KR100673906B1

KR100673906B1 - 에너지 절약 및 친환경 산업용 상온 복합 탈지제

Info

Publication number: KR100673906B1
Application number: KR1020050126533A
Authority: KR
Inventors: 김병만
Original assignee: 주식회사 비엠에스
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2007-01-25
Also published as: WO2007073030A1

Abstract

본 발명은 에너지 절약 및 친환경 산업용 상온 복합 탈지제에 관한 것으로, 합성 에스테르유를 포함하는 압연유로 압연된 강판에 존재하는 압연유막 및 오염물을 기존의 알칼리 탈지제가 요구하는 작업온도인 80중량%가 아닌 약 25중량%의 상온에서 단시간내에 제거하기 위하여 셀로솔브 또는 카비톨 5～25중량%, 음이온 또는 비이온계면활성제 10～30중량%, 트리에탄올아민 2～3중량%, EDTA-4Na 2～3중량%, 옥탄올 1～2중량%, 소디움몰리브데이트 1～3중량%, 소디움메타실리케이트 1～3중량%와 잔량은 정제수로 구성되어 비누화작용 및 유화작용이 향상된 상온탈지제를 제조한 후 이 상온 탈지제 원액을 기준으로 정제수에 1.0～5.0중량%로 희석(20～100배)한 후 약 25℃의 상온에서 스트립을 탈지를 하도록 사용함으로써 에너지 절감과 생산성 향상, 작업환경의 안전성 확보, 환경친화적이며, 폐수 처리비용 절감 등의 효과를 가져 올 수 있도록 한 것이다.

상온 탈지제, 친환경, 복합 탈지제

Description

에너지 절약 및 친환경 산업용 상온 복합 탈지제{The room-temperature compound degreaser for energy-saving ＆ environment}

도 1은 본 발명의 상온 탈지의 기본적 원리를 나타낸 도면.

도 2는 탈지전의 시편(1)과 종래 제품인 알칼리 탈지제로 상온에서 탈지 후의 시편(2)과 본 발명의 상온 복합 탈지제로 상온에서 탈지 후의 시편(3)을 착색된 물에 적신 상태의 표면 상태를 비교한 도면.

도 3은 탈지전의 시편(1)과 종래 제품인 알칼리 탈지제로 상온에서 탈지 후의 건조 시편(2)과 본 발명의 상온 복합 탈지제로 상온에서 탈지 후의 건조 시편(3)의 표면에 착색된 물 0.5cc를 시편 표면 3㎝ 위에서 떨어뜨린 후의 습윤성을 지름의 크기로 비교한 도면.

본 발명은 에너지 절약 및 친환경 산업용 상온 복합 탈지제에 관한 것으로, 더 상세하게는 탈지제 원액을 기준으로 정제수에 1.0～5.0중량%로 희석(20～100배)한 후 약 25℃의 상온에서 스트립을 탈지할 수 있는 에너지 절약 및 친환경 상온 복합 탈지제에 관한 것이다.

일반적으로, 냉연공장의 소둔 공정에서는 압연공정에서 묻어온 스트립 표면의 압연유 및 이물질을 제거하기 위하여 소둔작업 전에 스트립 표면을 탈지하게 되고, 이 대부분은 수산화나트륨 혹은 소디움올소실리케이트용액을 이용하여 80℃에서 탈지하게 된다.

특히, 연속소둔 방식에서는 화학성분에 대한 적응성 및 도장성에 악영향을 주기 때문에 주로 알카리성인 수산화나트륨을 용제로 사용하고 있는 반면에, 소디움올소실리케이트는 주로 상자소둔 방식에서 용제로 사용되고 있는 바, 이는 표면에 규산염막을 형성하여 접착력의 약화로 인한 철판 떨어짐 현상을 방지하기 때문이다. 이들을 사용하는 이유는 기존의 금속표면의 오일성분 제거는 주로 알칼리성 용액을 도포하는 동시에 열을 가하여 오일의 주성분인 유지 및 광유를 가수화 반응시키며, 동시에 가수화 반응된 오일의 부산물인 유기산을 알칼리와 비누화 반응시켜 계면활성을 나타내도록 하여 오일 성분 등을 제거하였다.

따라서 80℃의 고온에서 탈지하게 됨에 따라 에너지 낭비가 심하였던 바, 최근 이를 개선하고자 60℃에서도 탈지가 가능한 저온 탈지제가 발명되었다.(특2003-0054383) 그러나, 현재 사용되고 있는 모든 탈지제는 60℃ 이상에서 탈지가 이루어지고 있으므로, 이때 50℃ 이상의 온도를 올리기 위한 에너지 낭비와 생산성 불량, 다량의 거품으로 인한 작업환경의 저해, 그리고 고온 다습한 환경으로 인한 설비를 비롯한 강판의 산화현상의 문제점 등으로 인한 작업환경의 위험성, 환경오염 및 폐수 처리비용의 낭비 문제점들을 지니고 있었다.

그러나, 도 1의 도시와 같이, 스트립 표면에 묻어 있는 압연유 성분(1)은 광 유(CH 3 -CH 2 -CH 2 ) 및 카본(C) 성분으로 구성되어 있기 때문에 친유성을 띄고 있어 탈지성분(2)인 수산화나트륨(가성소다)과 혼합되면 화학반응에 의해 친수화 고리로 바뀌게 되어 에멀젼(3)화 하여 스트립 표면에서 쉽게 제거될 수 있지만 화학반응이 쉽게 일어날 수 있도록 하기 위해서는 탈지용액을 특정온도(78～85℃)로 유지시켜 주어야 하며, 만약 이 과정에서 온도유지가 적정치 못하게 되면 탈지효과가 현저히 저하되어 제품의 품질저하를 초래하게 된다.

더구나, 작업자가 탈지제를 직접 다루게 될 경우에는 화상 등 안전사고의 위험이 높고, 특히 고온에서는 용액이 증발되면서 증기(FUME)가 발생하여 주변 환경을 오염시키는 단점이 있으며, 이와 함께 다량의 거품 발생으로 인한 거품 제거 작업이 추가로 필요하게 되는 등의 복합적인 문제가 내포되어 있다.

본 발명은 이상과 같은 종래 탈지과정에서 유발되는 다양한 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 안출한 것으로, 상온 탈지제를 사용하여 탈지용액의 온도를 상온(25℃)으로 낮게 관리할 수 있게 함으로써 온도 상승으로 인해 유발되는 에너지 낭비와 다량의 거품으로 인한 작업환경의 저해, 그리고 고온 다습한 환경으로 인한 설비를 비롯한 강판의 산화현상의 문제점을 개선하고, 상온으로 낮추면서 동시에 장시간 반복 사용이 가능하게 하며, 작업자의 안전성도 확보할 수 있도록 개선된 탈지효과를 얻을 수 있는 에너지 절약 및 친환경 상온 복합 탈지제의 개발에 그 목적이 있다.

본 발명은 셀로솔브 또는 카비톨 5～25중량%, 음이온 또는 비이온계면활성제 10～30중량%, 트리에타놀아민 2～3중량%, EDTA-4Na 2～3중량%, 옥타놀 1～2중량%, 소디움몰리브데이트 1～3중량%, 소디움메타실리케이트 1～3중량%와 잔량은 정제수로 구성되어 비누화작용 및 유화작용이 향상된 것을 특징으로 구성 하고, 이 상온 탈지제는 그 원액을 기준으로 정제수에 1.0～5.0중량%로 희석(20～100배)한 후 약 25℃의 상온에서 스트립을 탈지 하도록 하는 것을 특징으로 이루어져 있다.

이상과 같은 본 발명의 구성에 대하여 상세히 설명하면, 상온 탈지제는 셀로솔브(Cellosolve), 예를 들면, 에칠렌글라이콜모노메칠에테르(Ethylene glycol mono methyl ether), 에칠렌글라이콜모노에칠에테르(Ethylene glycol mono ethyl ether), 에칠렌글라이콜모노부칠에테르(Ethylene glycol mono butyl ether)를 말하며, 또는 카비톨(Carbitol), 예를 들면, 디에칠렌글라이콜모노메칠에테르(Diethylene glycol mono methyl ether), 디에칠렌글라이콜모노에칠에테르(Diethylene glycol mono ethyl ether), 디에칠렌글라이콜모노부칠에테르(Diethylene glycol mono butyl ether) 중에서 1종 또는 2종 이상을 5～25중량%, 음이온, 예를 들면, 소디움디옥틸설포썩시네이트(Sodium dioctyl sulfosuccinate)를 말하며, 또는 비이온계면활성제(Anionic or nonionic Surfactant) 예를 들면, 폴리에칠렌글라이콜알킬페닐에테르(Polyethylene glycol alkyl phenyl ether) 중에서 1종 또는 2종 이상을 10～30중량%, 트리에탄올아민(Triethanol amine) 2～3중량%, EDTA-4Na 2～3중량%, 옥탄올(Octhyl alcohol) 1～2중량%, 소디움몰리브데이트(Sodium Molybdate) 1～3중량%, 소디움메타실리케이트(Sodium meta silicate) 1～3중량%와 잔량은 정제수로 구성되며, 각 성분들의 첨가량(함유량)을 한정하는 이유는 다음과 같다.

셀로솔브 또는 카비톨은 탈지액의 표면장력을 저하시키고, 유지성분의 용해를 촉진하여 계면활성제의 유화, 분산작용을 도와주며, 그 함유량이 5중량% 이하가 되면 유지성분의 용해력이 떨어지고, 25중량% 이상일 경우에는 계면활성제의 유화, 분산작용을 방해하게 되므로 첨가량은 5～25중량%가 적당하다.

음이온 또는 비이온계면활성제는 탈지액의 표면장력을 저하시켜 삼투, 유화 및 분산작용을 촉진하여 탈지력을 향상시켜 강판 표면에 습윤성을 좋게 하는 비누화 반응과 유화작용(유화)을 촉진시키는 역할을 하며, 그 함유양이 10중량% 이하일 경우에는 표면장력 저하와 습윤성 속도가 늦어지며, 30중량% 이상일 때에는 거품 생성이 활발해져 유화작용을 저해하게 되므로 10～30중량% 첨가됨이 바람직하다.

트리에탄올아민과 킬레이트제인 EDTA-4Na는 탈지과정에서 강판 표면의 산화변색을 방지하는 작용을 하게 되며, 그 함유량이 각각 2중량% 이하일 경우에는 산화변색의 방지력이 급격히 떨어지며, 3중량% 이상일 때에는 탈제액의 습윤성을 저해하게 되므로 각각 2～3중량% 첨가함이 바람직하다.

옥탄올은 탈지과정에서 거품발생을 억제시키는 소포제 역할을 하는 것으로 그 첨가량이 1중량% 이하일 경우에는 거품발생 억제율이 급격히 떨어지고, 2중량% 이상일 경우에는 유화작용을 방해하게 되므로 1～2중량% 첨가함이 적당하다.

소디움몰리브데이트는 강판의 방청성을 부여하며, 그 함유량이 각각 1중량% 이하일 경우에는 방청성이 급격히 떨어지며, 3중량% 이상일 때에는 탈제액의 습윤성을 저해하게 되므로 각각 1～3중량% 첨가함이 바람직하다.

소디움메타실리케이트는 전기 전도도 증가 및 비누화 반응을 활성화시키는 역할을 하지만 함유량이 1중량% 이하일 경우에는 전기 전도도와 비누화 반응이 떨어지게 되고, 3중량% 이상일 때에는 비누화 반응이 심해져 거품 발생이 극대화되므로 1～3중량% 첨가함이 바람직하다.

이하 실시예와 비교예를 들어 본 발명을 상세히 설명하지만, 이는 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

표1 : 실시예와 비교예

		실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	기 준	비교예 1	비교예 2
제조 배합비
셀로 솔브	메칠	7`				5～25	NaOH + Na2CO3 = 3중량%용액	기존시중 의 “S"사 제품
	에칠		8
	부칠			10
카비톨	메칠			10
	에칠
	부칠		7		25
음이온		30	10	8		10～30
비이온			10	7	10	10～30
TEA		2	2.3	2.6	3	2～3
EDTA 4Na		3	2.6	2.3	2	2～3
옥탄올		1	1.5	1.5	2	1～2
몰리브덴산소다		3	2	1	0	1～3
SMS		1	2	3	2	1～3
정제수		53	54.6	54.6	55	잔량
합계		100.0	100.0	100.0	100.0	100.0
물성 평가 결과
pH(20℃)
접촉각(°)*1		12	14	15	15	105	55	30
습윤성(㎜)*2		18	17	16	16	8	12	14
방청성(중량%)*3		20	25	25	98	20(오염)	80	85
어독성시험*4		500㎎/ℓ	500㎎/ℓ	500㎎/ℓ	500㎎/ℓ		10㎎/ℓ	30㎎/ℓ
비 고						미처리시편

*1 : 접촉각시험은 정제수 0.5cc를 시편 3㎝ 상부에서 떨어뜨렸을 때 시편표 면에 생성되는 물방울이 시편 표면과 이루는 각도. (단위 : °)

*2 : 습윤성시험은 착색된 정제수 0.5cc를 시편 3㎝상부에서 떨어뜨렸을 때 시편표면에 생성되는 물방울의 지름(단위 : ㎜)

*3 : 방청성시험은 탈지된 시편을 염수분무(5중량%)시험기에서 염수 분무를 30분간 시험한 시편의 발청 면적임(단위: 중량%)

*4 : 급성어독성시험은 수온 24℃에서 pH 7.0∼7.5에서 시험하였다.

LC50(48시간)

*5 : 비교예 1은 기존의 알카리 탈지제(NaOH+Na2CO3=3중량%용액)로,

비교예 2는 기존 시중의 "S"사의 알카리 탈지제로 각각 80℃에서 3분간 탈지한 결과이고, 실시예는 25℃에서 3분간 탈지한 결과임.

이상의 실시예에서 보는 바와 같이 계면활성제의 함량이 높을수록 접촉각과 습윤성이 우수하며, 몰리브덴산소다의 양이 많을수록 방청성이 우수한 것을 알 수 있으며, 기준에서 탈지처리를 하지 않은 시편은 유분으로 오염되어 방청성이 우수한 것으로 보이며, 몰리브덴산소다가 첨가되지 않은 실시예 4와 비교예 2에서 각각 98중량%와 85중량%가 발청 된 것은 탈지력이 우수하여 표면이 활성화되어 산화가 쉽게 일어난 것으로 보임에 따라 몰리브덴산소다의 방청성이 매우 우수함을 알 수 있다.

급성어독성시험에서는 비교예보다 수십 배의 독성안전성을 확인할 수 있어 매우 친환경적임을 알 수 있었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 탈지용액의 온도를 상온(25℃) 으로 낮게 관리할 수 있게 함으로써 온도 상승으로 인해 유발되는 에너지 낭비와 다량의 거품과 고온으로 인한 작업환경의 저해, 그리고 고온 다습한 환경으로 인한 설비를 비롯한 강판의 산화현상의 문제점을 개선한 효과가 있고, 동시에 장시간 반복 사용이 가능하며 개선된 탈지효과가 있다.

Claims

상온 복합 탈지제에 있어서, 셀로솔브 또는 카비톨과 음이온 또는 비이온계면활성제와 트리에탄올아민과 EDTA-4Na와 옥탄올 과 소디움몰리브데이트와 소디움메타실리케이트와 잔량은 정제수로 구성되어 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 에너지 절약 및 친환경 산업용 상온 복합 탈지제.
제 1항에 있어서, 셀로솔브 또는 카비톨는 5～25중량%, 음이온 또는 비이온계면활성제는 10～30중량%, 트리에타놀아민은 2～3중량%, EDTA-4Na는 2～3중량%, 옥타놀은 1～2중량%, 소디움몰리브데이트는 1～3중량%, 소디움메타실리케이트는 1～3중량%와 잔량은 정제수로 구성되어 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 에너지 절약 및 친환경 산업용 상온 복합 탈지제.
제 1항에 있어서, 셀로솔브는 에칠렌글라이콜모노메칠에테르(Ethylene glycol mono methyl ether), 에칠렌글라이콜모노에칠에테르(Ethylene glycol mono ethyl ether), 에칠렌글라이콜모노부칠에테르(Ethylene glycol mono butyl ether)를 말하고, 카비톨(Carbitol)은 디에칠렌글라이콜모노메칠에테르(Diethylene glycol mono methyl ether), 디에칠렌글라이콜모노에칠에테르(Diethylene glycol mono ethyl ether), 디에칠렌글라이콜모노부칠에테르(Diethylene glycol mono butyl ether)를 말하며, 이 중에서 1종 또는 2종 이상으로 구성되어 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 에너지 절약 및 친환경 산업용 상온 복합 탈지제.
제 1항에 있어서, 음이온계면활성제는 소디움디옥틸설포썩시네이트(Sodium dioctyl sulfosuccinate)를 말하고, 비이온계면활성제는 폴리에칠렌글라이콜알킬페닐에테르(Polyethylene glycol alkyl phenyl ether)를 말하며, 이 중에서 1종 또는 2종 이상으로 구성되어 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 에너지 절약 및 친환경 산업용 상온 복합 탈지제.
제 1항에 있어서, 소포제로 옥타놀과 방청제로 소디움몰리브데이트로 구성되어 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 에너지 절약 및 친환경 산업용 상온 복합 탈지제.
제 1항에 있어서, 상기 탈지제의 사용농도는 1～5중량%(20～100배)로 희석 사용하며, 그 사용 온도는 20～30℃에서 사용하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약 및 친환경 산업용 상온 복합 탈지제.