그리스

그리스는 윤활작용을 하는 윤활기유를 보관 · 저장 역할을 하는 증주제(Thickener)에 분산시켜 첨가제(Additive)를 투입한 제품으로서 반고체 상태의 윤활제를 말합니다.

1. 기유 (Base oil)  2. 증주제 (Thickener)  3. 첨가제 (Additive)

1. 광 유 계 (파라핀오일, 나프텐오일, 아로마틱오일)
2. 합성유계
합성유는 광유가 갖고 있지 못한 특성이나 단점을 보완하여 인위적으로 합성한 오일로서 열안전성, 산화안정성, 높은 점도지수, 인화점 및 저온 · 고온특성이 뛰어난 장점이 있습니다. 

[표 2-1] 합성유의 일반적인 특성 (평균값)
특성\오일 합성탄화수소 에스테르오일 폴리글리콜오일 폴리패닐 에테르오일 실리콘 오일 퍼플루오로킬 에테르오일
밀도 0.9 0.9 0.9~1.1 1.2 03.9~1.05 1.9
점도지수 140~160 140~175 150~270 -20~74 190`500 50~350
유동점 -65 ~ -20 -70 ~ -20 -56 ~ -23 -12 ~ -21 -80 ~ -30 -70 ~ -30
인화점 < 300 200 ~ 230 150 ~ 300 150 ~ 340 150 ~ 350 인화안됨.
산화안정도 좋음 좋음 좋음 매우좋음 매우좋음 매우좋음
열 안정도 좋음 좋음 좋음 매우좋음 매우좋음 매우좋음
윤활성 좋음 좋음 좋음 매우좋음 만족못함 좋음
호환성 (엘라스토머 등) 좋음 불충분 양호 불충분 좋음 좋음

그리스에 금속비누기와 비누기로 구분합니다.

1. 금속비누기 증주제
i) 단순금속비누기(Simple malal soaps) : 알루미늄(Al), 바륨(Ba), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 리튬(Li)
ii) 복합비누기 (Complex soaps) : AI, Ba, Ca, Na, Li
iii) 혼합비누기 (Mixed soaps) : Li/Ca, Li/Na

2. 非비누기 증주제
비누 이외의 증주제는 단지 오일을 증주하기 위해서 사용되는 경우와 그 자체에 윤활 능력이 있는 고체윤활제의 역할을 하는 것으로 구분할 수 있으며 실리카겔, Bentonite, Graphite, MoS2, 등이 있습니다. 

첨가제는 마모와 부식 작용을 억제하고 마찰을 감소시켜 주며 그리스의 점착성을 향상 시켜주는 역할을 합니다. 첨가제는 아래와 같이 3가지로 분류된다.

1. 고체 첨가제 (Solid additive)
고체 첨가제로는 Graphite, MoS2, 활석(Tale), PTFE(Polytetrafluoroethylene)등이 있으며 이들은 분말(Powder)이나 안료(Pigment)의 형태로 그리스에 혼입되어 경계마찰 (Boundary friction) 또는 혼합마찰(Mixed friction) 영역에서 작용하며 고체 첨가제는 운전(Running-in) 및 긴급 윤활 특성을 향상시킵니다.

2. 이온화 첨가제 (Polar additive)
이온화 첨가제는 산소, 황, 염소와 같이 전기적으로 중성을 나타내지 않는 원자들이 이온화되어 금속 표면의 원자 (예: Fe, Mn, Mg등)들과 반응을 일으킴으로서 윤활막의 점착성을 향상시킵니다.

3. 폴리머 첨가제 (Polymer additive)
일반 광유 (Mineral oil)의 점도와 온도의 상관관계(VI)는 첨가제에 의해서 영향을 받을 수 있습니다. 이러한 첨가제는 분자량이 10,000 ~ 200,000인 유기 폴리머로 구성되어 있다. 적절한 온도에서 폴리머의 분자연결고리는 서로 뒤엉켜 있으나 고온에서는 폴리머 고리가 확장된다. 

[그림 2-2] 점도지수 증가에 의한 영향
높은 점도지수를 가진 저점도 기유에 폴리머 첨가제를 사용하면 이 기유의 점도 온도 곡선은 거의 평평하게 된다. [그림 2-2] 일반적으로 폴리머 첨가제는 윤활유의 마모방지 성능을 향상시켜 주며 PIB(Ployisobutylene), Olefin polymer, 여러 가지의 형태로 첨가 되어 그리스의 점착성을 향상시켜 다음은 일반적으로 그리스에서 사용되고 있는 첨가제를 산화방지제, 극압첨가제, 부식방지제, 유성 향상제 구조안정제 점착성향상제 등이 있습니다.
그리스의 시험방법은 크게 화학 물리학적 방법과 기계 · 동력학적인 방법으로 분류되며 표준화된 시험방법들은 그리스의 적용과 분류에 있어서 매우 중요하며 제품의 특성을 나타내는 척도라 할 수 있습니다.

1. 냄새 (Odor)
모든 그리스들은 제조에 사용된 기유, 증주제, 첨가제에 의해 몇 가지 특유한 냄새를 가지고 있다. (그러나, 그리스를 구분하는데 사용되지는 않는다.)

2. 구조 (단섬유와 장섬유)
그리스의 구조는 기유, 증주제, 첨가제에 따라 달라지며 대부분의 그리스는 단섬유이며 그것은 짧게 당겨져 있음을 의미하며 장섬유 그리스는 긴 줄의 형태입니다. 이것은 개방형 기어의 점착성 윤활제나 광학산업의 렌즈 윤활제로 이용된다.

3. 색상 (Color)
그리스의 색상이 제품의 질이나 특성을 나타내는 것은 아니다. 그리스 고유의 색상은 원료의 정제 정도나 기유, 증주제의 형태에 따라 투명, 베이지, 연노랑, 연갈색 혹은 짙은 갈색을 띈다. 또한, 그리스 제조 시 파랑, 연두, 빨강색과 같은 특징적인 색상을 첨가할 수 있다. 첨가제 역시 그리스의 색상에 영향을 준다. 흑연이나 MoS2를 함유하고 있는 순수 그리스는 거무스름한 금속이나 청 · 회색을 띈다. 흰색 그리스는 종종 백색 고체 첨가제를 첨가하여 제조합니다.

4. 밀도 (Density)
밀도는 기유와 증주제의 형태와 양에 따라 결정된다. 질량을 부피로 나누어 계산하며 일반적으로 광유 그리스는 약 0.8 ~ 1g/t, 실리콘 그리스는 0.9 ~ 1.3g/m2, PTFE 그리스는 1,95g/cm2이다.

5. 적점 (Drop Point)
적점은 샘플을 일정한 시험조건 하에서 가열, 열려있는 nipple을 통하여 실험 튜브바닥 으로 떨어지는 온도를 나타낸다. [반고체 상태의 그리스가 액체 상태로 변할 때의 온도] 적점이 최대 사용온도를 나타내는 것은 아니지만 일반적으로 적점에서 40°C 이하인 온도에서 최대 사용온도가 결정되어진다.

6. 주도 (Penetration)
그리스는 운동을 할 때보다 정지 해 있을 때 더 뻑뻑한 성질을 가지고 있다. 따라서 이러한 특성 때문에 그리스에 운동을 가하지 않고 측정하는 주도와 운동을 가한 후에 측정하는 혼화주도 등의 방법으로 테스트 한다. 주도는 시험용기에 그리스를 채우고 평평하게 한 후 규정된 원추를 자유 낙하시켜 5초간 들어간 깊이를 1/10mm 단위로 나타낸 것이다. 

NLGI 침입도(0.1mm) 상태
000 445 – 475 액상
00 400 – 430 거의 액상
0 355 – 385 거의연함
1 310 – 340 대단히 연함
2 265 – 295 연함
3 220 – 250 중정도
4 175 – 205 단단함
5 130 – 160 대단히 단단함
6 85 – 155 극히 단단하거나 또는 교체

7. 이유도 (Oll Separation)
일정한 시험조건 (100°C, 24시간)하에서 그리스로부터 분리된 오일의양을 무게대비(wt%)로 나타낸 것으로 일반적으로 적점이 높은 그리스는 이유도가 낮으며 기유의 함량이 높은 그리스일수록 이유도가 높다.

8. 증발량 (Evaporation Loss)
그리스 중에 함유되어 있는 수분과 저 휘발성인 기유의 함유량을 확인하는 시험으로 그리스의 경질 광유 함유로 인한 고온 부위에서의 윤활제 변질을 확인하는데 목적이 있다.

9. 산화안정성 (Oxidation Stability)
그리스의 산화안정성은 증주제, 기유, 첨가제 등 3 성분이 서로 관계하나 주성분이 기유이고 사용되는 첨가제들의 대부분이 기유의 산화안정 항상을 목적으로 한다.

10. 동판부식 (Copper Corrosion)
그리스의 윤활 부위에 미치는 영향을 평가하는 시험으로 그리스의 정제도 및 황 화합물과 산화물질의 유무를 확인하는데 시험 목적이 있다.

11. 저온 토오크 (Low Temperature Torque)
윤활제는 저온일수록 점도가 증가하며, 이에 따라 기동 또는 운전 토오크도 증가 합니다. 저온 토오크는 주어진 조건에서 시료의 토오크를 측정하여 사용할 수 있는 최저온도와 그 때의 토오크를 측정하기 위한 시험이다. 항공기 조정장비등 미세한 힘이 작용하는 부위는 그리스 윤활로 인한 토오크가 중요한 문제가 될 수 있으므로 저온 토오크가 장비 사용에 대한 제한이 될 수 있다.