KR20020050933A - 부동액 조성물 - Google Patents

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KR20020050933A
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문현식
황영길
안명호
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김형벽ㅂ
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Abstract

본 발명은 부동액조성물에 관한 것으로 설비 사용의 냉각수에 있어서 겨울철 동파 방지를 목적으로 첨가하는 종래의 부동액 경우, 설비의 효율저하 및 주변의 오염 문제점을 야기, 원가 및 생산성 저하 요인으로 작용하는 것을 제거코져, 새로운 부동액의 개발, 적용으로 설비의 고효율 관리에 의한 생산성 향상 및 오염 저감에 의한 환경 친화적인 운영에 기어코져한 것이다.
그 구성은 겨울철 동파 방지용 부동액으로 다음과 같은 물질의 조합을 얻었다.
첫째, 물질 조합 성분은 증류수+메탄올, 또는 증류수+메탄올+벤조트리아졸
둘째, 배합 가능한 비율은 증류수 76~99, 메탄올 24~1, 이거나 증류수 76~99, 이거나 메탄올 24~1, 벤조트리아졸0.1~2, 증류수잔량 이다.(wt%)

Description

부동액 조성물{Antifreeze composite}
본 발명은 부동액조성물에 관한 것으로 더 상세하게는 설비 사용의 냉각수에 있어서 겨울철 동파 방지를 목적으로 첨가하는 종래의 부동액 경우, 설비의 효율저하 및 주변의 오염 문제점을 야기, 원가 및 생산성 저하 요인으로 작용하는 것을 제거코져, 새로운 부동액의 개발, 적용으로 설비의 고효율 관리에 의한 생산성 향상 및 오염 저감에 의한 환경 친화적인 운영에 기어코져한 것이다.
각종 기계설비의 냉각수 및 겨울철 동파 방지를 위한 부동액 기능을 갖는 용액으로서, 종래 부동액(Antifeeze)의 각종 산업 설비에 사용시의 문제점 즉, 글리콜류를 주성분으로 함으로써, 나타나는 기계장치의 주요 부분에 막힘 현상을 일으켜 장치의 조기 손상을 초래하며, 부품 교체시의 누출에 의한 환경오염 및 제거 공정 추가로 공수 낭비의 문제점이 있었다. 또한 산업설비 용기의 겨울철 수압시험에 있어 종래의 부동액 사용 역시, 환경의 오염 및 폐수처리의 어려움이 있고 비용 증가의 원인이 되었다.
일반적인 자동차용 부동액으로 사용중인 어는점 강하용 물질의 주성분은 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜이라는 유기물이 주성분으로서 약 30vol%의 농도로 사용되며, 또한 금속의 부식방지제로서 계면활성제가 소량 포함된다. 이는 다가의 알콜류로서 비중이 높으며, 고점성을 나타내어 사용 적용처에 따라서는 사용후 처리등의 취급상 애로점이 있어 왔다.
본 발명은 각종 산업설비에 사용되어 오던 종래의 부동액에 있어 문제점 현상으로 지적되는 사항의 개선을 위한 기술적 방법으로서, 종래의 글리콜류와 비교하여 물보다도 점성이 낮으며, 냉각 효율을 높여주는 성질인 어는점 온도가 더 낮은 메탄올(CH30H)을 일정 비율 배합하여 적용한다. 또한 냉각 수용액에 접촉되는 피 금속재료 장치류의 내식성 향상을 위해 벤조트리아졸(C6H4N3H)의 부식 억제제를 미량 첨가하여 설비의 내구성을 높이고자 하였다.
상기 구성의 본 발명은 종래의 부동액과 비교하여 기술적인 과제의 수행 방법으로, 자료조사를 통한 표1의 물성 결과와 같이 기존의 부동액보다 저렴하며 어는점 온도 효율도 높은 메탄올(CH3OH)을 대체 물질로 선정하였으며, 비교 평가 방법으로 종래 부동액의 주성분인 에틸렌글리콜(CH2OHCH2OH) 및 프로필렌글리콜(CH3HOCHCH2OH)과 새로운 메탄올의 어는점 및 발화 시험, 부식성 시험을 비교, 평가하였다.
(표 1. 부동액 주성분의 물성 비교)
구분 어는점, ℃(freezing temp.) 끓는점,℃(boiling temp.) 밀도,g/㎤(density, at 20℃) 점도, cP(viscosity, at 20℃)
메탄올 -98 64.7 0.79 0.56
에틸렌글리콜 -13 197.6 1.56 19.8
프로필렌글리콜 -60 187 1.03 60.5
표 1의 부동액 주성분의 물성 비교표와 같이 메탄올의 어는점이 가장 낮으므로 부동액 성질로서의 고효율 성능에 적합하다. 또한 점도가 종래의 부동액과 비교하여 현저히 낮으므로 정밀 장치 설비류의 막힘 현상을 배제할 수 있는 특징이 있다.
(표 2. 각 부동액의 회석 배합 비율에 따른 어는점 시험 결과)
용액구분 배합비율(증류수:부동액) 액체상태(gel직전 온도) Gel 상태 빙 점 비 고(-14.3℃ 기준)
메탄올 75 : 25 -19℃ -21℃ -22℃ o
80 : 20 -16℃ -18℃ -19℃ ◎
0 : 100 - - -94℃ -
프로필렌 글리콜 75 : 25 -12℃ -13℃ -14℃ ×
70 : 30 -18℃ -19℃ -20℃ o
에틸렌 글리콜 80 : 20 - - -10℃ ×
75 : 25 - - -13℃ ×
70 : 30 - - -16.5℃ ×
어는점 시험은 증류수와 메탄올 및 종래 부동액의 주성분인 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜을 일정 비율 배합 후, 액체의 빙점 측정 장비인 유동성 시험기를 이용하여 시험하였다.
표 2에서 보듯이 메탄올의 냉각 효율이 가장 높게 나타났으며, 기준을 정한 -14.4℃는 경남, 부산, 울산 지역의 지난 33년 동안의 기상청 자료에 따른 최저온도로서, 이때의 희석 비율은물 80 : 메탄올 20으로 나타났다.
(표 3. 발화 시험 결과)
용액명 배합비율(증류수 : 메탄올) 발화 시험(가동중 냉각수 온수 20℃ 기준) 비 고
메탄올 70 : 30 발화됨 ×
75 : 25 발화 안됨 o
80 : 20 발화 안됨 ◎
표 3은 메탄올의 희석 비율에 따른 발화 시험 결과로서, 물 75 : 메탄올 25 비율을 포함한 더 높은 희석율이 되면 발화는 되지 않음으로 물 80 : 메탄올 20 의 배합 비율은 취급상의 안전성이 있다.
(표 4. 부식성 시험 결과)
구분 세라믹 고무(O ring) 호스 동(銅) 강(鋼)
증류수 70:메탄올 30 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
증류수 75:메탄올 25 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
증류수 80:메탄올 20 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
표 4는 설비 장치류에 포함 가능한 금속 및 비금속 재료에 대한 부식성 평가를 위한 것으로 메탄올 희석 비율에 따른 차이도 고려하여 시험하였으며, 온도는30℃를 유지하며 168시간(7일) 동안 각 재료를 침적하여 부식 유무를 조사한 결과이다. 시험 결과 모든 배합 비율의 메탄올 용액에서의 부식은 발생되지 않았다.
이상의 종래의 부동액과 메탄올을 주성분으로 하는 개발품의 비교 평가를 실시함으로써, 개발품의 우수성과 산업설비의 장치 설비류에 적용 가능함을 입증하였다.
따라서 겨울철 동파 방지용 부동액으로 다음과 같은 물질의 조합을 얻었다.
첫째, 물질 조합 성분은 증류수+메탄올, 또는 증류수+메탄올+벤조트리아졸
둘째, 배합 가능한 비율은 증류수 76~99, 메탄올 24~1 이거나 메탄올 24~1 벤조트리아졸 0.1~2, 증류수잔량 이다.(wt%)
(변형예, 응용예 및 법적해석)
본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시예와 변형예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 설계변경적 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
본 발명은 종래 부동액(Antifeeze)의 각종 산업 설비에 사용시의 문제점 즉, 글리콜류를 주성분으로 함으로써, 나타나는 기계장치의 주요 부분에 막힘 현상을 일으켜 장치의 조기 손상을 초래하며, 부품 및 용액 교체시의 누출에 의한 환경오염 및 제거 공정 추가로인한 공수 낭비의 문제점을 해소함으로써, 설비의 고효율 관리에 의한 생산성 향상 및 오염 저감에 의한 환경 친화적 관리를 달성하였다.
세부적인 효과로는 첫째, 재료비용의 원가 절감과 둘째, 사용상의 주변 오염으로 발생되는 제품의 하자 보수 비용 절감 셋째, 오염 원인의 해소에 의한 환경 친화적 공장 관리가 가능하여 실용화 보급시킬수 있는것이다.

Claims (2)

  1. 기계 장치 설비류의 냉각 시스템에 사용되는 냉각수로서, 냉각수의 물질 성분의 혼합비가 증류수 76~99, 메탄올24~1(wt%)인 것을 특징으로한 부동액 조성물
  2. 기계 장치 설비류의 냉각 시스템에 사용되는 냉각수로서, 냉각수의 물질 성분의 혼합비가 증류수 76~99, 메탄올 24~1, 벤조트리아졸 0.1~2 증류수 잔량인 것은 부동액 조성물
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