KR100441341B1 - 윤활도료 및 이 윤활도료가 한쪽 슬라이딩부재에 적용된 두개의 슬라이딩부재를 조합한 슬라이딩 구조물 및 그것을 이용한 슬라이딩 받침장치 - Google Patents

윤활도료 및 이 윤활도료가 한쪽 슬라이딩부재에 적용된 두개의 슬라이딩부재를 조합한 슬라이딩 구조물 및 그것을 이용한 슬라이딩 받침장치 Download PDF

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Abstract

에폭시수지, 경화제, 에폭시기(基)를 가진 반응성 실리콘오일 및 트리아진티올로 이루어진 수지조성물이 유기용제에 용해되어 이루어지는 열경화성 합성수지윤활피막 형성에 사용되는 윤활도료로서, 에폭시수지와 경화제의 합을 100중량부로 했을 때 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일과 트리아진티올의 합이 2 내지 30중량부인 윤활도료.

Description

윤활도료 및 이 윤활도료가 한쪽 슬라이딩부재에 적용된 두개의 슬라이딩부재를 조합한 슬라이딩 구조물 및 그것을 이용한 슬라이딩 받침장치{LUBRICATING COATING COMPOUND, SLIDING STRUCTURE COMBINING TWO SLIDING MEMBERS IN WHICH LUBRICATING COATING COMPOUND IS APPLIED TO ONE OF THE SLIDING MEMBERS, AND SLIDE BEARING APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 슬라이딩부재용 윤활도료 및 적어도 한쪽 슬라이딩부재의 슬라이딩면에 상기 윤활도료를 적용하여 이루어진 것으로서, 서로 슬라이딩접촉하는 슬라이딩면을 각각 가진 두개의 슬라이딩부재를 조합한 슬라이딩구조물 및 이 슬라이딩구조물를 이용한 슬라이딩 받침장치에 관한 것이다.
윤활도료로는, (i) 유제를 스프레이 등으로 분무하여 습윤상태에서 사용하는 것, (ii) 도막 형성후 용제를 휘발시키고 건조피막으로서 사용하는 것, (iii) 도막을 상온 또는 가열경화시켜 경화피막으로서 사용하는 것 등 여러가지가 있다.
(i) 및 (ii)의 윤활도료는 상호 대향면에서 서로 슬라이딩하는 두개의 부재에 있어서, 그 대향면에 윤활유제를 공급하는 일종의 급유형태로서 적용된다.
즉, 이들 윤활도료에 의해 형성되는 윤활피막은 서로 슬라이딩하는 두개의 부재 그 자체에 형성되는 것이 아니라 말하자면 대향면 사이에 개재되는 것이다. 따라서 이들이 소모된 경우에는 재스프레이 등을 실행하여 윤활피막을 형성할 수 있다.
이에 반하여 (iii)의 윤활도료는 (i) 및 (ii)와는 취지가 다르다. 즉 서로 슬라이딩하는 두개의 슬라이딩부재 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 슬라이딩부재의 일부, 다시 말하면 슬라이딩부재의 표면층을 형성하는 것이다.
이 표면층, 즉 슬라이딩면을 형성하는 피막은 기계적 강도가 우수하고 기재와의 밀착성이 좋으며, 외력에 의해 손상되거나 슬라이딩시 쉽게 마모되거나 또는 기재로부터 박리되지 않는 것이 바람직하다.
여기서 피막에 대한 윤활성 부여와 피막의 기계적 강도 및 기재와의 밀착성은 모순된 관계에 있기 때문에, 윤활성을 향상시키고자 하면 필연적으로 이들 강도나 밀착성능은 저하된다는 문제가 있다.
또한 슬라이딩 접촉하는 두개의 슬라이딩부재의 조합에 있어서, 한쪽 슬라이딩부재, 특히 적어도 그 슬라이딩면이 합성수지인 경우 다른쪽 슬라이딩부재로서 일반적으로 강철 등 금속제가 사용된다. 그렇지만 여러가지 목적 및 필요성, 즉 방청, 내약품, 전기절연 및 경량화, 나아가 다른 설계상의 요청으로 다른쪽 부재도 합성수지로 하거나 또는 적어도 그 슬라이딩면을 합성수지로 하는 등의 수단이 채용되는 경우가 있다.
그 예로서는, 예컨대 합성수지의 피막을 도포한 강철제 샤프트와 합성수지 베어링의 조합, 또한 합성수지제 기어의 조합, 합성수지 파이프와 그 안에 끼워져 왕복 슬라이딩 또는 회전 슬라이딩하는, 합성수지를 피복한 와이어로프와의 조합으로 이루어지는 컨트롤 케이블 등을 들 수 있다.
그러나 합성수지제 슬라이딩부재끼리 조합되는 경우, 낮은 마찰계수를 갖고 있는 것으로 알려진 사불화에틸렌수지에 있어서도 건조마찰 조건하에서의 슬라이딩시 동마찰계수를 0.1 이하로 하기는 어렵다.
한편 지진에 응답하여 구조물의 변위를 슬라이딩으로 바꾸는 기능을 갖는 슬라이딩 받침장치에 있어서는, 슬라이딩면에 작용하는 마찰계수가 크면 슬라이딩 변위가 원하는 대로 이루어지지 않고 효과적인 면진(免震)이 발휘되지 않기 때문에 슬라이딩면에서의 마찰저항이 낮은 것이 요구된다.
또한 슬라이딩 받침장치에 있어서는, 지진 등에 의해 힘이 입력될 때 외에는작동하지 않기 때문에, 안정된 면진효과를 얻기 위해서는 작동시 마찰저항이 안정되어야 하는데, 즉 정마찰계수의 시간경과에 대한 변화가 작아야 한다. 즉 동마찰계수가 낮으면서 정마찰계수가 낮고 안정된 것이 요구된다.
그러나 합성수지제 슬라이딩부재끼리 조합하는 경우, 일반적으로 정마찰계수는 동마찰계수의 2배 이상의 값을 나타낸다. 또한 하중하에 있으면서 평상시에는 작동할 것 같지 않은 경우에는 양 부재의 장기간 접촉에 의한 미시적인 크리프 (creep)에 의해 정마찰계수가 점점 커지는 경향을 띤다.
그래서 슬라이딩면에 그리스나 오일 등 윤활유를 도포함으로써 정마찰계수, 동마찰계수를 함께 저하시킬 수 있으나, 단시간의 슬라이딩에 의해 윤활유가 슬라이딩면에서 배출되어 그 효과를 상실하게 되고 시간경과에 따른 고화 또는 열화의 영향으로 인하여 서서히 마찰계수가 상승한다.
본 발명은 예의검토를 거듭한 결과 가교제의 존재하에서 삼차원망상구조물를 형성하여 경화하는 반응성 실리콘오일과, 이 반응성 실리콘오일의 가교제이면서 기재 표면을 접착에 알맞은 표면으로 개질시키는 기능을 갖는 트리아진티올을, 또 필요에 따라 이들에 더하여 비반응성 실리콘오일을 베이스수지인 에폭시수지에 배합하는 것이 지극히 유효하다는 것을 발견함으로써 이루어진 것이다.
본 발명은 열경화성 합성수지윤활피막 형성에 사용되는 윤활도료로서, 기재와 일체가 되어 그 표면층을 형성하여 우수한 저마찰특성을 발휘하는 윤활도료를 제공하는 것이다.
본 발명은 또한 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 안정되고 낮은 정마찰계수 및 동마찰계수를 가짐과 동시에 슬라이딩을 필요로 할 때 정확하고 효과적인 저마찰슬라이딩이 실행되는, 두개의 슬라이딩부재를 조합한 슬라이딩 구조물 및 해당 슬라이딩 구조물를 이용한 슬라이딩 받침장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 시험에 사용된 왕복운동시험기의 시험속도파형의 모델을 도시한 것이다.
도 2는 시험 결과를 나타낸 그래프를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 슬라이딩 구조물를 적용한 슬라이딩 받침장치의 바람직한 일실시예의 단면도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 슬라이딩 구조물를 적용한 슬라이딩 받침장치의 바람직한 다른 실시예의 단면도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 슬라이딩 구조물를 적용한 슬라이딩 받침장치의 바람직한 또다른 실시예의 단면도를 도시한 것이다.
본 발명에 따르면 에폭시수지 100중량부와, 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일 2 내지 30중량부와, W중량부 이상의 트리아진티올이 유기용제에 용해되어 이루어지는, 열경화성 합성수지윤활피막 형성에 사용되는 윤활도료가 제공된다. 여기서 W는 관계식,
W＝(에폭시수지 사용량 100)×＋[에폭시기를 갖는
반응성 실리콘오일 사용량(2 내지 30)]×
(단, E1은 사용한 에폭시수지의 에폭시당량, E2는 사용한 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일의 에폭시당량, 그리고 S는 1그램당량의 메르캅토기-SH를 포함하는 트리아진티올의 그램수이다)로 산출된 값이다. 여기서 에폭시당량이란, 1그램당량의 에폭시기를 포함하는 에폭시수지 또는 반응성 실리콘오일의 그램수이다.
즉, 본 발명은 에폭시수지 100중량부와, 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일 2 내지 30중량부와, 적어도 이 두 성분의 에폭시기를 개환중합시키기에 충분한 양의 트리아진티올이 유기용제에 용해되어 이루어지는, 열경화성 합성수지윤활피막형성에 사용되는 윤활도료를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 합성수지 윤활피막의 개질을 목적으로 하여, 상술한 성분에 더해 무기 및 유기충전재 분말 중 적어도 한쪽의 2 내지 30중량부, 바람직하게는 2 내지 15중량부; 및/또는, 오일 및 밀랍형 물질 중 적어도 하나를 0.5 내지 5중량부 유기용제에 용해 또는 분산시켜 이루어지는, 열경화성 합성수지윤활피막 형성에 사용되는 윤활도료를 제공한다.
그리고 본 발명은 상술한 성분조성 중 트리아진티올의 일부가 폴리아민, 산무수물, 페놀수지, 폴리아미드수지 또는 메르캅탄계 화합물 등의 경화제로 치환된 열경화성 합성수지윤활피막 형성에 사용되는 윤활도료를 제공한다.
본 발명은 또한 에폭시수지, 경화제, 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일 및 트리아진티올로 이루어지는 수지조성물이 유기용제에 용해되어 이루어지는, 열경화성 합성수지윤활피막 형성에 사용되는 윤활도료로서, 에폭시수지성분과 경화제성분의 합을 100중량부로 했을 때 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일과 트리아진티올의 합이 2 내지 30중량부, 바람직하게는 2 내지 20중량부인 윤활도료에 존재하며, 여기에서 바람직하게는 비반응성 실리콘오일이 에폭시수지와 경화제의 합을 100중량부로 했을 때 2 내지 10중량부 더 배합되어 있다.
덧붙여 본 발명에 따르면, 상기 목적은 슬라이딩면이 열경화성 합성수지제의 윤활피막으로 이루어진 제1 슬라이딩부재와, 슬라이딩면이 합성 수지로 이루어진 제2 슬라이딩부재가 조합되어 있고, 상기 윤활피막이 에폭시수지, 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일 및 트리아진티올로 이루어진 조성물의 피막인 슬라이딩 구조물에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면 상기 목적은 또한 상기 슬라이딩 구조물를 구비하고 있어 지진시 슬라이딩을 발생시켜 면진작용을 하는 슬라이딩 받침장치에 의해서 달성된다.
이하, 본 발명의 실시예 및 시험예를 설명한다. 본 발명은 이들 실시예 및 시험예에 한정되지는 않는다.
에폭시수지로는, 종래 공지의 것이 사용될 수 있으며 예컨대 비스페놀A형 에폭시수지, 비스페놀F형 에폭시수지, 페놀노볼락형 에폭시수지,크레졸노볼락형 에폭시수지, 브롬화비스페놀A형 에폭시수지 등의 글리시딜에테르형 에폭시수지, 글리시딜에스테르형 에폭시수지, 글리시딜아민형 에폭시수지, 지환형(脂環型) 에폭시수지 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합되어 사용된다. 구체적으로는 유카쉘에폭시사제 비스페놀A형의 액상 또는 고형타입 에폭시수지「에피코트(상품명)」를 들 수 있다. 에폭시수지는 본 발명의 합성수지피막의 모체를 이루며 또한 기재와의 접착제로서 작용한다.
에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일이란, 디메틸폴리실록산의 메틸기 일부를 에폭시기를 함유하는 관능기로 치환시킨 실리콘오일이다. 예컨대 화학식 (1),(2) 또는 (3)으로 표시된다.
화학식 (1),(2) 및 (3)중, X는 에폭시기 함유기, 예컨대 화학식 (4),(5),(6) 또는 (7)을 나타내며 m은 5 내지 10000의 정수이고 n은 2 내지 100의 정수이다.
상술한 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일 중 화학식 (8) 및 화학식 (9)의 실리콘오일이 바람직하다.
화학식 (8) 및 (9) 중, m은 5 내지 10000의 정수이고, n은 2 내지 100의 정수이다.
에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일은 선형구조물를 갖는 유상물질이지만 트리아진티올과 반응함으로써 삼차원망상구조물를 나타내 경화된다. 이 삼차원망상구조물체는 더이상 유상이 아니지만 윤활성은 보존되어 있으며 이 삼차원망상구조물체는 본 발명의 윤활도료에 의해 형성된 합성수지피막의 인성(靭性)을 향상시킴과 동시에 비반응성 실리콘오일의 보존체로서의 역할을 한다.
본 발명의 한 형태에서는, 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일은 에폭시수지 100중량부에 대하여 대략 1중량부 전후의 배합으로 효과가 나타나기 시작하여 2중량부 이상의 배합으로 그 효과는 현저해지나 30중량부의 배합으로는 피막강도가 크게 저하되어 슬라이딩 조건에 따라서는 효율적으로 사용할 수 있다. 가장 바람직한 배합량은 에폭시수지 100중량부에 대하여 5 내지 20중량부이다.
트리아진티올은 화학식 (10)으로 표시된다.
화학식 (l0) 중, A는 메르캅토기-SH, 디부틸아미노기-N(C4H9)2, 또는 아닐리노기-NHC6H5이다.
이 트리아진티올은 전술한 바와 같이 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일의 가교제로서의 역할을 하며 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일을 삼차원망상구조화한다. 또한 트리아진티올은 에폭시수지를 경화시키는 기능도 있기 때문에 후술하는 경화제의 대체물이 된다.
이 트리아진티올은 종래에 특히 고무나 염화비닐의 가교제로서, 금속과 고무의 접착제 그리고 금속의 표면처리제로서 사용되고 있는데, 반응성이 매우 풍부하며 본 발명에 있어서는 합성수지피막을 형성할 때 에폭시수지와도 반응하여 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일의 삼차원망상구조물체와 튼튼히 결합됨과 동시에 기재 표면과도 반응하여 기재와 피막의 접착강도를 향상시키는 역할도 수행하고 있는 것으로 생각된다.
트리아진티올의 배합량은, 경화제를 사용하지 않는 경우에는 사용한 에폭시수지 및 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일의 2성분을 함께 경화시키는 양이다.
자세히 설명하자면 트리아진티올의 배합량 W는 사용한 에폭시수지의 에폭시당량 E1과 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일의 에폭시당량 E2에 상응하는 양으로서 에폭시수지 사용량을 100중량부로 하였을 때 다음의 관계식에서 산출되는 W중량부여야 한다.
W＝(에폭시수지 사용량 100)×＋[에폭시기를 갖는
반응성 실리콘오일 사용량(2 내지 30)]×
여기에서 S는 1그램당량의 메르캅토기-SH를 포함하는 트리아진티올의 그램수이고, 에폭시당량이란 에폭시기 1그램당량을 포함하는 에폭시수지의 그램수이다.
이 배합량은 본 발명의 에폭시수지 및 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일의 경화반응을 진행시키기 위한 최저 필요량을 나타내는 값이며 따라서 그 이하의 배합량으로는 경화가 원활히 진행되지 않는다.
트리아진티올은 상술한 바와 같이 기재와의 반응에 의해 합성수지피막의 접착에 바람직한 기재 표면을 만드는 기능을 한다. 미시적으로는 기재 위에 트리아진티올 분자막을 개재시킴으로써 접착이 이루어진다. 더구나 이 트리아진티올은 에폭시수지와도 화학결합을 일으키기 때문에 극히 강고한 피막이 형성된다. 또한 이 트리아진티올은 이들끼리 자기결합하여 기재 위에 분자막이 형성된다는 보고도 있다.
따라서 이러한 여러가지 관점에서 트리아진티올은 에폭시수지 및 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일의 경화에 필요한 양에 더해 꽤 다량으로 배합될 수 있다.
그러나, 여러가지 실험 결과, 이와 같이 우수한 다기능을 갖는 트리아진티올에도 약간의 문제가 있다. 그것은 얻어진 경화피막의 인성이 저하된다는 문제이다.
이것은 메르캅토기-SH에 의한 것인지, 경화제로서의 트리아진티올의 분자 길이에 기인하는 것인지 확실하지는 않지만, 이러한 점이 피막으로서 문제가 되는 경우에는 이 트리아진티올의 일부를 에폭시수지의 경화제로서 사용되고 있는 후술하는 경화제로 대체하는 것이 효과적이다. 또한 이들 경화제와 함께 3급아민, 이미다졸유도체, 불화붕소착염류 등 경화촉진제를 병용해도 좋다. 대체가능한 경화제의 최대량은 사용한 에폭시수지의 거의 전량을 경화시키는 데 필요한 양이다.
에폭시수지의 거의 전량을 경화시키는 데 필요한 양의 경화제를 배합한 본 발명의 한 형태에서는, 트리아진티올의 배합비율은 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일을 가교하여 삼차원망상구조화하는 데 필요한 양 이상이면 되고, 바람직하게는 트리아진티올 배합중량/에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일 배합중량＝0.03 내지 1이다.
에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일과 트리아진티올의 배합량은 에폭시수지와 경화제의 합을 100중량부로 하여 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일과 트리아진티올의 배합량의 합이 2 내지 30중량부, 바람직하게는 2 내지 20중량부, 보다 바람직하게는 5 내지 20중량부이다. 배합비율이 2중량부 미만인 경우에는 배합효과를 얻을 수 없으며 30중량부를 넘는 경우에는 합성수지피막의 기계적 강도 저하가 현저하다.
경화제로는 종래부터 에폭시수지의 경화제로서 사용되고 있는 것을 사용할 수 있는데 예컨대, 폴리아민, 산무수물, 페놀수지, 폴리아미드수지, 메르캅탄계 화합물을 들 수 있다. 또한 이들 경화제와 함께 3급아민, 이미다졸유도체, 불화붕소착염류 등의 경화촉진제를 병용해도 좋다.
폴리아민으로는 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민 등의 지방족폴리아민, 이소포론디아민, 비스(4-아미노-3-메틸시클로헥실)메탄 등의 지환족아민, 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐술폰, 메타페닐렌디아민 등의 방향족아민, 아미노에틸피페라진, 3,9-비스(3-아미노프로필)-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5.5] 운데칸 등의 복소환식아민, 디시안디아미드 및 이들을 변성시킨 것이 포함된다. 변성방법으로는 예컨대 에폭시수지, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드, 아크릴로니트릴, 케톤류와의 부가물 형태로 하는 것을 들 수 있다. 상기 폴리아민의 구체예로는 유카쉘에폭시사제의 변성지방족폴리아민「에피큐어T(상품명)」, 변성지환족아민「에피큐어113(상품명)」,변성방향족아민「에피큐어W(상품명)」을 들 수 있다.
산무수물로는 도데실무수숙신산, 폴리아젤라인산무수물 등의 지방족산무수물, 헥사히드로무수프탈산, 테트라히드로무수프탈산, 무수메틸나딕산등의 지환족산무수물, 무수프탈산, 무수트리멜리트산, 무수피로멜리트산 등의 방향족산무수물, 테트라브로모무수프탈산, 무수헤트산 등의 할로겐계 산무수물이 포함되며, 일반적으로 3급아민이나 이미다졸유도체를 경화촉진제로서 사용한다. 구체예로는 유카쉘에폭시사제의「에피큐어134A(상품명)」를 들 수 있다.
페놀수지로는 노볼락형 페놀수지를 들 수 있는데 일반적으로 경화촉진제가 병용된다.
폴리아미드수지로는 불포화지방산의 2량체인 다이머산과 폴리아민으로부터 얻어지는 폴리아미드를 들 수 있다.
메르캅탄계 화합물이란 분자구조물식의 양 단에 메르캅토기-SH를 갖는 지방족다황화중합물이며 단독으로는 에폭시수지와 반응하지 않기 때문에 상기 폴리아민이나 3급아민과의 병용이 필요하다. 메르캅탄계 화합물의 구체예 로는 유카쉘에폭시사제「캡큐어3800(상품명)」을 들 수 있다.
에폭시수지와 경화제의 배합비율은, 에폭시수지 중의 에폭시기 또는 수산기 수와 이 에폭시기 또는 수산기와 반응하는 경화제 중의 관능기 수의 비율에 의해 결정된다.
예컨대 경화제로서 폴리아민을 사용하는 경우, 에폭시수지의 에폭시당량을 E, 폴리아민의 아민당량을 A로 하면 에폭시수지 Eg에 대하여 폴리아민(0.8 내지 1.2)×Ag이다. 여기서 아민당량이란, 에폭시기와 반응하는 활성수소 1그램당량을 포함하는 폴리아민의 그램수이다.
따라서 에폭시수지와 경화제의 배합중량비율은 사용하는 에폭시수지의 종류및 경화제의 종류에 따라 변화하는데 다음과 같이 설정된다. 즉 에폭시수지 Eg에 대하여 표 1에 나타낸 비율로 배합된다. 여기서 E는 에폭시수지의 에폭시당량 값이다.
또한 경화촉진제를 병용하는 경우에는 에폭시수지 Eg에 대하여 경화촉진제를 1 내지 20g 배합하면 된다.
본 발명에 있어서는 상기물질에 비반응성 실리콘오일, 무기 및 유기충전재분말, 오일 및 밀랍형 물질을 필요에 따라 배합해도 좋다.
또한 마찰계수의 저하를 하나의 목적으로 하여 배합되는 비반응성 실리콘오일이란, 디메틸실리콘오일 및 디메틸폴리실록산의 메틸기 일부를 폴리에테르기, 페닐기, 알킬기, 아랄킬기, 불소화알킬기등으로 치환한 실리콘오일이며 점도(25℃)가 100 내지 50000cSt, 바람직하게는 500 내지 10000cSt인 것이 사용된다.
비반응성 실리콘오일은 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일의 삼차원망상구조물체에 보존되어 슬라이딩면으로의 블리드 아웃이 적절히 억제되기 때문에 장기간에 걸쳐 그 배합효과를 유지할 수 있다.
비반응성 실리콘오일의 배합량은, 일예로서, 에폭시수지와 경화제의 합을 100중량부로 하여 2 내지 10중량부, 바람직하게는 3 내지 7중량부이다. 2중량부 미만인 경우에는 슬라이딩 특성의 개선효과를 얻을 수 없으며 10중량부를 넘는 경우에는 합성수지피막의 기계적 강도가 현저히 저하된다.
무기 및 유기충전재분말로는 흑연, 질화붕소 등의 무기질분말, 4불화에틸렌수지로 대표되는 불소수지 등의 유기질분말을 예로 들 수 있으며, 그 배합량은 예를 들면 경화제가 배합되는 경우에는 에폭시수지와 경화제의 합을 100중량부로 했을 때 배합효과의 관점에서 2중량부 이상, 그리고 도막 형성작업성 등의 관점에서 30중량부 이하, 바람직하게는 20중량부 이하, 더욱 바람직하게는 10중량부 이하로 한다.
무기질분말은 피막에 내하중성, 내마모성을 부여하기 위한 것이며 유기질분말은 피막의 자기윤활성을 보충하기 위한 것이다.
오일 및 밀랍형 물질로는 광유, 동식물유, 실리콘오일을 제외한 합성윤활유 등의 유상물질, 그리고 석유왁스, 고급지방산, 고급지방산의 염, 에스테르 등의 밀랍형 물질을 예시할 수 있다.
오일 및 밀랍형 물질은 자기윤활성을 부여하고 저마찰화에 기여하는데 특히 0.5중량부 이상 배합하면 경부하영역에서 동마찰계수를 낮추는 효과가 있지만 너무 많이 배합하면 기계적 강도나 접착성을 열화시키는데, 5중량부 이하의 배합으로는 기계적 강도나 접착성에 미치는 영향은 극히 미미하다는 것을 알 수 있었다.
윤활도료의 조제에 사용되는 용제로는 유기용제, 예컨대 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류, 이소프로필알콜, n-부탄올 등의 알콜류, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족탄화수소계 용제, 테트라히드로퓨란 등을 들수 있다. 이들 용제는 단독 또는 혼합되어 사용된다.
에폭시수지, 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일, 필요에 따라 비반응성실리콘오일, 유기,무기충전재분말, 오일 및 밀랍형 물질을 유기용제에 용해 또는 분산시킨 뒤, 트리아진티올 및 필요에 따라 경화제를 용해시키거나 또는 에폭시수지를 유기용제에 용해시킨 뒤, 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일, 트리아진티올, 필요에 따라 경화제, 비반응성 실리콘오일, 유기,무기충전재분말, 오일 및 밀랍형 물질을 용해 또는 분산시켜서, 그 취급관점에서 바람직한 농도인 고형분이 30 내지 40중량%, 상온에서 점도가 100 내지 200cSt(센티스톡스) 정도인 윤활도료를 조정한다.
본 발명의 윤활도료를 적용하는데 있어서는 종래의 통상 실행되고 있는 붓칠, 스프레이 등의 도막 형성수단을 채용할 수 있다.
도막 형성에 제공되는 기재 재료가 금속인 경우에는 통상의 쇼트블라스트, 탈지 등에 의해 그 도포면에 전처리를 해두고, 합성수지나 세라믹스와 같은 재료일 경우에는 그 도포면을 평활하게 하고 깨끗하게 해둔다.
도막 형성후의 경화처리조건은 어떠한 경화제를 쓰는지에 따라 여러가지 조건을 취할 수 있다. 일예로서 트리아진티올 외에 지환족아민을 경화제로 사용한 경우를 들면, 도막 형성후 자연건조하거나 80℃에서 30분 정도 예비건조하여 용제를 휘발시킨뒤 계속하여 180℃에서 30분 베이킹하면 원하는 경화피막을 얻을 수 있다.
고형분 35중량%의 윤활도료를 사용하여 강판상에 스프레이하고 상술한 조건에서 베이킹하여 경화시켜 얻은 피막의 두께는 약 30μm였다.
고형분 함유량을 줄여 스프레이하면 훨씬 얇은 피막을 얻을 수 있으며 또한 겹칠함으로써 보다 두꺼운 피막을 얻을 수 있다.
이렇게 하여 피막두께 5 내지 100μm인 것을 쉽게 얻을 수 있지만 윤활피막으로는 10내지 50μm, 특히 20내지 40μm 정도인 것이 바람직하다. 5μm 미만이면 피막의 균질성이 손상되거나 윤활피막으로서의 내구성이 저하된다. 또한 1OOμm를 넘는 경우에는 피막의 기계적 강도를 손상시켜 슬라이딩부재로서의 내하중성이 저하된다.
이렇게 하여 얻어진 피막은 기재와 강고히 결합되어 있으며 다섯 번째 시험(크로스-컷 시험)에서는 피막의 박리는 인식되지 않았다.
또한 피막의 접착강도 평가를 위해 측정된 압축전단강도는 3O 내지 1OOkgf/cm2이고, 이는 통상 이러한 종류의 슬라이딩을 목적으로 한 용도에 있어서 압축전단강도가 2O 내지 30kgf/cm2이면 문제가 없다는 겻을 고려할 때 이렇게 문제 가 없는범위를 크게 웃도는 것이었다.
이것은 본 발명에 의한 윤활도료가 기재 표면에 도착(塗着)되어 예비건조 및 경화과정에서 먼저 트리아진티올에 의해 기재와의 반응이 발생하고, 다시 에폭시수지성분이 실리콘성분에 우선하여 이 트리아진티올의 반응면으로 이행하여 접착된 결과라고 생각된다.
또한 접착강도의 저하를 초래하는 유분이나 밀랍형 물질이 접착계면으로 이행하거나 계면을 덮는 것이 방지된 결과라고 생각된다.
따라서 삼차원망상구조화된 실리콘성분이나 비반응성 실리콘오일, 나아가 오일, 밀랍형 물질은 피막의 표면측, 즉 슬라이딩면측에 대부분 분포되는 바람직한 형태의 피막을 얻을 수 있다.
삼차원망상구조화된 실리콘성분은 비반응성 실리콘오일의 보존체 기능을 갖기 때문에 비반응성 실리콘오일의 슬라이딩면으로의 블리드 아웃이 적절히 억제되므로, 장기간에 걸쳐 양호한 슬라이딩 특성을 유지할 수 있다.
본 발명의 윤활도료는 베어링이나 교량구축물 또는 건물 등에 사용되는 지지대 등 슬라이딩을 필요로 하는 부재에 피막으로서 적용되어 우수한 저마찰, 내마모성을 갖는 슬라이딩면을 형성한다.
이것은 서로 슬라이딩하는 두개의 부재 중 어느 한쪽의 슬라이딩면에 적용해도 상관없다. 즉 베어링측의 슬라이딩면, 지지대 등에 있어서는 베어링판측의 슬라이딩면에 설치해도 좋고, 이것의 상대부재, 즉 베어링에 있어서는 축 또는 슬라이더 측, 지지대에 있어서는 상부 구조베이스 또는 하부 구조베이스의 슬라이딩면으로 해도 좋다.
여기서 상기 윤활도료가 적용되고 윤활피막이 형성되는 제1슬라이딩부재와 슬라이딩 접촉하는 제2슬라이딩부재의 슬라이딩면을 구성하는 합성 수지는 특별히 한정되어 있지 않으며 열가소성 또는 열경화성의 어느쪽 수지라도 사용할 수 있다. 예컨대 페놀수지, 에폭시수지, 폴리올레핀, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르케톤, 지방족케톤, 불소수지, 폴리이미드수지, 방향족폴리에스테르수지 등을 들 수 있다. 이들 합성 수지는 2종 이상을 조합하여 사용해도 상관없다.
또한 이들에 윤활유제, 강화제를 배합한 것을 사용할 수 있다. 윤활유제로는 윤활유, 그리스, 왁스, 흑연, 이황화몰리브덴, 불소수지 등이, 또한 강화제로는 유리분말, 유리섬유, 탄소분말, 탄소섬유, 아라미드섬유 등을 들 수 있다.
이들 합성 수지는, 블럭형 또는 판형 성형물을 금속 등의 이재(裏材)에 형성된 오목부에 그 일부를 돌출시켜 매설하여 사용하거나 이재 표면에 접착 또는 나사로 조여 사용하거나 또는 이재 표면에 얇은 막으로 피착시켜 사용하는 등 여러가지 형태로 적용될 수 있다.
이 박막 타입의 것으로는 강판상에 동합금의 다공질소결층을 만들고 이 소결층상에 합성수지를 공급하여 가압, 가열소성하여 수지박막을 피착형성시킨 복층 슬라이딩부재, 또는 강철 등의 이재 표면에 직접 상기 합성수지의 경화피막으로 형성된 것, 예컨대 다이킨공업사제 사불화에틸렌수지의 용제분산타입(상품명:폴리플론 TFE에나멜)을 도착하고 베이킹하여 경화피막을 형성한 것 등이 있는데 어느 것이든 효율적으로 사용할 수 있다.
본 발명의 슬라이딩 받침장치에 있어서 서로 슬라이딩 접촉하는 제1슬라이딩부재와 제2슬라이딩부재의 슬라이딩면은 각각 평면이어도 상관없으며 또한 이것 대신 제1슬라이딩부재는 소정의 곡률반경을 갖는 단면원호형 오목면을 가지며, 제2슬라이딩부재는 상기 단면원호형 오목면과 동일한 곡률반경을 갖는 단면원호형 볼록면을 가지는데 해당 볼록면이 상기 오목면에 슬라이딩 접촉해도 상관없다.
이하, 시험예에 관해서 설명한다.
실시예 1 내지 실시예 11에 관해서,
폭 40mm, 길이 280mm, 두께 10mm의 판형 기계구조물용 탄소강 S45C를 기재로 하여 쇼트블라스트, 탈지처리한 면에 표 2에 도시한 성분 및 표 3 및 표 4에 도시한 배합비율의 윤활도료를 스프레이하고 80℃에서 30분간 예비건조하여 용제를 휘발시킨 후 180℃에서 30분간 베이킹하여 피막두께 30μm인 제1슬라이딩부재(실시예 1 내지 실시예 11)를 얻었다. 표 4에 도시한 비교예 1 내지 비교예 3의 시험편도 같은 조건으로 제작하였다. 각 성분의 양은 중량부로 표시하였다.
윤활도료중 고형분 35중량%. 광유는 고형분으로 간주한다.
유리섬유분말로는 직경 10μm, 평균길이 63μm의 아사히화이버글라스사제 「MF06JB1-20(상품명)」15중량%, 폴리이미드수지분말로는 Lenzing사제「P84(상품명)」2중량%, 나머지량의 미쓰이듀퐁플루오로케미컬사제 사불화에틸렌수지「테프론 7AJ(상품명)」를 포함하는 수지조성물로 이루어진 직경 10mm, 높이 14mm의 봉형 성형물을 제2슬라이딩부재(A)로 준비하고 이 제2슬라이딩부재(A)의 단면을 슬라이딩면으로 하였다.
또한 상기 폴리이미드수지분말 20중량%, 나머지량의 상기 사불화에틸렌수지를 포함하는 수지조성물로 이루어진 직경 10mm, 높이 14mm의 봉형 성형물을 제2슬라이딩부재(B)로 준비하고 이 제2슬라이딩부재(B)의 단면을 슬라이딩면으로 하였다.
시험기로는, 에어실린더에 의해 상하방향으로 부하(상하방향 최대부하 50Okgf)를 걸 수 있는 가압부와, 서보모터에 의해 소정모드로 수평방향으로 밀고 당길 수 있는(수평방향 최대스트로크 300mm, 수평방향 최대속도 80cm/sec) 가동수평지지대가 조합되어 있어서 상하방향으로 소정의 부하를 걸면서 수평방향으로 밀고 당김으로써 슬라이딩을 실행시키는 왕복운동시험기를 사용하였다.
직경 10mm, 높이 14mm의 제2슬라이딩부재(A) 또는 (B)을 직경방향으로 1Omm 길이에 걸쳐 파지하고 그 4mm를 아래쪽으로 돌출시켜 시험기의 가압부에 설치하였다. 한편 수평지지대에 시험편(실시예 1부터 실시예 11)을 지그로 설치고정하였다. 시험조건은 다음과 같으며 도 1에 시험속도파형의 모델을 도시하였다.
(시험조건)
속도 1cm/sec 내지 50cm/sec
하중 2Okgf/cm2내지 4OOkgf/cm2
시험스트로크 220mm
시험속도파형 사다리꼴파
표 5, 표 6 및 표 7은 제1슬라이딩부재(실시예 1부터 실시예 11)와 제2슬라이딩부재(A) 및 제2슬라이딩부재(B)를 조합한 것에 대해 슬라이딩속도를 1cm/sec로 일정하게 하고 하중을 20 내지 400kgf/cm2범위에서 변화시킨 경우의 동마찰계수에 대해 나타낸 것이다.
에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일의 배합량이 2중량부를 넘으면 마찰계수에 미치는 효과는 현저하다는 것을 알 수 있다. 그러나 그 배합량이 30중량부인 실시예 11과 제2슬라이딩부재(A) 및 제2슬라이딩부재(B)를 조합하면 피막의 기계적강도 저하가 나타나기 시작한다. 즉 중부하영역에서 동마찰계수가 상승하는 조짐이 보인다.
따라서 이 시험결과로부터 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일의 배합량은 2내지 30중량부, 특히 5 내지 20중량부로 하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
또, 실시예 6 및 실시예 7은 충전재로서 광유를 2.5중량부 포함한 것인데 광유를 포함하지 않은 다른 실시예와 비교하여 경부하영역에서의 마찰계수가 낮다는 것을 알 수 있다.
표 8 및 표 9는 실시예 1 내지 실시예 11과 제2슬라이딩부재(A)의 조합에 있어서 하중을 2OOkgf/cm2로 일정하게 하고 슬라이딩속도를 1O 내지 5Ocm/sec의 범위에서 변화시킨 경우의 동마찰계수에 관해 나타낸 것이다. 속도의 증가에 따라 동마찰계수가 점진적으로 상승되는 것을 보여준다.
이러한 경향은 실시예, 비교예에서 모두 인식되었지만 실시예에서는 그 경향이 미미했다. 또한 동마찰계수의 값이 매우 작다는 특징이 있다.
도 2는 실시예 3과 제2슬라이딩부재(A)의 조합과, 제2슬라이딩부재(A)와 비교예 3의 조합에 대해 하중 300kgf/cm2, 슬라이딩속도 1cm/sec의 조건에서 그 하중유지시간이 동마찰계수μk 및 정마찰계수μs에 미치는 영향에 관한 측정결과를 도시한다. 도 2의 횡축은 로그 값으로 표시되어 있다.
도 2에서 알 수 있듯이 실시예의 조합은 정마찰계수μs 및 동마찰계수μk 모두 그 값이 작은데다가 양자는 접근되어 있고 또 유지시간이 정마찰계수μs 및 동마찰계수μk에 미치는 영향은 극히 미미했다.
한편 비교예의 조합은 정마찰계수μs의 값이 0.1 이상으로 크고 정마찰계수μs와 동마찰계수μk의 차도 크다. 또한 유지시간이 정마찰계수μs 및 동마찰계수μk에 미치는 영향도 인식된다.
이 정마찰계수μs와 동마찰계수μk의 차가 크면 슬라이딩시 스틱슬립을 일으키기 쉬우며 소음발생의 원인이 되기도 한다. 실시예의 조합은 이러한 것들이 전혀 발생하지 않는다.
또한 피막의 마모에 있어서, 실시예의 조합은 비교예의 조합과 비교하여 어느것이든 수십분의 1 내지 수백분의 1로 극히 미미했다.
실시예 12 내지 실시예 22에 관해서,
본 발명의 윤활도료로 형성된 실시예 12 내지 실시예 22의 피막 슬라이딩 특성에 대한 시험은 다음과 같은 방법으로 실행되었다.
왕복슬라이딩시험: 표 10에 기재된 조건하에서 마찰계수 및 마모량을 측정하였다.
제2슬라이딩부재: 상기 제2슬라이딩부재(A). 이 제2슬라이딩부재(A)의 단면을 슬라이딩면으로 하였다.
실시예 12에 관해서,
에폭시수지로는 에폭시당량 190의 유카쉘에폭시사제「에피코트828 (상품명)」76중량부, 경화제로는 변성지환족아민계의 유카쉘에폭시사제「에피큐어113(상품명)」24중량부, 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일로는 측쇄에 지환식에폭시기를 갖는 화학식(9)에 상당하는 에폭시당량 3600의 신에츠화학공업사제「KF-102(상품명)」4.8중량부, 트리아진티올로는 산쿄화성사제 2-디부틸아미노-4,6-디티올-s-트리아진「ZIS네트DB(상품명)」0.2중량부 및, 비반응성 실리콘오일로는 점도 5000cSt의 신에츠화학공업사제「KF96 (상품명)」5중량부를 이들 성분 전체의 함유량이 33중량%가 되도록 유기용제인 메틸에틸케톤에 용해시켜 윤활도료를 얻었다.
폭 40mm, 길이 280mm, 두께 10mm의 판형 스테인리스강판 SUS304를 기재로 하여 쇼트블라스트, 탈지처리한 면에 상기 윤활도료를 스프레이하고 80℃에서 30분간 예비건조시켜 용제를 휘발시킨 뒤 180℃에서 30분간 베이킹처리하여 피막두께 30μm인 제1슬라이딩 부재를 얻었다. 평가시험결과를 표 11에 나타낸다.
실시예 13 내지 실시예 22 및 비교예 4에 관해서,
실시예 12에 있어서, 표 11 내지 표 13에 나타나 있는 바와 같이 조성을 변경한 이외에는 실시예 12와 동일하게 하여 제1슬라이딩부재를 얻었다. 단 실시예 20에 있어서는 경화제로 산무수물의 헥사히드로무수프탈산을 사용하고 또 경화촉진제로 3급아민의 벤질디메틸아민을 사용하였다. 그리고 이 경우 80℃에서 30분간 예비건조후, 200℃에서 30분간 베이킹처리하였다. 제1슬라이딩부재의 각 실시예 평가결과를 표 11 내지 표 13에 표시한다.
표 11 내지 표 13 중 KF-101은 측쇄에 에폭시기를 갖는 화학식(8)에 상당하는 에폭시당량 350의 신에츠화학공업사제 반응성 실리콘오일을, SH510은 점도 500cSt인 도레이-다우코닝실리콘사제 메틸페닐 실리콘오일을, PTFE는 사불화에틸렌수지를 나타낸다.
이상의 결과로 본 발명의 윤활도료로부터 얻어지는 피막은 비교예 4에 비해 마찰계수가 낮고 마모량도 적다는 것을 알 수 있다.
실시예 23∼34 및 비교예 5에 관해서,
폭 40mm, 길이 280mm, 두께 10mm의 판형 스테인리스강판 SUS304를 기재로 하여 쇼트블라스트, 탈지처리한 면에 표 14 내지 표 16에 기재된 성분으로 이루어진 조성물의 메틸이소부틸케톤과 톨루엔의 혼합용제희석액(고형분 33중량%)을 스프레이하고 80℃에서 30분간 예비건조시켜 용제를 휘발시킨 뒤 180℃에서 30분간 베이킹처리하여 피막두께 40μm로 한 제1슬라이딩부재의 실시예 23 내지 실시예 34와 비교예 5를 얻었다.
표 중 에폭시수지는 유카쉘에폭시사제「에피코트828(상품명), 에폭시당량: 190」을, 폴리아민은 유카쉘에폭시사제의 변성지환족아민「에피큐어113(상품명)」을, 산무수물은 헥사히드로무수프탈산을, 3급아민은 벤질디메틸아민을, KF-102는 신에츠화학공업사제의 측쇄에 지환식에폭시기를 갖는 에폭시변성 실리콘오일「KF-102(상품명), 에폭시당량:3600, 점도:4000cSt」를, KF-101은 신에츠화학공업사제의 측쇄에 글리시딜기를 갖는 에폭시변성 실리콘오일「KF-101(상품명), 에폭시당량:350, 점도:2000cSt」를, KF-96은 신에츠화학공업사제의 디메틸 실리콘오일「KF-96(상품명), 점도:5000cSt」를, SH510은 도레이-다우코닝실리콘사제의 메틸페닐 실리콘오일「SH510(상품명), 점도:500cSt」를, 트리아진티올은 산쿄화성사제의 2-디부틸아미노-4,6-디티올-s-트리아진「ZIS네트DB(상품명)」를, PTFE는 사불화에틸렌수지를 나타낸다.
제2슬라이딩부재(A) 및 제2슬라이딩부재(B)에 덧붙여, 제2슬라이딩부재(C)로는 미쓰이듀퐁플루오로케미컬사제 사불화에틸렌수지「테플론7AJ(상품명)」15중량%, 다이킨공업사제 사불화에틸렌수지「루블론L-5(상품명)」25중량%, 나머지 량의 토플렌사제 폴리페닐렌설파이드「토프렌PPST-4(상품명)」를 포함하는 수지조성물로 이루어진 직경 10mm, 높이 14mm의 봉형 성형물 단면을 슬라이딩면으로 사용하고, 제2슬라이딩부재(D)로는 광유 5중량%, 나머지 량의 폴리플라스틱사제 폴리아세탈「듀라콘M90(상품명)」을 포함하는 수지조성물로 이루어진 직경 1Omm, 높이 14mm의 봉형 성형물 단면을 슬라이딩면으로 사용하고, 제2슬라이딩부재(E)로는 구레하화학공업사제의 직경 18μm, 길이 0.7mm의 탄소섬유「구레카촙M-107T(상품명)」20중량%, 4×6mm의 면포세편 25중량%, 흑연 5중량%, 나머지 량의 페놀수지를 포함하는 수지조성물로 이루어진 직경 10mm, 높이 14mm의 봉형 성형물 단면을 슬라이딩면으로 사용하였다.
상기 제1슬라이딩부재의 실시예 23 내지 실시예 34 및 비교예 5와 제2슬라이딩부재(A) 내지 슬라이딩부재(E)의 조합에 관해서 하기 방법에 따라 슬라이딩특성을 평가하였다.
왕복슬라이딩시험 1: 표 17에 기재된 조건하에서 마찰계수 및 마모량을 측정하였다.
제1슬라이딩부재의 실시예 23 내지 실시예 34 및 비교예 5와 제2슬라이딩부재(A) 내지 제2슬라이딩부재(E)의 조합 및 평가결과를 표 18 내지 표 24에 나타낸다. 여기서 마찰계수는 시험개시 후 안정시의 동마찰계수를 나타내며, 마모량은 500사이클후 제1슬라이딩부재의 각 실시예의 치수변화량 및 제2슬라이딩부재의 각 실시예의 중량변화량을 나타낸다.
이상, 실시예의 조합의 경우는 어느 경우이건 낮은 마찰계수를 나타내며 마모량도 제1슬라이딩부재, 제2슬라이딩부재 모두 낮은 값을 나타낸 우수한 것이었다. 이에 반하여 비교예의 조합의 경우는 어느 경우이건 마찰계수가 높고 제2슬라이딩부재의 마모량도 많았다. 또한 C-5의 조합 외에는 제1슬라이딩부재의 피막이 완전히 마모되어 기재가 노출되었다.
왕복슬라이딩시험 2: 표 25에 기재된 조건하에서 마찰계수를 측정하였다.
제1슬라이딩부재의 실시예 23 내지 실시예 34 및 비교예 5와 제2슬라이딩부재(A)의 조합 및 평가결과를 표 26 및 표 27에 나타낸다. 여기서 마찰계수는 정마찰계수를 가리킨다.
이상의 결과로부터, 실시예의 조합에 있어서 정마찰계수가 낮게 안정되어 있다는 것을 알 수 있다. 이에 반하여 비교예 조합의 경우에는 안정되어 있지만 정마찰계수값이 높다.
계속해서 상기 두개의 슬라이딩부재를 조합한 슬라이딩구조물를 적용한 슬라이딩 받침장치에 관해서 설명한다. 도 3은 슬라이딩면이 평면인 슬라이딩 받침장치(1)를, 도 4 및 도 5는 슬라이딩면이 구면인 슬라이딩 받침장치(41) 및 슬라이딩 받침장치(81)을 도시한다.
도 3에 있어서 슬라이딩 받침장치(1)는 제1슬라이딩부재로서의 평면부재(2)와, 평면부재(2)에 대하여 수평방향으로 슬라이딩 가능하도록 맞닿은 제2슬라이딩부재로서의 대향부재(3)를 구비하고 있다.
평면부재(2)는 강철 등의 재료로 형성된 평면부재본체(11)와, 평면부재본체(11)의 한쪽면(12)에 일체로 형성된 열경화성합성수지제 윤활피막(13)을 구비하고 있다. 윤활피막(13)은 에폭시수지, 경화제, 에폭시기를 가진 반응성 실리콘오일 및 트리아진티올로 이루어진 조성물로 구성되어 있다. 슬라이딩면이 되는 윤활피막(13)의 노출표면(상면)(14)은 평탄하게 형성되어 있다.
대향부재(3)는 강철 등의 재료로 형성되며 그 하면에 오목부(21)를 가진 대향부재본체(22)와, 대향부재(3)의 오목부(21)에 일부가 매립설치된 합성수지로 이루어진 슬라이딩체(23)를 구비하고 있다. 슬라이딩면이 되는 슬라이딩체(23)의 노출표면(하면)(24)은 평탄하게 형성되어 있다.
슬라이딩 받침장치(1)는 상부구조물(31) 측에 대향부재(3)가 배치되어 예컨대 상부구조물(31)에 볼트 등에 의해 고정되며, 평면부재(2)가 지반측에 배치되어 지반측의 기저부(32)에 엥커볼트 등으로 고정되어 사용된다. 또한 슬라이딩 받침장치(1)는 적층고무나 수평스프링 등 원점복귀수단과 병용된다. 그리고 지진 등에 의해 지반측의 기저부(32)에 수평방향 진동이 발생하면 평면부재(2)와 대향부재(3)의 노출표면(14) 및 노출표면(24) 사이에 슬라이딩변위가 발생하고, 이로써 지반측의 기저부(32)의 수평방향 진동이 상부구조물(31)로 전달되는 것을 저지해 상부구조물(31)을 지진진동으로부터 보호한다.
더구나 슬라이딩 받침장치(1)에서는 평면부재(2)의 슬라이딩면을 에폭시수지, 경화제, 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일 및 트리아진티올로 이루어진 조성물로 구성되는 열경화성합성수지제의 윤활피막(13)으로 형성하고, 이것과 슬라이딩 가능하도록 맞닿은 대향부재(3)의 슬라이딩체(23)를 합성수지로 형성하였기 때문에 평면부재(2)와 대향부재(3) 사이의 슬라이딩변위가 거의 저항없이 실행되므로 중규모의 지진진동은 물론 비교적 가속도가 작은 소규모 지진진동에 있어서도 기저부(32)의 수평방향 진동이 상부구조물(31)로 전달되는 것을 저지할 수 있어 상부구조물(31)을 지진진동으로부터 효과적으로 보호할 수 있다.
도 4의 슬라이딩 받침장치(41)는 제1슬라이딩부재로서 각각 대향배치된 오목구면부재(42) 및 오목구면부재(43)와, 오목구면부재(42) 및 오목구면부재(43)사이에 배치되어 오목구면부재(42) 및 오목구면부재(43) 각각에 대하여 슬라이딩 가능하도록 맞닿은 제2슬라이딩부재로서의 개재부재(44)를 구비하고 있다.
오목구면부재(42)는 강철 등의 재료로 형성된 오목구면부재 본체(51)와, 오목구면부재 본체(51)의 오목면(52)에 일체로 형성된 열경화성합성수지제 윤활피막(53)을 구비하고 있다. 윤활피막(53)은 에폭시수지, 경화제, 에폭시기를 가진 반응성 실리콘오일 및 트리아진티올로 이루어진 조성물로 구성되어 있다. 슬라이딩면이 되는 윤활피막(53)의 노출표면(상면)(54)은 곡률반경 R1을 가진 구면의 일부로서 형성되어 있다.
오목구면부재(43)는 강철 등의 재료로 형성된 오목구면부재 본체(61)와, 오목구면부재 본체(61)의 오목면(62)에 일체로 형성된 열경화성합성수지제 윤활피막(63)을 구비하고 있다. 오목구면부재 본체(61)는 기부(基部)(64)와 기부(64) 하면에 일체로 형성된 원주형 또는 각주형 등의 수하부(垂下部)(65)를 구비하고 있으며 수하부(65)의 하면에 오목면(62)이 형성되어 있다. 윤활피막(63)은 에폭시수지, 경화제, 에폭시기를 가진 반응성 실리콘오일 및 트리아진티올로 이루어진 조성물로 구성되어 있다. 슬라이딩면이 되는 윤활피막(63)의 노출표면(하면)(66)은 곡률반경 R2(＜Rl)를 가진 구면의 일부로서 형성되어 있다.
개재부재(44)는 강철 등의 재료로 반구형으로 형성된 개재부재 본체(71)와, 개재부재 본체(71)의 전표면을 덮어 개재부재 본체(71)에 피착된 합성수지로 이루어진 슬라이딩층(72)을 구비하고 있다. 슬라이딩층(72)의 아래쪽 노출면(하면)(73)은 곡률반경 R1을 가진 구면의 일부로 형성되어 노출표면(54)에 슬라이딩 가능하도록 접촉되어 있으며, 슬라이딩층(72)의 윗쪽 노출면(상면)(74)은 곡률반경 R2를 가진 구면의 일부로 형성되어 노출표면(66)에 슬라이딩 가능하도록 접촉되어 있다.
슬라이딩 받침장치(41)는, 상부구조물(31) 측에 오목구면부재(43)가 배치되는데 예컨대 해당 상부구조물(31)에 볼트 등으로 고정되고, 지반 측에 오목구면부재(42)가 배치되는데 지반측의 기저부(32)에 앵커볼트 등으로 고정되어 사용된다. 슬라이딩 받침장치(41)는 슬라이딩 받침장치(1)와 마찬가지로 적층고무나 수평스프링 등의 원점복귀수단과 병용해도 무방하며 원점복귀수단을 사용하지 않고 그 자체의 원점복귀기능을 이용해도 된다. 그리고 지진 등에 의해 지반측의 기저부(32)에 수평방향 진동이 발생하면 오목구면부재(42) 및 오목구면부재(43)의 각각과 개재부재(44) 사이에서 발생하는 슬라이딩변위가 지반측의 기저부(32)의 수평방향 진동이 상부구조물(31)로 전달되는 것을 저지하여 상부구조물(31)을 지진진동으로부터 보호한다.
그리고 슬라이딩 받침장치(41)에서는 오목구면부재(42) 및 오목구면부재(43) 각각의 슬라이딩면을 에폭시수지, 경화제, 에폭시기를 가진 반응성 실리콘오일 및 트리아진티올로 이루어진 조성물로 구성된 열경화성합성수지제의 윤활피막(53) 및 윤활피막(63)으로 형성하고, 이것과 슬라이딩 가능하도록 맞닿은 개재부재(44)의 슬라이딩층(72)을 합성수지로 형성하였기 때문에 오목구면부재(42) 및 오목구면부재(43)의 각각과 개재부재(44) 사이의 슬라이딩변위가 거의 저항없이 실행되어 슬라이딩 받침장치(1)와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
도 5의 슬라이딩 받침장치 (81)는 제1슬라이딩부재로서 각각 대향배치된 오목구면부재(82) 및 오목구면부재 (83)와, 오목구면부재(82) 및 오목구면부재(83) 사이에 배치되고 오목구면부재(82) 및 오목구면부재(83)의 각각에 대하여 슬라이딩 가능하도록 맞닿은 제2슬라이딩부재로서의 개재부재(84)를 구비하고 있다.
오목구면부재(82)는 강철 등의 재료로 형성된 오목구면부재 본체(85)와, 오목구면부재 본체(85)의 오목면(86)에 일체로 형성된 열경화성합성수지제 윤활피막(87)을 구비하고 있다. 윤활피막(87)은 에폭시수지, 경화제, 에폭시기를가진 반응성 실리콘오일 및 트리아진티올로 이루어진 조성물로 구성되어 있다. 슬라이딩면이 되는 윤활피막(87)의 노출표면(상면)(88)은 곡률반경 R1을 가진 구면의 일부로서 형성되어 있다.
오목구면부재(83)는 오목구면부재(82)와 동일하게 형성되어 있으며 강철 등의 재료로 형성된 오목구면부재 본체(89)와, 오목구면부재 본체(89)의 오목면(90)에 일체로 형성된 열경화성합성수지제 윤활피막(91)을 구비하고 있다. 윤활피막(91)은 에폭시수지, 경화제, 에폭시기를 가진 반응성 실리콘오일 및 트리아진티올로 이루어진 조성물로 구성되어 있다. 슬라이딩면이 되는 윤활피막(91)의 노출표면(하면)(92)은 곡률반경 R1을 가진 구면의 일부로서 형성되어 있다.
개재부재(84)는 강철 등의 재료로 형성된 편평형 개재부재 본체(93)와, 개재부재 본체(93)의 하면 오목부(94)에 일부가 매립설치된 합성수지로 이루어진 슬라이딩체(95)와, 개재부재 본체(93)의 상면 오목부(96)에 일부가 매립설치된 합성수지로 이루어진 슬라이딩체(97)를 구비하고 있다. 슬라이딩면이 되는 슬라이딩체(95) 및 슬라이딩체(97) 각각의 아래쪽노출표면(하면)(98) 및 윗쪽노출표면(상면)(99)은 각각 곡률반경 R1을 가진 구면의 일부로서 형성되며 대면하는 노출표면(88) 및 노출표면(92)에 슬라이딩 가능하도록 접촉되어 있다.
슬라이딩 받침장치(81)는 슬라이딩 받침장치(41)와 마찬가지로 상부구조물(31) 측에 오목구면부재(83)가 배치되는데 예컨대 해당 상부구조물(31)에 볼트 등으로 고정되며, 지반측에 오목구면부재(82)가 배치되는데 지반측의 기저부(32)에 앵커볼트로 고정되어 사용된다. 슬라이딩 받침장치(81)도 슬라이딩 받침장치(1)와 마찬가지로 적층고무나 수평스프링 등 원점복귀수단과 병용해도 무방하며 원점복귀수단을 사용하지 않고 그 자체의 원점복귀기능을 이용해도 된다. 그리고 지진 등에 의해 지반측의 기저부(32)에 수평방향 진동이 발생하면 오목구면부재(82) 및 오목구면부재(83)의 각각과 개재부재(84) 사이에서 발생하는 슬라이딩변위가, 지반측의 기저부(32)의 수평방향 진동이 상부구조물(31)로 전달되는 것을 저지하여 상부구조물(31)을 지진진동으로부터 보호하고, 슬라이딩 받침장치(41)와 마찬가지로 오목구면부재(82) 및 오목구면부재(83) 각각의 슬라이딩면을 에폭시수지, 경화제, 에폭시기를 가진 반응성 실리콘오일 및 트리아진티올로 이루어진 조성물로 구성된 열경화성합성수지제 윤활피막(87) 및 윤활피막(91)으로 형성하고, 이것과 슬라이딩 가능하도록 맞닿은 개재부재(84)의 슬라이딩체(95) 및 슬라이딩체(97)를 합성수지로 형성하였기 때문에 오목구면부재(82) 및 오목구면부재 (83)의 각각과 개재부재(84) 사이의 슬라이딩변위가 거의 저항없이 실행되어 슬라이딩 받침장치(1) 및 슬라이딩 받침장치(41)과 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
나아가, 개재부재(44) 및 개재부재(84) 전체를 합성 수지로 이루어진 슬라이딩체로 형성해도 좋다. 또한 슬라이딩 받침장치(41) 및 슬라이딩 받침장치(81)의 슬라이딩면을 구면의 일부로서 형성하였는데 그 대신 원통면의 일부로서 형성해도 좋다. 요점을 말하자면 단면이 원호형이 되는 오목면 및 볼록면으로 슬라이딩면이 형성되어 있으면 된다. 또한 상기 실시예 대신에 평면부재(2), 오목구면부재(42) 및 오목구면부재(43)과 오목구면부재(82) 및 오목구면부재(83)에 합성수지로 이루어진 슬라이딩체를 구비시키고, 대향부재(3)와 개재부재(44) 및 개재부재(84)에 열경화성합성수지제 윤활피막을 구비시켜 구성해도 좋다.
본 발명에 따르면 기재와 일체가 되어 그 표면을 형성하고 우수한 슬라이딩 특성을 가진 합성수지피막을 형성하는 윤활도료를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 안정되고 낮은 정마찰계수 및 동마찰계수를 가짐과 동시에 슬라이딩을 필요로 할 때 정확하고 효과적인 저마찰슬라이딩이 실행되는 두개의 슬라이딩부재를 조합한 슬라이딩 구조물 및 해당 슬라이딩 구조물를 사용한 슬라이딩 받침장치를 제공할 수 있다.

Claims (24)

  1. 에폭시수지 100중량부와, 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일 2 내지 30중량부와, 하기 관계식으로 산출되는 W중량부 이상의 트리아진티올이 유기용제에 용해되어 이루어진, 열경화성 합성수지윤활피막 형성에 사용되는 윤활도료.
    W＝(에폭시수지 사용량 100)×＋[에폭시기를 갖는
    반응성 실리콘오일 사용량(2 내지 30)]×
    단, E1은 사용한 에폭시수지의 에폭시당량, E2는 사용한 에폭시기를 가진 반응성 실리콘오일의 에폭시당량, 그리고 S는 1그램당량의 메르캅토기-SH를 포함하는 트리아진티올의 그램수이다.
  2. 제 1항에 있어서, 비반응성 실리콘오일 2 내지 10중량부가 유기용제에 더 용해되어 이루어진 윤활도료.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    i)무기 및 유기충전재 분말 중 한가지 이상을 2 내지 30중량부 및,
    ii)오일 및 밀랍형 물질 중 한가지 이상을 0.5 내지 5중량부
    중 한가지 이상의 성분이 유기용제에 용해 또는 분산되어 이루어지는 열경화성 합성수지윤활피막 형성에 사용되는 윤활도료.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 트리아진티올 W중량부의 일부가 폴리아민, 산무수물, 페놀수지, 폴리아미드수지 또는 메르캅탄계 화합물에 의해 치환되어 이루어진 윤활도료.
  5. 에폭시수지, 경화제, 에폭시기를 가진 반응성 실리콘오일 및 트리아진티올로 이루어진 수지조성물이 유기용제에 용해되어 이루어지는 열경화성 합성수지윤활피막 형성에 사용되는 윤활도료로서, 에폭시수지와 경화제의 합을 100중량부로 했을 때, 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일과 트리아진티올의 합이 2 내지 30중량부인 윤활도료.
  6. 제 5항에 있어서, 에폭시수지와 경화제의 합을 100중량부로 했을 때, 비반응성 실리콘오일이 2 내지 10중량부 더 배합되어 있는 윤활도료.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 에폭시수지와 경화제의 배합중량비율이 에폭시수지의 에폭시당량을 E로 하였을 때 에폭시수지:경화제＝E:10 내지 E:300인 윤활도료.
  8. 제 5항 또는 제6항에 있어서, 에폭시기를 가진 반응성 실리콘오일과 트리아진티올의 배합중량비율이 (트리아진티올)/(에폭시기를 가진 반응성 실리콘오일)＝0.03 내지 1인 윤활도료.
  9. 제 5항 또는 제6항에 있어서, 에폭시수지와 경화제의 합을 100중량부로 했을 때, i)무기 및 유기충전재분말 중 한가지 이상 2 내지 30중량부, ii)오일 및 밀랍형 물질 중 한가지 이상 0.5 내지 5중량부 중 한가지 이상의 성분이 더 배합되어 이루어진 윤활도료.
  10. 슬라이딩면에서 서로 슬라이딩 접촉하는 제1슬라이딩부재와 제2슬라이딩부재를 조합한 슬라이딩구조물로서, 제1슬라이딩부재의 슬라이딩면이 열경화성합성수지제의 윤활피막으로 이루어지고 제2슬라이딩부재의 슬라이딩면이 합성수지로 이루어지며, 상기 윤활피막이, 에폭시수지, 에폭시기를 갖는 반응성 실리콘오일 및 트리아진티올로 이루어진 조성물의 피막인 두개의 슬라이딩부재를 조합한 슬라이딩구조물.
  11. 제 10항에 있어서, 윤활피막이 경화제를 더 포함한 조성물의 피막인 두개의 슬라이딩부재를 조합한 슬라이딩구조물.
  12. 제 11항에 있어서, 윤활피막을 구성하는 조성물이 에폭시수지와 경화제의 합 100중량부, 에폭시기를 가진 반응성 실리콘오일과 트리아진티올의 합 2 내지 30중량부로 이루어진, 두개의 슬라이딩부재를 조합한 슬라이딩구조물.
  13. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 에폭시수지와 경화제의 배합중량비율이 에폭시수지의 에폭시당량을 E로 하였을 때 (에폭시수지):(경화제)＝ E:10 내지 E:300인, 두개의 슬라이딩부재를 조합한 슬라이딩구조물.
  14. 제 11항 또는 제12항에 있어서, 에폭시기를 가진 반응성 실리콘오일과 트리아진티올의 배합중량비율이 (트리아진티올)/(에폭시기를 가진 반응성 실리콘오일)＝0.03 내지 1인, 두개의 슬라이딩부재를 조합한 슬라이딩구조물.
  15. 제 11항 또는 제12항에 있어서, 에폭시수지와 경화제의 합을 100중량부로 했을 때, 윤활피막을 구성하는 조성물이 비반응성 실리콘오일을 2 내지 10중량부 더 함유하는, 두개의 슬라이딩부재를 조합한 슬라이딩구조물.
  16. 제 11항 또는 제12항에 있어서, 에폭시수지와 경화제의 합을 100중량부로 했을 때, 윤활피막을 구성하는 조성물이 i)무기 및 유기충전재분말 중 한가지 이상 2 내지 30중량부, ii)오일 및 밀랍형 물질 중 한가지 이상 0.5 내지 5중량부 중 한가지 이상의 성분을 더 함유하는, 두개의 슬라이딩부재를 조합한 슬라이딩구조물.
  17. 제 10항에 있어서, 윤활피막이, 에폭시수지 100중량부와, 에폭시기를 가진반응성 실리콘오일 2 내지 30중량부와, 하기 관계식으로 산출되는 W중량부 이상의 트리아진티올로 이루어진 조성물의 피막인, 두개의 슬라이딩부재를 조합한 슬라이딩구조물.
    W＝(에폭시수지 사용량 100)×＋[에폭시기를 갖는
    반응성 실리콘오일 사용량(2 내지 30)]×
    단, E1은 사용한 에폭시수지의 에폭시당량, E2는 사용한 에폭시기를 가진 반응성 실리콘오일의 에폭시당량, 그리고 S는 1그램당량의 메르캅토기-SH를 포함하는 트리아진티올의 그램수이다.
  18. 제 17항에 있어서, 윤활피막이, 비반응성 실리콘오일 2 내지 10중량부를 더 포함하는 조성물의 피막인, 두개의 슬라이딩부재를 조합한 슬라이딩구조물.
  19. 제 17항 또는 제 18항에 있어서, 윤활피막이, i)무기 및 유기충전재 분말 중 한가지 이상 2 내지 30중량부, ii)오일 및 밀랍형 물질 중 한가지 이상 0.5 내지 5중량부 중 한가지 이상의 성분을 더 포함하는 조성물의 피막인, 두개의 슬라이딩부재를 조합한 슬라이딩구조물.
  20. 제 17항 또는 제18항에 있어서, 윤활피막이, 트리아진티올 W중량부의 일부가 폴리아민, 산무수물, 페놀수지, 폴리아미드수지 또는 메르캅탄계 화합물에 의해 치환되어 이루어진 조성물의 피막인, 두개의 슬라이딩부재를 조합한 슬라이딩구조물.
  21. 제 10항 내지 제 12항, 제17항 및 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 제2슬라이딩부재의 슬라이딩면을 구성하는 합성 수지가, 윤활유, 그리스, 왁스, 이황화몰리브덴, 불소수지, 유리분말, 유리섬유, 탄소분말, 탄소섬유 및 아라미드섬유에서 선택되는 1종 이상을 함유하는, 두개의 슬라이딩부재를 조합한 슬라이딩구조물.
  22. 제 10항 내지 제 12항, 제17항 및 제18항 중 어느 한 항에 기재된 슬라이딩구조물를 구비하고 있으며 지진시 슬라이딩을 발생하여 면진작용을 하는 슬라이딩 받침장치.
  23. 제 22항에 있어서, 서로 슬라이딩 접촉하는 제1슬라이딩부재와 제2슬라이딩부재의 슬라이딩면이 평면인 슬라이딩 받침장치.
  24. 제 22항에 있어서, 제1슬라이딩부재는 소정의 곡률반경을 가진 단면원호형 오목면을 가지고 있고, 제2슬라이딩부재는 상기 단면원호형 오목면과 동일한 곡률반경을 가진 단면원호형 볼록면을 가지고 있어, 해당 볼록면이 상기 오목면에 슬라이딩접촉하는 슬라이딩 받침장치.
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