KR102292534B1 - 생분해성 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

생분해성 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본발명은 생분해성 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물지방산 에스테르 합성물(TMP Tri-oleate), C14-17 염소화 파라핀, 칼슘 슬폰산염(Oil Soluble Cacium Sulfonate), 황화 트리글리- 세라이드 (sulfurized lard) 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본발명은 생분해성 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물 제조방법에 관한 것으로, 지방산 에스테르 합성물(TMP Tri-oleate), C14-17 염소화 파라핀, 칼슘 슬폰산염(Oil Soluble Cacium Sulfonate), 황화 트리글리- 세라이드 (sulfurized lard) 를 혼합하는 단계; 교반단계; 를 포함하여 제조되는 것으로 본 발명은 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil)에 사용되는 기초유를 생분해성이 뛰어난 지방산에스테르 합성물질로 대체하고 황과 염소성분이 대부분인 극압 첨가제의 량을 줄여서 생분해성이 우수하고 환경 오염, 인체에 악영향 등의 문제점을 줄이는 친환경적인 현저한 효과가 있다.

Description

생분해성 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물 및 그 제조방법{Biodegradable fine blanking oil composition and its manufacturing method}
본 발명은 생분해성 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철 및 비철금속의 프레스 가공 공정에서 한번의 프레스 작업으로 원하는 제품 모양을 표면이 아주 깨끗하고 깔끔하게 만드는 소성가공 작업에 사용되는 생분해성 파인블랭킹유 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 파인블랭킹(Fine Blanking)작업시에 피삭제와 공구 사이에 윤활성을 높혀 마찰저항을 감소시켜서 소성가공 작업을 용이하게 하기 위하여 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil)가 사용 되지만 작업 후 폐유 처리가 어려워 작업환경의 오염 및 유출시에 환경 오염을 유발하게 된다.
일반적으로 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물은 윤활성, 극압성, 세정성, 방청성 등의 특성을 갖추어야한다. 윤활의 기본 개념은 움직이는 두 물체의 마찰면 사이에 윤활제(기체,액체,고체)를 적당한 방법으로 공급하여 마찰 저항을 줄임으로써 그 움직임을 원활하게 하는 동시에 기계적 마모를 줄이는 것을 말한다. 유체윤활(FULL FILM LUBRICATION)은 완전윤활 또는 후막 윤활이라고 하며, 이것은 가장 이상적인 유막에 의해 마찰면이 완전히 분리된 것을 말한다.
경계윤활(BOUNDARY LUBRICATION)은 불완전 윤활 또는 박막윤활이라고도 하며, 이것은 후막윤활 상태에서 하중이 증가하거나 유온이 상승하여 점도가 떨어져 유압만으로는 하중을 지탱할 수 없는 상태를 말한다.
극압성(E.P LUBRICATION)은 하중이 더욱 증대되어 마찰온도가 높아지면 결국 흡착유막 으로서는 하중을 지탱할 수 없게 되어 유막이 파괴되어 금속 접촉 부분에 융착 또는 녹아 붙음 현상이 일어난다.
이때는 염소(Cl),황(S),인(P) 등의 유기화합물을 첨가함으로써 윤활이 가능해 진다.
방청작용은 공기중의 산소나 물 또는 부식성 가스에 의해서 금속의 표면이 녹스는 것으로 부터 보호해주는 작용이다.
세정작용 접동 부위의 불완전 연소에 의한 탄화물, 금속 마멸분 또는 먼지 등의 불순물이 침입 했을때 이것을 금속면으로 부터 깨끗하게 해주는 작용을 말한다.
종래특허기술로서 등록특허공보 등록번호 10-1485227호에는 밀도가 875kg/m3 이하인 프로필렌 공중합체(A)를 1 내지 50 중량% 및 오일(B)을 50 내지 99 중량% 포함하는 윤활유용 첨가제 조성물로서,N상기 (A) 및 (B)의 중량%는 첨가제 조성물 중의 (A) 및 (B)의 합계량을 기준으로 계산되며,
상기 프로필렌 공중합체(A)가, 공중합체 중의 전체 모노머 단위의 합계를 100 몰%로 할 때, 프로필렌 유래의 구성단위를 60 내지 85 몰%, 에틸렌 유래의 구성단위를 5 내지 20 몰% 및 탄소수 4 내지 20의 a-올레핀 유래의
구성단위를 5 내지 30 몰% 포함하는 윤활유용 첨가제 조성물이 공개되어 있다.
또한, 등록특허공보 등록번호 10-1722782호에는 프레스용 유압 파인 블랭킹 헤드 및 그 인피드 방법이 공개되어 있다.
그러나 종래의 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물은 윤활성, 극압성, 세정성, 방청성은 성능이 유지 되지만 생분해성이 약하여 환경오염에 취약한 단점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로,본발명의 목적은 생분해성이 뛰어난 지방산에스테르 합성물질을 기초유로 사용하여 윤활,극압성을 상승 시키며 황과 염소성분이 대부분인 극압 첨가제의 량을 대폭 줄여서 생분해성이 우수한 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물을 제공하는데 있다.
본발명은 생분해성 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물지방산 에스테르 합성물(TMP Tri-oleate), C14-17 염소화 파라핀, 칼슘 슬폰산염(Oil Soluble Cacium Sulfonate), 황화 트리글리- 세라이드 (sulfurized lard) 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본발명은 생분해성 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물 제조방법에 관한 것으로, 지방산 에스테르 합성물(TMP Tri-oleate), C14-17 염소화 파라핀, 칼슘 슬폰산염(Oil Soluble Cacium Sulfonate), 황화 트리글리- 세라이드 (sulfurized lard) 를 혼합하는 단계; 교반단계; 를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명은 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil)에 사용되는 기초유를 생분해성이 뛰어난 지방산에스테르 합성물질로 대체하고 황과 염소성분이 대부분인 극압 첨가제의 량을 줄여서 생분해성이 우수하고 환경 오염 ,인체에 악영향 등의 문제점을 줄이는 친환경적인 현저한 효과가 있다.
본발명은 생분해성 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물지방산 에스테르 합성물(TMP Tri-oleate), C14-17 염소화 파라핀, 칼슘 슬폰산염(Oil Soluble Cacium Sulfonate), 황화 트리글리- 세라이드 (sulfurized lard) 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 생분해성 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물은 실리콘계열의 소포제, 폴리부덴을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본발명은 생분해성 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물 제조방법에 관한 것으로, 지방산 에스테르 합성물(TMP Tri-oleate), C14-17 염소화 파라핀, 칼슘 슬폰산염(Oil Soluble Cacium Sulfonate), 황화 트리글리- 세라이드 (sulfurized lard) 를 혼합하는 단계; 교반단계; 를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조성물은 지방산 에스테르 합성물(TMP Tri-oleate) 50~70중량 부를 기초유로 사용하고C14-17 염소화 파라핀 (52%CL, INEOS Chlor Limited사) 20~30 중량부, 칼슘 슬폰산염(Oil Soluble Cacium Sulfonate,Chemture사) 5~10 중량부, 황화 트리글리- 세라이드 (sulfurized lard,DIC사) 5~10 중량부의 첨가제로 이루어진다.
이하 본발명을 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 각종 소성가공업체의 생산공정시 현장 생산설비나 작업 조건에 따라 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물에 대한 요구사항이 다변화되므로 여러가지 요구성능을 갖출수 있는 혼합기술(Blending)에 의해 각성분들을 배합시켜 각종 화학물질들이 그 특성을 최대한 발휘 될 수 있도록 하였다.
본 발명에 사용된 지방산 에스테르 합성물(TMP Tri-oleate)은 철 및 비철금속의 파인블랭킹(Fine Blanking) 작업시에 피삭제와 공구 사이에 윤활성을 높혀 마찰저항을 감소시켜서 극압제 사용을 줄여 주는 효과가 있으며 생분해성이 뛰어나서 친환경성을 보장하며 극압제 보조제로 사용 할 수 있어서 소성가공작업 시 우수한 성능을 발휘한다.
상기 기초유의 경우 동점도가 40℃에서 40cSt 내지 50cSt를 갖는 에스테르 합성물(TMP Tri-oleate)를 50 내지 70중량부로 사용하는 것이 바람직한데, 동점도가 40 cSt 미만인 경우에는 윤활성이 다소 불충분하고 50 cSt를 초과하는 고점도를 갖는 경우에는 점도 과다로 인한 오염의 위험과 침투성 부족에의한 윤활성 부족으로 작업성이 저하될 소지가 있다.
극압첨가제의 경우 C14-17 염소화 파라핀 (52%CL, INEOS Chlor Limited 사)의 사용이 20중량부 미만일 경우 극압성이 떨어지고 30 중량부를 초과 사용 할 경우 생분해성이 떨어지고 칼슘 슬폰산염(Oil Soluble Cacium Sulfonate,Chemture사) 를 각각 5중량부, 황화 트리글리- 세라이드 (sulfurized lard,DIC사) 5중량부 미만 사용 시 세정성과 극압성이 급격히 저하되며 칼슘 슬폰산염(Oil Soluble Cacium Sulfonate,Chemture사)를 각각 10 중량부, 황화 트리글리- 세라이드 (sulfurized lard,DIC사) 10 중량부 이상 사용시 생분해성이 떨어지고 가격이 상승하는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명에 있어서, 분자량 927.5 g/mol 의 지방산 에스테르 합성물(TMP Tri-oleate) 50~70중량부를 기초유로 사용하여 윤활성과 극압성을 보완해주며 C14-17 염소화 파라핀 (52%CL, INEOS Chlor Limited사) 20~30 중량 부, 칼슘 슬폰산염(Oil Soluble Cacium Sulfonate,Chemture사) 5~10 중량부, 황화 트리글리- 세라이드 (sulfurized lard,DIC사) 5~10 중량부의 첨가제를 사용하여 염소계와 황계 극압제로서 제품의 극압성을 유지시켜 작업성의 향상에 도움을 준다. 하지만 과량 투입될 경우 제품 가격의 상승과 기계 오염을 촉진하고 이 발명에 제일 중요한 생분해성을 저해하므로 시키므로 적당량 사용하는 것이 바람직하다.
칼슘 슬폰산염(Oil Soluble Cacium Sulfonate,Chemture사) 5~10 중량부, 황화 트리글리- 세라이드 (sulfurized lard,DIC사) 5~10 중량부는 제품의 윤활성과 피막유지를 위하여 사용된다.
염소화 파라핀은 52염소, 48 파라핀 정제유로 구성된다. 염소화 파라핀은 20~30 중량부가 추가되며, 슬폴 465(Sulfol 465) 5~10 중량부가 추가되는 것으로 각각 염소계와 황계 극압제로서 제품의 극압성을 유지시켜 작업성의 향상에 도움을 준다. 하지만 과량 투입될 경우 제품 가격의 상승과 부패를 촉진 시키므로 적당량 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 기타첨가제는 기포 발생을 억제하는 실리콘계열의 소포제0.1~0.5중량부, 원액의 점도지수가 떨어지면 파인블랭킹유가 쉽게 흘러내려 기계 오염의 원인이 될 수 있으므로 폴리부덴 0.1~0.5중량부를 첨가할 수 있다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 효과를 좀더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
제품의 제조법에 대해 설명하면 다음과 같다.
원료 검사 → 에스테르 합성물(TMP Tri-oleate) 투입→ 온도 60℃(교반) → 염소화 파라핀 (52%CL) 투입 → 칼슘 슬폰산염(Oil Soluble Cacium Sulfonate) 투입 → 황화 트리글리세라이드 (sulfurized lard) 투입 → 24시간 작업 중지하고 냉각(상온) → 교반 → 소포제 투입 → 폴리부덴 투입 → 3시간 이상 교반 → 제품 검사 → 포장 → 출하
실시예1
하기표1에 기재된 성분과 함량으로 제조된 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물을 파인블래인킹 소성 가공 작업에 사용하여 그 성능 및 효과를 시험하였다. 본 실시예에 의한 조성물은 윤활성, 극압성은 성능이 뛰어나 1차적으로는 극압성과 윤활을 부여 함으로써 온도생성을 조절한다. 2차적으로는 금속 찌거기와 먼지의 제거(세정작용), 기계 부분의 윤활(응력 분산작용,밀봉작용), 기계 공구의 노출된 금속 부분의 부식방지(방청작용), 극압성 유지 등의 효과로 파인블래인킹 소성가공유 조성물의 본래 사용 목적인 생산성 향상, 공구수명연장, 정밀도유지, 소비동력 절감, 가공면 조도 향상, 장비의 수명 연장에 뛰어나다.특히 생분해성에 있어서 탁월한 효과가 있다.
조 성 함량(단위 : 중량부)
동점도 40℃ 44 cSt 지방산 에스테르 합성물
(TMP Tri-oleate) (한국 A업체 제품)		 50
C14-17 염소화 파라핀
(일본, B업체)		 30
칼슘 슬폰산염(카나다, C업체) 9
황화 트리글리세라이드 (일본 D업체 제품) 10
실리콘소포제(한국, E업체 제품) 0.5
폴리부덴 (한국, F업체 제품) 0.5
실시예2
실시예1에서 하기표2에 기재된 성분과 함량으로 변경 시킨 것을 제외 하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
조 성 함량
(단위 : 중량부)
동점도 40℃ 44 cSt 지방산 에스테르 합성물
(TMP Tri-oleate) (한국, A업체 제품)		 60
C14-17 염소화 파라핀
(일본,B업체 제품)		 25
칼슘 슬폰산염(카나다 C업체 제품) 7
황화 트리글리세라이드 (일본 D업체 제품) 7
실리콘소포제(한국 E업체 제품) 0.5
폴리부덴 (한국 F업체 제품) 0.5
실시예3
실시예1에서 하기표2에 기재된 성분과 함량으로 변경 시킨 것을 제외 하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
조 성 함량
(단위 : 중량부)
동점도 40℃ 44 cSt 지방산 에스테르 합성물
(TMP Tri-oleate) (한국, A업체 제품)		 68
C14-17 염소화 파라핀
(일본,B업체 제품)		 20
칼슘 슬폰산염(카나다, C업체 제품) 6
황화 트리글리세라이드 (일본,D업체 제품) 5
실리콘소포제(한국,E업체 제품) 0.5
폴리부덴 (한국, F업체 제품) 0.5
비교예 1
실시예 1에서 하기 표4 에서 성분과 함량을 변경시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
본 비교예에서 사용된 성분들은 상기 실시예 1 내지 3에 사용 된 것과 동일한 성분들이다.
동점도 40℃ 44 cSt 광물유(한국, G업체 제품) 60
C14-17 염소화 파라핀
(일본,B업체 제품2)		 25
칼슘 슬폰산염(카나다, C업체 제품) 10
황화 트리글리세라이드 (일본, D업체 제품) 5
조성함량(단위 : 중량부)
비교예 2
실시예 1에서 하기 표3에서 성분과 함량을 변경시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
본 비교예에서 사용된 성분들은 상기 실시예 1 내지 4에 사용 된 것과 동일한 성분들이다.
조 성 함량
(단위 : 중량부)
동점도 40℃ 44 cSt 지방산 에스테르 합성물
(TMP Tri-oleate) (한국, A업체 제품)		 50
동점도 40℃ 44 cSt 광물유(한국,G업체 제품) 10
C14-17 염소화 파라핀
(일본,B업체 제품)		 25
칼슘 슬폰산염(카나다, C업체 제품) 10
황화 트리글리세라이드 (일본, D업체 제품) 5
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에 따른 유제에 대해 외관, pH, 총경도, 표면장력, 유분함량, 박테리아(Bacteria) 곰팡이(Fungi)수, 금속 마찰시험(Four ball test) 시험을 하여 하기표 8에 나타내었고 그측정 방법은 다음과 같다.
1) 외관
파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물은 원액의 분리, 투명성, 탁도 등을 관능적으로 판단 하여야한다.
○ : 투명,분리 없음
Δ : 불투명 또는 분리
X : 불투명,분리
2) 밀도
파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물의 비중은 물질의 고유 특성으로서 기준이 되는 물질의 밀도에 대한 상대적인 비를 나타낸다. 일반적으로 액체의 경우 1 기압 하에서 4 ?C 물을 기준으로 밀도를 측정하는데 일정한 밀도 값을 가져야 한다.
○ : 1.00-1.05 g/㎤
X : 1.00 g/㎤ 이하 또는 1.05 g/㎤ 이상
3) 인화점
휘발성 액체에서 발생하는 증기가 공기와 섞여서 가연성 또는 완폭발성 혼합기체를 형성하고, 여기에 불꽃을 가까이 댔을 때 순간적으로 섬광을 내면서 연소하는, 즉 인화되는 최저의 온도를 말한다. 물질에 따라 특유한 값을 보이며, 주로 액체의 인화성을 판단하는 수치로서 중요하다. 또 시료의 종류를 조사하기 위해서, 특히 일정한 끓는점이나 녹는점을 보이지 않는 것에 많이 이용된다.
유체는 인화점이 높을수록 우수하다.
○ : 250℃ 이하
X : 250℃ 이상
4) 동점도
점성유체의 점도(점성율) ŋ를 밀도 ρ로 나눈 양 υ.
Figure 112021019723504-pat00001
. SI 단위계에서는 m2/s이지만, CGS 단위의 Stokes(St)도 사용된다.
유체의 점도가 너무 낮으면 윤활성,극압성이 저하되고 반대로 너무 높으면 균일 부착성과 세척성 등이 저하되므로 적정 점도를 유지하여야 한다.
○ : 점도 80-100cSt
Δ : 점도 100cSt 이상
X : 점도 80cSt 이하
5) 금속 마찰시험(Four ball test)사구식내마모성능
금속마찰시험(내마모성능)은 시험기를 일정한 마찰조건 아래에서 운동했을 때 미끄럼 마찰 접촉면에 닿이는 면 등 시험용 강구 또는 시험블록의 표면이 마모로 인해 손상되는 흔적을 측정한다.
평가 기준
○ : 1 이하
Δ : 1
X : 1 이상
구분
실험		 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
외관 황색 투명 황색 투명 황색 투명 황색 투명 황색 투명
밀도
[g/㎤(15/4℃)]		 ○ ○ ○ X ○
인화점
℃(C.O.C) 		○ ○ ○ X X
동점도
㎟/s(40℃), cSt		 ○ ○ ○ ○ ○
금속 마찰시험
[mm]		 ○ ○ ○ X Δ
상기 표6에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 조성물은 외관, 밀도,인화점,동점도,금속 마찰 시험에 대하여 우수한 물성치를 나타내었다.

Claims (3)

  1. 지방산 에스테르 합성물(TMP Tri-oleate), C14-17 염소화 파라핀, 칼슘 슬폰산염(Oil Soluble Cacium Sulfonate), 황화 트리글리- 세라이드 (sulfurized lard), 실리콘계열의 소포제, 폴리부덴을 혼합하는 단계;
    교반단계; 를 포함하여 제조되는 생분해성 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물 제조방법에 있어서,
    상기 생분해성 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물 혼합비율은 지방산 에스테르 합성물(TMP Tri-oleate) 50~70중량 부를 기초유로 사용하고, C14-17 염소화 파라핀 (52%CL, INEOS Chlor Limited사) 20~30 중량부, 칼슘 슬폰산염(Oil Soluble Cacium Sulfonate,Chemture사) 5~10 중량부, 황화 트리글리- 세라이드 (sulfurized lard,DIC사) 5~10 중량부,실리콘계열의 소포제0.1~0.5중량부, 폴리부덴 0.1~0.5중량부로 이루어지며,
    상기 생분해성 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물 제조공정은
    원료 검사 → 에스테르 합성물(TMP Tri-oleate) 투입→ 교반 → 염소화 파라핀 투입 → 칼슘 슬폰산염(Oil Soluble Cacium Sulfonate) 투입 → 황화 트리글리세라이드 (sulfurized lard) 투입 → 24시간 작업 중지하고 상온으로 냉각 → 교반 → 소포제 투입 → 폴리부덴 투입 → 3시간 이상 교반 → 제품 검사 → 포장 → 출하 순서인 것을 특징으로 하는 생분해성 파인블랭킹유(Fine Blanking Oil) 조성물 제조방법
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