KR20190080725A - 그리스 조성물 및 이에 의해 제조된 등속조인트용 그리스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 등속조인트용 그리스 조성물 및 이에 의해 제조된 등속조인트용 그리스에 관한 것으로, 그리스 조성물 전체 중량에 대하여, (a)파라핀계 광유 30 내지 60 중량% 및 나프텐계 광유 10 내지 30 중량% 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 광유; 및 유용성 폴리알킬렌글리콜을 포함하는 합성유 5 내지 20 중량%; 를 포함하는 기유; (b)리튬 금속 비누계 증주제 5 내지 20 중량%; 및 (c)과염기화된 칼슘설포네이트를 포함하는 첨가제 0.1 내지 15 중량%를 포함하며, 상기 과염기화된 칼슘설포네이트는 결정형 칼사이트는 포함하나 무정형 칼사이트를 포함하지 않는, 그리스 조성물을 포함한다.

Description

그리스 조성물 및 이에 의해 제조된 등속조인트용 그리스{GREASE COMPOSITION AND GREASE FOR CONSTANT VELOCITY JOINT MANUFACTURED BY THE SAME}

본 발명은 그리스 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 (a)파라핀계 광유 30 내지 60 중량% 및 나프텐계 광유 10 내지 30 중량% 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 광유; 및 유용성 폴리알킬렌글리콜을 포함하는 합성유 5 내지 20 중량%; 를 포함하는 기유; (b)리튬 금속 비누계 증주제 5 내지 20 중량%; 및 (c)과염기화된 칼슘설포네이트를 포함하는 첨가제 0.1 내지 15 중량%를 포함하며, 상기 과염기화된 칼슘설포네이트는 결정형 칼사이트는 포함하나 무정형 칼사이트를 포함하지 않는, 그리스 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 등속조인트(constant velocity joint)란, 자동차의 엔진과 바퀴 사이를 구동축으로 연결하여 바퀴가 전후, 좌우 및 상하로 작동함에 따라 각도가 바뀌어도 엔진의 구동력을 일정한 속도로 바퀴에 전달하는 작용을 하는 부품을 말한다. 등속조인트에는 고정식(fixed) 등속조인트와 습동식(plunging) 등속조인트가 있다. 고정식 등속조인트는 절각이 가능함에 따라 내구성, 내마모성 및 내하중성에 대한 성능이 우수한 그리스가 요구된다. 이와 달리, 습동식 등속조인트는 축 방향의 움직임에 따라 반 절각 상태에서 회전식 축력 생으로 엔진/변속기의 진동과 공진하여 횡방향 요동의 요인이 됨에 따라 내구성, 내마모성 특히, 내마찰성에 대한 성능이 우수한 그리스가 요구된다.

이러한 요구에 따라, 고정식 등속조인트와 습동식 등속조인트는 서로 다른 윤활 특성으로 인해 요구되는 그리스의 특성이 다르기 때문에 고정식 등속조인트와 습동식 등속조인트에 종래에 알려진 그리스를 고정식과 습동식에 모두 적용하는데 한계가 있다. 따라서, 서로 다른 윤활 특성을 갖는 고정식 등속 조인트와 습동식 등속조인트에 모두 적용 가능한 등속조인트의 필요성이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명은 고정식 등속조인트와 습동식 등속조인트에 모두 적용가능하며, 내구성, 내열성, 내마모성, 내하중성, 내마찰성 및 회전내구성이 우수한 등속조인트를 제공한다.

한국등록특허 제10-1122217호(출원일: 2010.03.08)

본원은 서로 다른 윤활 특성을 갖는 고정식 등속조인트와 습동식 등속조인트에 모두 적용 가능한 통합형 등속조인트용 그리스 조성물 및 이에 의해 제조된 등속조인트용 그리스를 제공하는 데 목적이 있다. 그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본원의 일 측면은, 그리스 조성물 전체 중량에 대하여,

(a)파라핀계 광유 30 내지 60 중량% 및 나프텐계 광유 10 내지 30 중량% 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 광유; 및 유용성 폴리알킬렌글리콜을 포함하는 합성유 5 내지 20 중량%; 를 포함하는 기유;

(b)리튬 금속 비누계 증주제 5 내지 20 중량%; 및

(c) 과염기화된 칼슘설포네이트를 포함하는 첨가제 0.1 내지 15 중량%를 포함하며,

상기 과염기화된 칼슘설포네이트는 결정형 칼사이트는 포함하나 무정형 칼사이트를 포함하지 않는, 그리스 조성물을 제공한다.

본원의 다른 일 측면은 상기 그리스 조성물이 적용된 등속 조인트를 제공한다.

본 발명의 그리스 조성물 및 이에 의해 제조된 등속조인트용 그리스는 내구성, 내열성, 내마모성, 내하중성, 내마찰성 및 회전내구성이 우수하고, 특히, 내마모성 및 내마찰성이 극대화된 것으로, 서로 다른 윤활 특성을 갖는 고정식 등속조인트와 습동식 등속조인트에 모두 적용 가능한 특징이 있다.

또한, 결정형 칼사이트를 포함하는 과염기화된 칼슘 설포네이트를 첨가제로 포함함으로써, 내하중성이 향상되고, 회전 내구 시 고온에서 장시간 노출로 발생되는 버닝 현상을 억제하며, 과산화물을 분해하여 장기 내구 성능이 향상되는 효과가 있다.

더불어, 텅스텐, 비스무스, 주석, 망간 황화물과 같은 다양한 황화물을 기반으로 하는, 이하 텅스텐 화합물을 포함함으로써, 마찰계수와 마모계수를 현저하게 줄이는 반면, 극압 특성을 개선시켜 내구 윤활 성능을 향상시키는 효과가 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 본원의 구현예를 상세히 설명한다. 그러나 본원이 이러한 구현예에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 측면은, 그리스 조성물 전체 중량에 대하여,

(a)파라핀계 광유 30 내지 60 중량% 및 나프텐계 광유 10 내지 30 중량% 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 광유; 및 유용성 폴리알킬렌글리콜을 포함하는 합성유 5 내지 20 중량%; 를 포함하는 기유;

(b)리튬 금속 비누계 증주제 5 내지 20 중량%; 및

*(c)과염기화된 칼슘설포네이트를 포함하는 첨가제 0.1 내지 15 중량%를 포함하며,

상기 과염기화된 칼슘설포네이트는 결정형 칼사이트는 포함하나 무정형 칼사이트를 포함하지 않는, 그리스 조성물을 제공한다.

본원의 다른 일 측면은 상기 그리스 조성물이 적용된 등속 조인트를 제공한다.

본 발명의 등속조인트는 서로 다른 윤활 특성을 갖는 고정식 등속조인트와 습동식 등속조인트에 모두 적용 가능한 그리스 조성물 및 이에 의해 제조된 등속조인트용 그리스에 관한 것으로, 본 발명의 그리스 조성물은 광유와 합성유가 혼합된 기유, 금속 비누계 증주제 및 첨가제를 포함하여 구성된다.

기유(base oil)는 본 발명의 그리스 조성물의 기초가 되는 오일로, 광유(mineral oil)와 합성유(synthetic oil)가 혼합되어 이루어진 것이 바람직하다.

광유(mineral oil)는 파라핀계 광유와 나프텐계 광유 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하여 이루어진 것이 바람직하다.

여기서, 파라핀계 광유는 본 발명의 그리스 조성물 전체 중량에 대하여, 30 내지 60 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 나프텐계 광유는 본 발명의 그리스 조성물 전체 중량에 대하여, 10 내지 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

합성유(synthetic oil)는 유용성 폴리알킬렌글리콜(oil soluble polyalkyleneglycol, OSP)을 포함하여 이루어진 것이 바람직하며, 유용성 폴리알킬렌글리콜만으로 이루어진 것이 보다 바람직하다.

유용성 폴리알킬렌글리콜은 폴리알킬렌글리콜에 비해 고온 환경에서 내마찰성 및 내마모성이 더욱 우수할 뿐 아니라 탄화퇴적물 및 바니쉬의 형성을 감소시키는 효과가 있다. 나아가 내부에 산소를 포함하고 있어서 첨가제의 용해성을 높여주며, 금속 비누계 증주제와 함께 사용되는 경우 첨가제와의 친화력이 더욱 증대되어 내마찰성 및 내마모성이 극대화된 그리스의 구현이 가능한 특징이 있다.

보다 구체적으로 유용성 폴리알킬렌글리콜은 하기 화학식으로 표현되는 것이 바람직하다.

[화학식]

상기 화학식에서, R은 8 내지 20의 탄화수소기이고, m은 0 내지 40의 수이며, n은 1 내지 70의 수인 것이 바람직하다. 여기서, m과 n의 수에 따라서 유용성 폴리알킬렌글리콜의 분자량이 상이해짐으로써, 그 점도가 결정될 수 있다.

이와 같은 유용성 폴리알킬렌글리콜은 알코올, 프로필렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드 및 알킬렌 옥사이드 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진 공중합체인 것이 바람직하다.

실예로, 알코올과 프로필렌 옥사이드 및 부틸렌 옥사이드의 공중합체일 수 있고, 또는, 알코올과 부틸렌 옥사이드의 공중합체일 수도 있다. 전자의 경우, 유용성 폴리알킬렌글리콜의 점도가 상대적으로 낮고, 후자의 경우, 유용성 폴리알킬렌글리콜의 점도가 상대적으로 높은 특징이 있다. 여기서, 알코올은 탄소수 8 내지 20의 알코올일 수 있다.

한편, 이러한 합성유는 본 발명의 그리스 조성물 전체 중량에 대하여, 5 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

금속 비누계(metallic soap) 증주제는 리튬 비누계 증주제 및 칼슘 비누계 증주제 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로 금속 비누계 증주제는 지방산과 금속수산화물을 포함하는 것이 바람직하다.

여기서 지방산은 12 내지 24개의 탄소를 카르복시산인 것이 바람직하며, 실예로, 라우르산(lauric acid), 미리스트산(myristic acid), 팔미트산(palmitic acid), 스테아르산(stearic acid), 히드록시스테아르산(hydroxy stearic acid), 베헨산(behenic acid), 팔미톨레산(palmitoleic acid) 및 올레산(oleic acid) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 그리고 금속수산화물은 리튬 금속수산화물 및 칼슘 금속수산화물 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.

이와 같은 금속 비누계 증주제는 종래의 증주제 중 하나인 우레아계 증주제와 달리 극성을 갖는 특징으로, 이를 포함하는 본 발명의 그리스 조성물은 윤활성이 우수하고, 첨가제의 용해성이 높으며, 첨가제와의 친화력 또한 뛰어난 장점으로, 내마찰성 및 내마모성이 더욱 극대화된 그리스의 구현이 가능한 특징이 있다.

한편, 이러한 금속 비누계 증주제는 본 발명의 그리스 조성물 전체 중량에 대하여, 5 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 금속 비누계 증주제 전체 중량에 대하여, 리튬 비누계 증주제가 80 중량% 이상 포함되는 것이 바람직하다.

첨가제는 본 발명의 그리스 조성물에 의해 제조된 그리스의 성능을 극대화시키기 위해 첨가되는 내마모방지제, 마찰저감제, 극압제 및 분산제, 산화방지제 등의 물질일 수 있다.

본 발명은 첨가제 중 과염기화된 칼슘 설포네이트(overbased calcium sulfonate)를 포함하는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로 과염기화된 칼슘 설포네이트는 전염기가(total base number, TBN)가 300 내지 500인 것이 바람직하다. 또한, 과염기화된 칼슘 설포네이트는 결정형 칼사이트는 포함하는 것이 바람직하다.

이 중에서 결정형 칼사이트는 사각형상이며, 상대적으로 두께가 얇아 판면이 존재하는 판상형인 것이 바람직하며, 이와 같은 결정형 칼사이트를 포함하는 과염기화된 칼슘 설포네이트는 배열이 균질함으로써, 기유에 첨가되더라도 우수한 분산성을 유지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 과염기화된 칼슘 설포네이트는 극압제인 황화올레핀과 함께 첨가제로서 사용되었을 때, 시너지 효과를 일으킴으로써, 본 발명의 그리스 조성물에 의해 제조된 그리스의 윤활성능을 향상시키고, 회전 내구 시 고온에서 장시간 노출로 발생되는 버닝 현상을 억제하며, 과산화물을 분해하여 장기 내구 성능을 향상시키는 효과를 갖는다.

한편, 과염기화된 칼슘 설포네이트 외에도 첨가제에는 아연디알킬디티오포스페이트, 알킬디페닐아민, 몰리브덴디알킬디티오카바메이트, 몰리브덴디알킬디티오포스페이트, 폴리알킬렌글라이콜, 황화올레핀 및 텅스텐 화합물 중에서 선택된 어느 하나 이상을 추가로 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

이러한 첨가제는 본 발명의 그리스 조성물 전체 중량에 대하여, 0.1 내지 15 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

상기 첨가제는 그리스 조성물의 전체 중량을 기준으로 아연디알킬디알킬디티오포스페이트 0.1 내지 3.0 중량%, 알킬디페닐아민 0.1 내지 2.0 중량%, 몰리브덴디알킬티오카바메이트 0.1 내지 3.0 중량%, 몰리브덴디알킬디티오포스페이트 0.1 내지 2.0 중량%, 과염기화된 칼슘설포네이트 0.1 내지 3.0 중량%, 폴리알킬렌글라이콜 1.0 내지 5.0 중량%, 황화올레핀 0.1 내지 2.0 중량%, 텅스텐 화합물 1.0 내지 5.0 중량%를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 결정형 칼사이트를 포함하는 칼슘설포네이트와 상기 텅스텐 화합물을 1:3 내지 1:5의 중량비로 포함하는 것이 바람직하다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 그리스 조성물은 내마모 시험결과 값이 0.51mm 이하이고, SRV 웨어 시험 결과 마찰계수가 0.072 이하일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

한편, 본 발명의 그리스 조성물에 의해 제조된 그리스는 자동차의 등속조인트에 적용되기 위한 것으로, 특히, 서로 다른 윤활 특성을 갖는 고정식 등속조인트와 습동식 등속조인트에 모두 적용될 수 있는 것을 특징으로 한다.

따라서, 이를 위해 본 발명의 그리스 조성물의 기유는 100℃ 동점도가 8 내지 16cSt인 것이 바람직하며, 보다 구체적으로 10 내지 14cSt인 것이 가장 바람직하다.

또한, 기유의 100℃ 동점도가 이와 같은 범위 내에 존재할 수 있도록 기유를 이루고 있는 광유의 100℃ 동점도 역시 8 내지 16cSt인 것이 바람직하며, 40℃ 동점도는 90 내지 400cSt일 수 있다. 또한, 합성유의 100℃ 동점도는 4 내지 12cSt인 것이 바람직하며, 40℃ 동점도는 18 내지 68cSt일 수 있다.

또한, 본 발명의 그리스 조성물에 의해 제조된 그리스가 등속조인트에 적용될 수 있도록 하기 위해서는 기유에 포함된 광유와 합성유의 함량을 조절하는 것이 중요하다. 특히, 합성유 즉, 유용성 폴리알킬렌글리콜의 함량을 조절하는 것이 중요한데, 이는 유용성 폴리알킬렌글리콜의 함량이 너무 높으면 등속조인트의 부트(고무)를 변형시키는 등 부정적인 영향을 줄 수 있기 때문이다.

보다 구체적으로 파라핀계 광유와 나프텐계 광유가 광유로 사용되고, 유용성 폴리알킬렌글리콜이 합성유로 사용되어 기유를 구성하는 경우, 기유 전체 중량에 대하여, 파라핀계 광유는 65 내지 80 중량%, 나프텐계 광유는 10 내지 20 중량% 그리고 유용성 폴리알킬렌글리콜은 10 내지 20 중량%의 함량을 갖는 것이 바람직하다.

지금까지 설명한 본 발명의 그리스 조성물을 사용하여 본 발명의 그리스를 제조하는 방법은 광유와 합성유를 포함하는 기유와 금속 비누계 증주제를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계, 혼합물을 가열하는 단계 및 혼합물을 냉각하고 첨가제를 투입하는 단계를 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명의 실시예를 이용하여 더욱 상세하게 설명하고자 하며, 하기의 실시예는 본 발명의 예증을 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 국한되는 것은 아니다.

[제조예] 리튬 비누계 증주제 함유 그리스

3L 파일롯 반응기에 제조하고자 하는 그리스 전체 중량에 대하여, 12-히드록시스테아르산 5 내지 10 중량%를 투입하고, 기유 25 내지 35 중량%를 투입한 뒤, 반응기의 온도를 75℃ 내지 80℃로 가열 및 교반하였다. 이후, 12-히드록시스테아르산이 완전히 용해된 것을 확인한 뒤, 수산화리튬 수용액 0.5 내지 1.5 중량%를 투입하고, 반응기의 온도를 80℃로 유지 및 교반하면서 30분간 검화반응을 진행하였다. 이때, 교반속도는 50 내지 100rpm으로 유지하였다. 이후, 검화반응이 완료되면 반응기의 온도를 150 내지 160℃로 가열하고, 온도 도달 시 10 내지 20 중량%의 기유를 추가로 투입한 후 160℃에서 10분간 유지시켰다. 이후, 반응기의 온도를 200℃까지 가열하여 10 내지 20분간 온도를 유지시킨 뒤, 15 내지 25 중량%의 기유를 추가로 투입한 후 120℃ 이하로 급냉시킴으로써, 반응을 종결하였다. 이후, 120℃ 이하에서 첨가제를 투입한 뒤, 콜로이드밀을 통해 불균일한 입자 사이즈를 균일하게 분산시킴으로써, 그리스의 제조를 완료하였다.

여기서 사용한 기유는 40℃ 동점도를 기준으로, 96cSt의 동점도를 갖는 파라핀계 광유, 400cSt의 동점도를 갖는 나프텐계 광유 및 46cSt의 동점도를 갖는 유용성 폴리알킬렌글리콜이 혼합된 기유를 사용하였으며, 이와 같은 기유는 최종적으로 100℃ 동점도가 11.5cSt를 갖는다.

사용한 첨가제는 아연디알킬디티오포스페이트, 알킬디페닐아민, 몰리브덴디알킬디티오포스페이트, 황화올레핀, 텅스텐화합물, 이황화몰리브덴, 칼슘설포네이트를 사용하였으며, 특히, 과염기화된 칼슘 설포네이트는 전염기가(total base number, TBN)가 300 내지 500이다.

[실시예 1 내지 3 및 비교예 1,2의 조성]

실시예 1내지 3 모두 리튬비누계 증주제와 광유를 사용하여 제조하였고, 각각 첨가제 함량을 다르게 하여 그리스 조성물을 제조하였다. 비교예 1,2에서는 실시예 1내지 3과 동일한 그리스에 첨가제 종류를 실시예들과 다르게 하여 각각 그리스 조성물을 제조하였다.

하기 표1의 조성으로 본원의 그리스 조성물을 제조하였으며, 각 실시예 1 내지 3 및 비교예 1,2의 조성의 특징은 다음과 같다.

[실시예 1]

실시예1은 첨가제로 아연디알킬디티오포스페이트, 알킬디페닐아민, 몰리브덴디알킬디티오카바메이트, 몰리브덴디알킬디티오포스페이트, 유용성 폴리알킬렌글라이콜, 결정형 칼사이트(calcite)를 포함하는 과염기화된 칼슘설포네이트, 황화올레핀 및 텅스텐 화합물을 사용하였다.

[실시예2]

실시예 2는 첨가제인 결정형 칼사이트를 포함하는 과염기화된 칼슘설포네이트를 그리스 조성물 총 중량에 대하여 2중량%를 가지는 것을 특징으로 하며, 다른 조성은 실시예 1과 동일하다.

[실시예3]

실시예 3은 첨가제인 텅스텐 화합물을 그리스 조성물 총 중량에 대하여 5중량%를 가지는 것을 특징으로 하며, 다른 조성은 실시예1과 동일하다.

[비교예1]

비교예 1은 첨가제로서 그리스 조성물 총 중량에 대하여 무정형 칼사이트를 포함하는 과염기화된 칼슘설포네이트를 1중량%, 이황화몰리브덴 3중량%를 포함하는 것을 특징으로 하며, 다른 조성은 실시예1과 동일하다.

[비교예2]

비교예 2는 첨가제로서 그리스 조성물 총 중량에 대하여 무정형 칼사이트를 포함하는 과염기화된 칼슘설포네이트를 1중량%, 이황화몰리브덴 5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하며, 다른 조성은 실시예1과 동일하다.

하기 표1은 본 발명의 실시예 1 내지 3 및 비교예 1,2의 각 성분에 관한 것이다.

[표 1]

[실험예] 본원의 그리스 조성물의 물성 평가 및 CVJ(Constant Velocity Joint) 회전내구성 평가

*본원의 그리스 조성물의 물성 시험 항목으로 혼화주도, 적점(dropping point), 내마모성, 내하중성 및 SRV 웨어(SRV wear)를 평가하였다.

여기서 혼화주도는 본원의 그리스 조성물의 단단하기 즉, 경도 또는 침입도를 알 수 있는 평가항목이며, 적점시험은 높은 온도에서 지속적으로 사용함에 따라 증주제와 기유가 분리되는 온도를 측정한 것이다. 또한, 내마모성 평가는 퍼-볼 웨어(Four-Ball wear)로 진행하였으며, 내하중성은 퍼-볼 EP(Four-Ball EP)로 진행하였다. SRV 웨어의 SRV는 Schwingung (Oscillating, 진동), Reibung (Friction, 마찰), Verschleiz (Wear, 마모)를 뜻하는 것이다. SRV 웨어 시험은 회전 운동 또는 선형 진동 운동에서 하중이 가해진 접촉 시 윤활제와 두 개의 시편 사이의 물리적 상호 작용을 측정한 것이다. 이때 시편에 가해지는 마찰력을 지속적으로 측정하고, 마찰력을 하중으로 나눈 마찰계수(COF)를 결과값으로 측정한다. 마찰계수(COF)가 낮을수록 윤활성능이 뛰어난 그리스이다. 또한, 본원의 그리스 조성물을 포함하는 CVJ의 회전내구성을 평가하였다.

[실험예1] 본원의 그리스 조성물의 물성 평가

본원의 그리스 조성물의 물성 평가항목으로 혼화주도, 적점, 내마모성, 내하중성, SRV 웨어를 평가하였으며, ASTM 규격에 준하여 시험하였다. ASTM 규격은 다양한 산업 규격뿐만 아니라 미국 정부기관의 법, 규정 등에서도 흔히 인용되는 규격이다.

먼저, 혼화주도 시험은 ASTM D 217규격에 따라 진행하였으며, 적점 시험인 내열성 평가는 ASTM D 566규격에 따라 시험하였으며, 내마모 시험은 ASTM D 2266에 따라, 내하중 시험은 ASTM D 2596, SRV 웨어는 ASTM D 5707에 따라 평가하였다.

하기 표2는 그리스 조성물의 물성 평가에 대한 시험결과이다.

[표 2]

실시예 1내지 3의 그리스 조성물은 결정형 칼사이트를 포함하는 과염기화된 칼슘설포네이트와 텅스텐 화합물을 사용하였고, 비교예 1 내지 2의 그리스 조성물은 무정형(amorphous) 칼사이트를 포함하는 과염기화된 칼슘설포네이트과 이황화몰리브덴을 사용하여 제조하였다.

혼화주도는 측정 시 그리스를 60번 혼화한 후, 102.5±0.05g의 원추를 시료 표면에 5초간 자유낙하 시킨 후 25℃에서 원추의 침입 깊이를 1/10mm로 측정한 수치로서, 주도는 그리스를 사용하는 부위 및 환경에 따라 선택되는 물성이다.

적점시험은 그리스 조성물을 높은 온도에서 지속적으로 사용함에 따라, 증주제와 기유로 분리되는 온도를 측정하는 시험이다. 적점 시험기를 사용하여 그리스 컵에 그리스 조성물 시료를 채운 후 일정조건에 따라 온도를 올리면서 최초로 떨어지는 온도를 측정한다. 적점이 높을수록 내열성이 우수하다고 판단된다. 상기 표2에서 알 수 있듯이, 실시예 1 내지 3의 적점은 모두 200도 전후로 높은 적점을 가진다.

내마모 시험은 내마모성에 대해서 알 수 있는 평가 항목이며, 실시예 1 내지 3은 비교예 1,2보다 우수한 내마모성을 확인할 수 있다. 특히, 실시예 1은 가장 우수한 내마모성을 가진다. 이는, 결정형 칼사이트를 포함하는 과염기화된 칼슘설포네이트와 황화올레핀의 시너지 효과로 인한 것이며, 무결정형 칼사이트를 포함하는 과염기화된 칼슘설포네이트보다 우수한 윤활성능을 가진다.

내하중 시험은 내하중성에 대한 평가 항목이다. 칼슘설포네이트는 내하중성을 향상시킨다. 또한, 텅스텐 화합물도 내하중성을 개선한다. 실시예3은 가장 높은 텅스텐 화합물 함량을 가지며, 시험 값이 가장 높다. 비교예 1,2는 기존에 보편적으로 사용되었던 그리스 첨가제를 포함하고 있다.

SRV 웨어 시험은 ASTM D 5707 규격 방법에 따라 실시하였으며, 시험 조건은 진동수(Frequency) 50Hz, 좌-우 간격인 스트로크(Stroke) 1.0mm, 하중 200N, 온도 80℃ 및 60분으로 진행하였다. 평가 결과, 실시예 1의 마찰계수 (COF, Coefficient of Friction)가 비교예 1과 비교 시 0.011가량 낮으며, 마찰계수 그래프도 직선으로 표시되는 안정된 양상을 보인다. 따라서, 실시예1은 가장 우수한 저마찰력을 갖는다. 통상적으로 등속조인트용 그리스 조성물의 마찰계수가 0.100 이하인 경우, 저마찰력 특성을 갖는다고 평가되고 있으며, 마찰계수 값이 낮을수록, 그래프의 양상이 급작스러운 변화 없이(Seizer) 선형의 그래프 양상을 보일수록 저마찰력, 윤활성이 우수하다.

[실험예2] 본원의 그리스 조성물을 포함하는 CVJ 회전내구성 평가

등속조인트용 그리스 조성물 중 윤활성능이 가장 우수한 실시예 1 의 회전내구성을 평가하기 위해 회전내구시험기 (Automax Four Square Test System)를 사용하여 그리스의 내구성을 평가하였다. 회전내구시험은 회전력인 토크(Torque), 분당 회전수(revolution per minute, RPM), 진동(Jounce)을 각각 부여하여 내구시험 진행 후 결과를 보고 양호유무를 판단한다. 시험에 사용된 등속조인트 사이즈는 국내 중형 차종에 적용중인 습동용과 고정형인 TJ#95, BJ#95의 등속조인트를 사용하였으며, 시험조건은 아래의 표3에 나타내었다.

[표 3]

상기 표3의 시험조건에 따라, 각 부위별 표면을 육안으로 관찰하여 내구성을 평가하였다.

[표 4]

상기 표 4에서도 알 수 있듯이, 본 발명의 그리스 조성물을 등속조인트용으로 사용시 TJ#95크기에서는 전 부품 양호한 결과를 보였다.

또한, BJ#95크기에서도 안쪽레이스(INNER RACE) 1개소에서 1개의 플레이킹(FLAKING)이 면적 20정도로 발생하였을 뿐, 전반적으로 양호한 정도로 측정되었다. 따라서, 본 발명의 그리스 조성물을 이용한 등속조인트는 회전내구성이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는　것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이　아닌 것으로 이해해야만 한다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여　나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된　형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

1. 그리스 조성물 전체 중량에 대하여,
   (a)파라핀계 광유 30 내지 60 중량% 및 나프텐계 광유 10 내지 30 중량% 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 광유; 및 유용성 폴리알킬렌글리콜을 포함하는 합성유 5 내지 20 중량%; 를 포함하는 기유;
   (b)리튬 금속 비누계 증주제 5 내지 20 중량%; 및
   (c)과염기화된 칼슘설포네이트를 포함하는 첨가제 0.1 내지 15 중량%를 포함하며,
   상기 과염기화된 칼슘설포네이트는 결정형 칼사이트는 포함하나 무정형 칼사이트를 포함하지 않는, 그리스 조성물.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 첨가제로서, 아연디알킬디티오포스페이트, 알킬디페닐아민, 몰리브덴디알킬디티오카바메이트, 몰리브덴디알킬디티오포스페이트, 폴리알킬렌글라이콜, 황화올레핀 및 텅스텐 화합물 중에서 선택된 어느 하나 이상을 추가로 더 포함하는, 그리스 조성물.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 결정형 칼사이트를 포함하는 칼슘설포네이트와 상기 텅스텐 화합물을 1:3 내지 1:5의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는, 그리스 조성물.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 그리스 조성물은 내마모 시험결과 값이 0.51mm 이하이고, SRV 웨어 시험 결과 마찰계수가 0.081 이하인 것을 특징으로 하는, 그리스 조성물.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 그리스 조성물이 적용된 등속 조인트.