KR100723214B1 - 소포성 및 세정성이 우수한 저검화가 압연유용 탈지제 - Google Patents

소포성 및 세정성이 우수한 저검화가 압연유용 탈지제 Download PDF

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Abstract

저검화가 압연유 또는 방청유에 대한 탈지성(세정성) 및 소포성이 우수하고 친환경적인 탈지제에 관한 것이다. 수산화나트륨과 빌더가 20: 1.5~6.5 중량비로 혼합된 제 1용액; 및 제 2용액의 총중량을 기준으로 하기 화학식 1의 비이온성 계면활성제 5.0~20.0중량%, RO-(EO)M(PO)NH (단, 식중 R은 C6-C18의 알킬기, EO는 에틸렌옥사이드기, PO는 프로필렌 옥사이드기이고, M 및 N은 각각 0 이 아니고, M+N 값은 5~20의 정수이다.),　소디움 나프탈렌술포네이트, 1,2-벤질이소트리아졸 및 이들의 혼합물로부터 선택된 복합첨가제 1.2~6.5중량%, 메틸포스폰산, 디포스폰산 및 이들의 혼합물로부터 선택된 킬레이트제 0.3~1.5중량% 및 잔부 용매로 이루어진 제 2용액;으로 이루어지며, 제1용액과 제2용액은 1:0.02-0.45 중량비로 혼합된 저검화가 압연유에 대한 탈지제가 제공된다. 본 발명의 탈지제는 저검화가 압연유로 처리된 전기강판에 대한 탈지성(세정성) 및 소포성이 우수하며 친환경적이다.
탈지제, 소포성, 세정성, 전기강판

Description

소포성 및 세정성이 우수한 저검화가 압연유용 탈지제{Degreasing Agent for Rolling Fluid Having Low Saponification Value with Excellent Deforming and Cleaning}
도 1는 본 발명에 의한 탈지제를 사용한 경우 전기강판 소재에 대한 압연유의 탈지성을 나타내는 그래프이며;
도 2 는 종래의 탈지제를 사용한 경우 전기강판 소재에 대한 압연유의 탈지성을 나타내는 그래프이다.
본 발명은 저검화가 압연유를 사용하여 압연한 후, 강판에 잔류하는 압연유 제거에 사용되는 탈지제에 관한 것이며, 보다 상세하게는 압연공정 후 전기강판 표면에 잔류하는 저검화가 압연유 또는 방청유에 대한 탈지성(세정성) 및 소포성이 매우 우수할 뿐만 아니라 친환경적인 탈지제에 관한 것이다.
일반적으로, 압연공정을 거친 전기강판 표면에는 압연유 또는 방청유가 필름형태로 도포되어 있다. 이러한 전기강판을 소둔로에 도입하기 전에 압연유 또는 방청유를 제거하기 위하여 탈지공정을 거쳐야 한다. 이 때 압연유 또는 방청유의 탈지가 충분하게 수행되지 않은 경우에는 흑연 석출, 노내 오염, 화성처리성에의 악영향, 도금 밀착성 저하등 여러가지 문제가 야기되어 전기강판의 품질이 저하되는 등의 문제가 발생한다.　
일반적으로 압연공정 후, 강판 표면에 잔류하는 압연유의 탈지성에 미치는 인자는 사용되는 압연유의 물성 및 압연조건이다. 압연유 물성중 검화가(safonification value, 비누화가)가 높으면 탈지에 유리한 반면, 검화가가 낮으면 탈지에 불리하다. 즉, 일반적으로 냉연강판용 압연유와 같이 검화가가 200-300으로 높은 경우에는 성능이 우수한 탈지제를 설계하기 유리하다. 그러나, 전기강판의 경우에는 통상 검화가가 170~210로 냉연강판용인 고검화가의 압연유에 비하여 검화가가 130 정도 낮은 압연유가 사용되므로 탈지성(세정성)이 우수한 탈지제를 설계하기 어렵다.
또한, 두께에 따른 압연 패스(pass)수 차이에 따른 탈지성을 검토하면, 압연 패스수가 많아질수록 압연유의 연소(burning) 가능성이 높아져 탈지성에 큰 영향을 미친다.
이와 같이 저검화가 압연유로 압연된 전기강판을 일반적인 고검화가 압연유 제거용 탈지제로 탈지하는 경우에는 탈지가 불량하게 되어 상기와 같은 문제가 발생되므로 저검화가 압연유용 탈지제, 특히 전기강판용 저검화가 압연유용 탈지제에 대한 개발이 요구된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 다양한 탈지제가 개발되고 있는데, 예를들어, 일본 공개특허 평3-227400에는 비이온 계면활성제 폴리옥시에틸렌알킬에테르 및 글리콜에테르계 화합물로 구성되는 로진계 납땜 플럭스 세제가 개시되어 있다. 일본 공개특허 평11-302686는 비이온성 계면활성제, 킬레이트, 점토광물 및 필요에 따라 유기/무기 빌더등으로 구성되는 입상 비이온성 세제 조성물이 개시되어 있다. 한편, 대한민국 특허 제292287호는 철 또는 비철 구조물의 산 세척시, 탈지, 산세 및 방청을 단일공정으로 행할 수 있는 탈지-산세-방청용 일액형 조성물을 개시하고 있으며, 상기 특허에는 탈지제에 사용되는 계면활성제 성분으로서 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐 에테르등이 개시되어 있다.
이와 같이 종래기술에서 탈지제에 첨가되는 비이온성 계면활성제로는 노닐 페놀계 화합물이 일반적으로 사용된다. 그러나, 노닐 페놀계 화합물은 잔류 페놀로 인해 환경오염을 유발할 뿐만 아니라, 인체에 유해하므로 사용이 규제되고 있다. 따라서, 이를 대체할 수 있는 비이온성 계면활성제를 이용한 탈지제의 개발이 요구된다.
이에 본 발명의 목적은 저검화가 압연유 및 방청유에 대한 탈지성(세정성) 및 소포성이 우수한 탈지제를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 환경 및 인체에 유해한 성분을 발생하지 않는 친환경적인 저검화가 압연유 및 방청유 탈지제를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면,
수산화나트륨과 소디움글루코네이트, 메타규산나트륨, 오르소규산나트륨, 메타포타슘 실리케이트, 소디움 피로포스페이트, 테트라소디움 포스페이트, 트리폴리소디움 포스페이트, 헥사메타소디움 포스페이트, 수산화칼륨 및 탄산칼륨으로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 최소 일종의 빌더가 20 : 1.5~6.5 중량비로 혼합된 제 1 용액; 및
제 2용액의 총 중량을 기준으로 하기 화학식 1의 비이온성 계면활성제 5.0~20.0중량%,
[화학식 1]
RO-(EO)M(PO)NH
(단, 식중 R은 C6-C18의 알킬기이며, EO는 에틸렌옥사이드기이며, PO는 프로필렌 옥사이드기이고, M 및 N은 각각 0 이 아니고, M+N 값은 5~20의 정수이다.)　
소디움 나프탈렌술포네이트, 1,2-벤질이소트리아졸 및 이들의 혼합물로부터 선택된 복합첨가제 1.2~6.5중량%,
메틸포스폰산, 디포스폰산 및 이들의 혼합물로부터 선택된 킬레이트제 0.3~1.5중량% 및 잔부 용매로 이루어진 제 2용액;으로 이루어지며,
제1용액과 제2용액은 1:0.02-0.45 중량비로 혼합된 저검화가 압연유에 대한 탈지제가 제공된다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
일반적으로, 압연공정 후 전기강판에 잔류하는 압연유 또는 방청유를 제거하기 위해 탈지처리하며, 이 때 사용되는 탈지제의 탈지성(세정성) 및 소포성을 증대시키기 위해 탈지제에 일반적으로 빌더, 계면활성제, 첨가제 및 킬레이트제등이 혼합된다. 본 발명의 탈지제는 특정한 빌더, 비이온계 계면활성제, 복합첨가제 및 킬레이트제를 사용하므로써 압연유, 특히 저검화가 압연유에 대하여 우수한 탈지성(세정성) 및 소포성을 나타낼 뿐만 아니라, 인체 및 환경에 유해한 물질을 발생하지 않는 친환경적인 것이다.
나아가, 종래의 사용되어온 비이온성 계면활성제가 사용된 탈지제는 거품이 많이 발생되어 별도로 소포제를 첨가하여야 하나, 후술하는 특정한 비이온계 계면 활성제를 사용한 본 발명의 탈지제는 거품발생이 적어 별도의 소포제를 사용할 필요가 없다.
본 발명의 탈지제는 특히 전기강판에 사용되는 저검화가 압연유에 대한 탈지성이 우수한 것이다. 상기 저검화가 압연유는, 이로써 한정하는 것은 아니나, 예를들어 검화가가 170-210인 압연유를 말한다.
본 발명의 탈지제는 수산화나트륨 및 빌더를 포함하는 제 1 용액과 계면활성제, 복합첨가제 및 킬레이트제를 포함하는 제 2용액으로 구성된다.
제 1용액은 수산화나트륨, 빌더 및 잔부 용매로 구성되며 이때 수산화나트륨과 빌더는 20: 1.5~6.5중량비로 혼합된 것이 바람직하다.
수산화나트륨은 주제로서 탈지작용을 한다.
빌더로는 소디움글루코네이트, 메타규산나트륨, 오르소규산나트륨, 메타포타슘 실리케이트, 소디움 피로포스페이트, 테트라소디움 포스페이트, 트리폴리소디움 포스페이트, 헥사메타소디움 포스페이트, 수산화칼륨 및 탄산칼륨으로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 최소 일종이 사용될 수 있다. 이들 빌더는 단독으로 혹은 여러가지 종류의 혼합물로 사용될 수 있다. 소디움 글루코네이트가 가장 바람직한 빌더이다. 상기 빌더는 탈지제의 안정적 구성역할을 한다.
상기 수산화나트륨과 빌더는 20:1.5~6.5중량비로 혼합된다. 수산화나트륨 20중량부에 대한 빌더의 혼합비가 1.5 중량부 미만인 경우, 분산효과 및 재오염방지 효과가 감소되며, 6.5중량부를 초과하면 침전이 발생하는 문제점이 있다.
상기 수산화나트륨 및 빌더외에 제 1 용액은 용매로서 물을 포함하며, 물의 양은 특히 제한되지 않으며, 최종 탈지제에서 수산화나트륨의 농도 및 탈지제로서의 적용을 고려하여 이 기술분야에서 일반적으로 적용가능한 양으로 사용될 수 있다.
상기 제 2 용액은 비이온성 계면활성제, 복합첨가제, 킬레이트제 및 잔부 용매로 이루어진다.
비이온성 계면활성제로는 하기 화학식 1을 갖는 화합물이 사용될 수 있다.
[화학식 1]
RO-(EO)M(PO)NH
(단, 식중 R은 C6-C18의 알킬기, EO는 에틸렌옥사이드기, PO는 프로필렌 옥사이드기를 나타내며, M 및 N은 각각 0 이 아니고, M+N 값은 5~20의 정수이다.)　
M+N 값이 5미만이면 탈지효과 측면에서 바람직하지 않고 20을 초과하면 탈지 및 소포측면에서 바람직하지 않다. 상기 본 발명의 탈지제중 제 2용액을 구성하는 비 이온성 계면활성제는 C6~C18의 지방산알코올로부터 제조될 수 있다.
탈지제의 제 2용액에 첨가되는 상기 비이온성 계면활성제의 양은 제 2용액의 총 중량을 기준으로 5.0~20.0중량%가 바람직하다. 5.0중량% 미만인 경우에는 세정 및 분산침투 효과가 미약하며, 20.0중량%를 초과하면 용액의 안정성이 저하되고 과량의 기포가 발생하는 문제가 있다.
상기 제 2용액에 별도의 계면활성제로서 폴리옥시에틸렌이 추가로 첨가될 수 있다. 상기 폴리옥시에틸렌은 상기 화학식 1의 비이온성 계면활성제 100중량부당 0-80중량부, 바람직하게는 최고 60중량부, 보다 바람직하게는 최고 40중량부의 양으로 제 2용액에 첨가될 수 있다. 폴리옥시에틸렌이 80중량부를 초과하는 양으로 사용되면 기포발생양이 많아지고 비경제적이다.
제 2용액을 구성하는 복합첨가제는 탈지제의 가용성, 분산성 및 안정화를 위해 배합되며, 소디움 나프탈렌술포네이트, 1,2-벤질이소트리아졸 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. 상기 복합첨가제는 제 2용액의 총중량을 기준으로 1.2-6.5중량%, 바람직하게는 2.5-6.0중량%로 제 2 용액에 첨가된다. 복합첨가제의 제 2 용액에 대한 첨가량이 1.2중량% 미만인 경우에는 분산 및 방청효과가 미비하며, 6.5중량%를 초과하는 경우에는 과량의 기포가 발생한다.　
본 발명에 따른 탈지제의 제 2용액에는 또한 유기 킬레이트제가 첨가된다.
제 2 용액중의 유기 킬레이트제는 금속이온들과 착화합물을 형성하여 금속 이온의 기능을 봉쇄하는 금속 이온봉쇄제로 사용된다. 또한, 킬레이트제에는 비공유 전자쌍을 갖는 원자를 2개 이상으로 포함하는 화합물로서 금속 이온과 배위결합을 형성하여 안정화된 킬레이트 고리를 만들게 되며 그 결과 탈지제의 안정성이 증가하게 된다.
유기 킬레이트제로는 메틸포스폰산, 디포스폰산 및 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 유기 킬레이트제는 제 2용액에 제 2용액의 총 중량을 기준으로 0.3-1.5중량%, 바람직하게는 0.4-1.2중량%로 첨가될 수 있다. 0.3중량%미만인 경우에는 킬레이트 효과가 미약하며 1.5중량%를 초과하는 경우에는 유기킬레이트내에 존재하는 불순물인 Cl값의 과다로 부식이 발생한다.　
본 발명의 탈지제는 제 1 용액과 제 2용액이 1:0.02-0.45중량비로 혼합된 것이 바람직하다. 상기 혼합비율을 벗어나는 경우에는 기포발생 억제효과가 감소하게 된다.
상기 제 1용액과 제 2용액이 1:0.02-0.45중량비로 혼합된 탈지제는 현장에 적용됨에 있어서, 용매를 사용하여 수산화나트륨 농도 기준 1.0~3.5중량%이 되도록 희석하여 사용하는 것이 바람직하다.
현장에 적용되는 희석된 탈지제에서 수산화나트륨 농도가 1.0중량% 미만이면 탈지주제의 부족으로 탈지효과측면에서 바람직하지 않고 3.5중량%를 초과하면 비용측면에서 바람직하지 않다.
상기 제 1 용액 및 제 2용액을 구성하는 용매 및 탈지제 희석에 사용되는 용매로는 물이 사용될 수 있다.
본 발명의 탈지제는 종래의 페놀계 계면활성제가 사용되지 않고, 종래와는 달리 환경친화형 계열을 원료로 하는 비이온성 계면활성제를 사용함으로써 환경오염방지는 물론 압연유로 처리된 전기강판의 세척시에 우수한 소포성과 탈지성(세정성)을 나타낸다. 본 발명의 탈지제는 압연유의 탈지, 특히 저검화가 압연유에 대하여 우수한 탈지성을 나타낸다. 상기 저검화가 압연유는 예를들어 검화가가 170-210인 압연유이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 이로서 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
(발명예 1의 탈지제 제조)
물 100g에 수산화나트륨 20g과 소디움 글루코네이트 4g을 용해하여 제 1용액을 제조하였다. 별도로 물 88ml에 폴리옥시에틸렌프로필렌 15.4g, 소디움 나프탈렌 술포네이트 4.8g, (1-하이드록시에틸리덴)디포스폰산 소디움염 0.4g을 용해시켜 제2용액을 제조하였다. 이와 같이 제조된 제 1용액 100g와 제 2용액 15g를 혼합하여 탈지용액을 제조하였다.
(발명예 2의 탈지제 제조)
상기 발명예 1의 탈지제 제조에서 제 2용액에 폴리옥시에틸렌을 6.2g 첨가한 것을 제외하고는 상기 발명예 1의 탈지제 제조와 동일한 방법으로 발명예 2의 탈지제를 제조하였다.
실시예 2
본 실시예에서는 상기 실시예 1에서 제조된 발명예 1과 발명예 2의 탈지제와 시판되는 기존제품(제품명: 스트립 클리너(Strip Cleaner), 삼엽화학 ㈜ 제조, 종래예)과 탈지성을 비교하였다. 상기 발명예 1 및 2의 탈지제는 NaOH농도가 2.5중량%가 되도록 물로 희석하여 사용하였다.
탈지처리는 제철소에서 일반적으로 행하여지는 탈지처리 공정과 동일한 조건으로 (알칼리 탈지) → (수세) → (전해 탈지) → (수세) 처리과정에 따라 행하였다.
상기 실시예 1에서 제조된 발명예 1 및 2의 탈지제와 종래예의 탈지제를 사용하여 검화가가 190인 압연유로 처리된 전기강판 시편을 알칼리 탈지하였다. 상기 시편을 각각의 탈지제에 80℃에서 5초간 침지하여 알칼리 탈지한 다음 물을 스프레이하여 수세하였다. 그 후, 후술한 바와 같이 전해탈지하고 다시 물을 스프레이하여 수세하여 탈지공정을 행하였다. 이러한 탈지공정을 발명예 1의 탈지제를 사용하여 4회, 발명예 2의 탈지제를 사용하여 2회 그리고 종래예의 탈지제를 사용하여 2회 반복하였다.
전해탈지시에는 정류기의 직류 전원을 전해 탈지 장치의 전극 및 시편에 연결하여 통전시킬 수 있도록 하였다. 이 때, 전 실험 과정을 통하여 시편에는 (-)극을, 카운터 일렉트로드에는 (+)극을 걸어주어 시편의 표면에서는 수소기체를 발생시키고, 반대 전극에서는 산소기체를 발생시켰다.
탈지성은 탈지공정 후, 각 시편에 존재하는 압연유의 양을 표면 유기 탄소 분석기로 유기 탄소량을 측정하여 평가하여 하기 도 1및 2에 나타내었다. 하기 도 1중 ②, ③, ⑤ 및 ⑥은 발명예 1의 탈지제로 처리한 경우를 그리고 ① 및 ④는 발명예 2의 탈지제로 처리한 경우를 나타낸다. 도 2는 종래예의 탈지제로 처리한 경우를 나타낸다.
발명예 1 및 2의 탈지제를 사용하여 탈지처리한 경우에는 도 1에서 알 수 있듯이 전기강판중 잔류 표면탄소 함량이 3.14~5.13 mg/m2 이나, 종래예의 탈지제를 이용하여 탈지처리한 경우에는 전기강판중 잔류 표면탄소 함량이 20.3~35.6 mg/m2 이었다. 이로부터 발명예에 의한 탈지제의 압연유에 대한 탈지성(세정성)이 종래의 탈지제에 비하여 현저하게 개선됨을 알 수 있었다.
실시예 3
본 실시예는 상기 발명예 2의 탈지제와 상기 종래예에 탈지제의 소포성을 비교하여 평가한 것이다.
탈지제의 소포성을 평가하기 위해 상온 및 85℃에서 각각 억포 및 파포 시간을 측정하였다.　상기 탈지용액의 소포성을 평가함에 있어서, 현장에서 사용되는 탈지용액에는 강판에서 유리된 압연유가 포함되어 있음을 모사하기 위해 검화가가 약 190인 압연유를 1중량 % 첨가하여 소포성을 평가하였다.
탈지 용액의 억포성 및 파포성에 대한 물성평가는 KSM 2709법(Ross-Miles)으로 거품량을 측정하여 표 1에 나타내었다.
[표 1]
발명예 2 종래예
소포성 (1% 압연유 포함 탈지제) 억포성 파포성 억포성 파포성
온도 상온 거품없음 - 5분 36초
85℃ 6분 5초 52초 38분50초
상기 표 1에 기재한 바와 같이, 발명예 2의 탈지제는 상온에서 기포가 발생하기 않았으며, 85℃에서 6분간 기포가 발생하지 않고, 5초 이내에 파포되어 우수한 소포성을 나타냈다. 이에 반하여 종래예의 탈지제는 상온에서도 5분 경과시 기포가 발생할 뿐만 아니라, 파포에 장시간이 걸렸다.
본 발명의 탈지제를 사용하므로써 압연공정 후에 전기강판에 존재하는 저검화가 압연유가 효과적으로 탈지(세정)된다. 본 발명의 탈지제는 또한 우수한 소포성을 나타내며 친환경적인 것이다.

Claims (7)

  1. 수산화나트륨과 소디움글루코네이트, 메타규산나트륨, 오르소규산나트륨, 메타포타슘 실리케이트, 소디움 피로포스페이트, 테트라소디움 포스페이트, 트리폴리소디움 포스페이트, 헥사메타소디움 포스페이트, 수산화칼륨 및 탄산칼륨으로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 최소 일종의 빌더가 20 : 1.5~6.5 중량비로 혼합된 제 1 용액; 및
    제 2용액의 총 중량을 기준으로 하기 화학식 1의 비이온성 계면활성제 5.0~20.0중량%,
    [화학식 1]
    RO-(EO)M(PO)NH
    (단, 식중 R은 C6-C18의 알킬기, EO는 에틸렌옥사이드기, PO는 프로필렌 옥사이드기, M 및 N은 각각 0 이 아니고, M+N 값은 5~20의 정수이다.)　
    소디움 나프탈렌술포네이트, 1,2-벤질이소트리아졸 및 이들의 혼합물로부터 선택된 복합첨가제 1.2~6.5중량%, 메틸포스폰산, 디포스폰산 및 이들의 혼합물로부터 선택된 킬레이트제 0.3~1.5중량% 및 잔부 용매로 이루어진 제 2용액;으로 이루어지며,
    제1용액과 제2용액은 1:0.02-1:0.45중량비로 혼합된 저검화가 압연유용 탈지제.
  2. 제 1항에 있어서, 추가로 상기 제 2용액에 상기 화학식 1의 비이온성 계면활성제 100중량부당 폴리옥시에틸렌이 최고 80중량부로 첨가됨을 특징으로 하는 탈지제.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 폴리옥시에틸렌은 최고 40중량부로 첨가됨을 특징으로 하는 탈지제.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 빌더는 소디움글루코네이트임을 특징으로 하는 탈지제.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 탈지제는 수산화나트륨 농도가 1.0-3.5중량%이 되도록 희석하여 사용됨을 특징으로 하는 탈지제.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 탈지제는 전기강판에 대한 저검화가 압연유 탈지에 사용됨을 특징으로 하는 탈지제
  7. 제 1 항 또는 6항에 있어서, 상기 저검화가 압연유는 검화가가 170-210인 압연유임 을 특징으로 하는 탈지제.
KR1020050130213A 2005-12-27 2005-12-27 소포성 및 세정성이 우수한 저검화가 압연유용 탈지제 KR100723214B1 (ko)

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