본 발명의 상기 목적은 비이온 계면활성제 1 내지 35 중량%, 양이온 계면활성제 0.1 내지 15 중량%, 세정보조제 및 상안정화제 5 내지 45 중량% 및 잔량의 물(H2O)로 이루어짐을 특징으로 하는 액상 금속 세정제 조성물에 의해 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
상기 액상 금속 세정제 조성물은 원액으로도 사용할 수 있고, 용도와 오염의 정도에 따라 희석하여 사용할 수도 있으며, 효소, 항균제 및 킬레이트 화합물 중 어느 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.
상기 킬레이트 화합물로 구연산, 락트산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루탈산, 아디프산 및 에틸렌 디아민 테트라 아세트산 등이 사용된다.
상기 비이온 계면활성제는 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 알킬아민옥사이드, 아미도 프로필 아민옥사이드, 코코넛디에탄올아마이드 및 솔비탄 지방산 알킬 에스테르와 이의 에틸렌옥사이드 부가물 가운데 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 폴리옥시에틸렌알킬에테르는 하기 식(1)과 같은 구조를 가지고 있다.
식중 R은 1 분자 평균 8 내지 18개의 탄소원자로 이루어진 알킬기이고, m은 3내지 50 사이의 정수이다.
상기 폴리옥시에틸렌알킬에스테르는 하기 식(2)와 같은 구조를 가지고 있다.
식중 R은 1 분자 평균 8 내지 18개의 탄소원자로 이루어진 알킬기이고, n이 3내지 50 사이의 정수이다.
상기 폴리옥시에틸렌알킬아민은 하기 식(3)과 같은 구조를 가지고 있다.
식중 R은 1분자 평균 8 내지 18개의 탄소원자로 이루어진 알킬기이고, p+q는 2 내지 30 사이의 정수이다.
상기 비이온 계면활성제는 전체 조성물에 대하여 1 내지 35 중량%를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 함량이 1 중량% 미만일 경우 세정력을 만족시킬 수 없 고, 35 중량%를 초과할 경우 기포발생이 많아져 헹굼 횟수가 증가하여 불편하며, 세정력의 향상을 기대하기 어렵다.
또한, 비이온 계면활성제 중에서 많이 사용되어 왔던 알킬페놀계 계면활성제를 사용해도 무방하나 환경호르몬의 문제가 있으며, 생분해성이 부족하다는 측면에서 사용하지 않는 것이 바람직하다.
상기 양이온 계면활성제는 아미도 이미다졸리니움, 디아미도 알콕실레이트 4차 암모늄 및 디에스테르 알콕실레이트 4차 암모늄 가운데 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 아미도 이마졸리니움은 하기 식(4)와 같은 구조를 가지고 있다.
상기 디아미도 알콕실레이트 4차 암모늄은 하기 식(5)와 같은 구조를 가지고 있다.
상기 아미도 이마졸리니움은 하기 식(6)과 같은 구조를 가지고 있다.
상기 양이온 계면활성제는 전체 조성물에 대하여 0.1 내지 15 중량%를 함유하는 것이 바람직하며, 상기 함량이 0.1중량% 미만일 경우 부식방지 효과 및 정전기 방지 효과를 기대하기 어려우며, 15중량%를 초과할 경우 장기 안정성 측면에서 층분리와 침전이 발생하고, 세정력 측면에서도 바람직하지 않다.
또한, 양이온 계면활성제는 디알킬디메틸 4차 암모늄 화합물을 사용해도 무방하나 분해가 쉽지 않아 환경친화성이 낮기 때문에 사용하지 않는 것이 바람직하다.
상기 세정보정제 및 상안정화제로는 수용성 에테르, 노르말 메틸피롤리돈, 다가 및 저가 알코올 및 오렌지 오일 중 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 수용성 에테르는 에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 트리에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 트리에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 및 디프로필렌글리콜 모노에틸에테르 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 다가 및 저가 알코올은 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 및 에틸알코올 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 오렌지 오일은 D-리모넨, L-리모넨 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 세정보조제 및 상안정화제는 우수한 오염액 제거력과 동시에 알루미늄을 부식시키지 않는 원료들로 전체 조성물에 대하여 5 내지 45 중량%를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 함량이 5 중량% 미만일 경우 세정력이 저하될 뿐만 아니라 장기안정성에서 층분리나 침전이 발생되며, 45 중량%를 초과할 경우 안정성 측면에서는 문제가 없으나, 세정력 향상을 기대하기 어렵고 비용적인 측면에서도 바람직 하지 않다.
상기의 세정보조제 및 상안정화제 중에서 최근에는 냄새가 거의 나지 않는 원료들이 제품으로 많이 출시되어 있어 작업자들이 작업시 냄새로 인한 불편이 많이 줄어들게 되었고, 환경적인 측면에서도 안전하여 환경부에서 고시한 2001-36호 휘발성 유기화합물 규제제품(37종) 및 물질개정에도 포함되지 않았다.
<실시예>
가로 3cm, 세로 3cm의 알루미늄 판을 준비한 다음, 우지:식용유:카본블랙을 각각 2:7:1의 비율로 50℃에서 혼합하여 테스트용 오염액을 제조한다. 상기 알루미늄 판을 상기 50℃ 전후의 오염액에 담궜다가 꺼낸다. 이때 오염액은 3cm×3cm면에 도포하며, 1g 정도 도포한 후 상온에서 30분 동안 냉각시킨다.
실험 1 : 세정력 테스트
200g 샘플 용기에 세정액 원액 150g에 오염액을 묻힌 상기 알루미늄 시편을 담근 후 60℃의 건조기(Dry Oven)속에서 1일(24시)간 정치한다. 정치하면서 3시간에 2~3회씩 동일하게 흔들어 준다. 24시간이 경과한 후 알루미늄 시편을 꺼내어 증류수로 세척하고 드라이기로 말린 후 다음 세정력 식에 따라 오염물질의 잔류상태를 계산하여 평가한다. 또한 세척 전 후의 알루미늄 시편과 오염액의 무게를 소수점 4자리까지 정확하게 기록하여 둔다.
아래 표 1은 세정력 평가 기준을 나타낸다.
구분 |
세정력 평가 기준 |
3 |
95% 이상 오염액 제거 |
2 |
80% 이상 오염액 제거 |
1 |
60% 이상 오염액 제거 |
0 |
50% 이상 오염액 제거 |
실험 2 : 부식력 테스트
세정력과 동일한 방법으로 부식력 테스트를 진행하지만 알루미늄 시편에 오염액은 묻히지 않고, 60℃의 Dry Oven속에서 1일(24시)간 정치한다. 24시간이 경과한 후 알루미늄 시편을 꺼내어 증류수로 세척하고 드라이기로 말린 후 부식상태를 육안 평가한다.
아래 표 2는 부식력 평가 기준을 나타낸다.
구분 |
부식력 평가 기준 |
3 |
표면에 암갈색이나 흑색의 부식된 흔적이 전혀 없음 |
2 |
표면에 황색의 부식된 흔적이 육안으로 보임 |
1 |
표면에 갈색의 부식된 흔적이 육안으로 확실히 보임 |
0 |
표면에 흑색의 부식된 흔적이 육안으로 확실히 보임 |
실험 3 : 정전기 방지력 테스트
표면저항을 측정하는 방법은 상기 세정액 원액 3g을 측정하고자 하는 자동차 표면에 약 50×50cm 면적으로 스프레이한 후 수건으로 닦고 1분 후 표면 저항을 측정한다. 측정시 습도는 50±5%, 온도는 25℃이다. 이때 사용한 표면저항 측정기는 Surface Resistance Meter SRM 110(Wolfgang Warmbier 제조)이다.
아래 표 3은 정전기 방지력 평가 기준을 나타낸다.
구분 |
정전기 방지력 평가 기준 |
표면 고유저항(Ω/cm) |
대전현상 |
3 |
표면 저항값이 1010~ 1012
|
대전후 즉시 감쇠 |
2 |
표면 저항값이 1012 ~ 1013
|
대전후 서서히 감쇠 |
1 |
표면 저항값이 1013 이상 |
정전하가 축적 |
실험 4 : 안정성 테스트
200g 샘플 용기에 세정액 원액 150g을 넣고 고온(45℃)의 인큐베이터(Incubator) 내에서 30일간 정치한다. 30일후 꺼내어 세정제의 실시예와 비교예의 세정액 상태를 육안으로 관찰한다. 특히, 층분리와 침전 발생이 생겼는지를 관찰한다.
아래 표 4는 실시예와 비교예의 액상 금속 세정제 조성물의 조성 비율(중량%)을 나타낸다.
원료명 |
실시예 |
비교예 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
Polyoxyethylene LaurylEther (EO=5몰) |
|
10 |
|
|
|
10 |
|
|
2 |
Polyoxyethylene LaurylEther (EO=9몰) |
10 |
|
15 |
3 |
10 |
|
10 |
3 |
3 |
Polyoxyethylene OleylEster (EO=5몰) |
|
5 |
|
|
|
5 |
|
|
4 |
Polyoxyethylene OleylEster (EO=14몰) |
5 |
|
|
|
5 |
|
|
5 |
5 |
Polyoxyethylene LaurylAmine (EO=7몰) |
5 |
|
15 |
5 |
5 |
|
10 |
5 |
6 |
Polyoxyethylene LaurylAmine (EO=20몰) |
|
5 |
|
|
|
5 |
|
|
7 |
솔비탄 지방산 알킬 에스테르 (EO 20몰) |
|
|
|
2 |
|
|
4 |
|
8 |
Alpha Olefin Sulfonate |
|
|
|
|
10 |
|
|
|
9 |
Dialkyl Imidazolynium salt |
5 |
|
8 |
3 |
|
|
|
|
10 |
Dialkylamido Quaternary ammonium salt |
|
5 |
|
3 |
|
|
|
|
11 |
Ethanol |
2 |
|
|
4 |
2 |
2 |
2 |
2 |
12 |
Propylene glycol |
|
5 |
|
2 |
2 |
2 |
2 |
3 |
13 |
Diethylene glycol Monobutyl ether |
10 |
4 |
15 |
10 |
2 |
2 |
2 |
2 |
14 |
Propylene glycol monomethyl ether |
2 |
15 |
10 |
|
2 |
2 |
2 |
2 |
15 |
오렌지오일(D-리모넨) |
3 |
4 |
|
5 |
3 |
3 |
3 |
3 |
16 |
NaOH |
|
|
|
|
2 |
|
|
3 |
17 |
H2SO4
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
18 |
DEA |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
19 |
3호 규산나트륨 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
20 |
물 |
잔량 |
잔량 |
잔량 |
잔량 |
잔량 |
잔량 |
잔량 |
잔량 |
상기 실시예와 비교예의 조성 비율로 평가한 결과는 표 5와 같다.
평가항목 |
실시예 |
비교예 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
세정력 |
3 (97%) |
3 (99%) |
3 (95%) |
3 (98%) |
3 (98%) |
3 (97%) |
2 (92%) |
3 (97%) |
2 |
부식력 |
3 (없음) |
3 (없음) |
3 (없음) |
3 (없음) |
0 (부식) |
0 (부식) |
0 (부식) |
3 (없음) |
3 |
정전기 방지력 |
3 (1011) |
3 (1011) |
3 (1010) |
3 (1011) |
1 (1013) |
1 (1013) |
1 (1013) |
1 (1013) |
4 |
안정성 |
안정 |
안정 |
안정 |
안정 |
안정 |
안정 |
층분리 |
침전, 층분리 |
상기 실시예와 비교예에서 보듯이 세정 성분으로 비이온 계면활성제와 세정 보조제 및 상안정화제인 수용성 에테르, 알코올류 등을 함유할 경우 세정력이 우수해지며, 동시에 장기 보관시 안정성 면에서 우수한 성능을 발휘한다. 또한, 특정 양이온 계면활성제를 포함한 조성물은 부식방지력과 정전기 방지력이 우수한 것으로 나타났다. 그러나 비교예에서 보듯이 유기계 및 무기계 알카리제를 사용할 경우 알루미늄 부식이 발생하였으며, 정전기 방지 효과도 없는 것으로 나타났다. 그리고 규산염류인 메타규산나트륨이나 비교예에서 사용된 3호 규산나트륨의 경우 안정성면에서도 침전이나 층분리가 발생되었다.
또한 도 5와 도 7에 도시된 바와 같이 순수 알루미늄 표면에 비교예 1과 비교예 2의 세정제 조성물을 적용시킨 후 SEM 사진을 촬영한 결과 표면에 부식현상뿐만 아니라 균열현상이 발생되었으며, 비교예 1의 세정제 조성물보다 비교예 2의 세정제 조성물에서 더 심한 부식 및 균열현상이 나타났다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 도시하고 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.