KR101474217B1 - 세정제 조성물 및 세정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세정제 조성물에 관한 것이고, 구체적으로 알루미늄, 알루미늄 합금, 동 또는 동 합금과 같은 금속 또는 합금에 적용되어 소재 표면의 산화 막을 효과적으로 제거할 수 있는 세정제 조성물에 관한 것이다. 세정제는 탄산칼륨(potassium carbonate), 소듐보레이트(sodium borate), 계면 활성제, 벤조산나트륨(sodium benzoate), EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid) 및 글루콘산나트륨(sodium gluconate)이 용해된 물로 이루어지고 pH가 9.5~12.0으로 조절되어 알루미늄, 알루미늄 합금, 동 또는 동 합금의 표면에 적용된다.

Description

세정제 조성물 및 세정 방법{Composition for Cleaning and Method with the Same}
본 발명은 세정제 조성물 및 세정 방법에 관한 것이고, 구체적으로 알루미늄, 알루미늄 합금, 동 또는 동 합금과 같은 금속 또는 합금에 적용되어 소재 표면의 산화 막을 효과적으로 제거할 수 있는 세정제 조성물 및 세정 방법에 관한 것이다.
소재 표면에 부착된 동식물 유지 또는 광물유의 세정을 위한 약품을 세정제(cleaner) 또는 탈지제(degreaser)라고 한다. 일반적으로 가성소다, 규산소다, 인산소다, 청화 소다와 같은 알칼리 탈지제와 트리클로로에틸렌, 1, 1,1-트리클로에탄, 테트라클로로에틸렌 프론 또는 메틸렌클로라이드와 같은 용제로 이루어질 수 있다. 세정제 또는 탈지제에 의한 세척 방법으로 증기 세척, 침지 세척, 스프레이 세척 또는 초음파 세척과 같은 다양한 방법이 사용될 수 있다.
세정 또는 탈지에 관한 선행기술로 특허공개번호 제2000-0032100호 ‘냉연강판의 저온 탈지 방법이 있다. 상기 선행기술은 냉연 강판을 가성 소다 용액을 포함하여 이루어진 세정액을 침지시켜 탈지하는 방법에 관한 것으로 가성 소다 용액에 도데실알코올 에톡실레이트와 소디움 글루코네이트를 탈지 세정 조성액의 총 중량을 기준으로 0.25~0.45 wt%의 범위 내에서 첨가하여 이루어지고 냉연 강판을 45~60 ℃의 도데실알코올 에톡실레이트와 소디움 글루코네이트를 포함하여 가성 소다 침지액에 침지시키는 과정으로 이루어진 냉연 강판의 저온 탈지 방법에 대하여 개시하고 있다.
세정 또는 탈지와 관련된 다른 선행기술로 특허공개번호 제1997-0043307호 ‘합성에스테르유를 포함하는 압연유막에 대한 탈지성이 우수한 탈지 용액’이 있다. 상기 선행기술은 합성 에스테르유를 포함하는 압연유를 압연된 강판에 존재하는 압연유막 및 오염물을 고속으로 연속하여 탈지하는 알칼리 및 전해 탈지 공정에 사용되는 탈지 용액에 관한 것으로 소디움 히드록사이드 1~3 wt%, 음이온성 계면활성제인 sec n-알칸 술포네이트 1.0~3.0 wt%, 비이온 계면활성제인 폴리 에폭시 에틸렌 노닐 페닐 에테르 1.0~3.0 wt%, 소디움 글루코네이트 0.1~3.0 wt%, 부틸셀로솔브 0.1~2.0 wt%로 만들어지는 탈지용액에 대하여 개시하고 있다.
세정제 또는 탈지제와 관련된 다른 선행기술로 특허공개번호 제2006-0020436호 ‘소포성 및 세정성이 우수한 탈지제’가 있다. 상기 선행기술은 압연 공정 후 냉연 강판에 존재하는 압연유 또는 방청유를 제거하기 위한 탈지제에 관한 것으로 환경오염 방지는 물론 소포성과 세정성이 우수한 탈지제에 관하여 개시하고 있다. 상기 선행기술은 수산화나트륨과 빌더를 무게비로 20:1.5~6.5로 혼합한 수용액을 제1 용액으로 하고, 제1 용액 전체 중량을 기준으로 비이온성 계면활성제 5.0~9.0 wt%, 소디움 나트탈렌술포네이트, 1,2-벤질이소트리아졸 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 안정화제 2.5~6.0 wt%, 디에틸렌트리아민 펜타(메틸포스포닉) 액시드 소디움염, (1-하이드록시에틸리덴)디포스포닉액시드 소디움염 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 유기 킬레이트제 0.4~1.2 wt% 및 반부의 용매를 혼합하여 이루어진 용액을 제2 용액으로하여 제1 용액과 제2 용액을 무게 중량비로 1:0.020~1:0.450으로 혼합하여 이루어지는 소포성과 세정성이 우수한 탈지제에 관하여 개시하고 있다.
공지의 세정제는 강판에 적용되고 사용 온도가 높고 그리고 취급 또는 보관이 용이하지 않다는 문제점을 가진다.
본 발명은 선행기술이 가진 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
본 발명은 목적은 알루미늄, 알루미늄 합금, 동 또는 동 합금에 적용될 수 있으면서 보관 및 취급이 용이한 친환경성을 가진 세정제를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 알루미늄, 알루미늄 합금, 동 또는 동 합금에 적용될 수 있으면서 보관 및 취급이 용이한 친환경성을 가진 세정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 세정제는 탄산칼륨(potassium carbonate), 소듐보레이트(sodium borate), 계면 활성제, 벤조산나트륨(sodium benzoate), EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid) 및 글루콘산나트륨(sodium gluconate)이 용해된 물로 이루어지고 pH가 9.5~12.0으로 조절되어 알루미늄, 알루미늄 합금, 동 또는 동 합금의 표면에 적용된다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 탄산칼륨은 8~12 wt%, 소듐보레이트는 8~12 wt%, 계면활성제는 3~8 wt%, 벤조산나트륨은 0.5~1.2 wt%, EDTA는 0.5~1.2 wt% 그리고 글루콘산나트륨은 5~9 wt%이 되고 전체 중량이 100 wt%가 되도록 하는 물에 용해된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 세정 방법은 소듐보레이트, 계면활성제, EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid), 글루콘산나트륨(sodium gluconate) 및 항균제을 물에 pH가 9.5~10.5가 되도록 용해시켜 세정 농축액을 제조하는 단계; 세정 농축액이 전체 중량의 4 wt% ~ 10 wt%가 되도록 물을 이용하여 교반과 함께 희석시키는 희석 단계; 희석된 세정 용액을 순환 펌프를 이용하여 순환시키면서 온도가 35 내지 45 ℃가 되도록 온도 조절 장치를 이용하여 온도를 조절하는 단계; 세정 대상물을 세정 용액에 침적시키는 단계; 및 이물질이 제거된 세정 대상물을 세척하는 단계를 포함하고, 상기 온도를 조절하는 단계에서 pH 조절제를 이용하여 pH가 9.0~11.4가 되도록 조절이 된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 항균제는 탄산칼륨 또는 벤조산나트륨이 된다.
본 발명에 따른 세정제는 물이 용제로 사용되므로 환경오염 방지가 가능하면서 취급 및 보관이 용이하다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 세정제는 장시간의 침적에도 스멋(smut)이 발생하지 않으며 소재 표면의 산화 막이 효과적으로 제거될 수 있도록 한다는 장점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 세정제는 중금속 성분 또는 유해 화학성분을 포함하지 않아 친환경성을 가지면서 탈지력이 우수하다는 이점을 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 세정제에 의하여 세정이 이루어지는 과정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 세정제에 의하여 알루미늄 표면이 세정된 결과를 제시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 세정제는 탄산칼륨(potassium carbonate), 소듐보레이트(sodium borate), 계면 활성제, 벤조산나트륨(sodium benzoate), EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid) 및 글루콘산나트륨(sodium gluconate)이 용해된 물로 이루어질 수 있다.
세정제는 소재의 표면으로부터 미세입자와 같은 이물질, 오일과 같은 얼룩 또는 소재 표면을 오염시키는 임의의 화학 오염물의 제거를 위하여 사용될 수 있다. 소재는 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금, 동 또는 동 합금과 같은 것이 될 수 있고 예를 들어 침적에 의하여 오염물이 제거될 수 있다.
본 발명에서 세정제는 탈지제를 포함하는 개념으로 사용될 수 있고 제거되는 이물질은 특별히 제한되지 않는다.
세정제의 제조를 위하여 탄산칼륨, 소듐보레이트, 계면 활성제, 벤조산나트륨, EDTA 및 글루콘산나트륨 분말이 준비될 수 있다. 탄산칼륨은 물에 용해되지만 알코올에 용해되지 않고 강한 알칼리성을 나타낸다. 본 발명에 따른 세정제에서 탄산칼륨은 첨가되는 물을 연성으로 변화시키면서 표백 및 세정 작용을 할 수 있다. 탄산칼륨은 분말 형태로 준비될 수 있다.
소듐보레이트는 항균제의 기능을 가지면서 pH 조절제의 기능을 가진다. 소듐보레이트는 분말 형태로 준비될 수 있고 차후 pH 조절 과정에서 적절하게 첨가량이 결정될 수 있다.
계면활성제는 양이온 계면활성제 또는 음이온 계면활성제와 같은 것이 사용될 수 있지만 바람직하게 비이온성 계면활성제가 사용될 수 있다. 계면활성제는 이물질의 제거를 위한 세정작용을 위하여 첨가될 수 있고 도데실 알코올 에톡실레이트, 폴리 에폭시 에틸렌 노닐페닐 에테르, 폴리 옥시에틸렌 알킬에테르, 폴리 옥시프로필렌 알킬에테르, 알킬 폴리옥시 에틸렌 황산염, 알킬 인산염, 알킬 술포베타인, 알킬 카르복시베타인, 지방산 솔비탄에스테르, 지방산 디메탄올아민 또는 알킬모노 글리세릴 에테르와 같은 것을 포함할 수 있다.
벤조산나트륨은 항균성을 향상시키면서 탄산칼륨으로 인하여 나타나는 높은 pH를 낮추기 위하여 첨가될 수 있다. 벤조산나트륨은 분말 형태로 다른 성분과 혼합될 수 있다.
EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid)는 소재 표면의 변색을 방지하면서 이와 동시에 분리된 이물질이 다시 소재 표면에 부착되는 것을 방지하기 위하여 사용될 수 있다. 또한 다른 세정 성분이 이물질과 작용하는 것을 방지하는 기능을 가질 수 있다. EDTA는 결정성 분말 형태로 첨가될 수 있다.
글루콘산나트륨은 표면의 세정 작용 및 금속성 입자의 제거를 위하여 첨가될 수 있다. 글루콘산나트륨은 또한 분산제로 기능을 가질 수 있고 분말 형태로 첨가될 수 있다.
탄산칼륨, 소듐보레이트, 계면활성제, 벤조산나트륨, EDTA 및 글루콘산나트륨은 모두 물에 용해될 수 있다. 이와 같은 성분이 물에 용해되어 세정 농축액을 형성할 수 있다. 세정 농축액의 형성을 위하여 탄산칼륨은 8~12 wt%, 소듐보레이트는 8~12 wt%, 계면활성제는 3~8 wt%, 벤조산나트륨은 0.5~1.2 wt%, EDTA는 0.5~1.2 wt% 그리고 글루콘산나트륨은 5~9 wt%이 되고 전체 중량이 100 wt%가 되도록 물에 용해될 수 있다. 탄산칼륨은 8 wt%보다 낮아지면 적정한 pH가 유지되기 어렵고 12 wt%보다 높은 경우 높은 pH로 인하여 다른 성분의 첨가량이 많아질 수 있다. 소듐보레이트는 항균과 관계되면서 pH를 조절하는 기능을 하게 되므로 탄산칼륨의 양에 따라 적절하게 양이 조절될 수 있다. 계면활성제는 다른 구성 요소와 반응을 고려하여 결정될 수 있고 그리고 EDTA가 정해진 양을 벗어나는 경우 기능이 약해지거나 또는 오염성을 나타낼 수 있다.
분말 형태의 세정과 관련된 성분을 물에 용해시키고 충분히 교반하여 예를 들어 5~30 ℃의 온도에서 밀봉된 상태로 저장될 수 있다. 분말 형태의 성분은 차례대로 물에 첨가되거나 동시에 첨가될 수 있다.
아래에서 본 발명에 따른 세정제에 의하여 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금, 동 또는 동 합금 소재의 표면이 세정되는 과정에 대하여 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 세정제에 의하여 세정이 이루어지는 과정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 세정제를 이용하여 소재 표면을 세정 또는 탈지하기 위하여 고형분이 준비되어 물에 용해되어 세정 농축액이 만들어질 수 있다(P11). 세정 농축액은 소듐보레이트, 계면활성제, EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid), 글루콘산나트륨(sodium gluconate) 및 항균제를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 항균제는 탄산칼륨 또는 벤조산나트륨과 같은 것이 될 수 있지만 이에 제한되지 않고 물에 대한 용해성을 가지는 다른 항균물질이 사용될 수 있다.
탄산칼륨, 벤조산나트륨 또는 다른 항균제가 사용되는 경우 항균제 중량은 9~13 wt%가 되고 다른 성분은 위에서 설명한 것과 동일한 중량으로 첨가될 수 있다. 다만 탄산칼륨은 pH 유지를 위하여 첨가되는 것이 유리하다. 제조된 농축액은 pH가 9.5~12.0이 되도록 첨가양이 조절될 수 있다.
소재 표면의 세정 또는 탈지를 위하여 가열 및 냉각이 가능한 온도 조절 장치, 교반 수단 및 순환 펌프가 설치된 세정 탱크가 준비된다. 세정 탱크는 스테인리스 강과 같은 소재로 만들어질 수 있지만 알칼리에 대하여 저항성을 가지면서 첨가 성분과 반응하지 않는 임의의 소재로 만들어질 수 있다. 세정 탱크에 물이 투입되고 농축 세정액의 중량비가 4 wt% ~ 10 wt%가 되도록 농축 세정액이 탱크 내에 교반과 함께 첨가되어 농축 세정액이 희석될 수 있다(P12). 희석은 교반 및 온도 조절과 함께 이루어진다(P13). 온도는 35 ~ 45 ℃가 되도록 조절이 될 수 있고 첨가 과정에서 계속적으로 교반이 이루어질 수 있다. 필요에 따라 순환 펌프를 이용하여 희석 액의 순환이 이루어질 수 있다. 희석 액의 순환은 빠른 용해와 국부 가열을 방지하기 위한 것이다.
농축 세정액이 투입된 세정액이 투명한 상태로 되면 위에서 언급된 온도가 유지되는 상태에서 소재가 탱크 내에 침지될 수 있다(P14). 그리고 3 내지 10분간 침지 상태가 유지될 수 있고 침지 과정에서 세정액이 교반되거나 순환될 수 있다. 필요에 따라 초음파가 적용될 수 있다. 초음파는 이 분야에서 공지된 임의의 초음파 장치가 적용될 수 있다.
정해진 시간이 경과되면 소재가 꺼내지고 물 또는 물과 알코올의 혼합 용액으로 세척이 될 수 있다. 그리고 적절한 열풍 건조 설비에 의하여 건조될 수 있다(P15).
세정 과정에서 pH는 9.0~11.4가 되도록 유지될 수 있고 pH는 첨가되는 고형분의 양에 의하여 조절되거나 pH 조절제 또는 완충 용액(buffer solution)에 의하여 조절될 수 있다. 다양한 화합물의 pH 조절제 또는 완충 용액이 사용될 수 있고 본 발명은 pH 조절제 또는 완충 용액의 종류에 의하여 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 세정제에 의하여 알루미늄 소재 표면이 세정되었다.
탄산칼륨, 소듐보레이트, 계면활성제, 벤조산나트륨, EDTA 및 글루콘산나트륨을 사용하여 세정제 또는 탈지제를 제조하여 ALDI 시리즈(ALDI Series)로 명명하고 소제 표면을 세정하였다.
실시 예
실시 예 1(ALDI Series)
단계 1: 탄산칼륨 9 wt%, 소듐보레이트는 9 wt%, 계면활성제 5 wt%, 벤조산나트륨 0.8 wt%, EDTA 0.6 wt% 그리고 글루콘산나트륨 6 wt%이 전체 중량이 100 wt%가 되도록 하는 물에 첨가되어 농축 세정액이 제조되었다.
단계 2: 세정 탱크가 준비되고 농축 세정액이 7 wt%가 되고 pH가 10.1이 조절되면서 물에 의하여 희석이 되었다. 온도는 35 ℃로 조절이 되었고 교반 및 순환이 이루어졌다.
단계 3: 3~5분간 알루미늄 합금이 침적이 되었다.
단계 4: 알루미늄 합금의 표면 상태가 100 및 200 배율의 현미경에 의하여 관찰이 되었다.
실시 예 2~실시 예 4(ALDI Series)
세정액의 pH가 각각 9.8, 11.2 및 11.1이 되도록 탄산칼륨의 양이 조절이 되는 것을 제외하고 실시 예 1과 동일한 방법으로 실험이 되었다.
실험결과가 도 2로 제시되었다.
도 2를 참조하면 pH에 따라 세정 정도가 달라지는 것을 확인할 수 있다. 적정 pH가 10.1이 되는 것이 확인될 수 있다. 다만 소재에 따라 적정 pH가 달라질 수 있지만 알루미늄, 알루미늄 합금, 동 또는 동 합금에 대하여 적정 pH가 유사한 값을 가지는 것이 확인되었다.
본 발명에 따른 세정제는 물이 용제로 사용되므로 환경오염 방지가 가능하면서 취급 및 보관이 용이하다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 세정제는 장시간의 침적에도 스멋(smut)이 발생하지 않으며 소재 표면의 산화 막이 효과적으로 제거될 수 있도록 한다는 장점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 세정제는 중금속 성분 또는 유해 화학성분을 포함하지 않아 친환경성을 가지면서 탈지 또는 세정력이 우수하다는 이점을 가진다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
P11: 고형분 제조 및 용해
P12: 희석
P13: 교반 및 가온
P14: 침적 및 초음파 적용
P15: 세척 및 건조

Claims (2)

  1. 삭제
  2. 알루미늄, 알루미늄 합금, 동 또는 동 합금 표면의 산화막을 제거하기 위한 세정제에 의한 소재 표면의 세정 방법에 있어서,
    탄산 칼륨 8~12 wt%, 소듐보레이트 8~12 wt%, 벤조산 나트륨 0.5~1.2 wt%, 계면활성제 3~8 wt%, EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid) 0.5~1.2 wt% 및 글루콘산나트륨(sodium gluconate) 5~9 wt%를 전체 중량이 100 wt%가 되도록 하는 물에 pH가 9.5~12.0이 되도록 용해시켜 세정 농축액을 제조하는 단계;
    세정 농축액이 전체 중량의 4 wt% ~ 10 wt%가 되도록 물을 이용하여 교반과 함께 희석시키는 희석 단계;
    희석된 세정 용액을 순환 펌프를 이용하여 순환시키면서 온도가 35 내지 45 ℃가 되도록 온도 조절 장치를 이용하여 온도를 조절하는 단계;
    투입된 세정 용액이 투명한 상태가 되면 세정 대상물을 세정 용액에 침적시키는 단계; 및
    이물질이 제거된 세정 대상물을 세척하는 단계를 포함하고,
    상기 온도를 조절하는 단계에서 pH 조절제를 이용하여 pH가 9.0~11.4가 되도록 조절이 되는 것을 특징으로 하는 소재 표면의 세정 방법.
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