KR20110072087A - 세정성이 우수한 탈지제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압연공정 후에 일반 탄소강 및 STS강판의 표면에 존재하는 압연유 또는 방청유 등을 제거하기 위한 탈지제에 관한 것으로, 중량비로 수산화나트륨 또는 수산화칼륨과 빌더를 20 : 1.0~5.0로 혼합한 제1용액; 중량%로 비이온성 계면활성제 혼합물 : 1.0~25%, 유기킬레이트제 : 0.3~1.5%, 안정화제인 술포네이트계: 1.2~6.5 및 잔부는 물로 이루어진 제2용액:을 혼합하여 제조된 세정성이 우수한 스테인리스강용 탈지제를 제공한다.

탈지제, 세정성, STS강판

Description

세정성이 우수한 탈지제{Degreasing Agent with Excellent dispersion and wetting property}

본 발명은 분산성 및 젖음성이 개선되어 세정성이 우수한 선된 탈지제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압연공정 후 강판의 표면에 존재하는 압연유 또는 방청유 등을 제거하기 위한 탈지제를 제공하는 것이다.

일반적으로, 압연공정을 거친 냉연강판표면에는 압연유 또는 방청유가 필름형태로 도포되어 있다. 따라서 이를 완벽하게 제거하는 작업은 표면품질의 향상에 중요한 역할을 한다. 보통 상기와 같은 냉연강판위의 잔류물을 제거하기 위하여 탈지제가 사용된다. 그러나 스테인리스강에 있어서는 일반 탄소강 설비와는 달리 STS강판제품이 압연된 후 단순 스프레이 탈지처리공정으로만 처리하여 탈지성이 열화되는 경우가 있어 제품 품질에 영향을 미치는 경우도 있다. 또한 일반적으로 탄소강 냉연강판에 사용되는 압연유와 상이하므로 스테인리스 냉연강판 에서는 이에 따른 탈지성도 다르게 나타날 것으로 생각된다. 일반적으로 탈지성에 미치는 인자는 사용되는 압연유 및 압연 조건이다. 압연유 물성중 비누화가 높으면 탈지에 유리한 반면에, 비누화가 낮으면 탈지에 불리하다. 압연유의 비누화가 높으면 탈지제 설계 시 유리하지만 스테인리스 냉연강판의 경우에는 통상 비누화가 170~210인 타 공장의 보다 비누화가 100이하로 훨씬 낮아 탈지제 설계시 불리한 측면이 있다.

보통 상기와 같은 압연유 또는 방청유등이 잔류한 냉연강판을 소둔로에 도입하기 전에 압연유를 제거하기 위하여 탈지공정을 거쳐야 하며, 이 때 탈지가 불충분하게 수행된 경우에는 흑연 석출, 노내 오염, 표면 결함발생등 여러가지 문제를 야기하여 냉연강판의 품질이 저하되는 등의 문제가 발생한다. 특히 침지 및 전해탈지를 실시하는 일반 탄소강과는 달리 스프레이 탈지를 히는 스테인리스강판의 경우에는 상기 일반 탄소강에 사용하는 탈지제로 탈지하는 경우에는 탈지가 불량되어 상기와 같은 문제점이 발생이 예상되므로 스프레이처리용 저검화가 탈지제의 필요성이 대두되고 있다.

종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 다양한 탈지제가 개발되고 있는데, 예를 들어, 일본 공개특허 평3-227400는 비이온 계면활성제 폴리옥시에틸렌알킬에테르 및 글리콜에테르계 화합물로 구성되었으며 또한 일본 공개특허 평11-302686는 비이온 게면활성제, 킬레이트 및 점토광물과 필요시 유기/무기 빌더등으로 구성되어 있다. 한편, 대한민국 특허 제292287호에서는 철 또는 비철 구조물의 산 세척시에, 탈지, 산세 및 방청을 단일공정으로 행할 수 있는 탈지-산세-방청용일액형 조성물을 개시하고 있으며, 이 때 탈지제에는 계면활성제 성분으로서 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐 에테르 등을 개시하고 있다.

그러나, 이와 같이 종래 기술에서는 탈지제에 첨가되는 비이온성 계면활성제 로서 노닐 페놀계열의 화합물이 첨가된 탈지제가 일반적이나, 노닐 페놀계열 화합물은 잔류 페놀로 인한 환경오염은 물론 인체에 유해하기 때문에 사용이 규제되고 있으며, 이에 따라 이를 대체할 수 있는 비이온성 계면활성제를 함유하는 탈지제의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 환경친화형 노닐페놀성분이 없는 계면 활성제을 개발하여 탈지성이 우수하며 알카리성이 강한 비이온계면활성제를 알카리용액에 첨가한 스프레이용 복합탈지제를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명에서는 수산화칼륨 주성분을 하여 강알카리에 강한 폴리그리세린 및 라우릴알콜계 같은 비이온성 계면활성제등의 혼합물, 및 유기킬레이트제로서의 디포스포닉 액시스(diphosphonic acid)계가 첨가된 알칼리 탈지제를 제공하고자 하며, 이에 따른 스프레이용 압연유 제거용 알칼리 탈지제는 환경오염 방지는 물론 분산성 및 젖음성이 매우 우수한 탈지제를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 먼저 중량비로 수산화나트륨 또는 수산화칼륨과 빌더를 20 : 1.0~5.0로 혼합한 제1용액; 중량%로 비이온성 계면활성제 혼합물 : 1.0~25%, 유기킬레이트제 : 0.3~1.5%, 안정화제인 설포네이트계: 1.2~6.5 및 잔부는 물로 이루어진 제2용액:을 혼합하여 제조된 분산성 및 젖음성이 우수한 스테인리스강용 탈지제를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 제1용액과 제2용액은 중량비로 1:0.02~0.70의 범위로 혼합하여 제조하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 빌더는 메타규산나트륨, 소디움글루코네이트, 오르 소규산나트륨, 메타포타슘 실리케이트, 피로소디움 포스페이트, 테트라소디움 포스페이트, 트리폴리소디움 포스페이트, 헥사메타소디움 포스페이트 및 탄산칼륨으로 구성되는 그룹으로 부터 선택되는 적어도 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 비이온성 계면활성제 혼합물은 플로그리세린과 라우릴알콜계를 혼합하여 사용하는 것이 좋다.

또한, 본 발명에서 상기 유기킬레이트제는 메틸포스포닉 액시드 또는 디포스포닉 액시드 또는 이들의 혼합물중 어느 하나로 사용한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 탈지제를 사용하여 스프레이 처리로 탈지를 할 경우, 압연공정 후에 강판에 존재하는 압연유 또는 방청유를 효과적으로 제거할 수 있는 세정성이 우수한 탈지제가 제공된다.

이하 첨부한 도면을 참고 하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.

본 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다.

먼저 본 발명에서는 본 발명은 먼저 중량비로 수산화나트륨 또는 수산화칼륨과 빌더인 메타규산나트륨을 20 : 1.0~5.0로 혼합한 제1용액; 중량%로 비이온성 계면활성제 혼합물 : 1.0~25%, 유기킬레이트제 : 0.3~1.5%, 안정화제인 설포네이트계: 1.2~6.5 및 잔부는 물로 이루어진 제2용액:을 혼합하여 제조한다. 또한, 상기 상기 제1용액과 제2용액은 중량비로 1:0.02~0.70의 범위로 혼합하여 제조한다.

일반적으로, 압연공정 후 강판에 존재하는 압연유 또는 방청유를 제거하기 위해 탈지처리를 하며, 이 때 사용되는 탈지제의 세정효과를 증대시키기 위한 목적으로 계면활성제는 물론 빌더 및 킬레이트제와 같은 첨가제를 알칼리 성분과 적당히 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.

먼저, 본 발명에 따른 탈지제를 위한 제 1용액의 제조에 있어서, 수산화칼륨 또는 수산화나트륨과 빌더를 무게비로 20:1.0~5.0으로 혼합하는 것이 바람직하다. 통상 탈지제로 수산화나트륨을 사용하나 본 발명에서는 수산화나트륨보다 염기성이 더 강한 수산화칼륨을 사용하였다. 즉 비누화반응에 의해 생성되는 칼륨비누가 나트륨 비누보다 약간 더 좋은 세정성을 보인다. 한편, 수산화 칼륨의 알카리용액 및 빌더의 혼합비는 무게비로 알카리혼합물 20에 대한 빌더의 혼합비가 1.0 이하인 경우, 분산효과 및 재오염방지 효과가 감소되며, 5.0 이상인 경우에는 침전이 발생하는 문제점이 있다.

상기 제 1용액에 첨가되는 빌더는 소디움글루코네이트, 오르소규산나트륨, 메타포타슘 실리케이트, 피로소디움 포스페이트, 테트라소디움 포스페이트, 트리폴리소디움 포스페이트, 헥사메타소디움 포스페이트 및 탄산칼륨으로 구성되는 그룹으로 부터 선택되는 적어도 하나 이상의 성분을 포함하며, 가장 바람직하게 사용되는 빌더는 소디움 글루코네이트이다.

또한 본 발명의 탈지제에 첨가되는 비이온성 계면활성제의 혼합물은 폴리글리세린과 C4~C20의 지방알콜을 원료로 하는 M+N의 값이 3~22인 비이온성 계면활성제가 바람직하다. 이 때 C4~C20인 지방알콜을 원료로 하는 비이온성 계면활성제로서, RO-(EO)_M(PO)_NH의 구조식을 가지며, 상기 식에서, 상기 R은 알킬이며, EO는 에틸렌옥사이드기이며, PO는 프로필렌 옥사이드기를 나타내며, 상기 식에서 M+N 값은 3~22이 바람직하다. 또한, 탈지제의 제 2용액에 첨가되는 비이온성 계면활성제의 양은 1.0~25.0중량%가 바람직하며, 1.0중량% 이하인 경우에는 세정 및 분산침투 효과가 미약하며, 25.0중량% 이상인 경우에는 용액의 안정성이 저하되고 과량의 기포가 발생하는 문제가 있다.

또한, 본 발명에 따른 탈지제의 제 2용액에 첨가되는 유기 킬레이트제로는 금속 이온들과 착화합물을 형성하여 금속 이온의 기능을 봉쇄하는 금속 이온 봉쇄제로 사용되며, 킬레이트제에는 비공유 전자쌍을 갖는 원자를 2개 이상으로 포함하는 화합물로서 금속 이온과 배위결합을 형성하여 안정화된 킬레이트 고리를 만들게 되며 그 결과로써 안정성이 증가하게 된다. 본 발명에서 시용된 킬레이트제는 메틸포스포닉 액시드 및 디포스포닉 액시드 와 이들의 혼합물이 바람직하다. 첨가량은 0.3~1.5중량%가 바람직하며, 0.3중량% 이하인 경우에는 킬레이트 효과가 감소되며, 1.5중량% 이상인 경우에는 Cl값의 과다로 부식이 발생한다.

또한, 본 발명에서 안정화제로서 설포네이트계(sulfonate)를 중량% 1.2~6.5로 제2용액에 첨가한다. 상기 설포네이트계의 첨가량이 6.5%를 초과하여 과다할 경우 본 발명의 세정성에 영향을 미칠 수 있으며 1.2%미만인 경우 효과가 미미하다.

본 발명에 따른 탈지제의 제조에 있어서, 수산화 칼륨 및 빌더로서 소디움글루코네이트, 오르소규산나트륨, 메타포타슘 실리케이트, 피로소디움 포스페이트, 테트라소디움 포스페이트, 트리폴리소디움 포스페이트, 헥사메타소디움 포스페이트 및 탄산칼륨으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 성분을 혼합한 제 1용액에, 비이온성 계면활성제 혼합물, 안정화제, 유기계 킬레이트제 및 잔부 물로 이루어지는 제 2용액을 무게 중량비로 1:0.02~1:0.70으로 하여 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 혼합비율을 벗어나는 경우에는 기포발생 억제 효과가 감소하게 된다. 그리고 상기 혼합비율에서 0.02 이하가 되면 탈지가 어려우며 0.7이상이 되면 생산성 및 작업성이 불량하고 기포가 발생하여 바람직하지 않다. 이와 같이 본 발명에 따라 제조된 탈지제는 종래와는 달리 천연알콜 계열을 원료로 하는 비이온성 계면활성제를 사용함으로써 환경오염방지는 물론 분산성 및 젖음성이 우수한 본 발명의 용액으로 스프레이시 강판에 남아있는 소프(soap)을 효과적으로 제거하여 강판의 세정성이 매우 우수하였다.

(실시예)

이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하나, 본 발명이 여기에 한정되 는 것은 아니다.

물 100g에 수산화칼륨과 메타규산나트륨의 혼합물 20g과 소디움 글루코네이트 5g을 용해한 혼합 수용액을 제 1용액으로 제조하였다. 독립적으로 물 88ml에 폴리그린세린 16g, 라우릴알콜계 계면활성제 4.0g, 소디움 나프탈렌 술포네이트 5.5g, (1-하이드록시에틸리덴)디포스폰산 소디움염 0.8g, 디에틸렌트리아민 펜타메틸포스폰산 소디움염 1.0g 을 용해하여 제 2용액을 제조하였다. 이와 같이 제조된 제 1용액 100g와 제 2용액 20g를 혼합하여 탈지용액을 제조하였으며, 상기 용액을 KOH농도기준 3.0%가 되도록 물로 희석하여 시판되는 기존제품(제품명: 스트립 클리너(Strip Cleaner), 삼엽화학㈜ 제조)과 탈지성을 비교하였다.

실시예 1

탈지처리는 일반적으로 사용하는 탈지 처리 공정과 동일한 조건으로 (스프레이 탈지)→ (수세)→ (건조)→ 처리과정을 거쳤다. 이때, 스프레이 압력 은 2.5 Bars, 탈지용액의 온도는 85℃, 스프레이 탈지용액의 유속은 150 ㎥/h이다.

탈지 후 시편에 존재하는 압연유의 양은 표면 유기 탄소 분석기로 유기 탄소량을 분석하였다. 상기와 같이 탈지 처리된 시편의 탈지성 결과를 다음 표 1과 도 1에 나타내었다.

구분	발명예 1	비교예
탈지성 (잔류표면탄소 mg/m2)	2.64~5.73	18.3~27.6

도 1은 본 발명에 의한 탈지성을 평가한 그래프도이고, 도 2는 비교예로서 탈지성을 평가한 그래프도이다. 상기 표 1과 도 1에서와 같이, 본 발명의 탈지제(발명예)는 기존의 탈지제(비교예, 도 2) 제품과 비교하여 강판위에 잔류 표면 탄소량이 적었음을 알 수 있다. 이는 본 발명에서 세정성으로서 분산성 및 젖음성이 뛰어난 효과를 갖는다는 것을 의미한다. 본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.

도 1는 본 발명에 관한 탈지제로 탈지성을 측정한 그래프이다.

도 2는 본 발명과 대비되는 비교예의 탈지제로 탈지성을 측정한 그래프이다.

Claims (5)

1. 중량비로 수산화나트륨 또는 수산화칼륨과 빌더를 20 : 1.0~5.0로 혼합한 제1용액;

   중량%로 비이온성 계면활성제 혼합물 : 1.0~25%, 유기킬레이트제 : 0.3~1.5%, 안정화제인 술포네이트계: 1.2~6.5 및 잔부는 물로 이루어진 제2용액:을 혼합하여 제조된 세정성이 우수한 스테인리스강용 탈지제.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1용액과 제2용액은 중량비로 1:0.02~0.70의 범위로 혼합하여 제조된 세정성이 우수한 스테인리스강용 탈지제.
3. 제1항에 있어서,

   상기 비이온성 계면활성제 혼합물은 플리그리세린 또는 라우릴알콜계 또는 이들의 혼합물중 어느 하나인 세정성이 우수한 스테인리스강용 탈지제.
4. 제1항에 있어서,

   상기 빌더는 메타규산나트륨, 소디움글루코네이트, 오르소규산나트륨, 메타포타슘 실리케이트, 피로소디움 포스페이트, 테트라소디움 포스페이트, 트리폴리소디움 포스페이트, 헥사메타소디움 포스페이트 및 탄산칼륨으로 구성되는 그룹으로 부터 선택되는 적어도 하나 이상의 성분을 포함한 세정성이 우수한 스테인리스강용 탈지제.
5. 제1항에 있어서,

   상기 유기킬레이트제는 메틸포스포닉 액시드 또는 디포스포닉 액시드 또는 이들의 혼합물중 어느 하나인 세정성이 우수한 스테인리스강용 탈지제.

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