KR102477036B1

KR102477036B1 - 습식윤활액 조성물

Info

Publication number: KR102477036B1
Application number: KR1020220064568A
Authority: KR
Inventors: 김경태; 여평모; 안근형; 김상균; 김한국; 이주환
Original assignee: 주식회사 에스에이치엘
Priority date: 2022-05-26
Filing date: 2022-05-26
Publication date: 2022-12-19

Abstract

본 발명은 습식윤활액 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타이어보강재 스틸코드 생산공정용 친환경 습식윤활액 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 습식윤활액 조성물은, 극압 내마모제, 윤활제, 계면활성제, 동변색 방지제와 에탄올 아민류(ethanol amines) 또는 프로판올 아민류(propanol amines)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

습식윤활액 조성물{WET LUBRICATING COMPOSITION}

본 발명은 습식윤활액 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타이어보강재 스틸코드 생산공정용 친환경 습식윤활액 조성물에 관한 것이다.

최근 환경오염과 자원부족 문제가 부각되면서 자동차에 대한 CO₂ 배출 기준 강화, 전기자동차로의 전환 등에 의해 타이어(tyre) 경량화 및 회전저항 감소를 위한 타이어 보강재 스틸코드의 고강도 세선경화에 대한 개발 필요성 증가를 비롯하여, 스틸코드 제조 과정에 사용되는 원부자재에 대하여서도 인체 및 환경적인 안정성과 고품질이 요구되고 있다.

스틸코드의 고무접착성 향상과 pH 중화제로서 EDA(1,2-Ethanediamine)는 2021년 2월 사고대비물질에서 유독물질로 지정고시(국립환경과학원고시 제2021-17호)되어, 유통, 취급, 보관 사용상에 제약을 받을 수밖에 없다. 또한, 클로로알칸(C=14~17)[chloroalkanes(C=14~17); 85535-85-9] 및 이를 1% 이상 함유한 혼합물이 유독물질로 지정고시(국립환경과학원 공고 제2020-407호)되어 있다. 그 외에도, 국제암연구기구에서 발암성 물질로 구분된 DEA(Diethanolamine)(IACR 발암성 그룹 2B)도 포함되어 있어서, 작업자의 건강보호에 더 취약할 수밖에 없다. 또한, MSDS상에 노닐페놀계 계면활성제(환경부고시 제2018-52호)를 함유하고 있다. 노닐페놀계 계면활성제는 내분비계장애추정물질로써, 일명 환경호르몬 물질로 잘 알려져 있으며, 현재 화학물질 관리법 내 제한물질로 지정되어 있다.

스틸코드의 성능에 따라 타이어 내구성과 수명에 영향이 크기 때문에 타이어 제조사에서는 기존에 승인된 윤활액 외에 신규 개발된 윤활액에 대해서 소극적으로 검토하여 기존 시장에 접근하기에는 진입장벽이 상당히 높고, 승인을 얻기 위해 장기간 타이어 내구성과 수명에 대한 검증이 필요하기 때문에 윤활액 변경에 대한 어려움이 있다. 또한, 공급처가 적기 때문에, 가격경쟁력 저하와 인체에 대한 안정성과 환경에 대한 기술적 요구사항에 적극적으로 대응하지 않는 경향이 있다.

스틸 와이어(wire) 신선작업을 위한 국내 습식윤활액은 미네랄오일과 황, 극압제 성분으로서 염소계 원료를 포함하고 있다. 황이 포함된 극압제(Extreme-pressure additive)를 사용한 신선유는 부식을 유발하는 경향이 있어 구리나 황동 및 청동과 같은 비철금속에는 적용이 힘들다. 또한 염화 파라핀(chlorinated paraffin)은 경제성이 우수한 극압 첨가제이다. 하지만 염화 파라핀에 대해 미국국립암연구소(National Cancer Institute)에서는 짧은 사슬상의 염소화 파라핀(C₁₂,60%염소)에 관한 독성과 발암성을 평가하였다. 또 미국국립환경보건과학연구소(National Institute of Environmental Health Sciences)에서 수행한 NTP(National Toxicology Program)에서는 짧은 염소화 파라핀 모두 실험 동물에게서 암을 일으키는데 짧은 사슬상이 위중하게 암을 일으킨다고 보고하였다. 따라서 일반 습식윤활액은 강선에 Brass(Cu-Zn)가 도금되어 있는 스틸코드 신선공정에서는 작업 성능 및 타이어와 접착성 등 상용성이 떨어지는 문제로 적용하기가 어렵다.

고강도 스틸코드를 개발하기 위해서는 스틸코드 원재료인 선재(wire rod)의 탄소함량을 증가시키거나, 스틸코드 제조 공정 중 습식신선 공정에서의 가공량을 증가시키는 2 가지 방법이 있다. 그러나, 선재의 탄소함량을 증가시키는 것은 선재 메이커(wire rod maker)의 기술 개발이 동반되어야 하는 어려움이 있다. 따라서 습식신선 공정의 가공량을 증가시키기 위해서는 필연적으로 윤활성과 안정성이 향상된 수용성 윤활유인 습식윤활액의 개발이 필요한 실정이다.

또한 수요기업의 스틸코드 제조 과정에 사용되는 원부자재에 대하여서도 인체 및 환경적인 안정성을 위해 유해물질인 EDA(1,2-Ethanediamine)와 DEA(Diethanolamine)가 불검출 되어야 한다.

대한민국 등록특허공보 제10-1338749호 대한민국 등록특허공보 제10-0523717호 일본 등록특허공보 제4916630호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 일반적으로 사용하고 있는 황, 염소계 첨가제를 제외함에도 불구하고 일반 습식윤활액과 동등수준의 윤활성과 안정성을 나타낼 수 있는 습식윤활액 조성물을 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 습식윤활액 조성물은, 극압 내마모제, 윤활제, 계면활성제, 동변색 방지제, 에탄올 아민류(ethanol amines) 또는 프로판올 아민류(propanol amines)를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 극압 내마모제는 인산, 상기 윤활제는 합성 에스테르 및 올레산(oleic acid)을 포함하고, 상기 합성 에스테르는 중합체 에스테르(polymeric ester), 알킬 에스테르(alkyl ester) 및 폴리올 에스테르(polyol ester)를 포함하는 군에서 선택된 하나 이상을 포함하고, 상기 계면활성제는 인산 에스테르계 화합물, 에테르계 화합물 및 에톡실레이트계 화합물을 포함하고, 상기 동변색 방지제는 벤조트리아졸을 포함하는 것일 수 있다.

바람직하게, 상기 에탄올 아민류는 모노에탄올아민(monoethanolamine), 트리에탄올아민(triethanolamine), 아미노에틸에탄올 아민(aminoethylethanol amine), 아미노에톡시에탄올(aminoethoxyethanol) 및 메틸디에탄올아민(methyldiethanolamine)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고, 상기 프로판올 아민류는 모노아이소프로판올아민(monoisopropanolamine) 또는 아미노메틸프로판올아민(aminomethylpropanolamine)일 수 있다.

바람직하게, 상기 인산 에스테르계 화합물은 에톡실화 인산 에스테르(ethoxylated phosphate ester), 에테르계 화합물은 폴리옥시에틸렌 올릴 에테르(polyoxyethylene oleyl ether), 에톡실레이트계 화합물은 탤로 알킬디아민 에톡실산염(tallow alkyldiamine ethoxylate)인 것일 수 있다.

바람직하게, 상기 습식윤활액 조성물은 습식윤활액 조성물 100 중량%를 기준으로, 인산 1~5 중량%, 합성 에스테르 1~5 중량%, 올레산 3~7 중량%, 에톡실화 인산 에스테르 3~7 중량%, 폴리옥시에틸렌 올릴 에테르 1~5 중량%, 탤로 알킬디아민 에톡실산염 1~5 중량%, 메틸디에탄올아민(methyldiethanolamine) 3~7 중량%, 모노아이소프로판올아민 또는 아미노메틸프로판올아민 1~5 중량% 및 벤조트리아졸 0.1~1 중량%를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 습식윤활액 조성물은 타이어 스틸코드용으로 사용될 수 있다.

본 발명의 습식윤활액 조성물은, 윤활성과 안정성이 향상되어 습식신선 공정의 가공량을 증가시킬 수 있고, 스틸코드 제조 과정에 사용되는 원부자재인 EDA 및 DEA가 포함되지 않아 인체 및 환경에 안정성이 우수한 효과가 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 습식윤활액 조성물은, 습식윤활액 조성물로서, 극압 내마모제, 윤활제, 계면활성제, 동변색 방지제, 에탄올 아민류(ethanol amines) 또는 프로판올 아민류(propanol amines)를 포함하고, 상기 윤활제는 윤활성과 안정성을 향상시키는 효과가 있다.

상기 극압 내마모제는 인산, 상기 윤활제는 합성 에스테르 및 올레산(oleic acid)을 포함하고, 상기 합성 에스테르는 중합체 에스테르(polymeric ester), 알킬 에스테르(alkyl ester) 및 폴리올 에스테르(polyol ester)를 포함하는 군에서 선택된 하나 이상을 포함하고, 상기 계면활성제는 인산 에스테르계 화합물, 에테르계 화합물 및 에톡실레이트계 화합물을 포함하고, 상기 동변색 방지제는 벤조트리아졸을 포함한다.

상기 에탄올 아민류는 모노에탄올 아민(monoethanol amine), 트리에탄올아민(triethanolamine), 아미노에틸에탄올 아민(aminoethylethanol amine), 아미노에톡시에탄올(aminoethoxyethanol) 및 메틸디에탄올아민(methyldiethanolamine)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있고, 상기 프로판올 아민류는 모노아이소프로판올아민(monoisopropanolamine) 또는 아미노메틸프로판올아민(aminomethylpropanolamine)일 수 있다.

상기 인산 에스테르계 화합물은 에톡실화 인산 에스테르(ethoxylated phosphate ester), 에테르계 화합물은 폴리옥시에틸렌 올릴 에테르(polyoxyethylene oleyl ether), 에톡실레이트계 화합물은 탤로 알킬디아민 에톡실산염(tallow alkyldiamine ethoxylate)이다.

바람직하게, 상기 습식윤활액 조성물은, 습식윤활액 조성물 100 중량%를 기준으로, 인산 1~5 중량%, 합성 에스테르 1~5 중량%, 올레산 3~7 중량%, 에톡실화 인산 에스테르 3~7 중량%, 폴리옥시에틸렌 올릴 에테르 1~5 중량%, 탤로 알킬디아민 에톡실산염 1~5 중량%, 메틸디에탄올아민(methyldiethanolamine) 3~7 중량%, 모노아이소프로판올아민 또는 아미노메틸프로판올아민 1~5 중량% 및 벤조트리아졸 0.1~1 중량%를 포함한다.

상기 습식윤활액 조성물은 EDA 및 DEA를 포함하지 않는 것을 특징으로 한다.

상기 습식윤활액 조성물은 타이어 스틸코드용으로 사용될 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 본 발명은 습식윤활액 조성물에 관한 것으로서, 하기의 실시예들을 통해 그 결과를 확인하였다.

이하 본 발명의 구성을 하기 실시예 및 시험예를 통해 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예 및 실험예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예

표 1의 조성과 같이 습식윤활액 조성물을 제조하였다.

종류	원료	중량(%)
E.P (Anti-wear)	Phosphoric acid	1.0-5.0
윤활제	Polyol ester	1.0-5.0
윤활제	Oleic acid	3.0-7.0
계면활성제	Ethoxylated phosphate ester	3.0-7.0
	Polyoxyethylene oleyl ether	1.0-5.0
	Tallow alkyldiamine ethoxylate	1.0-5.0
pH buffer	Ethanol amine	3.0-7.0
pH buffer	Aminomethylpropanolamine	1.0-5.0
동변색 방지제	BTA	0.1-1.0
기초성분	물(H₂O)	q.s.100

E.P(Extreme Pressure) : 극압 내마모제

시험예. 습식윤활액 조성물의 성능 평가

타사 습식윤활액 조성물과 비교한 습식윤활액의 성능 평가 결과를 하기 표 2에 나타냈다. A 社의 윤활액 조성물은 조성물 100중량% 중 EDA 및 DEA를 각각 0.1~5.0중량%로 포함하고 있으며, B 社의 윤활액 조성물은 조성물 100중량% 중 EDA 및 DEA를 각각 2.5~5.0중량%로 포함하고 있다.

구분		습식윤활성 평가
		강도	염회	선표면온도	Drawing	단선율
		(kg/mm²)	(회/200d)	(℃)	Loss (g/kg)	(회/톤)
기존	A 社	100	100	100	100	0.0
기존	B 社	101	97	98	80	0.0
TEST	실시예	100	100	95	80	0.0

습식 신선 공정 이후 와이어를 꼬아 스틸코드로 제조하는 연선 공정의 작업성은 소선의 품질에 의해 결정되며, 특히 스틸코드와 고무 사이의 접착력/노화접착력 및 커버리지(coverage) 물성은 소선 표면에 잔류하는 습식윤활유 양에 영향을 받는다. 커버리지 물성이란 고무와 접착시 스틸코드 내 고무가 침투한 정도를 말한다. 표 3은 소재 2 + 2×0.30 ST 규격에 대해 파일럿 테스트(pilot test)를 진행하여 연선 및 접착력 물성을 평가한 결과를 나타낸 것이다. 물성 평가 결과, 타사 제품 대비 연선 및 접착력 물성이 동등 수준이며, 단선율이 양호하였다.

구분		연선 (2+2×0.30 ST)
		강도	접착력(kg)					Coverage	단선율
		(kg)	초기	노화				(%)	(회/톤)
		(kg)	초기	열	습윤	그린	염수	(%)	(회/톤)
기존	A 社	100	100	69	84	100	89	90	2.7
기존	B 社	101	97	69	80	100	94	95	0.0
TEST	실시예	101	101	69	81	99	91	95	0.6

상기 표 1 내지 3에서부터 알 수 있듯이, 본 발명의 습식윤활액 조성물은 EDA 및 DEA를 포함하지 않음에도 불구하고 윤활성능이 월등해지는 효과가 있다.

이상, 본 발명내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.

Claims

습식윤활액 조성물 100 중량%를 기준으로,
극압 내마모제로서 인산 1~5 중량%;
윤활제로서 합성 에스테르 1~5 중량% 및 올레산 3~7 중량%;
계면활성제로서 인산 에스테르계 화합물 3~7 중량%, 에테르계 화합물 1~5 중량% 및 에톡실레이트 화합물 1~5 중량%;
동변색 방지제로서 벤조트리아졸 0.1~1 중량%;
에탄올 아민류(ethanolamines) 3~7 중량% 및 프로판올 아민류(propanol amines) 1~5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 습식윤활액 조성물.
제1항에 있어서,
상기 극압 내마모제는 인산을 포함하며,
상기 윤활제는 합성 에스테르 및 올레산(oleic acid)을 포함하고,
상기 합성 에스테르는 중합체 에스테르(polymeric ester), 알킬 에스테르(alkyl ester) 및 폴리올 에스테르(polyol ester)를 포함하는 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 습식윤활액 조성물.
제1항에 있어서,
상기 에탄올 아민류는, 모노에탄올 아민(monoethanol amine), 트리에탄올 아민(triethanol amine), 아미노에틸에탄올 아민(aminoethylethanol amine), 아미노에톡시에탄올(aminoethoxyethanol) 및 메틸디에탄올 아민(methyldiethanol amine)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고,
상기 프로판올 아민류는, 모노아이소프로판올아민(monoisopropanolamine) 또는 아미노메틸프로판올아민(aminomethylpropanolamine)인 것을 특징으로 하는 습식윤활액 조성물.
제1항에 있어서,
상기 인산 에스테르계 화합물은 에톡실화 인산 에스테르(ethoxylated phosphate ester)이고,
상기 에테르계 화합물은 폴리옥시에틸렌 올릴 에테르(polyoxyethylene oleyl ether)이며,
상기 에톡실레이트계 화합물은 탤로 알킬디아민 에톡실산염(tallow alkyldiamine ethoxylate)인 것을 특징으로 하는 습식윤활액 조성물.
삭제
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 습식윤활액 조성물은 타이어 스틸코드용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 습식윤활액 조성물.