KR20050083156A - 수용성 이형제 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 거푸집이나 몰드(Mold)를 사용하여 제조하는 콘크리트 제품을 용이하게 탈 형 시키기 위한 이형제에 관한 것으로서, 기존의 사용되는 유성타입의 이형제를 대체하고 수용성 이형제의 단점을 보완하여 제품의 성능을 향상시킨 이형제의 제조 방법으로, 좀더 구체적으로는 콩기름(Soybean oil)과 폐 절연유를 일정 비율로 혼합하고 유동 파라핀( Paraffin liquid )을 첨가하여 윤활성을 보완한 오일을 기본으로 하며, 첨가제를 투입하여 유화상태와 분산성 등을 개선시켜 콘크리트의 탈형을 용이하게 만든 수용성 이형제의 제조방법이다.

Description

수용성 이형제 제조방법 {Method of manufacturing emulsified release agent}

본 발명은 콘크리트 제품의 제조과정에서 많이 사용되는 거푸집 및 수로(水路)관 제작을 위한 형틀( Mold )에 적용 가능한 수용성 이형제에 관한 것이다.

콘크리트 제품 생산을 위한 이형제의 선택과 사용 방법, 이형제의 비용은 그동안 거의 무시되고 있었다고 해도 과언이 아닐 정도로 관심 밖의 문제였다.

그러나 최근의 유가의 대폭적인 인상과 앞으로도 계속될 인상추세에 비추어서 이 형제 비용은 무시할 수 없을 만큼 커진 게 사실이며, 더구나 심화 되어 가는 판매 경쟁 때문에 콘크리트 품질 관리란 문제가 강조되면서부터 더욱 이형제의 올바른 선택과 사용방법에 대한 관심이 고조되고 있는 것이 사실이다.

종래의 콘크리트 제품의 제조를 위한 이형제는 주로 석유류 (휘발유, 등유, 경유, 솔벤트유)에다 적당량의 송진( Pine resin) 등을 용해시켜 제조, 사용하여 왔다.

일정한 형태를 가진 콘크리트 제품을 제조하기 위해서는 거푸집이나 형틀( Mold )의 존재가 있어야 하고 콘크리트 이형제는 거푸집이나 형틀( Mold )에 도포 되고 난 후, 피막을 형성함으로써 콘크리트가 거푸집이나 형틀( Mold )에 직접 닿지 않도록 하는 작용을 한다.

상기와 같이 송진 등을 석유류에 녹여서 사용하는 경우에는 화재의 위험성은 물론 기름사용에 따른 취급자의 기름독 등 피부병 유발의 가능성이 컸으며 일일이 송진을 분쇄시켜 용해시키고 가열하는데 따른 작업성도 문제가 되었다.

특히 에너지로 사용할 수 있는 석유류를 단지 송진 등을 용해시키기 위한 용매로 사용하여 에너지 절약적인 측면에서도 바람직하지 못할 뿐더러 고유가 시대에 즈음한 기업 원가 측면에서도 非 경제적이었다.

또한, 기름에 의한 환경오염의 문제도 간과할 수 없어서 점차 수용성 타입의 이 형제로 대체되는 추세에 있다.

수용성 이형제는 유성 이형제보다 원가 면에서 저렴하고 기름 사용으로 인한 현장 인원의 피부병을 예방할 수 있으며, 현장의 생산 여건에 맞춰서 적당량의 물로 쉽게 희석하여 사용할 수 있기 때문에 농도 조절이 쉬운 장점이 있는 반면에 탈 형 능력이 떨어지고 유성 이형제보다 거푸집이나 형틀( Mold )에 콘크리트 잔분 등에 의한 오염으로 인해 자주 세척을 해주어야 하는 단점이 있다.

이에 본 발명에서는 기존의 유성 이형제를 대체하고 있는 수용성 이형제의 윤활성과 콘크리트 잔분에 의한 오염이라는 단점을 보완하여 품질을 향상시킨 수용성 이 형제를 개발하고자 하였다.

식물성 오일인 콩기름( Soybean oil )과 폐 절연유를 혼합하고 윤활성을 보완하고자 유동 파라핀(Paraffin liquid)을 첨가한 오일을 기본 오일로 사용하고 분산제(Wetting and dispersing additive )와 이형제의 표면장력을 낮추기 위한 Lebelling agent 를 첨가한 후, 이를 계면활성제를 사용하여 물에 유화시킨 수용성 타입의 이형제에 관한 특허로서, 콘크리트 제품 생산을 위한 거푸집 및 수로(水路)관 제작을 위한 형틀( Mold )에 적용 가능한 수용성 이형제를 만들고자 하였다.

일반 거푸집과 수로(水路)관 제작을 위한 형틀( Mold )에 있어 이형제의 작용원리는 같으나, 콘크리트를 제조하는 방법에 있어서는 차이점이 있다.

거푸집의 경우, 건축물과 터널 공사 등에 널리 사용되는데 일반적으로 상온 양생이 주를 이루고 있는 반면, 수로(水路)관 제작에 있어서는 증기양생을 통해 콘크리트 양생 시간을 단축하고 형틀에 진동을 주어 탈 형이 좀더 쉽게 되도록 하고 있다.

수로(水路)관 콘크리트의 경우, 증기 양생으로 인해 수용성 이형제 사용에 있어서 상대적으로 거푸집의 경우보다 콘크리트 잔분에 의한 오염 등 까다로운 측면이 있다.

그러나 기본적인 이형제의 물성은 이형제의 윤활성과 유화상태에 따른 오일 입자의 크기 및 분산성에 기인한다고 할 수 있다.

이에 본 발명이 이루고자 하는 것은 콩기름(Soybean oil)과 더불어 폐 절연유를 일정부분 사용하여 자원 재생에 도움이 되고 비싼 석유류 대신 물을 사용하여 제조비용을 절감하고 환경오염을 방지할 수 있는 장점이 있는 수용성 이형제를 개발함과 동시에, 유동 파라핀과 첨가제를 투입하여 기존의 수용성 이형제가 갖고 있는 단점인 윤활성을 보완하고 유화 상태 및 분산성을 개선한 이형제를 제조하는 것이다.

본 발명의 구성 및 작용에 대하여 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 오일을 물에 유화시킨 수용성 타입으로, 이 형제에 기본적인 탈형 역할을 담당하는 오일로는 콩기름( Soybean oil )과 폐 절연유 그리고 윤활성을 보강하는 목적인 유동 파라핀( Paraffin liquid )을 혼합하여 사용하였다.

일반적으로 이형제로 사용하는 오일의 경우, 점도가 낮을수록 유화상태 및 분산성 등에 유리한 면이 있고 좋은 이형효과를 나타내는 것으로 알려져 있다.

식물성 오일인 콩기름은 점도가 낮아 이형제의 물성에 적합하고, 폐 절연유는 변압기에 사용되고 난 오일을 침전 등의 정제과정을 거친 것으로 일반적인 폐유에 비해 상대적으로 일정한 제품 물성을 기대할 수 있고 가격 적인 측면에서 유리한 면이 있다.

여기에 유성타입의 이형제보다 수용성 이형제는 윤활성이 상대적으로 떨어지므로, 이를 보완하기 위해 유동 파라핀( Paraffin liquid )을 첨가하여 사용하 였다 .

이렇게 혼합 사용하는 경우, 폐 절연유의 사용으로 제조 비용을 낮추고 자원 재활용이라는 효과를 얻을 수 있고, 폐 절연유 단독으로 사용했을 때보다 콩기름과 유동 파라핀( Paraffin liquid )을 혼합 사용함으로써, 폐 절연유가 갖고 있는 물성을 어느 정도 일정하게 유지하고 최종 제품의 윤활성 및 분산성을 개선할 수가 있었다.

상기 오일을 유화하는 과정에서 Iso - propyl alcohol 과 Ethylene glycol monobutyl ether 를 첨가하여 유화 안정제의 역할과 거품발생을 억제하는 역할을 수행하도록 하였다.

오일을 증류수에 유화시키기 위한 유화제의 경우, HLB 값이 낮은 Polyoxyethylene nonyl phenyl ether 와 Span 계열의 계면활성제를 혼합하여 사용하였다.

상기 유화제의 선택은 유화 과정에서 거품발생의 문제를 우선적으로 고려하였고, 친수성이 강한 유화제를 사용하는 경우에 콘크리트 제품의 제조과정에서 이형제가 콘크리트의 물과 섞이는 경향이 있어, 비 이온계 계면활성제 중에서 HLB 값이 싼 유화제를 기준으로 하였다.

HLB ( Hydrophilic Lipophlic Balance )값이란 계면활성제 분자 중에서 친유성인 부분과 친수성인 부분의 균형을 나타내는 것으로 친유성 유화제는 HLB 가 낮으며, 친수성 유화제는 HLB 가 높게 나타난다. 이 HLB 값은 계면활성제를 선택할 때 매우 유용한 기준이 되고 HLB 값이 10 이하인 경우 친유성이 강하고, 10 이상인 경우 친수성이 강한 것을 나타낸다.

Span 계열의 계면활성제는 콩기름(Soybean oil)과의 성분의 유사성으로 인해 탁월한 효과를 나타내었다.

Span 20( Sorbitan monooleate , HLB 4.3), Span 60( Sorbitan monostearate , HLB 4.7) Span 80(Sorbitan monopalmitate , HLB 6.7)등이 대표적인 것으로 이중 上記 혼합된 오일을 유화시키는 경우, Span 60이 예비 실험을 통해 HLB( Hydrophilic Lipophlic Balance) 값이 10 이하인 친 유성의 Polyoxyethylene nonyl phenyl ether와 혼합 사용하는 것이 상대적으로 유화 상태가 가장 좋은 것으로 나타나 최종 유화제로 선정하였다.

다음으로, 콘크리트 제품에 이형제가 균일한 피막을 형성하여 콘크리트 거푸집이나 형틀(Mold)에 콘크리트 잔분 등에 의한 오염을 줄이기 위한 첨가제로 분산제( Wetting and dispersing additive )와 이형제의 표면장력을 낮추기 위한 Lebelling agent 를 사용하였다.

분산제( Wetting and dispersing additive )로는 Ammounium salt of Carboxalic acid 계열을 사용하였고 Lebelling agent 는 Polysiloxane 계열을 사용하였다.

Lebelling agent 는 일정량 이상이 들어가면 이 형제가 콘크리트의 물과 섞이는 경향이 있어 적정 사용량을 넘지 않도록 주의하였다.

상기의 성분을 포함한 수용성 이형제는 유성 이형제보다 원가 면에서 저렴하고 수용성 이형제가 갖고 있는 단점인 윤활성을 보완하고 유화 상태 및 분산성 등을 개선하여 거푸집이나 형틀을 사용하는 데 있어 작업성을 향상시킬 수가 있었다.

좀더 구체적으로 이형제를 구성하는 각 성분의 함량을 투입되는 질량을 기준으로 기술하면 다음과 같다.

본 발명의 이형제는 콩기름(Soybean oil)과 폐 절연유를 전체 이형제 100을 질량 기준으로 각각 10%에서 30% 범위 내에서 투입하도록 하였다.

이형제의 윤활성을 보완하기 위해 첨가하는 유동 파라핀은 전체 이형제 100을 질량 기준으로 10% 이내에서 투입량을 조절하여, 수용성 이형제에서 콩기름과 폐 절연유와 유동 파라핀을 포함한 전체 오일성분이 70%를 넘지 않도록 하였고 유화상태 및 최종 이형제 제품의 점도 및 기타 물성을 고려하여 오일성분의 투입량을 조절하였다.

안정제의 역할과 거품발생을 억제하는 역할을 수행하는 Iso - propyl alcohol 과 Ethylene glycol monobutyl ether 의 양은 각각 5% 이내에서 유화상태를 보아가면서 결정하였다.

계면활성제는 전체 이형제 100을 질량기준으로 각각 3% 이내에서 유화 상태에 따라 투입량을 조절하였다.

다음으로, 첨가제로 쓰인 분산제( Wetting and dispersing additive )는 Ammounium salt of Carboxalic acid 계열과 Lebelling agent 는 Polysiloxane 계열을 첨가제 비용과 물성을 고려하여 각각 1% 이내에서 투입량을 결정하였다.

이렇게 각각의 성분에 대한 투입량이 결정이 되면 증류수를 투입하여 전체가 질량 기준 100이 되도록 하였다.

이렇게 제조된 수용성 이형제는 콘크리트 제품을 생산하는 작업현장에서 2배에서 5배 범위 내에서 다시 물에 희석하여 사용하는 것을 기준으로 하였다.

이하 실시 예를 통하여 본 발명을 구체적으로 살펴보지만 下記 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

실시 예 1

대두유( Soybean oil )	25
폐 절연유	21
Iso - Propyl alcohol	2.5
Ethylene glycol monobutyl ether	2.5
Polyoxyethylene nonylphenyl ether	1.5
Sorbitan monostearate	1.5
Ammounium salt of Carboxalic acid	0.5
Polysiloxane	0.2
증류수	45.3
Total	100

표 1은 가장 기본적인 수용성 이형제의 배합비의 한 예를 나타낸 것이다.

콩기름(Soybean oil)과 폐 절연유를 미리 혼합하고 첨가제인 분산제( Wetting and dispersing additive )와 Lebelling agent 를 오일에 투입하여 10분 이상 교반 하여 전체가 균일상이 되도록 한다.

Iso - propyl alcohol 과 Ethylene glycol monobutyl ether 는 혼합한 후, HLB 값이 10 이하인 Polyoxyethylene nonylphenyl ether 와 Sorbitan monostearate 를 투입하고 10분 이상 교반 시켜 전체가 균일상이 되도록 한다.

이렇게 준비된 용제와 오일을 10분 이상 교반 하여 충분히 혼합한다.

고체인 Sorbitan monostearate 가 완전히 용해가 되지 않은 상태에서 첨가제인

분산제( Wetting and dispersing additive )와 Lebelling agent 를 혼합하면 서로 응집하는 경우가 있으므로 주의해야 한다.

이렇게 상기 준비된 오일을 증류수에 첨가하여 유화했다.

증류수는 분할 투입하지 않았으며 이때 교반기는 일반적인 교반 모터에 터빈 타잎 의 교반기를 설치하여 유화기로 사용하였고 3000 rpm 으로 고속 교반 하면서 120분 이상 유화시간을 유지하였다.

실시 예 2

대두유( Soybean oil )	20
폐 절연유	21
유동파라핀	5
Iso - Propyl alcohol	2.5
Ethylene glycol monobutyl ether	2.5
Polyoxyethylene nonylphenyl ether	1.5
Sorbitan monostearate	1.5
Ammounium salt of Carboxalic acid	0.5
Polysiloxane	0.2
증류수	45.3
Total	100

표 2는 실시 예 1에서 수용성 이형제의 윤활성을 보완하기 위해 유동파라핀을 첨가한 예이다.

유동파라핀의 첨가로 유화 상태에도 긍정적인 영향을 미쳐 유화제의 양을 줄여서 제조하였다.

기타 제조방법은 실시 예 1의 방법을 그대로 적용하였다.

실시 예 3

대두유( Soybean oil )	20
폐 절연유	21
유동파라핀	5
Iso - Propyl alcohol	2.5
Ethylene glycol monobutyl ether	2.5
Polyoxyethylene nonylphenyl ether	1.5
Sorbitan monostearate	1.5
Ammounium salt of Carboxalic acid	0.5
Polysiloxane	0.2
초기 증류수 투입량	30
후 첨 증류수 투입량	15.3
Total	100

표 3은 유화상태를 개선하기 위해 실시 예 2에서 증류수를 분할 투입 하였고 기타 제조방법은 실시 예 1의 방법을 그대로 적용하였다.

이렇게 제조된 수용성 이형제의 오일 입자의 크기와 분포를 Particle analyzer 를 사용하여 분석한 결과, 전형적인 가우스 분포도를 나타내었고 평균 입자크기 2-3 μm의 우수한 유화상태를 나타냄을 알 수 있었다. (도 1 참조)

전술한 바와 같이, 본 발명은 기존의 수용성 이형제의 단점인 윤활성을 보완하고 유화 상태 및 분산성 등을 개선한 이형제로서 , 일반 거푸집과 수로(水路)관 제작을 위한 형틀(Mold)을 이용하여 콘크리트 제품을 제조하는데 탁월한 이형 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 수용성 이형제의 오일 입자의 크기와 분포를 Particle analyzer 를 사용하여 분석한 결과이다.

Claims (2)

1. 콩기름(Soybean oil)과 폐 절연유를 전체 이형제 100을 질량 기준으로 각각 10%에서 30% 범위 내에서 함량을 조절하고, 이형제의 윤활성을 보완하기 위해 유동 파라핀(Paraffin liquid)을 10% 이내에서 첨가한 오일을 물에 유화한 수용성 타입의 이형제의 제조 방법
2. 용제인 Iso - propyl alcohol 과 Ethylene glycol monobutyl ether 의 양을 각각 5% 이내에서 혼합한 후, Sorbitan monostearate 와 HLB 값이 10 이하인 Polyoxyethylene nonylphenyl ether 를 각각 3% 이내에서 유화상태에 따라 투입량을 조절하여 용제에 첨가하고, Wetting and dispersing additive 로서 Ammounium salt of Carboxylic acid 계열과 Lebelling agent 로서 Polysiloxane 계열을 각각 1% 이내에서 상기 청구항 1의 오일에 첨가한 후, 용제와 오일을 혼합하여 물에 유화한 수용성 타입의 이형제의 제조 방법