KR102371815B1 - 친환경 세정제 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세정력은 높지만 인화성이 높은 디메틸카보네이트의 함량을 줄이고, 트랜스-1,2-디클로로에틸렌의 금속부식성을 개선하고, 또한 종래의 금속부식성에서 큰 문제점을 가지는 디브로모메탄을 사용하지 않고도 세정력, 금속부식성 및 인화성의 문제를 모두 해결하는 새로운 세정제 조성물을 제공하는 것이다.
Description
본 발명은 친환경 불소계 세정제에 관한 것으로, 강화되는 과불화합물, 불소계 물질에 대한 규제에 대응하여 합성 된 새로운 불소계 물질을 함유하는 세정제에 관한 것이다.
본 발명은 친환경 세정제 조성물에 관한 것으로, 안정성이 우수하고 세정력을 향상시킬 수 있는 친환경 세정제 조성물에 관한 것이다.
금속 가공 공정에서 각종 기름 성분의 제거 또는 정밀 가공물의 오염물질 제거를 위한 세정제로는 트리클로로에틸렌이 대표적이다.
그러나 이러한 세정제 성분은 규제 대상이 되고 있어 이를 대체하기 위하여 1-브로모프로판계 세정제, 1,2-디클로로프로판계 세정제가 사용되고 있다. 그러나 이러한 1,2-디클로로프로판계 세정제는 경제적이고 세정력이 우수하나 금속 부식성 및 인화성으로 인해 사용이 제한되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 등록특허공보 10-1747387호에서는 60 내지 70 부피%의 디메틸카보네이트 및 20 내지 25 부피%의 디브로모메탄을 포함하는 비염소계 비수용성 세정제가 개시되어 있는 데, 세정력을 유지하기 위해서는 상기와 같이 현저히 많은 양의 디메틸카보네이트를 사용함으로써, 인화가능성이 높고 난연성이 낮은 치명적 단점을 가지고 있다.
또한 대한민국 등록 특허공보 10-2048297호에서는 디메틸카보네이트 50 내지 65 중량%, 브로민화 메틸렌 10 내지 25 중량%, 불화물 15 내지 35 중량%를 포함하는 세정제 조성물이 개시되어 있지만 여전히 세정력을 위해서 디메틸카보네이트의 함량을 50중량% 이상 사용하지 않을 수 없고 따라서 인화성이 높고 난연성이 낮은 문제점은 여전히 남아 있다.
상기의 문제점을 해결하려는 종래기술은 세정력과 인화성이나 난연성, 금속부식방지성 등의 문제점에서는 여전히 인화의 위험이 있고 충분한 세정력을 얻을 수 없어 종래의 1,2-디클로로프로판을 대체하면서도 우수한 세정력을 나타내면서도 안정성 및 금속부식성에 대한 효과가 우수한 친환경 화합물로 이루어지는 세정제 조성물의 개발을 요구하고 있다.
따라서 본 발명은 종래 공업용 세정제의 인체 유해성, 높은 인화성을 개선하고 또한 금속부식성을 개선하기 위한 것으로서, 기존의 인체 유해성 세정제인(TCE, MC, DCP, NPbr...)를 대체하고, 세정력과 난연성 및 금속부식성을 현저히 개선한 친환경 세정제를 제공하는 것이다.
본 발명은 안정성이 우수하고 높은 세정력을 나타내는 친환경 세정제 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 세정제 조성물을 구성하는 화합물의 인화성이나 독성을 저감시키면서 난연성을 증가시킨 친환경 세정제 조성물을 제공하는 것이다.
구체적으로는 세정력은 높지만 인화성이 높은 디메틸카보네이트의 함량을 줄이고, 트랜스-1,2-디클로로에틸렌의 금속부식성을 개선하고, 또한 종래의 금속부식성에서 큰 문제점을 가지는 디브로모메탄을 사용하지 않고도 세정력, 금속부식성 및 인화성의 문제를 모두 해결하는 새로운 세정제 조성물을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 세정제 조성물은 디메틸카보네이트(Dimethyl carbonate)와 트랜스-1,2-디클로로에틸렌를 주성분으로 하는 세정제에, 디브로모메탄(Dibromomethane)과 플루오르알콕시 또는 퍼플루오르알콕시기 치환된 C3~C6의 퍼플루오르알칸을 혼합함으로써, 디메틸카보네이트의 함량을 낮게 하여도 상기 성분들의 결합에 의해 세정력이 우수하고, 인화성이 현저히 개선되며, 또한 금속 부식성도 없는 새로운 친환경 세정제를 제공할 수 있다.
좋게는 본 발명은 디메틸카보네이트(Dimethyl carbonate) 30 내지 45중량%, 트랜스-1,2-디클로로에틸렌은 25 내지 35중량%, 디브로모메탄(Dibromomethane) 15 내지 25중량%, 플루오르알콕시 또는 퍼플루오르알콕시기 치환된 C3~C6의 퍼플루오르알칸 5 내지 15중량%를 혼합함으로써, 디메틸카보네이트의 함량을 낮게 하여도 상기 성분들의 결합에 의해 세정력이 우수하고, 인화성이 현저히 개선되며, 또한 금속 부식성도 없으며 사용후, 상기 물질은 자연분해되어 환경문제를 야기시키지 않는 새로운 친환경 세정제를 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 세정제 조성물에 N,N-디메틸아세트아미드 및 2,3-디-tert-부틸-p-크레졸을 추가함으로서, 상기 세정력의 향상과 더불어, 금속부식억제 및 부식 방지효과를 더욱 부여할 수 있다.
상기 N,N-디메틸아세트아미드는 세정제 조성물 전체에 대하여 1 내지 5부피%를 추가하는 것이 본 발명의 목적을 얻는 점에서 더욱 좋고, 2,3-디-tert-부틸-p-크레졸은 0.001 내지 0.2부피%를 추가함으로서 보다 우수한 세정력, 부식방지성 및 인화성이 낮아지는 효과를 달성할 수 있어서 더욱 좋다.
본 발명에 따른 세정제 조성물은 낮은 함량의 디메틸카보네이트를 함유하고, 브롬화메탄가 같은 금속부식성이 강한 물질을 사용하지 않음에도 세정력이 우수하고, 인화성이 낮고 또한 자연분해에 의한 불소계 화합물의 환경문제를 해결한 새로운 세정제 조성물을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1의 표면상태에 따른 세정력 평가를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예1의 인화점 및 연소지속성 평가를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예1 및 비교예 1의 금속부식성을 평가한 것을 각각 도 3(a) 및 도 3(b)에 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예1의 인화점 및 연소지속성 평가를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예1 및 비교예 1의 금속부식성을 평가한 것을 각각 도 3(a) 및 도 3(b)에 나타낸 것이다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 발명에서 사용되는 용어들은 달리 정의되지 않는 한, 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 또한 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명의 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
본 발명을 기술하는 명세서 전반에 걸쳐, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 세정제 조성물은 디메틸카보네이트(Dimethyl carbonate)와 트랜스-1,2-디클로로에틸렌을 주성분으로 하는 비염소계 세정제로서, 종래의 디메틸카보네이트는 세정력을 위해서 60부피% 이상을 사용하는 것에 따른 인화성문제를 해결하기 위해 그 사용 함량을 현저히 낮추면서, 트랜스-1,2-디클로로에틸렌을 사용하는 것에 따른 독성이나 금속부식성 문제를 해결하기 위하여 이를 이들과 상호 결합되어 금속부식성을 해결하고 동시에 세정력 또한 우수한 효과를 나타내는 새로운 친환경 세정제로를 제공하는 것에 관한 것이다.
또한 본 발명의 세정력은 높지만 종래 금속부식성 문제가 큰 디브로모메탄을 사용하지 않고도 상기 특성을 충분히 얻을 수 있는 세정제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에서 상기 문제점을 해결하고, 디메틸카보네이트(Dimethyl carbonate)와 트랜스-1,2-디클로로에틸렌를 주성분으로 하는 조성물에, 디브로모메탄(Dibromomethane)과 플루오르알콕시 또는 퍼플루오르알콕시기 치환된 C3~C6의 퍼플루오르알칸을 혼합함으로써, 디메틸카보네이트의 함량을 낮게 하여도 상기 성분들의 결합에 의해 세정력이 우수하고, 인화성이 현저히 개선되며, 또한 금속 부식성도 없는 새로운 친환경 세정제를 제공할 수 있다.
좋게는 본 발명은 디메틸카보네이트(Dimethyl carbonate) 30 내지 45중량%, 트랜스-1,2-디클로로에틸렌은 25 내지 35중량%, 디브로모메탄(Dibromomethane) 15 내지 25중량%, 플루오르알콕시 또는 퍼플루오르알콕시기 치환된 C3~C6의 퍼플루오르알칸 5 내지 15중량%를 혼합함으로써, 디메틸카보네이트의 함량을 낮게 하여도 상기 성분들의 결합에 의해 세정력이 우수하고, 인화성이 현저히 개선되며, 또한 금속 부식성도 없으며 사용후, 상기 물질은 자연분해되어 환경문제를 야기시키지 않는 새로운 친환경 세정제를 제공할 수 있다.
본 발명에서 디브로모메탄은 종래 사용하던 디브로모메탄의 가연성의 문제를 해결한 것으로서, 디브로모메탄 대신에 디브로모메탄을 사용하고 이것이 본 발명의 하기에서 설명하는 불소계 화합물과 결합되어 가연성문제를 차단하는 효과를 가진다.
본 발명에서 상기 플루오르알콕시 또는 퍼플루오르알콕시기 치환된 C3~C6의 퍼플루오르알칸의 예를 들면 상기 화합물의 범주에 속하는 이상, 특별히 제한하지 않지만, 예를 들면, 헵타플루오르-(2,2,2-트리플루오르에톡시)프로판, 노나플루오르-(2,2,2,-트리플루오르에톡시)부탄, 운데카플루오르-(2,2,2,-트리플루오르에톡시)펜탄 등의 화합물을 예로들 수 있으며, 상기 디메틸카보네이트 및 트랜스-1,2디클로로에틸렌과 결합되어 세정력을 더욱 보강해 주는 점에서 헵타플루오르-(2,2,2-트리플루오르에톡시)프로판을 더 선호한다.
상기 플루오르알콕시 또는 퍼플루오르알콕시기 치환된 C3~C6의 퍼플루오르알칸은 좋게는 전체 탄소수가 8개 이하, 더욱 좋게는 6개 이하로 조절함으로써, 자연 분해력이 더욱 높아 친환경적이고, 환경오염을 막을 수 있어서 더욱 좋다. 본 발명자는 상기 화합물이 자연분해력을 인식하고, 상기 물질을 합성하고자, 많은 노력을 한 결과, 퍼플루오르알킬이오다이드와 퍼플루오르올레판 단량체와 반응시켜 제조한 것으로서, 자연분해능의 우수하여 친환경적이라는 면에서는 헵타플루오르-(2,2,2-트리플루오르에톡시)프로판이 또한 더욱 선호된다.
또한 본 발명은 상기 세정제 조성물에 N,N-디메틸아세트아미드 및 2,3-디-tert-부틸-p-크레졸을 추가함으로서, 상기 세정력의 향상과 더불어, 금속부식억제 및 부식 방지효과를 더욱 부여할 수 있다.
상기 N,N-디메틸아세트아미드는 세정제 조성물 전체에 대하여 1 내지 5중량%를 추가하는 것이 본 발명의 목적을 얻는 점에서 더욱 좋고, 2,3-디-tert-부틸-p-크레졸은 0.001 내지 0.2중량%를 추가함으로서 보다 우수한 세정력, 부식방지성 및 인화성이 낮아지는 효과를 달성할 수 있어서 더욱 좋다.
본 발명의 상기 조성물은 주요 성분들의 비등점이 유사하기 때문에 가열 또는 증류재생에서도 성분 분리가 일어나지 않고 일정한 세정력, 난연성 및 금속부식 안정성을 나타낼 수 있다.
특히 본 발명에서 상기 플루오르알콕시 또는 퍼플루오르알콕시기 치환된 C3~C6의 퍼플루오르알칸은 좋게는 전체 탄소수가 8개 이하, 더욱 좋게는 6개 이하로 조절함으로써, 자연 분해력이 더욱 높아 친환경적이고, 환경오염을 막을 수 있어서 더욱 좋기도 하지만, 상기 화합물에서 낮은 분자량의 불소계 화합물로서 알콕시 등의 기능기를 가지므로서, 디메틸카보네이트, 트랜스-1,2-디클로로에틸렌, 디브로모메탄 및 N,N-메틸아세트아미드의 상용성을 더욱 증가시켜 장기 보관이나 외부 보관에 의한 상분리가 되어 세정력이 저하되는 현상을 방지하는 상용화제 역할을 하여 본 발명의 장기 세정력을 부여하는 역할을 할 수 있어서 더욱 좋다.
본 발명에서는 상기 N,N-디메틸아세트아미드 대신에 트리에탄올아민, 트리에틸아민, 머캅토 벤조트리아졸, 니트로에탄 및 1-니트로프로판 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있지만 장기적 상용성의 문제를 고려할 때, N,N-디메틸아세트아미드를 선호한다.
또한 본 발명에서 2,3-디-t-부틸-p-크레졸 대신에 다른 산화방지제로 부틸레이티드하이드록시톨루엔 등의 것을 사용할 수 있지만, 세정 작업 후 금속표면의 산화반응을 억제하는 점에서는 2,3-디-t-부틸-p-크레졸을 더 선호한다.
본 발명의 세정제 조성물은 통상의 배합기에 각 성분을 첨가한 후 배합함으로써 제조할 수 있고, 필요에 따라 불활성 기체 분위기 하에서 배합할 수도 있다.
이하 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1~5 및 비교예 1~3]
하기 표 1과 같은 중량을 가지는 각 조성성분을 혼합하고 특성을 평가하였다. 그 결과를 표 1에 수록하였다.
| 조성물 | 실시예 | 비교예 | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 1 | 2 | 3 | ||
| 디메틸카보네이트 | 37.95 | 30 | 44.95 | 39.95 | 37.95 | 59.95 | 37.95 | 37.95 | |
| 트랜스-1,2-디클로로에틸렌 | 30 | 35 | 30 | 25 | 32 | - | 35 | 30 | |
| 디브로모메탄 | 20 | 25 | 15 | 15 | 23 | 25 | 25 | 20 | |
| Heptafluoro-(2,2,2-trifluoroethoxy)propane | 10 | 15 | 8 | 15 | 5 | 10 | - | 10*) | |
| N,N-Dimethylacetamide | 2 | - | 2 | 5 | 2 | 5 | 2 | 2 | |
| 2,3-디-t-부틸-p-크레졸 | 0.05 | - | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | |
| 물성 | 세정력(mN/m) | 23 | 21 | 28 | 22 | 26 | 25 | 30 | 24 |
| 인화점 | 낮음 | 매우 낮음 |
보통 | 낮음 | 보통 | 매우 낮음 |
보통 | 낮음 | |
| 연소 지속성 | 없음 | 없음 | 연소지속 | 없음 | 연소지속 | 없음 | 연소지속 | 없음 | |
| 금속 부식성 | 보통 | 높음 | 보통 | 없음 | 보통 | 없음 | 보통 | 보통 | |
*) 헥사데카플루오르헵탄
(1) 세정력
공업용 세정제의 경우 유기물질에 대한 용해력과 미세부위 침투력(표면장력)을 세정력의 기준으로 많이 고려되고 있다. 이를 위해 표면장력 펜(32.0 10-3N/m)을 이용하여 금속 표면의 불순물(유기물질)이 얼마나 제거되었는지를 판별하였고(도 1 참조), 한국석유관리원(Kpetro)의 표면장력 측정(KS M 2525-2018) 표면장력을 측정하여 평가하였다. 도 1 및 표 1에서 보는 바와 같이, 비교예 1 및 기존세정제(DCP)의 경우 30.0 10-3N/m 정도를 가지지만, 본 발명의 세정제(실시예 1)의 경우 평균 24.0 10-3N/m 정도의 낮은 표면장력을 가져 기존 세정제 대비 더 높은 세정력을 가짐을 확인하였다(표면장력이 낮을수록 미세표면 침투력 증가). 또한 본 발명의 실시예들 모두는 비교예 및 기존 세정제에 비하여 현저한 세정력을 가지는 유사한 결과를 얻었다.
(2) 인화점/연소지속성
인화성과 연소지속성은 ‘위험물질판정 및 지정 수량 설정등에 관한 기술기준(기준 제159호)’의 방법으로 측정하였다. 그 결과 60.5℃ 및 75℃에서 착화 및 15초 이상 연소 유지되지 않는 놀라운 결과를 보였으며, 비교예들에 비하여 더욱 우수한 효과를 나타내었다. 또한 이들 착화 및 지속시간에 대한 사진을 도 2에 수록하였다.
하기 도 2에서 보듯이 본 발명의 실시예 1은 알콜램프에서 불이 붙지 않으며, 연소도 지속되지 않는 결과를 확인하였으며, 한국소방산업 기술원의 위험물 및 연소지속성 시험을 통해 높은 내인화성을 가지는 세정제임을 알 수 있었으며, 나머지 실시예 또한 동일한 효과를 얻을 수 있었으며. 비교예들 및 종래 세정제 보다 우수한 효과를 가지는 것을 확인하였다.
(3) 금속 부식성
금속부식성은 80℃에서 3시간 가열하여 그 결과를 측정하였다. 그 결과를 도 3(a) 및 (b)에 첨부하였다.
그 결과 도 3(a)에서 보여주는 것가 같이, 비교예 1의 경우인 도 3(b)에 비하여 금속부식성이 현저히 우수함을 확인할 수 있다. 즉, 비교예 1의 경우, 구리, 니켈, 티탄, 철, 알루미늄, 납, 아연 총 7종 금속에 대하여 반응성/부식성을 확인하였으며, 구리, 철, 알루미늄의 경우 강력한 부식성을 보였으며, 납, 아연은 광택을 잃었고, 니켈과 티탄은 크게 부식반응은 일어나지 않음을 관찰하였다. 이러한 결과는 종래의 세정제인 DCP의 경우에도 동일한 결과를 얻었다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (6)
- 디메틸카보네이트, 트랜스-1,2-디클로로에틸렌, 디브로모메탄과 플루오르알콕시 또는 퍼플루오르알콕시기 치환된 C3~C6의 퍼플루오르알칸을 포함하는 친환경 세정제 조성물.
- 제1항에 있어서,
디메틸카보네이트 30 내지 45중량%, 트랜스-1,2-디클로로에틸렌은 25 내지 35중량%, 디브로모메탄(Dibromomethane) 15 내지 25중량%, 플루오르알콕시 또는 퍼플루오르알콕시기 치환된 C3~C6의 퍼플루오르알칸 5 내지 15중량%를 포함하는 친환경 세정제조성물. - 제1항에 있어서,
상기 플루오르알콕시 또는 퍼플루오르알콕시기 치환된 C3~C6의 퍼플루오르알칸은 탄소수가 8이하인 것인 친환경 세정제 조성물. - 제3항에 있어서,
상기 플루오르알콕시 또는 퍼플루오르알콕시기 치환된 C3~C6의 퍼플루오르알칸은 Heptafluoro-(2,2,2-trifluoroethoxy)propane인 것인 친환경 세정제 조성물. - 제1항 내지 제4항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
상기 조성물은, N,N-디메틸아세트아미드 및 2,3-디-tert-부틸-p-크레졸 더 포함하는 것인 친환경 세정제 조성물.
- 제5항에 있어서,
상기 조성물은, 상기 N,N-디메틸아세트아미드 대신에 트리에탄올아민, 트리에틸아민, 머캅토 벤조트리아졸, 니트로에탄 및 1-니트로프로판에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 성분을 더 포함하는 것인 친환경 세정제 조성물.
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