마찰학이란 무엇이며 어떤 분야에 응용될까요?

마찰학이란 무엇인가요?

마찰학은 상대 운동 및 상호 작용 중인 표면에 관한 과학 및 기술로 정의됩니다. 마찰학은 마찰, 마모 및 윤활뿐만 아니라 접촉하는 물체 사이의 계면에서 발생하는 상호 작용에 대한 연구를 포함합니다. 이러한 과정에는 힘의 전달, 기계적 에너지 변환, 물리화학적 변화, 표면 형태 및 지형으로 인한 기계적 맞물림 현상 등이 포함됩니다. 마찰학의 핵심 목표는 표면 상호 작용을 이해 하여 문제 해결 및 적절한 해결책을 찾는 것입니다. 이 분야는 기계 공학, 재료 과학, 화학 공학 및 기타 여러 분야의 전문 지식을 활용하는 학제 간 연구 분야입니다. 이러한 광범위한 접근 방식은 마찰 영역에서 발생하는 복잡한 물리적 현상을 완벽하게 설명하는 데 필수적입니다.

마찰의 메커니즘

마찰이란 정의상 접촉하는 두 고체 사이의 접선 방향 운동 저항입니다. 이 저항의 크기는 접촉하는 물체의 재질, 형상, 표면 특성뿐만 아니라 작동 조건 및 환경에 따라 달라집니다. 이 메커니즘은 주로 미시적 규모에서 발생하는 물리적 상호작용의 결과입니다. 다음과 같은 유형으로 구분됩니다.

• 운동 마찰(운동 마찰) – 접촉하여 상대적으로 움직이는 두 표면 사이의 저항.
• 정지 마찰력 – 정지 상태에서 운동 상태로 전환될 때와 운동이 멈출 때 발생하는 마찰력. 일반적으로 운동 마찰력보다 크다.

물체의 표면은 겉보기에 완벽하게 매끄러워 보일지라도 분자 수준에서는 수많은 함몰과 불규칙성을 가지고 있습니다. 움직이는 동안 이러한 표면들은 서로 맞물리고 얽히게 되며, 이러한 장벽을 극복하기 위해서는 외부 에너지 공급이 필요합니다. 마찰과 관련해서도 접착력은 중요한 현상입니다. 물체가 실제로 접촉하는 지점에서는 반 데르 발스 힘과 모세관력을 포함한 분자간 결합이 형성됩니다. 또한, 마찰 과정에서 표면에 전기적 전하가 발생합니다(마찰전기 효과). 이러한 전하는 표면의 이온력을 증가시켜 접착 접촉력 형성을 촉진합니다. 항접착제 제품 을 확인해 보세요. 마찰은 두 물체 사이의 접촉면뿐만 아니라, 하나의 물체 내부에서도 발생하는데, 이때 물체의 층이나 입자들이 서로 상대적으로 움직입니다. 이러한 현상을 내부 마찰 이라고 합니다. 그 성질은 물질의 상태에 따라 달라지는데, 기체와 액체에서는 점성(상대적으로 작은 힘)으로 나타나는 반면, 고체에서는 구조 요소들의 규칙적인 배열로 인해 훨씬 ​​강한 성질을 보인다.

윤활제는 마찰 감소 물질로 사용됩니다.

윤활은 제품 제조 기계 유지 관리에 사용되는 기본적인 방법입니다. 피스톤-실린더 시스템, 기어 및 캠과 같은 슬라이딩 부품의 경우, 두 개 이상의 부품 사이의 윤활은 기계의 원활한 작동을 보장하는 데 필수적입니다. 윤활유는 접촉면 사이의 마찰을 줄여 궁극적으로 이러한 표면의 움직임 동안 발생하는 열을 감소시키도록 설계된 물질입니다. 작용 메커니즘은 건조 마찰(고체 사이의 마찰)을 저점도 유체의 내부 마찰 또는 안정적인 경계층 형성으로 대체하는 데 기반 합니다. 적절한 윤활은 마찰 감소 외에도 다음과 같은 이점을 제공합니다.

• 열 방출,
• 소음 감소,
• 부식 방지,
• 효과적인 밀봉,
• 오염물질 제거.

기유 – 마찰 감소의 핵심 요소

기유 는 윤활유 생산에 사용되는 원료이며, 점도, 안정성/내구성, 하중 지지력 등 완제품의 성능과 특성에 큰 영향을 미칩니다.

기유는 크게 다섯 가지 그룹으로 나뉩니다.

1, 2, 3군 – 석유 유래 오일

1군 기유는 단순 용매 정제를 통해 얻어지는 가장 저렴한 오일입니다. 탄화수소 포화도가 90%미만이고 점도 지수가 80~120인 것이 특징입니다. 2군 기유는 수소분해 공정을 통해 생산됩니다. 1군 오일보다 우수한 특성을 보이며, 불순물이 적고 점도 지수가 높습니다. 3군 오일은 심층 수소분해 공정을 거쳐 생산되는 최고 순도의 제품입니다. 합성 오일과 유사한 특성을 나타냅니다 .

4군 – 합성 오일

합성 오일은 높은 열 안정성과 산화 안정성을 특징으로 합니다. 또한, 이들은 넓은 온도 범위에 걸쳐 점도 변화가 적습니다.

이 화합물 그룹에는 널리 사용되는 합성 탄화수소인 폴리알파올레핀(PAO)이 포함됩니다. PAO는 나프타 분해를 통해 원유에서 얻은 에틸렌을 중합하여 생성되는 물질입니다. 완전 포화 구조(이중 결합 없음)로 인해 이 오일은 고온에서 산화 및 분해에 강합니다 .

제5군 – 기타 기유

이 그룹에는 에스테르, 폴리알킬렌 글리콜(PAG) 및 실리콘을 포함한 기타 모든 기유가 포함됩니다. 광물유 및 합성유를 대체하는 식물 기반 오일도 점점 더 보편화되고 있습니다. 이러한 오일은 주로 유채씨유나 해바라기유와 같은 천연 트리글리세리드입니다.

기유 – PCC 그룹의 제품군

PCC 그룹은 합성 윤활유에 사용되는 다양한 특수 기유를 제공합니다 . 이 제품들은 유압유 , 가공유 , 압축기 , 산업용 기어박스 및 섬유 산업 에 사용됩니다.

Rokolub 시리즈에는 다양한 제품이 있습니다. 주요 제품은 다음과 같습니다.

• 수용성 폴리알킬렌 글리콜(PAG) (Rokolub 50-B 시리즈 및 Rokolub 60-D 시리즈)
• 물에 녹지 않는 폴리알킬렌 글리콜(PAG) (Rokolub PB 시리즈 및 Rokolub PO-D 시리즈)
• 인산 에스테르 (Rokolub FR I 시리즈 및 Rokolub FR T 시리즈) .

AW 및 EP 첨가제와 마찰 특성

산업용 오일 및 그리스에서 기유는 주요 구성 요소입니다. 성능 향상 첨가제는 기유의 고유한 특성을 개선하는 데 중요한 역할을 합니다. 윤활성을 향상시키는 첨가제는 마찰화학 반응에 참여하는 화학 화합물입니다. 가장 일반적으로 사용되는 첨가제는 마모와 마찰을 제어하는 ​​첨가제입니다. 이러한 첨가제는 내마모(AW) 첨가제 또는 극압(EP) 첨가제 형태로 제공됩니다. 당사의 내마모 첨가제 제품을 살펴보십시오.

내 마모 첨가제(AW)

AW 첨가제는 보호 대상 금속 표면과 화학적으로 반응하여 경계 윤활 조건에서 금속의 마모를 방지하는 보호막을 형성하는 윤활유 성분입니다. 마모 방지 첨가제는 보호되지 않은 기본 금속보다 손상에 덜 취약한 표면을 만듭니다. 일반적인 마모 방지 첨가제에는 아연 화합물(예: 아연 디알킬디티오포스페이트, ZDDP), 몰리브덴 화합물(예: 몰리브덴 디티오카르바메이트), 인 및 붕소 기반 첨가제가 있습니다. PCC 그룹은 로 Rokolub AD 시리즈(예: Rokolub AD 246 울트라 ) 제품을 통해 마모 방지 첨가제를 제공합니다.

극압 (EP) 첨가제

극압 첨가제의 주요 기능은 극한의 하중 조건에서 표면 접촉을 방지하는 것입니다. 금속 표면과 화학적으로 반응하여 보호막을 형성함으로써 표면의 고착과 마모를 방지합니다. 극압 첨가제는 그리스가 정상적인 하중 지지 용량을 초과하는 단기간의 압력을 손상 없이 견딜 수 있도록 합니다. 일반적으로 극압 첨가제는 내마모 첨가제보다 더 강력하고 공격적으로 작용합니다. 극압 첨가제의 대표적인 예로는 황계 화합물(예: 황화 그리스 및 오일), 인계 화합물(예: 인산염, 티오인산염) 또는 흑연 및 황화몰리브덴과 같은 물질이 있습니다. PCC 그룹의 포트폴리오에서 극압 첨가제는 주로 EXOfos 시리즈 제품(예: EXOfos PA-080S , EXOfos PB-184 )입니다. 극압 첨가제 의 전체 제품군을 살펴보십시오.