KR20100076271A - 나노 은을 함유하는 수용성 절삭유 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나노 은을 포함하는 항균성 절삭유에 관한 것으로서, 본 발명의 항균 절삭유 조성물은 금속을 절삭, 연삭하는데 있어서 기름을 장시간 동안 또는 재생 사용 시, 부패를 방지하기 위한 절삭유로 유용하게 이용될 수 있다.

나노 은, 절삭유, 항균, 부패

Description

나노 은을 함유하는 수용성 절삭유 조성물{COMPOSITION FOR SOLUBLE CUTTING FLUID COMPRISING NANO SILVER}

본 발명은 나노 은을 함유하는 수용성 절삭유 조성물에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 부패성, 표면 스크래치 및 표면 변색성 등에 양호한 효과를 나타냄으로써, 금속을 절삭, 연삭하는데 있어서 기름의 장시간 또는 재생 사용 시, 부패를 방지할 수 있다.

철, 알미늄 및 각종 합금을 비롯한 금속, 유리, 세라믹, 특수도기 강화 프라스틱 등 절삭가공은 절삭공구에 의하여 공작물로부터 불필요한 부분을 제거하는 가공작업의 하나로서 공작물에 원하는 형상, 치수, 혹은 표면을 부여하기 위하여 널리 행하여진다. 절삭가공의 어느 경우나 공작물과 공구와의 사이의 접촉면에 큰 마찰이 일어나고, 그 대문에 발생하는 열에 의해서 공구가 타거나, 공작물의 마무리 면이 조잡하게 되고, 열팽창에 의한 공작물 및 공구 쌍방의 형상, 치수의 정밀도가 저하하는 문제가 발생한다. 이 문제를 해결하기 위하여 절삭 가공 시, 절삭액 혹은 윤활제가 사용되고 있다. 금속의 가공에 사용되는 절삭액 혹은 윤활제로는 수용성 절삭유 및 비-수용성 절삭유가 있다. 수용성이 아닌 절삭유는 광물유를 기초로 하여 황이나, 염소를 함유한 유제이다. 그러나 이것은 절삭 중 온도가 올라가면 발화의 위험이 있어 낮은 온도에만 사용되는 결점이 있다.

수용성 절삭유는 광유 등의 기름에 유화제로서 비누나 황산에스테르, 결합제로서 고급알콜이나 지방산 에스테르를 첨가한 것이 있다. 통상 원액을 물로 희석해서 절삭 가공 시 사용하는데, 이들은 반복하여 사용하고 이때 장기간에 걸쳐 사용하게 되면 세균이 발생하여 이 세균 자체 및 그것이 발생하는 가스로 인하여 절삭유가 악취를 풍긴다. 따라서, 이때는 절삭유 성능이 떨어지고, 폐액으로 처리해야 하며, 폐액 중에 포함된 광유나, 유화제로 인하여 환경에 악영향을 끼친다. 부패나 악취를 방지하기 위하여 수용성 절삭유 성분에 방부제나, 곰팡이 방지제, 또는 아민 아미드 혹은 아미노산 등의 항균성이 있는 물질을 첨가하는 시도가 있으나, 이들 성분은 주기적으로 계속 투입하여야 하며, 또한 이들 물질의 첨가로 유제의 성능이 저하되어 윤활성, 냉각성 및 공구의 마모성이 떨어진다.

따라서, 금속을 절삭, 연삭 시, 기름의 장시간 또는 재생 사용에 있어서 부패를 방지할 수 있는 절삭유 및 이의 제조방법에 대한 요구는 지속되고 있다.

이에 본 발명자들은 나노 은을 포함하는 수용성 절삭유 조성물이 부패성, 표면 스크래치 및 표면 변색성 등에 양호한 효과를 나타냄으로써, 금속을 절삭, 연삭하는 데 있어서, 기름의 장시간 또는 재생 사용 시, 부패를 방지함을 확인하여, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 반복 투입할 필요가 없고, 유제의 성능 저하로 인한 윤활성, 냉각성 및 공구 마모성 감소없이, 나노 은 입자를 포함하는 우수한 항균활성을 갖는 수용성 절삭유 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 나노 은 입자를 사용하여 수용성 절삭유 조성물의 부패를 방지하는 방법을 제공한다.

상기 목적을 수행하기 위하여, 본 발명은 나노 은을 포함하는 수용성 절삭유 조성물로서, 상기 나노 은 입자는 평균 입경이 3 nm 내지15 nm 이고, 나노 은의 농도는 20 ppm 내지 100 ppm 인 것이 바람직하다. 상기 나노 은입자는 흡착 계면활성제에 은염을 처리하여 얻어진 나노 은 입자일 수 있다.

상기 항균 절삭유 조성물은 나노 은 입자 이외에, 통상적으로 절삭유에 첨가되어지는 성분들인 오일, 유화제, 및 흡착제를 포함한다.

이하, 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다.

본 발명의 일예에서, 상기 나노 은 입자는 평균 입경이 3 nm 내지15 nm이며, 은 입자의 입경이 15nm이상에서는 절삭 시, 표면 스크래치가 발생되므로, 상기 입경 범위로 함유되는 것이 좋다.

상기 나노 은의 농도는 20 ppm 내지 100 ppm 임을 특징으로 하고, 농도가 20 ppm 미만에서는 절삭유의 부패 방지의 효과가 적고, 100 ppm 초과에서는 가공면이 불량해지고, 비용이 증가되므로 상기 농도 범위로 함유되는 것이 좋다.

상기 나노 은의 불순물은 은을 포함하는 용액에서 물과 은을 제외한 불순물을 의미하는 것일 수 있다.

상기 불순물의 농도는 은 염으로부터 나노화 시킬 때, 농도가 0.003 내지 0.5%임을 특징으로 하고, 불순물의 농도가 0.005% 초과에서는 절삭되는 금속의 표면 변색이 발생되므로, 상기 농도 범위로 함유되는 것이 좋다.

상기 흡착 계면활성제는 비이온성, 음이온성, 양쪽성의 탄화수소계, 실리콘계 및 플로로카본계 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상, 바람직하게는 비이온성 또는 음이온성 계면활성제를 포함할 수 있다.

상기 은 염은 질산은, 과염소산은, 황산은 및 아세트산은으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상, 바람직하게는 질산은을 포함할 수 있다.

또한, 상기 수용성 절삭유 조성물은 은이 나노화되면 발생되어지는 서로 엉겨붙는 현상에 대해, 안정하게 나노 입자를 떨어뜨리는 역할을 하는 것으로, 안정제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하고, 바람직하게는 폴리에틸렌과 폴리메틸메타크릴레이트를 9:1의 혼합비로 포함될 수 있다.

본 발명의 절삭유 조성물에 포함되는 나노 은 입자는 하기와 같이 제조되어질 수 있다.

본 발명의 항균성 절삭유 조성물에 포함되는 나노 은 입자는 금속이온환원제, 예를 들어, 히드라진 및 계면활성제, 예를 들어, 비이온성 또는 음이온성 계면활성제를 물에 용해시키고, 상기 용액에 은 염, 예를 들어 질산은염을 용해시킨 용액을 첨가하여 이를 은 입자로 환원시키는 단계를 포함하는 통상적인 제조방법에 따라 제조된 나노 은 입자를 포함하는 본 발명의 절삭유 조성물을 제조할 수 있다 (한국등록특허 10-0375525호).

본 발명의 항균 절삭유 조성물은 금속을 절삭, 연삭하는데 있어서 기름의 장시간 또는 재생 사용 시, 부패를 방지하기 위한 절삭유로 유용하게 이용될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 내지 8: 수용성 절삭유 조성물의 제조

본 발명의 수용성 절삭유 조성물은 하기 표 1에 기재된 조성으로, 제조하였다.

나노 은의 원천인 은 염은 질산은으로 흡착법에 의해 제조하였으며, 안정제로는 폴리에틸렌과 폴리메틸메타크릴레이트를 9:1 중량비로 혼합하여 사용하였고, 절삭유는 범우화학에서 구입한 EC-50을 사용하였다.

실시예 1 내지 8

	절삭유 조건			결 과
	은용액 불순물 (%)	은 입경 (nm)	은 농도 (ppm)	절삭유 부패성	표면 변색성	표면 스크래치성
실시예 1	0.004	7	50	○	○	○
실시에 2	0.005	7	50	○	○	○
실시예 3	0.003	10	50	○	○	○
실시예 4	0.003	15	50	○	○	○
실시예 5	0.003	7	20	○	○	○
실시예 6	0.003	7	50	○	○	○
실시예 7	0.8	7	70	○	○	○
실시예 8	0.5	5.5	100	○	○	○

비교예 1 내지 7

No	절삭유 조건			결 과
	은용액 불순물 (%)	은 입경 (nm)	은 농도 (ppm)	절삭유 부패성	표면 변색성	표면 스크래치성
비교예 1	0.006	7	50	○	X	X
비교예 2	0.01	7	50	○	X	○
비교예 3	0.003	17	50	○	○	X
비교예 4	0.003	20	50	○	○	X
비교예 5	0.003	7	15	X	○	X
비교예 6	0.003	7	19	X	○	X
비교예 7	0.5	6	110	○	X	X

실험예 1. 절삭액의 부패성 측정

상기 실시예 1 내지 8 및 비교 예 1 내지 7에서 제조한 수용성 절삭액의 부패성을 측정하기 위해, 및 pH를 측정하기 위해 하기와 같은 공정을 수행하였다.

절삭액을 NC 선반에 공급하면서, 알미늄 및 강을 절삭하였다. 절삭 공구의 재질은 초경합급이며, 절삭 속도는 600rpm, 공구는 초경 합금으로 봉을 연속으로 절삭하였다.

절삭유 부패 정도를 측정하기 위해, 6시간 동안 절삭유를 4회 반복한 후, 25 ℃의 온도에서 6개월 동안 방치하였고, 이에 대해 후각 악취 테스트를 수행하였다.

또한 절삭 시, 표면 스크래치 및 변색을 관찰하여, 발생되면 X, 발생되지 않으면 O으로 평가하였고, 그 결과는 상기 표 1 및 2에 나타내었다 (표 1 및 표 2참조).

측정 결과, 상기 표 1 및 2에 나타나 바와 같이, 나노 은 입경이 15nm초과에서는 절삭시 표면 스크래취가 발생되며, 나노 은 제조시 함유되는 불순물이 0.005% 초과에서는 절삭되는 금속의 표면 변색이 발생된다. 또한 나노 은의 농도가 20ppm미만에서는 절삭유의 부패 방지에 효과가 적으며, 100ppm 초과에서는 가공면이 불량해짐을 확인할 수 있었다.

Claims (5)

1. 나노 은을 포함하는 수용성 절삭유 조성물로서,

   상기 나노 은 입자는 평균 입경이 3 nm 내지 16 nm 이고, 나노 은의 농도는 20 ppm 내지 100 ppm 인 수용성 항균 절삭유 조성물.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 나노 은 입자는 질산은, 과염소산은, 황산은 및 아세트산은으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 이용하여 흡착법으로 제조한 것인 수용성 항균 절삭유 조성물.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 나노 은의 불순물 농도는 0.003내지 0.8% 인 수용성 항균 절삭유 조성물.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 조성물은 안정제를 더욱 포함하는 것인 수용성 항균 절삭유 조성물.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 안정제는 폴리에틸렌 및 폴리메틸메타크릴레이트의 혼합물인 수용성 항 균 절삭유 조성물.