KR20020087291A - 금속가공유제 및 이를 이용한 금속가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속가공유제 및 이를 이용한 금속가공방법에 관한 것으로서, 인화점 50∼200 ℃, 증류범위 150∼350℃, 동점도(40℃, cSt) 1∼8의 특성을 갖는 윤활기유 1종 이상과, 에스테르계, 알콜계 및 탄화수소계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 윤활향상제를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속가공유제를 제공한다. 본 발명에 의한 금속 가공유제는 유제 잔류물의 건조성과 윤활성이 우수하여 세척공정 없이 건조공정만으로도 유제 잔류물의 제거가 가능하므로 공정의 생산성 향상에 크게 기여할 수 있다.

Description

금속가공유제 및 이를 이용한 금속가공방법{Oil-based metal working fluid and metal processing method using the same}

본 발명은 금속재의 가공시 일부 공정을 개선하거나 또는 생략하여 전체 공정의 생산성을 향상시키기 위해 개발된 금속가공유제 및 이를 이용한 금속가공방법에 관한 것이다.

금속의 가공 공정은 금속 소재를 깎아내며 모양을 다듬는 절삭, 연삭 가공과 소재의 처음 부피와 질량을 그대로 유지한 채 그 모양만을 변형시키는 소성 가공으로 구분할 수 있다. 이러한 가공 방법에 따라 그 공정에 적용되는 유제를 절, 연삭유 그리고 소성가공유로 분류하며, 두 가지 유제를 통칭하여 금속가공유라 한다. 그러나 실제 금속을 가공하는 공정에서는 상기의 두 가지 가공 방법이 독립적으로 실시되는 것이 아니고 하나의 공정에서 두 가지 공정 방법이 동시에 이루어지는 경우가 대부분이다.

금속의 가공시에는 소재 및 공구의 마찰에 의해 많은 양의 열이 발생된다. 이러한 열의 발생은 물리학적으로 마찰력 및 마찰열의 원리로 설명할 수 있다.

물리학적으로 두 개의 표면이 서로 접촉한 상태에서 반대방향으로 이동할 경우 마찰력이라는 힘이 생성되고 또한 생성된 마찰력은 마찰열을 발생시킨다. 즉, 두 개의 표면을 이동시키는 데 필요한 전체 에너지는 두 표면의 실제 이동시 요구되는 에너지와 두 표면 사이의 마찰력의 합으로 이루어지게 되며 마찰력에 의해 소모된 에너지는 마찰열의 형태로 주위로 발산하게 된다. 에너지 효율의 측면, 즉 경제적 측면에서 볼 때 실제 소요되는 에너지 외에 추가로 에너지를 공급해야 하므로 비효율적인 에너지 소모가 발생하게 된다.

이와 같은 관점을 금속의 가공에 적용시켜 보면 금속 소재와 금속가공의 공구는 서로 반대 방향으로 이동하는 두 표면과 같으며 금속의 가공시 발생되는 열은 마찰력에 의해서 발생되는 마찰열이 된다. 이때 발생된 마찰열은 주위로 발산하게 되므로 주어진 에너지의 일부를 외부로 유출시키는 것과 같다. 그러므로 실제 금속소재를 가공하는 데 필요한 에너지보다 더 큰 에너지를 공급해야만 금속 소재를 가공할 수 있다는 결론을 얻을 수 있다.

이러한 에너지의 비효율적인 사용을 개선하기 위해서는 두 표면사이에서 발생되는 마찰력을 감소시켜야 한다. 만일 두 개의 표면에 마찰력을 감소시킬 수 있는 물질을 도입할 경우 두 개의 표면이 이동하는 데 소요되는 에너지의 양은 줄어들 것이다. 에너지의 비효율적인 면이 감소하게 되어 경제적인 측면에서도 많은 이익을 얻을 수가 있는 것이다.

상기의 마찰력을 감소시키는 성능을 윤활성이라 하고 이러한 윤활성을 가진 물질을 윤활제라 한다.

일반적으로 윤활제는 크게 고체 윤활제와 액체 윤활제로 분류할 수 있다.

고체 윤활제는 그 성상이 고체인 경우로, 본데라이트(Bondelite), 석회소다 등이 가장 대표적인 것으로 볼 수 있다. 고체 윤활제는 윤활성이 매우 높은 것이 장점이나 그 성상이 고체인 관계로 분진 등에 의한 작업환경의 열화가 야기되고 소재에 윤활제를 균일하게 도입하기가 힘들다는 것이 크나큰 단점이다.

액체 윤활제는 광유, 지방유 및 기타 합성유에 기타 필요한 성분을 첨가한 형태로, 윤활성은 고체 윤활제에 비해 다소 열세이나 사용의 편이성 면에서 우수하다는 장점이 있다. 이러한 액체 윤활제를 일반적으로 금속가공유제라 한다.

즉, 금속가공유제는 일반적으로 광유, 지방유 및 기타 합성유 등의 윤활기유에, 기타 필요한 성분을 첨가한 형태를 일컫는다. 초기에는 첨가제를 전혀 사용하지 않은 순수 광유 또는 지방유 등의 윤활기유 만을 적용하였다. 그러나 산업화에의해서 소재 가공 기술의 발달, 요구되는 소재 형상의 복잡함 및 작업공정의 가혹화로 인해 순수 광유 및 지방유 등의 윤활기유 만을 이용해서 금속을 가공하는 것이 불가능하게 되었으며 이러한 단점을 보완하기 위해서 여러 종류의 첨가제를 적용하게 되었다.

첨가제의 종류는 그 첨가제의 기능에 의해서 분류되는데 윤활향상제, 극압제, 방청첨가제, 산화방지제 등으로 구분될 수 있다.

금속가공유제의 조성은 가공되는 소재의 특성, 가공 방법 및 가공 공정의 난이도 등에 따라 변화하게 되는데 소재의 경도가 높고 공정의 난이도가 높을 경우 첨가제 중 윤활 향상제 및 극압 첨가제의 함량이 비례하여 증가한다. 일반적으로 철계 금속의 가공에 적용되는 금속가공유제가, 비철계 금속 즉, 알루미늄 및 구리 등의 가공에 적용되는 금속가공유제에 비해 높은 극압성을 가진다. 이는 철계 금속의 경도가 비철계 금속보다 높아 작업의 난이도가 더 높기 때문이다.

소재를 가공한 후에도 소재의 표면에는 가공시 적용된 금속가공유제가 잔류하게 되는데, 유제가 잔류한 상태로 소재를 다음 공정에서 가공할 경우 매우 큰 문제점을 가지게 된다. 대표적인 예로 진공 퍼니스를 이용하는 진공 브레이징이나 플럭스를 이용하는 플럭스 브레이징의 경우 잔류 유제를 반드시 제거하여야 하는데, 후공정에서 금속가공유제로 가공된 소재를 가열할 경우 소재표면에 잔류한 유제가 탄화물을 생성하여 제품의 성형이 이루어지지 않는 문제점 및 외관상 결함이 발생하게 되어 제품의 품질을 저하시키기 때문이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 소재에 잔류한 유제를 제거하는 세척 공정을 일반적으로 실시하고 있다.

금속 가공 공정에 따른 세척공정의 일례로서 열교환기 제조공정을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 일반적으로 열교환기 제조공정은 도 1에 나타낸 것과 같은 일련의 공정으로 이루어진다. 도 1에 도시된 공정은 증발기의 제조공정을 나타내었으나 히터코어 등의 열교환기의 제조 공정에도 상기에 서술된 세척공정이 적용된다.

도 1의 증발기 제조공정을 일예로 설명하면, 일단 롤밀 성형 공정을 통하여 제조된 핀(11)과 프레스 성형에 의해 제조된 플레이트(12)를 함께 조립한 핀 플레이트 조립체(21)를 트레이(901)에 공급한다. 다음으로 스페셜 플레이트 조립체(22), 엔드 플레이트 조립체(23), 매니폴드 조립체(24)를 순차적으로 트레이(901)에 장착하여, 열교환기 조립체(25)를 완성한다. 열교환기 조립체(25)는 트레이로부터 취출되어 후속 브레이징 공정을 거치기 전에 핀과 플레이트 성형시 사용되어 핀과 플레이트에 남아 있는 금속 가공유를 세정하는 세정 공정을 거친다.

열교환기 조립체에 사용되는 핀(11)은 외주변에 요철이 형성된 롤밀을 통하여 핀성형 재료 시트를 통과시킨 후 절단함으로써 제조된다. 롤밀 성형시에는 롤밀의 두 표면과 시트가 반대방향으로 이동하면서 생기는 마찰력에 의해 상당한 마찰력이 생성된다. 이러한 마찰력과 마찰열은 롤밀의 기계적 마모를 야기할 뿐 아니라 에너지 손실을 수반하기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 이와 같은 마찰력을 감소시키기 위한 목적으로 핀 성형시에 속건성 오일과 일반 오일과 같은 금속 가공유를 사용하고 있다. 일반적으로 일반 오일의 경우, 핀이 열교환기 조립체로 조립되어 세척공정을 거치기 전에는 핀에 오일이 잔류하게 되며, 반드시 오일을 세척하는세척공정을 거쳐야 하는 문제점이 있었다.

한편, 플레이트는 프레스 성형 공정에 의해 제조되는데, 프레스 성형에 사용되는 펀치 역시 기계적 마찰 및 충격으로 인하여 손상될 우려가 크기 때문에 가공유를 사용하고 있다. 그런데, 프레스 성형되는 플레이트 소재의 경도가 높고 공정조건이 보다 가혹하기 때문에 종래의 속건성 오일을 적용하기에는 제한이 있다. 따라서, 프레이스 성형된 플레이트에는, 속건성 오일을 사용하여 성형된 핀의 경우보다 많은 양의 가공유가 잔류하게 되므로 반드시 세척공정을 거쳐야 하는 문제점이 있었다.

세척공정에 적용되는 세척제는 크게 용제형 세척제와 수용성 세척제로 나눌 수 있다.

용제형 세척제는 석유계 용제와 염소계 용제로 구분할 수 있으며 세척성 및 건조성이 우수한 장점이 있다. 그러나 석유계 용제는 건조성이 우수한 반면 화재의 위험성 및 인체에 대한 유해성이 매우 높은 것이 단점이다. 특히, 염소계 용제의 경우 인체에 대한 유해성이 매우 높아 전세계적으로 적용이 제한되고 있는 실정이다. 이러한 용제형 세척제를 적용할 경우 환기 장치를 비롯하여 인체 방호장치와 같은 특별한 장치를 설치해야 함으로 제조 경비의 증가라는 단점이 동시에 발생된다.

수용성 세척제는 탈지제 형태와 계면활성제 형태로 구분할 수 있다. 수용성 세척제는 물을 기본으로 해서 첨가제를 적용한 형태이므로 인체에 대한 유해성은 용제형에 비해 낮으나 세척성이 저조하다는 단점이 있다.

따라서, 현재로서는 정밀한 세척을 요구할 경우 대부분 용제형 세척제를 적용하고 있으며, 인체에 대한 방호 장비가 없을 경우 수용성 세척제를 이용하고 있다.

상기의 세척공정은 세척제의 적용, 피오염물의 처리 및 공정상 특별한 장비의 도입 등에 많은 경비가 필요하므로 제조경비의 상승이라는 경제적 불이익을 안고 있다. 그러므로 세척공정을 생략할 수 있는 경우에는 생산업체의 원가절감에 많은 기여를 할 수 있게 된다.

이러한 세척공정을 생략할 수 있는 방법으로는 소재 가공후 단순한 건조공정으로 잔류 유제를 완벽하게 증발시키는 것이 경제적인 면에서 가장 효율적이다. 그러나 일반 광유를 윤활기유로 적용한 가공유제는 매우 높은 온도, 즉 약 600 ℃ 이상으로 가열해야만 완전히 제거되는데, 이는 증발이 아니라 광유를 이산화탄소 및 수증기 형태의 기체 상태로 열분해시켜 제거하는 공정에 의해 실시된다.

그러나 알루미늄(녹는점 약 700℃)과 같이 녹는점이 그리 높지 않은 소재를 600℃ 이상의 고온에서 처리할 경우 소재의 표면이 쉽게 산화되며 소재의 모양이 쉽게 변형될 위험성이 있다. 또한 온도를 약 600 ℃ 이상 가열하여 유지한다는 것은 매우 많은 에너지를 소모하므로 경제적인 측면에서도 바람직하지 않다.

따라서, 세척 공정이나 열분해 공정을 거치지 않고 단순히 건조공정에 의해 제거될 수 있는 가공유제(예를 들어, 속건성 오일)를 개발하고자 하는 업계의 노력이 계속되어 왔다. 그러나, 증발성이 지나치게 높은 금속가공유제는 인체 유해성이라는 측면과, 또한 작업도중 유제가 증발되어 무급유 상태가 되어 윤활성이 전혀없는 상태로 될 가능성이 높기 때문에 단품 손상을 가져올 우려가 있다는 측면에서 바람직하지 않다. 특히, 열교환기용 부품의 프레스 성형 공정에도 적용가능할 정도로 충분한 윤활성과 증발성을 동시에 갖는 속건성 금속 가공 유제를 개발한다는 것은 결코 쉬운 일이 아니다. 또한 증발성이 충분히 높지 않은 경우에는 잔류 오일로 인하여 브레이징과 같은 후속 가공공정 중에 탄화물이 생성되어 제품의 품질을 크게 저하시키게 된다.

이에 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 별도의 세척 공정 없이 건조 공정만으로도 잔류 유제가 완벽하게 증발될 수 있으면서 핀 성형 및 프레스 성형 등의 가공시에 충분한 윤활성을 부여할 수 있는 금속가공유제를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 열교환기 조립공정을 나타낸 공정도이고,

도 2는 종래의 금속가공유제를 사용하여 진공 브레이징 방식에 의해 열교환기를 제조하는 공정의 블록 다이어그램이고,

도 3은 종래의 금속 가공유제를 사용하여 플럭스 브레이징 방식에 의해 열교환기를 제조하는 공정의 블록 다이어그램이고,

도 4는 본 발명에 의한 금속 가공유제를 사용하여 진공 브레이징 방식에 의해 열교환기를 제조하는 공정의 블록 다이어그램이고,

도 5는 본 발명에 의한 금속 가공유제를 사용하여 플럭스 브레이징 방식에 의해 열교환기를 제조하는 공정의 블록 다이어그램이다.

본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여,

인화점 50∼200 ℃, 증류범위 150∼350℃, 동점도(40℃, cSt) 1∼8의 특성을 갖는 윤활기유 1종 이상과, 에스테르계, 알콜계 및 탄화수소계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 윤활향상제를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속가공유제를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 윤활향상제의 함량은 총중량을 기준으로 20 중량% 이하일 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 윤활기유는 석유계, 광유계 및 합성계 윤활유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 윤활기유는 증류범위 250℃ 이하의 석유계 기유, 증류범위 350℃ 이하의 석유계 기유 또는 이들의 혼합물일 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 에스테르계 윤활향상제는 식물성, 동물성 및 합성계 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로서, 탄소수 11∼60, 전산가(mg KOH/g) 2.0 이하, 검화가(mg KOH/g) 50 ∼ 300, 인화점 300℃ 이하일 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 에스테르계 윤활향상제는 하기 일반식으로 표시되는 것일 수 있다.

RCOOR'

상기 식에서, R은 탄소수 10∼30의 알킬치환기이며, R'은 탄소수 1∼30의 알킬 치환기이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 알콜계 윤활향상제는 식물성 및 동물성 유지에서 추출한 알콜 및 합성계 알콜로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며, 탄소수 10 ∼ 24의 알킬치환기를 포함하며, 전산가(mg KOH/g) 1.0 이하, 검화가(mg KOH/g) 5 이하, 인화점 (℃) 300 이하일 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 탄화수소계 윤활향상제는 석유를 정제하여 얻은 광유계 탄화수소 및 합성계 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.

본 발명은 또한, 금속 소재를 절삭, 연삭 또는 소성 가공하여 일정 형상을갖도록 성형하는 공정을 포함하는 금속가공 방법에 있어서, 상기 성형공정에서 본 발명에 의한 금속가공유제를 상기 금속 소재 표면에 적용하며, 성형 공정후 금속 표면에 잔류하는 유제는 별도의 세척 공정 거치지 않고 건조 공정만으로 제거하는 것을 특징으로 하는 금속가공 방법을 제공한다.

이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명은 일반적으로 유통되고 있는 여러 가지 종류의 윤활기유 중에서 잔류 유제를 세척공정 없이 건조 공정만으로도 효율적으로 제거할 수 있으면서 충분함 윤활성을 부여할 수 있는 적절한 윤활기유와 윤활향상제를 금속 가공유제로서 사용하는 것을 기본적인 특징으로 한다.

본 발명자들의 연구에 의하면, 이러한 윤활기유는 다음과 같은 특성을 가지는 것으로 밝혀졌다.

* 동점도 (40 ℃, cSt) : 1∼8

* 인화점 : 50∼200 ℃

* 증류범위 : 150∼350 ℃

동점도가 10을 초과하거나, 인화점이 200℃를 초과하거나, 또는 증류범위가 350℃를 초과하게 되면, 건조공정만으로 충분히 제거될 수 없어 건조 조건에서 잔류물을 생성할 위험성이 있으므로 바람직하지 않다. 또한 동점도가 1 미만이거나, 인화점이 50℃ 미만이거나 증류범위가 150℃ 미만이 되면 윤활성이 부족하므로 바람직하지 않다.

본 발명에 의한 금속가공유제에 사용되는 윤활기유는 상기 특성을 만족하는어느 한 종류만을 사용하거나 두 종류 이상을 혼합하여 사용하여도 무방하다.

본 발명에 의한 금속가공유제는 윤활성의 향상을 위하여 윤활향상제를 사용하는데, 본 발명에서 사용할 수 있는 윤활향상제의 종류는 에스테르계, 알콜계 및 탄화수소계로 구분될 수 있다. 일반적으로 지방유 또는 합성 에스테르계 화합물이 가장 많이 이용되고 있으나, 건조시 탄화물이 생성되지 않는 알콜계 및 탄화수소계 윤활향상제를 함께 사용하는 것도 바람직하다.

에스테르계 화합물은 그 구조상의 극성치환기인 카르복실기가 금속에 흡착되어 윤활성을 나타낸다. 가장 많이 이용되는 에스테르계 화합물은 돈지, 우지 및 채종유와 같은 동물성 또는 식물성 지방유이다.

근래에는 합성계 에스테르가 생산되고 있는데, 이러한 합성계 에스테르 중 일부는 윤활성을 부여하면서도 어느 정도의 건조가 가능하고 고온에서 탄화물이 거의 생성되지 않는다는 특징을 가지고 있다.

이상과 같이, 윤활향상제로 적용된 에스테르계 화합물에는 여러 가지 종류가 있으나 실제 건조조건을 만족하는 에스테르의 종류는 제한적이다. 일반적으로 저분자성 에스테르는 건조성이 우수하나 윤활성이 부족하고 고분자성 에스테르는 윤활성은 우수하나 건조성이 열세인 단점이 있다.

본 발명에서 사용하는 에스테르계 윤활향상제는 다음과 같은 특성을 같는다.

일반적으로 탄소수가 높거나 카르복시 치환기가 3개 이상인 에스테르는 윤활성은 우수하나 건조시 잔류물이 생성되며 건조온도가 높을 경우 탄화물이 생성되는 단점이 있다. 본 발명에서는 건조시 잔류물의 발생을 최대한 감소시키고 금속가공유제의 윤활성을 향상시키기 위하여 아래의 성상을 갖는 에스테르를 적용하였다.

* 탄소수: 11 ∼ 60

* 전산가(mg KOH/g): 2.0 이하

* 검화가(mg KOH/g): 50 ∼ 300

* 인화점 (℃) : 300 이하

탄소수가 11 미만인 에스테르는 윤활성이 부족하므로 적용이 힘들며, 탄소수가 60을 초과할 경우 윤활성은 우수하나 건조성이 부족하기 때문에 바람직하지 않다. 전산가가 2를 초과할 경우 에스테르 내에 미반응 유기산이 과량 잔류한 결과이므로 미반응 유기산에 의한 잔류물이 생성될 위험성이 있어 바람직하지 않다. 또한 검화가가 50 미만이면 윤활성이 부족하고 300을 초과하면 잔류물이 생성될 위험성이 높으므로 바람직하지 않다.

보다 구체적으로, 상기 에스테르계 윤활향상제는 하기 일반식으로 표시되는 것이 바람직하다.

RCOOR'

상기 식에서, R은 탄소수 10∼30의 알킬치환기이며, R'은 탄소수 1∼30인 알킬 치환기이다.

알콜계 윤활향상제는 일반적으로 에스테르계 윤활향상제에 비해 윤활성이 낮은 단점이 있다. 이는 금속 표면에 대한 흡착성의 정도가 에스테르계에 비해 알콜계가 낮기 때문으로 추측하고 있다. 그러나 알콜계 윤활향상제는 고온건조시 잔류물의 생성이 낮거나 없으며 특히 소둔 공정시 잔탄분 및 회분이 생성되지 않는 장점이 있다.

구체적으로, 탄소수가 적은 알콜은 인화점이 낮고 윤활성이 부족하여 금속 가공유제의 윤활향상제로는 적용이 불가능하다. 탄소수가 높은 알콜은 윤활성이 우수하나 건조시 잔류물이 생성될 위험성이 크다. 따라서, 본 발명에서는 건조시 잔류물의 발생을 최대한 감소시키고 금속가공유제의 윤활성을 향상시키기 위해 아래의 성상을 가지는 알콜계 윤활향상제를 적용하였다.

* 탄소수: 10 ∼ 24

* 전산가(mg KOH/g): 1.0 이하

* 검화가(mg KOH/g): 5 이하

* 인화점 (℃) : 300 이하

탄소수가 10 미만인 알콜은 윤활성이 부족하므로 적용이 힘들며 탄소수가 24를 초과할 경우 윤활성은 우수하나 건조성이 부족하기 때문에 바람직하지 않다. 전산가가 1을 초과할 경우 알콜 내에 불순물인 유기산이 과량 잔류한 결과이므로 불순물에 의한 잔류물이 생성될 위험성이 있으므로 바람직하지 않다. 또한 검화가가 5를 초과할 경우 불순물이 과량으로 존재한다는 의미이므로 잔류물이 생성될 위험성이 크다.

탄화수소계 윤활향상제는 폴리(알파-올레핀)(이하 PAO라 함)과 같은 고분자성 탄화수소 화합물 및 고도로 정제된 광유가 적용되고 있다. 소둔 공정시 잔탄분 및 회분이 생성되지 않고 냄새가 없는 장점이 있다.

윤활향상제도 윤활기유와 동일하게 건조조건에서 건조가 되어야 한다. 특히금속에 대한 흡착성이 윤활기유에 비해 높으므로 그 사용량에 주의해야 한다. 따라서, 본 발명에서는 윤활향상제를 첨가하는 경우 그 사용량을 20 중량% 이하로 제한하였다. 윤활향상제의 함량이 20중량%를 초과하는 경우에는 잔류물을 생성할 가능성이 높기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명에 의한 금속가공유제는 전술한 바와 같은 윤활향상제 외에도 변색방지제, 극압제, 방청첨가제, 산화방지제 등을 함유할 수 있다.

일반적으로 소재와 공구사이에 급유되는 금속 가공유제는 높은 열과 압력을 받게 된다. 이러한 열과 압력에 의해 금속 가공유제 성분중 일부가 금속 표면을 변색시킬 위험성이 있다. 변색방지제는 이러한 금속 표면의 변색을 방지하기 위해 첨가된다. 구체적인 예로는 메틸벤조트리아졸 및 그 유도체들이 있다.

극압제는 그 종류에 특별히 제한이 없으며 당업계에서 사용되는 공지의 극압제를 사용할 수 있다. 구체적인 예로는 황화 지방유 및 황화 올레핀 등의 황화물계 극압제, 인산에스테르, 인산에스테르 아민염과 같은 인화합물계 극압제, 염소화합물계 극압제가 있다.

방청첨가제는 그 종류에 특별히 제한이 없으며 당업계에서 사용되는 공지의 방청첨가제를 사용할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 금속 설포네이트염, 금속 지방산염, 금속 피네이트(Phenate) 및 티아졸계, 아졸계, 아민계 등이 있다.

산화방지제로는 그 종류에 특별히 제한이 없으며 당업계에서 사용되는 공지의 극압제를 사용할 수 있다. 예를 들면, 2,6-디-Tert-부틸 파라크레졸 등의 페놀계 화합물, 페닐-α-나프틸아민 등의 아민 화합물, 유황계 화합물, 인계 화합물 등이 있다.

이하 본 발명의 실시예를 들어 본 발명의 특징을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 하기 실시예는 본 발명의 예시에 불과한 것으로서 본 발명의 범위가 이로써 한정되는 것은 아니다.

하기 실시예에서 사용된 조성의 성분은 다음과 같다.

윤활기유

A : 증류범위가 150 - 200 ℃, 인화점 56 ℃, 동점도(40℃, cSt) 1.4 인 석유계 윤활기유

B : 증류범위가 200 - 300 ℃, 인화점 100 ℃, 동점도(40℃, cSt) 2.4 인 석유계 윤활기유

C : 증류범위가 300 - 350 ℃, 인화점 180 ℃, 동점도(40℃, cSt) 7.2 인 석유계 윤활기유

윤활향상제

D : RCOOR' (R은 탄소수 가 10 - 30개인 알킬 치환기이며, R'은 탄소수 1 - 3개인 알킬 치환기)인 에스테르계 윤활향상제로 전산가(mg KOH/g)가 0.5 이하이며, 검화가 (mg KOH/g)가 150 - 250이고, 인화점이 250 ℃이하이며, 동점도 (40℃, cSt)가 2.5 - 6.0인 물리적 특성을 가진 화합물.

E : RCOOR' (R은 탄소수 10 - 30개이상인 알킬 치환기이며, R'은 탄소수 4 - 6개인 알킬 치환기)인 에스테르계 윤활향상제로 전산가(mg KOH/g)가 0.5 이하이며, 검화가 (mg KOH/g)가 100 - 200, 인화점 250℃이하 이며, 동점도 (40℃, cSt)가4.0 - 13.0인 물리적 특성을 가진 화합물.

F : ROH (R은 탄소수 10개 이상 24개 이하인 알킬 치환기)인 알콜계 윤활향상제로 전산가(mg KOH/g)가 0.1 이하이며, 검화가 (mg KOH/g)가 1이하,인화점 ℃ 인물리적 특성을 가진 화합물.

변색방지제

G : 메틸렌벤조트리아졸(Methylbenzotriazole).

하기 실시예에서 제조한 금속 가공유제의 특성은 다음과 같이 평가하였다.

1) 마찰계수

진자식 마찰계수 시험기로 측정하였다.

2) 동점도

KS M 2014에 명시된 시험방법으로 40℃에서의 동점도를 측정하였으며 단위는 cSt이다.

3) 전산가

KS M 2004에 명시된 시험방법으로 전산가를 측정하였으며 단위는 mg KOH/g 이다.

4) 인화점

KS M 2010 에 명시된 시험방법으로 인화점을 측정하였으며 단위는 ℃이다.

5) 증류범위

KS M 0008에 명시된 시험방법으로 증류범위를 측정하였으며 단위는 ℃이다.

6) 잔류물

금속 가공유제를 알루미늄 시료컵에 넣은 후 250℃에서 10분간 건조한 후 잔류물의 중량을 시료량에 대한 백분율로 나타내었다.

<실시예 1-5>

하기 표 1에 나타낸 바와 같이 조성을 변화시켜 금속가공유제를 제조하였다.

실시예조성	1	2	3	4	5
A	98 중량 %	95 중량 %	92 중량 %	85 중량 %	80 중량 %
B	-	-	-	-	-
C	-	-	-	-	-
D	2 중량 %	5 중량 %	5 중량 %	10 중량 %	10 중량 %
E	-	-	-	-	-
F	-	-	3 중량 %	5 중량 %	9.5 중량 %
G	-	-	-	-	0.5 중량 %

이상과 같이 제조된 금속가공유제에 대하여 마찰계수, 인화점, 증류범위 및 잔류물 특성을 전술한 방법으로 측정하여 표 2에 나타내었다.

실시예시험항목	1	2	3	4	5
마찰계수	0.20 이하	0.18 이하	0.17 이하	0.13 이하	0.13 이하
동점도	1.4	1.4	1.5	1.6	1.7
전산가	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하
인화점(℃)	70 이하	70 이하	70 이하	70 이하	70 이하
증류범위(℃)	240 이하	240 이하	240 이하	240 이하	240 이하
잔류물	1 % 이하	1 % 이하	1 % 이하	2 % 이하	2 % 이하

상기 표 2의 결과에 의하면, 윤활향상제의 함량이 증가할수록 마찰계수는 낮아지나 동점도는 증가하는 것을 알 수 있으며, 70℃ 이하의 인화점 및 240℃ 이하의 증류범위를 유지하고 있고 잔류물 특성이 만족스럽게 나타남을 알 수 있다.

<실시예 6-10>

하기 표 3에 나타낸 조성의 금속가공유제를 제조한 후 특성 평가결과를 하기표 4에 나타내었다.

실시예조성	6	7	8	9	10
A	98 중량 %	95 중량 %	92 중량 %	85 중량 %	80 중량 %
B	-	-	-	-	-
C	-	-	-	-	-
D	-	-	-	-	-
E	2 중량 %	5 중량 %	5 중량 %	10 중량 %	10 중량 %
F	-	-	3 중량 %	5 중량 %	9.5 중량 %
G	-	-	-	-	0.5 중량 %

실시예시험항목	6	7	8	9	10
마찰계수	0.20 이하	0.18 이하	0.17 이하	0.13 이하	0.13 이하
동점도	1.4	1.5	1.5	1.6	1.7
전산가	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하
인화점(℃)	70 이하	70 이하	70 이하	70 이하	70 이하
증류범위(℃)	240 이하	240 이하	240 이하	240 이하	240 이하
잔류물	1 % 이하	1 % 이하	1 % 이하	2 % 이하	2 % 이하

상기 표 4로부터, 실시예 6-10의 금속가공유제는 에스테르계 윤활향상제(D)보다 동점도가 큰 윤활향상제(E)를 사용한 경우에도 전산가, 인화점 및 잔류물 특성을 비롯한 특성이 만족스럽게 나타났음을 알 수 있다.

<실시예 11-15>

하기 표 5에 나타낸 조성의 금속가공유제를 제조한 후 특성 평가결과를 하기 표 6에 나타내었다.

실시예조성	11	12	13	14	15
A	-	-	-	-	-
B	98 중량 %	96 중량 %	93 중량 %	85 중량 %	80 중량 %
C	-	-	-	-	-
D	2 중량 %	4 중량 %	4 중량 %	10 중량 %	10 중량 %
E	-	-	-	-	-
F	-	-	3 중량 %	5 중량 %	9.5 중량 %
G	-	-	-	-	0.5 중량 %

실시예시험항목	11	12	13	14	15
마찰계수	0.19 이하	0.17 이하	0.17 이하	0.13 이하	0.13 이하
동점도	2.4	2.5	2.6	2.7	2.7
전산가	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하
인화점(℃)	120 이하	120 이하	120 이하	120 이하	120 이하
증류범위(℃)	330 이하	330 이하	330 이하	330 이하	330 이하
잔류물	1 % 이하	1 % 이하	1 % 이하	2 % 이하	2 % 이하

상기 표 6으로부터, 실시예 11-15의 금속가공유제는 석유계 윤활기유(A) 대신 증류범위가 다소 높은 석유계 윤활기유(B)를 사용한 경우에도 동점도, 전산가, 인화점 및 잔류물 특성을 비롯한 모든 특성도 만족스럽게 나타나는 것을 알 수 있다.

<실시예 16-20>

하기 표 7에 나타낸 조성의 금속가공유제를 제조한 후 특성 평가결과를 하기 표 8에 나타내었다.

실시예조성	16	17	18	19	20
A	-	-	-	-	-
B	98 중량 %	96 중량 %	93 중량 %	85 중량 %	80 중량 %
C	-	-	-	-	-
D	-	-	-	-	-
E	2 중량 %	4 중량 %	4 중량 %	10 중량 %	10 중량 %
F	-	-	3 중량 %	5 중량 %	9.5 중량 %
G	-	-	-	-	0.5 중량 %

실시예시험항목	16	17	18	19	20
마찰계수	0.19 이하	0.17 이하	0.17 이하	0.13 이하	0.13 이하
동점도	2.4	2.5	2.6	2.7	2.8
전산가	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하
인화점(℃)	120 이하	120 이하	120 이하	120 이하	120 이하
증류범위(℃)	330 이하	330 이하	330 이하	330 이하	330 이하
잔류물	1 % 이하	1 % 이하	1 % 이하	2 % 이하	2 % 이하

상기 표 8로부터, 실시예 16-20의 금속가공유제는 에스테르계 윤활향상제(D)보다 동점도가 큰 윤활향상제(E)를 사용한 경우에도 전산가, 인화점 및 잔류물 특성을 비롯한 특성이 만족스럽게 나타났음을 알 수 있다.

<실시예 21-25>

하기 표 9에 나타낸 조성의 금속가공유제를 제조한 후 특성 평가결과를 하기 표 10에 나타내었다.

실시예조성	21	22	23	24	25
A	-	-	-	-	-
B	-	-	-	-	-
C	98 중량 %	96 중량 %	93 중량 %	85 중량 %	80 중량 %
D	2 중량 %	4 중량 %	4 중량 %	10 중량 %	10 중량 %
E	-	-	-	-	-
F	-	-	3 중량 %	5 중량 %	9.5 중량 %
G	-	-	-	-	0.5 중량 %

실시예시험항목	21	22	23	24	25
마찰계수	0.18 이하	0.17 이하	0.17 이하	0.13 이하	0.12 이하
동점도	7.7	7.7	7.8	7.8	7.9
전산가	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하
인화점(℃)	200 이하	200 이하	200 이하	200 이하	200 이하
증류범위(℃)	350 이하	350 이하	350 이하	350 이하	350 이하
잔류물	2 % 이하	2 % 이하	2 % 이하	2 % 이하	2 % 이하

상기 표 10으로부터, 실시예 21-25의 금속가공유제는 석유계 윤활기유 (B) 보다 증류범위가 높은 석유계 윤활기유(C)를 사용한 경우에도 동점도, 전산가, 인화점 및 잔류물 특성을 비롯한 모든 특성도 만족스럽게 나타남을 알 수 있다.

<실시예 26-30>

하기 표 11에 나타낸 조성의 금속가공유제를 제조한 후 특성 평가결과를 하기 표 12에 나타내었다.

실시예조성	26	27	28	29	30
A	-	-	-	-	-
B	-	-	-	-	-
C	98 중량 %	96 중량 %	93 중량 %	85 중량 %	80 중량 %
D	-	-	-	-	-
E	2 중량 %	4 중량 %	4 중량 %	10 중량 %	10 중량 %
F	-	-	3 중량 %	5 중량 %	9.5 중량 %
G	-	-	-	-	0.5 중량 %

실시예시험항목	26	27	28	29	30
마찰계수	0.18 이하	0.17 이하	0.17 이하	0.13 이하	0.12 이하
동점도	7.7	7.8	7.8	7.9	8.0
전산가	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하
인화점(℃)	200 이하	200 이하	200 이하	200 이하	200 이하
증류범위(℃)	350 이하	350 이하	350 이하	350 이하	350 이하
잔류물	2 % 이하	2 % 이하	2 % 이하	2 % 이하	2 % 이하

상기 표 12로부터, 실시예 26-30의 금속가공유제는 에스테르계 윤활향상제(D)보다 동점도가 큰 윤활향상제(E)를 사용한 경우에도 전산가, 인화점 및 잔류물 특성을 비롯한 특성이 만족스럽게 나타났음을 알 수 있다.

<실시예 31-35>

하기 표 13에 나타낸 조성의 금속가공유제를 제조한 후 특성 평가결과를 하기 표 14에 나타내었다.

실시예조성	31	32	33	34	35
A	86 중량 %	71 중량 %	48 중량 %	25 중량 %	10 중량 %
B	10 중량 %	25 중량 %	48 중량 %	71 중량 %	86 중량 %
C	-		-	-	-
D	-	-	-	-	-
E	4 중량 %	4 중량 %	4 중량 %	4 중량 %	4 중량 %
F	-	-	-	-	-
G	-	-	-	-	-

실시예시험항목	31	32	33	34	35
마찰계수	0.18 이하	0.18 이하	0.18 이하	0.18 이하	0.17 이하
동점도	1.6	1.7	1.8	2.1	2.4
전산가	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하
인화점(℃)	200 이하	200 이하	200 이하	200 이하	200 이하
증류범위(℃)	250 이하	270 이하	280 이하	300 이하	330 이하
잔류물	1 % 이하	1 % 이하	1 % 이하	1 % 이하	1 % 이하

상기 표 14로부터, 실시예 31-35의 금속가공유제는 증류범위가 다른 두 종류의 석유계 윤활기유(A 및 B)와 에스테르계 윤활향상제(E)를 사용함으로써 동점도, 전산가, 인화점 및 잔류물 특성을 비롯한 모든 특성이 만족스럽게 나타남을 알 수 있다.

<실시예 36-40>

하기 표 15에 나타낸 조성의 금속가공유제를 제조한 후 특성 평가결과를 하기 표 16에 나타내었다.

실시예조성	36	37	38	39	40
A	-	-	-	-	-
B	86 중량 %	71 중량 %	48 중량 %	25 중량 %	10 중량 %
C	10 중량 %	25 중량 %	48 중량 %	71 중량 %	86 중량 %
D	-	-	-	-	-
E	4 중량 %	4 중량 %	4 중량 %	4 중량 %	4 중량 %
F	-	-	-	-	-
G	-	-	-	-	-

실시예시험항목	36	37	38	39	40
마찰계수	0.17 이하	0.17 이하	0.17 이하	0.17 이하	0.17 이하
동점도	2.8	4.5	6.2	7.1	7.5
전산가	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하
인화점(℃)	120 이하	140 이하	150 이하	160 이하	200 이하
증류범위(℃)	330 이하	330 이하	350 이하	350 이하	350 이하
잔류물	1 % 이하	1 % 이하	2 % 이하	2 % 이하	2 % 이하

상기 표 16으로부터, 실시예 36-40의 금속가공유제는 증류범위가 다른 두 종류의 석유계 윤활기유(B 및 C)와 에스테르계 윤활향상제(E)를 사용함으로써 동점도, 전산가, 인화점 및 잔류물 특성을 비롯한 모든 특성이 만족스럽게 나타남을 알 수 있다.

<실시예 41-45>

하기 표 17에 나타낸 조성의 금속가공유제를 제조한 후 특성 평가결과를 하기 표 18에 나타내었다.

실시예조성	41	42	43	44	45
A	86 중량 %	71 중량 %	48 중량 %	25 중량 %	10 중량 %
B	-	-	-	-	-
C	10 중량 %	25 중량 %	48 중량 %	71 중량 %	86 중량 %
D	-	-	-	-	-
E	4 중량 %	4 중량 %	4 중량 %	4 중량 %	4 중량 %
F	-	-	-	-	-
G	-	-	-	-	-

실시예시험항목	41	42	43	44	45
마찰계수	0.18 이하	0.17 이하	0.17 이하	0.17 이하	0.17 이하
동점도	1.6	2.6	5.8	6.8	7.2
전산가	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하
인화점(℃)	80 이하	80 이하	90 이하	120 이하	200 이하
증류범위(℃)	260 이하	280 이하	280 이하	300 이하	350 이하
잔류물	1 % 이하	1 % 이하	2 % 이하	2 % 이하	2 % 이하

상기 표 18로부터, 실시예 41-45의 금속가공유제는 증류범위가 다른 두 종류의 석유계 윤활기유(A 및 C)와 에스테르계 윤활향상제(E)를 사용함으로써 동점도, 전산가, 인화점 및 잔류물 특성을 비롯한 모든 특성이 만족스럽게 나타남을 알 수 있다.

<실시예 46-50>

하기 표 19에 나타낸 조성의 금속가공유제를 제조한 후 특성 평가결과를 하기 표 20에 나타내었다.

실시예조성	46	47	48	49	50
A	83 중량 %	68 중량 %	47 중량 %	25 중량 %	10 중량 %
B	10 중량 %	25 중량 %	46 중량 %	68 중량 %	83 중량 %
C	-		-	-	-
D	-	-	-	-	-
E	4 중량 %	4 중량 %	4 중량 %	4 중량 %	4 중량 %
F	3 중량 %	3 중량 %	3 중량 %	3 중량 %	3 중량 %
G	-	-	-	-	-

실시예시험항목	46	47	48	49	50
마찰계수	0.17 이하	0.17 이하	0.17 이하	0.17 이하	0.17 이하
동점도	1.7	1.8	1.9	2.1	2.5
전산가	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하
인화점(℃)	200 이하	200 이하	200 이하	200 이하	200 이하
증류범위(℃)	250 이하	270 이하	280 이하	300 이하	330 이하
잔류물	1 % 이하	1 % 이하	1 % 이하	1 % 이하	1 % 이하

상기 표 20으로부터, 실시예 46-50의 금속가공유제는 증류범위가 다른 두 종류의 석유계 윤활기유(A 및 B)와, 에스테르계 윤활향상제(E) 및 알콜계 윤활향상제(F)를 사용함으로써 동점도, 전산가, 인화점 및 잔류물 특성을 비롯한 모든 특성이 만족스럽게 나타남을 알 수 있다.

<실시예 51-55>

하기 표 21에 나타낸 조성의 금속가공유제를 제조한 후 특성 평가결과를 하기 표 22에 나타내었다.

실시예조성	51	52	53	54	55
A	-	-	-	-	-
B	83 중량 %	68 중량 %	47 중량 %	25 중량 %	10 중량 %
C	10 중량 %	25 중량 %	46 중량 %	68 중량 %	83 중량 %
D	-	-	-	-	-
E	4 중량 %	4 중량 %	4 중량 %	4 중량 %	4 중량 %
F	3 중량 %	3 중량 %	3 중량 %	3 중량 %	3 중량 %
G	-	-	-	-	-

실시예시험항목	51	52	53	54	55
마찰계수	0.17 이하	0.17 이하	0.17 이하	0.17 이하	0.17 이하
동점도	2.9	4.7	6.3	7.3	7.6
전산가	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하
인화점(℃)	120 이하	140 이하	150 이하	160 이하	200 이하
증류범위(℃)	330 이하	330 이하	350 이하	350 이하	350 이하
잔류물	1 % 이하	1 % 이하	2 % 이하	2 % 이하	2 % 이하

상기 표 22로부터, 실시예 51-55의 금속가공유제는 증류범위가 다른 두 종류의 석유계 윤활기유(B 및 C)와, 에스테르계 윤활향상제(E) 및 알콜계 윤활향상제(F)를 사용함으로써 동점도, 전산가, 인화점 및 잔류물 특성을 비롯한 모든 특성이 만족스럽게 나타남을 알 수 있다.

<실시예 56-60>

하기 표 23에 나타낸 조성의 금속가공유제를 제조한 후 특성 평가결과를 하기 표 24에 나타내었다.

실시예조성	56	57	58	59	60
A	83 중량 %	68 중량 %	47 중량 %	25 중량 %	10 중량 %
B	-	-	-	-	-
C	10 중량 %	25 중량 %	46 중량 %	68 중량 %	83 중량 %
D	-	-	-	-	-
E	4 중량 %	4 중량 %	4 중량 %	4 중량 %	4 중량 %
F	3 중량 %	3 중량 %	3 중량 %	3 중량 %	3 중량 %
G	-	-	-	-	-

실시예시험항목	56	57	58	59	60
마찰계수	0.18 이하	0.17 이하	0.17 이하	0.17 이하	0.17 이하
동점도	1.6	2.7	5.8	6.9	7.3
전산가	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하
인화점(℃)	80 이하	80 이하	90 이하	120 이하	200 이하
증류범위(℃)	260 이하	280 이하	280 이하	300 이하	350 이하
잔류물	1 % 이하	1 % 이하	2 % 이하	2 % 이하	2 % 이하

상기 표 24로부터, 실시예 56-60의 금속가공유제는 증류범위가 다른 두 종류의 석유계 윤활기유(A 및 C)와, 에스테르계 윤활향상제(E) 및 알콜계 윤활향상제(F)를 사용함으로써 동점도, 전산가, 인화점 및 잔류물 특성을 비롯한 모든 특성이 만족스럽게 나타남을 알 수 있다.

<실시예 61-65>

하기 표 25에 나타낸 조성의 금속가공유제를 제조한 후 특성 평가결과를 하기 표 26에 나타내었다.

실시예조성	61	62	63	64	65
A	70 중량 %	55 중량 %	40 중량 %	25 중량 %	10 중량 %
B	10 중량 %	25 중량 %	40 중량 %	55 중량 %	70 중량 %
C	-		-	-	-
D	-	-	-	-	-
E	10 중량 %	10 중량 %	10 중량 %	10 중량 %	10 중량 %
F	9.5 중량 %	9.5 중량 %	9.5 중량 %	9.5 중량 %	9.5 중량 %
G	0.5 중량 %	0.5 중량 %	0.5 중량 %	0.5 중량 %	0.5 중량 %

실시예시험항목	61	62	63	64	65
마찰계수	0.13 이하	0.13 이하	0.13 이하	0.13 이하	0.13 이하
동점도	1.9	1.9	2.1	2.4	2.6
전산가	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하
인화점(℃)	200 이하	200 이하	200 이하	200 이하	200 이하
증류범위(℃)	250 이하	270 이하	280 이하	300 이하	330 이하
잔류물	1 % 이하	1 % 이하	1 % 이하	1 % 이하	1 % 이하

표 26에 의하면, 실시예 61-65의 금속가공유제는 증류범위가 다른 두 종류의 석유계 윤활기유(A 및 B)와, 에스테르계 윤활향상제(E) 및 알콜계 윤활향상제(F), 그리고 변색방지제(G)를 사용함으로써 동점도, 전산가, 인화점 및 잔류물 특성을 비롯한 모든 특성이 만족스럽게 나타남을 알 수 있다.

<실시예 66-70>

하기 표 27에 나타낸 조성의 금속가공유제를 제조한 후 특성 평가결과를 하기 표 28에 나타내었다.

실시예조성	66	67	68	69	70
A	-	-	-	-	-
B	70 중량 %	55 중량 %	40 중량 %	25 중량 %	10 중량 %
C	10 중량 %	25 중량 %	40 중량 %	55 중량 %	70 중량 %
D	-	-	-	-	-
E	10 중량 %	10 중량 %	10 중량 %	10 중량 %	10 중량 %
F	9.5 중량 %	9.5 중량 %	9.5 중량 %	9.5 중량 %	9.5 중량 %
G	0.5 중량 %	0.5 중량 %	0.5 중량 %	0.5 중량 %	0.5 중량 %

실시예시험항목	66	67	68	69	70
마찰계수	0.13 이하	0.13 이하	0.13 이하	0.13 이하	0.13 이하
동점도	3.1	4.8	6.5	7.5	7.8
전산가	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하
인화점(℃)	120 이하	140 이하	150 이하	160 이하	200 이하
증류범위(℃)	330 이하	330 이하	350 이하	350 이하	350 이하
잔류물	1 % 이하	1 % 이하	2 % 이하	2 % 이하	2 % 이하

표 28에 의하면, 실시예 66-70의 금속가공유제는 증류범위가 다른 두 종류의 석유계 윤활기유(B 및 C)와, 에스테르계 윤활향상제(E) 및 알콜계 윤활향상제(F), 그리고 변색방지제(G)를 사용함으로써 동점도, 전산가, 인화점 및 잔류물 특성을 비롯한 모든 특성이 만족스럽게 나타남을 알 수 있다.

<실시예 71-75>

하기 표 29에 나타낸 조성의 금속가공유제를 제조한 후 특성 평가결과를 하기 표 30에 나타내었다.

실시예조성	71	72	73	74	75
A	70 중량 %	55 중량 %	40 중량 %	25 중량 %	10 중량 %
B	-	-	-	-	-
C	10 중량 %	25 중량 %	40 중량 %	55 중량 %	70 중량 %
D	-	-	-	-	-
E	10 중량 %	10 중량 %	10 중량 %	10 중량 %	10 중량 %
F	9.5 중량 %	9.5 중량 %	9.5 중량 %	9.5 중량 %	9.5 중량 %
G	0.5 중량 %	0.5 중량 %	0.5 중량 %	0.5 중량 %	0.5 중량 %

실시예시험항목	71	72	73	74	75
마찰계수	0.13 이하	0.13 이하	0.13 이하	0.13 이하	0.13 이하
동점도	1.7	2.7	5.9	7.1	7.4
전산가	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하	0.1 이하
인화점(℃)	80 이하	80 이하	90 이하	120 이하	200 이하
증류범위(℃)	260 이하	280 이하	280 이하	300 이하	350 이하
잔류물	1 % 이하	1 % 이하	2 % 이하	2 % 이하	2 % 이하

표 29에 의하면, 실시예 71-75의 금속가공유제는 증류범위가 다른 두 종류의 석유계 윤활기유(A 및 C)와, 에스테르계 윤활향상제(E) 및 알콜계 윤활향상제(F), 그리고 변색방지제(G)를 사용함으로써 동점도, 전산가, 인화점 및 잔류물 특성을 비롯한 모든 특성이 만족스럽게 나타남을 알 수 있다.

<비교예 1>

세척공정이 존재하는 금속 가공공정에 주로 사용되는 금속가공유제인 Cindol 4625(한국 하우톤)에 대하여 특성을 테스트하여 하기 표 31에 나타내었다.

Cindol 4625는 증류범위 500℃ 이하의 윤활기유 70-80 중량%, 탄소수 35개 미만인 에스테르계 윤활향상제 10-20 중량%, 변색방지제 및 방청첨가제 1-5 중량%로 이루어져 있다.

비교예특성	Cindol 4625
마찰계수	0.12 이하
동점도	30.0
전산가	0.22
인화점(℃)	180 이상
증류범위	600 이하
잔류물	90 % 이하

표 31의 결과에 의하면, 비교예 1의 금속가공유제는 잔류물 특성이 90 % 이하로 매우 불량하여 세척공정을 생략한 건조공정 만으로 잔류 유제를 완벽하게 제거하는 것이 불가능함을 알 수 있다.

<비교예 2-5>

비교예 2-5에서 사용한 윤활기유 및 윤활향상제의 성상은 다음과 같다.

윤활기유

H : 증류범위가 350 - 400 ℃, 인화점 200℃ 이상, 동점도(40℃, cSt) 10인 석유계 윤활기유

I : 증류범위가 250 - 300 ℃, 인화점 200℃ 이하, 동점도(40℃, cSt) 2.4 인 석유계 윤활기유

J : 증류범위가 150 - 200 ℃, 인화점 70℃ 이하, 동점도(40℃, cSt) 1.4 인 석유계 윤활기유

윤활향상제

K : 검화가 (mg KOH/g)가 300 이상, 인화점이 300 ℃ 이상인 에스테르계 화합물

L : 검화가 (mg KOH/g)가 200 이하, 인화점이 300 ℃ 이하인 에스테르계 화합물

하기 표 32에 나타낸 바와 같은 조성으로 금속 가공유제를 제조하여, 실시예와 동일한 방법으로 특성을 평가하였다. 특성 평가 결과는 표 33과 같다.

비교예조성	2	3	4	5
H	80 중량 %	-	-	80 중량 %
I	-	90 중량%	-	-
J	-	-	90 중량 %	-
K	20 중량%	10 중량%	10 중량%	-
L	-	-	-	20 중량 %

비교예시험항목	2	3	4	5
마찰계수	0.12 이하	0.12	0.12 이하	0.12 이하
동점도	15	2.8	1.5	13
전산가	0.2	0.1	0.2	0.2
인화점(℃)	220 이하	200 이하	70 이하	220 이하
증류범위(℃)	400 이하	350 이하	300 이하	400 이하
잔류물	95 %	9 %	9 %	92 %

상기 표 33의 결과로부터 알 수 있듯이, 비교예 2-5의 가공유제는 작업성은 양호하나 건조성이 불량하여 고온(600℃)에서 탄화물이 9 내지 95%에 이르는 과량으로 생성되어 브레이징을 방해하였다.

<비교예 6-11>

하기 비교예 6-11은 첨가제의 함량이 20%를 초과하는 경우에 대한 실험예이다.

비교예조성	6	7	8	9	10	11
A	74 중량 %	-	-	77 중량 %	-	-
B	-	74 중량 %	-	-	77 중량 %	-
C	-	-	74 중량 %	-	-	77 중량 %
D	10 중량 %	10 중량 %	10 중량 %	15 중량 %	15 중량 %	15 중량 %
E	10 중량 %	10 중량 %	10 중량 %	5 중량 %	5 중량 %	5 중량 %
F	5 중량 %	5 중량 %	5 중량 %	2 중량 %	2 중량 %	2 중량%
G	1 중량%	1 중량%	1 중량%	1 중량 %	1 중량 %	1 중량%

비교예항목	6	7	8	9	10	11
마찰계수	0.12 이하	0.12 이하	0.11 이하	0.12 이하	0.12 이하	0.11 이하
동점도	1.8	3.0	8.0	1.9	3.0	8.1
전산가	0.2 이하	0.2 이하	0.2 이하	0.2 이하	0.2 이하	0.2 이하
인화점(℃)	80 이하	120 이하	200 이하	80 이하	120 이하	200 이하
증류범위(℃)	260 이하	330 이하	350 이하	260 이하	330 이하	350 이하
잔류물	3% 이하	3% 이하	3% 이하	3% 이하	3% 이하	4% 이하

첨가제 함량이 20%를 초과하여 23% 및 26%에 이르는 비교예 6-11의 가공유제는 작업성은 그런대로 양호하였으나, 건조시 플레이트 표면에 국부적으로 미처 건조되지 않은 첨가제들이 잔류하였으며, 따라서 후속 브레이징시 플레이트가 용접되지 않는 부위가 간헐적으로 발생하였다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 가공유제는 인화점, 증류범위 및 동점도 특성을 적절히 조합한 윤활기유와 윤활향상제를 사용함으로써 비교예의 가공유제에 비하여 마찰계수, 전산가 및 잔류물 특성을 비롯한 제반 특성이 모두 우수하게 나타나는 것으로부터 충분한 윤활성을 보유할 뿐 아니라 건조성, 특히 잔류물 특성은 2% 이하로서 매우 우수하게 나타남을 알 수 있다. 반면, 인화점, 증류범위 및 동점도 특성이 본원발명의 범위를 벗어나는 윤활기유를 사용한 비교예의 가공유제는 잔류물 특성이 90%에 이르러 세척공정 대신 건조공정에 의해 잔류 오일 제거가 불가능함을 알 수 있다.

<적용예>

이하에서는 본 발명에 의한 금속 가공 유제를 사용하여, 구체적으로 증발기 코어를 생산하는 공정의 일예를 설명하였으나, 히터 코어 등의 세척공정이 필요한 열교환기의 제조에 광범위하게 적용될 수 있다.

증발기 코어를 생산하는 방식에는 진공 퍼니스를 이용하는 진공 브레이징 방식과, 제품표면에 플럭스를 도포한 후 브레이징하는 플럭스 브레이징 방식이 사용된다. 이들 방식으로 제품을 생산하는 종래의 공정은 각각 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같다.

즉, 진공 브레이징이나 플럭스 브레이징의 경우 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 플레이트 프레스 및 코어 성형 단계 후에 가공유의 제거를 위한 단품 세척공정을 필수적으로 거쳐야만 한다.

세척공정은 디그리징(degreasing) 공정이라고도 하는데, 일반적으로 예비세척 ⇒ 1차 세척 ⇒ 2차 세척 ⇒ 린스 ⇒ 블로우 오프와 같은 복잡한 과정을 거친다.

진공 브레이징의 경우에는 세척 공정에 주로 비수계 유기용제를 사용하고, 플럭스 브레이징의 경우에는 수계 세척 방식을 사용한다. 어느 방법이나 설비 투자비가 많고 세척제의 사용으로 인한 유기용제 폐액 및 폐수 발생에 의한 처리비용 발생과 작업환경을 비롯한 환경적인 문제가 많이 발생한다.

이에, 본 발명자들이 개발한 가공유제는 열풍에 의해 제거가능한 기화성이기 때문에 프레스 및 핀 밀 공정 후 세척공정을 삭제할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 가공 유제를 적용하게 되면 세척공정을 생략할 수 있어 진공 브레이징이나 플럭스 브레이징 공정은 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이 단순화 될 수 있다.

현행 금속 가공 분야에서는 소재의 가공후 잔류한 유제를 제거하기 위해서 세척공정을 실시하고 있으나, 세척공정의 유지 및 피오염물의 처리 등 기타 제반 비용의 소요가 높아 원가절감에 많은 애로점을 가지고 있는데, 본 발명에 의한 금속 가공유제를 사용하는 경우에는 유제 잔류물의 건조성과 윤활성이 우수하여 세척공정없이 건조공정만으로도 유제 잔류물의 제거가 가능하므로 공정의 생산성 향상에 따른 원가절감에 기여할 수 있을 뿐 아니라, 세척기 삭제로 인한 설비 투자비 감소, 폐수처리 비용 절약, 작업환경 개선 및 폐수 발생에 의한 환경 문제 감소, 핀밀기와 프레스 공정에의 속건성 오일 적용에 의한 효율적 관리 등의 효과를 얻을 수 있다.

Claims (11)

1. 인화점 50∼200 ℃, 증류범위 150∼350℃, 동점도(40℃, cSt) 1∼8의 특성을 갖는 윤활기유 1종 이상과, 에스테르계, 알콜계 및 탄화수소계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 윤활향상제를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속가공유제.
2. 제1항에 있어서, 상기 윤활향상제의 함량은 총중량을 기준으로 20 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 금속가공유제.
3. 제1항에 있어서, 상기 윤활기유는 석유계, 광유계 및 합성계 윤활유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 금속가공유제.
4. 제1항에 있어서, 상기 윤활기유는 증류범위 250℃ 이하의 석유계 기유, 증류범위 350℃ 이하의 석유계 기유 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 금속가공유제.
5. 제1항에 있어서, 상기 에스테르계 윤활향상제는 식물성, 동물성 및 합성계 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로서, 탄소수 11∼60, 전산가(mg KOH/g) 2.0 이하, 검화가(mg KOH/g) 50 ∼ 300, 인화점 300℃ 이하인 것을 특징으로 하는 금속가공유제.
6. 제5항에 있어서, 상기 에스테르계 윤활향상제는 하기 일반식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 금속가공유제:

   RCOOR'

   상기 식에서, R은 탄소수 10∼30의 알킬치환기이며, R'은 탄소수 1∼30의 알킬 치환기이다.
7. 제2항에 있어서, 상기 알콜계 윤활향상제는 식물성 및 동물성 유지에서 추출한 알콜 및 합성계 알콜로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며, 탄소수 10 ∼ 24의 알킬치환기를 포함하며, 전산가(mg KOH/g) 1.0 이하, 검화가(mg KOH/g) 5 이하, 인화점 (℃) 300 이하인 것을 특징으로 하는 금속가공유제.
8. 제2항에 있어서, 탄화수소계 윤활향상제는 석유를 정제하여 얻은 광유계 탄화수소 및 합성계 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 금속가공유제.
9. 금속 소재를 절삭, 연삭 또는 소성 가공하여 일정 형상을 갖도록 성형하는 공정을 포함하는 금속가공 방법에 있어서, 상기 성형공정에서 제1항 내지 제8항중 어느 한 항의 금속가공유제를 상기 금속 소재 표면에 적용하며, 성형 공정후 금속 표면에 잔류하는 유제는 별도의 세척 공정 거치지 않고 건조 공정만으로 제거하는 것을 특징으로 하는 금속가공 방법.
10. a) 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 금속가공유제를 사용하여 열교환기용 부품을 성형하는 단계; b) 상기 열교환기용 부품을 건조하는 단계; c) 상기 열교환기용 부품을 적층하여 열교환기 코어를 조립하는 단계; 및 d) 상기 열교환기 코어를 브레이징 하는 단계를 포함하며, 상기 열교환기용 부품 성형 단계 이후에 세척단계를 실시하지 않는 것을 특징으로 하는 열교환기 코어 제조방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 b) 건조 단계를 실시하기 전에 상기 a) 단계에서 제조된 열교환기용 부품을 건조한 후 플럭스를 도포하는 단계를 더 포함하며, 플럭스를 도포하기 전에 세척단계를 실시하지 않는 것을 특징으로 하는 열교환기 코어 제조방법.