KR101832855B1 - 윤활 특성이 향상된 기어오일 - Google Patents

윤활 특성이 향상된 기어오일 Download PDF

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Abstract

본 발명은 윤활 특성이 향상된 기어오일에 관한 것으로, 본 발명에서는 제 1 베이스 오일(Base oil), 윤활유 첨가제 조성물, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르(PolyoxyethyleneLaurylether), 트리아졸(Triazole)계 화합물, 술폰산염(Sulfonate) 및 페닐아민(Phenylamine)계 화합물을 특정 중량비로 포함함에 따라, 제 1 베이스 오일 내에 윤활유 첨가제 조성물이 균일하게 분산될 수 있으며, 이로 인해 기어오일의 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성이 더욱 향상된 기어오일을 제공한다. 특히, 본 발명에서는 상기의 제 1 베이스 오일(Base oil), 윤활유 첨가제 조성물, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르(PolyoxyethyleneLaurylether), 트리아졸(Triazole)계 화합물, 술폰산염(Sulfonate) 및 페닐아민(Phenylamine)계 화합물을 기어오일 총 중량 기준으로 베이스 오일 85 ~ 98 중량%, 윤활유 첨가제 조성물 0.5 ~ 8 중량%, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르 0.1 ~ 2 중량%, 트리아졸계 화합물 0.1 ~ 2 중량%, 술폰산염 0.1 ~ 3 중량% 및 페닐아민계 화합물 1 ~ 5 중량%의 중량비로 포함함으로써 윤활유 첨가제 조성물의 분산성을 더욱 향상시킬 뿐 아니라, 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성이 더욱 향상된 기어오일을 제공한다.

Description

윤활 특성이 향상된 기어오일{GEAR OIL HAVING IMPROVED LUBRICATION PROPERTIES}
본 발명은 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성이 향상된 기어오일에 관한 것이다.
기어오일(Gear oil)은 자동차, 오토바이 등을 포함하는 기계장비의 변속기, 트랜스퍼 케이스, 차동기어 등에서 발생되는 마찰 및 마모를 최소화하여 기계장비를 보호하기 위한 윤활유로, 베이스 오일(기유)에 산화방지제, 녹 방지제, 소포제 등이 혼합된 형태의 혼합물이다. 기어오일은 기계장비에서 마찰 및 마모가 발생되는 마찰면간의 내마찰성 및 내마모성을 향상시키고, 내하중성 및 극압 성능을 향상시킴으로써 마찰면간의 용접(Welding) 현상 또는 피팅(Pitting) 현상을 방지하여 기계장비를 보호하고 성능저하를 방지한다.
한편, 기계장비가 작동되거나 마찰면간의 마찰 및 마모에 의해 많은 양의 열이 발생되는데, 이에 의해 기어오일이 산화 또는 열화 되면서 기어오일의 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성이 저하되고 각종 부산물 내지 찌꺼기를 발생시켜 기계장비의 성능을 저하시키는 문제가 있었다. 즉, 종래와 같이 단순히 베이스 오일에 산화방지제, 녹 방지제, 소포제 등을 포함하는 것만으로는 윤활 특성을 향상시키고 이를 유지하는 데에 어려움이 있었다.
이에 따라, 기어오일에는 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성을 더욱 향상시키기 위한 다양한 첨가제들이 혼합되어 사용되고 있다. 예를 들어 대한민국 등록특허 제10-0494878호에 개시된 바와 같은 이황화 몰리브덴, 흑연 등의 고체 윤활제와 대한민국 등록특허 제10-0349488호에 개시된 바와 같은 염화 파라핀계 물질 등이 대표적이다. 그러나, 상기의 고체 윤활제들은 쉽게 침전 또는 응집되어 각종 필터에 의해 여과되거나 다량의 부산물 내지 찌꺼기를 발생시켜 기어오일의 윤활 특성이 저하되는 문제가 있었으며, 상기의 염화 파라핀계 물질의 경우 자동차 엔진과 같이 열이 발생되는 내연기관에서는 쉽게 분해되어 금속을 부식시키고 오일을 탄화시키는 문제가 있었다.
최근 들어, 상기 물질들의 대체재로, 마찰계수가 낮고 내마찰성, 내하중성이 우수하면서도 극압 성능, 내열성, 내산화성이 우수한 이황화텅스텐(WS2)을 사용하는 사례가 늘고 있으며, 대한민국 등록특허 제10-1151909호에서도 폴리테트라플루오르에틸렌, 이황화텅스텐(텅스텐 디설파이드), 충전제, 실리콘 폴리에스테르계 수지 또는 알콕시 실란계 접착제 중 하나를 포함하는 접착제로 이루어지는 내마모성 및 윤활성 코팅 조성물을 개시하고 있다.
그러나, 상기 특허를 포함하는 종래기술에서는 고가의 이황화텅스텐을 과량 사용함에 따라 경제적이지 못하고, 과량의 이황화텅스텐을 사용함에도 불구하고 기어오일의 내마찰성, 내마모성, 내하중성, 극압 성능 등의 윤활 특성이 낮은 문제가 있었다. 게다가, 이황화텅스텐이 조성물 내에 고르게 분산되지 못해 내마찰성, 내마모성, 내하중성, 극압 성능 등의 윤활 특성이 충분히 향상되지 못하는 문제가 있었다.
대한민국 등록특허 제10-0494878호 대한민국 등록특허 제10-0349488호 대한민국 등록특허 제10-1151909호
본 발명의 목적은 제 1 베이스 오일(Base oil), 윤활유 첨가제 조성물, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르(PolyoxyethyleneLaurylether), 트리아졸(Triazole)계 화합물, 술폰산염(Sulfonate) 및 페닐아민계(Phenylamine) 화합물을 특정 중량비로 포함함으로써, 제 1 베이스 오일 내에 윤활유 첨가제 조성물이 균일하게 분산될 수 있으며, 이로 인해 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성이 향상된 기어오일을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 목적은 상기된 바와 같은 기술적과제로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수 있다.
상기 첫 번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 제 1 베이스 오일(Base oil), 윤활유 첨가제 조성물, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르(PolyoxyethyleneLaurylether), 트리아졸(Triazole)계 화합물, 술폰산염(Sulfonate) 및 페닐아민(Phenylamine)계 화합물을 포함하는 기어오일을 제공한다.
상기 기어오일은 상기 기어오일 총 중량 기준으로 상기 제 1 베이스 오일 85 ~ 98 중량%, 상기 윤활유 첨가제 조성물 0.5 ~ 8 중량%, 상기 폴리옥시에틸렌라우릴에테르 0.1 ~ 2 중량%, 상기 트리아졸계 화합물 0.1 ~ 2 중량%, 상기 술폰산염 0.1 ~ 3 중량% 및 상기 페닐아민계 화합물 1 ~ 5 중량%를 포함할 수 있다.
상기 윤활유 첨가제 조성물은 제 2 베이스 오일(Base oil)에 50 ~ 500 나노미터의 입경을 가지는 이황화텅스텐(WS2) 나노입자가 분산된 에멀젼 용액, 아연디티오포스페이트(Zinc dithiophosphate, ZnDTP), 몰리브덴디티오카르바메이트(Molybdenum dithiocarbamate, MoDTC) 및 실란 커플링제를 포함할 수 있다.
상기 윤활유 첨가제 조성물은 상기 윤활유 첨가제 조성물 총 중량 기준으로 상기 에멀젼 용액 30 ~ 60 중량%, 상기 아연디티오포스페이트 10 ~ 25 중량%, 상기 몰리브덴디티오카르바메이트 5 ~ 25 중량% 및 상기 실란 커플링제 5 ~ 20 중량%를 포함할 수 있다.
상기 기어오일은 상기 윤활유 첨가제 조성물 및 상기 폴리옥시에틸렌라우릴에테르를 1 : 3 ~ 3 : 1의 중량비로 포함할 수 있다.
상기 에멀젼 용액은 상기 에멀젼 용액 총 중량 기준으로 상기 제 2 베이스 오일 78 ~ 95 중량% 및 상기 이황화텅스텐(WS2) 나노입자 2 ~ 20 중량%를 포함할 수 있다.
상기 기어오일은 소포제를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 베이스 오일은 미네랄 오일, 폴리알파올레핀(PAO), 알킬벤젠, 알킬나프달렌, 폴리비닐에테르, 폴리알킬렌글리콜, 폴리카르보네이트, 폴리올에스테르, 에틸렌알파올레핀 공중합체, 폴리뷰텐, 방향족 에스테르, 힌다드 에스테르(Hindered ester), 2 염기성 에스테르, 파라핀계 광유, 나프텐계 광유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 실란 커플링제는 비닐실란계, 아미노실란계, 에폭시실란계, 메타크릴실란계, 클로로실란계, 메르캅토실란계, 알킬실란계 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 커플링제를 포함할 수 있다.
본 발명의 기어오일은 제 1 베이스 오일(Base oil), 윤활유 첨가제 조성물, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르(PolyoxyethyleneLaurylether), 트리아졸(Triazole)계 화합물, 술폰산염(Sulfonate) 및 페닐아민(Phenylamine)계 화합물을 특정 범위의 중량비로 포함함에 따라, 제 1 베이스 오일 내에 윤활유 첨가제 조성물이 균일하게 분산될 수 있다.
즉, 윤활유 첨가제 조성물이 제 1 베이스 오일 내에 균일하게 분산되어 있으므로, 기어오일의 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성이 더욱 향상될 수 있다. 게다가, 윤활유 첨가제 조성물의 사용을 최소화할 수 있어 경제적이다.
특히, 본 실시예에 따른 기어오일은 상기의 제 1 베이스 오일(Base oil), 윤활유 첨가제 조성물, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르(PolyoxyethyleneLaurylether), 트리아졸(Triazole)계 화합물, 술폰산염(Sulfonate) 및 페닐아민(Phenylamine)계 화합물을 기어오일 총 중량 기준으로 베이스 오일 85 ~ 98 중량%, 윤활유 첨가제 조성물 0.5 ~ 8 중량%, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르 0.1 ~ 2 중량%, 트리아졸계 화합물 0.1 ~ 2 중량%, 술폰산염 0.1 ~ 3 중량% 및 페닐아민계 화합물 1 ~ 5 중량%의 중량비로 포함함으로써 윤활유 첨가제 조성물의 분산성을 더욱 향상시킬 뿐 아니라, 기어오일의 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성이 더욱 향상시킬 수 있다.
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.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, “윤활 특성”은 “내마찰성, 내마모성, 내하중성, 극압 성능, 내산화성, 내열성 등을 포함하는 윤활제의 특성”을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기어오일은 제 1 베이스 오일(Base oil), 윤활유 첨가제 조성물, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르(PolyoxyethyleneLaurylether), 트리아졸(Triazole)계 화합물, 술폰산염(Sulfonate) 및 페닐아민(Phenylamine)계 화합물을 특정 중량비로 포함함에 따라, 제 1 베이스 오일 내에 윤활유 첨가제 조성물이 균일하게 분산될 수 있으며, 이로 인해 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성이 우수할 수 있다.
특히, 본 실시예에의 기어오일은 제 1 베이스 오일(Base oil), 윤활유 첨가제 조성물, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르(PolyoxyethyleneLaurylether), 트리아졸(Triazole)계 화합물, 술폰산염(Sulfonate) 및 페닐아민(Phenylamine)계 화합물을 기어오일 총 중량 기준으로 베이스 오일 85 ~ 98 중량%, 윤활유 첨가제 조성물 0.5 ~ 8 중량%, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르 0.1 ~ 2 중량%, 트리아졸계 화합물 0.1 ~ 2 중량%, 술폰산염 0.1 ~ 3 중량% 및 페닐아민계 화합물 1 ~ 5 중량%의 중량비로 포함함으로써, 윤활유 첨가제 조성물의 분산성이 더욱 향상될 뿐 아니라, 기어오일의 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성이 더욱 향상될 수 있다.
제 1 베이스 오일은 본 실시예에 따른 기어오일을 구성하는 주원료이며, 내마찰성 및 내마모성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 본 실시예의 제 1 베이스 오일은 윤활유 첨가제 조성물, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 트리아졸계 화합물, 술폰산염 및 페닐아민이 분산되는 용매 또는 수용부와 같은 역할을 한다. 본 실시예에 따르면 제 1 베이스 오일은 기어오일에 적용될 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으나, 제 1 베이스 오일은 미네랄 오일, 폴리알파올레핀(PAO), 알킬벤젠, 알킬나프달렌, 폴리비닐에테르, 폴리알킬렌글리콜, 폴리카르보네이트, 폴리올에스테르, 에틸렌알파올레핀 공중합체, 폴리뷰텐, 방향족 에스테르, 힌다드 에스테르(Hindered ester), 2 염기성 에스테르, 파라핀계 광유, 나프텐계 광유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 기어오일은 기어오일 총 중량 기준으로 제 1 베이스 오일을 85 ~ 98 중량%, 바람직하게는 90 ~ 97 중량%, 더욱 바람직하게는 93 ~ 96 중량%로 포함할 수 있다. 만약, 기어오일 총 중량 기준으로 제 1 베이스 오일을 85 중량% 미만으로 포함할 경우 내마찰성 및 내마모성이 저하될 수 있으며, 기어오일 총 중량 기준으로 제 1 베이스 오일을 98 중량%를 초과하여 포함할 경우 함께 포함되는 윤활유 첨가제 조성물, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 트리아졸계 화합물, 술폰산염 및 페닐아민계 화합물의 사용량이 적어져 기어오일의 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성이 저하될 수 있다.
윤활유 첨가제 조성물은 본 실시예에 따른 기어오일의 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성을 향상시키는 주원료로서, 제 2 베이스 오일(Base oil)에 50 ~ 500 나노미터의 입경을 가지는 이황화텅스텐(WS2) 나노입자가 분산된 에멀젼 용액, 아연디티오포스페이트(Zinc dithiophosphate, ZnDTP), 몰리브덴디티오카르바메이트(Molybdenum dithiocarbamate, MoDTC) 및 실란 커플링제를 포함(청구항3)하며, 특히, 윤활유 첨가제 조성물은 윤활유 첨가제 조성물 총 중량 기준으로 에멀젼 용액 30 ~ 60 중량%, 아연디티오포스페이트 10 ~ 25 중량%, 몰리브덴디티오카르바메이트 5 ~ 25 중량% 및 실란 커플링제 5 ~ 20 중량%의 조성비로 포함할 수 있다.
에멀젼 용액은 제 2 베이스 오일에 50 ~ 500 나노미터의 입경을 가지는 이황화텅스텐이 분산되어 있으며, 에멀젼 용액은 에멀젼 용액 총 중량 기준으로 제 2 베이스 오일 78 ~ 95 중량% 및 50 ~ 500 나노미터의 입경을 가지는 이황화텅스텐 나노입자 2 ~ 20 중량%를 포함할 수 있다.
제 2 베이스 오일은 50 ~ 500 나노미터의 입경을 가지는 이황화텅스텐이 분산되는 용매와 같은 역할을 하며 내마찰성 및 내마모성을 향상시킨다. 본 실시예의 제 2 베이스 오일은 미네랄 오일, 폴리알파올레핀(PAO), 알킬벤젠, 알킬나프달렌, 폴리비닐에테르, 폴리알킬렌글리콜, 폴리카르보네이트, 폴리올에스테르, 에틸렌알파올레핀 공중합체, 폴리뷰텐, 방향족 에스테르, 힌다드 에스테르(Hindered ester), 2 염기성 에스테르, 파라핀계 광유, 나프텐계 광유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 제 2 베이스 오일은 제 1 베이스 오일과 동일하거나 상이할 수 있다.
본 실시예에 따른 에멀젼 용액은 에멀젼 용액 총 중량 기준으로 제 2 베이스 오일을 78 ~ 95 중량%, 바람직하게는 80 ~ 95 중량%, 더욱 바람직하게는 91 ~ 95 중량%로 포함할 수 있다. 만약, 에멀젼 용액 총 중량 기준으로 제 2 베이스 오일을 78 중량% 미만으로 포함하게 되면 에멀젼 용액을 포함하는 기어오일의 내마찰성 및 내마모성이 저하될 수 있으며, 에멀젼 용액 총 중량 기준으로 제 2 베이스 오일을 95 중량%를 초과하여 포함하게 되면 윤활유 첨가제 조성물에 함께 포함되는 아연디티오포스페이트, 몰리브덴디티오카르바메이트 및 실란 커플링제의 사용량이 적어져 윤활유 첨가제 조성물 및 이를 포함하는 기어오일의 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성이 저하될 수 있다.
이황화텅스텐은 고온 및 고압 조건에서도 윤활 특성을 보이며, 대기압에서는 270 ~ 650 ℃까지 온도에 대한 저항성을 가지고, 진공 조건에서는 188 ~ 1316 ℃까지 사용이 가능하다. 자동차, 오토바이 등을 포함하는 기계장비의 변속기, 트랜스퍼 케이스, 차동기어 등에서 마찰 및 마모가 발생되는 모든 마찰 표면은 세심한 후처리 공정을 실시하여도 어느 정도의 거칠기를 가지고 있으므로, 두 마찰면이 접촉할 때 마찰면의 온도가 순간적으로 700 ~ 900 ℃까지 상승하여 두 마찰면 간의 용접(Welding) 현상 또는 피팅(Pitting) 현상이 발생할 수 있다.
즉, 상기와 같이 고온에서 안정한 이황화텅스텐을 적용할 경우 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성이 향상되어 두 마찰면 간의 용접(Welding) 현상 또는 피팅(Pitting) 현상을 방지할 수 있다. 또한, 상기와 같이 이황화텅스텐은 윤활 특성을 향상시키면서도, 마찰 및 마모가 발생되면 트라이보 필름을 방출하여 금속으로 이루어진 마찰면의 표면에 다층의 코팅막을 형성함으로써 윤활성을 더욱 향상시킬 수 있다.
특히, 본 실시예의 50 ~ 500 나노미터의 입경을 가지는 이황화텅스텐 나노입자는 상기된 바와 같이 마찰 및 마모를 줄여줄 뿐 아니라 마찰면간의 하중을 분산시킴으로써 기어오일의 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성을 향상시킬 수 있다. 만약, 본 실시예에 따른 이황화텅스텐 나노입자의 입경이 50 나노미터 미만일 경우에는 이황화텅스텐 나노입자의 크기가 작고 강도가 약해 마찰면간의 하중을 분산시키는 역할을 충분히 하지 못해 내하중성이 저하될 수 있으며, 이황화텅스텐 나노입자의 입경이 500 나노미터를 초과할 경우에는 동일한 면적 내에 적은 수의 이황화텅스텐 나노입자가 포함됨에 따라 마찰 표면 재생효과 및 하중 분산 효과가 저하될 뿐 아니라 쉽게 응집 및 침전되는 문제가 있을 수 있다.
본 실시예에 따른 에멀젼 용액은 에멀젼 용액 총 중량 기준으로 50 ~ 500 나노미터의 입경을 가지는 이황화텅스텐 나노입자를 2 ~ 20 중량%, 바람직하게는 8 ~ 18 중량%, 더욱 바람직하게는 13 ~ 17 중량%로 포함할 수 있다. 만약, 에멀젼 용액 총 중량 기준으로 이황화텅스텐을 2 중량% 미만으로 포함할 경우에는 마찰 표면 재생 효과 및 하중 분산 효과가 미미하여 기어오일의 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성이 저하되는 문제가 있을 수 있으며, 에멀젼 용액 총 중량 기준으로 20 중량%를 초과하여 포함할 경우에는 침전되거나 응집되어 기어오일 및 기어오일이 코팅 내지 분무된 기계의 성능을 저하시킬 뿐 아니라 고가의 이황화텅스텐에 의해 경제성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 윤활유 첨가제 조성물은 윤활유 첨가제 조성물 총 중량 기준으로 상기의 에멀젼 용액을 30 ~ 60 중량%, 바람직하게는 35 ~ 55 중량%, 더욱 바람직하게는 40 ~ 43 중량%로 포함할 수 있다. 만약, 윤활유 첨가제 조성물 총 중량 기준으로 에멀젼 용액을 30 중량% 미만으로 포함할 경우에는 이황화텅스텐의 사용량이 미미하여 내마찰성, 내마모성, 내하중성, 내산화성 등의 윤활 특성이 저하되는 문제가 있을 수 있으며, 윤활유 첨가제 조성물 총 중량 기준으로 에멸젼 용액을 60 중량%를 초과하여 포함할 경우에는 과량의 이황화텅스텐이 사용됨에 따라 비용이 증가하고, 이황화텅스텐의 응집 및 침전에 의해 내마찰성, 내마모성, 내하중성, 내산화성 등의 윤활 특성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
아연디티오포스페이트 및 몰리브덴디티오카르바메이트는 마찰계수를 낮추어 내마찰성 및 내마모성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 아연디티오포스페이트 및 몰리브덴디티오카르바메이트를 함께 포함함으로 아연디티오포스페이트의 황과 몰리브덴디티오카르바메이트의 몰리브덴이 반응하여 이황화몰리브덴을 형성함으로써, 마찰계수를 더욱 낮추어 윤활 특성을 더욱 향상시킬 수 있으므로, 본 실시예의 윤활유 첨가제 조성물은 아연디티오포스페이트 및 몰리브덴디티오카르바메이트를 3 : 1 ~ 1 : 3의 중량비, 바람직하게는 2 : 1 ~ 1 : 2의 중량비, 더욱 바람직하게는 1.5 : 1 ~ 1 : 1.5의 중량비로 포함할 수 있도록 한다. 이 때, 황과 몰리브덴의 반응을 고려하여 아연디티오포스페이트의 중량비를 몰리브덴디티오카르바메이트의 중량비 보다 더 높게 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
한편, 상기에서 언급된 바와 같이, 이황화몰리브덴은 마찰계수를 낮추어 내마찰성, 내마모성 등의 윤활 특성을 향상시킬 수 있는 물질이지만, 과량 존재하게 되면 침전 및 응집되어 윤활 특성을 저하시키고 기계장비의 성능을 저하시키는 문제가 있을 수 있으므로, 본 발명에서 제시하는 중량비를 초과하여 포함하지 않도록 한다.
본 실시예에 따른 윤활유 첨가제 조성물은 윤활유 첨가제 조성물 총 중량 기준으로 아연디티오포스페이트를 10 ~ 25 중량%, 바람직하게는 15 ~ 23 중량%, 더욱 바람직하게는 19 ~ 22 중량%를 포함할 수 있다. 만약, 윤활유 첨가제 조성물 총 중량 기준으로 아연디티오포스페이트를 10 중량% 미만으로 포함할 경우에는 윤활유 첨가제 조성물 및 이를 포함하는 기어오일의 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성의 향상이 어려울 수 있으며, 윤활유 첨가제 조성물 총 중량 기준으로 아연디티오포스페이트를 25 중량%를 초과하여 포함하여도 효과에 큰 차이가 없고, 오히려 과량의 이황화몰리브덴을 생성하여 윤활 특성을 저하시키는 문제가 있을 수 있다.
본 실시예에 따른 윤활유 첨가제 조성물은 윤활유 첨가제 조성물 총 중량 기준으로 몰리브덴디티오카르바메이트를 5 ~ 25 중량%, 바람직하게는 10 ~ 23 중량%, 더욱 바람직하게는 15 ~ 21 중량%로 포함할 수 있다. 만약, 윤활유 첨가제 조성물 총 중량 기준으로 몰리브덴디티오카르바메이트를 5 중량% 미만으로 포함할 경우에는 윤활유 첨가제 조성물 및 이를 포함하는 기어오일의 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성의 향상이 어려울 수 있으며, 윤활유 첨가제 조성물 총 중량 기준으로 몰리브덴디티오카르바메이트를 25 중량%를 초과하여 포함하여도 효과에 큰 차이가 없고, 오히려 과량의 이황화몰리브덴을 생성하여 윤활 특성을 저하시키는 문제가 있을 수 있다.
또한, 본 실시예의 윤활유 첨가제 조성물은 에멀젼 용액, 아연디티오포스페이트 및 몰리브덴디티오카르바메이트를 2 : 1.3 : 0.8 ~ 2 : 1.7 : 1.2의 중량비로 포함함으로써, 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성이 더욱 우수해질 수 있다.
실란 커플링제는 마찰계수를 낮추어 내마찰성, 내마모성 등을 향상시키는 역할을 하며, 상기된 바와 같이 마찰 및 마모가 발생되는 마찰면에 이황화텅스텐 나노입자가 다층의 코팅막을 형성할 때, 마찰면과 이황화텅스텐 나노입자에 의한 다층 코팅막의 부착성, 강도 및 고온 윤활 접속성을 향상시켜줌으로써, 윤활 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 실란 커플링제는 에멀젼 용액에 분산되어 있는 이황화텅스텐 나노 입자의 분산성을 향상시킴으로써 윤활 특성은 더욱 향상될 수 있다.
이와 같은 실란 커플링제는 동일 분자 내에 유기질 및 무기질과 결합할 수 있는 이종의 반응기를 가지고 있는 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 비닐실란계, 아미노실란계, 에폭시실란계, 메타크릴실란계, 클로로실란계, 메르캅토실란계, 알킬실란계 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 커플링제를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 윤활유 첨가제 조성물은 윤활유 첨가제 조성물 총 중량 기준으로 실란 커플링제를 5 ~ 20 중량%, 바람직하게는 10 ~ 20 중량%, 더욱 바람직하게는 15 ~ 18 중량%를 포함할 수 있다. 만약, 윤활유 첨가제 조성물 총 중량 기준으로 실란 커플링제를 5 중량% 미만으로 포함할 경우에는 마찰면과 이황화텅스텐 나노입자에 의한 다층 코팅막의 부착성, 강도 및 고온 윤활 접속성이 저하되어 기어오일의 윤활 특성이 낮아질 수 있으며, 윤활유 첨가제 조성물 총 중량 기준으로 실란 커플링제를 20 중량%를 초과하여 포함할 경우에는 유기물의 양이 많아져 고온 지속성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
본 실시예에 따른 윤활유 첨가제 조성물에는 제 2 베이스 오일에 50 ~ 500 나노미터의 입경을 가지는 이황화텅스텐 나노입자가 분산된 에멀젼 용액, 아연디티오포스페이트, 몰리브덴디티오카르바메이트 및 실란 커플링제 이외에, 필요에 따라서 점도 지수 향상제, 유동점 강하제, 마모 방지제, 극압 첨가제, 마찰 조정제, 부식억제제, 유화제, 유수분리제, 소포제, 착색제 및 밀봉 팽윤제 등이 더 포함될 수 있다.
본 실시예에 따른 기어오일은 기어오일 총 중량 기준으로 상기의 윤활유 첨가제 조성물을 0.5 ~ 8 중량%, 바람직하게는 2 ~ 6 중량%, 더욱 바람직하게는 3 ~ 5.5 중량%로 포함할 수 있다. 만약, 기어오일 총 중량 기준으로 윤활유 첨가제 조성물을 0.5 중량% 미만으로 포함할 경우에는 기어오일의 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성이 저하될 수 있으며, 기어오일 총 중량 기준으로 윤활유 첨가제 조성물을 8 중량%를 초과하여 포함할 경우에는 기어오일의 점성이 높아지고, 윤활유 첨가제 조성물 내의 성분들이 응집 및 침전되어 각종 부산물 내지 찌꺼기를 발생시킴으로써 기어오일의 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성이 저하될 수 있으며, 비용이 증가하여 경제적이지 못한 문제가 있을 수 있다.
폴리옥시에틸렌라우릴에테르는 폴리옥시에틸렌에 고급 알코올이 에테르 결합한 폴리옥시에틸렌알킬에테례르계 물질 중 하나이며, 알킬기가 C12H25- 인 것을 말한다. 본 실시예에서 폴리옥시에틸렌라우릴에테르는 상기의 윤활유 첨가제 조성물이 제 1 베이스 오일 내부에 균일하게 분산될 수 있도록 분산성을 향상시켜주는 역할을 한다. 특히, 본 실시예에서는 폴리옥시에틸렌 고급 알코올 에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐 에테르 등을 포함하는 폴리옥시에틸렌계, 폴리이소부텐, 폴리이소부텐의 유도체(폴리이소부틸렌 숙신산 무수물) 등의 분산제를 사용한 경우 보다, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르를 분산제로 하여 폴리옥시에틸렌라우릴에테르와 윤활유 첨가제 조성물을 함께 사용한 경우에, 기어오일의 윤활 특성이 향상되는 것을 확인하였다(실험예 참조).
본 실시예에 따른 기어오일은 기어오일 총 중량 기준으로 폴리옥시에틸렌라우릴에테르를 0.1 ~ 2 중량%, 바람직하게는 0.3 ~ 1.5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 ~ 1 중량%를 포함할 수 있다. 만약, 기어오일 총 중량 기준으로 폴리옥시에틸렌라우릴에테르를 0.1 중량% 미만으로 포함할 경우에는 상기 윤활유 첨가제 조성물이 제 1 베이스 오일 내에 균일하게 분산되지 못해 기어오일의 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성이 저하될 수 있으며, 기어오일 총 중량 기준으로 폴리옥시에틸렌라우릴에테르를 2 중량%를 초과할 경우에는 기어오일의 점성이 높아지고, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르 응집 및 침전되어 각종 부산물 내지 찌꺼기를 발생시킴으로써 기어오일의 내마찰성, 내마모성, 내하중성 등의 윤활 특성이 저하될 수 있다.
특히, 본 실시예의 기어오일은 상기의 윤활유 첨가제 조성물 및 폴리옥시에틸렌라우릴에테르를 1 : 3 ~ 3 : 1의 중량비로 포함함으로써, 내마찰성, 내마모성, 내하중성, 내부식성 등의 윤활 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
트리아졸계 화합물은 내부식성을 향상시키는 물질로서 기계장비의 마찰 및 마모에 의해 발생될 수 있는 부식을 방지함으로써 기계장비의 성능이 저하되지 않도록 한다. 본 실시예에 따른 트리아졸계 화합물은 벤조트리아졸(benzotriazole), 머캡토벤조트리아졸(Mercaptobenzotriazole), 톨릴트리아졸(Tolyltriazole), 카르복실 벤조트리아졸(CBT), 1-하이드록시 벤조트리아졸(HBT), 니트로 벤조트리아졸(NBT) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며, 상기된 바에 제한되지 않는다.(윤활제관련해서 다시알아보기)
본 실시예에 따른 기어오일은 기어오일 총 중량 기준으로 트리아졸계 화합물을 0.1 ~ 2 중량%, 바람직하게는 0. 2 ~ 1 중량%, 더욱 바람직하게는 0.3 ~ 0.5 중량%로 포함할 수 있다. 만약, 기어오일 총 중량 기준으로 트리아졸계 화합물을 0.1 중량% 미만으로 포함할 경우에는 내부식성이 저하되어, 기계장비의 마찰면에 부식이 발생되어 윤활 특성 및 기계장비의 성능이 저하될 수 있으며, 기어오일 총 중량 기준으로 트리아졸계 화합물을 2 중량%를 초과하여 포함하여도 부식 방지 효과의 향상이 미미하다.
술폰산염은 내마찰성, 내부식성, 내부식성을 향상시키는 역할을 하며, 기계장비의 마찰 및 마모를 최소화하고 부식을 방지하여 기계장비의 성능이 저하되는 것을 최소화할 수 있다. 본 실시예에 따른 술폰산염은 파라핀 술폰산염, 알파올레핀 등을 포함하는 알킬 술폰산염, 알칸 술폰산염, 알킬벤젠 술폰산염, 혈암유 술폰산염, 리그노 술폰산염, 알킬 아릴 술폰산염, 도데실벤젠 술폰산염, 알킬나프탈렌 술폰산염, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며, 상기된 바에 제한되지 않는다.
본 실시예에 따른 기어오일은 기어오일 총 중량 기준으로 상기의 술폰산염을 0.1 ~ 3 중량%, 바람직하게는 0.3 ~ 2 중량%, 더욱 바람직하게는 0.4 ~ 1 중량%로 포함할 수 있다. 만약, 기어오일 총 중량 기준으로 술폰산염을 0.1 중량% 미만으로 포함할 경우 기어오일의 내마찰성, 내마모성, 내부식성 등의 윤활 특성이 저하될 수 있으며, 기어오일 총 중량 기준으로 술폰산염을 3 중량%를 초과하여 포함하여도 상기의 효과의 향상 정도가 크지 않다.
페닐아민은 방향족 아민으로 니트로 벤젠을 환원시킴으로써 제조될 수 있으며, 아닐린으로도 불린다. 본 실시예의 페닐아민계 화합물은 기어오일의 산화를 방지하는 역할을 하며, 기어오일의 산화에 의해 생성되는 부식성의 산 또는 슬러지의 생성을 방지하여 기어오일의 윤활 특성을 향상시킬 뿐 아니라 기어오일의 수명을 연장시켜준다. 본 실시예에 따른 페닐아민계 화합물은 알킬아닐린, 아실아닐린, 클로로아닐린, 니트로아닐린, 알콕시 아닐린, 염산아닐린, 질산아닐린, 아세트산아닐린, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며, 상기된 바에 제한되지 않는다.
본 실시예에 따른 기어오일은 기어오일 총 중량 기준으로 페닐아민계 화합물을 1 ~ 5 중량%, 바람직하게는 1 ~ 3 중량%, 더욱 바람직하게는 1 ~ 2 중량%로 포함할 수 있다. 만약, 기어오일 총 중량 기준으로 페닐아민계 화합물을 1 중량% 미만으로 포함할 경우에는 기어오일이 쉽게 산화되어 기어오일의 윤활 특성이 저하될 뿐 아니라 기어오일의 수명이 짧아지는 문제가 있을 수 있으며, 기어오일 총 중량 기준으로 페닐아민계 화합물을 5 중량%를 초과하여 포함하여도 산화 방지 효과의 향상이 미미하다.
본 실시예에 따른 기어오일은 상기된 성분들을 이외에, 소포제를 더 포함할 수 있으며, 소포제는 기어오일의 유해한 기포를 제거하여 윤활 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 소포제는 기어오일에 적용될 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 옥틸알코올, 시클로헥산, 에틸렌글리콜, 실리콘 소포제 등이 사용될 수 있다.
본 실시예에 따른 기어오일은 기어오일 총 중량 기준으로 소포제를 0.01 ~ 0.1 중량%, 바람직하게는 0.01 ~ 0.05 중량%, 더욱 바람직하게는 0.01 ~ 0.03 중량%로 포함할 수 있다. 만약, 기어오일 총 중량 기준으로 소포제가 0.01 중량% 미만으로 포함될 경우에는 기어오일 내의 기포가 충분히 제거되지 않아 기어오일의 윤활 특성이 저하될 수 있으며, 기어오일 총 중량 기준으로 소포제가 0.1 중량%를 초과하여 포함하여도 기포 제거 효과의 향상이 미미하다.
본 실시예에 따른 기어오일은 제 1 베이스 오일, 윤활유 첨가제 조성물, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 트리아졸계 화합물, 술폰산염 및 페닐아민계 화합물을 상기 기어오일 총 중량 기준으로 제 1 베이스 오일 85 ~ 98 중량%, 윤활유 첨가제 조성물 0.5 ~ 8 중량%, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르 0.1 ~ 2 중량%, 트리아졸계 화합물 0.1 ~ 2 중량%, 술폰산염 0.1 ~ 3 중량% 및 페닐아민계 화합물 1 ~ 5 중량%의 특정 중량비로 포함함으로써, 윤활유 첨가제 조성물이 제 1 베이스 오일 내에 균일하게 분산될 수 있을 뿐 아니라 이로 인해 기어오일의 내마찰성, 내마모성, 내하중성, 내식성, 내산화성 등의 윤활 특성이 더욱 향상될 수 있다.
이하 실시예, 비교예, 및 시험예를 통하여 본 발명의 도료조성물에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
실시예 1, 2, 4, 5, 6
하기의 표 1에 개시된 조성을 가지는 실시예 1, 2, 4, 5, 6에 따른 기어오일을 제조하였다.
실시예
1 2 4 5 6
제 1 베이스 오일 93 93 92 91 90
윤활유 첨가제 조성물 1 2 4.2 4.5 5.5
폴리옥시에틸렌라우릴에테르 1 1 1.4 2 2
트리아졸계 화합물 1 0.5 0.5 0.5 0.5
술폰산염 1 0.8 0.8 0.8 0.8
페닐아민계 화합물 3 2.7 1.1 1.2 1.2
총합 100
상기 표 1에서, 상기 실시예 1, 2, 4, 5, 6의 윤활유 첨가제 조성물은 약 100 나노미터의 입경을 가지는 이황화텅스텐 나노입자 13 중량% 및 제 2 베이스 오일 87 중량%를 혼합하여 에멀젼 용액을 제조한 뒤, 상기의 에멀젼 용액 60 중량%, 아연디티오포스페이트 20 중량%, 몰리브덴디티오카르바메이트 10 중량% 및 실란 커플링제 10 중량%를 혼합함으로써 제조되었다.
상기 표 1에서 술폰산염으로는 Calcium sulfonate을 사용하였으며, 트리아졸계 화합물로는 1-[N,N-Bis(2-ethylhexyl)aminomethyl]-4-methylbenzotriazole을 사용하였고, 페닐아민계 화합물로는 p,p’-dioctyldiphenylamine를 사용하였으며, 실란 커플링제로는 γ-아미노프로필트리메톡시실란을 사용하였다. 또한, 실시예 1, 2, 4, 5, 6에서는 소포제로 폴리실록산을 사용하였다.
비교예 1-13
하기의 표 2-3에 개시된 조성을 가지는 비교예 1-13에 따른 기어오일을 제조하였다.
비교예
1 2 3 4 5 6 7 8 9
제 1 베이스 오일 100 92 92 92 87 80 98 81 92
윤활유 첨가제 조성물 - - 4.2 4.2 4.2 1 0.2 15 4.2
폴리옥시에틸렌
라우릴에테르
- - - 0.01 5 2 0.1 1.4 1.4
트리아졸계 화합물 - 2 1 1 1 7.5 0.5 0.5 0.5
술폰산염 - 3 1.8 1.79 1.8 5 0.7 1 0.8
페닐아민계 화합물 - 3 1 1 1 4.5 0.5 1.1 1.1
총합 100
비교예
10 11 12 13
제 1 베이스 오일 92 92 92 92
윤활유 첨가제 조성물 4.2 4.2 4.2 4.2
분산제 1.4 1.4 1.4 1.4
트리아졸계 화합물 0.5 0.5 0.5 0.5
술폰산염 0.8 0.8 0.8 0.8
페닐아민계 화합물 1.1 1.1 1.1 1.1
총합 100
상기 표 2-3에서, 상기 비교예 3-8 및 10-13의 윤활유 첨가제 조성물은 약 100 나노미터의 입경을 가지는 이황화텅스텐 나노입자 13 중량% 및 제 2 베이스 오일 87 중량%를 혼합하여 에멀젼 용액을 제조한 뒤, 상기의 에멀젼 용액 60 중량%, 아연디티오포스페이트 20 중량%, 몰리브덴디티오카르바메이트 10 중량% 및 실란 커플링제 10 중량%를 혼합함으로써 제조되었다.
상기 표 2-3에서, 상기 비교예 9의 윤활유 첨가제 조성물은 약 100 나노미터의 입경을 가지는 이황화텅스텐 나노입자 13 중량% 및 제 2 베이스 오일 87 중량%를 혼합하여 에멀젼 용액을 제조한 뒤, 상기의 에멀젼 용액 40 중량%, 아연디티오포스페이트 30 중량%, 몰리브덴디티오카르바메이트 5 중량% 및 실란 커플링제 25 중량%를 혼합함으로써 제조되었다.
상기 표 2-3에서 술폰산염으로는 Calcium sulfonate을 사용하였으며, 트리아졸계 화합물로는 1-[N,N-Bis(2-ethylhexyl)aminomethyl]-4-methylbenzotriazole을 사용하였고, 페닐아민계 화합물로는 p,p’-dioctyldiphenylamine를 사용하였으며, 실란 커플링제로는 γ-아미노프로필트리메톡시실란을 사용하였다. 또한, 비교예 1-13에서는 소포제로 폴리실록산을 사용하였다.
상기 표 3에서, 비교예 10에서는 분산제로 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르를 사용하였고, 비교예 11에서는 분산제로 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐 에테르를 사용하였으며, 비교예 12에서는 분산제로 폴리이소부텐을 사용하였고, 비교예 13에서는 분산제로 폴리이소부텐의 유도체인 폴리이소부틸렌 숙신산 무수물을 사용하였다.
실험예
실험예 1 : 마찰계수 시험
상기 실시예 1, 2, 4, 5, 6에 따른 기어오일과 상기 비교예 1-13에 따른 기어오일의 마찰계수 측정 시험을 실시하여 하기의 표 4에 그 결과를 기재하였다. 마찰계수 측정은 STV 시험(ball on disk type 마찰계수 시험기)를 이용하여 실시되었으며, 시험조건은 하기의 표 4에 나타내었다.
SRV 시험(ball on disk type 마찰계수 시험기)
마찰계수 마찰계수
실시예 1 0.06 비교예 5 0.09
실시예 2 0.05 비교예 6 0.11
실시예 4 0.04 비교예 7 0.12
실시예 5 0.05 비교예 8 0.12
실시예 6 0.05 비교예 9 0.08
비교예 1 0.15 비교예 10 0.13
비교예 2 0.15 비교예 11 0.14
비교예 3 0.10 비교예 12 0.13
비교예 4 0.10 비교예 13 0.13
시험조건 Type : ball on disk
Strock : 2 mm
Load : 400 N
Time : 10 min
Frequency : 50 Hz
Temperature : 80 ℃
본 발명의 실시예에 따라 제조된 실시예 1, 2, 4, 5, 6의 기어오일의 마찰계수는 제 1 베이스 오일만을 포함하는 비교예 1의 기어오일에 비해 약 2배에 가깝게 마찰계수가 낮아진 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따르면 마찰 및 마모를 줄일 수 있음을 의미한다.
또한, 윤활유 첨가제 조성물을 포함하는 비교예 3의 경우 마찰계수가 낮아지는 경향을 보이나, 윤활유 첨가제 조성물과 분산제(폴리옥시에틸렌라우릴에테르)를 함께 사용한 실시예 1, 2, 4, 5, 6의 경우 비교예 3에 비해 마찰계수가 현저히 낮아진 것을 알 수 있습니다. 즉, 윤활유 첨가제 조성물과 분산제(폴리옥시에틸렌라우릴에테르)를 함께 사용할 때, 제 1 베이스 오일 내에 윤활유 첨가제 조성물이 균일하게 분산될 수 있고, 이로 인해 기어오일의 내마찰성, 내마모성 등의 윤활 특성이 향상됨을 의미한다.
또한, 실시예 1, 2, 4, 5, 6 및 비교예 6-9을 비교하면, 본 발명에서 제시하는 중량비로 제 1 베이스 오일, 윤활유 첨가제 조성물, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 트리아졸계 화합물, 술폰산염 및 페닐아민계 화합물을 포함함에 따라, 마찰계수가 현저히 낮아짐을 알 수 있다. 이는, 본 발명에서 제시하는 중량비에 따라 기어오일을 제조할 경우 내마찰성, 내마모성 등의 윤활 특성이 향상됨을 의미합니다.
또한, 실시예 1, 2, 4, 5, 6 및 비교예 10-13을 비교하면, 윤활유 첨가제 조성물과 함께 분산제로 폴리옥시에틸렌라우릴에테르를 사용하여야만 마찰계수가 현저히 낮아지는 것을 알 수 있다. 즉, 윤활유 첨가제 조성물과 함께 분산제로 폴리옥시에틸렌라우릴에테르를 사용하여야만 기어오일의 내마찰성, 내마모성 등의 윤활 특성이 현저히 향상됨을 의미한다.
실험예 2 : 내마모성 시험
상기 실시예 1, 2, 4, 5, 6에 따른 기어오일과 상기 비교예 1-13에 따른 기어오일이 적용된 마찰면의 마모 정도를 측정하는 시험을 실시하여 하기의 표 5에 그 결과를 기재하였다. 마모 상태를 측정하는 시험은 쉘식 4-ball wear 시험으로 실시되었으며, 시험조건은 하기의 표 5에 나타내었다.
쉘식 4-ball wear 시험
마모정도(mm) 마모정도(mm)
실시예 1 0.47 비교예 5 0.69
실시예 2 0.42 비교예 6 0.81
실시예 4 0.33 비교예 7 0.83
실시예 5 0.41 비교예 8 0.71
실시예 6 0.44 비교예 9 0.70
비교예 1 0.98 비교예 10 0.69
비교예 2 0.99 비교예 11 0.70
비교예 3 0.72 비교예 12 0.72
비교예 4 0.73 비교예 13 0.77
시험조건 Type : ball on ball
Time : 60 min
RPM : 1200
Temperature : 80 ℃
본 발명의 실시예에 따라 제조된 실시예 1, 2, 4, 5, 6의 기어오일이 적용된 경우 제 1 베이스 오일만을 포함하는 비교예 1의 기어오일이 적용된 경우에 비해 약 2배 이상의 마모 감소 효과가 있는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따르면 마찰 및 마모를 줄일 수 있음을 의미한다.
또한, 윤활유 첨가제 조성물을 포함하는 비교예 3의 경우 보다 윤활유 첨가제 조성물과 분산제(폴리옥시에틸렌라우릴에테르)를 함께 사용한 실시예 1, 2, 4, 5, 6의 경우 마모 감소 효과가 현저히 우수한 것을 알 수 있다. 즉, 윤활유 첨가제 조성물과 분산제(폴리옥시에틸렌라우릴에테르)를 함께 사용할 때, 제 1 베이스 오일 내에 윤활유 첨가제 조성물이 균일하게 분산될 수 있고, 이로 인해 기어오일의 내마찰성, 내마모성 등의 윤활 특성이 향상됨을 의미한다.
또한, 실시예 1, 2, 4, 5, 6 및 비교예 6-9을 비교하면, 본 발명에서 제시하는 중량비로 제 1 베이스 오일, 윤활유 첨가제 조성물, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 트리아졸계 화합물, 술폰산염 및 페닐아민계 화합물을 포함함에 따라, 마모 정도가 현저히 낮음을 알 수 있다. 이는, 본 발명에서 제시하는 중량비에 따라 기어오일을 제조할 경우 내마찰성, 내마모성 등의 윤활 특성이 향상됨을 의미합니다.
또한, 실시예 1, 2, 4, 5, 6 및 비교예 10-13을 비교하면, 윤활유 첨가제 조성물과 함께 분산제로 폴리옥시에틸렌라우릴에테르를 사용하여야만 마모 정도가 현저히 낮아지는 것을 알 수 있다. 즉, 윤활유 첨가제 조성물과 함께 분산제로 폴리옥시에틸렌라우릴에테르를 사용하여야만 기어오일의 내마찰성, 내마모성 등의 윤활 특성이 현저히 향상됨을 의미한다.
실험예 3 : 내하중성 시험
상기 실시예 1, 2, 4, 5, 6에 따른 기어오일과 상기 비교예 1-13에 따른 기어오일을 이용하여 극압 시험을 실시하여 그 결과를 하기의 표 6-7에 나타내었다. 극압 측정 시험 중에서 쉘식 4-ball 내하중성 시험의 결과값을 하기의 표 6에 나타내었으며, 팀켄식 내하중성능 시험의 결과값을 하기의 표 7에 나타내었다.
4-ball 내하중성 시험
하중(kg) 하중(kg)
실시예 1 620 비교예 5 400
실시예 2 620 비교예 6 315
실시예 4 620 비교예 7 315
실시예 5 620 비교예 8 315
실시예 6 620 비교예 9 315
비교예 1 160 비교예 10 400
비교예 2 165 비교예 11 400
비교예 3 315 비교예 12 400
비교예 4 400 비교예 13 400
시험조건 Type : ball on ball
Time : 60 min
RPM : 1200
Temperature : 80 ℃
팀켄식 내하중성능 시험
OK값 스코어값 OK값 스코어값
실시예 1 106.8 120.1 비교예 5 93.4 106.8
실시예 2 106.8 120.1 비교예 6 93.4 106.8
실시예 4 106.8 120.1 비교예 7 93.4 106.8
실시예 5 106.8 120.1 비교예 8 93.4 106.8
실시예 6 106.8 120.1 비교예 9 93.4 106.8
비교예 1 80.1 93.4 비교예 10 93.4 106.8
비교예 2 80.1 93.4 비교예 11 93.4 106.8
비교예 3 80.1 93.4 비교예 12 93.4 106.8
비교예 4 93.4 106.8 비교예 13 93.4 106.8
시험조건 Type : ball on ball
Time : 60 min
RPM : 1200
Temperature : 80 ℃
표 6-7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 실시예 1, 2, 4, 5, 6의 기어오일이 적용된 경우 제 1 베이스 오일만을 포함하는 비교예 1의 기어오일이 적용된 경우에 비해 극압 성능 및 내하중성이 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 윤활유 첨가제 조성물을 포함하는 비교예 3의 경우 보다 윤활유 첨가제 조성물과 분산제(폴리옥시에틸렌라우릴에테르)를 함께 사용한 실시예 1, 2, 4, 5, 6의 경우 극압 성능 및 내하중성이 우수한 것을 알 수 있다. 즉, 윤활유 첨가제 조성물과 분산제(폴리옥시에틸렌라우릴에테르)를 함께 사용할 때, 제 1 베이스 오일 내에 윤활유 첨가제 조성물이 균일하게 분산될 수 있고, 이로 인해 기어오일의 내마찰성, 내마모성, 극압 성능, 내하중성 등의 윤활 특성이 향상됨을 의미한다.
또한, 실시예 1, 2, 4, 5, 6 및 비교예 6-9을 비교하면, 본 발명에서 제시하는 중량비로 제 1 베이스 오일, 윤활유 첨가제 조성물, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 트리아졸계 화합물, 술폰산염 및 페닐아민계 화합물을 포함함에 따라, 극압 성능 및 내하중성이 향상되는 것을 알 수 있다. 이는, 본 발명에서 제시하는 중량비에 따라 기어오일을 제조할 경우 내마찰성, 내마모성, 극압 성능, 내하중성 등의 윤활 특성이 향상됨을 의미합니다.
또한, 실시예 1, 2, 4, 5, 6 및 비교예 10-13을 비교하면, 윤활유 첨가제 조성물과 함께 분산제로 폴리옥시에틸렌라우릴에테르를 사용하여야만 마모 정도가 현저히 낮아지는 것을 알 수 있다. 즉, 윤활유 첨가제 조성물과 함께 분산제로 폴리옥시에틸렌라우릴에테르를 사용하여야만 기어오일의 내마찰성, 내마모성, 극압 성능, 내하중성 등의 윤활 특성이 현저히 향상됨을 의미한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 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 (9)

  1. 제 1 베이스 오일(Base oil), 윤활유 첨가제 조성물, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르(PolyoxyethyleneLaurylether), 트리아졸(Triazole)계 화합물, 술폰산염(Sulfonate) 및 페닐아민(Phenylamine)계 화합물을 포함하는 기어오일에 있어서,
    상기 윤활유 첨가제 조성물은 제 2 베이스 오일(Base oil)에 50 ~ 500 나노미터의 입경을 가지는 이황화텅스텐(WS2) 나노입자가 분산된 에멀젼 용액, 아연디티오포스페이트(Zinc dithiophosphate, ZnDTP), 몰리브덴디티오카르바메이트(Molybdenum dithiocarbamate, MoDTC) 및 실란 커플링제를 포함하고,
    상기 제 1 베이스 오일 및 상기 제 2 베이스 오일은 미네랄 오일, 폴리알파올레핀(PAO), 알킬벤젠, 알킬나프달렌, 폴리비닐에테르, 폴리알킬렌글리콜, 폴리카르보네이트, 폴리올에스테르, 에틸렌알파올레핀 공중합체, 폴리뷰텐, 방향족 에스테르, 힌다드 에스테르(Hindered ester), 2 염기성 에스테르, 파라핀계 광유, 나프텐계 광유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하며,
    상기 기어오일은 상기 기어오일 총 중량 기준으로 상기 제 1 베이스 오일 85 ~ 98 중량%, 상기 윤활유 첨가제 조성물 0.5 ~ 8 중량%, 상기 폴리옥시에틸렌라우릴에테르 0.1 ~ 2 중량%, 상기 트리아졸계 화합물 0.1 ~ 2 중량%, 상기 술폰산염 0.1 ~ 3 중량% 및 상기 페닐아민계 화합물 1 ~ 5 중량%를 포함하되,
    상기 기어오일은 상기 윤활유 첨가제 조성물 및 상기 폴리옥시에틸렌라우릴에테르를 3 : 1의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 기어오일.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 윤활유 첨가제 조성물은
    상기 윤활유 첨가제 조성물 총 중량 기준으로 상기 에멀젼 용액 30 ~ 60 중량%, 상기 아연디티오포스페이트 10 ~ 25 중량%, 상기 몰리브덴디티오카르바메이트 5 ~ 25 중량% 및 상기 실란 커플링제 5 ~ 20 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어오일.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 에멀젼 용액은
    상기 에멀젼 용액 총 중량 기준으로 상기 제 2 베이스 오일 78 ~ 95 중량% 및 상기 이황화텅스텐(WS2) 나노입자 2 ~ 20 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어오일.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기어오일은 소포제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기어오일.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 실란 커플링제는 비닐실란계, 아미노실란계, 에폭시실란계, 메타크릴실란계, 클로로실란계, 메르캅토실란계, 알킬실란계 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 커플링제를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어오일.
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