KR20040023917A - 자동차용 브레이크액 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 브레이크액 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용제, 윤활제, 산화방지제 및 금속부식 방지제를 포함하는 브레이크액 조성물에 있어서, 상기 용제 및 윤활제로 비점이 높고 분자수가 큰 테트라에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 펜타에틸렌글리콜 모노부틸에테르 및 트리에틸렌글리콜 모노메틸에테르를 사용하고, 여기에 흡습에 의한 비점 강하를 방지하기 위하여 붕산에스테르화합물 및 제동장치의 각종 습동부의 마모성능을 향상시키기 위하여 아민포스페이트를 첨가함으로써, 고비점, 저점도, 수분 흡습 시에도 비점 저하가 적고, 금속부식방지제 및 산화방지제의 사용농도를 적절히 조절하고 브레이크액 시스템 제동장치 내의 금속재질에 대한 내부식성 및 내마모성능을 월등히 향상시킨 자동차용 내마모성 브레이크액 조성물에 관한 것이다.

Description

자동차용 브레이크액 조성물{Breaking composition for automobile}

본 발명은 자동차용 브레이크액 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용제, 윤활제, 산화방지제 및 금속부식 방지제를 포함하는 브레이크액 조성물에 있어서, 상기 용제 및 윤활제로 비점이 높고 분자수가 큰 테트라에틸렌글리콜 모노메틸에테르 펜타에틸렌글리콜 모노부틸에테르 및 트리에틸렌글리콜 모노메틸에테르를 사용하고, 여기에 흡습에 의한 비점 강하를 방지하기 위하여 붕산에스테르화합물 및 제동장치의 각종 습동부의 마모성능을 향상시키기 위하여 아민포스페이트를 첨가함으로써, 고비점, 저점도, 수분 흡습 시에도 비점 저하가 적고, 금속부식방지제 및 산화방지제의 사용농도를 적절히 조절하고 브레이크액 시스템 제동장치 내의 금속재질에 대한 내부식성 및 내마모성능을 월등히 향상시킨 자동차용 내마모성 브레이크액 조성물에 관한 것이다.

브레이크는 자동차의 사고와 직결되므로, 이와 관련된 브레이크액 또한 관심의 대상이 되어 왔다. 한국내에서는 미운성규격 분류 DOT 3이, 일본 및 미국은 DOT 3 및 DOT 4를, 유럽에서는 DOT 4를 주로 사용하여 왔다. 상기 DOT 3 및4의 주성분인 글리콜에테르는 습윤 상태에서의 끓는점이 낮은 문제점이 있다. 구체적으로, 저분자 물질인 글리콜 에테르 화합물만 사용함으로써 장시간 사용이 어려울 뿐만 아니라 대기 중의 수분을 흡습하여 제동불능 사고의 큰 요인 중의 하나인 습윤비점(Wet Boiling Point)이 낮아 지면서 증기폐쇄(Vapor lock)현상이 일어날 수 있으며 또한 금속부식방지능력이 약한 단점이 있고, 특히 제동장치내 액의 기밀을 유지시켜주는 부품의 마모성능이 떨어지는 문제가 있었다.

이를 보완하기 위하여 붕산 에스테르계 또는 실리콘계의 주원료를 첨가하여 왔다. 그러나, 상기 붕산 에스테르계 화합물은 수분과 접촉시 가수분해를 일으며 붕산이 석출됨에 따라 브레이크액으로서의 물성을 저하시키고 이물질을 발생시키는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 다년간 연구를 거듭한 결과, 종래 저분자 물질의 글리콜 에테르 화합물 대신 비점과 산화안정성이 높은 고분자 물질을 사용하고, 첨가제로서 수분을 흡수하여도 비점이 쉽게 떨어지지 않는 붕산에스테르 화합물을 적절히 첨가함으로써, 제동장치의 각종 습동부의 내마모성능을 크게 보완되고, 브레이크액의 수명 연장과 브레이크 제동성능 향상 및 기능상 결점(Trouble)을 일으키지 않으며, 수명과 내마모성능이 크게 개선된 브레이크액 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 용제, 금속부식 방지제, 산화방지제 및 기타 첨가제를 함유하는 자동차용 브레이크액 조성물에 있어서,

상기 용제로 테트라에틸렌글리콜 모노메틸에테르(tetraethyleneglycol monomethylether) 15 ∼ 30 중량%, 펜타에틸렌글리콜 모노부틸에테르 (pentaethyleneglycol monomethylether) 20 ∼ 30 중량%, 트리에틸렌글리콜 모노메틸에테르(triethyleneglycol monomethylether) 20 ∼ 30 중량%, 붕산-에스테르 화합물(boron-ester) 18 ∼ 28 중량%, 및 폴리알킬렌글리콜(polyalkyleneglycol) 5 ∼ 10 중량%;

상기 금속부식방지제로 톨리트리아졸(tollytriazole) 0.3 ∼ 0.6 중량%, 시클로헥실아민(cyclohexylamine) 0.3 ∼ 0.7 중량%, 및 트리크실포스페이트 (trixylphosphate) 0.4 ∼ 0.9 중량%;

상기 산화방지제로 2.6-디-터셔리-부틸-4-메틸페놀(2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol) 0.2 ∼ 0.7 중량%,

내마모성능 향상제로 아민포스페이트(aminephosphate) 0.3 ∼ 2.0 중량%; 및

안정제로 유기실란 아민(organic saline amine) 0.5 ∼ 2.0 중량가 함유되어 있는 자동차용 브레이크액 조성물을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 브레이크액의 성능을 높이기 위해 내마모성 브레이크액에 핵심이되는 아민포스페이트의 사용을 새롭게 첨가하였으며 브레이크액에 금속부식방지제,산화방지제 및 고분자의 용제 및 윤활제 사용으로 금속부식방지성능과 브레이크 시스템내 금속과 마찰되는 습동부 등의 마모를 방지하는 특징을 갖는다.

본 발명의 제1성분인 용제는 비점이 높고 분자수가 큰 고분자 물질을 사용하며, 구체적으로 테트라에틸렌글리콜 모노메틸에테르(tetraethyleneglycol monomethylether), 펜타에틸렌글리콜 모노부틸에테르(pentaethyleneglycol monobutylether), 및 트리에틸렌글리콜 모노메틸에테르(triethyleneglycol monomethylether)를 혼합 사용한다. 여기에 흡습에 의한 비점 강하를 방지하기 위하여 붕산에스테르 화합물을 추가로 사용한다.

상기 성분은 바 브레이크 시스템의 실린더 및 피스톤에서 윤활작용을 원활하게 하기 위한 목적이며, 점도 및 가격을 적절히 고려하여 그 함량을 한정하게 된다. 본 발명에서는 전체 브레이크 조성물에 대하여 테트라에틸렌글리콜 모노메틸 에테르 15 ∼ 30 중량%, 펜타에틸렌글리콜 모노부틸에테르 20 ∼ 30 중량%, 트리에틸렌글리콜 모노메틸에테르 20 ∼ 30 중량% 및 붕산에스테르 화합물 18 ∼ 28 중량%를 사용한다. 이때 붕산에스테르 화합물의 사용량이 많아지면 제조원가 상승 및 붕산(Boric Acid)이 석출될 문제점이 있고, 상기 범위 미만이면 원하는 물성을 얻기 어려우므로 상기 범위 내에서 적절히 조절한다.

상기 성분 외에 용제로서 폴리알킬렌글리콜(polyalkylene glycol)을 추가로 첨가시키며, 이러한 성분의 추가로 브레이크 시스템(Brake System)의 실린더 및 피스톤에서 윤활작용이 더욱 원활하게 된다. 사용가능한 폴리알킬렌글리콜은 그 분자량에 따라 최종적으로 얻어지는 브레이크 조성물의 점도에 영향을 주는 바, C1∼ C4의 700 ∼ 4000 달톤 범위의 것을 사용한다. 상기 폴리알킬렌글리콜은 어는점이 높은 단점을 가지고 있어, 너무 많이 사용하게 되면 점도의 상승과 함께 제조원가의 상승 또한 커지게 되며, 사용량이 적으면 제동 장치내 윤활작용을 원할하게 하지 못하므로 그 함량을 전체 브레이크 조성물에 대하여 5 ∼ 10 중량%로 제한한다.

본 발명의 제2성분인 금속부식방지제는 동계 금속의 부식을 방지하기 위하여 첨가되는 성분으로, 톨리트리아졸(tollytriazole)과 시클로헥실아민(cyclohexylamine), 트리크실포스페이트(trixylphosphate)를 사용한다.

보다 구체적으로, 상기 톨리트리아졸은 동계금속의 부식을 방지하기 위하여 첨가되며, 그 함량이 적을 경우 동계금속의 부식 또는 무게 변화량의 문제가 있고, 과도한 경우 원가가 상승되고 무게 변화량이 늘어날 우려가 있어 그 함량을 전체 브레이크 조성물에 대하여 0.3 ∼ 0.6 중량%로 제한한다.

시클로헥실아민은 산화방지제 또는 pH조절 가능을 위하여 사용하는데, 그 함량이 적을 경우 pH 저하로 인한 부식의 문제가 발생하고, 과도한 경우 pH 상승으로 인한 아연의 부식 및 무게 변화량의 문제가 있어, 그 함량을 전체 브레이크 조성물에 대하여 0.3 ∼ 0.7 중량%로 제한한다.

트리크실포스페이트는 아연의 부식방지 및 무게 변화량을 줄이기 위하여 사용되며, 그 함량이 적을 경우 금속부식 또는 무게 변화량의 문제가 있고, 과도한 경우 아연 금속부식 및 동계금속의 무게 변화량이 크게 높아지는 문제가 발생됨에따라 그 함량을 전체 브레이크 조성물에 대하여 0.4 ∼ 0.9 중량%로 제한한다.

본 발명의 제3성분인 산화방지제는 브레이크 조성물의 산화를 방지하기 위하여 첨가되며, 구체적으로 BHT(2,6-디-터셔리-부틸-4-메틸페놀, 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol)를 사용한다. 사용가능한 함량은 전체 브레이크 조성물에 대하여 0.2 ∼ 0.7 중량%로 제한하며, 그 사용량이 상기 범위 미만이면 산화 방지에 문제가 있고, 초과하게 되면 동계금속에 대한 악영향의 우려가 있어 바람직하지 못하다.

본 발명의 제4성분인 내마모성능 향상제는 브레이크 시스템내의 금속재질에 대한 내마모성을 향상시키기 위하여 첨가되는 핵심 성분으로, 구체적으로 아민포스페이트를 사용한다. 사용가능한 함량은 전체 브레이크액 조성물에 대하여 0.3 ∼ 2.0 중량%로 제한하며, 그 함량이 상기 범위 미만이면 내마모성능에 문제가 있고, 초과하게 되면 내모마성은 우수하나 알루미늄의 부식과 함께 많은 이물질을 생성시켜 바람직하지 못한 결과를 초래한다.

본 발명의 제5성분인 안정제는 붕산(Boric Acid)의 석출을 방지하기 위하여 사용하는 것으로, 구체적으로 유기실란 아민을 사용한다. 상기 유기실란 아민은 이미 공지된 바와 같이 여러 가지 방법을 통해 제조될 수 있으며, 일예로 알킬 실란과 알코올 아민 화합물을 반응시켜 얻을 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 상기 유기실란 아민으로 3-클로로프로필 실란류와 에탄올 아민과 반응시켜 3-디에탄올 아미노 프로필 실란을 사용하였다.

보론-에스터(Boron-Ester) 화합물은 수분을 흡습하자마자 곧바로 가수분해되어 붕산의 결정을 석출하게 되는데, 이를 방지하기 위하여 유기실란 아민을 첨가하여 붕산(Boric Acid) 석출을 방지한다. 사용가능한 함량은 전체 브레이크 조성물에 대하여 0.5 ∼ 2.0 중량%로 제한하며, 이때 그 함량이 상기 범위 미만이면 붕산이 석출될 우려가 있으며, 초과하게 되면 금속부식에 악영향을 미칠 우려가 있어서 상기 범위 내에서 적절히 선택한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의해 용제, 금속부식방지제, 산화방지제, 내마모성능 향상제, 유기실란 아민, 및 보론-에스터 화합물을 함유시킨 브레이크 조성물을 제조할 수 있었다. 상기 제조방법은 본 발명에서 특별히 한정하는 것은 아니며, 이 분야에서 널리 사용되고 있는 브레이크액의 제조방법을 따른다.

바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 브레이크 조성물의 특성을 알아보기 위하여, 특수금속부식시험, 증발성 시험, 습윤비점시험, 보론-에스터 화합물의 붕산 석출시험 및 내마모성능을 측정한 결과, 흡습 비점(Wet Boiling Point)이 높으면서도 부식 방지성능이 우수하였고, 붕산의 석출이 거의 없고 높은 내마모성을 나타냄을 확일 할 수 있었다.

따라서, 본 발명에 의해 각종 금속의 부식방지성능 향상, 시스템 내 각 습동부 및 밸브의 내 마모성능 향상으로 인하여, 브레이크액 교환주기를 점검 후 필요 시에만 교환하는 등 액의 수명과 성능을 크게 향상시킨 자동차용 브레이크액 조성물을 제공할 수 있게 되었다.

이하 본 설명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 설명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예

다음 표 1의 조성에 따라 각각의 브레이크액 조성물을 제조하였다. 이때, 각성분을 30 ℃에서 1시간 교반 혼합하였으며, 정밀여과(5마이크로)방법으로 제조하였다.

기능	조성 (중량%)	실시예1	실시예2	실시예3	비교예
용제	테트라 에틸렌글리콜모노메틸에테르	19	20	21	-
	펜타 에틸렌글리콜모노부틸에테르	25	24	25	-
	트리 에틸렌글리콜모노메틸에테르	20	21	22	22
	폴리알킬렌글리콜	8	6	5	7.8
	폴리에틸렌모노부틸에테르	-	-	-	20
	폴리프로필렌글리콜모노메틸에테르	-	-	-	22
	붕산에스테르 화합물	24	25	23	25
부식방지제	트리부틸포스페이트	-	-	-	0.8
	벤조트리아졸	-	-	-	0.2
	톨리트리아졸	0.35	0.4	0.3	-
	트리에탄올아민	-	-	-	0.5
	시클로헥실아민	0.5	0.4	0.6	-
	트리크실포스페이트	0.7	0.5	0.6	-
내마모제	아민포스페이트	0.9	1.0	0.9	-
산화방지제	2,6-디-터셔리-부틸-4-메틸페놀	0.55	0.6	0.5	0.55
안정제	3-디에탄올아미노프로필실란	1.0	1.1	1.1	1.15

상기 표 1에 의거 제조된 실시예 및 비교예의 브레이크 조성물의 물성을 측정하였다. 이러한 효과를 측정하는 방법으로서는 일본의 미쓰비씨 자동차와 닛산 자동차 장수명 브레이크액 기술규격에 나와있는 특수금속 부식시험 방법과 Boric Acid의 석출을 시험하는 방법을 도입 하였으며, 내마모성능에 대한 시험방법은 KS M2026으로, 비점저하 속도에 관한 시험방법은 KS규격 M 2141에 준하였다.

보다 구체적인 물성측정은 다음의 시험방법에 따라 시행하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

『 물성 측정방법 』

① 특수금속부식시험

KS M 2142 부동액 시험장치에 각각의 브레이크액을 넣고 온도를 100℃로 조절한 다음 표준시험편을 240시간 침지하였다. 이때, 산소를 높여 부식을 촉진시키기 위해 공기를 분당 100㎖ 씩 불어넣었다.

② 증발성 시험

KS M 2141 자동차용 비광유 브레이크액의 7.8항에 따라 시험하였다.

③ 습윤비점시험

KS M 2141 자동차용 비광유 브레이크액의 7.2항에 따라 시험하였다.

④ Boron-Ester화합물의 Boric Acid 석출시험

위의 항목 증발성 시험 후 물 450 ㎖가 담긴 데시케이트속에 방치시킨 후 50 ℃ 항온조에서 72시간이 지난 후 Boric Acid 석출을 손끝 또는 육안으로 관찰하였다.

⑤ 내마모성능에 대한 시험방법

KS M2026의 쉘 사구식 내마모성 시험기로 1,200rpm×40㎏×1h후 마모된 부분의 지름을 측정하였다.

구 분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예
항 목					규 격
특수금속부식시험(㎎/㎠)	주석판	±0.2	0.02	0.02	0.01	0.14
	강	±0.2	0.01	0.02	0.01	0.23
	알루미늄	±0.1	0.01	0.02	0.02	0.25
	주철	±0.2	0.01	0.03	0.01	0.12
	황동	±0.4	0.04	0.06	0.05	0.21
	동	±0.4	0.05	0.08	0.06	0.24
	아연	±0.4	0.06	0.05	0.08	0.26
증발성 시험	80 % 이하	48(3 day)	47(3 day)	49 %(3 day)	57%(3 day)
습윤비점	155 ℃ 이상	159 ℃	161 ℃	163 ℃	164 ℃
Boric Acid 석출시험	없 음.	없 음.	없 음.	Boric Acid석 출
내마모성 (mm)	0.45	0.4	0.43	0.95
(주) * KS M 2141 자동차용 비광유계 브레이크액

상기 표 2에 따르면, 주석판, 강, 알루미늄, 주철, 황동, 동 및 아연 금속의 부식 시험을 측정한 결과, 비교예의 결과에 비하여 3 ∼ 25 배 가량의 향상된 내부식성을 확인할 수 있었다. 증발성 시험에 있어서도 모두 기준치를 만족하는 결과를 얻었으며, 습윤비점 또한 기준치 이상의 바람직한 결과를 얻었다. 붕산 석출시험에서는 본 발명의 실시예의 조성물은 석출이 전혀 발생하지 않은 것에 비하여, 비교예의 그것은 석출현상을 나타내었다. 마지막으로, 내마모성 시험에 있어서도, 본 발명에 따른 조성물이 비교예의 그것에 비하여 두 배 이상의 우수한 내마모 특성을 나타내었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 브레이크 조성물은 종래와는 달리 브레이크액의 조성중 용제로서 폴리에틸렌 프로필렌글리콜 모노메틸에테르가 기존의 브레이크액보다 대기중의 수분 흡습량이 20%가량 작으면서 흡습비점이 높았으며, 금속부식방지제로 새로운 성분인 트리부틸 포스페이트 등으로 대체 사용하고 산화방지제도 종래와 달리 디부틸 하이드록시 톨루엔 성분을 사용하였으며, 또한 기존의 브레이크액에서 붕산(Boric Acid)이 석출되는 단점을 3-디에탄올 아미노 프로필 실란을 안정제로 사용하여 상기 화합물의 석출을 막을 수 있는 내부식성이 크게 향상된 종래보다 장기간 사용할 수 있도록 개선된 효과를 얻었다.

Claims (2)

1. 용제, 금속부식 방지제, 산화방지제 및 기타 첨가제를 함유하는 자동차용 브레이크액 조성물에 있어서,

   상기 용제로 테트라에틸렌글리콜 모노메틸에테르(tetraethyleneglycol monomethylether) 15 ∼ 30 중량%, 펜타에틸렌글리콜 모노부틸에테르 (pentaethyleneglycol monomethylether) 20 ∼ 30 중량%, 트리에틸렌글리콜 모노메틸에테르(triethyleneglycol monomethylether) 20 ∼ 30 중량%, 붕산-에스테르 화합물(boron-ester) 18 ∼ 28 중량%, 및 폴리알킬렌글리콜(polyalkyleneglycol) 5 ∼ 10 중량%;

   상기 금속부식방지제로 톨리트리아졸(tollytriazole) 0.3 ∼ 0.6 중량%, 시클로헥실아민(cyclohexylamine) 0.3 ∼ 0.7 중량%, 및 트리크실포스페이트 (trixylphosphate) 0.4 ∼ 0.9 중량%;

   상기 산화방지제로 2,6-디-터셔리-부틸-4-메틸페놀(2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol) 0.2 ∼ 0.7 중량%,

   내마모성능 향상제로 아민포스페이트(aminephosphate) 0.3 ∼ 2.0 중량%; 및

   안정제로 유기실란 아민(organic saline amine) 0.5 ∼ 2.0 중량가 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이크액 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리알킬렌글리콜은 반복단위내 C1 ∼ C4의 알킬 그룹을 포함하고, 분자량이 700 ∼ 4000 달톤인 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이크액 조성물.