KR20200069746A - Coating composition of piston-skirt section for internal combustion engine and coating method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물에 관한 것으로, 친환경이고 고내구성의 특성을 갖는 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물 및 이를 이용한 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine, and relates to a piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine having eco-friendly and high durability characteristics and a method for coating a piston skirt portion for an internal combustion engine using the same.
일반적으로 차량 내연기관의 엔진을 구성하는 부품은 엔진 전체의 골격과 외곽을 형성하는 실린더 블록, 실린더 헤드, 실린더 커버, 흡배기 매니폴트 및 엔진 베어링 등의 정지부품과, 피스톤, 크랭크 기구, 캠 축, 흡배기 밸브 기구 등의 운동부품이 포함되어 있다. In general, the components constituting the engine of an internal combustion engine of a vehicle include stationary parts such as cylinder blocks, cylinder heads, cylinder covers, intake and exhaust manifolds, and engine bearings, which form the entire skeleton and outline of the engine, pistons, crank mechanisms, camshafts Movement parts such as intake and exhaust valve mechanisms are included.
이 중에서 도 1에 도시된 바와 같이, 피스톤(100)은 원통형으로 도시되어 있으며, 피스톤 헤드(piston head, 10), 링 랜드(ring land, 20) 및 스커트부(skirt section, 30) 등으로 구성되어 있다. 이처럼 구성된 피스톤은 실린더 내에서 고온, 30 내지 40kg/cm2 정도의 고압의 가스압력을 받아 고속의 왕복운동을 하며 커넥트 로드를 통해 크랭크 축에 회전력을 발생시키는 일을 하여 성능을 크게 좌우하는 엔진의 주요 부품으로 피스톤의 구조, 형상 및 재질까지 최적화된 설계를 요구하는 부품이다.Among them, as shown in Figure 1, the
특히 피스톤 아랫부분이 되는 스커트부(30)는 피스톤이 운동할 때 실린더 내벽과 필연적으로 접촉하게 되어 지속적으로 측압(thrust)을 받으며, 이러한 피스톤 스커트부의 마찰면에 코팅된 코팅막(40)은 마찰손실에 의한 연비성능 악화, 내마모성 부족에 따른 피스톤 스커핑(piston scuffing) 발생하는 것을 방지하고자 양호한 내마모성, 낮은 마찰계수를 발휘함으로써 내연기관 엔진의 고회전, 저연비, 저소음 등의 효과를 갖는 다양한 코팅제가 개발되어 적용하고 있다.Particularly, the
통상적으로 종래에 피스톤 스커트부의 마찰저감 및 내마모성 등의 향상을 위해 코팅 조성물에서는 화학적으로 안정하고, 내열성이 우수한 유기용매로 N-메틸피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP)를 사용하였으나, 이 N-메틸피롤리돈(NMP)는 임산부 및 가임기 여성에 심각한 영향을 끼치는 독성의 유기용매로서 유럽에서는 N-메틸피롤리돈(NMP) 0.3% 이상인 혼합물 시장 출시를 금지하는 등 환경 규제 대상물질로써 대두되고 있다. 따라서 이를 대신한 친환경성의 피스톤 스커트부 코팅 조성물의 개발이 요구되고 있는 실정이다.Conventionally, N-methylpyrrolidone (NMP) was used as an organic solvent that is chemically stable and has excellent heat resistance in the coating composition to improve friction reduction and abrasion resistance of the piston skirt portion. , This N-methylpyrrolidone (NMP) is a toxic organic solvent that seriously affects pregnant women and women of childbearing potential.It is subject to environmental regulations, such as banning the market of mixtures with 0.3% or more of N-methylpyrrolidone (NMP) in Europe. It is emerging as a substance. Accordingly, there is a need to develop an eco-friendly coating composition for a piston skirt portion instead of this.
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 내연기관에서 피스톤 스커트부의 마찰저감 및 내마모성 향상을 위해 종래 코팅 조성물에서 사용되었던 용매로 N-메틸피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone)을 대체하여 감마부티로락톤(gamma-butyrolactone)를 사용함으로써 친환경인 특성을 갖으며, 또한, 엔진 출력 향상, 엔진 오일 저점도화, 소음 저감을 위한 피스톤과 라이너 간극 축소 등으로 인해 피스톤 스커트부의 마찰 및 마모 가혹도가 증가 되므로 마찰이 저감되고 내마모성이 향상된 고내구성의 특성을 갖는 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물 및 이를 이용한 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the technical problem to be achieved in the present invention in consideration of the above points is N-methylpyrrolidone (N-methyl-2-pyrrolidone) as a solvent used in a conventional coating composition to reduce friction and improve abrasion resistance of the piston skirt portion in an internal combustion engine. ) To use eco-friendly characteristics by using gamma-butyrolactone, and also friction of the piston skirt due to engine power improvement, engine oil low viscosity, noise reduction, and piston and liner clearance reduction And it is an object of the present invention to provide a coating composition for a piston skirt portion for an internal combustion engine and a method for coating a piston skirt portion for an internal combustion engine using the same, as frictionality is reduced and abrasion resistance is improved because wear severity is increased.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물은, 바인더로 폴리아미드이미드(palyamide imide), 고체 윤활제로 몰리브덴 디설파이드(molybdenum disulfide, MoS2)와 그라파이트(graphite), 실란 커플링제(Si coupling agent) 및 용매로 감마부티로락톤(gamma-butyrolactone)를 포함하며, 보다 상세하게는 폴리아미드이미드(palyamide imide) 15 내지 21 중량%, 몰리브덴 디설파이드(MoS2) 7 내지 11 중량%, 그라파이트(graphite) 13 내지 17 중량%, 실란 커플링제(Si coupling agent) 0.5 내지 1.5 중량%, 및 감마부티로락톤(gamma-butyrolactone) 54 내지 60 중량%을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the coating composition of the piston skirt portion for an internal combustion engine of the present invention is a polyamideimide as a binder, molybdenum disulfide (MoS 2 ) and graphite as a solid lubricant, graphite, and a silane couple Contains a coupling agent (Si coupling agent) and gamma-butyrolactone as a solvent, and more specifically, 15 to 21% by weight of polyamideimide (palyamide imide), 7 to 11% by weight of molybdenum disulfide (MoS 2 ) , Graphite 13 to 17% by weight, silane coupling agent (Si coupling agent) 0.5 to 1.5% by weight, and gamma-butyrolactone (gamma-butyrolactone) 54 to 60% by weight.
바인더인 폴리아미드이미드의 함량이 상기 제시된 범위를 벗어나 15 중량% 미만이면, 고체 윤활제로 첨가되는 몰리브덴 디설파이드를 피코팅물 표면에 고정시키는 역할을 충분히 하지 못해 고체 윤활제인 몰디브덴 디설파이드가 내연기관 피스톤 스커트부에서 코팅이 탈락이 발생할 수 있는 문제가 있으며, 반대로 폴라아미드이미드가 21 중량%를 초과하면 마찰계수가 증가되어 마찰 특성이 악화되는 문제점이 발생할 수 있다.If the content of the polyamideimide as a binder is less than 15% by weight outside the above-mentioned range, the solid lubricant, maldibdenum disulfide, which is a solid lubricant, does not serve to fix the molybdenum disulfide added as a solid lubricant to the surface of the coated object. On the contrary, there is a problem that the coating may fall off, and, on the contrary, when the polaramide imide exceeds 21% by weight, a friction coefficient is increased and a friction characteristic may be deteriorated.
상기 몰리브덴 디설파이드(MoS2)의 함량이 7 중량% 미만이면, 고체 윤활제의 함량이 적어지는 것이므로 마찰 특성이 악화되는 문제가 있고, 이와 반대로 몰리브덴 디설파이드(MoS2)의 함량이 11 중량%를 초과하면 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물이 피코팅물인 피스톤 스커트부 모재의 계면에서 밀착력이 감소하는 문제가 발생할 수 있다.If the content of the molybdenum disulfide (MoS 2 ) is less than 7% by weight, there is a problem in that the frictional properties are deteriorated because the content of the solid lubricant is reduced. On the contrary, when the content of molybdenum disulfide (MoS 2 ) exceeds 11% by weight The piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine may have a problem that adhesion is reduced at an interface of a base material of a piston skirt portion to be coated.
그리고 상기 몰리브덴 디설파이드는 전체 몰리브덴 디설파이드에서 입자의 크기가 2㎛ 이상이 10 부피% 미만으로 포함된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 만약 몰리브덴 디설파이드의 입자의 크기가 2㎛ 이상인 것이 10 부피% 이상으로 포함하면, 몰리브덴 디설파이드의 입자의 크기가 전체적으로 커지면서 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물에서 표면 분산성이 줄어 마찰 특성이 악화되는 문제가 발생한다.In addition, it is preferable to use the molybdenum disulfide having a particle size of 2 μm or more and less than 10% by volume in all molybdenum disulfide. If the particle size of the molybdenum disulfide is 2 µm or more inclusive of 10% by volume or more, the particle size of the molybdenum disulfide increases as a whole, and the surface dispersibility decreases in the piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine, resulting in deterioration of friction characteristics do.
본 발명의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물에서 고체 윤활제로 상기 몰리브덴 디설파이드(MoS2)와 함께 첨가하는 상기 그라파이트는 13 중량% 미만이면 마찰 특성이 악화되는 문제가 있고, 그라파이트가 17 중량%를 초과하면 그라파이트 함량이 많아 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물의 점도가 30,000 cps 미만으로 최적의 코팅 두께인 5㎛ 내지 15㎛를 유지 못한다.In the piston skirt part coating composition for an internal combustion engine of the present invention, when the graphite added with the molybdenum disulfide (MoS 2 ) as a solid lubricant is less than 13% by weight, there is a problem that deterioration in friction properties, and when the graphite exceeds 17% by weight Due to the large amount of graphite, the viscosity of the coating composition of the piston skirt portion for an internal combustion engine is less than 30,000 cps, and thus the optimum coating thickness of 5 μm to 15 μm cannot be maintained.
본 발명의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물에 포함되는 상기 실란 커플링제(Si coupling agent)는 Si 원자를 중심으로 한쪽은 유기관능기, 다른 한쪽은 무기관능기가 결합된 형태의 화학물질로서, 유기관능기는 바인더인 폴리아미드이미드에 결합하고 무기관능기는 고체 윤활제인 몰리브덴 디설파이드(MoS2)와 같은 무기물과 결합하여 조성물 내에 분산성을 향상시키는 작용과 결합구조를 강화시켜 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅층의 내마모성을 향상시키는 역할을 한다. 이와 같은 실란 커플링제로는 에폭시(Epoxy)계 실란 및 아미노(Amino)계 실란을 바람직하게 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고 다양한 실란 커플링제를 사용할 수 있다.The silane coupling agent (Si coupling agent) contained in the coating composition of the piston skirt portion for an internal combustion engine of the present invention is a chemical substance in which one of the organic functional groups is centered on the Si atom and the other is an inorganic functional group. It binds to the polyamideimide which is a binder and the inorganic functional group is combined with an inorganic substance such as molybdenum disulfide (MoS 2 ), which is a solid lubricant, to improve the dispersibility in the composition and to strengthen the bonding structure, thereby improving the abrasion resistance of the piston skirt portion coating layer for internal combustion engines. It plays a role. As the silane coupling agent, an epoxy-based silane and an amino-based silane may be preferably used, but various silane coupling agents are not necessarily limited thereto.
상기 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물은 점도가 30,000 내지 40,000 cps인 것이 바람직하다.The piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine preferably has a viscosity of 30,000 to 40,000 cps.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해서 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 방법은, 도 1에 도시된 바와 같이 폴리아미드이미드(palyamide imide) 15 내지 21 중량%, 몰리브덴 디설파이드(molybdenum disulfide) 7 내지 11중량%, 그라파이트(graphite) 13 내지 17 중량%, 실란 커플링제(Si coupling agent) 0.5 내지 1.5 중량%, 및 용매로 감마부티로락톤(gamma-butyrolactone) 54 내지 60 중량%를 포함하는 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물을 준비하는 단계(S100), 및 내연기관의 피스톤 스커트부 표면에 상기 준비된 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물을 도포하여 코팅층을 형성하는 단계(S200)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve another object of the present invention, the piston skirt portion coating method for an internal combustion engine is 15 to 21% by weight of polyamideimide, 7 to 11% by weight of molybdenum disulfide, as shown in FIG. 1. , Graphite 13 to 17% by weight, a silane coupling agent (Si coupling agent) 0.5 to 1.5% by weight, and a solvent, gamma-butyrolactone (gamma-butyrolactone) 54 to 60% by weight of the piston skirt portion for an internal combustion engine It characterized in that it comprises a step of preparing a coating composition (S100), and forming a coating layer by applying the coating composition of the prepared piston skirt portion for the internal combustion engine on the surface of the piston skirt portion of the internal combustion engine (S200).
그리고 상기 코팅층을 형성하는 단계(S200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 피코팅물인 내연기관의 피스톤을 예열하는 예열 단계(S210), 상기 예열된 내연기관의 피스톤에서 피스톤 스커트부의 표면에 상기 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물을 도포하는 피스톤 스커트부 코팅 조성물 도포 단계(S220), 및 도포된 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물을 경화하여 코팅층을 형성하는 단계(S230)를 포함할 수 있다.And the step of forming the coating layer (S200), as shown in Figure 3, the preheating step (S210) of preheating the piston of the internal combustion engine to be coated, the internal combustion on the surface of the piston skirt portion of the piston of the preheated internal combustion engine The piston skirt portion coating composition for applying the engine piston skirt portion coating composition may be applied (S220), and curing the applied piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine to form a coating layer (S230).
상기 예열단계(S210)는, 상기 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물이 도포되기 전에 상기 피코팅물인 내연기관의 피스톤을 50 내지 70℃로 예열할 수 있다.In the preheating step (S210), the piston of the internal combustion engine as the object to be coated may be preheated to 50 to 70° C. before the coating composition of the piston skirt portion for the internal combustion engine is applied.
만약 피코팅물인 내연기관의 피스톤의 예열온도가 50℃ 미만이면 이후, 코팅 조성물을 경화하여 경화된 코팅층에 기포가 발생하고, 반대로 예열온도가 70℃ 초과 온도에서는 기포 발생이 없으나 불가피한 가열에 따르는 에너지 비용의 증가하므로 70℃ 이하 온도가 바람직하다.If the preheating temperature of the piston of the internal combustion engine, which is a coated material, is less than 50°C, air bubbles are generated in the cured coating layer by curing the coating composition. Conversely, when the preheating temperature exceeds 70°C, no air bubbles are generated, but energy due to inevitable heating Temperatures below 70°C are preferred because of the increased cost.
상기 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물 도포 단계(S220)는, 스크린 프린팅, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 그라비아 프린팅 및 오프셋 프린팅 중 에서 선택되는 어느 하나를 통해 수행될 수 있으며, 보다 바람직하게는 스크린 프린팅 방법으로 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물을 도포할 수 있다.The step of applying the coating composition for the piston skirt portion for the internal combustion engine (S220) may be performed through any one selected from screen printing, spin coating, spray coating, dip coating, inkjet printing, gravure printing and offset printing, and more preferably For example, a coating composition for a piston skirt portion for an internal combustion engine may be applied by a screen printing method.
보다 구체적으로 상기 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물 도포 단계가 스크린 프린팅 방법으로 수행되는 경우, 50 메쉬(mesh) 내지 300 메쉬(mesh)를 갖는 스크린 메쉬(screen mesh)을 이용하여 상기 예열된 피스톤 스커트부의 표면에 상기 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물을 도포할 수 있고, 바람직하게는 100 메쉬(mesh) 초과 300 메쉬(mesh) 이하의 스크린 메쉬(screen mesh)를 갖는 스크린 메쉬(screen mesh)를 사용할 수 있으며, 더 바람직하게는 100 메쉬(mesh) 초과 250 메쉬(mesh)이하의 스크린 메쉬를 사용할 수 있다.More specifically, when the coating step of the coating composition for the piston skirt portion for an internal combustion engine is performed by a screen printing method, the preheated piston skirt portion is used using a screen mesh having 50 mesh to 300 mesh. The coating composition for the piston skirt portion for the internal combustion engine may be applied to the surface, and preferably, a screen mesh having a screen mesh of more than 100 mesh and less than 300 mesh may be used. , More preferably, a screen mesh of more than 100 mesh and less than 250 mesh may be used.
만약 상기 스크린 메쉬가 50 메쉬(mesh) 이하이면 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물의 코팅 두께가 요구되는 최적의 코팅 두께인 5㎛ 내지 15㎛에 미달되고, 300 메쉬(mesh) 초과 시에는 코팅 조성물의 코팅이 불가하다.If the screen mesh is 50 mesh or less, the coating thickness of the piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine is less than 5 μm to 15 μm, which is the optimum coating thickness required, and when it exceeds 300 mesh, Coating is not possible.
또한, 상기 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물 도포 단계는, 상기 예열된 피스톤 스커트부의 표면에 상기 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물을 두께 5 내지 15㎛로 도포하는 것이 바람직하다.In addition, in the step of applying the coating composition for the piston skirt portion for the internal combustion engine, it is preferable to apply the coating composition for the piston skirt portion for the internal combustion engine to a thickness of 5 to 15 μm on the surface of the preheated piston skirt portion.
상기 코팅층을 형성하는 단계는, 도포된 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물을 온도 200 내지 220℃에서 20 내지 50분 동안 경화시켜 피스톤 스커트부 코팅 조성물을 경화할 수 있다.In the step of forming the coating layer, the coated piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine may be cured at a temperature of 200 to 220° C. for 20 to 50 minutes to cure the piston skirt portion coating composition.
상기 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물을 200℃ 미만의 온도에서 경화시키면 낮은 온도로 인해 바인더인 폴리아미드이미드(palyamide imide)의 미경화가 발생할 수 있으며, 반대로 220℃를 초과하는 온도에서는 더 높은 온도여도 220℃에서의 경화도와 동일하므로 불가피한 가열에 따르는 에너지 비용의 증가하므로 220℃ 이하 온도로 경화하는 것이 바람직하다.When the coating composition of the piston skirt portion for an internal combustion engine is cured at a temperature of less than 200° C., uncured polyamide imide, which is a binder, may occur due to a low temperature. Conversely, at a temperature exceeding 220° C., even at a higher temperature, 220 It is preferable to cure at a temperature of 220° C. or lower since the energy cost of heating is unavoidable because it is the same as the cure at ℃.
상기 내연기관용 피스톤 스터트부 코팅 조성물에서 상기 몰리브덴 디설파이드는 전체 몰리브덴 디설파이드에서 입자의 크기가 2㎛ 이상이 10 부피% 미만으로 포함된 것을 사용할 수 있다.In the piston stud portion coating composition for an internal combustion engine, the molybdenum disulfide may include particles having a particle size of 2 μm or more and less than 10% by volume in all molybdenum disulfide.
또한, 도포되는 상기 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물은 점도가 30,000 내지 40,000 cps일 수 있으며, 보다 바람직하게는 점도가 35,000 cps일 수 있다.In addition, the coating composition of the piston skirt portion for an internal combustion engine to be applied may have a viscosity of 30,000 to 40,000 cps, and more preferably a viscosity of 35,000 cps.
만약 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물이 상기 제시된 점도 범위를 벗어나면, 피스톤 스커트부의 표면에 상기 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물을 최적의 코팅 두께인 5㎛ 내지 15㎛를 유지 못하므로 상기 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물은 제시된 점도 범위를 만족하는 것이 바람직하다.If the piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine is outside the above-described viscosity range, the piston skirt portion coating composition for the internal combustion engine cannot maintain the optimum coating thickness of 5 μm to 15 μm on the surface of the piston skirt portion, so the piston skirt for the internal combustion engine It is preferred that the secondary coating composition satisfies the suggested viscosity range.
이와 같은 본 발명의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물의 기계적 물성 및 효과는 이하에서 살펴볼 실시예를 통해 보다 상세하게 설명한다.The mechanical properties and effects of the coating composition of the piston skirt portion for an internal combustion engine of the present invention will be described in more detail through examples to be described below.
본 발명의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물은 물질안전보건 규제에 대응하여 종래 코팅 조성물에서 사용되었던 용매로 N-메틸피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP)을 대체하여 감마부티로락톤(gamma-butyrolactone)를 사용함으로써 친환경적으로 작업자 및 사용자의 안전과 건강을 보호할 수 있는 효과가 있다.The piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine of the present invention replaces N-methylpyrrolidone (NMP) with a solvent used in a conventional coating composition in response to material safety and health regulations, thereby replacing gamma butyrolactone. By using (gamma-butyrolactone), there is an effect to protect the safety and health of workers and users in an environmentally friendly manner.
본 발명의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물은 최근 자동차 구동 환경에서 내연기관의 피스톤 스커트부의 마찰 및 마모 가혹화에 따른 피스톤 스커트부의 코팅의 마찰 저감 및 마모 특성 강화를 동시에 만족할 수 있다.The piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine of the present invention can simultaneously satisfy friction reduction and abrasion characteristics enhancement of the coating of the piston skirt portion due to friction and abrasion of the piston skirt portion of the internal combustion engine in an automobile driving environment.
또한 본 발명의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물을 이용한 코팅 방법을 통해 피스톤 스커트부에 코팅되는 코팅층의 기포의 생성을 억제하여 피스톤 스커트부와 코팅층 사이의 밀착력을 향상시킴으로써 코팅층의 박리 등의 문제를 해소할 수 있는 효과가 있다.In addition, through the coating method using the piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine of the present invention, the generation of bubbles in the coating layer coated on the piston skirt portion is suppressed to improve the adhesion between the piston skirt portion and the coating layer, thereby solving problems such as peeling of the coating layer. It has the effect.
도 1은 내연기관의 엔진시스템에서 피스톤의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물의 코팅 방법에 대한 개략적인 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물의 코팅 방법에서 내연기관의 피스톤 스커트부 표면에 코팅층을 형성하는 단계의 순서도이다.
도 4a 및 도 4b는 비교예 1의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물로 코팅된 피스톤 스커트부의 코팅층에서 관찰한 몰리브덴 디설파이드(MoS2) 입자의 모습이다.
도 5a 및 도 5b는 실시예 1의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물로 코팅된 피스톤 스커트부의 코팅층에서 관찰한 몰리브덴 디설파이드(MoS2) 입자의 모습이다.
도 6은 비교예 1, 비교예 2 및 실시예 1에 따른 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물의 점도를 비교한 그래프이다.
도 7은 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물 및 코팅 공정 조건에 따른 코팅층 형성 결과를 나타낸 것이다.
도 8 및 도 9는 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물에서 몰리브덴 디설파이드(MoS2) 입자의 크기에 따른 마찰특성을 나타낸 그래프이다.
도 10a 및 도 10b는 각각 내마모성 평가 전 종래 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물이 코팅된 시편 및 본원발명의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물이 코팅된 시편의 모습이다.
도 11a 및 도 11b는 각각 내마모성 평가 후 종래 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물이 코팅된 시편 및 본원발명의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물이 코팅된 시편의 모습이다.
도 12a, 도 12b, 도 13a 및 도 13b는 실제 피스톤의 스커트부에 각각 비교예 1 및 실시예 1의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물이 적용된 샘플에서 마모 프로파일을 비교 평가한 결과이다.
도 14는 종래 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물 대비 본 발명의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물의 마찰율을 비교한 결과이다.
도 15는 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물에서 몰리브덴 디설파이드(MoS2) 입자의 크기에 따른 마찰계수의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 16은 종래 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물 및 본 발명의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물의 접촉각을 비교한 결과이다.1 is a schematic configuration diagram of a piston in an engine system of an internal combustion engine.
2 is a schematic flowchart of a coating method of a coating composition for a piston skirt portion for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flow chart of the step of forming a coating layer on the surface of the piston skirt portion of the internal combustion engine in the coating method of the piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are views of molybdenum disulfide (MoS 2 ) particles observed in a coating layer of a piston skirt portion coated with a coating composition of a piston skirt portion for an internal combustion engine of Comparative Example 1.
5A and 5B are views of molybdenum disulfide (MoS 2 ) particles observed in a coating layer of a piston skirt portion coated with a coating composition of a piston skirt portion for an internal combustion engine of Example 1;
6 is a graph comparing the viscosity of the coating composition of the piston skirt portion for an internal combustion engine according to Comparative Example 1, Comparative Example 2 and Example 1.
7 shows the result of forming the coating layer according to the coating composition of the piston skirt part for the internal combustion engine and the coating process conditions.
8 and 9 is a graph showing the friction characteristics according to the size of the molybdenum disulfide (MoS 2 ) particles in the coating composition of the piston skirt portion for an internal combustion engine.
10A and 10B are views of a specimen coated with a coating composition for a piston skirt portion for an internal combustion engine and a specimen coated with a coating composition for a piston skirt portion for an internal combustion engine of the present invention before evaluation of wear resistance, respectively.
11A and 11B are views of a specimen coated with a coating composition for a piston skirt portion for an internal combustion engine and a specimen coated with a coating composition for a piston skirt portion for an internal combustion engine of the present invention after evaluation of wear resistance, respectively.
12A, 12B, 13A, and 13B are comparison results of abrasion profiles in samples to which the coating composition of the piston skirt portion for internal combustion engines of Comparative Example 1 and Example 1 were applied, respectively, to the skirt portion of the actual piston.
14 is a result of comparing the friction ratio of the piston skirt coating composition for internal combustion engines of the present invention compared to the conventional piston skirt coating composition for internal combustion engines.
15 is a graph showing a change in the friction coefficient according to the size of the molybdenum disulfide (MoS 2 ) particles in the coating composition of the piston skirt portion for an internal combustion engine.
16 is a result of comparing the contact angle of a coating composition for a piston skirt portion for an internal combustion engine and a piston skirt portion for an internal combustion engine according to the present invention.
이하, 실시 예 및 비교 예를 이용하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시 예 및 비교 예는 발명을 위한 조성물의 한 예시일 뿐이며 본 발명의 범위가 이들 실시예 및 비교예에 한정되지 않고 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail using examples and comparative examples. However, these examples and comparative examples are only examples of the composition for the invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples and comparative examples, and may be variously modified and changed.
본 명세서에서 사용되는 “구성된다”, “포함한다” 또는 “첨가된다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들은 포함되지 않을 수도 있고, 또한 추가적인 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.As used herein, the terms “consisting of”, “comprising” or “added” should not be construed to include all of the various elements described in the specification, and some of them may not be included. It may also be construed to further include additional components.
하기 표 1은 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물의 조성 및 함량을 나타낸 것이다. 하기 표 1에서 'PAI'는 폴리아미드이미드(palyamide imide)이고, 'MoS2'는 몰리브덴 디설파이드(molybdenum disulfide)이고, 'NMP'는 N-메틸피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone)이며, 'GBL'은 감마부티로락톤(gamma-butyrolactone)를 나타낸다. Table 1 below shows the composition and content of the piston skirt coating composition for an internal combustion engine. In Table 1 below,'PAI' is polyamide imide,'MoS2' is molybdenum disulfide, and'NMP' is N-methyl-2-pyrrolidone, 'GBL' stands for gamma-butyrolactone.
비교예 1은 용매로 N-메틸피롤리돈(NMP)를 사용한 경우이고, 비교예 2는 용매를 감마부티로락톤(GBL)을 사용한 것만 다르고 나머지 상기 비교예 1과 동일한 구성 함량으로 제조한 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물이다. 실시예 1은 용매에 있어서 N-메틸피롤리돈(NMP)를 사용하지 않고, 감마부티로락톤(GBL)을 사용하고, 조성물에 실란 커플링제를 더 포함하는 것이다.Comparative Example 1 is a case where N-methylpyrrolidone (NMP) is used as a solvent, and Comparative Example 2 is different from the one using gamma butyrolactone (GBL) as a solvent and has the same internal combustion content as the rest of Comparative Example 1 It is an engine piston skirt coating composition. Example 1 does not use N-methylpyrrolidone (NMP) in the solvent, uses gamma butyrolactone (GBL), and further comprises a silane coupling agent in the composition.
그리고 비교예 1 및 비교예 2의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물에서 고체 윤활제로 사용하는 몰리브덴 디설파이드(MoS2)는 도 4a 및 도 4b에서처럼, 전체 몰리브덴 디설파이드에서 입자의 크기가 2㎛ 이상인 것이 30 부피% 이상으로 포함하는 것을 사용하고, 실시예 1은 도 5a 및 도 5b에서처럼 사용된 몰리브덴 디설파이드(MoS2) 입자가 전체 몰리브덴 디설파이드에서 2㎛ 이상인 것이 10 부피% 미만으로 포함하는 것을 사용하였다.And the molybdenum disulfide (MoS 2 ) used as a solid lubricant in the piston skirt portion coating composition for internal combustion engines of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 is 30 volumes in which the particle size is 2 µm or more in the entire molybdenum disulfide as in FIGS. 4A and 4B. % Or more, and in Example 1, those in which molybdenum disulfide (MoS 2 ) particles used as in FIGS. 5A and 5B were 2 μm or more in total molybdenum disulfide contained less than 10% by volume.
도 6은 비교예 1, 비교예 2 및 실시예 1에 따른 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물과 실시예 1에 따른 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물의 점도를 비교한 그래프이다.6 is a graph comparing the viscosity of the coating composition for the piston skirt portion for an internal combustion engine according to Comparative Example 1, Comparative Example 2 and Example 1 and the coating composition for a piston skirt portion for an internal combustion engine according to Example 1;
도 6에 도시된 바와 같이, 용매만 N-메틸피롤리돈(NMP)에서 감마부티로락톤(GBL)로 변경한 비교예 2의 경우에는 점도가 40,000 cps 이상으로 나타났으며, 이는 코팅 조성물을 피코팅물 표면에 코팅하는 공정 시, 높은 점도로 인해 코팅 공정이 불가능한 문제가 발생한다.As shown in FIG. 6, in the case of Comparative Example 2 in which only the solvent was changed from N-methylpyrrolidone (NMP) to gamma-butyrolactone (GBL), the viscosity was found to be 40,000 cps or more, which indicates the coating composition. In the process of coating on the surface of the object to be coated, a problem that the coating process is impossible due to high viscosity occurs.
그러나 비교예 2보다 용매인 감마부티로락톤(GBL)의 함량을 57wt%로 더 첨가하고 고체 윤활제 중 하나인 그라파이트의 함량이 15wt%로 비교예 1과 비교예 2에서의 그라파이트 함량보다 25% 정도 줄인 실시예 1의 코팅 조성물의 경우에는 점도는 35,000 cps로 피코팅물인 피스톤 스커트부 표면에 코팅시 코팅층의 두께가 10㎛ 정도로 피스톤 스커트부 코팅층의 최적의 두께인 5㎛ 내지 15㎛를 만족한다.However, the content of gamma-butyrolactone (GBL), a solvent, is added to 57 wt% more than Comparative Example 2, and the content of graphite, one of the solid lubricants, is 15 wt%, about 25% of the graphite content in Comparative Examples 1 and 2 In the case of the reduced coating composition of Example 1, the viscosity is 35,000 cps, and when coated on the surface of the piston skirt portion to be coated, the thickness of the coating layer is about 10 μm to satisfy the optimum thickness of the piston skirt portion coating layer of 5 μm to 15 μm.
내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물을 피코팅물인 내연기관의 피스톤에 코팅하는 공정 조건에 따른 특성을 알아보고자, 하기 표 2와 같이 상기 실시예 1의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물을 피코팅물인 내연기관의 피스톤에 코팅하는 공정 조건에 따라 형성된 코팅층의 모습을 육안으로 관찰하였으며, 여기서 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물의 코팅 방법으로는 스크린 프린팅 방법으로 수행하였다.In order to examine the characteristics according to the process conditions of coating the piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine on the piston of an internal combustion engine as a coating material, as shown in Table 2 below, the piston skirt portion coating composition for the internal combustion engine of Example 1 is an internal combustion engine as a coating material. The appearance of the coating layer formed in accordance with the process conditions of coating on the piston of the eye was observed with the naked eye, wherein the coating method of the piston skirt coating composition for an internal combustion engine was performed by a screen printing method.
도 7은 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물의 코팅 공정 조건에 따른 코팅층 형성 결과를 나타낸 것으로, 상기 표 2 및 도 7에서처럼, 피코팅물인 내연기관의 피스톤을 예열하지 않을 경우인 비교예 3, 비교예 5 및 비교예 6에서 형성된 코팅층 표면에 기포가 생성되며, 60℃ 온도로 피스톤을 예열하는 경우인 실시예 2 및 실시예 3에서는 기포가 발생되지 않는 것을 확인할 수 있었다. 아울러 스크린 메쉬의 메쉬(mesh) 크기가 100 메쉬(mesh)로 도포한 비교예 4의 경우, 60℃ 온도로 피스톤을 예열하여도 기포가 생성됨을 확인할 수 있었다.Figure 7 shows the result of forming a coating layer according to the coating process conditions of the coating composition of the piston skirt portion for an internal combustion engine, as shown in Tables 2 and 7, Comparative Example 3, Comparative Example when the piston of the internal combustion engine to be coated is not preheated Bubbles were generated on the surface of the coating layer formed in 5 and Comparative Example 6, and it was confirmed that bubbles were not generated in Examples 2 and 3, which were the cases where the piston was preheated to a temperature of 60°C. In addition, in the case of Comparative Example 4 in which the mesh size of the screen mesh was coated with 100 mesh, it was confirmed that air bubbles were generated even when the piston was preheated to a temperature of 60°C.
본 발명의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물의 마모 및 마찰 특성을 알아보고자, 왕복동마찰마모시험기를 이용하여 피스톤 스커트부 코팅 조성물이 코팅되어 코팅층이 형성된 피스톤 스커트부 시험 시편를 대기중 무윤활 조건하에서, 하중 100N, 속도 2.5Hz로 왕복직선운동하여 마모 및 마찰 특성 평가를 수행하였으며, 마모 평가 전과 마모 평가 후에 대한 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물이 코팅되어 코팅층이 형성된 피스톤 스커트부 모재의 단면을 도 8에서와 같이 광학 현미경, 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM) 및 에너지분산 x선 분광분석기(energy dispersive x-ray spectroscopy, EDS)로 관찰하였고, 도 9는 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물에서 몰리브덴 디설파이드(MoS2) 입자의 크기에 따라 왕복운동회수 8,000회까지의 마찰 계수를 나타낸 그래프이다.To examine the wear and friction characteristics of the piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine of the present invention, a piston skirt portion test specimen having a coating layer coated with a piston skirt portion coating composition using a reciprocating friction wear tester was loaded under air-free lubrication conditions. The wear and friction characteristics were evaluated by reciprocating linear motion at 100 N and a speed of 2.5 Hz, and the cross section of the base material of the piston skirt portion formed with the coating layer coated with the coating composition of the piston skirt portion for the internal combustion engine before and after the wear evaluation was shown in FIG. Likewise, it was observed with an optical microscope, a scanning electron microscope (SEM), and an energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS). 2 ) It is a graph showing the coefficient of friction up to 8,000 reciprocations depending on the particle size.
시험 결과 마찰계수는 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물에서 몰리브덴 디설파이드(MoS2) 입자가 2㎛ 초과하여 5㎛와 30㎛ 입자 크기를 갖는 몰리브덴 디설파이드(MoS2)를 사용한 경우 보다 입자 크기가 2㎛인 몰리브덴 디설파이드(MoS2)를 사용한 경우에서 낮은 마찰계수를 나타나는데, 이는 고체 윤활제인 몰리브덴 디설파이드(MoS2)의 입자 크기를 2㎛ 이하로 줄임으로써 바인더와 접촉하는 표면적을 크게하고, 표면 분산성을 향상됨으로써 피스톤 스커트부에 가해지는 하중 지지력이 향상되고 이로 인해 마찰계수가 저감됨을 확인할 수 있다.The test results for coefficient of friction is molybdenum disulfide (MoS 2) and having a 5
도 10a 및 도 10b는 각각 마모성 평가 전 종래 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물(비교예 1) 이 코팅된 시편 및 본원발명의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물(실시예 1)이 코팅된 시편의 모습이다.10A and 10B are views of a specimen coated with a piston skirt portion coating composition for a conventional internal combustion engine (Comparative Example 1) and a specimen coated with a piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine (Example 1) of the present invention before evaluation of abrasion, respectively. .
도 11a 및 도 11b는 각각 마모성 평가 후 종래 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물(비교예 1) 이 코팅된 시편 및 본원발명의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물(실시예 1)이 코팅된 시편의 모습이다.11A and 11B are views of a specimen coated with a piston skirt portion coating composition for a conventional internal combustion engine (Comparative Example 1) and a specimen coated with a piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine (Example 1) of the present invention after evaluation of abrasion, respectively. .
도 12a, 도 12b, 도 13a 및 도 13b는 실제 피스톤의 스커트부에 각각 비교예 1 및 실시예 1의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물이 적용된 샘플에서 마모 프로파일을 비교 평가한 결과이다.12A, 12B, 13A, and 13B are results of comparative evaluation of abrasion profiles in samples to which the coating composition of the piston skirt portion for internal combustion engines of Comparative Example 1 and Example 1 was applied, respectively, to the skirt portion of the actual piston.
구체적으로 도 12a와 도 12b는 왕복동마찰마모시험기를 이용한 왕복 직선 마모 및 마찰 시험 후의 피스톤 스커트부 표면을 관찰한 현미경 이미지로, 이미지에서 검은색으로 보이는 면은 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물이 코팅된 부위이고, 회색으로 보이는 부분은 코팅이 마모되어 보이는 피스톤 모재의 모습이다.Specifically, FIGS. 12A and 12B are microscopic images of the surface of the piston skirt after reciprocating linear wear and friction test using a reciprocating friction abrasion tester. The surface shown in black in the image is coated with a coating composition for a piston skirt portion for an internal combustion engine. The part, and the gray part is the appearance of the piston base material with the coating worn.
상기 도 12a와 도 12b의 이미지들을 3차원 현미경(confocal microscope)으로 측정하여 마모 프로파일을 분석하게 되면 도 13a와 도 13에서의 높낮이 차이가 나타나는 표면의 형상을 관찰할 수 있으며, 이는 마모 및 마찰 시험 전과 후의 며찰면을 관찰하여 동일 위치에서 높낮이 차의 프로파일 변화를 비교함으로써 코팅층의 마모된 정도를 확인하였다.When the wear profiles are analyzed by measuring the images of FIGS. 12A and 12B with a three-dimensional microscope, it is possible to observe the shape of the surface showing the height difference in FIGS. 13A and 13, which is a wear and friction test. The degree of wear of the coating layer was confirmed by comparing the profile changes of the height difference at the same location by observing the front and back sides.
따라서, 상기 도 10a, 도10b, 도 11a, 도 11b, 도 12a, 도 12b, 도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같이, 종래 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물(비교예 1)이 코팅된 피스톤 스커트부 시편과, 본 발명의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물(실시예 1)이 적용된 시편의 마모성을 비교할 경우 종래 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물이 코팅된 시편에 대한 마모량 100% 기준으로, 본 발명의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물의 마모량은 35% 정도 수준으로 감소하는 바, 이는 내마모성이 65% 정도 향상됨을 알 수 있다.Accordingly, as shown in FIGS. 10A, 10B, 11A, 11B, 12A, 12B, 13A, and 13B, a piston skirt coated with a conventional piston skirt coating composition (Comparative Example 1) for an internal combustion engine When comparing the abrasiveness of the specimen to which the secondary specimen and the piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine of the present invention (Example 1) are applied, based on 100% of the amount of wear on the specimen coated with the piston skirt portion coating composition for a conventional internal combustion engine, The wear amount of the piston skirt coating composition for an internal combustion engine decreases to a level of about 35%, which indicates that the wear resistance is improved by about 65%.
도 14는 종래 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물(비교예 1)이 적용된 시편 대비 본 발명의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물(실시예 1)이 적용된 시편의 마찰율을 비교한 결과이다.14 is a result of comparing the friction ratio of a specimen to which the piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine of the present invention (Example 1) is applied, compared to a specimen to which a coating composition for piston skirt portion for a conventional internal combustion engine (Comparative Example 1) was applied.
도 14에 도시된 바와 같이, 비교예 1의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물이 적용된 시편 마찰율을 100% 기준으로, 실시예 1의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물이 적용된 시편의 마찰율은 93.5%으로 약 6.5% 정도의 마찰 저감을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 14, the friction ratio of the specimen to which the piston skirt portion coating composition for internal combustion engines of Comparative Example 1 was applied is 100%, and the friction ratio of the specimen to which the piston skirt portion coating composition for internal combustion engines of Example 1 was applied is 93.5%. As a result, friction reduction of about 6.5% was confirmed.
그리고 도 15는 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물에서 고체 윤활제로 포함되는 몰리브덴 디설파이드(MoS2) 입자의 크기에 따른 마찰계수의 변화를 나타낸 그래프로, 몰리브덴 디설파이드(MoS2) 입자 크기가 작을수록 마찰면에 고른 몰리브덴 디설파이드(MoS2) 입자의 분포로 인해 마찰 계수는 작아지는 바, 마찰저감 효과가 있음을 알 수 있고, 특히 몰리브덴 디설파이드(MoS2) 입자는 2㎛ 이하에서 마찰저감이 효과적임을 알 수 있다.And Figure 15 is a graph showing the change in the friction coefficient according to the size of the molybdenum disulfide (MoS 2 ) particles contained as a solid lubricant in the piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine, the smaller the particle size of the molybdenum disulfide (MoS 2 ), the friction surface The friction coefficient decreases due to the distribution of molybdenum disulfide (MoS 2 ) particles evenly selected, and it can be seen that there is a friction reduction effect. Particularly, the molybdenum disulfide (MoS 2 ) particles have a friction reduction effect of 2 μm or less. have.
도 16은 종래 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물(비교예 1) 및 본 발명의 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물(실시예 1)의 접촉각을 비교한 결과이다.16 is a result of comparing the contact angles of the coating composition for a piston skirt portion for a conventional internal combustion engine (Comparative Example 1) and a coating composition for a piston skirt portion for an internal combustion engine (Example 1) of the present invention.
도 16에 도시된 결과처럼, 실시예 1에 따른 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물은 비교예 1보다 가솔린엔진오일과 승용디젤엔진오일에 대한 접촉각이 감소됨을 확인할 수 있다. 이는 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물에서 고체 윤활제인 몰리브덴 디설파이드(MoS2) 입자의 크기가 감소되고 그라파이트 함량의 저감을 통한 표면에너지 변화로 인해 오일 접촉각이 감소되고, 이러한 오일 접촉각 감소는 형성된 피스톤 스커트부 코팅층의 오일 젖음성 향상으로 윤활막 유지가 가능하고 이로 인해 피스톤 스커트부의 마찰 저감효과가 있음을 알 수 있다As shown in FIG. 16, it can be seen that the coating composition of the piston skirt portion for an internal combustion engine according to Example 1 has a reduced contact angle for gasoline engine oil and passenger diesel engine oil than Comparative Example 1. This reduces the size of the molybdenum disulfide (MoS 2 ) particles, which are solid lubricants in the piston skirt portion coating composition for internal combustion engines, and reduces the oil contact angle due to a change in surface energy through a reduction in the graphite content. It can be seen that the lubricant layer can be maintained by improving the oil wettability of the coating layer, thereby reducing the friction of the piston skirt.
10 : 피스톤 헤드
20 : 링 랜드
30 : 스커트부
100 : 피스톤10: piston head
20: Ring Land
30: skirt part
100: piston
Claims (12)
몰리브덴 디설파이드(molybdenum disulfide) 7 내지 11중량%;
그라파이트(graphite) 13 내지 17 중량%;
실란 커플링제(Si coupling agent) 0.5 내지 1.5 중량%; 및
용매로 감마부티로락톤(gamma-butyrolactone) 54 내지 60 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물.15 to 21% by weight of polyamide imide;
7 to 11% by weight of molybdenum disulfide;
Graphite 13 to 17% by weight;
Silane coupling agent (Si coupling agent) 0.5 to 1.5% by weight; And
As a solvent, gamma-butyrolactone (gamma-butyrolactone) 54 to 60% by weight; Piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine comprising a.
상기 몰리브덴 디설파이드는 전체 몰리브덴 디설파이드에서 입자의 크기가 2㎛ 이상인 것을 10 부피% 미만으로 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물.According to claim 1,
The molybdenum disulfide coating composition for a piston skirt portion for an internal combustion engine, comprising less than 10% by volume of particles having a particle size of 2 μm or more in all molybdenum disulfide.
상기 피스톤 스커트부 코팅 조성물은 점도가 30,000 내지 40,000 cps인 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물.According to claim 1,
The piston skirt portion coating composition is a piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine, characterized in that the viscosity is 30,000 to 40,000 cps.
내연기관의 피스톤 스커트부 표면에 상기 준비된 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물을 도포하여 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 방법.15 to 21% by weight of polyamide imide, 7 to 11% by weight of molybdenum disulfide, 13 to 17% by weight of graphite, 0.5 to 1.5% by weight of a silane coupling agent, and Preparing a coating composition for a piston skirt portion for an internal combustion engine comprising 54 to 60% by weight of gamma-butyrolactone as a solvent; And
A method of coating a piston skirt portion for an internal combustion engine, comprising applying a coating composition of the piston skirt portion for the internal combustion engine to a surface of the piston skirt portion of the internal combustion engine to form a coating layer.
상기 코팅층을 형성하는 단계는,
피코팅물인 내연기관의 피스톤을 예열하는 예열 단계;
상기 예열된 내연기관의 피스톤에서 피스톤 스커트부의 표면에 상기 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물을 도포하는 피스톤 스커트부 코팅 조성물 도포 단계; 및
도포된 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물을 경화하여 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 방법.The method of claim 4,
The step of forming the coating layer,
A preheating step of preheating the piston of the internal combustion engine as a coated object;
A coating step of a coating composition of a piston skirt portion for applying a coating composition of a piston skirt portion for an internal combustion engine to a surface of a piston skirt portion in a piston of the preheated internal combustion engine; And
A method of coating a piston skirt portion for an internal combustion engine, comprising curing the coated piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine to form a coating layer.
상기 예열단계는,
상기 피코팅물인 내연기관의 피스톤을 50 내지 70℃로 예열하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 방법.The method of claim 5,
The preheating step,
A method of coating a piston skirt portion for an internal combustion engine, characterized in that the piston of the internal combustion engine, which is the coating material, is preheated to 50 to 70°C.
상기 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물 도포 단계는 스크린 프린팅, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 그라비아 프린팅 및 오프셋 프린팅 중 에서 선택되는 어느 하나의 방법을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 방법.The method of claim 5,
The step of applying the coating composition of the piston skirt portion for the internal combustion engine is performed through any one method selected from screen printing, spin coating, spray coating, dip coating, inkjet printing, gravure printing, and offset printing. Skirt coating method.
상기 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물 도포 단계가 스크린 프린팅 방법으로 수행되는 경우,
50 메쉬(mesh) 내지 300 메쉬(mesh)를 갖는 스크린 메쉬(screen mesh)을 이용하여 상기 예열된 피스톤 스커트부의 표면에 상기 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물을 도포하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물.The method of claim 7,
When the coating step of the coating composition for the piston skirt portion for the internal combustion engine is performed by a screen printing method,
A piston skirt portion for an internal combustion engine, characterized in that a coating composition for a piston skirt portion for an internal combustion engine is applied to a surface of the preheated piston skirt portion using a screen mesh having 50 mesh to 300 mesh. Coating composition.
상기 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물 도포 단계는,
상기 예열된 피스톤 스커트부의 표면에 상기 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물을 두께 5㎛ 내지 15㎛로 도포하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 방법.The method of claim 5,
Applying the coating composition of the piston skirt portion for the internal combustion engine,
A method for coating a piston skirt portion for an internal combustion engine, characterized in that the coating composition for a piston skirt portion for an internal combustion engine is coated with a thickness of 5 µm to 15 µm on a surface of the preheated piston skirt portion.
상기 코팅층을 형성하는 단계는,
도포된 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물을 온도 200℃ 내지 220℃에서 20분 내지 60분 동안 건조시켜 경화하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 방법.The method of claim 5,
The step of forming the coating layer,
A method for coating a piston skirt portion for an internal combustion engine, characterized in that the applied coating composition for a piston skirt portion for an internal combustion engine is cured by drying at a temperature of 200°C to 220°C for 20 minutes to 60 minutes.
상기 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물에서 상기 몰리브덴 디설파이드는 전체 몰리브덴 디설파이드에서 입자의 크기가 2㎛ 이상인 것이 10 부피% 미만으로 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 방법.The method of claim 4,
The method of coating a piston skirt portion for an internal combustion engine, wherein the molybdenum disulfide in the coating composition for a piston skirt portion for an internal combustion engine contains less than 10% by volume of particles having a particle size of 2 μm or more in all molybdenum disulfide.
상기 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 조성물은 점도가 30,000 내지 40,000 cps인 것을 특징으로 하는 내연기관용 피스톤 스커트부 코팅 방법.The method of claim 4,
Piston skirt portion coating composition for an internal combustion engine has a viscosity of 30,000 to 40,000 cps, characterized in that the piston skirt portion coating method for an internal combustion engine.
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