KR20180076640A - 기어오일 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기어오일 조성물에 관한 것으로서, 상세하게는 기유 85 내지 99중량%; 고체윤활제 0.5 내지 2중량%; 분산제 0.1 내지 0.5중량%; 및 첨가제 0.4 내지 7중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이황화텅스텐을 고체윤활제로서 함유한 내마모성 및 극압성능이 향상된 기어오일 조성물에 관한 것이다.

Description

기어오일 조성물{Gear oil composition}

본 발명은 기어오일 조성물에 관한 것으로서, 상세하게는 종래 윤활유 첨가제에 비해 내산화성 및 내압성이 향상됨은 물론이고, 고온, 고압, 고부화 상태의 가혹한 조건에서도 윤활성을 유지할 수 있는 이황화텅스텐을 고체윤활제로서 함유한, 내마모성 및 극압성능이 향상된 기어오일 조성물에 관한 것이다.

자동차 엔진은 사용기간이 길어질수록 금속간 마찰이 발생하는 구동 부위인 피스톤과 연소실 내벽, 피스톤링, 밸브의 개폐를 위한 캠샤프트 및 왕복운동을 회전운동으로 전환하는 크랭크축 베어링 등에 금속간 마찰 부위에서 마찰 및 마모가 지속적으로 발생하며, 이러한 마찰 및 마모와 함께 내연기관에서 발생되는 연소열에 의한 작용으로 윤활유의 산화 및 열화가 촉진되고 엔진내부에 오일 찌꺼기가 발생한다.

또한, 일반적으로 초고온, 진공상태, 극하중, 저속 및 회전 상태에서 마찰 이론과는 무관한 마찰현상이 발생함에 따라, 종래 개발되어 적용 중인 윤활유 첨가제, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌) 또는 이황화몰리브데늄(MoS₂)만으로는 가혹한 환경 조건 및 특수조건 하에서 충분한 마찰 및 마모에 대한 방지 효과를 나타낼 수 없는 한계가 존재한다.

더욱이, 이황화몰리브데늄를 포함한 윤활유의 경우, 내마모 특성의 향상이 높지 않고, 고온에서 산화몰리브데늄으로 변화한다는 단점이 있어, 이를 대체할 수 있는 기술 개발이 요구된다.

이에, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 종래 윤활유 첨가제에 비해 내산화성 및 내압성이 향상됨은 물론이고, 고온, 고압, 고부화 상태의 가혹한 조건에서도 윤활성을 유지할 수 있는 이황화텅스텐을 고체윤활제로서 함유한, 내마모성 및 극압성능이 향상된 기어오일 조성물을 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면,

기유 85 내지 99중량%;

고체윤활제 0.5 내지 2중량%;

분산제 0.1 내지 0.5중량%; 및

첨가제 0.4 내지 7중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기어오일 조성물이 제공된다.

본 발명에 따른 기어오일 조성물은 나노플로렌 구조를 갖는 이황화텅스턴을 고체윤활제로서 포함함에 따라 마찰성능이 현저히 향상되어 보다 가혹한 조건에서도 용이하게 윤활성을 나타낼 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노플로렌구조의 이황화텅스텐을 나타낸 전자현미경 사진이다.

본 발명은 기어오일 조성물에 관한 것으로서, 상세하게는 종래 윤활유 첨가제에 비해 내산화성 및 내압성이 향상됨은 물론이고, 고온, 고압, 고부화 상태의 가혹한 조건에서도 윤활성을 유지할 수 있는 이황화텅스텐을 고체윤활제로서 함유한, 내마모성 및 극압성능이 향상된 기어오일 조성물에 관한 것이다.

이하 본 발명을 자세히 설명하기로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면,

기유 85 내지 99중량%;

고체윤활제 0.5 내지 2중량%;

분산제 0.1 내지 0.5중량%; 및

첨가제 0.4 내지 7중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기어오일 조성물이 제공된다.

본 발명, 기어오일 조성물에 있어서 기유(base oil)는 마찰부위에 윤활막을 형성하여 실질적인 윤활작용을 하는 성분으로서, 특별히 한정되지 않으나 미네랄 오일, 폴리알파올레핀, 폴리알킬렌글리콜, 알킬벤젠, 폴리에테르,폴리올에스테르, 에틸렌알파올레핀 공중합체, 폴리뷰텐, 방향족 에스테르, 힌다드 에스테, 2염기성 에스테르, 파라핀계 광유 및 나프텐계 광유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.

바람직하게는 상기 기유는 미네랄 오일, 폴리알파올레핀 및 폴리알킬렌 글리콜로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이유는 기어오일 조성물에 있어서, 85 내지 99중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 85 내지 98중량%로 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 고체윤활제는 윤활이 어려운 경계마찰 조건에서 사용되는 것으로서, 특히, 대형 개방형기어와 같은 저속, 고하중 설비의 윤활을 향상시키기 위한 것으로, 상기 기어오일 조성물에 0.5 내지 2중량%로 포함되고, 이황화텡스텐(WS₂), 이황화몰리브덴(MoS₂), 안티모니옥사이드(Sb₂O₃), 그라파이트, 그래핀, 플로렌, 산화안티몬, 산화납, 산화티타니움, 산화철, 테프론(PTFE) 및 보론나이트라이드(BN)로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 고체 윤활제는 낮은 마찰계수를 갖는 이황화텡스텐(WS₂)으로, 상기 이황화텅스텐은 나노플로렌구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

도 1은 이황화텅스텐 고체윤활제의 전자현미경 사진을 나타낸 것으로, 이를 참고하면, 이황화텅스텐은 구형의 나노 플로렌구조를 가짐을 확인할 수 있고, 상기 고체윤활제인 이황화텅스텐은 나노플로렌구조를 가짐에 따라, 일반적인 조건에서는 구름 베어링의 볼과 같이 작용하여 윤활제의 윤활성을 촉진하고, 금속표면에 손상이 있는 경우에는 다층구조의 플러렌이 일정한 온도와 압력이 존재하게 되면 트라이보 필름을 방출하여 금속표면에 윤활이 되는 다층의 코팅막을 형성함으로써, 윤활성을 유지하도록 한다.

본 발명에 있어서, 분산제는 기어오일 조성물에 0.1 내지 0.5중량%로 포함되어, 고체윤활제인 나노플로렌구조의 이황화텅스텐과 함께 투입되어 고속 교반기에 의해 교반되어 상기 이황화텅스텐을 분산시킴으로써, 상기 이황화텅스텐이 부유된 상태를 유지할 수 있도록 한다. 상기 분산제는 특별히 한정되지 아니하여 당업계에서 사용되는 통상의 분산제는 모두 사용할 있으며, 바람직하게는 고분자 첨가제인 스티렌 이소프렌(styene isoprene)인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 첨가제는 기어오일 조성물에 0.4 내지 7중량%로 포함되며, 산화방지제 및 소포제인 것을 특징으로 한다.

상세하게는 상기 산화방지제는 기어오일 조성물에 1.0 내지 3.0중량%로 포함되며, 당업계에서 사용되는 통상의 물질을 모두 사용할 수 있고, 바람직하게는 p,p'-디옥틸디페닐아민(p,p'-dioctyldiphenylamine)인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 소포제는 기어오일 조성물에 0.01 내지 3중량%로 포함되고, 당업계에서 사용되는 통상의 물질을 모두 사용할 수 있고, 바람직하게는 실리콘 소포제인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

<실시예>

1. 기어오일 내마모성능 시험

고체윤활제로 나노플로렌구조를 갖는 이황화텅스텐을 포함하여 제조된 기어오일 조성물(실시예)과, 고체윤활제로서 이황화텅스텐 외에 종래 시판되는 고체윤활제를 포함한 기어오일 조성물(대조군)에 대한 기어오일 내마모성능 시험을 실시하였다.

이때, 실시예의 기어오일 조성물은 기유 85~98중량%, 나노플로렌구조를 갖는 이황화텅스텐은 0.5~2중량%, 산화방지제(p,p'-dioctyldiphenylamine)는 1.0~3.0중량%, 분산제(styene isoprene) 0.1 내지 0.5중량% 및 소포제(실리콘 소포제) 0.01중량%를 포함하여 제조하였으며, 대조군은 상기 기어오일 조성물에 있어서 고체윤활제를 성분만이 상이할 뿐, 상기 실시예와 동일한 방법으로 제조되었다.

이에 따른 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

시험	쉘식 4-ball 내마모성 시험
시험조건	타입: ball on ball 시간: 60분 rpm : 1200rpm 온도: 75℃
샘플	대조군	실시예
결과(mm)	0.78	0.56

2. 기어오일 극압성능 시험

상기 제조한 실시예 및 대조군에 대하여 극압성능 시험을 실시하여 하기 표 2에 나타내었다.

시험	쉘식 4-ball 극압시험
시험조건	타입: ball on ball 시간: 10분 rpm : 1760rpm 온도: 25℃
샘플	대조군	실시예
결과(kg)	160	500

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (5)

1. 기유 85 내지 99중량%;
   고체윤활제 0.5 내지 2중량%;
   분산제 0.1 내지 0.5중량%; 및
   첨가제 0.4 내지 7중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기어오일 조성물.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 기유는 미네랄 오일, 폴리알파올레핀, 폴리알킬렌글리콜, 알킬벤젠, 폴리에테르,폴리올에스테르, 에틸렌알파올레핀 공중합체, 폴리뷰텐, 방향족 에스테르, 힌다드 에스테, 2염기성 에스테르, 파라핀계 광유 및 나프텐계 광유로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 기어오일 조성물.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 고체윤활제는 이황화텅스텐인 것을 특징으로 하는, 기어오일 조성물.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 이황화텅스텐은, 나노플로렌구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 기어오일 조성물.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 첨가제는 산화방지제 및 소포제인 것을 특징으로 하는, 기어오일 조성물.
   

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