KR100693399B1 - 석재 가공용 절삭유 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석재 가공용 절삭유 조성물에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 물 100 중량부에 대해서, 윤활 기유 0.1 내지 1 중량부, 전단강도 감소 및 석분 침전제 0.05 내지 0.1 중량부, 에멀젼화제 0.0001 내지 0.001 중량부 및 극압 첨가제 0.0001 내지 0.001 중량부를 포함하는 석재 가공용 절삭유 조성물에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 석재와 석재 가공기구 사이의 운동마찰계수를 현저하게 낮추어줄 수 있으므로 석재 가공기구의 마모를 줄일 수 있고 절삭 속도를 향상시킬 수 있어서 작업 효율을 높일 수 있으며, 재활용이 용이한 석재 가공용 절삭유 조성물을 제공할 수 있다.

석재, 절삭유

Description

석재 가공용 절삭유 조성물 {Cutting fluid composition for stone cutting}

도 1은 실시예 1 및 실시예 2에 따른 석재 가공용 절삭유 조성물 및 비교예로서 물을 절삭유로서 사용한 경우, 각각에 대한 운동마찰계수를 측정하기 위한 장치 구성에 대한 개략적인 도면이다.

<도면 부호에 대한 간단한 설명>

11: 절삭유 12: 석재

13: 끈 14: 톱날

15: 도르레 추 16: 도르레

17: 톱날 추

본 발명은 석재 가공용 절삭유 조성물에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 석재와 석재 가공기구 사이의 운동마찰계수를 현저하게 낮추어줄 수 있으므로 석재 가공기구의 마모를 줄일 수 있고 절삭 속도를 향상시킬 수 있어서 작업 효율을 높일 수 있으며, 재활용이 용이한 석재 가공용 절삭유 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 석재는 환경친화적이고 내구성이 우수하여 건설 및 토목 분야 등 에서 광범위하게 사용되고 있으며, 석재로서 가장 보편적으로 사용되는 화강암은 규소 및 산소 원자들이 결합하여 이루어진 4면체 구조를 갖는다. 그러나, 화강암을 비롯한 대부분의 석재는 고강도 특성을 갖기 때문에 이를 가공하기 위해서는 이보다 더 높은 강도를 갖는 석재 가공기구를 필요로 하며, 이러한 이유로 석재 가공기구의 절삭날 강도를 높이기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다.

예를 들어, 석재 가공기구의 절삭날에 부착되는 공업용 다이아몬드는 절삭날의 강도를 크게 향상시켜줄 수 있지만, 장기간 석재 가공에 사용되는 경우에는 마모되기 때문에 이를 정기적으로 수리 및 보수해야 하는 필요성이 존재하며, 따라서 이러한 절삭날 수리 비용은 석재 가공비용의 큰 부분을 차지하고 있다. 더욱이, 석재와 석재 가공기구 사이의 마찰이 증가할수록 절삭 속도가 감소하므로 작업 능률이 감소된다는 문제점도 있다.

따라서, 석재 가공기구의 절삭날 강도를 향상시키는 방안 이외에도, 더욱 경제적인 방법으로서 석재 가공시 냉각, 윤활 및 세척 작용 등을 수행하는 절삭유를 도입하는 방안이 널리 사용되고 있다. 이러한 석재 가공용 절삭유는 냉각작용 및 윤활작용 이외에도, 가공 표면과 절삭날 사이의 용접 현상을 방지하는 작용 및 세척작용 등도 수행하여야 하며, 나아가 보다 저렴한 비용으로 절삭유를 제조할 수 있기 위해서는 원활한 재활용이 가능해야 하는 조건을 만족하여야 한다.

종래에 널리 사용되는 절삭유로는 물을 들 수 있다. 그러나, 절삭유로서의 물은 석재와 석재 가공기구 사이의 마찰에 의해서 발생되는 마찰열에 의한 온도 상승을 억제하는 데에는 우수한 특성을 갖지만, 운동마찰계수를 낮추어 주는 효과가 미약하여, 석재 가공기구의 절삭날 마모를 방지하거나, 절삭 속도를 향상시키는 데에는 많은 문제점을 안고 있다.

따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하여, 석재와 석재 가공기구 사이의 운동마찰계수를 현저하게 낮추어줄 수 있으므로 석재 가공기구의 마모를 줄일 수 있고 절삭 속도를 향상시킬 수 있어서 작업 효율을 높일 수 있으며, 재활용이 용이한 석재 가공용 절삭유 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위해서,

물 100 중량부에 대해서, 윤활 기유 0.1 내지 1 중량부, 전단강도 감소 및 석분 침전제 0.05 내지 0.1 중량부, 에멀젼화제 0.0001 내지 0.001 중량부 및 극압 첨가제 0.0001 내지 0.001 중량부를 포함하는 석재 가공용 절삭유 조성물을 제공한다.

본 발명의 바람직한 일 구현예에 따르면, 상기 윤활 기유는 폴리나프탈렌술포네이트 수용액, 리그노술페이트 수용액 또는 송진 수용액이다.

본 발명의 바람직한 일 구현예에 따르면, 상기 수용액은 30 중량% 내지 50 중량% 농도의 수용액이다.

본 발명의 바람직한 다른 구현예에 따르면, 상기 전단강도 감소 및 석분 침전제는 규산나트륨, 인산나트륨, 아질산나트륨 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것이다.

본 발명의 바람직한 또 다른 구현예에 따르면, 상기 에멀젼화제는 수산화나트륨, 이소프로필알코올, 다가알콜류 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것이다.

본 발명의 바람직한 또 다른 구현예에 따르면, 상기 극압 첨가제는 염화파라핀, 황화광유, 티오인산염 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것이다.

본 발명의 바람직한 또 다른 구현예에 따르면, 상기 염화파라핀은 탄소수 12 내지 23의 탄화수소 사슬을 갖는다.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따르면, 석재와 석재 가공기구 사이의 운동마찰계수를 현저하게 낮추어, 석재 가공기구의 마모율 저하, 절삭 속도 향상 및 작업 효율 제고를 도모할 수 있으며, 절삭유의 재활용도 용이하게 가능한 석재 가공용 절삭유 조성물을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 절삭유 조성물은 물, 윤활 기유, 전단강도 감소 및 석분 침전제, 에멀젼화제 및 극압 첨가제를 포함한다.

본 발명에 따른 절삭유 조성물에 있어서, 물은 주로 석재와 석재 가공기구 사이에서 발생되는 마찰열에 의한 온도 상승을 억제하는 냉각 작용을 수행한다. 석재 가공에 있어서, 고속으로 가동되는 석재 가공기구의 석재 접촉면에서는 많은 양의 열이 발생하며, 이러한 열은 석재 가공기구의 절삭날을 손상시키고, 작업성을 떨어뜨리며, 심한 경우에는 절삭날과 석재의 가공 표면 사이에서 용접 현상을 야기할 수도 있으므로 적당한 냉각 작용이 필수적이다. 따라서, 본 발명에서는 냉각 작용의 원활한 수행을 위해서 경제성이 탁월한 물을 사용하였다.

본 발명에 따른 절삭유 조성물에 포함되는 윤활 기유는 물과 혼합되어 에멀젼을 형성함으로써 석재와 석재 가공기구의 절삭날 사이의 윤활 작용을 돕는 역할을 한다.

바람직하게는, 상기 윤활 기유는 폴리나프탈렌술포네이트 수용액, 리그노술페이트 수용액 또는 송진 수용액이며, 그 함량은 물 100 중량부에 대해서 0.1 내지 1 중량부이다. 상기 윤활 기유의 함량이 0.1 중량부 미만인 경우에는 물과 혼합되어 에멀젼을 형성할 수 있는 윤활 기유 입자의 양이 적어서 원활한 윤활 효과를 달성할 수 없다는 문제점이 있고, 1 중량부를 초과하는 경우에는 물의 상대적인 함량이 적어지기 때문에 절삭유 조성물의 점도가 증가되어 원활한 윤활작용 및 냉각작용을 수행할 수 없다는 문제점이 있어서 바람직하지 않다.

상기 윤활 기유는 폴리나프탈렌술포네이트, 리그노술페이트 또는 송진을 수용액화한 후에 물과 혼합교반함으로써 제조될 수 있으며, 이때, 상기 수용액은 30 중량% 내지 50 중량% 농도의 수용액일 수 있다.

본 발명에 따른 절삭유 조성물에 포함되는 전단강도 감소 및 석분 침전제는 석재의 전단 감소 및 절삭유의 재활용을 용이하게 하는 역할을 한다. 즉, 상기 전단강도 감소 및 석분 침전제는 석재 중에 포함되어 있는 K, Na, Ca, Mg, Mn, Fe 등과 같은 금속 성분과 반응하여 침전을 형성하게 되며, 이러한 침전 작용에 의해서 석재의 전단 강도가 낮아지며, 더불어 석분이 세척되는 효과를 거둘 수 있게 된다. 또한, 침전된 석분은 상기 절삭유와 용이하게 분리될 수 있으므로 절삭유의 재활용 이 매우 용이해질 수 있다.

바람직하게는, 상기 전단강도 감소 및 석분 침전제는 규산나트륨, 인산나트륨, 아질산나트륨 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것으로서, 그 함량은 물 100 중량부에 대해서 0.05 내지 0.1 중량부이다. 상기 전단강도 감소 및 석분 침전제의 함량이 0.05 중량부 미만인 경우에는 석재 중의 금속 성분과 충분히 반응하지 못하여 전단 강도 저하, 석분 세척 및 침전 작용 등의 효과를 충분히 달성할 수 없다는 문제점이 있으며, 0.1 중량부를 초과하는 경우에는 석재 중에 포함되어 있는 Ca, Mg, Mn, Fe 등과 같은 금속 성분의 양보다 전단강도 감소 및 석분 침전제 중에 포함된 Na의 양이 많아지기 때문에 전단강도 감소 효과는 우수할 수 있지만 석분의 침전 효과가 감소하는 문제점이 있어서 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 절삭유 조성물에 포함되는 에멀젼화제는 윤활 기유와 물이 에멀젼 상태를 유지하는 것을 돕는 역할을 하며, 더불어 석재 중의 금속 성분과 치환되어 석재의 전단 강도를 낮추는 역할을 수행한다.

바람직하게는, 상기 에멀젼화제는 수산화나트륨, 이소프로필알코올, 다가알코올류 (더욱 바람직하게는, 글리콜류) 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것으로서, 그 함량은 물 100 중량부에 대해서 0.0001 내지 0.001 중량부이다. 상기 에멀젼화제의 함량이 0.0001 중량부 미만인 경우에는 윤활 기유와 물이 안정적으로 에멀젼 상태를 유지할 수 없고 석재 중의 금속 성분 치환 작용이 미흡하여 전단 강도가 그다지 낮아지지 않는다는 문제점이 있고, 0.001 중량부를 초과하는 경우에는 상기 언급한 전단강도 감소 및 석분 침전제에 의한 침전 작용이 방해받을 수 있다는 문제점이 있어서 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 절삭유 조성물에 포함되는 극압 첨가제는 윤활작용, 냉각작용 및 용접방지작용을 수행한다. 즉, 석재의 가공 과정에서 석재 가공기구의 절삭날과 석재 사이에는 매우 큰 압력 및 열이 발생되며, 이러한 현상은 궁극적으로 석재 가공기구의 수명을 단축시키고, 절삭유에 포함된 기유를 연소시켜서 작업성을 떨어뜨리는 결과를 초래한다.

바람직하게는, 상기 극압 첨가제는 염화파라핀, 황화광유, 티오인산염 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것으로서, 그 함량은 물 100 중량부에 대해서 0.0001 내지 0.001 중량부이다. 상기 극압 첨가제의 함량이 0.0001 중량부 미만인 경우에는 충분한 윤활효과, 냉각효과 및 용접방지효과를 거둘 수 없다는 문제점이 있고, 0.001 중량부를 초과하는 경우에는 염화파라핀 등과 같은 극압 첨가제는 독성 및 발암성이 있고 황을 포함하는 극압 첨가제는 비철금속을 부식시키는 성질을 가지고 있기 때문에 과다량을 사용하는 경우 문제점이 있어서 바람직하지 않다.

한편, 상기 극압 첨가제로서 염화파라핀을 사용하는 경우에는, 탄소수 12 내지 23의 탄화수소 사슬을 갖는 염화파라핀을 사용하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세하게 설명하기로 하되, 본 발명의 범위가 하기 실시예로만 제한되는 것은 아니다.

실시예. 본 발명에 따른 석재 가공용 절삭유 조성물의 제조

실시예 1.

40 중량%의 폴리나프탈렌술포네이트 수용액 (엔비텍사) 104g을 물 1 리터와 혼합한 후, 규산나트륨 41.6g, 수산화나트륨 0.21g 및 염화파라핀 0.42g을 첨가하여 혼합하였다. 이어서, 상기 혼합용액에 물 50 리터를 혼합하여 본 발명에 따른 석재 가공용 절삭유 조성물을 제조하였다.

실시예 2.

폴리나프탈렌술포네이트 수용액 (엔비텍사) 대신에 40 중량%의 리그노술페이트 수용액 104g을 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 본 발명에 따른 석재 가공용 절삭유 조성물을 제조하였다.

평가예

운동마찰계수의 측정

상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예로서 물을 절삭유로서 사용한 경우, 각각에 대한 운동마찰계수를 하기와 같이 측정하였다.

절삭유 (11)를 수평하게 놓인 가공 석재 (12) (40cm ×20cm) 상에 10 ml의 양으로 도포한 후, 149.3g의 끈 (13)이 달린 톱날 (14)을 상기 가공 석재 (12)의 표면 상에 올려 놓고, 도르레 추 (15)를 단 도르레 (16)를 이용하여 톱날 (14)이 등속운동하게 되는 시점의 도르레 추 (15)의 무게를 측정하였다. 도르레 추 (15)의 무게는 톱날 (14) 위에 50g씩의 톱날 추 (17)를 더 얹어 놓아 가면서 톱날 추 (17)의 총 무게를 250g까지 증가시키고, 각각 등속운동하게 되는 시점을 측정하였다.

운동마찰계수는 톱날 추 (17)의 무게를 y축으로, 등속운동하게 되는 시점의 도르레 추 (15)의 무게를 x축으로 하여 그래프를 그린 다음, 그 기울기를 계산함으로써 얻을 수 있었다.

하기 표 1에는 실시예 1, 실시예 2 및 비교예에 대한 운동마찰계수값을 나타내었으며, 표 1을 참조하면, 실시예 1 및 실시예 2에 따른 절삭유 조성물을 사용한 경우가 비교예로서 물을 사용한 경우에 비해서 월등하게 작은 운동마찰계수값을 갖는다는 사실을 알 수 있다.

	실시예 1	실시예 2	비교예
운동마찰계수	0.1306	0.1622	0.6302

본 발명에 따르면, 석재와 석재 가공기구 사이의 운동마찰계수를 현저하게 낮추어줄 수 있으므로 석재 가공기구의 마모를 줄일 수 있고 절삭 속도를 향상시킬 수 있어서 작업 효율을 높일 수 있으며, 재활용이 용이한 석재 가공용 절삭유 조성물을 제공할 수 있다.

Claims (7)

1. 물 100 중량부에 대해서, 윤활 기유 0.1 내지 1 중량부, 전단강도 감소 및 석분 침전제 0.05 내지 0.1 중량부, 에멀젼화제 0.0001 내지 0.001 중량부 및 극압 첨가제 0.0001 내지 0.001 중량부를 포함하는 석재 가공용 절삭유 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 윤활 기유는 폴리나프탈렌술포네이트 수용액, 리그노술페이트 수용액 또는 송진 수용액인 것을 특징으로 하는 석재 가공용 절삭유 조성물.
3. 제2항에 있어서, 상기 수용액은 30 중량% 내지 50 중량% 농도의 수용액인 것을 특징으로 하는 석재 가공용 절삭유 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 전단강도 감소 및 석분 침전제는 규산나트륨, 인산나트륨, 아질산나트륨 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 석재 가공용 절삭유 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 에멀젼화제는 수산화나트륨, 이소프로필알코올, 다가알코올류 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 석재 가공용 절삭유 조성물.
6. 제1항에 있어서, 상기 극압 첨가제는 염화파라핀, 황화광유, 티오인산염 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 석재 가공용 절삭유 조성물.
7. 제6항에 있어서, 상기 염화파라핀은 탄소수 12 내지 13의 탄화수소 사슬을 갖는 것을 특징으로 하는 석재 가공용 절삭유 조성물.

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