KR20090073909A - 복합탈지제 및 이를 이용한 탈지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합탈지제 및 이를 이용한 탈지 방법에 관한 것으로, 특히 칼라도장라인에 사용되는 아연도금강판(GI, GL, EG) 또는 냉연강판을 제외한 알루미늄판(Al)의 청정도를 유지하고 아울러 원단위 절감을 위해 저온에서 우수한 탈지력을 나타내도록 하기 위하여, 가성소다 15 내지 20 중량부와, 부식방지제 22.5 내지 40 중량부와, 유화 및 분산제 2 내지 7 중량부와, 킬레이트제 1 내지 5 중량부와, 커플링제 0.1 내지 4 중량 퍼센트 및 소정의 소포제를 포함하는 복합탈지제를 사용함으로써, 탈지 능력이 향상되고 탈지 공정시 거품이 잘 발생되지 않도록 하는 발명에 관한 것이다.

Description

복합탈지제 및 이를 이용한 탈지 방법{Corporate Degreasing Agent And Method of Degreasing Matter Using The Same}

본 발명은 복합탈지제 및 이를 이용한 탈지 방법에 관한 것으로, 특히 칼라도장라인에 사용되는 아연도금강판(GI, GL, EG) 또는 냉연강판을 제외한 알루미늄판(Al)에 대한 저온 탈지 능력을 향상시켜 탈지 공정시 거품이 잘 발생되지 않도록 하고, 소재표면의 청정도를 유지하고 아울러 원단위 절감시킬 수 있도록 하는 발명에 관한 것이다.

본 발명은 건축 내외장재 또는 가전 외판재로 사용되는 착색도장강판(칼라강판) 생산공정의 연속라인에서 소재의 표면을 청정하게 관리하는 탈지 공정에 사용되는 저온 복합탈지제 및 이를 이용한 소재의 탈지 방법에 관한 것이다.

일반적으로 연속착색도장라인을 갖추고 있는 냉연공장에서는 도금공정의 후처리, 보관 및 운송 중에 묻은 방청유 또는 윤활유 등과 같은 기름 및 이물질을 제거하기 위하여 소재의 표면에 탈지공정을 수행한다.

여기서, 탈지공정에 사용되는 탈지제의 주성분은 수산화나트륨 및 오르토 규산소다이며 여기에 각종 계면활성제, 킬레이트제, 소포제 등으로 구성되어 있다.

일반적으로 물의 온도가 증가할수록 표면장력이 낮아지며 물분자의 운동에너지가 증가하게 된다. 표면장력이 감소되면 탈지제가 용이하게 침투할 수 있으므로 금속 표면에서의 탈지력은 표면장력이 낮을수록 증가한다. 따라서 현재 사용되고 있는 탈지제의 경우 65 ~ 70℃에서 가장 양호한 탈지성능을 나타내지만 온도가 떨어지면 그 성능이 급격히 저하된다. 그러나, 고온에서 탈지작업을 하는 경우 거품의 다량 발생으로 인하여 주변 작업장이 오염될 수 있고, 환경문제가 야기될 수 있다. 또한, 고온을 유지하기 위해 다량의 에너지를 사용하여야 하므로 원단위 상승의 요인이 된다.

특히 공정의 특성상 탈지용액 이동시 상하의 낙차가 커질 경우 거품 발생이 증가하여 작업이 이루어지지 않을 정도로 심각한 문제를 유발하게 된다. 따라서, 거품 발생이 적은 분발형 탈지제를 사용하기도 하는데, 이경우 배관에 슬러지의 침전 문제가 발생하여 작업장 환경이 오염되고 탈지 능력이 심각하게 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 가성소다 15 내지 20 중량부와, 부식방지제 22.5 내지 40 중량부와, 유화 및 분산제 2 내지 7 중량부와, 킬레이트제 1 내지 5 중량부와, 커플링제 0.1 내지 4 중량 퍼센트 및 소정의 소포제를 포함하는 복합탈지제를 사용함으로써, 연속착색라인에서 거품발생이 적고 통상 50℃ 이하에서 양호한 탈지 능력을 발휘하는 탈지제 및 탈지 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 복합탈지제는 가성소다 15 내지 20 중량부와, 부식방지제 22.5 내지 40 중량부와, 유화 분산제 2 내지 7 중량부와, 킬레이트제 1 내지 5 중량부와, 커플링제 0.1 내지 4 중량부 및 소정 중량부의 소포제를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 부식방지제는 상기 가성소다 중량부의 1.5 내지 2배의 비율로 포함되는 것을 특징으로 하고, 상기 부식방지제는 알칼리류를 사용하는 것을 특징으로 하고, 상기 알카리류는 메타규산소다(Na₂SiO₃.5H₂O) 및 정규산소다를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 유화 분산제는 폴리옥시에틸렌 알킬에테르를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 킬레이트제는 트리폴리 인산소다(Sodium Tripolyphosphate), 헥사메타인산소다, 구루콘산소다 및 EDTA(ethylene diamine tetracetate) 중 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 커 플링제는 아미노산을 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명에 따른 탈지 방법은 상술한 복합탈지제를 순수에 희석하여 탈지용액을 제조하는 단계와, 상기 탈지용액을 소재 표면에 도포하는 단계 및 상기 소재 표면을 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 복합탈지제는 상기 탈지 용액에 형성되는 산화나트륨(Na₂O) 농도가 0.3 내지 2%가 되도록 희석되어 사용되는 것을 특징으로 하고, 상기 탈지용액을 도포하는 단계는 40 내지 50℃의 온도 범위에서 실시하는 것을 특징으로 하고, 상기 탈지용액을 도포한 후 상기 탈지용액을 10초 내지 5분간 침적시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 탈지용액을 도포하는 단계는 스프레이(Spray) 방식을 이용하는 것을 특징으로 하고, 상기 세정하는 단계는 브러싱, 린싱 및 건조 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의해 제조된 저온 복합탈지제는 알루미늄 및 아연도금강판 소재의 표면변색, 소포성 및 유분산성을 모두 고려하였을 때, 탈지온도 40 ~ 50℃ 범위에서 양호한 탈지력을 나타내며 작업성에 가장 큰 문제를 유발하는 거품성 또한 우수한 특성을 나타낼 수 있다. 따라서 본 발명은 종래의 65 ~ 70℃ 정도의 온도에서 사용되는 탈지제를 40 ~ 50℃ 의 온도로 저하시킴으로 그에 따른 비용을 절감하고, 거품발생을 감소시킴으로 환경오염을 감소시킬 수 있는 효과를 제공한다.

착색 도장라인은 주로 알루미늄 소재 및 아연도금 소재를 사용한다. 따라서 본 발명에 사용된 탈지제는 알루미늄 소재 및 아연도금 소재의 손상을 방지하면서 우수한 탈지력을 확보하도록 해야 한다. 또한, 본 발명은 낮은 온도에서도 표면장력을 감소시켜야 하므로 탈지제에 복합 첨가제를 혼입하여 습기흡수성, 삼투, 유화 및 분산작용을 촉진시킬 수 있도록 해야 한다.

먼저, 가성소다는 강알칼리로 탈지 능력을 향상시키는데 중요한 역할을 한다. 그러나, 강알칼리류는 알루미늄 소재에 부식을 유발시키므로, 종래의 냉연 강판 생산라인과는 다른 중알칼리류의 베이스(Base) 용액을 사용해야 한다. 측 철강 소재에 대해서는 pH 값이 13 이상이더라도 큰 문제가 없지만, 알루미늄 소재에 대해서는 pH 값이 10 이하가 되어야 바람직하다. 그런데 이때, pH 값이 10 이하가 되면 탈지력이 급격하게 감소되고 탈지액의 소모량이 증가하여 탈지 효율이 감소하게되므로 강알칼리인 가성소다에 알루미늄 부식 방지를 위한 첨가제를 혼입하고, 그 비율을 조절하는 것이 중요하다.

이를 위하여 본 발명에서는 부식방지제로 메타규산소다 및 정규산소다를 혼합한 중량이 가성소다 중량의 1.5배 내지 2배가 되도록 혼입한다.

본 발명에 따른 일실시예로 복합탈지제에 가성소다가 15 내지 20 중량부혼입되면, 부식방지제는 22.5 내지 40 중량부가 혼입되는 것이다. 이 경우 Si에 의해 알루미늄이 부식되는 것을 방지할 수 있게 된다.

여기서, 탄산소다 또는 인산나트륨의 경우 아연침식은 방지할 수 있으나 알 루미늄 소재의 침식은 방지할 수 없으므로 주의하여야 한다.

다음에는, 본 발명에 따른 복합탈지제에 유화 분산제로 폴리옥시에틸렌 알킬에테르가 2 내지 7 중량부 혼입된다. 폴리옥시에틸렌 알킬에테르는 수용액에서 이온화하지 않고 계면 활성 효과를 주는 비이온 계면활성제로 유화 분산력이 좋고 재오염 방지에도 효과가 있다. 여기서, 연속착색라인 소재에 사용되는 계면활성제는 타 라인과 비교하여 탈지력이 우수하여야 한다.

타 라인에서 제거되는 유분은 압연유로써, 압연유는 알칼리와 반응하여 비누를 생성하여 탈지력에 도움을 준다. 또한, 탈지 방해 요인이 상대적으로 적다. 그러나, 연속착색라인 소재에 사용되는 방청유는 알칼리와 검화 또는 유화가 거의 발생하지 않으므로 탈지력 저하가 현저하게 나타나므로, 본 발명에서는 탈지력이 더 우수한 유화 분산제를 사용하여야 하는 것이다.

그 다음에는, 본 발명에 따른 복합탈지제에 킬레이트제가 1 내지 5 중량부 혼입된다. 이때, 킬레이트제로는 트리폴리 인산소다(Sodium Tripolyphosphate), 헥사메타인산소다, 구루콘산소다, EDTA(ethylene diamine tetracetate) 및 이들 중 2이상의 혼합물 중 선택된 어느 하나가 사용된다.

여기서, EDTA(ethylene diamine tetracetate)는 이온 봉쇄제 중 가장 일반적으로 사용되는 것이며, 철 이온 봉쇄작용을 하여 알칼리액에서 녹을 제거하는데 상당한 역할을 하게 된다. 또한, 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg) 또는 철(Fe) 등에 의해 발생하는 금속비누의 생성을 억제하여 부유물의 발생을 감소시키고, 이물에 의한 결함을 방지시키는 역할을 한다. 그리고, 중합된 인산소다은 수세도를 향상시키는데 큰 효과가 있다.

그 다음에는, 본 발명에 따른 복합탈지제에 커플링제로 아미노산이 0.4 내지 4 중량부 혼입된다.

아미노산은 고농도 알칼리에서 비이온계 계면활성제의 가용화제로 사용된다.

그 다음에는, 거품 방지를 위해 소정의 소포제가 첨가된다.

이와 같이 본 발명에 따른 복합탈지제는 종래와 달리 탈지하는 소재의 표면에서 부식 등의 반응을 저온에서도 최소화함과 동시에 세정성과 소포성이 매우 향상된 특성을 보인다.

이하에서는 본 발명에 따른 복합탈지제의 성능 평가를 위해 탈지성, 표면반응성, 유분산성 또는 소포성을 평가하는 실험에 관하여 상세히 설명하는 것으로 한다.

상술한 본 발명의 구성성분을 바탕으로 제조된 복합 탈지제와 종래의 탈지제와의 탈지력을 비교하기 위하여, 표면잔류탄소를 측정한다.

여기서, 본 발명에 따른 복합 탈지제는 메타규산소다 및 정규산소다의 중량비율을 가성소다의 1.5 내지 2.0배 증가시킨 것을 사용하며 '저온복합탈지제'라 명명하고, 종래의 탈지제는 Na₂O 기준으로 한 알칼리도를 0.5% 이하로 조절한 것을 사용하며 '기존 탈지제'라 명명한다. 이러한 탈지제를 이용하여 최조 제조한 탈지용액을 신액이라하고, 방청유를 1% 첨가한 탈지용액을 사용액이라 한다. 테스트 공정은 침적 10초, 브러싱 3회, 수세처리 10초 수행한 후 강판표면의 표면 잔류 탄소량을 측정 하여, 초기 강판 표면의 잔류 탄소량 대비 감소량을 백분률(%)로 나타낸다. 그 결과는 이하 [표 1]과 같고, 결과를 바탕으로 그래프를 작성한 것이 도 1이다.

[표 1] 기존 탈지제와 저온복합탈지제의 탈지성 비교

	온도(℃)	표면잔류탄소(%)
		기존 탈지제		저온복합탈지제
		신액	사용액	신액	사용액
1	35	15.1	15.8	4.1	7.2
2	45	7.2	8.9	2.4	4.0
3	55	5.8	6.8	2.3	3.1
4	65	3.2	3.9	2.1	3.1
5	75	2.5	3.8	1.5	2.1

도 1을 참조하면, 기존 탈지제를 적용한 신액을 -◆- 로 표시하고, 기존 탈지제를 적용한 사용액을 -■- 로 표시하고, 본 발명에 따른 저온복합탈지제를 적용한 신액을 -▲- 로 표시하고, 본 발명에 따른 저온복합탈지제를 적용한 사용액을 -×- 로 표시하였다. 본 발명에 따른 저온복합탈지제를 적용한 모든 경우 표면잔류탄소가 8% 이하로 나타나는 것을 알 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 저온복합탈지제는 55℃이하의 온도인 저온에서 기존의 탈지제에 비하여 현저하게 우수한 탈지력을 갖는 것을 알 수 있다.

이하 [표 2]는 본 발명에 따른 복합 탈지제의 구성 성분에 따른 탈지 성능 평가를 실험한 (실험예 1) 내지 (실험예 3)을 나타낸 것으로, (비교예 1) 내지 (비교예 3)을 통하여 설명하는 것으로 한다.

[표 2] 본 실험예 및 비교예 상의 구성 성분에 따른 탈지 성능 비교

구분	구성성분			색차	소포성 (mm)	유분산성 (mm)
	메타규산소다	정규산소다	폴리옥시에틸렌 알킬에테르	Al(ΔL)
실험예 1	18	12	2	0.14	0	5.1
실험예 2	16	14	4	0.37	0	4.3
실험예 3	14	16	6	0.35	0	4.1
비교예 1	0	16	4	1.57	0	5.3
비교예 2	16	0	0	2.01	2.5	9.8
비교예 3	0	0	2	3.48	0	3.1

(비교예 1)

본 발명에 따른 (실험예 3)의 구성성분인 메타규산소다를 첨가하지 않은 탈지제로써, 알루미늄 소재에 45℃의 온도에서 탈지제에 5분 침적한 후, 브러싱, 수세 및 건조 후 표면 변화를 최초 소재와 비교하여 관찰한 것이다.

소포성 및 유분산성은 양호한 반면 표면 색차값이 증가한 것을 알 수 있다.

(비교예 2)

본 발명에 따른 (실험예 2)의 구성 성분인 정규산소다와 폴리옥시에틸렌 알킬에테르를 첨가하지 않은 탈지제로써, 색차값의 증가와 소포성 및 유분산성이 급격하게 증가된 것을 알 수 있다.

(비교예 3)

본 발명에 따른 (실험예 1)의 구성 성분인 메타규산소다와 정규산소다를 제거한 탈지제로써, 알루미늄 표면에서 강알칼리 가성소다와 반응하여 색차값이 크게 상승된 것을 알 수 있다.

이와 같이, 복합 탈지제의 각 구성 성분이 본 발명에 따른 규정 범위를 벗어난 경우 표면 반응성, 유분산성 및 소포성에 부정적인 영향을 미치는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 탈지 방법은 상술한 복합탈지제 원액을 순수를 이용하여 희석시키되, 이때, 희석된 탈지 용액에는 산화나트륨(Na₂O)이 형성되는데, 산화나트륨의 농도는 복합탈지제에 의해서 좌우되므로, 산화나트륨 농도를 기준으로 하여 0.3 ~ 2%가 되도록 복합탈지제를 희석한 후 40 내지 50℃의 온도에서 탈지 공정을 수행하는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탈지공정을 나타낸 개략도이다.

도 2를 참조하면, 스트립(100)을 탈지 설비(110)에 통과시킨다. 이때, 탈지 설비(110)는 본 발명에 따른 저온복합탈지제 적용한 탈지 용액을 사용한다. 탈지 용액은 제 1 순환 장치(130)를 통하여 탈지 설비(110)에 공급 및 회수되며, 스트립(100) 표면에 스프레이 방식으로 분사되어 스트립(100) 표면에 도포된다. 여기서, 탈지 설비(110)는 스트립(100) 표면에 탈지 용액이 침적되는 시간이 10초 내지 5분이 될 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.

다음에는, 연속하여 스트립(100)을 브러싱 장치(120)에 통과시킨다. 브러싱 장치(120)는 도포된 탈지 용액을 1차적으로 제거한다.

그 다음에는, 브러싱 공정이 수행된 스트립(100a)을 제 1 및 제 2 린싱 장치(140, 150)를 통과시킨다. 제 1 및 제 2 린싱 장치(140, 150)에는 세정액을 공급 및 회수하는 제 2 순환 장치(160)가 연결되고 세정액을 이용하여 브러싱 공정이 수행된 스트립(100a) 표면을 2차적으로 수세처리 한다.

그 다음에는, 수세 처리가 완료된 스트립(100b)을 건조 장치(170)에 통과시켜 탈지 공정이 완료된 강판(200)을 형성한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 복합탈지제 및 탈지 방법은 가성소다 및 가성소다 중량부의 1.5 내지 2배의 용량을 갖는 메타규산소다 및 정규산소다를 포함하는 탈지제를 이용하고, 상기 복합탈지제를 순수를 이용하여 희석시키되, 이때 형성되는 산화나트륨(Na₂O) 농도를 기준으로 하여 0.3 ~ 2%가 되도록 희석한 후 40 내지 50℃의 온도에서 탈지 공정을 수행함으로써, 저온 탈지 능력을 향상시킬 수 있고, 거품 발생을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합탈지제의 성능을 테스트한 그래프.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탈지공정을 나타낸 개략도.

Claims (14)

1. 가성소다 15 내지 20 중량부, 부식방지제 22.5 내지 40 중량부, 유화 분산제 2 내지 7 중량부, 킬레이트제 1 내지 5 중량부 및 커플링제 0.1 내지 4 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합탈지제.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 부식방지제는 상기 가성소다 중량부의 1.5 내지 2배의 비율로 포함되는 것을 특징으로 하는 복합탈지제.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 부식방지제는 알칼리류를 사용하는 것을 특징으로 하는 복합탈지제.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 알카리류는 메타규산소다(Na₂SiO₃.5H₂O) 및 정규산소다를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합탈지제.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 유화 분산제는 폴리옥시에틸렌 알킬에테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합탈지제.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 킬레이트제는 트리폴리 인산소다(Sodium Tripolyphosphate), 헥사메타인산소다, 구루콘산소다 및 EDTA(ethylene diamine tetracetate) 중 선택된 어느 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 복합탈지제.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 커플링제는 아미노산을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합탈지제.
8. 제 1 항에 있어서,

   소포제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합탈지제.
9. 청구항 제 1 항 기재의 복합탈지제를 순수에 희석하여 탈지용액을 제조하는 단계;

   상기 탈지용액을 냉연 강판 표면에 도포하는 단계; 및

   상기 냉연 강판 표면을 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈지 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 복합탈지제는 상기 탈지용액에 형성되는 산화나트륨(Na₂O) 농도가 0.3 내지 2%가 되도록 희석되어 사용되는 것을 특징으로 하는 탈지 방법.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 탈지용액을 도포하는 단계는 40 내지 50℃의 온도 범위에서 실시하는 것을 특징으로 하는 탈지 방법.
12. 제 9 항에 있어서,

    상기 탈지용액을 도포한 후 상기 탈지용액을 10초 내지 5분간 침적시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탈지 방법.
13. 제 9 항에 있어서,

    상기 탈지용액을 도포하는 단계는 스프레이(Spray) 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 탈지 방법.
14. 제 9 항에 있어서,

    상기 세정하는 단계는 브러싱, 린싱 및 건조 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 탈지 방법.

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