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  윤활유는 다양한 기계의 원활한 운전에 필수적이기 때문에、기계 장치의 '혈액'이라고도 함。최근에는 기계 기술의 발전에 따른 고성능화뿐만 아니라、환경 부하 감소도 요구됨。 본고에서는、환경 부하 감소에 기여하기 위해 당사가 개발했습니다、생분해성을 갖는 수용성 폴리알킬렌글리콜(PAG)계 기제 「엑세비올」(개발품)에 대해 소개한다。

윤활유 정보

자동차、선박、항공기 및 보일러、펌프 등 많은 기계에서、금속 부품이 서로 움직이는。그때、금속 부품 사이에 마찰이 발생하여 에너지가 손실되는 동시에、부품이 서로 마모됨、기계의 수명을 단축시킬 것。이런 마찰로 인한 에너지 손실과 낭비를 줄이는 역할을 하는 것은 윤활유입니다。 윤활유는 베이스가 되는 기유 또는 기제와 각종 첨가제로 구성되어 있습니다、물에 대한 용해성과 같은 기본 성능은 기유(베이스)에 의해 결정됩니다。기유에는 광유、합성 에스테르、폴리알파 올레핀(PAO)、기제에는 PAG 등이 있습니다、특히 저렴하고 각종 첨가제와의 상용성이 우수한 광유계 윤활유가 널리 일반적으로 사용되어 왔다。또한、PAG에 대해서는 계면활성제로서 다른 기능도 겸비하는 경우가 많기 때문에、'베이스'와 구별됨。

윤활유의 환경 부하 감소에 대해

윤활유를 사용하는 방법、개방 시스템(모터 오토바이 및 잔디 깎는 기계、선외기용 엔진、체인 톱용 오일 등) 및 폐쇄 시스템(유압 작동유)、그리스 등)으로 구분됨。개방 시스템의 경우、윤활유의 대부분은 자연계에누설로에이하기 위해、환경 부하가 큰。그러나 폐쇄계에서는 사용시의 환경 부하는 작다고 생각되지만、만일 사고 등으로 자연계에 누설된 경우、환경 오염이 우려됨。그곳에서 자연계로 유출하더라도、환경 부하가 적은 윤활유(생분해성 윤활유)를 사용하는 것이 좋습니다.。현재 주류인 광유계 윤활유는、자연계에서 분해되기 어려워 장기간에 걸쳐 잔존하기 때문에、생분해성이 우수한 윤활유의 사용이 요구됨。이전에 개방형 시스템에 적용、숲과 해양 등、옥외에서 사용되는 건설 기계、농업 기계、해양 선박에 사용되는 유압 작동유 등에 생분해성을 부여한 제품 개발、판매 중。그러나、보급이 충분하지 않음、보급 확대를 위해서도 고성능 윤활유의 개발이 요구된다。  [윤활유의 생분해성에 관하여^2）] 생분해성이란 토양이나 해안 등의 자연 환경에 존재하는 박테리아 등의 미생물에 의해、탄산 가스와 물로 분해되는 성질을 지칭。일반적으로 생분해성 윤활유는、생분해도가 28일에 60% 이상의 생분해성을 나타내는 윤활유로 간주됨。윤활유의 생분해도를 측정하는 방법으로、OECD 화학물질 시험 가이드라인과 미국 재료 시험 협회(ASTM) 시험법 등이 있다^3）。   [생분해성 윤활유의 과제] 윤활유의 생분해성은 기유(기제)의 특성에 의존한다。생분해성 윤활유의 경우、합성 에스테르、천연 유지 등의 기유、PAG와 같은 베이스가 사용됨。합성 에스테르계 윤활유는 저유동점、고인화점 등의 특징을 가지지만、물이 혼입될 때 가수분해되기 쉽다는 문제가 있음。또、합성 에스테르와 천연 유지는 물과 섞이기 어렵기 때문에、윤활유가 누출될 때 세척 제거가 어렵습니다、수면 유막으로 하천、해양 오염이나 초목을 시들어 버리는 등 주변 오염이 우려된다。이런 문제를 해결하기 위해、우리는 가수분해하기 어렵다、윤활성 및 물에 대한 용해성을 제어하기 쉽습니다、누설 시 환경 오염의 손상이 적은 PAG계 기제를 개발 타겟으로 함。   [PAG계 기제에 대해서] PAG는、저급 알코올 등의 활성 수소를 갖는 화합물(이하)、출발 물질로 약칭함)에 에틸렌옥사이드(EO)나 프로필렌옥사이드(PO) 등의 알킬렌옥사이드(AO)를 부가 중합시킨 화합물이다。출발 물질인 알코올의 구조、AO 유형、부가 중합도、비율, 추가 방법 등을 변경하여、용도에 따라 다양한 성능을 가진 화합물을 합성할 수 있음。PAG는 윤활유 기재로 사용된다.、계면활성제로서、유화 및 가용화、침투 등의 기능을 부여할 수도 있으므로 폭넓은 윤활 용도로 사용되고 있습니다。 PAG 기반 베이스는、① 우수한 윤활성、② 점도 특성(고점도 지수、분자량 제어가 용이함)、③ 물에 대한 용해성 조절(친수 소수 비율 조정) 가능、④저온 유동성이 뛰어난 등의 특징이 있다。그러나、일반적으로 윤활성、생분해성、수용성을 모두 만족시키는 조성 설계가 어려웠습니다。 우리는 독특한 AO 부가 기술과 계면 제어 기술을 활용하여、수많은 PAG 기반 베이스를 개발 중、지금까지 축적된 지식을 활용、이러한 과제를 해결하는 PAG계 기제 「엑세비올」을 개발했다(그림 1)。

생분해성 수용성 PAG 기제 '엑세비올'

『엑세비올』시리즈는、생분해성、수용해성이 우수함、일반적인 광유계 기유、합성 에스테르계 기재 등과 비교하여 동등 이상의 윤활성을 나타낸다。표 2、3과 같이、'엑세비올'은 수용성이 우수하기 때문에、물과 쉽게 혼합、시간이 지남에 따라 분리되지 않음、균일한 액체 상태 유지。한쪽、합성 에스테르 시스템、광유、PAO 기반 기유의 경우 시간이 지남에 따라 물과 액체 분리。'엑세비올'은 수용성이기 때문에、합성 에스테르 및 천연 유지로 우려된 주변 오염과 같은 문제 없음、생분해성이 뛰어나 환경 부하 저감에 기여할 수 있음。또한 높은 윤활성을 보여주기 위해、다양한 용도로 사용할 수 있습니다。본고에서는 5종류만 소개하고 있지만、점도, 외관 등、용도에 따라 맞춤설정할 수 있습니다(표 4)。    

생분해성 윤활유의 적용 전개에 대해

생분해성 윤활유의 적용은 향후 확대될 것으로 보인다、유압 작동유 외에도 윤활제、베어링 오일、기어 오일 등으로의 전개를 기대할 수 있는。이런 용도로 금속과 같은 고체 부품 간의 움직임을 부드럽게합니다、금속 마모를 줄이는 윤활성(내하중성)이 요구됨。이런 용도에서는 기유 자체의 윤활 성능만으로는 부족하기 때문에、극압 첨가제 등을 배합함으로써 윤활성을 향상시키는 것이 일반적이다。당사는 PAG계 기제에 사용할 수 있는 극압 첨가제도 발견하고 있다。 그림 2에 건설기계용 유압 작동유의 모델 조성으로서 '엑세비올 MR-260'、산화 방지제、유성제로 구성된 윤활유에 극압 첨가제를 소정의 첨가량으로 배합한 계에서의 윤활성 평가 결과를 나타낸다。건설용 유압 작동유에 요구되는 윤활 성능(내하중성)은、건설 기계용 유압 작동유 표준(JCMAS)에 규정된 고속 쉘 사구 시험기를 사용하여 평가함。고속 쉘 사구 시험은 상단의 강구를 회전시킵니다、시험구에 대한 하중을 단계적으로 상승시켜 마찰 토크가 급증하는 점을 베이킹 하중으로 측정。내구성 하중은 값이 클수록 구워지기 어렵고 윤활성이 양호함을 나타냅니다。모델 구성에서、극압 첨가제 0.2wt% 첨가하여 JCMAS 표준의 내하중 기준(1235N 이상)을 충족、극압 첨가제 2.0wt%로 함으로써 높은 내하중성을 발휘하는 것이 확인되었다。향후、용도별 장비 성능과의 양립을 도모하면서 용도 개발을 추진해 나간다。

향후 배포

지금 SDGs와 탄소 중립 실현의 기운이 높아지고 있습니다、환경 부하를 줄일 수 있는 윤활유가 이전보다 더 많이 요구됨。바카라 필승법 위해、하천·해양 등 물가 근처에서 사용하는 윤활유에는 금속 부식을 배려하는 등、용도에 따라 기술 개발이 요구됨。환경 친화적인 '엑세비올'은 다양한 점도 등급、외관의 라인업을 갖추고 있습니다、다양한 용도에 따라 등급을 선택할 수 있습니다。우리는 고성능 생분해성 수용성 PAG 기반 '엑세비올'의 개발을 통해、바카라 필승법 뒷받침、지속 가능한 사회 실현에 기여하는 것을 목표로 함。