속염, 술포네이트염, 살리실레이트염, 나프테네이트염 및 페네이트염 중에서 선택된다. 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속은 바람직하게는 칼슘, 마그네슘, 나트륨 또는 바륨이다.
이들 금속염은 일반적으로 화학량론적 양 또는 과량으로, 즉 화학량론적 양보다 많은 양으로 금속을 포함한다. 이는 과염기성(overbased) 세척 첨가제에 관한 것이며; 여기서 세척 첨가제에 과염기 특성을 부여하는 과량의 금속은 일반적으로 오일에 불용성인 금속염의 형태로, 예를 들어 카보네이트, 히드록시드, 옥살레이트, 아세테이트, 글루타메이트, 바람직하게는 카보네이트이다.
유리하게는, 본 발명의 윤활제 조성물은 윤활제 조성물의 총 중량에 대하여 0.5중량% 내지 4중량%의 세척 첨가제를 포함할 수 있다.
또한 유리하게는, 본 발명의 윤활제 조성물은 또한 적어도 하나의 유동점 저하 첨가제를 포함할 수 있다.
파라핀 결정의 형성을 느리게 함으로써, 유동점 저하제는 일반적으로 본 발명의 윤활제 조성물의 저온 거동을 개선시킨다.
유동점 저하 첨가제의 예로서, 알킬 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리아릴아미드, 폴리알킬페놀, 폴리알킬나프탈렌 및 알킬화 폴리스티렌을 언급할 수 있다.
유리하게는, 본 발명의 윤활제 조성물은 또한 적어도 하나의 분산제를 포함할 수 있다.
분산제는 만니히 염기(Mannich bases), 숙신이미드 및 그의 유도체 중에서 선택될 수 있다.
또한 유리하게는, 본 발명의 윤활제 조성물은 윤활제 조성물의 총 중량에 대하여 0.2중량% 내지 10중량%의 분산제를 포함할 수 있다.
본 발명의 윤활제 조성물은 또한 적어도 하나의 점도 지수 개선 첨가제를 포함할 수 있다. 점도 지수 개선제의 예로는 중합성 에스테르, 호모폴리머 또는 코폴리머, 수소화 또는 비수소화된 스티렌, 부타디엔 및 이소프렌, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트(PMA), 또는 올레핀 코폴리머, 특히 에틸렌/프로필렌 코폴리머를 들 수 있다.
본 발명의 윤활제 조성물은 다양한 형태로 존재할 수 있다. 특히, 본 발명의 윤활제 조성물은, 무수 조성물일 수 있다.
바람직하게는, 이러한 윤활제 조성물은 에멀전이 아니다.
상기 정의된 윤활제 조성물은 4-행정 차량 엔진의 청정도를 개선시키기 위해 사용된다.
바람직하게는, 4-행정 차량용 윤활제 조성물은 15 미만, 바람직하게는 10 미만의 BN을 특징으로 한다. BN은 표준 ASTM D-2896에 따라 결정된다.
바람직하게는, 적어도 5 중량%의 세제를 함유하는 선박 엔진용 윤활제와는 대조적으로, 차량 엔진용 윤활제는 일반적으로 세제를 거의 포함하지 않는다.
본 발명에 따른 차량 엔진은 보다 구체적으로 다음과 같은 차량 엔진을 의미한다:
- 가솔린 엔진 및 디젤 엔진을 포함하는 자동차 엔진 뿐만 아니라 가스 및 가솔린 엔진(이중-연료 가스/가솔린 엔진)에 의해 작동되는 엔진, 가스 및 디젤 엔진(이중-연료 가스/디젤 엔진)에 의해 작동되는 엔진 및 가솔린 및 디젤에 의해 작동되는 엔진;
- 중차량(heavy vehicle) 엔진, 보다 구체적으로 가스-작동식 중차량 엔진,
- "정지 및 시동" 시스템이 장착된 하이브리드 또는 마이크로-하이브리드 차량의 엔진.
본 발명의 상이한 측면들은 다음의 비-제한적인 실시예들에 의해 설명될 수 있다:
실시예 1: 본 발명의 윤활제 조성물
기준(reference) 윤활제 조성물 Cref1의 상이한 성분들을 표 1에 주어진 종류 및 양에 따라 혼합하였다.
[표 1]
Figure pct00002
이어서, 본 발명의 윤활제 조성물 CI1, CI2, CI3, CI4, CI5, CI6, CI7을 표 2에 주어진 종류 및 양(중량 %)의 함수로 제조하였다.
[표 2]
Figure pct00003
1 Ecogreen Oleochemicals사에 의해 시판되는 Ecorol 12/98®
2 Ecogreen Oleochemicals사에 의해 시판되는 Ecorol 14/98®
3 Ecogreen Oleochemicals사에 의해 시판되는 Ecorol 16/98®
실시예 2: 본 발명의 CI1 내지 CI7의 윤활제 조성물 및 기준 윤활제 Cref의 개선된 엔진 청정도 특성의 평가
이 평가는 표준 GFC LU 029 T97에 따른 PCT법을 통해 수행되었으며 윤활제 조성물의 엔진 청정성 성능의 시뮬레이션을 허용하였다.
이 평가의 결과가 표 3에 제공되었다; 스코어(score)가 높을수록 청정도를 개선시키는데 있어서 윤활제 조성물의 성능이 우수하였다.
[표 3]
Figure pct00004
결과는 윤활제 조성물에서 본 발명의 알코올의 사용이 본 발명의 알코올을 함유하지 않는 기준 윤활제 조성물(윤활제 조성물 Cref)과 비교하여 엔진 청정도를 개선시킨다는 것을 나타내었다(윤활제 조성물 CI1 내지 CI6).
실시예 3: 본 발명의 윤활제 조성물 CI8 및 비교예 윤활제 조성물 CC1의 개선된 엔진 청정도 특성의 평가
본 발명의 윤활제 조성물 CI8 및 비교예 윤활제 조성물 CC1의 상이한 성분들을 표 4에 주어진 종류 및 양의 함수로 혼합하였다.
[표 4]
Figure pct00005
4 Ecogreen Oleochemicals사에 의해 시판되는 Ecorol 12/98®
윤활제 조성물 CI8 및 CC1의 엔진 청정도 성능은 하기의 방법으로 평가되었다.
커먼 레일(common rail)이 장착된 차량 디젤 엔진에 대한 청정도 테스트를 사용하여 각각의 윤활제 조성물 (8　Kg)을 평가하였다. 4 기통의 엔진 용량은 1.4 L이었다. 엔진 출력은 80kW 이었다. 테스트 주기 길이는 공회전 속도(idle speed)를 교대로 하여 96 시간이었고, 4000 rpm의 속도이었다. 윤활제 조성물의 온도는 145℃이고 냉각 시스템의 수온은 100℃이었다. 테스트 동안 오일 교환이 없었고, 윤활제의 토핑-업(topping-up)이 수행되지 않았다. EN 590 연료가 사용되었다.
테스트는 10시간 동안 제1 헹굼(rinsing) 및 런-인(run-in) 단계로 총 106 시간 동안 2-단계로 진행되었으며, 이어서 평가된 조성물(4kg)로 제2 단계, 최종적으로 평가된 조성물(4 kg)로 96시간 동안 지속되는 내구성 단계(endurance step)가 뒤따랐다.
이 테스트 후, 엔진 부품을 분석하였고 유럽 표준 CEC M02A78에 따라 4개의 피스톤을 평가하였다. 각각의 피스톤에 대해 스코어를 기록하였고 4개의 피스톤에 대한 총 피스톤 스코어의 평균을 계산하였다.
얻어진 결과를 표 5에 정리하였다.
기준 오일의 규칙적인 패싱(passing)은 두 후보들 사이의 4점 차이가 유의미하다는 것을 나타내었다.
평균 스코어의 값이 높을수록 피스톤의 청정도가 개선되었고, 이에 따라 엔진 청정도를 개선시키는데 있어서 상기의 윤활제 조성물의 성능이 더욱 우수하였다.
[표 5]
Figure pct00006
상기의 결과는 본 발명의 알코올을 포함하지 않는 윤활제 조성물(윤활제 조성물 CC1)과 비교하여, 본 발명의 알코올을 포함하는 윤활제 조성물(윤활제 조성물 CI8)에 의해 제공되는 엔진 청정도의 개선에 관한 실시예 2의 결과를 확인시켜 주었다.
또한, 이 테스트 후, 피스톤 밑면이 깨끗하다는 것, 즉 피스톤 밑면의 파울링이 관찰된 조성물 CC1(도 1)과 달리, 조성물 Cl8이 사용되는 경우 침착물이 없는 것(도 2)이 또한 도 1 및 도 2에 도시되어있다.
실시예 4: 본 발명의 윤활제 조성물 CI9 및 비교예 윤활제 조성물 CC2의 개선된 엔진 청정도 특성의 평가
본 발명의 윤활제 조성물 CI9 및 비교예 윤활제 조성물 CC2의 상이한 성분들을 표 6에 주어진 종류 및 양의 함수로 혼합하였다.
[표 6]
Figure pct00007
5 Sigma Aldrich사에 의해 시판되는 1-도데칸올
윤활제 조성물 CI9 및 CC2의 엔진 청정도 성능은 하기의 테스트 조건 하에서 표준 ASTM D7320에 따라 시퀀스 IIIG 방법(Sequence IIIG method)으로 평가하였다:
Figure pct00008
이 테스트 후, 엔진 부품을 ASTM D7320에 공개된 절차에 기재된 방식으로 분석하였고 등급을 매겼다.
이 테스트의 결과는 각각 조성물 Cl9 및 CC2에 대하여 표 7에 제공되었다. 스코어가 높을수록 청정도 개선에 있어서의 윤활제 조성물의 성능이 더욱 우수하였다.
[표 7]
Figure pct00009
상기의 결과는 본 발명의 알코올을 포함하지 않는 기준 조성물(윤활제 조성물 CC2)과 비교하여, 윤활제 조성물에서의 본 발명의 알코올의 사용이 엔진 청정도 의 개선을 허용한다는 것을 나타내었다(윤활제 조성물 CI9).
실시예 5: 콜드 스타트 특성에 대한 연구
표 8의 조성물들을 콜드 스타트 특성에 대하여 테스트하였다:
[표 8]
Figure pct00010
6 C12의 화학식 (Ia)의 알코올 ISOFOL C12®
얻어진 결과는 표 9에 제공되었다.
[표 9]
Figure pct00011
구체적으로, 미니 회전 점도계(MRV) 테스트에서, 본 발명의 조성물의 점도는 비교예 조성물에서 보다 낮았다. 이 MRV 테스트를 통해 콜드 스타트 시 엔진 윤활 조건을 시뮬레이션 할 수 있으며, 특히 콜드 스타트 시 윤활제의 펌퍼빌리티(pumpability)를 허용한다. 따라서, 본 발명의 조성물은 지방 알코올을 함유하지 않는 조성물보다 더 우수한 저온 펌퍼빌리티를 갖는다.
또한 구체적으로, 콜드 크랭킹 시뮬레이터(Cold Cranking Simulator: CCS) 테스트에서, 본 발명의 조성물의 유동성(fluidity)은 비교예 조성물에서 보다 낮았다. 이 CCS 테스트를 통해 콜드 스타트 시 엔진 윤활 조건을 시뮬레이션 할 수 있으며, 특히 콜드 스타트 시 윤활제의 유동성을 통해 엔진을 점화를 허용한다. 따라서, 본 발명의 조성물은 지방 알코올을 함유하지 않는 조성물보다 더 우수한 콜드 스타트 유동성을 갖는다.
이들 결과는 본 발명의 분기형 알코올이 윤활제의 개선된 콜드 스타트 특성을 제공함을 나타내었다.

Claims (6)

  1. 4-행정(stroke) 차량 엔진의 청정도(cleanliness)를 개선시키기 위한 윤활제 조성물에서의, 하기 화학식 (I)의 알코올의 용도로서,
    R-OH (I)
    여기서 R은 10개 내지 36개의 탄소 원자를 갖는 포화된(saturated), 선형(linear) 또는 분기형(branched) 알킬기인 것인, 용도.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 알코올이 화학식 (I)의 화합물 중에서 선택되고,
    여기서 R은 12개 내지 36개의 탄소 원자를 갖는 포화된, 선형 또는 분기형 알킬기인 것인, 용도.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 알코올이 하기 화학식 (Ia)의 화합물 중에서 선택되고,
    R1-C(R2)(H)-CH2-OH (Ia)
    여기서 R1 및 R2는, 화학식 (Ia)의 화합물이 10개 내지 36개의 탄소 원자, 바람직하게는 12개 내지 36개의 탄소 원자를 포함하도록 선택되는, 포화된, 선형 또는 분기형 알킬인 것인, 용도.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    여기서 상기 윤활제 조성물이 적어도 하나의 기유(base oil)를 포함하는 것인, 용도.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 윤활제 조성물이 윤활제 조성물의 총 중량에 대하여 0.1 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 4 중량%, 보다 바람직하게는 0.2 중량% 내지 3 중량%, 유리하게는 0.3 중량% 내지 2.5 중량%의 알코올을 포함하는 것인, 용도.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에서 정의된 윤활제 조성물로 엔진을 윤활시키는 단계를 포함하는 4-행정 차량 엔진의 청정도를 개선하는 방법.
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