KR20150146145A

KR20150146145A - 알루미늄 연삭 가공제와 알루미늄 부식 및 변색 방지용 알루미늄 알칼리 세정제 및 그의 조성물

Info

Publication number: KR20150146145A
Application number: KR1020140076245A
Authority: KR
Inventors: 김상기
Original assignee: 김상기
Priority date: 2014-06-23
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2015-12-31

Abstract

본 발명은 순수 알루미늄 및 알루미늄 합금용으로서 적합한 수용성 알칼리 세정액에 관한 것으로 더욱 자세히는 알루미늄 및 알루미늄 합금에 대해서 연삭 가공을 할 수 있고 양호한 내식성을 가짐과 동시에 알루미늄 변색을 방지하는 것을 특징으로 하는 알루미늄용 알칼리성 수용성 세정액이다.
본 발명은 트리에탄올아민(triethanolamine), 디에탄올아민(diethanolamine),모노에탄올아민(monoethanol amine), 벤조트리아졸(1,2,3-benzotriazol), 톨리트리아졸(tolyltriazole), 부틸디글리콜(butyl diglycol), 부틸셀로솔브(butyl cellosolve), 에틸셀로솔브(ethyl cellosolve), 헥실렌글리콜(hexylene glycol), 노르말메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone), 리날로올(linalool), 비실리콘(non-silicone) 소포제를 함유하는 조성물이다.

Description

알루미늄 연삭 가공제와 알루미늄 부식 및 변색 방지용 알루미늄 알칼리 세정제 및 그의 조성물 {An aqueous alkaline cleaner and it composition are for prevent the discoloration of aluminum with for the corrosion of aluminum and is for grind working of aluminum}

본 발명은 순수 알루미늄 및 알루미늄 합금용으로서 적합한 수용성 알칼리 세정액에 관한 것으로 더욱 자세히는 알루미늄 및 알루미늄 합금에 대해서 연삭 가공을 할 수 있고 양호한 내식성을 가짐과 동시에 알루미늄 변색을 방지하는 것을 특징으로 하는 알루미늄용 알칼리성 수용성 세정액이다.

본 발명은 알루미늄과 알루미늄 합금의 변색 방지제에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 순수 알루미늄이나 알루미늄합금을 가공 후에 수용성 세정액으로 세척하는데 세척 후 방치기간에 알루미늄 및 알루미늄 합금이 변색을 일으킨다. 알루미늄의 변색원인으로는 물과 알루미늄이 만나면 산화반응이 진행되어 알루미늄 표면이 흰색에서 회색으로 변하는 것을 볼 수 있다.따라서 알루미늄 변색을 방지하기 위해서는 알루미늄 변색 방지제를 함유하는 알루미늄용 알칼리성 수용성 세정제에 관한 것이다.

또한 본 발명의 다른 기능은 알루미늄 세정제 조성물에 관한 것으로서, 알루미늄 소재의 표면에 존재하는 절삭유제, 방청유제, 먼지와 같은 각종 오염물을 제거하기 위한 액체 세정제 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 알루미늄 소재의 연삭 가공을 할 수 있고 또한 알루미늄뿐만 아니라, 산업체에서 사용되는 구리, 주철, 황동, 특수강의 모든 소재가 오염되었을 때 오염물을 제거할 세정력이 탁월하고, 구리와 주철에 대한 부식방지 기능도 있으면서 수용성으로 취급이 용이하여 세정작업의 효율성을 높일 수 있는 알칼리 세정제에 관한 것이다.

알루미늄은 가볍고 질기며 다양한 형태의 가공이 가능하여 현대 산업에서 다양한 용도로 사용되고 있으며 가정, 산업체, 기계, 자동차 등 전 분야에서 다량으로 사용되고 있다. 이에 따라 금속표면은 각종 오염물질에 노출되며 이를 제거하기 위한 다양한 세정제가 사용되고 있다. 특히 다른 금속에 비해 알루미늄은 공기 중이나 수중에서 쉽게 부식되는 성질이 있다.

기존의 세정제는 초기에 알루미늄소재의 부식과 손상을 막기 위해 오존층 파괴물질이 함유된 염소나 불소 용제를 사용하였다. 이는 알루미늄 부식을 일으키지는 않으나 오존층 파괴에 직접 관여하는 물질로 환경적인 규제를 받고 있어 현재는 거의 사용하지 않고 있다. 그래서 오존층 파괴가 안 되는 탄화수소계열인 알리파틱 하이드로 카본오일(aliphatic hydrocarbon oil)을 사용하고 있다. 물론 하이드로 카본오일(hydrocarbon oil)도 알루미늄 변색을 일으키지 않는다. 일반적으로 수용성 가공유제나 세정제는 방청성을 부여하기 위해 알칼리성으로 제조된다. 그러나 알루미늄이나 알루미늄 합금은 양쪽성 금속이며 산과 알칼리에 부식하기 쉽고, 특히 알칼리 영역에서는 부식에 의해 진한회색 또는 검정색으로 변하는 경향이 있는 금속이다. 변색 방지를 위해 알루미늄이나 알루미늄 합금에 영향이 적은 중성pH영역으로 제조하고, 메타규산소다(meta sodium silicate) 등의 무기염을 함유시키는 방법이 취해지고 있다. 그러나 변색영향이 적은 중성pH영역으로 제조하면 방청성 및 방부성이 저하된다. 또한 메타규산소다 등의 무기염 사용은 원액의 안정성을 나쁘게 하여 무기염의 석출 및 기타 성분의 분리를 초래하는 문제점이 있다. 본 발명은 이상과 같은 문제점을 극복하기 위해 이루어진 것으로, 알루미늄이나 알루미늄 합금의 변색하기 쉬운 알칼리성pH영역에서도 변색 방지가 양호하며, 조성물의 원액안정성이 좋은 변색 방지제를 제공한다.

US PATENT NUMBER : 5,110,494 ( US005110494A )

본 고안은 이러한 종래의 제반단점을 해결하고자 한 것으로서, 기존의 알루미늄소재를 세정함에 있어서 알루미늄소재가 세정시 물과 닿으면 급격한 변색과 부식을 야기하므로 기존 산업현장에서는 수용성 세정제를 사용하지 않고 알리파틱 하이드로 카본오일과 같은 비수용성 세정제의 원액을 사용하였다. 비수용성 세정제는 원액을 사용하여 비용증가가 계속 요구되는 비경제적인 측면을 가지고 있고 항상 화제 위험에 노출되며, 인체에 해로운 증기발생으로 친환경적이지 못하였다. 따라서 이를 개선하고자 알루미늄 소재에 변색과 부식을 야기하지 않는 친환경적이면서, 연삭 가공 할 수 있고 세척성이 우수하면서 방청성도 탁월한 알루미늄용 수용성 알칼리 세정제를 개발하고자 한다.

또한, 물과 접촉한 알루미늄 표면이 공기에 오랫동안 노출되면, 알루미늄 소재의 표면은 산화반응을 거쳐 회색이나 검은 색으로 변색되어 알루미늄 부품을 사용 못하게 만든다. 이를 해결하고자 본 발명은 변색방지성능과 세정력이 우수할 뿐만 아니라, 취급시 인체에 대한 안전성이 있으며 수질과 대기에 영향을 주지 않는 친환경적인 물질로 이루어진 조성물이어야 하고 아울러서 인화성이 없어 화재의 위험요소를 배제한 수용성 알칼리 세정제를 개발하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 방청제로 트리에탄올아민(triethanolamine) 10 ~ 70중량%, 변색 및 부식방지제인 톨리트리아졸(tolyltriazole) 0.1 ~ 5중량%, 벤조트리아졸(1,2,3-benzotriazol) 0.1 ~ 10중량%, 오염물제거 촉진제로 부틸 디 글리콜(butyl diglycol) 5 ~ 30중량%, 리날로올(linalool) 0.1 ~ 1중량%, 비실리콘(non-silicone)계소포제 0.1 ~ 0.5중량%를 포함하여 조성 되어지는 것을 특징으로 하는 알루미늄소재의 세척시 사용되는 알칼리성 세정제 조성물을 제공한다. 또한 본 발명은 좀 더 자세히 설명하면 물 10 ~ 50 중량%에 방청제인 트리에탄올아민(triethanolamine) 10 ~ 70중량%와 변색방지제인 벤조트리아졸(1,2,3- benzotriazol) 0.1 ~ 10중량% 을 투입한 후 40 ℃ ~ 60℃를 유지하여 충분히 교반하여 제 1혼합액을 제조하는 단계와 상기 제1혼합액에 커플링제인 동시에 오염물 제거 촉진제인 부틸디글리콜(butyl diglycol) 5 ~ 30 중량% 을 투입하고 아울러서 계면활성제인 헥실렌글리콜(hexylene glycol) 1 ~ 10중량%을 투입하여 모든 성분이 완전용해시까지 충분히 교반 및 혼합하여 제 2혼합액을 제조하는 단계와 상기 제2혼합액에 향료인 리날로올(linalool) 0.1 ~ 1.0 중량%를 넣고 ,소포제인 비실리콘 (non-silicone) 0.1 ~ 0.5중량%을 투입하여 40 ℃ ~ 60℃의 온도를 유지하여 용액이 충분히 섞이도록 20~30분간 교반하여 알루미늄 및 알루미늄 합금의 변색방지용 알칼리성 세정제를 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명의 알루미늄 변색방지용 알칼리성 세정제는 알루미늄의 연삭가공을 할 수 있고, 알루미늄소재표면의 오염물제거, 부식방지 및 변색방지 등에 효과적으로 작용하는 액체로 이루어진 알칼리성 세정제이다.

또한 알루미늄, 구리, 주철, 황동, 특수강의 모든 분야에 세척 및 변색방지제로 겸용 사용할 수 있는 전천후 다기능성 수용성 알칼리 세정액이다.

이 조성물은 친수성이 강하고 알칼리성이므로 금속탱크와 같은 저장 조를 부식시키지 않고 또한 작업시 사용되는 행거와 같은 기타 생산 장비를 부식시키지 않고 방청효과를 부여한다. 아울러서 탄화수소계인 기존의 알루미늄 세정제는 심한 용제냄새를 가지고 있는데 반하여 수용성인 알칼리 세정액은 물에 일정량을 희석하여 사용하므로 용제냄새가 전혀 없어 작업자에게 쾌적한 작업환경을 제공하고 화재위험이 없는 취급안정성이 우수한 산업용 알루미늄전용 수용성 알칼리 세정제이다. 수용성 알칼리 세정제로 화재위험이 없고, 원액을 물에 희석시켜 사용함으로써 비용에 대한 원가절감으로 경제성이 있으며 인체에 대하여 친환경적이다. 비수용성 세정제보다 방청성이 월등히 우수하여 여름철 우기 철에 대비할 수 있어 효율성이 좋다. 또한 동결방지로 부틸디글리콜(butyl diglycol)이 첨가되어 겨울철에도 얼지 않아서 보관이 용이하다

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도면 1 본 발명의 실험에 따른 물과의 접촉시 30분후 변색된 알루미늄소재의 상태를 나타낸 사진.
도면 2 본 발명의 실험에 따른 혼합액을 알루미늄소재에 도포하여 240 시간이 지난 후 표면의 상태를 나타낸 사진.

본 발명의 실시예를 참조하여 이하에 보다 구체적으로 설명한다.

세정용 알루미늄 시편의 제조

실험용 알루미늄 베어링 부품은 다음 절차로 준비하였다. 두 개의 알루미늄 베어링 부품을 준비하여 한쪽 알루미늄 베어링 부품은 물속에 30분 동안 침적하여 꺼낸 것이고, 다른 알루미늄 베어링 부품은 본 조성물 5% 용액에 240시간 침적시킨 후 부품을 꺼내어 알루미늄 부품표면의 변색된 정도를 파악하여 기록한다.

알루미늄 변색방지용 알칼리성 세정제 조성물의 조제

본 조성물을 조제하기 위하여 사용된 약제는 아래와 같다.

트리에탄올아민(triethanolamine), 디에탄올아민(diethanolamine), 모노에탄올아민(monoethanolamine), 벤조트리아졸(1,2,3-benzotriazol), 톨리트리아졸(tolyltriazole), 부틸디글리콜(butyl diglycol), 부틸셀로솔브(butyl cellosolve), 에틸셀로솔브(ethyl cellosolve), 헥실렌글리콜(hexylene glycol), 노르말메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone), 리날로올(linalool), 비실리콘(non-silicone) 소포제

세정시험 절차

세정 시험은 전부 다음 절차에 따라 행하였다. 세척용기에 물을 95% 채우고, 알칼리 세정액을 5%넣은 뒤 섞는다. 온도를 50℃로 유지한 후 세정하고자 하는 알루미늄 베어링부품을 투입하고 세척기의 초음파를 작동시킨다. 초음파 또는 스프레이로 1분 ~ 2분 동안 작동시켜 부품을 세척한다. 세척조는 1조와 2조로 구분하여 세척 운영한다. 세척 후 열풍 120℃에서 2분 동안 건조시킨다.

실험예

각 성분을 혼합하여 다음의 조성을 갖는 세정제를 조제하였다.

실시예 1

물 20중량 %

트리에탄올아민(triethanolamine) 50중량 %

벤조트리아졸(benzotriazol) 2 중량 %

톨리트리아졸(tolyltriazole) 4.5 중량 %

부틸디글리콜(butyl diglycol) 20중량 %

헥실렌글리콜(hexylene glycol) 3중량 %

리날로올(linalool) 0.5중량%

합계 100중량 %

조성물을 물에 농도 5%로 희석하여 50℃를 유지하고 알루미늄 베어링 부품을 침적하여 2분 동안 초음파로 세척한 후 베어링 부품의 세척상태와 알루미늄 변색상태를 파악한다.

실시예 2

물 20 중량 %

디에탄올아민(diethanolamine) 50 중량 %

벤조트리아졸(benzotriazol) 2중량 %

톨리트리아졸(tolyltriazole) 4.5중량 %

부틸셀로솔브(butyl cellosolve) 20중량 %

헥실렌그리콜(hexylene glycol) 3중량 %

리날로올(linalool) 0.5중량%

합계 100중량 %

실시예 3

물 20중량 %

모노에탄올아민(monoethanolamine) 50중량 %

벤조트리아졸(benzotriazol) 2중량 %

톨리트리아졸(tolyltriazole) 4.5중량 %

노르말메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone) 20중량 %

헥실렌글리콜(hexylene glycol) 3중량 %

합계 100중량 %

조성물을 물에 농도 5%로 희석하여 50℃를 유지하고 알루미늄 베어링 부품을 연삭 가공하여 조도를 확인한 후 베어링 부품을 침적하여 2분 동안 초음파로 세척한 후 베어링 부품의 세척상태와 알루미늄 변색상태를 파악한다.

	변색 방지 효과	연삭성	방청성	오염물 제거 정도
실시예1	아주 좋음	조도 양호	아주 좋음	아주 좋음
실시예2	보통	조도 양호	아주 좋음	아주 좋음
실시예3	불량	조도 양호	아주 좋음	아주 좋음

표1에서 보여주듯이 일차아민, 이차아민보다 3차아민이 냄새나 변색 정도에서 우수한 상태를 보여줘서

실시 예1 이 가장 좋았음을 알 수 있다

다기능 성으로 알루미늄 부품을 연삭 가공할 수 있고 또한 알루미늄 소재에 손상을 입히지 않고 오염물을 제거함으로써, 제품의 수명을 늘리고, 알루미늄 부품의 변색 및 부식을 방지하여 외관상의 미려함을 더하며 제품의 이용가능성을 높인다. 그리고 알루미늄에 구리와 같은 비금속이 융합되어 알루미늄의 합금이 주종을 이루는 자동차부품, 선박부품, 항공기부품 등 모든 분야에 응용할 수 있다.

본 발명은 수용성으로 물에 용해하여 사용하므로 비수용성보다 생산시 비용절감이 효과적이며, 작업시 인체에 해로운 증기가 발생하지 않아 작업안전성이 높아지고 화재위험이 없는 친환경적이다.

Claims

알루미늄 및 알루미늄 합금용으로서 적합한 변색방지와 방청성 기능을 지닌 수용성 세정액에 관한 것으로, 1) 방청 및 부식방지제인 트리에탄올아민(triethanolamine)이 10 ~ 70중량% ,벤조트리아졸(1,2,3-benzotriazol) 0.1 ~ 5중량% 톨리트리아졸 (tolyltriazole)이 0.5 ~ 5중량%이 포함된 용액을 주제로 하고,
2) 오염물제거 및 용해촉진제로 부틸디글리콜(butyl diglycol) 5 ~ 30중량%, 에틸셀로솔브(ethyl cellosolve) 5 ~ 30중량% 부틸셀로솔브(butyl cellosolve) 5 ~ 30중량% 헥실렌글리콜(hexylene glycol) 1 ~ 10중량% 을 보조 첨가제로 하여,
3) 나머지는 물 10 ~ 20중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 알루미늄용 수용성 알칼리 세정제.
제1항에 있어서 향료인 리날로올(linalool) 0.1 ~ 1.0 중량% 와 비실리콘(non-silicone) 오일 0.1 ~ 1.0 중량%이 포함되는 알루미늄용 수용성 알칼리 세정제 조성물