KR100916443B1 - 마찰 저감성이 우수한 그리이스 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기유를 주재로 하고, 증주제 및 첨가제로 이루어지는 그리이스 조성물에서, 증주제로서 디페닐메탄-4,4-디이소시아네이트(MDI)와 싸이클로헥실아민을 반응시켜 얻은 알리싸이클릭디우레아와, 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)와 올레일아민을 반응시켜 얻어진 알리파틱디우레아의 혼합물을 함유하고, 첨가제로서 몰리브데늄디티오카바메이트, 징크디티오포스페이트 및 징크디티오카바메이트를 함유하는 기계적 안정성, 내수성이 우수하고, 특히 마찰 저감성이 우수한 그리이스 조성물을 제공하기 위한 것이다.

그리이스, 증주제, 알리싸이클릭디우레아, 알리파틱디우레아, 마찰 저감성

Description

마찰 저감성이 우수한 그리이스 조성물{Wear resistant grease composition}

본 발명은 마찰 저감성이 우수한 그리이스 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존에 우레아 그리이스가 가지는 우수성을 한층 더 향상시키기 위해 우레아 중에서도 특히 디우레아의 일종인 알리싸이클릭디우레아(Alicyclic diurea)와 알리파틱디우레아(Aliphatic diurea)를 증주제와 적절한 첨가제를 함께 함유하는 마찰 저감성이 우수한 그리이스 조성물에 관한 것이다.

근래에 자동차용 그리이스는 일반적으로 금속비누를 증주제로 한 그리이스에 비해 우수한 열 안정성, 산화안정성을 갖는 우레아 증주제를 사용하고 있다. 우레아 증주제는 아민류와 디이소시아네트류를 반응시켜 얻을 수 있으며, 그 종류도 다양하다.

대표적으로 디우레아, 트리우레아, 테트라우레아 등이 있다. 특히, 마찰특성 및 내수성 등 자동차용 그리이스로서 요구되는 성능을 만족시키기 위해 디우레아를 사용하고 있는데 디우레아는 알리파틱디우레아, 알리싸이클릭우레아, 아로마틱우레 아 등이 사용되고 있다. 기존의 디우레아 그리이스는 디이소시아네이트류로서 디페닐메탄-4,4-디이소시아네이트(MDI)만을 사용하였기 때문에 전단과 열이 동시에 작용하는 자동차용 부품에서 적합한 유변 물성을 나타내지 못하였다. 이로 인하여 초기의 마찰특성 및 내수성을 만족 시키지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 기존에 우레아 그리이스가 가지는 우수성을 한층 더 향상시키기 위해 예의연구를 거듭한 결과, 우레아 중에서도 특히 디우레아의 일종인 알리싸이클릭디우레아와 알리파틱디우레아를 증주제와 함께 적절한 첨가제를 첨가할 경우 그리이스 조성물의 마찰 저감성을 향상시킬 수 있다는 사실을 발견하게 되었다.

본 발명은 기유, 증주제 및 첨가제로 이루어지는 그리이스 조성물에서, 증주제로서 디페닐메탄-4,4-디이소시아네이트(MDI)와 싸이클로헥실아민을 반응시켜 얻은 알리싸이클릭디우레아와, 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)와 올레일아민을 반응시켜 얻어진 알리파틱디우레아의 혼합물을 함유시키고, 첨가제로서 몰리브데늄디티오카바메이트, 징크디티오포스페이트 및 징크디티오카바메이트를 함유시킴으로써 기계적 안정성 및 내수성이 우수해지고, 특히 마찰 저감성도 향상시킬 수 있는 그리이스 조성물을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 기유를 주재로 하고, 증주제 및 첨가제로 이루어지는 그리이스 조성물에 있어서, 상기 증주제로는 디페닐메탄-4,4-디이소시아네이트(MDI)와 싸이클로헥실아민을 반응시켜 얻은 알리싸이클릭디우레아와, 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)와 올레일아민을 반응시켜 얻어진 알리파틱디우레아의 혼합물을 함유하고, 상기 첨가제로는 몰리브데늄디티오카바메이트, 징크디티오포스페이트 및 징크디티 오카바메이트를 함유하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 알리싸이클릭디우레아와 알리파틱디우레아의 중량혼합비율은 1 : 1.5 ~ 1 : 3.0로 하는 것이 바람직하며, 상기 증주제의 함량은 5 ~ 20 중량%, 상기 첨가제의 함량은 몰리브데늄디티오카바메이트 1 ~ 4 중량%, 징크디티오포스페이트 1 ~ 3중량% 및 징크디티오카바메이트 0.2 ~ 1.5 중량%로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 그리이스 조성물은 내마모성 및 마찰 저감에 큰 효과가 있으며, 극압성, 내열성 특히 수혼화 안정성이 뛰어나 이런 특성들이 요구되는 자동차의 등속 조인트 및 물이 접촉할 수 있는 가혹한 조건에서 유용하게 사용될 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 기유, 증주제 및 첨가제로 이루어진 그리이스 조성물에서, 주재로하는 상기 기유는 광유 75 ~ 85 중량%를 포함하여 사용하며, 100℃ 점도가 14.5 ~ 16.5 cSt인 것이 바람직하다. 이 때, 기유는 전체 그리이스 조성물에 대하여, 70 ~ 90 중량%가 포함되는 바, 상기 기유의 함량이 70 중량% 미만인 경우에는 지나치게 고화되어 그리이스로서의 실용성이 없는 문제점이 발생하고, 90 중량%를 초과하는 경우에는 고온에서 쉽게 액화되는 문제점이 발생하므로 상기 범위의 기유를 사용하는 것이 좋다.

본 발명에서 사용하는 증주제는 디페닐메탄-4,4-디이소시아네이트(MDI)와 싸이클로헥실아민(Cyclohexylamine)을 반응시켜 얻어지는 알리싸이클릭디우레아와, 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)와 올레일아민(Oleylamine)을 반응시켜 얻어지는 알리파틱디우레아를 적정비율로 혼합된 것으로, 그 함량은 전체 그리이스 조성물에 대해 5 ~ 20 중량%의 범위로 하는 것이 바람직하다. 만일 그 함량을 5 중량% 보다 낮게 하면 주도가 높아지거나 유 분리가 심해지는 경향이 발생하게 되며, 반대로 20 중량% 이상이면 유동성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

다음 화학식 1은 본 발명에서 중주제로 사용할 수 있는 알리싸이클릭디우레아와 알리파틱디우레아의 화학식을 나타낸 것이다.

알리파틱디우레아 + 알리싸이클릭디우레아

알리파틱디우레아

알리싸이클릭디우레아

그리고, 상기 증주제에서 알리파틱디우레아는 전단을 가할 경우 물러지는 특성이 있으며, 알리싸이클릭디우레아는 정적인 상태에서 열에 노출되면 경화되는 특성이 있다. 이런 두가지 디우레아의 특성을 보완하여 정적인 상태에서 경화되었다가 전단을 가하면 물러지는 특성을 나타내기 위한 알리파틱디우레아와 알리싸이클릭디우레아의 혼합비율은 1 : 1.5 ~ 1 : 3.0이 적절하다. 만일 상기 비율의 범위를 1 : 1.5 미만으로 할 경우에는 전단을 받을 경우 심하게 연화되는 문제가 발생하게 되고, 반대로 1 : 3.0을 초과할 경우에는 정적인 상태에서 경화되는 문제가 발생하여 바람직하지 못하다.

한편, 본 발명에서 첨가제는 전체 그리리스 조성물에 대하여, 4.5 ~ 15 중량%가 포함되는 바, 이러한 첨가제로는 마모방지, 특히 마찰저감효과를 위하여 몰리브데늄디티오카바메이트를 사용하였으며, 몰리브데늄디티오카바메이트는 징크디티오포스페이트 또는 징크디티오카바메이트와 같은 징크계 첨가제와의 상승효과로 마찰계수를 낮추는데 탁월한 성능을 보인다. 이를 위하여 몰리브데늄디티오카바메이트를 전체 그리이스 조성물에 대해 1 ~ 4 중량% 사용하는 것이 바람직하며, 만약 그 함량이 4 중량%를 초과하여 과량으로 사용할 경우에는 마모방지의 효과가 더 이상 증가하지 않거나 오히려 나빠지게 되고, 1 중량% 미만이면 충분한 마모방지의 효과를 얻을 수 없게 된다. 보다 바람직하게는 2 ~ 3 중량%를 사용하는 것이 좋다.

또한, 몰리브데늄디티오카바메이트의 마모방지 효과를 증진시키는 징크디티오포스페이트는 전체 그리이스 조성물에 대하여 1 ~ 3 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 1.5 ~ 2.5 중량%이다. 만일 그 함량을 과량으로 사용 할 경우 효과가 동일하게 되고, 1 중량% 미만이면 내마모성이 저하되는 문제가 있다.

마모방지제 및 산화방지제로서 징크디티오카바메이트는 전체 그리이스 조성물에 대해 0.2 ~ 1.5 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다. 만일 1.5 중량%를 초과하여 과량으로 사용할 경우에는 마모방지효과 및 산화방지의 효과가 더 이상 증가하지 않게 되며, 반대로 0.2 중량% 미만으로 첨가할 경우에는 극압성 및 산화방지 효과가 저하되는 문제가 발생하게 된다. 가장 좋기로는 0.5 ~ 1.2 중량%가 바람직하다.

상기 첨가제 이외의 다른 첨가제로서 방청첨가제, 점착력 향상제, 동판부식방지제 등으로 사용되는 칼슘염 왁스, 에틸렌프로필렌코폴리머 및 바륨설포네이트 등의 그리이스 첨가제를 추가로 사용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하겠는바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.

제조예 1: 알리싸이클릭디우레아의 제조

용기에 기재오일 4500g 및 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트 558g을 넣고 그 혼합물을 70내지 80℃ 범위의 온도로 가열하였다. 별도의 용기에 기재 오일4500g, 싸이클로헥실아민 442g을 넣고 혼합한 후 그 혼합물을 앞의 용기에 투입하였다. 충분히 교반하면서 이 혼합물의 온도를 170℃까지 올린 다음, 방치하여 기재 우레아그리스를 얻었다.

제조예 2: 알리파틱디우레아의 제조

용기에 기재오일 4250g 및 톨루엔-2,6-디이소시아네이트 370g를 넣고 충분히 교반하였다.

별도의 용기에 기재 오일 4250g, 올레일아민 113g을 넣고 혼합한 후 그 혼합물을 앞의 용기에 투입하였다. 충분히 교반하면서 이 혼합물의 온도를 170℃까지 올린 다음, 방치하여 기재 우레아그리스를 얻었다.

실시예 1 ~ 2 및 비교예 1 ~ 4

다음 표 1에 나타낸 조성과 조성비율에 따라 그리이스 조성물을 조제하였다. 실시예 1 및 2에서는 증주제로서 알리싸이클릭디우레아와 알리파틱디우레아를 혼합하여 사용하였으며, 비교예 1 내지 4에서는 각각 알리싸이클릭디우레아, 아로마틱디우레아, 알리파틱디우레아를 각각 단독으로 사용하였다. 그리이스 조성물은 통상적인 방법에 의해 조제하였으며, 실시예 1 ~ 2, 비교예 1 ~ 4에서 제조한 그리이스 조성물에 대한 물성은 다음과 같은 방법으로 측정하였으며, 그에 대한 결과는 다음 표 2에 나타낸 바와 같다.

1) 혼화주도: ASTM D 217 (그리이스의 주도를 측정하는 방법)에 따라 측정하였다.

2) 4구극압성시험 : ASTM D 2596(4개의 볼을 사용하는 그리스의 극압 특성을 측정하는 표준 방법)에 따라 측정하였다.

3) 4구마모시험: ASTM D 2266(그리이스의 내마모성을 측정하는 방법)에 따라 측정하였다.

4) 수혼화안정도: 그리이스 90 중량%와 증류수 10중량%를 혼합기에서 잘 혼합하여, 그리이스와 물을 균일한 혼합물로 만든 후, 혼화기에 넣고 더블스트로크(Double Stroke)를 10만회 한다.

그리이스-물 혼합물의 혼화주도를 ASTM D 217 (그리이스의 주도특성을 측정하는 방법)에 따라 시험하였다. 그리이스-물 혼화주도와 시료를 시험하여 얻은 혼화주도와 비교하였다.

5) 적점 : ASTM D 566(그리이스의 적점을 측정하는 방법)에 따라 측정하였다.

6) 마찰계수측정(SRV) : ASTM D 5707-05(고주파 SRV 시험기를 이용하여 그리이스의 마찰 및 내마모특성을 측정하는 표준 측정방법)에 따라 측정하였다.

실시예 1내지 2에서 제조되고 성분 1)또는 3)을 포함하는 그리스 조성물은 우수한 내수성 및 유막형성에 적합한 우수한 기계적 안정성(수혼화안정도)을 나타냈으며, 4구 내마모 성능 및 마찰계수 성능 또한 탁월히 낮은 성능을 나타내었다. 이에 반하여 비교예 1 내지 4의 그리스 조성물은 내수성은 우수하였으나, 마찰계수가 높은 것으로 확인되었다.

Claims (2)

1. 기유, 증주제 및 첨가제로 이루어지는 그리이스 조성물에 있어서, 기유 70 ~ 90 중량%, 알리파틱디우레아 및 알리싸이클릭디우레아가 1 : 1.5 ~ 3.0의 중량 비율로 혼합된 것을 포함하는 증주제 5 ~ 20 중량% 및 몰리브데늄디티오카바메이트, 징크디티오포스페이트 및 징크디티오카바메이트를 포함하는 첨가제 4.5 ~ 15 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 마찰저감성이 우수한 그리이스 조성물.
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