| * 윤활제로서 사용되는 물질에는 기체(공기, 불활성 가스 등), 액체(오일, 물 등), 반고체(그리이스, 콤파운드 등), 고체(그라파이트, 이유화 몰리브덴 등) 및 이들의 혼합체(오일과 물의 에멀젼, 액체 또는 반고체에 고체를 혼합시킨 것 등)가 있다. 이 중 현재에는 주로 액체 또는 반고체 윤활제가 여러분야에서 사용되고 있다. |
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| 1.윤활유 |
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윤활유는 액상의 윤활제로서 기유(base oil)를 원료로하여 사용목적에 알맞은 성능을 가지게 하기 위하여 각종의 첨가제를 가한 것이다. 기유는 광유(鑛油), 지방유(脂肪油) 및 합성유(合成油)로 크게 나눌수 있으며 품질, 성능, 내구성 및 가격등 종합적인 잇점 때문에 광유가 대부분이며 지방유 및 합성유의 용도는 특수한 용도에만 한정되어 있다. 그러나 합성유의 사용이 점차 증가하고 있다 |
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| ① 윤활의 기유 |
| 기유는 종류에 따라 제각기 특성이 있으며 특수한 경우를 제외하고 파라핀계 광유가 가장 많이 사용되고 있다. |
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a. 광유(鑛油)
또 광유는 온도에 따른 점도의 변화를 나타내는 점도지수(Viscosity Index)에 따라 다음과 같이 분류된다.
점도지수
고점도 지수(HVI) ……… 약 80이상
중점도 지수(MVI) ……… 약 35 ~ 80
저점도 지수(LVI) ……… 약 35 이하
b. 지방유(脂肪油)
특수 엔진유(경주용 차량), 금속가공유등 특수한 용도외에 광유계 기유의 첨가제로서도 사용된다.
c. 합성유(合成油)
여러 가지 원료를 화학적으로 합성해서 만든 윤활유로서 대표적인 것은 다음과 같은 것이 있다.
● 실리콘 오일(silicone oil) : 정밀기계 및 작동유, 이형제.
● 디 에스테르 오일(di-ester oil) : 항공용 계기유, 제트 엔진유, 작동유, 저온 그리이스의 기유로 사용.
● 인산 에스테르 (phosphate ester) : 난연성 작동유.
지방유 및 합성유를 첨가제로 사용하는 것은 광유계 기유가 본래 가지고 있는 특성을 보강하여 전혀 새로운 특성을 가지게 하여 윤활유의 품질, 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다. |
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② 윤활유의 종류
윤활유의 종류를 분류하는 데는 여러 가지 방법이 있을 수 있으며 일반적인 분류방법은 아래와 같다.
a. 기유 특성에 따른 분류 파라핀계, 나프텐계, 합성유계 등
b. 사용된 첨가제에 다른 분류
● 첨가제의 함유 유무에 따라 무첨가유 또는 첨가유로 나눈다.
● 첨가유는 대표적으로 R & O 형 윤활유(방청제와 산화방지제를 포함하는 일반적인 윤활유) 내마모성 윤활유(주로 유압작동유에서 불리어지는 이름으로 내마모성 첨가제가 함유된 것) 극압유(극압첨가제가 함유된 것으로 주로 기어유 등에서 사용 되는 명칭)로 나누어 진다.
c. 용도, 사용목적에 따른 분류
스핀들유, 터어빈유, 기계유, 기어유, 유압작동유, 내연기관유등의 이름은 주로 그 제품의 용도에 따라 불리어지는 이름이다. KS규격 등에서는 이 분류에 따라 윤활유들을 분류하고 있고 품질, 성능등을 규정하고 있다.
③ 윤활유에 요구되어지는 일반적인 성능 윤활유에 요구되어지는 성능은 그 용도에 따라 다르나 비교적 공통인 일반적 성능은 다음과 같다. 따라서 전용유(全用油)는 윤활유에 요구되어지는 공통성능중 가장 필요로 하는 성능 몇 가지에 관해 그에관한 가장 알맞은 기유 및 첨가제를 선택하여 제조한다.
a. 점도(粘度, Viscosity)
좋은 윤활상태, 즉 유체윤활상태를 유지하기 위해서는 그 마찰면의 제반조건에 일치하는 적당한 점도의 윤활유를 선택할 필요가 있다. 윤활유의 점도는 사용되어지는 온도에 따라 변화하기 때문에 그 기계의 사용온도 범위내에서 크게 변화되는 것은 충분한 윤활작용을 발휘할 수가 없다.(그러므로 점도지수가 높은 윤활유를 사용하려고 하는 것이 일반적이다.) 다시말하면 윤활유는 사용조건에 알맞은 적정한 점도를 가지는 것이 요구된다. 점도가 높으면 마찰이 커지고 낮으면 윤활효과가 적어진다. 적당한 점도는 마찰의 감소, 윤활부분의 밀봉, 냉각 효과도 함께 발휘한다.
b. 마모방지성(磨耗防止性), 내하중성(耐荷重性)
일반적으로 윤활부위에 적당한 점성의 윤활유가 있으면 마모가 방지되나, 하중이 대단히 큰 경우나 기계의 설계 조건상 부득이 극압윤활 을 시키지 않으면 안되는 경우에는 금속면에 흡착 하거나 금속과 반응하여 보호막이나 극압막을 만들어 마찰부위가 타서 붙는 소부현상(燒付現像)이나 마모를 방지하는 성능이 윤활유에 요구된다.
c.열(熱) 및 산화안정성(酸化安定性)
윤활유는 공기중의 산소에 의해 산화, 열화(熱火)를 일으킨다. 또한 마찰열이나 외부로부터 전달되는 열에 의해 열화를 일으키며 동시에 산화반응도 촉진된다. 윤활유를 장기간 사용하기 위해서는 열 혹은 산화에 대한 저항력, 즉 열안정성 및 산화안정성이 우수한 것이 요구된다.
d. 청정분산성(淸淨分散性)
내연기관등에서 연소가스중의 불순물을 금속표면으로부터 씻어냄과 동시에 오일중에 미립자 상태로 확산시켜 이 미립자의 성장을 방해하는 성질을 뜻하며 특히 엔진오일에 요구되는 성질이다.
e. 녹 및 부식방지성
금속은 공기중의 산소나 습기(수분)에 의해 녹이 발생되기가 쉬우며 부식성 가스와 접촉 하기도 하고 윤활유의 열화에 의해 생성된 산성물질과 접하게 되므로 금속이 부식된다. 그러므로 윤활부분에 녹이나 부식의 발생을 방지하는 성능이 윤활유에 요구된다.
f. 저온 유동성(低溫 流動性)
윤활유는 온도변화에 대한 점도변화가 작은 것이 바람직 하다는 것은 앞에서 언급한바 있으며 이와 관련하여 기계의 사용온도 범위가 저온에 이를 때에는 저온에서도 윤활유의 충분한 유동성이 요구된다. 이의 기준으로서 유동점(流動点)이 있다.
g. 소포성(消泡性)
베어링이나 기어등에 사용되는 윤활유는 사용중에 교반에 의하여 기포(氣泡)가 오일중에 생성되며, 이 기포가 마찰면에 들어가면 유막이 파괴되어 윤활불량 상태가 되므로 윤활에 나쁜 영향을 미치게 된다. 따라서 윤활유에는 기포가 발생되지 않아야 하며, 또한 발생된 기포는 쉽게 제거될 수 있는 성능이 요구된다.
④ 윤활유 첨가제
원유로부터 정제된 그대로의 윤활유는 성상이나 성능에 한계가 있다. 오늘과 같이 기계의 사용조건이 복잡하고 가혹하여짐에 따라 윤활유에 대해서도 여러 가지 기능을 요구하게 되었으며 또한 엄격하게 되었다. 그러므로 이와같은 요구를 충족 시키기 위해 새로운 성질을 부여 하거나 부족한 성능을 보강하기 위하여 첨가제를 가한다.
a. 산화 방지제(酸化防止劑)
윤활유는 공기와의 접촉, 온도의 상승, 수분의 혼입, 각종 금속과의 접촉등 산화, 열화의 조건을 피할 수가 없다. 산화방지제는 산화에 의해 생성되는 부식성의 산이나 슬러지(sludge)의 생성을 방지하여 윤활유의 사용기간을 연장시켜 준다.
b. 청정분산제(淸淨分散劑)
산화에 의해 생성된 슬러지나 탄소분을 윤활유중에 아주 미세한 입자 상태로 분산시켜 부유하게 하는 작용을 한다. 따라서 청정분산제가 첨가된 윤활유를 엔진오일로 사용하면 윤활유의 색상이 빨리 검은색으로 변하게 되며, 이것은 첨가제의 청정분산 작용으로 엔진 내부를 깨끗하게 유지 한다는 증거이다.
c. 유성 향상제(油性 向上劑)
금속표면에 첨가제가 흡착되어 피막을 형성, 경계윤활 시에 유막이 깨어지지 않도록 하며, 마찰계수를 감소시켜 주는 작용을 한다. 이것은 일종의 마찰조정제(摩擦調整劑, friction modifier)이다. 일반적으로 안내면유(案內面油, slideway oil)등에서 사용되는 스틱 슬립(stick slip)방지제는 넓은 의미에서의 유성향상제이며 금속가공유등에 첨가하는 지방유(脂肪油)동 같은 효과를 가지도록 하는 것이다.
d. 극압제(極壓劑)
고하중(高荷重)의 윤활면에서 유막이 파괴되어 금속접촉이 일어날 우려가 있는 경우에 금속과 반응하여 금속 표면에 극압막(極壓膜)을 생성하므로서 타서 붙는 현상이나 마모를 방지하는 작용을 한다. 이 극압제는 기어유, 금속 가공유 등에 첨가되며 반응도에 따라 활성형, 불활성형 등이 있으며 활성도가 높은 것은 비철 금속을 변색 시킬 수 도 있다.현재 극압제로서 S-P계(유황/인계)극압제가 많이 사용된다.
e. 부식방지제(腐蝕防止劑)
사용유의 산화에 의해 부식성 산이 생성되어 금속(주로 비철금속)의 표면을 부식 시킨다. 산화방지제로서 부식성 산의 생성을 방지하는 것이 가장 좋으나, 만일 부식성산이 생성 되더라도 비철금속이 부식되지 않도록 금속 표면과 반응해서 보호막을 만든다.
f.방청제(防淸劑)
금속표면에 방청막을 만들어 금속표면이 공기, 수분등과 접촉하는 것을 막아 녹의 발생을 방지한다. 방청제를 산화방지제와 함께 사용하는 것이 윤활유의 기본 형태이며 첨가 터어빈유 등이 그 예이다.
g. 소포제(消泡劑)
윤활유를 사용하는 도중에 교반에 의해 공기가 섞여 기포가 심하게 발생되는 경우가 있으며, 이 기포가 빨리 소멸되지 않는 경우가 있다. 소포제는 발생된 기포를 신속히 없애는 작용을 한다. 그러나 과다한 소포제의 사용은 *방기성(防氣性, air release property)에 영향을 주는 경우가 있으므로 주의가 필요하다. 또한 기포가 발생하는 것은 이물질, 다른 유종들과의 혼합 및 윤활유의 열화에 의한 것이 대부분이다.
* 방기성 : 오일중에 포함된 기포가 없어지는 정도
h. 점도지수 향상제(粘度指數 向上劑)
윤활유의 점도는 온도에 따라 변화한다. 이 변화 정도를 점도지수라고 부르며 일반적으로 파라핀계 윤활유의 점도지수는 95~110정도이다. 보다 넓은 온도 범위에서 점도변화가 작은 윤활유를 사용해야 할 때에는 보다 점도지수가 높은 윤활유가 필요하다. 이러한 경우에 점도지수 향상제를 첨가하며, 멀티그레이드(multigrade)윤활유는 점도지수 향상제가 첨가된 것이다.
i. 유동점 강하제(流動点 降下劑)
윤활유는 저온이 됨에 따라 정도가 증가함과 동시에 유중에 포함되어 있는 왁스성분이 석출되고 이것이 결합하여 유동하기 어렵게 된다. 유동점강하제는 이 석출된 왁스 성분의 결합을 방해하여 보다 낮은 온도에서도 유동성을 갖게하는 작용을 한다.
j.유화제(乳化劑)
물과 혼합해서 사용할 때 물과 윤활유가 쉽게 분리될 수 없는 안정한 유화상태를 유지하도록 하기 위해 사용한다.(예 : 수용성 절삭유)
k.착색제(着色劑)
윤활유의 누설을 쉽게 알 수 있도록 하기 위해서 또는 다른 윤활유와 구별하기 위해 윤활유에 색을 넣어 사용한다. O △ |
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⑤ 윤활유의 점도 등급
엔진유의 점도분류는 SAE 점도분류가 일반적으로 사용되고 있고, 공업용 윤활유의 점도분류는 ISO(국제표준화기구, International Standard Organization)점도 분류 방법에 의해 표시된다. 즉 40。C에서의 동점도 값(cSt, centi-Stocks)이 그대로 점도 등급을 나타낸다. |
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| 2.그리이스(Lubricating Grease) |
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개요
자동차의 샤시 및 휠베어링, 각종 산업용 기계의 베어링에 사용되는 점조한 성질을 가진 버터 형태의 윤활제를 그리이스라 한다. 그리이스는 액상의 윤활제(광유또는 합성유)에 증주제(금속비누 또는 비비누물질)를 균일하게 분산시킨 상온에서 반고체상 또는 고체상의 윤활제로서 용도 및 요구성능에 따라 각종 첨가제가 배합된다.
그리이스의 조성
그리이스를 구성하는 물질은 기유, 증주제, 첨가제의 3가지로 나눈다.
 기유 - 광유(鑛油) : 용도에 알맞은 각종 점도의 광유
- 합성유 (合成油) : 실리콘유, 에스텔유 등
증주제 - 비누계 : 리튬, 칼슘, 나트륨, 알루미늄
- 비비누계 : 실리카겔, 벤톤, 우레아 등
첨가제 - 산화방지제, 방청제, 극압제 등
a. 기유(基油)
기유에는 정제광유(精製鑛油)와 합성유(合成油)가 있으며, 이들은 단독 또는 혼합되어져 사용되고 있다. 광유로서는 주로 ISO VG 10정도의 저점도에서부터 ISO VG 150정도의 고점도유가 사용되고 있다. 기유의 점도는 그리이스의 성질을 결정하는 중요한 것으로서 사용 목적에 따라 적정한 점도의 기유가 선정되어 진다. 기유의 선정은 일반적으로 고하중, 저속운전 또는 고온개소용에는 고점도유가 경하중, 고속운전 또는 저온개소용에는 저점도유가 사용된다. 때로는 내고온성이 요구되는 항공기용 그리이스 및 정밀계기류등에 사용되는 그리이스에는 합성유가 사용되는 경우도 있다. 합성유로는 디에스테르유 (Di-ester oil), 실리콘유 (Silicone Oil), 폴리알킬렌글리콜 (Poly alkylene glycol) 등이 대표적으로 사용되며, 광유로서 얻을 수 없는 저온특성 및 고온산화 안정성을 가지므로 단독적으로 혹은 광유계 기유의 성질을 향상시킬 목적으로 광유와 합성유를 혼합하여 사용하는 경우도 있다.
b. 비누기 증주제(비누기 增稠劑)
비누기증주제는 알카리금속과 지방산으로서 만들어지는 것으로서, 알칼리 금속으로서는 나트륨 (Natrium 또는 Sodium), 칼슘 (Calcium), 알루미늄(Aluminium), 리튬 (Lithium) 등이 있다. 지방산으로서는 동식물유지의 지방산이 일반적으로 많이 사용되고 있으며, 그밖에 경화지방산, 합성지방산 등이 사용된다.
c. 비비누기 증주제(非비누기 增稠劑)
비비누기 증주제에는 무기계와 유기계의 두 종류가 있다. 무기계로서 일반적으로 사용되는 것은 벤톤과 실리카겔이 있다. 벤톤은 상품명으로서 화학명 벤토나이트를 특수처리시켜 친유성(親油性)을 가지게한 백색의 분말이다. 실리카겔은 고순도의 이산화규소 (SiO2)를 특수처리시킨 친유성 물질이다. 유기계로서 대표적인 것은 아릴 (Aryl) 요소류(尿素類), 테레프쓰라메이트 (Terephthlamate) 등이 있다. 이 非비누기 증주제는 기유에 가하여 졌을 때 그 친화성으로 인해 기유중에 겔 (gel)상으로 분산되어 그리이스를 형성한다. 이러한 증주제는 온도에 대한 상전이(相轉移)가 일어나지 않아 고온 윤활부위에 사용된다.
d. 첨가제
그리이스를 생산하는데는 아래와 같은 종류의 첨가제가 주로 사용된다.
ⓐ 구조안정제
ⓑ 산화방지제
ⓒ 유성향상제
ⓓ 극압제
ⓔ 방청제
ⓕ 부식방지제
ⓖ 마모방지제
이러한 첨가제들은 윤활유에 사용되는 것과 거의 동일하며, 구조안정제는 그리이스에만 사용되는 첨가제이다. 그리이스는 기유중에 증주제를 미세하게 분산시킨 것으로서 구조안정제는 미세하게 분산된 증주제의 구조를 안정화시키는 작용을 하는 첨가제이다. 구조안정제로서는 프로필렌 글리콜, 모노 글리세라이드 등이 사용된다.
- 일반적 특징
그리이스는 기유와 증주제로 구성되며 기유의 종류와 점도, 증주제의 종류와 함량에 따라 그리이스의 특성이 결정되어 진다. 윤활유와 비교한 그리이스 윤활의 특징은 다음과 같다.
a. 그리이스 윤활의 장점
ⓐ 적하유출, 비산이 적다
ⓑ 이물질 혼입의 방지가 용이하다.
ⓒ 빈번한 급유개소 및 급유가 곤란한 윤활개소에도 급유가 비교적 용이하다.
ⓓ 밀봉장치 비용이 적다.
ⓔ 내수성이 강하다.
ⓕ 광범위한 온도범위에서 사용가능하다.
ⓖ 장기간 보존이 가능하다.
ⓗ 부착력 및 내하중성이 우수하다.
b. 그리이스 윤활의 단점
ⓐ 급유, 교환, 세정등이 까다롭다.
ⓑ 이물질이 혼합된 경우 제거가 곤란하다.
ⓒ 냉각효과가 낮아 교반저항에 따른 발열이 크다.
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④ 그리이스의 종류
그리이스의 종류는 일반적으로 증주제의 종류에 따라 분류하는 방법과 용도에 따라 분류하는 방법이 있다. KS M 2130은 용도에 따른 분류 방법을 사용하고 있다. KS M 2130의 그리이스의 종류 및 적용온도범위, 용도를 다음의 표와 같이 규정하고 있다. |
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⑤ 그리이스의 일반적 성질
그리이스의 성질은 주로 증주제의 종류와 기유의 성질에 따라 결정된다. 그리이스의 성질은 주로 증주제의 종류와 기유의 성질에 의하여 결정되며 아래에 증주제의 종류에 의한 일반적인 그리이스의 성질을 설명한다. |
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a. 칼슘 비누기 그리이스(Calcium soap grease)
일반적으로 컵 그리이스(Cup grease)라고 부르기도 하며 KS M 2130에서 일반용 그리이스 1종, 자동차용 샤시 그리이스 1종, 집중급유용 그리이스 1종 및 3종이 여기에 속한다. 이 그리이스는 구조안정제로서 소량의 수분을 함유하고 있으며 사용온도가 높으면 수분이 증발되어 그리이스의 구조가 파괴 되므로 사용온도 범위는 60℃이하이다. 특징은 수세내수성이 우수하여 물과 접촉하는 윤활개소에 적당하다. |
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b. 나트륨 비누기 그리이스(Natrium soap grease)
외관이 섬유상으로 되어있기 때문에 화이버(fiber)그리이스라고도 불리워지며 제조방법에 따라 버터상으로도 만들 수 있다. KS M 2130에서는 일반용 그리이스 2 종에 속하고 내열성은 칼슘그리이스보다 우수하다. 사용온도 범위는 -10℃ ~ 100℃이지만 물과 접촉하면 유화하기 때문에 수분접촉이 전혀 없는 그리이스 윤활개소에 적합하다.
c. 알루미늄 비누기 그리이스(Aluminium soap grease)
외관이 투명한 섬유상 또는 버터상이며 내수성, 안정성, 부착성은 좋지만 내한성, 내열성 및 방청성능이 약간 떨어진다. 사용온도범위는 80℃까지이다. |
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d. 리튬 비누기 그리이스(Lithium soap grease)
만능형 그리이스 또는 멀티 퍼포즈 그리이스로 불리워지는 고급 그리이스에서 내열성 내수성, 기계적 안정성이 우수하여 광범위한 용도로 사용된다. 외관은 버터상으로서 사용온도범위는 -30℃ ~ 130℃이다. 기유로서 합성유를 사용한 것은 -40℃이하의 저온특성을 가져 내한그리이스라고 부르기도 한다.
e. 혼합 비누기 그리이스 (Mixed soap grease)
2종이상의 비누기를 혼합하여 여러 가지의 특성을 나타낸 그리이스로서 외관은 일반적으로 버터상이며 혼합비누기의 종류는 주로 칼슘과 나트륨, 나트륨과 알루미늄, 칼슘과 리튬 등이며 이것은 혼합된 비누기의 우수한 성질이 나타나게 된다. |
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f. 비비누기 그리이스(Non-soap grease)
비누기 대신에 무기물질 및 유기화합물을 증주제로 사용한 그리이스이다. 현재 주로 사용되고 있는 증주제로서는 벤톤, 실리카겔, 우레아화합물이며 적점이 없어 그리이스가 녹지 않는 것이 특징이다. 주로 높은 온도의 그리이스 윤활개소에 사용한다.
g. 복합 비누기 그리이스(Complex grease)
일반적으로 콤플렉스 그리이스라고 부르며 팔미틴산 및 스테아린산 등의 고분자량 지방산에 저분자유기산을 결합시틴 복합비누를 증주제로 사용한 그리이스 내열성, 내수성, 기계적안정성 등이 우수한 특징이 있는 고성능의 고급 그리이스이다. 칼슘 복합 그리이스, 리튬 복합 그리이스, 알루미늄 복합 그리이스 등이 있다.
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⑥ 주도(稠度, penetration)
주도는 그리이스의 외관적 경도를 표시하는 것으로서 윤활유의 점도에 해당하는 것이다. 그리이스의 묽고 된 정도는 그리이스의 구조, 증주제의 종류와 함량 및 기유에 의하여 좌우된다. 이 굳음의 정도를 주도라고 하는데 이는 그리이스를 선택하는 가장 중요한 성질의 하나로서 미국의 그리이스협회(NLGI:National Lubricating Grease Institute)의 규정에 의하면 규정원추(102g)를 그리이스 표면에 떨어뜨려 규정시간(5초) 동안에 들어간 깊이를 mm로 나타내어 10배한 것으로서 그 분류는 다음의 표와 같다. |
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⑦ 사용상의 주의사항
a. 그리이스의 충진량
베어링 등의 그리이스 윤활부위에 그리이스를 충진할 경우는 필요 최소량을 충진 시키는 것이 필요하다. 규정량보다 많이 충진하게 될 경우에는 교반저항이 증가하여 온도상승을 일으키게 되어 그리이스의 수명을 저하시킨다. 일반적으로 공간용적의 1/2 ∼1/3 을 가장 적당한 양으로 보고 있으며 3/4까지를 한계로 하고 있다. 그리이스를 교환하는 경우는 사용한 그리이스를 가능한 완전히 제거하는 것이 필요하다.
b. 이종(異種)그리이스와의 혼합성
일반적으로 동일한 비누기 그리이스간에는 혼합이 가능하지만 그리이스중의 첨가제에 의하여 혼합에 따른 성능저하를 일으키는 경우도 있다. 이종 그리이스의 혼합사용은 일반적으로 그리이스의 성상을 크게 변화시켜 사용상에 악영향을 초래하는 경우가 많으므로 하지 말아야 한다. 또한 그리이스는 먼지 등의 이물질이 혼입되면 간단히 제거하기가 곤란하며 이물질의 혼입은 이상음의 발생, 마모촉진의 원인이므로 고속으로 회전하는 베어링에서는 치명적인 손상을 일으키게 된다. 그러므로 그리이스의 보관 및 취급에 세심한 주의를 기울여 이물질이 혼입되지 않도록 하여야 한다. |
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| 3.합성윤활유, 고체윤활제(Synthetic oil & solid Lubricants) |
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합성윤활의 연구는 1930년경부터, 미국, 독일 등에서 시작 되었으며, 1940년대 후반 항공기 엔진의 개발과 제2차 대전중의 석유의 부족, 또한 극한/극서지(極寒/極曙地)에서의 사용조건의 다변화 등에 의해 합성윤활유의 개발은 더욱 활발해지기 시작했다. 그 후 1955년경 산업의 급격한 발달에 따라 일부 기계류의 대형화, 고속화의 경향으로 사용영역이 넓어지게 되어 점차적으로 합성윤활제, 고체윤활제가 널리 사용되게 되었다. |
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①합성윤활유
합성윤활유가 적용되어지는 분야는 다음과 같은 특수 운전조건의 윤활개소로서 광유계 윤활유로서는 충분한 효과를 기대할 수 없는 분야이다.
a. 고 열 : 가스터어빈, 항공기 엔진
b. 극저온 : 항공기
c. 고진공 : 항공기
d. 고하중 : 소성가공(塑性加功)
e. 방사선 : 원자력 발전소에서 높은 농도의 방사선을 받는 개소
f. 내화성, 난연성 : 연속 주조설비, 항공기
g. 부식성 가스와의 접촉 : 압축기 |
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②고체윤활제
고체 윤활제는 합성윤활유의 적용분야 이상의 극한 조건에서 또는 액체 윤활제에 의한 오염을 피해야 하는 개소의 윤활제로서 최근 관심이 높아져 가고 있다. 예를 들면, 극저온, 극고온, 진공중, 극압조건 등이 있으며 실제로 고온 처리물의 이형(離型), 소성가공, 고충격, 하중이 걸리는 산업기계 등에 사용되며 광유, 합성유, 혹은 그리이스 등에 분산되어 내하중, 내마모성 등을 부여하여 사용되는 경우도 있다. 최근 사용되고 있는 고체윤활제로는 오래전부터 그리이스 등에 사용되어온 흑연(graphite), 이유화몰리브덴(MoS2), 이유화 텅스텐(WS2) 등이 있으며 최근에는 불화흑연, 질화불소, 산화납(PbO) 등의 각종 산화물, 불소수지(PTFE), 나일론 등도 사용되고 있다. 고체윤활제를 윤활개소에 적용하는 방법에는 고체윤활제를 그대로 건조상태에서 사용하는 경우와 윤활유 또는 그리이스 중에 분산시켜 사용하는 방법이 있으며 적용개소, 사용조건 등을 고려해서 선택되어진다.
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고체윤활제는
a. 입자결정 자체의 내부 미끄럼,
b. 입자간의 미끄럼,
c. 입자의 마찰면과의 미끄럼 등에 따라 윤활이 된다. |
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| * 윤활제로서 사용되는 물질에는 기체(공기, 불활성 가스 등), 액체(오일, 물 등), 반고체(그리이스, 콤파운드 등), 고체(그라파이트, 이유화 몰리브덴 등) 및 이들의 혼합체(오일과 물의 에멀젼, 액체 또는 반고체에 고체를 혼합시킨 것 등)가 있다. 이 중 현재에는 주로 액체 또는 반고체 윤활제가 여러분야에서 사용되고 있다. |
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| 1.비중(Specific gravity) |
비중은 윤활유의 성능을 결정하는데 있어서 직접적으로 중요한 것은 아니지만 규정의 윤활유인지 또는 이물질의 혼입여부를 아는데 필요하며 특히 용량측정시에 중요한 항목이다.
a. 비중 15/4℃ : 15℃의 오일과 4℃의 같은 부피의 순수한 물과의 중량비
b. 비중 60/60℉ : 60℉의 오일과 같은 부피의 60℉의 순수한 물과의 중량비
c. API : 미국석유협회(American Petroleum Institute)에서 정한 비중이며 물을 10으로 하여 물보다 가벼운 것은 10이상, 물보다 무거운 것은 10이하의 수치로 나타낸다. 즉, APIº = 10일 때 비중이 1이다.
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| 2.점도(Viscosity) |
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액체가 흐를 때 그에대해 저항하는 내부 마찰력을 말한다. 이론적으로 절대점도와 동점도가 있어 그 상호관계는 다음과 같다.
동점도 = 절대점도/밀도
동점도 = 일반적으로 윤활유에서 점도라 하면 동점도를 말하며, cSt 단위로 된 것을 가장 일반적으로 사용한다. 동점도의 단위로서 cSt 이외에 다음의 것 들이 있다.
① cSt (Kinematic Viscosity)
동점도를 C. G. S 단위로 표시한 것을 Stocks 하며 그1/100을 취하여 Centistoke(cSt)로 나타낸다. 측정온도는 ISO (International Standard Organization) 점도분류에 의해 40℃와 100℃이며 세계 공통적으로 사용하고 있다.
②°E(Engler Viscosity)
200cc의 대상 시료유의 유출시간을 20℃의 물의 유출시간의 비로 나눈 것, 측정온도는 20℃, 50℃, 100℃로서 주로 유럽지역에서 사용되고 있다.
③ SUS or SSU(Saybolt Universal Viscosity)
60cc의 대상 시료유가 유출하는 시간의 비로 나눈 것, 측정온도는 100℉, 130℉, 210℉로서 주로 미국에서 사용되고 있다. |
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| 3.점도지수(Viscosity Index) |
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점도지수는 온도의 변화에 따른 윤활유의 점도변화를 나타내는 수치 즉, 지수로서 단위를 사용하지 않는다.
U : 시료유 40℃일때의 점도
L : 100℃일때의 시료유와 같은 점도를 가진 VI=0의 표준유의 40℃일때의 점도
H : 100℃일때의 시료유와 같은 점도를 가진 VI=100의 표준유의 40℃일때의 점도
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| 4.유동점 및 구름점(Pour point & Cloud point) |
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윤활유를 냉각시키면 점도가 점차 증대되어 유동성을 잃게되고 굳어지기 시작하며 그 때의 온도를 응고점이라 한다. 응고점에 달하기 전의 유동성을 인정할 수 있는 온도를 유동점이라 한다. 한편 냉각시킬 때 파라핀 왁스 (Paraffin wax)나 그 밖의 물질이 석출되어 하얗게 흐리기 시작할 때의 온도를 구름점이라 한다. |
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| 5.인화점 및 발화점(Flash point & Fire point) |
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오일을 가열해서 발생한 증기와 공기의 혼합가스에 불을 가까이하면 순간적으로 타버린다. 그때의 온도를 인화점이라 한다. 가열을 계속하면 증기발생이 심해지고 그 증기에 점화하면 연소가 계속하게 된다. 그 때의 온도를 발화점 또는 연소점이라 한다. 발화점은 일반적으로 인화점보다 높으며, 발화점이상의 온도에서는 윤활유를 사용할 수 없다. |
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| 6.전산가(Total acid number) |
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오일중에 포함되어 있는 산성성분의 양을 나타내며 시료유 1g 중에 포함되어 있는 산성성분을 중화시키는데 필요한 수산화칼륨(KOH)의 양을 mg으로 나타낸 것, 정제도가 높은 윤활유는 무기산이나 유기산을 포함하지 않는다. |
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| 7.전염기가(Total base number) |
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전염기가는 윤활유중에 포함되어 있는 염기성(알카리성) 성분의 양을 나타내며, 시료유 1g중에 포함되어 있는 염기성 성분을 중화하는데 필요한 산과 같은 당량의 수산화 칼륨(KOH)의 양을 mg으로 나타낸 것. | | |
