KR20140011627A - Low friction resin composition and coating material for automobile engine including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 저마찰 수지 조성물 및 이를 포함하는 차량용 엔진 코팅제에 관한 것이다.
The present invention relates to a low friction resin composition and a vehicle engine coating agent comprising the same.
최근 차량용 엔진은 연비 감소를 위하여 고출력화, 경량화 및 저마찰화가 이루이지고 있다. Recently, automotive engines have achieved high output, light weight, and low friction in order to reduce fuel consumption.
일반적으로, 차량용 엔진 내 피스톤은 실린더 내에서 빠른 속도로 왕복운동을 한다. 피스톤이 실린더 내에서 왕복운동을 하는 동안 실린더 내벽과 피스톤의 스커트부는 접촉하게 되고 이는 동력손실과 함께 소음 및 진동의 원인이 된다. Generally, the piston in a vehicle engine reciprocates at a high speed in a cylinder. While the piston reciprocates in the cylinder, the inner wall of the cylinder and the skirt of the piston come into contact, which causes noise and vibration along with power loss.
따라서, 상기 피스톤의 스커트부를 하기의 특허문헌들과 같이 수지액으로 코팅을 하여 상기 실린더 내벽과 상기 피스톤의 스커트부의 마찰을 저감시키고 있다.
Therefore, the skirt of the piston is coated with a resin liquid as in the following patent documents to reduce friction between the cylinder inner wall and the skirt of the piston.
본 발명의 목적은 내연기관 내에서 마찰계수를 감소시키고 연비를 향상시키기 위한 저마찰 수지 조성물을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a low friction resin composition for reducing the coefficient of friction and improving fuel efficiency in an internal combustion engine.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 저마찰 수지 조성물을 포함하는 차량용 엔진 코팅제를 제공하는 것이다.
In addition, another object of the present invention is to provide a vehicle engine coating agent comprising the low friction resin composition.
본 발명의 일 실시예에 따른 저마찰 수지 조성물은 용매; 바인더; 및 탄소나노튜브(CNT)를 포함하는 고체 윤활제;를 포함할 수 있다. Low friction resin composition according to an embodiment of the present invention is a solvent; bookbinder; And a solid lubricant including carbon nanotubes (CNT).
상기 용매는 40 내지 60 wt%, 상기 바인더는 10 내지 40 wt%, 및 상기 탄소나노튜브(CNT)는 0.5 내지 5.0 wt%가 포함될 수 있다. 40 to 60 wt% of the solvent, 10 to 40 wt% of the binder, and 0.5 to 5.0 wt% of the carbon nanotube (CNT).
상기 저마찰 수지 조성물은 내열마모수지를 더 포함할 수 있다. The low friction resin composition may further include a heat resistant wear resin.
상기 내열마모수지는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 포함할 수 있다. The heat resistant resin may include polytetrafluoroethylene (PTFE).
상기 내열마모수지는 5 내지 20 wt%가 포함될 수 있다. The heat resistant wear resin may include 5 to 20 wt%.
상기 내열마모수지는 5 내지 15 wt%가 포함될 수 있다. The heat resistant wear resin may include 5 to 15 wt%.
상기 고체 윤활제는 그라파이트(Graphite)를 더 포함하며, 상기 그라파이트는 10 내지 20 wt%가 포함될 수 있다. The solid lubricant further includes graphite, and the graphite may contain 10 to 20 wt%.
상기 고체 윤활제는 그라파이트 및 MoS2를 더 포함하며, 상기 그라파이트는 3 내지 8 wt%가 포함되고, 상기 MoS2는 8 내지 16 wt%가 포함될 수 있다. The solid lubricant further includes graphite and
상기 고체 윤활제는 그라파이트 및 MoS2를 더 포함하며, 상기 그라파이트는 2 내지 5 wt%가 포함되고, 상기 MoS2는 5 내지 10 wt%가 포함될 수 있다. The solid lubricant further includes graphite and
상기 바인더는 폴리아미드이미드(PAI)를 포함할 수 있다. The binder may comprise polyamideimide (PAI).
상기 용매는 N-메틸피롤리돈(NMP) 또는 γ-부티로락톤(GBL)을 포함할 수 있다.
The solvent may comprise N-methylpyrrolidone (NMP) or γ-butyrolactone (GBL).
다른 측면에서, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 저마찰 수지 조성물은 γ-부티로락톤 40 내지 60 wt%; 폴리아미드이미드 10 내지 40wt%; 그라파이트 2 내지 10 wt%; MoS2 2 내지 10 wt%; 탄소나노튜브(CNT) 0.5 내지 1.5 wt%; 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 5 내지 15 wt%;를 포함할 수 있다.
In another aspect, the low friction resin composition according to another embodiment of the present invention is γ-butyrolactone 40 to 60 wt%; 10 to 40 wt% polyamideimide; Graphite 2-10 wt%;
또 다른 측면에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진 코팅제는 상기 저마찰 수지 조성물을 포함할 수 있다.
In another aspect, the vehicle engine coating agent according to an embodiment of the present invention may include the low friction resin composition.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 종래의 발명들에 비해 마찰계수와 내마모성이 향상될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the coefficient of friction and wear resistance can be improved compared to the conventional inventions.
또한, 마찰계수와 내마모성이 향상되어 연비가 개선되고, 용매를 γ-부티로락톤(GBL)를 이용하는 조성물은 환경에 유해하지 않다.
In addition, the coefficient of friction and wear resistance are improved, fuel economy is improved, and the composition using γ-butyrolactone (GBL) as a solvent is not harmful to the environment.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브의 함량에 따라 마찰 계수의 변화를 나타내는 그래프.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브의 함량에 따라 마모율의 변화를 나타내는 그래프.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조성비에 따른 마찰 계수의 변화를 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조성비에 따른 마모율의 변화를 나타내는 그래프.1 is a graph showing a change in the friction coefficient according to the content of carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing a change in the wear rate according to the content of carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a change in the friction coefficient according to the composition ratio according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing a change in wear rate according to the composition ratio according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention as follows. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
또한, 본 발명의 실시 예는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.In addition, the embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
한편, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
On the other hand, "including" any component throughout the specification means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.
본 발명의 일 실시예에 따른 저마찰 수지 조성물은 용매; 바인더; 및 탄소나노튜브(CNT)를 포함하는 고체 윤활제;를 포함할 수 있다. Low friction resin composition according to an embodiment of the present invention is a solvent; bookbinder; And a solid lubricant including carbon nanotubes (CNT).
상기 용매는 40 내지 60 wt%, 상기 바인더는 10 내지 40 wt%, 및 상기 탄소나노튜브(CNT)는 0.5 내지 5.0 wt%가 포함될 수 있다. 40 to 60 wt% of the solvent, 10 to 40 wt% of the binder, and 0.5 to 5.0 wt% of the carbon nanotube (CNT).
상기 저마찰 수지 조성물은 자동차용 피스톤의 스커트부의 코팅제에 포함될 수 있다. 상기 자동차용 피스톤의 스커트부는 실린더의 내면과의 마찰을 감소시키기 위해 상기 저마찰 수지 조성물을 포함하는 코팅제로 약 10㎛ 정도의 두께로 코팅될 수 있다. The low friction resin composition may be included in the coating of the skirt portion of an automobile piston. The skirt of the automobile piston may be coated with a thickness of about 10 μm with a coating agent including the low friction resin composition to reduce friction with the inner surface of the cylinder.
상기 탄소나노튜브는 저마찰, 고경도, 고탄성계수, 고분산성을 갖는 재질로, 상기 피스톤의 스커트부에 코팅되면, 마찰계수가 작아지고, 마모율이 감소한다. The carbon nanotubes are made of a material having low friction, high hardness, high modulus of elasticity, and high dispersibility. When the carbon nanotube is coated on the skirt of the piston, the friction coefficient is reduced, and the wear rate is reduced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브의 함량에 따라 마찰 계수의 변화를 나타내는 그래프이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브의 함량에 따라 마모율의 변화를 나타내는 그래프이다. 1 is a graph showing a change in friction coefficient according to the content of carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention, Figure 2 shows a change in wear rate according to the content of carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention It is a graph.
일 실시예에 따라 용매는 40 내지 60 wt%, 바인더는 10 내지 40 wt%, 및 탄소나노튜브는 0.5 내지 5.0 wt%가 포함되고, 내열마모수지로 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 10 내지 20 wt%가 포함된다.According to an embodiment, the solvent includes 40 to 60 wt%, the binder is 10 to 40 wt%, and the carbon nanotubes include 0.5 to 5.0 wt%, and polytetrafluoroethylene (PTFE) 10 to 20 is a heat resistant wear resin. wt% is included.
상기 용매로는 N-메틸피롤리돈(NMP) 또는 γ-부티로락톤(GBL)가 사용될 수 있고, 상기 바인더로는 폴리아미드이미드(PAI)가 사용될 수 있다.
N-methylpyrrolidone (NMP) or γ-butyrolactone (GBL) may be used as the solvent, and polyamideimide (PAI) may be used as the binder.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 수지 조성물과 같이 탄소나노튜브가 포함되지 않은 경우는 마찰계수가 0.15이고, 마모율이 8 X 10-6 mm3/Nm 로 측정되었다. 1 and 2, when the carbon nanotubes are not included as in the resin composition according to the prior art, the friction coefficient was 0.15 and the wear rate was measured as 8
반면, 본 발명의 일 실시예에 따라 탄소나노튜브가 0.5 내지 5.0 wt% 포함된 경우에는 마찰계수가 0.04 내지 0.08이고, 마모율이 1.5 내지 5 X 10-6 mm3/Nm 로 측정되었다. On the other hand, when the carbon nanotubes contain 0.5 to 5.0 wt% according to one embodiment of the present invention, the friction coefficient was 0.04 to 0.08 and the wear rate was measured to 1.5 to 5
즉, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 탄소나노튜브의 함량이 0.5 내지 5.0 wt%일 때, 마찰 및 마모 특성이 종래 기술에 비하여 개선됨을 알 수 있다. 구체적으로 탄소나노튜브를 포함하지 않는 종래기술과 대비하여 마찰계수는 약 30%, 마모율은 약 80% 감소함을 알 수 있다. That is, referring to Figures 1 and 2, it can be seen that when the content of the carbon nanotubes of 0.5 to 5.0 wt% according to an embodiment of the present invention, the friction and wear characteristics are improved compared to the prior art. Specifically, it can be seen that the friction coefficient is reduced by about 30% and the wear rate by about 80% compared with the prior art that does not include carbon nanotubes.
또한, 탄소나노튜브의 함량이 0.5 내지 2.0 wt%일 때, 마찰 및 마모 특성이 우수하며, 특히 0.5 내지 1.0 wt%일 때 마찰 및 마모 특성이 가장 우수함을 알 수 있다.
In addition, when the content of the carbon nanotubes of 0.5 to 2.0 wt%, the friction and wear properties are excellent, especially when the 0.5 to 1.0 wt% it can be seen that the friction and wear properties are the most excellent.
이하에서는 저마찰 수지 조성물을 함량과 조성에 대한 실시예를 더욱 상세히 살펴보기로 한다. Hereinafter, the low friction resin composition will be described in more detail with respect to Examples.
아래의 표 1은 저마찰 수지 조성물을 함량과 조성에 따른 실시예들을 나타낸 것이다.
Table 1 below shows examples of the low friction resin composition according to the content and composition.
미량
a very
표 1에 도시된 본 발명인 저마찰 수지 조성물의 실험예들은 용매; 바인더; 및 탄소나노튜브를 포함하는 고체 윤활제를 포함할 수 있다. Experimental examples of the low friction resin composition of the present invention shown in Table 1 is a solvent; bookbinder; And it may include a solid lubricant comprising carbon nanotubes.
상기 용매는 40 내지 60 wt%, 상기 바인더는 10 내지 40 wt%, 및 상기 탄소나노튜브는 0.5 내지 1.5 wt%;가 포함될 수 있다.
40 to 60 wt% of the solvent, 10 to 40 wt% of the binder, and 0.5 to 1.5 wt% of the carbon nanotubes.
상기 용매는 N-메틸피롤리돈(NMP, N-methylpyrrolidone) 또는 γ-부티로락톤(GBL, γ-Butyrolactone)이 사용될 수 있다. γ-부티로락톤(GBL, γ-Butyrolactone)은 유해한 용매인 N-메틸피롤리돈에 비해 해롭지 않은 물질로, 이를 용매로 사용하면 환경 규제에 대응이 가능하다.As the solvent, N-methylpyrrolidone (NMP, N-methylpyrrolidone) or γ-butyrolactone (GBL, γ-Butyrolactone) may be used. γ-butyrolactone (GBL, γ-Butyrolactone) is not harmful compared to the harmful solvent N-methylpyrrolidone, and can be used as a solvent to cope with environmental regulations.
상기 바인더는 폴리아미드이미드를 포함할 수 있다. The binder may comprise polyamideimide.
상기 저마찰 수지 조성물은 시료 #03 및 #04와 같이 내열마모수지로 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, Polytetrafluoroethylene)을 포함할 수 있다. 그 함량은 5 내지 20 wt%이 될 수 있다. The low friction resin composition may include polytetrafluoroethylene (PTFE, Polytetrafluoroethylene) as a heat-resistant wear resin as in
탄소나노튜브와 함께 다른 고체 윤활제인 그라파이트와 MoS2가 첨가되는 실험예 # 03의 경우에는 내열마모수지는 5 내지 15 wt%가 포함될 수 있다. In the case of
또한, 고체 윤활제로 탄소나노튜브만을 포함하는 실험예 # 04의 경우에는 내열마모수지는 10 내지 20 wt%가 포함될 수 있다.
In addition, in the case of
실험예 #01의 경우에는 탄소나노튜브와 함께 사용되는 고체 윤활제로 그라파이트만 사용되고 있으며, 상기 그라파이트는 10 내지 20 wt%가 포함될 수 있다.
In
실험예 #02의 경우에는 탄소나노튜브와 함께 사용되는 고체 윤활제로 그라파이트와 MoS2를 더 포함하며, 상기 그라파이트는 3 내지 8 wt%가 포함되고, 상기 MoS2는 8 내지 16 wt%가 포함될 수 있다.
또한, 실험예 #03의 경우에도 탄소나노튜브와 함께 사용되는 고체 윤활제로 그라파이트와 MoS2를 더 포함하며, 상기 그라파이트는 2 내지 5 wt%가 포함되고, 상기 MoS2는 5 내지 10 wt%가 포함될 수 있다.
In addition, in
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조성비에 따른 마찰 계수의 변화를 나타내는 그래프이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조성비에 따른 마모율의 변화를 나타내는 그래프이다.
3 is a graph showing a change in the friction coefficient according to the composition ratio according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a graph showing a change in wear rate according to the composition ratio according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4를 참조하면, 각각의 시료, #01 내지 04의 경우에 있어서, 마찰계수는 각각 0.11, 0.08, 0.05, 0.04로 고체 윤활제로 탄소나노튜브만을 포함하고, 내열마모수지로 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하는 시료 #04의 경우가 가장 낮은 마찰계수를 나타낸다. 3 and 4, in the case of each of the samples, # 01 to 04, the friction coefficient is 0.11, 0.08, 0.05, 0.04, respectively, containing only carbon nanotubes as a solid lubricant, polytetra as a heat-resistant wear
또한, 각각의 시료, #01 내지 04의 경우에 있어서, 마모율은 각각 3.6 X 10-6 mm3/Nm, 2.2 X 10-6 mm3/Nm, 1.5 X 10-6 mm3/Nm, 및 1.5 X 10-6 mm3/Nm로, 고체 윤활제로 탄소나노튜브만을 포함하고, 내열마모수지로 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하는 시료 #04와 함께 그라파이트, MoS2, 및 탄소나노튜브를 포함하는 고체 윤활제와 내열마모수지로 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하는 시료 #03의 경우가 가장 낮은 마모율을 나타낸다.
In addition, for each sample, # 01 to 04, the wear rate was 3.6 X 10 -6 mm 3 / Nm, 2.2 X 10 -6 mm 3 / Nm, 1.5 X 10 -6 mm 3 / Nm, and 1.5, respectively. Solid lubricant comprising graphite, MoS2, and carbon nanotubes with
고체 윤활제로 그라파이트만을 사용하는 종래기술에 따른 비교예와 비교하여, 그라파이트 및 탄소나노튜브를 고체 윤활제로 포함하는 시료 #01의 마찰계수가 약 27% 정도 감소하였음을 확인할 수 있다. Compared with the comparative example according to the prior art using only graphite as a solid lubricant, it can be seen that the friction coefficient of
또한, 고체 윤활제로 그라파이트만을 사용하는 종래기술에 따른 비교예와 비교하여, 그라파이트 및 탄소나노튜브를 고체 윤활제로 포함하는 시료 #01의 마모율은 가 약 55% 정도 감소하였음을 확인할 수 있다.
In addition, compared to the comparative example according to the prior art using only graphite as a solid lubricant, it can be seen that the wear rate of
특히, 내열 마모 수지로 폴리테트라플루오로에틸렌과 고체 윤활제로 탄소나노튜브만을 첨가한 경우인 시료 #04의 경우는 탄소나노튜브가 포함되지 않은 종래기술에 따른 비교예와 비교하여, 마찰계수는 약 73% 감소하고, 마모율은 약 81% 감소하였음을 확인할 수 있었다. Particularly, in case of
Claims (13)
바인더; 및
탄소나노튜브(CNT)를 포함하는 고체 윤활제;
를 포함하는 저마찰 수지 조성물.
menstruum;
bookbinder; And
Solid lubricants including carbon nanotubes (CNT);
Low friction resin composition comprising a.
상기 용매는 40 내지 60 wt%,
상기 바인더는 10 내지 40 wt%, 및
상기 탄소나노튜브는 0.5 wt% 내지 5.0 wt%를 포함하는 저마찰 수지 조성물.
The method of claim 1,
The solvent is 40 to 60 wt%,
The binder is 10 to 40 wt%, and
The carbon nanotubes are low friction resin composition comprising 0.5 wt% to 5.0 wt%.
내열마모수지를 더 포함하는 저마찰 수지 조성물.
3. The method according to claim 1 or 2,
A low friction resin composition further comprising a heat resistant wear resin.
상기 내열마모수지는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 포함하는 저마찰 수지 조성물.
The method of claim 3, wherein
The heat-resistant wear resin is a low friction resin composition containing polytetrafluoroethylene (PTFE).
상기 내열마모수지는 5 내지 20 wt%가 포함되는 저마찰 수지 조성물.
5. The method of claim 4,
The heat-resistant wear resin is a low friction resin composition containing 5 to 20 wt%.
상기 내열마모수지는 5 내지 15 wt%가 포함되는 저마찰 수지 조성물.
The method of claim 5, wherein
The heat-resistant wear resin is low friction resin composition containing 5 to 15 wt%.
상기 고체 윤활제는 그라파이트(Graphite)를 더 포함하며,
상기 그라파이트는 10 내지 20 wt%가 포함되는 저마찰 수지 조성물.
3. The method according to claim 1 or 2,
The solid lubricant further includes graphite (Graphite),
The graphite is a low friction resin composition containing 10 to 20 wt%.
상기 고체 윤활제는 그라파이트 및 MoS2를 더 포함하며,
상기 그라파이트는 3 내지 8 wt%가 포함되고, 상기 MoS2는 8 내지 16 wt%가 포함될 수 저마찰 수지 조성물.
3. The method according to claim 1 or 2,
The solid lubricant further includes graphite and MoS2,
The graphite may contain 3 to 8 wt%, the MoS 2 may include 8 to 16 wt% low friction resin composition.
상기 고체 윤활제는 그라파이트 및 MoS2를 더 포함하며,
상기 그라파이트는 2 내지 5 wt%가 포함되고, 상기 MoS2는 5 내지 10 wt%가 포함되는 저마찰 수지 조성물.
3. The method according to claim 1 or 2,
The solid lubricant further includes graphite and MoS2,
The graphite is included in the 2 to 5 wt%, MoS2 is included in the low friction resin composition 5 to 10 wt%.
상기 바인더는 폴리아미드이미드(PAI)를 포함하는 저마찰 수지 조성물.
The method of claim 1,
The binder is a low friction resin composition containing polyamideimide (PAI).
상기 용매는 N-메틸피롤리돈(NMP) 또는 γ-부티로락톤(GBL)을 포함하는 저마찰 수지 조성물.
The method of claim 1,
The solvent is low friction resin composition comprising N-methylpyrrolidone (NMP) or γ-butyrolactone (GBL).
폴리아미드이미드 10 내지 40 wt%;
그라파이트 2 내지 10 wt%;
MoS2 2 내지 10 wt%;
탄소나노튜브 0.5 내지 1.5 wt%; 및
폴리테트라플루오로에틸렌 5 내지 15 wt%;
를 포함하는 저마찰 수지 조성물.
γ-butyrolactone 40 to 60 wt%;
Polyamideimide 10-40 wt%;
Graphite 2-10 wt%;
MoS 2 2-10 wt%;
0.5 to 1.5 wt% carbon nanotubes; And
Polytetrafluoroethylene 5-15 wt%;
Low friction resin composition comprising a.
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2012
- 2012-07-18 KR KR1020120078171A patent/KR20140011627A/en not_active Application Discontinuation
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