KR20160070293A

KR20160070293A - 구름 베어링용 그리스

Info

Publication number: KR20160070293A
Application number: KR1020140176113A
Authority: KR
Inventors: 김상근; 김정길; 노종대
Original assignee: 셰플러코리아(유)
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2016-06-20

Abstract

본 발명의 구름 베어링용 그리스는 외륜과, 내륜과, 상기 내륜과 외륜 사이에 구비되는 복수의 전동체로 이루어지는 구름 베어링에 투입되는 구름 베어링용 그리스에 있어서; 그리스와, 나노 이황화텅스텐(WS₂) 입자로 이루어지며; 상기 그리스는 기유와 증주제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구름 베어링용 그리스에 관한 것이다.

Description

구름 베어링용 그리스{A Grease For Rolling Bearing}

본 발명은 구름 베어링용 그리스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 그리스에 나노입자 크기의 이황화텅스텐(WS₂)이 포함되어 고온에서 성능이 향상되고, Alternator, Electro-Magnetic Clutch, Idler-Pulley 등과 같은 전장 환경에서 베어링 수명이 향상되는 구름 베어링용 그리스에 관한 것이다.

그리스는 가전제품 및 소비재 전자제품 분야를 비롯하여 수송기술, 물건조작기술, 기계조성, 사무과학기술 및 산업시스템에 응용되고 있다. 베어링에서 그리스는 그리스의 분리막 및 하중-전달막이 서로 미끄러지거나 또는 서로 구르는 부품들 사이에서 형성되도록 하는 역할을 한다. 이는 마모가 일어나지 않도록 접촉을 방지한다.

그러므로 윤활유는 회전 속도가 높고 하중이 큰 극단의 운전 조건, 회전 속도 및 부하가 높거나 또는 외부 열원으로 인해 발생하는 고온 조건, 냉방 환경에서 베어링의 자기가열이 낮거나 또는 냉방 환경으로의 강제적 열손실로 인한 낮은 온도 조건, 저압력, 저소음, 정기적인 재윤활 없이도 작동시간을 길게 연장하는 것 등의 사용자가 원하는 특이한 운전 조건들, 바람직하지 못한 주변 조건들 및 치명적인 베어링의 밀봉, 및 원심력, 비중, 진동 등과 같은 동적인 영향 등의 조건을 만족해야 한다.

종래에 고온, 고속, 고하중용 베어링의 성능을 가지고 있는 윤활 그리스로는 말단기에 사이클로헥실(cyclohexyl) 그룹을 포함하는 디우레아 증주제에 알킬디페닐에테르 오일(alkyldiphenyl ether oil)을 기유로 사용하여 구성하였다. 또한 종래에는 고온에서 수명을 늘리기 위해 불소를 첨가하여 사용하였다.

그러나 종래의 베어링용 윤활 조성물은 디우레아 증주제를 적용하고, 기유로서 사용한 알킬디페닐 에테르 오일은 고속, 고하중, 고온 조건에서 충분한 윤활 수명을 만족시키는데 어려웠으며, 불소의 가격이 비싸 효율적이지 못한 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-0550589호(2006.02.02.)

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 고속, 고하중, 고온에서 베어링의 윤활 수명을 증가시키는 구름 베어링용 그리스를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 구름 베어링용 그리스는 외륜과, 내륜과, 상기 내륜과 외륜 사이에 구비되는 복수의 전동체로 이루어지는 구름 베어링에 투입되는 구름 베어링용 그리스에 있어서; 그리스와, 나노 이황화텅스텐(WS₂) 입자로 이루어지며; 상기 그리스는 기유와 증주제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구름 베어링용 그리스를 제공한다.

상기에서, 상기 기유는 광유, 에테르계유, 에스테르계유, 합성 탄화수소유 중 적어도 1종의 기유인 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상기 증주제는 비누계, 비비누계 중 적어도 1종의 증주제인 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상기 나노 이황화텅스텐 입자의 크기는 100∼300㎚ 범위인 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상기 나노 이황화텅스텐 입자는 원통형인 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상기 나노 이황화텅스텐 입자는 외경이 100∼300㎚ 범위이며, 길이는 외경의 3배인 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상기 나노 이황화텅스텐 입자는 그리스 95∼98중량(wt)％에 2∼5중량(wt)％가 혼합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르는 구름 베어링용 그리스는 그리스에 나노 이황화텅스텐 입자를 포함시킴으로써 고속, 고하중, 고온(180℃) 조건에서 베어링의 수명이 3배 이상 증가되는 효과가 있다.

도 1은 베어링의 구조를 도시한 사시도이며,
도 2는 도 1의 베어링의 일측을 절개한 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 구름 베어링용 그리스를 적용한 베어링의 수명을 도시한 그래프이며,
도 4는 본 발명에 따른 구름 베어링용 그리스의 나노 이황화텅스텐(WS₂) 입자의 형태를 도시한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 구름 베어링용 그리스를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 구름 베어링용 그리스는 구름 베어링에 투입되어 이용된다. 상기 구름 베어링용 그리스는 그리스와, 나노 이황화텅스텐(WS₂)으로 이루어진다.

상기 그리스는 베어링 표면에 코팅층을 형성하는 역할을 한다. 상기 그리스는 기유와, 증주제와, 첨가제가 배합되어 이루어진다.

상기 기유는 광유와, 합성 윤활유로 나누어진다. 상기 광유로는 500NT 오일 등이 이용된다. 상기 합성 윤활유는 에테르계유와, 에스테르계유와, 합성탄화수소유 등이 이용된다.

에테르계유는 알킬디페닐에테르 오일(alkyldiphenyl ether oil), 폴리페닐 에테르 오일(polyphenyl ether oil), 알킬페닐 에테르 오일(alkylphenyl ether oil) 등이 있다. 에스테르계유는 알킬디에테르 알킬모노에스테르(alkylether alkylmonoesther)화합물, 폴리올에스테르 오일(polyolesther oil) 등이 있다. 합성탄화수소유는 폴리-알파-올레핀(poly-α-olefin) 등이 있다.

상기 증주제는 비누계와, 비비누계로 나누어진다.

상기 비누계는 리튬(Li), 나트륨(Na), 알루미늄(Al) 등이 이용된다. 상기 비비누계는 유기점토, 실리카겔, PTFE(Polytetrafluoro ethylene), 우레아계 등이 이용된다. 비비누계 중 우레아계는 말단기에 사이클로헥실 그룹이 포함된 디우레아 화합물 등이 있다.

상기 첨가제는 산화방지제, 방청제, 극압제, 내마모제, 점착성 향상제, 점도지수 향상제 등이 있다. 상기 첨가제는 그리스에 포함되지 않을 수도 있다.

산화방지제로는 디페닐아민(Diphenylamine), 페닐-α-나프틸아민(Phenyl-α-naphthylamine) 등이 있다. 방청제로는 설포네이트 소듐 나이트라이드(Surphonates Sodium Nitride) 등이 있다. 고하중에서 증착을 방지하는 극압제는 염소, 인, 황을 함유하는 유기화합물 등이 있다. 내마모제는 트리크레실 포스페이트(Tricresyl Phosphate), Zn-DTP(Zinc Dialkyldithiophosphate) 등이 있다. 점착성 향상제는 폴리이소브틸렌(Polyisobutylene) 등의 각종 폴리머가 있다. 상기 첨가제 전체에 대해 50중량(wt)％를 차지하는 점도지수 향상제는 에틸렌-프로필렌 공중합체(OCP), 알킬 메타크릴레이트(Alkylmethacrylate) 등이 있다.

상기 나노 이황화텅스텐(WS₂) 입자는 나노 크기로 이루어진다. 상기 나노 이황화텅스텐 입자의 크기는 100∼300㎚ 범위로 구비된다. 상기 나노 이황화텅스텐 입자의 형태는 원통형, 판상형 등으로 이루어진다. 상기 나노 이황화텅스텐 입자의 형태 중 원통형으로 이루어지는 것이 바람직하다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 나노 이황화텅스텐 입자는 6각형 격자구조의 원통형으로 이루어진다.

상기 나노 이황화텅스텐 입자가 원통형일 때, 나노 이황화텅스텐 입자의 외경(D)은 100∼300㎚ 범위로 이루어지고, 길이는 외경의 3배인 300∼900㎚ 범위로 이루어진다.

본 발명인 구름 베어링용 그리스는 상기 기유와 증주제와 첨가제로 이루어진 그리스에 상기 나노 이황화텅스텐 입자가 혼합되어 이루어진다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 나노 이황화텅스텐 입자는 상기 그리스 95∼98중량(wt)％에 2∼5중량(wt)％가 혼합되는 것이 바람직하다. 상기 나노 이황화텅스텐 입자가 혼합됨으로써 고온(180℃) 조건에서 3배 이상의 수명이 증가된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 나노 이황화텅스텐 입자가 2중량(wt)％ 보다 소량일 때, 수명은 증가하지만 상기 나노 이황화텅스텐 입자의 양이 충분하지 않아 최대 수명에 도달되지는 않는다. 나노 이황화텅스텐 입자가 5중량(wt)％ 보다 과량일 때, 상기 그리스와 나노 이황화텅스텐 입자의 합성이 이루어지지 않아 과량을 혼합할 경우 수명이 감소된다.

상기 나노 이황화텅스텐 입자가 그리스와 혼합됨으로써 베어링 작동시 베어링 표면에 코팅층 형성을 촉진시킨다. 베어링 표면에 형성된 코팅층은 0.1∼0.2㎛ 두께로 형성된다.

이하 본 발명에 따른 구름 베어링용 그리스의 혼합 방법의 실시 예를 설명한다.

그리스를 제조하는 첫번째 단계는 기유와 증주제를 투입하여 혼합시킨다. 기유는 알킬디페닐 에테르 오일을 이용하고, 증주제로는 디우레아 화합물을 이용한다.

알킬디페닐 에테르오일의 함유량은 그리스 조성물 전체에 대하여 50∼70중량(wt)％ 이상이 바람직하고, 디우레아 화합물의 함유량은 그리스 조성물 전체에 대하여 20∼30중량(wt)％ 범위로 혼합이 이루어진다.

다음에는 기유와 증주제가 혼합된 혼합물을 히팅(heating)시킨다. 이 과정에서 첨가제가 투입된다. 첨가제는 전체 조성물에 대하여 0.2∼20중량(wt)％ 투입된다.

첨가제 투입 후 완성된 기존 그리스에 나노 이황화텅스텐 입자가 투입된다. 상기 나노 이황화텅스텐 입자는 그리스 95∼98중량(wt)％에 2∼5중량(wt)％가 투입된다. 상기 나노이황화 텅스텐 입자는 첨가제 투입 시 함께 투입될 수도 있다.

지금까지 본 발명에 따른 구름 베어링용 그리스는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1 : 베어링 외륜 2 : 베어링 내륜
3 : 리테이너 4 : 볼
5 : 윤활 조성물

Claims

외륜과, 내륜과, 상기 내륜과 외륜 사이에 구비되는 복수의 전동체로 이루어지는 구름 베어링에 투입되는 구름 베어링용 그리스에 있어서; 그리스와, 나노 이황화텅스텐(WS₂) 입자로 이루어지며; 상기 그리스는 기유와 증주제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구름 베어링용 그리스.
제1 항에 있어서, 상기 기유는 광유, 에테르계유, 에스테르계유, 합성 탄화수소유 중 적어도 1종의 기유인 것을 특징으로 하는 구름 베어링용 그리스.
제1 항에 있어서, 상기 증주제는 비누계, 비비누계 중 적어도 1종의 증주제인 것을 특징으로 하는 구름 베어링용 그리스.
제1 항에 있어서, 상기 나노 이황화텅스텐 입자의 크기는 100∼300㎚ 범위인 것을 특징으로 하는 구름 베어링용 그리스.
제4 항에 있어서, 상기 나노 이황화텅스텐 입자는 원통형인 것을 특징으로 하는 구름 베어링용 그리스.
제 5 항에 있어서, 상기 나노 이황화텅스텐 입자는 외경이 100∼300㎚ 범위이며, 길이는 외경의 3배인 것을 특징으로 하는 구름 베어링용 그리스.
제1 항, 제5 항, 제6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나노 이황화텅스텐 입자는 그리스 95∼98중량(wt)％에 2∼5중량(wt)％가 혼합되는 것을 특징으로 하는 구름 베어링용 그리스.