KR20020087196A - 윤활유 조성물 - Google Patents

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유성춘
양시원
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현대자동차주식회사
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    • C10M125/10—Metal oxides, hydroxides, carbonates or bicarbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

본 발명은 윤활유 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기유를 비롯하여 마찰조정제, 점도지수 향상제, 산화방지제, 청정분산제 및 기타 첨가제를 포함하는 자동변속기용 윤활유에 조성에 있어서, 마찰조정제를 아연계 대신 칼슘과 마그네슘 지방산염의 조합을 포함하는 윤활유 조성물에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 따르면 본 발명의 윤활유는 동마찰계수는 유지한 채 정마찰계수만을 현저히 낮추어 마찰내구를 종래보다 10배 이상 향상시켰음은 물론, 마찰재 표면과의 반응성을 개선하고 전단안정성 등의 물리적 안전성과 열화 및 산화안정성 등의 화학적 안정성을 향상시켜 이물질의 생성을 적게 함으로써 침투되는 윤활유의 양을 제어하여 마찰재의 마모특성을 50배 이상 개선시켰고, 그 결과 셔더(shudder) 방지 성능이 10배 이상 향상되어 변속성능 및 사용수명이 현저히 개선되는 효과를 얻을 수 있다.

Description

윤활유 조성물{Lubricants Composition}
본 발명은 윤활유 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기유를 비롯하여 마찰조정제, 점도지수 향상제, 산화방지제, 청정분산제 및 기타 첨가제를 포함하는 자동변속기용 윤활유에 조성에 있어서, 마찰조정제를 아연계 대신 칼슘과 마그네슘 지방산염의 조합을 포함하는 윤활유 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 자동변속기용 윤활유 조성은 기유와 첨가제로 이루어져 있으며, 이때 기유는 정제기유 및 고정제기유로 이루어져 있고, 또한 첨가제로는 마찰조정제, 점도지수 향상제, 산화방지제, 청정분산제 및 기타 첨가제로 이루어져 있다. 이 중에서 마찰조정제로는 전달능력을 유지하기 위해 절대마찰계수를 유지하면서 마찰내구(동마찰/정마찰의 비)를 향상시키는 방법으로 아연계 마찰조정제를 사용해 왔다. 그러나, 이러한 아연계 화합물의 마찰조정제는 마찰내구특성에 한계가 있고 마찰재의 마모방지에는 효과가 없어 장기간 사용할 수 없는 문제점은 물론, 물리화학적 안정성이 우수하지 못하여 산화 및 열화의 가능성도 있어왔다. 따라서, 이러한 아연계 마찰조정제의 문제점에 대한 개선의 필요성이 절실히 대두되고 있는 실정이었다.
이에, 본 발명의 별명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 종래의 윤활유 조성 중 아연계 화합물만을 사용하던 마찰조정제를 칼슘 및 마그네슘 지방산염의 조합으로 치환하던가 또는 이들 성분을 추가함으로써 아연계 마찰조정제의 문제점으로 지적되고 있던 마찰내구특성, 물리화학적 안정성과 마찰재의 마모특성이 현저히 개선되어 변속성능은 물론 사용수명을 월등히 연장시킬수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
결국, 본 발명의 주된 목적은 기유를 비롯하여 마찰조정제, 점도지수 향상제, 산화방지제, 청정분산제 및 첨가제로 이루어진 윤활유 조성에 있어서, 상기 마찰조정제는 칼슘 및 마그네슘 지방산염의 조합으로서, 기유 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물을 제공하는 데 있다.
도 1a는 40℃에서 마찰속도에 따른 절대마찰계수의 변화를 나타낸 히스토그램이다.
도 1b는 60℃에서 마찰속도에 따른 절대마찰계수의 변화를 나타낸 히스토그램이다.
도 1c는 80℃에서 마찰속도에 따른 절대마찰계수의 변화를 나타낸 히스토그램이다.
도 1d는 100℃에서 마찰속도에 따른 절대마찰계수의 변화를 나타낸 히스토그램이다.
도 1e는 120℃에서 마찰속도에 따른 절대마찰계수의 변화를 나타낸 히스토그램이다.
도 2a는 40℃에서 시간에 따른 마찰내구속도의 특성변화를 나타낸 히스토그램이다.
도 2b는 80℃에서 시간에 따른 마찰내구속도의 특성변화를 나타낸 히스토그램이다.
도 2c는 120℃에서 시간에 따른 마찰내구속도의 특성변화를 나타낸 히스토그램이다.
도 3a는 사이클수 대비 동마찰계수의 변화로서 마찰특성을 나타낸 히스토그램이다.
도 3b는 사이클수 대비 종마찰계수의 변화로서 마찰특성을 나타낸 히스토그램이다.
도 3c는 사이클수 대비 정마찰계수의 변화로서 마찰특성을 나타낸 히스토그램이다.
도 3d는 사이클수 대비 마찰계수비의 변화를 나타낸 히스토그램이다.
도 3e는 마찰 실험결과 마모 정도를 나타낸 막대그래프이다.
도 4a는 사이클수 대비 마찰계수의 변화로서 내열특성을 나타낸 히스토그램이다.
도 4b는 4구 내마모 실험결과 마모 정도를 나타낸 막대그래프이다.
도 5a는 40℃에서 시간에 따른 동점도의 변화를 나타낸 히스토그램이다.
도 5b는 100℃에서 시간에 따른 동점도의 변화를 나타낸 히스토그램이다.
도 5c는 시간에 따른 전산가의 변화를 나타낸 히스토그램이다.
이하, 본 발명의 윤활유 조성물에 대하여 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
본 발명은 마찰조정제로서 칼슘 및 마그네슘 지방산염의 조합을 기유 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부를 포함하는 윤활유 조성물에 관한 것이다. 일반적으로, 윤활유조성물은 기유를 비롯하여 마찰조정제, 점도지수 향상제, 산화방지제, 청정분산제 및 첨가제 등으로 구성되어 있다. 그런데, 본 발명은 이들 중에서 마찰조정제로 칼슘 및 마그네슘 지방산염의 조합을 사용하는 데에 특징이 있다. 즉, 종래의 아연계 마찰조정제 대신 이들을 사용함으로써 칼슘 및 마그네슘 지방산염의 마찰표면에 반응하는반응력과 알킬기의 작용으로 인하여 동마찰계수는 유지하여 전달능력의 손실은 없게 하면서 정마찰계수만을 낮출 수 있고, 따라서 동마찰계수 및 정마찰계수의 비를 월등히 높일 수 있어 마찰내구특성을 월등히 개선시킬 수 있다. 이러한 칼슘 및 마그네슘 지방산염의 조합의 함량은 기유100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부를 포함하는데 만일 이 함량이 1 중량부 미만이면 마찰계수가 높아지는 문제가 있어 본 발명에 따른 효과를 얻을 수 없게 되며, 또한 20 중량부를 초과하더라도 여전히 동마찰과 정마찰계수비가 역전되는 문제가 있어 바람직하지 않다.
또한, 본 발명은 마찰조정제로 종래의 아연계 화합물을 포함하는 윤활유 조성물을 포함한다.
이밖에도, 첨가제로는 통상적으로 사용되는 소포제, 착색제 등을 사용한다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예 등에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 이들 실시예 및 실험예 등에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 ∼ 3 및 비교예
다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성 및 함량으로 윤활유 조성물을 제조하였으며, 이에 대하여 밀도, 동점도, 점도지수, 유동점, 저온점도, 중화가, 아닐린점, 동판부식 정도, 기포성, 초음파 전단안정성 점도저하율, 내하중성 및 실(Seal)재 적합성 등을 측정하였고 그 결과를 표 1에 함께 나타내었다. 여기서, 밀도는 15℃에서 통상의 방법으로, 동점도는 각각 40℃ 및 100℃에서 통상의 방법으로, 점도지수는 통상적으로 사용되는 방법으로, 유동점은 ASTM D 97 방법으로, 저온 점도는 -40℃에서 통상의 방법으로, 중화가는 전염기가 및 전산가를 각각 JIS K 2501 방법을 이용하여 측정하였고, 또한 아닐린점은 통상의 방법으로 온도를 측정하였고, 동판부식정도는 100℃에서 3시간동안 침적하여 측정하였으며, 기포성은 ASTM D 892 방법으로 측정하였으며, 전단안정성은 초음파 진단시험기로 측정하였고, 또한 내하중성은 4-볼(Ball) EP-시험기로 측정하였다.
실험예 1: 온도 및 마찰속도에 대한 절대마찰계수의 비교
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에서 제조된 윤활유를 이용하여 다음 표 2에 정리된 조건에서 각각 마찰속도에 따른 절대마찰계수의 변화를 단판클러치 마찰특성 시험방법으로 측정하였고, 그 결과를 다음 표 2에 요약하여 나타내었으며, 또한 이들 결과를 도 1a 내지 도 1e에 별도의 히스토그램으로 나타내었다.
실험예 2: 온도 및 시간에 대한 마찰내구 특성 비교
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에서 제조된 윤활유를 이용하여 다음 표 3에 정리된 조건에서 각각 시간에 따른 마찰내구 속도의 특성변화를 단판클러치 마찰특성 시험방법으로 측정하였고, 그 결과를 다음 표 3에 요약하여 나타내었으며, 또한 이들 결과를 도 2a 내지 도 2c에 별도의 히스토그램으로 나타내었다.
실험예 3: 마찰계수 및 마모도 비교
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에서 제조된 윤활유를 이용하여 다음 표 4에 정리된 조건에서 각각 사이클수에 따른 마찰특성의 변화를 다판클러치(SAE No.2) 마찰특성 시험방법으로 측정하였고, 그 결과를 다음 표 4에 요약하여 나타내었으며, 또한 이들 결과를 도 3a 내지 도 3d에 별도의 히스토그램으로 나타내었다.그리고, 이때 마모도는 다음 표 5와 도 3e에 요약하여 나타내었다.
실험예 4: 내열특성 및 마모도 비교
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에서 제조된 윤활유를 이용하여 다음 표 6에 정리된 조건에서 각각 사이클수에 따른 내열특성의 변화를 다판클러치(SAENo.2) 마찰특성 시험방법으로 측정하였고, 그 결과를 다음 표 6에 요약하여 나타내었으며, 또한 이들 결과를 도 4a에 별도의 히스토그램으로 나타내었다. 그리고, 이때 마모도는 다음 표 7과 도 4b에 요약하여 나타내었다.
실험예 5: 동점도 변화비교
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에서 제조된 윤활유를 이용하여 다음 표 8에 정리된 조건에서 각각 40℃ 및 100℃에서의 동점도 및 전산가를 ASTM D 445 및 JIS K 2501 방법으로 측정하였고, 그 결과를 다음 표 8에 요약하여 나타내었으며, 또한 이들 결과를 도 5a 내지 도 5c에 별도의 히스토그램으로 나타내었다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 윤활유의 조성중 마찰조정제를 아연계 대신 칼슘과 마그네슘 지방산염의 조합을 포함하는 윤활유 조성물에 관한 것으로서, 이러한 본 발명에 따르면 본 발명의 윤활유는 동마찰계수는 유지한 채 정마찰계수만을 현저히 낮추어 마찰내구를 종래보다 10배이상 향상시켰음은 물론, 마찰재 표면과의 반응성을 개선하고 전단안정성 등의 물리적 안전성과 열화 및 산화안정성 등의 화학적 안정성을 향상시켜 이물질의 생성을 적게 하므로써 침투되는 윤활유의 양을 제어하여 마찰재의 마모특성을 50배 이상 개선시켰고, 그 결과셔더(shudder) 방지 성능이 10배 이상 향상되어 변속성능 및 사용수명이 현저히 개선되는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

  1. 마찰조정제로서 칼슘 및 마그네슘 지방산염의 조합을 기유 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부를 포함하는 윤활유 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 마찰조정제는 추가적으로 아연계 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 윤활유 조성물.
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