KR100778424B1 - 금속부재용 산세정제 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기산 혼합물로 이루어진 금속부재용 산세정제에 있어서,
유기산 혼합물 6~10중량%, 구연산나트륨이수화물 1~3중량%,에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 0.8~1.2중량%, 계면활성제 0.2~0.4중량% 및 물 85.4~92중량%로 이루어지고, 상기 유기산 혼합물은 식물성 유기산이 혼합된 것을 특징하는 금속부재용 산세정제에 관한 것이다.
그리고 상기의 구성을 갖는 본 발명은 식물성 유기산의 혼합물 즉, 구연산과 글리콜산, 글루콘산, 아세트산 또는 개미산을 각각 혼합한 혼합물들을 주원료로 하여 제조함으로써, 산 세정 능력이 우수하면서도 악취의 발생을 최소화시켜 작업 환경을 쾌적하게 하므로 친환경적인 것이 장점이다.
Description
본 발명은 금속부재용 산세정제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식물성 유기산의 혼합물과 기타 첨가제로 이루어지고, 산처리한 금속부재의 표면에 부착된 녹을 제거하기 위한 것을 특징으로 하는 금속부재용 산세정제에 관한 것이다.
일반적으로 금속부재는 장시간 공기 중에 방치하면 그 표면이 산화되어 산화물 피막층으로 덮이게 되고, 특히 열처리 또는 열간 가공한 금속부재의 표면에는 두꺼운 산화물 피막층의 스케일이 형성되게 된다. 그리고 기계 가공을 한 금속부재의 표면에도 가공 변질층이 형성되는 문제점이 있다.
상기와 같이 그 표면에 산화물 피막층이나 가공 변질층이 형성된 금속부재를 도금처리 등의 2차 가공을 하기 위해서는 금속부재의 표면에 형성된 산화물 피막층이나 가공 변질층과 같은 불순물층을 제거하여야하고, 이러한 불순물층을 제거하기 위해서 금속부재의 표면을 산세정하여야 한다.
상기와 같은 방법에 의해 금속 부재인 고온 열처리한 철강을 산세정할 경우, 철강 표면에 형성된 산화물 스케일은 표면의 외층이 α-Fe2O3, 중간층이 Fe3O4, 내층이 FeO의 성분으로 구성된 다공질의 3중 구조를 갖는다. 이와 같은 철강 부재를 황산 또는 염산 용액에 침적시켜 산세(pickling)를 하면, 철강부재의 표면에 형성된 산화물 스케일이 용해되어 녹이 없어지지만 황산 또는 염산 용액이 철강부재의 소지까지 침투하여 철강과 산화물 스케일 사이에 국부전지가 발생하여 철강의 용해 및 산화물 표면에서 수소 가스의 발생이 일어나는 문제점이 발생하게 된다.
이와 같이 산세를 하기 위해서는 통상적으로 5~10중량%의 황산이나 염산 용액을 사용하는데, 이와 같은 용액을 사용할 경우 유해가스의 발생으로 인해 심한 악취가 발생되어 작업자의 건강을 해치기 때문에 현장에서 산세 작업을 기피하는 경향이 많아 산세 작업을 부실하게 처리할 우려가 있고, 그리고 산세를 하고 난 후의 용액을 그냥 외부로 배출할 경우 수질오염의 원인이 되어 자연 환경을 파괴하게 되는 문제점들이 발생할 우려가 있다.
따라서 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은 식물성 유기산의 혼합물인 즉, 구연산(citric acid)과 글리콜산(glycolic acid), 글루콘산(gluconic acid) 아세트산(acetic acid) 또는 개미산(formic acid)을 각각 혼합한 혼합물들을 주원료로 하여 제조함으로써, 산 세정 능력이 우수하며, 그리고 악취의 발생을 최소화시켜 작업 환경을 쾌적하므로 친환경적인 것을 특징으로 하는 금속부재용 산세정제에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은 식물성 유기산의 혼합물인 구연산(citric acid)과 글리콜산(glycolic acid), 글루콘산(gluconic acid) 아세트산(acetic acid) 또는 개미산(formic acid)을 각각 혼합한 혼합물들을 주원료로 하여 제조한 것을 특징으로 하는 금속부재용 산세정제에 관한 것이다.
이하 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 유기산 혼합물로 이루어진 금속부재용 산세정제에 있어서,
유기산 혼합물 6~10중량%, 구연산나트륨이수화물 1~3중량%, 에틸렌디아민테트라아세트산 0.8~1.2중량%, 계면활성제 0.2~0.4중량% 및 물 85.4~92중량%로 이루어지고, 상기 유기산 혼합물은 식물성 유기산이 혼합된 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 식물성 유기산의 혼합물은 주식물성 유기산 3~5중량%와 부식물성 유기산 3~5중량%를 혼합시킨 혼합산으로써, 주식물성 유기산은 구연산을 사용하는 것이 바람직하며, 그리고 부식물성 유기산은 글리콜산, 글루콘산, 아세트산 또 는 개미산으로 이루어진 군에서 한 가지를 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 주식물성 유기산인 구연산은 금속부재의 표면에 부착된 산을 세정시키는 역할을 하며, 주로 식물의 씨나 과즙 속에 유리상태로 존재하는 천연 유기산으로 과즙, 청량음료의 청량첨가제로 사용되어지고 있다. 구연산의 혼합량은 3~5중량%가 바람직하다. 구연산의 혼합량이 3중량% 미만이 될 경우에는 구연산의 함량 부족으로 인해 금속부재의 표면에 부착된 녹이 제대로 세정되지 않을 우려가 있고, 5중량%를 초과할 경우에는 구연산의 함량의 증가에도 불구하고 더 이상의 산 세정 능력은 향상되지 않으며, 도리어 유기산의 냄새가 강하게 발생되어 작업 환경을 오염시킬 우려가 있다.
상기에서 부식물성 유기산인 글리콜산, 글루콘산, 아세트산 또는 개미산은 식물의 과일 또는 줄기에 함유된 유기산으로 주식물성 유기산의 산 세정 작용을 촉진시키는 역할을 한다. 그리고 상기 식물성 유기산들은 악취의 발생이 적으며, 수중에서 자연분해가 가능한 것이 특징이다. 상기에서 부식물성 유기산의 혼합량이 3중량% 미만이 될 경우에는 주식물성 유기산의 산 세정의 작용을 충분히 촉진시켜주지 못할 우려가 있고, 5중량%를 초과할 경우에는 부식물성 유기산의 함량의 증가에도 불구하고 더 이상의 산 세정 능력은 향상되지 않으며, 도리어 유기산의 냄새가 작업 환경을 오염시킬 우려가 있다.
상기에서 사용하는 식물성 유기산들은 물, 에탄올, 에테르에 용해되는 성질이 있으며, 글리콜산의 경우에는 포도의 열매나 잎, 사탕옥수수, 기타 식물에 함유되어 있고, 화장품의 원료로 사용되기도 한다. 그리고 글루콘산의 경우에는 글루코오스가 산화될 때 최초로 생기는 물질로서, D-글루코오스를 포도당이라 하며, 주로 달콤한 과즙에 함유되어 있다. 또 아세트산의 경우에는 시큼한 과일 등에 함유되어 있으며, 개미산의 경우에는 개미이외에도 쐐기풀과 같은 식물에 함유되어 있는 유기산이다.
그리고 본 발명에서 사용하는 구연산나트륨이수화물은 금속산화물의 용해로 인해 본 발명의 산세정제 조성물 용액의 알칼리도 변화를 방지하여 킬레이트 효과를 높이는 역할을 한다. 구연산나트륨이수화물의 혼합량은 1~3중량%가 바람직하며, 그 혼합량이 1중량% 미만이 되면 산세정제 조성물 용액의 알칼리도 변화를 방지할 수 없기 때문에 에틸렌디아민테트라아세트산에 의한 킬레이트 효과가 저하될 우려가 있고, 3중량%를 초과할 경우에는 산세정제 조성물 용액의 알칼리도 변화를 방지할 수는 있지만 에틸렌디아민테트라아세트산에 의한 킬레이트 효과가 특별히 더 이상 상승되지는 않는다.
그리고 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA-2Na)은 산세정제에 용해된 금속이온에 대한 킬레이트 효과를 나타내는 작용을 한다. 즉 부식화반응에서 생성된 물질은 킬레이트 구조를 갖는 축중합 물질이기 때문에 킬레이트의 특성에 의해서 물속 에 녹아 있는 금속이온을 킬레이트 슬러지에 포집하여 제거하는 역할을 한다.
에틸렌디아민테트라아세트산의 혼합량은 0.8~1.2중량%가 바람직하다. 혼합량이 0.8중량% 미만이 될 경우에는 충분한 킬레이트 효과가 나타나지 않아 산 세정 능력이 저하할 우려가 있고, 1.2중량%를 초과할 경우에는 에틸렌디아민테트라아세트산의함량 증대에 따른 킬레이트 효과가 특별히 더 이상 상승하지는 않는다.
그리고 계면활성제는 산 세정제 조성물의 표면장력을 증대시킴으로써, 산 세정 능력을 향상시키는 역할을 하며, 본 발명에서 사용하는 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 노닐페닐에테르가 바람직하며, 그 혼합량은 0.2~0.4중량%가 바람직하다. 혼합량이 0.2중량% 미만이 될 경우에는 계면활성제 함량의 부족으로 인해 산세정제 조성물의 표면장력이 저하되어 산 세정 능력이 저하될 우려가 있고, 0.4중량%를 초과할 경우에는 표면장력은 증대되나 특별히 더 이상의 산 세정 능력은 증대되지 않는다.
그리고 본 발명에서 사용하는 물은 상기 주식물성 유기산과 부식물성 유기산을 용해시키기 위한 용제로써, 그 혼합량은 85.4~92중량%가 바람직하다. 그 혼합량이 85.4중량% 미만이 될 경우에는 상대적으로 주식물성 유기산과 부식물성 유기산의 함량 증대로 인해 악취가 발생되어 작업 환경을 오염시키거나 또는 배출시에 수질오염을 일으킬 우려가 있으며, 92중량%를 초과할 경우에는 상대적으로 주식물성 유기산과 부식물성 유기산의 함량 부족으로 인해 산 세정 능력이 저하될 우려가 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명의 구성을 상세히 설명하고자 한다.
1. 금속부재용 산세정제의 제조
아래 [표 1]의 혼합비에 따라 실시예 1 내지 8 및 비교예 1, 2의 금속부재용 산세정제를 제조하였으며, 비교예에서 사용한 황산의 순도는 60%이며, 염산의 순도는 20%이다.
| 성분 | 실시예 | 비교예 | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 1 | 2 | |
| 구연산 | 3 | 5 | 3 | 5 | 3 | 5 | 3 | 5 | - | - |
| 부식물성 유기산 | 31) | 51) | 32) | 52) | 33) | 53) | 34) | 54) | - | - |
| 황산 | - | - | - | - | - | - | - | - | 9 | - |
| 염산6 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 9 |
| 구연산나트륨이수화물 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| EDTA-2Na | 0.8 | 1.2 | 0.8 | 1.2 | 0.8 | 1.2 | 0.8 | 1.2 | 0.8 | 0.8 |
| 계면활성제 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 물 | 90.9 | 86.5 | 90.9 | 86.5 | 90.9 | 86.5 | 90.9 | 86.5 | 87.9 | 87.9 |
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주 1) 글리콜산, 2) 글루콘산, 3) 아세트산, 4) 개미산
2. 금속부재의 산세정 실험
상기 [표 1]의 혼합비에 따라 제조한 실시예 1 내지 8 및 비교예 1, 2의 산세정제에 상온에서 금속부재 시험편을 5분간 침지(dipping)시킨 후 꺼내어 건조시키고 1시간 방치 후에 금속부재 표면을 관찰한 결과 아래 [표 2]의 내용과 같다. 그리고 본 실험에서 사용한 금속부재의 시험편은 두께 10 ± 2㎛의 산화피막이 형성된 철강 판재(냉연강판)를 사용하였다.
[표 2]
| 항 목 | 실시예 | 비교예 | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 1 | 2 | |
| 산화피막층 제거상태 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 악취 발생 정도 | 5 | 4 | 5 | 4 | 5 | 4 | 5 | 4 | 1 | 1 |
상기 [표 2]에서 금속부재 표면의 산화피막층 제거상태의 판단 기준은 다음과 같다.
금소부재 표면에 형성된 산화피막층의 제거 상태를 육안으로 관찰하여 산화피막층이 완전 제거된 경우(○), 일부 제거되지 않은 경우(△), 대부분 제거되지 않은 경우(×)로 구분한다.
그리고 악취의 발생 정도는 건장한 남여 성인 각각 5명씩을 선발하여 관능검사요원으로 선정한 후 아래의 판단기준에 따라 평가하였다.
- 5점 : 악취의 발생이 거의 없음.
- 4점 : 약간의 악취가 발생됨.
- 3점 : 악취의 발생이 보통임.
- 2점 : 악취의 발생이 약간 심함.
- 1점 : 악취의 발생이 매우 심함.
종합평가점수(정수) = 관능검사 요원 10명이 평가한 점수의 합계/10
상기 {표 2]에 나타난 바와 같이 실시예 1 내지 8의 시료는 황산과 염산을 사용한 비교예 1 및 2와 동등한 금속부재 표면의 산화피막층 제거 능력이 있음을 알 수 있다. 그리고 상기 시료들의 악취 발생 정도를 측정한 결과 식물성 유기산 혼합물을 사용한 실시예 1 내지 8의 시료는 황산 및 염산을 사용한 비교예 1 및 2에 비해 악취의 발생이 거의 없는 것으로 평가되었다. 또 실시예 1, 3, 5 및 7이 실시예 2, 4, 6 및 8에 비해 악취 발생 정도의 평가에서 좋게 평가된 것은 식물성 유기산의 함량이 실시예 2, 4, 6 및 8에 비해 적게 함유되어 있기 때문인 것으로 판단된다.
따라서 실시예 1 내지 8의 시료는 비교예 1, 2와 동등 이상의 산 세정 능력을 갖고 있음에도 비교에에 비해 악취의 발생이 거의 없는 친환경적인 금속부재용 산세정제임을 알 수 있다.
그리고 본 발명은 반드시 상기의 실시예에 의해서만 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다.
따라서 상기의 구성을 갖는 본 발명은 식물성 유기산의 혼합물 즉, 구연산과 글리콜산, 글루콘산, 아세트산 또는 개미산을 각각 혼합한 혼합물들을 주원료로 하여 제조함으로써, 산 세정 능력이 우수하면서도 악취의 발생을 최소화시켜 작업 환경을 쾌적하게 하므로 친환경적인 것이 장점이다.
Claims (5)
- 유기산 혼합물로 이루어진 금속부재용 산세정제에 있어서,유기산 혼합물 6~10중량%, 구연산나트륨이수화물 1~3중량%, 에틸렌디아민테트라아세트산 0.8~1.2중량%, 계면활성제 0.2~0.4중량% 및 물 85.4~92중량%로 이루어지고, 상기 유기산 혼합물은 식물성 유기산이 혼합된 것을 특징으로 하는 금속부재용 산세정제.
- 제 1항에 있어서,상기 유기산 혼합물은 주식물성 유기산인 구연산 3~5중량%와 부식물성 유기산인 글리콜산, 글루콘산, 아세트산 또는 개미산으로 이루어진 군에서 한 가지를 선택한 부식물성 유기산 3~5중량%를 혼합시킨 혼합산인 것을 특징으로 하는 금속부재용 산세정제.
- 제 1항에 있어서,상기 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 노닐페닐에테르인 것을 특징으로 하는 금속부재용 산세정제.
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