KR20120136365A

KR20120136365A - 앵귤러 볼베어링을 사용한 허브 유닛 베어링용 그리스 조성물 및 허브 유닛 베어링

Info

Publication number: KR20120136365A
Application number: KR20127024505A
Authority: KR
Inventors: 오사무 사이타; 타카시 아주마; 마사미치 야마모토
Original assignee: 교도유시 가부시끼가이샤
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2012-12-18
Also published as: US20120314985A1; US9012386B2; EP2540813A4; EP2540813B1; JP5214649B2; CN102770514A; JP2011178824A; WO2011105601A1; CN102770514B; EP2540813A1

Abstract

본 발명에 의해 (a) 하기 식 (I)~ (III)으로 표시되는 디우레아 혼합물인 증주제,
(I): R¹-NHCONH-R²-NHCONH-R¹
(II): R¹-NHCONH-R²-NHCONH-R³
(III): R³-NHCONH-R²-NHCONH-R³
(R¹ = 시클로헥실기, R² = C6 ~ 15의 2가의 방향족 탄화수소기이며, R³ = C12 ~ 20의 직쇄 또는 분기 알킬기, {R¹/(R¹+R³)} × 100 = 85 ~ 95 몰%)
(b) 기유,
(c) 디알킬디티오카르밤산몰리브덴, 및
(d) 칼슘설포네이트
를 함유하는 앵귤러 볼베어링을 사용한 허브 유닛 베어링용 그리스 조성물을 제공하는 것으로, 본 발명의 그리스 조성물은 허브 유닛 베어링에서 그리스 누출이 적고, 내박리성, 베어링 윤활수명이 우수하다.

Description

앵귤러 볼베어링을 사용한 허브 유닛 베어링용 그리스 조성물 및 허브 유닛 베어링{GREASE COMPOSITION FOR HUB UNIT BEARING EQUIPPED WITH ANGULAR CONTACT BALL BEARING, AND HUB UNIT BEARING}

본 발명은 앵귤러 볼베어링을 사용한 허브 유닛 베어링용 그리스 조성물 및 그것을 봉입한 것을 특징으로 하는 앵귤러 볼베어링을 사용한 허브 유닛 베어링에 관한 것이다.

허브 유닛 베어링용 그리스 조성물로서 지금까지 다수의 조성물이 보고되었다. 예를 들면 특허문헌 1에는 특정 우레아, 유기 몰리브덴을 사용한 그리스는 플레이킹 및 윤활 수명을 의미있게 연장하고, 프레팅을 저감할 수 있다고 개시되었다. 특허문헌 2에는 방향족 디우레아를 증주제로 하고, 방청제로서 카르복시산계 방청제, 카르복시산염계 방청제 및 아민계 방청제의 3종, 마모 방지제로서 유기아연 화합물 또는 유황-인계 화합물을 배합하여 이루어지는 그리스는 내박리성, 내마모성, 내프레팅성 및 내부식성이 우수하다고 개시되었다. 특허문헌 3에는 방향족 디우레아를 증주제로 하며, 또한 유기 몰리브덴 화합물 및 유기아연 화합물로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하는 그리스는 물에 의한 부식 및 물로부터 발생하는 수소에 기인한 박리를 억제하는 효과가 있다고 개시되었다.

한편, 등속 조인트를 효율적으로 윤활하고, 효과적으로 마찰을 저감하며, 진동의 발생을 방지할 수 있는 등속 조인트용 그리스 조성물로서, 기유, 우레아계 증주제, 몰리브덴디티오카르밤산 및/또는 몰리브덴디티오포스페이트, 석유 설폰산칼슘염 등의 칼슘염을 함유하는 그리스 조성물이 알려져 있다(특허문헌 4).

등속 조인트용 그리스 조성물로는 또한 실리콘고무제 부츠와의 적합성이 우수한 기유, 증주제, 산화 왁스의 금속염 등의 금속염을 함유하는 그리스 조성물도 알려져 있다(특허문헌 5).

특허문헌 1: 일본 특허 공개 2006-077056호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 2008-088386호 공보 특허문헌 3: 일본 특허 공개 2008-111057호 공보 특허문헌 4: 일본 특허 공개 평성 09-324190호 공보 특허문헌 5: 일본 특허 공개 평성 10-183162호 공보

종래의 허브 유닛 베어링용 그리스 조성물은 모두 내박리성, 베어링 윤활수명에 관한 것으로, 허브 유닛 베어링의 그리스 누출을 최소화하고자 하는 요구를 만족시킬 수 있는 것은 아니다.

그리스 누출은 초기 그리스의 경도, 소위 주도 외에, 사용중에 열이나 전단에 의해 연화되는 정도, 소위 증주제의 종류의 차이에 따른 전단 안정성에 좌우된다. 허브 유닛 베어링에서 그리스 누출이 발생하면 수명이 저하되고, 최악의 경우, 제동 장치에 그리스 또는 기름이 번지면 제동 불량이 초래될 수 있다.

박리수명은 금속의 피로에 따른 수명이며, 이 수명을 다 하기 위해서는 윤활유막을 두껍게 하는 것이 오래 전부터 유일한 수단으로 여겨졌다. 따라서, 이 피윤활부의 윤활에 사용되는 그리스에는 종래부터 유막을 충분히 두껍게 하는 것, 즉 충분히 높은 점도를 가진 기유를 사용하는 것만이 요구되었다. 그러나, 고점도화는 베어링의 토크 상승에 이어진다. 허브 유닛 베어링의 토크 상승은 자동차의 연비 악화에 직결되며, 근래의 친환경 자동차와 저연비화 지향에 역행한다.

한편, 등속 조인트는 베어링과 달리, 그리스 충전부가 부츠로 덮여 있기 때문에, 부츠의 파손이 없는 한 그리스가 외부에 누출될 염려가 없다. 그래서 등속 조인트용 그리스 조성물의 경우, 부츠재(고무재, 수지재)와의 적합성이 중요한 요구 성능이 된다. 그러나, 허브 유닛 베어링의 경우, 접촉형의 씰이 장착되어 있긴 하지만, 그리스가 연화되어 유동화되었을 경우나 분리된 기름이 새어 나오는 경우가 있다. 따라서, 종래의 등속 조인트용 그리스 조성물로는 허브 유닛 베어링의 그리스 누출을 최소화하고자 하는 요구를 만족시킬 수 없었다.

특히, 앵귤러 볼베어링은 볼과 베어링 링 간에 접촉각을 가지므로, 볼과 베어링 링의 접촉부에서는 스핀 운동을 수행하여 스핀에 의해 미끄러짐을 일으킨다. 스러스트 하중을 받으면 깊은 홈 볼베어링은 접촉각이 발생하고, 스핀에 의해 미끄러짐을 낳는데, 그 접촉각이 큰 앵귤러 볼베어링은 깊은 홈 볼베어링에 비하여 스핀에 의한 미끄러짐이 크다. 따라서, 볼과 베어링 링의 접촉부는 윤활제의 부족이 생기는 즉시 타게 되어 베어링 윤활수명을 다하게 된다. 앵귤러 볼베어링의 베어링 윤활수명을 연장하기 위해서는 그리스의 내열성은 물론, 그리스 또는 기유를 윤활부(볼과 베어링 링의 접촉부)에 계속 공급하는 그리스의 유입성이 중요한 성능이다. 이러한 그리스의 유입성은 베어링이 앵귤러 볼베어링일 경우, 깊은 홈 볼베어링인 경우에 비하여 특히 강하게 요구된다.

따라서, 본 발명의 과제는 허브 유닛 베어링에서 그리스 누출이 적고, 내박리성, 베어링 윤활수명이 우수한 앵귤러 볼베어링을 사용한 허브 유닛 베어링용 그리스 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명에 의해 이하의 조성물을 제공한다.

〔1〕하기 (a) ~ (d)의 성분을 함유하는 앵귤러 볼베어링을 사용한 허브 유닛 베어링용 그리스 조성물:

(a) 하기 식 (I) ~ (III)으로 표시되는 디우레아 혼합물에서, 식 (I) ~ (III)에 있어서, 시클로헥실기와 탄소수 12 ~ 20의 직쇄 또는 분기 알킬기의 총 몰수에 대한 시클로헥실기의 몰수의 비율은 85 ~ 95%인 증주제.

(I): R¹-NHCONH-R²-NHCONH-R¹

(II): R¹-NHCONH-R²-NHCONH-R³

(III): R³-NHCONH-R²-NHCONH-R³

(식중, R¹은 시클로헥실기, R²은 탄소수 6 ~ 15의 2가의 방향족 탄화수소기이며, R³은 탄소수 12 ~ 20의 직쇄 또는 분기 알킬기를 나타낸다.)

(b) 기유,

(c) 디알킬디티오카르밤산몰리브덴, 및

(d) 칼슘설포네이트.

〔2〕조성물의 전체질량을 기준으로, (c) 디알킬디티오카르밤산몰리브덴의 함유량이 1 ~ 5 질량%인 상기 〔1〕기재의 앵귤러 볼베어링을 사용한 허브 유닛 베어링용 그리스 조성물.

〔3〕조성물의 전체질량을 기준으로, (d) 칼슘설포네이트의 함유량이 1 ~ 5 질량%인 상기 〔1〕 또는 〔2〕기재의 앵귤러 볼베어링을 사용한 허브 유닛 베어링용 그리스 조성물.

〔4〕추가로, (e) 디알킬디티오인산아연을 조성물의 전체질량을 기준으로 0.1 ~ 3.0 질량% 함유하는 상기 〔1〕 ~ 〔3〕의 어느 한 항에 기재된 앵귤러 볼베어링을 사용한 허브 유닛 베어링용 그리스 조성물.

〔5〕상기 〔1〕 ~ 〔4〕의 어느 한 항에 기재된 그리스 조성물을 봉입한 것 특징으로 한 앵귤러 볼베어링을 사용한 허브 유닛 베어링.

본 발명에 따르면, 앵귤러 볼베어링을 이용한 유닛허브 베어링용으로서 충분한 내그리스 누출성, 내박리, 베어링 윤활수명을 가질 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 유막의 박막화에 의해 발생하는 금속 피로에 의한 박리를, 유막을 두껍게 하지 않고도 방지하며, 박리수명을 연장할 수 있다.

(a) 증주제

상술한 바와 같이, 그리스 누출은 증주제의 종류에 좌우된다. 등속 조인트용 그리스와 달리, 베어링용 그리스의 내그리스 누출은 그리스 조성물에 요구되는 지극히 중요한 성능으로 자리잡고 있다. 따라서, 그 밖의 성능과의 양립을 고려하면서 최적의 증주제를 선택하는 것이 필요하다.

식 (I)~ (III)중, 말단의 R¹ 및 R³이 모두 지방족 탄화수소인 증주제를 이용한 소위 지방족 디우레아 그리스는 누출되기 쉬워 허브 유닛 베어링용 그리스로서 적용하는 것은 바람직하지 않다. 식 (I) ~ (III) 중, 말단의 R¹ 및 R³이 모두 방향족계 탄화수소기인 방향족 디우레아 화합물을 증주제로 한 그리스는 내열성이 우수하나, 유입성이 나빠 앵귤러 볼베어링에서 만족하는 베어링 윤활수명을 가질 수 없다.

한편, 리튬 비누 등의 금속비누를 증주제로 한 그리스는 허브 유닛 베어링용으로서의 내열성이 충분하지 않아 고온환경하에서 그리스가 연화?누출되고, 만족할만한 앵귤러 볼베어링의 베어링 윤활수명을 가질 수 없다. 리튬 콤플렉스 비누는 리튬 비누에 비교하여 내열성이 뛰어나고, 허브 유닛 베어링용으로서 충분한 앵귤러 볼베어링의 베어링 윤활수명을 가진다. 그러나, 리튬 비누나 리튬 콤플렉스 비누 그리스의 내박리성은 우레아 그리스에 비해 떨어져 허브 유닛 베어링용으로서 충분한 박리수명을 가질 수 없다.

본 발명에서 이용하는 증주제는 상기 식 (I) ~ (III)으로 표시되는 특정 디우레아 화합물의 혼합물로, 식 (I) ~ (III)에서의 시클로헥실기 R¹과 탄소수 12 ~ 22의 직쇄 또는 분기 알킬기 R³와의 총 몰수에 대한 시클로헥실기 R¹의 몰수의 비율이 85 ~ 95%, 바람직하게는 85 ~ 90%인 증주제이다. 95%을 초과하면, 그리스의 유입성이 나빠 앵귤러 볼베어링에서 만족하는 베어링 윤활수명을 가질 수 없다. 85% 미만은 지방족 디우레아 그리스와 마찬가지로 누출이 생긴다.

식 (I) ~ (III) 중, R²은 탄소수 6 ~ 15의 2가의 방향족 탄화수소기이며, 바람직하게는 -C₆H₄-CH₂-C₆H₄-, -C₆H₄- 또는 -C₆H₃(CH₃)-이며, 보다 바람직하게는 -C₆H₄-CH₂-C₆H₄-이다. R³는 탄소수 8 ~ 20의 직쇄 또는 분기 알킬기이며, 바람직하게는 탄소수 8 ~ 20의 직쇄 알킬기이다.

본 발명에서 이용하는 디우레아 화합물로는 특히 식 (I) ~ (III)중, R¹이 탄소수 18의 직쇄 또는 분기 알킬기이며, R²가 -C₆H₄-CH₂-C₆H₄-이며, R³가 시클로헥실기인 디우레아 화합물의 혼합물이 바람직하다.

본 발명에서 이용하는 디우레아계 증주제 혼합물은 옥틸아민, 데실아민, 도데실아민, 헥사데실아민, 옥타데실아민 등의 알킬모노아민과, 시클로헥실아민과, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 페닐렌디이소시아네이트, 톨릴렌디이소시아네이트 등의 디이소시아네이트와의 반응에 의해 수득된다.

본 발명의 그리스 조성물 중의 우레아계 증주제의 함유량은 그리스 조성물 전체에 대하여 바람직하게는 3 ~ 20 질량%. 더 바람직하게는 9 ~ 15 질량%이다.

(b) 기유

본 발명에서 이용하는 기유로는 광유를 비롯하여, 필요에 따라 모든 합성유를 혼합하여 사용하는 것이 가능하다. 바람직하게는 기유 전량중 50 질량% 이상의 광유를 포함하고, 더 바람직하게는 기유 전량중 50 질량% 이상의 광유와 합성 탄화수소유의 혼합유이다. 광유를 기유 전량중 50 질량% 미만, 즉 합성유를 50 질량% 이상 혼합하면 원료비의 상승을 초래하여 허브 유닛 베어링용으로 적당하지 않다.

합성유로는 예를 들면 디에스테르, 폴리올에스테르로 대표되는 에스테르계 합성유, 폴리α올레핀, 폴리부텐으로 대표되는 합성탄화수소유, 알킬디페닐에테르, 폴리프로필렌글리콜로 대표되는 에테르계 합성유, 실리콘유, 불소화유 등 각종 합성유가 사용가능하며, 이들은 광유에 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.

허브 유닛 베어링의 경우, -40℃ 이하의 한냉지에서 사용되기 때문에 저온시의 기동성이 필요한데, 저온시의 기동성을 더욱 향상시키는 것을 목적으로 합성유를 혼합할 경우, 에스테르계 합성유는 허브 유닛 베어링에 이용하는 씰을 팽윤시켜 버리기 때문에 적당하지 않으며, 에테르계 합성유, 실리콘유, 불소화유는 너무 비싸기 때문에 적당하지 않으므로, 혼합에 이용하는 합성유는 합성탄화수소유가 바람직하다.

본 발명에서 이용하는 기유의 40℃에서의 동점도는 70 ~ 400 ㎟/s인 것이 바람직하다. 40℃에서의 동점도가 70 ㎟/s 미만은 허브 유닛 베어링용으로서의 박리 수명을 만족시킬 수 없고, 400 ㎟/s를 초과하면 베어링 토크의 증대를 초래한다.

박리 수명을 만족시키기 위해 충분한 유막 두께를 확보할 필요가 있는 허브 유닛 베어링용 그리스는 앵귤러 볼베어링이 대부분 이용되고 있는 매우 고속회전으로 운전되는 공작기계 주축용 베어링용 그리스와 비교하여, 기유 동점도의 설정이 완전히 다르다. 공작기계 주축용 베어링용 그리스의 40℃에서의 기유 동점도는 그리스가 고속으로 전단을 받았을 경우의 저항을 저하시키기 위해 일반적으로는 15 ~ 40 ㎟/s, 높게는 30 ~ 60 ㎟/s 로 설정되어 있다.

(c) 디알킬디티오카르밤산몰리브덴

본 발명에 사용하는 성분 (c) 디알킬디티오카르밤산몰리브덴으로는 다음 식으로 표시되는 것이 바람직하다.

[R⁴R⁵N-CS-S]₂-Mo₂OmSn

(식중, R⁴ 및 R⁵은 탄소수 1 ~ 24, 바람직하게는 탄소수 3 ~ 18의 직쇄 또는 분기 알킬기이며, m은 0 ~ 3, n은 4 ~ 1이며, m + n = 4이다)

(c) 디알킬디티오카르밤산몰리브덴의 함유량은 조성물의 전량을 기준으로 1 ~ 5 질량%가 바람직하고, 1 ~ 4 질량%가 보다 바람직하다. 1 질량% 미만은 소기의 효과를 충분히 얻기 힘들고, 한편 5 질량%를 초과하는 경우에도 첨가량에 걸맞는 효과의 증대는 볼 수 없다.

(d) 칼슘설포네이트

본 발명에 사용하는 성분 (d) 칼슘설포네이트는 친유기인 유기기를 가진 설폰산의 칼슘염이다. 이러한 유기 설폰산염으로는 윤활유 유분(留分) 중의 방향족 탄화수소 성분의 설폰화에 의해 수득되는 석유 설폰산과 디노닐나프탈렌설폰산이나 중질 알킬벤젠설폰산과 같은 합성 설폰산 등을 들 수 있다. 특히 바람직하게는 디노닐나프탈렌설폰산의 칼슘염, 알킬벤젠설폰산의 칼슘염이다. 그 중에서도, 중성의 디노닐나프탈렌설폰산의 칼슘염, 중성의 알킬기의 탄소수가 16 ~ 24인 알킬벤젠설폰산의 칼슘염이 바람직하다.

(d) 칼슘설포네이트의 함유량은 조성물의 전량을 기준으로 1 ~ 5 질량%가 바람직하고, 1 ~ 4 질량%가 보다 바람직하다. 1 질량% 미만은 소기의 효과를 충분히 얻기 힘들고, 한편 5 질량%를 초과하는 경우에는 첨가량에 걸맞는 효과의 증대는 볼 수 없다.

(e) 아연디티오포스페이트

본 발명에 사용하는 성분 (e) 아연디티오포스페이트는 다음 식으로 표시되는 것이 바람직하다.

[(R⁶O)(R⁷O)P(=S)-S]₂-Zn

(식중, R⁶ 및 R⁷은 탄소수 3 ~ 12, 바람직하게는 탄소수 3 ~ 6의 직쇄 또는 분기 알킬기이다)

(e) 아연디티오포스페이트의 함유량은 조성물의 전량을 기준으로 0.1 ~ 3.0 질량%가 바람직하고, 0.5 ~ 3.0 질량%가 보다 바람직하다. 0.1 질량% 미만은 소기의 효과를 충분히 얻기 힘들고, 한편 3.0 질량%를 초과하는 경우에도 첨가량에 걸맞는 효과의 증대는 볼 수 없다.

본 발명의 그리스 조성물에는 필요에 따라 범용의 첨가제를 첨가할 수도 있다. 예를 들면 이하에 나타내는 첨가제를 들 수 있다.

?산화방지제

아민류; 페닐α나프틸아민, 알킬화 페닐α나프틸아민, 알킬화 디페닐아민 등

페놀류; 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸, 펜타에리트리틸?테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 옥타데실-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트 등의 힌더드페놀 퀴놀린계; 2,2,4-트리메틸-1,2디히드로퀴놀린 중합체 등

?녹 방지제

카르복시산 및 그 유도체; 알케닐숙신산무수물, 알케닐숙신산에스테르, 알케닐숙신산하프에스테르 카르복시산염; 지방산, 이염기산, 나프텐산, 라놀린지방산, 알케닐숙신산 등의 아민염

설폰산염; 설폰산의 Ba염, Zn염, Na염 등

부동태화제; 아질산 Na, 몰리브덴산 Na 등

에스테르; 솔비탄트리올레이트, 솔비탄모노올레이트 등

금속부식방지제; 벤조트리아졸 또는 그 유도체, 산화아연 등

?극압제

인계 화합물; 트리크레질포스페이트, 트리-2-에틸헥실포스페이트 등

유황계 화합물; 디벤질설피드, 각종 폴리설피드 등

유황-인계 화합물; 트리페닐포스포로티오네이트

유기금속계 극압제; 디알킬디티오인산의 Mo, Sb, Bi 등의 염, 디알킬디티오카르밤산의 Zn, Sb, Ni, Cu, Bi 등의 염 등 기타, 무재 디티오카바메이트, 무재 디티오포스페이트 카바메이트 등

?고체 윤활제; 이황화몰리브덴, 그래파이트, PTFE, MCA 등.

본 발명의 그리스 조성물의 혼화주도는 바람직하게는 265 ~ 325이며, 보다 바람직하게는 270 ~ 310이다. 265 미만은 토크 상승, 차량의 연비 불량을 초래할 우려가 있고, 325 초과는 부착성이 떨어지며, 윤활부의 그리스 부족에 의한 윤활 불 량을 초래한다.

(실시예)

<실시예 1 ~ 4, 비교예 1 ~ 9>

기유 중에서 원료 이소시아네이트 1몰에 대하여 원료 아민 2몰의 비율로 소정량을 반응시키고, 첨가제를 규정량 첨가하여 혼합한 후, 3단 롤밀로 혼화주도가 300이 되도록 조정하였다. 또, 기유의 40℃에서의 동점도는 JIS K 2283에 기초하여 측정하였다. 이하, 동일하다.

<비교예 10>

소정량의 기유중에서 소정량의 히드록시스테아린산리튬을 혼합 가열 용해하여 냉각하고, 첨가제를 규정량 첨가하여 혼합한 후, 3단 롤밀로 혼화주도가 300이 되도록 조정하였다.

<비교예 11>

소정량의 기유중에 소정량의 히드록시스테아린산을 넣고, 히드록시스테아린산 1몰에 대하여 수산화리튬 1수염 1몰의 비율로 소정량을 비누화하고, 다음에 소정량의 아젤라산을 넣고, 아젤라산 1몰에 대하여 수산화리튬 1수염 1몰의 비율로 소정량을 비누화하였다. 200℃까지 가열하여 냉각하고, 첨가제를 규정량 첨가하여 혼합한 후, 3단 롤밀로 혼화주도가 300이 되도록 조정하였다.

〔평가시험방법〕

<베어링 윤활수명 시험>

베어링 7206B에 시험 그리스를 4 ml 충전하여 그 베어링의 외륜온도를 150℃로 유지하고, 하중 Fa = 1500 N의 조건하, 6000 rpm으로 내륜을 20h 운전, 4h 휴지의 사이클로 운전하였다. 베어링의 회전 토크가 너무 커져서 과전류(3.5 암페어)를 초래할 때까지, 또는 베어링 온도가 10℃ 이상 상승할 때까지의 시간을 베어링 윤활수명으로 하였다.

(판정) 베어링 윤활수명(h)

○; 1000h <. 베어링 윤활수명이 매우 장수명. 허브 유닛 베어링용으로 적합

△; 500 ~ 1000h. 베어링 윤활수명이 장수명. 허브 유닛 베어링용으로 적합

×; 500h >. 베어링 윤활수명이 단수명. 허브 유닛 베어링용으로 부적당

<박리수명 시험>

φ15 ㎜의 베어링용 강구를 3개 준비하여 저면의 내경 36.0 ㎜, 상단부의 내경 31.63 ㎜, 깊이 10.95 ㎜의 원통 모양 용기 내에 두고, 시험 그리스를 20 g 도포한다. 이 3개의 강구 상에 φ 5/8 인치의 베어링용 강구 1개를 접촉시켜 소정의 회전수로 회전시키면, 아래쪽 3개의 강구는 자전하면서 공전한다. 이것을 강구면에 박리가 생길 때까지 연속 회전시킨다. 또, 박리는 가장 면압이 높은 볼-볼 사이에 생긴다. 수명은 박리가 생긴 시점의 총회전수로 한다.

(시험조건)

시험강구: φ 5/8 in 베어링용 강구(회전구), φ15 ㎜ 베어링용 강구(종동 구)

시험하중(W): 400 kgf(6.5 Gpa)¹⁾

회전속도(n): 1500 rpm

시험 반복수: 5(평균수명: n = 5의 평균)

1) 볼-볼 간의 최대 헤르츠압. 6.5 Gpa라는 값은 매우 높은 면압이며, 유막은 상당히 박막이 된 상태이다.

(판정) 평균 수명(×1000 회전)

◎; 10000 × 1000 회전 이상. 박리수명이 매우 장수명.

○; 5000 ~ 10000 × 1000 회전. 박리수명이 장수명.

△; 2000 ~ 5000 × 1000 회전. 박리수명이 장수명이라 할 수 없다.

×; 2000 이하 × 1000 회전. 박리수명이 단수명.

<내그리스 누출 시험>

베어링 6204ZZ에 시험 그리스를 1.8 g 봉입하고, 하중 Fa = Fr = 67 N인 조건 하에 10000 rpm, 150℃로 1h 운전하고, 시험 전후의 그리스 감량으로부터 누출량 (mass.%)을 산출하였다.

(판정) 누출량(mass.%)

○; 5 mass.% > : 약간의 그리스 누출이 인식되나 심하지는 않다. 걱정 없음.

△; 5 ~ 10 mass.%: 그리스 누출 발생. 수명저하, 제동 불량의 염려 있음.

×; 10 mass.% < : 심하게 그리스 누출 발생. 수명저하, 제동 불량이 매우 염려됨.

〔시험 결과〕

내열성이 우수한 모든 우레아 그리스가 앵귤러 볼베어링의 베어링 윤활수명 시험에서 장수명하지는 않는 것을 알 수 있다. 앵귤러 볼베어링을 이용한 베어링 윤활수명 시험에서 장수명한 그리스는 내열성을 가지며, 또한 유입성이 우수한 리튬 콤플렉스 그리스나, 본원의 그리스(화학식 (I)~ (III))나, 지방족 디우레아로 표시되는 특정 우레아 화합물을 증주제로 하였을 경우로 한정된다.

또한, 우레아 그리스는 박리수명이 뛰어나고, 리튬 콤플렉스 그리스는 떨어진다.

허브 유닛 베어링용에 적용할 경우, 충분한 박리수명이 필요하고, 충분한 유막 두께를 얻기 위해서는 충분히 높은 기유 동점도를 설정할 필요가 있는데, (c) 디알킬디티오카르밤산몰리브덴과 (d) 칼슘설포네이트의 첨가로 금속 피로에 의한 박리를, 유막을 두껍게 하지 않고도 방지하며, 박리수명을 연장할 수 있다.

추가로, (e) 디알킬디티오인산아연의 첨가로 박리수명을 더욱 연장가능하다.

방향족 디우레아나 화학식 (I) ~ (III) 시클로헥실기의 몰수가 95%를 초과하는 그리스는 그리스 누출이 적으나, 그리스의 유입성이 나빠져 앵귤러 볼베어링에서 만족할만한 베어링 윤활수명을 가질 수 없다. 지방족 디우레아나 화학식 (I) ~ (III)에서 시클로헥실기의 몰수의 비율이 85% 미만인 경우는 그리스 누출이 심하다.

			비교예 7	비교예 8	비교예 9	비교예 10	비교예 11
증주제 (우레아원료)		이소시아네이트	MDI^※1	MDI^※1	MDI^※1	-	-
증주제 (우레아원료)		아민 (몰비율%)	옥타데실아민(20) 시클로헥실아민(80)	옥타데실아민(13) 시클로헥실아민(87)	옥타데실아민(13) 시클로헥실아민(87)	-	-
증주제			-	-	-	리튬비누	리튬콤플렉스
증주제 함유량(질량%)			7.3	11.0	11.0	8.0	10.0
기유 (기유 혼합 질량비)			광유(100)	광유(100)	광유(100)	광유(100)	광유(100)
기유 함유량(질량%)			84.2	86.0	86.0	87.0	85.0
기유 동점도(40℃)㎟/s			91.4	100	100	100	100
첨가제 (그리스 전량중의 첨가량 mass%)	MoDTC^※3		3.0	0.0	2.0	2.0	2.0
	Ca설포네이트^※4		5.0	2.0	2.0	2.0	2.0
	ZnDTP(1)^※5		0.0	1.0	1.0	1.0	1.0
	ZnDTP(2)^※6		0.5	0.0	300	-	-
혼화주도			325	300	300	300	300
내박리성			◎	×	×	×	×
베어링 윤활수명			○	○	○	×	○
내누출성			×	○	○	△	△

※1: 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트

※2: 폴리α올레핀

※3: 몰리브덴디티오카바메이트(상품명 MOLYVAN A(R.T.VANDERBILT사 제조))

※4: 디노닐나프탈렌설폰산갈슘(상품명 NA-SUL729(KING INDUSTRIES사 제조))

※5: 아연디티오포스페이트(상품명 TLA-111(TEXACO Additive Company))

※6: 아연디티오포스페이트(상품명 LUBRIZOL 1360(Lubrizol사 제조))

Claims

하기 (a) ~ (d) 성분을 함유하는 것을 특징으로 하는 앵귤러 볼베어링을 사용한 허브 유닛 베어링용 그리스 조성물:
(a) 하기 식 (I) ~ (III)으로 표시되는 디우레아의 혼합물에서, 식 (I) ~ (III)에서의 시클로헥실기와 탄소수 12 ~ 20의 직쇄 또는 분기 알킬기와의 총 몰수에 대한 시클로헥실기의 몰수의 비율이 85 ~ 95%인 것을 특징으로 하는 증주제,
(I): R¹-NHCONH-R²-NHCONH-R¹
(II): R¹-NHCONH-R²-NHCONH-R³
(III): R³-NHCONH-R²-NHCONH-R³
(식중, R¹은 시클로헥실기, R²는 탄소수 6 ~ 15의 2가의 방향족 탄화수소기이며, R³는 탄소수 12 ~ 20의 직쇄 또는 분기 알킬기를 나타낸다.)
(b) 기유,
(c) 디알킬디티오카르밤산몰리브덴, 및
(d) 칼슘설포네이트.
제 1 항에 있어서,
조성물의 전체질량을 기준으로, (c) 디알킬디티오카르밤산몰리브덴의 함유량이 1 ~ 5 질량%인 것을 특징으로 하는 앵귤러 볼베어링을 사용한 허브 유닛 베어링용 그리스 조성물.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
조성물의 전체질량을 기준으로, (d) 칼슘설포네이트의 함유량이 1 ~ 5 질량%인 것을 특징으로 하는 앵귤러 볼베어링을 사용한 허브 유닛 베어링용 그리스 조성물.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
추가로, (e) 디알킬디티오인산아연을 조성물의 전체질량을 기준으로 0.1 ~ 3.0 질량% 함유하는 것을 특징으로 하는 앵귤러 볼베어링을 사용한 허브 유닛 베어링용 그리스 조성물.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재한 그리스 조성물을 봉입한 것을 특징으로 하는 앵귤러 볼베어링을 사용한 허브 유닛 베어링.