KR20020052192A - 수성 윤활제 중의 극압 첨가제로서의 라멜라 미세결정의용도, 라멜라 미세결정, 및 그 제조 방법 - Google Patents

수성 윤활제 중의 극압 첨가제로서의 라멜라 미세결정의용도, 라멜라 미세결정, 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 0.1 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위의 길이 (L), 0.5 ㎛ 내지 30 ㎛ 범위의 너비(l) 및 5 nm 내지 200 nm 범위의 두께 (e) 를 가지고, 유기상 (O) 및 수용액 (A) 이 O/[A/O]n(n 은 0 이 아닌 정수) 의 순서로 이루어진 더미를 함유하며, 그 더미의 두께는 5 내지 200 nm 이고, 상기 유기상은 하기를 함유하는 라멜라 미세결정의, 금속의 변형 또는 변환에 사용되는 수성 윤활제 중에 이용되는 극압 첨가제로서의 용도에 관한 것이다:ⅰ) 하기로부터 선택된 하나 이상의 산: 5개 이상의 탄소 원자를 함유하는 포화 또는 불포화 카르복실산, 화학식 (RO)x-P(=O)(OH)x'을 가지는 산 인산염 에스테르 [식 중, R 은 폴리알콕시일 수 있는 탄화수소 라디칼이고, x 및 x' 는 1 또는 2 와 같고, 단, x 와 x' 의 합은 3 임], 상기 산은 유기 또는 미네랄 염기에 의해 중화될 수 있음; 및 다가 이온 유형의 하나 이상의 금속; 또는 ⅱ) 바람직하게는 30℃ 내지 90℃ 범위의 담점(cloud point) 을 가지는 하나 이상의 폴리알킬렌 블럭 중합체. 또한 본 발명은 상기 라멜라 미세결정 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

수성 윤활제 중의 극압 첨가제로서의 라멜라 미세결정의 용도, 라멜라 미세결정, 및 그 제조 방법 {USE OF LAMELLAR CRYSTALLITES AS EXTREME PRESSURE ADDITIVES IN AQUEOUS LUBRICANTS, LAMELLAR CRYSTALLITES AND METHOD FOR OBTAINING SAME}
본 발명은 수성 윤활제 중의 극압 (extreme pressure) 첨가제로서의 라멜라 미세결정의 용도에 관한 것이다. 또한 이러한 라멜라 미세결정 및 그 제조에 관한 것이다.
윤활제는 롤링 (rolling), 드로잉 (drawing) 또는 절단 (cutting) 등의 금속의 변환 (transforming) 및 변형 (deforming) 을 위한 조작시 사용되어야 한다. 극심한 속도, 압력 및 적용되는 힘의 조건하에서 수행되는 이러한 조작시, 변환/변형을 수행하는 금속과 공구 사이의 마찰 계수는 매우 높다. 이것은 공구 표면의 빠른 마모를 초래한다. 이러한 빠른 마모는 공구의 파손 및 변환/변형 금속 중의 외관상 표면의 흠의 원인이 된다. 윤활제의 사용은 마찰 계수 및, 나아가 마모 및 표면 흠의 문제를 상당히 감소시킬 수 있다.
수많은 다른 유형의 윤활제, 즉 유성 및 수성 윤활제가 존재한다. 전자의 적용 분야는 극심한 조건하에서 후자보다 더욱 제한되며, 유성 윤활제는 금속을 가열하는 경우에는 충분히 보완할 수 없다. 이것은 융합을 초래하고, 따라서 금속과 공구를 함께 접합시키며, 이러한 접합은 조립을 고정화시킨다. "극압" 첨가제로 알려진 첨가제의 사용은 이러한 현상이 나타남을 연기시킬 수 있다.
그러나, 극한 조건하에서, 수성 윤활제는 바람직하게 사용된다. 이러한 윤활제의 한가지 이점은 그들이 물의 열 전도 능력에 기인하여 금속 표면을 냉각시킬 수 있다는 사실에 있다. 이 이유로 인해, 가열에 있어서 오일 기재 윤활제가 가지는 불리한 점은 부분적으로 해결된다. 반대로, 마찰 계수 및 마모의 통제에 관한 "극압" 첨가제에 대한 요구는 심각하게 남아있다.
본 발명은 유기상 (organic phase) 및 수용액의 더미를 함유하는, 극압 첨가제로서의, 수성 윤활제내의 마이크론 단위의 라멜라 미세결정의 용도에 관한 것이며; 상기 미세결정은 수성 윤활제 중에 분산되어 있다.
100 ㎛ 이하의 길이, 30 ㎛ 이하의 너비 및 200 nm 이하의 두께를 가진 이러한 라멜라 미세결정은 변환되는 금속표면과 접촉하고, 그들은 변환/변형 조작동안 서로에 대해 라멜라 미세결정의 활주로써 윤활작용을 촉진시킴이 입증되어 왔다.
또한, 라멜라 미세결정이 분산되어 있는 수성상으로 인해 금속 표면의 가열은 관찰되지 않는다.
본 발명의 다른 이점 및 특징은 하기의 설명 및 실시예로부터 분명해질 것이다.
첨부된 도면은 투과 전자 현미경을 사용하여 찍은 사진 (Cryo-TEM; 사진의 크기: 2 ㎛) 을 보여준다는 점에 유의해야 한다. 그것은 본 발명의 라멜라 미세결정을 보여준다.
따라서, 본 발명의 제 1 국면은, 금속의 변형 또는 변환에 사용되는 수성 윤활제 중에 이용되는 극압 첨가제로서의, 0.1 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위의 길이 (L), 0.5 ㎛ 내지 30 ㎛ 범위의 너비 (l), 5 nm 내지 200 nm 범위의 두께 (e) 를 가지고, 유기상 (O) 및 수용액 (A) 이 O/[A/O]n(n 은 0 이 아닌 정수) 의 순서로 더미를 이루며, 그 더미의 두께는 5 nm 내지 200 nm 이고, 유기상은 하기를 함유하는 라멜라 미세결정의 용도에 관한 것이다:
ⅰ) 하기로부터 선택된 하나 이상의 산:
ㆍ5개 이상의 탄소 원자를 함유하는 포화 또는 불포화 카르복실산;
ㆍ화학식 (RO)x-P(=O)(OH)x'을 가지는 산 인산염 에스테르 [식 중, R 은 폴리알콕시일 수 있는 탄화수소 라디칼이고, x 및 x' 는 1 또는 2 와 같고, 단, x 와 x' 의 합은 3 임];
ㆍ상기 산은 유기 또는 미네랄 염기에 의해 중화될 수 있음;
및 다가 이온 유형의 하나 이상의 금속; 또는
ⅱ) 담점(cloud point) 을 나타내는 하나 이상의 폴리옥시알킬렌 블럭 (block) 중합체.
본 발명의 제 2 국면은 이러한 라멜라 미세결정에 의해 구성된다.
본 발명의 또 다른 국면은 라멜라 미세결정의 제조에 의해 구성된다.
본 발명의 라멜라 미세결정의 제조에 있어서의 제 1의 변형으로, 라멜라 미세결정이 유기상 ⅰ)을 함유할 때, 공정은 중화될 수 있는 산을 함유하는 용액 또는 분산액을 이온성 및/또는 금속성 유형의 금속과 접촉시키는 것으로 구성된다.
본 발명의 라멜라 미세결정의 제조에 있어서의 제 2의 변형으로, 라멜라 미세결정이 유기상 ⅱ) 를 함유할 때, 중합체를 함유하는 수성 혼합물이 제조되며, 이 혼합물의 온도는 블럭 중합체의 담점을 초과하는 점까지 국소적으로 증가한다. 더욱 구체적으로, 이러한 온도 증가는, 특히 금속의 마찰 또는 변형으로부터 초래되는 열의 방출에 의해, 처리/변형되는 금속 표면 근처에서 일어난다.
먼저 분명히 하기 위해 라멜라 미세결정에 대해 설명하겠다.
상기 바와 같이, 상기 라멜라 미세결정의 길이는 0.1 ㎛ 내지 100 ㎛ 의 범위에 있다. 바람직하게는, 라멜라 미세결정의 길이는 0.5 ㎛ 내지 20 ㎛ 의 범위에 있다.
또한, 라멜라 미세결정의 너비는 0.5 ㎛ 내지 30 ㎛ 의 범위에 있다. 더욱 구체적으로, 라멜라 미세결정의 너비는 0.5 ㎛ 내지 10 ㎛ 의 범위에 있다.
마지막으로, 라멜라 미세결정의 두께는 5 nm 내지 200 nm 의 범위이며, 바람직하게는 10 nm 내지 100 nm 이다.
상기 라멜라 미세결정의 치수는 평균값에 해당한다. 즉, 상기 범위내에 있는 평균을 가진 라멜라 미세결정 크기의 분포가 존재한다.
라멜라 미세결정의 치수는 빙점강하법으로 유리질화된 시료에 대해 투과 전자 현미경으로 측정한다 (Cryo-MET-참조: O. Aguerre-Chariol, M. Deruelle, T. Boukhnikachvili, M. In, N. Shahidzadeh, "Cryo-MET sur echantillons vitrifies: principes, applications aux emulsions et dispersionsde tensioactifs" [Cryo-MET on vitrified samples: principles, applications to surfactant dispersions and emulsions], Proceedings du Congres Mondial de l'Emulsion, Bordeaux, France, (1997)).
더욱 구체적으로, 라멜라 미세결정은 유기상 (O) 및 수용액 (A) 이 O/[A/O]n의 순서의 더미로 구성되며, n 은 0 이 아닌 수이며, 그 더미의 두께는 5 nm 내지 200 nm 이다.
더욱 구체적으로, n 은 100 이하일 수 있는 양의 정수이다. 바람직하게는 n 은 1 내지 20 범위의 정수이다.
본 발명의 제 1의 구현에서, 라멜라 미세결정은 하나 이상의 산 및 다가 이온 유형의 하나 이상의 금속으로 구성된 유기상을 함유한다.
상기 유기상 조성물의 일부를 형성하는 산은 하기로부터 선택된다:
ㆍ5개 이상의 탄소 원자를 함유하는 포화 또는 불포화 카르복실산;
ㆍ화학식 (RO)x-P(=O)(OH)x'을 가지는 산 인산염 에스테르, [식 중, R 은 폴리알콕시일 수 있는 탄화수소 라디칼이고, x 및 x' 는 1 또는 2 와 같고, 단, x 와 x' 의 합은 3 임].
또한, 상기 산은 유기 또는 미네랄 염기에 의해 중화될 수 있다.
유기상은 단일 유형의 산 또는 두가지 유형의 혼합물을 함유할 수 있다는 사실에 유의해야 한다. 각각의 유형에 있어서, 그들은 또한 단일의 산 또는 그 복수의 혼합물을 함유할 수 있다.
더욱 구체적으로, 본 발명의 라멜라 미세결정의 유기상의 조성물에 사용될 수 있는 카르복실산은 5 내지 40 개의 탄소 원자를 함유하는 포화 또는 불포화 모노-, 또는 폴리-카르복실산으로부터 선택된다.
바람직하게는, 그들은 하기의 화학식을 가진다:
R1-COOH
[식 중, R1은 하나 이상의 에틸렌성 불포화 결합을 함유하고, 5 내지 40 개의 탄소 원자 (카르복실기의 탄소 원자 포함) 를 함유하며, 하나 이상의 수산기 및/또는 하나 이상의 카르복실 관능기로 치환될 수 있는 선형 또는 분지형의 알킬 라디칼 또는 알케닐 라디칼을 나타냄].
발명의 유리한 수행에 있어서, 산은 식 중, R1이 7 내지 30 개의 탄소 원자를 함유하며, 하나 이상의 수산기 및/또는 하나 이상, 바람직하게는 하나의 카르복실 관능기로 치환될 수 있는 알킬 라디칼을 나타내는 상기 화학식에 해당한다.
제 2의 카르복실 관능기가 존재한다면, 사슬의 끝에 존재할 수 있거나 존재 하지 않을 수 있다는 것에 유의해야 한다.
바람직하게는, 유기상 ⅰ) 은 하나 이상의 지방산, 더욱 구체적으로는 하나의 카르복실 관능기를 함유하는 지방산으로부터 유래된다.
예시될 수 있는 포화 지방산은 스테아르산, 팔미트산 및 베헨산이다.
예시될 수 있는 불포화 지방산은 린데르산, 미리스톨레산, 팔미톨레산, 올레산, 페트로셀렌산, 도에글산, 가돌레산 및 에루크산 등의 하나의 이중 결합을 가지는 불포화 지방산; 리놀레산 등의 2 개의 이중 결합을 함유하는 불포화 지방산; 리놀렌산 등의 3 개의 이중 결합을 함유하는 불포화 지방산; 이산산, 스테아로돈산, 아라키돈산 및 키파노돈산 등의 4 개 이상의 이중 결합을 함유하는 불포화 지방산; 리시놀레산 등의 수산기를 수반하는 불포화 지방산 및 그 혼합물이다.
상기 산 중에서, 팔미트산, 베헨산, 스테아르산, 팔미톨레산, 올레산, 페트로셀렌산, 에루크산, 리놀레산, 리놀렌산, 리시놀레산이 바람직하게 사용된다.
산 인산염 에스테르는 하기 화학식을 가진다:
(RO)x-P(=O)(OH)x'[식 중, R 은 동일하거나 동일하지 않을 수 있고, 폴리알콕시화될 수 있는 탄화수소 라디칼을 나타내고, x 및 x' 는 1 또는 2 와 같고, 단, x 와 x' 의 합은 3 임].
바람직하게는, 산 인산염 에스테르는 하기 화학식을 가진다:
[R(OA)y]x-P(=O)(OH)x'
[식 중, R 은 동일하거나 동일하지 않을 수 있고, 1 내지 30 개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소 라디칼을 나타내고, A 는 2 내지 4 개의 탄소 원자를 함유하는 선형 또는 분지형의 알킬렌 라디칼이며, y 는 평균값으로 0 내지 100 의 범위에 있고, x 및 x' 는 1 또는 2 와 같고, 단, x 와 x' 의 합은 3 임].
더욱 구체적으로, R 은 1 내지 30 개의 탄소 원자를 함유하는 포화 또는 불포화 지방족, 지환족 또는 방향족 탄화수소 라디칼이다. 바람직하게는, 라디칼 R 은 동일하거나 상이할 수 있고, 8 내지 26 개의 탄소 원자를 함유하며, 하나 이상의 선형 또는 분지형의 에틸렌성 불포화 결합을 수반하는 알킬 또는 알케닐 라디칼이다. 구체적으로 예시될 수 있는 이러한 라디칼은 스테아릴, 올레일, 리놀레일 및 리놀레닐 라디칼이다. 또한 라디칼 R 은 동일하거나 동일하지 아니할 수 있고, 알킬, 아릴알킬 또는 알킬아릴 치환기를 수반하는 방향족 라디칼일 수 있으며; 이러한 라디칼은 6 내지 30 개의 탄소 원자를 함유한다. 예시될 수 있는 이러한 라디칼은 노닐페닐, 모노-, 디- 및 트리-스티릴페닐 라디칼을 포함한다.
더욱 구체적으로, OA 기는 옥시에틸렌, 옥시프로필렌 또는 옥시부틸렌 라디칼 또는 그 혼합물에 해당한다. 바람직하게는, 상기 기는 옥시에틸렌 및/또는 옥시프로필렌 라디칼에 해당한다.
평균값, y 치에 대하여는 0 내지 80 의 범위가 바람직하다.
상기 바와 같이, 라멜라 미세결정의 유기상 조성물의 일부를 형성하는 산은 미네랄 또는 유기 염기로 중화된 형태일 수 있다.
산을 중화시키시 위해 사용될 수 있는 적합한 염기는 1가의 종류를 생성하는 염기 화합물을 포함한다.
사용되는 염기는 바람직하게는 수용성임에 유의해야 한다.
예시될 수 있는 이러한 화합물은 알칼리 금속 수산화물, 수산화 탄산염, 탄산염 및 중탄산염, 및 암모니아성 용액이나, 이에 한정되지 않는다.
예시될 수 있는 적합한 유기 염기는 1 내지 40 개의 탄소 원자를 함유하고, 하나 이상의 수산 라디칼, 및 /또는 하나 이상의 옥시 알킬렌기로 치환될 수 있는 1차, 2차 또는 3차 아민을 포함한다. 상기 알킬렌기는 바람직하게는 옥시에틸렌모티프이다. 또한, 존재한다면, 옥시에틸렌 모티프의 수는 100 이하이다.
예시될 수 있는 적합한 아민은 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 에틸렌디아민, 아미노에틸에탄올아민 및 아미노메틸프로판올아민이다. 또한 Rhodia Chimie 사에 의해 시판되는 상표명 RhodameeneCS20 과 같은 폴리옥시알킬렌화 지방산 아민이 유기 염기로 사용될 수 있다.
라멜라 미세결정은 또한 다가 이온 유형의 하나 이상의 금속을 함유한다. 더욱 구체적으로, 상기 금속은 2가 또는 3가 이온의 유형일 수 있다. 산화수가 동일하거나 동일하지 않을 수 있는 복수의 금속이 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 특별한 수행에 있어서, 상기 금속은 코발트와 니켈을 제외한 ⅡA,Ⅷ, ⅠB, ⅡB 족의 금속으로부터 선택된다.
더욱 구체적으로, 금속은 칼슘, 마그네슘, 구리, 아연, 철 및 알루미늄으로 부터 선택된다.
라멜라 미세결정은 둘 이상의 금속의 혼합물을 포함할 수 있다는 사실에 유의해야 하며, 이것은 본 발명의 유리한 수행을 나타낸다. 바람직한 변형으로, 라멜라 미세결정은 두 금속, 바람직하게는 아연 및 구리의 혼합물을 함유한다.
본 발명의 제 2의 수행에 있어서, 라멜라 미세결정의 유기상은 담점을 나타내는 하나 이상의 폴리옥시알킬렌화 블럭 중합체를 함유한다.
담점은 중합체상과 물의 상 (phase) 다이어그램에서 임계점의 온도를 나타내는 것으로, 미셀사이에서의 인력의 출현에 상응하며, 자가-조직된 라멜라상 및 용액의 공존을 일으킨다는 사실을 기억해야 한다.
본 발명의 유리한 수행에서, 유기상 ⅱ) 의 조성물의 일부를 형성하는 폴리옥시알킬렌화 블럭 중합체는 30℃ 내지 90℃ 의 범위에서 담점을 나타낸다.
또한, 블럭 중합체는 바람직하게는 500 내지 50000 g/mole 의 질량 평균 분자량을 가진다 (GPC 로 측정, 표준물질: 폴리에틸렌글리콜).
본 발명에 사용하기 위한 적합한 중합체는 옥시에틸렌화 및 옥시프로필렌화 및/또는 옥시부틸렌화 단위를 함유한다.
더욱 구체적으로, 이러한 블럭 중합체 중에서 옥시에틸렌화/(옥시프로필렌화 및/또는 옥시부틸렌화) 단위의 비율은 1.5 내지 5 의 범위이다.
본 발명의 바람직한 수행에서, 블럭 중합체는 옥시에틸렌화 및 옥시프로필렌화 단위를 함유한다.
유기상 ⅱ) 형을 함유하는 라멜라 미세결정의 경우, 상기 라멜라 미세결정이 분산된 매질의 온도를 상기 블럭 중합체의 담점 이상의 온도로 국소적으로 증가시키기 위해 후자가 이용됨에 유의해야 한다. 이러한 국소적 증가는 유리하게도 처리/변형되는 금속 표면 근처에서 일어날 수 있다. 반응 또는 변형동안, 일반적으로 금속표면은 가열된다.
사용중 수성 윤활제내에 분산된 라멜라 미세결정의 양은 사용중 윤활제의 총중량에 대하여 정상적으로 0.1 중량% 내지 5 중량% 를 나타낸다. 바람직하게는 라멜라 미세결정의 양은 동일한 기준에 대하여 0.1 중량% 내지 1 중량% 범위에 있다.
본 발명의 라멜라 미세결정은 하나 이상의 비이온성 계면활성제의 존재하에서 사용될 수 있다.
예시될 수 있는 비이온성 계면활성제는 하기를 포함하나, 이에 한정되지 않는다:
ㆍ알킬 치환기가 C6-C12인 폴리옥시알킬렌화 알킬페놀;
ㆍ알킬 치환기가 C1-C6인 폴리옥시알킬렌화 모노-, 디- 또는 트리-(알킬아릴)페놀;
ㆍ폴리옥시알킬렌화 C8-C22지방족 알코올;
ㆍ폴리옥시알킬렌화 트리글리세리드;
ㆍ폴리옥시알킬렌화 지방산;
ㆍ폴리옥시알킬렌화 소르비탄 에스테르;
ㆍ폴리옥시알킬렌화될 수 있는 C8-C20지방산 아미드.
이러한 비이온성 계면활성제의 폴리옥시알킬렌화 모티프의 수는, 존재한다면, 정상적으로 2 내지 100 이다. "폴리옥시알킬렌화 모티프" 라는 용어는 옥시에틸렌화, 옥시 프로필렌화 또는 그 혼합물을 나타낸다는 것에 유의해야 한다.
계면활성제의 양은 정상적으로 사용중 윤활제의 총 중량의 0 내지 5%의 범위에 있다.
본 발명의 라멜라 미세결정의 제조 방법은 하기에서 설명하겠다.
제 1의 수행에서, 유기상 ⅰ) 형을 가진 라멜라 미세결정은 중화될 수 있는 산을 함유하는 용액 또는 분산액을 이온성 및/또는 금속성 유형의 금속과 접촉시킴으로써 제조할 수 있다.
"분산" 이라는 용어는 소낭, 작은 방울, 또는 미셀의 수용성 매질내의 분산을 의미함에 유의해야 한다.
분산액이 사용될 때, 예를 들면 상기 목록에서 선택된 하나 이상의 비이온성 계면활성제를 함유하는 분산액을 사용하는 것이 유리할 수 있다.
계면활성제의 양은, 존재하는 경우, 정상적으로 농축 분산액 총 중량의 1% 내지 30% 의 범위이다.
금속에 관하여, 후자는 금속성 유형 또는 다가 양이온성 유형로 동등하게 발견될 수 있다. 상기 양이온은 그 자체가 고체, 용액, 또는 분산액의 유형일 수 있다.
금속이 용액, 바람직하게는 수용액의 유형로 사용될 때, 미네랄산염, 예를 들면 염화물 등의 할로겐화물; 또는 질산염; 또한 포름산염 또는 아세트산염 등의 유기산염이 사용될 수 있다.
또한 금속의 산화물, 수산화물, 탄산염, 또는 금속 그 자체의 유형로 사용하는 것을 고려할 수도 있다.
바람직하게는, 접촉은 pH 를 완충하기 위한 하나 이상의 화합물의 존재하에 수행된다. 더욱 구체적으로, 매질의 pH 가 7 내지 9 사이, 바람직하게는 8 내지 8.5 사이가 되도록 하나 이상의 화합물이 선택된다.
접촉은 교반과 함께 수행된다. 바람직하게는, 선택된 유형의 금속은 상기 미네랄 또는 유기 염기로 중화될 수 있는 산의 용액 또는 분산액내로 도입된다.
조작은 100℃ 미만의 온도, 바람직하게는 20℃ 내지 60℃ 범위의 온도에서 유리하게 수행된다.
제 2의 수행에서, 유기상 ⅱ) 형을 가진 라멜라 미세결정은 상기 혼합물의 온도를 상기 중합체의 담점이상의 치수까지 국소적으로 증가시킨 중합체를 함유하는 수성 혼합물을 제조함으로써 수득할 수 있다.
이러한 온도 증가는 단순히 금속 변환 과정에서의 금속 및 공구의 변형 또는 마찰에 기인한 가열에 의한 것일 수 있으며, 뜨거운 표면 근처의 담점을 초과한 중합체의 통과는 본 발명의 라멜라 미세결정을 생성시킨다는 사실에 유의해야 한다.
본 발명의 라멜라 미세결정은 금속의 변형 및 변환에 사용되는 수성 윤활제 중의 극압 첨가제로서 사용되며, 이는 본 발명의 또 다른 국면을 이룬다. "변형 (deformation)"이라는 용어는 드로잉 및 롤링 조작을 의미한다. 더욱 구체적으로, "변환 조작 (transformation operation)" 이라는 용어는 금속을 절단하는 것을 말한다.
이러한 처리가 행해질 수 있는 금속은 특히 주로, 강철, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 구리, 아연, 주석, 구리 기재 합금 (청동, 놋쇠) 등이다.
본 발명의 하나의 바람직한 수행에서, 본 발명의 라멜라상을 함유하는 수성 윤활제는 놋쇠-피막 강철 철사를 드로잉하는데 이용된다.
수성 윤활제는 일반적으로 물 중의 콜로이드 분산액이다. 분산액은 유화액이거나, 또는 수성 매질 중 고체 입자 또는 조직화된 상 (organized phase) 의 분산액일 수 있다는 사실에 유의해야 한다.
일반적으로 수성 윤활제의 pH 는 7 내지 9의 범위이다.
그들은 또한 방부제, 방식제, 소포제 또는 안정화제 등의 이 분야에서 통상적인 첨가제를 함유할 수 있다.
본 발명의 라멜라 미세결정은 새로운 또는 폐(廢)금속의 처리 또는 변형용 탱크에 동등하게 도입될 수 있다.
본 발명의 라멜라 미세결정은 전구체의 유형로 탱크에 도입될 수 있다는 사실에 유의해야 한다. 유기상 ⅰ) 형으로 구성된 라멜라 미세결정의 경우, 중화될 수 있는 산 용액, 및 요구되는 유형의 금속을 또한 탱크에 첨가할 수 있다. 유기상 ⅱ) 형을 함유하는 라멜라 미세결정의 경우, 담점을 나타내며 국부 온도가 상기 중합체의 담점 이상의 온도에 도달하자마자 라멜라 미세결정으로 변환하는 블럭 중합체를 탱크에 첨가할 수 있다.
본 발명의 비제한적 실시예가 하기 기술된다.
하기 혼합물을 물 중에서 교반하면서 제조하였다:
올레산: 9 중량%
에틸렌디아민: 5 중량%
Rhodafac PA35(*): 5 중량%
H3PO4/디에탄올아민: 8 내지 8.5 범위의 pH 가 되기 위한 충분한 양 (완충액)
이어서, 생성되는 혼합물을 10 배 희석하였다.
이어서, 분말 놋쇠 (15 g/l) 를 40℃ 에서 교반하에 첨가하였다.
혼합물을 상기 온도에서 5 일간 교반하였다.
투과 전자 현미경 분석으로 혼합물이 라멜라 미세결정을 함유함을 확인하였다.
도 1 은 50 nm 내지 100 nm 의 범위의 단면 및 2-3 ㎛ 초과의 길이를 가진 라멜라 미세결정을 보여준다 (도 1 의 크기: 2 ㎛).

Claims (36)

  1. 금속의 변형 또는 변환에 사용되는 수성 윤활제 중에 이용되는 극압 첨가제로서의 라멜라 미세결정의 용도로, 상기 라멜라 미세결정은 0.1 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위의 길이 (L), 0.5 ㎛ 내지 30 ㎛ 범위의 너비 (l) 및 5 nm 내지 200 nm 범위의 두께 (e) 를 가지고, 유기상 (O) 및 수용액 (A) 이 O/[A/O]n(n 은 0 이 아닌 정수) 의 순서로 이루어진 더미를 함유하며, 그 더미의 두께는 5 nm 내지 200 nm 이고, 상기 유기상은 하기를 함유하는, 라멜라 미세결정의 용도:
    ⅰ) 하기로부터 선택된 하나 이상의 산:
    ㆍ5개 이상의 탄소 원자를 함유하는 포화 또는 불포화 카르복실산;
    ㆍ화학식 (RO)x-P(=O)(OH)x'을 가지는 산 인산염 에스테르,
    [식 중, R 은 폴리알콕시일 수 있는 탄화수소 라디칼이고, x 및 x' 는 1 또는 2 와 같고, 단, x 와 x' 의 합은 3 임];
    ㆍ상기 산은 유기 또는 미네랄 염기에 의해 중화될 수 있음;
    및 다가 이온 유형의 하나 이상의 금속; 또는
    ⅱ) 담점(cloud point) 을 나타내는 하나 이상의 폴리옥시알킬렌 블럭 (block) 중합체.
  2. 제 1 항에 있어서, 라멜라 미세결정의 길이가 0.5 ㎛ 내지 20 ㎛ 의 범위인것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정의 용도.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 라멜라 미세결정의 너비가 0.5 ㎛ 내지 10 ㎛ 의 범위인 것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정의 용도.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 라멜라 미세결정의 두께가 10 nm 내지 100 nm 의 범위인 것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정의 용도.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 유기상 ⅰ) 의 산이 5 내지 40 개의 탄소 원자를 함유하는 하나 이상의 포화 또는 불포화 모노- 또는 폴리카르복실산임을 특징으로 하는 라멜라 미세결정의 용도.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 유기상 ⅰ) 의 산이 하기 화학식을 가지는 하나 이상의 산임을 특징으로 하는 라멜라 미세결정의 용도:
    R1-COOH
    [식 중, R1은 하나 이상의 에틸렌성 불포화 결합을 함유하고, 5 내지 40 개의 탄소 원자 (카르복실기의 탄소 원자 포함) 를 함유하며, 하나 이상의 수산기 및/또는 하나 이상의 카르복실 관능기로 치환될 수 있는 선형 또는 분지형의 알킬 라디칼 또는 알케닐 라디칼을 나타냄].
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 유기상 ⅰ) 의 산이 하기 화학식을 가진 하나 이상의 산 인산염 에스테르임을 특징으로 하는 라멜라 미세결정의 용도:
    [R(OA)y]x-P(=O)(OH)x'
    [식 중, R 은 1 내지 30 개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소 라디칼을 나타내고, A 는 2 내지 4 개의 탄소 원자를 함유하는 선형 또는 분지형의 알킬렌 라디칼이며, y 는 평균값으로 0 내지 100 의 범위에 있고, x 및 x' 는 1 또는 2 와 같고, 단, x 와 x' 의 합은 3 임].
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 유기상 ⅰ) 의 산이 1가 종류를 생성하는 염기 화합물로부터 선택된 염기를 사용하여 중화되는 것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정의 용도.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 미네랄 염기는 알칼리 금속 수산화물, 수산화 탄산염, 탄산염 및 중탄산염, 및 암모니아성 용액으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정의 용도.
  10. 제 8 항에 있어서, 유기 염기는 1 내지 40 개의 탄소 원자를 함유하고, 하나 이상의 수산 라디칼, 및 /또는 하나 이상의 옥시알킬렌화기로 치환될 수 있는 1차, 2차 및 3차 아민으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정의 용도.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 유기상 ⅰ) 이 코발트와 니켈을 제외한 ⅡA, Ⅷ, ⅠB, ⅡB 족으로부터 선택된 다가 양이온 유형의 하나 이상의 금속을 함유하는 것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정의 용도.
  12. 제 1 항에 있어서, 유기상 ⅱ) 가 30℃ 내지 90℃ 범위의 담점을 가지는 하나 이상의 폴리옥시알킬렌화 블럭 중합체를 함유하는 것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정의 용도.
  13. 제 12 항에 있어서, 유기상 ⅱ) 가 500 내지 50000 g/mole 범위의 질량 평균 분자량을 가지는 하나 이상의 블럭 중합체를 함유하는 것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정의 용도.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 유기상 ⅱ) 가 옥시에틸렌화 및 옥시프로필렌화 및/또는 옥시부틸렌화 단위, 바람직하게는 옥시에틸렌화 및 옥시프로필렌화 단위를 포함하는 하나 이상의 블럭 중합체를 함유하는 것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정의 용도.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 유기상 ⅱ) 가 1.5 내지 5 범위의 비율로 옥시에틸렌화/(옥시프로필렌화 + 옥시부틸렌화) 단위를 포함하는 하나 이상의 블럭 중합체를 함유하는 것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정의 용도.
  16. 제 1 항 및 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 유기상 ⅱ) 를 함유하는 라멜라 미세결정이 상기 유기상의 담점을 초과하는 온도에서 이용되는 것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정의 용도.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 수성 윤활제가 하나 이상의 비이온성 계면활성제를 함유하는 것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정의 용도.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 강철, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 구리, 아연, 주석 및 구리 기재 합금 (청동, 놋쇠) 등의 금속의 처리 및/또는 변형을 위한 라멜라 미세결정의 용도.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 놋쇠-피막 강철 철사를 드로잉하기 위한 라멜라 미세결정의 용도.
  20. 0.1 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위의 길이 (L), 0.5 ㎛ 내지 30 ㎛ 범위의 너비 (l) 및 5 nm 내지 200 nm 범위의 두께 (e) 를 가지고, 유기상 (O) 및 수용액 (A) 이O/[A/O]n(n 은 0 이 아닌 정수) 의 순서로 이루어진 더미를 함유하며, 그 더미의 두께는 5 nm 내지 200 nm 이고, 상기 유기상은 하기를 함유하는 라멜라 미세결정:
    ⅰ) 하기로부터 선택된 하나 이상의 산:
    ㆍ5개 이상의 탄소 원자를 함유하는 포화 또는 불포화 카르복실산;
    ㆍ화학식 (RO)x-P(=O)(OH)x'을 가지는 산 인산염 에스테르,
    [식 중, R 은 폴리알콕시일 수 있는 탄화수소 라디칼이고, x 및 x' 는 1 또는 2 와 같고, 단, x 와 x' 의 합은 3 임];
    ㆍ상기 산은 유기 또는 미네랄 염기에 의해 중화될 수 있음;
    및 다가 이온 유형의 하나 이상의 금속; 또는
    ⅱ) 담점(cloud point) 을 나타내는 하나 이상의 폴리옥시알킬렌 블럭 중합체.
  21. 제 20 항에 있어서, 라멜라 미세결정이 하나 이상의 비이온성 계면활성제를 함유하는 수성 매질 중에 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 길이가 0.5 ㎛ 내지 20 ㎛ 의 범위인 것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정.
  23. 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 너비가 0.5 ㎛ 내지 10 ㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정.
  24. 제 20 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 두께가 10 nm 내지 100 nm 의 범위인 것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정.
  25. 제 20 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 유기상 ⅰ) 의 산이 5 내지 40 개의 탄소 원자를 함유하는 하나 이상의 포화 또는 불포화 모노- 또는 폴리카르복실산임을 특징으로 하는 라멜라 미세결정.
  26. 제 20 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 유기상 ⅰ) 의 산이 하기 화학식을 가진 하나 이상의 산임을 특징으로 하는 라멜라 미세결정:
    R1-COOH
    [식 중, R1이 하나 이상의 에틸렌성 불포화 결합을 함유하고, 5 내지 40 개의 탄소 원자 (카르복실기의 탄소 원자 포함) 를 함유하며, 하나 이상의 수산기 및/또는 하나 이상의 카르복실 관능기로 치환될 수 있는 선형 또는 분지형의 알킬 라디칼 또는 알케닐 라디칼을 나타냄].
  27. 제 20 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 유기상 ⅰ) 의 산이 하기 화학식을 가진 하나 이상의 산 인산염 에스테르임을 특징으로 하는 라멜라 미세결정:
    [R(OA)y]x-P(=O)(OH)x'
    [식 중, R 은 1 내지 30 개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소 라디칼이고, A 는 2 내지 4 개의 탄소 원자를 함유하는 선형 또는 분지형의 알킬렌 라디칼이며, y 는 평균값으로 0 내지 100 의 범위에 있고, x 및 x' 는 1 또는 2 와 같고, 단, x 와 x' 의 합은 3 임].
  28. 제 20 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 유기상 ⅰ) 의 산이 1가 종류를 생성하는 염기 화합물로부터 선택된 염기를 사용하여 중화됨을 특징으로 하는 라멜라 미세결정.
  29. 제 20 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 유기상 ⅰ) 이 코발트와 니켈을 제외한 ⅡA, Ⅷ, ⅠB, ⅡB 족으로부터 선택된 다가 양이온 유형의 하나 이상의 금속을 함유하는 것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정.
  30. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 유기상 ⅱ) 가 30℃ 내지 90℃ 범위의 담점을 가지는 하나 이상의 폴리옥시알킬렌화 블럭 중합체를 함유하는 것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정.
  31. 제 20 항 내지 제 24 항, 또는 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서, 유기상ⅱ) 가 500 내지 50000 g/mole 범위의 질량 평균 분자량을 가지는 하나 이상의 블럭 중합체를 함유하는 것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정.
  32. 제 20 항 내지 제 24 항, 또는 제 30 항 또는 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서, 유기상 ⅱ) 가 1.5 내지 5 범위의 비율로 옥시에틸렌화/(옥시프로필렌화 + 옥시부틸렌화 단위) 를 포함하는 하나 이상의 블럭 중합체를 함유하는 것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정.
  33. 제 20 항 내지 제 24 항 또는 제 30 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서, 유기상 ⅱ) 가 옥시에틸렌화 및 옥시프로필렌화 및/또는 옥시부틸렌화 단위를 포함하는 하나 이상의 블럭 중합체를 함유하는 것을 특징으로 하는 라멜라 미세결정의 용도.
  34. 중화될 수 있는 산을 함유하는 용액 또는 분산액을 이온성 및/또는 금속성 유형의 금속과 접촉시키는, 제 20 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 따른 라멜라 미세결정의 제조 방법.
  35. 제 34 항에 있어서, 하나 이상의 비이온성 계면활성제를 함유하는 분산액이 사용됨을 특징으로 하는 라멜라 미세결정의 제조 방법.
  36. 중합체를 함유하는 수성 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물의 온도는 상기 중합체의 담점 이상으로 국소적으로 승온되는, 제 20 항 내지 제 24 항 또는 제 30 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 따른 라멜라 미세결정의 제조 방법.
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