KR101228881B1 - 자동차용 창유리 세정액 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 글리세린 3.0∼4.5중량부, 메탄올 40∼50중량부, 퀼라야 껍질 추출물(Quillaja Saponaria Bark Extract, Merck Index 13Edn. 8129) 2.5∼5.0중량부, 에틸렌글리콜모노부틸에테르 3.0∼5.0중량부, 1,2,3-벤조트리아졸 0.08∼0.28중량부 및 잔부가 물로 이루어진 자동차용 창유리 세정액 조성물을 개시한다.
본 발명의 자동차용 창유리 세정액 조성물은 친환경적이어서 자동차에 사용하였을 때, 2차 오염의 문제가 없고, 세정력이 계면활성제를 배합한 것과 동등하거나 그 이상이므로 당해 업계의 세정액을 대체할 수 있는 유용한 발명이다.
본 발명의 자동차용 창유리 세정액 조성물은 친환경적이어서 자동차에 사용하였을 때, 2차 오염의 문제가 없고, 세정력이 계면활성제를 배합한 것과 동등하거나 그 이상이므로 당해 업계의 세정액을 대체할 수 있는 유용한 발명이다.
Description
본 발명은 자동차용 창유리 세정액 조성물에 관한 것이다. 더 상세히는 글리세린 함유 폐기물(글리세린으로서 2.5∼4.5중량부), 메탄올 35∼50중량부, 퀼라야 껍질 추출물(Quillaja Saponaria Bark Extract, Merck Index 13Edn. 8129) 2.5∼5.0중량부, 에틸렌글리콜 모노부틸 에테르 3.0∼5.0중량부, 1,2,3-벤조트리아졸 0.08∼0.28중량부 및 잔부가 물인 세정액 조성물에 관한 것이다.
종래, 자동차용 창유리, 디스플레이 소자 제조용 평면유리, 렌즈 등의 유리 제품의 세정을 위해 각종 세정제 조성물이 사용되어 왔다. 수년 전에는 이들 세정제 조성물 중, 차량용은 동절기와 하절기로 구분하여 제조, 판매되어 왔으나, 최근에 이르러서는 동, 하절기 구분 없이 사용되는 세정제가 요구되어 사용되고 있다. 이러한 요구에 부응하기 위하여 동절기에도 세정제가 동결되지 않도록 하기 위하여 세정제에 글리세린 함유 폐기물과 같은 다가 알코올이 배합되어 사용되고 있으며, 또한 고속도로, 자동차 전용도로와 같은 고속화 도로의 야간 운행시, 벌레, 곤충, 조류나 벌레의 배설물 등의 유기물을 용이하게 제거하기 위하여 각종 계면활성제를 다량 배합하여 사용하므로 이들 세정된 액체가 다시 2차 오염을 일으켜 사회적으로도 문제로 대두되고 있다. 또한, 유리의 세정력을 높이기 위하여 저급 알코올과 알칼리(토)금속을 배합하여 사용하기도 하나, 이들 알코올과 알칼리(토)금속이 반응하여 알콕사이드를 형성하고, 이 알콕사이드가 유리 자체를 깍아내고, 와이퍼나 유리 접착면의 고무나 고무질의 물질을 부식시켜 안전에도 문제를 일으키고, 또한 2차 오염의 문제로 심각한 실정이다.
특허문헌 1에는 고급 알코올과 양이온성 계면활성제를 배합하여 동절기 성에를 제거하고, 김서림을 방지하는 것을 제공하고 있으나, 사용되는 고급 알코올 중, 이소프로필알코올은 상압에서 그의 비점이 약 82.5℃로 에틸알코올에 비하여 그다지 높다 할 수 없고, 예시된 글리콜류는 배합시 창유리면의 동결은 어느 정도 막을 수 있으나, 유리면의 투명도가 떨어져 자동차용 세정액으로서 만족스럽다고 할 수 없으며, 더욱이 사용되는 계면활성제가 2차 오염을 일으켜 바람직하다 할 수 없다.
특허문헌 2에는 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 수분산 안정제, 이온포집제, 유기물 오염 제거제 등으로 이루어진 세정액 조성물을 개시하고 있으나, 사용되는 계면활성제의 세정력이 강력하여 하절기의 파리, 모기, 곤충, 각종 조류 배설물 등의 유기 오염물을 제거하는데 유리하나, 전술한 바와 같이 계면활성제의 2차 오염의 문제점이 있으며, 또한 수분 안정제로 사용되는 에탄올아민도 분해하기 어려운 화합물로 2차 오염을 피할 수 없는 문제점을 안고 있다.
특허문헌 3은 알칼리 화합물, 계면활성제, 금속이온 봉집제, 기타 첨가제 등을 배합한 유리 세정 조성물을 개시하고 있다. 이러한 유리 세정 조성물은 반복적인 세정에 사용하는 것이 아니고, 1 또는 2회 세정에 사용되는 것으로, 알칼리 화합물은 기포 제거제로 사용되는 알코올과 반응하여 알콕사이드를 형성하여 유리면을 깍아내고, 또한 자동차 창유리의 세정액으로 사용하는 경우, 와이퍼나 유리 접합면의 고무나 수지를 부식시켜 위험을 야기할 수 있어, 자동차 창유리의 세정용으로 사용하기에는 적합하지 않다.
특허문헌 4에는 카르복식산염 공중합체와 옥시에틸렌프로필렌 공중합체의 혼합물을 포함하는 자동차용 유리 세정제 조성물을 개시하고 있다. 이 특허에서는 강산이나 강알칼리를 사용하지 않아 차체도장면이나 고무류의 훼손 등을 예방하면서도 세정력을 향상시킴을 개시하고 있다. 그러나, 전술한 공중합체의 혼합물도 2차 오염의 문제점은 해결한 것이라 할 수 없다.
최근 세정제 제조업체가 난립하고 있으며, 이들 제조업체에서 생산되는 세정제의 품질이 열악하여 세정력이 너무 약하거나, 차량에 손상을 입히는 등의 문제가 있어, 이에 대한 기준 및 시험법으로서 KS M 2163:2009를 정하였다. 그 기준을 살펴보면, 대략 아래와 같다:
1. 어는 점: -25.0℃ 이하,
2. pH 값: 6.5∼10.0.
3. 세척성(최저 사용농도): 대조액과 비교하여 명시성이 동일할 것.
4. 혼합성(원액): 분리, 침전물 및 석출물이 없을 것.
5. 금속에 대한 부식성(50±2℃에서 48시간 최저농도로 사용하였을 때, 알루미늄의 무게 변화가 ±0.30, 황동에 대해 ±0.15, 아연 도장 강판에 대해 ±0.80일 것).
6. 고무에 대한 영향(50±2℃에서 120시간 원액을 사용하였을 때, 천연 고무의 무게 변화가 ±1.5, 클로로프렌 고무에 대해 ±2.0, 천연 고무의 경도변화가 ±3.0, 클로로프렌 고무에 대해 ±3.0).
7. 도막에 대한 영향(50±2℃에서 6시간 원액을 사용하였을 때, 연필긁기 시험경도가 열처리 아크릴 수지 에나멜 도장판(메탈릭색) HB 이상, 아미노알키드 수지 에나멜 도장판(솔리드색) HB 이상.
8. 도막에 대한 영향(50±2℃에서 6시간 원액을 사용하였을 때, 시험후 도막 표면의 겉모양에서 도막의 연화 및 부풂이 없고, 광택 및 색이 시험 전후에 변화가 없을 것. 또한 세정액에 함유된 색소의 정착이 무시할 수 있을 만큼 적을 것.
9. 플라스틱에 대한 영향(50±2℃에서 120시간 원액을 사용하였을 때의 무게 변화(㎎/㎠)에서 폴리에틸렌 수지 ±1.0, 폴리프로필렌 수지 ±1.0, ABS 수지 ±1.0, 연질 염화비닐 수지 ±3.0, 폴리아세탈 수지 ±3.0.)
10. 가열 안정성으로 50±2℃, 8시간에서 pH 원액이 6.5∼10.0이고, 최적 사용 농도에서 pH가 6.5∼10.0이고, 시험후의 겉모양이 결정성 침전물이 없어야 하며, 또한 저온 안정성으로 -15±2℃, 8시간에서 원액이나 최저 사용농도의 것이 결정성 침전물이 없을 것.
자동차용 창유리 세정액 KS M 2163:2009
본 발명자는 전술한 바와 같이, 종래의 자동차용 창유리 세정액이 계면활성제를 주요 세정성분으로 사용하므로, 이 계면활성제에 의한 환경오염 문제를 해결하는 것을 과제로 하며, 저급 알코올과 알칼리 (토)금속을 배합함으로서 발생되는 유리면의 깍임, 도장면 및 접착부위와 와이퍼의 고무질의 부식 및 훼손을 방지하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명자는 전술한 과제를 해결하기 위하여 예의 연구한 결과, 종래의 계면활성제 대신에 사포닌의 일종인 퀼라야 껍질 추출물을 사용하고, 오염제거 촉진제로서 에틸렌글리콜모노부틸에테르를 배합하고, 부식방지제로서 1,2,3-벤조트리아졸을 배합하고, 여기에 글리세린 함유 폐기물 및 메탄올을 배합함으로서 전술한 문제점을 해결할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하게 이르렀다.
본 발명 세정액 조성물은 계면활성제와 같은 화학제를 사용하지 않으므로 2차 오염을 일으키지 않아, 친환경적이고, 인체에 무해하며, 또한 배합되는 글리세린 함유 폐기물 및 메탄올은 바이오디젤 제조시 발생되는 글리세린 함유 폐기물 함유 폐액을 재활용함으로서 친환경적이면서도 세정력이 우수한 세정액 조성물을 제공하는 유용한 발명이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 배합되는 퀼라야 껍질 추출물은 사포닌을 함유하는 액으로 머크 인덱스 13판 8129에 기재되어 있으며, 또한 알드리치사(Aldrich)로부터 구입할 수 있다. 그의 성분은 사포닌이 약 10% 함유되어 있고, 황산 회분(sulfated ash)이 20% 이하이다. 이 추출물은 묽은 알코올에 쉽게 용해되며, 물에 진탕하면 포말이 형성되고, 이 포말은 비교적 안정하다.
이 퀼라야 껍질 추출물을 배합하기 위하여는 메탄올, 특히 묽은 메탄올, 예를 들면 3∼10용량%의 메탄올에 용해하고, 이를 배합하면 좋다. 물에 직접 용해하면 포말이 형성되어 취급이 곤란하여 배합하기 어려운 경우가 발생한다. 이 퀼라야 껍질 추출물의 배합량은 세정액 조성물 전체에 대해 2.5∼5.0중량부가 바람직하다. 3.0중량부 미만에서는 세정력이 약하고, 또한 5.0중량부보다 다량 함유시키면 세정력이 비례하여 상승하지도 않고, 원가 부담이 높아 바람직하지 않다.
배합순서는 특히 한정되지 않으나, 다른 성분 즉, 오염제거촉진제, 부식방지제, 글리세린 함유 폐기물, 메탄올 및 물을 혼합한 후, 마지막에 배합하는 것이 바람직하다.
오염제거촉진제로서는 통상 당해 분야에서 사용되는 에틸렌글리콜모노부틸에테르를 배합한다. 에틸렌글리콜모노부틸에테르는 물, 광유, 대부분의 유기용매에 잘 용해하므로, 조성물의 균질화에 유용하다. 특히 후술하는 글리세린 함유 폐기물 및 1,2,3-벤조트리아졸을 용이하게 용해하므로 세정액 조성물을 용이하게 제조할 수 있다. 이 에틸렌글리콜모노부틸에테르의 배합량은 전조성물에 대해 3.0∼5.0중량부가 바람직하다. 3.0중량부 미만으로는 배합되는 글리세린 함유 폐기물이나 1,2,3-벤조트리아졸을 충분히 용해하기 어렵고, 또한 5.0중량부 이상에서는 그 자체의 구토, 피부 자극 등의 위험성에 노출되기 쉬워 취급상의 어려움이나 공해를 유발할 우려가 있으므로 바람직하지 않다.
부식 방지제로서 당해분야에서 통상 사용되는 1,2,3-벤조트리아졸을 0.08∼0.28중량부를 배합한다. 이 1,2,3-벤조트리아졸은 물에 거의 용해되지 않으므로, 전술한 에틸렌글리콜모노부틸에테르에 용해하여 사용한다. 이 1,2,3-벤조트리아졸을 0.08중량부 미만으로 사용하면 부식 방지 효과가 떨어지고, 0.30중량부 이상 사용하면 조성물의 pH가 높아져 세정액 기준을 벗어나 바람직하지 않다.
본 발명에서 배합되는 글리세린 함유 폐기물은 본 발명자의 특허출원 제 10-2010-0000695호에 기재된 방법에 따라서 얻어지는 것으로 글리세린의 순도가 90%이상, 바람직하기로는 95% 이상의 것을 사용한다. 즉, 상기 특허출원서에 기재된 바와 같이, 바이오디젤의 제조에서 부산물로서 얻어지는 글리세린 함유 폐기물, 폐기물에 따라 성분함량이 다르나, 출원인 회사에서 회수되는 폐기물은 대략, 글리세린 약 25중량%, MONG(Matter Organic Non-Glycerol: 글리세린 함유 폐기물 이외의 유기물) 약 5중량%, 수분 약 38중량%. 메탄올 약 31중량% 정도이다. 이러한 글리세린 함유 폐기물을 전처리하면, 우선적으로 메탄올이 회수되고, 그 다음에 물이 회수된다. 회수되는 메탄올은 약 90%이상의 순도로 얻어지나, 이를 더 정제하면 약 95%이상의 순도로 할 수 있으며, 글리세린은 전처리의 열처리 시간을 길게 하고, 실험조건을 변경함으로서 그의 순도를 약 95%이상으로 얻을 수 있으며, 이러한 순도의 글리세린 중에 함유되는 다른 성분은 MONG로 대개 비휘발성 물질의 지방산이다.
상기 리사이클 글리세린의 글리세린 성분으로서의 배합량은 2.5∼4.5중량부가 바람직하다. 그 배합량이 5.0중량부 이상에서는 세정액 조성물의 점성이 높아져 세정력이 저하하고, 투명도가 낮아져 사용하기 불편하고, 또한 2.0중량부 이하로 배합하면 유리면의 수분 증발속도가 빨라져 세정 시간이 부족하고, 어느 점을 낮추기가 곤란하여 동절기에 사용하기 부적당하다.
본 발명에서 첨가되는 메탄올은 순수한 것을 사용하여도 좋으나, 전술한 출원인의 특허출원에 기재된 방법에 의하여 얻어진 메탄올을 사용하는 것이 경제적이다. 메탄올의 배합량은 전 조성물에 대해 35∼50중량부를 배합하는 것이 바람직하다. 30중량부이하로 배합하면 어는점을 맞추기 곤란하고, 55중량부 이상을 배합하면 지나치게 빨리 세정액이 증발하여 세정이 어렵게 되는 경우가 있다.
본 발명에서 사용되는 물은 무기 또는 유기 불순물이 함유되지 않는 한, 특히 한정되지 않으나, 증류수를 사용하는 것이 바람직하며, 그의 배합량은 전술한 성분들의 잔부이다.
실시예
이하 실시예를 들어 본 발명을 더 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
실시예 1, 2 및 비교예 1
하기 표에 기재된 성분 중, 퀼라야 껍질 추출물을 5용량%의 메탄올에 용해하여 놓고,
별도로 1,2,3-벤조트리아졸 및 글리세린을 에틸렌글리콜모노부틸에테르에 용해하고, 여기에 메탄올을 배합한 후, 부식방지제인 1,2,3-벤조트리아졸을 배합하고, 전술한 퀼라야 껍질 추출물 메탄올 용액을 가하고, 물을 가해 100중량부로 맞추었다.
|
|
실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | |
| 퀼라야 껍질 추출물 | 3.00 | 3.50 | 4.00 | |
| 에틸렌글리콜모노부틸에테르 | 5.00 | 4.50 | 3.00 | |
| 1,2,3-벤조트리아졸 | 0.10 | 0.25 | 0.05 | |
| 글리세린 | 4.00 | 4.00 | 2.00 | |
| 메탄올 | 45.00 | 40.00 | 30.00 | |
| 물 | 42.90 | 47.75 | 60.95 | |
(단위: 중량%)
시험결과:
상기 표 1의 성분을 배합한 세정액 조성물을 한국기계전기전자시험연구원에 의뢰하여 하기의 시험결과(시험방법: KS M 2163:2009)를 얻었다(시험성적서 번호 CP2011-336, CP2011-337, CP2011-339).
| 시험항목 | 단위 | 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | |||
| 어는 점(원액) | ℃ | -40.0이하 | -40.0이하 | 26.2 | |||
| pH 값 | - | 8.3 | 8.3 | 11.5 | |||
| 세척성(최저사용농도) | - | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | |||
| 혼합성(원액) | - | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | |||
| 금속에 대한 부식성(최저사용농도) [(50±2)℃ 48hr)] |
무게 변화 |
알루미늄 | ㎎/㎠ | -0.29 | 0.26 | -2.51 | |
| 황동 | ㎎/㎠ | 0.00 | -0.03 | -0.14 | |||
| 아연도금강판 | ㎎/㎠ | -0.03 | -0.02 | -0.08 | |||
| 시험후 시험편의 겉모양 | - | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | |||
| 고무에 대한 영향(원액) [(50±2)℃ 120hr)] |
무게 변화 |
천연고무 | % | 1.0 | 1.1 | 1.0 | |
| 글로로프렌고무 | & | 1.3 | 1.7 | 1.1 | |||
| 경도 변화 |
천연고무 | IRHD | -1.0 | -1.0 | -3.0 | ||
| 글로로프렌고무 | IRHD | -1.0 | 0.0 | -1.0 | |||
| 시험후 시험편의 겉모양 | - | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | |||
| 도막에 대한 영향(원액) [(50±2)℃ 6hr)] |
연필 긁기 시험 경도 |
열처리아크릴수지 에나멜도장판 (메탈릭색) |
청 | - | H |
H |
H |
| 아미노알키드수지 에나멜도장판 (솔리드색) |
백 | - | H |
H |
H |
||
| 흑 | - | H | H | H | |||
| 시험후 시험편의 겉모양 | - | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | |||
| 플라스틱에 대한 영향 [(50±2)℃ 120hr)] |
무게 변화 |
폴리에틸렌수지 | ㎎/㎠ | 0.2 | 0.3 | 0.2 | |
| 폴리프로필렌수지 | ㎎/㎠ | 0.4 | 0.4 | 0.3 | |||
| ABS 수지 | ㎎/㎠ | 2.3 | 2.2 | 2.1 | |||
| 연질 염화비닐수지 | ㎎/㎠ | -0.5 | 2.0 | -1.4 | |||
| 폴리아세탈 수지 | ㎎/㎠ | 2.3 | 2.2 | 2.3 | |||
| 시험후 시험편의 겉모양 | - | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | |||
| 가열안정성 [(50±2)℃ 120hr)] |
pH 값 |
- |
8.4 |
8.3 |
11.4 |
||
| 시험후 액의 겉모양 | - | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | |||
| 저온안정성[(50±2)℃8hr)] | - | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | |||
| 인화점 | ℃ | 40 | 40 | 40 | |||
상기 시험결과로부터, 비교예 1의 경우, 실시예 1, 2에 비해 부식방지제인 1,2,3-벤조트리아졸, 글리세린 및 메탄올의 함량이 적어 빙점이 낮지 않아 동절기에 사용하기에 부적합하고, 또한 조성물의 pH가 높아 장기간 사용시 고무질 및 도장강판에 악영향을 끼칠 우려가 있음을 알 수 있다.
본 발명의 자동차용 창유리 세정액 조성물은 친환경적이어서 자동차에 사용하였을 때, 2차 오염의 문제가 없고, 세정력이 계면활성제를 배합한 것과 동등하거나 그 이상이므로 당해 업계의 세정액을 대체할 수 있는 유용한 발명이다.
Claims (1)
- 글리세린 2.5∼4.5중량부, 메탄올 35∼50중량부, 퀼라야 껍질 추출물(Quillaja Saponaria Bark Extract, Merck Index 13Edn. 8129) 2.5∼5.0중량부, 에틸렌글리콜모노부틸에테르 3.0∼5.0중량부, 1,2,3-벤조트리아졸 0.08∼0.28중량부 및 잔부가 물로 이루어진 자동차용 창유리 세정액 조성물.
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