KR101010291B1 - 친환경 자체세척 니팅·코닝 오일 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

친환경 자체세척 니팅·코닝 오일 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 석유계 광유(mineral oil) 85 ~ 90중량%와, Di-oleate화된 PEG(Polyethylene glycol)계 합성계면활성제 1 ~ 3중량%, 석유계 특수측쇄 솔벤트(D-zol) 0.05 ~ 0.1중량%, Polyoxyethylene lauryl ether 및 그 유도체 0.5 ~ 2중량%, Alkyl phosphate(lauryl alcohol phosphate) 및 그 유도체 0.1 ~ 2중량%, Polyoxyethylene Caster oil 및 그 유도체 0.5 ~ 1.5중량%, Sorbitan fatty acid ester 및 그 유도체 1 ~ 3중량%, Emulsion PEG 계의 polyethylene glycol ester 0.5 ~ 1중량%, Tallow amine계 비이온 계면활성제(nonion surfactant) 0.5 ~ 1중량%, Isooctyl stearate계 에스테르(ester)화 화합물 0.5 ~ 1중량% 및 잔량의 기타첨가제를 포함하는 친환경 자체세척 니팅 및 코닝 오일 조성물로서,
상기 오일 조성물은 최근 환편기가 지니는 고속스핀들의 특성을 감안하여 윤활성 및 평활성, 대전방지성, 집속성 등의 기본적 특성을 만족할 뿐만 아니라, 우수한 열안정성과 산화안정성을 통한 제품 불량률 감소 및 자체 세척성을 가짐으로써 바늘과 캠에 이물질(Gum-up)의 제거가 가능하고, 구성성분으로 노닐페닐(Nonyle Phenyl) 등과 같은 유해한 유기물질이 포함하지 않아 친환경적이다.

Description

친환경 자체세척 니팅·코닝 오일 조성물 및 이의 제조방법{ECOLOGICAL SELF-CLEANING KNITTING/CONING OIL COMPSITION AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 친환경 자체세척 니팅·코닝 오일 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 우수한 열안정성과 산화안정성을 통한 제품 불량률 감소 및 자체 세척성을 가짐으로써 바늘과 캠에 이물질(Gum-up)의 제거가 가능하고, 구성성분으로 노닐페닐(Nonyle Phenyl) 등과 같은 유해한 유기물질이 포함하지 않아 친환경적인 니팅·코닝 오일 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 니팅(knitting) 또는 코닝(coning) 과정을 수행하는 장치의 경우 캠부를 거쳐 구동하는 바늘에 대해서 계속적인 윤활이 요구되며, 또한 바늘 베드 또는 실린더 등내에 안내되는 바늘에도 같은 방식으로 적용된다. 특히, 현대의 고속스핀들의 특성을 감안하였을 때 완전하고 규칙적인 윤활이 매우 중요하며, 이러한 이유로 중심점에서부터 압축오일을 대응하는 호스를 통해 각각의 윤활점에 제공하는 압축급유기 또는 압축오일 윤활 시스템이라 불리는 윤활장치를 갖추어야만 한다.
한편, 이와 같은 윤활장치에 의해 바늘에 지속적으로 공급되는 니팅·코닝 오일 조성물은 윤활성, 평활성, 대전방지성, 집속성 등의 조건을 고루 갖추어야 하는바, 상기 조건을 충족하기 위하여 오일성분에 비이온이나 음이온 계면활성제들을 첨가제로 적절히 혼합하여 사용하는 것이 매우 중요하다.
이와 같은 오일 조성물에 대하여 일본 공개특허 제73-22793호, 제73-64294호, 제73-82195호 및 제74-31994호에서 공개된 바 있으나, 상기 종래 오일 조성물들은 그 구성성분들이 화학적으로 서로 상반되는 특성을 갖고 있어(참조 : JAOCS, Vol 65, No. 01(October 1988), 평활성(lubricity)이 우수하면 집속성(Cohesiveness)이나 내열성(Heat resistance)이 불량하고, 집속성이 우수하면 평활성이나 사이징성(Sizing)이 불량하며, 또한 사이징성이 우수한 음이온 계면활성제를 다량으로 사용하게 되면 평활성이나 내열성이 불량하다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 특허 공개번호 제1995-023695호에서는 합성섬유 및 천연섬유의 니팅 및 코닝 작업시 현장의 생산설비나 제조조건들에 의해서 요구되는 오일의 성능을 다양화하기 위하여, 상반되는 요구성능을 갖는 각 성분들을 특정 배합기술에 의하여 배합시킴으로써 윤활성, 유화액 안정성 및 방적성이 우수한 코닝 오일 조성물에 대해서 소개한 바 있다.
이와 같은 오일 조성물은 석유계 광물유 50 내지 85중량%, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르(6 내지 10몰) 5내지 10중량%, 분자량 450 내지 800의 폴리에틸렌 글리콜 모노 올레이트 0 내지 10중량%, 채종유 글리세라이드 0 내지 10중량%, 이소옥틸 스테아레이트 0 내지 35중량%, 라우릴 포스페이트 0 내지 5중량%, 라우릴 알콜 0 내지 5중량% 및 기타 첨가제로 이루어짐으로써, 합성섬유 및 천연섬유 니팅 및 코닝 작업시 섬유와 금속(F/M)간에 평활성을 높이고, 얀(Yarn)과 가이드(Guide)간의 마찰저항을 감소시켜서 제직을 용이하게 하다고 기재되어 있다.
그러나, 상기와 같은 오일 조성물은 그 구성성분들이 고속스핀들의 작동으로 인해 수반되는 열에 의해 화학적 변성을 일으킬 수 있으며, 이로 인해 실의 물성변화로 인한 제품의 불량을 초래하게 된다. 아울러, 높은 마찰과 고속회전과정에서 장시간 기계를 사용할 경우 바늘과 캠 사이에 변성된 오일 조성물 및 비산먼지 등으로 인해 형성된 이물질(Gum-up)이 끼게 되어 기계에 부하를 주고 오작동을 일으키는 요인으로 작용하게 되는 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 최근 환편기가 지니는 고속스핀들의 특성을 감안하여 윤활성 및 평활성, 대전방지성, 집속성 등의 기본적 특성을 만족할 뿐만 아니라, 우수한 열안정성과 산화안정성을 통한 제품 불량률 감소 및 자체 세척성을 가짐으로써 바늘과 캠에 이물질(Gum-up)의 제거가 가능하고, 구성성분으로 노닐페닐(Nonyle Phenyl) 등과 같은 유해한 유기물질이 포함하지 않아 친환경적인 니팅·코닝 오일 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 석유계 광유(mineral oil) 85 ~ 90중량%와, Di-oleate화된 PEG(Polyethylene glycol)계 합성계면활성제 1 ~ 3중량%, 석유계 특수측쇄 솔벤트(D-zol) 0.05 ~ 0.1중량%, Polyoxyethylene lauryl ether 및 그 유도체 0.5 ~ 2중량%, Alkyl phosphate(lauryl alcohol phosphate) 및 그 유도체 0.1 ~ 2중량%, Polyoxyethylene Caster oil 및 그 유도체 0.5 ~ 1.5중량%, Sorbitan fatty acid ester 및 그 유도체 1 ~ 3중량%, Emulsion PEG 계의 polyethylene glycol ester 0.5 ~ 1중량%, Tallow amine계 비이온 계면활성제(nonion surfactant) 0.5 ~ 1중량%, Isooctyl stearate계 에스테르(ester)화 화합물 0.5 ~ 1.5중량% 및 잔량의 기타첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 자체세척 니팅·코닝 오일 조성물을 제공함으로써 달성된다.
또한, 본 발명은 반응기(reactor)에 석유계 광유(mineral oil) 85 ~ 90중량%를 투입하고 40 ~ 45℃의 온도에서 5 ~ 10분간 교반한 다음, Di-oleate화된 PEG(Polyethylene glycol)계 합성계면활성제를 1 ~ 3중량%를 투입하여 완전 용해시키는 단계; 상기 석유계 광유에 PEG계 계면활성제가 완전히 용해되어 투명한 용액이 되었을 때 석유계 특수측쇄 솔벤트(D-zol) 0.05 ~ 0.1중량%, Polyoxyethylene lauryl ether 및 그 유도체 0.5 ~ 2중량%, Alkyl phosphate(lauryl alcohol phosphate) 및 그 유도체 0.1 ~ 2중량%, Polyoxyethylene Caster oil 및 그 유도체 0.5 ~ 1.5중량%, Sorbitan fatty acid ester 및 그 유도체 1 ~ 3중량%, Emulsion PEG 계의 polyethylene glycol ester 0.5 ~ 1중량%, Tallow amine계 비이온 계면활성제(nonion surfactant) 0.5 ~ 1중량%, Isooctyl stearate계 에스테르(ester)화 화합물 0.5 ~ 1.5중량%를 교반하면서 동시에 투입하는 단계; 상기와 같이 첨가제가 모두 투입된 오일 용액에 기타첨가제로서 TCP(삼인산칼슘) 0.05 ~ 0.2중량%, 자기유화 실리콘 오일 0.005 ~ 0.1중량%를 계량하여 투입한 후 용액 상태를 육안으로 확인하여 미황색(light yellow)이 투명 액상으로 되었을 때, 모노에탄올아민(MEA;monoethanolamine) 0.01 ~ 0.05중량%를 서서히 투입하여 불투명 액상이 투명 액상으로 바뀔 때 반응 종료시점으로 하여 정량포장하는 단계;로 구성된 것을 특징으로 하는 친환경 자체세척 니팅·코닝 오일 조성물의 제조방법을 제공함으로써 달성된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 친환경 자체세척 니팅·코닝 오일 조성물 및 이의 제조방법은 고도로 정제된 파라핀계와 나프텐계로 구성된 포화탄화수소를 주기유로 사용하고, 특정 계면활성제를 조합시킴으로서 윤활기능 뿐만 아니라 자체 세척기능도 동시에 부여함으로써 장시간 사용시 바늘과 캠 사이에 발생되던 이물질(Gum-up)의 제거가 가능하여 장치의 수명 연장 및 정비비용의 절감을 가져오며, 우수한 열안정성과 산화안정성을 가짐에 따라 불량률 감소를 통한 양질의 원단 생산이 가능할 뿐만 아니라, 구성성분으로 노닐페닐(Nonyle Phenyl) 등과 같은 유해한 유기물질이 포함하지 않아 친환경적이라는 효과를 가져온다.
도 1과 도 2는 본 발명의 실험예를 통해 오일 조성물의 자체세척성을 실험한 결과를 나타낸 도면
이하에서는 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 니팅 및 코닝 오일 조성물은 석유계 광유(mineral oil) 85 ~ 90중량%와, Di-oleate화된 PEG(Polyethylene glycol)계 합성계면활성제 1 ~ 3중량%, 석유계 특수측쇄 솔벤트(D-zol) 0.05 ~ 0.1중량%, Polyoxyethylene lauryl ether 및 그 유도체 0.5 ~ 2중량%, Alkyl phosphate(lauryl alcohol phosphate) 및 그 유도체 0.1 ~ 2중량%, Polyoxyethylene Caster oil 및 그 유도체 0.5 ~ 1.5중량%, Sorbitan fatty acid ester 및 그 유도체 1 ~ 3중량%, Emulsion PEG 계의 polyethylene glycol ester 0.5 ~ 1중량%, Tallow amine계 비이온 계면활성제(nonion surfactant) 0.5 ~ 1중량%, Isooctyl stearate계 에스테르(ester)화 화합물 0.5 ~ 1.5중량% 및 잔량의 기타첨가제를 포함한다.
먼저, 주성분인 석유계 광유(mineral oil)는 석유 원유를 300℃이상 분별증류하여 고형 파라핀을 제거한 것으로 상온(25℃)에서 탄소수 18~30의 파라핀(paraffin)계 및 나프탄(naphthene)계의 포화탄화수소 화합물로서, 내열성과 내마모성을 가진 Base oil로서의 역할을 수행한다. 이러한 석유계 광유는 전체 조성물에 85 ~ 90중량%가 되도록 첨가하는 것이 바람직하며, 이는 상기 범위에서 점도조절이 용이하여 직물 내 오일의 침투가 용이해지기 때문이다.
한편, 상기와 같이 사용된 석유계 광유는 중량비 기준으로 Cn(naphthene계 포화탄화수소), Cp(paraffin계 포화탄화수소), Ca(aromatic계 탄화수소)의 조성비가 Cn : Cp : Ca = 4~ 5 : 5 ~ 6 : 0인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 우선적으로 aromatic계 포화탄화수소가 함유되면 오일 조성물의 변색 및 점도 상승의 문제가 발생하기 때문에 나프탄계와 파라핀계로만 이루어지며, 이 때 파라핀계 함량이 50 ~ 60중량%함유되었을 때 오일 조성물의 침투성, 분산성을 최적화할 수 있으며, 윤활성과 평활성을 향상시킴과 동시에 침전을 방지하여 오일의 안정성을 향상시키기 때문이다.
또한, 상기 석유계 광유는 상온(25℃)에서 점도가 각각 30 ~ 33cps인 석유계 광유 55 ~ 80중량%와 6 ~ 10cps인 석유계 광유 10 ~ 30중량%를 혼합하여 사용하는 것이 더욱 바람직한 효과를 가져오며, 이는 상기와 같은 범위의 서로 다른 점도를 갖는 두 종류의 석유계 광유를 사용함으로써 작업공정상 점도조절이 더욱 용이하여 니팅 및 코닝 작업시 현장의 생산설비나 제조조건들에 의해서 요구되는 오일의 성능을 쉽게 변경할 수 있으며, 다양화된 제품으로 구현이 용이하게 이루어질 수 있기 때문이다.
또 다른 첨가제인 PEG(Polyethylene glycol)계 합성계면활성제는 Polyethylene glycol의 ethylene oxide 부가물로서, 에스테르화된 분자량 600정도의 PEG에 Di-oleate화 시킨 특수계면활성제로서, 전체 조성물에 1 ~ 3중량%가 되도록 첨가되어 오일 조성물의 유화, 분산, 습윤, 평활작용에 관여하게 되며, 상기 PEG계 계면활성제의 첨가범위는 물과 기름에 대한 친화성 정도 나타내는 HLB값(Hydrophile-Lipophile Balance)의 조절과 관련되기 때문에 매우 중요하며, 상기 범위를 벗어날 경우 오일 조성물이 친수성 또는 친유성의 한쪽 특성만 강하게 나타나 유화성이 좋지 못하기 때문이다.
특수측쇄 솔벤트(D-zol)는 석유계 정제물질인 비인화성인 나프타 계열의 방전 솔벤트로서 석유계 광유의 분자쇄(iso 위치)에 붙어 유기물과 이물질의 세척분산 및 안정성을 유지하기 위해 첨가되는 것으로, 그 첨가량은 오일 조성물의 0.05 ~ 0.1중량%가 되도록 첨가되는데, 상기 범위보다 낮게 첨가되면 그 효과가 미흡하게 나타나고, 상기 범위보다 높게 첨가되면 석유계 광유의 분자쇄(molercular chain)를 절단하여 그 기능을 상실하게 되는 문제점을 발생하게 된다.
Polyoxyethylene lauryl ether 및 그 유도체는 세정제 및 유화제로 사용되는 물질로서, 그 첨가량은 오일 조성물의 0.5 ~ 2중량%가 되도록 첨가되며, 상기 범위보다 낮게 첨가되면 세정작용이 불량하게 나타나며, 반대로 상기 범위보다 높게 첨가되면 친유성기가 분해되어 오일 조성물의 유화성이 불량해지는 문제점이 발생된다.
Alkyl phosphate(lauryl alcohol phosphate) 및 그 유도체는 섬유 및 피혁제품에 유연성을 유지하면서 정련 및 세정제로 사용되는 물질로서, 본 오일 조성물에는 유연성 및 세정성, 대전방지성을 제공하며, 그 첨가량은 오일 조성물의 0.1 ~ 2중량%가 되는 것이 바람직하다. 이는 상기 범위보다 낮게 첨가되면 얻고자 하는 효과가 미비하며, 상기 범위보다 높게 첨가되면 산도가 높아져 중화제가 많이 소요되고 자체적으로 수분이 발생되어 윤활기능이 떨어지기 때문이다.
Polyoxyethylene Caster oil 및 그 유도체는 당해 분야에서 유화제 및 분산제, 윤활제로 사용되는 물질로서, 오일 조성물에 0.5 ~ 1.5중량%가 되도록 첨가되며. 상기 범위보다 그 이하로 첨가되면 윤활기능이 약해지고, 그 이상을 첨가하면 HLB의 균형이 깨져 유화성이 불량해지는 문제점이 발생된다.
Sorbitan fatty acid ester 및 그 유도체는 오일 조성물에 1 ~ 3중량%가 되도록 첨가되어 오일과 물의 유화안정제, 섬유 윤활제, 방청제, 분산제, 평활제로의 역할을 수행하게 되며, 상기 범위보다 높게 첨가되면 역시 HLB의 균형이 깨져 유화성이 불량해지는 문제점이 발생된다.
Emulsion PEG 계의 polyethylene glycol ester는 오일 조성물에 0.5 ~ 1중량%가 되도록 첨가되어 유화, 분산, 습윤, 평활, 연화제로 사용되며, 상기 범위보다 낮게 첨가되면 유화성이 저하되고, 상기 범위보다 높게 첨가되면 입자가 커져 유화성 조절이 용이하지 않다는 문제점이 발생된다.
Tallow amine계 비이온 계면활성제(nonion surfactant)는 대표적으로 사용되는 polyoxyehthylene alkyl amine류의 경우 약 cation성 비이온 계면활성제(nonion surfactant)로 염기성을 띄우며 일반 양이온 계면활성제와는 달리 이온성 계면활성제와 혼합하여 사용해도 응집 및 침전되는 문제가 발생되지 않는다는 효과가 있다.
상기와 같은 Tallow amine계 비이온 계면활성제는 오일 조성물에 0.5 ~ 1중량%가 되도록 첨가되어 살균성 및 방청성, 대전방지성과 같은 특성을 구현하게 되며, 상기 범위 이하로 첨가하게 되면 효과 구현이 미비하고, 상기 범위를 초과하여 첨가하게 되면 오일 조성물의 pH 조절 불량 및 전착성 저하되기 때문에 상기 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직하다.
Isooctyl stearate계 에스테르(ester)화 화합물은 산화방지제 및 윤활제, 계면활성제의 역할을 수행하기 위해 오일 조성물에 0.5 ~ 1.5중량%가 되도록 첨가되며, 상기 범위보다 낮게 첨가되면 오일 조성물의 내열성 및 윤활성 저하되며, 상기 범위보다 높게 첨가되면 유분 함유량이 높아져 유화성이 저해되는 문제점이 발생된다.
아울러, 상기 조성물에 부가적인 효과를 위하여 기타첨가제로 삼인산칼슘(TCP)과, 자기유화 실리콘 오일, 모노에탄올아민(MEA;monoethanolamine)이 추가적으로 첨가될 수 있다.
상기 기타첨가제로서 삼인산칼슘(TCP)은 전착 냉각계통의 첨가제로서 오일 조성물에 0.05 ~ 0.2중량%가 첨가되며, 상기 범위 미만으로 첨가되면 전착 냉각성이 저하되며, 상기 범위를 초과하여 첨가하면 유화불량 요인이 된다.
또 다른 기타첨가제인 자기유화 실리콘 오일은 슬립(slip)성을 부여하여 마찰계수를 저하시키기 위한 물질로서, 그 점도는 5cps 이하인 것을 사용하며, 이는 점도가 5cps를 초과하면 분해가 잘 안되어 직물의 후가공인 정련, 염색가공에서 문제가 발생되기 때문이다. 따라서, 그 점도가 5cps 이하가 되어야만 석유계 광유에 용해가 잘 이루어질 수 있다. 아울러, 상기 실리콘 오일은 0.05 ~ 0.1중량%가 첨가되며, 상기 범위 미만으로 첨가되면 상기한 효과가 미비하게 발생되며, 상기 범위를 초과하여 첨가하면 오일 조성물에 침전물이 발생하여 유화불량의 원인이 된다.
그 외 기타첨가제로서 사용되는 모노에탄올아민(MEA;monoethanolamine)은 강한 염기성 물질로서 오일 조성물의 pH를 조절하기 위해 소량 첨가되며, 그 사용량은 크게 한정되지 않으나 오일 조성물에 0.01 ~ 0.05중량%의 범위 내에서 첨가하면 오일 조성물의 변색과 부패를 방지할 수 있는 pH의 농도인 7~8로 조정이 가능하다.
이상과 같은 오일 조성물은 다음과 같은 제조방법에 의해 제조가 가능하며, 이에 대해 자세히 설명하기로 한다.
본 발명의 니팅 및 코닝 오일 조성물을 제조하기 위하여, 먼저 반응기(reactor)에 석유계 광유(mineral oil) 85 ~ 90중량%를 투입하고 40 ~ 45℃의 온도에서 5 ~ 10분간 교반한 다음, Di-oleate화된 PEG(Polyethylene glycol)계 합성계면활성제를 1 ~ 3중량%를 투입하여 완전 용해시키는 단계;
상기 석유계 광유에 PEG계 계면활성제가 완전히 용해되어 투명한 용액이 되었을 때 석유계 특수측쇄 솔벤트(D-zol) 0.05 ~ 0.1중량%, Polyoxyethylene lauryl ether 및 그 유도체 0.5 ~ 2중량%, Alkyl phosphate(lauryl alcohol phosphate) 및 그 유도체 0.1 ~ 2중량%, Polyoxyethylene Caster oil 및 그 유도체 0.5 ~ 1.5중량%, Sorbitan fatty acid ester 및 그 유도체 1 ~ 3중량%, Emulsion PEG 계의 polyethylene glycol ester 0.5 ~ 1중량%, Tallow amine계 비이온 계면활성제(nonion surfactant) 0.5 ~ 1중량%, Isooctyl stearate계 에스테르(ester)화 화합물 0.5 ~ 1.5중량%를 교반하면서 동시에 투입하는 단계;
상기와 같이 첨가제가 모두 투입된 오일 용액에 기타첨가제로서 TCP(삼인산칼슘) 0.05 ~ 0.2중량%, 자기유화 실리콘 오일 0.005 ~ 0.1중량%를 계량하여 투입한 후 용액 상태를 육안으로 확인하여 노란색(yellow)이 되었을 때, 모노에탄올아민(MEA;monoethanolamine) 0.01 ~ 0.05중량%를 서서히 투입하여 불투명 액상이 투명 액상으로 바뀔 때 반응 종료시점으로 하여 정량포장하는 단계;로 구성된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기와 같이 사용된 석유계 광유는 직물에 대한 침투성 및 분산성 최적화와, 윤활성 및 평활성, 오일 안정성 향상을 위해 중량비 기준으로 Cn(naphthene계 포화탄화수소), Cp(paraffin계 포화탄화수소), Ca(aromatic계 탄화수소)의 조성비가 Cn : Cp : Ca = 4 ~ 5 : 5 ~ 6 : 0인 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 제조방법에서 석유계 광유는 서로 다른 점도를 갖는 두 가지 형태의 것을 서로 혼합하는 것이 바람직하며, 이에 상온(25℃)에서 점도가 30 ~ 33cps인 석유계 광유를 55 ~ 80중량%를 먼저 반응기에 투입한 다음, 동일조건에서 점도가 6 ~ 10cps인 석유계 광유 10 ~ 30중량%를 반응기에 투입하여 혼합 교반하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 제조된 니팅 및 코닝 오일 조성물은 고도로 정제된 파라핀계와 나프텐계 식물성 광유를 주기유로 사용하고, Di-oleate화된 PEG(Polyethylene glycol)계 합성계면활성제와 allow amine계 비이온 계면활성제(nonion surfactant)를 서로 적정범위에서 조합하여 사용함으로써, 기존 오일 조성물의 응집 및 침전문제를 해결하여 윤활성 및 평활성 등과 같은 오일 조성물에 기본적으로 요구되는 기능을 충족할 수 있다.
아울러, 기타 구성성분들을 적절하게 배합하여 우수한 대전방지성과 유화성을 구현할 수 있는 동시에, 오일 조성물에 자체 세정기능도 동시에 부여함으로써 장시간 사용시 바늘과 캠 사이에 발생되던 이물질(Gum-up)의 제거가 가능하여 장치의 수명 연장 및 정비비용의 절감을 가져오며, 우수한 열안정성과 산화안정성을 가짐에 따라 불량률 감소를 통한 양질의 원단 생산이 가능할 뿐만 아니라, 구성성분으로 노닐페닐(Nonyle Phenyl) 등과 같은 유해한 유기물질이 포함하지 않아 친환경적이다.
이하, 본 발명에 따른 친환경 자체세척 니팅 및 코닝 오일 조성물에 대해서는 하기의 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기는 하나, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1 내지 5>
하기 표 1의 배합비율에 따라, 반응기(reactor)에 석유계 광유(나프텐계 40중량%와 파라핀계 60중량%로 구성된 포화탄화수소)를 투입하고 45℃의 온도에서 10분간 교반한 후, Di-oleate화된 PEG(Polyethylene glycol)계 합성계면활성제를 투입하여 완전 용해시킨 다음, 완전히 용해되어 투명한 용액이 되었을 때 특수측쇄 솔벤트(D-zol)와, Polyoxyethylene lauryl ether, Alkyl phosphate, Polyoxyethylene Caster oil, Sorbitan fatty acid ester, polyethylene glycol ester, polyoxyehthylene alkyl amine, Isooctyl stearate ester를 교반하면서 동시에 투입한 후, 기타첨가제로서 삼인산칼슘과 자기유화 실리콘 오일을 추가로 투입하고 용액 상태를 육안으로 확인하여 노란색(yellow)이 되었을 때, monoethanolamine를 서서히 투입하여 불투명 액상이 투명 액상으로 바뀔 때 반응 종료시점으로 하여 제조된 니팅·코닝 오일 조성물을 실시예 1 내지 5로 하였다.
오일 조성물의 배합량(g)
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
석유계 광유1) - 30 55 65 80
석유계 광유2) 93 60 30 25 10
Polyethylene glycol 3.0 3.8 3.0 2.5 1.8
솔벤트 - 0.3 0.1 0.1 0.08
Polyoxyethylene lauryl ether 0.5 0.8 2.0 1.7 1.5
Alkyl phosphate 0.05 1.3 2.0 0.5 1.5
Polyoxyethylene Caster oil 0.8 1.1 1.5 1.0 1.3
Sorbitan fatty acid ester 1.5 1.3 2.5 2.0 2.2
polyethylene glycol ester 0.5 0.5 1.0 0.8 0.5
polyoxyehthylene alkyl amine 0.1 0.5 1.0 0.7 0.5
Isooctyl stearate ester 0.3 0.7 1.5 1.2 1.0
삼인산칼슘 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
실리콘 오일 0.05 0.05 0.1 0.05 0.05
monoethanolamine 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03
100.03 100.58 99.93 100.78 100.66
1) 석유계 광유1) : 25℃에서 30~33cps점도를 갖는 석유계 광유
2) 석유계 광유2) : 25℃에서 6~10cps점도를 갖는 석유계 광유
<비교예 1>
상온(25℃)에서 점도가 6~10cps인 석유계 광유(나프텐계 20중량%와 파라핀계 80중량%로 구성된 포화탄화수소) 90중량%와, 6mol의 nonylphenol 3중량%, 8mol의 nonylphenol 2중량%, 10mol의 nonylphenol 3중량%, lauryl alcohol 1 중량%, oleic acid 1 중량%로 구성된 오일 조성물을 비교예 1로 하였다.
<실험예 1>
상기 실시예1 내지 5 및 비교예 1의 오일 조성물에 대하여 하기의 측정방법에 의해 각각 평활성, 집속성, 대전방지성, 내열성시험 및 세정제거성 시험을 하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
1) 평활성 시험
시편을 벤젠-에탄올 혼합용액으로 세척시킨 후 급유기를 이용하여 O.P.U가 3내지 4중량%가 되도록 각 처리용 유제를 균일하게 부착시킨 다음, 24시간동안 콘디쇼닝한 시료사를 μ-Meter(일본, Elko Co, 모델TWD-4)마찰계수 측정기를 이용하여 섬유/금속(F/M)간의 마찰계수를 아래와 같은 측정조건으로 평활성능을 측정하였다.
마찰계 : 표면크롬 이지처리된 직경 16mm의 철계 환통
접촉각 : 90˚ 초기장력 : 20g
주행속도 : 300m/분 분위기 : 25℃, RH 65%
-평가기준-
○ : 0.3μ이하
△ : 0.3 ~ 0.4μ
× : 0.4μ 이상
2) 집속성 시험
평활성 시험에서와 동일한 시료사로서 10개의 필라멘트의 100g의 하중을 달아놓고, 마찰을 300회 반복실시한 후 필라멘트를 무게중심으로 되돌려 놓은 다음에 필라멘트의 손상이나 루프발생 여부를 관찰하였다.
-평가기준-
○ : 필라멘트의 분열 및 손상 또는 루프발생이 거의 없음
△ : 필라멘트의 분열 및 손상이 있고, 루프가 10개 내외 발생
× : 필라멘트의 분열 및 손상이 심하고, 루프가 다수 발생
3) 대전방지성 시험
평활성 시험에서와 동일한 시료사에 대하여 μ-Meter에서 시료사가 마찰제를 지난 직후, 집전식 전위 측정기를 주행사로 향하게 하여 주행사의 발생대전압을 측정하였다.
-평가기준-
○ : 50V 이하
△ : 50 ~ 200V
× : 200V 이상
4) 내열성 시험
직경 1cm, 높이 10cm의 시험관에 유제원액을 넣고 가드너 칼라(Gardner Color)를 측정하고, 다른 시험관에 유제를 넣고 200℃에서 2시간동안 방치하였다가 가드너 칼라를 측정하여 비교한다.
-평가기준-
최초 유제의 가드너 칼라와 열을 가한 유제의 가드너 칼라의 차이로서,
○ : 2 이하
△ : 2 ~ 3
× : 3 이상
5) 세정제거성 시험
물 400g에 유제 0.8g을 혼합한 시료액을 45 내지 50℃로 가열하여 시편 20g을 넣고 20분간 교반한 다음 물에 3번 씻어내어 105℃인 열풍 건조기에 1시간동안 건조시킨 후 무게를 달아 아래의 식에 의하여 소숫점이하 2자리까지 계산한다.
Figure 112010060866618-pat00001
-평가기준-
○ : 1% 이하
△ : 1 ~ 3%
× : 5% 이상
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1
평활성 △ △ ○ ○ ○ ×
집속성 △ △ ○ ○ ○ ×
대전방지성 △ ○ ○ ○ ○ ×
내열성 ○ ○ ○ ○ ○ △
세정제거성 △ ○ ○ ○ ○ △
상기 표 2의 결과를 통해 알 수 있듯이, 나프텐계 40중량%와 파라핀계 60중량%로 구성된 포화탄화수소를 석유계 광유로 사용하고 본 발명에서 제시한 구성성분을 포함하는 실시예 1 내지 5의 경우, 파라핀계 함량이 80중량%인 포화탄화수소를 석유계 광유로 사용한 비교예 1과 비교하여 평활성과 집속성, 대전방지성 등에서 향상된 효과를 가짐을 알 수 있다.
아울러, 본 발명이 제시한 구성성분과 각 성분비율을 준수한 실시예 3 내지 5의 경우, 실시예 1과 2와 비교하여 실험결과에서 평활성과 집속성에서 더욱 향상된 효과를 가져옴을 알 수 있으며, 이는 본 발명의 각 구성성분간 함량비율은 니팅 및 코닝 오일 조성물로서의 성능을 최적화할 수 있는 것임을 확인할 수 있다.
<실험예 2>
실시예 5와 비교예 1의 오일 조성물을 편직기에 각각 공급하면서, 면직물의 니팅공정을 72시간 동안 가동시킨 후, 바늘과 캠 사이에 이물질(Gum-up)의 발생여부를 육안으로 확인하고, 그 사진을 촬영하여 첨부된 도 1과 도 2에 나타내었다.
상기와 같이 실험한 결과, 본 발명에 해당하는 실시예 3의 오일 조성물의 경우 도 1의 사진과 같이 편직기에 이물질의 발생여부가 매우 미비한 반면, 종래 오일 조성물인 비교예 1(도 2)의 경우 편직기에 이물질이 많이 발생된 것을 확인할 수 있었다.
<실험예 3>
실시예 3의 오일 조성물을 한국화학융합시험연구원에 의뢰하여 US EPA method 8315A:1996(HPLC 분석)의 시험방법에 의해 유해성 물질인 포름알데히드 성분을 검출여부를 실험하였으며, 실험결과 포름알데히드의 검출되지 않아 본 발명의 오일 조성물은 유해한 유기물질이 포함하지 않아 친환경적인 제품임을 확인할 수 있었다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 상기의 실시예를 통하여 그 물성의 우수성이 입증되었지만 본 발명은 상기의 구성에 의해서만 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다.

Claims (7)

  1. 석유계 광유(mineral oil) 85 ~ 90중량%와, Di-oleate화된 PEG(Polyethylene glycol)계 합성계면활성제 1 ~ 3중량%, 석유계 특수측쇄 솔벤트(D-zol) 0.05 ~ 0.1중량%, Polyoxyethylene lauryl ether 및 그 유도체 0.5 ~ 2중량%, Alkyl phosphate(lauryl alcohol phosphate) 및 그 유도체 0.1 ~ 2중량%, Polyoxyethylene Caster oil 및 그 유도체 0.5 ~ 1.5중량%, Sorbitan fatty acid ester 및 그 유도체 1 ~ 3중량%, Emulsion PEG 계의 polyethylene glycol ester 0.5 ~ 1중량%, Tallow amine계 비이온 계면활성제(nonion surfactant) 0.5 ~ 1중량%, Isooctyl stearate계 에스테르(ester)화 화합물 0.5 ~ 1.5중량% 및 잔량의 기타첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 자체세척 니팅 및 코닝 오일 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 석유계 광유는 중량비 기준으로 Cn : Cp = 4 ~ 5 : 5 ~ 6의 조성비를 갖는 포화탄화수소인 것을 특징으로 하는 친환경 자체세척 니팅 및 코닝 오일 조성물.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 석유계 광유는 상온(25℃)에서 점도가 각각 30 ~ 33cps인 석유계 광유 55 ~ 80중량%와, 6 ~ 10cps인 석유계 광유 10 ~ 30중량%를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 친환경 자체세척 니팅 및 코닝 오일 조성물.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 기타첨가제로 삼인산칼슘(TCP) 0.05 ~ 0.2중량%, 자기유화 실리콘 오일 0.005 ~ 0.1중량%, 모노에탄올아민(MEA;monoethanolamine)이 0.01 ~ 0.05중량%가 첨가됨을 특징으로 하는 친환경 자체세척 니팅 및 코닝 오일 조성물.
  5. 반응기(reactor)에 석유계 광유(mineral oil) 85 ~ 90중량%를 투입하고 40 ~ 45℃의 온도에서 5 ~ 10분간 교반한 다음, Di-oleate화된 PEG(Polyethylene glycol)계 합성계면활성제를 1 ~ 3중량%를 투입하여 완전 용해시키는 단계;
    상기 석유계 광유에 PEG계 계면활성제가 완전히 용해되어 투명한 용액이 되었을 때 석유계 특수측쇄 솔벤트(D-zol) 0.05 ~ 0.1중량%, Polyoxyethylene lauryl ether 및 그 유도체 0.5 ~ 2중량%, Alkyl phosphate(lauryl alcohol phosphate) 및 그 유도체 0.1 ~ 2중량%, Polyoxyethylene Caster oil 및 그 유도체 0.5 ~ 1.5중량%, Sorbitan fatty acid ester 및 그 유도체 1 ~ 3중량%, Emulsion PEG 계의 polyethylene glycol ester 0.5 ~ 1중량%, Tallow amine계 비이온 계면활성제(nonion surfactant) 0.5 ~ 1중량%, Isooctyl stearate계 에스테르(ester)화 화합물 0.5 ~ 1.5중량%를 교반하면서 동시에 투입하는 단계;
    상기와 같이 첨가제가 모두 투입된 오일 용액에 기타첨가제로서 TCP(삼인산칼슘) 0.05 ~ 0.2중량%, 자기유화 실리콘 오일 0.005 ~ 0.1중량%를 계량하여 투입한 후 용액 상태를 육안으로 확인하여 노란색(yellow)이 되었을 때, 모노에탄올아민(MEA;monoethanolamine) 0.01 ~ 0.05중량%를 서서히 투입하여 불투명 액상이 투명 액상으로 바뀔 때 반응 종료시점으로 하여 정량포장하는 단계;로 구성된 것을 특징으로 하는 친환경 자체세척 니팅 및 코닝 오일 조성물의 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 석유계 광유는 중량비 기준으로 Cn : Cp = 4 ~ 5 : 5 ~ 6의 조성비를 갖는 포화탄화수소인 것을 특징으로 하는 친환경 자체세척 니팅 및 코닝 오일 조성물의 제조방법.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서, 상기 석유계 광유는 상온(25℃)에서 점도가 각각 30 ~ 33cps인 석유계 광유 55 ~ 80중량%와, 6 ~ 10cps인 석유계 광유 10 ~ 30중량%를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 친환경 자체세척 니팅 및 코닝 오일 조성물의 제조방법.
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