KR100645098B1 - 대두유, 채종유 메틸에스테르 에톡시화물을 유화제로사용한 수용성 금속가공유 조성물 - Google Patents

대두유, 채종유 메틸에스테르 에톡시화물을 유화제로사용한 수용성 금속가공유 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대두유 및 채종유 메틸에스테르 에톡시화물로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 유화제 3 ∼ 60 중량％ 및 이온교환수 3 ∼ 60 중량％, 윤활기유 5∼ 75 중량％, 첨가제 3∼ 60 중량％를 사용하여 제조하는 수용성 금속가공유 조성물에 관한 것이다.
대두유, 채종유 메틸에스테르 에톡시화물, 윤활기유, 첨가제, 수용성 금속가공유, 조성물

Description

대두유, 채종유 메틸에스테르 에톡시화물을 유화제로 사용한 수용성 금속가공유 조성물 {Composition of water soluble Metal Working Fluids}
윤활기유를 가지는 금속가공유의 종류는 에멀죤 타입(Emulsion type)과 세미 신데틱 타입(Semi-synthetic type)으로 구분된다. 금속가공유 중 절삭유는 금속의 절삭, 연삭 가공 과정에서 가공을 돕기 위해 사용되는 유제를 말한다. 금속가공유의 기능은 공구와 가공 금속간의 마찰을 줄이고, 마멸과 마모를 감소시키며, 가공표면의 특성을 좋게 하고, 표면에 유착되거나 녹아 붙는 것을 줄이며, 발생되는 열을 제거하여 열에 의한 변형을 방지하고, 가공시에 발생되는 칩(Chip)과 잔류물 등을 씻어 내는 것이다. 수용성 금속가공유의 조성성분 및 조성 비율은 아래와 같다.
표 1. 수용성 금속가공유의 조성
Figure 112005509290442-pat00020
유화제는 크게 양이온, 음이온, 비이온 유화제로 구분되는 바, 수용성 금속가공유에서 주로 사용하는 유화제로는 음이온 유화제와 비이온 유화제이다.
음이온 유화제는 말단기가 음이온을 나타내는 물질로 술폰산염과 지방산이 대표적이라 하겠다.
Figure 112005509290442-pat00021
술폰산염은 수용성 금속가공유의 대표적인 유화제로 사용되는 원료이다. 그 러나 석유계 원료이고 구조자체에 황을 보유하고 있어서 절삭유의 가장 큰 문제점인 부패문제를 일으키는 원인이 되기도 한다. 수용성 금속가공유가 부패하면 pH가 저하되면서 방청성이 떨어지고, 부패취 발생으로 악취문제가 발생하며, 심할 경우 유분과 물이 분리되는 현상이 발생하여 수용성 윤활유로서의 기능을 상실한다. 수용성 금속가공유에 있어 부패문제는 유제의 교환과도 직결되는 문제로 상당히 중요한 요소이다.
그리고 음이온 유화제는 공업용수에 포함되어 있거나 금속의 가공 중에 발생하는 금속이온 Ca, Mg, Al 등의 금속이온이온과 반응하여 금속비누를 형성하여 유화제로서의 기능을 상실한다.
Figure 112005509290442-pat00004
M++ = Ca+2, Mg+2, Fe+2, Fe+3, Al+3
위와 같은 이유로 술폰산계 유화제와 음이온 유화제를 비이온계 유화제로 많이 대체 적용중이다.
비이온계 유화제는 아래와 같은 구조를 가지고 있고, 경수안정성이 우수한 장점을 가지고 있다. 그림과 같이 지방산, 알코올, 에스테르과 같은 물질에 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드가 부가되어 유화제의 기능을 갖는다.
RO(C2H4O)m(C3H7O)nH RCOO(C2H4O)m(C3H7O)nH RCOO(C2H4O)m(C3H7O)nR'
알코올에톡시화물 지방산에톡시화물
에스테르에톡시화물
이번 발명은 에스테르 중에서도 대두유 및 채종유를 반응시켜 생성되는 메틸에스테르에 에틸렌옥사이드를 부가하여 제조된 비이온 유화제를 사용한 수용성 금속가공유의 조성이다.
Figure 112005509290442-pat00005
R은 유지에 따라 다른 분포를 나타내는데 유지에 따른 조성분포를 표에 제시하였다.
대두유, 채종유 메틸에스테르 에톡시화물은 천연물질이 원료로 사용되었다는 장점과 에스테르 구조라는 장점을 가지고 있어 윤활성 향상에도 도움을 준다.
(수용성 금속가공유에 사용될 수 있는 지방산과 화학적 구조)
Figure 112005509290442-pat00006
(유지의 지방산 분포)
Figure 112005509290442-pat00007
본 발명은 대두유, 채종유 메틸에스테르 에톡시화물을 유화제로 사용한 수용성 금속가공유의 조성으로 상기 유지중에서 대두유와 채종유 메틸에스테르 에톡시화물로 한정하였다.
본 발명은 유화제로서 대두유와 채종유 메틸에스테르 에톡시화물중 어느 하나를 유화제로 사용하고, 기타 첨가제와 배합하여 형성되는 수용성 금속가공유 조성물을 제공하는 것이다. 첨가제로는 기타 유화제, 윤활기유, 금속부식 방지제, 방청첨가제, pH 향상제, 소포제, 방부제 등을 사용하며, 향후 사용이 규제될 수 있는 첨가제 성분인 니트라이트(Nitrite), 포말디하이드(Formaldehyde) 등은 사용하지 않았고, 극압 첨가제는 제외한 것이다.
본 발명은 대두유 및 채종유 메틸에스테르 에톡시화물로 이루어진 그룹중에서 선택되는 하나 이상의 유화제 3 ∼ 60 중량％, 이온교환수 3 ∼ 60 중량％, 윤활기유 5∼ 75 중량％, 첨가제 3∼ 60 중량％를 첨가하여 제조하는 수용성 금속가공유 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 사용하는 첨가제는 기타 유화제, 윤활기유, 금속부식 방지제, 방청첨가제, pH 향상제, 소포제, 방부제 등을 포함한다. 본 발명에서 사용하는 첨가제는 기타 유화제, 윤활첨가제, 금속부식 방지제, 방청첨가제, pH 향상제, 소포제, 방부제로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상인 것이다. 본 발명에서 사용하는 첨가제로서 기타 유화제는 라우릴알콜, 올레일알콜 등의 에톡시화물, 라우릴아민, 올레일아민의 에톡시화물, 술폰산염, 올레인산의 아민염, 톨오일의 아민염 및 에루크산의 아민염, 하이퍼머(Hypermer) A 70, 타르가트(Targat) V 20을 포함한다. 본 발명에서 사용하는 첨가제로서 윤활기유는 석유계 탄화수소 또는 식물성 오일 또는 합성 에스테르인 것을 말한다.
상기 윤활기유 중 식물성 오일은 대두유, 채종유, 올리브유, 해바라기유, 피마자유, 팜유, 대두유 메틸에스테르 또는 채종유 메틸에스테르이며 상기 합성에스테르는 네오펜틸글리콜 디올레이트, 트리메틸올프로판 트리올레이트, 펜타에리스리톨 테트라올레이트, 프로필렌글리콜 디올레이트 또는 리시놀레인산 축합물을 포함한다. 본 발명에서 사용하는 첨가제로서 pH 향상제는 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노이소프로판올아민, 디이소프로판올아민, 트리이소프로판올아민, 아미노메틸프로판올 및 디글리콜아민을 포함한다. 본 발명에서 사용하는 첨가제로서 금속부식방지제는 벤조트리아졸, 톨리트리아졸, 머캅토벤조티아졸 및 이들의 유도체를 포함한다. 본 발명에서 사용하는 첨가제로서 방청첨가제는 카프릴산, 펠라곤산, 카프릭산, 세바식산, 코프리 M1(Corfree M1), 코프리 M2(Corfree M2), 이르가코 190(Irgacor 190), 이르가코 190 플러스(Irgacor 190 Plus) 및 이들의 유도체를 포함한다. 본 발명에서 사용하는 첨가제로서 소포제는 폴리디메틸실록산, 변성 폴리디메틸실록산, 유기 실리콘 유도체, 실리카의 실리콘계 소포제를 포함한다. 본 발명에서 사용하는 첨가제로서 방부제는 트리아진, 티아졸린, 피리딘, 모폴린, 페놀, 니트로계 방부제를 포함한다.
실시예 1
대두유 메틸에스테르 에톡시화물, 이온교환수, 기타 유화제, 윤활기유 중 석유계 탄화수소, 리시놀레인산 축합물, 트리메틸올프로판 트리올레이트를 사용하고 금속부식 방지제, 방청첨가제, pH 향상제 방부제 및 소포제를 첨가하여 수용성 금속가공유를 제조하였다.
표 1. 수용성 금속가공유의 조성
Figure 112005509290442-pat00022
실시예 2
대두유 메틸에스테르 에톡시화물, 이온교환수, 기타 유화제, 윤활기유 중 대두유 메틸에스테르, 채종유 메틸에스테르, 리시놀레인산 축합물, 트리메틸올프로판 트리올레이트를 사용하고 금속부식 방지제, 방청첨가제, pH 향상제 방부제 및 소포제를 첨가하여 수용성 금속가공유를 제조하였다.
표 2. 수용성 금속가공유의 조성
Figure 112005509290442-pat00023
실시예 3
채종유 메틸에스테르 에톡시화물, 이온교환수, 기타 유화제, 윤활기유 중 석유계 탄화수소, 리시놀레인산 축합물, 트리메틸올프로판 트리올레이트를 사용하고 금속부식 방지제, 방청첨가제, pH 향상제 방부제 및 소포제를 첨가하여 수용성 금속가공유를 제조하였다.
표 3. 수용성 금속가공유의 조성
Figure 112005509290442-pat00012
실시예 4
채종유 메틸에스테르 에톡시화물, 이온교환수, 기타 유화제, 윤활기유 중 대두유 메틸에스테르, 채종유 메틸에스테르, 리시놀레인산 축합물, 트리메틸올프로판 트리올레이트를 사용하고 금속부식 방지제, 방청첨가제, pH 향상제 방부제 및 소포제를 첨가하여 수용성 금속가공유를 제조하였다.
표 4. 수용성 금속가공유의 조성
Figure 112005509290442-pat00024
실험예 1
실시예 1 내지 실시예 4에서 제조한 금속가공유의 성상은 표 5 내지 표 8에 나타내었다.
표 5. 금속가공유의 성상
Figure 112005509290442-pat00014
표 6. 금속가공유의 성상
Figure 112005509290442-pat00025
표 7. 금속가공유의 성상
Figure 112005509290442-pat00017
표 8. 금속가공유의 성상
Figure 112005509290442-pat00026
이상에서 본 바와 같이 대두유, 채종유와 같이 친 환경성인 천연물을 유화제로 사용하여 금속가공유를 조성한 결과 방청성, PH, 마찰계수 등 모든 면에서 우수하므로 기존 석유계 원료를 사용한 금속가공유를 대치할 수 있어, 기존 석유계 금속가공유의 가장 큰 문제점인 환경오염 등의 문제를 해결할 수 있게 되었다.

Claims (6)

  1. 대두유 및 채종유 메틸에스테르 에톡시화물로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 유화제 3 ∼ 60 중량％, 이온교환수 3 ∼ 60 중량％, 윤활기유 5∼ 75 중량％, 첨가제 3∼ 60 중량％를 첨가하여 제조하는 수용성 금속가공유 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 윤활기유는 석유계 탄화수소 또는 식물성 오일 또는 합성 에스테르인 것을 특징으로 하는 수용성 금속가공유 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 첨가제는 라우릴알콜, 올레일알콜 등의 에톡시화물, 라우릴아민, 올레일아민의 에톡시화물, 술폰산염, 올레인산의 아민염, 톨오일의 아민염 및 에루크산의 아민염, 하이퍼머 A 70, 타르가트 V 20 중에서 선택되는 유화제, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노이소프로판올아민, 디이소프로판올아민, 트리이소프로판올아민, 아미노메틸프로판올 및 디글리콜아민 중에서 선택되는 pH향상제, 벤조트리아졸, 톨리트리아졸, 머캅토벤조티아졸 및이들의 유도체 중에서 선택되는 금속부식방지제, 카프릴산, 펠라곤산, 카프릭산, 세바식산, 코프리 M1(Corfree M1), 코프리 M2(Corfree M2), 이르가코 190(Irgacor 190), 이르가코 190 플러스(Irgacor 190 Plus) 및 이들의 유도체 중에서 선택되는 방청첨가제, 폴리디메틸실록산, 변성 폴리디메틸실록산, 유기 실리콘 유도체, 실리카의 실리콘계 소포제 중에서 선택되는 소포제, 및 트리아진, 티아졸린, 피리딘, 모폴린, 페놀, 니트로계 중에서 선택되는 방부제인 것을 특징으로 하는 수용성 금속가공유 조성물.
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서, 상기 식물성 오일은 대두유, 채종유, 올리브유, 해바라기유, 피마자유, 팜유, 대두유 메틸에스테르 또는 채종유 메틸에스테르물인 것을 특징으로 하는 수용성 금속가공유 조성물.
  6. 제2항에 있어서, 상기 합성에스테르는 네오펜틸글리콜 디올레이트, 트리메틸올프로판 트리올레이트, 펜타에리스리톨 테트라올레이트, 프로필렌글리콜 디올레이트 또는 리시놀레인산 축합물인 것을 특징으로 하는 수용성 금속가공유 조성물.
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