KR101652545B1 - 그리스 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 불포화 또는 포화 지방산의 아민 염 하나 이상이 베이스 오일 및 증점제를 포함하는 그리스 베이스 물질에 혼입되고, 바람직하게는 하기 화학식 (1) 의 지방산 아민 염 하나 이상이 혼입되는, 수지 윤활에 사용하기 위한 그리스 조성물에 관한 것이다:
RCOO-R'NH3 + (1)
[식 중,
(i) R 은 15 내지 21 개의 탄소 원자를 갖는 불포화 탄화수소기이고, R' 은 8 내지 22 개의 탄소 원자를 갖는 포화 또는 불포화 선형 또는 분지형 탄화수소기이거나;
(ii) R 은 5 내지 21 개의 탄소 원자를 갖는 선형 포화 탄화수소기이고, R' 은 16 내지 18 개의 탄소 원자를 갖는 불포화 탄화수소기임].
본 발명의 그리스 조성물은 수지와 수지, 또는 수지와 다른 물질 예컨대 금속 사이의 윤활성을 증진시킨다.

Description

그리스 조성물 {GREASE COMPOSITION}
본 발명은 수지 물질이 사용되고 롤링 또는 슬라이딩이 발생하는 윤활 지점에 사용될, 수지 윤활에 사용하기 위한 그리스 조성물에 관한 것이다.
최근에, 경량, 비용 감소, 적은 마찰 또는 재활용과 같은 많은 이유로, 자동차 산업 뿐만 아니라 다양한 종류의 산업용 기계에서의 부품에 대한 수지 사용이 두드러지고 있다. 그러나, 부품의 구성 요소가 다각화되었고 다양한 기술 개선이 이루어지고 있어, 많은 새로운 논점이 발생하고 있다.
예를 들어, 자동차의 전자동 사이드 미러 또는 텔레스코픽 스티어링 컬럼 (telescopic steering column) 의 가동성 구성 요소의 슬라이딩 부품, R & P 스티어링의 랙 가이드 (rack guide) 와 같은 다양한 슬라이딩 부품, 변속 기어, 스티어링 기어의 액추에이터 및 공기 실린더, 공작 기계의 선형 가이드 또는 볼 스크류 리테이너 또는 베어링 리테이너의 슬라이딩 부품, 크레인 붐 (crane boom) 의 슬라이딩 부품, 및 또한 라디오 카세트 플레이어, 비디오 테이프 레코더 및 CD 플레이어와 같은 음향 장비에서의 수지 기어 부품, 프린터, 사진 복사기 및 팩스 기계와 같은 사무 자동화 장비에서의 수지 기어 부품, 및 다양한 종류의 전자식 스위치의 슬라이딩 부품과 같은 윤활 지점이 있으며, 이는 금속성 물질 이외의 물질 예컨대 수지와 수지, 또는 수지와 금속 사이의 접촉을 통해 기능한다.
선행 기술에서 윤활 기술 분야의 경우, 사실상 기계의 모든 구성물이 금속성 물질이었으므로 철, 알루미늄, 이의 합금, 놋쇠 및 청동과 같은 금속의 쌍의 마찰 및 마멸에 대한 연구의 장기간 및 광범위한 역사가 있었으며, 선행 기술은 심도 깊은 경험 및 지식을 충분히 공급한다.
예를 들어, 인 및 황과 같은 성분을 함유하는 극압제 및 마멸 방지제가 금속 쌍에 대한 마찰 및 마멸에 유효하며, 이러한 첨가제가 금속 표면과의 화학 반응을 실제적으로 발생시킴으로써 스킨 (skin) 을 형성하고, 이에 따라 마찰 및 마멸의 감소 및 시징 (seizing) 방지와 같은 기능을 나타낸다는 것이 잘 알려져 있다. 이러한 선행 기술은 엔진 오일 및 기어 오일, 및 고성능 산업용 윤활 오일 및 그리스에 널리 적용되었다.
그러나, 상이한 물질 예컨대 수지 쌍 또는 수지와 금속에 대한 윤활 기술의 역사가 짧았다는 사실에도 불구하고, 이의 용도가 상기 언급된 바와 같이 최근 확장 및 다양화되고 있지만, 현재 상황은 아직 이의 윤활 그리스에 관한 다양한 요구를 완전히 만족시키는 어떠한 기술도 제공되지 못하고 있다.
예를 들어, 금속 쌍의 마찰 및 마멸에 효과적인 인 또는 황 기재의 첨가제를 사용하는 기술이 예를 들어 수지 쌍 또는 수지와 금속의 윤활 지점에 적용되는 경우, 사실상 금속 쌍에 대해 얻어지는 바와 같은 마찰 감소의 효과가 수득되지 않는다. 대조적으로, 마찰 및 마멸 방지 성능이 악화될 수 있고 기계 부품의 수명이 단축될 수 있는 경우가 결코 드문 일이 아니다.
이는, 수지의 경우 금속과 비교하여 이의 표면 활성이 매우 약하므로 사실상 슬라이딩 표면에서 인 또는 황 기재 첨가제와 같은 유기물 기재 첨가제와의 반응이 없기 때문인 것으로 고려되며, 흡수가 또한 약한 것을 감안할 때, 마찰 및 마멸에 대한 효과가 불량하여 마찰을 감소시키는 작용이 약하다. 또한, 이것이 온도가 불가피하게 상승되는 환경에서 사용되는 경우, 이러한 첨가제 내의 활성 인 및 황이 수지 부품의 내부를 투과할 수 있고, 이는 균열 또는 손쉬운 깨짐의 발생, 또는 심지어 마찰 및 마멸의 촉진과 같은 부작용을 야기할 수 있다.
상기 언급된 수지 쌍 사이, 또는 수지와 상이한 물질 예컨대 금속 사이의 윤활 상태를 증진시키기 위해, 수지 윤활에 사용하기 위한 그리스가 제안 (일본 공개 특허 H08-209167 (1996)) 되었는데, 주요 성분이 증점제 및 베이스 오일인 그리스에 히드록실기를 함유하는 지방산, 또는 다가 알코올의 지방산 에스테르를 혼입함으로써 적절한 오일 필름이 금속과 수지 사이의 윤활을 위해 유지되고, 또한 토크 변동의 발생이 저해된다. 또한, 그리스에 폴리테트라플루오로에틸렌 미세 분말을 혼입함으로써 정밀한 윤활 조건 하에 사용되는 수지 부품의 마멸을 감소시키고 우수한 마멸 방지 특성을 제공하기 위한 기술이 개시되었다 (일본 공개 특허 2001-89778). 또한, 베이스 오일 및 증점제를 함유하는 그리스 내에 900 내지 10,000 평균 분자량의 폴리올레핀 왁스를 함유하는 윤활 그리스가, 수지 윤활 범위에 대하여 낮은 마찰을 나타내고, 수지 윤활 범위를 갖는 부품의 효율성 증진에 기여하는 기술이 제안되었다 (일본 공개 특허 H09-194867 (1997)). 그리고, 판상 구조를 갖는 화합물과 함께 금속 비누 증점제, 착물 금속 비누 증점제 또는 폴리우레아를 증점화제로서 함유하는, 수지와 사용하기 위한 그리스에 의해 우수한 수지 마멸 저항성을 갖는 기술이 개시되었다 (일본 공개 특허 2008-31416). 추가적인 개선이 예상될 수 있다.
본 발명은 수지와 수지, 또는 수지와 상이한 물질 예컨대 금속과 같은 쌍 중 하나 이상의 요소가 수지 물질로 구성되고, 롤링 또는 슬라이딩이 발생하는 윤활 지점에서의 마찰이 완화되고 양호한 윤활성이 수득되도록, 수지 윤활에 사용하기 위한 그리스 조성물을 수득하는 것으로 의도된다.
수지의 윤활 거동의 표면 화학 이론에서 연구 및 조사를 수행하였고, 발명자들은 수지 및 이의 대립 구성물의 표면에서 발생하는 매우 약한 전기적 힘이 수지와 수지, 또는 수지와 상이한 물질 예컨대 금속과 같은 경우에 그리스에 첨가된 특정 유형의 지방산 아민 염과 상호 작용하고, 또한 이러한 첨가제는 그리스와의 결합 작용을 나타내어, 수지 및 수지에 대립하는 물질의 표면에 더 확실하게 윤활 필름을 형성할 수 있으므로, 마멸의 감소 및 더 양호한 윤활 품질이 수득된다는 것을 밝혀냈다. 이에 따라 발명자들은 본 발명을 달성하였다.
본 발명에 따르면, 불포화 또는 포화 지방산의 아민 염 하나 이상이 베이스 오일 및 증점제를 포함하는 그리스 베이스 물질에 혼입되는, 수지 윤활에 사용하기 위한 그리스 조성물이 제공된다.
이러한 상기 언급된 불포화 또는 포화 지방산 아민 염은 바람직하게는 하기 화학식 (1) 로 나타낸 것이다:
RCOO-R'NH3 + (1)
[식 중,
(i) R 은 15 내지 21 개의 탄소 원자를 갖는 불포화 탄화수소기이고, R' 은 8 내지 22 개의 탄소 원자를 갖는 포화 또는 불포화 선형 또는 분지형 탄화수소기이거나;
(ii) R 은 5 내지 21 개의 탄소 원자를 갖는 선형 포화 탄화수소기이고, R' 은 16 내지 18 개의 탄소 원자를 갖는 불포화 탄화수소기임].
포함된 불포화 또는 포화 지방산 아민 염의 총량은 바람직하게는 그리스 조성물의 총량에 대하여 0.1 내지 10 질량% 의 범위이다.
본 발명에 따르면, 대립 면 중 하나가 수지성 물질로 이루어진 구성물 사이의 롤링 또는 슬라이딩이 있는 윤활 지점에서 보다 마찰을 완화하고 양호한 윤활 특성을 수득할 수 있으며, 수지 윤활에 사용하기 위한 그리스 조성물에 이를 널리 사용할 수 있다.
본 발명의 베이스 오일은 윤활 오일의 베이스 오일 또는 그리스의 베이스 오일로서 통상적으로 사용될 수 있는 것이며, 특별한 제한은 없다. 예로서 미네랄 오일, 합성 오일, 동물성 및 식물성 오일, 및 이의 혼합물이 언급될 수 있다.
특히, API (미국 석유 협회 (American Petroleum Institute)) 베이스 오일 범주의 I 군, II 군, III 군, IV 군 등에 속하는 베이스 오일을 단독 또는 혼합물로서 사용할 수 있다.
I 군 베이스 오일은, 예를 들어 미정제 오일의 상압 증류에 의해 수득되는 윤활 오일 분획에 대하여 용매 정제, 수소화 정제 및 탈납화와 같은 정제 공정의 적합한 조합에 의해 수득되는 파라핀계 미네랄 오일을 포함한다.
II 군 베이스 오일은, 예를 들어 미정제 오일의 상압 증류에 의해 수득되는 윤활 오일 분획에 대하여 수소화 정제 및 탈납화와 같은 정제 공정의 적합한 조합에 의해 수득되는 파라핀계 미네랄 오일을 포함한다. Gulf Company 방법과 같은 수소화 정제법에 의해 정제되는 II 군 베이스 오일은 10 ppm 미만의 총 황 함량 및 5% 이하의 방향족 함량을 가지며, 본 발명에 사용하기에 적합하다.
III 군 베이스 오일 및 II+ 군 베이스 오일은, 미정제 오일의 상압 증류에 의해 수득되는 윤활 오일 분획에 대하여 높은 정도의 수소화 정제에 의해 생산되는 파라핀계 미네랄 오일, 탈납하고 탈납화 공정에 의해 생성된 왁스를 이소파라핀으로 치환하는 이소탈납 공정에 의해 정제되는 베이스 오일, 및 Mobil 왁스 이성화 공정에 의해 정제되는 베이스 오일을 포함한다. 이들은 또한 본 발명에 사용하기에 적합하다.
합성 오일의 특정 예는 폴리올레핀, 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리프로필렌 글리콜과 같은 폴리옥실알킬렌 글리콜, 디-2-에틸헥실 세바케이트 또는 디-2-에틸헥실 아디페이트와 같은 에스테르, 트리메틸올프로판 에스테르 또는 펜타에리트리톨 에스테르와 같은 폴리올 에스테르, 퍼플루오로알킬 에테르, 실리콘 오일, 폴리페닐 에테르 등을 포함한다.
상기 언급된 폴리올레핀은 다양한 올레핀의 중합체 또는 이의 수소화물을 포함한다. 임의의 올레핀이 사용될 수 있고, 예로서 에틸렌, 프로필렌, 부텐 및 5 개 이상의 탄소를 갖는 α-올레핀이 언급될 수 있다. 폴리올레핀 생산의 경우, 상기 언급된 올레핀 중 하나가 단독으로 사용될 수 있거나 2 개 이상이 조합으로 사용될 수 있다. 특히 적합한 것은 폴리-α-올레핀 (PAO) 으로 지칭되는 폴리올레핀이다. 이는 IV 군의 베이스 오일이다.
천연 가스를 액체 연로로 전환하는 피셔-트롭쉬 방법 (Fischer-Tropsch method) 으로 합성되는 GTL (가스-액상화 오일 (gas to liquid oil)) 은, 미정제 오일로부터 정제된 미네랄 오일 베이스 오일에 비해 매우 낮은 황 함량 및 방향족 함량을 갖고, 매우 높은 파라핀 성분비를 갖고, 우수한 산화 안정성을 가지며, 이는 또한 극도로 적은 증발 손실량을 가지므로 본 발명용 베이스 오일로서 적합하다.
또한, 동물성 및 식물성 오일의 전형적인 예로서, 피마자 오일 및 유채 오일이 언급될 수 있다.
다양한 유형의 상기 언급된 오일은 베이스 오일로서 단독 또는 혼합물로 사용될 수 있지만, 상기 언급된 보기는 단지 예시이고, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
상기 언급된 베이스 오일에 배합된 증점제는 윤활 그리스에 사용되는 모든 증점제를 포함하고 특별한 제한은 없지만, 이는 예를 들어 리튬 비누, 리튬 12 히드록시 비누, 칼슘 비누, 나트륨 비누, 바륨 비누, 바륨 착물 비누, 칼슘 착물 비누, 알루미늄 착물 비누, 리튬 착물 비누, 벤톤, 클레이, 실리카, 트리칼슘 포스페이트, 칼슘 술포네이트 착물, 폴리우레아, 나트륨 테레프탈라메이트 등을 포함한다. 이러한 증점제는 단독 또는 조합으로 사용될 수 있다.
지방산 아민 염은 베이스 오일 및 증점제를 함유하는 상기 언급된 그리스 베이스 물질에 첨가된다. 이는 아민 및 지방산의 결합물이다. 많은 유형의 지방산 아민 염은 지방산 유형 및 아민 유형의 조합을 변화시킴으로써 쉽게 형성될 수 있고, 이는 산업 부문에서 주로 계면 활성제 및 부식 방지제로서 많이 사용된다.
본 발명에서의 상기 언급된 불포화 지방산 아민 염의 원료인 아민의 경우, 모노아민 또는 디아민을 사용할 수 있다.
모노아민은 바람직하게는 8 내지 22 개의 탄소를 갖는 포화 또는 불포화 선형 또는 분지형 1 차 아민이고, 예로서 옥틸아민 (카프릴아민), 이소옥틸아민, 라우릴아민, 미리스틸아민, 팔미틸아민, 스테아릴아민, 이소스테아릴아민, 베헤닐아민, 올레일아민, 리놀레일아민, 우지 아민, 코코넛 아민, 수소화 우지 아민 및 대두 아민이 언급될 수 있다.
디아민의 예로서, 에틸렌디아민, 트리메틸렌디아민 (프로필렌디아민), 테트라메틸렌디아민 (부틸렌디아민), 펜타메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 1,7-디아미노헵탄, 1,8-디아미노옥탄, 1,9-디아미노노난, 1,10,o-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민 및 p-페닐렌디아민이 언급될 수 있다. 이의 염의 예로서, N-코코넛 알킬-1,2-에틸렌디아민, N-우지 알킬-1,2-에틸렌디아민, N-경화 우지 알킬-1,2-에틸렌디아민, N-코코넛 알킬-1,3-프로필렌디아민, N-우지 알킬-1, 3-프로필렌디아민, N-경화 우지 알킬-1,3-프로필렌디아민, N-코코넛 알킬-1,4-부틸렌디아민, N-우지 알킬-1,4-부틸렌디아민 및 N-경화 우지 알킬-1,4-부틸렌디아민이 언급될 수 있다.
상기 언급된 포화 지방산 아민 염의 원료인 1 차 아민의 경우, 16 내지 18 개의 탄소를 갖는 불포화 1 차 아민이 바람직하고, 예로서 팔미토일 아민, 올레일아민 및 리놀레일아민이 언급될 수 있다.
본 발명의 특징점은 이러한 지방산 아민 염의 것이며, 하기 화학식 (1) 의 불포화 또는 포화 지방산 아민 염을 사용하는 것이 더 바람직하다:
RCOO- R'NH3 + (1)
[식 중,
(i) R 은 15 내지 21 개의 탄소 원자를 갖는 불포화 탄화수소 기이고, R' 은 8 내지 22 개의 탄소 원자를 갖는 포화 또는 불포화 선형 또는 분지형 탄화수소 기이거나,
(ii) R 은 5 내지 21 개의 탄소 원자를 갖는 선형 포화 탄화수소 기이고, R' 은 16 내지 18 개의 탄소 원자를 갖는 불포화 탄화수소 기임].
불포화 지방산의 경우, 16 내지 22 개의 탄소를 갖는 불포화 지방산이 바람직하고, 예로서 팔미토일산, 올레산, 박센산, 리놀산, 리놀렌산, 엘라에오스테아르산, 에이코사디엔산, 에이코사트리엔산, 아리키돈산 및 에루크산이 언급될 수 있다.
포화 지방산의 경우, 6 내지 22 개의 탄소의 선형 포화 지방산이 바람직하고, 예로서 카프로산, 카프릴산, 펠라르곤산, 카프르산, 라우르산, 린데르산, 미리스트산, 츠즈익산 (tsuzuic acid), 피세톨레산, 미리스톨레산, 펜타데실산, 팔미트산, 마르가르산, 스테아르산, 페트로셀린산, 엘라이드산, 투베르쿨로스테아르산, 아라키딘산 및 베헨산이 언급될 수 있다.
본 발명의 불포화 및 포화 지방산 아민 염은 수지와 수지 또는 기타 물질 사이의 마찰 표면에서 강한 흡수를 갖고, 구성물 사이의 마찰 감소 효과가 극도로 크다.
하나 이상의 불포화 지방산 아민 염 또는 하나 이상의 포화 지방산 아민 염의 총 함량은 바람직하게는 그리스 조성물의 총량에 대하여 약 0.1 내지 10 질량%, 더 바람직하게는 약 1 내지 5 질량% 의 범위이다. 상기가 0.1 질량% 미만인 경우, 표면에서의 전기 화학적 작용이 너무 작고 마찰 계수 감소 효과가 낮다. 또한 불포화 또는 포화 지방산 아민 염이 10 질량% 초과인 경우, 이는 그리스 조성물의 기본 성능 (예를 들어 점탄성, 전단 안정성 및 내열성) 을 효과적으로 나타내고 장기간에 걸쳐 안정한 상태를 유지하기가 어려워질 확률이 크다. 비용이 또한 증가한다.
또한 본 발명의 그리스 조성물의 첨가제의 경우, 산화 방지제, 부식 방지제, 유성화제 (oiliness agent), 극압제, 마멸 방지제, 고형 윤활제, 금속 불활성화제, 중합체 등과 같은 기타 첨가제를 또한 적절히 첨가할 수 있다.
산화 방지제의 예는 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀, 2,6-디-t-부틸파라크레졸, p,p'-디옥틸디페닐아민, N-페닐-α-나프틸아민 및 페노티아진을 포함한다.
부식 방지제는 파라핀 산화물, 카르복실산 금속염, 술폰산 금속염, 카르복실산 에스테르, 술폰산 에스테르, 살리실산 에스테르, 숙신산 에스테르, 소르비탄 에스테르 및 다양한 아민 염을 포함한다.
유성화제, 극압제 및 마멸 방지제는 예를 들어 황화 아연 디알킬디티오포스페이트, 황화 아연 디아릴디티오포스페이트, 황화 아연 디알킬디티오카르바메이트, 황화 아연 디아릴디티오카르바메이트, 황화 몰리브덴 디알킬디티오포스페이트, 황화 몰리브덴 디아릴디티오포스페이트, 황화 몰리브덴 디알킬디티오카르바메이트, 황화 몰리브덴 디아릴디티오카르바메이트, 올가노몰리브덴 착물, 황화 올레핀, 트리페닐포스페이트, 트리페닐포스포로티오네이트, 트리크레실포스페이트, 기타 포스페이트 에스테르, 및 황화 오일 및 지방을 포함한다.
고형 윤활제는 예를 들어 몰리브덴 디술피드, 흑연, 질화 붕소, 멜라민 시아누레이트, PTFE (폴리테트라플루오로에틸렌), 텅스텐 디술피드, 운모 및 흑연 플루오리드를 포함한다.
금속 불활성화제는 N,N'-디살리실리덴-1,2-디아미노프로판, 벤조트리아졸, 벤조이미다졸, 벤조티아졸, 및 티아디아졸 등을 포함한다.
중합체의 예로서, 폴리부텐, 폴리이소부텐, 폴리이소부틸렌, 폴리이소프렌 및 폴리메타크릴레이트가 언급될 수 있다.
상기 언급된 추가적인 첨가제는 모두 예시로서 주어지며, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에서는, 한 면이 수지성 물질로 구성되는 대립 구성물 사이에 롤링 또는 슬라이딩이 나타나는 윤활 지점에서 마찰을 완화하고 양호한 윤활성을 수득할 수 있다. 따라서, 한 대립 구성물이 수지이지만, 이 수지에 대립하는 구성물이 수지 이외의 철, 구리, 알루미늄 또는 기타 금속 및 이의 합금, 고무 및 유리, 또는 세라믹과 같은 비극성 물질일 수 있으며, 이것이 특별한 제한 없이 널리 사용될 수 있는 것이 필요하다.
또한, 상기 언급된 수지 물질에 대해 임의의 통상적인 플라스틱 또는 엔지니어링 플라스틱을 사용할 수 있고, 예로서 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 나프탈레이트, 폴리페닐렌 에테르, 폴리페닐렌 술피드, 플루오르화 수지, 폴리아크릴레이트, 폴리아미디미드, 폴리에테르 이미드, 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리술폰, 폴리에테르 술폰, 폴리이미드, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 페놀 수지, AS 수지, ABS 수지, AES 수지, AAS 수지, ACS 수지, MBS 수지, 폴리비닐 클로라이드 수지, 에폭시 수지, 디알릴 프탈레이트 수지, 폴리에스테르 수지, 메타크릴 수지 및 ABS/폴리카르보네이트 합금이 언급될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
실시예
본 발명은 또한 실시예 및 비교예에 의해 아래에서 자세하게 설명되지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않는다.
실시예 및 비교예를 제공하기 위해 하기 물질을 제조하였다.
1. 베이스 오일 A: 40 ℃ 에서 101.1 ㎟/초의 동점도를 갖는 미네랄 오일.
2. 베이스 오일 B: 40 ℃ 에서 31.2 ㎟/초의 동점도를 갖는 폴리-α-올레핀 오일.
3. 베이스 오일 C: 40 ℃ 에서 47.08 ㎟/초의 동점도, 146 의 점도 지수, 1 미만의 %CA, 11.9 의 %CN 및 85 이상의 %CP 를 갖는 고도로 정제된 오일.
4. 증점제 A: 베이스 오일에서 2 mol 의 옥틸아민과 1 mol 의 MDI (4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트) 를 합성 반응시킴으로써 수득된 디우레아.
5. 증점제 B: 베이스 오일에서 12-히드록시스테아르산과 수산화리튬을 반응시킴으로써 수득된 리튬 12 히드록시스테아레이트 비누.
6. 증점제 C: [Ca3(PO4)2]3
Figure 112011031961332-pct00001
Ca(OH)2 로 표현되는 히드록시아파타이트/트리칼슘 포스페이트 복합물을 유기 용매로 팽윤시킨 후에 겔화시킴으로써 수득됨.
7. 증점제 D: 베이스 오일에서 벤토나이트를 유기 용매로 팽윤시킨 후에 겔화시킴으로써 수득된 벤토나이트.
8. 증점제 E: 베이스 오일에서 메틸 N-옥타데실 테레프탈레이트와 수산화나트륨을 반응시킴으로써 수득된 나트륨 테레프탈라메이트.
9. 지방산 아민 염의 원료인 아민 (올레일아민 이외) 및 지방산에 대하여 1 등급 이상의 시약을 사용함.
10. 아민 중 올레일아민의 경우, 사용한 원료는 18-탄소 불포화 성분 (올레일 성분) 이 75% 이상이고 16-탄소 불포화 성분 (팔미토일 성분) 이 5% 이상인 통상적 산업용 물질임.
그리스를 표 1 내지 9 에서 실시예 1 내지 48 에 대해 나타낸 비율로 베이스 오일과 증점제를 사용하여 제조하고, 그리스 조성물을 다양한 지방산 아민 염을 첨가함으로써 수득하였다.
구체적으로 상세하게 설명하면, 실시예 1 내지 13 및 실시예 26 내지 33 의 증점제 A (우레아) 를 사용하는 그리스의 경우, 베이스 오일, 증점제 A 의 원료 및 첨가제인 다양한 아민 및 지방산을 먼저 표 1 내지 3 (실시예 1 내지 13 의 경우) 및 표 6 내지 7 (실시예 26 내지 33 의 경우) 에 나타낸 비율 및 몰비로 칭량하여 그리스 조성물의 총량이 1000 g 이 되게 하였다. 이후, 증점제 A 의 원료인 베이스 오일 및 MDI (4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트) 의 일부를, 특히 그리스의 제조에 사용되는 3 ㎏ 용량의 케틀 (kettle) 에서 패이스팅시켰다. 가열 및 교반하여 60 ℃ 로 온도를 상승시키면서, 나머지 베이스 오일 중에 사전 혼합되고 용해된 옥틸아민에 패이스팅함으로써 반응을 수행하였다. 온도가 180 ℃ 로 더 상승되면, 고정된 속도로 냉각을 수행하고, 증점제 A 를 포함하는 베이스 그리스를 수득하였다. 상기 언급된 바와 같은 아민 및 지방산이 별도의 용기에서 미리 베이스 오일에 용해되고 결합된 지방산 아민 염을 케틀에 패이스팅하고, 균질화기 처리한 후에, 각각의 실시예에 대하여 수지 윤활에 사용하기 위한 그리스 조성물을 수득하였다.
실시예 14 및 15 및 실시예 34 내지 37 의 증점제 B (리튬 비누) 를 사용하는 그리스 조성물의 경우, 베이스 오일, 증점제 B 의 원료 및 첨가제인 다양한 아민 및 지방산을 먼저 표 3 (실시예 14 및 15 의 경우) 및 표 7 (실시예 34 내지 37 의 경우) 에 나타낸 비율 및 몰비로 칭량하여, 조성물의 총량이 1000 g 이 되게 하였다. 이후, 베이스 오일 및 12-히드록시스테아르산 및 수산화리튬을 밀봉된 특히 그리스의 제조에 사용되는 3 ㎏ 용량의 케틀에 패이스팅하고, 가열 및 교반하면서 사포닌화 반응을 수행하였다. 온도가 0.35 MPa 의 압력에서 약 150 ℃ 로 상승되면, 수분을 점차로 방출시켰다. 215 ℃ 로 더 가열한 후, 내용물을 용해시키고, 고정된 속도로 냉각을 수행하였다. 비누 성분 (strand) 이 발생하는 증점제 B 를 포함하는 베이스 그리스를 수득하였다. 그 다음으로, 상기 언급된 바와 같은 아민 및 지방산이 별도의 용기에서 베이스 오일에 미리 용해되고 결합된 지방산 아민 염을 케틀에 패이스팅하고, 균질화기 처리한 후에 각각의 실시예에 대하여 수지 윤활에 사용하기 위한 그리스 조성물을 수득하였다.
실시예 16 및 17 및 실시예 38 및 39 의 증점제 C (트리칼슘 포스페이트) 를 사용하는 그리스 조성물의 경우, 베이스 오일, 증점제 C 의 원료 및 첨가제인 다양한 아민 및 지방산을 먼저 표 4 (실시예 16 및 17 의 경우) 및 표 8 (실시예 38 및 39 의 경우) 에 나타낸 비율 및 몰비로 칭량하여, 조성물의 총량이 1000 g 이 되게 하였다. 이후, 베이스 오일, 트리칼슘 포스페이트 및 겔화를 촉진하기 위한 유기 용매를, 특히 그리스의 제조에 사용되는 3 ㎏ 용량의 케틀에 패이스팅하였다. 가열 및 교반하여 온도를 점차 150 ℃ 로 상승시키는 동안, 유기 용매가 휘발하면서 균질하게 확산되고 팽윤이 야기되었다. 냉각을 이후 고정된 속도로 수행하였고, 증점제 C 를 포함하는 베이스 그리스를 수득하였다. 이후, 상기 언급된 바와 같은 아민 및 지방산이 별도의 용기에서 베이스 오일에 미리 용해되고 결합된 지방산 아민 염을 케틀에 패이스팅하고, 균질화기 처리한 후에 각각의 실시예에 대하여 수지 윤활에 사용하기 위한 그리스 조성물을 수득하였다.
실시예 20 및 23 및 실시예 42, 43 및 46 의 증점제 D (벤토나이트) 를 사용하는 그리스 조성물의 경우, 기타 증점제와의 혼합물로서 사용하였고, 베이스 오일 및 증점제 D 의 원료를 먼저 표 4 및 5 (실시예 20 및 23 의 경우) 및 표 8 및 9 (실시예 42, 43 및 46 의 경우) 에 나타낸 비율로 칭량하여, 조성물의 총량이 1000 g 이 되게 하였다. 이후, 베이스 오일 및 벤토나이트, 및 겔화를 촉진하기 위한 유기 용매를, 특히 그리스의 제조에 사용되는 3 ㎏ 용량의 케틀에 패이스팅하였다. 가열 및 교반하여 온도를 점차 150 ℃ 로 상승시키는 동안, 유기 용매가 휘발하면서 균질하게 확산되어 팽윤이 야기되었다. 이후 냉각을 고정된 속도로 수행하였고, 증점제 D 를 포함하는 베이스 그리스를 수득하였다.
그 후에, 실시예 20 및 실시예 42 및 43 에 대한 증점제 A 및 실시예 23 및 실시예 46 에 대한 증점제 C 를 포함하는 베이스 그리스를 표 4 및 8 (예를 들어 20, 42 및 43) 및 표 5 및 9 (예를 들어 23 및 46) 에 나타낸 비율로 별도의 케틀에서 제조하였다. 이를 이후 증점제 D 를 포함하는 베이스 그리스와 실온에서 표에 나타낸 비율로 혼합하였다. 최종적으로, 상기 언급된 바와 같은 아민 및 지방산이 별도의 용기에서 각각의 실시예에 대해 나타낸 비율 및 몰비로 베이스 오일에 용해되고 결합된 지방산 아민 염을 케틀에 패이스팅시키고, 균질화기 처리한 후에 실시예 20 및 23 및 실시예 42, 43 및 46 에 대하여 수지 윤활에 사용하기 위한 그리스 조성물을 수득하였다.
실시예 25 및 실시예 48 의 증점제 E (나트륨 테레프탈라메이트) 를 사용하는 그리스의 경우, 증점제 E 의 원료 및 첨가제인 아민 및 지방산을 먼저 표 5 (실시예 25 의 경우) 및 표 9 (실시예 48 의 경우) 에 나타낸 비율 및 몰비로 칭량하여, 그리스 조성물의 총량이 1000 g 이 되게 하였다. 이후, 증점제 D 에 대한 원료인 메틸 N-옥타데실테레프탈레이트 및 베이스 오일의 일부를, 특히 그리스의 제조에 사용되는 3 ㎏ 용량의 케틀에 패이스팅하였다. 가열 및 교반하면서, 90 ℃ 의 온도에서 수중에 이미 교반되고 분산된 수산화나트륨 현탁액을 케틀에 천천히 섞고, 가열 및 교반하여 온도를 점차 170 ℃ 로 상승시키면서 반응을 수행하였다. 이후, 냉각을 고정된 속도로 수행하고, 증점제 E 를 포함하는 베이스 그리스를 수득하였다. 이후 상기 언급된 바와 같은 아민 및 지방산이 별도의 용기에서 베이스 오일에 용해되고 결합된 지방산 아민 염을 케틀에 패스팅시키고, 균질화기 처리한 후에, 실시예에 대하여 수지 윤활에 사용하기 위한 그리스 조성물을 수득하였다.
실시예 18, 19, 21, 22, 24, 40, 41, 44, 45 및 47 에 따른 증점제 혼합물을 사용하는, 수지 윤활에 사용하기 위한 그리스 조성물을 베이스 그리스가 상기 언급된 그리스 제조 방법을 사용함으로써 수득된 실시예 20, 23, 42, 43 및 46 의 그리스에 대해서와 유사한 방식으로 수득하였다.
비교예 1 내지 18 에 대한 그리스 조성물을 표 10 내지 12 에 나타낸 비율로 원료를 칭량하고, 상기 언급된 실시예에 대해 명시된 제조 방법을 수행함으로써 제조하였다.
하기 측정 및 실험을 수행하여, 실시예와 비교예의 특성 및 성능을 비교하였다.
1. 침투: JIS K2220-7 에 따라 측정함.
2. 적점: JIS K2220-8 에 따라 측정함.
3. 베이스 오일의 동점도: JIS K2283 에 따라 측정함.
4. 마찰 시험: 보덴 (Bowden) 유형 마찰 시험을 수행함. 즉, 수지 (시험 물질 1b) 와 짝지어진 수지 이외의 물질 (시험 물질 1a) 사이의 마찰 계수를 보덴 마찰 시험 장비를 사용하여 하기 시험 조건 하에 측정함.
(1) 시험 물질 1a:
물질 - 강철 S45C 및 구리 합금 ALBC2.
치수 - 외부 직경 5.0 ㎜ 및 길이 24 ㎜ 의 핀 형태, r = 2.5 ㎜ 의 반-타원체인 핀 팁 (pin tip), 및 접촉 표면은 약 1.0 ㎜ 직경의 평평한 부위로 잘라짐.
(2) 시험 물질 1b:
물질 - 폴리아미드 수지 (Toray Ltd. 사제의 66 Nylon/Amilan) 및 폴리아세탈 수지 (Dupont Ltd. 사제의 Delrin 500P)
치수 - 길이 200 ㎜, 폭 52 ㎜ 의 판.
(3) 온도: 25 ℃
(4) 슬라이딩 속도: 1.0 ㎜/s
(5) 하중: 870 g
(6) 접촉 표면의 표면 압력: 10 MPa
보덴 마찰 시험을 폴리아미드 수지와 강철 쌍에 대하여 모든 실시예 및 모든 비교예에 대해 수행하였고, 시험을 폴리아세탈 수지와 구리 합금 쌍에 대하여 선택적으로 수행하였다.
시험 결과
이를 표 1 내지 12 에 나타냈다.
토의
실시예 1 내지 25 의 그리스 조성물 (본 발명에 따름) 은 모두 반-고형 그리스 상태를 나타내었고, 침투는 268 내지 307 범위의 중간 경도의 값을 나타낸 한편, 적점은 180 ℃ 이상에서 또한 양호하였다. 또한, 보덴 마찰 시험에서 폴리아미드 수지와 강철 사이의 마찰 계수는 0.044 내지 0.059 이었고, 폴리아세탈 수지와 구리 합금 사이의 마찰 계수는 0.042 내지 0.056 으로 모두 낮았다. 실시예 26 내지 48 의 그리스 조성물 (본 발명에 따름) 은 모두 반-고형 그리스 상태를 나타내었고, 침투는 270 내지 305 범위의 중간 경도의 값을 나타낸 한편, 적점은 178 ℃ 이상에서 또한 양호하였다. 또한, 보덴 마찰 시험에서 폴리아미드 수지와 강철 사이의 마찰 계수는 0.048 내지 0.065 이었고, 폴리아세탈 수지와 구리 합금 사이의 마찰 계수는 0.049 내지 0.062 로 모두 낮았다. 이에 따라 양호한 윤활 성능이 수지와 수지 이외의 물질 예컨대 구리 합금 및 강철 사이에서 입증된다는 것이 명백하였다.
대조적으로, 비교예 1 내지 18 의 그리스 조성물은 모두 반-고형 그리스 상태를 나타내었고, 침투는 266 내지 302 범위의 중간 경도의 값을 나타낸 한편, 적점은 175 ℃ 이상에서 또한 양호하였으나, 보덴 마찰 시험에서 폴리아미드 수지와 강철 사이의 마찰 계수는 0.081 내지 0.127 이었고, 폴리아세탈 수지와 구리 합금 사이의 마찰 계수는 0.088 내지 0.121 로 또한 모두 높았다. 이는 수지와 수지 이외의 물질 예컨대 구리 합금 및 강철 사이의 윤활 상태에 관하여, 본 발명에 따른 실시예에 대해 모두 열등하였고, 윤활 성능 개선 효과가 얻어지지 않았다는 것이 명백하였다.
이러한 결과를 바탕으로, 수지 윤활에 사용하기 위한 본 발명의 그리스 조성물이 양호한 윤활 성능을 나타낸다는 것을 볼 수 있었다.
[표 1]
Figure 112011031961332-pct00002
[표 1 계속]
Figure 112011031961332-pct00003
[표 2]
Figure 112011031961332-pct00004
[표2 계속]
Figure 112011031961332-pct00005
[표 3]
Figure 112011031961332-pct00006
[표 3 계속]
Figure 112011031961332-pct00007
[표 4]
Figure 112011031961332-pct00008
[표 4 계속]
Figure 112011031961332-pct00009
[표 5]
Figure 112011031961332-pct00010
[표 5 계속]
Figure 112011031961332-pct00011
[표 6]
Figure 112011031961332-pct00012
[표 6 계속]
Figure 112011031961332-pct00013
[표 7]
Figure 112011031961332-pct00014
[표 7 계속]
Figure 112011031961332-pct00015
[표 8]
Figure 112011031961332-pct00016
[표 8 계속]
Figure 112011031961332-pct00017
[표 9]
Figure 112011031961332-pct00018
[표 9 계속]
Figure 112011031961332-pct00019
[표 10]
Figure 112011031961332-pct00020
[표 10 계속]
Figure 112011031961332-pct00021
[표 11]
Figure 112011031961332-pct00022
[표 11 계속]
Figure 112011031961332-pct00023
[표 12]
Figure 112011031961332-pct00024
[표 12 계속]
Figure 112011031961332-pct00025

Claims (10)

  1. 불포화 또는 포화 지방산의 아민 염 하나 이상이 베이스 오일 및 증점제를 포함하는 그리스 베이스 물질에 혼입되는, 수지 윤활에 사용하기 위한 그리스 조성물로서,
    불포화 또는 포화 지방산 아민 염이 하기 화학식 (1) 의 불포화 또는 포화 지방산 아민 염인 것을 특징으로 하고,
    불포화 또는 포화 지방산 아민 염의 총량이 그리스 조성물의 총량에 대하여 1 내지 5 질량% 의 범위인, 수지 윤활에 사용하기 위한 그리스 조성물:
    RCOO-R'NH3 + (1)
    [식 중,
    (i) R 은 15 내지 21 개의 탄소 원자를 갖는 불포화 탄화수소기이고, R' 은 8 내지 22 개의 탄소 원자를 갖는 포화 또는 불포화 선형 또는 분지형 탄화수소기이거나; 또는
    (ii) R 은 5 내지 21 개의 탄소 원자를 갖는 선형 포화 탄화수소기이고, R' 은 16 내지 18 개의 탄소 원자를 갖는 불포화 탄화수소기임].
  2. 제 1 항에 있어서, 증점제가 리튬 염, 리튬 12 히드록시 비누, 칼슘 비누, 나트륨 비누, 바륨 비누, 바륨 착물 비누, 칼슘 착물 비누, 알루미늄 착물 비누, 리튬 착물 비누, 벤톤, 클레이, 실리카, 트리칼슘 포스페이트, 칼슘 술포네이트 착물, 폴리우레아, 나트륨 테레프탈라메이트 및 이의 혼합물로부터 선택되는 그리스 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 불포화 지방산이 팔미토일산, 올레산, 박센산, 리놀산, 리놀렌산, 엘라에오스테아르산, 에이코사디엔산, 에이코사트리엔산, 아리키돈산 및 에루크산으로부터 선택되는 그리스 조성물.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 포화 지방산이 카프로산, 카프릴산, 펠라르곤산, 카프르산, 라우르산, 린데르산, 미리스트산, 츠즈익산 (tsuzuic acid), 피세톨레산, 미리스톨레산, 펜타데시클릭산, 팔미트산, 마르가르산, 스테아르산, 페트로셀린산, 엘라이드산, 투베르쿨로스테아르산, 아라키딘산 및 베헨산으로부터 선택되는 그리스 조성물.
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