KR101928565B1 - 윤활제 조성물 - Google Patents

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Abstract

기존의 윤활제 조성물과는 달리 우수한 마모 방지 및 마찰 저감 효과를 갖는 윤활제 조성물에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 윤활제 조성물은 베이스 오일 및 상기 베이스 오일에 용해되는 특정 유기금속화합물을 포함하여, 상기 유기금속화합물이 베이스 오일에 대해 완전히 용해 가능하고 최소 6개월 이상의 저장안정성을 가지기 때문에, 용해도에 의한 사용량의 제한을 받지 않으며, 특정 유기금속화합물을 포함하여, 엔진 보호를 위한 베어링 마모 방지 성능이 종래의 윤활제와 비교하여 비약적으로 상승하는 효과가 있고, 엔진 청정성이 향상될 뿐만 아니라 마찰성능이 향상되어 연비가 향상되는 효과를 기대할 수 있다.

Description

윤활제 조성물{LUBRICANT COMPOSITION}
본 발명은 윤활제 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 베이스 오일 및 상기 베이스 오일에 용해되는 특정 유기금속화합물을 포함하여, 엔진 보호 성능 및 엔진 마모 성능 등이 우수한 가솔린 엔진유 또는 디젤 엔진유에 적용 가능한 윤활제 조성물에 관한 것이다.
윤활제는 마찰 및 마모를 줄이고 연비를 높이기 위해 자동차 엔진, 변속기, 베어링, 기어, 공업용 기어, 및 다른 기계에서 사용될 수 있다. 이러한 윤활제는 일반적으로, 분산제, 세정제, 내마모제, 산화방지제, 및 방식제 등을 포함하며, 이에 한정되지 않는 다수의 성분이 포함된다.
이러한 윤활제 혹은 윤활유는 움직이는 물체 사이에서 마찰을 감소시키고 효율을 증가시키는 역할을 통해 물체의 움직임을 개선시키는 동시에 소요되는 에너지를 절감하는 역할을 한다.
최근 윤활제에 나노 금속 입자를 함유하여 윤활 효과를 상승시키려는 시도가 행해지고 있다. 그러나 금속 나노 입자가 윤활제에 포함되는 베이스 오일에 완전히 용해되지 않아 윤활제 사용이 제한을 받는 문제점이 있다.
또한 내마모 첨가제로서 ZnDDP(징크 디알킬 디티오포스페이트)가 첨가된 윤활제가 수년 동안 사용되어 왔다.
하지만, ZnDDP는 재를 발생시키고, 이것은 자동차의 배기 방출에서 입상물질을 나오게 한다. 관련 기관은 아연이 대기중으로 방출되는 것을 감소시키려 하고 있다. 더욱이, ZnDDP 중에 있는 인은 오염을 감소시키기 위해 자동차에서 사용되는 촉매 변환장치의 사용 수명을 제한하는 문제가 있다. 아울러, 내마모 첨가제로서 ZnDDP 만을 첨가한 윤활제는 베어링이나 엔진의 마모 방지 성능이 비교적 우수하지 못한 문제점이 있다.
최근 연비 향상을 위한 윤활제의 저점도 경향을 고려하여, 유막 감소에 따른 엔진 마모 현상을 방지하고, 보다 안전하게 저점도화를 달성할 수 있는 윤활제의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 문제점 및 최근 윤활제 개발 요구에 착안하여, 구체적으로는 양극, 음극 및 비수전해액을 포함하며, 베이스 오일 및 상기 베이스 오일에 용해되는 특정 유기금속화합물을 포함하여, 엔진 보호 성능 및 엔진 마모 성능 등이 우수한 가솔린 엔진유 또는 디젤 엔진유에 적용 가능한 윤활제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 구체적으로는 베이스 오일 및 상기 베이스 오일에 용해되는 특정 유기금속화합물을 포함하여, 엔진 보호 성능 및 엔진 마모 성능 등이 우수한 가솔린 엔진유 또는 디젤 엔진유에 적용 가능한 윤활제 조성물이 제공된다.
보다 바람직한 실시예에 의하면, 본 발명의 일실시예에 따른 윤활제 조성물은 상기 유기금속화합물이 나노 금속 입자와 유기물이 반응하여 형성되며, 상기 유기금속화합물은 유기 몰리브덴(Mo) 화합물 ?/또는 유기 텅스텐(W) 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 윤활제 조성물은 특정 유기금속화합물을 포함하여, 상기 유기금속화합물이 탄화수소 베이스의 오일에 대해 완전히 용해 가능하고 최소 6개월 이상의 저장안정성을 가지기 때문에, 용해도에 의한 사용량의 제한을 받지 않는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 윤활제 조성물은 특정 유기금속화합물을 포함하여, 엔진 보호를 위한 베어링 마모 방지 성능이 종래의 윤활제와 비교하여 비약적으로 상승하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 윤활제 조성물은 특정 유기금속화합물을 포함하여, 엔진 청정성이 향상될 뿐만 아니라 마찰성능이 향상되어 연비가 향상되는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 엔진 청정성 및 내마모성 평가 결과를 나타낸 사진이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 윤활제 조성물에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
윤활제 조성물
본 발명에 따른 윤활제 조성물은 베이스 오일 및 상기 베이스 오일에 용해되는 유기금속화합물을 포함하는 것을 구성으로 한다.
본 발명의 윤활제 조성물에 사용되는 베이스 오일은 합성 오일, 미네랄 오일 또는 천연 오일로부터 하나 이상 선택된 것을 사용할 수 있으며, 그 종류가 달리 제한되는 것은 아니다.
상기 합성 오일은, 지방족 또는 방향족 디, 트리 또는 테트라 카복실산과 C7 내지 C22의 한 종류 이상의 알코올로 구성된 에스테르 화합물; 폴리페닐에테르 또는 알킬 디 또는 트리페닐 에테르; 트리메틸올 프로판, 펜타 에리쓰리톨 또는 디펜타 에리쓰리톨과 C7 내지 C22의 지방족 카복실산으로 구성된 에스테르 화합물; C7 내지 C22의 알콜과 C18의 이량체 산으로 구성된 에스테르 화합물; 복합 에스테르(complex ester); 또는 이들의 혼합물로부터선택될 수 있다. 또한, 상기 합성 오일은, 폴리 알파 올레핀, 알킬 나프탈렌, 알킬 벤젠, 폴리글리콜, 실리콘 오일, 또는 과불소화 폴리에테르로부터 선택될 수 있다.
상기 미네랄 오일은 파라핀계, 나프틴계, 또는 방향족 수소화분해 오일 즉 가스-액화(GTL, gas to liquid)오일로부터 선택될 수 있다. 가스액화(GTL)란 가스를 액체로 만드는 방법 또는 천연가스로부터 연료를 생산하는 방법을 말한다. 천연가스는 수증기 개질(steam reforming)에 의해 합성가스가 되고, 합성가스는 촉매를 사용한 피셔 트롭쉬 합성법에 의해 연료로 바뀌게 된다. 상기 촉매 및 반응 조건에 따라 연료의 종류가 달라지게 되는데, 예를 들면 휘발유, 등유 또는 경유(디젤유)가 생성된다. 석탄은 석탄-액화(CTL, coal to liquid)방법이라는 똑같은 방식에 의해 원재료로 사용될 수 있으며, 생물에너지원(biomass)도 바이오매스-액화(BTL, biomass to liquid) 방법에 의해 원재료로서 사용될 수 있다.
상기 천연오일로는, 수소화반응과 같이 알려진 방법에 의해 개량된 동식물로부터 유래된 트리글리세라이드를 사용할 수 있다. 특히 바람직한 트리글리세라이드는 올레산 함량이 높도록 유전적으로 변형된 트리글리세라이드 오일이다. 높은 지방함량을 가지고, 상기 유전적인 변형에 사용될 수 있는 전형적인 식물성 오일은, 잇꽃(safflower)유, 옥수수유, 카놀라유, 해바라기유, 대두유, 린씨드 오일, 땅콩유, 레스퀘렐라(lesquerella)유, 메도우폼(meadowfoam)유 및 야쟈유 등이 있을 수 있다.
재생가능한 원재료에 기초한 베이스 오일을 사용하는 것은 생분해 및 온실가스 방출 감소 및 방지 측면에서 특히 유익한데, 이는 천연오일을 사용하는 경우 더 낫거나, 적어도 동등한 수준의 결과를 가지면서, 그만큼 석유 사용을 줄일 수 있기 때문이다.
다음으로, 본 발명에 따른 윤활제 조성물은 상기 베이스 오일에 용해되는 유기금속화합물을 포함한다.
여기서 상기 유기금속화합물이 상기 베이스 오일에 용해된다는 것은, 상기 유기금속화합물이 상기 베이스 오일에 완전히 용해되는 것을 의미할 뿐만 아니라, 윤활제 용도로 사용하기 적합한 유효량이 용해되는 것을 의미할 수 있다.
상기 유기금속화합물은 나노 금속 입자와 유기물이 반응하여 형성될 수 있고, 특히, 상기 나노 금속 입자는 몰리브덴(Mo) 또는 텅스텐(W) 가운데 하나 이상이 선택될 수 있다.
상기 유기금속화합물은 몰리브덴(Mo) 또는 텅스텐(W) 가운데 하나 이상의 나노 금속 입자와 유기 화합물이 반응 결합하여 형성될 수 있다. 상기 유기 화합물의 종류가 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 아민 화합물 및/또는 에스터 화합물을 가운데 하나 이상이 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 유기금속화합물은 앞서 언급한 바와 같이 다양한 아민 화합물 및/또는 에스터 화합물과 나노 금속 입자(특히 몰리브덴(Mo) 및/또는 텅스텐(W)계 나노 입자)를 반응 결합시켜 사용할 수 있다. 이와 같은 본 발명에 따른 유기금속화합물은 기존의 황(S)이나 인(P)을 포함하는 나노 금속 입자 함유 화합물에 비해 베이스 오일(특히 탄화수소계 미네랄 오일)에 대한 용해도가 우수하고 금속에 대한 부식성 문제가 없으며 배기가스 후처리 장치(DPF)에 영향을 주지 않아 안전하게 사용이 가능하다.
이와 같은 본 발명에 따른 유기금속화합물은 엔진 마모를 저감시켜 엔진 수명을 연장시킬 수 있고, 동시에 마찰을 저감시켜서 연비 성능 또한 향상시킬 수 있다
본 발명에 따른 상기 나노 금속 입자는 균일한 구형, 판형 또는 실린더형 등 다양한 형상을 가질 수 있고 바람직하게는 1 ~ 5 nm의 평균 입자 크기를 가질 수 있다.
상기 나노 금속 입자의 평균 입자 크기는 TEM(transmission electron microscopy, 투과 전자 현미경)을 이용하여 입자의 샘플을 검사하여 입도를 시각적으로 측정하고 그 평균 입도를 산출함으로써 측정될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 나노 금속 입자는 보다 바람직하게는 1 ~ 2 nm, 더욱 바람직하게는 1.4 ~ 1.6 nm의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 본 발명에 따른 상기 나노 금속 입자는 1.4 ~ 1.6 nm의 평균 입자 크기를 가짐으로써 특히 베이스 오일에 대한 용해도가 상승하고 동시에 우수한 마찰 저감 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 윤활제 조성물은 첨가제로서 산화방지제, 금속세정제, 방식제, 포말억제제, 유동점 강하제, 점도조절제, 분산제 및 내마모제 가운데 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 첨가제와 조합하여 사용될 수 있는 산화방지제 첨가제의 실예로는 알킬화된 디페닐아민, N-알킬화된 페닐렌디아민, 부자유 페놀, 알킬화된 히드로퀴논, 히드록실화된 티오디페닐 에테르, 알킬리덴비스페놀, 오일 용해성 구리 화합물 등을 포함할 수 있고, 금속세정제의 실예로는 금속성 페네이트, 금속성 설포네이트, 금속성 살리실레이트 등을 포함할 수 있고, 본 발명의 첨가제와 조합하여 사용될 수 있는 방식제는 BTA(Benzotriazole)를 포함하는 화합물을 포함할 수 있고, 포말억제제의 실예로는 폴리옥시알킬렌 폴리올 등이 있을 수 있고 유동점 강하제의 실예로는 폴리(메틸 메타크릴레이트) 등이 있을 수 있고, 점도조절제의 실예로는 폴리이소부틸렌 또는 폴리메타크릴레이트 등이 있을 수 있고, 분산제의 실예로는 폴리이소부틸렌 석신이미드, 폴리이소부틸렌 석시네이트 에스테르, 만니히 베이스(Mannich Base) 무회 분산제 등을 포함할 수 있고, 또한, 본 발명의 첨가제와 조합해서 사용될 수 있는 내마모성 첨가제의 실예로는 유기 붕산염, 유기 아인산염, 유기 황 함유 화합 물, 징크 디알킬디티오포스페이트, 징크 디아릴디티오포스페이트, 인황화된 탄화수소 등을 포함할 수 있다.
이들 첨가제는 윤활제 조성물에 부수되는 기능을 제공하기에 효과적인 양으로 베이스 오일 중에 혼합된다.
이와 같은 첨가제의 대표적인 유효량은 하기의 표 1과 같다.
조성물 보편적인 조성
(중량%) 		바람직한 조성
(중량%)
베이스오일 잔 부 잔 부
산화방지제 0 ~ 5.0 0.01 ~ 3.0
금속세정제 0.1 ~ 15.0 0.2 ~ 8.0
방식제 0 ~ 5.0 0 ~ 2.0
포말억제제 0 ~ 5.0 0.001 ~ 0.15
유동점 강하제 0.01 ~ 5.0 0.01 ~ 1.5
점도조절제 0.01 ~ 10.0 0.25 ~ 7.0
분산제 0.5 ~ 5.0 1.0 ~ 2.5
내마모제 0.01 ~ 3.0 0.3 ~ 2.0
위의 표 1은 일반적으로 윤활제 조성물에 사용되는 첨가제의 대표적인 유효한 양을 나타낸 것이다. 표 1에 기재한 첨가제의 양은 일반적으로 사용되는 유효 양과 첨가제의 종류를 나타낸 것이며, 이로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 윤활제 조성물이 다른 첨가제를 포함할 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 윤활제 조성물이 갖는 우수한 효과는 하기 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다.
실시예
하기 표 2에 기재된 조성비를 갖는 조성물 A 및 조성물 B 샘플을 다수 제작하였다.
조성물 조성물 배합 A
(중량%) 		조성물 배합 B
(중량%)
베이스오일 잔 부 잔 부
산화방지제 1.5 2.0
금속세정제 0.5 1.5
방식제 0.5 1.0
포말억제제 0.1 0.05
유동점 강하제 0.5 1.0
점도조절제 5 8
분산제 4 6
내마모제 0.5 1.5
그리고 하기 표 3에 기재한 바와 같이, 조성물 A, B에 아미노 몰리브덴 나노 화합물, 에스테릭 몰리브덴 나노 화합물, 에스테릭 텅스텐 나노 화합물 및 아미노 텅스텐 나노 화합물을 각각 첨가하거나 이들을 서로 조합하여 첨가한 실시예를 제조하였다. 상기 나노 화합물을 첨가하지 아니한 샘플은 비교예로 제시하였다.
폴리 몰리브덴(poly molybdenum) 이온을 다이알킬아민(dialkylamine) 또는 다이알킬암모늄(dialkylammonium)과 반응시켜서 본 발명의 일실시예에 따른 아미노 몰리브덴 나노 화합물을 제조 할 수 있으며, 상기 아미노 몰리브덴 나노 화합물은 긴 알킬 체인(long alkylchain)을 가지며, 폴리옥소메탈레이트(polyoxometallate) 구조를 가진다.
그리고, 다가의 몰리브덴을 알킬암모늄(alkylammonium)과 반응시켜 에스테릭 몰리브덴 나노 화합물을 제조하였다. 상기 에스테릭 몰리브덴 나노 화합물도 폴리옥소메탈레이트(polyoxometallate) 구조를 가진다.
이때 사용 가능한 다가 몰리브덴은 molybdenum trioxide 또는 Hydrates, Molybdenum Acid, Molybdenum acid alkali metal salts, ammonium salts, 할로겐 화합물 등이 가능하며 아민은 Carboxylic amide Ehsms 알킬 아민, 알케닐 아민, 알카놀 아민, polyamine 등이 가능하다.
아울러, 폴리 텅스텐(poly tungsten) 이온을 다이알킬아민(dialkylamine) 또는 다이알킬암모늄(dialkylammonium) 등과 반응시켜서 본 발명의 일실시예에 따른 아미노 텅스텐 나노 화합물을 제조하였다. 상기 아미노 텅스텐 나노 화합물은 긴 알킬 체인(long alkylchain)을 가지며, 폴리옥소메탈레이트(polyoxometallate) 구조를 가진다. 보다 구체적으로는 텅스텐산(Tungstic Acid)과 aliphatic amine primene 81R 등의 아민을 반응시켜 폴리옥소메탈레이트(polyoxometallate) 구조를 가진 텅스텐 화합물을 제조한다. 이때 사용 가능한 tungsten은 ammonium metatungstate, Zirconium Tungstate, cadmium Tungstate, Phosphotungstic acid, lead tungstate, Barium Tungstate, Tungsten hexachloride, Cacium Tungstate, Sodium Tungstste 등이 사용 가능하다.
그리고, 다가의 텅스텐을 알킬암모늄(alkylammonium)과 반응시켜 에스테릭 텅스텐 나노 화합물을 제조하였다. 상기 에스테릭 텅스텐 나노 화합물도 폴리옥소메탈레이트(polyoxometallate) 구조를 가진다.
배합 아미노 몰리브덴 나노화합물
(중량%) 		에스테릭 몰리브덴 나노화합물
(중량%) 		에스테릭 텅스텐 나노화합물
(중량%) 		아미노 텅스텐
나노화합물
(중량%)
비교예 1 A - - - -
비교예 2 B - - - -
실시예 1 A 0.1 - - -
실시예 2 A 0.5 - - -
실시예 3 A 1.0 - - -
실시예 4 A 1.5 - - -
실시예 5 A 2.0 - - -
실시예 6 A 3.0 - - -
실시예 7 B 0.1 - - -
실시예 8 B 0.5 - - -
실시예 9 B 1.0 - - -
실시예 10 B 1.5 - - -
실시예 11 B 2.0 - - -
실시예 12 B 3.0 - - -
실시예 13 A - 0.1 - -
실시예 14 A - 0.5 - -
실시예 15 A - 1.0 - -
실시예 16 A - 1.5 - -
실시예 17 A - 2.0 - -
실시예 18 A - 3.0 - -
실시예 19 B - 0.1 - -
실시예 20 B - 0.5 - -
실시예 21 B - 1.0 - -
실시예 22 B - 1.5 - -
실시예 23 B - 2.0 - -
실시예 24 B - 3.0 - -
실시예 25 A - - 0.1 -
실시예 26 A - - 0.5 -
실시예 27 A - - 1.0 -
실시예 28 A - - 1.5 -
실시예 29 A - - 2.0 -
실시예 30 A - - 3.0 -
실시예 31 B - - 0.1 -
실시예 32 B - - 0.5 -
실시예 33 B - - 1.0 -
실시예 34 B - - 1.5 -
실시예 35 B - - 2.0 -
실시예 36 B - - 3.0 -
실시예 37 A - - - 0.1
실시예 38 A - - - 0.5
실시예 39 A - - - 1.0
실시예 40 A - - - 1.5
실시예 41 A - - - 2.0
실시예 42 A - - - 3.0
실시예 43 B - - - 0.1
실시예 44 B - - - 0.5
실시예 45 B - - - 1.0
실시예 46 B - - - 1.5
실시예 47 B - - - 2.0
실시예 48 B - - - 3.0
실시예 49 A 1.5 - 1.5 -
실시예 50 B 1.5 - 1.5 -
실시예 51 A 1.5 - - 1.5
실시예 52 B 1.5 - - 1.5
실시예 53 A - 1.5 1.5 -
실시예 54 B - 1.5 1.5 -
실시예 55 A - 1.5 - 1.5
실시예 56 B - 1.5 - 1.5
이들 실시예 및 비교예에 대해, 하기와 같이 4-ball 마모 테스트, HFRR(High Frequency Reciprocating) 테스트, SRV 장비를 이용한 테스트를 실시하였다.
4-ball 마도 테스트는 4개의 Steel ball을 사용하였고, 20kg Load/1200rpm/54 ℃의 조건에서 60분 동안 마찰시켜 마모흔의 크기를 비교하였으며, ASTM D4172에 따라 평가를 진행 하였다.
HFRR의 경우는 Ball on disc mode에서 로드(Load)는 800g, 온도는 100 ℃, 50Hz로 1시간의 조건 하에서 마찰성능을 평가하였다.
SRV 의 경우도 ball on disc mode에서 40 ~120℃까지 50Hz로 온도는 10℃씩 차례로 증가 시키면서 마찰성능을 평가 하였다. 이 경우는 각 온도의 평균 마찰계수를 비교 평가하였다.
각 테스트에서 마모 자국(평균 마모 자국 직경, ㎛) 수치는 유효성이 증가할수록 감소하는 것이며, 마찰 계수 역시 유효성이 증가할수록 감소하는 것이다.
실시예 및 비교예에 대한 각 테스트 결과는 아래와 같다.
1. 비교예 테스트 결과
배 합 4-ball Wear HFRR SRV
마모 자국 (㎛) 마찰계수 마모 자국 (㎛) 마찰계수 마모 자국 (㎛)
비교예 1 A 480 0.27 360 0.400 550
비교예 2 B 400 0.267 350 0.362 520
2. 실시예 테스트 결과
(1) 실시예 1~12(아미노 몰리브덴 나노 화합물 첨가)
배 합 4-ball Wear HFRR SRV
마모 자국 (㎛) 마찰계수 마모 자국 (㎛) 마찰계수 마모 자국 (㎛)
실시예 1 A 400 0.26 350 0.38 520
실시예 2 A 350 0.258 338 0.333 490
실시예 3 A 300 0.25 300 0.315 470
실시예 4 A 270 0.248 280 0.298 430
실시예 5 A 250 0.23 250 0.288 400
실시예 6 A 240 0.22 240 0.279 370
실시예 7 B 380 0.256 340 0.358 500
실시예 8 B 300 0.251 320 0.348 440
실시예 9 B 250 0.243 281 0.330 380
실시예 10 B 210 0.235 250 0.321 360
실시예 11 B 190 0.228 243 0.298 330
실시예 12 B 180 0.216 234 0.288 321
(2) 실시예 13~24( 에스테릭 몰리브덴 나노 화합물 첨가)
배 합 4-ball Wear HFRR SRV
마모 자국 (㎛) 마찰계수 마모 자국 (㎛) 마찰계수 마모 자국 (㎛)
실시예 13 A 410 0.27 360 0.36 500
실시예 14 A 380 0.269 348 0.327 480
실시예 15 A 350 0.258 300 0.311 450
실시예 16 A 310 0.258 275 0.299 427
실시예 17 A 290 0.24 260 0.284 398
실시예 18 A 260 0.23 247 0.270 377
실시예 19 B 400 0.266 350 0.359 511
실시예 20 B 350 0.246 330 0.340 498
실시예 21 B 310 0.223 289 0.332 480
실시예 22 B 275 0.220 254 0.311 399
실시예 23 B 248 0.218 247 0.290 370
실시예 24 B 239 0.210 234 0.282 351
(3) 실시예 25~36( 에스테릭 텅스텐 나노 화합물 첨가)
배 합 4-ball Wear HFRR SRV
마모 자국 (㎛) 마찰계수 마모 자국 (㎛) 마찰계수 마모 자국 (㎛)
실시예 25 A 350 0.275 330 0.30 420
실시예 26 A 380 0.279 348 0.302 470
실시예 27 A 260 0.245 270 0.275 435
실시예 28 A 267 0.248 285 0.278 437
실시예 29 A 254 0.232 270 0.264 399
실시예 30 A 248 0.222 254 0.250 387
실시예 31 B 380 0.285 368 0.360 510
실시예 32 B 371 0.276 349 0.341 494
실시예 33 B 358 0.253 299 0.330 481
실시예 34 B 345 0.240 284 0.320 388
실시예 35 B 330 0.228 277 0.299 354
실시예 36 B 325 0.219 254 0.280 330
(4) 실시예 37~48(아미노 텅스텐 나노 화합물 첨가)
배 합 4-ball Wear HFRR SRV
마모 자국 (㎛) 마찰계수 마모 자국 (㎛) 마찰계수 마모 자국 (㎛)
실시예 37 A 430 0.28 350 0.315 510
실시예 38 A 400 0.269 338 0.301 490
실시예 39 A 320 0.247 290 0.290 458
실시예 40 A 315 0.238 281 0.278 427
실시예 41 A 309 0.222 262 0.265 402
실시예 42 A 300 0.212 248 0.253 375
실시예 43 B 410 0.280 351 0.368 490
실시예 44 B 380 0.275 342 0.350 457
실시예 45 B 340 0.255 333 0.338 403
실시예 46 B 321 0.233 312 0.33 395
실시예 47 B 314 0.218 296 0.307 364
실시예 48 B 298 0.209 288 0.291 335
(5) 실시예 49~56(유기 몰리브덴 나노 화합물 및 유기 텅스텐 나노 화합물 첨가)
배 합 4-ball Wear HFRR SRV
마모 자국 (㎛) 마찰계수 마모 자국 (㎛) 마찰계수 마모 자국 (㎛)
실시예 49 A 180 0.221 200 0.288 211
실시예 50 B 170 0.220 190 0.254 210
실시예 51 A 140 0207 175 0.212 183
실시예 52 B 108 0.215 160 0.203 175
실시예 53 A 180 0.226 200 0.267 231
실시예 54 B 160 0.211 171 0.249 210
실시예 55 A 180 0.217 160 0.277 211
실시예 56 B 160 0.248 170 0.288 215
(6) 테스트 결과
실시예 및 비교예의 테스트 결과를 살펴보면, 시험 오차 범위를 고려하더라도 유기금속화합물을 포함한 실시예가 비교예 대비 마모 자국 및 마찰 계수가 감소한 것을 확인할 수 있다.
특히, 유기 몰리브덴 나노 화합물과 유기 텅스텐 나노 화합물을 모두 함유한 실시예 49 내지 56이 타 실시예 대비 우수한 결과를 보여주고 있다. 또한 이 가운데 아미노 몰리브덴 나노 화합물과 아미노 텅스텐 나노 화합물을 모두 함유한 실시예 51, 52가 가장 우수한 효과를 보여주고 있는 바, 아미노 몰리브덴 나노 화합물과 아미노 텅스텐 나노 화합물을 모두 함유한 실시예가 가장 우수한 효과를 갖는 윤활제 조성물에 해당함을 확인할 수 있다.
이러한 실험결과는 윤활제 조성물에 특히 유기 몰리브덴 나노 화합물과 유기 텅스텐 나노 화합물을 모두 함유하는 것이 마모 방지 및 마찰 저감 성능을 향상시키는데 유리함을 보여준다.
(7) 엔진 시험 운전을 통한 엔진 청정성 테스트
아울러, 비교예 2(조성물 B)와 실시예 46(조성물 B + 아미노 텅스텐 나노 화합물), 실시예 52(조성물 B + 아미노 몰리브덴/아미노 텅스텐 나노 화합물)에 대해 엔진 시험 운전을 통한 엔진 청정성 테스트를 실시하였다.
엔진 시험 조건은 다음과 같다.
엔진의 분당 회전 속도를 4800 rpm까지 일정하게 증가시키고 일정시간 4800 rpm을 유지한 후, 일정하게 분당 회전 속도를 감소하는 싸이클로 엔진을 구동한다. 엔진은 Avante 1.6L DOHC GDI (1,599 CC)를 사용하였고, 오일 온도는 150℃이며, 96시간동안 총 12 싸이클을 반복하였다.
비교예 2를 윤활제 조성물로 사용한 경우, 피스톤과 오일 팬은 도 1a에 도시되어 있고, 실시예 46 및 52를 사용한 경우 피스톤과 오일 팬은 각각 도 1b 및 도 1c에 도시되어 있다.
비교예 2를 윤활제 조성물로 사용한 경우에는 피스톤과 오일 팬에는 상당량의 오염물이 묻어 있음을 확인할 수 있다. 이와 비교하여 실시예 46 및 52를 윤활제 조성물로 사용한 경우에는 피스톤과 오일 팬에 오염물이 묻지 않은 것을 알 수 있다.
즉, 특정 유기금속화합물을 포함하고 있는 실시예는 그렇지 않은 비교예와 비교하여 엔진 청정성이 우수하고 따라서 마모 방지 성능 및 마찰 저감성이 우수함을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 베이스 오일; 및
    상기 베이스 오일에 용해되는 유기금속화합물;을 포함하고,
    상기 유기금속화합물은
    나노 금속 입자와 유기 화합물이 반응하여 형성되며,
    상기 유기금속화합물은
    아미노 몰리브덴 나노 화합물 및 아미노 텅스텐 나노 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    윤활제 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 나노 금속 입자는
    1.0 ~ 2.0 nm의 평균 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는,
    윤활제 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은
    산화방지제, 금속세정제, 방식제, 포말억제제, 유동점 강하제, 점도조절제, 분산제 및 내마모제 가운데 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    윤활제 조성물.

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