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KR0169741B1 - 고체 윤활제 및 이를 포함하는 미끄럼 부재 - Google Patents

고체 윤활제 및 이를 포함하는 미끄럼 부재 Download PDF

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KR0169741B1
KR0169741B1 KR1019910013196A KR910013196A KR0169741B1 KR 0169741 B1 KR0169741 B1 KR 0169741B1 KR 1019910013196 A KR1019910013196 A KR 1019910013196A KR 910013196 A KR910013196 A KR 910013196A KR 0169741 B1 KR0169741 B1 KR 0169741B1
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KR
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weight
oil
lubricant
sliding member
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KR1019910013196A
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KR920004551A (ko
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히데오 조우
기꾸오 스미요시
게이조우 이시까와
야스노리 니시
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기시조노 쓰까사
오이레스 고교 가부시끼가이샤
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Publication date
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Publication of KR920004551A publication Critical patent/KR920004551A/ko
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Abstract

본 발명은 고체 윤활제 분말 물질 5 내지 78중량%, 상온에서 액체 또는 페이스트 형태인 윤활유 5 내지 30중량%, 상기 윤활유를 흡수 및 함유하기 윈한 담체 2 내지 15중량%, 및 합성 수지 결합제 15 내지 50중량%를 포함하는 , 습윤성 및 유동성을 갖는 고체 윤활제, 및 그 고체 윤활제가 매립되어 있는 미끄럼 부재에 관한 것이다. 이 미끄럼 부재를 부가적으로 윤활제를 첨가하지 않고도 다양한 용도에서 안정한 성능을 나타낸다.

Description

고체 윤활제 및 이를 포함하는 미끄럼 부재
제1도는 고체 윤활제용 유동 장입 기기의 한 실시예에 대한 수직 단면도.
제2도는 제1도의 (II)-(II)선을 따라 취한 단면도.
제3도는 고체 윤활제를 포함하는 미끄럼 부재를 도시하는 수직 단면도임.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 호울더 2 : 미끄럼 부재 물질(금속 기판)
3 : 안내 부재 4 : 용기
5,72 : 고체 윤활제 6 : 가압 도구
7 : 미끄럼 부재 11 : 원통형 부분
21,71 : 구멍 31,41 : 유로(流路)
S : 간격
본 발명은 습윤성 및 유동성을 가지며 윤활유를 함유하는 고체 윤활제, 및 고체 윤활제가 포함되어 있는 미끄럼 부재에 관한 것이다.
구리 합금 또는 철 합금으로 제조된 금속 기판에 구멍 또는 홈이 형성되어있고 고체 윤활제가 개구 또는 홈에 들어가 고착되어 있는 소위 고체 윤활제-매립 미끄럼 부재의 제조방법으로서,
(1) 외주면에 나선형 둔덕이 형성되어 있는 둥근 흑연 막대를 코오로서 주형에 사용하고 용융된 금속을 주형에 주조한 다음 그 주형을 쪼개 코어를 제거함으로써 고체 윤활제(흑연)틀 미끄럼면에 대해 나선형으로 노출시키는 방법(일본국 특허 공고 39-2506호(1694)).
(2) 용융된 금속을 주조할 때 연소되어 제거되는 종이 또는 필름에 고체 윤활제 펠릿(원통형)을 접착 및 고정시키고, 스득된 고체 윤활제 펠릿을 사형틀로 이루어진 코어 막대의 외주면에 접착 및 고정시켜 주형에 코어를 형성시키거나(일본국 특허 공고 56-14381호(1981)), 또는 고체 윤활제 펠릿을 사형틀로 이루어진 코어 막대에 접착 및 고정시켜 주형의 코어를 형성시키고(일본국 특허 공고 52-5449호(1977)), 용융된 금속을 주형으로 주조함으로써 고체 윤활제 펠릿을 미끄럼면상에 노출시키는 방법, 또는
(3) 금속 기판에 구멍 또는 홈을 형성시키고 접찹제를 도포한 고체 윤활제 펠릿을 구멍 또는 홈에 넣어 고착시키는 방법을 인용할 수 있다. 전술한 제조방법에서, 방법(1)에서는 열 전도상이 양호한 흑연을 그 자체로써 코어로 사용하기 때문에 주조시 용융된 금속이 충분히 뻗어나가지 못하고 또 미끄럼 부재의 모양이 제한되는 단점이 있으며, 방법(2)에서는 주조시 고체 윤활제 펠릿이 떨어지거나 또는 이탈하고 또 고체 윤활제 펠릿이 일정하게 배열된 미끄럼 부재를 수득하기 어려운 단점이 있다. 따라서, 전술한 방법(3)이 일반적으로 사용되고 있다. 그러나, 방법(3)에도 몇가지 기술적인 문제점이 있다.
(1) 금속 기판에 배치되어 있는 구멍의 크기(직경)가 금속 기판의 크기에 따라 상이하기 때문에, 이렇게 다양한 크기를 갖는 구멍에 넣어지는 고체 윤활제 펠릿은 다양한 구멍에 상응하도록 제조되어야 한다.
(2) 접착제를 바른 고체 윤활제 펠릿을 넣는 공정을 자동화 하기 어렵고 수동으로 행해야 하기 때문에, 가공성이 극히 불량하다.
(3) 고체 윤활제 펠릿이 고체 윤활제를 금속 기판, 특히 원통형 금속 기판의 내면에 배치된 홈, 예컨대 나선형 홈 또는 고리형 홈에 넣는데 사용될 수 없기 때문에, 유동성을 갖는 페이스트상 고체 윤활제를 필요로 한다.
또한, 부가적인 문제점으로서, 전술한 (2)의 측면에서 접착제를 고체 윤활제에 도포하는 공정동안 피부 발진 또는 예측하지 못한 유사한 다른 사고가 오퍼레이터에게 일어날 수 있다.
하기 고체 윤활제가 공지되어 있다.
A) 윤활제가 흡수되어 있는 윤활제 흡수성 담체와 배합되어 주조된 중합체합성 수지 기재로 구성되는 윤활제-함유 열간주조된 조성물. 이 조성물에서, 담체는 기재보다 더 높은 융점 또는 용융 점도를 가지고, 표면적이 0.01m2/g이상이며, (1) 비용융성 무기 물질. (2) 합성 고분자량 중합체 수지 물질, (3) 천연 고분자량 중합체 물질, 및 (4) 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선정되며, 기재는 하나의 중합체 합성 수지 및 2이상의 중합체 합성 수지 혼합물로부터 선정된다(미합중국 특허 3778918호).
B) 고체 윤활제 분말, 열경화성 합성 수지, 또는 합성 수지로 접착된 각각의 분말 입자 사이에 함침된 윤활유와 분말 입자를 접착시키기 위하여 상온에서 액체인 상온 경화형 합성 수지를 포함하는 미끄럼면 매립형 고체 윤활제(일본국 특허 공개 58-160398호(1983)).
C) 천연 흑연, 키시 흑연 및 인공 흑연을 습윤 산화시킨 후 고온 열처리로 이들을 팽창 및 분해시킴으로써 수득되는 팽창된 흑연 분말(a)(겉보기 비중 0.01내지 0.05) 5 내지 99.5중량%를 터어빈유, 기계유, 스핀들유 및 베어링유 같은 윤활유(b) 0.5 내지 95.0중량%로 표면 처리함으로써 수득한 표면-처리 및 팽창된 분말 흑연 제품(a+b) 0.5 내지 90.0%, 및 열경화성 수지(예 : 페놀수지,멜라민수지,에폭시수지 및 폴리이미드수지) 또는 열가소성 수지(예 : 폴리페닐렌술파이드,폴리아세탈,폴리테트라플루오로에틸렌,나일론6,나일론11 및 폴리우레탄)로 구성된 유기 결합제(c) 10 내지 99.5중량%를 포함하는, 목적하는 형태로 주조될 수 있고 높은 표면 강도를 갖는 복합 윤활 물질(일본국 특허 공개 63-23993(1988)).
D) 윤활유 99 내지 10중량부 및 초고분자량 폴리에틸렌 20 내지 90중량부로 이루어진 주조품 100중량부, 및 이들과 배합된 분말 0.1 내기 20중량부를 포함하는 압출 또는 사출성형식 자기-윤활성 조성물(일본국 특허 공개 63-161075(1988)).
한편, 미끄럼 부재의 성능에 대해 생각해보면, 매립된 고체 윤활제가 매우 소량씩 미끄럼면에 공급되어 고체 윤활제 막을 형성하기 때문에, 추가로 윤활제를 공급하지 않고도 장기간 사용할 수 있다. 그러나, 용도가 저속 고하중 부위에만 한정되기 때문에, 전술한 부위 이외에 이용될때는 윤활유와 함께 사용하는 것이 불가피하다.
따라서, 전술한 부위 이외의 곳에 이용되는 고체 윤활제-매립 미끄럼 부재에서는, 그리이스 피트(pit) 같은 홈을 미끄럼면에 형성시키거나 또는 급유 장치로부터 미끄럼면으로 윤활유를 공급할 필요가 있다.
제조 및 성능의 측면에서 본 상기 문제점에 대해, 본 발명자들은 열심히 연구한 결과 모든 기술적 과제를 충족시킴으로써 전술한 문제점을 모두 완전히 극복할 수 있다고 생각하였다. 즉, (1) 금속 기판에 배치된 구멍 또는 홈의 크기 및 모양에 전혀 제한 받지 않으면서 고체 윤활제를 매립할 수 있고, (2) 고체윤활제가 윤활유에 의한 윤활 작용 및 고체 윤활제에 의한 윤활 작용 둘 다를 제공할 수 있으며, (3) 고체윤활제를 금속 기판의 구멍 또는 홈에 접착시킬 수 있다고 생각하였으며, 상온에서 액체 또는 페이스트상인 윤활유 및 윤활유를 흡수 및 함유하는 담체, 및 합성 수지 결합제와 고체 윤활제 분말 물질을 배합함으로써 수득한 고체 윤활제가 습윤성 및 유동성을 가지며 윤활유를 함유함에도 불구하고 금속 기판에 배치된 구멍 또는 홈에 접착된다는 것을 발견하였다. 이 발견을 기초로 하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 제1목적은 고체 윤활제 분말 물질 5 내지 78중량%, 상온에서 액체 또는 페이스트 형태인 윤활유 5 내지 30중량%, 윤활유를 흡수 및 함유하는 담체 2 내지 15중량%, 및 합성 수지 결합제 15 내지 50중량%를 포함하는, 습윤성 및 유동성을 갖는 고체 윤활제를 제공하는데 있다.
본 발명의 제2목적은 제1목적에서 정의한 고체 윤활제를 금속 기판에 배치된 구멍 또는 홈에 채워 넣어 접착시킨, 고체 윤활제가 매립되어 있는 미끄럼 부재를 제공하는데 있다.
본 발명에서, 주성분으로서의 고체 윤활제 분말 물질은 그 자체로서 고체 윤활효과를 갖는 물질이다. 예를 들어, 하기로 이루어진 그룹으로부터 선정된 한 개이상의 물질을 예로 들수 있다. (1) 천연 흑연, (2) 가열 및 연소시 그 자체로서 탄소화 및 흑연화되는 결합제(예 : 코울타르피치)를 사용한 코우크스 분말 같은 응집체를 주조시키고, 그 주조품을 700내지 1100℃에서 가열한 뒤, 피치 같은 함침제를 침투시키고, 2500 내지 3000℃에서 열처리하여 함침된 생성물을 흑연화시킴으로써 수득한 인공 흑현, (3) 천연 플래키 흑연, 키시 흑연, 열 분해성 흑연 등을 강산으로 처리하여 중간 흑연 층 화합물을 형성시킨 후, 물로 세척하고, 고온에서 즉시 C-축 방향으로 팽창 처리를 함으로써 제조한 팽창된 흑연, (4) 이황화몰리브덴, (5) 폴리테트라플루오로에틸렌 수지(PTFE) 및 (6) 질화붕소.
평균 입경이 150μm이하, 바람직하게는 80 내지 130μm이하인 고체 윤활제 분말 물질이 바람직하다.
고체 윤활제 분말 물질의 배합량은 배합되는 윤활유, 담체 및 합성 수지 결합제가 균형되게 결정되며, 5 내지 78중량%, 바람직하게는 33 내지 74중량%, 더욱 바람직하게는 47내지 67중량%이다.
상온에서 액체 또는 페이스트인 윤활유로서, 기계유 및 엔진오일 같은 광유, 피마자유 같은 식물유, 에스테르유 및 실리콘유 같은 합성유, 및 그리이스를 예로 들 수 있으며, 이들 중 한 개 이상을 사용한다.
윤활유를 전술한 고체 윤활제 분말 물질 및 윤활유를 흡수 함유하는 담체와 혼합하는 경우,윤활유의 대부분은 담체에 흡수 및 함유되고 그들중 일부가 고체윤활제 분말 물질의 표면에 흡착 및 유지된다.
윤활유의 배합량은 5 내지 30중량%, 바람직하게는 8 내지 20중량%, 더욱 바람직하게는 10 내지 15중량%이다. 윤활유가 30중량%를 초과하여 배합되는 경우, 고체 윤활제 분말 물질의 표면에 대한 윤활유의 흡착량이 증가하고 윤활유가 고체 윤활제와 금속 기판의 구멍 또는 홈 사이의 접착 경계에 존재하여 금속 기판의 개구 또는 홈과 고체 윤활제의 접착 강도를 약화시킴으로써 고체 윤활제가 금속 기판의 구멍 또는 홈으로부터 빠져나오는 결함을 일으킨다. 또한 배합량이 5중량% 미만인 경우, 금속 기판의 구멍 또는 홈에 대한 고체 윤활제의 접착 강도는 증가하지만, 미끄럼면으로 흘러나오는 윤활유의 양이 감소함으로써 윤활유에 의한 미끄럼 성능을 개선시키는데는 실패한다.
전술한 고체 윤활제 분말 물질 및 윤활유와 담체를 배합하는데, 이 담체의 특징은 윤활유를 흡수 및 함유하는 것이다.
담체는 윤활유를 흡수 및 함유하는 기능을 가짐으로써 윤활유의 유동 점도를 증가시키고 윤활유가 흘러나오는 것을 방지하며 고체 윤활제에 균일하게 분산 및 흡수 및 함유되는 윤활제를 미끄럼면에 공급한다.
본 발명에 유용한 담체로서, (1) 탄화수소 왁스, (2) 고급 지방산, (3) 고급 지방산으로부터 유도된 왁스같은 물질, (4) 폴리올레핀 분말, (5) 친유성 섬유, (6) 주로 스티렌 또는 메타아크릴산 물질로서 이루어진 가교결합식 다공성 구형입자, 및 (7) 다공성 탄산칼슘을 예로 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2개 이상의 혼합물로서 사용될 수 있다.
(1) 탄화수소 왁스
탄화수소 왁스는 탄소 원자가 24개 이상인 파라핀 왁스, 탄소원자가 26개 이상인 올레핀 왁스 및 탄소 원자가 28개 이상인 알킬벤젠을 포함할 수 있으며, 부가적으로 결정형의 미소결정질 왁스도 사용할 수 있다.
(2) 고급 지방산
고급 지방산으로서, 탄소 원자가 14개 이상인 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 아라크산 및 몬탄산등의 포화 지방산 및 탄소 원자가 18개 이상인 옥타데센산 및 파리난르산등의 불포화 지방산을 언급할 수 있다.
(3) 고급 지방산으로부터 유도된 왁스성 물질
왁스성 물질로서 예를 들어 (a) 고급 지방산 에스테르, (b) 고급 지방산 아미드 및 (c) 고급 지방산 염을 언급할 수 있다.
(a) 고급 지방산 에스테르
고급 지방산 에스테르로서, 탄소 원자가 22개 이상인 예컨대 에틸 베헤네이트 및 메틸 트리코산등의 고급 지방산의 메틸 및 에틸 에스테르, 탄소 원자가 16개 이상인 1가 고급 지방산 및 탄소 원자가 15개 이상인 고급 1가 알코올의 에스테르, 옥타데실 스테아레이트, 탄소 원자가 13개 이상인 예컨대 1,3-디라우르산 글리세라이드, 모노스테아르산 글리세라이드등의 고급 지방산의 모노디글리세린 에스테르, 및 탄소 원자가 14개 이상인 고급 지방산의 트리글리세라이드를 언급할 수 있다.
(b) 고급 지방산 아미드
고급 지방산 아미드로서 특히 팔미트산 아미드, 스테아르산 아미드 및 올레산 아미드를 언급할 수 있다.
(c) 고급 지방산 염
고급 지방산 염으로서 예컨대 스테아르산리튬 및 스테아르산칼슘 등의 알칼리금속 및 알칼리토금속과의 염을 언급할 수 있다.
(4) 폴리올레핀
폴리올레핀으로서 초고분자량 폴리에틸렌 분말, 고밀도, 중간밀도 및 저밀도 폴리에틸렌 분말 및 폴리프로필렌 분말을 언급할 수 있다.
(5) 친유성 섬유
친유성 섬유로서 셀룰로오스 섬유 및 폴리프로필렌 섬유를 언급할 수 있다.
(6) 주로 스티렌 또는 메타아크릴산 물질로 이루어진 교차결합식 다공성 구형 입자. 다공성 구형 입자로서 예를 들어 스티렌-디비닐벤젠 공중합체를 언급할 수 있다.
(7) 다공성 탄산칼슘
담체의 배합량은 일반적으로 2 내지 15중량%, 바람직하게는 3 내지 12중량%, 더욱 바람직하게는 3 내지 8중량%이다.
배합되는 윤활유가 하한에 가까운 경우 담체의 양을 하한쪽으로 고정시키는 반면에 윤활유의 배합량이 상한에 가까운 경우 담체의 배합량을 상한쪽으로 고정시킴으로써, 금속 기판의 구멍 또는 홈에 대한 고체 윤활제의 접착 강도 및 윤활 특성면에서 가장 바람직한 조합을 얻을 수 있다.
합성 수지 결합제는 고체 윤활제 분말 물질을 상호 접착시키고 또 금속 기판의 구멍 또는 홈과 고체 윤활제를 접착시키는 역할을 한다. 합성 수지 결합제로서 에폭시 수지, 페놀 수지 및 폴리에스테르 수지 같은 열경화성 합성 수지를 언급할 수 있으며, 본 발명에서는 에폭시 수지가 바람직하다.
에폭시 수지로서는, 상온 경화성 액체 에폭시 수지 및 열경화성 액체 또는 분말상 에폭시 수지를 사용한다.
특히, 상온 경화성 에폭시 수지로서 2성분 에폭시 수지 Cemedyne(상품명,Cemedyne Co. 제품)을 언급할 수 있다.
또한 열경화성 액체 에폭시 수지로서는 단일성분 에폭시 수지 Technodyne(상품명, Taoka Kagaku Co. 제품), 액체 에폭시 수지 Epicoat(상품명, Yuka Shell Epoxy Co. 제품), 잠복성 경화제 Novacure(상품명, Asahi Kasei Industry Co. 제품) 및 Amicure(상품명, Ajinomoto Co. 제품)를 언급할 수 있다.
열경화성 분말상 에폭시 수지로서는 Epiform(상품명, Somal Co. 제품)을 언급할 수 있으며, 분말상 에폭시 수지는 액체 에폭시 수지용 유동 조절제로서도 사용될 수 있다. 결합제의 배합량은 15 내지 50중량%, 바람직하게는 15 내지 35중량%, 더욱 바람직하게는 20 내지 30중량%이다. 본 발명의 고체 윤활제는 하기와 같이 제조된다.
윤활유를 흡수 및 함유하는 담체를 고체 윤활제 분말 물질과 배합 및 혼합한후 이렇게 하여 수득산 혼합물과 윤활유를 배합 및 혼합한다. 고체 윤활제 분말 물질, 담체 및 윤활유의 생성된 혼합물에 합성 수지 결합제를 첨가하고 이들을 반죽하여 습윤성 및 유동성을 갖는 고체 윤활제를 수득한다.
이렇게 수득한 습윤성 및 유동성을 갖는 고체 윤활제는 상온에서 또는 가열하에 금속 기판에 배치된 구멍 또는 홈으로 유동-장입되고, 이어 그 속에 든 합성 수지 결합제가 상온에서 또는 가열하에 경화되어 윤활유를 함유하는 고체윤활제를 금속 기판의 구멍 또는 홈과 접착시킴으로써, 윤활유를 함유하는 고체 윤활제가 매립된 미끄럼 부재를 수득한다. 습윤성 및 유동성을 갖는 고체 윤활제를 금속 기판상의 구멍 또는 홈에 유동-장입시키는 방법으로서, 전사 성형, 압축 성형, 사출 성형 등을 이용할 수 있다. 판상 미끄럼 부재의 경우, 고체 윤활제를 판 형태로 예비 성형하고 이렇게 하여 수득한 판상 고체 윤활제를 홈의 구멍으로 이루어진 판상 미끄럼 부분에 위치시킨 후 가압 성형에 의해 고체 윤활제를 유동 장입시키는 방법을 이용할 수 있다.
제1도는 고체 윤활제용 유동-장입 기기의 한 실시예를 도시하는 단면도이고, 제2도는 제1도의 (II)-(II) 선을 따라 취한 단면도이다.
도면에는, 원통형 부분(11)을 갖는 호울더(1), 외주면이 움직이지 않게 호울더(1)의 원통형 부분(11)안에 끼워맞춤되며 외주 방향에서 상호 중첩되도록 형성된 구멍들(21)을 갖는 미끄럼 부재 물질(금속기판)(2). 상단 표면에 형성된 방사상 유로(31)를 가지며 미끄럼 부재 물질(2)의 내주면에 대해 약간의 간격(S)을 두고 물질(2)의 내면으로 삽입되는 안내 부재(3), 물질(2)을 유지시키는 호울더(1)의 원통형 부분(11)의 상단부에 끼워 맞춤되며 유로(31)와 연통되는 유로(41)을 갖는 용기(4), 용기(4)에 장입된 습윤성 및 유동성을 갖는 고체 윤활제(5), 및 용기(4)에서 수직으로 이동하도록 장치된 가압 도구(6)가 도시되어 있다.
제3도는 전술한 바와 같은 장치를 이용함으로써 제조된 고체 윤활제-매립 미끄럼 부재를 도시하는 단면도이다. 여기에는 미끄럼 부재(7), 미끄럼 부재물질에 형성된 구멍(71) 및 그 구멍(71)에 매립된 고체 윤활제(72)가 도시되어있다.
본 발명에 따라 고체 윤활제가 매립된 미끄럼 부재에서 고체 윤활제와 금속기판 사이의 접착 강도는 50kgf/cm2이상이다. 200mm 행정의 왕복 미끄럼 시험에서, 대응 부재로서 기계적 구조의 탄소강(S45C)을 사용하여 100 x 104회의 시험(400Km 시험행정)후, (1) 500kgf/cm2의 하중하에 1m/분의 미끄럼 속도에서 마찰계수는 0.135 이하이고 마모량은 0.0125mm 이하이며 (2) 10kgf/cm2의 하중하에 40m/분의 미끄럼 속도에서 마찰계수는 0.125 이하이고 마모량은 0.0105mm이하이다.
본 발명에 따른 고체 윤활제 및 미끄럼 부재는 하기와 같은 효과를 가진다.
(1) 고체 윤활제가 습윤성 및 유동성을 갖기 때문에, 금속 기판에 배치된 구멍 또는 홈의 모얌에 전혀 제한 없이 매립될 수 있다.
(2) 고체 윤활제 자체가 윤활유를 함유하기 때문에, 고체 윤활제에 존재하는 담체에 함유된 윤활유는 고체 윤활유-매립 미끄럼 부재에서 대응 부재에 대해 미끄럼 운동하는 동안 미끄럼면에 공급되고, 윤활유에 의한 습윤성이 유지될 수 있어서 고체 윤활제 및 윤활유의 윤활 기능을 실행할 수 있다. 따라서, 저속 고하중 조건하에서 고체 윤활제-매립 미끄럼 부재, 및 그러한 조건 외의 용도에 대해 기존 기술에서와 같이 미끄럼면에 그리이스 같은 추가 윤활제를 공급할 필요가 없으며, 다양한 조건하에서 사용할 수 있다.
(3) 윤활유가 담체에 흡수 및 함유되기 때문에, 윤활유 누설량이 극히 소량이고 다량의 윤활유는 고체 윤활제에 함유되어 있다.
(4) 고체 윤활제가 유동 장입에 의해 금속 기판에 배치된 구멍 또는 홈에 매립되기 때문에, 종래 기술에서의 기존 접착제 도포 공정 또는 매립 공정이 더 이상 필요하지 않아 작동성을 크게 개선시킬 뿐만 아니라 접착제 도포 공정에 의해 야기되는 오퍼레이터의 피부 발진 같은 문제점을 완전히 극복할 수 있다.
[실시예]
본 발명에 따른 고체윤활제 및 고체 윤활제를 포함하는 미끄럼 부재를 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명한다.
[실시예1]
(1) 겉보기 비중이 1.55g/cm3이고 기공도가 45%인 인공 다공성 흑연 주조품(Ibiden Co. 제품)을 분말화시켜 평균 입경이 100μm가 되도록 함으로써 수득한 인공 흑연 분말 53중량%.
(2) 상기 (1)에서 설명한 인공 흑연 분말 43중량% 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)분말(Yunon(상품명),Nippon Vulker Co. 제품) 10중량%, 및
(3) 상기 (1)에서 설명한 인공 흑연 분말 43중량% 및 이황화몰립덴 분말 10중량%를 고체 윤활제 분말 물질로서 사용하고, 담체로서 탄화수소 왁스 (Godeswax(상품명),Nikko Fine Products Co. 제품) 5중량%를 혼합기에 의해 고체 윤활제 분말 물질에 첨가하며, 윤활유로서 광유(Daffny Super Multi(상품명),Idemitsu Kosan Co. 제품) 15중량%를 생성된 혼합물과 혼합하여 고체 윤활제 분말물질, 담체 및 윤활유의 혼합물을 수득하였다. 이어, 유동 조절을 위하여 합성 수지 결합제로서 열경화성 액체 에폭시 수지(Epicoat(상품명),Showa Shell Chemical Co. 제품) 16중량%, 잠복성 경화제(Novacure(상품명),Asahi Kasei Industry Co. 제품) 5중량% 및 분말상 에폭시 수지(Epiform(상품명),Somal Co. 제품) 6중량%를 이렇게 수득한 혼합물과 혼합한 후 반죽하여 습윤성 및 유동성을 갖는 고체 윤활제를 수득하였다.
금속 기판으로서 고강도 황동 주조품(JID-H2205)을 사용하는데, 이것은 내경 60mm, 외경 80mm 및 길이 80mm의 원통형 기판으로 절단함으로써 제조되며, 각각 직경이 10mm인 구멍 54개를 원통형 기판의 원주 방향에서 서로 중첩되게 형성시켜 미끄럼 부재 물질을 생성시켰다. 미끄럼 부재 물질을 외주면에서 움직이지 않게하면서, 고체 윤활제를 제1도에 도시된 방류기에 의해 물질의 내주면으로부터 50kg/cm2의 압력하에 상온에서 유동하게 하고 물질의 구멍에 빈틈없이 장입하였다. 이어, 구멍에 고체 윤활제를 채운 미끄럼 부재 물질을 가열로에서 80℃로 60분간 유지시켜 합성 수지 결합제를 1차 경화한 후, 그 가열로에서 140℃로 30분간 유지시켜 합성 수지 결합제를 2차 경화하였다. 동시에, 윤활유를 함유하는 고체 윤활제가 물질의 구멍에 접착됨으로써 고체 윤활제 매립 미끄럼 부재(베어링부시)를 수득하였다.
[실시예2]
(1) 겉보기 비중이 0.7g/cm3이고 두께가 0.5mm인 팽창된 흑연판을 분말화하여 평균 입경이 120μm가 되도록 함으로써 수득한 팽창된 흑연 분말(Nikafilm(상품명),Nippon Carbon Co. 제품) 40중량%,
(2) 팽창된 흑연 분말 20중량% 및 인공 흑연 분말 20중량%, 및
(3) 챙창된 흑연 분말 20중량% 및 질화붕소 분말 20중량%를 고체 윤활제 분말 물질로서 사용하고, 고급 지방산(스테아르산) 8중량%를 담체로서 고체 윤활제 분말 물질에 첨가한 후 혼합기에 의해 혼합하며, 윤활유로서 광유(실시예1에서와 동일함) 17중량%를 생성된 혼합물과 혼합하여 고체 윤활제 분말 물질, 지지체 또는 담체 및 윤활유의 혼합물을 수득하였다. 이어, 합성 수지 결합제로서 열경화성 액체 에폭시 수지(실시예I에서와 동일함) 21중량%, 잠복성 경화제(실시예 I에서와 동일함)6중량% 및 유동 조절용 분말상 에폭시 수지(실시예1 에서와 동일함) 8중량%를 이렇게 수득한 혼합물과 혼합한 후 반죽하여 습윤성 및 유동성을 갖는 고체 윤활제를 수득하였다.
실시예 1에서와 동일한 고강도 황동 주조품을 금속 기판으로서 사용하여 미끄럼 부재 물질을 제조한 후, 실시예 1에서와 동일한 공정으로 물질의 구멍에 고체 윤활제를 빈틈없이 장입하였다. 이어, 실시예 1에서와 동일한 공정으로 고체 윤활제-매립 미끄럼 부재를 수득하였다.
[실시예 3]
(1) 실시예 1에서와 동일한 인공 흑연 분말 35중량%,
(2) 인공 흑연 분말 20중량% 및 폴리테트라플루오로에틸렌 분말(실시예 I에서와 동일함) 15중량%, 및
(3) 인공 흑연 분말 20중량% 및 이황화몰리브덴 분말 15중량%를 고체 윤활제 분말 물질로서 사용하고, 초고분자량 폴리에틸렌 분말(Hizexmillion(상품명),Mitsui Petrochemical Industry Co. 제품) 7중량% 및 고급 지방상 아미드(올레산과 스테아르산의 혼합물) 3중량%를 담체로서 고체 윤활제 분말 물질에 첨가하고 혼합기에 의해 혼합하며, 윤활유로서 광유(실시예 1에서와 동일함) 20중량%를 생성된 혼합물과 혼합하여 고체 윤활제 분말 물질, 지지체 또는 담체 및 윤활유의 혼합물을 수득하였다.
이어, 합성 수지 결합제로서 열경화성 액체 에폭시 수지(실시예 1에서와 동일함) 21중량%, 잠복성 경화제(실시예 I에서와 동일함) 6중량% 및 유동 조절을 위한 분말상 에폭시 수지(실시예 I에서와 동일함) 8중량%를 이렇게 수득한 혼합물과 혼합한 후 반죽하여 습윤성 및 유동성을 갖는 고체 윤활제를 수득하였다.
금속 기판으로서 실시예 1에서와 동일한 고강도 황동 주조폼을 사용하여 미끄럼 부재 물질을 제조한 후, 실시예 I에서와 동일한 공정으로 고체 윤활제를 물질의 구멍에 빈틈없이 넣었다. 이어, 실시예 1에서와 동일한 공정으로 고체 윤활제-매립 미끄럼 부재를 수득하였다.
[실시예 4]
(1) 이황화몰리브덴 분말 70중량%,
(2) 이황화몰리브덴 분말 60중량% 및 폴리테트라플루오로에틸렌 분말(실시예 I에서와 동일함) 10중량%를 고체 윤활제 분말 물질로서 사용하고, 탄화수소 왁스(실시예 I에서와 동일함) 5중량%를 담체로서 고체 윤활제 분말 물질에 첨가한 후 혼합기에 의해 혼합하며, 윤활제로서 광유(실시예 1에서와 동일함) 8중량%를 이렇게 수득한 혼합물과 혼합하여 고체 윤활제 분말 물질, 지지체 또는 담체 및 윤활유의 혼합물을 수득하였다.
이어, 합성 수지 결합제로서 열경화성 액체 에폭시 수지(실시예 1에서와 동일함) 11중량%, 잠복성 경화제(실시예 1에서와 동일함) 3중량% 및 유동 조절을 위한 분말상 에폭시 수지(실시예 1에서와 동일함) 4중량%를 이렇게 수득한 혼합물과 혼합한 후 반죽하여 습윤성 및 유동성을 갖는 고체 윤활제를 수득하였다.
실시예 1에서와 동일한 고강도 황동 주조폼을 금속 기판으로서 사용하여 미끄럼 부재 물질을 제조한 후, 실시예 1에서와 동일한 공정으로 물질의 구멍에 고체 윤활제를 빈틈없이 넣었다. 이어, 실시예 1에서와 동일한 공정으로 고체 윤활제-매립 미끄럼 부재를 수득하였다.
[실시예 5]
(1) 실시예 1에서와 동일한 인공 흑연 분말 53중량%,
(2) 인공 흑연 분말 43중량%, 및 폴리테트라플로오로에틸렌(PTFE) 분말(실시예 1에서와 동일함) 10중량% 및
(3) 인공 흑연 분말 43중량% 및 질화붕소 10중량%를 고체 윤활제 분말 물질로서 사용하고, 담체로서 다공성 스티렌-디비닐벤젠 공중합체 분말(Techpolymer(상품명),Sekisui Kaseihin Kogyo Co. 제품) 5중량%를 혼합기에 의해 고체 윤활제 분말 물질과 혼합하며, 윤활유로서 광유(실시예 1에서와 동일함) 15중량%를 생성된 혼합물과 혼합하여 고체 윤활제 분말 물질, 지지체 또는 담체 및 윤활유의 혼합물을 수득하였다.
이어, 합성 수지 결합제로서 열경화성 액체 에폭시 수지(실시예 1에서와 동일함) 16중량%, 잠복성 경화제(실시예 1에서와 동일함) 5중량% 및 유동 조절을 위한 분말상 에폭시 수지(실시예 1에서와 동일함) 6중량%를 생성된 혼합물과 혼합한 후 반죽하여 습윤성 및 유동성을 갖는 고체 윤활제를 수득하였다.
실시예 1에서와 동일한 고강도 황동 주조폼을 금속 기판으로서 사용하여 미끄럼 부재 물질을 제조한 후, 실시예 1에서와 동일한 공정으로 물질의 구멍에 고체 윤활제를 빈틈없이 넣었다. 이어, 실시예 1에서와 동일한 공정으로 고체 윤활제-매립 미끄럼 부재를 수득하였다.
이어, 전술한 실시예에서 수득한 고체 윤활제 및 고체 윤활제를 포함하는 미끄럼 부재에 대해 고체 윤활제의 접착강도 및 미끄럼 부재의 미끄럼 특성을 시험한 결과가 하기에 기재되어 있다.
[접착강도 시험]
접착강도의 경우, 미끄럼 부재의 구멍에 매립된 고체 윤활제 상에 푸시-풀 게이지를 위치시켜 그 구멍으로부터 고체 윤활제가 빠져나오는데 필요한 힘(단위:kgf/cm2)을 측정하고 측정치로 접착강도를 표시하였다.
[미끄럼 특성 시험]
미끄럼 특성의 경우, 하기 시험 조건하에서 마찰 계수 및 마모량을 측정하였다.
시험 결과는 하기 표에 나타나 있다.
시험 결과에서는, 미끄럼 부재에 있는 구멍에 대한 실시예의 고체 윤활제의 접착강도(빠져나오는데 필요한 힘)가 비교예에 나타낸 기존 기술에서의 접착강도보다 더 작은 값을 나타내었다.
그러나, 실시예에서 윤활유를 함유하는 고체 윤활제는 50kgf/cm 이상의 접착강도로 접착되었고, 고체 윤활제-매립 미끄럼 부재용의 적당한 용도에서의 저속/고하중부위(시험조건(1)하에서) 및 저속/고하중 부위 외의 다른 용도(시험조건(2)하에서)에서의 미끄럼 특성은 기존 기술에서보다 탁월하였으며, 실시예의 고체 윤활제는 미끄럼 부재의 사용시 아무런 문제점도 야기시키지 않았다.
비교예1의 미끄럼 부재에서, 마찰 계수는 시험 조건(1)하에서 시험할 때 시간이 경과함에 따라 점차적으로 증가하였고, 마모량은 시험 거리 300km에서 급격하게 증가하였다. 뿐만 아니라, 상기 시험 조건(2) 하에서 시험을 시작한 후 시험 거리 1km에서 베어링 온도, 마찰 계수 및 마모량이 급격하게 증가하여 시험을 중단하였다.
비교예(2)의 미끄럼 부재는 시험조건(1) 하에서 시험하는 경우 실시예 1내지 실시예 5의 미끄럼 부재와 실질적으로 동일한 성능을 나타내었으나, 시험 거리 200km에서 미끄럼 표면상에 피복된 그리이스가 미끄럼 표면으로부터 나오기 시작하였고, 시험조건(2) 하에서 시험하는 경우 시험 거리300km에서 마찰 계수 및 마모량이 급격하게 증가하여 후속 시험이 중단되었다.
반면에, 실시예에서는 윤활유가 실시예의 고체 윤활제에 함유되어 있기 때문에 고체 윤활제-매립 미끄럼 부재용의 적절한 용도와 같은 저속/고하중 부위(시험조건(1)) 뿐만 아니라 이러한 부위 외의 다른 용도(시험조건(2))에서도 부가적으로 윤활제를 공급하지 않고서 안정한 성능을 나타내었다.

Claims (6)

  1. 고체 윤활 분말 물질 5 내지 78중량%, 상온에서 액체 또는 페이스트 형태인 윤활유 5 내지 30중량%, 상기 윤활유를 흡수 및 함유하기 위한 담체 2 내지 15중량%, 열경화성 합성 수지 결합제 15 내지 50중량%를 포함하고, 상기 윤활유는 광유, 식물유, 합성유 및 그리이스로 구성된 군으로부터 선정된 한 개 이상이고, 싱기 담체는 탄화수소 왁스, 고급 지방산, 고급 지방산으로부터 유도된 왁스, 폴리올레핀, 친유성 섬유, 스티렌 또는 메타아크릴산 화합물로 구성된 교차결합식 다공성 구형 입자 또는 다공성 탄산칼슘인 고체 윤활제.
  2. 제1항에 있어서, 고체 윤활제 분말 물질이 흑연, 이황화몰리브덴, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 및 질화붕소로 구성된 군으로부터 선정된 한 개 이상인 고체 윤활제.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 윤활유가 기계유, 엔진오일, 피마자유, 에스테르유 및 실리콘유로 구성된 군으로부터 선정된 한 개 이상의 것인 고체 윤활제.
  4. 제1항에 있어서, 상기 열경화성 합성수지 결합체가 에폭시 수지인 고체 윤활제.
  5. 제1항에서 정의도니 고체 윤활제가 금속 기판에 배치된 구멍 또는 홈으로 유동함으로써 장입되고 상기 금속 기판의 상기 구멍 또는 홈에 상기 고체 윤활제가 접착된, 고체 윤활제를 포함하는 미끄럼 부재.
  6. 제5항에 있어서, 구멍 또는 홈이 형성된 금속 기판의 상기 미끄럼 면이 매끈한 원통형 또는 구형인 미끄럼 부재.
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