KR20150123223A - 수성 슬러지의 윤활성을 향상시키는 생분해성 첨가제 농축물, 이들의 용도 및 드릴링용 수성 슬러지 - Google Patents

수성 슬러지의 윤활성을 향상시키는 생분해성 첨가제 농축물, 이들의 용도 및 드릴링용 수성 슬러지 Download PDF

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Abstract

수성 슬러지의 윤활성을 향상시키며, 표준 ASTM D97에 따라 -5℃ 이하의 유동점을 가지는 생분해성 첨가제 농축물은
- 디글리세롤 모노에스테르(diglycerol monoesters) 및 디글리세롤 디에스테르(diglycerol diesters);
- 사슬 당 16~22개의 탄소 원자를 포함하는 지방 모노카르복실산(monocarboxylic fatty acids)의 산 및 에스테르 유도체;
- 수지산(resin acids)의 산 및 에스테르 유도체;
- 포화된 및 적어도 하나의 불포화물(unsaturation)에 의해 불포화된, 4개 이상의 하이드록실기(hydroxylated groups)를 포함하는 폴리올(polyol)의 모노에스테르 및 6~12개의 탄소 원자를 포함하는 지방 카르복실산의 모노에스테르; 및
- 6~12개의 탄소 원자를 포함하는 포화 디카르복실산(saturated dicarboxylic acids) 및 불포화 디카르복실산(unsaturated dicarboxylic acids)의 모노알콕실화 에스테르(monoalkoxylated esters) 및 폴리알콕실화 에스테르(polyalkoxylated esters);로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함한다.
상기 농축물은 수성 슬러지에서 이용되며, 수성 슬러지는 드릴링을 위해 이용될 수 있는 상기 농축물을 포함한다.

Description

수성 슬러지의 윤활성을 향상시키는 생분해성 첨가제 농축물, 이들의 용도 및 드릴링용 수성 슬러지{BIODEGRADABLE ADDITIVE CONCENTRATE IMPROVING THE LUBRICITY OF AQUEOUS SLUDGES, USE THEREOF AND AQUEOUS SLUDGE FOR DRILLING}
본 발명은 드릴링하는 동안이든 또는 균열을 형성하는 동안이든 수성 슬러지의 윤활성을 향상시키는 생분해성 농축물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 드릴링에서든 또는 균열에서든 상기 슬러지를 적용하는데 적합한 다른 기능상의 첨가제 중에서 첨가제로서 수상 슬러지에서의 생분해성 농축물의 용도에 관한 것이다. 마지막으로, 모든 성분을 첨가한 후 얻어진, 첨가제로 처리된 수상 슬러지는 얕은 해안의 드릴링 공정에 특히 적합하다.
큰 토목 구조물(civil engineering projects)과 같은 특정 위치는 이들의 윤활 특성 및/또는 마찰 문제가 있는, 가공, 피어싱(piercing) 및/또는 드릴링을 위한 유체로 이용된 툴(tools)의 적합한 작동을 촉진하는 마찰에 대한 저항성을 향상시키는, 많은 양의 유체 함유 첨가제를 이용한다. 그러나, 많은 양으로 이용된 유체는 이용 후 록키 스포일(rocky spoil) 형상으로 배출되어, 상기 유체가 환경에 어떠한 위험을 나타내지 않는 다는 것을 의미한다. 종종, 록키 스포일(rocky spoil)은 이용후 재처리되어야 한다. 따라서, 주요 목적은 완전히 생분해성이며 환경에 배출될 수 있는 유체를 제공하는 것이다. 특히, 해안 및 내륙 둘 다에서 드릴링 유체 및 슬러지에 적용된다.
드릴링은 석유 개발에 가장 중요하며, 드릴링은 더욱더 깊어 지는 것으로 알려져있다. 드릴링 기술은 해안, 특히 깊은 해안이든 내륙이든지, 끊임없이 개발되었고, 최근에, 수평 또는 하나 또는 두 단계로 연속 경사진 편향된 드릴링(deflected drilling)에서, 벽의 궤적이 곡선이 되어, 수원(wellhead)으로부터 적어도 몇 킬로미터 이상 또는 10 킬로미터 이상에 수평 침전물이 도달할 수 있게 한다.
가해지는 마찰력이 점점 커져서, 드릴링 유체의 윤활 특성이 증가하며, 드릴링 툴의 레벨에서 마찰력에 대한 저항성의 효과가 증가된다.
알려져있듯이, 드릴링 기술은 회전하여 구동될 때, 로크를 분쇄하여 벽에 구멍을 내는 드릴파이프(drillpipes)의 단부 위에 고정된 드릴 비트(drill bit)를 이용한다.
드릴링 공정으로서, 더욱더 작아지는 직경의 드릴 비트가 이용되며, 각각의 단계에서, 벽은 홀의 내부로 하강하는 "케이싱(casing)"이라 불리는 강관(steel tube)에 연결되며, 그 후 시멘트로 고정된다.
드릴링 동안, 드릴링 유체는 드릴 비트로 분사하여 순환되며, 드릴 비트에서 접촉부(contact zone)로 로크를 배출하여 순환되고, 그 후 "케이싱"으로부터 드릴파이프를 분리하는 환상 공간(annular space)을 통하여 벽의 상부까지 보내진다.
유체는 일반적으로 다음의 주요 기능을 수행한다:
- 드릴링 비트를 냉각시키고,
- 유체가 기술에서 "컷팅(cuttings)"이라 불리는, 광석 분말의 입자로 채워지기 때문에, 드릴링 비트의 레벨 및 환상 영역 둘 다에서, 케이싱 및 드릴파이프 사이의 금속/금속 마찰력 및 금속/로크 마찰력을 감소시키며,
- 외부로 돌 부스러기(rock debris)를 배출시키고,
- 붕괴되는 것을 반지하기 위하여 홀의 벽으로 압력을 생성하며,
- 제어를 유지하고 펑크(blowout)를 방지하기 위하여, 벽의 하부 및 표면 사이의 압력의 균형을 맞춘다.
심해 드릴링의 경우, 4~5℃에 가까운 물의 온도는 낮은 온도에서 드릴링 유체의 점도를 우수하게 제어할 필요가 있다.
특히, 다양한 타입의 드릴링 유체 또는 슬러지는 US 2,816,073에 기술한대로, 밀도 및 유동학적 특성을 조절하기 위하여 물 및 첨가제를 함유하는 수성 유체, 유상 유체 및 유중 수형(water-in-oil) 타입의 에멀젼 또는 이와 반대인 에멀젼와 같이 이전부터 이용되어 왔다.
수성 슬러지에 있어서, 드릴링 유체는 물이며; 일반적으로 수성 슬러지는 매우 기술적이지 않은 적용을 위해 및 매우 얕은 내륙 또는 해안 드릴링(몇 미터)을 위해 제공된다.
높은 비율의 물을 포함하는 유체의 경우, 툴, 밀도 및 점도의 조절의 차단을 야기할 수 있는, 슬러지의 초과 산성 및 염기성과 같은 다양한 문제점이 발생하며, 드릴링 툴 및 툴-로크(tool-rock)의 레벨에서 마찰 문제에 직면한다. 마찰 문제점은 수성 슬러지의 윤활 능력의 문제를 발생시켜, 윤활 첨가제라 불리는 첨가제 및/또는 내마모 첨가제(anti-wear additives) 및/또는 감마찰 첨가제(anti-friction additives)로 윤활성을 향상시킨다.
슬러지의 윤활성의 개선은 많은 연구에 주제였으며, 이러한 수성 슬러지의 윤활성을 측정하는 다양한 방법이 개시되었다.
특허권 US2010/0305009에 있어서, 발명자는 70중량% 이상의 물을 포함하는 수성 슬러지에서 올리고글리세롤 에스테르(oligoglycerol esters)의 용도를 추측하였다. 더 특히, 올리고글리세롤 에스테르는 2~18개의 탄소 원자를 포함하는 지방산의 에스테르, 단일 불포화 지방산 에스테르 및 다가 불포화 지방산 에스테르, 특히 올레산, 리놀레산(linoleic acid) 및/또는 리놀렌산의 에스테르 또는 송유(pine oil)(톨유(tall oil)) 지방산의 에스테르의 형상으로, 20~45중량%의 글리세롤, 20~40중량%의 디글리세롤(diglycerol), 10~20중량%의 트리글리세롤(triglycerol), 1~10중량%의 테트라글리세롤 및 0.5~5중량%의 펜타글리세롤(pentaglycerol)을 포함한다.
특허권 US3047493에 있어서, 수성 슬러지의 윤활성을 향상시키기 위하여, 수성 슬러지에 포화 지방산, 단일 불포화 지방산 및 다가 불포화 지방산 및 수지산(resin acids)을 포함하는 톨유 타입의, 0.3~7중량%의 유기 카르복실산 화합물 또는 사슬 당 12~18개의 탄소 원자를 가지는 지방산의 트리글리세라이드(triglycerides)를 첨가하는 것이 제안되었다. 이러한 생성물의 혼화성(miscibility)을 향상시키기 위하여, 비이온계 계면 활성제와 같은 유화제, 클레이(슬러지의 0.25~20중량%), 리그닌 또는 칼슘 리그노술포네이트(lignosulphonate) 또는 칼슘 알카릴 술포네이트와 같은 술포네이트 유도체를 첨가하는 것이 제안되었다.
특허권 US 4409108에 있어서, 조성물은 툴의 이동부 및 인접 표면 사이의 수성 유체에 대한 마찰 저항성을 감소시키기 위해 제안되며, 상기 조성물은 최대 5중량%의 냄새 가리움제(odour masking agent)의 조성물, 5~60중량%의, 글리세롤 모노올레이트(glycerol monooleate) 및 글리세롤 디올레이트(glycerol dioleate)의 50/50 혼합물 및 10~90중량%의 알코올 또는 10~90중량%의, 7~10개의 탄소 원자를 가지는 알코올을 포함하며, 상기 알코올은 필수적으로 선형이다.
특허권 US 6806235에서, 수성 드릴링 유체에 톨유 지방산으로부터 유도된 부분 글리세라이드(partial glyceride)를 포함하는 윤활 화합물을 첨가하여 수성 드릴링 유체의 윤활성을 향상시키는 방법이 제안되었다. 부분 글리세라이드는 바람직하게 0℃ 이하의 유동점을 가진다. 수성 드릴링 유체는 90중량% 이상의 물 및 1~3중량%의 부분 글리세라이드를 포함한다. 부분 글리세라이드가 수불용성(water-insoluble)임에 따라, 1:10~1:20의 부분 글리세라이드에 대한 계면 활성제의 비율로 선택적으로 혼합된, 선형 지방산의 술포네이트 및 설페이트의 그룹에서 음이온성 계면활성제가 첨가된다.
이러한 특허권에서 수성 드릴링 슬러지에 직면한 다양한 첨가제의 윤활성을 측정하기 위하여, 주어진 적용에 필수적인 모든 성분을 포함하는 수성 슬러지의 전단 강도(shear strength)를 측정하는 팔레스법(Falex method)만 특정 특허권에 개시된다. 본 발명에 있어서, 수성 슬러지 및 물의 윤활성을 향상시키는 능력을 가지는 화합물의 스크리닝(screening)이 이후에 각각의 성분을 슬러지에 첨가하여 수행된다. 스크리닝은 고진동 왕복 리그(high-frequency reciprocating rig; HFRR)법으로 알려진 측정 방법을 이용하여 수행된다. 상기 검사는 115분으로 고정된 검사 시간, 수성 매트릭스 및 주위 온도(ambient temperature)(25℃)에 대응하는 온도에 대하여, 표준 ISO 12156-1의 작동 조건을 재생하여 조성물의 윤활성을 측정할 수 있다.
출원자의 주요 목적 중 하나는 이용 후 배출될 수 있는 환경에 대하여 첨가재의 완전히 생분해가능한 특성을 유지하는 동안 상용가능한 첨가제의 것 보다 큰 윤활성 효과를 얻는 것이다. 또한, 이러한 첨가제는 설페이트 및 술포네이트 유도체의 첨가 없이 수혼화성(water-miscible)일 수 있다.
다른 목적은 물의 유동점 보다 낮은, 즉 0℃ 이하 및 -5℃ 이하의, 표준 ASTM D97에 따라 측정된 유동점을 가지는 첨가제를 이용하는 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 수성 슬러지의 윤활성을 향상시키는, -5℃ 이하의 표준 ASTM D97에 따른 유동점을 가지는, 수성 슬러지용 생분해성 첨가제 농축물에 있으며, 상기 농축물은 디글리세롤 모노에스테르 및 디에스테르, 산 및 사슬당 16~22개의 탄소 원자를 포함하는 모노지방 카르복실산의 에스테르 유도체 , 산 및 수지산의 에스테르 유도체, 4개 이상의 하이드록실기(hydroxylated groups)를 포함하는 폴리올의 모노에스테르 및 6~12개의 탄소 원자를 포함하는 지방 카르복실산의 모노에스테르, 포화된 및 적어도 하나의 불포화물(unsaturation)에 의해 불포화된, 4개 이상의 하이드록실기(hydroxylated groups)를 포함하는 폴리올(polyol)의 모노에스테르 및 6~12개의 탄소 원자를 포함하는 지방 카르복실산의 모노에스테르 및 6~12개의 탄소 원자를 포함하는 포화 디카르복실산(saturated dicarboxylic acids) 및 불포화 디카르복실산(unsaturated dicarboxylic acids)의 모노알콕실화 에스테르(monoalkoxylated esters) 및 폴리알콕실화 에스테르(polyalkoxylated esters)로 이루어진 그룹으로 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따라, 생분해성 첨가제 농축물은 디글리세롤 모노에스테르 및 디글리세롤 디에스테르, 산 및 사슬당 16~22개의 탄소 원자를 포함하는 모노지방 카르복실산의 에스테르 유도체, 산 및 수지산의 에스테르 유도체, 포화 및 적어도 하나의 불포화에 의해 불포화된, 4개 이상의 히드록실기를 포함하는 폴리올 및 6~12개의 탄소 원자를 포함하는 지방 카르복실산의 모노테스테르, 및 6~12개의 탄소 원자를 포함하는 포화 디카르복실산 및 불포화디카르복실산의 모노알콕실화 에스테르 및 폴리알콕실화 에스테르로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물로만 구성된다.
바람직하게, 수성 슬러지의 윤활성에 영향을 미치는 활성 물질은 최소 분산가능한 물질의 용해 이외에 슬러지의 윤활성에 대하여 시너지 효과가 관찰되는 다른 활성 물질과 혼합하거나 또는 단독으로 이용될 수 있다. 따라서, 생분해성 첨가제 농축물은 다음으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다:
- 디글리세롤 모노에스테르 및 디에스테르;
- 산 및 사슬당 16~22개의 탄소 원자를 포함하는 모노지방 카르복실산의 에스테르 유도체; 및
- 선택적으로 포화된 및 적어도 하나의 불포화에 의해 불포화된, 4개 이상의 하이드록실기를 포함하는 폴리올의 모노에스테르 및 6~12개의 탄소 원자를 포함하는 지방 카르복실산의 모노에스테르, 6~12개의 탄소 원자를 포함하는 포화 디카르복실산 및 불포화 디카르복실산의 모노알콕실화 에스테르 및 폴리알콕실화 에스테르산 또는 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물과 혼합된, 산 및 수지산의 에스테르 유도체.
일 실시예에 따라, 생분해성 첨가제 농축물을 다음으로 이루어진 그룹으로 부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다:
- 디글리세롤 모노에스테르 및 디에스테르;
- 산 및 사슬당 16~22개의 탄소 원자를 포함하는 모노지방 카르복실산의 에스테르 유도체; 및
- 포화된 및 적어도 하나의 불포화에 의해 불포화된, 4개 이상의 하이드록실기를 포함하는 폴리올의 모노에스테르 및 6~12개의 탄소 원자를 포함하는 지방 카르복실산의 모노에스테르, 6~12개의 탄소 원자를 포함하는 포화 디카르복실산 및 불포화 디카르복실산의 모노알콕실화 에스테르 및 폴리알콕실화 에스테르산 또는 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물과 혼합된, 산 및 수지산의 에스테르 유도체.
포화된 및 적어도 하나의 불포화에 의해 불포화된, 4개 이상의 하이드록실시를 포함하는 폴리올의 모노에스테르 및 6~12개의 탄소 원자를 포함하는 지방 카르복실산의 모노에스테르, 6~12개의 탄소 원자를 포함하는 포화 디카르복실산 및 불포화 디카르복실산의 모노알콕실화 에스테르 및 폴리알콕실화 에스테르는 용매화(solvation) 특성을 가진다.
따라서, 디글리세롤 모노에스테르 및 디글리세롤 디에스테르의 혼합물 또는 소르비톨(sorbitol) 또는 소르비탄(sorbitan)과 같은 폴리올의 모노에스테르와 지방산 및/또는 수지산의 혼합물은 물에 대한 용해성을 허용하며, 상기 농축물의 농도가 200중량ppm에 도달하면, 선행 기술에 개시된 것 보다 더 낮은, 물의 활성 물질의 양에 대하여 물의 윤활성을 향상시킨다.
바람직하게, 첨가제 농축물은 16~22개의 탄소 원자를 포함하는 적어도 하나의 포화 모노지방 카르복실산 에스테르 또는 적어도 하나의 다가 불포화 포노지방 카르복실산 에스테르로부터 얻어진 디글리세롤 모노에스테르 및 디글리세롤 디에스테르의 혼합물을 포함할 것이다. 바람직하게, 혼합물은 혼합물의 30~60중량%의 디글레세롤 모노에스테르 함량 및 혼합물의 40~70중량%의 디글리세롤 디에스테르 함량을 포함할 것이며, 에스테르기는 16~22개의 탄소 원자를 포함하는 적어도 하나의 포화 선형 지방산 에스테르 또는 적어도 하나의 불포화 선형 지방산 에스테르로부터 얻어진다.
바람직하게, 디글리세롤 모노에스테르/디에스테르 혼합물은 디글리세롤의 지방산 메틸 에스테르의 에스테르교환(transesterification) 반응에 의해 얻어진다. 따라서, 상기 디글리세롤 모노에스테르/디에스테르 혼합물은 최대 20중량%의 디글리세롤 트리에스테르 및 8% 미만의 디글리세롤 테트라에스테르를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 농축물은 아비에트산(abietic acid)의 그룹 및 이들의 유도체로부터 선택된 적어도 하나의 수지산과 선택적으로 혼합된, 적어도 하나의 산 또는 16~22개의 탄소 원자를 포함하는 선형 모노지방 카르복실산 에스테르 유도체로 이루어진 최대 50중량%의 활성 물질을 포함할 수 있다.
화합물이 수용성이 아니기 때문에, 화합물은 이들을 용해할 수 있는 용매 또는 다른 활성 물질을 첨가하여 물해 용해된다.
따라서, 본 발명에 따른 농축물은 포화된 및 적어도 하나의 불포화에 의해 불포화된, 5~10개의 하이드록실기를 포함하는 폴리올 모노에스테르 및 6~12개의 탄소 원자를 포함하는 지방 카르복실산, 선형 디카르복실산의 폴리에톡실화 에스테르로부터 선택된 용매화 특성을 가지는 50~99중량%의 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 예시는 디카르복실산의 에톡실화 에스테르로 주로 구성된 제품 NYCOBASE이다.
제 1 실시예에서, 농축물은 50~100중량%의 디글리세롤 모노에스테르 및 디에스테르 혼합물 및 선택적으로 아비에트산의 그룹 및 이들의 에스테르 유도체로부터 선택된 적어도 하나의 수지산과 혼합된, 0~50중량%의, 적어도 하나의 산 또는 16~22개의 탄소 원자를 포함하는 선형 모노지방 카르복실산의 에스테르 유도체를 포함할 것이다.
제 2 실시예에서, 농축물은 선택적으로 아비에트산의 그룹 및 이들의 유도체로부터 선택된 적어도 하나의 수지산과 선택적으로 혼합된, 1~50중량%의, 적어도 하나의 산 또는 16~22개의 탄소 원자를 포함하는 선형 모노카르복실산의 에스테르 유도체 및 50~99중량%의, 포화된 및 적어도 하나의 불포화에 의해 불포화된, 5~10개의 하이드록실기를 포함하는 폴리올의 모노에스테르 및 6~12개의 탄소 원자를 포함하는 지방 카르복실산의 모노에스테르 또는 선형 디카르복실산의 폴리에톡실화 에스테르를 포함할 수 있다.
포로리올 모노에스테르 중에서, 소르비탄 라우레이트(sorbitan laurate)가 바람직하며, 상기 에스테르는 선택적으로 에톡실화된다.
바람직하게, 농축물은 산 혼합물 또는 주로 C16~C22의 선형 모노지방 카르복실산의 혼합물로 이루어진 조성물로부터 얻어진 에스테르 혼합물을 포함한다.
특히, 상기 지방산 기반의 바람직한 조성물은 천연 기원이며, 즉 식물성 기원 및/또는 동물성 기원이나 화석 기원이 아닌 본 발명의 의미 내에 있다.
주로 C16~C22의 모노지방 카르복실산으로 이루어진 조성물은 예를 들어 천연 오일 및/또는 유전변형된 식물성 오일 또는 동물성 지방을 가수분해 하여 얻어질 수 있으며, 땅콩 기름, 팜유, 올리브유, 유채씨유, 면실유, 옥수수 기름, 해바라기 기름, 콩기름, 플락스(flax) 오일 또는 공업용 우지(tallow oils) 및/또는 라드로부터 유도된 지방산이 언급될 수 있다.
본 발명에 있어서, 주로 C16~C22의 모노카르복실산 지방산(들)로 이루어진 조성물은 C16~C22의 모노지방 카르복실산(들)의 농도가 조성물의 전체 질량에 기반하여 60~100%를 나타내는 임의의 조성물을 의미한다. 일반적으로, 조성물은 모노지방 카르복실산을 포함하며, 탄화수소 사슬은 16개 미만의 탄소 원자를 가지거나 22개 이상의 탄소 원자를 가진다. 주로 C16~C22의 모노지방 카르복실산(들)로 이루어진 조성물은 선택적으로 수지산을 포함한다. 바람직하게, 수지산의 농도는 최대 40질량%의 산(지방산+수지산) 및 바람직하게 산(지방산+수지산)의 전체 질량의 5% 미만을 나타낸다.
수지산 중에서, 아비에트산(abietic acids), 디하이드로아비에트산(dihydroabietic acids), 테트라하이드로아비에트산(tetrahydroabietic acids), 데하이드로아비에트산(dehydroabietic acids), 네오아비에트산(neoabietic acids), 피마릭산(pimaric acid), 레보피마릭산(laevopimaric acid)이 비제한적으로 언급될수 있다.
주로 16~C22의 모노카르복실산 지방산(들)로 이루어지며 수지산을 포함하는 조성물은 톨유, 목재 펄프(wood pulp)의 제조 부산물(by-product)를 증류하여 얻어질 수 있다: 용어 톨유 지방산(tall oil fatty acids; TOFAs)이 이용된다. TOFAs는 예를 들어 상표명 PC 30, PC 31 및 PC 32 하에 TOTAL ADDITIFS & CARBURANTS SPECIAUX사에 의해 판매된다. 이러한 상용 혼합물에 있어서, 수지산은 일반적으로 산(지방산+수지산)의 전체 중량의 10질량% 미만 및 바람직하게 5질량% 미만이다.
본 발명에 있어서 산의 에스테르는 바람직하게 글리세롤의 에스테르 및 TOFA의 에스테르이다.
본 발명의 두 번째 목적은 드릴링 동안 툴의 레벨에서 슬러지의 윤활성을 향상시키기 위하여 물에 대하여 최대 10,000중량ppm의 함량을 가지는, 수성 슬러지에서의 첨가제 농축물의 용도에 관한 것이다.
첨가제 농축물의 용도는 슬러지의 물에 대하여 본 발명에 따른 바람직하게 200~5000중량ppm의 첨가제 농축물을 첨가하여 이루어진다.
본 발명의 세 번째 목적은 특히 슬러지의 적용 타입에 의존하는 기능성 첨가제와 결합하여, 직면한 슬러지의 PH 및 밀도를 조절할 수 있는 화합물의 존재 하에, 상술된대로, 200~5000ppm의 첨가제 농축물을 포함하는 수성 슬러지에 있다.
본 설명의 마지막으로, 실례가 본 발명의 범위를 제한 하지 않고 본 발명의 설명을 목적을 위하여 제공된다.
실례 1
본 예시는 본 발명에 따른 다양한 첨가제 농축물 및 상기 첨가제 농축물로부터 제조될 수 있는 수성 슬러지의 설명을 목적으로 한다.
첨가제 농축물은 Ci로 및 본 발명에 따른 슬러지는 Bi로 참조될 것이며; 이들은 각각 다음의 표 1 및 표 2에 나타내어 진다.
디글리세롤 에스테르
(중량%)		 PC32
(중량%)		 글리세롤의 에스테르 및 PC 32의 에스테르
(중량%)		 소르비탄 라우레이트
(중량%)		 나이코베이스(Nycobase) 618
(중량%)
C1 100
C2 100
C3 50 50
C4 100
C5 50 50
C6 1 99
C7 10 90
C8 1 99
C9 10 90
C10 50 50
C11 1 99
C12 10 90
표 1의 첨가제 농축물로부터 제조된 수성 슬러지는 표 2에 나타낸다. 각각의 슬러지에 대하여, 마모 직경(wear diameter)은 ISO 12156-1로부터 유도된 HFRR법에 의해 측정된다. 마모 직경은 마찰 계수의 측정으로 보충된다.
슬러지 첨가제 농축물 농축물 함량
(질량ppm)		 마모 직경
(미크론)		 마찰 계수
B0 --- --- 458 0.419
B1 C1 200 239 0.186
B2 C1 500 207 0.177
B3 C1 10000 178 0.123
B4 C2 200 344 0.210
B5 C2 500 260 0.190
B6 C2 10000 210 0.185
B7 C3 200 180 0.064
B8 C3 10000 130 0.051
B8 C4 200 194 0.164
B9 C4 500 174 0.132
B10 C4 10000 131 0.102
B11 C5 200 260 0.218
B12 C5 10000 174 0.073
B13 C6 200 352 0.284
B14 C6 10000 188 0.182
B15 C7 200 387 0.286
B16 C7 500 230 0.237
B17 C7 10000 177 0.148
B18 C8 200 453 0.258
B19 C8 500 245 0.264
B20 C8 10000 190 0.185
B21 C9 200 379 0.287
B22 C9 500 250 0.255
B23 C9 10000 213 0.179
B24 C10 200 237 0.215
B25 C10 500 224 0.197
B26 C10 10000 163 0.139
B27 C11 200 180 0.064
B28 C12 200 352 0.261
B29 C12 500 234 0.245
B30 C12 10000 175 0.182
표 2에서, 첨가제 농축물에 따라 마찰 계수가 감소할 수 있는지를 볼 수 있다. 사실상, 본 발명에 따른 첨가제에서 얻어진 마찰 계수는 슬러지 BO의 참고 값인, 항상 0.419 미만이다. 물에서 첨가제 농축물이 500중량ppm에 도달할 때, 유체의 윤활성이 상당히 감소하며, 마모 직경 및 마찰 계수의 감소에 영향을 미친다.
실례 2
본 예시는 HFRR 방법 및 상용가능한 "Radiagreen EME salt"의 특성에 대한 마찰 계수의 측정에 의한 슬러지의 윤활성의 향상으로, 본 발명에 따른 수성 슬러지의 특성과 비교하는 목적이 있다.
슬러지 첨가제 농축 농축물 함량
(질량ppm)		 염도 마모 직경
(미크론)		 마찰 계수
B'0 --- --- ---
B'1 C1 10000 --- 178 0.123
B'2 C4 10000 --- 131 0.102
B'3 Radiagreen EME Salt 10000 --- 157 0.139
B'4 --- --- TH301
610 0.387
B'5 C1 200 TH30 627 ---
B'6 C1 10000 TH30 223 0.129
B'7 C4 200 TH30 442 ---
B'8 C4 500 TH30 200 ---
B'9 C4 10000 TH30 158 0.102
B'10 C5 200 TH30 492 ---
B'11 C5 500 TH30 195 ---
B'12 C5 10000 TH30 151 0.119
B'13 C10 200 TH30 477 ---
B'14 C10 500 TH30 181 ---
B'15 C10 10000 TH30 140 0.125
B'16 Radiagreen EME Salt 200 TH30 204 ---
B'17 Radiagreen EME Salt 500 TH30 190 ---
B'18 Radiagreen EME Salt 10000 TH30 160 0.120
0.333g/L의 CaCl2 함량에 대응함
본 발명에 따른 첨가제 농축물로 얻어진 마모 결과는 500중량ppm부터 상용 첨가제와 유사한 특성을 가지는 것을 증명하였다.

Claims (14)

  1. 수성 슬러지의 윤활성을 향상시키며, 표준 ASTM D97에 따라 -5℃ 이하의 유동점을 가지는 생분해성 첨가제 농축물에 있어서,
    상기 생분해성 첨가제 농축물은
    - 디글리세롤 모노에스테르(diglycerol monoesters) 및 디글리세롤 디에스테르(diglycerol diesters);
    - 사슬 당 16~22개의 탄소 원자를 포함하는 지방 모노카르복실산(monocarboxylic fatty acids)의 산 및 에스테르 유도체;
    - 수지산(resin acids)의 산 및 에스테르 유도체;
    - 포화된 및 적어도 하나의 불포화물(unsaturation)에 의해 불포화된, 4개 이상의 하이드록실기(hydroxylated groups)를 포함하는 폴리올(polyol)의 모노에스테르 및 6~12개의 탄소 원자를 포함하는 지방 카르복실산의 모노에스테르; 및
    - 6~12개의 탄소 원자를 포함하는 포화 디카르복실산(saturated dicarboxylic acids) 및 불포화 디카르복실산(unsaturated dicarboxylic acids)의 모노알콕실화 에스테르(monoalkoxylated esters) 및 폴리알콕실화 에스테르(polyalkoxylated esters);로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 생분해성 첨가제 농축물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 생분해성 첨가제 농축물은
    포화된 및 적어도 하나의 불포화물(unsaturation)에 의해 불포화된, 상기 4개 이상의 하이드록실기(hydroxylated groups)를 포함하는 상기 폴리올(polyol)의 모노에스테르 및 6~12개의 탄소 원자를 포함하는 상기 지방 카르복실산의 모노에스테르; 및 6~12개의 탄소 원자를 포함하는 상기 포화 디카르복실산(saturated dicarboxylic acids) 및 상기 불포화 디카르복실산(unsaturated dicarboxylic acids)의 상기 모노알콕실화 에스테르(monoalkoxylated esters) 및 상기 폴리알콕실화 에스테르(polyalkoxylated esters); 또는 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된, 용매화 특성(solvation properties)을 가지는 적어도 하나의 화합물과 선택적으로 혼합된,
    - 상기 디글리세롤 모노에스테르(diglycerol monoesters) 및 상기 디글리세롤 디에스테르(diglycerol diesters);
    - 사슬 당 16~22개의 탄소 원자를 포함하는 상기 지방 모노카르복실산(monocarboxylic fatty acids)의 산 및 에스테르 유도체; 및
    - 상기 수지산(resin acids)의 산 및 에스테르 유도체;로 이루어진 그룹으로 부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 생분해성 첨가제 농축물.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 디글리세롤 모노에스테르 및 상기 디글리세롤 디에스테르는 상기 농축물과 함께 첨가되며,
    상기 디글리세롤 모노에스테르의 함량은 혼합물의 30~60중량%이며,
    상기 디글리세롤 디에스테르의 함량은 혼합물의 40~70중량%이고,
    에스테르기(ester group)는 16~22개의 탄소 원자를 포함하는 적어도 하나의 포화 선형 지방산(saturated linear fatty acid) 및/또는 불포화 선형 지방산(unsaturated linear fatty acid)으로부터 얻어지는, 생분해성 첨가제 농축물.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 생분해성 첨가제 농축물은 아비에트산(abietic acid)의 그룹 및 이들의 유도체로부터 선택된 적어도 하나의 수지산과 선택적으로 혼합된, 최대 50중량%의, 16~22개의 탄소 원자를 포함하는 적어도 하나의 산 유도체 또는 선형 지방 모노 카르복실산의 에스테르 유도체를 포함하는, 생분해성 첨가제 농축물.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 생분해성 첨가제 농축물은 포화된 및 적어도 하나의 불포화물(unsaturation)에 의해 불포화된, 5~10개의 하이드록실기를 포함하는 폴리올의 모노에스테르 및 6~12개의 탄소 원자를 포함하는 지방 카르복실산의 모노에스테르 또는 선형 디카르복실산의 폴리에톡실화 에스테르로부터 선택된, 50~99중량%의, 용매화 특성을 가지는 적어도 하나의 화합물을 포함하는, 생분해성 첨가제 농축물.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 생분해성 첨가제 농축물은 50~100중량%의 디글리세롤 모노에스테르 및 디글리세롤 디에스테르 혼합물; 및
    상기 아비에트산의 그룹 및 이들의 에스테르 유도체로부터 선택된 적어도 하나의 수지산과 선택적으로 혼합된, 0~50%의, 16~22개의 탄소 원자를 포함하는 적어도 하나의 산 또는 선형 지방 모노카르복실산 에스테르 유도체;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 생분해성 첨가제 농축물.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 생분해성 첨가제 농축물은 아르베트산의 그룹 및 이들의 유도체로부터 선택된 적어도 하나의 수지산 및/또는 상기 수지산의 에스테르 유도체와 선택적으로 혼합된, 1~50중량%의, 16~22개의 탄소 원자를 포함하는 적어도 하나의 산 또는 선형 지방 모노 디카르복실산 에스테르 유도체; 및
    포화된 및 적어도 하나의 불포화물에 의해 불포화된, 5~10개의 하이드록실기를 포함하는 폴리올의 모노에스테르 및 6~12개의 탄소 원자를 포함하는 지방 카르복실산의 모노에스테르 또는 선형 디카르복실산의 폴리에톡실화 에스테르로부터 선택된, 50~99중량%의, 용매화 특성을 가지는 적어도 하나의 화합물;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 생분해성 첨가제 농축물.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 용매화 특성을 가지는 상기 화합물은 소르비탄 라우레이트(sorbitan laurate)인 것을 특징으로 하는, 생분해성 첨가제 농축물.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 생분해성 첨가제 농축물은 적어도 하나의 수지산과 선택적으로 혼합된, 주로 C16~C22의 상기 선형 지방 모노카르복실산의 혼합물로 이루어진 조성물로부터 얻어지는 산 혼합물 또는 에스테르 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 생분해성 첨가제 농축물.
  10. 제 9항에 있어서,
    주로 지방산의 혼합물로 이루어진 조성물은 천연 기원(natural origin), 즉 식물성 기원(vegetable origin) 및/또는 동물성 기원(animal origin)인 것을 특징으로 하는, 생분해성 첨가제 농축물.
  11. 제 9항 및 제 10항에 있어서,
    주로 상기 지방산의 혼합물로 이루어진 상기 조성물은 최대 40중량%의 수지산 조성물을 포함하며, 바람직하게 5중량% 미만의 수지산을 포함하는 것을 특징으로 하는, 생분해성 첨가제 농축물.
  12. 상기 수성 슬러지의 윤활성을 향상시키도록, 최대 10,000중량ppm의 첨가제 농축물의 물에서의 함량을 포함하는 수성 슬러지에서 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 따른 첨가제 농축물의 이용.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 첨가제 농축물 함량은 상기 슬러지의 물에 대하여 200~5000ppm인 것을 특징으로 하는, 첨가제 농축물의 이용.
  14. 특히 슬러지의 적용 타입에 적합한 기능성 첨가제와 결합하여, 슬러지의 pH 및 밀도를 조정할 수 있는 화합물의 존재 하에, 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따라 200~5000중량ppm의 첨가제 농축물을 포함하는, 수성 슬러지.
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