KR101143711B1

KR101143711B1 - 쇼크업소버용 윤활유 조성물

Info

Publication number: KR101143711B1
Application number: KR1020080096988A
Authority: KR
Inventors: 양시원; 김학묵; 박철우
Original assignee: 에스케이루브리컨츠 주식회사
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2012-05-09
Also published as: KR20100037746A

Abstract

본 발명은 쇼크업소버용 윤활유 조성물에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 무회분산제와 알킬인산에스테르아민염을 포함하여 승차감을 개선할 수 있는 쇼크업소버용 윤활유 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 쇼크업소버용 윤활유조성물은 쇼크업소버 내 부품사이에서 발생하는 마찰특성을 조절하여 쇼크업소버의 승차감을 장기간 향상시키는 장점이 있다.

쇼크업소버, 무회분산제, 알킬인산에스테르아민염, 마찰특성, 감쇠력

Description

쇼크업소버용 윤활유 조성물{Lubricating oil composition for shock absorber}

본 발명은 쇼크업소버용 윤활유 조성물에 관한 것으로, 보다 자세하게는 중량평균분자량이 2,000 ～ 3,000인 폴리 알케닐 호박산 아미드와 알킬인산에스테르아민염을 포함하는 윤활유를 쇼크업소버에 사용하여 자동차의 승차감을 향상시킬 수 있는 쇼크업소버용 윤활유 조성물에 관한 것이다.

쇼크업소버는 댐퍼(Damper), 서스펜션 댐퍼(Suspension Damper), 완충기(緩衝器), 쇼바 등으로 불리며, 자동차가 주행할 때 스프링이 받는 충격에 의해 발생하는 고유진동을 흡수하여 진동을 빨리 감쇠시키는 현가장치의 한 구성 요소이다. 이러한 쇼크업소버는 승차감의 향상, 소음방지, 차체 각 부위의 동적 응력 저감에 의한 부품 수명의 연장, 타이어의 접지성 향상에 의한 조종안정성에 기여 등을 볼 때 매우 중요한 역할을 수행하고 있으며, 최근 쇼크업소버의 이러한 기능은 승용차의 고급화에 따라 더욱 중요해지고 있다. 이 쇼크업소버에는 감쇠력 발생과 피스톤 로드(Piston Rod)와 오일 씰(Oil Seal), 피스톤 로드(Piston Rod)와 로드 가이드(Rod Guide), 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder)사이에서 발생하는 부품간 마찰 저감, 진동 억제 등을 위해 쇼크업소버용 윤활유가 사용되는데, 이 때 적용되는 윤활유의 조성물에 따라 이 부위들에서 발생하는 마찰특성이 달라지고, 이에 따라 승차감과 조정안정성이 달라진다는 것이 알려져 있다.

전통적으로 이 부품 간 발생하는 마찰계수는 낮을수록 좋다고 알려져 왔으나, 최근 들어 고속도로에서의 고속 주행시와 같은 미소 진동 상태에서는 피스톤로드와 오일씰간에는 마찰계수가 높아야 고속주행 시 승차감과 조정안정성이 좋다고 알려져 있고, 이를 위해 일본 공개 특허 제2002-194376호에서는 지방족 제1 급 아민, 호박산 이미드, 인산에스테르의 조합에 의해 해결하고자 하였고, 일본공개 특허 제 2003-147379호에서는 인산에스테르의 아민염, 폴리 알케닐 호박산 이미드, 아인산 디에스테르의 조합에 의해 마찰계수를 올려 문제를 해결하고자 하였다.

그러나 상기와 같은 방법들은 장기간 사용 시 마찰 특성의 변화를 고려하지 않아, 차량에서의 장기간 사용 시 승차감 및 조정안정성이 변화되는 문제점이 발생할 수 있다.

이에 본 발명에서는 종래의 문제점인 장시간 사용시 마찰 특성 변화를 개선하기 위해 연구를 수행한 결과, 폴리 알케닐 호박산 이미드와 알킬인산에스테르아민염을 포함하는 쇼크업소버용 윤활유를 적용한 결과, 피스톤로드와 오일씰간의 마찰계수를 올리면서, 장시간 사용 시에도 마찰특성의 변화가 적은 윤활유를 개발할 수 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 자동차의 쇼크업소버에서의 마찰계수를 일정 수준으로 유지시켜 마찰특성의 변화를 개선할 수 있는 쇼크업소버용 윤활유를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 쇼크업소버용 윤활유 조성물은 40℃ 동점도가 5?40 cSt인 윤활기유에, 윤활유 조성물의 총 중량을 기준으로 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 폴리 알케닐 호박산 이미드가 마찰조정제로서 0.05～0.3 중량%; 및 하기 화학식 3로 표시되는 알킬인산에스테르아민염이 분산제로서 0.3～1.5 중량% 포함된다.

상기 식에서 R¹은 올레핀의 올리고머로 평균 분자량이 2,000 ～ 3,000이며, R²는 탄소수 2～4의 알킬렌기이고, m은 1～10의 정수이다.

상기 식에서 R³, R⁴는 각각 올레핀의 올리고머로 평균 분자량이 2,000～3,000 이며, R⁵, R⁶은 각각 탄소수 2～4의 알킬렌기이고, n은 1～10의 정수이다.

상기 식에서 R⁷, R⁸은 수소 또는 탄소수 10～20의 알킬기 또는 알케닐기이며, R⁹는 탄소수 15～20의 알킬기 또는 알케닐기이다.

본 발명의 쇼크업소버용 윤활유 조성물은 통상의 쇼크업소버용 윤활유의 단점인 초기 마찰계수값과 일정시간 경과 후의 마찰계수값이 변화하는 단점을 줄여, 장시간 초기 승차감을 유지하는 특성을 향상시키는 것이 가능하다.

이하, 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 완충장치용 윤활유 조성물은 40℃ 동점도가 5～40 cSt인 윤활기유에; 마찰조정제로서 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 폴리 알케닐 호박산 이미드가 0.05～0.3 중량%; 및 분산제로서 상기 화학식 3로 표시되는 알킬인산에스테르아민염이 0.3～1.5 중량% 첨가된다.

상기와 같은 조성물은 본 발명은 피스톤로드와 오일씰간의 마찰계수를 일정 수준으로 지속적으로 유지시킬 수 있는 효과를 가져오는 특징이 있어, 단순히 마찰 저감을 목적으로하는 여타의 윤활유 조성물과는 차별화된다.

일반적으로 엔진오일이나 쇼크옵서버 오일 등의 윤활유는 크게 윤활기유와 첨가제로 구성되며, 이를 원하는 품질 기준에 맞추어 가열 혼합(blending)하여 제조한다. 상기 윤활기유에는 파라핀계, 나프텐계, 방향족계 기유 등이 있으며, 기유는 윤활유 제품의 상당부분을 차지한다.

본 발명에 사용되는 윤활기유는 특별히 한정되지 않으며, 통상 사용되는 광유계, 합성유계를 구분 없이 사용할 수 있다. 또한 본 발명에서 사용하는 윤활기유의 점도는 쇼크업소버에서 요구하는 감쇠력에 적합해야 하므로 통상 40℃에서 동점도가 5～40cSt, 보다 바람직하게는 7～20cSt인 것을 사용한다.

첨가제로서는 점도지수향상제, 분산제, 마찰조정제, 내마모제, 녹방지제, 금속불활성제, 산화방지제, 소포제 등이 사용되며, 필요에 따라 윤활 및 극압 첨가제(extreme pressure additive)등이 더욱 첨가될 수 있다.

본 발명에 따른 윤활유 조성물은 상기 첨가제 중 특히 마찰조정제와 분산제의 성분 및 함량을 특정함으로써 마찰계수를 일정 수준으로 유지시키는 것이 가능하며, 상기 마찰조정제와 분산제를 제외하고 첨가제로서 사용가능한 화합물은 당업계에서 통상적인 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.

예를 들어 점도지수향상제로는 각종 메타크릴산에스테르로부터 선택되는 1종류 또는 2종 이상의 모노머의 중합체 또는 공중합체 혹은 그의 수첨가물 등의 비분산형점도지수향상제 또는 여기에 질소화합물을 포함한 각종 각종 메타크릴산에스테르의 공중합한 분산형점도지수향상제 등을 들 수 있다.

내마모제로는 통상 윤횔유의 내마모제로 사용되는 인산에스테르계, 아인산에스테르계, 티오인산에스테르계 등을 들 수 있다.

녹방지제로는 설포네이트계, 알케닐호박산에스테르, 다가 알콜 에스테르계 등을 들 수 있다.

금속불활성제로는 이미다졸린, 피리미딘 유도체, 머캅토 벤조 티아졸, 벤조트리아졸 등을 들 수 있다.

산화방지제로는 통상 윤활유의 산화방지제로 사용되는 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸, 4,4'-메틸렌 비스(2,6-디-tert-부틸페놀) 류 등의 페놀계 산화방지제, 페닐-α-나프틸아민, 디알킬디페닐 아민 등의 아민계 산화방지제 등을 들 수 있다.

소포제로는 실리콘오일, 불소변성 실리콘오일, 알케닐 호박산 유도체, 폴리히드록시 지방족 알콜 등을 들 수 있다.

상기 마찰조정제와 분산제를 제외한 첨가제는 윤활유 조성물의 총 중량을 기준으로 최대 15중량%까지 함유될 수 있으며, 함유량이 15중량%를 초과하는 경우에는 투여량 증가에 따른 성능 향상을 도모하기 어렵고 용해도의 불량에 따른 침전물의 생성 등으로 바람직하지 않다.

본 발명의 쇼크업소버용 윤활유 조성물은 전체 윤활유 조성물의 총 중량을 기준으로, 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 폴리 알케닐 호박산 이미드 또는 비스 폴리 알케닐 호박산 이미드가 분산제로서 바람직하게 0.05 ～ 0.3 중량% 함유되며, 더욱 바람직하게는 0.1 ～0.25 중량%, 가장 바람직하게는 0.1 ～ 0.2 중량%로 함유되고, 화학식 3으로 표시되는 알킬인산에스테르아민염이 마찰조정제로서 바람직하게 0.3 ～1.5 중량% 함유되며, 더욱 바람직하게는 0.5 ～ 1.2 중량%, 가장 바람직하게는 0.7 ～ 1.0 중량% 함유된다.

여기서, 폴리 알케닐 호박산 이미드의 양이 0.05 중량% 미만일 경우, 마찰계수 값을 올리는데 미치는 영향을 발휘할 수 없고, 0.3 중량%을 초과하여 함유되는 경우, 장시간 사용 시 마찰특성의 변화를 초래한다. 또한 상기 알킬인산에스테르아민염의 경우, 0.3 중량% 미만으로 함유되면, 내마모성 저하로 부품 간 이상 마모를 초래할 수 있으며, 1.5 중량%을 초과하여 함유되는 경우에는, 장시간 사용 시 초기 마찰특성의 변화를 초래한다.

<화학식 1>

<화학식 2>

상기 식에서 R³, R⁴는 각각 올레핀의 올리고머로 평균 분자량이 2,000～3,000이며, R⁵, R⁶은 각각 탄소수 2～4의 알킬렌기이고, n은 1～10의 정수이다.

<화학식 3>

통상 폴리 알케닐 호박산 이미드는 폴리올레핀과 무수 말레인산과의 반응으로 얻어지는 폴리 알케닐 호박산 무수물을, 다시 폴리 알킬렌 폴리아민과 반응시켜 얻어진다. 그리고 폴리 알케닐 호박산 무수물과 폴리 알킬렌 폴리아민과의 반응 비 율을 바꾸는 것에 의해 모노 폴리 알케닐 호박산 이미드 또는 비스 폴리 알케닐 호박산 이미드 또는 이들의 혼합물이 얻어 진다. 이 때 원료로 사용되는 폴리올레핀을 형성하는 올레핀은 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 이소부틸렌, 1-부텐, 1-헥센, 2-메틸펜텐-1, 1-옥텐 등의 탄소수 2 ～ 8의 알파 올레핀을 들 수 있지만, 바람직한 폴리올레핀으로서는, 평균분자량이 2,000 ～ 3,000의 폴리부텐을 들 수 있다. 평균 분자량이 3,000을 넘게되면 저온 특성이 나빠지며, 반대로 평균분자량이 2,000 이하가 되면 마찰계수는 효과가 작아진다. 또한, 제조에 사용되는 폴리알킬렌 폴리아민은 폴리에틸렌 폴리아민, 폴리프로필렌 폴리아민, 폴리부틸렌 폴리아민 등을 들 수 있다.

한편 마찰조정제로서 사용되는 알킬인산에스테르아민염은 인산 모노 또는 디에스트르와 1급 아민이 결합된 형태로서, 다음과 같은 반응식에 의해 제조된다.

여기서, 바람직하게는 상기 ROH는 올레일알콜이, R'NH2는 옥틸아민이 사용된다.

본 발명에 따른 상기 윤활기유는 본 발명에 따른 상기 마찰조정제와 분산제 를 포함한 첨가제의 함량을 제외한 윤활유 조성물의 잔량으로 포함한다.

이하 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하나, 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1～3 및 비교예 1～5

하기 표1에 기재된 조성물 비율로 본 발명의 쇼크업소버용 윤활유를 제조하였다. 이들 조성물에 대해 다음과 같은 시험조건으로 SRV 왕복동형 마찰시험기를 이용하여 마찰계수 변화를 평가하고, 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

o SRV 왕복동형 마찰시험

시험기 : SRV 왕복동형 마찰시험기

시험온도 : 60℃

하중 : 10N

속도 : 2.5Hz

거리 : 1.0 mm

		실시예			비교예
		1	2	3	1	2	3	4	5
윤활기유　　　　　　　　　　 B1		78.9	78.9	78.8	79.6	78.9	78.9	79.4	79.4
B2		15.0	15.0	15.0	15.0	15.0	15.0	15.0	15.0
마찰조정제　　　　　　　　 F1		1.0		1.0			1.0
F2			1.0
F3					0.3	1.0
F4								0.5
F5									0.5
분산제　　　　　　　　　　　　 D1		0.1	0.1	0.2	0.1	0.1		0.1	0.1
D2							0.1
기타첨가제　　　　　　　　 P1		5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0
SRV마찰계수	10분 후	0.32	0.35	0.36	0.49	0.58	0.38	0.15	0.41
	3시간 후	0.33	0.34	0.34	0.36	0.41	0.30	0.19	0.31
	변화율, %	3.1	-2.9	-5.6	-26.5	-29.3	21.1	26.7	-24.4

B1 : 파라핀계 광유, @40C 동점도 8.5 cSt

B2 : 나프텐계 광유, @40C 동점도, 4.8 cSt

F1 : 디올레일인산에스테르아민염

F2 : 디라우릴인산에스테르아민염

F3 : 모노메틸인산에스테르아민염

F4 : 글리세릴모노스테아레이트

F5 : 디올레일아인산에스테르

D1 : 폴리부테닐호박산이미드(폴리부텐 평균 분자량 : 2,300)

D2 : 폴리부테닐호박산이미드(폴리부텐 평균 분자량 : 1,300)

A1 : 점도지수향상제(폴리메타크릴레이트), 산화방지제(2,6-디-더트-부틸-p-크레졸), 마모방지제(트리부틸포스페이트), 녹방지제(솔비탄모노올레이트), 금속불활성제(벤조트리아졸), 소포제(폴리실록산)

상기 표1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1～3과, 비교예 1～5를 보면, 폴리부텐 평균 분자량이 2,300인 폴리부테닐호박산이미드에 디올레일인산에스테르아민염과 디라우릴인산에스테르아민염을 조합하여 사용한 실시예 1～3과, 비교예 1～5를 보면, 실시예 1～3의 마찰계수 변화량이 작음을 알 수 있다.

Claims

40℃ 동점도가 5～40 cSt인 윤활기유에, 윤활유 조성물의 총 중량을 기준으로 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 폴리 알케닐 호박산 이미드가 분산제로서 0.05～0.3 중량%; 및 하기 화학식 3로 표시되는 알킬인산에스테르아민염이 마찰조정제로서 0.5～1.2 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 쇼크업소버용 윤활유 조성물.

<화학식 1>

상기 식에서 R¹은 올레핀의 올리고머로 평균 분자량이 2,300 ～ 3,000이며, R²는 탄소수 2～4의 알킬렌기이고, m은 1～10의 정수이다.

<화학식 2>

상기 식에서 R³, R⁴는 각각 올레핀의 올리고머로 평균 분자량이 2,300～3,000 이며, R⁵, R⁶은 각각 탄소수 2～4의 알킬렌기이고, n은 1～10의 정수이다.

<화학식 3>

상기 식에서 R⁷, R⁸은 수소 또는 탄소수 10～20의 알킬기 또는 알케닐기이며, R⁹는 탄소수 15～20의 알킬기 또는 알케닐기이다.
제1항에 있어서, 상기 윤활기유의 40℃ 동점도는 7 ～ 20 cSt인 것을 특징으로 하는 쇼크업소버용 윤활유 조성물.
제1항에 있어서, 상기 폴리 알케닐 호박산 이미드가 0.1 ～0.25 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 쇼크업소버용 윤활유 조성물.
삭제
제1항에 있어서, 상기 폴리 알케닐 호박산 이미드의 R¹, R³ 또는 R⁴의 올레핀의 올리고머는 폴리부텐인 것을 특징으로 하는 쇼크업소버용 윤활유 조성물.
제1항에 있어서, 상기 알킬 인산 에스테르 아민염은 인산 모노 또는 디 에스트르와 1급 아민이 결합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 쇼크업소버용 윤활유 조성물.
제1항에 있어서, 상기 윤활유 조성물은 점도지수향상제, 내마모제, 녹방지제, 금속불활성제, 산화방지제 및 소포제로 이루어진 군으로부터 하나 또는 2 이상이 선택되는 첨가물이 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쇼크업소버용 윤활유 조성물.
제7항에 있어서, 상기 첨가물은 상기 윤활유 조성물의 총 중량을 기준으로 최대 15중량%까지 포함되는 것을 특징으로 하는 쇼크업소버용 윤활유 조성물.