KR101964745B1

KR101964745B1 - 그리스 조성물

Info

Publication number: KR101964745B1
Application number: KR1020170096199A
Authority: KR
Inventors: 손정훈; 박영훈; 송구호
Original assignee: 주식회사 베어링아트
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2019-08-13
Also published as: KR20190012737A

Abstract

본 발명은 그리스 조성물 총 중량에 대해, 기유 70 중량부 내지 80 중량부, 우레아계 증주제 10 중량부 내지 20 중량부, 및 포스페이트계 화합물 1 중량부 내지 10 중량부를 포함하는 그리스 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 그리스 조성물은 내마모성 및 내열성 등을 향상시킬 수 있으므로, 고온 및 고속 회전에서도 안정하고 우수한 성능 및 수명을 증대시킬 수 있다.

Description

그리스 조성물 {GREASE COMPOSITION}

본 발명은 그리스 조성물에 관한 것이다.

윤활용 그리스(grease)는 자동차 산업, 컨베이어 기술, 기계공학, 사무기기, 산업 공장 및 기계설비뿐만 아니라, 가정용 제품, 및 오락용 전자제품 등의 분야에도 널리 사용되고 있다.

특히, 롤러베어링 또는 마찰베어링 등에 사용되는 그리스는 마찰되고 미끄러지는 양면사이에 두 부분을 분리하고 하중을 운반하는 기름막을 형성한다. 이로써, 금속제 표면이 상호간 마찰에 의해 마모됨을 방지할 수 있는 것이다. 이러한 그리스는 높은 수준의 요구사항을 충족해야 하는데, 예를 들면 매우 빠르거나 느린 회전 속도, 고속 회전이나 오랜 시간 가열로 인한 높은 온도, 또는 저온에서 작동하는 베어링·항공·우주운송에서 사용되는 경우와 같이 매우 낮은 온도조건에서도 윤활제가 정상적으로 작용해야 한다.

일반적으로, 예를 들어 2000 내지 8000 rpm 수준의 고속 베어링은 산업 분야의 전반에 걸쳐 능률 향상을 위해 널리 적용되고 있고, 이에 따라 여러 종류의 그리스가 적용되고 있다. 이러한 고속 베어링용 그리스는 고온 환경하에서도 윤활 수명이 보장될 수 있도록 저가의 광유 보다는 합성유, 및 우레아 또는 리튬 증주제를 사용하는 것이 보편적이다.

현재, 자동차 산업의 발전과 변천으로 전기 모터의 사용이 증가하면서 모터의 회전 속도가 현저히 높아지고 있으며, 이로 인해 기존의 베어링용 그리스는 고온 조건에서 전단 안전성, 즉 외부 물리적 힘에 의해 그리스가 연화되는 정도 및 마모 방지 특성을 만족시키는데 어려움이 있다. 이에 따라, 장수명, 저진동성과 같은 물성을 만족시키지 못하고 있는 실정이다.

따라서, 상기 종래 문제를 해결하기 위하여, 고온 및 고속 회전에서의 열적 특성을 강화하고, 베어링의 마찰 마모를 최소화함으로써 장수명 특성 및 우수한 물성을 구현할 수 있는 그리스 조성물의 개발이 필요한 실정이다.

일본공개특허 제 2014-019742 호

본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 고온 및 고속 회전에서도 장수명 특성, 내열성 및 내마모성을 향상시킬 수 있는 그리스 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 일 실시예에 따라, 그리스 조성물 총 중량에 대해, 기유 70 중량부 내지 80 중량부, 우레아계 증주제 10 중량부 내지 20 중량부, 및 포스페이트계 화합물 1 중량부 내지 10 중량부를 포함하는 그리스 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 그리스 조성물은 고온 및 고속 회전에서도 내마모성 및 내열성 등을 향상시킬 수 있으며, 고속 조건에서도 안정하면서도 장수명의 윤활 특성을 구현할 수 있다.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 그리스 조성물은 그리스 조성물 총 중량에 대해, 기유 70 중량부 내지 80 중량부, 우레아계 증주제 10 중량부 내지 20 중량부, 및 포스페이트계 화합물 1 중량부 내지 10 중량부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 그리스 조성물은 기유 및 우레아계 증주제를 사용함으로써 열적 특성 및 고온 성능을 향상시킬 수 있으며, 포스페이트계 화합물을 포함함으로써, 마찰 마모를 최소화할 수 있으므로, 고온 및 고속 회전에서도 안정하고 우수한 성능을 구현할 수 있으며 수명을 증대시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 그리스 조성물은 기유, 우레아계 증주제 및 포스페이트계 화합물을 포함하며, 이들 각각의 구체적인 설명은 하기와 같다.

A. 기유

본 발명의 일 실시예에 따른 그리스 조성물에 포함되는 기유는 열적 특성을 강화하고 고온 수명을 향상시키기 위해 (A1) 에스테르 및 (A2) 폴리알파올레핀(PAO)의 혼합유를 포함할 수 있다.

상기 (A1) 에스테르로서는, 폴리올에스테르, 지방족 디에스테르 및 방향족 에스테르일 수 있다.

상기 폴리올에스테르로서는, 지방족 다가 알코올과 직쇄상 혹은 분지상 지방산과의 에스테르를 들 수 있다. 상기 폴리올에스테르를 형성하는 지방족 다가 알코올로서는, 네오펜틸글루콜, 트리메틸올프로판, 디트리메틸올프로판, 트리메틸올에탄, 디트리메틸올에탄, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨 및 트리펜타에리트리톨 등을 들 수 있다. 또한, 지방산으로서는, 탄소수 4 내지 22인 것을 사용할 수 있고, 구체적으로 부탄산, 헥산산, 펠라르곤산, 카프르산, 운데실산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 올레산, 스테아르산, 이소스테아르산 및 트리데실산 등을 들 수 있다. 또한, 상기한 지방족 다가 알코올과 직쇄상 혹은 분지상 지방산과의 부분 에스테르도 사용할 수 있다. 이들 부분 에스테르는 지방족 다가 알코올과 지방산의 반응 몰수를 적절히 조절하여 반응시킴으로써 얻어진다.

이와 같은 폴리올에스테르는 100℃에 있어서의 동점도가 1㎟/s 이상 50㎟/s 이하일 수 있고, 구체적으로 2㎟/s 이상 40㎟/s 이하, 더욱 구체적으로, 3㎟/s 이상 20㎟/s 이하일 수 있다. 상기 동점도가 1㎟/s 이상이면 증발 손실이 적을 수 있고, 또한 상기 동점도가 50㎟/s 이하이면, 점성 저항에 의한 에너지 손실이 억제되어, 저온 하에서의 시동성이나 회전성이 우수하다.

상기 지방족 디에스테르로서는, 지방족 이염기산디에스테르가 바람직하게 사용된다. 상기 지방족 이염기산디에스테르의 카르복실산 성분으로서는, 탄소수 6부터 10까지의 직쇄상 또는 분지상의 지방족 이염기산이 바람직하고, 구체적으로는, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산 및 이들과 동등한 성상을 갖는 것을 들 수 있다. 또한, 알코올 성분으로서는, 탄소수 6부터 18까지의 지방족 알코올이 바람직하고, 구체적으로는 헥실알코올, 헵틸알코올, 옥틸알코올, 노닐알코올, 데실알코올, 운데실알코올, 도데실알코올, 트리데실알코올, 테트라데실알코올 및 펜타데실알코올 및 이들의 이성체를 들 수 있다.

이와 같은 지방족 디에스테르는 100℃에 있어서의 동점도가 1㎟/s 이상 50㎟/s 이하인 것이 바람직하고, 1.5㎟/s 이상 30㎟/s 이하인 것이 보다 바람직하고, 2㎟/s 이상 20㎟/s 이하인 것이 특히 바람직하다. 상기 동점도가 1㎟/s 이상이면 증발 손실이 적고, 또한 상기 동점도가 50㎟/s 이하이면, 점성 저항에 의한 에너지 손실이 억제되어, 저온 하에서의 시동성이나 회전성이 우수하다.

상기 방향족 에스테르로서는, 방향족 일염기산, 방향족 이염기산, 방향족 삼염기산 및 방향족 사염기산 등 다양한 타입의 카르복실산과 알코올과의 에스테르를 사용할 수 있다. 방향족 이염기산으로서는, 프탈산, 이소프탈산 등을 들 수 있다. 방향족 삼염기산으로서는, 트리멜리트산 등을 들 수 있다. 방향족 사염기산으로서는, 피로멜리트산 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 트리멜리트산트리옥틸, 트리멜리트산트리데실 및 피로멜리트산테트라옥틸 등의 방향족 에스테르유를 바람직하게 들 수 있다.

이와 같은 방향족 에스테르는 100℃에 있어서의 동점도가 1㎟/s 이상 50㎟/s 이하인 것이 바람직하고, 1.5㎟/s이상 30㎟/s 이하인 것이 보다 바람직하고, 2㎟/s 이상 20㎟/s 이하인 것이 특히 바람직하다. 상기 동점도가 1㎟/s 이상이면 증발 손실이 적고, 또한 상기 동점도가 50㎟/s 이하이면, 점성 저항에 의한 에너지 손실이 억제되어, 저온 하에서의 시동성이나 회전성이 우수하다.

상술한 폴리올에스테르, 지방족 디에스테르 및 방향족 에스테르는 각각 단독으로 폴리알파올레핀과 혼합하거나, 또는 모두 폴리알파올레핀에 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 컴플렉스 에스테르로서 사용할 수 있다. 컴플렉스에스테르란, 다염기산과 다가의 알코올을 원료로 하여 합성되는 에스테르이고, 통상 원료에는 일염기산도 포함된다. 본 발명에서는 지방족 다가 알코올과, 탄소수 4부터 18까지의 직쇄상 또는 분지상의 지방족 모노카르복실산, 직쇄상 또는 분지상의 지방족 이염기산, 또는 방향족 이염기산, 삼염기산, 사염기산을 포함하는 컴플렉스 에스테르를 적절히 사용할 수 있다.

상기 컴플렉스 에스테르의 형성에 사용되는 지방족 다가 알코올로서는, 트리메틸올프로판, 트리메틸올에탄, 펜타에리트리톨 및 디펜타에리트리톨 등을 들 수 있다. 또한, 지방족 모노카르복실산으로서는, 탄소수 4부터 18까지의 지방족 모노카르복실산, 구체적으로는, 헵타데실산, 스테아르산, 노나데칸산, 아라킨산, 베헨산 및 리그노세르산 등을 들 수 있다. 지방족 이염기산으로서는, 숙신산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 운데칸디오산, 도데칸디오산, 트리데칸디오산, 카르복시옥타데칸산, 카르복시메틸옥타데칸산 및 도코산디오산 등을 들 수 있다.

상술한 각종 에스테르를 제조하기 위한 에스테르화 반응으로서는, 예를 들어 알코올(1가 혹은 다가 알코올)과 카르복실산(일염기산 또는 다염기산)을 소정의 비율로 반응시키면 된다. 혹은, 부분 에스테르화하고, 다음에 그 부분 에스테르화물과 카르복실산을 반응시켜도 되고, 또는 산의 반응 순서를 역으로 해도 되고, 혹은 산을 혼합하여 에스테르화 반응에 제공할 수 있다.

한편, 상기 (A2) 폴리알파올레핀(PAO)은 알파올레핀의 중합체(올리고머)인데, 단량체인 알파올레핀의 탄소수로서는, 점도 지수나 증발성의 관점에서, 예를 들어 6부터 20까지, 구체적으로 8부터 16까지, 더욱 구체적으로 10부터 14까지일 수 있다.

또한, 상기 폴리알파올레핀으로서는, 저증발성 및 에너지 절약의 관점에서, 알파올레핀의 2량체부터 5량체까지일 수 있다. 또한, 상기 폴리알파올레핀은 목적하는 성상에 맞추어, 알파올레핀의 탄소수와 그 배합비, 중합도를 조절할 수 있다.

알파올레핀의 중합 촉매로서는, BF₃ 촉매, AlCl₃ 촉매, 지글러형 촉매, 메탈로센 촉매 등이 사용 가능하다. 종래, 100℃ 동점도가 30㎟/s 미만인 저점도 PAO에는 BF₃ 촉매가 사용되고, 30㎟/s 이상인 PAO에는 AlCl₃ 촉매가 사용되어 왔지만, 저증발성 및 에너지 절약의 관점에서, 특히 BF₃ 촉매나 메탈로센 촉매를 사용할 수 있다. BF₃ 촉매는 물, 알코올, 에스테르 등의 촉진제와 함께 사용되지만, 이들 중에서도, 점도 지수, 저온 물성, 수율의 점에서 알코올, 특히 1-부탄올일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기유는 폴리알파올레핀과 에스테르의 비율이, 중량비로 5:95 내지 95:5, 구체적으로 50:50 내지 93:7, 보다 구체적으로는 70:30 내지 80:20일 수 있다.

또한, 상기 혼합 기유는 100℃에 있어서의 동점도가 1㎟/s 이상 30㎟/s 이하, 구체적으로 2㎟/s 이상 20㎟/s 이하일 수 있다. 상기 동점도가 1㎟/s 이상이면 윤활성이 우수함과 함께 증발 손실이 적고, 또한 상기 동점도가 30㎟/s 이하이면, 점성 저항에 의한 에너지 손실이 억제되어, 저온 하에서의 시동성이나 회전성이 우수하다. 또한 40℃에 있어서의 동점도가 20㎟/s 이상 65㎟/s 이하, 구체적으로 20㎟/s 이상 50㎟/s 이하일 수 있다.

상기 기유는 그리스 조성물 총 중량에 대해 70 중량부 내지 80 중량부일 수 있다. 만일, 상기 기유의 함량이 70 중량부 미만인 경우, 윤활성 및 내열성이 열악해지는 문제가 있을 수 있고, 80 중량부를 초과하는 경우, 내구성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다.

B. 우레아계 증주제

본 발명의 일 실시예에 따른 그리스 조성물은 내열성 및 고온 수명을 증대시키기 위해 우레아계 증주제를 포함할 수 있다. 상기 우레아계 증주제는 내열성이 우수하고, 내브레이크성을 향상시킬 뿐 아니라, 저마찰 특성을 향상시킬 수 있다.

상기 우레아계 증주제는, 예를 들어 하기 화학식 1로 표현되는 우레아계 화합물을 포함할 수 있다.

<화학식 1>

상기 화학식 1에서,

R₁과 R₂는 각각 독립적으로, 탄소수 6 또는 7의 방향족 탄화수소, 탄소수 6 또는 7의 사이클로헥실기 또는 탄소수 6 내지 20의 지방족 탄화수소이다. 구체적으로, 상기 R₁과 R₂는 각각 독립적으로, 탄소수 6 내지 20의 지방족 탄화수소이고, 더욱 구체적으로 탄소수 6 내지 20의 사슬형 지방족 탄화수소이다. 만일, 상기 화학식 1의 R₁과 R₂가 사슬형 지방족 탄화수소인 경우, 방향족 또는 방향족이 아닌 고리형 탄화수소를 포함하는 경우에 비해, 전단 안전성과 소음 방지 성능을 향상시킬 수 있으며, 고속 회전시 발생하는 열에 의한 그리스의 연화현상과 소음을 방지할 수 있다. 또한, 상기 사슬형 지방족 탄화수소를 함유하는 우레아계 증주제를 사용하는 경우, 리튬계 증주제를 사용한 경우에 비해 고온 및 고속 회전시의 열화방지 및 수명 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기 화학식 1의 우레아계 증주제는 1당량의 디이소시아네이트와 2당량의 알킬, 사이클로 또는 아릴아민을 윤활기유 존재 하에서 반응시켜 제조할 수 있다. 이 때, 우레아계 증주제는 원료가 되는 아민의 종류를 달리하여 그 내열성을 조절하거나, 2이상의 아민을 사용하는 경우에는 혼합되는 아민의 혼합비를 조절하여 내열성을 조절할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 아민으로는 지방족 아민 및 지환족 아민, 그리고 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

여기서, 디이소시아네이트의 예로는 4,4-메틸렌비스(페닐이소시아네이트)를 사용할 수 있으며, 아민의 예로는 탄소수가 6 내지 7개인 방향족아민 또는 사이클로헥실아민, 또는 탄소수가 6 내지 20개인 지방족 아민을 사용할 수 있다.

상기 우레아계 증주제의 함량은 그리스 조성물 총 중량에 대해 10 중량부 내지 20 중량부일 수 있다. 만일, 상기 우레아계 증주제의 함량이 10 중량부 미만인 경우, 주도가 묽어지며 내구성이 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 특히 고온에서의 열화 방지 효과가 미미할 수 있고, 20 중량부를 초과하는 경우, 윤활성 및 저온성이 열악해지는 문제가 있을 수 있다.

C. 포스페이트계 화합물

본 발명의 일 실시예에 따른 그리스 조성물은 마모방지를 위해 포스페이트계 화합물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 포스페이트계 화합물은 아민 포스페이트계 화합물을 포함할 수 있다.

상기 아민 포스페이트계 화합물은 tert-알킬아민-디메틸포스페이트, 페닐아민-포스페이트 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 이때, 상기 tert-알킬아민-디메틸포스페이트의 tert-알킬 부분의 탄소수는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 1∼24일 수 있다.

상기 포스페이트계 화합물은 금속을 함유하는 포스페이트계 화합물을 포함할 수 있으나, 금속이 함유되지 않은 경우, 베어링 내부의 마모 방지 기능과 회전시 온도 상승을 최소화하여 고속 회전을 가능하게 할 수 있다. 또한, 베어링 윤활 수명을 증대시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 포스페이트계 화합물은 그리스 조성물 총 중량에 대해 예를 들어 1 중량부 내지 10 중량부, 구체적으로 2 중량부 내지 5 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 만일, 상기 포스페이트계 화합물의 함량이 1 중량부 미만인 경우, 마모방지 효과가 미미할 수 있으며, 10 중량부를 초과하는 경우, 더 이상의 효과 증진이 없으므로, 경제적으로 또는 물성적으로 이득이 없을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에스테르 및 폴리알파올레핀의 혼합 기유 및 포스페이트계 화합물의 혼합 중량비는 구체적으로 95:5 내지 90:10일 수 있다. 상기 범위의 혼합비를 갖는 그리스 조성물의 경우 고온에서의 열화 방지 및 고온 수명 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.

D. 첨가제

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 그리스 조성물은 다양한 첨가제를 포함할 수 있다. 본 발명의 그리스 조성물에 첨가 할 수 있는 첨가제로서는, 그리스에 통상적으로 사용되고 있는 것이면 사용 가능하다.

예를 들면, 상기 그리스 조성물은 산화방지를 위한 산화방지제를 포함할 수 있다. 상기 산화방지제는 산화방지 효과를 발휘하고 본 발명의 물성을 저해하지 않는 한, 통상적으로 사용되는 화합물을 사용할 수 있으며, 예를 들면 아민계 화합물을 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로 N-n-부틸-p-아미노페놀, 4,4'-테트라메틸디아미노디페닐메탄, α-나프틸아민, N-페닐-α-나프틸아민 및 페노티아진으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

상기 산화방지제는 그리스 조성물 총 중량에 대해, 예를 들어 1 중량부 내지 5 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 만일, 상기 산화방지제의 함량이 1 중량부 미만인 경우, 산화방지효과가 미미할 수 있으며, 5 중량부를 초과하는 경우, 과량 사용으로 인해 오히려 물성이 저하될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 그리스 조성물은 부식방지를 위한 술폰산염계 화합물을 포함할 수 있다.

상기 술폰산염계 화합물은 하기 화학식 2의 화합물을 포함할 수 있다:

<화학식 2>

[R₄-SO₃]nM

상기 화학식 2에서,

R₄는 알킬기, 알케닐기, 알킬나프틸기, 디알킬나프틸기, 알킬페닐기 또는 석유 고비점 유분 잔기이고,

M은 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 아연, 또는 암모늄 이온이며,

n은 M의 가수이다.

구체적으로, R₄에서, 상기 알킬 또는 알케닐은, 직쇄 또는 분지이며, 탄소수는 2∼22이다. R₄로서는, 알킬기의 탄소수가 예를 들면 6∼18, 구체적으로 8∼12, 보다 구체적으로 9인 디알킬나프틸기이다.

또한, 상기 M은 알칼리 토류 금속 또는 아연일 수 있으며, 알칼리 토류 금속으로서는 칼슘을 포함할 수 있다.

또한, n은 M의 가수로, 1 내지 2이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 술폰산염계 화합물은 아연 염 및 칼슘 염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 술폰산염계 화합물은 디노닐나프탈렌술폰산 아연염 및/또는 디노닐나프탈렌술폰산 칼슘염일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 그리스 조성물 중의 술폰산염계 화합물의 함량은 그리스 조성물 총 중량에 대해 0.5 내지 5 중량부의 양일 수 있다.

또한, 상기 그리스 조성물은 상기 산화방지제로서 아민계 화합물 및 부식방지제로서 술폰산염계 화합물 외에도 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위내에서 다양한 첨가제를 포함할 수 있다.

상기 성분들을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 그리스 조성물은 내마모성 및 내열성 등을 향상시킬 수 있으며, 특히 140 ℃ 이상의 고온 및 10,000rpm 이상, 구체적으로 20,000rpm 이상의 고속 회전의 고속 베어링에 사용될 경우에도 안정하고 우수한 성능을 발휘하여 수명을 증대시킬 수 있다. 또한, 상기 그리스 조성물은 혼화주도가 예를 들면, KS M ISO 2137방법에 의거하여 측정시 NLGI 2등급, 즉 265 내지 295를 가지므로 베어링 내부에서의 윤활 기능을 용이하게 구현할 수 있다. 따라서, 상기 그리스 조성물은 전기차 및 산업용 모터 등 다양하게 적용가능 하며 고효율 에너지 절감 및 친환경적인 고속 및 고하중용으로 유용하게 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

실시예

실시예 1

하기 표 1에 따른 각 성분 및 함량을 사용하여 그리스 조성물을 제조하였다.

구체적으로, 우선, 하기 표 1에 표기된 아민계 화합물, 아민 포스페이트계 화합물, 술폰산염계 화합물 및 사슬형 지방족 우레아계 증주제를 KS M 2014에 의해 측정시, 40℃에 있어서의 동점도 53.38㎟/s, 100℃에 있어서의 동점도 7.571㎟/s, 점도 지수 104인 에스테르 및 폴리알파올레핀의 혼합 기유(에스테르 및 폴리알파올레핀의 중량비는 70 : 30 중량비이고, 에스테르 기유는 Hatco사의 Hatcol 2932, PAO 기유는 Chevron사의 PAO6 제품을 사용)에 용해시켜, 그리스 조성물을 얻었다.

실시예 2

하기 표 1과 같이 디티오 포스페이트 아연염(Rhein chemie사의 RC3180)의 포스페이트계 화합물을 달리 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 그리스 조성물을 얻었다.

실시예 3 내지 4

하기 표 1과 같이 기유 및 포스페이트계 화합물의 함량을 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 그리스 조성물을 얻었다.

실시예 5

하기 표 1과 같이 포스페이트계 화합물로서 금속디티오 포스페이트를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 그리스 조성물을 얻었다.

실시예 6

하기 표 1과 같이 술폰산염계 화합물을 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 그리스 조성물을 얻었다.

실시예 7

하기 표 1과 같이 사슬형 지방족 우레아계 증주제 대신 지환족 우레아계 증주제를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 그리스 조성물을 얻었다.

비교예 1

하기 표 2와 같이 혼합 기유 대신 40℃에 있어서의 동점도 80㎟/s, 100℃에 있어서의 동점도 11㎟/s인 에스테르 오일을 사용하고, 포스페이트계 화합물을 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 그리스 조성물을 얻었다.

비교예 2

하기 표 2와 같이 혼합 기유 대신 40℃에 있어서의 동점도 48㎟/s, 100℃에 있어서의 동점도 7.6㎟/s인 에스테르 오일을 사용하고, 증주제로서 리튬 비누 증주제를 사용하였으며, 포스페이트계 화합물을 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 그리스 조성물을 얻었다.

비교예 3

하기 표 2와 같이 포스페이트계 화합물을 사용하지 않고, 리튬 복합체 증주제를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 그리스 조성물을 얻었다.

비교예 4 내지 6

하기 표 2와 같이 포스페이트계 화합물의 사용량을 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 그리스 조성물을 얻었다.

비교예 7

하기 표 2와 같이 포스페이트계 화합물 대신 페닐포스포러스계 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 그리스 조성물을 얻었다.

비교예 8

하기 표 2와 같이 40℃에 있어서의 동점도 65.21 ㎟/s, 100℃에 있어서의 동점도 9.621㎟/s, 점도 지수 129인 에테르 및 폴리알파올레핀의 혼합 기유 (에테르는 LB 100, MATSUMURA사, 폴리알파올레핀 기유는 Chevron사의 PAO 6 제품 사용)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 그리스 조성물을 얻었다.

하기 표 1 및 2의 실시예 및 비교예에서 사용한 화합물은 다음과 같다:

에스테르유: 트리멜리테이틱 에스테르

에테르계: 알킬 디페닐 에테르

PAO(폴리알파올레핀):

혼합 기유 : 에스테르 기유는 Hatco사의 Hatcol 2932, PAO 기유는 Chevron사의 PAO6 제품 사용

사슬형 지방족 우레아계 증주제:

지환족 우레아계 증주제:

리튬 비누 증주제: 리튬 스테아레이트

리튬 복합체 증주제: 리튬 스테아레이트와 아젤레이트의 혼합물

포스페이트계 화합물 1: 아민포스페이트(BASF사의 IRGALUBE 349)

포스페이트계 화합물 2: 디티오 포스페이트 아연염(Rhein chemie사의 RC3180)

페닐포스포러스계 화합물: BASF사의 IRGALUBE TPPT(Triphenyl phosphorothionate)

아민계 화합물: Bis(4-옥틸 페닐) 아민(Rhein chemie사의 RC7001)

술폰산염계 화합물: 칼슘 술포네이트(Lubrizol사의 Alox 165)

성분		실시예1 (중량부)	실시예2 (중량부)	실시예3 (중량부)	실시예4 (중량부)	실시예5 (중량부)	실시예 6 (중량부)	실시예 7 (중량부)
기유	에스테르	60	60	61	55	60	61	60
기유	PAO	26	26	26	23	26	26	26
사슬형 지방족 우레아계 증주제		10	10	10	10	10	10
지환족 우레아계 증주제								10
리튬계 증주제
산화방지제	아민계 화합물	1	1	1	1	1	1	1
마모방지제	포스페이트계 화합물 1	2		1	10		2	2
마모방지제	포스페이트계 화합물 2		2			2
부식방지제	술폰산염계 화합물	1	1	1	1	1		1
총합		100	100	100	100	100	100	100

성분		비교예 1 (중량부)	비교예 2 (중량부)	비교예 3 (중량부)	비교예 4 (중량부)	비교예 5 (중량부)	비교예6 (중량부)	비교예7 (중량부)	비교예8 (중량부)
기유	에스테르	88	83	57	62	62	54	61
	에테르								43
	PAO			24	26	26.2	23	26	43
지방족 우레아계 증주제		10			10	10	10	10	10
리튬-비누 증주제			15
리튬-복합체 증중제				17
산화방지제	아민계 화합물	1	1	1	1		1	1	1
마모방지제	포스페이트계 화합물 1					0.8	11		2
마모방지제	페닐포스포러스계 화합물							1
부식방지제	술폰산염계 화합물	1	1	1	1	1	1	1	1
총합		100	100	100	100	100	100	100	100

실험예

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 그리스 조성물의 물성을 하기와 같이 측정하였으며, 이러한 결과를 표 3 및 4에 나타내었다.

1. 혼화주도 : KS M ISO 2137방법에 의거하여 측정하였다.

2. 혼화안정도 : KS M 2051 방법에 의거하여 측정하였다.

3. 적점: KS M ISO 2176방법에 의거하여 측정하였다.

4. 이유도 : KS M 2050 방법에 의거하여 측정하였다.

5. 증발량 : KS M 2037 방법에 의거하여 측정하였다.

6. 동판부식 : KS M 2088에 의거하여 측정하였다.

7. 내마모 (Wear Resistance) : ASTM D 2266에 의거 4-볼 마모 지름 (4-Ball Wear Diameter)을 측정하였다.

8. 융착하중 : ASTM D 2596에 의거하여 측정하였다.

9. 저온토크 : KS M 2130에 의거하여 측정하였다.

10. 베어링 수명 추가: ASTM D1741에 의거하여 하기의 조건으로, 베어링 수명 시험을 행하였다. 그리고, 베어링 수명이 다된 시간을 측정하고, 그 시간을 나타냈다. 시험 시간 2000시간 이상에서 합격으로 하고, 2000시간 이상인 경우는, 「2000<」로 나타냈다.

베어링 형식: 6306

회전수: 20,000rpm

시험 온도: 150℃

시험 하중: 방사상 221N, 축상 178N

운전 조건: 연속

물성			단위	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7
색상			-	연두	연두	연두	연두	연두	연두	연두
기유	동점도	40℃	㎟/s	53.38	53.38	53.38	53.38	53.38	53.38	53.38
	동점도	100℃	㎟/s	7.571	7.571	7.571	7.571	7.571	7.571	7.571
	점도지수		-	104	104	104	104	104	104	104
혼화주도			-	277	268	280	279	272	278	284
혼화안정도			-	37	52	39	61	41	45	40
적점			℃	>280	>280	>280	>280	>280	>280	>280
이유도			Wt%	1.1	1.4	1.8	2.0	2.2	2.1	1.2
증발량			Wt%	0.38	0.29	0.31	0.33	0.30	0.24	0.27
동판부식			grade	1b	2a	1b	2c	1b	1b	1b
4구 내마모			mm	0.38	0.44	0.51	0.41	0.47	0.49	0.40
4구 융착하중			kgf	100	100	80	100	100	100	100
베어링수명			시간	2000<	1420	1350	1510	1250	1140	2000<
저온토크	starting		gf.cm	3,621	4301	3726	3744	4032	4112	3625
저온토크	running		gf.cm	914	1025	1005	983	1017	1107	908

물성			단위	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5	비교예 6	비교예 7	비교예 8
색상			-	베이지	연회색	연노랑	연노랑	연노랑	연노랑	연노랑	연노랑
기유	동점도	40℃	㎟/s	80	48	53.38	53.38	53.38	53.38	53.38	65.21
	동점도	100℃	㎟/s	11	7.6	7.571	7.571	7.571	7.571	7.571	9.621
	점도지수		-	-	-	104	104	104	104	104	129
혼화주도			-	270	245	280	282	290	287	279	283
혼화안정도			-	54	67	49	47	52	49	58	49
적점			℃	>280	>280	>280	>280	>280	>280	>280	>280
이유도			Wt%	1.6	0.5	1.3	1.8	2.0	2.4	1.8	1.7
증발량			Wt%	0.21	0.42	0.41	0.35	0.29	0.31	0.35	0.29
동판부식			grade	1a	1a	1a	1b	1b	2a	1a	1b
4구 내마모			mm	0.71	0.97	0.53	0.64	0.43	0.55	0.51	0.55
4구 융착하중			kgf	160	126	126	100	100	80	100	100
베어링 수명			시간	1860	1750	1230	860	1780	1470	1220	1380
저온토크	starting		gf.cm	3,971	3,627	2,867	3835	3642	3895	3811	4326
저온토크	running		gf.cm	771	859	1,283	995	891	972	1021	1325

상기 표 3 및 4에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 7은 비교예 1 내지 8에 비해 혼화 안정도, 내마모성, 저온토크, 융착하중 및 베어링 수명 특성 등의 물성이 향상됨을 알 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 실시예 1 내지 7의 조성물은 비교예 1 내지 8에 비해 상당히 작은 마모 흔적을 나타내어서 내마모성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있으며, 이유도 또한 비교예에 대비하여 상대적으로 낮아, 장기적인 윤활이 가능할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 그리스 조성물을 이용하는 경우, 베어링 수명 시험 결과 2000h(시간) 이상의 높은 수준의 결과를 가져올 수 있으며, 낮은 저온 토크 성능으로 저온에서 고온까지 넓은 온도 범위 내에서 윤활이 가능한 것을 확인할 수 있다.

Claims

그리스 조성물 총 중량에 대해,
기유 70 중량부 내지 80 중량부,
우레아계 증주제 10 중량부 내지 20 중량부, 및
포스페이트계 화합물 1 중량부 내지 10 중량부
를 포함하고,
상기 기유는 에스테르 및 폴리알파올레핀(PAO)의 혼합유를 포함하는 것으로서, 100℃에서의 동점도가 1 mm²/s 이상 30 mm²/s 이하이며, 40℃에서의 동점도가 20 mm²/s 이상 65 mm²/s 이하인 것인 그리스 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 포스페이트계 화합물은 아민 포스페이트계 화합물을 포함하는 것인 그리스 조성물.
청구항 2에 있어서,
상기 아민 포스페이트계 화합물은 tert-알킬아민-디메틸포스페이트, 페닐아민-포스페이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인 그리스 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 우레아계 증주제는 하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것인 그리스 조성물:
<화학식 1>

상기 화학식 1에서,
R1과 R2는 각각 독립적으로, 탄소수 6의 방향족 탄화수소, 탄소수 6의 사이클로헥실기 또는 탄소수 6 내지 20의 지방족 탄화수소이다.
청구항 4에 있어서,
상기 화학식 1의 R₁과 R₂는 각각 독립적으로, 탄소수 6 내지 20의 사슬형 지방족 탄화수소인 것인 그리스 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 기유 및 포스페이트계 화합물의 중량비는 95:5 내지 90:10인 것인 그리스 조성물.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 에스테르 및 폴리알파올레핀의 중량비는 70:30 내지 80:20인 것인 그리스 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 그리스 조성물은 아민계 화합물을 1 중량부 내지 5 중량부의 양으로 더 포함하는 것인 그리스 조성물.
청구항 9에 있어서,
상기 아민계 화합물은 N-n-부틸-p-아미노페놀, 4,4'-테트라메틸디아미노디페닐메탄, α-나프틸아민, N-페닐-α-나프틸아민 및 페노티아진으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 그리스 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 그리스 조성물은 술폰산염계 화합물을 0.5 중량부 내지 5 중량부의 양으로 더 포함하는 것인 그리스 조성물.
청구항 11에 있어서,
상기 술폰산염계 화합물은 하기 화학식 2의 화합물을 포함하는 것인 그리스 조성물:
<화학식 2>
[R₄-SO₃]nM
상기 화학식 2에서,
R₄는 알킬기, 알케닐기, 알킬나프틸기, 디알킬나프틸기, 알킬페닐기 또는 석유 고비점 유분 잔기이고,
M은 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 아연, 또는 암모늄 이온이며,
n은 M의 가수이다.
청구항 1에 있어서,
상기 그리스 조성물은 10,000rpm 이상의 고속 베어링에 이용되는 것인 그리스 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 그리스 조성물의 혼화주도는 265 내지 295인 것인 그리스 조성물.