KR20040012356A

KR20040012356A - 알칼리 세정제 조성물

Info

Publication number: KR20040012356A
Application number: KR1020020045901A
Authority: KR
Inventors: 박성은; 김동일; 김태성; 윤여경
Original assignee: 주식회사 엘지생활건강
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-02-11

Abstract

본 발명은 알칼리 세정제 조성물에 관한 것으로, 특히 킬레이트제로 EDTA계 아미노산형 화합물 1 내지 10 중량%를 포함하여 금속류 정밀부품의 오일 및 먼지(불용분)의 제거에 효과적인 알칼리 세정제 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 조성물은 저온에서의 상안정성이 우수할 뿐만 아니라, 3 %의 저농도 희석용액에서도 완전 탈지 시간을 단축시키고 오일노화에 대한 우수한 탈지력을 나타내어 세정액 사용기간을 증가시킬 수 있다. 또한 일정온도 이상에서 기포발생을 최소화시켜 작업의 편의성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

알칼리 세정제 조성물 {ALKALI DETERGENT COMPOSITION}

본 발명은 알칼리 세정제 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저온에서의 상안정성이 우수하며, 3 %의 저농도 희석용액에서도 완전 탈지 시간을 단축시키고 오일노화에 대한 우수한 탈지력을 나타내어 세정액 사용기간을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 일정온도 이상에서 기포발생을 최소화시켜 작업의 편의성을 증대시킬 수 있는 알칼리 세정제 조성물에 관한 것이다.

공업용으로 사용되는 금속부품들은 가공공정에서 그리이스, 광물유, 압연유, 절삭유, 방청유, 및 금속가루 등의 여러 이물질이 혼입되어 있다. 이러한 이물질들은 금속부품을 이용한 완제품의 조립 이전에 완벽하게 제거되어야 하며, 이물질의 제거가 충분히 이루어지지 않았을 경우에는 여러 가지 문제점을 야기시킬 수 있다.

종래에는 정밀금속부품에 부착된 유기물 및 무기물로 구성된 오염을 제거하기 위하여 CFC(염화불소탄소, chlorofluoro-carbon) 및 유기염소계를 사용하였다. CFC, 유기염소계 등은 독성이 없고, 화학적 안정성 및 열역학적인 특성이 우수하여 전 산업에 걸쳐 널리 사용되어 왔다.

그러나, 최근 CFC-113, 1.1.1-TCE(1.1.1-trichloroethylene) 등이 환경유해물질로 규제대상이 되고 있으며, 기타 염소계 용제도 독성과 악취 등의 문제로 사용규제가 활발하게 진행되고 있어 탄화수소계 및 수계대체가 절실히 요구되고 있다.

CFC-113, 1.1.1-TCE, 퍼클로로에틸렌(perchloroethylene), 메틸렌 클로라이드(methylene chloride), 1.1.2-TCE(1.1.2-trichloroethane) 등의 염소계 용제는 우수한 건조성으로 공정을 단축시키고 세정력이 우수하며, 불연성, 낮은 표면장력 등의 특성으로 인해 완벽한 산업용 세정제로 널리 사용되어 왔다. 그러나 CFC-113, 1.1.1-TCE, 퍼클로로에틸렌 등은 단일결합을 이루고 있으며 결합력이 강해 대기 중에서는 분해가 어려울 뿐만 아니라, 오존층에 도달하여 자외선과 작용함으로써 해리된 염소가 오존과 반응하여 7~20 년의 수명으로 지속적인 오존층 파괴를 일으킨다. 또한, 메틸렌 클로라이드, 1.1.2-트리클로로에탄은 독성, 발암성, 작업환경저하 등의 문제가 있다. 상기와 같은 이유로, CFC-113 및 1.1.1-TCE는 1995년 이후 생산 및 사용이 금지되었고, 이 물질들을 포함하는 염소계 세정제의 대체 세정제에 대한 연구가 지속적으로 진행되고 있다.

CFC 및 유기염소계를 대체할 세정제로 오존층 파괴의 위험이 없는 수계 세정제가 대두되었다. 일반적으로 수계 세정제는 알칼리 빌더, 계면활성제, 및 킬레이트제를 주성분으로 포함한다. 상기 알칼리 빌더는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 오르트 규산나트륨, 메타 규산나트륨, 인산 나트륨, 또는 수산화 나트륨 등을 사용할 수 있으며, 상기 알칼리 빌더와 동물유 및 유지의 비누화 반응을 통하여 이물질 제거하게 된다.

상기 계면활성제는 이물질에 대해 침투작용, 유화작용, 분산작용 등을 통해 이물질을 제거하는데 사용되며, 비이온성 계면활성제를 단독으로 사용하거나, 또는 비이온과 음이온 계면활성제를 병용하여 사용하고 있다.

또한 상기 킬레이트제는 음이온 계면활성제가 공업용수 중의 칼슘, 마그네슘 등의 경수 성분에 의해 계면활성작용이 저하되는 것을 방지하고, 금속부품의 가공공정에서 발생하는 금속분의 제거하기 위해 사용한다.

그러나, 상기와 같은 종래 알칼리 세정제는 무기물과 비이온 계면활성제를 이용하여 일액형의 수용액을 제조할 때 고농도의 무기물의 염석작용에 의해 상분리가 일어난다는 문제점이 있다. 상기 염석작용에 의한 상분리를 방지하기 위하여 분말 또는 무기물과 계면활성제를 나누어 판매 사용하는 방법을 사용하거나, 무기물과 계면활성제를 소량 함유하는 방법을 사용하고 있다. 그러나, 무기물과 계면활성제를 소량 함유할 경우 세정액의 안정성은 확보할 수 있지만, 세정력 및 지속력이 떨어지는 단점이 있다.

따라서, 저온에서의 상안정성이 우수하고, 동시에 세정력 및 세정지속력이 우수한 알칼리 세정제에 대한 연구가 더욱 필요한 실정이다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 저온에서의 상안정성이 우수하고, 동시에 세정력 및 세정지속력이 우수한 알칼리 세정제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 3 %의 저농도 희석용액에서도 완전 탈지 시간을 단축시키고 오일노화에 대한 우수한 탈지력을 나타내어 세정액 사용기간을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 일정온도 이상에서 기포발생을 최소화시켜 작업의 편의성을 현저히 증대시킬 수 있는 알칼리 세정제 조성물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 킬레이트제로 EDTA계 아미노산형 화합물 1 내지 10 중량%를 포함하는 알칼리 세정제 조성물을 제공한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명자들은 알칼리 세정제 조성물에 킬레이트제로 EDTA계 아미노산형 화합물 1 내지 10 중량%를 사용한 결과, 저온에서의 상안정성이 우수하고, 동시에 세정력 및 세정지속력이 우수함을 발견하고, 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 알칼리 세정제 조성물은 킬레이트제로 EDTA계 아미노산형 화합물 1 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명은 알칼리 빌더 10 내지 35 중량%, 킬레이트제로 EDTA계 아미노산형 화합물 1 내지 10 중량%, 비이온 계면활성제 0.5 내지 20 중량%, 가용화제 5 내지 25 중량%, 소포제 0.005 내지 5 중량%, 및 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 사용할 수 있는 상기 EDTA계 아미노산형 화합물은 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA; ethylenediaminetetraacetic acid), EDTA·2Na, 또는 EDTA·4Na 등을 사용할 수 있다. 또한 상기 EDTA계 아미노산형 화합물과 함께 킬레이트제로 피로소디움 포스페이트, 데트라소디움 포스페이트, 트리포리소디움 포스페이트, 또는 헥사메카소디움 포스페이트 등의 중합인산염류를 추가로 포함할 수 있다. 상기 EDTA계 아미노산형 화합물 및 중합인산염류는 알칼리 세정제 조성물에 1 내지 15 중량%로 포함되는 것이 좋다.

상기 킬레이트제인 EDTA계 아미노산형 화합물은 세정제 조성물에 1 내지 10 중량%로 사용되는 것이 바람직하다. 상기 EDTA계 아미노산형 화합물의 함량이 1 중량% 미만일 경우에는 세정력이 현저히 감소하며, 10 중량%를 초과할 경우에는 사용량에 따른 세정력 증가 효과가 없다는 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 알칼리 빌더는 메타 규산소다, 올소 규산소다, 또는 메타 포타슘 실리케이트 등의 침투성이 우수한 규산소다염류를 사용할 수 있다. 또한 상기 규산소다염류의 알칼리도 증가를 위하여 소디움 포스페이트, 가성소다, 탄산소다 등을 추가로 사용할 수 있다.

상기 알칼리 빌더는 세정제 조성물에 10 내지 35 중량%로 사용되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 10 중량% 미만일 경우에는 3% 희석용액에서 초기 세정력은 나타나지만, 오일노화 10,000 ppm 이상에서(세정용액에 오일이 10,000 ppm 이상의 농도로 오염되어 있는 상태) 세정력이 현저히 저하된다는 문제점이 있으며, 35 중량%를 초과할 경우에는 상안정성에 악영향을 미친다는 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 비이온 계면활성제는 유성 오염을 제거하기 위하여 사용되며, 하기 화학식 1의 화합물, 하기 화학식 2의 화합물, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 화합물을 사용할 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1의 식에서,

m은 5 내지 21의 정수이고, n은 1 내지 10의 정수이다.

[화학식 2]

상기 화학식 2의 식에서,

a, b, 및 c는 각각 독립적으로 1 내지 15의 정수이다.

상기 화학식 1, 및 화학식 2로 표시되는 화합물로는 폴리옥시알킬렌 알킬 에테르, 폴리옥시알킬렌 알킬 페닐에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 옥틸에테르, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 블록공중합체, 폴리에틸렌 글리콜 지방산 에스테르, 또는 폴리옥시에틸렌 솔비탄 지방산 에스테 등이 있다. 특히, 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 옥틸에테르, 및 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 블록공중합체로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 비이온 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 비이온성 계면활성제는 세정제 조성물에 0.5 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 0.5 중량% 미만일 경우에는 세정력이 저하되며, 20 중량%를 초과할 경우에는 상안정성을 유지하기 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 가용화제는 무기물 및 계면활성제를 안정한 상태로 유지시키는 역할을 하며, 하기 화학식 3, 하기 화학식 4, 및 하기 화학식 5로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 화합물을 사용할 수 있다.

[화학식 3]

상기 화학식 3의 식에서,

M은 K, Na, 또는 Li이고,

p는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이다.

[화학식 4]

상기 화학식 4의 식에서,

M은 각각 독립적으로 K, Na, 또는 Li이고,

q는 각각 독립적으로 1 내지 20의 정수이다.

[화학식 5]

상기 화학식 5의 식에서,

M은 각각 독립적으로 수소, 알칼리 금속, 또는 암모니아이고,

r, 및 s는 각각 독립적으로, 1 내지 10의 정수이고,

r과 s의 합은 10 내지 15의 정수이다.

상기 화학식 3, 화학식 4, 또는 화학식 5로 표시되는 화합물로는 소디움벤젠 술폰산염, 소디움톨루엔 술폰산염, 소디움자일렌 술폰산염, 디카르복실산, 또는 알킬디아릴옥사이드 디술폰산염 등이 있다. 상기 가용화제는 단독, 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 가용화제는 세정제 조성물에 5 내지 25 중량%로 포함되는 것이 바람직함, 그 함량이 5 중량% 미만일 경우에는 세정제의 상안정성 유지효과가 미미하며, 25 중량%를 초과할 경우에는 사용량에 따른 효과가 미미한 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 소포제는 기포발생을 억제하는 역할을 하며, 실리콘 오일류 또는 하기 화학식 6으로 표시되는 실리콘 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다.

[화학식 6]

상기 화학식 6의 식에서,

Me는 메틸, R은 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬이고,

EO는 에틸렌 옥사이드이고,

PO는 프로필렌 옥사이드이고,

x, 및 y는 각각 독립적으로 1 내지 20의 정수이고,

k, 및l은 각각 독립적으로 1 내지 30의 정수이다.

상기 소포제는 실리콘 오일류, 또는 실리콘 공중합체를 단독, 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 세정제 조성물에 0.005 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 0.005 중량% 미만일 경우에는 기포발생 억제 효과가 미미하며, 5 중량%를 초과할 경우에는 사용량에 따른 효과가 미미하다는 문제점이 있다.

또한 본 발명의 알칼리 세정제 조성물은 잔량의 물을 포함한다.

본 발명의 알칼리 세정제 조성물에 포함되는 성분 중에서 알칼리 빌더, 킬레이트제, 및 비이온 계면활성제는 세정제의 세정력에 직접적인 영향을 주는 성분이며, 가용화제 및 소포제는 세정제의 상안정성 및 기포발생을 억제하여 작업 편의성을 제공하는 성분이다.

따라서, 본 발명의 알칼리 세정제 조성물의 각 성분들은 적절한 배합비로 포함되어야 하며, 특히 하기 수학식을 만족하는 배합비로 포함되는 것이 바람직하다.

[수학식]

상기 수학식에서 α의 값이 1 미만일 경우에는 세정제의 세정력이 저하되며, α의 값이 10을 초과할 경우에는 상안정성이 저하되고, 기포발생이 많아지는 문제점이 있다.

본 발명의 알칼리 세정제 조성물은 금속류 정밀부품의 오일, 및 먼지(불용분)의 제거에 효과적일 뿐만 아니라, 3 %의 저농도 희석용액에서도 오일노화 10,000 ppm 이상에서(세정용액에 오일이 10,000 ppm 이상의 농도로 오염되어 있는 상태) 우수한 탈지력을 나타낼 수 있는 효과가 있다. 또한 일정온도 이상에서 기포발생이 거의 없어 스프레이 방법을 이용한 부품의 세정에서 작업성이 우수한 효과가 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1

알칼리 빌더로 메타규산소다 10 중량%, 수산화칼륨 3 중량%, 및 탄산칼륨 7 중량%, 킬레이트제로 글루콘산나트륨 2 중량%, EDTA·4Na 3 중량%, 및 피로인산소다 5 중량%, 계면활성제로 폴리옥시에티렌 옥틸페닐 에테르에 에틸렌 옥사이드 8몰을 부가한 화합물(OP-8) 2 중량%, 및 에틸렌 옥사이드-프로필렌 옥사이드 블록 공중합체(EO-PO 블록 공중합체) 1 중량%, 가용화제로 소디움자일렌 술폰산염 3 중량%, 디카르복실산 5 중량%, 및 알킬디페닐 옥사이드 디술폰산염 3 중량%, 소포제로 실리콘 오일 0.02 중량%, 실리콘 공중합체 0.01 중량%, 및 잔량의 물을 투명액상이 될 때까지 교반하여 알칼리 세정제를 제조하였다.

실시예 2~3, 및 비교예 1~2

상기 실시예 1에서 하기 표 1과 같은 성분과 조성비를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 알칼리 세정제를 제조하였다. 하기 표 1의 단위는 중량%이다.

구분	실시예	비교예
구분	1	2	3	1	2
알칼리 빌더	메타규산소다	10	10	10	10	2
	수산화칼륨	3	1	3	3	2
	탄산칼륨	7	10	7	7	1
킬레이트제	클루콘산나트륨	2	-	2	2	-
	EDTA·4Na	3	5	3	-	0.5
	피로인산소다	5	5	5	5	1
계면활성제	OP-8¹	2	2	-	2	-
	OP-10²	-	-	2	-	2
	EO-PO 블록 공중합체³	1	1	1	1	1
가용화제	소디움자일렌 술폰산염	3	3	-	3	5
	디카르복실산	5	5	5	5	5
	알킬디페닐옥사이드디술폰산염	3	-	3	3	-
소포제	실리콘 오일	0.01	0.02	-	0.02	0.02
소포제	실리콘 공중합체	0.01	-	0.02	-	-
물	잔량	잔량	잔량	잔량	잔량
[주] 1.- 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐 에테르에 에틸렌 옥사이드 8몰을 부가한 화합물2.- 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐 에테르에 에틸렌 옥사이드 10몰을 부가한화합물3.- 에틸렌 옥사이드-프로필렌 옥사이드 블록 공중합체

실험예

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에서 제조한 알칼리 세정제를 이용하여 하기와 같은 방법으로 물성을 측정한 후, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

ㄱ) 노화성 - 실시예 1 내지 3, 및 비교예 1 내지 2에서 제조한 세정제를 3%로 희석시킨 용액 1 L에 오일(한국 하우톤 Clean-420) 10 mL(10,000 ppm), 15 mL(15,000 ppm)로 각각 강제로 넣은 후, 초음파로 실온에서 1 분간 시편을 처리한 후 물퍼짐의 면적을 육안으로 판단하여 측정하였다.

ㄴ) 저온안정성 - 세정제를 －15 ℃에서 30 일간 저장하였을 때 원액의 빙결 및 상분리 현상을 관찰하여 측정하였다.

ㄷ) 100% 탈지에 소요되는 시간 - 실시예 1 내지 3, 및 비교예 1 내지 2에서 제조한 세정제를 3%로 희석시킨 용액에 금속시편(7㎝×12㎝×2㎜)을 담그고 실온에서 초음파 세정 작업 후, 수세하고 물퍼짐성이 100%일 때까지의 처리시간을 측정하였다.

구분	실시예	비교예
구분	1	2	3	1	2
노화성	10,000 ppm	100 %	100 %	100 %	70 %	60 %
노화성	15,000 ppm	98 %	98 %	98 %	60 %	50 %
저온 안정성	좋음	좋음	좋음	좋음	좋음
100% 탈지에 소요되는 시간	25 초	20 초	20 초	150 초	250 초

상기 표 2를 통하여, 본 발명에 따라 킬레이트제로 EDTA계 아미노산형 화합물을 포함하는 실시예 1 내지 3의 알칼리 세정제는 비교예 1 또는 2의 세정제와 비교하여 저온에서 안정성이 우수하며, 3%의 저농도 세정액에서도 완전탈지(100 % 탈지) 시간을 현저히 단축시킴을 확인할 수 있었다. 또한, 본 발명에 따른 실시예 1내지 3의 알칼리 세정제의 오일노화 10,000 ppm, 및 15,000 rpm에서 노화성이 우수함을 알 수 있었으며, 특히 오일노화 10,000 ppm까지 100 % 탈지력을 나타냄을 확인할 수 있었다.

본 발명의 알칼리 세정제 조성물은 금속류 정밀부품의 오일, 및 먼지(불용분)의 제거에 효과적일 뿐만 아니라, 3 %의 저농도 희석용액에서도 오일노화 10,000 ppm 이상에서(세정용액에 오일이 10,000 ppm 이상의 농도로 오염되어 있는 상태) 우수한 탈지력을 나타낼 수 있다. 또한 일정온도 이상에서 기포발생이 거의 없어 스프레이 방법을 이용한 부품의 세정에서 작업성이 우수한 효과가 있다.

Claims

킬레이트제로 EDTA계 아미노산형 화합물 1 내지 10 중량%를 포함하는 알칼리 세정제 조성물.
제1항에 있어서,

상기 알칼리 세정제 조성물이

a) 알칼리 빌더 10 내지 35 중량%;

b) 킬레이트제로 EDTA계 아미노산형 화합물 1 내지 10 중량%;

c) 비이온 계면활성제 0.5 내지 20 중량%;

d) 가용화제 5 내지 25 중량%;

e) 소포제 0.005 내지 5 중량%; 및

f) 잔량의 물

을 포함하는 알칼리 세정제 조성물.
제1항에 있어서,

상기 EDTA계 아미노산형 화합물이 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA; ethylene diamine tetra acetic acid), EDTA·2Na, 및 EDTA·4Na로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 알칼리 세정제 조성물.
제1항에 있어서,

상기 알칼리 세정제 조성물이 킬레이트제로 피로소디움 포스페이트, 데트라소디움 포스페이트, 트리포리소디움 포스페이트, 및 헥사메카소디움 포스페이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 중합인산염류 화합물을 포함하는 알칼리 세정제 조성물.
제4항에 있어서,

상기 알칼리 세정제 조성물이 킬레이트제로 EDTA계 아미노산형 화합물 및 중합인산염류 화합물 1 내지 15 중량%를 포함하는 알칼리 세정제 조성물.
제2항에 있어서,

상기 알칼리 빌더가 메타 규산소다, 올소 규산소다, 및 메타 포타슘 실리케이트로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 화합물;

상기 비이온 계면활성제가 폴리옥시알킬렌 알킬 에테르, 폴리옥시알킬렌 알킬 페닐에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 옥틸에테르, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 블록공중합체, 폴리에틸렌 글리콜 지방산 에스테르, 및 폴리옥시에틸렌 솔비탄 지방산 에스테로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 화합물;

상기 가용화제가 소디움벤젠 술폰산염, 소디움톨루엔 술폰산염, 소디움자일렌 술폰산염, 디카르복실산, 및 알킬디아릴옥사이드 디술폰산염으로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 화합물;

상기 소포제가 실리콘 오일 또는 실리콘 공중합체

인 알칼리 세정제 조성물.
제2항에 있어서,

상기 알칼리 세정제 조성물이

을 만족하는 알칼리 세정제 조성물.