KR20060013927A

KR20060013927A - 쇼크업소바용 윤활유 조성물

Info

Publication number: KR20060013927A
Application number: KR1020040062550A
Authority: KR
Inventors: 문우식; 양시원
Original assignee: 에스케이 주식회사
Priority date: 2004-08-09
Filing date: 2004-08-09
Publication date: 2006-02-14
Also published as: KR101099305B1

Abstract

본 발명은 쇼크업소바용 윤활유 조성물에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 중량평균분자량이 200,000이하인 분산형 폴리메타크릴레이트를 포함하는 감쇠력 지연 현상을 개선할 수 있는 쇼크업소바용 윤활유 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 쇼크업소바용 윤활유조성물은 쇼크업소바에서 발생하는 기포성을 조절하여 쇼크업소바에서 발생하는 감쇠력 지연 특성을 개선함으로서 자동차의 승차감을 개선하는 장점이 있다.

쇼크업소바, 폴리메타크릴레이트, 댐핑래그, 감쇠력

Description

쇼크업소바용 윤활유 조성물{Lubricating oil composition for shock absorber}

본 발명은 쇼크업소바용 윤활유 조성물에 관한 것으로, 보다 자세하게는 중량평균분자량이 200,000이하인 분산형 폴리메타크릴레이트를 포함하는 윤활유를 쇼크업소바에 사용하여 쇼크업소바가 작동 시 발생하는 감쇠력 지연(Damping Lag)현상을 개선시켜 자동차의 승차감을 향상시킬 수 있는 쇼크업소바용 윤활유 조성물에 관한 것이다.

쇼크업소바는 댐퍼(Damper), 서스펜션 댐퍼(Suspension Damper), 완충기(緩衝器), 쇼바 등으로 불리며, 자동차가 주행할 때 스프링이 받는 충격에 의해 발생하는 고유진동을 흡수하여 진동을 빨리 감쇠시키는 현가장치의 한 구성 요소이다. 이러한 쇼크업소바는 승차감의 향상, 소음방지, 차체 각 부위의 동적 응력 저감에 의한 부품 수명의 연장, 타이어의 접지성 향상에 의한 조종안정성에 기여 등을 볼 때 매우 중요한 역할을 수행하고 있으며, 따라서, 쇼크업소바에 사용되고 있는 쇼크업소바용 윤활유(Shock Absorber Oil)는 쇼크업소바가 상기 역할을 얼마나 잘 수행하는가를 결정하는데 중요한 역할을 한다.

상기 쇼크업소바용 윤활유에 요구되는 특성을 요약하면 다음과 같다.

1) 저고온 감쇠력특성이 우수할 것

쇼크업소바내의 온도는 대기온도 보다 통상 약 10℃ 정도가 높으나, 극저온지역에서의 초기 시동시와 고온지방에서 노면이 좋지 않은 도로 주행시를 감안하면 그 범위는 -40℃에서 120℃까지 이르므로 이러한 온도영역에서 감쇠력 변화가 작아야 한다. 이러한 특성을 갖기 위해서는 저온점도 특성이 우수해야 하고 온도변화에 따른 점도변화가 적은, 즉, 점도지수가 높은 오일의 사용이 요구된다.

2) 저마찰특성을 가질 것

쇼크업소바에는 피스톤 로드(Piston Rod)와 오일 씰(Oil Seal), 피스톤 로드(Piston Rod)와 로드 가이드(Rod Guide), 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder)사이에서 마찰이 발생하는데, 이중 피스톤 로드와 오일 씰과의 마찰부분은 스틱-슬립(Stick-Slip)과 같은 현상에 의해 소음 발생의 원인이 되는 부위로 승차감을 위해서는 이와 같은 부위의 초기 저마찰특성 뿐만 아니라 이러한 특성을 지속적으로 유지해야 한다.

3) 감쇠력 지연(Damping Lag) 특성이 우수할 것

쇼크업소바가 인장과 압축을 반복할 때, 기포와 오일이 에멀젼을 이룬 상태에서 인장이 되면 압력이 급격하게 떨어져서 오일 속에 있던 기포가 오일 밖으로 나오게 되고, 이것이 다시 압축되면 기포가 갑자기 꺼지면서 적정한 감쇠력을 유지하기가 어렵게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 사용되는 오일은 기포 생성이 적어야 하며, 기포가 생성되더라도 기포가 작고 용해도가 좋아 급격한 압력 저 하 시 오일 밖으로 나오는 기포의 양이 적어야 한다.

4) 각종 재료와의 적합성이 우수할 것

쇼크업소바에는 테프론수지, 크롬도금, 오일 씰 등 다양한 재질의 부품들이 사용되고 있는데, 이러한 부품들과 오일의 상응성이 떨어지게 되면 재료의 부식이나 마모 및 변형을 초래하여 쇼크업소바가 가지고 있는 역할을 제대로 수행하지 못하게 된다.

5) 산화안정성이 우수할 것

쇼크업소바는 자동차에 장착이 되면 통상 폐차 시까지 사용하는 무교환 부품이며, 오일의 온도는 여름철 주행시 100∼120℃까지 상승하는 경우도 있다. 이러한 환경 하에서 장기간 사용하다 보면 오일은 산화하게 되고 각종 부품의 부식 및 경화를 초래한다. 특히 피스톤 로드에 부식이 발생하게 되면 마찰계수가 증가하여 부드러운 감쇠력을 발생하기가 어렵게 된다. 이러한 문제를 방지하기 위해서는 우수한 산화안정성을 가진 오일의 사용이 요구된다.

이러한 요구사항을 갖춘 쇼크업소바용 윤활유를 만들기 위해 일본특개평3-285988호에서는 광유계 기유 대신에 올레핀코폴리머와 폴리올에스테계의 합성유를 사용하여 산화안정성, 저온특성이 우수한 윤활유를 개발하였으며, 일본특개평4-41594호에서는 분자량이 큰 점도지수향상제를 적용하여 쇼크업소바에서 발생하는 고주파 영역에서 발생하는 소음인 스위시 노이즈(Swish Noise)를 개선하였고, 일본특개평7-258673호에서는 인산에스테르, 아인산에스테르, 지방족모노아민의 알킬렌옥사이드부가물 및 지방족모노아민을 적용하여 마찰저감효과와 마모방지효과의 내 구성을 향상시키고자 하였다. 그러나 상기와 같은 방법들은 쇼크업소바가 인장과 압축을 할 때 발생하기 쉬운 감쇠력 지연 특성 개선에 대한 방법을 포함하고 있지 않다.

이에 본 발명에서는 종래의 문제점인 감쇠력 지연 특성을 개선하기 위해 연구를 수행한 결과, 분산형 폴리메타크릴레이트가 오일의 기포 특성에 영향을 준다는 사실에 주목하여, 이를 쇼크업소바에 적용하여 평가한 결과, 감쇠력 지연 특성이 개선됨을 확인할 수 있었고, 이를 통해 새로운 쇼크업소바용 윤활유를 개발할 수 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 자동차의 쇼크업소바에서 발생할 수 있는 감쇠력 지연 현상을 개선할 수 있는 쇼크업소바용 윤활유를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 쇼크업소바용 윤활유 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 중량평균분자량이 200,000이하인 분산형 폴리메타크릴레이트를 포함한다.

상기 식에서 R₁은 탄소수가 1∼20개인 알킬기이며, m 및 n은 서로 같거나 다르게 1 이상의 정수이다.

이하 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 쇼크업소바용 윤활유는 분산형 폴리메타크릴레이트를 점도지수 향상제로 포함한다.

본 발명에서 사용되는 점도지수향상제는 하기 화학식 1로 표시되는 분산형 폴리메타크릴레이트이며, 통상적으로 점도가 매우 높기 때문에, 윤활유에 적용할 때에는 광유 또는 합성유에 30∼70중량%로 희석된 것을 사용한다.

화학식 1

상기 화학식 1로 표시되는 분산형 폴리메타크릴레이트는 중량평균분자량이 200,000이하이다. 상기 중량평균분자량이 200,000를 초과하면 전단안정성이 떨어져 서 점도저하를 가져와 장기간 사용 시 적정한 감쇠력을 발휘할 수 없게 된다. 상기 m 및 n은 상기 중량평균분자량이 200,000이하가 되는 범위에서 서로 같거나 다르게 1 이상의 정수 중에서 선택된다.

본 발명의 분산형 폴리메타크릴레이트의 사용량은 쇼크업소바용 윤활유 조성물의 총량에 대하여 3∼10중량%, 바람직하게는 3∼7중량%이다. 상기 쇼크업소바용 윤활유 조성물에 있어서 분산형 폴리메타크릴레이트의 함량이 3중량% 미만이면 감쇠력 지연 특성의 개선 효과를 발휘할 수 없으며, 10중량%를 초과하면 전단안정성의 저하와 점도 증가로 적절한 감쇠력을 발휘할 수 없게 된다.

본 발명에 사용되는 윤활유 기유는 특별히 한정되지 않으며, 통상 사용되는 광유계, 합성유계를 구분없이 사용할 수 있으며, 이의 사용량은 45 내지 99중량%이다. 한편, 본 발명에서 사용하는 윤활유 기유의 점도는 쇼크업소바에서 요구하는 감쇠력에 적합해야 하므로 통상 40℃에서 점도가 5∼40cSt, 보다 바람직하게는 7∼20cSt인 것을 사용한다.

또한, 본 발명의 쇼크업소바용 윤활유에는 산화방지제, 마모방지제, 금속불활성제, 마찰조정제, 및 소포제 등으로 구성되는 군으로부터 하나 또는 그 이상 선택된기타 첨가제를 더욱 포함하며, 이의 사용량은 1 내지 50중량%가 바람직하다.

이하 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하나, 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1∼3 및 비교예 1∼4

하기 표 1에 기재된 조성물 비율로 본 발명의 쇼크업소바용 윤활유를 제조하 였다. 이들 조성물에 대해 다음과 같은 시험조건으로 왕복동형 쇼크업소바 시험기를 이용하여 감쇠력 지연 특성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

o 쇼크업소바 감쇠력 지연 시험

시험기 : 왕복동형 쇼크업소바 시험기

시험온도 : 22, 80℃

스트로크 : 100㎜

속도 : 0.26, 0.52, 1.04m/s

		실시예			비교예
		1	2	3	1	2	3	4
기유 (중량%)	B1	73.5	75.3	75.5	75.0	76.5	75.5	65.0
기유 (중량%)	B2	18.0	18.00	18.00	18.00	18.00	18.0	18.0
점도지수향상제 (중량%)	V1	6.5
	V2		4.7					15.0
	V3			4.5
	V4				5.0
	V5					3.5
	V6						5.0
기타첨가제(중량%)	A1	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0

B1 : 파라핀계 광유, @40℃ 동점도 8.5cSt

B2 : 나프텐계 광유, @40℃ 동점도 4.8cSt

V1 : 분산형 폴리메타크릴레이트, 중량평균분자량 6.0만

V2 : 분산형 폴리메타크릴레이트, 중량평균분자량 15.0만

V3 : 분산형 폴리메타크릴레이트, 중량평균분자량 17.5만

V4 : 비분산형 폴리메타크릴레이트, 중량평균분자량 13.0만

V5 : 비분산형 폴리메타크릴레이트, 중량평균분자량 23.2만

V6 : 분산형 폴리메타크릴레이트, 중량평균분자량 40.6만

A1 : 산화방지제, 마모방지제, 금속불활성제, 녹방지제, 마찰조정제, 소포제

	실시예			비교예
	1	2	3	1	2	3	4
동점도 @40℃, cSt	12.04	12.25	12.13	12.24	12.23	12.10	29.93
@100℃, cSt	3.429	3.582	3.623	3.686	3.675	3.802	8.287
점도지수	175	194	205	212	210	237	274
초음파 전단 안정성(60분) 전단후 @40℃ 동점도, cSt 점도변화율 @40, %	11.65 3.2	10.65 13.1	10.49 13.5	10.67 12.8	13.32 15.6	9.50 21.5	23.27 22.3
감쇠력 (인장시) 100㎜, 0.26m/s, 22℃, N 0.26m/s, 80℃, N 감쇠력 변화율 0.26m/s, %	521 269 48.4	629 323 48.6	528 294 44.3	543 288 47.0	543 298 45.1	523 278 46.8	843 459 45.6
감쇠력 (인장시) 100㎜, 0.52m/s, 22℃, N 0.52m/s, 80℃, N 감쇠력 변화율 0.52m/s, %	920 796 13.5	923 802 13.1	888 775 12.7	937 805 14.1	925 817 11.7	932 813 12.8	1007 874 13.2
감쇠력 (인장시) 100㎜, 1.04m/s, 22℃, N 1.04m/s, 80℃, N 감쇠력 변화율 1.04m/s, %	1086 1012 6.8	1090 1025 6.0	1147 1081 5.8	1101 1036 5.9	1075 1008 6.5	1119 1025 5.6	1146 1088 6.4
감쇠력 지연(damping lag) (1.04m/s, 80℃), %	16.3	13.6	17.5	36.9	49.7	22.7	18.1

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1∼3과, 비교예 1∼4를 보면 분산형 폴리메타크릴레이트를 사용한 실시예 1, 2, 3과, 비교예 3, 4가 양호한 감쇠력 지연 특성을 나타냄을 알 수 있다. 그러나 비교예 3의 경우 전단안정성에서 과도한 점도저하를 발생하므로 실제 적용 시 적절한 감쇠력을 유지하기 어려웠으며, 비교예 4의 경우 동점도가 높아 적절한 감쇠력 값을 가질 수 없었다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 쇼크업소바용 윤활유 조성물은 감쇠력 변화율에서 통상의 쇼크업소바용 윤활유조성물과 유사한 값을 가지면서 감쇠력 지연 특성에서는 낮은 값을 나타내므로, 자동차에서 적정 승차감을 유지하는 것이 가능해질 것으로 기대된다.

Claims

기유, 점도지수향상제, 및 기타 첨가제를 포함하는 쇼크업소바용 윤활유 조성물에 있어서, 상기 점도지수 향상제는 하기 화학식 1로 표시되는 중량평균분자량이 200,000이하인 분산형 폴리메타크릴레이트인 것을 특징으로 하는 쇼크업소바용 윤활유 조성물

화학식 1

상기 화학식 1에서 R₁은 탄소수가 1∼20개인 알킬기이며, m 및 n은 서로 같거나 다르게 1 이상의 정수이다.
제1항에 있어서, 상기 조성물은 45 내지 99중량%의 기유, 3 내지 10중량%의 분산형 폴리메타크릴레이트 및 1 내지 50중량%의 기타 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇼크업소바용 윤활유 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분산형 폴리메타크릴레이트는 3 내지 7중량%인 것을 특징으로 하는 쇼크업소바용 윤활유 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기유는 40℃에서 점도가 5∼40cSt인 것을 특징으로 하는 쇼크업소바용 윤활유 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기타첨가제는 산화방지제, 마모방지제, 금속불활성제, 마찰조정제, 및 소포제 등으로 구성되는 군으로부터 하나 또는 그 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 쇼크업소바용 윤활유 조성물.