수중용 오일리스 베어링의 고체윤활제는 어떤 소재를 사용하나요?

수중용 오일리스 베어링의 경우, 수질오염 및 색 변화 방지를 가장 중요한 사항으로 여깁니다. 그래서, 이를 위해 Mos2나 Carbon이 함유된 고체윤활제를 사용하지 못하며, 일반적인 함침용 오일을 사용하지 못합니다. 구리스의 경우에도 방수처리를 한 특수 구리스 혹은 소수성(Hydrophobic)구리스를 사용해야만 하고 장기간 접촉시에 성능이 저하될 수 있습니다.

그렇기 때문에 수중용 오일리스 베어링에는 뛰어난 내열성과 내부식성 및 내마찰성이 있는 PTFE 혹은 테프론 계열의 수지 재질을 이용한 고체윤활제를 사용하며, 일반건식 마찰방식과 차별화 된 수윤활막을 형성하는 베어링 설계를 활용합니다.

수중용 오일리스베어링의 고체윤활제는 ​PTFE(Polytetrafluoroethylene)​라는 소재로 제작합니다.

폴리테트라 플루오로에틸렌은 내약품성이 뛰어나며 낮은 마찰계수(0.04 ~ 0.08)를 갖고 있고, 높은 온도(-260℃ ~ +260℃)에서도 특성이 변화하지 않는 안정적인 소재입니다.

위의 표는 PTFE의 특성을 정리한 것으로, PTFE는 제조방법에 따라 

Suspension(서스펜션 : 겔-타입)과 Dispersion(디스퍼션 : 솔리드-타입)의 2종류가 존재합니다.

Suspension PTFE : 마찰특성이 좋지만 윤활제의 주도(무르고 굳는 정도)로 제조하기는 어렵습니다(비정형이며, 그리스 첨가제로 사용됩니다).

Dispersion PTFE : 윤활제 주도로의 제조에는 유리하나, 마찰특성은 Suspension PTFE 대비 다소 미흡합니다.

순수 PTFE의 경우, 약 40MPa의 하중이 고부하에 견딜 수 있지만, 과부하의 발생 시 변형이 일어나는 경향이 있습니다.

이를 위해 안전계수를 포함하여 설계하중을 약 60%로 14MPa정도의 하중을 적용하고 있습니다.

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폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylenes), 나일론 등과 같은 긴 사슬 구조의 고분자 물질들은 충분히 낮은 전단 강도를 가지고 있기 때문에 얇은 막을 형성하는 고체 윤활제로 사용될 수 있는 좋은 재료들입니다.

그중에서 PTFE나 테프론은 접촉면에서 응착현상이 비교적 낮게 일어나기 때문에 건조 마찰 조건에서도 양호합니다(수중용과 같은 습식 마찰의 경우는 응착현상이 잘 일어나지 않아요!).

그래서 PTFE소재는 수중용 베어링 외에도 주로 컴퓨터 용품이나 프린터에 사용되는 플라스틱 베어링들에서 많이 찾아볼 수 있습니다.

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