KR102146036B1

KR102146036B1 - 초순수를 이용한 세정제 조성물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102146036B1
Application number: KR1020190102730A
Authority: KR
Inventors: 박장수; 차인용
Original assignee: 박장수
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2019-08-21
Publication date: 2020-08-21

Abstract

본 발명은 초순수를 이용한 세정제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 이온교환수 77 ~ 92 중량%, 글루콘산나트륨 1 ~ 5 중량%, 3인산칼륨(K₃PO₄) 2 ~ 6 중량%, 3인산나트륨(NA₃PO₄) 2 ~ 7 중량%, 수산화나트륨 1 ~ 5 중량%가 혼합되어 조성된다.
따라서, 염산, 인산, 휘발성 방향족 화합물(VACs)과 같은 유해물질의 사용을 배제하면서도 우수한 세정력 및 악취제거 효과를 구현할 수 있으며, 규제 대상 물질들을 피해갈 수 있고, 친환경적이며, 또한, 우수한 물성을 부여할 수 있고, 가격적으로도 경제적인 초순수를 이용한 세정제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

초순수를 이용한 세정제 조성물 및 그 제조방법{Cleaner composition using ultra-pure water and method of manufacturing the same}

본 발명은 초순수를 이용한 세정제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히, 염산, 인산, 휘발성 방향족 화합물(VACs)과 같은 유해물질의 사용을 배제하면서도 우수한 세정력 및 악취제거 효과를 구현할 수 있으며, 규제 대상 물질들을 피해갈 수 있고, 친환경적이며, 또한, 우수한 물성을 부여할 수 있고, 가격적으로도 경제적인 초순수를 이용한 세정제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 황사나 미세먼지 등에 의한 대기오염뿐만 아니라, 산업발전에 따른 각종 공장 및 소각장, 쓰레기매립장, 대학연구소 등 다양한 분야에서 산업폐수와 일반 가정에서도 각종 오염 생활폐수가 다량 발생하고 있다. 이에 각분야에서의 용도에 적합한 다양한 조성의 세제가 사용되고 있다.

그러나, 현재까지 개발된 세제들은 오염을 제거하기 위한 수단으로 대개 계면활성제의 조성에 의존하고 있어, 황사나 미세먼지로부터 유발된 대기오염에 의한 또는 각종 폐수 혹은 담배 연기 등에 포함된 중금속을 효과적으로 제거하거나 안정화시키지 못하는 단점이 있다. 황사나 미세먼지로부터 유발된 대기오염이나 흡연 등에 의하여 세탁물에 부착된 중금속이나 각종 폐수 내에 포함된 중금속들이 적절히 처리되지 않고 자연계로 유입될 경우 환경에 치명적인 영향을 미치게 되고, 이는 결국 생태계 먹이사슬의 최정점에 있는 인간에게도 커다란 위협이 되고 있다.

대기나 폐수 또는 토양에 함유된 중금속을 제거하기 위하여 각종 중금속 제거제와 안정화제들이 개발되어 있으나, 그 자체에 독성 및 악취 등이 있어, 현장에 적용할 때 주의를 요하며 과다 사용할 경우 오히려 환경에 악영향을 미치게 된다.

또한, 대기나 폐수 또는 토양에 함유된 중금속을 제거하거나 안정화시키기 위한 중금속 제거제의 예시로는, NaSH, Na2S, HNaS 및 이외에도 여러 가지가 있는데, 이들은 주로 황을 함유한 화합물로서 중금속 제거와 안정화에는 효과가 있지만 자체 독성이 높고 황 화합물 특유의 악취로 인하여 많은 경우에 사용하기에 적절하지 않으며, 오히려 대기, 수중 혹은 토양 생태계에 악영향을 미칠 수 있다.

한편, 전자산업, 반도체 산업의 발달에 따라 전자부품산업도 급속히 시장이 커가고 있다. 전자부품을 제조, 성형하는 과정에서 금속류에 타발유, 금속가공유와 같은 오일 성분을 사용하게 되는데, 최종적으로는 상기 오일성분 및 오염원을 제거해야만 한다. 이러한 오일성분 및 오염원을 제거하기 위하여 세정제가 사용되는데, 세정효과가 우수하고, 세척공정에서 화재의 위험이 없으며, 인체 및 환경에 영향이 없는 우수한 세정제가 필요하다.

지금까지 세정제로 오랫동안 사용해오고 있는 트리클로로에틸렌(TCE), 메틸렌클로라이드(MC) 및 1,2-디크로로프로판(DCP) 등의 염소계 용제는 화재 염려가 없고 세척력 등이 양호하며, 가격적인 장점을 가진다.

그러나, 상기 염소계 용제는 인체에 발암성 및 생식독성을 유발한다는 각종보고서와 함께 세계 각국에서 심한 규제를 받고 있는 실정이다. 따라서, 트리클로로에틸렌(TCE), 메틸렌클로라이드(MC) 및 1,2 디크로로프로판(DCP)과 같은 염소계 용제들을 사용하지 않으면서 내인화성, 세척성을 확보할 수 있는 친환경 세정제 개발이 필요하다.

대체 세정제로서 비염소계 유기용제 타입은 세척력은 좋지만 화재 위험이 높고, 휘발성이 강하며, 인체 발암성이 있고, 오존층 파괴 등의 환경적 문제가 있으므로, 대체 세정제로 사용하기가 어렵다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발암성, 생식독성, 생식 변이성에 영향을 주지 않는 인체친화적이며, 상온 및 고온에서의 세척 조건을 모두 충족시키고, 세척 대상의 금속 또는 비철금속의 표면 부식성을 완전히 보완하고, 항균력, 탈취력 및 세정력이 우수할 뿐만 아니라, 무색, 무취, 무자극 및 무독성의 특성에 의해 친환경적이므로 환경오염에 관한 우려를 극소화할 수 있는 초순수를 이용한 세정제 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적은, 본 발명에 따라, 이온교환수 77 ~ 92 중량%, 글루콘산나트륨 1 ~ 5 중량%, 3인산칼륨(K₃PO₄) 2 ~ 6 중량%, 3인산나트륨(NA₃PO₄) 2 ~ 7 중량%, 수산화나트륨 1 ~ 5 중량%가 혼합되어 조성된 초순수를 이용한 세정제 조성물에 의해 달성된다.

한편, 상기한 목적은, 본 발명에 따라, 혼합탱크에 세정제 조성물 전체 100 중량%에 대하여 77 ~ 92 중량%의 이온교환수를 충진하는 이온교환수 충진단계(S1)와; 상기 혼합탱크(100)에 충진된 이온교환수에 세정제 조성물 전체 100 중량%에 대하여 세척 보조제인 글루콘산나트륨 1 ~ 5 중량%를 첨가하는 세척 보조제 첨가단계(S2)와; 상기 세척 보조제 첨가단계(S2)에서 세척 보조제가 첨가되면, 18℃ ~ 35℃에서 30분 동안 혼합탱크(100) 내부의 내용물을 교반시켜 이온교환수에 세척 보조제가 혼합되게 하는 제1교반용해단계(S3)와; 상기 제1교반용해단계(S3)에 의해 이온교환수에 세척 보조제가 용해되면, 세정제 조성물 전체 100 중량%에 대하여 3인산칼륨(K₃PO₄) 2 ~ 6 중량%를 첨가하는 3인산칼륨 첨가단계(S4)와; 상기 3인산칼륨 첨가단계(S4)에서 3인산칼륨이 첨가되면, 18℃ ~ 35℃에서 30분 동안 혼합탱크(100) 내부의 내용물을 교반시켜 3인산칼륨이 용해되어 혼합되게 하는 제2교반용해단계(S5)와; 상기 제2교반용해단계(S5)에 의해 3인산칼륨이 용해되면, 세정제 조성물 전체 100 중량%에 대하여 3인산나트륨(NA₃PO₄) 2 ~ 7 중량%를 첨가하는 3인산나트륨 첨가단계(S6)와; 상기 3인산나트륨 첨가단계(S6)에 의해 3인산나트륨 첨가단계이 혼합되면, 혼합탱크(100) 내부의 내용물을 1시간 동안 혼합교반시키는 제3교반용해단계(S7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초순수를 이용한 세정제의 제조방법에 의해 달성된다.

그리고, 상기 제1교반용해단계(S3), 제2교반용해단계(S5), 제3교반용해단계(S7)에서는 혼합탱크(100)의 하부 드레인 밸브(108)를 통해 에어를 공급하여 형성되는 기포가 내용물 내부에서 확산되면서 상부로 솟아오르게 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 산 세정 능력이 우수하면서도 악취의 발생을 최소화시켜 작업 환경을 쾌적하게 하므로 친환경적이며, 세정성, 헹굼성, 환경성, 안정성, 재질영향성 및 경제성이 우수한 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 초순수를 이용한 세정제 조성물 및 그 제조방법을 시계열적으로 도시한 플로우챠트.
도 2는 본 발명에 따른 혼합탱크의 구조를 도시한 부분 절결 사시도.

본 발명에 따른 초순수를 이용한 세정제 조성물 및 그 제조방법을 첨부된 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 초순수를 이용한 세정제 조성물 중 이온교환수는 초순수 또는 초순수물이라고도 하는 것으로, 수중에 포함되어 있는 전해질, 유기물, 미생물, 부유고형물과 같은 1차적으로 순수처리 시스템으로 제거하고 2차적으로 초순수설비에 의해 순수속의 불순물을 거의 완벽히 제거한 물을 초순수라고 일컫게 된다.

상기 이온교환수는 무기이온 성분의 제거 효율을 극대화 시켜 무기이온성분 1ppt 이하 단위까지 제거가 가능하며, 계면활성제 등을 첨가하지 않고도 기름때, 먼지, 농약, 화학약품, 미생물 등의 제거 효율을 극대화시킬 수 있다.

상기 이온교환수는 초순수를 이용한 세정제 조성물 100 중량%를 기준으로 77 ~ 92 중량%를 첨가한다.

본 발명에 따른 초순수를 이용한 세정제 조성물 중 글루콘산나트륨은 세척 보조제로서, 뛰어난 양이온 교환능력을 가지고 있으며, 토양 및 수질개량제, 폐수처리, 방사성폐기물처리, 합성세제의 세척보조제에 이용되고 있고, 적합한 크기와 형태의 무기질 및 유기질 분자들을 선택적으로 흡착함으로써 결과적으로 서로 뒤섞여 있는 다른 분자들을 각각 분리할 수 있는 뛰어난 분자체 기능을 가지며, 초순수를 이용한 세정제 조성물 100 중량%를 기준으로 1 ~ 5 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 초순수를 이용한 세정제 조성물 중 3인산칼륨(K₃PO₄)은 무색, 백색의 결정, 덩어리 또는 백색의 분말로 된 기타 인산염류 품질개량제로서, 면류첨가알칼리제 및 육류결착제로 사용되고, 물에는 쉽게 용해되며 알코올에는 용해되지 않으며, 수용액은 강알칼리성으로 pH는 12이고, 흡습성이 있고 탄산가스를 쉽게 흡수하는 pH 조절제로서, 초순수를 이용한 세정제 조성물 100 중량%를 기준으로 2 ~ 7 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 초순수를 이용한 세정제 조성물 중 3인산나트륨(NA₃PO₄)은 금속제거제로서 세정 대상의 표면에 잔존하는 플럭스나 금속미립자를 제거하는 역할을 하는데, 초순수를 이용한 세정제 조성물 100 중량%를 기준으로 2 ~ 7 중량%를 첨가하는 바, 2 중량% 미만 첨가 시 플럭스나 금속미립자의 제거효율이 저하되며, 7 중량% 초과 첨가 시 제조비용을 증가시킨다.

본 발명에 따른 초순수를 이용한 세정제 조성물 중 수산화나트륨은 무기염기로서, 유기계 절연막에 대한 박리력을 향상시키는 것으로, 초순수를 이용한 세정제 조성물 100 중량%를 기준으로 1 ~ 5 중량%를 첨가하며, 1 중량% 미만 첨가 시 유기계 절연막에 대한 박리력 상승 효과가 미미하며, 5 중량% 초과 첨가 시 증량에 따른 효과가 미미하여 비경제적이다.

상기한 바와 같이 조성된 초순수를 이용한 세정제 조성물은 항균력이 우수한 세정제로서 세척 대상의 표면상에 뭍어 있는 기름때, 먼지, 농약, 화학약품, 미생물 등 각종 오염 물질을 보다 완벽하게 세척할 수 있으며, 계면활성제가 첨가되지 않으므로 인체에 무해하고, 초순수가 조성물의 함량 중 대부분을 차지하고 있기 때문에 세정 후 잔유물이 남지 않아 환경 친화적이다.

그리고, 상기한 바와 같이 초순수를 이용한 세정제 조성물은 pH 12.7 ~ 13.3이며, 비중은 1.06 ~ 1.10이고, 고형분은 18.2 ~ 19.2 중량%로 구성된다.

상기한 바와 같이 조성되는 초순수를 이용한 세정제 조성물의 제조방법을 도 1과 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 이온교환수를 초순수를 이용한 세정제 조성물 전체 100 중량%에 대하여 혼합탱크(100)에 77 ~ 92 중량%를 충진하는 이온교환수 충진단계(S1)를 실시한다.

이때, 상기 혼합탱크(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 원료를 투입하는 투입구(102)와, 구동모터(104)에 의해 구동되는 교반기(106)가 설치되어 있으며, 원료배합 및 교반용해 후 조성물을 배출시키는 드레인 밸브(108)가 하부에 설치된 구성이다.

상기 혼합탱크(100)에 충진된 이온교환수에 세정제 조성물 전체 100 중량%에 대하여 세척 보조제인 글루콘산나트륨 1 ~ 5 중량%를 첨가하는 세척 보조제 첨가단계(S2)를 실시한 후, 18℃ ~ 35℃에서 30분 동안 혼합탱크(100) 내부의 내용물을 교반시켜 이온교환수에 세척 보조제가 혼합되게 하는 제1교반용해단계(S3)를 실시한다.

이때, 상기 혼합탱크(100)에는 세정제 조성물 전체 100 중량% 중 77 ~ 92 중량%의 이온교환수가 충진되어 있는 상태이고, 여기에 세척 보조제인 글루콘산나트륨 1 ~ 5 중량%의 미량이 첨가된 상태이므로, 30분 동안 교반하는 것 만으로 이온교환수에 세척 보조제인 글루콘산나트륨이 용해될 수 있다.

그러나, 상기 혼합탱크(100)에 글루콘산나트륨을 투입하면, 교반상태에 따라서 이온교환수에 의해 부유하면서 용해되는 글루콘산나트륨도 있지만, 일부분은 혼합탱크(100) 하부의 드레인 밸브(108)측으로 침전되어 드레인 밸브(108)에 고착될 수 있다.

따라서, 본 발명에서는, 상기 혼합탱크(100)의 드레인 밸브(108)측에 에어공급관을 형성하고, 이 에어공급관에 에어라인을 연결하여 에어를 공급함으로써, 드레인 밸브(108)측에서 혼합탱크(100)의 상부로 기포가 이온교환수 내부에서 확산되면서 상부로 솟아오르게 한다.

상기 에어는 주변의 공기를 콤프레셔로 압축하여 공급할 수도 있으며, 산소(O₂)나 질소(N₂) 등과 같이 인체에 무해한 특수 가스(에어)를 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 주변의 공기나 산소(O₂)를 공급하여도 무방하나 인체에 무해하면서 이온교환수와 혼합탱크(100)에 첨가되는 글루콘산나트륨이 혼합 및 용해되면서 pH에 영향을 주지 않는 질소(N₂)를 공급하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1교반용해단계(S3)에 의해 이온교환수에 세척 보조제가 용해되면, 세정제 조성물 전체 100 중량%에 대하여 3인산칼륨(K₃PO₄) 2 ~ 6 중량%를 첨가하는 3인산칼륨 첨가단계(S4)를 실시한 후, 18℃ ~ 35℃에서 30분 동안 혼합탱크(100) 내부의 내용물을 교반시켜 3인산칼륨이 용해되어 혼합되게 하는 제2교반용해단계(S5)를 실시하는 바, 상기한 바와 같이 드레인 밸브(108)측에서는 지속적으로 에어가 공급되고, 기포가 이온교환수에서 확산되면서 드레인 밸브(108)측으로 침전되는 첨가물들이 이온교환수에 부유하게 한다.

그리고, 상기 제2교반용해단계(S5)에 의해 3인산칼륨이 용해되면, 세정제 조성물 전체 100 중량%에 대하여 3인산나트륨(NA₃PO₄) 2 ~ 7 중량%를 첨가하는 3인산나트륨 첨가단계(S6)를 실시하고, 상기 3인산나트륨 첨가단계(S6)에 의해 3인산나트륨 첨가단계이 혼합되면, 혼합탱크(100) 내부의 내용물을 1시간 동안 혼합교반시키는 제3교반용해단계(S7)를 실시하여 초순수를 이용한 세정제 조성물이 제조되는 것이다.

여기서, 상기 제1교반용해단계(S3), 제2교반용해단계(S5), 제3교반용해단계(S7)에서는 혼합탱크(100)의 하부 드레인 밸브(108)측을 통해 지속적으로 에어가 공급될 수 있게 하고, 공급된 에어는 드레인 밸브(108)로부터 이온교환수의 상부까지 기포를 형성하고, 이 기포는 확산하면서 상부로 솟아오르고 이때, 이온교환수에 투입된 각각의 첨가물들이 부유되면서 자연스럽게 용해될 수 있게 한다.

상기한 바와 같이 드레인 밸브(108)측을 통해 공급되는 에어는 첨가물간의 교반효과와 용해효과를 상승시키고, 아울러, 드레인 밸브(108)의 내경에 침전물이 고착되는 것을 방지하여 조성된 세정제의 배출이 원활하게 이루어지게 할 뿐만 아니라. 각 첨가물의 함량이 전체적으로 균일하게 용해될 수 있게 함으로써, 필요로 하는 물성을 가지는 세정제를 조성할 수 있게 한다.

그리고, 상기한 바와 같이 조성된 초순수를 이용한 세정제 조성물은 pH 12.7 ~ 13.3이며, 비중은 1.06 ~ 1.10이고, 고형분은 18.2 ~ 19.2 중량%이다.

여기서, 상기한 바와 같이 조성된 세정제는 18℃ ~ 35℃의 조건하에 교반시키지 않은 상태로 혼합탱크(100)에서 24시간 동안 방치, 숙성시켜 안정화시키는 것이 바람직하다.

100 : 혼합탱크 102 : 투입구
104 : 구동모터 106 : 교반기
108 : 드레인 밸브

Claims

이온교환수 77 ~ 92 중량%, 글루콘산나트륨 1 ~ 5 중량%, 3인산칼륨(K₃PO₄) 2 ~ 6 중량%, 3인산나트륨(NA₃PO₄) 2 ~ 7 중량%, 수산화나트륨 1 ~ 5 중량%가 혼합되어 조성된 초순수를 이용한 세정제 조성물.
혼합탱크에 세정제 조성물 전체 100 중량%에 대하여 77 ~ 92 중량%의 이온교환수를 충진하는 이온교환수 충진단계(S1)와;
상기 혼합탱크(100)에 충진된 이온교환수에 세정제 조성물 전체 100 중량%에 대하여 세척 보조제인 글루콘산나트륨 1 ~ 5 중량%를 첨가하는 세척 보조제 첨가단계(S2)와;
상기 세척 보조제 첨가단계(S2)에서 세척 보조제가 첨가되면, 18℃ ~ 35℃에서 30분 동안 혼합탱크(100) 내부의 내용물을 교반시켜 이온교환수에 세척 보조제가 혼합되게 하면서 혼합탱크(100)의 하부 드레인 밸브(108)를 통해 에어를 공급하여 형성되는 기포가 내용물 내부에서 확산되면서 상부로 솟아오르게 하는 제1교반용해단계(S3)와;
상기 제1교반용해단계(S3)에 의해 이온교환수에 세척 보조제가 용해되면, 세정제 조성물 전체 100 중량%에 대하여 3인산칼륨(K₃PO₄) 2 ~ 6 중량%를 첨가하는 3인산칼륨 첨가단계(S4)와;
상기 3인산칼륨 첨가단계(S4)에서 3인산칼륨이 첨가되면, 18℃ ~ 35℃에서 30분 동안 혼합탱크(100) 내부의 내용물을 교반시켜 3인산칼륨이 용해되어 혼합되게 하면서 혼합탱크(100)의 하부 드레인 밸브(108)를 통해 에어를 공급하여 형성되는 기포가 내용물 내부에서 확산되면서 상부로 솟아오르게 하는 제2교반용해단계(S5)와;
상기 제2교반용해단계(S5)에 의해 3인산칼륨이 용해되면, 세정제 조성물 전체 100 중량%에 대하여 3인산나트륨(NA₃PO₄) 2 ~ 7 중량%를 첨가하는 3인산나트륨 첨가단계(S6)와;
상기 3인산나트륨 첨가단계(S6)에 의해 3인산나트륨 첨가단계이 혼합되면, 혼합탱크(100) 내부의 내용물을 1시간 동안 혼합교반시키면서 혼합탱크(100)의 하부 드레인 밸브(108)를 통해 에어를 공급하여 형성되는 기포가 내용물 내부에서 확산되면서 상부로 솟아오르게 하는 제3교반용해단계(S7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초순수를 이용한 세정제의 제조방법.
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