KR100243547B1 - 청관제조성물 및 이를 이용한 방청제 및 청관제의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 규산나트륨(Sodium Silicate)을 주원료로하는 산업용 청관제 조성물 및 이를 이용한 방청제 및 청관제의 제조 방법에 관한 것으로, 이산화규소 50∼75wt%, 산화나트륨 15∼25wt%, 수산화나트륨 15∼25wt%, 아황산나트륨 0∼5wt% 및 인산 0∼10wt%를 균일하게 혼합하고 고온에서 용융한 다음, 실온에서 냉각, 고상화시킨 다음 액상화 청관제를 제조하므로서 값이 싸고 청관 효과가 우수할 뿐만 아니라 부식방지를 위한 다양한 기능을 기대할 수 있으며, 녹과 스케일의 방지가 용이하고 환경오염을 거의 유발하지 않는 청관제를 얻을 수 있었다.

Description

[발명의 명칭]

청관제 조성물 및 이를 이용한 방청제 및 청관제의 제조방법

[발명의 상세한 설명]

[발명의 목적]

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 청관제 조성물 및 이를 이용한 방청제 및 청관제의 제조 방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 이산화규소 50∼75wt%, 산화나트륨 15∼25wt%, 수산화나트륨 15∼25wt%, 아황산나트륨 0∼5wt% 및 인산 0∼10wt%를 균일하게 혼합하고 고온에서 용융한 다음, 실온에서 냉각, 고상화시켜 청관제를 제조함을 특징으로 하는 청관제 조성물 및 이를 이용한 방청제 및 청관제의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 항상 물에 잠겨 있는 금속 또는 비철 금속관이나 각종 배관 등의 표면은 여러 가지 부식 인자에 의하여 표면이 부식되거나 스케일이 적층되어 관 내부면적을 축소시켜 용수 순환 기관의 고장을 초래하므로서 생산성 저하 및 경제적 손실을 가져오며, 녹물이 순환되어 여러 가지 문제점이 발생하게 되고, 특히 수돗물이 통과하는 금속관의 경우에는 물에 함유된 탄산칼슘 성분이 금속 표면에 침적되어 스케일이 형성된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 여러 종류의 금속관의 스케일 방지제, 청정제 또는 청관제가 개발되고 있으며, 규산염계 청관제와 인산염계 청관제가 주로 사용되고 있다.

규산염계 청관제는 규산메타나트륨(Na₂SiO₃)을 주성분으로 하는 것으로 규산메타나트륨은 물에 첨가되면 Fe(OH₃)와 반응하여 FeSiO₃를 형성함으로서 금속 표면에 피막을 형성하는 동시에 탄산칼슘 분자와 이온 결합하여 스케일화를 방지하지만, 고순도의 규산염을 얻기 어려울 뿐만 아니라 값이 고가이고, 단일 규산염의 화학적 기능만으로는 부식 방지를 위한 다양한 기능을 기대하기 어렵다는 문제점이 있다.

한편, 인산염계 청관제는 주로 금속의 녹을 제거하거나 금속 표면의 기름막을 제거하는데 사용되고 있지만, 수질의 수소 이온 농도가 5-6일 경우에는 효과가 저하되고 중성의 수질에서만 효과를 기대할 수 있으며, 온수에 사용할 때 방청 성분이 가수분해되어 효과가 저하되고, 구리관에 사용하면 물에 불용성인 피로인산 구리가 생성되어 배관의 수명을 단축시키고, 열교환용 배관 등에 사용할 때 슬라임이 형성되어 열전달 및 순환을 방해할 우려가 있고, 경제적으로 값이 비싼 결점이 있다.

더욱이, 인산염은 수중에 다량 용해될 때 부영양화를 촉진하고 수중의 녹조류나 적조류의 번성을 촉진시키고, 부영양화 현상이 일어나면 수중의 산소 결핍으로 인하여 어류를 비롯한 미생물이 폐사되기 때문에 환경보호의 차원에서 합성세제에 인산염을 첨가하는 것 조차도 규제되고 있는 실정이다.

또한, 종래의 청관제는 금속관 등의 청관 목적을 달성할 수 있지만, 금속관의 부식으로 납이 추출되는 유해한 문제점이 있어서 수도관, 음용수 등의 용수관에 사용할 때는 상당한 주의가 요구된다.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]

따라서, 본 발명의 목적은 값이 싸고 청관 효과가 우수할 뿐만 아니라 부식 방지를 위한 다양한 기능을 기대할 수 있으며, 녹과 스케일의 방지가 용이하고 환경오염을 거의 유발하지 않는 청관제 조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 목적의 청관제의 조성물을 이용하여 청관제를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적 뿐만 아니라 용이하게 표출될 수 있는 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 이산화규소 50∼75wt%, 산화나트륨 15∼25wt%, 수산화나트륨 15∼25wt%, 아황산나트륨 0∼5wt% 및 인산 0∼10wt%를 균일하게 혼합하고 고온에서 용융한 다음, 실온에서 냉각, 고상화시켜 청관제를 제조하므로서 값이 싸고 청관 효과가 우수할 뿐만 아니라 부식 방지를 위한 다양한 기능을 기대할 수 있으며, 녹과 스케일의 방지가 용이하고 환경오염을 거의 유발하지 않는 효과를 얻을 수 있었다.

[발명의 구성 및 작용]

본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 주 원료는 규산나트륨(Sodium Silicate)을 원칙으로 한다.

청관제 조성물은 이산화규소 50∼75wt%, 산화나트륨 15∼25wt%, 수산화나트륨 15∼25wt%, 아황산나트륨 0∼5wt% 및 인산 0∼10wt%로 구성되는 것으로 특징지워진다.

또한, 본 발명의 청관제 제조 방법은 이산화규소 50∼75wt%, 산화나트륨 15∼25wt%, 수산화나트륨 15∼25wt%, 아황산나트륨 0∼5wt% 및 인산 0∼10wt%를 균일하게 혼합하고 고온에서 용융한 다음, 실온에서 냉각, 2차 공정으로 액상화시키는 것으로 특징지워진다.

본 발명에서 사용되는 이산화규소와 인산은 금속 표면에 강력한 방청 피막을 형성하지만, 인산은 부영양화와 적조 현상을 일으키는 오염원이 되므로 가능한 한 사용량을 감소시키는 것이 바람직하다.

또한, 산화나트륨, 수산화나트륨 및 아황산나트륨은 상호 보조 작용을 하여 음이온 형상을 양이온 형상으로 이온화시켜 청정 효과를 나타내고, 구리, 철, 마그네슘 등의 금속 이온과 착염을 형성하여 금속 이온의 활성화를 방지하여 방청 효과를 나타낼 뿐만 아니라 금속 표면의 부식 인자를 분산시켜 이온의 활성화 억제로 방청 효과를 나타내게 된다.

이산화규소가 50wt% 미만으로 사용될 경우에는 청정, 청관 효과가 미약하며, 75wt%를 초과하여 사용될 경우에는 첨가 상승 효과가 미약하고 부식 방지 효과가 저해되는 단점이 있었다.

또한, 산화나트륨 및 수산화나트륨이 각각 15wt% 미만일 경우에는 음이온 형상을 양이온 형상으로 이온화시키는 작용이 미약해지거나 구리, 철, 마그네슘 등의 금속 이온과 착염을 형성하여 금속 이온의 활성화를 방지하는 효과가 저하되며 금속 표면의 부식 인자를 분산시켜 이온의 활성화 억제 효능이 저하되어 청정, 청관 효과가 점진적으로 저하되고, 각각 25wt%를 초과할 경우에는 상대적으로 이산화규소의 사용량이 증대되어 첨가 상승 효과가 발현되지 않을 뿐만 아니라 경제적이지 못하게 된다.

아황산나트륨은 5wt% 미만으로 첨가되어 청정 및 청관 작용에 상승 효과를 나타내지만, 5et%를 초과하여 사용되면 해리되어 황산 성분이 과다하게 생성되므로 오히려 금속관의 부식을 초래할 수도 있으며, 인산은 10wt% 미만으로 사용되어 이산화 규소와 함께 청관 작용을 주도적으로 행하지만, 10wt%를 초과하여 사용되면 잔존하는 인산으로 인하여 부영양화를 유발하거나 적조현상을 일으키는 주요 원인이 되는 문제점이 있다.

본 발명의 청관제는 상기의 성분들을 균일하게 혼합하고 고온에서 용융한 다음, 실온에서 냉각, 고상화시켜 제조된다. 성분들의 혼합은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 방법이 모두 사용 가능하지만, 기계적인 교반 방법을 사용하는 것이 경제적인 측면이나 작업 효율성 측면에서 바람직하다. 그리고, 각각의 성분들이 균질하게 혼합되도록 하기 위하여 각각의 성분을 미리 분쇄하는 것도 효과적이다.

혼합된 각각의 성분들을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 통상의 반응조 또는 용융조에 투입하고 고온, 바람직하게는 1000℃ 이상의 온도에서 용융한 다음, 실온으로 냉각하여 고체화하고 2차로 분말 및 액체화하여 청관제로 사용한다.

청관제의 입도는 가능한 한 미분체인 것이 효과적이고, 수용액의 형태로 제조하여 사용할 수도 있음은 용이하게 유추할 수 있을 것이다.

다음의 실시예는 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하는 것이지만, 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.

[실시예 1]

이산화규소 60kg, 산화나트륨 15kg, 수산화나트륨 15kg, 아황산나트륨 4kg 및 인산 6kg을 기계식 교반기에 넣어서 균질하게 혼합한 후, 혼합물을 꺼내어 회전식 용해로에 투입한 다음, 1400℃의 온도에서 용해시키면서 용융물을 용해로 하부 출구로 용출시켜 주물판으로 흘러 내리게 한 다음, 실온에서 완전하게 냉각시켜 결정체를 얻고, 이를 분쇄하여 본 발명의 청관재를 얻었다.

제조된 청관제의 물성 실험 결과는 다음과 같다.

* 성상 : 무색 또는 백색의 결정덩어리 또는 조각, 백색 분말 및 액체

* 순도 시험

비소(As) : 2ppm 이하

납(Pb) : 15ppm 이하

카드뮴(Cd) : 2ppm 이하

수은(Hg) : 0.2ppm 이하

pH : 9∼11.8

[실시예 2]

실시예 1에서 제조된 청관제를 종래의 제품과 그 효능을 비교하였다. 시판되는 청관제 제품과 상기 실시예 1에서 제조된 청관제를 각각 수돗물에 혼합한 후, 여기에 구리를 주재로 하는 관을 침적시킨 후 1개월이 경과한 후에 상태를 육안으로 관찰하여 그 결과를 표 1에 기재하였다.

[실시예 3]

철편에 대하여 실험을 행한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 실험을 행하고, 그 결과를 표 2에 기재하였다.

[발명의 효과]

상술한 바와 같이 본 발명에서는 이산화규소 50∼75wt%, 산화나트륨 15∼25wt%, 수산화나트륨 15∼25wt%, 아황산나트륨 0∼5wt% 및 인산 0∼10wt%를 균일하게 혼합하고 고온에서 용융한 다음, 실온에서 냉각, 2차 액상화시켜 청관제를 제조하므로서 값이 싸고 청관 효과가 우수할 뿐만 아니라 부식방지를 위한 다양한 기능을 기대할 수 있으며, 녹과 스케일의 방지가 용이하고 환경오염을 거의 유발하지 않는 청관제를 얻을 수 있었다.

Claims (2)

1. 이산화규소 50∼75wt%, 산화나트륨 15∼25wt%, 수산화나트륨 15∼25wt%, 아황산나트륨 0∼5wt% 및 인산 0∼10wt%로 구성됨을 특징으로 하는 청관제 조성물.
2. 이산화규소 50∼75wt%, 산화나트륨 15∼25wt%, 수산화나트륨 15∼25wt%, 아황산나트륨 0∼5wt% 및 인산 0∼10wt%를 균일하게 혼합하고 고온에서 용융한 다음, 실온에서 냉각, 고상화시킨 다음 2차로 액상화시킴을 특징으로하는 청관제의 제조방법.