KR101993485B1 - 무-아민, 무-voc 금속 가공 유체 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 농축액 중, 또는 물로 농축액을 희석한 희석액 중, 하기의 성분들을 포함하는 수성 금속가공 조성물에 관한 것이다: 하나 이상의 소수성 지방족 사슬 및 하나 이상의 극성기를 갖고 20℃에서 0.1 g/ℓ 미만의 수 용해도를 갖으며 하기로 이루어진 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 불수용성 화합물 (a)을 포함하는 윤활제인, 0.002 내지 40 중량%의 성분 (a); 20℃에서 0.1 g/ℓ 초과의 수 용해도를 갖으며 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 수용성 부식 억제 화합물 (b)을 포함하는, 0.002 내지 40 중량%의 성분 (b); 수용성, 수혼화성 또는 수분산성이며 비이온성, 음이온성 및 양쪽이온성 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 에멀젼성 및/또는 분산성 화합물 (c)을 함유하는, 0.002 내지 45 중량%의 하나 이상의 에멀젼성 및 분산성 제제 (c); 하이드록사이드 및 카르보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 알칼리 수용성 화합물 (d)을 함유하는, 0.002 내지 30 중량%의 알칼리성 제제 (d); 및 지배적으로 물을 함유하는, 0.004 내지 99 중량%의 운송 성분 (e). 더 나아가, 본 출원은 냉각제, 윤활제 등으로서의 그러한 수성 금속가공 조성물의 사용 방법에 관한 것이며, 더 나아가, 수성 금속가공 조성물을 제조하는 방법 및 금속가공 공정에 관한 것이다.

Description

무-아민, 무-VOC 금속 가공 유체{AMINE-FREE VOC-FREE METAL WORKING FLUID}
본 발명은 수계 금속가공 조성물과 관련된 분야에 관한 것이다.
기술분야
본 발명은 특히, 수성, 친환경성, 재활용성, 합성, 무-아민, 무-석유계 오일, 및 무-VOC의 금속가공 조성물에 관한 것으로, 이는 위험 물질을 거의 포함하지 않으며, 넓은 범위의 금속 합금과 상용성(compatible)이 있다.
배경기술
금속가공 조성물은, 금속가공 도구에 윤활유를 바르고 금속가공 도구를 냉각시키기 위해, 가공물로부터 일부 존재할 수 있는 금속성 칩 및 불순물을 씻어내기 위해, 그리고 손상, 마모 및 부식으로부터 가능한 오래 기계의 도구 및 부품을 보호하기 위해, 예컨대 커팅, 그라인딩, 성형, 래핑(lapping), 드로잉(drawing), 성형, 프레싱, 펀칭, 압연, 스탬핑 및 기타 공정과 같은 여러 금속 처리 작업에서 사용된다. 그러한 처리는 벤딩, 열간 및 냉간 압연, 드로잉, 단조, 스탬핑 및 블랭킹(blanking)처럼 대개 금속 제거가 없음을 나타내는 성형 공정뿐만 아니라 그라인딩, 터닝, 밀링, 탭핑(tapping), 브로우칭 및 호빙(hobbing)처럼 금속 제거를 나타내는 커팅 가공을 포함한다. 금속가공 조성물은 상기 금속성 성분으로부터 오일 및 잔해를 씻어내도록 도울 수 있다. 그리고, 금속가공 조성물은 상기 성분에 부식 방지를 제공할 수 있다.
금속가공 조성물의 주류는 스트레이트 오일(straight oil) 타입 및 수계 타입이다.
상기 수계 타입은 하기의 타입으로 더욱 구별될 수 있다.
A) 수용성 오일은 전형적으로 70 중량% 이상의 석유계 오일, 에멀젼제, 임의의 윤활성 첨가제, 알칸올아민, 및 2 중량% 미만의 물을 함유한다.
B) 반-합성 유체는 전형적으로 5 내지 60 중량%의 석유계 오일, 고 함량의 에멀젼제, 임의의 윤활성 첨가제, 알칸올아민, 및 10 내지 60 중량%의 물을 함유한다. 상기 반-합성 유체의 단점은 저 열용량이어서 낮은 냉각 효과, 나쁜 에멀젼 안정성, 종종 발생하는 박테리아 성장, 및 석유계 오일 잔유물의 세척성(cleanability)의 문제를 가진다.
C) 합성 유체는 무-석유계 오일이고, 전형적으로 수용성 단쇄 카르복실산, 수용성 폴리알킬렌 글리콜 및 수용성 EO/PO 블록 코폴리머, 더 나아가 부식 억제 및 pH 완충 능력을 위한 임의의 수용성 부식 억제제로서 알칸올아민, 및 매우 고 함량의 물의 혼합물과 같은 임의의 수용성 윤활성 첨가제를 함유한다. 합성 금속가공 조성물 C)는 석유계 오일의 세척 문제를 가지지 않고, 우수한 경수 안정성 및 미생물 조절을 가지며, 긴 섬프 주기(sump life)를 가지는 이점을 지닌다. 그러나 현존하는 합성 금속가공 조성물의 결점으로는 전형적으로 첨가되는 윤활성 첨가제에 의해 야기되는 잔유물의 세척 문제, 동등한 원가 기준에서 석유계 오일-함유 제품과 비교하였을 때 떨어지는 윤활성 문제, 증가된 섬프 및 기계 유지 부식 문제, 및 노동자에 대한 피부 자극의 가능성 문제가 존재한다.
D) 네오-합성(neo-synthetic) 유체는 석유계 오일 대신에 식물성 오일 및/또는 동물성 오일을 사용하고, 전형적으로 임의의 에멀젼제, 부식 억제제, 알칸올아민 및 물 함량을 추가적으로 함유한다. 그러나, 네오-합성 유체는 전형적으로 중, 고 윤활성만을 가지고, 에멀젼(emulsion)이 대개 매우 불안정하고 매우 자주 박테리아 성장이 존재하는 단점을 가진다.
선행기술의 현 상태에서, 여러 금속가공 조성물은 석유 오일계 분산액, 또는 물 및 오일의 에멀젼이다. 오늘날, 80% 초과의 금속가공 작업은 석유계 오일이 풍부한 금속가공 조성물로 수행된다. 그러나, 임의의 금속가공 조성물에서의 석유계 오일의 함량은 다음과 같은 몇몇 문제를 야기한다: 1) 나쁜 열전도도로 인한 더 낮은 냉각 효과, 2) 미생물 성장을 가능하게 하며 노동자를 해할 수 있는 문제, 3) 석유계 오일이 세척 분리하기 어려운 연무(misting) 및 잔유물을 야기하는 문제, 4) 폐기 문제 및 환경적으로 비친화적인 문제, 및 5) 물경도가 에멀젼 안정성에 영향을 줄 수 있는 문제. 따라서, 더욱 무-석유계 오일 금속가공 조성물을 개발할 필요성이 존재한다. 따라서, 산업계는 수계 금속가공 조성물을 사용하는 방향으로 변화하고 있다.
알칸올아민은 이들 중 일부가 매우 위험한 화합물이고 환경적으로 비친화적인 점, 이들 중 일부가 고 휘발성 유기 함량 (VOC)을 야기한다는 점, 및 이들 중 일부가 피부 및 신체에 대한 자극 및 병을 야기한다는 점과 같은 단점을 지닌다. 더 나아가, 이러한 화합물은 강한 냄새를 유발할 수 있다.
시장에서 합성 무-석유계 오일 금속가공 조성물의 윤활성 및 안정성은 여전히 꽤 제한된다. 산업계는 보다 우수한 윤활성을 지니고, 보다 우수하고 보다 길게 안정적이며, 적은 양의 위험 화합물을 지닌, 보다 우수한 제품을 여전히 찾고 있다.
또한, 금속가공 조성물은 금속성 성분으로부터 잔해, 오염물질 및 오일을 격리시키고 제거할 수 있어야 하며, 모든 금속성 성분에 우수한 부식 방지를 제공해야한다. 그러나, 더 나아가, 그러한 조성물은 대개 마이크로-에멀젼(micro-emulsion) 또는 매크로-에멀젼(macro-emulsion)이며, 이는 가능한 한 에멀젼을 분리시키지 않고 안정해야할 필요성 있으며, 동시에 농축액으로서, 및 적은 또는 많은 양의 물로 상기 농축액을 희석시킴으로써 얻어지는 희석액으로서 안정해야할 필요성이 있다. 금속가공 작업이 보다 극한이 될수록, 보다 높은 농도의 금속가공 조성물이 적용되어야 한다. 그라인딩과 같은 완화된 조건의 금속가공 작업을 위해, 5 중량%의 금속가공 조성물에 대한 희석액이면 충분할 것이다. 중간 정도의 극한 조건의 금속가공 작업을 위해, 10 내지 15 중량%의 금속가공 조성물에 대한 희석액이 사용되어야 한다. 더 나아가, 이러한 조성물은, 임의의 금속가공 작업에 사용되는 경우에 비-발포성(non-foaming) 또는 저 발포성 조성물일 필요가 있다. 그리고, 이러한 조성물은 더 더욱 친환경적이어야 한다. 지난 수년 동안, 아민 및 특히 알칸올아민이 바이오-저항성, 부식 방지 및 에멀젼 안정성에 도움을 주기 때문에 몇몇 아민-함유 금속가공 조성물이 사용되었지만, 몇몇 아민은 매우 유독하며 또한 휘발성 유기 화합물(VOC)에 속한다. 어떠한 아민도 사용하지 않는 수성 금속가공 조성물의 포뮬레이션(formulation)은 훨씬 더 어렵다. 하나의 금속가공 조성물의 보편적 적용으로 인해, 전 범위의 재산 및 위험에 대한 보상이 기대된다.
하기에 기재되는 바와 같이, 본 발명은 임의의 석유계 오일의 도움 없이 모든 종류의 금속성 물질에 대해 매우 우수한 윤활성 및 매우 우수한 안정성을 제공하는 수성 금속가공 조성물에 관한 것이다. 상이한 금속가공 조성물을 알루미늄계 금속성 물질 및 스틸에 대해 시험했으며, 이러한 시험된 물질이 다수 금속 목적(multi-metal purpose)을 충족하기 위해, 대다수의 상이한 금속성 물질을 (모든 종류의 금속성 물질은 아닐지라도) 대표한다고 여겨진다. 따라서, 본 발명의 금속가공 조성물은 매우 다양한 금속 및 합금과 상용가능하고, 이들에 대해 비부식성이다. 이는 금속성 성분으로부터 석유계 오일, 먼지 및 잔해를 잘 제거한다. 이는 친환경적이고, 저 발포성이고, 부식 방지성이며, 재활용성이고, 장시간 사용가능하고, 생물학적 성장에 대한 저항성이 있을 수 있다.
더 나아가, 그러한 조성물은 하기를 포함하는 냉간 성형 작업에 사용될 수 있다: 예를 들어, 용접 또는 이음매 없는 튜브, 중공 프로파일, 로드(rod), 고체 프로파일 또는 와이어의 슬라이드 드로잉 (인장 및 압축 조건의 조합 하에서의 성형), 예를 들어, 중공 부품을 형성하기 위한 스트립, 시트 또는 중공 부품의 아이어닝(ironing) 및/또는 딥 드로잉, 예를 들어, 중공 또는 고체 부품의 냉간 압출 (압축 조건 하에서의 성형), 및/또는 예를 들어, 예컨대 너트 또는 스크류 블랭크와 같은 결합 요소를 형성하는 와이어 부분의 냉간 압조.
US 7,018,959 B2는 수계, 재활용성 금속가공 유체를 개시하며, 이는 폴리알킬렌 글리콜, 알칸올아민, 폴리글리콜 계면활성제, 폴리올 계면활성제, 살생물제 패키지 및 부식 억제제의 수용액을 포함한다.
US 2009/0149359 A1은 수성 금속가공 조성물을 위한 조성물 및 구성요소에 관한 것이지만, 어떤 상세사항은 실시예에서 특정 크기로만 기재되어 있다. 이러한 조성물의 pH는 3 이상일 수 있으나, 산성 pH 값은 알루미늄계 금속성 물질에 대해서만 수용가능하며, 스틸에 대해서는 수용 불가하다. 스틸에 대한 수성 금속가공 조성물의 사용은 알루미늄계 금속성 물질에 대한 것보다 훨씬 더 복잡하며, 대개 높은 pH값을 필요로 한다. 얻어지는 최고의 특성은 샘플 C에 개시되어 있으며, 이는 본 출원서의 표 4에서 또한 비교될 것이다. 해당 공개문헌은 아민의 사용 및 심지어 알칸올아민의 사용뿐만 아니라 여러 다른 화합물의 사용을 지시한다.
본 출원의 목적은 높은 윤활성, 높은 안정성 및 우수한 부식 방지를 나타내는 친환경적인 금속가공 조성물을 제공하는 것이다.
본 출원의 다른 목적은 다수-금속의 금속가공 작업을 위해 잘 사용가능한 조성물을 제공하는 것이다. 이에 더하여, 안정한 금속가공 에멀젼을 제조하는 방법을 제공하는 것에 목적이 있다.
US 2009/0149359 A1의 교시에 기초한 수성 금속가공 조성물의 특성은, 이러한 조성물이 알루미늄계 물질에만 우수한 것으로 보임에 따라, 그리고 본 발명의 표 4에서 상세하게 개시된 바와 같이, 추가로 변경되고 최적화될 필요가 있음이 밝혀졌다.
발명의 요약
본 발명의 수성 금속가공 조성물은 농축액 또는 농축액을 희석제 중 물로 희석한 희석액을 포함하며, 본질적으로 농축액 또는 희석액으로 이루어지거나 이들만으로 이루어진다:
- 하나 이상의 소수성 지방족 사슬 및 하나 이상의 극성기를 가지고, 20℃에서 0.1 g/ℓ 미만의 수 용해도를 가지며, 하기로 이루어진 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 불수용성 화합물 (a)을 포함하는 윤활제인, 0.002 내지 40 중량%의 성분 (a):
· (a1) 서로 독립적으로, 12 내지 100 개의 탄소 원자를 갖는 모노카르복실산, 디카르복실산, 트리카르복실산 및 폴리카르복실산의 하나 이상의 선형 및/또는 분지형, 포화 및/또는 불포화 화합물,
· (a2) 서로 독립적으로, 하나 이상의 트리글리세라이드의 선형 및/또는 분지형, 포화 및/또는 불포화 화합물,
· (a3) 12 내지 5,000 개의 탄소 원자를 갖는 화합물 (a1) 또는 (a2), 또는 (a1) 및 (a2)의 하나 이상의 유도체, 및
· (a4) 서로 독립적으로, 12 내지 40 개의 탄소 원자를 갖는 하나 이상의 선형 사슬 및/또는 분지형, 포화 및/또는 불포화 불수용성 지방족 알코올,
이때, 화합물 (a)는 모노머, 올리고머, 폴리머, 코올리고머 및 코폴리머로 이루어진 군으로부터 선택된다;
- 20℃에서 0.1 g/ℓ 이상의 수 용해도를 갖고 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 수용성 부식 억제 화합물 (b)을 포함하는, 0.002 내지 40 중량%의 성분 (b):
· (b1) 서로 독립적으로, 모노카르복실산, 디카르복실산, 트리카르복실산 및 폴리카르복실산, 그리고 이들의 알칼리 금속염, 알칼리 토금속염, 이들의 에스터 및 이들의 에톡실레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는, 4 내지 12 개의 탄소 원자의 사슬 길이를 지니고 4 내지 80 개의 탄소 원자를 갖는, 선형 및/또는 분지형, 포화 및/또는 불포화 수용성 화합물,
· (b2) 붕산 및 이의 유도체,
· (b3) 이미다졸, 이미다졸린 및 이들의 유도체,
· (b4) 티아졸 및 이의 유도체, 및
· (b5) 트리아졸 및 이의 유도체;
- 수용성, 수혼화성 또는 수분산성이며 비이온성, 음이온성 및 양쪽이온성 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는, 하나 이상의 에멀젼성 및/또는 분산성 화합물 (c)을 함유하는, 0.002 내지 45 중량%의 하나 이상의 에멀젼성 및 분산성 제제 (c);
- 하이드록사이드 및 카르보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 알칼리 수용성 화합물 (d)을 함유하는, 0.002 내지 30 중량%의 알칼리성 제제(alkalinity agent) (d); 및
- 지배적으로 물을 함유하는, 0.004 내지 99 중량%의 운송 성분 (e).
본 발명은 추가로, 우선 임의의 화합물 (b) 및 (d)를 물에 첨가하고, 이어서 임의의 화합물 (a)를 첨가한 다음에, 이어서 (c)를 첨가하고, 여기까지의 혼합 과정 동안 30 내지 50℃ 범위의 온도로의 가열 및 교반이 사용되며, 이어서, 임의적으로 모든 다른 화합물을 첨가함으로써 수성 금속가공 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 추가로, 냉각제로서, 윤활제로서 및/또는 벤딩, 블랭킹, 보링(boring), 브로우칭, 냉각, 커팅, 드로잉, 드릴링, 단조, 그라인딩, 호빙, 호우닝, 하이드로포밍, 랩핑, 윤활, 성형, 밀링, 프레싱, 펀칭, 리밍(reaming), 냉간 압연, 열간 압연, 소잉(sawing), 스탬핑, 탭핑, 나사성형(threading), 터닝을 위해, 또는 이들의 임의의 조합을 위해, 본 발명의 수성 금속가공 조성물의 사용하는 방법에 관한 것이다.
마지막으로, 본 발명은 금속가공 작업이 본 발명의 수성 금속가공 조성물과 함께 세척, 분사, 고압 분사, 브러싱, 플로잉(flowing), 플루팅(fluting), 롤 코팅, 이머젼(immersion) 또는 이들의 임의의 조합에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 금속가공 공정에 관한 것이다.
바람직하게는, 본 발명의 수성 금속가공 조성물은 저 VOC이고, 이는 전형적으로, 1 중량% 미만의 휘발성 유기 화합물의 함량을 의미한다. 보다 바람직한 본 발명의 수성 금속가공 조성물은 적어도 금속가공 작업에서 이의 적용 시점까지는 제로-VOC이거나, 바람직하게는 무-석유계 오일이거나, 바람직하게는 무-알칸올아민 또는 무-아민이거나, 바람직하게는 이들의 임의의 조성물이 존재하지 않는다.
"VOC"는 "휘발성 유기 화합물"을 의미하고, 프락시스(praxis) 석유계 오일 및 구체적으로 저 분자량 석유계 오일, 유기 용매, 및 알칸올아민을 포함한다. 여러 구현예에서, 가장 바람직한 금속가공 조성물은 적어도 금속가공 작업에서 이의 적용 시점까지, 거의 무-아민이거나, 금속가공 조성물의 포뮬레이션 및 제조 동안 의도적으로 어떠한 아민도 첨가되지 않는다. 드문 구현예에서, 본 출원의 금속가공 조성물은 0.01 내지 5 중량% 미만의 범위의 총 함량으로, 또는 미국 정부의 환경보호청의 시험 방법인 EPA24가 VOC 함량의 검출을 허용하지 않는 그러한 함량으로 알칸올아민 또는 알킬 아민 또는 오일 함량, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 그러나, 현실적으로, 혼합물인 임의의 원료에 아민이 소량으로 함유된 경우, 또는 공정에서 불순물이 있는 경우, 또는 금속가공 조성물이 오랜 시간 동안 사용되거나 재활용되거나 이들의 임의의 조합인 경우에, 소량의 아민을 때때로 회피하지 못할 수 있다. 알칸올아민 또는 알킬 아민과 같은 아민, 또는 물질에 기초한 임의의 다른 아민, 또는 오일, 또는 이들의 임의의 조합의 적은 함량이 존재할지라도, EPA24에 따라 시험된 VOC는 그럼에도 불구하고 대개 VOC 함량의 검출을 허용하지 않는 것으로 밝혀졌다. 다음으로, 무-아민, 무-알칸올아민, 무-석유계 오일 또는 무-오일 또는 임의의 그러한 조합이 없을 필요가 때로는 존재하지 않는다. 더 나아가, 수성 금속가공 조성물은, 적어도 이의 적용 시점까지, 임의의 암모늄 및 암모니아의 함량이 없는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 조성물은 실질적으로, 또는 전적으로 유기 용매, 강산성 화합물, 왁스, 사슬 길이가 C12 이하인 염소처리된 지방산과 이의 에스테르, 및/또는 크롬 및 니켈과 같은 중금속이 존재하지 않는다.
바람직하게는, 조성물은 희석된 조성물에서뿐만 아니라 농축액에서도 5 내지 14 범위의 pH, 보다 바람직하게는 일반적으로 7 내지 13.5, 또는 8 내지 13, 또는 9 내지 12, 또는 10 내지 11의 pH를 갖는다. 그러나, 심지어 13 초과의 pH에서도, 금속가공 조성물에 기술적 문제가 발생하지 않는다. 따라서, 대부분의 조성물은 약알칼리성 또는 강알칼리성이다. 알칼리성은 부식 방지, 에멀젼화 및 에멀젼 안정성, 및 바이오-안정성에 필요할 수 있다. 알칼리성의 정도를 나타내는 pH 값 각각은 대개 수성 금속가공 조성물의 안정성 또는 윤활성에 영향을 미치지 않는다. 낮은 pH인 경우에, 이는 부품 및 기계 상에 부식 및 녹을 유발할 수 있으며, 박테리아의 성장을 유발할 수 있다. 조성물의 알칼리성은 대부분 알칼리성 제제 (d)의 하나 이상의 화합물의 첨가에 의해 야기된다. 낮은 알칼리성은 낮은 pH와 상응한다. 5 내지 6의 pH에서, 조성물은 특히 알루미늄계 금속성 부품에 우수한 윤활성을 가질 수 있지만, 매우 나쁜 부식 방지를 가질 수 있다. 최적값보다 상당히 낮은 임의의 pH 값은 금속가공 에멀젼의 상 분리의 위험을 증가시킬 수 있으며, 따라서 부합되지 않는 윤활 활성을 일으킬 수 있다. 13 내지 14의 pH에서, 조성물은 알칼리 공격(alkaline attack)을 나타내지 않는 금속성 물질에서 우수한 부식 방지 및 우수한 윤활성을 가질 수 있지만, 알루미늄, 아연 및 이들의 합금은 12 초과의 pH에서 용해될 수 있다. 최고의 결과는 대개 7 내지 10 범위의 pH에서 얻어진다.
서로 독립적으로, 이온성 형태, 불안정하거나 안정한 형태, 히포테티컬(hypothetical) 형태, 존재하는 원자의 수 및 타입에 의해 정의되는 임의의 다른 화학종의 비반응 형태 및/또는 임의의 반응된 형태로서, 및 잘 정의된 분자를 지닌 화합물으로서의 화학적 화합물이 수성 금속가공 조성물에 적용될 수 있다.
본 발명은 농축액 중 또는 희석제 중의 물로 농축액을 희석한 희석액 중, 성분 (a), (b), (c), (d) 및 (e)로부터의 각각의 부류의 화합물의 하나 이상의 화합물을 포함하는 수성 금속가공 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따라 조성물의 가장 필요한 성분은 주로 윤활성 부여 화합물을 함유하는 이의 주된 윤활성 부여 성분 (a)이다. 바람직하게는, 화합물 (a)은 불수용성이다. 대개, 화합물 (a)은 추가적으로 우수한 부식 저항성 및 우수한 에멀젼화를 포함한다.
윤활성 부여 혼합물을 첨가하는 법 또는 윤활성 부여 혼합물을 제조하는 법에 있어서 몇몇 다른 방식이 있다. 그러나, 바람직하게는, 식물성 오일 및 동물성 오일 각각은 매우 상이한 카르복실산 및 이의 유도체의 혼합물을 함유한다. 그러한 오일(들)은 서로 독립적으로, 정제, 제련, 조정(conditioned), 화학적으로 개질, 합성될 수 있거나 이들의 임의의 조합에 의해 제조될 수 있다. 추가적으로, 하나 이상의 특정 화합물 (a), 또는 주된 화합물로서 화합물 (a)을 갖는 하나 이상의 화학 제품, 임의적으로 임의의 다른 화합물 (a)이 금속가공 조성물에 첨가된다. 대부분의 경우에서, 둘, 셋, 또는 네 가지의 상이한 특정 화합물 (a), 또는 이들의 주된 화합물로서 각각 화합물 (a)를 갖는 둘, 셋 또는 네 가지의 상이한 화학 제품을 금속가공 조성물에 첨가하는 것이 바람직할 것이다. 이것은 상승적 특성 효과에 대한 기회를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 성분 (a) 또는 소수성 윤활제 (a)의 하나 이상의 화합물이 농축액 또는 희석액인 경우에 독립적으로, 0.1 내지 36 중량%, 또는 0.3 내지 32 중량%, 또는 0.7 내지 28 중량%, 또는 1 내지 24 중량%, 또는 1.5 내지 20 중량%, 또는 2 내지 17 중량%, 또는 3 내지 14 중량%, 또는 4 내지 12 중량%, 또는 5 내지 10 중량%, 또는 6 내지 8 중량%의 범위로 함유된다. 보다 낮은 함량의 성분 (a)이 존재하는 경우에, 금속가공 조성물은 효과적이지 않을 수 있지만, 보다 높은 함량을 가질 경우에는 대개 안정한 조성물이 되지 않을 수 있다.
성분 (a)의 화합물은, 화합물 (a1), (a2), (a3) 및/또는 (a4)로 이루어진 화합물의 군으로부터 선택된다. 가장 바람직한 화합물 (a)은, 임의적으로 임의의 화합물 A의 첨가에 의해 도울 수 있는 임의의 화합물 (a1), (a2) 및/또는 (a3)이다.
대부분의 구현예에서, 금속가공 조성물은, 서로 독립적으로, 모노카르복실산, 디카르복실산, 트리카르복실산 및 폴리카르복실산의 선형 및/또는 분지형, 포화 및/또는 불포화 화합물이며, 서로 독립적으로, 12 내지 100 개의 탄소 원자를 가지는 하나 이상의 화합물 (a1)을 함유한다. 이것은 추가적으로 하나 이상의 방향족기를 가질 수 있다.
바람직하게는, 화합물 (a1)은 지방산이다. 보다 바람직한 화합물은, 라우르산/도데칸산, 미리스트산/테트라데칸산/미리스트올레산, 펜타데칸산, 팔미트산/헥사데칸산/팔미트올레산/헥사데카폴리엔산, 마르가르산/마르가르올레산, 리시놀산, 스테아르산/옥타데칸산, 리놀레산/에이코산산, 올레산, 리놀레산/리놀렌산/옥타데카테트라엔산, 아라키드산/가돌레산/에이코사디엔산/아라키돈산/아이코사펜타엔산, 헤네아이코산산(heneicosanoic acid), 베헨산/도코산산/에루크산/도코사폴리엔산, 도코사헥사엔산, 리그노세르산, 및 이들의 유도체, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 카르복실산 (a1) 및 화합물 (a3)에 속하는 이의 각각의 유도체는 바람직하게는 사슬 당 12 내지 26 개 또는 16 내지 22 개의 탄소 원자를 갖는다.
보다 바람직한 염기는, 예컨대, 평지씨 오일, 파자마 오일, 코코넛 오일, 대두 오일, 해바라기 오일, 라드 오일 또는 이들의 임의의 조합에서 필수적인 함량으로 함유하는, 예컨대, 올레산 또는 이와 유사한 화합물 (a1)을 포함한다. 그러한 화합물은 바람직하게는 14 내지 56 개, 또는 16 내지 50 개, 또는 18 내지 46 개, 또는 20 내지 42 개, 또는 22 내지 38 개, 또는 24 내지 34 개, 또는 26 내지 32 개의 탄소 원자를 갖는다. 특히 바람직한 유도체는 14 내지 120 개, 또는 18 내지 100 개, 또는 24 내지 80 개의 탄소 원자를 갖는, 에스테르 및 지방산의 축합 생성물이다. 그러한 오일 또는 화합물의 탄소 원자의 수가 사슬 당 12 개 미만일 경우에 이러한 화합물은 윤활성 측면에서 효과적이지 않을 수 있지만, 탄소 원자의 수가 사슬 당 24 개를 초과하는 경우에는 금속가공 조성물이 안정한 조성물이 아닐 수 있다.
예를 들어, 올레산은 18 개의 탄소 원자를 갖는다. 예를 들어 파자마 오일은, 역시 18 개의 탄소 원자를 갖는 약 85 내지 95 중량%의 리시놀산을 함유한다. 파자마 오일은, 에스테르가 세 개의 리시놀산 단위와 함께 한 개의 글리세롤 단위를 기초로 할 수 있는 트리글리세라이드로서 존재하기 때문에, 파자마 오일의 탄소 원자의 총 수는 대개 약 57 개이다. 윤활성 첨가제로 사용될 수 있는 다른 흔한 식물성 오일은 평지씨 오일이다. 대개, 평지씨 오일의 약 41 중량%는 에루크산이다. 에루크산의 트리글리세라이드의 탄소 원자의 총 수는 69 개이다.
본 발명의 수성 금속가공 조성물은 바람직하게는, 서로 독립적으로 선형 및/또는 분지형, 포화 및/또는 불포화 화합물인, 30 내지 140 개의 탄소 원자를 갖는 하나 이상의 트리글리세라이드 (a2), 또는 하나 이상의 이의 유도체 (a3), 또는 둘 모두를 포함한다.
일부 구현예에서, 금속가공 조성물은 서로 독립적으로, 하나 이상의 트리글리세라이드의 선형 및/또는 분지형, 포화 및/또는 불포화 화합물인, 하나 이상의 화합물 (a2)을 함유한다.
바람직하게는, 상기 하나 이상의 트리글리세라이드 (a2)는 각각 서로 독립적으로 24 내지 80 개의 탄소 원자를 갖는 트리글리세라이드로부터 선택된다.
바람직하게는, 이러한 화합물은 36 내지 2,000 개, 또는 42 내지 1,000 개, 또는 48 내지 800 개의 탄소 원자를 갖는다. 이의 특히 바람직한 유도체 (a3)는 에스테르이다. 분자의 탄소 원자의 수가 30 개 미만인 경우에 이러한 화합물은 윤활성 측면에서 효과적이지 않을 수 있지만, 탄소 원자의 수가 5,000 개를 초과할 경우에는 금속가공 조성물은 안정한 조성물이 아닐 수 있다.
트리글리세라이드는 서로 독립적으로 동일하거나 상이한 측쇄를 나타내며, 상기 트리글리세라이드의 지방산은 서로 독립적으로 "중간 사슬 길이" 또는 "긴 사슬 길이"를 갖는다. 그러한 사슬은, 사슬이 각각, 서로 독립적으로 6 내지 12 개의 탄소 원자, 14 내지 24 개의 탄소 원자를 함유하는 경우에, "중간 사슬 길이" 또는 "긴 사슬 길이"인 것으로 불린다. 트리글리세라이드는 글리세롤 및 세 개의 지방산으로부터 유도되는 에스테르이다. 이것은 식물성 오일 및 동물성 지방의 주요 구성요소이다. 불포화 지방 트리글리세라이드의 구체적인 예는 글리세롤에 기초하며, 다른 측면으로는 팔미트산, 올레산 및 알파-리놀렌산, C55H98O6에 기초한다. 트리글리세라이드는 글리세린의 트리에스테르이다. 바람직한 불수용성 트리글리세라이드 (a2)의 다수 중 일부는 세 개의 동일한 카르복실산, 또는 두 개 또는 세 개의 상이한 카르복실산의 트리글리세라이드이며, 특히 올레산, 스테아르산, 리시놀산, 에루크산, 리그노세르산 및/또는 라우르산에 기초한 트리에스테르의 트리글리세라이드이다.
일부 구현예에서, 금속가공 조성물은, 화합물 (a1) 또는 (a2), 또는 둘 모두의 유도체이며, 서로 독립적으로 12 내지 5,000 개의 탄소 원자를 가지는 하나 이상의 화합물 (a3)을 함유한다.
바람직한 유도체 (a3)는, 염소화 또는 황화 유도체(임의적으로 또한 극압 첨가제로서 사용될 수 있음), 에스테르, 에테르, 에톡실레이트, 에톡실레이트-프로폭실레이트, 프로폭실레이트, 알칼리 금속염, 알칼리 토금속염 및/또는 리시놀산과 같은 하나 이상의 카르복실산과 축합되는 화합물이다. 보다 바람직한 유도체는 에스테르, 에톡실레이트, 에톡실레이트-프로폭실레이트 및/또는 프로폭실레이트이다. 바람직하게는, 유도체는 14 내지 170 개, 또는 16 내지 130 개, 또는 18 내지 100 개, 또는 20 내지 70 개, 또는 22 내지 52 개, 또는 24 개 내지 42 개의 탄소 원자를 갖는다. 그러한 유도체의 구체적인 예는 리시놀산 에스테르 및 중합 리시놀산 에스테르이며, 상기 중합 리시놀산 에스테르는 약 네 개의 분자의 축합 생성물일 수 있다. 트리글리세라이드에 대한 예로서, 각각 12 내지 120 개의 탄소 원자를 갖는 에톡실화 파자마 오일, 파자마 오일이 사용될 수 있다.
본 발명의 수성 금속가공 조성물은 바람직하게는, 서로 독립적으로 선형 및/또는 분지형, 포화 및/또는 불포화 화합물인, 14 내지 36 개, 또는 16 내지 32 개의 탄소 원자를 갖는 하나 이상의 불수용성 지방족 알코올 (a4), 또는 하나 이상의 이의 유도체 (a4), 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
불수용성 지방족 알코올 및/또는 이의 유도체는 하나 이상의 OH기, 바람직하게는 1 또는 2 또는 3 개의 OH기를 가진다. 바람직하게는, 이들은 14 내지 28 개, 또는 16 내지 24 개, 또는 18 내지 22 개의 탄소 원자를 갖는다. 3 개의 OH기가 있을지라도, 이들은 불수용성이다. 불수용성 지방족 알코올의 탄소 원자의 수가 12 개 미만일 경우에 이러한 화합물은 윤활성 측면에서 효과적이지 않을 수 있지만, 탄소 원자의 수가 40 개를 초과할 경우에 금속가공 조성물은 안정한 조성물이 아닐 수 있다.
일부 구현예에서, 금속가공 조성물은, 서로 독립적으로 선형 사슬 및/또는 분지형, 포화 및/또는 불포화 불수용성 알코올이고, 서로 독립적으로 12 내지 40 개의 탄소 원자를 갖는, 하나 이상의 화합물 (a4)을 함유한다.
불수용성 폴리알코올 (a4)은 세 개 이상의 하이드록실 모이어티 및 세 개 이상의 탄소 원자를 함유하는 분자를 나타내며, 바람직하게는 10 개 이하, 또는 6 개, 또는 4 개, 또는 3 개의 하이드록실 모이어티를 함유하고, 추가로 바람직하게는 10 개 이하, 또는 6 개, 또는 4 개, 또는 3 개의 탄소 원자를 함유한다. 바람직한 불수용성 지방족 알코올 (a4)의 다수 중 일부는 라우릴 알코올 (도데칸올, 1-도데칸올), 미리스틸 알코올 (1-테트라데칸올), 펜타데실 알코올 (1-펜타데칸올, 펜타데칸올), 세틸 알코올 (1-헥사데칸올), 올레일 알코올 (시스-9-옥타데센-1-올), 및 리시놀레일 알코올 (12-하이드록시-9-옥타데센-1-올)이다.
모든 이러한 화합물 (a)은 모노머, 올리고머, 폴리머, 코올리고머 및 코폴리머로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직하게는, 윤활성 부여 화합물(들) (a)은 20℃에서 0.05 g/ℓ 미만, 또는 0.001 g/ℓ 미만의 수 용해도를 가진다. 화합물 (a)의 염에 존재하는 특정 양이온은 얻어지는 성능에 어떠한 중요한 효과를 가지는 것으로 여겨지지 않기 때문에, 양이온의 농도는 추가로 특정하지 않는다. 바람직하게는, 이러한 양이온은 알칼리 금속 및 알칼리 토금속으로부터 선택된다. 양이온으로서, 소듐 및 포타슘이 가장 바람직하지만, 다른 양이온이 또한 사용될 수 있다. 산 또는 염의 중성화 또는 이온화의 정도는 제조 방법, 희석 또는 실제의 금속가공 조성물의 적용에 따라 변할 수 있다. 모든 이러한 상이한 조건이 본 발명의 통상적인 범위 내에 포함된다.
본 발명에 따른 조성물의 다른 필수적인 성분은, 하나 이상의 수용성 부식 억제 화합물 (b)을 포함하는 성분 (b)이다. 바람직하게는, 금속가공 조성물은, 20℃에서 0.1 g/ℓ 초과의 수 용해도를 갖는 하나 이상의 수 용해성 부식 억제 화합물 (b)를 포함하는 0.002 내지 30 중량%의 성분 (b)을 함유한다. 보다 바람직한 수용성 부식 억제 화합물(들) (b)은 20℃에서 0.5 g/ℓ 초과, 또는 1 g/ℓ 초과, 또는 5 g/ℓ 초과의 수 용해도를 갖는다. 수용성 화합물 (b)은 수성 금속가공 조성물의 바이오-안정성에 기여한다. 수용성 화합물 (b1) 및 (b3) 내지 (b5)은 금속가공 조성물에서 에멀젼의 안정성을 향상시키는 것을 도울 수 있다.
바람직하게는, 성분 (b) 또는 하나 이상의 화합물 (b)은, 농축액 또는 희석액인 경우에 독립적으로, 0.1 내지 36 중량%, 또는 0.3 내지 32 중량%, 또는 0.7 내지 28 중량%, 또는 1 내지 24 중량%, 또는 1.5 내지 20 중량%, 또는 2 내지 17 중량%, 또는 3 내지 14 중량%, 또는 4 내지 12 중량%, 또는 5 내지 10 중량%, 또는 6 내지 8 중량%의 범위로 함유된다. 금속가공 조성물 중 하나 이상의 부식 억제 화합물 (b)의 함량이 너무 낮은 경우에 성분 (b)는 효과적일지 않을 수 있지만, 함량이 너무 높은 경우에 금속가공 조성물은 안정한 조성물이 아닐 수 있다. 대부분의 경우에, 두 개, 세 개 또는 네 개의 상이한 특정 화합물 (b), 또는 이의 주된 화합물로서 각각 화합물 (b)를 갖는 두 개, 세 개 또는 네 개의 상이한 화학 제품을 금속가공 조성물에 첨가하는 것이 바람직할 것이다. 바람직하게는, 부식 억제 성분 (b)은 특히 부식 방지를 최적화하기 위해 두 개 이상의 또는 세 개 이상의 또는 네 개 이상의 상이한 화합물 (b)을 함유한다. 부식 억제 화합물의 그런 혼합물은, 너무 많은 양의 그러한 혼합물의 첨가 없이, 부식 방지 효과를 크게 향상시킬 수 있다. 그러한 혼합물은 상승적 특성 효과에 대한 기회를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 금속가공 조성물은, 거의 좋은 수용성 화합물인 하기의 (b1), (b2), (b3), (b4) 및 (b5)로 이루어진 군으로부 선택되는 하나 이상의 부식 억제 화합물 (b)을 함유한다:
· (b1) 카르복실산 및 이의 유도체,
· (b2) 붕산 및 이의 유도체,
· (b3) 이미다졸, 이미다졸린, 및 이들의 유도체,
· (b4) 티아졸 및 이의 유도체, 및
· (b5) 트리아졸 및 이의 유도체.
일부 구현예에서, 금속가공 조성물은, 서로 독립적으로 선형 및/또는 분지형, 포화 및/또는 불포화 수용성 화합물이고, 서로 독립적으로 4 내지 80 개의 탄소원자를 가지며 4 내지 12 개의 탄소 원자의 사슬 길이를 가지는 하나 이상의 화합물 (b1)을 함유한다. 보다 바람직한 화합물 (b1)은 서로 독립적으로 지방족 사슬 당 6 내지 10 개, 또는 6 내지 8 개의 탄소 원자를 가진다. 화합물 (b1)은 모노카르복실산, 디카르복실산, 트리카르복실산 및 폴리카르복실산, 및 이들의 에스테르뿐만 아니라 이들의 알칼리 금속염, 알칼리 토금속염으로 이루어진 화합물의 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, 모노카르복실산, 디카르복실산 및/또는 이들의 유도체가 사용된다. 예를 들어, 물에서의 C8-모노카르복실산 (카프릴산)의 수 용해도는 20℃에서 0.7 g/ℓ이다.
바람직한 화합물 (b2)은 붕산, 이의 알칼리 금속염 및 이의 알칼리 토금속염과 같은 이의 염, 및 붕산 에스테르이다. 붕소 화합물 (b2)은 또한 바이오-안정성을 도울 수 있다.
바람직한 화합물 (b3)은 이미다졸, 이미다졸린, 및 이들의 에스테르 및 염, 특히 이들의 알칼리 금속염 및 알칼리 토금속염과 같은 이들의 유도체이며, 예를 들면, 벤즈이미다졸 및 이의 염이 있다.
바람직한 티아졸 및 이의 유도체 (b4)는 특히, 이들의 알칼리 금속염, 알칼리 토금속염 및 에스테르를 포함하며, 예를 들면, 벤조티아졸, 머캅토벤조티아졸, 및 이들의 염 및 에스테르가 있다.
바람직한 티아졸 및 이의 유도체 (b5)는 특히 이들의 염 및 에스테르, 예로서, 벤조트리아졸, 톨릴트리아졸 C7H7N3, 및 이들의 유도체뿐만 아니라, 트리아졸의 알칼리 금속염, 알칼리 토금속염 및 에스테르를 포함한다.
가장 바람직한 화합물 (b)은 임의의 화합물 (b1), (b2) 및/또는 (b5)이다.
본 발명에 따른 조성물의 다른 필수적인 성분은, 하나 이상의 에멀젼성 및/또는 분산성 화합물 (c)를 함유하는 성분 (c)이다. 바람직하게는, 금속가공 조성물은, 수용성, 수혼화성 또는 수분산성이며, 비이온성, 음이온성 및 양쪽이온성 계면활성제로 이루어진 군으부터 선택되고, 일부 경우에서는 심지어 부식 억제성일 수 있는, 하나 이상의 에멀젼성 및/또는 분산성 화합물 (c)을 함유하는, 0.002 내지 45 중량%의 하나 이상의 에멀젼성 및 분산성 제제 (c)를 함유한다. 성분 (a) 및 (b)가 대개 소수성이기 때문에, 에멀젼성 및 분산성 제제가 첨가되지 않는다면, 조성물은 액적 또는 더욱 큰 액적 또는 층, 또는 이들의 임의의 조합으로 분리될 수 있다.
보다 낮은 함량의 성분 (c)가 사용되는 경우에 금속가공 조성물은 효과적이지 않을 수 있지만, 보다 많은 함량이 사용되는 경우에 대개 안정한 조성물이 되지 않을 수 있다. 바람직하게는, 에멀젼성 및 분산성 제제 (c)가, 농축액 또는 희석액인 경우에 독립적으로, 0.01 내지 40 중량%, 또는 0.05 내지 35 중량%, 또는 0.1 내지 32 중량%, 또는 0.5 내지 25 중량%, 또는 1 내지 20 중량%, 또는 3 내지 15 중량%, 또는 5 내지 12 중량%의 범위로 본 발명의 금속가공 조성물 내에 함유된다.
바람직하게는, 에멀젼성 및 분산성 제제 (c)는 1 내지 40, 또는 6 내지 24, 또는 8 내지 16, 또는 10 내지 12 범위의 HLB를 갖는 모든 계면활성제로부터 선택된다. 바람직하게는, 각각의 에멀젼성 및/또는 분산성 화합물 (c)은 1 내지 40, 또는 6 내지 24, 또는 8 내지 16, 또는 10 내지 12 범위의 HLB 값을 가진다. 바람직하게는, 에멀젼성 및 분산성 제제 (c)는, 특히 하나의 조성물 내에서 넓은 분포의 HLB를 얻기 위해, 둘 이상의, 또는 셋 이상의, 또는 넷 이상의 상이한 화합물 (c)을 함유한다. 그러한 상이한 화합물 (c)의 조합은 상승적 효과에 대한 기회를 제공한다.
수성 금속가공 조성물이 불충분한 에멀젼화 효과를 가지는 경우에, 에멀젼은 서로 둘 이상의 층으로 쉽게 분리될 수 있다. 수성 금속가공 조성물이, 예컨대 고함량의 화합물(들) (c)의 첨가에도 불구하고 잘못된 범위의 HLB로 인해 부적절한 에멀젼화 효과를 가지는 경우에, 에멀젼은 쉽게 서로 둘 이상의 층으로 분리될 수 있다. 수성 금속가공 조성물이 너무 높은 에멀젼화 효과를 가지는 경우에, 에멀젼은 상당히 낮은 윤활성을 가질 수 있고, 보다 큰 발포성일 수 있으며, 불충분한 부식 방지 효과를 가질 수 있다.
바람직하게는, 하나 이상의 에멀젼성 및/또는 분산성 화합물 (c)은 하기로 이루어진 비이온성, 음이온성 및 양쪽이온성 계면활성제의 군으로부터 선택된다:
· (c1) 알킬 알코올,
· (c2) 알킬 페놀,
· (c3) 알칸산, 지방산, 에테르 카르복실레이트 및/또는 기타 유기산,
· (c4) 블록 및 랜덤 코폴리머,
· (c5) 알킬 폴리글루코시드,
· (c6) 하나 이상의 설페이트기 또는 설포네이트기를 갖는 음이온성 계면활성제,
· (c7) 에테르 설페이트,
· (c8) 에테르 포스페이트,
· (c9) 포스페이트 에스테르,
· (c10) 모노글리세라이드,
· (c11) 트리글리세라이드,
· (c12) 지방 아민,
· (c13) 소르비탄 및 이의 유도체,
· (c14) 숙신산 및 이의 유도체, 및
· 이러한 계면활성제 (c1) 내지 (c14)의 유도체를 포함하는 것.
바람직하게는, 이러한 계면활성제는 서로 독립적으로, 말단기가 캡핑되지 않거나 말단기 캡핑과 함께, 에톡실화되거나 에톡실화-프로폭실화되도록 선택된다.
보다 바람직한 하나 이상의 에멀젼성 및/또는 분산성 화합물 (c)은 하기로 이루어진 비이온성, 음이온성 및 양쪽이온성 계면활성제의 군으로부터 선택된다:
(c1) 에톡실화 알킬 알코올, 에톡실화-프로폭실화 알킬 알코올, 말단기가 캡핑된 에톡실화 알킬 알코올 및 말단기가 캡핑된 에톡실화-프로폭실화 알킬 알코올 (특히, 알킬 알코올의 알킬기는 포화되거나 불포화되고 4 내지 24 개 범위의 탄소 원자의 평균 수를 가지며 선형 또는 분지형 사슬 구조를 가진다);
(c2) 에톡실화 알킬 페놀, 에톡실화-프로폭실화 알킬 페놀, 말단기가 캡핑된 에톡실화 알킬 페놀 및 말단기가 캡핑된 에톡실화-프로폭실화 알킬 페놀 (특히, 알킬 페놀의 알킬기 (포화되거나 불포화됨)는 4 내지 18 개 범위의 탄소 원자의 평균 수를 가지며, 선형 또는 분지형 사슬 구조를 가진다);
(c3) 에톡실화 또는 에톡실화-프로폭실화 알칸산, 테르펜산, 예컨대 아비에트산과 같은 에톡실화 또는 에톡실화-프로폭실화 지방산 및/또는 다른 에톡실화 또는 에톡실화-프로폭실화 유기산 (특히, 알킬산은 4 내지 24 개 범위의 탄소 원자의 평균 수를 가지며 선형 또는 분지형 사슬 구조를 가지는 알킬 라디칼 (포화, 불포화 및/또는 고리형)을 가진다);
(c4) 랜덤 코폴리머뿐만 아니라 하나 이상의 폴리에틸렌 옥사이드 블록 및 하나 이상의 폴리프로필렌 옥사이드 블록을 함유하는 블록 코폴리머 (특히, 블록 코폴리머는, 2 내지 100 개의 에틸렌 옥사이드 단위의 평균 수를 포함하는 폴리에틸렌 옥사이드 블록, 및 2 내지 100 개의 프로필렌 옥사이드 단위의 평균 수를 포함하는 폴리프로필렌 옥사이드 블록을 포함하며, 임의적으로, 분자는 하나 이상의 폴리에틸렌 옥사이드 블록 또는 폴리프로필렌 옥사이드 블록을 서로 독립적으로 함유하며, 여기서 이러한 블록 코폴리머의 일부는 또한 조성물의 윤활성에 기여할 수 있으며, 여기서 이러한 블록 코폴리머는 또한 때때로 소포성 및 탈포성 특성을 가질 수 있다);
(c5) 알킬기 (포화 또는 불포화)가 4 내지 18 개 범위의 탄소 원자의 평균 수 및 선형 또는 분지형 사슬 구조를 가지며, 평균 1 내지 5 개 단위의 하나 이상의 당(sugar)을 가지는, 알킬 폴리글루코시드 (임의적으로, 당(들)의 단위는 알킬기에 글루코시드적으로(glucosidically) 결합되며, 여기서 용어 "당"은 모든 단당류(saccharide) 및 모든 다른 당 유사 화합물을 포함하는 것으로 이해된다);
(c6) 알킬기 (포화 또는 불포화)가 4 내지 24 개 범위의 탄소 원자의 평균 수 및 선형 또는 분지형 사슬 구조를 가지는 음이온성 계면활성제 (임의적으로, 알킬 모이어티는 하나 이상의 방향족기를 가지며, 특히 분자 내에 존재하는 하나 이상의 설페이트기 또는 설포네이트기가 있고, 여기서 알킬 알코올 사슬은 바람직하게는 10 내지 14 개의 탄소 원자의 평균 수를 가지고, 여기서 벤젠은 바람직하게는 방향족기로 포함된다);
(c7) 에톡실화 알킬 알코올 또는 에톡실화-프로폭실화 알킬 알코올이 설페이트기를 가지는 에테르 설페이트 (특히, 알킬 알코올의 알킬기 (포화 또는 불포화)는 4 내지 24 개 범위의 탄소 원자의 평균 수 및 선형 또는 분지형 사슬 구조를 가지며, 에틸렌 옥사이드 사슬은 2 내지 30 개의 에틸렌 옥사이드 단위의 평균 수를 가지고, 더 나아가, 임의적으로, 프로필렌 옥사이드 사슬은 1 내지 25 개의 프로필렌 옥사이드 단위의 평균 수를 가지며, 여기서 알킬 모이어티는 임의적으로 하나 이상의 방향족기 및/또는 페놀기를 가진다);
(c8) 에톡실화 알킬 알코올 또는 에톡실화-프로폭실화 알킬 알코올이 포스페이트기를 가지는 에테르 포스페이트 (특히, 알킬 알코올의 알킬기 (포화 또는 불포화)는 4 내지 24 개 범위의 탄소 원자의 평균 수 및 선형 또는 분지형 사슬 구조를 가지며, 임의적으로 에틸렌 옥사이드 사슬은 2 내지 30 개의 에틸렌 옥사이드 단위의 평균 수를 가지고, 임의적으로 프로필렌 옥사이드 사슬은 1 내지 25 개의 프로필렌 옥사이드 단위의 평균 수를 가지며, 여기서 알킬 모이어티는 임의적으로 하나 이상의 방향족기 및/또는 페놀기를 가진다);
(c9) 한 개 또는 두 개의 알킬기 (포화 또는 불포화)가 서로 독립적으로 4 내지 24 개 범위의 탄소 원자의 평균 수, 및 선형 또는 분지형 사슬 구조를 가지는 포스페이트 에스테르 (임의적으로, 알킬 모이어티는 하나 이상의 방향족기 및/또는 페놀기를 가지며, 여기서 분자 내에 존재하는 하나의 포스페이트기가 있다)
(c10) 에톡실화, 프로폭실화, 에톡실화-프로폭실화, 또는 특히 닫힌(closed) 말단기와 함께 에톡실화된 모노글리세라이드 (여기서, 이러한 모노글리세라이드는 또한 때때로 소포성 및 탈포성 특성을 가진다);
(c11) 에톡실화, 프로폭실화, 에톡실화-프로폭실화, 또는 특히 닫힌 말단기와 함께 에톡실화된 트리글리세라이드;
(c12) 지방 아민, 및 에톡실화, 프로폭실화, 에톡실화-프로폭실화 또는 특히 닫힌 말단기로 에톡실화된 지방 아민;
(c13) 에톡실화, 프로폭실화, 에톡실화-프로폭실화 또는 닫힌 말단기로 에톡실화된 소르비탄, 및 예를 들어 폴리소르베이트, 소르비탄 올레에이트 및 이들의 유도체를 포함하는, 소르비탄 및 소르비탄 유도체;
(c14) 숙신산의 에스테르 및 염, 및 예를 들어 알킬숙시네이트, 하이드로겐숙시네이트, 설포숙시네이트, 숙신아메이트(succinamate), 설포숙신아메이트 및 이들의 유도체를 포함하는, 숙신산 및 숙신산의 유도체; 및
여기서, 이러한 화학적 부류 내에 (c1) 내지 (c12)의 화합물의 유도체가 또한 포함된다.
바람직하게는, 에멀젼성 화합물 또는 분산성 화합물 또는 둘 모두 (c)는 EO기의 합의 1 내지 20 개 단위를 갖는 비이온성 계면활성제, 또는 EO기 및 PO기의 합의 2 내지 40 개 단위를 갖는 비이온성 계면활성제로부터 선택된다. EO기의 수가 보다 많을수록 에멀젼제에 가까우며, EO기의 수가 보다 작을수록 분산제에 가깝다.
하나 이상의 에멀젼성 및/또는 분산성 화합물 (c)은 수성상 내의 제 2 상의 분산, 고체 입자의 분배, 분산액의 안정화를 도울 수 있고, 필요하다면, 에멀젼의 형성을 도울 수 있다. 용어 분산액은 본원의 에멀젼 및 용액을 포함할 수 있다. 가장 바람직한 그러한 화합물 (c)은 에멀젼제 또는 분산제, 또는 둘 모두로 사용된다. 따라서, 여러 구현예에서, 우선 하나는 주로 에멀젼제로서 작용하며, 하나 이상의 나머지는 주로 분산제로서 탈포제로서 각각 작용하는 둘 이상의 또는 셋 이상의 상이한 계면활성제를 첨가하는 것이 도움을 줄 수 있다. 이것은 상승적 특성 효과를 위한 기회를 제공할 수 있다.
더 나아가, 하나 이상의 알칼리 수용성 화합물 (d)을 함유하는 알칼리성 제제 (d)를 첨가하는 것이 필요하다. 알칼리성 제제는 에멀젼의 보다 높은 안정성 및 부식 저항성, 그리고 대개는 바이오-안정성에도 기여한다. 알칼리성은, 예컨대 음이온성 계면활성제가 보다 안정해지도록 돕는다.
금속가공 조성물이 충분하게 알칼리가 되지 않는다면, 에멀젼이 충분히 안정해지지 않아 윤활성이 낮아지거나 심지어는 윤활성을 잃어버릴 수 있고, 이어서 부식 저항성 또한 낮아질 것이며, 미생물 저항성 역시 낮아질 것이다. 그리고, 금속가공 조성물이 보다 우수한 부식 방지를 얻는 것은 에멀젼제가 작용하지 않는 상황을 일으킬 수 있다. 알킬리성이 너무 높다면, 노동자의 인체 피부가 자극될 수 있다. 일부 구현예에서, 수성 금속가공 조성물은 12 초과의 pH를 갖지 않아야 하지만, 농축액은 훨씬 더 알칼리일 수 있음이 바람직하다. 일부 구현예에서, 약 14의 pH는 방해되지 않는다.
바람직하게는, 금속가공 조성물은, 하이드록사이드 및 카르보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 수용성 화합물 (d1)을 포함하는, 0.002 내지 30 중량%의 알칼리성 제제 (d)를 함유한다. 그러나, 그럼에도 불구하고 드문 구현예에서는, 아미노-메틸 프로판올 AMP, 디글리콜아민 DGA, 메탄올아민 MEA, 및 모노이소프로필아민 MIPA와 같은 1차 알칸올아민, 디에탄올아민 DEA 및 디이소프로판올아민 DIPA 및 N-부틸에탄올 아민 nBEA과 같은 2차 알칸올아민, 트리에탄올 아민 TEA 및 n-부틸디에탄올아민 nBDEA와 같은 3차 알칸올아민, 및 1 내지 10 개의 탄소 원자의 알킬 사슬 및 디사이클릭 헥실아민 DCHA와 같은 1 내지 3 개의 OH기를 갖는 알킬 아민으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있는, 적은 양의 알칸올아민 또는 적은 양의 알킬 아민 또는 둘 모두 (d2)가 심지어 첨가될 수 있다.
알칸올아민 또는 알킬 아민 또는 둘 모두의 그러한 함량은 바람직하게는 0.01 내지 5 중량% 미만, 또는 0.1 내지 2 중량% 미만, 또는 0.2 내지 0.8 중량%의 범위 내에 있다. 바람직하게는, 알칼리성 제제 (d)는 0.01 내지 25 중량%, 또는 0.1 내지 20 중량%, 또는 1 내지 15 중량%, 또는 3 내지 12 중량%의 범위 내로 함유된다.
보다 낮은 함량의 알칼리성 제제 (d)가 존재하는 경우에 부식 방지가 불충분해질 수 있지만, 보다 높은 함량이 존재하는 경우 윤활성이 또한 낮아질 수 있고, 알칼리 민감성 금속성 물질이 화학적으로 공격받을 수 있으며 용해될 수 있다. 바람직하게는, 하나 이상의 알칼리성 화합물 (d)이 예정된 pH 값에 도달할 정도의 양으로 첨가된다.
보다 바람직한 알칼리성 제제 (d)는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 (d1)의 하이드록사이드 및 카르보네이트, 예를 들어, 포타슘 하이드록사이드, 소듐 하이드록사이드, 포타슘 카르보네이트, 소듐 카르보네이트, 또는 이들의 임의의 혼합물로부터 선택된다. 소듐 및 포타슘 화합물은 가장 바람직한 알칼리성 제제이다. 많은 다른 알칼리성 제제가 이들의 대체제로서 사용될 수 있음이 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 그러나, 예를 들어 알칸올아민 및/또는 대개 모든 종류의 아민의 양은 높은 VOC, 그러한 조성물과 접촉하는데 관여하는 인간 피부의 자극을 유발할 수 있으며, 강한 냄새를 발생시킬 수 있다. 따라서, 알칼올아민 및/또는 대개 모든 종류의 아민은 바람직하지 않다.
마지막으로, 물을 지배적으로 함유하는, 즉 적어도 물을 0.004 내지 99 중량%, 또는 0.01 내지 95 중량% 함유하는, 운송 성분 (e)이 혼합물에 첨가되어야 한다. 주로, 지배적으로, 거의, 완전히, 또는 유일하게 물을 함유하는 액체 화합물은 운송 성분 (e)로서 또는 물로서 금속가공 조성물에 함유된다. 보통, 금속가공 조성물은 5 중량%를 훨씬 초과하여 약 60 중량%까지의 석유계 오일 함량을 가진다. 본 발명에 있어서, 이의 금속가공을 위한 적용 시점까지의 함량으로서, 바람직하게는 석유계 오일의 첨가가 전혀 없거나 1 중량% 이하 내지 3 중량% 이하의 함량만이 금속가공 조성물에 첨가된다. 무-석유계 오일 금속가공 조성물이 특히 바람직하며, 이때 조성물은 오직 임의의 금속가공 작업에서 이의 사용에 의해 임의의 석유계 오일로 오염될 수 있다. 그러한 상황에서, 금속가공 조성물은 대개 처음 적용 때까지 오직 무-석유계 오일일 것이다. 석유계 오일의 함량이 존재하지 않는 경우에 조성물은 여러 구현예에서 제로 VOC이고; 전형적으로 대부분의 종래의 금속가공 조성물에서, 조성물은 모두 휘발성 유기 화합물 (VOC)의 중간 값 또는 대개 높은 값을 야기하는 트리에탄올아민과 같은 알칸올아민, 유기 용매, 석유계 오일 및 저 분자량 석유계 오일에 기초한 임의의 화합물의 함량을 가진다.
드문 구현예에서, 운송 성분 (e)은 심지어 알코올과 같은 적은 함량의 유기 용매를 포함할 수 있다. 수성 금속가공 조성물은 1 중량% 초과의 알코올을 함유할 수 없다. 그러나, 주로, 그러한 용매는 의도적으로 첨가되지 않지만, 원료에 함유될 수 있거나 공정에서의 불순물이다. 임의의 양의 석유계 오일 또는 유기 용매가 첨가되는 경우에 대부분의 조성물은 불안정해져 상이한 타입의 에멀젼을 필요로 함이 밝혀졌다. 한편, 무-VOC로 작용하고 높은 정도로 친환경적인 것이 바람직하기 때문에, 5 중량% 초과, 또는 3 중량% 초과, 또는 1 중량% 초과의 석유계 오일 또는 임의의 유기 용매의 임의의 함량, 임의의 첨가 또는 양을 피하는 것이 바람직하다 (금속가공 조성물의 용도 및 조건에 따름).
본 발명의 수성 금속가공 조성물은 운송 성분 (e)의 98 중량% 이상이 물이고, 이것은 전체 운송 성분 (e)이 합해서 100 중량% 이하가 되도록 계산된다. 일부 구현예에서, 운송 성분 (e)의 물 함량은 예컨대 75 중량% 이상과 같이 보다 낮을 수 있다. 그러한 드문 구현예에 있어서, 운송 성분 (e)은 20 중량% 이하의 알코올 또는 5 중량% 이하의 석유계 오일, 또는 20 중량% 이하의 알코올 및 5 중량% 이하의 석유계 오일을 함유한다. 그러나, 대부분의 구현예에서, 운송 제제 (e)의 물 함량은 예컨대 99 중량% 이상과 같이 더 높다. 임의의 유기 용매, 특히 가연성 용매 및 휘발성 유기 화합물로 분류되는 용매의 사용을 피하는 것이 일반적으로 바람직하다.
농축액인 조성물에 있어서, 금속가공 조성물에서의 운송 제제 (e)의 함량은 바람직하게는 0.1 내지 90 중량%, 또는 1 내지 80 중량%가 바람직하며, 특히 10 내지 70 중량%, 또는 20 내지 60 중량%인 것이 바람직하다. 대개, 농축액에서의 이의 함량은 30 내지 50 중량%, 또는 35 내지 45 중량%의 범위 내에 존재한다. 그러한 조성물은 전형적으로 6 내지 13, 또는 7 내지 12 범위의 pH를 나타낸다. 물론, 농축액은 이의 사용 전에 희석될 필요가 없다.
구체적으로, 하기의 저-VOC 또는 제로-VOC, 무-석유계 오일, 및 대부분 또는 항상 무-알칸올아민의, 5 내지 14 범위의 pH를 갖는 금속가공 조성물이 바람직한 포뮬레이션이다:
- 하나 이상의 소수성 지방족 사슬 및 하나 이상의 극성기를 갖으며 20℃에서 0.1 g/ℓ 미만의 수 용해도를 갖고, 하기로 이루어진 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 불수용성 화합물 (a)을 포함하는 윤활제인, 0.01 내지 35 중량%의 성분 (a):
· (a1) 서로 독립적으로, 12 내지 100 개의 탄소 원자를 갖는 모노카르복실산, 디카르복실산, 트리카르복실산 및 폴리카르복실산의 하나 이상의 선형 및/또는 분지형, 포화 및/또는 불포화 화합물,
· (a3) 12 내지 5,000 개의 탄소 원자를 갖는 화합물 (a1)의 하나 이상의 유도체, 및
· (a4) 12 내지 40 개의 탄소 원자를 갖는, 서로 독립적으로 하나 이상의 선형 사슬 및/또는 분지형, 포화 및/또는 불포화 불수용성 지방족 알코올,
이때, 화합물 (a)는 모노머, 올리고머, 폴리머, 코올리고머 및 코폴리머로 이루어진 군으로부터 선택된다;
20℃에서 0.1 g/ℓ 초과의 수 용해도를 갖고, 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 수용성 부식 억제 화합물 (b)을 포함하는, 0.01 내지 35 중량%의 성분 (b):
· (b1) 서로 독립적으로, 모노카르복실산, 디카르복실산, 트리카르복실산 및 폴리카르복실산, 및 이들의 알칼리 금속염, 알칼리 토금속염, 이들의 에스테르 및 이들의 에톡실레이트로 이루어진 화합물의 군으로부터 선택되며, 4 내지 12 개의 탄소 원자의 사슬 길이를 지니고 4 내지 80 개의 탄소 원자를 갖는, 선형 및/또는 분지형, 포화 및/또는 불포화 수용성 화합물,
· (b2) 붕산 및 이의 유도체,
· (b3) 이미다졸, 이미다졸린, 및 이들의 유도체,
· (b4) 티아졸 및 이의 유도체, 및
· (b5) 트리아졸 및 이의 유도체;
- 수용성, 수혼화성 또는 수분산성이며, 비이온성, 음이온성 및 양쪽이온성 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 에멀젼성 및/또는 분산성 화합물 (c)을 함유하는, 0.01 내지 40 중량%의 하나 이상의 에멀젼성 및 분산성 제제 (c);
- 하이드록사이드 및 카르보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 알칼리 수용성 화합물 (d1)을 함유하는, 0.01 내지 25 중량%의 알칼리성 제제 (d); 및
- 본질적으로 물로 이루어지거나 물만으로 이루어진, 0.01 내지 98 중량%의 운송 성분 (e), 및
- 임의적으로, 식물성 오일, 동물성 오일, 에톡실화, 프로폭실화 또는 에톡실화-프로폭실화 유도체, 또는 이들의 임의의 조합 또는 이들 중 임의의 일부인, 하나 이상의 임의적 윤활성 부여 성분 A 또는 윤활성 부여 화합물 A의 함량 (그러나, 이의 함량은 오직 1 내지 200 중량%의 성분 (a)의 함량의 범위로 본 발명의 금속가공 조성물 내에 함유된다).
희석된 조성물은 물을 첨가하여 제조된다. 이러한 "희석액"은 바람직하게는 20 내지 99.5 중량%, 또는 30 내지 99 중량%, 또는 보다 바람직하게는 40 내지 98 중량%, 50 내지 96 중량%, 60 내지 94 중량%, 또는 70 내지 92 중량%, 또는 80 내지 90 중량%의 물 함량을 갖는다. 이들은 대개 6.5 내지 11 범위의 pH를 나타낸다.
성분 (a)의 화합물 대 성분 (b)의 화합물의 중량비, 또는 성분 (a)의 화합물 대 성분 (c)의 화합물의 중량비, 또는 성분 (a)의 화합물 대 성분 (d)의 화합물의 중량비는 바람직하게는 1 : (0.2 내지 5)의 범위, 또는 1 : (0.3 내지 3)의 범위, 또는 1 : (0.5 내지 2)의 범위, 또는 1 : (0.8 내지 1.5)의 범위, 또는 1 : (0.8 내지 1.3)의 범위, 또는 1 : (0.9 내지 1)의 범위, 또는 거의 1 : 1이다. 바람직하게는, 성분 (b)의 화합물 대 성분 (c)의 화합물의 중량비, 또는 성분 (b)의 화합물 대 성분 (d)의 화합물의 중량비에 있어서, 상기와 동일한 중량비가 적용된다. 바람직하게는, 성분 (c)의 화합물 대 성분 (d)의 화합물의 중량비에 있어서, 상기와 동일한 중량비가 적용된다.
바람직하게는, 본 발명의 수성 금속가공 조성물은, 1 : (0.1 내지 10) : (0.01 내지 30) 범위의, 성분 (a)의 화합물 : 성분 (b)의 화합물 : 성분 (c)의 화합물의 중량비를 가진다.
바람직하게는, 성분 (a)의 화합물 대 성분 (b)의 화합물 대 성분 (c)의 화합물의 중량비는 바람직하게는, 1 : (0.2 내지 5) : (0.05 내지 12)의 범위, 또는 1 : (0.3 내지 3) : (0.1 내지 5)의 범위, 또는 1 : (0.5 내지 2) : (0.2 내지 3)의 범위, 또는 1 : (0.8 내지 1.5) : (0.3 내지 1.8)의 범위, 또는 1 : (0.8 내지 1.3) : (0.8 내지 1.3)의 범위, 또는 1 : (0.9 내지 1) : (0.9 내지 1)의 범위, 또는 거의 1 : 1 : 1이다. 바람직하게는, 성분 (a)의 화합물 대 성분 (b)의 화합물 대 성분 (c)의 화합물 대 성분 (d)의 화합물의 중량비는 바람직하게는, 1 : (0.2 내지 5) : (0.05 내지 12) : (0.05 내지 5)의 범위, 또는 1 : (0.3 내지 3) : (0.1 내지 5) : (0.1 내지 2)의 범위, 또는 1 : (0.5 내지 2) : (0.2 내지 3) : (0.2 내지 1.5)의 범위, 또는 1 : (0.8 내지 1.5) : (0.3 내지 1.8) : (0.25 내지 1)의 범위, 또는 1 : (0.8 내지 1.3) : (0.8 내지 1.3) : (0.3 내지 1.1)의 범위, 또는 거의 1 : (0.9 내지 1) : (0.9 내지 1) : (0.4 내지 1)의 범위이다.
본 발명의 바람직한 구현예에서, 단일 상 포뮬레이션 또는 두 개의 상 포뮬레이션을 제공하기 위해서, 조성물의 성분이 선택되고 이의 상대적인 비율 및 농도가 조절된다.
희석된 조성물이 80 내지 0.5 중량%, 70 내지 1 중량%, 60 내지 2 중량%, 50 내지 4 중량%, 40 내지 6 중량%, 30 내지 8 중량%, 또는 보다 바람직하게는 20 내지 10 중량%의 화합물 (d)에 대한 화합물 (a)의 총 함량을 갖는 것이 바람직하다.
표 1은 농축액 및 희석액에서 함량의 보다 바람직한 변화를 나타내는 몇몇 예를 개시한다.
표 1 : 본 발명에 따른 일부 농축액 및 희석액에서의 상이한 성분들의 함량의 예 ((e)는 오직 물로만 이루어짐)
Figure 112013111555219-pct00001
보다 바람직한 금속가공 조성물은 농축액에서 하기 함량의 성분을 함유하거나 본질적으로 하기 함량의 성분으로 이루어지거나 하기 함량의 성분만으로 이루어진다:
10 내지 20 중량% 범위의 함량으로 존재하는, (a1), (a2), (a3) 및/또는 (a4)의 합인, (a),
5 내지 10 중량%의 함량으로 존재하는, (b1), (b2), (b3), (b4) 및/또는 (b5)의 합인, (b),
10 내지 20 중량% 범위의 함량으로 존재하는, (c1), (c2), (c3), (c4), (c5), (c6), (c7), (c8), (c9), (c10), (c11), (c12), (c13) 및/또는 (c14)의 합인, (c),
5 내지 15 중량% 범위의 함량으로 존재하는, (d1) 및 임의적으로 또한 (d2)의 합인, (d),
70 내지 25 중량% 범위의 함량으로 존재하는 (e), 및 임의적으로 제로의 총 함량으로 존재하거나 0.01 내지 10 중량% 범위로 존재하는 A 내지 D로 이루어진 군으로부터 선택되는 임의의 성분과 같은 성분.
보다 바람직한 금속가공 조성물은 희석액에서 하기의 상대적인 중량 함량의 성분을 함유하거나 본질적으로 하기의 상대적인 중량 함량의 성분으로 이루어지거나, 하기의 상대적인 중량 함량의 성분만으로 이루어진다: (1 내지 2)의 (a) : (0.5 내지 1)의 (b) : (1 내지 2)의 (c) : (1 내지 2.5)의 (d) 비율의 (a) : (b) : (c) : (d), 이밖에 나머지는 (e) (특히, 95 내지 30 중량% 범위의 함량으로 존재함), 및 임의적으로 A 내지 D로 이루어진 군으로부터 선택되는 임의의 성분과 같은 성분.
본 발명의 수성 금속가공 조성물은 이의 특정한 적용 및 조성물에 따라 상이한 특징을 나타낼 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 수성 금속가공 조성물은 다수 금속 목적에 특히 유용하고/하거나 특히 농축액에 있어서 10 내지 200 ㎚ 범위의 소수성 액적의 평균 소수성 액적 크기를 지닌 에멀젼이고, 특히 희석액에 있어서 10 ㎚ 내지 30 ㎛ 범위의 소수성 액적의 평균 액적 크기를 지닌 에멀젼이다.
금속가공 에멀젼의 평균 액적 크기는 1) 에멀젼성 화합물(들) (c)의 양 및 타입을 변화시켜, 특히 이들의 HLB 값을 변화시켜 초기 단계에서, 및 2) 다소의 물로 희석하는 정도에 따라 그리고 희석을 위한 순수한 물 또는 다소의 경수를 사용하여 금속가공 작업을 위한 적용 전에, 원하는 액적 크기로 조절될 수 있다. 또한, 금속가공되는 금속성 표면의 대략 평균 거칠기 Ra의 크기에 평균 액적 크기를 조정하는 것이 바람직하다.
한편, 평균 액적 크기의 조절에 의해, 윤활성의 정도, 에멀젼의 안정성, 발포성 정도, 부식 저항성 및/또는 바이오-안정성이 대개 보다 우수하거나 보다 나쁜 특성이 되도록 영향을 받는다. 따라서, 전형적으로 금속가공 작업 동안, 임의의 에멀젼성 및/또는 분산성 화합물(들) (c)은 에멀젼화 정도 및 예컨대, 탱크 측면 첨가(tank side addition)와 같은 다른 특성을 조절하기 위해, 재사용되는 금속가공 조성물로 보충된다.
바람직하게는, 본 발명의 조성물은 분산액, 에멀젼 및/또는 25℃의 용액이다. 그로부터 제조되는 가장 흔한 농축액 및 희석액은 에멀젼이다. 바람직하게는, 95 중량% 이상의 조성물이 25℃에서 액체 상태로 존재한다.
(a) 내지 (d)의 개개의 화합물에 있어서, 이러한 화합물은 실온에 있을 수 있고, 예컨대 물 또는 고체에 용해된 액체의 형태로, 비록 이들 중 대부분은 실온에서 액체일지라도, 예를 들어 10 내지 40℃ 범위, 전형적으로는 실온의 효과적인 작업 온도에 있을 수 있다. 물론, KOH와 같은 화합물은 또한 고체일 수 있지만, 물에서 쉽게 용해될 것이다.
조성물이 왁스와 같은 입자를 함유한다면, 이러한 입자 또는 이러한 입자 중 90 % 초과의 입자는 바람직하게는 100 ㎚ 미만이다.
조성물이 방울의 형태로 소수성 액체를 함유하는 경우, 평균 액적 크기는 약 5 ㎚ 내지 약 80 ㎛ 사이에서 변할 것이다. 50 ㎛ 보다 큰 평균 액적 크기의 액적은 금속가공 조성물의 불안정성을 유발할 수 있어 조성물이 쉽게 두 가지의 비혼화성 액체 층으로 분리될 수 있음이 밝혀졌다. 30 ㎛ 초과의 평균 액적 크기조차도 그러한 불안정성을 유발할 수 있음이 밝혀졌다. 한편, 침강될 수 있는 첨가된 임의의 물질의 침전이 있을 수 있으며, 이러한 침전은 가능한 한 피해야한다.
대부분의 경우에서, 본 발명에 따른 금속가공 조성물은 에멀젼이다. 일반적으로, 하기와 같은 두 가지 타입의 에멀젼이 있다:
1) 바람직하게는 약 100 ㎚ 내지 약 50 ㎛의 평균 액적 크기를 나타내는 마이크로-에멀젼 또는 매크로-에멀젼에 해당하는 에멀젼일 수 있다. 에멀젼은 대개 약 0.1 ㎛ 또는 약 0.15 ㎛ 내지 약 0.3 ㎛ 범위의 평균 액적 크기에서 거의 투명하게 또는 반투명하게 보인다. 옅게 희부연(milky) 내지 거의 반투명하게 보이는 경우, 그것은 탁하게 보인다라고 불릴 수 있다. 그것은 대개 약 0.3 ㎛ 내지 1 ㎛ 범위의 평균 액적 크기인 경우 옅게 희부연한 것으로 보인다. 그것은 대개 1 ㎛ 초과하는 범위의 평균 액적 크기인 경우 희부연하게 보인다. 그러나, 안정한 에멀젼의 경우, 평균 액적 크기는 대개 30 ㎛ 보다 작다.
2) 마이크로-에멀젼은 대개 5 ㎚ 내지 150 ㎚ 범위, 또는 20 ㎚ 내지 100 ㎚ 범위의 평균 액적 크기를 나타낸다. 그럼에도 불구하고, 농축액은 투명한 용액처럼 대개 투명하게 보이거나 반투명한 마이크로-에멀젼이다. 투명하지 않은 마이크로-에멀젼인 농축액은 대개 매우 안정하지 않기 때문에, 농축액은 보다 투명한 마이크로-에멀젼인 것이 바람직하다.
농축액이 투명하거나 반투명한 경우 농축액은 마이크로-에멀젼에 해당하고 안정하다는 것이 밝혀졌다. 농축액이 탁하거나 매우 탁하거나 희부연하게 보이는 경우 농축액은 안정해질 수 있거나 불안정해질 수 있다. 희석액의 경우, 희석액이 투명하거나 반투명하게 보이지 않는 경우 문제가 아니나, 탁하거나 매우 탁하거나 희부연한 경우 문제가 된다. 희석액이 투명하게 또는 반투명하게 보일 수 있지만, 이것을 필요로 하지는 않는다. 희석액은 투명하거나 반투명한 마이크로- 또는 매크로-에멀젼일 필요가 없다.
본 발명의 수성 금속가공 조성물은 주로, 농축액으로서 주로 마이크로-에멀젼에 해당하고, 희석액으로서 주로 마이크로- 또는 매크로-에멀젼에 해당하는 에멀젼이다. 희석액은 대개, 순수한 물 또는 1200 ppm 이하의 Ca 함량을 지닌 경수로 희석된 조성물에서 육안으로 식별가능한 어떠한 상 분리도 없고 투명하거나 반투명한 마이크로-에멀젼이거나 투명한, 탁한, 또는 다소 희부연한 매크로-에멀젼이 되어도 안정성을 나타낸다.
성분 (a)의 양이 증가되는 경우 및/또는 성분 (c)의 양이 감소되는 경우, 때로는 마이크로-에멀젼에서 매크로-에멀젼으로; 및 보통 역으로도 금속가공 조성물의 농도가 변할 수 있다.
임의의 성분 (a), (b) 및/또는 (c)의 양이 증가되거나 감소되는 경우, 때로는 마이크로-에멀젼에서 매크로-에멀젼으로 또한 금속가공 조성물의 농도가 변할 수 있다.
가장 바람직한 본 발명의 금속가공 조성물은 하기 성분의 조합을 포함하거나, 본질적으로 하기 성분의 조합으로 이루어지거나, 하기 성분의 조합만으로 이루어진다: 농축액으로서 바람직하게는 마이크로-에멀젼 또는 심지어 투명한 마이크로-에멀젼이고 희석액으로서 바람직하게는 마이크로- 또는 매크로-에멀젼인, [(a1) 및/또는 (a3)] 및 (b1) 및 (c3) 및 (d1) 및 (e). 각각의 성분은 첨가되거나 함유되거나, 첨가 및 함유된 하나 이상의 물질로 본원에 나타낸다. 가장 바람직한 이러한 성분은 농축액에서 하기의 함량에 따라 함유된다: 10 내지 20 중량% 범위의 총 함량인 [(a1) 및/또는 (a3)], 5 내지 10 중량% 함량의 (b1), 10 내지 20 중량% 범위의 함량인 (c3), 임의적으로 (d2)와 함께 5 내지 15 중량% 범위의 총 함량의 (d1) (이때, (d2)는 제로, 또는 0.05 내지 4.8 중량%, 또는 0.1 내지 1.8 중량%의 범위임), 70 내지 25 중량% 범위의 함량인 (e), 및 임의적으로 제로, 또는 0.01 내지 10 중량% 범위의 총 함량인 A 내지 D로 이루어진 군으로부터 선택되는 임의의 성분과 같은 성분.
바람직하게는, 농축액 또는 희석액의 에멀젼은 지배적으로 10 ㎚ 내지 50 ㎛ 범위, 또는 보다 바람직하게는 50 ㎚ 내지 10 ㎛ 범위의 평균 액적 크기를 나타낸다. 평균 액적 크기에 대한 합리적인 범위는 대개 0.15 내지 50 미크론, 또는 0.15 미크론 내지 30 미크론 범위이다. 농축액과 같은 금속가공 조성물이 희석되는 경우, 참용액, 특히 5 내지 150 ㎚ 범위의 평균 액적 크기를 지닌 투명한 마이크로-에멀젼, 또는 특히 150 ㎚ 내지 50 미크론 범위의 평균 액적 크기를 지닌 에멀젼 (= 매크로-에멀젼)이 형성될 수 있다.
고체 입자가 금속가공 조성물에 함유되는 경우에, 분산액 (농축액 또는 희석액)은 바람직하게는, 지배적으로 10 ㎚ 내지 10 ㎛ 범위, 또는 보다 바람직하게는 50 ㎚ 내지 1 ㎛ 범위의 평균 입자 크기를 나타낸다. 입자로서 금속가공 조성물에 존재할 수 있는 고체 화합물로서, 왁스, 그라인딩 입자 및/또는 랩핑 입자가 함유될 수 있다. 그러나, 그러한 고체 입자 화합물은 거의 사용되지 않으며, 전형적으로 적은 양으로만 사용된다.
용어 "다수 금속 목적(multi-metal purpose)"은 금속가공 조성물이 대개, 바람직하게는 알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 아연, 이들의 합금 중 일부, 황동, 스틸로부터 선택될 수 있는 둘 이상의 상이한 금속성 물질 상에서 우수한 윤활성을 가짐을 의미한다. 본 출원의 실시예에서, 윤활성 시험은 단지 알루미늄 합금(들) 및 스틸(들) 각각에서 수행된다. 이러한 시험은, 알루미늄 및 스틸 상에서의 윤활성 시험이 우수한 결과를 나타내는 경우, 상이한 금속성 물질에 대한 유용성을 잘 나타낸다.
바람직하게는, 수성 금속가공 조성물은 대개 25℃에서 0.05 내지 10 ㎩·s 범위, 또는 보다 바람직하게는 0.2 내지 3 ㎩·s 범위의 점도를 가진다.
본 발명의 조성물은, 드문 구현예에서 필요한 경우, 임의적 성분 A 내지 D로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 수성 금속가공 조성물은 바람직하게는 임의적 성분 A 내지 D의 군으로부터 선택되는, 총 0.002 내지 60 중량%의 하나 이상의 임의적 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 성분 A는 0 중량%의 함량으로, 또는 0.002 내지 30 중량%의 범위로, 또는 바람직하게는 1 내지 20 중량%의 범위로 함유될 수 있다. 성분 B는 0 중량%의 함량으로, 또는 0.002 내지 5 중량%의 범위로, 또는 0.1 내지 2 중량%의 범위로 함유될 수 있다. 성분 C는 0 중량%의 함량으로, 0.002 내지 3 중량%의 범위로, 또는 0.1 내지 1.5 중량%의 범위로 함유될 수 있다. 성분 D는 0 중량%의 함량으로, 또는 0.002 내지 30 중량%의 범위로, 또는 바람직하게는 1 내지 20 중량%의 범위로 함유될 수 있다.
바람직하게는, 수성 금속가공 조성물은, 식물성 오일, 동물성 오일, 에톡실화, 프로폭실화 또는 에톡실화-프로폭실화 유도체 또는 이들의 임의의 조합 또는 이들 중 임의의 일부인, 하나 이상의 임의적 윤활성 부여 성분 A 또는 윤활성 부여 화합물 A을 포함하지만, 본 발명의 금속가공 조성물에서 이의 함량은 오직, 1 내지 200 중량%의 성분 (a)의 함량 범위로, 바람직하게는 20 내지 180 중량%, 또는 40 내지 160 중량%, 또는 60 내지 140 중량%의 범위로 함유된다. 하나 이상의 임의적 윤활성 부여 성분 A 또는 윤활성 부여 화합물 A는 수용성, 수분산성, 수혼화성, 또는 불수용성 화합물일 수 있다. 특히 바람직한 화합물 A는, 임의적으로, 정제된, 제련된, 조정된, 화학적으로 개질된, 합성된, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 제조된 임의의 식물성 오일 또는 동물성 오일, 또는 둘 모두를 함유한 화합물일 수 있는, 에톡실화 유도체이다.
바람직하게는, 수성 금속가공 조성물은 하나 이상의 살생물제 B, 하나 이상의 살진균제 B, 또는 둘 모두를 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 수성 금속가공 조성물은 하나 이상의 소포성 제제 C 및/또는 하나 이상의 탈포제 C를 포함한다. 임의적 성분 C는 바람직하게는 폴리글리콜, 실록산, 폴리실록산, 및 왁스로부터 선택된다.
마지막으로, 유기 폴리머 물질의 함량이 임의적 성분 D로서 본 발명의 수성 금속가공 조성물에 첨가되거나 함유될 수 있다. 그러한 유기 폴리머 물질 D는, 모노머, 올리고머, 코올리고머, 이오노머에 기초한 폴리머 및/또는 코폴리머, 아크릴아마이드, 아크릴산/메타크릴산, 부탄, 에폭사이드, 에틸렌, 이소부틸렌, 폴리-a-올레핀, 폴리아마이드, 폴리글리세롤, 폴리이소부텐, 프로필렌, 스티렌, 폴리설폰산, 우레탄, 이들의 에스테르(들) 및/또는 이들의 염(들)을 지배적으로 함유하거나 이들로 이루어진다. 바람직하게는, 수성 금속가공 조성물은, 모노머, 올리고머, 코올리고머, 폴리머 및/또는 아크릴아마이드의 코폴리머, 아크릴산/메타크릴산, 부탄, 에폭사이드, 에틸렌, 이오노머, 이소부티렌, 폴리-a-올레핀, 폴리아마이드, 폴리글리세롤, 폴리이소부텐, 프로필렌, 스티렌, 폴리설폰산, 우레탄, 이들의 에스테르(들) 및/또는 이들의 염(들)에 기초한, 하나 이상의 임의적 성분 D를 포함한다. 바람직한 유기 물질은 예를 들어 하기를 포함한다: 아크릴아마이드-(메트)아크릴레이트 코폴리머, 에틸렌-(메트)아크릴레이트 코폴리머, 스티렌-(메트)아크릴레이트 코폴리머, 우레탄-카르보네이트 코폴리머, 우레탄-카르보네이트 코폴리머, 우레탄-에스테르-카르보네이트 코폴리머, 이소부티렌-부텐 코폴리머, 폴리설폰산. 이러한 유기 물질은 때때로 고체로, 에멀젼으로 또는 액체로 첨가될 수 있다. 그러한 유기 폴리머 물질 D은 윤활성을 추가로 향상시키고 동시에 조성물의 바이오-안정성을 향상시키는데 도움을 줄 수 있다. 유기 폴리머 물질 D는 높은 정도의 윤활성을 필요로 하는 커팅, 성형, 및 냉간 성형 작업의 여러 타입에 첨가될 수 있고 사용될 수 있다. 수성 금속가공 조성물 내의 그러한 유기 폴리머 물질 D의 함량은 0.1 내지 50 중량% 범위, 또는 1 내지 30 중량% 범위, 또는 3 내지 15 중량% 범위, 또는 5 내지 10 중량% 범위에서 선택될 수 있다.
본 발명의 수성 금속가공 조성물을 제조하는 방법은, 우선 물에 임의의 화합물 (b) 및 (d)를 첨가하고, 이어서 임의의 화합물 (a)을 첨가한 후에, 이어서 (c)를 첨가하고, 여기까지의 혼합 과정 동안, 30 내지 50℃ 범위의 온도로의 가열 및 교반이 사용되며 (여기서, 이러한 연속 혼합, 가열 및 교반은 안정한 에멀젼을 얻기 위해 사용됨), 이어서 임의적으로 모든 다른 화합물이 첨가됨으로써 특징지어진다. 요구에 따라서, 제조되는 농축액은 원하는 희석 정도로 물로 희석될 수 있다.
본 발명의 수성 금속가공 조성물의 적용은 분사, 고압 분사, 브러싱, 롤 코팅, 이머젼 또는 물 플로잉과 같은 다른 그러한 방법에 의해 수행될 수 있다. 코팅된 금속 기재는 원하는 방식으로 금속가공, 예컨대, 커트, 그라운드 또는 절삭될 수 있으며, 액체 플로잉 금속가공 조성물은 유리한 윤활 효과를 제공한다.
본 발명의 수성 금속가공 조성물의 사용 방법은, 수성 금속가공 조성물이 냉각제로서 및/또는 윤활제로서 및/또는 벤딩, 블랭킹, 보링(boring), 브로우칭, 냉각, 냉간 성형, 온간 성형, 커팅, 드로잉, 드릴링, 단조, 그라인딩, 호빙, 호우닝, 하이드로포밍, 랩핑, 윤활, 성형, 밀링, 프레싱, 펀칭, 리밍, 냉간 압연, 열간 압연, 소잉, 스탬핑, 탭핑, 나사성형, 터닝 또는 이들의 임의의 조합을 위해 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 수성 금속가공 조성물이 매우 상이한 금속성 물질에 대해 그러한 높은 윤활성을 나타냄에 따라 다수-금속 목적에서 우수하게 사용될 수 있음이 놀라웠다.
더 나아가, 본 발명의 수성 금속가공 조성물이 매우 상이한 금속성 물질에 대해 우수한 부식 방지를 나타냄이 놀라웠다.
더 나아가, 본 발명의 수성 금속가공 조성물이 농축액 및 희석액으로서 우수한 에멀젼 안정성을 나타냄이 놀라웠다.
더 나아가, 본 발명의 수성 금속가공 조성물이 이러한 조성물로 금속가공처리된 완성된 금속성 부품의, 깨끗하고 빛이 나며 매끄러운 금속 표면을 생성함에 놀라웠다.
마지막으로, 본 발명의 수성 금속가공 조성물이 산업적 요구에 기대되는 거의 모든 특성, 제로-VOC, 알칸올아민으로부터의 해방 및/또는 석유계 오일로부터의 해방과 같은 높은 친환경성 조성물임에도 불구하고 심지어 전형적으로 낮은-발포성 및 높은 바이오-안정성을 나타냄에 놀라웠다.
실시예 및 비교예
본 발명은 추가로, 어떤 방식으로든 본 발명을 제한하도록 의도되지 않는 바람직한 구현예를 포함하는 하기의 실시예를 고려하여 상세하게 평가될 수 있다.
특성 및 이의 측정:
본 발명의 수성 금속가공 조성물은 바람직하게는, 독일의 Microtap GmbH사의 탭핑 토크(torque) 기구인 Microtap Megatap II-G8으로 마이크로탭(Microtap) 시험으로 측정하였을 때, 300 N·㎝ 이하의 평균 토크 수로 측정된 윤활성을 가진다.
그러한 탭핑 토크 기구는 대개 마이크로탭 기구로 불리운다. 시험은, 금속 또는 합금 바(bar) 내로, 특히 알루미늄 6061 또는 스틸 1018, 또는 둘 모두의 바 내로 드릴링함으로써 ASTM D5619에 따라 수행될 수 있다. 마이크로탭 시험은 이러한 기준에 따라 정확하게 수행되지 않지만, 10 중량%의 희석액 또는 거의 5 중량%에 이르는 희석액에 대해 기구 제조자가 추천하는 시험 과정에 따라 사용된다. 금속 바는 대개 사전에 뚫린 구멍을 가진다. 금속가공 조성물의 샘플은 상기 구멍으로 첨가된다. 이어서, 탭은 상기 구멍을 통해 뚫릴 것이며, 기구는 알루미늄 6061 바에 대해서 14.4 mm의 깊이, 660 rpm의 속도, 700 N·㎝의 토크, 및 5 N·㎝의 힘을 사용하고, 스틸 1018 바에 대해서는 14.4 mm의 깊이, 500 rpm의 속도, 700 N·㎝의 토크, 및 5 N·㎝의 힘을 사용하여 토크 수를 측정할 것이다. 마이크로탭 시험에서, 탭은 수성 금속가공 조성물로 채워진 구멍을 통해 뚫리며, 기구는 N·㎝로 평균 토크 수를 나타내는 데이터를 산출한다. 알루미늄 및 이의 합금에 대한 매우 우수한 데이터는 200 N·㎝ 이하를 나타내며, 스틸에 대한 매우 우수한 데이터는 230 N·㎝ 이하를 나타낸다.
본 발명의 수성 금속가공 조성물은 바람직하게는, 순수한 물 또는 1200 ppm Ca 이하의 Ca 함량을 갖는 경수만으로 희석된 조성물에서, 육안으로 식별가능한 어떠한 상의 분리도 없고, 투명 또는 반투명 또는 다소 희부연한 에멀젼 또는 이들의 임의의 조합이 되도록 안정성을 갖는다. 불안정한 에멀젼인 경우 시간에 따라 분리가 일어날 것이며, 그 분리는 눈으로 관찰될 것이다. 두 가지 타입의 안정성 시험이 있다:
A) 농축액의 안정성 측정:
1) 3 번의 사이클 동안 50℃에서의 오븐 시험(oven test) (각각의 사이클은 24 시간임).
2) 동결/해동 시험. 약 -16℃에서 농축액 샘플을 냉동시키고, 이어서 실온에서 해동시키며, 이때, 3 번의 사이클이 또한 사용된다.
B) 희석된 에멀젼의 안정성 측정:
순수한 물로의 희석액 및 300 ppm Ca 이상의 경수로의 다른 희석액을 각각 원하는 농도, 대개 5 또는 10 중량%로 제조하고, 이어서 적어도 일주일이 지난 후에 눈으로 안정성을 관찰한다 (에멀젼 안정성 시험).
에멀젼의 상 분리가 없다는 것은 조성물이 분리되지 않으며 에멀젼의 침전된 부분이 없다는 것을 의미한다. 안정한 농축액은 투명, 반투명, 또는 탁한 외관을 가질 수 있다. 금속가공 조성물이 분리되지 않는 한 (분리되지 않으면 안정하다), 투명, 반투명, 또는 탁한지는 문제가 되지 않는다. 에멀젼은 심지어 다소 희부연할 수 있지만, 안정하게 유지되는 한, 희석된 에멀젼이 갖는 외관은 문제가 되지 않는다.
금속가공 조성물의 안정성 측정을 위해, 하기의 안정성 시험 방법이 농축액 및 희석액에 대해 사용되었으며, 여기서 오직 눈에 의한 농축액 또는 희석액의 안정성 확인은 여전히 가장 흔한 방식이다:
농축액 샘플의 경우:
50℃ 오븐 시험에서, 50℃의 오븐에 24 시간 동안 농축액 샘플을 두고, 이어서 샘플을 꺼내고, 농축액 샘플의 온도가 실온으로 내려갈 때까지 벤치(bench)에 샘플을 둔다. 눈으로 식별할 수 있는 분리가 관찰되지 않는다면, 샘플은 안정하다. 시험은 50℃에서 두 번 더 반복된다. 농축액 샘플이 안정하다는 것은, 농축액 샘플이 투명, 반투명 또는 탁할 수 있지만, 눈으로 관찰되는 어떠한 분리도 있어서는 안된다는 것을 의미한다.
동결/해동 시험에서, 샘플을 동결시키기 위해 농축액 샘플을 24 시간 동안 냉동고 내에 넣은 다음, 냉동고에서 샘플을 꺼내고, 액체 상태로 다시 해동될 때까지 벤치에 둔다. 두 번 더 동결 및 해동을 반복한다. 눈으로 분리가 관찰되어서는 안된다.
희석된 샘플의 경우:
600 ppm의 칼슘 아세테이트를 함유하는 경수로 5 % 희석액을 제조한다. 3 일 동안 오븐에서 50℃에 용액을 둔다. 분리가 관찰되지 않는다면, 희석액 샘플은 투명하게, 탁하게, 또는 희부연하게 나타난다.
바람직하게는, 본 발명의 수성 금속가공 조성물은 부식 방지 효과를 가진다. 부식 방지 효과는 바람직하게는, 주철 바 또는 보다 바람직하고 본원에서 사용된 작은 클린 칩이 사용되고 24 시간에 걸쳐 탈이온수로 2 중량%의 희석된 조성물과 접촉하여 시험되는 경우, 주철 칩 시험(cast iron chip test, CIC)으로 2 이하의 부식 등급을 얻을 수 있는지 확인된다. 상기 주철 칩 시험(CIC)의 시험 과정은 표준 시험 방법인 ASTM D4627 및 DIN 51360-2과 유사하지만, 몇몇 측정은 데이터 상에 차이가 있다: 칩 크기는 2 내지 3 mm이거나 이보다 작고, 여기서 2 g의 칩 및 DI-수로의 2 g의 수성 금속가공 5 % 희석액 및 24 시간이 커버와 함께 페트로-디시(petro-dish)에서 사용된다. 등급 값이 보다 작을수록, 보다 우수하다. 가장 나쁜 결과는 5 등급을 나타내며, 최고의 결과는 제로이다. 3 이라는 등급 값으로 시작한다면, 그러한 수성 금속가공 조성물은 산업계에서 수용될 것으로 보이지 않는다.
금속가공 조성물이 24 시간에 걸쳐 CIC 시험을 성공적으로 시험받는 경우에, 금속가공 조성물이 대부분의 경우에 도구 및 기계의 부품 상에 어떠한 부식 효과도 가지지 않음이 기대된다.
바람직하게는, 본 발명의 수성 금속가공 조성물은 특히 금속가공이라는 특별한 작업 조건 하에서 발포성에 대해 안정하다. 몇몇 금속가공 작업에서, 심지어 고압 분사가 기포 발생으로 문제를 일으키기 않기를 원한다. 더 나아가, 금속가공 작업 동안 발생된 기포는 금속가공 작업 후에 1 분 또는 1 분 이내에 낮은 발포성 조성물이 되도록 파괴되어야 한다.
바람직하게는, 금속가공 조성물은, 물 중 5 중량%의 활성 물질의 농도를 갖는 5 중량%의 농축액을 지닌 200 ml의 금속가공 조성물이 채워진 1000 ml 비커에서, 5 분 동안 속도 10으로 블랙 및 덱커 12-속도 믹서(Black and Decker 12-speed mixer)로, 믹서 방법으로 수행되는 기포 시험에서 더 이상 기포가 없도록, 그리고 기포가 소멸되기 위한 기포 파괴(foam break) 시간이 30 초 미만이 되도록, 발포성에 대해 안정하다. 기포 파괴는 전체 기포의 소멸을 의미하는데, 즉 용액 표면 상의 기포가 제로임을 의미한다.
기포 시험 방법 TM# 2142은 내부 시험 방법이다. 기포 시험에 대한 표준 방법은 없다. 5 % 희석액은 95 % DI 수 내에 5 중량%의 농축액 샘플을 의미한다. 이러한 시험의 목적은 높은 교반 시스템에서 발생되는 기포의 양 및 기포를 소멸시키는데 필요한 시간을 측정하는 것이다. 비커의 높이가 규정된 1000 ml Kimax 비커, 100 ml 눈금 실린더, 타이머 및 스톱 워치가 달린 블랙 및 덱커 12-속도 믹서를 사용한다.
기포 시험 과정:
1. 1000 ml Kimax 비커 내의 190 ml의 플랜트 수(plant water)를 측정한다.
2. 비커 내에 시험될 제품의 10 ml를 첨가한다.
3. 믹서의 비터(beater) 아래에 비커를 놓는다.
4. 5 분 동안 속도 10으로 혼합한다.
5. 혼합을 멈추고, 시간측정을 시작하면서 기포의 전체 밀리미터를 측정한다.
6. 기포가 소멸되는 시간을 측정한다.
7. 기포의 높이 및 소멸 시간에 대한 결과를 기록한다.
EPA24 방법에 따른 VOC 시험:
조성물의 VOC 함량은 ASTM D 2369-81, 87, 90, 92, 93 또는 95 (코팅의 휘발성 물질 함량에 대한 표준 시험 방법)에 따라 시험된다. 금속가공 유체 농축액의 샘플은 적어도 60 분 동안, 또는 모든 물 및 휘발성 유기 물질이 사라짐에 따라 중량이 일정해질 때까지 110℃에 놓아둔다. 그 다음에, VOC 함량이 그램/리터로 중량 손실에 의해 측정될 수 있다.
에멀젼의 평균 액적 크기 시험:
에멀젼의 평균 액적 크기에 대한 시험은 Marvern Mastersizer와 같은 광 산란 기술이 장착된 기구로 측정된다. 광 빔 또는 레이저 빔은 에멀젼을 통과하고, 빛을 산란시키고 빛 세기를 변화시키는 에멀젼 입자 또는 오일 액적을 때린다. 빛 세기 및 각 변화로부터, 평균 액적 크기가 계산될 수 있다.
상이한 금속가공 조성물이 알루미늄계 금속성 물질 및 스틸에 대해 시험되는데, 이러한 시험된 물질이 다수 금속 목적을 충족하기 위해, 비록 모든 종류의 금속성 물질을 아니지만, 대다수의 상이한 금속성 물질을 대표하는 것으로 여겨진다.
표 3의 "성분(Ingredient)" 줄에서의 표준 화학명 외에 의해 그리고 그러한 실시예 및 시험을 위한 추가 성분에 의해 식별되는 물질은 하기의 표 2에서 언급된 하기의 특성을 가진다. 이들은 금속가공 조성물에 사용되기에 보다 바람직한 화합물이다.
표 2: 실시예 및 비교예에서 사용되는 성분들 중 일부의 선정 및 이러한 성분에 대한 화학 정보
Figure 112013111555219-pct00002
MW = 분자량, EO = 에톡실화, PO = 프로폭실화.
시험으로부터 보다 우수한 그리고 최고의 수성 금속가공 조성물을 얻기 위해, 여러 실시예에서, 조성물에 첨가된 성분 (b) 및 (c)의 화합물을, 상이한 화합물 (a)의 영향 및 화학 시스템 상에서 다른 화합물의 영향을 관찰하기 위해 유지하였다.
우선 선택된 화합물 (b) 및 (d)를 물에 첨가하고, 이어서 선택된 화합물 (a)를 첨가한 후에, 이어서 선택된 화합물 (c)를 첨가함으로써, 이러한 실시예 및 이들의 추가 시험을 위한 수성 금속가공 조성물을 제조하였다. 이러한 혼합 과정 동안, 30 내지 50℃ 범위의 온도까지의 가열 및 교반을 에멀젼을 얻기 위해 사용하였고, 임의적으로 이어서 모든 다른 선택된 화합물을 첨가하였다. 요구에 따라, 제조된 농축액을 원하는 희석 정도로 물로 희석하였다.
표 3은 윤활성 및 안정성이 시험된 거의 400 가지의 상이한 조성물에서 20 가지 조성물에 대한 선정 및 이들의 특성을 나타낸다. 시험된 상이한 윤활성 부여 화합물의 상이한 윤활성 정도를 확인하는 것, 및 시험된 상이한 에멀젼성 화합물 (c)의 상이한 에멀젼화 정도를 확인하는 것은 놀라운 일이었다. 더 나아가, 안정한 금속가공 조성물이 알루미늄계 금속성 물질 및 스틸에서 동시에 윤활성을 잘 나타낸다는 것은 스스로 이해가 되지 않을 정도로 놀라운 일이었다.
따라서, 다수 금속 목적을 위해 금속가공 조성물을 구성하고 안정화시키는 방법을 얻는 것이 필요했다. 부식 방지 측면에서 여전히 불충분한, 다수 금속 목적을 위한 안정한, 좋은 윤활성을 지닌 금속가공 조성물을 얻는 것이 가능하다는 것은 놀라운 일이었다. 따라서, 상기에 언급된 모든 조건을 잘 충족하고 동시에 낮은 발포성을 포함하는 금속가공 조성물을 얻는 것은 쉽지 않다.
표 3: 조성물의 선정, 및 윤활성 및 안정성에 대한 시험 결과
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표 3은 에멀젼이 안정하다면 탁하고 희부연 금속가공 농축액조차 우수한 특성을 나타낼 수 있음을 보여준다. 농축액 및 희석액이 투명한 또는 반투명한 외관을 나타내는 경우, 시각적 외관은 언급되지 않는다. 농축액의 안정성은 이의 시각적 외관보다 중요하다. 모든 비교예는 탁하거나 희부연 농축액을 나타내며, 이들 모두는, CE4조차도 불안정하거나 분리된다.
심지어 우수한 실시예 내지 최고의 실시예에 대한 윤활성 데이터에 있어서 큰 차이가 있다. 윤활성 데이터가 낮을수록 조성물의 윤활성은 우수해진다. 알루미늄 및 이의 합금에 대한 매우 우수한 토크 데이터는 200 N·㎝ 이하를 나타내며, 스틸에 대한 매우 우수한 토크 데이터는 230 N·㎝ 이하를 나타낸다. 가장 낮은 토크 데이터를 나타내는 대부분의 조성물은 극한의 금속가공 작업에서 이의 사용을 가능하게 한다.
에멀젼성 화합물 (c)을 충분하게 가지지 못했기 때문에, CE1의 조성물은 실패했다. 화합물 (c)가 이미 증가되었을지라도, 에멀젼성 화합물 (c)을 적절하게 가지지 못했기 때문에, CE2의 조성물은 실패했다. 더 추가로 증가된 양일지라도, 에멀젼성 화합물 (c)을 충분히 적절하게 가지지 못했기 때문에 CE3의 조성물은 실패했다. 상이한 에멀젼성 화합물 (c) 조합의 HLB 값이 에멀젼성 효과에 영향을 미치기 때문에, 에멀젼을 어느 정도 안정화시키도록 선택되는 임의의 에멀젼성 화합물 (c)의 양뿐만 아니라, 그러한 화합물의 화학적 특성이 중요하다고 여겨진다. 따라서, 에멀젼성 화합물 (c)의 적절한 선정에 특별한 주의가 취해져야 한다.
표 4는 본 출원에 따른 조성물의 결과와 비교하여, 실시예 1 및 2에 나타낸 US 2009/0149359 A1의 조성물 C의 결과를 나타낸다.
표 4: 본 발명의 조성물 및 본 발명의 선택된 조성물의 시험 결과 및 이의 특성, 및 US 2009/0149359 A1의 최고의 샘플 C의 시험결과
Figure 112013111555219-pct00011
CE4에 있어서 * 표시된 데이터는 상기 US 문헌에 언급된 것이고, CE4에 있어서 * 표시가 없는 데이터는 본 출원에 따른 조성물의 결과와 비교하기 위해 본래의 비개시된 포뮬레이션으로 다시 시험되었다. C = CE4는 US 2009/0149359 A1의 최고의 실시예이다.
표는, 이러한 US 문헌에 따라, US 문헌에서는 화합물 (a) 및 (d)가 첨가되지 않았음을 분명하게 보여준다. CE4의 pH는 E21 내지 E25의 pH보다 상당히 낮다. CE4의 스틸에 대한 토크 데이터를 탭핑하여 측정된 윤활성은 E21 내지 E25와 비교해 보았을 때 나쁘다. CE4의 부식 저항성 역시 CIC 시험에 따라 측정된 E21 내지 E25와 부식 저항성과 비교해 보았을 때 분명히 나쁘다. CE4의 희석된 에멀젼의 윤활성조차 역시, 순수한 물 및/또는 경수로 희석된 희석액에 대한 에멀젼 안정성 시험에서 측정된 E21 내지 E25와 비교해 보았을 때 보다 낮다.
더 나아가, 실험실 시험에서 전에 밝혀졌던, 그리고 상기에 부분적으로 나타낸, 본 발명의 금속가공 조성물의 산업적 크기의 금속가공 작업에 있어서 우수한 행동 및 특성을 확인하고자, 매우 상이한 금속성 물질에 대해 장기간의 현장 실험을 수행하였다.

Claims (33)

  1. 하기 성분들을 농축액으로, 또는 농축액을 희석제 중의 물로 희석한 희석액으로 포함하며, 제로-VOC 또는 무-석유계 오일 또는 무-알칸올아민 또는 무-아민이거나 이들의 임의의 조합이 존재하지 않는 수성 금속가공 조성물:
    - 하나 이상의 소수성 지방족 사슬 및 하나 이상의 극성기를 갖고 20℃에서 0.1 g/ℓ 미만의 수 용해도를 가지며 하기로 이루어진 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 불수용성 화합물 (a)을 포함하는 윤활제인, 0.002 내지 40 중량%의 성분 (a):
    · (a1) 서로 독립적으로, 12 내지 100 개의 탄소 원자를 갖는 모노카르복실산, 디카르복실산, 트리카르복실산 및 폴리카르복실산의 하나 이상의 선형 및/또는 분지형, 포화 및/또는 불포화 화합물,
    · (a2) 서로 독립적으로 하나 이상의 트리글리세라이드의 선형 및/또는 분지형, 포화 및/또는 불포화 화합물,
    · (a3) 12 내지 5,000 개의 탄소 원자를 갖는 화합물 (a1) 또는 (a2), 또는 (a1) 및 (a2)의 하나 이상의 유도체, 및
    · (a4) 서로 독립적으로 12 내지 40 개의 탄소 원자를 갖는 하나 이상의 선형 사슬 및/또는 분지형, 포화 및/또는 불포화 불수용성 지방족 알코올,
    이때, 화합물 (a)는 모노머, 올리고머, 폴리머, 코올리고머 및 코폴리머로 이루어진 군으로부터 선택됨;
    - 20℃에서 0.1 g/ℓ 초과의 수 용해도를 가지며 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 수용성 부식 억제 화합물 (b)을 포함하는, 0.002 내지 40 중량%의 성분 (b):
    · (b1) 서로 독립적으로, 모노카르복실산, 디카르복실산, 트리카르복실산 및 폴리카르복실산, 및 이들의 알칼리 금속염, 알칼리 토금속염, 이들의 에스테르, 및 이들의 에톡실레이트로 이루어진 화합물의 군으로부터 선택되며, 4 내지 12 개의 탄소 원자의 사슬 길이를 지니고 4 내지 80 개의 탄소를 갖는 선형 및/또는 분지형, 포화 및/또는 불포화 수용성 화합물,
    · (b2) 붕산 및 이의 유도체,
    · (b3) 이미다졸, 이미다졸린, 및 이들의 유도체,
    · (b4) 티아졸 및 이의 유도체, 및
    · (b5) 트리아졸 및 이의 유도체;
    - 수용성, 수혼화성 또는 수분산성이며 비이온성, 음이온성 및 양쪽이온성 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 에멀젼성 및/또는 분산성 화합물 (c)을 함유하는, 0.002 내지 45 중량%의 하나 이상의 에멀젼성 및 분산성 제제 (c);
    - 하이드록사이드 및 카르보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 알칼리 수용성 화합물 (d)을 함유하는, 0.002 내지 30 중량%의 알칼리성 제제 (d); 및
    지배적으로 물을 함유하는, 0.004 내지 99 중량%의 운송 성분 (e).
  2. 제 1항에 있어서,
    성분 (a)의 화합물 대 성분 (b)의 화합물 대 성분 (c)의 화합물의 중량비가 1 : (0.1 내지 10) : (0.01 내지 30)의 범위인, 수성 금속가공 조성물.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    금속가공 조성물이 농축액 중, 하기의 성분들의 함량을 함유하는 수성 금속가공 조성물: 10 내지 20 중량% 범위의 함량으로 존재하는 (a), 5 내지 10 중량%의 함량으로 존재하는 (b), 10 내지 20 중량% 범위의 함량으로 존재하는 (c), 5 내지 15 중량% 범위의 함량으로 존재하는 (d), 25 내지 70 중량% 범위의 함량으로 존재하는 (e), 및 하나 이상의 윤활성 부여 성분 또는 윤활성 부여 화합물; 하나 이상의 살생물제, 또는 하나 이상의 살진균제, 또는 하나 이상의 살생물제 및 하나 이상의 살진균제; 하나 이상의 소포제 및/또는 하나 이상의 탈포제; 및 아크릴아마이드, 아크릴산/메타크릴산, 부탄, 에폭사이드, 에틸렌, 이오노머, 이소부틸렌, 폴리-a-올레핀, 폴리아마이드, 폴리글리세롤, 폴리이소부텐, 프로필렌, 스티렌, 폴리설폰산, 우레탄, 이들의 에스테르(들) 및/또는 이들의 염(들)의 모노머, 올리고머, 코올리고머, 폴리머 및/또는 코폴리머에 기초한 하나 이상의 유기 폴리머 물질로 이루어진 군으로부터 선택되는, 제로(zero) 또는 0.01 내지 10 중량% 범위의 총 함량으로 존재하는 성분 (여기서 모든 성분의 양의 총합이 100 중량%임).
  4. 삭제
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    농축액이 투명한 또는 반투명한 마이크로-에멀젼인, 수성 금속가공 조성물.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    25℃에서 분산액, 에멀젼 및/또는 용액이며, 25℃에서 조성물의 95 중량% 이상이 액체 상태로 존재하는, 수성 금속가공 조성물.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    pH가 5 내지 13의 범위인, 수성 금속가공 조성물.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    다수 금속 목적(multi-metal purpose)에 유용하고/하거나 농축액인 경우 10 내지 200 ㎚ 범위의 소수성 액적의 평균 소수성 액적 크기를 지닌 에멀젼이며, 희석액인 경우 10 ㎚ 내지 30 ㎛ 범위의 소수성 액적의 평균 액적 크기를 지닌 에멀젼인, 수성 금속가공 조성물.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    Microtap GmbH사의 탭핑 토크 기구인 Microtap Megatap II-G8를 이용하여 마이크로탭(Microtap) 시험으로 측정하였을 때, 300 N·㎝ 이하의 평균 토크 수로 측정된 윤활성을 갖는, 수성 금속가공 조성물.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    순수한 물 또는 1200 ppm 이하의 Ca 함량을 지닌 경수로 희석된 조성물에서, 육안으로 식별가능한 어떠한 상 분리가 없도록 안정성을 갖고, 투명한 또는 반투명한 마이크로-에멀젼이거나 투명한, 탁한 또는 다소 희부연한(milky) 매크로-에멀젼인, 수성 금속가공 조성물.
  11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    부식 방지 효과를 가지고/가지거나 발포(foaming)에 대해 안정한, 수성 금속가공 조성물.
  12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    조성물이, 서로 독립적으로 선형 및/또는 분지형, 포화 및/또는 불포화 화합물인, 4 내지 42 개의 탄소 원자를 갖는 모노카르복실 지방산, 디카르복실 지방산, 트리카르복실 지방산, 및 폴리카르복실 지방산의 하나 이상의 화합물 (a), 또는 하나 이상의 이의 에스테르, 또는 하나 이상의 화합물 (a) 및 하나 이상의 이의 에스테르를 포함하는, 수성 금속가공 조성물.
  13. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    조성물이, 서로 독립적으로 선형 및/또는 분지형, 포화 및/또는 불포화 화합물인, 30 내지 140 개의 탄소 원자를 갖는 하나 이상의 트리글리세라이드 (a2), 또는 하나 이상의 이의 유도체, 또는 트리글리세라이드 (a2) 및 이의 유도체를 포함하는, 수성 금속가공 조성물.
  14. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    조성물이, 서로 독립적으로 선형 및/또는 분지형, 포화 및/또는 불포화 화합물인, 14 내지 40 개의 탄소 원자를 갖는 하나 이상의 불수용성 지방족 알코올 (a4), 또는 하나 이상의 이의 유도체, 또는 불수용성 지방족 알코올 (a4) 및 이의 유도체를 추가로 포함하는, 수성 금속가공 조성물.
  15. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    소수성 윤활제 (a)가, 윤활성을 최적화하기 위해, 둘 이상의, 또는 셋 이상의, 또는 넷 이상의 상이한 화합물 (a)를 함유하는, 수성 금속가공 조성물.
  16. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    성분 (a)의 함량이 0.01 내지 28 중량%의 범위로 함유되는, 수성 금속가공 조성물.
  17. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    부식 억제 화합물 (b)이 화합물 당 총 6 내지 40 개의 탄소 원자를 갖는 카르복실산 및 이의 염으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 수성 금속가공 조성물.
  18. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    부식 억제 성분 (b)이, 부식 억제를 최적화하기 위해, 둘 이상의, 또는 셋 이상의, 또는 넷 이상의 상이한 화합물 (b)을 함유하는, 수성 금속가공 조성물.
  19. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    성분 (b)가 0.01 내지 28 중량%의 범위로 함유되는, 수성 금속가공 조성물.
  20. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    에멀젼성 및 분산성 제제 (c)가 1 내지 40 범위의 HLB를 갖는, 수성 금속가공 조성물.
  21. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    하나 이상의 에멀젼성 및/또는 분산성 화합물 (c)이 하기로 이루어진 비이온성, 음이온성 및 양쪽이온성 계면활성제의 군으로부터 선택되는, 수성 금속가공 조성물:
    · (c1) 알킬 알코올,
    · (c2) 알킬 페놀,
    · (c3) 알칸산, 지방산, 에테르 카르복실레이트 및/또는 기타 유기산,
    · (c4) 블록 및 랜덤 코폴리머,
    · (c5) 알킬 폴리글루코시드,
    · (c6) 하나 이상의 설페이트기 또는 설포네이트기를 갖는 음이온성 계면활성제,
    · (c7) 에테르 설페이트,
    · (c8) 에테르 포스페이트,
    · (c9) 포스페이트 에스테르,
    · (c10) 모노글리세라이드,
    · (c11) 트리글리세라이드,
    · (c12) 지방 아민,
    · (c13) 소르비탄 및 이의 유도체,
    · (c14) 숙신산 및 이의 유도체, 및
    · 상기 계면활성제 (c1) 내지 (c14)의 유도체를 포함하는 것.
  22. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    에멀젼성 및 분산성 제제 (c)가, 넓은 분포의 HLB를 얻기 위해, 둘 이상의, 또는 셋 이상의, 또는 넷 이상의 상이한 화합물 (c)을 함유하는, 수성 금속가공 조성물.
  23. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    알칼리성 제제 (d)가 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 하이드록사이드 및 카르보네이트로부터 선택되는, 수성 금속가공 조성물.
  24. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    알칼리성 제제 (d)가 0.01 내지 15 중량%의 범위, 또는 0.1 내지 12 중량%의 범위, 또는 1 내지 10 중량%의 범위, 또는 3 내지 12 중량%의 범위로 함유되며, 여기서 모든 성분의 양의 총합이 100 중량%인 수성 금속가공 조성물.
  25. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    운송 성분 (e)의 98 중량% 이상이 물인, 수성 금속가공 조성물.
  26. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    조성물이, 하나 이상의 윤활성 부여 성분 또는 윤활성 부여 화합물; 하나 이상의 살생물제, 또는 하나 이상의 살진균제, 또는 하나 이상의 살생물제 및 하나 이상의 살진균제; 하나 이상의 소포제 및/또는 하나 이상의 탈포제; 및 아크릴아마이드, 아크릴산/메타크릴산, 부탄, 에폭사이드, 에틸렌, 이오노머, 이소부틸렌, 폴리-a-올레핀, 폴리아마이드, 폴리글리세롤, 폴리이소부텐, 프로필렌, 스티렌, 폴리설폰산, 우레탄, 이들의 에스테르(들) 및/또는 이들의 염(들)의 모노머, 올리고머, 코올리고머, 폴리머 및/또는 코폴리머에 기초한 하나 이상의 유기 폴리머 물질로 이루어진 군으로부터 선택되는, 총 0.002 내지 60 중량%의 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는, 수성 금속가공 조성물.
  27. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    조성물이, 식물성 오일, 동물성 오일, 이들의 에톡실화, 프로폭실화 또는 에톡실화-프로폭실화 유도체, 또는 이들의 임의의 조합인, 하나 이상의 윤활성 부여 성분 또는 윤활성 부여 화합물을 포함하고, 이의 함량이 성분 (a)의 함량의 1 내지 200 중량%의 범위로 본 발명의 금속가공 조성물에 함유되는, 수성 금속가공 조성물.
  28. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    조성물이 하나 이상의 살생물제, 또는 하나 이상의 살진균제, 또는 하나 이상의 살생물제 및 하나 이상의 살진균제를 포함하는, 수성 금속가공 조성물.
  29. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    조성물이 하나 이상의 소포제 및/또는 하나 이상의 탈포제를 포함하는, 수성 금속가공 조성물.
  30. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    조성물이, 아크릴아마이드, 아크릴산/메타크릴산, 부탄, 에폭사이드, 에틸렌, 이오노머, 이소부틸렌, 폴리-a-올레핀, 폴리아마이드, 폴리글리세롤, 폴리이소부텐, 프로필렌, 스티렌, 폴리설폰산, 우레탄, 이들의 에스테르(들) 및/또는 이들의 염(들)의 모노머, 올리고머, 코올리고머, 폴리머 및/또는 코폴리머에 기초한, 하나 이상의 유기 폴리머 물질을 포함하는, 수성 금속가공 조성물.
  31. 우선 물에 임의의 화합물 (b) 및 (d)을 첨가하고, 이어서 임의의 화합물 (a)를 첨가한 후에, 이어서 화합물 (c)를 첨가하고, 여기까지의 혼합 과정 동안 30 내지 50℃ 범위의 온도로의 가열 및 교반이 사용되는, 제 1항 또는 제 2항의 수성 금속가공 조성물의 제조 방법.
  32. 냉각제로서, 윤활제로서, 및/또는 벤딩, 블랭킹, 보링(boring), 브로우칭, 냉각, 커팅, 드로잉, 드릴링, 냉간 성형, 온간 성형, 단조, 그라인딩, 호빙, 호우닝, 하이드로포밍, 랩핑, 윤활, 성형, 밀링, 프레싱, 펀칭, 리밍(reaming), 냉간 압연, 열간 압연, 소잉(sawing), 스탬핑, 탭핑, 나사성형(threading), 터닝을 위한, 또는 이들의 임의의 조합을 위한, 제 1항 또는 제 2항의 수성 금속가공 조성물의 사용 방법.
  33. 금속가공 작업이, 제 1항 또는 제 2항의 수성 금속가공 조성물과 함께 세척(flushing), 분사, 고압 분사, 브러싱, 플로잉(flowing), 플루팅(fluting), 롤 코팅, 이머젼(immersion) 또는 이들의 임의의 조합에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는, 금속가공 방법.
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