KR101282076B1 - 천연 아스팔트를 이용한 와이어 로프용 윤활제 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 천연 아스팔트를 이용한 와이어 로프용 윤활제에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 천연 아스팔트의 일종인 길소나이트를 이용하여 비점착성을 향상시킨 와이어 로프용 윤활제에 대한 것이다.
본 발명에 따른 천연 아스팔트를 이용한 와이어 로프용 윤활제는 길소나이트 20~50wt%, 석유아스팔트 10~40wt%, 윤활기유 30~60wt%, 방청제 1~5wt%, 방청제 1~5wt%, 소포제 100~500ppmw을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 와이어 로프용 윤활제는 5wt% 이하의 폴리머와, 3wt% 이하의 폴리인산을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 와이어 로프용 윤활제에 있어서, 상기 길소나이트는 아스팔틴(asphaltene) 함량이 50wt% 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기의 와이어 로프용 윤활제에 있어서, 상기 폴리머는 열가소성 에라스토머인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면 석유아스팔트를 주원료로 하는 와이어 로프 윤활제에 천연아스팔트인 길소나이트를 첨가함으로써 와이어 로프 윤활제의 점착성을 낮출 수 있다. 이로 인하여 와이어 로프 윤활제가 사용자의 장갑에 묻지 아니하여 작업의 능률을 높일 수 있다.

Description

천연 아스팔트를 이용한 와이어 로프용 윤활제{Lubricant using natural asphalt for wire rope}
본 발명은 천연 아스팔트를 이용한 와이어 로프용 윤활제에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 천연 아스팔트의 일종인 길소나이트를 이용하여 비점착성을 향상시킨 와이어 로프용 윤활제에 대한 것이다.
현재 국내 와이어 로프 제조회사에서 사용하는 와이어 로프용 윤활제는 크게 페트로레이텀(Petrolatum) 타입과, 아스팔트(Asphalt) 타입이 있다.
페트로레이텀 타입은 석유정제 과정 중에서도 중질유를 생산하는 과정에서 발생하는 왁스에 윤활기유, 방청제, 마모방지제 등을 혼합하여 제조되며, 그 외관은 연한 갈색(brown) 색상을 가진 점착성을 뛴 왁스상 윤활제이다.
아스팔트 타입은 석유아스팔트를 사용하여, 석유아스팔트의 일종인 블로운 아스팔트(Blown asphalt)에 윤활기유, 방청제, 마모방지제 등을 혼합하여 제조되고 점착성을 뛴 흑색의 연고상 윤활제이다.
종래의 석유아스팔트를 주원료로 하는 아스팔트 타입의 와이어 로프윤활제는 아스팔트 특유의 점착성으로 인하여 점착성이 높다. 따라서 사용자의 장갑에 쉽게 달라붙어 작업에 지장을 준다는 문제점이 있다.
한편, 와이어 로프는 아주 가혹한 환경에서 빈번하게 사용되며, 비, 바람, 태양광선, 먼지 등 자연환경에 지속적으로 노출된다. 특히 지하광산의 작업장과 같이 먼지나 분진 등이 많은 작업환경에서 사용될 경우 와이어 로프에 도유한 점착성 윤활제에 의하여 분진 등이 와이어 로프에 쉽게 부착된다. 이 경우 와이어 로프의 세선(細線) 사이와, 와이어 로프와 도르레(sheave) 사이에 마찰을 초래하여 와이어 로프의 마모를 촉진시킨다. 이로 인하여 와이어 로프의 수명을 단축시킨다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명은 지문(finger print)이 생기지 않는 비점착성(nontackiness) 와이어 로프용 윤활제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 천연 아스팔트를 이용한 와이어 로프용 윤활제는 길소나이트 20~50wt%, 석유아스팔트 10~40wt%, 윤활기유 30~60wt%, 방청제 1~5wt%, 소포제 100~500ppmw을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 와이어 로프용 윤활제는 5wt% 이하의 폴리머와, 3wt% 이하의 폴리인산을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 와이어 로프용 윤활제에 있어서, 상기 길소나이트는 아스팔틴(asphaltene) 함량이 50wt% 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기의 와이어 로프용 윤활제에 있어서, 상기 폴리머는 열가소성 에라스토머인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면 석유아스팔트를 주원료로 하는 와이어 로프 윤활제에 천연아스팔트인 길소나이트를 첨가함으로써 와이어 로프 윤활제의 점착성을 낮출 수 있다. 이로 인하여 와이어 로프 윤활제가 사용자의 장갑에 묻지 아니하여 작업의 능률을 높일 수 있다.
또한, 먼지나 분진 등이 많은 작업환경에서도 이들이 쉽게 부착되지 아니하여 이들로 인한 마찰 및 마모를 적게하여 와이어 로프의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 와이어 로프용 윤활제의 일 실시예의 제조방법의 개념도이다.
천연 아스팔트는 석유의 경질분이 태양열이나 지열 등과 같은 자연의 힘에 의해 증발된 뒤 잔류물의 형태로 산출된 것으로, 산출상태에 따라 레이크(Lake)아스팔트, 록크(Rock)아스팔트, 샌드(Sand)아스팔트, 아스팔타이트(Aspaltite) 등으로 나누어 진다. 여기서 아스팔타이트는 유분을 거의 함유하지 않으며 용융점이 높은 경질의 흑갈색 고체로서, 지층의 갈라진 틈이나 암석의 크랙(crack)에 천연석유가 침투하여 오랜 세월이 지나면서 지열, 고압 및 공기 등에 의해 중합 혹은 축합을 일으켜 변질된 것이다. 아스팔타이트의 대표적인 종류로는 길소나이트(gilsonite), 그라하마이트(grahamite), 글랜스 피치(glance pitch) 등이 있다.
본 발명에 따른 천연 아스팔트를 이용한 와이어 로프용 윤활제는 천연 아스팔트 중 길소나이트를 이용한 것으로서, 아스팔틴(asphaltene) 함량이 50% 이상인 길소나이트 20~50wt%, 석유아스팔트 10~40wt%, 윤활기유 30~60wt%, 방청제 1~5wt%, 폴리머 0~5wt%, 폴리인산 0~3wt%, 소포제 100~500ppmw으로 구성된다.
여기서 석유아스팔트는 고온에서 공기를 주입하여 산화시켜 침입도(penetration)가 10~20인 블로운(Blown) 아스팔트로서 윤활성과 내수성 및 방청성을 가진다.
길소나이트를 블로운 아스팔트에 혼합하면 내수성과 접착력을 증가시키며 내한성과 내구력을 향상시키고 이를 아스팔트 타입의 와이어 로프 윤활제에 응용하면 기존 와이어 로프 윤활제가 갖고 있는 점착성을 감소시켜 비점착성(nontackiness)의 특성을 준다.
윤활기유로는 상온에서 고체인 길소나이트와 점착성의 하드(hard)한 아스팔트에 윤활성을 갖는 연고상의 윤활제를 제조하기 위하여 고비점과 상당한 점성을 갖는 윤활기유를 사용한다.
방청제로는 수분 특히 바닷물로 인한 부식을 방지하기 위하여 슬폰산염, 나프텐산염 등 부식방지제를 사용한다.
폴리머로는 저온에서 윤활제의 크랙킹(cracking), 필링(peeling)을 방지하기 위하여 EPDM, SEBS, SIS, SEPS 등 열가소성 에라스토머(TPE)를 사용한다.
폴리인산은 윤활제의 연화점(softening point)을 높이기 위하여 사용된다.
상기의 천연 아스팔트를 이용한 와이어 로프용 윤활제의 구체적인 실시예는 아래의 표1과 같다.
원료명 중량%
길소나이트(gilsonite) 28.0
Blown asphalt 10W20 12.0
Aromatic oil 55.0
BSN 2.5
Kraton 1726 1.5
폴리인산 1.0
KF-96 100ppmw
표1의 실시예는 길소나이트를 28.0wt% 사용하였고, 블로운 아스팔트 10W20을 12.0wt% 사용하였고, 윤활기유로서 아로마틱 오일을 55.0wt% 사용하였다. 그리고 방청제로서 BSN을 2.5wt%, 폴리머로 Kraton 1726을 1.5wt%, 폴리인산을 1.0wt%, 소포제를 100ppmw 사용하였다.
표 1의 실시예의 구체적인 제조방법은 도 1과 같다. 먼저 Kraton 17과 아로마틱 오일의 20%를 섞어서 100℃로 약 24시간 가열하여 팽윤시킨다(S11).
다음으로 길소나이트와 블로운 아스팔트와 나머지 아로마틱 오일 80%를 섞어서 150~160℃로 가열하여 완전히 녹이며(S13), 이를 115℃의 온도까지 냉각시켜서 기포가 많이 발생하므로 폴리인산을 조금씩 투입하여 교반한다(S15). 폴리인산을 모두 투입한 경우 다시 가온하여 140~ 150℃에서 약 90분 동안 반응시킨다.
그리고 연화점을 측정하여 반응 종료를 확인한 후, 온도를 130℃까지 냉각시켜 앞 단계에서 가열하여 팽윤시킨 Kraton 17과 아로마틱 오일을 투입하여 완전히 용융 혼합되도록 2~3시간 충분히 교반한다. 그리고 여기에 BSN과 KF-96을 투입하여 30여분 교반하고 110~115℃로 냉각하여 적당한 용기에 충진한다(S17).
표 1의 실시예의 와이어 로프 윤활제의 검사성적과 국내 와이어 로프 제조회사의 사양(specifications)과 비교 데이터는 아래의 표 2와 같다.
시험항목 Specs. 실험예 시험방법
주도 80±15 82 KS M-2178
적점(℃) 85 min. 87 KS M-2033
연화점(℃) 65 min. 70 KS M-2250
증발감량(100℃×8hrs) 0.5 max. 0.2 KS M-2037
항유화(60℃×3hrs) pass pass MIL-C-16137D
내한성(-20℃×24hrs) pass pass Spec.
동판부식(100℃×3hrs) 1a 1a KS M-2046
염수분무(35℃×168hrs) A A KS M-2091
인화점(℃) 200 min. 245 KS M-2010
Finger print pass pass Spec.

Claims (4)

  1. 길소나이트 20~50wt%, 석유아스팔트 10~40wt%, 윤활기유 30~60wt%, 방청제 1~5wt%, 소포제 100~500ppmw을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 아스팔트를 이용한 와이어 로프용 윤활제.
  2. 제1항에 있어서,
    5wt% 이하의 열가소성 에라스토머인 폴리머와, 3wt% 이하의 폴리인산을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 아스팔트를 이용한 와이어 로프용 윤활제.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 길소나이트는 아스팔틴(asphaltene) 함량이 50wt% 이상인 것을 특징으로 하는 천연 아스팔트를 이용한 와이어 로프용 윤활제.
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