KR20020088732A - 절삭유 희석액과 그 희석방법 및 절삭유 보충방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계의 절삭공구와 피가공물 사이에 분사되는 절삭유에 있어서, 절삭유의 부패를 방지하기 위해 절삭유 원액과 담수 및 계면활성제를 적절한 비율로 혼합한 절삭유 희석액과 그 희석방법 및 절삭유 보충방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 피가공물과 절삭공구에 분사되어 마찰열을 흡수하고 가공이 원활하게 이루어지도록 윤활작용하는 절삭유 희석액에 있어서, 담수와, 담수의 1리터(ℓ)당 0.8~1.2그램(g)의 비율을 가지며, 알코올계 비이온 혹은 지방산계 음이온 성분을 함유한 약 알칼리성 계면활성제 및, 담수의 부피에 대하여 3~7의 용적부를 갖는 절삭유 원액을 포함하는 절삭유 희석액이 제공된다.

Description

절삭유 희석액과 그 희석방법 및 절삭유 보충방법{Cutting oil dilution liquid and its dilution method and cutting oil supply method}

본 발명은 공작기계에 분사되는 절삭유에 보충되는 절삭유 희석액에 관한 것이며, 특히, 세균번식을 억제하여 절삭유의 부패를 방지하는 절삭유 희석액과 그 희석방법 및 절삭유 보충방법에 관한 것이다.

일반적으로 절삭유는 금속재료를 절삭 가공할 경우에 절삭공구를 냉각시키고 윤활하게 해서 절삭공구의 수명을 연장시키거나 다듬질면을 깨끗하게 하기 위해 사용하는 윤활유이다. 일반적으로 절삭유는 피가공물과 절삭공구 사이에 분사되어 마찰에 의해 가열된 절삭공구 및 피가공물을 식혀주는 역할을 한다. 만약, 절삭유를 공급하지 않게 되면 마찰열에 의해 절삭공구 및 피가공물은 수 백도까지 상승하게 되고 결국 절삭공구는 마찰에 의해 파손되거나 피가공물에 열변형이 발생하여 재질의 물리적 성질이 변형된다.

이렇게 피가공물과 절삭공구 사이에 분사된 절삭유는 공작기계의 하부에 형성된 절삭유 가이드를 따라 공작기계의 하부에 위치한 보조탱크에 저장되고, 보조탱크에 형성된 배출관을 통해 절삭유가 저장된 주탱크로 이송된다. 그리고, 주탱크에 저장된 절삭유는 펌프의 작동에 의해 공작기계로 이송되고, 다시 공작기계의 피가공물과 절삭공구 사이에 분사되는 순환구조를 가진다.

한편, 절삭공구 및 피가공물에서 발생한 고온의 열을 흡수한 절삭유는 앞에서 설명한 바와 같이 순환하게 되는데, 보조탱크 및 주탱크에 저장된 절삭유는 피가공물과 절삭공구로부터 흡수한 열에 의해 그 온도가 약 27~28℃까지 상승하며, 상승된 온도에 의해 세균이 서식하기에 적합한 환경을 조성하고 이런 세균에 의해 절삭유는 쉽게 부패되어 악취를 발생한다.

이와 같은 이유에서 산업현장에서는 1년에 3~8회 정도 절삭유를 교체하여야 하는 단점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 절삭유 원액과 담수 및 계면활성제를 적당한 비율로 혼합하여 세균의 서식을 억제하는 절삭유 희석액과 그 희석방법 및 절삭유 보충방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭유 희석과정을 나타낸 블록도이다.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 피가공물과 절삭공구에 분사되어 마찰열을 흡수하고 가공이 원활하게 이루어지도록 윤활작용하는 절삭유 희석액에 있어서, 담수와, 상기 담수의 1리터(ℓ)당 0.8~1.2그램(g)의비율을 가지며, 알코올계 비이온 혹은 지방산계 음이온 성분을 함유한 약 알칼리성 계면활성제 및, 상기 담수의 부피에 대하여 3~7의 용적부를 갖는 절삭유 원액을 포함하는 절삭유 희석액이 제공된다.

또한, 본 발명의 상기 절삭유 희석액은 pH 9~10.5이다.

또한, 본 발명에 따르면, 피가공물과 절삭공구에 분사되어 마찰열을 흡수하고 가공이 원활하게 이루어지도록 윤활역할을 수행하는 절삭유 원액에 담수를 혼합하여 희석하는 절삭유 희석방법에 있어서, 알코올계 비이온 혹은 지방산계 음이온 성분을 함유한 계면활성제를 상기 담수의 리터(ℓ)당 0.8~1.2그램(g)의 비율로 상기 담수에 첨가하여 희석하는 단계와, 상기 계면활성제와 담수가 혼합된 희석액에 절삭유 원액을 상기 담수의 부피에 대하여 3~7의 용적부로 첨가하여 상기 절삭유 원액을 희석하는 단계를 포함하는 절삭유 희석방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 담수와 절삭유 원액 및 계면활성제가 혼합된 절삭유를 보충하는 방법에 있어서, 알코올계 비이온 혹은 지방산계 음이온 성분을 함유한 계면활성제를 상기 담수의 리터(ℓ)당 0.8~1.2그램(g)의 비율로 상기 담수에 첨가하여 희석하는 단계와, 상기 계면활성제와 담수가 혼합된 희석액에 절삭유 원액을 상기 담수의 부피에 대하여 3~7의 용적부로 첨가하여 상기 절삭유 원액을 희석하는 단계 및, 상기 절삭유 원액과 담수 및 계면활성제가 혼합된 절삭유 희석액을 절삭유 저장조에 투입하여 보충하는 단계를 포함하는 절삭유 보충방법이 제공된다.

사용용도에 따라 절삭유를 구성하는 성분들이 다양한 혼합비율로 혼합되며, 다양한 종류의 절삭유들이 그 사용용도에 맞게 개발되고 있다. 이런 절삭유에 공통적으로 첨가되는 기본적인 성분은 다음과 같다.

절삭유 원액은 45vol%(용적부)의 광유, 30~45vol%의 유화제, 3vol%의 염화파라핀, 2~5vol%의 극성첨가제, 0.5~1vol%의 부식 및 세균억제제, 0.1vol% 이하의 향료 및 염료, 0.2vol% 이하의 안정제 및, 기타 첨가제로 구성되며, 여기에서 기타 첨가제로는 방부제, 방청제, 극압첨가제, 내마모 첨가제, 녹방지제, 유화제, 유동점 강하제, 청정분산제, 산화 안정제 등 절삭유의 종류에 따라 많게는 1000여 가지의 첨가제들이 첨가된다.

이런 절삭유는 피가공물과 절삭공구에 분사되며 피가공물과 절삭공구의 마찰열(약 200~900℃)에 의해 절삭유의 알칼리성이 낮아지게 된다. 초기 절삭유의 pH는 9~10.5이지만, 절삭유를 사용하다 보면 그 pH는 8이하로 낮아져 절삭유가 이송되는 배관을 부식시키고, 절삭유의 에멀젼이 세균에 의해 쉽게 부패되어 악취를 발생한다.

아래에서, 본 발명에 따른 절삭유 희석액과 그 희석방법 및 절삭유 보충방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭유 희석과정을 나타낸 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 절삭유 희석액은 앞에서 설명한 바와 같은 성분을 가지는 절삭유 원액을 계면활성제와 담수가 혼합된 희석액에 투입하여 희석한다.

담수는 각종 세균이 서식하며 pH가 7이하로서 음료로 사용하기에 부적합한 공업용수이다. 이런 담수 xℓ에 대하여(S1) 담수 1ℓ당 0.8~1.2g의 비율로 계면활성제를 첨가하여 pH 9~10.5의 희석액을 만들고(S3), 이온변화된 계면활성제 희석액에 상기 xℓ의 담수에 대한 3~7의 용적부를 갖는 절삭유 원액을 혼합하여 절삭유 희석액을 만든다(S5).

여기에서, 담수 1ℓ당 0.8~1.2g의 계면활성제를 첨가하는 이유로서, 0.8g미만의 계면활성제를 첨가하였을 경우에 절삭유 희석액의 pH가 9미만이 되고, 1.2g을 초과하는 계면활성제를 첨가하였을 경우에는 pH 10.5를 초과하기 때문에, 초기 절삭유 pH 9~10.5의 범위 미만이거나 초과함으로써, 바람직하지 않는 절삭유 희석액이 된다. 그리고, 3~7의 용적부를 가지는 절삭유 원액을 첨가하는 이유는 3미만의 용적부를 가지는 절삭유 원액을 희석하였을 때에는 절삭유의 윤활성이 불량하고, 7의 용적부를 초과하는 절삭유 원액을 희석하였을 때에는 부패방지 효과에 비해 제조단가가 높기 때문이다.

한편, 첨가되는 계면활성제는 알코올계 비이온 또는 지방산계 음이온 성분을 함유하며, 이런 계면활성제를 첨가하는 이유는 담수가 배관을 부식시키고 배관의 부식에 의해 발생하는 녹물에 의해 담수가 pH 7이하로 낮아지기 때문에 인위적으로 이온변화를 pH 9이상으로 높여 각종 세균(부패균, 대장균, 효모균 혐기성 박테리아, 이질균, 결핵균, 폐렴균, 기타 균)들이 서식하기에 부적합한 환경을 조성하기 위해서이다.

앞에서 설명한 바와 같은 가장 양호한 절삭유 희석액의 희석비율을 찾기 위해 다양한 혼합비율로 담수와 절삭유 및 계면활성제를 혼합한 후에 그 절삭유 희석액의 pH를 측정하였으며, 그러한 데이터를 표 1에 나타냈다.

절삭유 희석액의 pH 측정방법은 비색법으로 측정하였으며, 절삭유 희석액의 색상이 청색으로 되는 pH 9~10.5이였을 때에 가장 양호한 절삭유 희석액의 pH를 가진다.

표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 14에서는 10~140g의 계면활성제를 100ℓ의 담수에 희석하고 5ℓ의 절삭유 원액을 혼합한 절삭유 희석액을 비색법으로 측정하였고, 실시예 15 내지 19에서는 100g의 계면활성제를 100ℓ의 담수에 희석하고 1~9ℓ의 절삭유 원액을 혼합 희석한 절삭유 희석액을 비색법으로 측정하였다.

실시예 1 내지 14에서와 같이, 계면활성제 10~70g을 담수 100ℓ에 희석한 절삭유 희석액은 그 pH가 8.8이하로서, 비색법을 이용하여 측정된 절삭유 희석액의 색상은 변화하지 않거나 연청색을 나타냈으며, 80~120g을 담수 100ℓ에 희석한 절삭유 희석액은 그 pH가 9~10.5로서, 절삭유 희석액의 색상이 청색으로 변화하였다. 그리고, 130~140g의 계면활성제를 첨가하여 희석한 절삭유 희석액은 그 색상이 진청색으로 변화하여 pH가 11이상임을 알 수 있었다.

한편, 실시예 15 내지 19에서는 100g의 계면활성제를 100ℓ의 담수에 희석하고 1~9ℓ의 절삭유 원액을 혼합 희석한 절삭유 희석액을 비색법으로 측정하였으며, 그 결과, 1ℓ의 절삭유 원액을 첨가하였을 경우에는 절삭유 희석액의 윤활성이 불량하며, 3~9ℓ의 절삭유 원액을 첨가하였을 경우에 절삭유 희석액의 색상은 청색을 나타냈다. 따라서, 3~9ℓ의 절삭유 원액을 첨가하는 것이 바람직하지만, 9ℓ의 절삭유 원액을 첨가한 절삭유 희석액의 절삭유 윤활성 및 세균 수는 3~7ℓ의 절삭유 원액을 첨가한 절삭유 희석액과 그 효과면에서 별 차이가 없었으며, 고가의 절삭유 원액을 다량 첨가함에 따라 절삭유 희석액의 제조비용이 많이 소요된다.

한편, 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 8~12 및 실시예 16~18과 같이 제조된 절삭유 희석액을 보충하는 방법은 기존에 사용되고 있던 절삭유를 저장하는 주탱크에 주입하여 절삭유 희석액을 보충한다. 사용된 절삭유에 보충된 실시예 8~12 및 실시예 16~18의 절삭유 희석액은 그 pH가 9~10.5로서, 동일한 pH범위를 가지는 초기 절삭유 또는 사용중에 있는 절삭유에 보충하더라도 절삭유의 pH를 동일하게 유지하거나 높이므로써, 절삭유에 세균이 서식하는 것을 억제한다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 절삭유 희석액과 그 희석방법 및 절삭유 보충방법은 pH 9~10.5의 절삭유 희석액을 초기 절삭유 혹은 사용중에 있는 절삭유에 보충하므로써, 절삭유 내부에 세균이 서식하는 것을 억제하여 절삭유의 부패를 방지할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 절삭유 희석액과 그 희석방법 및 절삭유 보충방법은 담수와 절삭유 원액 및 계면활성제 중에서 상대적으로 단가가 비싼 절삭유 원액의 혼합비율을 최소화하면서도 윤활성을 확보할 수 있는 절삭유 희석비율을 가지므로, 절삭유 희석액의 생산원가를 절감할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 절삭유 희석액과 그 희석방법 및 절삭유 보충방법은 절삭유의 수명연장과 교체회수를 줄이며 절삭유의 부패를 방지할 수 있어, 폐유에 의한 환경오염을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 절삭유 희석액과 그 희석방법 및 절삭유 보충방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (4)

1. 피가공물과 절삭공구에 분사되어 마찰열을 흡수하고 가공이 원활하게 이루어지도록 윤활작용하는 절삭유 희석액에 있어서,

   담수와;

   상기 담수의 1리터(ℓ)당 0.8~1.2그램(g)의 비율을 가지며, 알코올계 비이온 혹은 지방산계 음이온 성분을 함유한 약 알칼리성 계면활성제 및;

   상기 담수의 부피에 대하여 3~7의 용적부를 갖는 절삭유 원액을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭유 희석액.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 절삭유 희석액은 pH 9~10.5인 것을 특징으로 하는 절삭유 희석액.
3. 피가공물과 절삭공구에 분사되어 마찰열을 흡수하고 가공이 원활하게 이루어지도록 윤활역할을 수행하는 절삭유 원액에 담수를 혼합하여 희석하는 절삭유 희석방법에 있어서,

   알코올계 비이온 혹은 지방산계 음이온 성분을 함유한 계면활성제를 상기 담수의 리터(ℓ)당 0.8~1.2그램(g)의 비율로 상기 담수에 첨가하여 희석하는 단계와,

   상기 계면활성제와 담수가 혼합된 희석액에 절삭유 원액을 상기 담수의 부피에 대하여 3~7의 용적부로 첨가하여 상기 절삭유 원액을 희석하는 단계를 포함하는것을 특징으로 하는 절삭유 희석방법.
4. 담수와 절삭유 원액 및 계면활성제가 혼합된 절삭유를 보충하는 방법에 있어서,

   알코올계 비이온 혹은 지방산계 음이온 성분을 함유한 계면활성제를 상기 담수의 리터(ℓ)당 0.8~1.2그램(g)의 비율로 상기 담수에 첨가하여 희석하는 단계와,

   상기 계면활성제와 담수가 혼합된 희석액에 절삭유 원액을 상기 담수의 부피에 대하여 3~7의 용적부로 첨가하여 상기 절삭유 원액을 희석하는 단계 및,

   상기 절삭유 원액과 담수 및 계면활성제가 혼합된 절삭유 희석액을 절삭유 저장조에 투입하여 보충하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭유 보충방법.