KR100934843B1 - 습동부재용 조성물, 습동부재 및 유체기계 - Google Patents

습동부재용 조성물, 습동부재 및 유체기계 Download PDF

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Abstract

스크롤형 압축기(10)의 슬라이드부시(25)의 원통부(26)와 가동스크롤(50) 돌출부(53)와의 습동부분에 윤활부(70)를 형성한다. 윤활부(70)는, 철제 기재의 표면에 폴리테트라플루오로에틸렌 100중량부에 대하여, 300중량부의 폴리아미드이미드수지와 내마모제로서 100중량부의 불화칼슘을 포함하여 구성되는 습동부재용 조성물 코팅층을 형성한다.
습동부재, 불소수지, 바인더, 불화칼슘, 유체기계, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리아미드이미드(PAI)수지

Description

습동부재용 조성물, 습동부재 및 유체기계{COMPOSITION FOR SLIDE MEMBER, SLIDE MEMBER AND FLUID MACHINERY}
본 발명은, 습동부재용 조성물, 습동부재 및 유체기계에 관한 것이다.
현재의 거의 모든 기계에는 베어링이나 피스톤과 같은 습동부재가 이용된다. 이와 같은 습동부재는 소정의 기계적 강도를 필요로 함과 동시에, 표면에서는 습동성 또는 내마모성을 필요로 한다.
그래서, 종래 습동부재 표면에 불소수지 등을 주성분으로 하는 습동부재용 조성물의 코팅층을 형성하여, 습동성 외에 내마모성을 향상시키는 것이 검토되고 있다.
내마모성의 향상수단으로서, 불소수지와 바인더 및 내마모제로 구성되는 습동부재용 조성물이 검토되고 있다(예를 들어 특허문헌1(일특개 2000-249063호 공보)). 이 습동부재용 조성물은, 불소수지에 대해, 모스경도(Mohs hardness)가 2.0∼5.0 범위인 내마모제를 0.5∼12체적% 함유시킴으로써, 습동부재의 내마모성을 향상시킨다. 특히, 모스경도 2.0∼5.0의 내마모제중 불화칼슘은, 기계적 강도와 고체윤활성을 모두 가지므로 내마모성을 확실하게 향상시킬 수 있다.
[발명의 개시]
[발명이 해결하고자 하는 과제]
그러나, 특허문헌1의 코팅층은 알미늄 합금을 기재로 한다. 따라서, 기재나 상대재료가 철계 재료인 까다로운 습동조건하에서는, 불화칼슘이 갖는 기계적 강도가 반드시 발휘되지는 않아 내마모성이 충분하지 않았다.
본 발명은, 이러한 점에 감안하여 이루어진 것으로, 우수한 습동성 및 내마모성을 갖는 습동부재용 조성물, 이 습동부재용 조성물을 코팅층으로 구비한 습동부재 및 이 습동부재를 구비한 유체기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
제 1 발명은, 불소수지 100중량부에 대해, 100중량부 이상이며 500중량부 이하인 바인더와, 70중량부 이상이며 200중량부 이하인 불화칼슘을 포함하여 구성되는 습동부재용 조성물이다.
이 제 1 발명에서는, 불소수지를 함유하므로 고체윤활성이 향상된다. 또, 상기 제 1 발명에서는, 불소수지 100중량부에 대해 70중량부 이상의 불화칼슘을 함유하므로, 불화칼슘이 갖는 기계적 강도를 이용할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 조성물을 적용한 습동부재에 있어서, 이 습동부재의 기재나 상대재료가 철계 재료라도 내마모성이 향상된다. 또, 상기 불소수지 100중량부에 대해 100중량부 이상의 바인더를 함유하므로, 바인더에 의한 결합강도도 향상하여 조성물 자체의 강도가 향상된다.
또한 불소수지 100중량부에 대해 바인더 500중량부 이하이며 또 불화칼슘이 200중량부 이하이므로, 불소수지를 갖는 고체윤활성이 충분히 발휘된다.
상기 구성에 의해 본 발명의 조성물은, 고체윤활성과 기계적 강도가 모두 향상하므로 내마모성이 향상된다.
제 2 발명은 상기 제 1 발명에 있어서, 상기 불소수지가 폴리테트라플루오로에틸렌이며, 상기 바인더가 폴리아미드이미드수지이다.
이 제 2 발명에서는, 마찰계수가 낮아져, 보다 기계적 강도가 향상된다.
제 3 발명은 상기 제 1 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 불소수지 100중량부에 대해, 바인더가 300중량부이고 불화칼슘이 100중량부이다.
이 제 3 발명에서는, 불소수지 100중량부에 대해 불화칼슘이 100중량부이므로, 불소수지의 고체윤활성, 불화칼슘이 갖는 기계적 강도가 확실하게 발휘된다. 또한 불소수지 100중량부와 불화칼슘 100중량부에 대해 바인더가 300중량부이므로, 바인더에 의한 결합강도도 향상되어 결과적으로 내마모성이 확실하게 향상된다.
제 4 발명은, 금속기재 표면에 코팅층이 형성된 습동부재이다. 그리고 상기 코팅층이, 불소수지 100중량부에 대해, 100중량부 이상이며 500중량부 이하인 바인더와, 70중량부 이상이며 200중량부 이하인 불화칼슘을 포함하는 습동부재용 조성물로 구성된다.
이 제 4 발명에서는, 상기 습동부재용 조성물 코팅층이 기재 표면에 형성되므로, 미끄럼 접촉면에서의 내마모성이 향상된다.
제 5 발명은 상기 제 4 발명에 있어서, 상기 기재 표면이 면 거칠기 처리된다.
이 제 5 발명에서는, 상기 기재 표면과 상기 습동부재용 조성물 코팅층과의 밀착성이 높아진다.
제 6 발명은 상기 제 5 발명에 있어서, 상기 불소수지가 폴리테트라플루오로에틸렌이며, 상기 바인더가 폴리아미드이미드수지이다.
제 7 발명은 상기 제 5 발명에 있어서, 상기 불소수지 100중량부에 대해, 바인더가 300중량부이고 불화칼슘이 100중량부이다.
요컨대, 상기 제 4 발명은, 금속의 기재 표면에 코팅층이 형성된 습동부재로서, 상기 코팅층이 상기 제 1 내지 제 3 발명 중 어느 한 발명의 습동부재용 조성물로 구성되어도 된다. 또 상기 제 5 발명은, 상기 코팅층이, 상기 제 1 내지 제 3 발명 중 어느 한 발명의 습동부재용 조성물로 구성되어도 된다.
제 8 발명은, 금속 기재의 표면에 코팅층이 형성된 습동부재를 구비한 유체기계이다. 그리고 상기 코팅층이, 불소수지 100중량부에 대해, 100중량부 이상이며 500중량부 이하인 바인더와, 70중량부 이상이며 200중량부 이하인 불화칼슘을 포함하는 습동부재용 조성물로 구성된다.
이 제 8 발명에서는, 유체기계에서의 기재 표면 코팅층의 내마모성이 향상된다.
제 9 발명은 상기 제 8 발명에 있어서, 상기 습동부재를 베어링부재로 한 유체기계이다.
이 제 9 발명에서는, 유체기계의 베어링부재에 있어서, 기재표면 코팅층의 내마모성이 향상된다.
제 10 발명은 상기 제 9 발명에 있어서, 상기 불소수지가 폴리테트라플루오로에틸렌이며, 상기 바인더가 폴리아미드이미드수지이다.
제 11 발명은 상기 제 9 발명에 있어서, 상기 불소수지 100중량부에 대해, 바인더가 300중량부이고 불화칼슘이 100중량부이다.
제 12 발명은 상기 제 9 발명에 있어서, 상기 기재 표면이 면 거칠기 처리된다.
제 13 발명은 상기 제 12 발명에 있어서, 상기 불소수지가 폴리테트라플루오로에틸렌이며, 상기 바인더가 폴리아미드이미드수지이다.
제 14 발명은 상기 제 12 발명에 있어서, 상기 불소수지 100중량부에 대해, 바인더가 300중량부이고 불화칼슘이 100중량부이다.
요컨대, 상기 제 8 발명은, 금속 기재의 표면에 코팅층이 형성된 습동부재를 구비한 유체기계로서, 상기 코팅층이 상기 제 1 내지 제 3 발명 중 어느 한 발명의 습동부재용 조성물로 구성되어도 된다. 또 상기 제 9 및 제 12 발명은, 상기 코팅층이, 상기 제 1 내지 제 3 발명 중 어느 한 발명의 습동부재용 조성물로 구성되어도 된다.
[발명의 효과]
본 발명의 습동부재용 조성물은, 불소수지를 함유하므로 고체윤활성이 향상된다. 또 상기 습동부재용 조성물은, 불소수지 100중량부에 대해 70중량부 이상의 불화칼슘을 함유하므로, 불화칼슘이 갖는 기계적 강도를 발휘시킬 수 있다. 그 결과, 상기 습동부재용 조성물을 적용한 습동부재에 있어서, 이 습동부재의 기재나 상대재료가 철계재료라도, 내마모성을 향상시킬 수 있다.
또, 불소수지 100중량부에 대해 100중량부 이상의 바인더를 함유하므로, 바인더에 의한 결합강도도 향상하고, 조성물 전체의 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 불소수지 100중량부에 대해, 바인더 500중량부 이하이며, 또 불화칼슘이 200중량부 이하이므로, 불소수지가 갖는 고체윤활성을 충분히 발휘시킬 수 있다.
상기 구성에 의해, 고체윤활성과 기계적 강도가 모두 향상되므로, 결과적으로 조성물 전체의 내마모성을 향상시킬 수 있다.
또, 상기 제 2, 제 6, 제 10 및 제 13 발명에 의하면, 조성물 자체의 마찰계수를 저하시켜, 더욱 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제 3, 제 7, 제 11 및 제 14 발명에 의하면, 불소수지 100중량부에 대해 불화칼슘이 100중량부이므로, 불소수지의 고체윤활성, 불화칼슘의 기계적 강도를 확실하게 발휘시킬 수 있다. 또한 불소수지 100중량부와 불화칼슘 100중량부에 대해 바인더가 300중량부이므로, 바인더에 의한 결합강도도 향상시킬 수 있어, 결과적으로 조성물 전체의 내마모성을 확실하게 향상시킬 수 있다.
또, 상기 제 4 발명에 의하면, 기재표면에 상기 습동부재용 조성물 코팅층이 형성되므로, 미끄럼 접촉면에서의 내마모성을 향상시킬 수 있다. 그 결과 부재자체의 내구성도 향상되므로, 장기간 사용을 가능하게 할 수 있다.
또한, 상기 제 5 및 제 12 발명에 의하면, 상기 기재 표면과 상기 습동부재용 조성물 코팅층과의 밀착성이 높아져, 양호한 습동성을 확보할 수 있다.
또, 상기 제 8 발명에 의하면, 유체기계의 기재 표면 코팅층의 내마모성이 향상하여, 기계자체의 신뢰성 향상을 도모할 수 있다.
그리고, 상기 제 9 발명에 의하면, 베어링부재의 내마모성이 향상되어, 베어링 기능의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은, 실시형태에 관한 스크롤형 압축기의 단면도이다.
도 2는, 드라이 저널베어링 시험을 설명하는 개략도이다.
도 3은, 습동부재용 조성물의 조성과 내마모성의 관계를 나타낸 표이다.
[부호의 설명]
10 : 스크롤압축기 25 : 슬라이드부시
26 : 슬라이드부시 원통부 50 : 가동스크롤
53 : 가동스크롤 돌출부 70 : 윤활부
[실시형태]
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1에 나타낸 바와 같이 본 실시형태의 유체기계는, 스크롤압축기(10)이다. 이 스크롤압축기(10)는, 냉동장치의 냉매회로에 설치되며, 유체인 가스냉매를 압축하기 위해 사용된다.
<<스크롤압축기의 전체구성>>
상기 스크롤압축기(10)는, 이른바 전밀폐형으로 구성된다. 이 스크롤압축 기(10)는, 세로로 긴 원통형의 밀폐용기 형태로 형성된 케이싱(11)을 구비한다. 상기 케이싱(11) 내부에는, 밑에서 위를 향해 차례로 하부베어링부재(30)와, 전동기(35)와, 압축기구(40)가 배치된다. 또, 상기 케이싱(11) 내부에는, 상하로 이어지는 구동축(20)이 설치된다.
상기 케이싱(11) 내부는, 압축기구(40)의 고정스크롤(60)에 의해 상하로 구획된다. 이 케이싱(11) 내부에서는, 고정스크롤(60)의 위쪽 공간이 제 1 실(12)이 되고, 그 아래쪽 공간이 제 2 실(13)이 된다.
상기 케이싱(11) 보디부에는 흡입관(14)이 설치된다. 이 흡입관(14)은, 케이싱(11) 내의 제 2 실(13)로 개구된다. 한편, 상기 케이싱(11) 상단부에는 토출관(15)이 설치된다. 이 토출관(15)은, 케이싱(11) 내의 제 1 실(12)로 개구된다.
상기 구동축(20)은, 주축부(21)와 플랜지부(22)와 편심부(23)를 구비한다. 상기 플랜지부(22)는, 주축부(21) 상단에 형성되며, 주축부(21)보다 큰 지름의 원판형이다. 한편, 상기 편심부(23)는, 플랜지부(22) 상면에 돌출 형성된다. 이 편심부(23)는, 주축부(21)보다 작은 지름의 원주형이며, 그 축심이 주축부(21) 축심에 대하여 편심된다.
상기 구동축(20)의 주축부(21)는, 압축기구(40)의 프레임부재(41)를 관통한다. 이 주축부(21)는, 롤러베어링(42)을 개재하고 프레임부재(41)에 의해 지지된다. 또, 상기 구동축(20)의 플랜지부(22) 및 편심부(23)는, 프레임부재(41)보다 위쪽의 제 1 실(12)에 위치한다.
상기 구동축(20)에는, 슬라이드부시(25)가 설치된다. 이 슬라이드부시(25) 는, 원통부(26)와 균형추(balance weight)부(27)를 구비하며, 플랜지부(22) 위에 탑재된다. 상기 슬라이드부시(25)의 원통부(26)에는, 구동축(20)의 편심부(23)가 회전 자유롭게 삽입된다.
상기 하부베어링부재(30)는, 케이싱(11) 내의 제 2 실(13)에 위치한다. 이 하부베어링부재(30)는 볼트(32)에 의해 프레임부재(41)에 고정된다. 그리고, 하부베어링부재(30)는, 볼베어링(31)을 개재하고 구동축(20)의 주축부(21)를 지지한다.
상기 하부베어링부재(30)에는, 급유펌프(33)가 설치된다. 이 급유펌프(33)는, 구동축(20) 하단에 결합된다. 그리고 상기 급유펌프(33)는, 구동축(20)으로 구동되어 케이싱(11) 저부에 고인 냉동기유를 흡입한다. 급유펌프(33)로 퍼올려진 냉동기유는, 구동축(20) 내에 형성된 통로를 따라 압축기구(40) 등으로 공급된다.
상기 전동기(35)는, 고정자(36)와 회전자(37)를 구비한다. 이 고정자(36)는, 하부베어링부재(30)와 함께 볼트(32)로 프레임부재(41)에 고정된다. 한편, 회전자(37)는 구동축(20) 주축부(21)에 고정된다.
상기 케이싱(11) 보디부에는 급전용 터미널(16)이 설치된다. 이 터미널(16)은 단자박스(17)로 덮인다. 전동기(35)에 대해서는, 터미널(16)을 통해 전력이 공급된다.
<<압축기구의 구성>>
상기 압축기구(40)는, 고정스크롤(60), 프레임부재(41)외에, 가동스크롤(50)과 올덤링(43)을 구비한다. 이 압축기구(40)는, 이른바 비대칭 스크롤 구조로 구성된다.
상기 가동스크롤(50)은, 가동측 평판부(51), 가동측 랩(52) 및 돌출부(53)를 구비한다. 이 가동측 평판부(51)는 약간 두꺼운 원판형으로 형성된다. 돌출부(53)는, 가동측 평판부(51)의 하면에서 돌출하도록, 가동측 평판부(51)와 일체로 형성된다. 또, 돌출부(53)는, 가동측 평판부(51) 중앙에 위치한다. 이 돌출부(53)에는, 슬라이드부시(25)의 원통부(26)가 삽입된다. 즉 상기 가동스크롤(50)은, 슬라이드부시(25)를 개재하고 구동축(20)의 편심부(23)에 결합된다.
상기 가동측 랩(52)은, 가동측 평판부(51)의 상면측에 입설되며, 가동측 평판부(51)와 일체로 형성된다. 상기 가동측 랩(52)은, 높이가 일정한 소용돌이형상으로 형성된다.
상기 가동스크롤(50)은, 올덤링(43)을 개재하고 프레임부재(41) 위에 탑재된다. 이 올덤링(43)에는, 2쌍의 키가 형성된다. 또, 이 올덤링(43)은, 한 쌍의 키가 가동스크롤(50)의 가동측 평판부(51)에 결합되고, 나머지 한 쌍의 키가 프레임부재(41)에 결합된다. 구동축(20)의 편심부(23)와 결합하는 가동스크롤(50)은, 올덤링(43)에 의해 자전운동이 규제되어 공전운동을 한다. 즉 상기 올덤링(43)은, 가동스크롤(50)과 프레임부재(41)로 슬라이드 이동한다.
상기 고정스크롤(60)은, 고정측 평판부(61)와, 고정측 랩(63)과, 둘레부(62)를 구비한다. 상기 고정측 평판부(61)는 약간 두꺼운 원판형으로 형성된다. 이 고정측 평판부(61)의 직경은 케이싱(11)의 안지름과 거의 같다. 둘레부(62)는, 고정측 평판부(61)의 주연부분에서 아래쪽을 향해 이어지는 벽 형상으로 형성된다. 상기 고정스크롤(60)은, 둘레부(62) 하단이 프레임부재(41)와 접한 상태에서 볼 트(44)로 프레임부재(41)에 고정된다. 그리고 상기 고정스크롤(60)은, 그 둘레부(62)가 케이싱(11)과 밀착함으로써, 케이싱(11) 내를 제 1 실(12)과 제 2 실(13)로 구획한다.
상기 고정측 랩(63)은, 고정측 평판부(61)의 하면측에 입설되며, 고정측 평판부(61)와 일체로 형성된다. 고정측 랩(63)은, 높이가 일정한 소용돌이형상으로 형성되며, 약 3바퀴 양의 길이로 형성된다.
상기 고정측 랩(63)의 양 측면인 내측 랩면(64)과 외측 랩면(65)은, 가동측 랩(52)의 양 측면인 외측 랩면(54)과 내측 랩면(55)으로 슬라이드 이동한다. 한편, 고정측 평판부(61)의 하면, 즉 고정측 랩(63) 이외의 치저면(66)은, 가동측 랩(52)의 선단면이 슬라이드 이동하고, 가동측 평판부(51) 상면, 즉 가동측 랩(52) 이외의 치저면(56)은, 고정측 랩(63)의 선단면이 슬라이드 이동한다. 또 고정측 평판부(61)에서 고정측 랩(63)이 감기기 시작하는 근방에는 토출구(67)가 형성된다. 이 토출구(67)는, 고정측 평판부(61)를 관통하며 제 1 실(12)로 개구된다.
본 실시형태의 스크롤형 압축기(10)는 냉동기의 냉매회로에 설치된다. 이 냉매회로에서는, 냉매가 순환하여 증기압축식 냉동주기가 이루어진다. 이 때, 스크롤형 압축기(10)는 증발기로부터 저압의 가스냉매를 흡입하여 압축시키고, 압축 후의 고압 가스냉매를 응축기로 송출한다.
상기 스크롤형 압축기(10)를 운전하면, 슬라이드부시(25)의 원통부(26)와 가동스크롤(50)의 돌출부(53)가 미끄럼 운동한다. 본 실시형태에서는, 이 습동부분에 베어링금속인 윤활부(70)를 형성한다. 이 윤활부(70)는 원통형의 베어링부재이 며, 철을 기재로 하여 그 내주면에 습동부재용 조성물로 이루어진 윤활제층인 코팅층이 형성된 습동부재이다. 윤활제층이 형성된 윤활부(70) 내면은, 슬라이드부시(25)의 원통부(26) 외주면과 미끄럼 운동한다.
이 윤활부(70)의 기재 내주면은, 화성처리에 의해 그 표면거칠기(Ra)가 3.7㎛으로 되도록 면 거칠기 처리된다. 그리고 그 기재 상에는, 폴리아미드이미드수지(이하, PAI라 칭함)와 폴리테트라플루오로에틸렌(이하, PTFE라 칭함)과 내마모제로서 불화칼슘(이하 CaF2라 칭함)을 포함시켜 구성되는 습동부재용 조성물 윤활제층을 약 100㎛ 두께로 형성한다. 여기서 표면거칠기(Ra)란, JIS B 0601-2001에 규정된 윤곽곡선 산술평균높이(Ra)이며, 이 이후도, 표면거칠기(Ra)로 표시될 때는 JIS로 규정된 산술평균높이(Ra)를 나타내는 것으로 한다.
이와 같은 구성의 윤활부(70)를 배치함으로써, 슬라이드부시(25)의 원통부(26)와 윤활부(70)가 냉매에 노출되면서 미끄럼 운동해도 낮은 마찰계수로 매우 장시간 미끄럼 운동을 계속할 수 있다.
<<습동부분의 시험>>
이하, 윤활부(70)에 관해 실시한 시험에 대해 설명한다.
불소수지를 함유하는 습동부재용 조성물은, 금속과의 마찰계수가 낮고 습동성이 우수하나, 기재 또는 상대재료가 철계재료인 경우, 내마모성이 충분하지 않았다. 그래서 본원 발명자들은, 내마모제인 CaF2의 배합량을 바꿈으로써, 습동부재 표면의 습동부재용 조성물 코팅층의 내마모성이 향상될지를 시험하였다.
본 검토에서는, 불소수지로서 PTFE, 바인더로서 PAI를 사용하고, 습동부재용 조성물 중의 CaF2 배합량을 10중량%, 20중량%, 50중량%로 변화시켜 검토하였다.
구체적으로는, PTFE/PAI/CaF2=30/60/10의 샘플A, PTFE/PAI/CaF2=20/60/20의 샘플B, PTFE/PAI/CaF2=15/35/50의 샘플C, 3종류 조성비의 습동부재용 조성물을 이용하여 검토하였다.
검토 방법은, 도 2에 나타낸 바와 같은 드라이저널(dry journal bearing) 시험으로 실시했다. 우선, 철 기재로 된 베어링(100)을 적용시켜, 이 베어링(100) 기재에서의 원통 내 표면에, 인산망간을 이용한 화성처리에 의해 Ra 3.7㎛의 면 거칠기 처리를 실시한다. 그 위에는, 상기 3종류의 습동부재용 조성물 코팅층(101)을 약 100㎛ 두께의 윤활제층으로서 형성한다. 여기서 코팅층(101)은 상기 3종류의 습동부재용 조성물을 도포한 다음 소성시키고, 그 후 표면을 연마하여 형성한다.
다음으로, SUJ2(JIS G4805-1990에 의거)로 된 축(102)을 상기 베어링(100)에 삽입하고, 이 축(102)을 일정속도로 회전시킨다. 시험은, 축(102)과 베어링(100)의 습동속도를 1.57m/s로 하고, 베어링(100)에는 0.41MPa의 하중을 부여하여 고정시키고 1시간 유지한다. 그 후, 습동부재용 조성물 코팅층의 마모량을 측정함으로써 내마모성을 평가한다. 여기서, 시험은 대기 중에서, 또 축(102)과 베어링(100) 사이에는 윤활유를 개재시키는 일없이 실시한다.
도 3은, 드라이저널시험의 결과이다. 각 샘플의 마모량은, CaF2를 10중량% 함유하는 샘플A가 10㎛이고, CaF2를 20중량% 함유하는 샘플B가 4.5㎛이며, CaF2를 50중량% 함유하는 샘플C가 20㎛이다. 그 결과 샘플B의 내마모성이 우수함을 알 수 있다.
상기 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시형태에서는 CaF2를 20중량% 함유하는 샘플B가 대기 중에서 윤활유 없이도 마모량이 적다. 또, 면 거칠기 처리에 의해, 기재와 습동부재용 조성물 코팅층이 견고하게 밀착하여 우수한 습동성능을 나타내므로, 저마찰계수의 미끄럼운동을 장시간 유지할 수 있다.
이와 같이, 습동부재의 기재 표면에 PTFE/PAI/CaF2=20/60/20 조성비의 습동부재용 조성물로 이루어지는 코팅층을 구비함으로써, 기재나 상대재료가 철계재료라도, 우수한 내마모성을 발휘한다. 그래서, 상기 윤활부(70) 내주면에는 PTFE/PAI/CaF2=20/60/20 조성비의 코팅층을 형성하도록 한다.
[그 밖의 실시형태]
상기 실시형태의 샘플B의 습동부재용 조성물은 PTFE/PAI/CaF2=20/60/20의 조성비이며, 즉, PTFE 100중량부에 대하여 300중량부의 PAI와 100중량부의 CaF2를 포함하여 구성된다.
본 발명의 습동부재용 조성물의 중량조성비는, PTFE의 고체윤활성과 CaF2의 기계적 강도를 이용할 수 있으며, 또한 바인더의 PAI로 견고하게 결합된다면, 이 수치에 한정되지 않는다. 구체적으로는, 본 발명의 습동부재용 조성물은, 100중량 부의 PTFE에 대해 100중량부 이상이며 500중량부 이하의 PAI, 70중량부 이상이며 300중량부 이하의 CaF2를 포함하여 구성되면 된다.
또한 불소수지는 PTFE 외에, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합수지(tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer resin) 등을 들 수 있으며, 또 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한 PAI를 바인더로 사용함으로써, 내충격성이 우수하면서 경도가 높다는 PAI 특성을 이용할 수 있으므로, 상기 습동부재용 조성물의 내충격성과 내마모성이 향상된다. 그러나, 상기 바인더는 PAI 이외에 마찬가지 특성을 갖는 폴리아미드수지 등도 사용할 수 있으며, 또 이들에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 상기 실시형태에서는 슬라이드부시(25)의 원통부(26)와 가동스크롤(50) 돌출부(53)의 습동부분에 베어링메탈인 윤활부(70)를 형성한다. 그러나, 베어링메탈 윤활부(70)를 형성하지 않고, 가동스크롤(50) 돌출부(53)의 원통 내 표면을 직접 화성처리 함으로써 조면화(粗面化) 하고, 그 위에 상기 실시형태의 샘플B의 습동부재용 조성물로 이루어지는 코팅층을 직접 형성해도 된다. 또, 슬라이드부시(25)의 원통부(26) 외주면에 상기 코팅층을 직접 형성해도 된다.
그리고, 상기 실시형태의 샘플B의 습동부재용 조성물은, 슬라이드부시(25)의 원통부(26)와 가동스크롤(50) 돌출부(53)의 습동부분에 한정됨 없이, 여러 가지 종류, 용도의 습동부재에 코팅함으로써 마찬가지 효과를 얻을 수 있다.
구체적으로, 가동스크롤(50)의 가동측 평판부(51) 하면은, 프레임부재(41)와 올덤링(43)의 상면과 미끄럼운동 한다. 따라서, 가동스크롤(50)의 가동측 평판부(51) 하면에 상기 실시형태 샘플B의 습동부재용 조성물로 이루어지는 코팅층을 형성해도 된다. 또, 가동스크롤(50) 전체에 상기 코팅층을 형성해도 된다.
또한, 가동스크롤(50)과 고정스크롤(60)의 대향면이 미끄럼운동을 하므로, 가동스크롤(50) 가동측 랩(52)의 내측 랩면(55), 외측 랩면(54), 및 선단면에 상기 실시형태 샘플B의 습동부재용 조성물로 이루어진 코팅층을 형성해도 된다. 또 고정스크롤(60)의 고정측 랩(63)에서 가동스크롤(50)의 대향면, 즉 고정측 랩(63)의 내측 랩면(64), 외측 랩면(65) 및 선단면에 상기 코팅층을 형성해도 된다. 이로써, 가동스크롤(50)과 고정스크롤(60)의 대향면에서의 차폐성이 향상되므로, 압축기로서의 신뢰성도 향상된다.
또, 올덤링(43)이, 가동스크롤(50)의 가동측 평판부(51) 하면과 미끄럼 운동하고, 올덤링(43)의 본체 및 다른 쪽 키는 프레임부재(41)와 미끄럼 운동한다. 따라서, 올덤링(43) 표면에 상기 실시형태 샘플B의 습동부재용 조성물로 이루어진 코팅층을 형성해도 된다. 그리고, 상기 실시형태에서, 가동스크롤(50)은 올덤링(43)을 개재하고 프레임부재(41) 상에 탑재된다. 그러나, 가동스크롤(50)이 올덤링(43)과 스러스트베어링을 개재하고 프레임부재 상에 탑재된 경우는, 스러스트베어링 상면과, 가동스크롤(50)의 가동측 평판부(51) 하면이 미끄럼 운동하므로, 스러스트베어링 상면에 상기 코팅층을 형성해도 된다.
또, 상기 실시형태에서 주축부(21)는, 롤러베어링(42) 및 볼베어링(31)이 습동부가 되어 지지되나, 주축부(21)를 미끄럼베어링인 저널베어링으로 지지해도 된 다. 이 경우는 주축부(21)와 베어링 습동부분에 상기 실시형태 샘플B의 습동부재용 조성물로 이루어진 코팅층을 형성해도 된다. 즉, 주축부(21)의 외주면, 또는 베어링부의 내주면에 상기 코팅층을 형성해도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 스크롤압축기(10)의 습동부재에 있어서, 상기 실시형태 샘플B의 습동부재용 조성물로 이루어진 코팅층을 형성했으나, 압축기는 스크롤형으로 한정됨 없이, 유체를 압축하는 어떠한 형식의 압축기라도 된다. 또 유체도 냉매로 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명의 습동부재는 압축기에 사용되는 습동부재에 한정되지 않는다. 압축기 이외 유체기계의 습동부재, 차량이나 제조장치 등의 구동부, 회전부분 등, 미끄럼 운동하는 부분이라면 어떤 부분이라도 된다.
상기 습동부분에서는, 서로 미끄럼 운동하는 2개의 부재 중 한쪽 부재에만 상기 실시형태 샘플B의 습동부재용 조성물로 이루어진 코팅층을 형성해도 되고, 양쪽 부재에 상기 코팅층을 형성해도 된다.
또, 기재의 면 거칠기 처리방법은 화성처리에 한정되지 않으며, 샌드블래스팅(sand blasting) 처리 등 여러 가지 주지의 방법을 이용할 수 있다. 또한, 화성처리에 이용하는 약제도 인산망간에 한정됨 없이, 다른 인산염이나 주지의 약액을 이용할 수 있다.
또, 습동부재용 조성물 코팅층에는, 불소수지, 바인더와 CaF2로 구성된 주성분 외에, 착색료로서의 카본 등의 안료, 그 밖의 첨가제가 배합되어도 된다. 이와 같은 첨가제의 첨가량은, 습동부재용 조성물을 포함하는 층의 내마모성이나 기재에 대한 밀착성 등의 성능에 악영향을 미치지 않을 정도로 설정된다. 예를 들어, 첨가제로서의 카본은, 불소수지의 3질량% 이하로 설정할 필요가 있으며, 바람직하게는 1질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.5질량% 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 습동부재용 조성물의 코팅층 두께는, 35㎛ 이상 120㎛ 이하가 바람직하다. 35㎛보다 얇으면 습동성능이 열화될 우려가 있으며, 120㎛보다 두꺼우면 제조원가가 증대되어버린다. 이 층의 두께는 50㎛ 이상 105㎛ 이하가 습동성능 면과 원가 면에서 보다 바람직하다. 그리고 여기서 말하는 층의 두께는 평균 두께이며, 국소적으로는 이 범위 외의 두께라도 상관없다.
또, 이상의 실시형태는, 본질적으로 바람직한 예시이며, 본 발명, 그 적용물 혹은 그 용도 범위의 제한을 의도하는 것은 아니다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 습동부재용 조성물은 우수한 내마모성능을 가지며, 공조기나 차량, 공작기계 등의 습동부재 코팅층으로서 유용하다. 그리고, 이 코팅층을 구비한 습동부재 및 이 습동부재를 구비한 유체기계는, 공조기나 차량, 공작기계 등의 습동부재 및 유체기계로서 유용하다.

Claims (14)

  1. 폴리테트라플루오로에틸렌 100중량부에 대해, 300중량부의 폴리아미드이미드 수지와, 100중량부의 불화칼슘을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 습동부재용 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 금속기재 표면에 코팅층이 형성된 습동부재이며,
    상기 코팅층이, 폴리테트라플루오로에틸렌 100중량부에 대해, 300중량부의 폴리아미드이미드 수지와, 100중량부의 불화칼슘을 포함하는 습동부재용 조성물로 구성되는 것을 특징으로 하는, 습동부재.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 기재 표면이 면 거칠기 처리되는 것을 특징으로 하는 습동부재.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 금속기재 표면에 코팅층이 형성된 습동부재를 구비한 유체기계이며,
    상기 코팅층이, 폴리테트라플루오로에틸렌 100중량부에 대해, 300중량부의 폴리아미드이미드 수지와, 100중량부의 불화칼슘을 포함하는 습동부재용 조성물로 구성되는 것을 특징으로 하는, 유체기계.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 습동부재가 베어링부재인 것을 특징으로 하는, 유체기계.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 기재 표면이 면 거칠기 처리되는 것을 특징으로 하는, 유체기계.
  13. 삭제
  14. 삭제
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