KR20090066867A - 저검화가 압연유용 탈지제 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 저검화가 압연유용 탈지제는 수산화나트륨과 메타규산나트륨이 1:0.3~0.8중량비로 혼합된 알칼리 혼합물과 소디움글루코네이트, 오르소규산나트륨, 메타포타슘 실리케이트, 피로소디움 포스페이트, 테트라소디움 포스페이트, 트리폴리소디움 포스페이트, 헥사메타소디움 포스페이트, 수산화칼륨 및 탄산칼륨으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 빌더가 20:1.5~6.5 중량비로 혼합된 제 1 용액 및 총 중량을 기준으로 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)의 비이온성 계면활성제 7.0~20.0중량%, 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 2용액으로 이루어지며, 상기 제1용액과 상기 제2용액은 1:0.04-1:0.60 중량비로 혼합되어 있다.
탈지제, 검화가, 스테인리스, 압연
Description
본 발명은 저검화가 압연유를 사용하여 압연한 후, 강판에 잔류하는 압연유 제거에 사용되는 탈지제에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 압연공정 후 스테인리스 강판 표면에 잔류하는 저검화가 압연유 또는 방청유에 대한 탈지성(세정성) 및 소포성이 매우 우수한 탈지제에 관한 것이다.
일반적으로 압연공정이 완료되면, 스테인리스 강판의 표면에 압연유 또는 방청유 등이 잔존한다. 이러한 압연유 또는 방청유 등을 제거하기 위하여 별도의 탈지제를 사용하여 이를 제거하는 탈지공정이 수해되고 있다.
일반적으로, 압연공정을 거친 냉연강판 표면에는 압연유 또는 방청유가 필름형태로 도포되어 있다. 이러한 냉연강판을 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 냉연강판의 품질이 저하되는 등의 문제가 발생한다.
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 높은 경우에는 성능이 우수한 탈지제를 설계하기 유리하다. 그러나, 스테인리스 강판의 경우에는 통상 검화가가 100 이하로 냉연강판용인 고검화가의 압연유에 비하여 검화가가 훨씬 낮은 압연유가 사용되므로 탈지성(세정성)이 우수한 탈지제를 설계하기 어렵다.
이와 같이 저검화가 압연유로 압연된 스테인리스 강판을 일반적인 고검화가 압연유 제거용 탈지제로 탈지하는 경우에는 탈지가 불량하게 되어 상술한 바와 같은 문제가 발생되므로, 저검화가 압연유용 탈지제, 특히 스테인리스 강판용 저검화가 압연유용 탈지제에 대한 개발이 요구된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 다양한 탈지제가 개발되고 있는데, 예를 들어, 일본 공개특허 평3-227400는 비이온 계면활성제 폴리옥시에틸렌알킬에테르 및 글리콜에테르계 화합물로 구성되었으며 또한 일본 공개특허 평11-302686는 비이온 게면활성제, 킬레이트 및 점토광물과 필요시 유기/무기 빌더등으로 구성되어 있다. 한편, 대한민국 특허 제292287호에서는 철 또는 비철 구조물의 산 세척시에, 탈지, 산세 및 방청을 단일공정으로 행할 수 있는 탈지-산세-방청용일액형 조성물을 개시하고 있으며, 이 때 탈지제에는 계면활성제 성분으로서 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐 에테르 등을 개시하고 있다.
그러나, 이와 같이 종래 기술에서는 탈지제에 첨가되는 비이온성 계면활성 제로서 노닐 페놀계열의 화합물이 첨가된 탈지제가 일반적이나, 노닐 페놀계열 화합물은 잔류 페놀로 인한 환경오염은 물론 인체에 유해하기 때문에 사용이 규제되고 있으며, 이에 따라 이를 대체할 수 있는 비이온성 계면활성제를 함유하는 탈지제의 개발이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 전술한 종래의 문제점들을 해결하기 위해 고안된 발명으로, 저검화가 압연유 및 방청유에 대한 탈지성(세정성) 및 소포성이 우수한 탈지제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 환경 및 인체에 유해한 성분을 발생하지 않는 친환경적인 저검화가 압연유 및 방청유 탈지제를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한, 저검화가 압연유용 탈지제는 수산화나트륨과 메타규산나트륨이 1:0.3~0.8중량비로 혼합된 알칼리 혼합물과 소디움글루코네이트, 오르소규산나트륨, 메타포타슘 실리케이트, 피로소디움 포스페이트, 테트라소디움 포스페이트, 트리폴리소디움 포스페이트, 헥사메타소디움 포스페이트, 수산화칼륨 및 탄산칼륨으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 빌더가 20:1.5~6.5 중량비로 혼합된 제 1 용액 및 총 중량을 기준으로 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)의 비이온성 계면활성제 7.0~20.0중량%, 소디움 나프탈렌술포네이트, 1,2-벤질이소트리아졸 및 이들의 혼합 물로부터 선택된 복합첨가제 1.2~6.5중량%, 메틸포스폰산, 디포스폰산 및 이들의 혼합물로부터 선택된 킬레이트제 0.3~1.5중량% 및 잔부 용매로 이루어진 제 2용액으로 이루어지며, 상기 제1용액과 상기 제2용액은 1:0.04-1:0.60 중량비로 혼합되어 있다
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 탈지제를 사용하므로써 압연공정 후에 스테인리스 강판에 존재하는 저검화가 압연유가 효과적으로 탈지된다.
이하 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명의 탈지제는 수산화나트륨과 메타규산나트륨의 혼합물 및 빌더를 포함하는 제 1 용액과 계면활성제, 복합첨가제 및 킬레이트제를 포함하는 제2용액으로 구성된다.
제 1용액은 수산화나트륨과 메타규산나트륨의 혼합물, 빌더 및 잔부 용매로 구성되며 이때 수산화나트륨과 메타규산나트륨의 혼합물과 빌더는 20: 1.5~6.5중량비로 혼합되는 것이 바람직하다.
수산화나트륨과 메타규산나트륨의 혼합물의 배합비는 수산화나트륨과 메타규산나트륨의 무게 중량비를 1:0.3~0.8중량비로 혼합하는 것이 바람직하다. 이 때의 혼합비가 0.3이하이면 비누화 효과가 감소되며, 0.8이상이면 용액안정성에 문제가 발생된다. 여기서 수산화나트늄과 메타규산나트륨의 혼합물은 주제로서 탈지작용을 한다.
빌더로는 소디움글루코네이트, 오르소규산나트륨, 메타포타슘 실리케이트, 피로소디움 포스페이트, 테트라소디움 포스페이트, 트리폴리소디움 포스페이트, 헥사메타소디움 포스페이트, 수산화칼륨 및 탄산칼륨으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 어느 하나 이상이 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 수산화나트륨 및 메타규산나트륨의 혼합물과 빌더는 20:1.5~6.5중량비로 혼합된다. 수산화나트륨 20중량부에 대한 빌더의 혼합비가 1.5 중량부미만인 경우, 분산효과 및 재오염방지 효과가 감소되며, 6.5중량부를 초과하면 침전이 발생하는 문제점이 있다.
상기 수산화나트륨, 메타규산나트륨 및 빌더 외에 제 1 용액은 용매로서 물을 포함하며, 물의 양은 특히 제한되지 않으며, 최종 탈지제에서 수산화나트륨과 메타규산나트륨의 농도 및 탈지제로서의 적용을 고려하여 이 기술분야에서 일반적으로 적용 가능한 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.
(단, 식중 R은 C6-C18의 알킬기, EO는 에틸렌옥사이드기, PO는 프로필렌 옥 사이드기를 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 비이온성 계면활성제는 C6~C18의 지방산알코올로부터 제조될 수 있다.
탈지제의 제 2용액에 첨가되는 상기 비이온성 계면활성제의 양은 제 2용액의 총 중량을 기준으로 7.0~20.0중량%가 바람직하다. 7.0중량% 미만인 경우에는 세정 및 분산침투 효과가 미약하며, 20.0중량%를 초과하면 용액의 안정성이 저하되고 과량의 기포가 발생하는 문제가 있다.
상기 제 2용액에 별도의 계면활성제로서 라우릴 알콜과 알킬에테르의 혼합물이 추가로 첨가될 수 있다. 상기 라우릴 알코올과 알킬에테르의 혼합물은 상기 화학식 1 의 비이온성 계면활성제 100중량부당 0 내지 40중량부의 양으로 제 2용액에 첨가될 수 있다. 라우릴 알코올과 알킬에테르의 혼합물이 40중량부를 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 1:0.04~0.60중량비로 혼합된 것이 바람직하다. 상기 혼합비율을 벗어나는 경우에는 기포발생 억제효과가 감소하게 된다.
이와 같이 본 발명에 따라 제조된 탈지제는 종래와는 달리 천연알콜 계열을 원료로 하는 비이온성 계면활성제를 사용함으로써 환경오염을 방지할 수 있으며, 스테인리스 강판의 세정성 또한 매우 우수하다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하나, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
(발명예의 탈지제 제조)
물 100g에 수산화나트륨과 메타규산나트륨의 혼합물 20g과 소디움 글루코네이트 5g을 용해한 혼합 수용액을 제 1용액으로 제조하였다. 독립적으로 물 88ml에 폴리옥시에틸렌 메틸 에테르 16g, 라우릴알콜 4.0g, 소디움 나프탈렌 술포네이트 5.5g, (1-하이드록시에틸리덴)디포스폰산 소디움염 0.8g, 디에틸렌트리아민 펜타메틸포스폰산 소디움염 1.0g 을 용해하여 제 2용액을 제조하였다. 이와 같이 제조된 제 1용액 100g와 제 2용액 20g를 혼합하여 탈지용액을 제조하였다.
실시예 2
본 실시예에서는 상기 실시예1에서 제조된 발명예의 탈지제와 시판되는 기존제품(제품명: 스트립 클리너(Strip Cleaner), 삼엽화학㈜ 제조, 비교예)과 탈지성을 비교하였다. 상기 발명예는 NaOH가 3.0중량%가 되도록 물로 희석하여 사용하였다.
탈지처리는 일반적으로 사용하는 탈지 처리 공정과 동일한 조건으로 (알칼리 탈지)→ (수세)→ (전해 탈지)→ (수세) 처리과정을 거쳤다.
전해 탈지시에는 정류기의 직류 전원을 전해 탈지 장치의 전극 및 시편에 연결하여 전류가 흐를 수 있도록 하였다. 이 때, 전 실험 과정을 통하여 시편에는 (-)극을, 다른 전극에는 (+)극을 인가하여, 시편의 표면에서는 수소 기체를 발생시키고, 반대 전극에서는 산소 기체를 발생시켰다.
탈지 후 시편에 존재하는 압연유의 양은 표면 유기 탄소 분석기로 유기 탄소량을 분석하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탈지제를 사용한 경우 스테인리스 강판에 대한 압연유의 탈지성을 나타내는 개략적인 도면이고, 도 2는 종래의 탈지제를 사용한 경우 스테인리스강판에 대한 압연유의 탈지성을 나타내는 개략적인 도면이다.
도 1 및 도2에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 탈지제(발명예, 도 1)는 기존의 탈지제(비교예, 도 2) 제품과 비교하여 강판 위에 잔류 표면 탄소량이 더 적음을 알 수 있다.
상기와 같이 탈지 처리된 시편의 탈지성 결과를 표 1에서 나열하였다.
| 구분 | 발명예 | 비교예 |
| 탈지성 (잔류표면탄소 mg/m2) | 6.24~9.13 | 33.3~45.6 |
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탈지제를 사용한 경우 스테인리스 강판에 대한 압연유의 탈지성을 나타내는 개략적인 도면이다.
도 2는 종래의 탈지제를 사용한 경우 스테인리스강판에 대한 압연유의 탈지성을 나타내는 개략적인 도면이다.
Claims (4)
- 수산화나트륨과 메타규산나트륨이 1:0.3~0.8중량비로 혼합된 알칼리 혼합물;과소디움글루코네이트, 오르소규산나트륨, 메타포타슘 실리케이트, 피로소디움 포스페이트, 테트라소디움 포스페이트, 트리폴리소디움 포스페이트, 헥사메타소디움 포스페이트, 수산화칼륨 및 탄산칼륨으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 빌더가 20:1.5~6.5 중량비로 혼합된 제 1 용액; 및총 중량을 기준으로 하기 화학식 1의 비이온성 계면활성제 7.0~20.0중량%,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,상기 제1용액과 상기 제2용액은 1:0.04-1:0.60 중량비로 혼합된, 저검화가 압연유용 탈지제.[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.)
- 제1항에 있어서, 상기 제 2용액에 라우릴알콜과 알킬에테르의 혼합물이 상기 화학식 1의 비이온성 계면활성제 100중량부당 0 내지 40중량부로 첨가된, 저검화가 압연유용 탈지제.
- 제1항에 있어서,상기 빌더는 소디움글루코네이트임을 특징으로 하는, 저검화가 압연유용 탈지제.
- 제1항에 있어서,제 1항에 있어서, 상기 탈지제는 수산화나트륨 농도가 1.0-3.5중량%이 되도록 희석하여 사용되는, 저검화가 압연유용 탈지제.
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