KR100446159B1 - 윤활액조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은, 기계·장치의 작동부분의 윤활유 또는 작동유로서 사용해온 유성의 액체를 대신하여, 수성의 윤활액 또는 작동액을 제공하는 것에 있다. 불화물이온; 탄산수소이온; 및 수가용의 알콜류 또는 그 유도체를 포함하는 윤활액을 구성하였다.

Description

윤활액조성물{LUBRICATING FLUID COMPOSITION}

기계·장치의 회전부분이나 슬라이드부분에는 윤활유가 펌프 등에 의해 보내지고 있고, 회전이나 슬라이드에 따르는 저항을 저감시킴과 동시에, 미끄럼동작부가 눌어붙는 것을 방지하도록 되어 있다. 기계·장치 중에서, 예를 들면 선반이나 프라이즈반 혹은 머시닝 센터 등의 공작기계에 있어서는 통상, 피가공물을 절삭·감삭 등을 하는데 따라, 여러 가지의 목적으로 절삭유 등을 가공부에 유하시키고 있다. 그 결과, 비산한 절삭유가 축받이부나 베드의 슬라이드부 등에 걸려, 윤활유와 절삭유가 혼합되어 버린다. 따라서, 윤활유는 절삭유의 일부로서 회수하여, 재이용하는 한편, 윤활유를 새롭게 보충하고 있다.

이러한 절삭유는 폐기하는데 기름처리의 문제가 생기고, 또한 절삭유로부터 휘발·증산(蒸散)한 가스가 작업환경을 악화시킴과 동시에 작업자의 건강을 손상시키는 우려가 있는 점에서, 수성의 절삭액이 요구되고 있으며, 다양하게 제안되고 있다. 그런데, 수성의 절삭액을 예를 들면 공작기계에 사용하였을 때, 그 공작기계의 윤활유가 절삭제 안으로 흘러 들어가면, 절삭액의 표면에 유막으로서 나타나, 결국은 윤활유가 고형화하거나 한다. 그 결과, 절삭액은 순환시켜 사용하기 때문에, 기계 그 자체에 악영향을 미치게 할 우려가 있었다. 또한, 절삭액을 폐기할 때에, 그 속에 혼합되어 있는 윤활유를 분리해야 하며, 그 작업이 곤란하고, 유성의 절삭액 보다 도리어 비용이 필요한 것이었다.

이러한 점에서, 수성의 절삭액에 대응하여 수성의 윤활액을 사용하면, 윤활액과 절삭액이 서로 혼합되었다고 해도, 아무런 문제도 생기지 않으며, 또한, 폐액 처리도 유수의 분리 등의 문제는 생기지 않는다. 그런데, 수성의 윤활액을 비싼 머시닝 센터 등의 공작기계에 사용하는 것은, 녹이 슨다는 문제만이 아니라, 고속회전하는 구동부분이나, 절삭시에 큰 부하를 받는 베이스부분 등이 큰 저항을 받을 우려가 있을 뿐 아니라, 결국은 눌어붙을 우려도 있고, 위험성이 높다고 하므로, 수성의 윤활액은 없었다.

또한, 실린더 등의 작동장치에 사용되는 작동유는 종래부터 유성이었다. 이것은, 예를 들면 불도저 등에 사용되고 있는 실린더를 예로 설명하면, 실린더에 기름을 공급하여 피스톤을 동작시킬 뿐만 아니라, 큰 부하가 작용한 경우에 있어서도, 눌어붙지 않게 하는 것 등이 중요하였다. 이 때문에 유성의 작동유를 사용하는 수밖에 없었다. 또, 프레스 등의 분야에 있어서는, 종래부터 물을 작동액으로서 사용할 수는 있었지만, 작동액을 프레스와 탱크와의 사이에 순환시켜 사용하는 타입의 것은 없었다.

본 발명의 목적은, 기계·장치의 작동부분의 윤활유 또는 작동유로서 사용하여 온 유성의 액체 대신에, 수성의 윤활유 또는 작동액을 제공하는 것에 있다.

따라서, 본 발명자 등은, 윤활효과가 높고, 폐액처리상 문제가 없는 뛰어난 윤활액을 개발하기 위해서 검토를 거듭한 결과, 본 발명에 이른 것이다.

[발명의 개시]

본 발명의 윤활액의 요지로 하는 점은, 불화물이온; 탄산수소이온; 및 수가용(水可溶) 알콜류 또는 그 유도체를 포함하는 것에 있다. 여기서, 본 명세서에서 말하는 「윤활액」은, 기계요소 등의 미끄럼동작부를 윤활하는 윤활액 이외에, 실린더 등의 구동장치를 작동시키는 작동액 등을 포함하는 개념이다.

이러한 윤활액에 있어서, 상기 수가용의 알콜류 또는 그 유도체는, 글리세린 또는 에틸렌글리콜일 수 있다.

이러한 윤활액에 있어서, 또한 방청제(防劑)가 포함될 수 있다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

본 발명에 관한 윤활액의 실시형태를 설명한다. 우선, 본 발명의 윤활액은, 불화물이온; 탄산수소이온; 및 수가용의 알콜류 또는 그 유도체를 포함한다.

본 발명의 윤활액에 포함되는 필수성분은, 불화물이온; 탄산수소이온; 및 수가용의 알콜류 또는 그 유도체이다. 불화물이온 및 탄산수소이온농도는 특히 한정되지 않지만, 불화물이온의 농도가, 1×10^-3중량%∼10중량%, 탄산수소이온의 농도가, 1×10^-2중량%∼10중량%인 것이 바람직하다. 수가용의 알콜류 또는 그 유도체중, 바람직한 것은, 글리세린 또는, 에틸알콜, 메틸알콜, 에틸렌글리콜 또는 그 유도체 등을 들 수 있다. 이 중, 특히 바람직한 것은, 글리세린 또는 에틸렌글리콜 또는 그 유도체이다. 글리세린 또는, 에틸렌글리콜 또는 그 유도체의 윤활액에 있어서의 농도는 특히 한정되지 않지만, 바람직하게는 1중량%∼70중량%, 보다 바람직하게는, 2중량%∼60중량% 이다.

따라서, 본 발명의 윤활액은, 예를 들면, 소정량의 중탄산나트륨, 불화나트륨, 및 에틸렌글리콜을 증류수, 수도물, 혹은 광천수 등에 용해시켜 조제할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 특히 나트륨이온을 그 밖의 알칼리 금속이온 혹은 다른 양이온으로 바꾸더라도 좋다.

본 발명의 윤활액은, 그대로 사용할 수도 있지만, 또한 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 다른 첨가제의 대표적인 예는, 방청제이지만, 이에 한정되지 않고, 실제 사용조건에 맞추어 그 성능을 손상시키지 않는 범위에서, 적당량의 증점제, 레벨링제, 착색제, 및 향료 등을 첨가하더라도 좋다.

본 발명에 사용되는 방청제는, 시판의 어떤 방청제이어도 가능하다. 예를 들면, 이온코트계의 방청제, 파라핀 왁스나 카르나발로우 등을 포함하는 방청제, 비아민계 방청제 등이 바람직하게 사용된다. 방청제는 본원에서 말하는 윤활액의 사용목적에 대응하여, 필요에 따라 첨가된다.

본 발명의 윤활액은, 불화물이온, 탄산수소이온, 및 수가용의 알콜류 또는 그 유도체, 및 그 밖의 임의의 성분을 적당한 농도범위 내에서 물이나 수가용의 다른 용제에 혼합 및 용해하여 얻어진다.

본 발명은, 이상의 구성을 포함하는 윤활액이며, 불화물이온 및 탄산수소이온, 수가용성의 알콜의 작용에 의해, 동재 등을 피복하여 표면을 지키고, 더구나 마찰계수를 내려 부재와 부재의 미끄럼동작저항을 작게 한다. 그 결과, 부재와 부재가 미끄럼동작을 시킬 때에, 부하가 커져 양자의 면압이 높아졌다고 하여도, 접촉면이 눌어붙는 일은 없다.

또한, 이 윤활액은 수성이기 때문에, 예를 들면 공작기계의 윤활액으로서 사용한 경우에 있어서, 수성의 절삭제를 사용하면, 윤활액과 절삭제가 서로 섞였다고 해도, 양자는 분리되는 일은 없다. 특히, 본 발명의 윤활액은 자연계에 존재하는 무기물을 성분으로 하는 것이기 때문에, 특수한 폐기액처리를 필요로 하지 않고, 하천 등의 수질을 오염시키는 일은 없다.

본 발명에 관한 윤활액은, 축하중 혹은 트러스트하중의 어느 것을 받는 곳에도 사용할 수가 있다. 따라서, 각종 공작기계의 윤활액으로서 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 윤활액을 펌프 등에 의하여 차례로 공급하는 형식의 기계·장치이면, 본 발명의 윤활액을 사용할 수가 있다.

또한, 본 발명에 관한 윤활액은, 종래의 유압실린더나 수압실린더의 작동유 또는 작동수 대신에, 작동액으로서 사용할 수가 있다. 특히, 본 발명의 윤활액은 마찰저항을 작게 하기 때문에, 예를 들면 파워쇼벨이나 불도저 등의 부하가 큰 실린더의 작동액으로서 최적이다. 또, 액압을 작용시키는 것을 목적으로 한 장치의 작동액으로서 사용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

이하에 본 발명의 윤활제를 사용한 실시예를 나타내지만, 본 발명은, 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다. 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서, 당업자의 지식에 근거하여 다양한 개량, 수정, 변형을 더할 수 있는 양태로 실시할 수 있는 것이다.

(실시예1)

불화나트륨(일본 아라카와 과학공업주식회사제) 0.8 g, 탄산수소나트륨(와코 순약사제) 3.9 g, 에틸렌글리콜(아라카와 과학공업주식회사제; 비중 1.1155) 51 ml, 글리세린(아라카와 과학공업주식회사제) 1929 ml, 및 방청제 F2(기레스토 주식회사제) 185 ml, 방부제(지요다 케미컬) 1 ml을 1리터의 증류수에 용해하고, 윤활액「3170 ml(1.169 g/ml)」을 조제하였다.

이렇게 하여 얻어진 본 발명의 윤활액을 사용하여, 공작기계의 내구시험을 하였다. 우선, 머시닝 센터「모리세이키(주)제, TV-400-497」의 구동·미끄럼동작부에서 윤활유를 제거함과 동시에, 윤활유 탱크에서 윤활유를 제거한 뒤, 윤활유 대신에 얻어진 본 발명의 윤활액을 윤활유탱크에 넣고, 펌프를 구동시켜 윤활액이 충분히, 베드 등의 각부에 널리 퍼지도록 하였다. 그 후, 기계를 공운전시키고, 각부가 원활하게 움직이는 것을 확인하였다. 이어서, 다음의 ①에서 ⑤의 가공을 반복하여 행하였다. 또, 절삭제로서, 본 발명의 윤활액과 성분구성이 가까운 수성의 것을 사용하였다.

①재질 SS400(300×100×30 mm)의 판을 설치하고, 페이스밀(SANDVIK제, CoroMill 245, 공구지름 80.0 mm)을 사용하여, 절삭값 0.5 mm, 마무리값 0.2 mm으로 표면을 절삭하였다. 즉, 우선 거친 가공(절삭깊이 0.3 mm, 절삭폭 60.0 mm, 회전수 450 rpm, 송출속도 28Omm/분)한 뒤, 마무리 가공(절삭깊이: 0.1 mm, 절삭폭 60.0mm, 회전수 580 rpm, 송출속도 360 mm/분)을 하였다.

②상기 ①에서 사용한 판에, 하부구멍형상마침, 유효깊이 10.0 mm의 구멍을 뚫었다. 즉, 우선 센터드릴(YAMAWA제, CD-E 1.5×60°, 공구지름 1.5 mm)을 사용하고, 싸이클: 드릴, 회전수 2000 rpm, 송출속도 200 mm/분의 조건으로 구멍을 뚫은 뒤, 계속해서 그 구멍에, 하부구멍 드릴(OSG제, EX-SUS-GDS 2.6, 공구지름 2.5 mm)을 사용하여, 싸이클: 고속깊이, 회전수 3180 rpm, 송출속도 320 mm/분의 조건으로 구멍을 뚫는 동작을 반복하여, 합계 7×27의 189개의 구멍을 뚫었다.

③재질 AL5052(300 ×100×30 mm)의 판으로 교환하여, 엔드밀(OSG제, V-XPM-EMS 20, 공구지름 20.0 mm)을 사용하여, 절삭값 0.2 mm, 마무리값 0.2 mm 으로, 표면을 절삭하였다. 즉, 우선 거친 가공(절삭깊이 0.0 mm, 절삭폭 10.0 mm, 회전수 1240 rpm, 송출속도 350 mm/분)한 뒤, 마무리 가공(절삭깊이: 0.1 mm, 절삭폭 10.0 mm, 회전수 1610 rpm, 송출속도 450 mm/분)을 하였다.

④재질 SUS304(300×100×30 mm)의 판으로 교환하고, 엔드밀(OSG제, V-XPM-EMS 20, 공구지름 20.0 mm)을 사용하여, 절삭값 0.2 mm, 마무리값 0.2 mm 으로, 표면을 절삭하였다. 즉, 우선 거친 가공(절삭깊이 0.0 mm, 절삭폭 6.0 mm, 회전수 300 rpm, 송출속도 60 mm/분)한 뒤, 마무리 가공(절삭깊이: 0.1 mm, 절삭폭 6.0 mm, 회전수 390 rpm, 송출속도 80 mm/분)을 하였다.

⑤상기 ④에서 사용한 판에, 하부구멍형상마침, 하부구멍깊이 7.0 mm의 구멍을 뚫은 뒤, 모떼기(종류: 메트릭, 모떼기량 0.3 mm)를 하고, 또한, 그 구멍에 암나사(안지름 3.0 mm, 피치 0.5 mm)를 잘랐다. 즉, 우선 센터트릴(YAMAWA제, CD-E 1.5×60°, 공구지름 1.5 mm)을 사용하여, 싸이클: 드릴, 회전수 1400 rpm, 송출속도 160 mm/분의 조건으로 구멍을 뚫은 뒤, 계속해서 그 구멍에, 하부구멍 드릴(OSG제, EX-SUS-GDS 2.6, 공구지름 2.5 mm)을 사용하여, 싸이클:깊이구멍, 회전수 1910 rpm, 송출속도 130 mm/분의 조건으로 구멍을 뚫었다. 그 후, 모떼기용 드릴(OSG제, TIN-NC-LDS 6×90°)을 사용하여, 싸이클: 드릴 D, 회전수 2670 rpm, 송출속도 160 mm/분의 조건으로 모떼기를 하였다.

다음에, 탑(OSG제, EX-SUS-SFT m3×0.5, 공구지름 3.0 mm)을 사용하여, 사이클: 동기지(同期止), 회전수 1170 rpm, 송출속도 O.5 mm/분의 조건으로 암나사를 잘랐다. 이상의 동작을 되풀이하여, 합계 7×27의 189개의 암나사를 형성하였다.

이상의 ①부터 ⑤의 동작을 반복하여 행하고, 피가공부재를 교환하는 기계의 정지시에 적절하게, 머시닝 센터의 각부에 이상이 발생하지 않았는가를 확인하였다. 그리고, 연기하여 800시간(출원전날까지의 실적)에 걸친 작동실험에 있어서, 아무런 이상도 발견되지 않았다. 이 작동실험의 기간중, 윤활액을 보충하였지만, 윤활액의 탱크 및 절삭제의 탱크 모두 이상은 없고, 또한, 머시닝센터의 내부에도 이상은 발견되지 않았다.

(실시예2)

소용돌이 펌프「일본 (주)니시지마 제작소제, EC40=28)를 사용하여, 그 축받이부에 상기 얻어진 윤활액을 충전하였다. 그리고, 밤낮으로 연속운전을 행하고, 연기해서 2472시간(출원전날까지의 실적)에 걸친 작동실험을 행하였지만, 그 동안, 운전개시시와 완전히 동일한 상태이며, 아무런 이상도 발견되지 않았다.

(실시예3)

미니파워쇼벨기「일본 고마쓰제작소(주)제, 1985년 12월15일 제조, 형식 PC-20, 5형」를 사용하여, 그 파워쇼벨용 및 방향변환용의 실린더에 공급하는 작동유 대신에, 상기 얻어진 윤활액을 충전하였다. 그리고, 주기장과 작업현장과의 사이의 이동과 방향전환을 따르는 운전과, 굴삭작업을 연기하여 505시간(출원전날까지의 실적)에 걸친 작동실험을 행하였지만, 그 동안, 운전개시시와 완전히 동일한 상태이며, 아무런 이상도 발견되지 않았다. 또한, 이 작동실험기간 중, 바깥기온 -6℃ 이하의 환경에 10시간 이상 방치한 후, 즉시 엔진을 작동시켜 방향변환을 동반하는 이동을 행함과 동시에, 파워쇼벨을 작동시키었지만, 아무런 이상도 발견되지 않았다.

[산업상의 이용가능성]

이상과 같이, 본 발명의 윤활액은, 윤활효과가 높고, 점성이 낮은 점에서, 마찰미끄럼동작의 저항을 줄이고, 눌러 붙는 현상이 발생하는 일이 없다.

본 발명의 윤활액은, 휘발·증산성분으로서 악취를 발하는 성분이나 환경을 오염하는 성분을 포함하고 있지 않기 때문에, 작업성 및 환경성도 우수하다. 또한,환경에 악영향을 주는 물질을 포함하지 않은 점에서, 폐기액으로서 처리하는 경우에 있어서도 특수한 배수처리를 필요로 하지 않는다. 또한, 본 발명의 윤활액은 수성이기 때문에, 절삭제도 수성의 것을 사용할 수가 있고, 상승효과로 작업성 및 환경성도 우수하다.

본 발명은, 예를 들면 기계·장치의 윤활유나 실린더의 작동유 등을 대신하는 신규인 윤활액에 관한 것이다.

Claims (4)

1. 불소이온 1 ×10^-3중량%∼10중량%; 탄산수소이온 1 ×10^-2중량%∼10중량%; 글리세린, 에틸알콜, 메틸알콜, 에틸렌글리콜 또는 그 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 수가용의 알콜류 또는 그 유도체 1중량%∼70중량%; 및 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 윤활액조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 수가용의 알콜류 또는 그 유도체가, 글리세린 또는 에틸렌글리콜인 것을 특징으로 하는 윤활액조성물.
3. 제 1 항에 있어서, 더욱, 방청제를 포함하는 것을 특징으로 하는 윤활액조성물.
4. 제 2 항에 있어서, 더욱, 방청제를 포함하는 것을 특징으로 하는 윤활액조성물.