KR20070085918A

KR20070085918A - 진동 대응 그리스 조성물 및 이것을 이용한 안내장치

Info

Publication number: KR20070085918A
Application number: KR1020077012940A
Authority: KR
Inventors: 히데카즈 미치오카; 요시오 타키; 히로시 니와
Original assignee: 티에치케이 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-11-08
Filing date: 2005-11-07
Publication date: 2007-08-27
Also published as: JPWO2006049280A1; EP1811012A4; CN101061205A; TW200624549A; US20070265177A1; WO2006049280A1; CN101061205B; EP1811012A1

Abstract

본 발명은 광유계 및/또는 합성유계의 윤활기유에 증조제와 그리스 성능을 개선하기 위한 첨가제를 배합하여 이루어지는 그리스 조성물에 있어서, 상기 첨가제로서 유기 몰리브덴과, 금속 술포네이트와, 금속 페네이트가 배합되어 있는 진동 대응 그리스 조성물이며, 진동을 수반하는 구동조건을 포함하는 안내장치에 사용하여도, 우수한 내마모성을 발휘하는 진동 대응 그리스 조성물을 제공한다. 또한, 이와 같은 진동 대응 그리스 조성물이 봉입되어, 우수한 내마모성을 발휘하는 안내장치를 제공한다.

그리스 조성물, 안내장치, 내마모성, 혼화주도, 동점도

Description

진동 대응 그리스 조성물 및 이것을 이용한 안내장치{GREASE COMPOSITION CONFORMING TO VIBRATION AND GUIDE EMPLOYING THE SAME}

본 발명은 다양한 장치의 베어링부, 슬라이딩부, 접합부 등의 안내장치에 있어서 윤활성을 부여하기 위해 이용되는 그리스 조성물에 관한 것으로, 특히, 예를 들면 직선 안내장치, 곡선 안내장치, 볼 나사, 볼 스플라인 등의 안내장치와 같이, 축(궤도레일이나 나사축 등)과 슬라이드 부재(슬라이딩대나 너트 부재 등)가 전동체(볼 또는 롤러)를 통하여 상대적으로 이동 자유롭게 계합(係合)하고, 이들 축과 슬라이드 부재가 진동을 수반하는 구동조건을 포함하는 안내장치에 이용하는데 매우 적합한 진동 대응 그리스 조성물 및 이것을 이용한 안내장치에 관한 것이다.

축과 슬라이드 부재가 전동체를 통하여 하중을 부하하면서 상대적으로 이동 자유롭게 계합하는 안내장치는, 그 운동의 기본이 구름 운동에 기초하기 때문에, 슬라이딩 저항이 낮다고 하는 이점이 있어, 공작기계나 반송장치를 비롯하여, 반도체 제조장치, 의료장치 등의 많은 용도로 이용되고 있다.

그리고, 이와 같은 안내장치에 있어서는, 축과 슬라이드 부재 사이의 슬라이딩 저항을 경감하고, 전동체 그 자체의 마모나 이것이 전주(轉走)하는 궤도레일이나 나사축 등의 축측의 전주면(rolling surface)이나 슬라이딩대나 너트 부재 등의 슬라이드 부재측의 부하 전주면의 마모를 억제하며, 축과 슬라이드 부재 사이의 고정밀도의 운동을 장기에 걸쳐 유지할 필요로부터, 관련된 전동체의 표면이나 상기 축측의 전주면 및 슬라이드 부재측의 부하 전주면을 그 사용조건에 따라 적절한 윤활을 행하는 것이 필요하고, 종래에 있어서도 많은 윤활방법이 채용되고 있으며, 그 대표적인 것으로서 다양한 그리스 조성물이 제안되어 있다.

예를 들면, 일본국 특허공개 평10-169657호 공보에는, 와이어 본더용 장치나 공작기계 등에서 사용되는 전동장치에 있어서, 증조제로서 우레아 화합물 5~25중량%와, 기유(base oil)로서 40℃ 동점도 20~300㎟/s의 합성 탄화수소유, 에스테르유, 및 광유에서 선택된 적어도 1종 55~94중량%를 함유하는 그리스에, 유기 몰리브덴 0.5~10중량%와 칼슘술포네이트 및/또는 바륨술포네이트 0.5~10중량%를 첨가해서 얻어진 그리스 조성물을 봉입하여, 미소 스트로크의 요동운동에서의 내프레팅 성능을 개선하는 것이 제안되어 있다.

또한, 일본국 특허공개 2002-053884호 공보에는 (a)기유, (b)소정의 구조식을 가지는 디우레아계 증조제, (c)염기성 금속 술포네이트, 염기성 금속 살리실레이트, 및 염기성 금속 페네이트(phenate)에서 선택된 적어도 1종의 금속염 화합물, 및 (d)알케닐숙신산 무수물을 포함하는 그리스 조성물이, 압송성이나 함수시의 전단 안정성 및 방녹성이 우수하여, 제철소의 연속 주조설비 베어링이나 압연기 베어링 등의 용도에 매우 적합하다는 것이 기재되어 있다.

또한, 일본국 특허공개 2002-053889호 공보에는, 티오황산소다 0.05~30중량%를 포함하는 그리스 조성물에 칼슘살리실레이트, 마그네슘살리실레이트, 칼슘페네 이트 및 칼슘술포네이트에서 선택된 적어도 1종의 첨가제 0.1~5중량%를 배합하여, 방녹성이나 내마모성이 우수하며, 특히 다량의 물과 접촉하는 조건하에서 사용되는 철강설비나 식품기계 등의 베어링, 톱니바퀴 등에 매우 적합한 그리스 조성물이 제안되어 있다.

그리고 또한, 일본국 특허공개 2003-147378호 공보에는, 기유로서의 합성 에스테르유와, Li비누계 증조제와, 칼슘술포네이트를 포함하고, 또한, 상기 칼슘술포네이트가 칼슘 함유량 0.2~20중량%임과 동시에 기유와 증조제의 합계량 100중량부에 대하여 0.5~10중량부의 비율로 포함되어 있으며, 이것에 의해 구름 베어링의 음향성능과 내프레팅성이 동시에 개선된 그리스 조성물이 제안되어 있다.

또한, 일본국 특허공표 2004-518014호 공보에는, 기유 및 증점제를 포함하는 그리스 조성물에, 티오황산나트륨 0.05~30중량%와, 살리실산칼슘, 살리실산마그네슘, 칼슘페네이트 및 술폰산칼슘으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제 0.1중량%이상을 함유시켜서, 극압성, 방녹성 및 내마모성이 우수하여 각종 공업의 기계장치에서 이용되는 베어링 및 기어에 있어서 매우 적합하게 이용되는 그리스 조성물이 제안되어 있다.

그리고, 일본국 특허공개 2004-043781호 공보에는, 그리스 조성물에 관한 것이 아니라 윤활유 조성물에 관한 것이기는 하지만, 극성촉진제의 존재하에 산성 몰리브덴 화합물과 소정의 염기성 질소화합물을 반응시켜 얻어진 유용성 옥시몰리브덴 착체와, 소정의 몰리브덴디티오카르바메이트를 포함하고, 마찰저감 성능이 개선되어, 자동차 제조업 등에서 이용하는 엔진유 등으로서 유용한 윤활유 조성물이 제 안되어 있다.

그런데, 최근, 예를 들면 머시닝센터, NC선반, 드릴센터 등의 공작기계나, 예를 들면 칩마운터, 본더 등의 실장기 등의 분야에 있어서는, 보다 한층의 생산효율의 향상이나 고택트한 가공/실장 등이 요구되고 있고, 예를 들면 왕복운동에 대해서도, 큰 리드의 볼 나사나 리니어 모터 등이 사용되게 되어, 지금까지의 속도 60m/분 정도까지 및 가감속도 1G 정도까지의 사용조건으로부터 속도 90m/분 이상, 경우에 따라서는 200m/분 이상이며 가감속도 1G 이상, 경우에 따라서는 4G 이상에서의 사용조건이 요구되도록 되어 오고 있다.

예를 들면, 사출성형기 등의 분야에서 이용되는 배출 로봇용의 안내장치(예를 들면, LM 가이드 등)에 있어서는 최대 480m/분의 고속도 및 최대 10G의 고가감속도에서, 또한 생산설비 등의 분야에서 이용되며 리니어 모터/벨트로 구동되는 반송장치 등에 있어서는 최대 240~300m/분의 고속도 및 최대 6G의 고가감속도에서 각각 사용되는 등, 안내장치가 지금까지 경험한 적이 없는 고속도 및 고가감속도의 사용조건하에서 사용되는 경우가 있다.

그리고, 안내장치가 이와 같은 고속도(120m/분 이상) 및 고가감속도(2G 이상)의 사용조건하에서 사용된 경우, 본 발명자들의 검토에 의하면, 지금까지 관찰된 적이 없는 새로운 마모의 문제가 발생하고 있다.

즉, 축과 슬라이드 부재가 전동체를 통하여 상대적으로 이동하는 안내장치에 있어서는, 예를 들면 수송 중 등에, 접촉하는 2면 사이(축의 전주면과 전동체 사이 및 슬라이드 부재의 전주면과 전동체 사이)에 상대적인 반복 미소 미끄러짐이 발생 하면, 이 접촉하는 2면 사이, 즉 윤활성능이 요구되는 전동체의 표면이나 축이나 슬라이드 부재의 전주면(이하, 이들을 "윤활면"이라 칭하는 경우가 있음)에 유막 부족이 발생하고, 이들 윤활면이 윤활 불충분하게 되어 이상 마모가 발생하는, 이른바 유사 프레팅 현상이 관찰된다.

그런데, 종래의 프레팅 현상에 대해서는, 축과 슬라이드 부재 사이에 상대적인 이동이 없는 경우나 이동이 있어도 극히 저속인 경우, 윤활면에 유막 부족이 발생하고, 이것이 원인으로 마모가 발생하여 부식이 생긴다고 생각되고 있어, 지금까지는, 축과 슬라이드 부재가 전동체를 통하여 상대적으로 이동하고 있는 경우에는, 주변으로부터 윤활면에 윤활유나 그리스 등의 윤활제가 공급되어서, 그곳에 유막이 형성되어 유막 부족이 발생하는 일이 없으며, 프레팅 현상에 기초한 마모도 발생하는 일은 없다고 생각되고 있었다.

그러나, 본 발명자들이 직선 안내장치(리니어 가이드)를 이용하여 속도 90m/분 이상 및 가감속도 1G 이상이라고 하는 고속·고가감속하의 사용조건에서 왕복운동시킨 경우에 있어서의 마모에 대하여 상세하게 검토한 결과, 의외로, 지금까지의 사용조건(속도 60m/분 이하 및 가감속도 1G 이하)에서는 관찰된 적이 없는, 게다가, 프레팅 현상과 유사한 마모가, 스트로크 엔드 뿐만 아니라, 가감속역이나 등속역(等速域)에 있어서도 관찰되었다.

또한, 본 발명자들은 이 고속·고가감속하의 사용조건에서의 마모에 대해서 더욱 상세하게 검토한 결과, 직선 안내장치의 왕복운동 중에 그 스트로크 엔드나 가감속역, 특히 스트로크 엔드에 있어서 미진동이 발생하고, 또한, 이때의 미진동 은 지금까지의 통상의 사용조건(속도 60m/분 이하 및 가감속도 1G 이하)에서는 그 진폭이 기껏해야 5㎛ 정도였던 것이, 속도 90m/분 이상 및 가감속도 1G 이상이라고 하는 고속·고가감속하의 사용조건이 되면 5~20㎛로까지 높아지며, 이 강한 미진동이 원인이 되어 우선 스트로크 엔드에 프레팅 현상과 유사한 마모가 발생하고, 점차 가감속역에서 등속역으로 확대되어 가며, 또한 이때에, 스트로크 엔드에서의 마모에 의해 발생한 마모분이 가감속역에서 등속역으로 확산되어, 가감속역이나 등속역에서의 마모를 촉진하는 것을 밝혀내었다.

또한, 지금까지의 통상의 사용조건(속도 60m/분 이하 및 가감속도 1G 이하)이더라도, 진폭 10㎛ 이상의 진동이 수반되면, 스트로크 엔드에서의 마모에 의해 발생한 마모분이 가감속역에서 등속역으로 확산되어, 가감속역이나 등속역에서의 마모를 촉진하는 것을 확인하였다.

특허문헌 1: 일본국 특허공개 평10-169657호 공보

특허문헌 2: 일본국 특허공개 2002-053884호 공보

특허문헌 3: 일본국 특허공개 2002-053889호 공보

특허문헌 4: 일본국 특허공개 2003-147378호 공보

특허문헌 5: 일본국 특허공표 2004-518014호 공보

특허문헌 6: 일본국 특허공개 2004-043781호 공보

그래서, 본 발명자들은 사용도중에 불가피적으로 진폭이 큰 진동이 발생하는 구동조건을 포함하는 안내장치에 이용되어도, 확실히 우수한 내마모성을 발휘할 수 있는 진동 대응 그리스 조성물에 대해서 예의 검토한 결과, 의외인 것으로는, 그리스 성능을 개선하기 위한 첨가제로서 유기 몰리브덴, 금속 술포네이트 및 금속 페네이트의 3성분을 동시에 병용함으로써, 이 문제를 확실히 해결할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은, 진동을 수반하는 구동조건을 포함하는 안내장치에 사용하여도, 우수한 내마모성을 발휘하는 진동 대응 그리스 조성물을 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 이와 같은 진동 대응 그리스 조성물이 봉입되어, 우수한 내마모성을 발휘하는 안내장치를 제공하는 것에 있다.

즉, 본 발명은 광유계 및/또는 합성유계의 윤활기유에 증조제와 그리스 성능을 개선하기 위한 첨가제를 배합하여 이루어지는 그리스 조성물에 있어서, 상기 첨가제로서 유기 몰리브덴과, 금속 술포네이트와, 금속 페네이트를 배합한 것을 특징으로 하는 진동 대응 그리스 조성물이다.

또한, 본 발명은 이와 같은 진동 대응 그리스 조성물이 봉입되어 있는 것을 특징으로 하는 안내장치이다.

본 발명에 있어서, 사용되는 윤활기유는 그것이 광유계여도, 또한, 합성계여도 좋지만, 그 동점도(JIS K2220.23;40℃)에 대해서는 5㎟/s 이상 25㎟/s 이하, 바람직하게는 9㎟/s 이상 21㎟/s 이하인 것이 좋다. 이 동점도(JIS K2220.23;40℃)가 5㎟/s보다 낮으면, 윤활성능이 저하한다고 하는 문제가 발생하고, 반대로, 25㎟/s보다 높아지면, 프레팅 특성이 저하한다고 하는 문제가 발생하는 경우가 있다.

이와 같은 조건을 만족하는 윤활기유로서는, 구체적으로는, 광유계의 윤활기유로서, 예를 들면, 석유정제업의 윤활유 제조과정에서 통상 행해지고 있는 방법에 의해 얻어지는 것이고, 예를 들면 원유를 상압증류 또는 감압증류하여 얻어진 윤활유 유분(留分; fraction)에, 용제 탈력, 용제추출, 수소화 분해, 용제 탈랍(solvent dewaxing), 수소화 정제, 황산 세정, 백토 처리 등의 처리 중 어느 1개 이상의 처리를 행하여 정제한 것을 들 수 있다.

또한, 상기의 합성계의 윤활기유로서, 예를 들면, 폴리부텐, 1-옥텐올리고머, 1-데센올리고머 등의 폴리α-올레핀 또는 이들의 수소화물 등의 합성 탄화수소유나, 디트리데실글루타레이트, 디2-에틸헥실아디페이트, 디이소데실아디페이트, 디트리데실아디페이트, 디3-에틸헥실세바케이트 등의 디에스테르류, 트리메틸올프로판카프릴레이트(trimethylolpropane caprylate), 트리메틸올프로판펠라르고네이트(trimethylolpropane pelargonate), 펜타에리스리톨2-에틸헥사노에이트, 펜타에리스리톨펠라르고네이트(pentaerythritol pelargonate) 등의 폴리올에스테르류 등의 에스테르계 합성유, 폴리옥시알킬렌글리콜 등의 폴리글리콜계 합성유나, 폴리페닐에테르, 디알킬디페닐에테르 등의 페닐에테르 합성유나, 실리콘유 등의 실리콘계 합성유나, 알킬나프탈렌, 알킬벤젠 등의 방향족계 합성유나, 불소계 합성유, 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 혼합유 등을 들 수 있다. 이들 광유계나 합성계의 윤활기유는 그 1종만을 단독으로 이용할 수 있는 것 외에, 2종 이상의 혼합물로서도 이용할 수도 있다.

또한, 본 발명의 진동 대응 그리스 조성물을 구성하는 증조제에 대해서는, 종래부터 안내장치나 그 외의 베어링 등에 이용하는 그리스에 있어서 통상 사용되고 있는 것을 이용할 수 있고, 예를 들면, 우지계 칼슘 비누, 피마자유계 칼슘 비누, 알루미늄 비누, 나트륨 비누, 우지계 리튬 비누, 피마자유계 리튬 비누 등의 금속 비누계의 것이나, 칼슘콤플렉스, 알루미늄콤플렉스, 리튬콤플렉스 등의 복합형 비누계의 것이나, 방향족 디우레아, 지방족 디우레아, 지환식 디우레아, 트리우레아, 폴리우레아 등의 우레아계의 것이나, 나트륨테레프탈라메이트(sodium terephthalamate), PTFE 등의 유기계의 것이나, 유기화 벤토나이트, 실리카겔 등의 무기계의 것 등을 들 수 있고, 바람직하게는 지방족 디우레아이며, 이들은 그 1종만을 단독으로 이용할 수 있는 것 외에, 2종 이상의 혼합물로서도 이용할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 그리스 성능을 개선하기 위한 첨가제로서, 유기 몰리브덴, 금속 술포네이트 및 금속 페네이트의 3성분이 병용 사용된다.

여기서, 유기 몰리브덴으로서는, 예를 들면 디티오카르바민산몰리브덴, 디티오인산몰리브덴, 몰리브덴디티오카르바메이트 등을 들 수 있으며, 이들은 그 1종만을 단독으로 이용할 수 있는 것 외에, 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다. 이 유기 몰리브덴은 금속 접촉 방지제로서의 작용을 발휘한다고 생각된다.

또한, 본 발명에서 첨가제로서 이용하는 금속 술포네이트는 예를 들면 아연술포네이트, 나트륨술포네이트 등의 금속 술포네이트나, 칼슘술포네이트, 바륨술포네이트 등의 알칼리토류 금속 술포네이트 등을 들 수 있고, 바람직하게는 아연 술포네이트나 알칼리토류 금속 술포네이트이며, 보다 바람직하게는 아연술포네이트, 칼슘술포네이트, 및 바륨술포네이트이다. 이들 금속 술포네이트는 그 1종만을 단독으로 이용할 수 있는 것 외에, 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다. 이 금속 술포네이트는 구름 수명 향상제로서의 작용을 발휘한다고 생각된다.

이 금속 술포네이트의 특히 바람직한 사용의 양태는, 아연술포네이트와 칼슘술포네이트를 중량비 1:3~3:1의 비율, 바람직하게는 1:2~2:1의 비율로 병용 사용하는 것이며, 이와 같이 아연술포네이트와 칼슘술포네이트를 병용함으로써, 수명 향상과 마모 저감의 효과가 보다 한층 향상된다고 하는 이점이 발생한다.

또한, 본 발명에서 첨가제로서 이용하는 금속 페네이트는 탄소수 8 이상, 바람직하게는 9~22의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기를 가지는 알킬페놀, 황화알킬페놀 및 알킬페놀-알데히드 축합물의 알칼리토류 금속염을 포함하는 것이고, 알킬페놀에서 유도되는 통상의 금속 페네이트 외에, 황화알킬페놀에서 유도되는 황화페네이트, 및 알킬페놀-알데히드 축합물에서 유도되는 메틸렌 결합 페네이트가 포함된다.

이 금속 페네이트의 구체예로서는, 매우 적합하게는 칼슘페네이트, 바륨페네이트, 마그네슘페네이트 등을 들 수 있고, 보다 바람직하게는 칼슘페네이트이다. 이들 금속 페네이트는 그 1종만을 단독으로 이용할 수 있는 것 외에, 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다. 이 금속 페네이트는 고체 윤활제의 성능 향상의 작용을 발휘한다고 생각된다.

본 발명의 진동 대응 그리스 조성물에 있어서, 상기의 증조제, 유기 몰리브덴, 금속 술포네이트, 및 금속 페네이트의 첨가량에 대해서는, 증조제가 5중량%이상 20중량%이하, 바람직하게는 6중량%이상 12중량%이하이고, 유기 몰리브덴이 2중량%이상 8중량%이하, 바람직하게는 4중량%이상 6중량%이하이며, 또한, 금속 술포네이트가 1중량%이상 7중량%이하, 바람직하게는 3중량%이상 5중량%이하이고, 또한, 금속 페네이트가 0.2중량%이상 3중량%이하, 바람직하게는 0.5중량%이상 1.5중량%이하이다.

증조제의 첨가량이 5중량%보다 적으면, 연화에 의한 기름의 유출의 문제가 발생하고, 반대로, 20중량%보다 많아지면, 경화에 의한 저항증대의 문제가 발생한다. 또한, 유기 몰리브덴의 첨가량이 2중량%보다 적으면, 금속 접촉에 의한 마모의 문제가 발생하고, 반대로, 8중량%보다 많아지면, 교반저항이 증대한다고 하는 문제가 발생한다. 또한, 금속 술포네이트의 첨가량이 1중량%보다 적으면, 구름 수명의 저하라고 하는 문제가 발생하고, 반대로, 7중량%보다 많아도 효과가 포화하여 비용이 늘어날 뿐이다. 또한, 금속 페네이트의 첨가량이 0.2중량%보다 적으면, 마모 저감효과가 감소한다고 하는 문제가 발생하고, 반대로, 3중량%보다 많아도 효과가 포화하여 비용이 늘어날 뿐이다.

상기의 윤활기유, 증조제, 및 3성분으로 이루어지는 첨가제를 포함하는 본 발명의 진동 대응 그리스 조성물은, 그 사용목적이나 사용대상에 따라 다르지만, 예를 들면 안내장치에 봉입하여 이용하는 경우에는, 그 혼화주도(worked penetration)(JIS K2220.7;25℃)가 바람직하게는 250 이상인 것이 좋고, 압송성의 관점에서 보다 바람직하게는 310~350이다. 안내장치에 이용하는 경우에 있어서 이 혼화주도(JIS K2220.7;25℃)가 250보다 낮으면, 교반저항이 증대한다고 하는 문제가 있고, 또한, 385를 넘어서 커지면 고속운동에 의해 비산해 버려, 결과적으로 윤활불량이 되는 경우가 있다.

본 발명의 진동 대응 그리스 조성물 중에는, 종래 이러한 종류의 그리스에 배합되는 다양한 제3성분, 예를 들면, 지방산/글리세롤 등과 같은 혼화주도 조정제, 아미노산화물, 페놀 등과 같은 산화방지제, 숙신산 무수물 등과 같은 방녹제, 인산에스테르 등과 같은 극압 첨가제, 지방산/에스테르 등과 같은 유성 향상제, 인산 에스테르 등과 같은 마모 저감제 등과 같은 금속 불활성제 등을 필요에 의해 필요한 범위에서 첨가해도 좋다.

본 발명의 진동 대응 그리스 조성물은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 다양한 장치의 베어링부, 슬라이딩부, 접합부 등의 안내장치에 있어서 윤활성을 부여하기 위해 이용되고, 보다 구체적으로는, 전동체(볼 또는 롤러)의 전주면을 가지는 축(궤도레일이나 나사축 등)과, 상기 전주면에 상대하는 전동체의 전주면을 가지며, 상기 전동체를 통하여 상기 축에 계합함과 동시에 이 축을 따라 상대적으로 이동하는 슬라이드 부재(슬라이딩대나 너트 부재 등)와, 이들 축과 슬라이드 부재 사이에 개재되는 전동체를 구비하고, 상기 축과 슬라이드 부재가 상대운동을 했을 때에 진동을 수반하는 사용조건을 포함하는, 예를 들면 직선 안내장치, 곡선 안내장치, 볼 나사, 볼 스플라인 등의 안내용 장치에 매우 적합하게 이용된다.

그리고, 이 진동 대응 그리스 조성물의 사용시에는, 안내장치의 축과 슬라이드 부재 사이에 형성되어 전동체가 개재하는 윤활영역에 봉입되는데, 이 때에 그리스 조성물을 안내장치에 봉입하는 방법 및 수단에 대해서는, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 그리스 조성물의 혼화주도가 250 이상이면 급지경로(oil supply passage) 막힘의 문제도 없다.

이것을, 예를 들면 직선 안내장치에 대하여, 직선 슬라이딩용 볼 베어링을 예로 하여 설명하면, 이하와 같다.

즉, 직선 슬라이딩용 볼 베어링(직선 안내장치)(B)은 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 궤도레일(궤도축)(1)과, 이 궤도레일(1)을 따라 슬라이딩하는 슬라이딩대(슬라이드 부재)(2)와, 이들 궤도레일(1)과 슬라이딩대(2) 사이에서 하중을 부하하면서 전주하는 볼(3)로 구성되어 있고, 상기 궤도레일(1)에는 그 좌우 양 어깨부에 각각 쌍의 전주홈(rolling groove)(윤활면)(1a,1b)이 형성되며, 또한, 상기 슬라이딩대(2)에는 그 좌우 양 모퉁이부에 상기 궤도레일(1)의 전주홈(1a,1b)과 더불어 볼(3)의 부하 볼 전주로를 형성하는 좌우 쌍의 부하 전주홈(윤활면)(2a,2b)이 형성되어 있음과 동시에 볼(3)의 무부하 볼 전주로를 형성하는 무부하 볼 전주구멍(4a,4b)이 형성되어 있고, 또한, 상기 슬라이딩대(2)의 전후 양단부에는 상기 부하 볼 전주로와 무부하 볼 전주로 사이를 연통 연결하여 볼(3)의 무한궤도를 구성하는 도시 외의 볼 방향 전환로를 가지는 엔드플레이트(5)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 각 엔드플레이트(5)의 외측면에는 각각 선단이 궤도레일(1)에 미끄럼 접합하는 엔드실(end seal; 6)이 설치되어 있고, 또한, 상기 슬라이딩대(2)에는 선단이 궤도레일(1)의 상면에 당접하는 이너실(7)과 선단이 궤도레일(1)의 측면에 당접하는 사이드실(8)이 설치되어 있으며, 이들 엔드실(6), 이너실(7) 및 사이드실(8)에 의해 궤도레일(1)의 좌우 양 어깨부와 이것에 대응하는 슬라이딩대(2)의 좌우 양 모퉁이부 사이에 그리스를 봉입하는 밀폐공간이 형성되어 있고, 또한, 어느 한쪽의 엔드플레이트(5)에는 이 엔드플레이트(5)에 형성된 볼 방향 전환로로부터 상기 각 밀폐공간 내에 그리스를 분배하여 충전하는 그리스 니플(9)이 설치되어 있다.

이 직선 슬라이딩용 볼 베어링(B)으로의 진동 대응 그리스 조성물의 봉입은 예를 들면, 그리스건에 상기 그리스를 장전하고, 직선 슬라이딩용 볼 베어링(B)의 그리스 니플(9)로부터 궤도레일(1)의 좌우 양 어깨부와 슬라이딩대(2)의 좌우 양 모퉁이부 사이에 형성된 밀폐공간 내에 충전함으로써 행해진다.

<발명의 효과>

본 발명의 진동 대응 그리스 조성물은 진동을 수반하는 구동에서의 사용조건에 있어서도 우수한 내마모성을 발휘하는 것이며, 다양한 안내장치, 특히 볼 또는 롤러(전동체)를 통하여 축(궤도레일이나 나사축 등)과 슬라이드 부재(슬라이딩대나 너트 부재 등)가 상대운동을 했을 때에 진동을 수반하는 사용조건을 포함하는, 예를 들면 직선 안내장치, 곡선 안내장치, 볼 나사, 볼 스플라인 등의 안내장치에 이용하는데 매우 적합한 그리스 조성물이다.

또한, 본 발명의 안내장치에 의하면, 상기의 진동 대응 그리스 조성물이 그 윤활영역에 봉입되어 있으므로, 설령 진동을 수반하는 사용조건하(속도 90m/분 이상의 고속도 및 1G 이상)에서 사용되어도 이상 마모의 발생을 가급적으로 억제할 수 있어, 장기에 걸쳐 슬라이딩 안정성을 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 진동 대응 그리스 조성물이 사용되는 직선 슬라이딩용 볼 베어링(직선 안내장치)을 나타내는 부분 절제 사시 설명도이다.

도 2는 마모 평가시험에서 이용한 시험기의 정면 및 측면을 나타내는 설명도이다.

도 3은 도 2의 시험기에 세트된 상태의 공시체를 나타내는 부분 확대 설명도이다.

도 4는 도 2의 시험기에 세트된 공시체(M)에 있어서의 시험조건에서의 이동속도와 진동과의 관계를 나타내는 그래프도이다.

도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 그리스 조성물이 봉입된 공시체(M)에 대하여 측정된 마모 상황(길이mm-깊이㎛)을 나타내는 그래프도이다.

도 6은 비교예 1에 따른 그리스 조성물이 봉입된 공시체(M)에 대하여 측정된 마모 상황(길이mm-깊이㎛)을 나타내는 그래프도이다.

도 7은 비교예 2에 따른 그리스 조성물이 봉입된 공시체(M)에 대하여 측정된 마모 상황(길이mm-깊이㎛)을 나타내는 그래프도이다.

<부호의 설명>

B: 직선 슬라이딩용 볼 베어링(직선 안내장치)

M: 공시체 1: 궤도레일(궤도축)

1a, 1b: 전주홈(윤활면) 2: 슬라이딩대(슬라이드 부재)

2a, 2b: 부하 전주홈(윤활면) 3: 볼

4a, 4b: 무부하 볼 전주구멍 5: 엔드플레이트

6: 엔드실 7: 이너실

8: 사이드실 9: 그리스 니플

10: 플레이트 11: 로드셀

12: 접시 스프링 13: 하중 부하용 축

14: 가속도 진동센서

이하, 실시예 및 비교예에 기초하여, 본 발명의 매우 적합한 실시형태를 구체적으로 설명한다.

또한, 이하의 각 실시예 및 비교예에 있어서는, 각 실시예 및 비교예에서 조제한 그리스 조성물을 직선 슬라이딩용 볼 베어링(이하, 간단히 "직선 가이드"라 칭함)에 충전하여 공시체(M)를 구성하고, 이 공시체(M)를 하기의 마모 평가시험을 위한 시험기에 탑재하여 시험을 행하고, 각 그리스 조성물의 성능을 조사하여 평가하였다.

[마모 평가시험]

도 2에 나타내는 직선 가이드 하중 내구 시험기(Daito Seiki사 제품)에, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 1군의 직선 가이드(THK사 제품, 상품명: SHS25R1UU+580LP) 1대당 봉입량 2.5㎤의 그리스 조성물(초기 급지만)을 봉입하여 구성한 공시체(M)를 편입하고, 이 공시체(M)에는 플레이트(10), 로드셀(11), 접시 스프링(12) 및 하중 부하용 축(13)을 배치함과 동시에 상기 플레이트(10)에는 가속도 진동센서(14)를 장착하여, 시험장치를 구성하였다.

이와 같이 구성한 시험장치를 이용하여, 공시체(M)에 대하여 상기 하중 부하 용 축(13)을 통하여 하중 부하용 축(14)으로부터 11.05kN의 하중을 부하시키고, 공시체(M)를 최고 속도 60m/s, 스트로크 350mm, 가속도 9.8m/s²에 94Hz의 진동을 수반하는 구동조건에서 주행시켜, 공시체(M)를 구성하는 궤도레일(1)의 스트로크 중의 전동체 전주면의 마모를 평가하였다.

또한, 이때에, 가속도 진동센서(14)를 통하여, 공시체(M)를 구성하는 궤도레일(1)과 슬라이딩대(2) 사이의 상대적인 이동속도와 진동을 동시에 측정하고, 이 공시체(M)에 있어서의 이동속도(b)와 진동(a)과의 관계를 조사하였다. 결과는 도 4에 나타내는 바와 같으며, 왕복운동 중의 왕로만의 데이터가 나타나 있지만, 복로의 데이터는 이 왕로의 데이터와 대칭적이고, 이동속도(b)는 그래프 좌축에 나타나며, 최고 이동속도가 60m/분을 나타내고 있고, 또한, 진동(a)은 그래프 우축에 나타나며, 가속역, 등속역 및 감속역의 어느 곳에도 진동의 발생이 관측되었다.

[실시예 1 및 비교예 1]

표 1에 나타내는 동점도(JIS K2220.23; 40℃)를 가지는 윤활기유에 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트와 옥틸아민 및 스테아릴아민을 몰비 1:1의 비율로 첨가하고, 반응시켜 표 1에 나타내는 비율로 지방족 우레아(증조제)를 포함하는 베이스 그리스를 조제하고, 이 베이스 그리스에 유기 몰리브덴[유기 몰리브덴 B(ADEKA사 제품, 상품명: 사쿠라루브 600)]과, 금속 술포네이트[아연술포네이트(KING INDUSTRIES사 제품, 상품명: NA-SUL ZS) 및 칼슘술포네이트]와, 칼슘페네이트를 표 1에 나타내는 비율로 첨가해서 균일하게 혼합하여, 표 1에 나타내는 혼화주도(JIS K2220.7: 25℃), 및 적점(JIS K2220.8)을 가지는 실시예 1 및 비교예 1의 그리스 조성물을 조제하였다.

[비교예 2]

또한, 동점도(JIS K2220.23; 40℃) 28의 에스테르계 합성유에, 디우레아계 증조제 15중량%와, 산화방지제, 방녹제, 내마모제 및 금속 불활성제를 합계로 10중량% 포함하고, 표 1에 나타내는 혼화주도(JIS K2220.7; 25℃), 고속 사구식 내하중 성능(ASTM D 2596), 적점(JIS K2220.8), 및 사용온도 범위를 가지는 시판의 그리스(THK사 제품, 상품명: AFC)를 비교예 2의 그리스 조성물로 하였다.

상기 실시예 1 및 비교예 1~2의 그리스 조성물에 대하여, 각각 같은 조건에서 마모 평가시험을 행하고, 주행거리(km)와 전주면의 마모 상태를 조사하였다.

결과를 표 1에 나타냄과 동시에, 이 마모 평가시험에서 측정된 마모 상황(길이mm-깊이㎛)을 도 5(실시예 1), 도 6(비교예 1), 및 도 7(비교예 2)에 각각 나타낸다.

표 1에 나타내는 결과로부터 명백하듯이, 실시예 1의 그리스 조성물은 마모 평가시험에서의 주행거리가 434km이고, 도 5에 나타나 있는 바와 같이 전주면의 마모량이 거의 0㎛로 우수한 내마모성을 가지고 있다.

이에 비해서, 비교예 1~2의 각 그리스 조성물은 마모 평가시험에서의 주행거리가 각각 117km 및 261km이고, 도 6 및 도 7에 나타나 있는 바와 같이 전주면의 마모량이 각각 6㎛ 및 2㎛로, 상기 실시예 1의 그리스 조성물에 비하여 내마모성이 뒤떨어져 있다.

본 발명의 진동 대응 그리스 조성물은 다양한 장치의 베어링부, 슬라이딩부, 접합부 등의 안내장치, 특히 축과 슬라이드 부재가 상대운동했을 때에 진동을 수반하는 사용조건을 포함하는 직선 안내장치, 곡선 안내장치, 볼 나사, 볼 스플라인 등의 안내장치와 같은 안내장치에 있어서, 우수한 내마모성을 발휘하는 것이며, 이와 같은 안내장치에 봉입하여 사용한 경우, 이상 마모의 발생을 가급적으로 억제할 수 있으며, 장기에 걸쳐 슬라이딩 안정성을 유지할 수 있어, 그 실용적 가치가 높은 것이다.

Claims

광유계 및/또는 합성유계의 윤활기유에 증조제와 그리스 성능을 개선하기 위한 첨가제를 배합하여 이루어지는 그리스 조성물에 있어서, 상기 첨가제로서 유기 몰리브덴과, 금속 술포네이트와, 금속 페네이트를 배합한 것을 특징으로 하는 진동 대응 그리스 조성물.
제1항에 있어서, 상기 윤활기유는 그 동점도(JIS K2220.23; 40℃)가 5~25㎟/s의 범위인 것을 특징으로 하는 진동 대응 그리스 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 증조제가 지방족 디우레아인 것을 특징으로 하는 진동 대응 그리스 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 술포네이트가, 아연술포네이트, 칼슘술포네이트, 바륨술포네이트, 및 나트륨술포네이트에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 진동 대응 그리스 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 페네이트가, 알칼리토류 금속 페네이트에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 진동 대응 그리스 조성물.
제5항에 있어서, 상기 알칼리토류 금속 페네이트가, 칼슘 페네이트인 것을 특징으로 하는 진동 대응 그리스 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 윤활기유에, 증조제 5~20중량%와, 유기 몰리브덴 2~8중량%와, 금속 술포네이트 1~7중량%와, 금속 페네이트 0.2~3중량%가 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 대응 그리스 조성물.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 혼화주도(JIS K2220.7; 25℃)가 250 이상인 것을 특징으로 하는 진동 대응 그리스 조성물.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 진동 대응 그리스 조성물이 봉입되어 있는 것을 특징으로 하는 안내장치.