KR20100024816A - 수계 세정제 조성물 및 이를 이용한 세정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기 전자, 기계 금속, 자동차 산업 등 각종 산업 현장에서 제품을 생산하거나 부품을 제조하는 과정에서 불량품 발생을 최소화하고 제품의 품질 및 기능을 향상시키며 후속공정을 원활히 수행할 목적으로 사용하는 수계 세정제 조성물 및 이를 이용한 세정방법에 관한 것으로, 빌더(builder)로서 NaOH와 EDTA, 금속제거제로서 SODIUM D-GLUCONATE, 계면활성제로서 AES, POE 또는 AAO, 가용화제로서 sodium cocopropylenediaminee propionates, 소포제로서 silicone resin 및 물로 이루어진 수계 세정제 조성물 및 이를 이용한 세정방법이다.
상기 본 발명의 수계 세정제 조성물은 세정성, 헹굼성, 환경성, 안정성, 재질영향성, 경제성의 영향변수를 고려하여 구성한 것으로, 세정 성능이 우수하고 오염물질이 플럭스일 경우 충분히 대체 가능하며, 세정 후 헹굼조에서 오염물을 헹굼액으로부터 효율적으로 분리하여 오염된 헹굼액을 재활용함으로써 수계 세정제의 단점인 폐수처리 문제점을 해결하고 운전경비를 절감함으로써 폐수처리의 효율성과 폐수 발생량을 최소화할 수 있다.
정밀금형산업, 수계세정제, 세정방법, AES, AAO, POE, 계면활성제, 가용화제, 운전경비, 소포제, 폐수처리, 운전경비
Description
본 발명은 전기 전자, 기계 금속, 자동차 산업 등 각종 산업 현장에서 제품을 생산하거나 부품을 제조하는 과정에서 불량품 발생을 최소화하고 제품의 품질, 기능, 수명을 향상시키며 후속공정을 원활히 수행할 목적으로 사용하는 수계 세정제 조성물 및 이를 이용한 세정방법에 관한 것으로, 빌더(builder)로서 NaOH와 EDTA, 금속제거제로서 SODIUM D-GLUCONATE, 계면활성제로서 AES, POE 또는 AAO, 가용화제로서 sodium cocopropylenediamine propionates, 소포제로서 silicone resin 및 물로 이루어진 수계 세정제 조성물 및 이를 이용한 세정방법이다.
상기 본 발명의 수계 세정제 조성물은 세정성, 헹굼성, 환경성, 안정성, 재질영향성, 경제성의 영향변수를 고려하여 구성한 것으로, 세정 성능이 우수하고 오염물질이 플럭스일 경우 충분히 대체 가능하며, 세정 후 헹굼조에서 오염물을 헹굼액으로부터 효율적으로 분리하여 오염된 헹굼액을 재활용함으로써 수계 세정제의 단점인 폐수처리 문제점을 해결하고 운전경비를 절감함으로써 폐수처리의 효율성과 폐수 발생량을 최소화할 수 있다.
현재 전기 전자, 기계 금속, 자동차 산업 등 각종 산업 현장에서 제품을 생산하거나 부품을 제조하는 과정에서 불량품 발생을 최소화하고 제품의 품질 및 기능을 향상시키며 후속공정을 원활히 수행할 목적으로 세정제를 많이 이용하여 세정을 수행하고 있다.
세정제는 그 형태에 따라 수계, 준 수계, 탄화수소계, 알코올계, 할로겐계 세정제로 구분하고 있고 오존파괴, VOC 문제, 유독성 문제 등에 따라 수계 세정제가 환경친화적인 면에서 점차적으로 산업체에서 많이 사용되고 있다
상기 수계 세정제에 포함될 수 있는 계면활성제는 일반적으로 세척력, 에멀션화력, 분산력, 삼투력, 기포력(起泡力) 등을 지니고 있어, 각기 그 특성에 따라 세척제, 섬유처리제, 에멀션화제, 부유선광제(浮遊選鑛劑) 시멘트용 기포제, 윤활유 첨가제, 살균제, 도료분산제(塗料分散劑) 등으로 널리 이용되고 있다.
가장 오래 전부터 광범위하게 이용되고 있는 계면활성제의 기능으로서, 계면활성제는 액체를 사용해서 세정하는 습식 세정에 사용된다.
습식 세정에는 세정ㆍ린스ㆍ건조 등의 모든 공정에서 물을 사용하는 수계 세정, 용제와 물을 함께 사용하는 준 수계 및 용제만을 사용하는 비수계 세정 방법이 있다.
수계 세정에는 세정력이 우수하고, 세정 후 피세정물 표면에 세정액이 남지 않고, 폐수 처리가 용이한 계면활성제가 필요하며, 준 수계 세정에는 유화에 의한 린스 공정에서 계면활성제가 유화를 안정화시키고, 폐수 처리할 때에는 물과 기름을 용이하게 분리할 수 있는 계면활성제가 필요하다.
그리고 비수계 세정에서는 입자상 오염 물질의 제거 효율을 향상시킬 수 있는 계면활성제가 필요하다. 유기, 무기, 원자ㆍ이온상 및 입자상 등의 오염 물질을 제거하기 위해서는 피세정 표면이나 오염 물질에 대해서 세정액이 잘 젖고, 표면과 오염 물질과의 사이에 세정액이 침투할 수 있어야 한다.
이러한 이유 때문에 계면활성제의 첨가는 반드시 필요한 것으로, 표면이나 오염 물질에 대한 젖음성을 좋게 하기 위해서는 표면 및 오염 물질이 극성인지 비극성인지, 세정액이 수계인지 비수계인지에 따라서 계면활성제의 배향 흡착막의 형성이 필요하게 된다.
특히, 세정후의 피세정물 표면에 남지 않는 계면활성제는 전자나 정밀 기계 부품을 대상으로 하는 정밀 세정 분야에서 대단히 요망되고 있는 것으로, 각종 산업 현장에서 활용할 수 있도록 빌더(builder)와 함께 적절한 계면활성제 및 첨가제를 선택하여 세정성, 헹굼성, 환경성, 안정성, 재질영향성, 경제성을 개선할 수 있는 새로운 세정제 조성물 및 이를 이용한 세정방법이 필요하다 하겠다.
이에 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 세정 성능이 우수하고 오염물질이 플럭스일 경우 충분히 대체 가능하며, 세정 후 헹굼조에서 오염물을 헹굼액으로부터 효율적으로 분리하여 오염된 헹굼액을 재활용할 수 있어 운전경비를 절감함으로써 폐수처리의 효율성과 폐수 발생량을 최소화할 수 있는 세정 제 조성물 및 이를 이용한 세정방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 빌더로서 NaOH와 EDTA, 금속제거제로서 SODIUM D-GLUCONATE, 계면활성제로서 AES, POE 또는 AAO, 가용화제로서 sodium cocopropylenediamine propionates, 소포제로서 silicone resin 및 물로 이루어진 수계 세정제 조성물 및 이를 이용한 세정방법이 특징이다.
본 발명의 수계 세정제 조성물은 세정성, 헹굼성, 환경성, 안정성, 재질영향성, 경제성의 영향변수를 고려하여 구성한 것으로, 세정 성능이 우수하고 오염물질이 플럭스일 경우 충분히 대체 가능하며, 세정 후 헹굼조에서 오염물을 헹굼액으로부터 효율적으로 분리하여 오염된 헹굼액을 재활용함으로써 수계 세정제의 단점인 폐수처리 문제점을 해결하고 운전경비를 절감함으로써 폐수처리의 효율성과 폐수 발생량을 최소화할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 빌더로서 NaOH와 EDTA, 금속제거제로서 SODIUM D-GLUCONATE, 계면활성제로서 AES, POE 또는 AAO, 가용화제로서 sodium cocopropylenediamine propionates, 소포제로서 silicone resin 및 나머지는 물로 이루어진 수계 세정제 조성물이 특징이다.
또한, 본 발명은 상기 수계 세정제 조성물을 이용한 세정방법으로서 피세정물을 세정 온도 30~45℃, 세정 시간 10~30분간 초음파 세정하는 것이 특징이다.
여기서, 상기 빌더로서 NaOH는 2~7부피%, EDTA는 7~13부피%, 금속제거제로서의 SODIUM D-GLUCONATE는 2~7부피%, 계면활성제로서의 AES, POE 또는 AAO는 0.1~1.0부피%, 가용화제로서의 sodium cocopropylenediamine propionates는 0.05~0.30부피%, 소포제로서의 silicone resin은 0.001~0.010부피%가 적당하고 나머지는 물로 구성된다.
여기서, 상기 빌더의 함유량이 너무 적으면 세척력이 떨어져 좋지 않고 너무 많아도 기포의 불안정 및 세척시 제거가 어려워 좋지 않다.
또한, 상기 계면활성제의 선택은 본 발명에서 중요한 것으로 그 함유량이 너무 적으면 층간 밀착성이 저하 되어 좋지 않고 너무 많아도 상이 불안정 하여 기포의 안정화가 없어 좋지 않다.
상기 계면활성제로는 음이온성 혹은 비이온성 계면활성제 가운데 적절히 선택하여 사용할 수 있으나 본 발명에서는 특히 HLB(hydrophile liphophile balance) 13~15의 값의 세제류에 쓰이는 계면활성제로서 하기 3가지가 바람직하다.
1) 음이온 AES 계열(3종)
소디움라우릴에테르설페이트(Sodium lauryl ether sulfate)
폴리옥시에틸렌알킬에테르(Polyoxyethylene alkyl ether)
알킬에테르설파네이트(Alkyl ether sulfanate)
(2) 비이온 AAO 계열(3종)
알킬디메틸아미노옥사이드(Alkyl dimethyl amine oxide)
알킬아민옥사이드(Alkyl amine oxide)
디메틸라우릴아민옥사이드(Dimethyl lauryl amine oxide)
(3) 비이온 POE 계열(1종)
폴리옥시에틸렌라우릴에테르(Polyoxyethylene lauryl ether)
| AES | ||
| Sodium lauryl ether sulfate | Polyoxyethylene alkyl ether | Alkyl ether sulfonate |
 |
 |
 |
| AAO | ||
| Alkyl dimethyl amine oxide | Alkyl amine oxide | Dimethyl lauryl amine oxide |
 |
 |
 |
| POE | ||
| Polyoxyethylene lauryl ether | ||
 |
||
또한, 본 발명의 계면활성제는 하기 표 2와 같은 비율로 배합하는 것이 바람직하다.
| 순 번 | 계면활성제 성분 | 배합비율(V%) |
| 1 | Sodium lauryl ether sulfate | 100 |
| 2 | polyoxyethylene alkyl ether | 100 |
| 3 | polyoxyethylene lauryl ether +Alkyl dimethyl amine oxide | 80:20 |
| 4 | Alkyl ether sulfonate +polyoxyethylene lauryl ether +dimethyl lauryl amine oxide | 40:40:20 |
| 5 | polyoxyethylene alkyl ether +polyoxyethylene lauryl ether +Alkyl amine oxide | 40:40:20 |
| 6 | polyoxyethylene alkyl ether +polyoxyethylene lauryl ether +dimethyl lauryl amine oxide | 40:40:20 |
이하, 실시예 및 실험예를 통해 본 발명을 좀더 상세히 설명한다.
실시예 1(세정제 조성물)
하기 표 3의 비율로 본 발명의 수계 세정제 조성물을 얻는다.
| 기능 | 성분 | 분자식 | 배합비율 | ||
| Builder | Sodium hydroxide | NaOH | 5% | 5ml(0.05mol) | |
| Ethylenedinitrilotetraacetic acid | C10H16N2O8 | 9.5% | 9.5ml(0.03mol) | ||
| 금속제거 | SODIUM D-GLUCONATE | C6H11NaO7 | 5% | 5ml(0.05mol) | |
| 수용액 | Water | H2O | 80% | 80ml | |
| 계면활성제 | AES, POE 또는 AAO | 0.5% | 0.5ml | ||
| 기타 | 가용화제 | sodium cocopropylened iamine propionates | 0.1% | 0.1ml | |
| 소포제 | silicone resin | 0.006% | 0.006ml | ||
실시예 2(세정방법)
상기 실시예 1에서 얻어진 수계 세정제 조성물을 이용한 세정방법으로서 피세정물을 하기 표 4의 조건으로 초음파 세정한다.
| 구 분 | 항 목 | 비 고 |
| 세정온도 | 40℃ | |
| 세정위치 | 중앙 81mm | 500x300x150cm 기준 그물코 10x5mm |
| 세정시간 | 20분 | |
| 초음파 | 40KHz |
실험예
1) 환경친화적인 세정제 배합기술
본 발명의 수계 세정제 배합은 물/계면활성제 등의 성분을 이용하여 세정성, 헹굼성, 환경성, 안정성, 재질영향성, 경제성의 영향변수를 고려하여 기본적인 배합시스템을 구성하였다.
여기에 피세정물의 종류, 오염원의 종류, 세정조건(작업조건) 등에 따라 기타 보조제를 첨가하여 최적의 세정제를 조성하였다. 상기 실시예에서는 환경친화적인 물질을 선택하여 o/w, w/o 마이크로 이멀션형태의 세정제들을 조성한 것이다.
조성된 세정제들의 액적크기 (drop size) 는 대략 15.8 nm로 나타나 복잡한 형상과 미세한 공간을 형성하고 있는 피세정물들의 세정에 효과적일 수 있으며 습윤력과 밀접한 관계가 있는 표면장력은 30.2~32.5 dyne/cm의 낮은 값을 보여 오염물질이 묻어있는 피세정물의 표면에 침투가 용이할 것으로 기대할 수 있다.
2) 세정성능 평가
본 발명의 세정제들을 전기ㆍ전자 산업에서 광범위하게 사용하고 있는 오염물질(플럭스)에 대하여 일정한 세정조건으로 실험을 수행하였다.
오염물질이 플럭스인 경우 FT-IR Spectrometer를 이용하여 일정 세정시간 후 표면에 잔존하는 오염물질을 추출하여 분석한 결과 세정전의 플럭스 주성분인 abietic acid에 대한 중요 peak(2932.98 nm, 1690.98 nm, 1280.21 nm)가 20 분 세정 후 완전히 사라진 것이 측정되어 세정이 완료되었음을 확인할 수 있었으며 대응품(Somax, super 102c)에 비해 상대적으로 짧은 시간에 세정이 완료되는 것으로 나타났다.
또한, 세정과정을 육안으로 관찰하기 위해서 세정시간이 경과함에 따라 피세정물의 표면에 잔존하고 있는 오염물질을 이미지 분석을 통해 피세정물의 오염정도를 확인한 결과, 본 발명의 세정제는 10분 세정 후 대응품(Somax, super 102c) 대비 우수한 세정성능을 보였으며 세정시간이 20분 경과하였을 경우는 피세정물상의 오염물질이 완전히 제거됨을 확인할 수 있었다.
이와 같은 결과는 오염물질인 abietic acid가 cyclic compound의 구조를 형성하고 있기 때문에 이와 유사한 구조를 지닌 오일을 함유한 세정제가 높은 용해력을 보여 세정성능이 우세한 것으로 판단되었으며 대응품(Somax, super 102c)에 비하여 우수한 세정성능을 보여 오염물질이 플럭스일 경우 충분히 대체가능성이 있음을 확인할 수 있었다.
3) 우수한 유수분리
일반적으로 수계/준 수계 세정제는 헹굼과정에서 다량의 물을 필요로 하기 때문에 폐수처리의 효율성과 폐수 발생량을 최소화할 수 있는 세정시스템의 설계가 매우 중요하다.
본 발명에서는 세정 후 헹굼조에서 오염물을 헹굼액으로부터 효율적으로 분리하여, 오염된 헹굼액을 재활용함으로써 수계 세정제의 단점인 폐수처리 문제점을 해결하고 운전경비를 절감할 수 있었다.
Claims (4)
- 빌더로서 NaOH와 EDTA, 금속제거제로서 SODIUM D-GLUCONATE, 계면활성제로서 AES, POE 또는 AAO, 가용화제로서 sodium cocopropylenediamine propionates, 소포제로서 silicone resin 및 나머지는 물로 이루어진 수계 세정제 조성물
- 제1항에 있어서,상기 NaOH는 2~7부피%, EDTA는 7~13부피%, 금속제거제는 2~7부피%, 계면활성제는 0.1~1.0부피%, 가용화제는 0.05~0.30부피%, 소포제는 0.001~0.010부피% 함유한 것을 특징으로 하는 수계 세정제 조성물
- 제1항에 있어서,상기 계면활성제는 소디움라우릴에테르설페이트(Sodium lauryl ether sulfate), 폴리옥시에틸렌알킬에테르(Polyoxyethylene alkyl ether), 알킬에테르설파네이트(Alkyl ether sulfanate), 알킬디메틸아미노옥사이드(Alkyl dimethyl amine oxide), 알킬아민옥사이드(Alkyl amine oxide), 디메틸라우릴아민옥사이드(Dimethyl lauryl amine oxide) 또는 폴리옥시에틸렌라우릴에테르(Polyoxyethylene lauryl ether)인 것을 특징으로 하는 수계 세정제 조성물
- 제1항의 수계 세정제 조성물을 이용한 세정방법으로서, 피세정물을 세정 온도 30~45℃, 세정 시간 10~30분간 초음파 세정하는 것을 특징으로 하는 수계 세정제 조성물을 이용한 세정방법
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