KR101659318B1 - 윤활 그리스 조성물 및 이의 제조 방법 - Google Patents

윤활 그리스 조성물 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 윤활 그리스 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양 말단이 치환된 폴리알킬렌글리콜을 기유로서 사용하여 고온에서 보다 안정하고, 수분에 내성이 있는 올레일 프로필렌디아민을 도입하여 수분에 영향을 받지 않아 장기 구동에도 변성의 우려가 방지된, 윤활 그리스 조성물 및 상기 윤활 그리스 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

윤활 그리스 조성물 및 이의 제조 방법 {LUBRICATING GREASE COMPOSITION AND ITS PREPARATION METHOD}
본 발명은 윤활 그리스 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양 말단이 치환된 폴리알킬렌글리콜을 기유로서 사용하여 고온에서 보다 안정하고, 수분에 내성이 있는 올레일 프로필렌디아민을 도입하여 수분에 영향을 받지 않아 장기 구동에도 변성의 우려가 방지된, 윤활 그리스 조성물 및 상기 윤활 그리스 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
듀얼매스 플라이휠 (dual mass flywheel)은 엔진의 크랭크축에 장착되어 엔진의 토크 변동으로 인한 비틀림 진동을 흡수하는 장치로서, 프라이머리 매스, 스프링 세트, 드라이브 플레이트, 디스크 및 세컨더리 매스를 포함한다. 여기서, 스프링 세트는 회전 진동을 저감시키기 위해 스프링, 슬라이딩슈 및 앤드슈를 포함하며, 슬라이딩 슈와 프라이머리 매스가 서로 밀착되는 부분에는 윤활제가 형성되어 있다. 듀얼매스 플라이휠은 엔진과 미션 사이에 위치하여 고온에 노출될 수밖에 없으므로, 스프링 세트의 윤활제가 과열되어 진동 감소효과가 저하되거나 스프링 세트가 건성 윤활 상태에 놓일 경우 차량 수명을 단축시킬 수 있다. 이에, 변속기와 동력전달장치에 효율적으로 진동이 제거된 회전력을 전달하기 위해, 스프링 세트의 윤활제에 대한 연구가 계속되고 있다.
일본 공개 특허 H09-194867에는 그리스 내에 900 내지 10000 평균 분자량의 폴리올레핀 왁스를 함유하는 윤활 그리스가 개시되어 있다. 이와 같이, 윤활 그리스에 주로 사용된 종래의 합성 기유는 물과 잘 섞이지 않는 특성만을 고려하여 선택되었으나, 이러한 종래의 합성 기유는 고온의 환경에 장기간 노출될 경우 증발되어 그리스가 변성되는 문제점이 있다.
듀얼매스 플라이휠용 그리스 (grease)는 반고체 상태라 디젤 트럭 및 고성능 고급 차량에서 만족스러운 윤활 특성을 제공한다는 것이 알려져 있다. 차량의 수명은 보통 10 년 이상으로 듀얼매스 플라이휠은 교체 없이 사용하는 부품이므로, 듀얼매스 플라이휠용 그리스는 영구적으로 역할을 하여야 하며, 이를 위해서는, 그리스로부터 기유 (base oil)가 열에 의해 분리된 후 누유되어 나타나는 윤활 그리스 물성의 변화를 방지해야 한다.
일본 공개 특허 H09-194867
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 양 말단이 치환된 폴리알킬렌글리콜을 기유로서 사용하여 고온에서 보다 안정하고, 수분에 내성이 있는 올레일 프로필렌디아민을 도입하여 수분에 영향을 받지 않아 장기 구동에도 변성의 우려가 방지된, 윤활 그리스 조성물을 제공하는 것이다.
아울러, 본 발명의 다른 목적은 장기 구동 시 변성의 우려를 방지하기 위해, 양 말단이 치환된 폴리알킬렌글리콜 및 수분에 내성이 있는 올레일 프로필렌디아민을 혼합함으로써, 고온에서 안정하고 수분에 영향을 받지 않는, 윤활 그리스 조성물의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기유(base oil), 올레일 프로필렌디아민, 제 1 산화방지제, 및 제 2 산화방지제를 포함하는, 윤활 그리스 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 윤활 그리스 조성물은 기유 약 75 중량부 내지 약 80 중량부, 올레일 프로필렌디아민 약 0.5 중량부 내지 약 2 중량부, 제 1 산화방지제 약 0.5 중량부 내지 약 5 중량부, 및 제 2 산화방지제 약 0.5 중량부 약 5 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 윤활 그리스 조성물은 주도 (KS M ISO 2137) 값이 약 220 내지 약 295 인 것일 수 있다.
상기 윤활 그리스 조성물은 로진 (rosin) 약 0.1 중량부 내지 약 10 중량부를 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 기유는 실라놀기, 히드록시기, 카르복실기, 알데히드기, 에틸렌 옥사이드기, 아미노기, 티올기, 인산기, 카르바모일기, 니트로기, 및 시아노기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상에 의해 양 말단이 치환된 폴리알킬렌글리콜(polyalkylene glycol, PAG)인 것일 수 있으며, 상기 양 말단이 치환된 PAG의 점도는 40℃에서 약 50 mm2/s 내지 약 1000 mm2/s 일 수 있다.
제 1 산화방지제는 페놀계 산화방지제 또는 아민계 산화방지제일 수 있고 제 2 산화방지제는 아민계 산화방지제일 수 있다.
상기 제 1 산화방지제는, 2, 2'-메틸렌비스(6-터셔리-부틸-4-메틸페놀), 2, 6-디-터셔리-부틸-4-메틸페놀, 2, 4, 6-트리-터셔리-부틸페놀, 2, 2'-메틸렌-비스-(4-메틸-6-터셔리-부틸페놀), 2, 2'-티오-비스-(4-메틸-6-터셔리-부틸페놀), 4, 4'-티오-비스-(3-메틸-6-터셔리-부틸페놀), 및 4, 4'-부틸리덴-비스-(6-터셔리-부틸-3-메틸페놀)로 이루어진 군으로부터 선택되는 페놀계 산화방지제 또는 디페닐아민, 모노알킬디페닐아민류, 디알킬디페닐아민류, 테트라알킬디페닐아민류, p,p'-디옥틸디페닐아민 (또는 4,4'-디옥틸디페닐아민), 4,4'-디부틸디페닐아민, 4,4'-디펜틸디페닐아민, 4,4'-디헥실디페닐아민, 4,4'-디헵틸디페닐아민, 및 4,4'-디노닐디페닐아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 아민계 산화방지제를 포함하는 것일 수 있다.
상기 제 2 산화방지제는 나프틸아민류, 예를 들어, 페닐-α-나프틸아민, 및 알킬 치환 페닐-α-나프틸아민, (2,4,4-트리메티틸펜트-2-일)-N-페닐-1-나프틸아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있다.
상기 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기유 및 올레일 프로필렌디아민을 혼합하여 기유 조성물을 제조하는 단계, 및 상기 기유 조성물에 제 1 산화방지제 및 제 2 산화방지제를 첨가하고 혼합하는 단계를 포함하는, 윤활 그리스 조성물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 기유 조성물은 기유 약 75 중량부 내지 약 80 중량부 및 올레일 프로필렌디아민 약 0.5 중량부 내지 약 2 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 기유 조성물을 제조하는 단계에서, 로진 약 0.1 중량부 내지 약 10 중량부를 더 혼합할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 제 1 산화방지제 및 제 2 산화방지제를 첨가하고 혼합하는 단계에서는 상기 기유 조성물에 상기 제 1 산화방지제 약 0.5 중량부 내지 약 5 중량부 및 상기 제 2 산화방지제 약 0.5 중량부 약 5 중량부를 첨가하는 것일 수 있다.
상기 기유는 실라놀기, 히드록시기, 카르복실기, 알데히드기, 에틸렌 옥사이드기, 아미노기, 티올기, 인산기, 카르바모일기, 니트로기, 및 시아노기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상에 의해 양 말단이 치환된 PAG이고, 상기 양 말단이 치환된 PAG의 점도는 40℃에서 약 50 mm2/s 내지 약 1000 mm2/s인 것일 수 있다.
제 1 산화방지제는 페놀계 산화방지제 또는 아민계 산화방지제일 수 있고 제 2 산화방지제는 아민계 산화방지제일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 윤활 그리스 조성물은, 양 말단이 치환된 PAG를 기유로서 사용하여 고온에서 보다 안정하고, 수분에 내성이 있는 올레일 프로필렌디아민을 도입하여 수분에 영향을 받지 않아 장시간 구동에도 변성의 우려가 방지된바, 차량용 특히, 고온 노출이 불가피하여 고온 변성의 문제가 잦은 싱글매스 플라이휠, 듀얼매스 플라이휠, 플럭시블 플라이휠 등의 내열성 윤활 그리스로서 적용될 수 있다.
도 1은 종래 PAG 기유의 고온 증발 특성을 확인한 결과이다.
도 2는 양 말단이 치환된 PAG 기유의 고온 증발 특성을 확인한 결과이다.
도 3은 종래 PAG 기유 및 양 말단이 치환된 PAG 기유의 고온 증발량을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 4는 종래 PAG 기유 및 양 말단이 치환된 PAG 기유의 고온 가열 후 유동 특성을 비교하여 나타낸 사진이다.
도 5는 비교예로 종래 PAG 기유를 함유하는 윤활 그리스 조성물의 고온 증발 특성을 확인한 결과이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 있어서 양 말단이 치환된 PAG 기유를 함유하는 윤활 그리스 조성물의 고온 증발 특성을 확인한 결과이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 있어서 양 말단이 치환된 PAG 기유를 함유하는 윤활 그리스 조성물의 고온 증발량을 종래 PAG 기유를 함유하는 윤활 그리스 조성물과 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 8은 발명의 일 실시예에 있어서 양 말단이 치환된 PAG 기유를 함유하는 윤활 그리스 조성물의 고온 가열 후 유동 특성을, 종래 PAG 기유를 함유하는 윤활 그리스 조성물과 비교하여 나타낸 사진이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, "A 및/또는 B"는, A 또는 B, 또는 A 및 B를 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 기유, 올레일 프로필렌디아민, 제 1 산화방지제, 및 제 2 산화방지제를 포함하는, 윤활 그리스 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 윤활 그리스 조성물은 기유 약 75 중량부 내지 약 80 중량부, 올레일 프로필렌디아민 약 0.5 중량부 내지 약 2 중량부, 제 1 산화방지제 약 0.5 중량부 내지 약 5 중량부, 및 제 2 산화방지제 약 0.5 중량부 약 5 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 윤활 그리스 조성물은 주도 (KS M ISO 2137) 값이 약 220 내지 약 295 인 것일 수 있다. 상기 주도 값이 220 미만일 경우 가압 시 과한 유동성을 갖게 되어 윤활 효과가 미미해지며, 295를 초과할 경우 싱글매스 플라이휠, 듀얼매스 플라이휠, 플럭시블 플라이휠 등의 윤활 목적에 적합하지 않다. 상기 주도 값을 만족하기 위하여, 상기 윤활 그리스 조성물은 로진 약 0.1 중량부 내지 약 10 중량부를 더 포함할 수 있다. 상기 로진은 10 중량부를 초과하여 사용될 경우 상기 윤활 그리스 조성물의 주도 값이 295를 초과할 수 있다. 상기 윤활 그리스 조성물에 함유된 로진은 싱글매스 플라이휠, 듀얼매스 플라이휠, 플럭시블 플라이휠 등에 상기 윤활 그리스 조성물이 적용된 후 구동 시 100℃ 또는 150℃ 이상의 온도로 과열될 경우 용융될 수 있으며, 기유의 분리증발 및 기유의 유출에 따른 윤활 그리스 조성물의 경질화를 방지하게 된다. 로진은 천연 수지로서 상온에서는 반고체 상태로 굳어질 수 있어 기유와 혼합될 경우 주도 값 상승이 유리하여 윤활 그리스 제조에 유용하며, 온도 상승 시 용융이 가능하여 고온에서는 점성이 있는 유동성 액체로 될 수 있어 융용된 로진이 윤활 그리스 조성물 중 기유의 분리 및 유출을 방지하게 된다.
또한, 상기 윤활 그리스 조성물은 200℃에서 168 시간 이후의 이유도 (oil separation: KS M 2050)가 9 중량% 미만, 예를 들어, 0 중량% 내지 9 중량%이고, 적점 (KS M ISO 2176)이 270℃ 내지 400℃인 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 기유는 실라놀기, 히드록시기, 카르복실기, 알데히드기, 에틸렌 옥사이드기, 아미노기, 티올기, 인산기, 카르바모일기, 니트로기, 및 시아노기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상에 의해 양 말단이 치환된 PAG인 것일 수 있다. 또한, 상기 기유는 점도가 40℃에서 약 50 mm2/s 내지 약 1000 mm2/s일 수 있다.
상기 양 말단이 치환된 PAG는 PAG의 양 말단에 존재하는 -OH가 앞서 열거한 작용기로 대체된 것을 의미한다.
PAG는 광유에 비해 점도온도특성, 저온유동성, 윤활성 및 난연성이 우수한 합성 기유이다. 특히, PAG는 알코올류를 기본으로 하고, 알킬렌옥사이드(에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드, 부틸렌옥사이드)를 부가중합하여 합성되는데, 앞서 열거한 작용기에 의해 양 말단이 치환된 PAG는, PAG 말단에 존재하는 상기 작용기와 올레일 프로필렌디아민의 아미노기가 결합함으로써, 기유가 공기 중의 수분 (H2O)과 직접 반응할 수 없도록 한 것이다.
종래 주로 사용된 PAG는 물과 섞이지 않는 특성만을 고려하여 선택된 것으로 우천 등에 안정한 장점이 있어 종래 듀얼매스 플라이휠 등의 차량용 윤활제의 기유로서 주로 이용되었으나, 종래 PAG는 고온에 안정하지 않아 전술한 바와 같이 고온에서 증발 및/또는 유출이 쉬운 문제가 있다.
40℃에서의 상기 기유의 점도는 약 50 mm2/s 내지 약 1000 mm2/s, 예를 들어, 약 50 mm2/s 내지 약 500 mm2/s, 약 50 mm2/s 내지 약 300 mm2/s, 약 50 mm2/s 내지 약 100 mm2/s, 약 100 mm2/s 내지 약 500 mm2/s, 약 100 mm2/s 내지 약 1000 mm2/s 또는 약 500 mm2/s 내지 약 1000 mm2/s일 수 있다.
상기 PAG는 폴리에틸렌글리콜, 모노메톡시 폴리에틸렌글리콜, 또는 폴리프로필렌글리콜일 수 있으며, 특히 상기 PAG는 중량평균분자량 (Mw)이 약 400 내지 약 4000인 것이 바람직하다.
윤활 그리스 조성물을 고온에 구동할 경우, 열에 의해 윤활 그리스 조성물 중 PAG 사슬이 끊어져 공기 중의 산소와 결합하여 유증기로 방출되게 된다. 본 발명에서는 이를 방지하기 위해, 수분에 내성이 있는 올레일 프로필렌디아민을 도입하여 윤활 그리스 조성물을 제조한다. 이 경우 열에 의해 윤활 그리스 조성물 중 PAG 사슬이 끊어져도 상기 올레일 프로필렌디아민에 존재하는 하나 이상의 아미노기와 먼저 결합하여 끊어진 PAG 사슬이 수분의 산소와 결합하는 것을 막아 유증기의 방출을 방지할 수 있다. 여기서, PAG는 양 말단이 치환된 PAG를 의미한다.
상기 제 1 산화방지제는 페놀계 산화방지제 또는 아민계 산화방지제일 수 있으며, 상기 제 2 산화방지제는 아민계 산화방지제일 수 있다.
상기 제 1 산화방지제의 아미노기 또는 페놀기, 및 상기 제 2 산화방지제의 아미노기가 올레일 프로필렌디아민과 같이 PAG의 말단 작용기와 결합하여 공기 중 또는 수분의 산소와 결합하는 것을 방지한다.
상기 제 1 산화방지제는, 2, 2'-메틸렌비스(6-터셔리-부틸-4-메틸페놀), 2, 6-디-터셔리-부틸-4-메틸페놀, 2, 4, 6-트리-터셔리-부틸페놀, 2, 2'-메틸렌-비스-(4-메틸-6-터셔리-부틸페놀), 2, 2'-티오-비스-(4-메틸-6-터셔리-부틸페놀), 4, 4'-티오-비스-(3-메틸-6-터셔리-부틸페놀), 및 4, 4'-부틸리덴-비스-(6-터셔리-부틸-3-메틸페놀)로 이루어진 군으로부터 선택되는 페놀계 산화방지제 또는 디페닐아민, 모노알킬디페닐아민류, 디알킬디페닐아민류, 테트라알킬디페닐아민류, p,p'-디옥틸디페닐아민 (또는 4,4'-디옥틸디페닐아민), 4,4'-디부틸디페닐아민, 4,4'-디펜틸디페닐아민, 4,4'-디헥실디페닐아민, 4,4'-디헵틸디페닐아민, 및 4,4'-디노닐디페닐아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 아민계 산화방지제를 포함하는 것일 수 있다.
상기 페놀계 산화방지제는 2, 2'-메틸렌비스(6-터셔리-부틸-4-메틸페놀)인 것이 바람직하며, 상기 아민계 산화방지제는 디페닐아민, 또는 p,p'-디옥틸디페닐아민인 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 제 2 산화방지제는 나프틸아민류, 예를 들어, α-나프틸아민, 페닐-α-나프틸아민, 부틸페닐-α-나프틸아민, 펜틸페닐-α-나프틸아민, 헥실페닐-α-나프틸아민, 헵틸페닐-α-나프틸아민, 옥틸페닐-α-나프틸아민, 노닐페닐-α-나프틸아민, (2,4,4-트리메티틸펜트-2-일)-N-페닐-1-나프틸아민 등의 알킬 치환 페닐-α-나프틸아민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함할 수 있다.
상기 제 2 산화방지제는 (2,4,4-트리메티틸펜트-2-일)-N-페닐-1-나프틸아민이 바람직하나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 윤활 그리스 조성물은 리튬염 콤플렉스와 같은 증점제 5 내지 20 중량부를 더 포함할 수 있으며; 증주제, 부식 방지제, 유화성제, 극압제, 마멸 방지제, 금속 불활성제 또는 이들의 혼합물을 첨가제로서 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 윤활 그리스 조성물은 약 -40℃ 내지 약 180℃의 온도에서 사용되는 것이 바람직하다.
공장설비, 가전, 사무용 기기, 항공기, 오토바이 등의 케이블, 롤러, 베어링, 체인, 및 슬라이딩 부위의 윤활을 위해 사용될 수 있으며, 차량의 듀얼매스 플라이휠에 적용될 수 있다.
아울러, 본 발명은 기유 및 올레일 프로필렌디아민을 혼합하여 기유 조성물을 제조하는 단계, 및 상기 기유 조성물에 제 1 산화방지제 및 제 2 산화방지제를 첨가하고 혼합하는 단계를 포함하는, 윤활 그리스 조성물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 기유 조성물은 기유 약 75 중량부 내지 약 80 중량부 및 올레일 프로필렌디아민 약 0.5 중량부 내지 약 2 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 기유 조성물을 제조하는 단계는, 로진 약 0.1 중량부 내지 약 10 중량부를 더 혼합하는 것을 포함할 수 있다. 첫번째 단계에서 혼합 순서는 제한되지 않으나, 예를 들어, 기유 및 올레일 프로필렌디아민을 혼합하여 기유 조성물을 제조한 후, 여기에 로진 약 0.1 중량부 내지 약 10 중량부를 더 혼합하는 것이 바람직할 수 있다. 비제한적 예로서, 로진에 기유를 혼합한 후에 올레일 프로필렌디아민을 혼합하는 것도 가능하지만, 반고체 형태인 로진에 의해 교반에 어려움이 있을 수 있어 작업성이 좋지 못할 수 있다.
상기 제 1 산화방지제 및 제 2 산화방지제를 첨가하고 혼합하는 단계에서는 상기 기유 조성물에 상기 제 1 산화방지제 약 0.5 중량부 내지 약 5 중량부 및 상기 제 2 산화방지제 약 0.5 중량부 약 5 중량부를 첨가하는 것일 수 있다.
상기 기유는 양 말단이 치환된 PAG로, PAG는 실라놀기, 히드록시기, 카르복실기, 알데히드기, 에틸렌 옥사이드기, 아미노기, 티올기, 인산기, 카르바모일기, 니트로기, 및 시아노기로 이루어진 군으로부터 선택된 작용기가 양 말단에 각각 도입되어 제조된 것일 수 있다. 이때, 양 말단이 치환된 PAG의 점도는 40℃에서 약 50 mm2/s 내지 약 1000 mm2/s인 것이 바람직하다. 기유의 점도는 윤활 그리스 조성물의 주도에 영향을 미치므로 중요하다.
실라놀기, 히드록시기, 카르복실기, 알데히드기, 에틸렌 옥사이드기, 아미노기, 티올기, 인산기, 카르바모일기, 니트로기, 및 시아노기로 이루어진 군으로부터 선택된 작용기에 의해 양 말단이 각각 치환된 PAG는, PAG 말단에 존재하는 상기 작용기와 올레일 프로필렌디아민의 아미노기가 결합함으로써, 기유가 공기 중의 수분 (H2O)과 직접 반응할 수 없도록 한 것이다.
종래 PAG를 사용하여 윤활 그리스 조성물을 제조하고, 이를 싱글매스 플라이휠, 듀얼매스 플라이휠, 플럭시블 플라이휠 등에 이용하여 고온에서 구동할 경우, 열에 의해 윤활 그리스 조성물 중 PAG 사슬이 끊어져 공기 중의 산소와 결합하여 유증기로 방출되고 윤활 그리스 조성물은 경질화 된다. 그러나, 본 발명에서는 이를 방지하기 위해, 수분에 내성이 있는 올레일 프로필렌디아민을 도입하여 윤활 그리스 조성물을 제조한다. 이 경우 열에 의해 윤활 그리스 조성물 중 PAG 사슬이 끊어져도 상기 올레일 프로필렌디아민에 존재하는 하나 이상의 아미노기와 먼저 결합하여 끊어진 PAG 사슬이 산소와 결합하는 것을 막아 유증기의 방출을 방지할 수 있다. 여기서, PAG는 양 말단이 치환된 PAG를 의미한다.
상기 제 1 산화방지제는 페놀계 산화방지제 또는 아민계 산화방지제일 수 있으며, 상기 제 2 산화방지제는 아민계 산화방지제일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 윤활 그리스 조성물의 제조 방법에 기재된 성분은 상세한 설명을 생략하였으나, 앞선 윤활 그리스 조성물에 대한 설명과 동일하며 이는 윤활 그리스 조성물에 대해서도 동일하게 적용된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
[실시예]
실시예: 윤활 그리스 조성물의 제조
하기 표 1 및 2에 기재된 조성 (단위: 중량부)으로 윤활 그리스 조성물을 각각 제조하였다. 실시예 1 내지 3은 양 말단이 -OH인 PAG를 기유로서 사용하였으며, 실시예 4는 양 말단이 -NH2인 PAG를 기유로서 사용하였다.
성분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
기유 75 80 77 75
oleyl propylenediamine 0.5 2 1 0.5
제 1
산화방지제 		2,2'- methylenebis (6- tert -butyl-4-methyl-phenol) 0.5 5 3 0.5
제 2
산화방지제 		(2,4,4- trimethylpent -2- yl )-N-phenyl-1-naphthylamine 0.5 5 2 0.5
Lithium
Complex 		15 15 15 15
성분 실시예 5 실시예 6
기유 75 75
oleyl propylenediamine 0.5 0.5
제 1
산화방지제 		2,2'- methylenebis (6- tert -butyl-4-methyl-phenol) 0.5 0.5
제 2
산화방지제 		(2,4,4- trimethylpent -2- yl )-N-phenyl-1-naphthylamine 0.5 0.5
Lithium
Complex 		15 15
로진 2 2
표 2에서 실시예 5는 실시예 1에 로진을 더 첨가하여 제조된 윤활 그리스 조성물이며, 실시예 6은 실시예 4에 로진을 더 첨가하여 제조된 윤활 그리스 조성물이다.
비교예 : 종래 PAG를 함유하는 윤활 그리스 조성물
(1) 하기 표 3에 기재된 조성 (단위: 중량부)으로 조성물을 제조하였다. 비교예 1 내지 3은 양 말단이 알킬기 (에틸기)인 PAG를 기유로서 사용하였다.
성분 비교예 1 비교예 2 비교예 3
기유 75 80 77
oleyl propylenediamine 0.5 2 1
제 1
산화방지제 		2,2'- methylenebis (6- tert -butyl-4-methyl-phenol) 0.5 5 3
제 2
산화방지제 		(2,4,4- trimethylpent -2- yl )-N-phenyl-1-naphthylamine 0.5 5 2
Lithium
Complex 		15 15 15
(2) 하기 표 4에 기재된 조성으로 조성물을 제조하였다:
비교예 4 내지 7은 실시예 1에 사용된 양 말단이 -OH인 PAG를 기유로서 사용하여 제조된 조성물이다.
성분 비교예 4 비교예 5 비교예 6
기유 75 75 75
oleyl propylenediamine 0 0.5 0.5
제 1
산화방지제 		2,2'- methylenebis (6- tert -butyl-4-methyl-phenol) 0.5 0 0.5
제 2
산화방지제 		(2,4,4- trimethylpent -2-yl)-N-phenyl-1-naphthylamine 0.5 0.5 0
Lithium
Complex 		15 15 15
실험예
1. 기유의 고온증발량 및 유동성 확인
실시예 1 내지 4에 이용된 기유 10 g 및 비교예 1 내지 3에 이용된 기유 (종래 합성 기유) 10 g을 200℃로 가열하여 168 시간까지 방치하면서 증발량을 측정하였다. 이러한 기유에 대한 증발량 측정 실험은 실시예 기유 및 비교예 기유로 구분하여 각 5 회 이상 실시하였으며, 평균값을 도출하여 도 1 내지 도 3에 나타내었다.
아울러, 가열시간 144 시간 후의 실시예 기유 및 비교예 기유 각각을 기울여 유동성이 있는지 확인하였으며, 가열시간 168 시간 후의 실시예 기유 및 비교예 기유 각각을 기울여 유동성이 있는지 확인하였다. 그 결과는 도 4에 나타내었다.
도 1은 종래 PAG 기유의 고온 증발 특성을 확인한 결과이고, 도 2는 실시예에 이용된 양 말단이 치환된 PAG 기유의 고온 증발 특성을 확인한 결과이며, 도 3은 종래 PAG 기유 및 양 말단이 치환된 PAG 기유의 고온 증발량을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 1을 참조하면, 종래 PAG 기유는 고온 가열 72 시간 이후 급격히 증발하여 96 시간 후부터 증발량은 평균 45 중량% 정도이고 오일 표면에 슬러지(탄화분)이 생성되면서 굳어지기 시작하여 유동성이 사라졌으며, 120 시간에는 완전히 경질화되었고 최종 168 시간 경과 시 약 90 중량% 가량 증발되어 사라졌다. 이에 반해, 도 2를 참고하면, 양 말단이 치환된 PAG 기유는 50 중량% 가까이 오일이 증발되기까지 144 시간이 걸렸으며, 최종 168 시간 경과 시 증발량은 약 65 중량% 가량으로 유동성을 여전히 보유하고 있었다. 이러한 결과는 도 3을 통해 현저한 차이가 있음을 쉽게 확인할 수 있다.
도 4는 종래 PAG 기유 및 양 말단이 치환된 PAG 기유의 고온 가열 후 유동 특성을 비교하여 나타낸 사진이다.
도 4를 참조하면[a: 200℃에서 144 시간 동안 가열한 후의 양 말단이 치환된 PAG 기유, b: 200℃에서 144 시간 동안 가열한 후의 종래 PAG 기유, c: 200℃에서 168 시간 동안 가열한 후의 종래 PAG 기유, d: 200℃에서 168 시간 동안 가열한 후의 양 말단이 치환된 PAG 기유], 종래 PAG 기유는 144 시간 동안의 가열처리로 이미 경질화된 반면 (a), 양 말단이 치환된 PAG 기유는 유동성이 있다 (b). 특히, 양 말단이 치환된 PAG 기유는 168 시간의 가열처리 후에도 여전히 유동성이 있음을 알 수 있다 (d).
2. 윤활 그리스 조성물의 고온증발량 및 유동성 확인
실시예 1 내지 6에서 제조된 윤활 그리스 조성물 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 조성물을 각각 200℃로 가열하여 168 시간까지 방치하면서 가열시간별 증발량을 확인하였다. 상기 200℃에서의 고온증발 시험은 각각 5 회 이상 실시하였으며, 그 평균값을 도 5 내지 도 7에 나타내었다.
아울러, 가열시간 168 시간 후의 양 말단이 치환된 PAG 기유를 함유하는 윤활 그리스 조성물 및 종래 PAG 기유를 함유하는 조성물 각각을 기울여 유동성이 있는지 확인하였다. 그 결과는 도 8에 나타내었다.
도 5는 비교예 1 내지 3의 고온증발 특성을 확인한 결과이고, 도 6은 실시예 1 내지 3의 고온 증발 특성을 확인한 결과이며, 도 7은 실시예 1 내지 3의 고온 증발량을 비교예 1 내지 3의 고온 증발량과 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하면, 종래 PAG 기유를 포함하는 조성물은 가열 96 시간 경과 시 이미 약 8 중량%의 증발량을 보였으며 최종 168 시간 경과 시 평균적으로 약 30 중량% 가량 증발된 것으로 확인되었다. 이에 반해, 도 6을 참고하면, 양 말단이 치환된 PAG 기유를 포함하는 윤활 그리스 최종 168 시간 경과 시까지 단지 8 중량%의 증발량을 보였다. 도 7을 참조하면, 종래 PAG 기유를 포함하는 조성물의 증발량은 가열 120 시간 경과 시 급격히 증가하였으나 양 말단이 치환된 PAG 기유를 포함하는 윤활 그리스 조성물의 증발량은 최종 168 시간까지 일정한 증가폭을 보였다.
도 8은 실시예 1의 고온 가열 후 유동 특성을 비교예 1의 고온 가열 후 유동 특성과 비교하여 나타낸 사진이다.
도 8을 참조하면[a: 200℃에서 168 시간 동안 가열한 후의 종래 PAG 기유를 함유하는 윤활 그리스 조성물, b: 200℃에서 168 시간 동안 가열한 후의 양 말단이 치환된 PAG 기유를 함유하는 윤활 그리스 조성물], 종래 PAG 기유를 함유하는 조성물은 168 시간 동안의 가열처리로 이미 기유가 증발되어 광택을 잃고 굳었지만 (a), 양 말단이 치환된 PAG 기유를 함유하는 윤활 그리스 조성물은 기유의 증발이 억제된 것을 알 수 있다 (b).
실시예 4 내지 6의 고온증발 시험을 각각 5회 이상 실시하고 그 평균값을 하기 표 5에 나타내었다.
시간 96 시간 120 시간 144 시간 168 시간
증발량
(단위: 중량%) 		실시예 4 6.023 6.080 7.373 8.049
실시예 5 4.594 4.720 5.921 6.024
실시예 6 4.411 4.618 5.853 6.020
표 5에 나타난 바와 같이, 양 말단이 아미노기인 PAG를 함유하는 윤활 그리스 조성물에서도 168 시간 경과시 약 8 중량%의 증발량을 보였으며, 로진을 더 함유하는 윤활 그리스 조성물인 실시예 5 및 6은 168 시간 경과시 약 6.5 중량%에도 미치지 못하는 우월한 증발량을 보였다.
비교예 4 내지 6의 고온증발 시험을 각각 5회 이상 실시하고 그 평균값을 하기 표 6에 나타내었다.
시간 72 시간 96 시간 120 시간 144 시간 168 시간
증발량
(단위: 중량%) 		비교예 4 5.581 8.440 10.529 14.827 17.021
비교예 5 5.425 8.298 9.012 9.554 10.011
비교예 6 5.938 7.546 9.062 9.510 9.972
비교예 4 내지 6은 올레일 프로필렌디아민 또는 제 1, 제 2 산화방지제를 포함하지 않는 경우의 조성물로서, 표 6의 결과로부터 양 말단이 치환된 PAG와 아민 또는 산화방지제 사이의 반응을 확인할 수 있다. 표 6에 나타난 바와 같이, 올레일 프로필렌디아민을 포함하지 않는 조성물에서는 200℃에서 72 시간 이후 시간이 경과함에 따라 급진적으로 증발량이 증가하여 실시예 1에 비해 약 2 배의 증발이 확인되었다. 이와 마찬가지로 제 1, 제 2 산화방지제가 포함하지 않는 경우에도 실시예 1 내지 3에 비해 증발량이 많은 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과로부터 올레일 프로필렌디아민 뿐만 아니라, 2 종류의 산화방지제가 기유와 적절히 결합하여 기유의 분리 및 증발을 방지하는 역할을 한다는 것을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (14)

  1. 기유(base oil) 75 중량부 내지 80 중량부, 올레일 프로필렌디아민 0.5 중량부 내지 2 중량부, 가교제 1 중량부 내지 15 중량부, 로진 0.1 중량부 내지 10 중량부, 제 1 산화방지제 0.5 중량부 내지 5 중량부, 및 제 2 산화방지제 0.5 중량부 5 중량부를 포함하는, 윤활 그리스 조성물에 있어서;
    상기 기유는 양 말단이 실라놀기, 히드록시기, 카르복실기, 알데히드기, 에틸렌 옥사이드기, 아미노기, 티올기, 인산기, 카르바모일기, 니트로기, 및 시아노기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상에 의해 치환된 폴리알킬렌글리콜이고 점도가 40℃에서 50 mm2/s 내지 1000 mm2/s 인 것이고;
    상기 제 1 산화방지제는 페놀계 산화방지제 또는 아민계 산화방지제이고;
    상기 제 2 산화방지제는 (2,4,4-트리메티틸펜트-2-일)-N-페닐-1-나프틸아민이며;
    주도 (KS M ISO 2137) 값이 220 내지 295 인, 윤활 그리스 조성물.
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  9. 기유 75 중량부 내지 80 중량부, 로진 0.1 중량부 내지 10 중량부 및 올레일 프로필렌디아민 0.5 중량부 내지 2 중량부를 혼합하여 기유 조성물을 제조하는 단계 및
    상기 기유 조성물에 제 1 산화방지제 0.5 중량부 내지 5 중량부 및 제 2 산화방지제 0.5 중량부 5 중량부를 첨가하고 혼합하는 단계
    를 포함하는, 윤활 그리스 조성물의 제조 방법에 있어서;
    상기 기유는 양 말단이 실라놀기, 히드록시기, 카르복실기, 알데히드기, 에틸렌 옥사이드기, 아미노기, 티올기, 인산기, 카르바모일기, 니트로기, 및 시아노기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상에 의해 치환된 폴리알킬렌글리콜이고 점도가 40℃에서 50 mm2/s 내지 1000 mm2/s인 것이고;
    상기 제 1 산화방지제는 페놀계 산화방지제 또는 아민계 산화방지제이고 상기 제 2 산화방지제는 (2,4,4-트리메티틸펜트-2-일)-N-페닐-1-나프틸아민이며;
    제조된 윤활 그리스 조성물의 주도 (KS M ISO 2137) 값이 220 내지 295 인, 윤활 그리스 조성물의 제조 방법.
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