KR101458608B1

KR101458608B1 - 그리스 조성물 및 베어링

Info

Publication number: KR101458608B1
Application number: KR1020117026615A
Authority: KR
Inventors: 마사미치 야마모토; 유타카 이마이; 준-이치 이마이
Original assignee: 교도유시 가부시끼가이샤
Priority date: 2009-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2014-11-07
Also published as: EP2431449B1; EP2431449A1; CN102421879A; EP2431449A4; US20120046204A1; JP2010265378A; US8728992B2; WO2010131743A1; JP5557179B2; KR20120016089A

Abstract

본 발명은 증조제, 베이스 오일 및 대전 방지제를 포함하는 그리스 조성물로서, 이 대전 방지제가 Li(CF₃SO₂)₂N 및 Li(CF₃SO₂)₃C로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 그리스 조성물 및 이를 봉입한 기계 부품을 제공한다. 본 발명의 조성물은 대전 방지성, 음향 성능이 우수하다.

Description

그리스 조성물 및 베어링 {Grease Composition and Bearing}

본 발명은 그리스 조성물 및 기계 부품에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 예를 들면 자동차 전장/보조 기기(예를 들면, 올터네이터, 중간 풀리, 카 에어컨 전자 클러치, 물 펌프, 전동팬 모터 등), 각종 모터(예를 들면, 에어컨 팬 모터, 스핀들 모터, 클리너 모터 등), OA/가전 제품(예를 들면, 복사기의 감광 드럼이나 정착 롤부, 각종 팬 모터) 등에 사용되는 롤링 베어링이나 각종 기계 부품에 봉입되는 그리스 조성물, 혹은 기계 부품의 대전에 의한 주변 제어 기계로의 악영향이나, 전식이 문제가 되는 개소, 음향 성능이 요구되는 개소에 사용되는 그리스 조성물 및 이를 봉입한 기계 부품에 관한 것이다.

일반적으로 그리스 조성물의 베이스 오일로는 파라핀계나 나프텐계의 광물유, 혹은 에스테르계 합성유, 합성 탄화수소유, 에테르계 합성유 등으로 대표되는 합성유가 사용되고 있다. 이러한 베이스 오일은 베이스 오일 자체가 매우 높은 체적 저항율을 나타낸다. 이 때문에, 이들 베이스 오일을 이용한 그리스 조성물을 봉입한 베어링이나 기계 부품은 절연체가 되어, 회전이나 접동에 의해 대전하는 것으로 알려져 있다.

예를 들면 자동차 전장/보조 기기는 벨트에 의한 풀리 구동으로 회전하고 있기 때문에, 벨트와 풀리 간에 정전기가 발생하여 대전하고, 그로 인해 주변의 제어 기계에 악영향을 미친다는 문제가 있다.

또한 모터 베어링에서도 대전하여, 내외륜 간에 큰 전위차가 생겼을 때에, 전류가 얇은 윤활유막을 지나 스파크를 일으켜 베어링 전주면이나 전동체 표면이 손상되는, 소위 전식이 문제가 되고 있다.

이와 같이, 그리스가 높은 체적 저항율을 나타냄으로써 유발되는 문제를 해소하기 위하여, 대전 방지제를 첨가한 그리스 조성물이 알려져 있다.

예를 들면, 카본블랙을 도전 물질로서 첨가한 그리스 조성물이 알려져 있다(일본 특허공고 소 63-24038호). 그러나, 이 카본블랙은 분말체로서 오일에 불용성이기 때문에, 베어링 전주면에 개입했을 때의 진동에 의해 노이즈가 발생하거나, 사용시의 전단에 의해 카본블랙 입자의 체인 스트럭쳐가 파괴됨으로써, 도전성이 저하되거나 하는 문제가 있다. 또한, 도전성을 부여하기 위해서는, 카본블랙은 다량으로 첨가할 필요가 있는 한편, 증조 능력이 있기 때문에, 다량으로 첨가하면 그리스 조성물이 딱딱해진다는 문제가 있다.

또한, 대전 방지제로서 알킬살리실산크롬 및 지방산칼슘, 또는 유용성의 계면활성제로서 디알킬디메틸암모늄클로라이드를 첨가하여 이루어지는 도전성 그리스가 제안되어 있다(일본 특허공개 평 3-35091호). 그러나, 이들 화합물은 모두 인체에 대한 악영향이나 환경 부하의 문제로 인해 바람직하지 않으며, 또한 유종에 따라서는 용해되지 않는다는 문제도 있다.

또한, 안티몬 0.1~20 질량%를 함유하는, 평균 입경 1.0㎛ 이하의 산화주석 분말이 균질하게 5~50% 혼입된 윤활제가 제안되어 있다(일본 특허공개 소 58-40393호). 그러나, 인체에 대한 악영향이나 환경 부하의 문제로 인해 바람직하지 않으며, 또한 분말체이기 때문에 음향 성능을 고려하면 바람직하지 않다.

또한, 베이스 오일에 이온성 액체를 대전 방지제로서 이용한 윤활제가 제안되어 있다(일본 특허공개 2006-250323호). 그러나, 이온성 액체는 고가이며, 석유계의 베이스 오일이나 첨가제와의 상용성이 낮다는 문제가 있다.

다른 이온성 액체나 리튬 화합물을 대전 방지제로서 이용한 윤활제도 제안되어 있다(일본 특허공개 2005-89667호). 그러나, 이들 윤활제를 그리스 조성물의 첨가제로서 사용한 경우에 그리스 조성물의 음향 성능 등을 해치지 않고 대전 방지 성능을 부여할 수 있는지 어떤지는 불명확하다.

본 발명의 목적은 대전 방지성 및 음향 성능이 우수한 그리스 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 그리스 조성물을 봉입한 기계 부품을 제공하는 것이다.

본 발명자는 상기 목적을 해결하기 위하여 다양하게 검토한 결과, 특정 첨가제가 그리스 조성물의 대전성을 현저하게 저감하며, 음향 성능도 우수하다는 것을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 본 발명은 하기의 그리스 조성물 및 기계 부품을 제공하는 것이다.

1. 증조제, 베이스 오일 및 대전 방지제를 포함하는 그리스 조성물로서, 상기 대전 방지제가 Li(CF₃SO₂)₂N 및 Li(CF₃SO₂)₃C로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 그리스 조성물.

2. 상기 대전 방지제의 첨가량이 그리스 조성물 전체에 대하여 0.01~10 질량%인 상기 1에 기재된 그리스 조성물.

3. 롤링 베어링용인 상기 1 또는 2에 기재된 그리스 조성물.

4. 상기 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 그리스 조성물을 봉입한 기계 부품.

본 발명의 대전 방지제는 소량의 첨가로도 그리스 조성물의 대전성을 현저하게 방지할 수 있다. 본 발명의 그리스 조성물은, 자동차 전장/보조 기기(예를 들면, 올터네이터, 중간 풀리, 카 에어컨 전자 클러치, 물 펌프, 전동팬 모터 등), 각종 모터(예를 들면, 에어컨 팬 모터, 스핀들 모터, 클리너 모터 등), OA/가전 제품(예를 들면, 복사기의 감광 드럼이나 정착 롤부, 각종 팬 모터) 등에 사용되는 롤링 베어링이나 각종 기계 부품에 봉입하면, 기계 부품의 대전에 의한 주변 제어 기계로의 악영향이나, 전식을 방지할 수 있으며, 또한 음향 성능도 뛰어나다.

본 발명에 사용하는 대전 방지제는 Li(CF₃SO₂)₂N 및 Li(CF₃SO₂)₃C로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종이며, 일반적으로 리튬이온 전지의 전해질로서 널리 이용되고 있는 화합물이다. 이들 화합물은 고체이기 때문에, 적당한 용매에 용해시켜 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 용매는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 베이스 오일로도 사용되는, 파라핀계나 나프텐계의 광물유, 디에스테르유, 폴리올에스테르유로 대표되는 에스테르계 합성유, 알킬디페닐에테르유로 대표되는 에테르계 합성유, 알킬나프탈렌 등을 들 수 있다. 또한, 인산에스테르, 솔비탄트리올레이트, 호박산에스테르나 호박산하프에스테르, 티아디아졸 등, 분자 중에 극성기를 갖는 것이나, 분자 중에 에테르 결합, 에스테르 결합을 갖는 화합물도 들 수 있다. 에스테르 결합을 갖는 화합물의 예로는 안식향산, 아디핀산, 세바신산, 프탈산, 호박산 등의 에스테르를 들 수 있다.

이들 화합물은 한 종류를 단독으로 사용할 수도, 두 종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.

본 발명의 그리스 조성물 중의 대전 방지제의 함유량은 그리스 조성물 전체에 대하여, 바람직하게는 0.01~10 질량%, 더욱 바람직하게는 0.05~5 질량%, 가장 바람직하게는 0.1~3 질량%이다. 함유량이 0.01 질량% 미만에서는 기대하는 효과가 충분하지 않은 경향이 있으며, 10 질량%보다 많으면 그 효과가 포화하여 비경제적이다. 또한, 본 발명의 대전 방지제(Li(CF₃SO₂)₂N, Li(CF₃SO₂)₃C)는 용매로 컷백한 것도 시판되고 있는데, 상기 함유량이라 함은 유효 성분량이다.

본 발명의 그리스 조성물에 사용하는 증조제는 특별히 한정되지 않으며, 그리스 조성물에 통상 사용되는 모든 증조제가 사용 가능하다. 예를 들면, Li나 Na 등을 포함하는 금속 비누류, 벤톤, 실리카 겔, 우레아 화합물, 폴리테트라플루오로에틸렌으로 대표되는 불소계 증조제 등의 비(非)비누계 증조제를 들 수 있다. 이들 중, 특히 바람직하게는 우레아 화합물이나 Li 비누류이다.

우레아 화합물로는 디우레아 화합물, 특히 디우레아 화합물, 예를 들면, 방향족 디이소시아네이트에 방향족 아민, 지방족 아민, 지환족 아민, 이들 2종 이상의 혼합물을 반응시켜 얻어지는 디우레아 화합물을 들 수 있다. 방향족 디이소시아네이트의 구체예로는 트릴렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 나프탈렌디이소시아네이트 등을, 방향족 아민의 구체예로는 파라톨루이딘, 아닐린, 나프틸아민 등을, 지방족 아민의 구체예로는 옥틸아민, 노닐아민, 데실아민, 운데실아민, 도데실아민, 트리데실아민, 테트라데실아민, 펜타데실아민, 헥사데실아민, 헵타데실아민, 옥타데실아민, 노닐데실아민, 에이코실아민 등을, 지환족 아민의 구체예로는 시클로헥실아민 등을 들 수 있다. 반응 비율은 방향족 디이소시아네이트(1몰)에 대하여, 통상적으로 2몰이면 된다.

Li 비누류로는 Li 비누 및 Li 복합 비누를 들 수 있다. Li 비누로는 12-하이드록시스테아린산리튬, 스테아린산리튬 등을, Li 복합 비누로는 12-하이드록시스테아린산과 수산화리튬의 반응 생성물과, 아젤라인산과 수산화리튬의 반응 생성물의 혼합물 등을 들 수 있다. 반응 비율은 수산화리튬(1몰)에 대하여 1가의 카본산 1몰, 2가의 카본산 0.5몰이 좋다.

이들은 결점이 적은 동시에 고가가 아니므로 실용성 있는 증조제이다. 증조제는 한 종류를 단독으로 사용할 수도, 두 종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.

증조제의 함유량은 필요한 조도를 얻는데 필요한 양으로, 통상적으로 그리스 조성물 전체에 대하여 바람직하게는 3~30 질량%, 더욱 바람직하게는 5~25 질량%이다.

본 발명의 그리스 조성물에 사용하는 베이스 오일은 특별히 한정되지 않으며, 광물유, 합성유 등, 모든 베이스 오일이 사용 가능하다. 합성유의 예로는 디에스테르유, 폴리올에스테르유로 대표되는 에스테르계 합성유, 폴리α올레핀으로 대표되는 합성 탄화수소유, 알킬디페닐에테르유로 대표되는 에테르계 합성유, 폴리프로필렌글리콜로 대표되는 폴리글리콜계 합성유, 실리콘계 합성유, 불소계 합성유 등을 들 수 있다.

특히 바람직한 베이스 오일은 광물유, 알킬디페닐에테르유, 디펜타에리스리톨에스테르유, 펜타에리스리톨에스테르유 등을 들 수 있다. 이들 베이스 오일의 40℃의 동점도는 바람직하게는 5~400㎟/s, 더욱 바람직하게는 10~300㎟/s이다.

이들 베이스 오일은 한 종류를 단독으로 사용할 수도, 두 종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.

본 발명의 그리스 조성물에는 그리스 조성물에 통상 사용되는 첨가제를 필요에 따라 첨가할 수 있다. 이들 첨가제로는 예를 들면, 기타 대전 방지제, 산화 방지제, 방청제, 금속 부식 방지제, 유성제, 계면활성제, 내마모제, 극압제, 고체 윤활제, 내박리 첨가제 등을 들 수 있다.

본 발명의 그리스 조성물에 있어서, 본 발명의 대전 방지제(Li(CF₃SO₂)₂N 및 Li(CF₃SO₂)₃C)가 대전을 방지하는 메커니즘으로는, 이하에 한정되는 것은 아니지만, 이들 화합물이 술포닐기를 가지고, 그 외측에는 불소 알킬기가 결합하고 있는 구조이므로, 불소의 강한 전자 흡인성에 의해 마이너스 전하가 더욱 외측으로 끌어 당겨져 Li 이온을 해리하기 쉬워져, 이온 전도에 의해 전류가 흐르기 쉬워지기 때문으로 생각된다.

본 발명의 그리스 조성물은 대전 방지성이 우수하며, 하기의 시험 방법에 의해 측정되는 체적 저항율은 바람직하게는 50.0×10⁷Ωm 미만, 더욱 바람직하게는 20.0×10⁷Ωm 미만이다.

본 발명의 그리스 조성물은 음향 성능이 우수하며, 하기의 시험 방법에 의해 측정되는 안데론(Anderon) 상승치는 바람직하게는 2안데론 미만, 더욱 바람직하게는 1안데론 미만이다.

다음으로 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

(실시예 및 비교예)

-베이스 그리스 A

증조제: 디우레아 화합물(파라톨루이딘(2몰)과 트릴렌디이소시아네이트(1몰)와의 반응 생성물)

베이스 오일: 알킬디페닐에테르유(40℃의 동점도 97.0㎟/s)

-베이스 그리스 B

증조제: 디우레아 화합물(시클로헥실아민(1몰)과 스테아릴아민(1몰)의 혼합물(2몰)과, 디페닐메탄디이소시아네이트(1몰)의 반응 생성물)

베이스 오일: 디펜타에리스리톨에스테르유(40℃의 동점도 79.0㎟/s)

-베이스 그리스 C

증조제: 12-하이드록시스테아린산리튬

베이스 오일: 펜타에리스리톨에스테르(40℃의 동점도 30.8㎟/s)

-베이스 그리스 D

증조제: Li 복합(12-하이드록시스테아린산(2몰)과 수산화리튬(2몰)의 반응 생성물과, 아젤라인산(1몰)과 수산화리튬(2몰)의 반응 생성물의 혼합물)

베이스 오일: 광물유(40℃의 동점도 98.8㎟/s)

상기 베이스 그리스에 이하에 나타내는 첨가제를 첨가하여, 표 1 및 표 2에 나타내는 조도 그레이드 No. 2의 그리스 조성물을 조제하였다.

첨가제

첨가제 a: 대전 방지제 Li(CF₃SO₂)₂N

첨가제 b: 대전 방지제 Li(CF₃SO₂)₃C

첨가제 c: 카본블랙

(시험 방법)

이하에 나타내는 시험 방법에 의해 그리스의 대전 방지성 및 음향 성능을 평가하였다. 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.

체적 저항율 (그리스의 대전 방지성을 평가하는 시험)

시험 방법: JIS C 2101 24 준거

시험 순서: 그리스용 간이 전극의 양 전극간에 기포가 들어가지 않도록 그리스를 충진. 전극간에 전압을 인가하고, 1분 후의 저항치를 측정하여 체적 저항율을 계산한다. 또한, 인가 전압은 100V로 하고, 측정 온도는 25℃로 하였다.

평가 기준:

체적 저항율 50.0×10⁷Ωm 미만: 합격(○)

50.0×10⁷Ωm 이상: 불합격(×)

음향 시험(그리스의 음향 성능을 평가하는 시험)

시험 방법: 안데론미터에 의한 시험

시험 조건: 베어링 608, 회전수 1800rpm, 트러스트 하중 2kgf, 그리스 충진량 0.35㎖, 시험 시간 60초

평가 기준:

안데론 상승치=(베이스 그리스에 첨가제를 첨가한 것의 60초간의 최대 안데론치)-(베이스 그리스의 60초간의 최대 안데론치)

2안데론 미만: 합격(○)

2안데론 이상: 불합격(×)

종합 평가

-체적 저항율, 음향 시험 모두 합격: 합격(○)

-체적 저항율, 음향 시험 중 어느 한 쪽이 합격: 불합격(×)

실시예		1	2	3	4	5	6
베이스 그리스		A	A	A	B	C	D
첨가제 a(질량%)		0.1	1.0	3.0
첨가제 b(질량%)					1.0	1.0	1.0
첨가제 c(질량%)
혼화 조도		280	280	280	280	280	280
대전 방지성	체적 저항율×10⁷Ωm	10.7	4.1	3.5	7.4	2.8	3.2
대전 방지성	평가	○	○	○	○	○	○
음향 성능	안데론 상승치	0	0.2	0.1	0	0	0
음향 성능	평가	○	○	○	○	○	○
종합 평가		○	○	○	○	○	○

비교예		1	2	3	4	5
베이스 그리스		A	B	C	D	C
첨가제 a(질량%)
첨가제 b(질량%)
첨가제 c(질량%)						1.0
혼화 조도		280	280	280	280	280
대전 방지성	체적 저항율×10⁷Ωm	3800	1300	150	510	120
대전 방지성	평가	×	×	×	×	×
음향 성능	안데론 상승치	0	0	0	0	3.7
음향 성능	평가	○	○	○	○	×
종합 평가		×	×	×	×	×

본 발명의 대전 방지제인 첨가제 a(Li(CF₃SO₂)₂N) 또는 첨가제 b(Li(CF₃SO₂)₃C)를 첨가한 본 발명의 실시예 1~6의 그리스 조성물은 모두 체적 저항율이 합격 기준인 50.0×10⁷Ωm보다 낮은 값을 나타내었고, 음향 성능도 우수하였다.

이에 비하여 대전 방지제를 첨가하지 않은 비교예 1~4는 실시예와 비교하여 모두 체적 저항율이 합격 기준인 50.0×10⁷Ωm보다 높은 값을 나타내었다.

또한, 실시예 5에 있어서 첨가제 b(Li(CF₃SO₂)₃C) 대신에 첨가제 c(카본블랙)를 첨가한 비교예 5의 그리스 조성물은, 실시예 5와 비교하여 체적 저항율이 높아 합격 기준인 50.0×10⁷Ωm보다 높은 값을 나타내었고, 음향 성능도 떨어졌다.

이상의 결과로부터, 본 발명의 대전 방지제를 첨가한 그리스 조성물은 체적 저항율이 낮아지므로 기계 부품의 대전을 방지할 수 있고, 또한 음향 성능도 우수하다는 것을 알 수 있다.

Claims

증조제, 베이스 오일 및 대전 방지제를 포함하는 그리스 조성물로서, 상기 증조제가 트릴렌디이소시아네이트 또는 디페닐 메탄디이소시아네이트와, 파라 톨루이딘, 아닐린, 옥틸아민, 옥타데실아민, 시클로헥실아민 및 이들의 2 종 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 아민과의 반응물이고, 상기 대전 방지제가 Li(CF₃SO₂)₂N 및 Li(CF₃SO₂)₃C로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함하고,
상기 베이스 오일은 알킬디페닐에테르유, 디펜타에리스리톨에스테르유 및 펜타에리스리톨에스테르유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인 그리스 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 대전 방지제의 첨가량이 그리스 조성물 전체에 대하여 0.01~10 질량%인 것을 특징으로 하는 그리스 조성물.
제 1항에 있어서,
롤링 베어링용인 것을 특징으로 하는 그리스 조성물.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서의 그리스 조성물을 봉입한 기계 부품.
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