KR20190026848A - 공업용 유체 - Google Patents

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KR20190026848A
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industrial fluid
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micelle
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KR1020197003540A
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안드레 헨드릭슨
로버트 폴 허드슨
헨드릭 페셀
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카스트롤 리미티드
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Abstract

공업용 유체가 개시된다. 유체는 유성 성분, 수성 성분, 및 계면활성제를 포함한다. 실질적으로 모든 계면활성제는 유성 성분의 마이셀 내에 결합된다. 이는 결합되지 않은 계면활성제가 유체에 실질적으로 존재하지 않게 한다. 공업용 유체는 또한 실질적으로 불용성 소포제 또는 거품 방지 화합물을 함유하지 않는다.

Description

공업용 유체
본 발명은 공업용 유체, 특히 유성 성분, 수성 성분 및 계면활성제를 포함하는 공업용 유체에 관한 것이다.
공업용 유체는 윤활 유체, 냉각제 및 연료와 같은 산업에서 많이 적용된다. 예를 들어, 동력 차량, 냉각 드릴링 장치, 윤활 자동차 엔진 및 기어 박스에서, 해저 기계류, 풍력 터빈, 발전기 및 재료 가공 (절삭, 연삭, 압연) 에 이른다. 이들 공업용 유체 각각은 공통적으로 유성 성분, 수성 성분 및 수성 성분에 분산되어 유화액을 형성하는 계면활성제의 기본 조성을 갖는다. 이러한 유성 성분은 전형적으로 예를 들어 원유 또는 셰일 오일의 정제 또는 에스테르화에 의해 탄화수소 공급원으로부터 유도된다.
수성 성분을 유성 베이스에 또는 그 반대로 포함시키는 것은 유화제를 사용하여 유화액을 생성하는 것을 수반하는데, 이러한 수성 및 유성 재료가 자연적으로 비혼화성이기 때문이다. 수성 유화액을 포함하는 공업용 유체의 예는 금속가공(metalworking) 유체 및 기타 수계 유체를 포함한다. 계면활성제는 전형적으로 유화액이 완전히 형성되는 것을 보장하도록 포함된 충분한 계면활성제로 수성 및 유성 성분을 유화하는데 사용된다. 이상적으로는, 잔류 비혼화성 성분이 없어야 하고, 저장 또는 사용 동안 개별 성분이 분리되지 않도록 유화액은 안정적이어야 한다. 그러나, 너무 많은 계면활성제의 사용은 혼합 즉시 또는 사용 동안 유화된 혼합물의 발포를 야기할 수 있다. 이러한 발생의 가능성을 줄이기 위해, 계면활성제로 인한 발포체의 형성을 방지하거나 발포체의 양을 감소시키기 위한 소포제 또는 거품방지 화합물이 또한 공업용 유체에 포함된다. 이러한 조합은 발포 경향이 감소된 안정한 유화액을 생성한다.
그러나, 소포제 또는 과량의 계면활성제를 사용하지 않고도 공업용 유체를 완전하고 안정한 유화액으로 제조할 수 있는 것이 유리할 것이다.
본 발명은, 제 1 양태에서, 유성 성분 및 계면활성제가 마이셀을 형성하고, 결합되지 않은 계면활성제가 공업용 유체에 실질적으로 존재하지 않게 계면활성제가 마이셀 내에 결합되고, 사용시, 공업용 유체가 희석되지 않거나, 희석제로 희석되거나, 캐리어 유체에 대한 첨가제로서 사용되는, 유성 성분; 수성 성분; 및 계면활성제를 제공함으로써 이러한 요구를 해결하는 것을 목적으로 한다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 계면활성제를 포함하는 제 1 유체를 형성하고; 유성 화합물을 포함하는 제 2 유체를 형성하고; 전단력 하에 제 1 유체 및 제 2 유체를 혼합하여 중간 유체를 제조하고; 층류 하에 수성 유체 및 중간 유체를 혼합하여 공업용 유체를 생성하는 것을 포함하는, 공업용 유체의 형성 방법을 제공한다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 이러한 방법을 사용하여 제조된 공업용 유체를 제공한다.
본 발명은 예시적인 구현예를 참조로 하여 예로만 설명될 것이다. 본 발명의 구현예는 공업용 유체가 유성 성분 및 수성 성분을 포함할 수 있다는 접근을 취한다. 미네랄 오일 및 베이스 오일 스톡과 같은 유성 성분은 수성 성분에 분산된 계면활성제가 존재하기만 하면 물과 같은 수성 성분으로 유화될 수 있다. 이러한 수성 유화액은 윤활 및 금속가공을 포함하는 다양한 적용에 사용된다. 이러한 유화액은 희석되지 않고 사용될 수 있거나 물과 같은 희석제를 사용하여 희석되어 사용될 수 있다. 대안적으로, 유화액은 캐리어 유체와 혼합될 때 다양한 특성을 부여하기 위한 첨가제로서 사용될 수 있다. 캐리어 유체는 윤활, 에너지 소산 또는 에너지 생성 유체로부터 선택될 수 있어, 공업용 유체가 이들에 대한 첨가제가 되어 이들 유체 자체가 유화액을 포함하게 한다. 그러나, 실질적으로 모든 계면활성제가 마이셀 구조 내에 결합되는 마이셀 구조를 형성함으로써, 결합되지 않은 계면활성제가 공업용 유체 내에 실질적으로 존재하지 않는다. 이는 과량의 계면활성제에 의해 야기된 발포를 보상하기 위해 불용성 소포제 및/또는 거품 방지 화합물을 사용할 필요를 없애기 때문에, 공업용 유체가 소포제 또는 거품 방지 화합물을 실질적으로 함유하지 않게 한다. 이는 공업용 유체가 유화액 또는 기타 캐리어 유체에 대한 첨가제로 사용되는 경우에도 해당된다. 또한, 공업용 유체는 임의의 발포 거동을 증가시키지 않고/않거나 캐리어 유체의 임의의 발포를 감소시키는 경향을 가질 수 있다.
마이셀은 제 1 재료의 입자가 제 2 재료에 현탁되어 2-상 시스템이 생성되는 콜로이드에 분산된 계면활성제 분자의 응집체이다. 용액에서와는 달리, 제 1 재료는 제 2 재료에 불용성 또는 비혼화성이므로 유화액이 된다. 수용액에서 마이셀은 계면활성제 분자의 소수성 꼬리가 안쪽을 향하고 계면활성제 분자의 친수성 머리가 바깥쪽을 향하는 응집체를 형성한다. 이는 순상(normal-phase) 마이셀을 형성하여 수중유 상 혼합물을 유도한다. 역상(inverse-phase) 마이셀은 반대의 구조를 가지며, 계면활성제 분자의 친수성 머리는 안쪽을 향하고 소수성 꼬리는 바깥쪽을 향한다. 이는 유중수 상 혼합물을 유도한다. 계면활성제 분자의 패킹 거동은 마이셀의 코어 둘레에 계면활성제 분자의 단일층을 유도하는데, 이는 표면 에너지 고려에 따라 전형적으로 구를 형성한다.
계면활성제의 추가 층은 또한 마이셀의 바깥쪽 둘레에 패킹될 수 있다. 이는 본 발명에서와 같이 추가의 계면활성제가 혼합물에 첨가되는 경우일 것이다. 예를 들어, 전단력이 유성 성분에 가해지는 경우, 이는 유성 성분의 분자가 연신되게 한다. 이러한 연신은 분자가 평평해지고 라미나 구조가 되는 경향을 갖게 하여, 임의의 계면활성제가 끌어 당겨져야 할 수 있는 표면적을 증가시킨다. 수성 유체 (계면활성제의 물 중 분산액) 의 분자의 주위의 층류(laminar flow)와 결합하여, 계면활성제의 패킹 분율(packing fraction)이 ≤1/3 에서 >1/2 로 증가된다. 전단력이 제거되면, 물론 계면활성제의 구조가 라미나 또는 실린더형의 마이셀의 최소 표면 에너지 배열을 야기하지 않는 한, 분자는 표면 에너지 고려로 인해 구형 마이셀을 형성한다. 예를 들어, 제미나이(Gemini) 계면활성제 (때때로 이량체성 계면활성제로 공지됨) 는 마이셀의 코어를 길쭉한 타원형으로 일그러지게 하는 2 개의 소수성 꼬리를 갖는다. 전단력이 제거된 시점에서, 계면활성제 패킹 분율은 ≤1/3 로 다시 감소되어, 분자의 임시적인 라미나 배열에 끌어 당겨진 임의의 추가적인 계면활성제가 마이셀 둘레에 계면활성제의 추가적인 층을 형성하게 된다. 그러나, 홀수 층만 형성되는데, 순상 마이셀의 경우, 친수성 머리는 계면활성제 분자의 제 1 층의 친수성 머리와 접촉되고, 소수성 꼬리는 바깥쪽을 향하게 짝수 층의 계면활성제 분자가 배열되기 때문이다. 그 반대가 역상 마이셀에 해당된다. 따라서, 두 경우 모두에서, 마이셀은 1, 3, 5, 7...n=2k+1 층의 계면활성제를 가질 것이다. 계면활성제가 이들 마이셀 내에 다층으로 결합될 것이기 때문에, 유화액 내 임의의 형태의 유리 계면활성제가 효과적으로 존재하지 않게 된다. 결과적으로, 결합되지 않은 계면활성제가 유체에 실질적으로 존재하지 않는다. 유화액에 더 많은 계면활성제가 첨가될수록 마이셀 내 계면활성제 층의 수가 증가한다. 계면활성제는 적어도 하나의 이온성 계면활성제, 적어도 하나의 비이온성 계면활성제 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 계면활성제는 비이온성 계면활성제인데, 이온성 계면활성제를 사용하면 공업용 유체의 부식 억제 거동에 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 그러나, 이온성 계면활성제가 유익할 수 있는 상황이 있다. 따라서, 계면활성제 층 내의 주요 계면활성제 성분은 비이온성 계면활성제일 수 있으면서, 다른 이온성 계면활성제가 층 내에 존재할 수 있는데, 이것이 계면활성제 성능의 맞춤화 관점에서 다양한 장점을 제공하기 때문이다.
본 발명에 따른 공업용 유체 구현예는 희석되지 않고 사용될 수 있거나, 희석되어 사용될 수 있거나, 캐리어 유체에 대한 첨가제로서 사용될 수 있다. 희석되지 않고 사용되는 경우, 공업용 유체는 제조 공정에서 바로 취해질 수 있으며 순수한 유화액으로 사용된다. 대안적으로, 소정량의 물을 사용하여 공업용 유체를 희석하여 유화액의 점도를 감소시키는 것이 바람직할 수 있다. 물은 윤활 및 금속가공 적용에서 사용되는 공업용 유체에서 희석제로 사용된다. 첨가제 유체는 윤활 특성을 갖는 또 다른 유화액과 같은 캐리어 유체에 첨가되는 것이다. 이러한 상황에서, 캐리어 유체는 특정 점도를 가질 것이고, 또한 유화액 내에서 가용성 또는 불용성일 수 있는 거품 방지 또는 소포제 화합물을 함유할 수 있다. 공업용 유체가 첨가제로서 잘 작용하기 위해서는, 임의의 발포 거동을 원래 유화액에서보다 악화시키지 않는 것이 중요한데, 그렇지 않으면 캐리어 유체 및 공업용 유체 혼합물의 성능을 보장하기 위해 추가적인 거품 방지 또는 소포제 화합물이 필요할 것이다. 이러한 상황에서, 본 발명의 구현예는 매우 유용한데, 이들의 계면활성제 함량이 수성 성분 중 유성 성분의 마이셀에 결합되기 때문이다. 이러한 희석 단계는 1회보다 많이 수행되어, 특정 성능 거동을 만들기 위해 공업용 유체로 점점 더 희석하여 일련의 유체를 효과적으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 공지된 계면활성제 거동 및 점도를 갖는 맞춤형 윤활 유체를 생성하기 위해, 소정량의 공업용 유체를 취하고 이를 물을 사용하여 희석시키는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 상황에서, 공업용 유체는 점도를 개선하고/하거나 발포 거동을 감소시키는데 사용될 수 있다.
공업용 유체를 생성하기 위한 본 발명의 방법의 사용은 또한 높은 점도를 갖는 재료가 안정한 유화액으로 유화될 수 있게 한다. 기존의 기술을 사용하면, 40℃ 에서 약 100 - 150 cSt 초과의 점도를 갖는 유체를 유화하기가 어렵다. 본 발명의 방법을 사용하면, 40℃ 에서 8,000 - 12,000 cSt 의 점도를 갖는 유체를 유화할 수 있다. 실제 한계는 유화의 각종 성분의 온도에 따라 다르다. 예를 들어, 이러한 점도를 유화하기 위해 성분을 약 90℃ 로 가열할 필요가 있을 수 있다.
계면활성제의 특성을 맞춤화하면, 임의의 거품 방지 또는 소포성 화합물을 공업용 유체에 첨가할 필요를 없앤다. 거품 방지 및 소포성 화합물은 주요 작용이 소포 (공업용 유체에 의해 생성된 임의의 발포체를 보상) 하는 재료이고, 각종 형태로 입수 가능하다. 윤활제 또는 금속가공 유체와의 사용에 일반적인 부류의 화합물은 규소 성분을 갖는 것들이다. 이들 화합물은 또한 이들이 공업용 유체를 형성하거나 공업용 유체를 희석하기 위해 사용되는 유체에 불용성이라는 공통점을 갖는다 (전형적으로 수불용성). 따라서, 이들은 사용되는 공업용 유체의 발포를 감소시키는데 유용하지만, 성분 자체는 최종 유화액에서 용해도 문제를 야기할 수 있다. 상기 설명은 수성 중 유성 유화액을 기반으로 하지만, 동일한 고려 사항이 유성 중 수성 유화액의 반대의 상황에도 적용된다. 어떤 경우든, 유성 성분은 단일 성분, 성분들의 군 또는 완전히 제형화된 유체를 포함할 수 있다.
따라서, 마이셀 표면 상의 계면활성제의 효율적인 패킹의 이점은, 계면활성제의 분자 층의 수에 상관 없이, 유체 중 실질적으로 모든 계면활성제가 마이셀 구조에 결합된 공업용 유체가 달성될 수 있다는 것이다. 공업용 유체 중 마이셀 구조의 사용 및 이들의 이점은 이하에서 더 상세히 기재된다.
공업용 유체는 전형적으로 유성 성분, 즉, 그 성질이 오일성, 오일-기반 또는 오일-함유인 재료를 포함한다. 윤활 유체를 예로 들면, 이들 유성 성분은 윤활 조성물로 지칭될 수 있다. 윤활 조성물은 완전히 제형화된 윤활제 또는 적어도 하나가 윤활 특성을 갖는 성분들의 블렌드일 수 있다. 완전히 제형화된 윤활제는 전형적으로 윤활 베이스 오일 스톡을 기반으로 한다. 합성 오일, 천연 오일 또는 이 둘의 혼합물을 포함하는 많은 상이한 윤활 베이스 오일이 공지되어 있으며, 이는 정제된 또는 미정제된 (적어도 하나의 정제 단계를 포함하거나 포함하지 않음) 상태 모두로 사용될 수 있다. 천연 오일은 파라핀계, 나프텐계 또는 혼합 파라핀계-나프텐계 성질의 미네랄 오일 (이들의 공급원의 성질을 기반으로 함) 을 포함한다. 합성 오일은 탄화수소 오일 (예를 들어, 올레핀, 예컨대 폴리부틸렌 및 폴리프로필렌) 및 폴리알파올레핀 (PAO) 을 포함한다. 베이스 오일 스톡 카테고리는 모든 윤활제 베이스 오일에 대한 가이드라인을 제공하는 미국 석유 협회 (API Publication 1509) 에 의해 정의되었다. 이들을 표 1 에 나타냈다:
Figure pct00001
군 II 및/또는 군 III 베이스 오일, 예컨대 수소화분해된 및 수소화가공된 베이스 오일, 뿐만 아니라 합성 오일, 예컨대 폴리알파올레핀, 알킬 방향족 및 합성 에스테르는 익히 공지된 베이스 오일이다. 군 III 오일 베이스 스톡은 포화물 90% 초과, 점도 지수 125 초과, 낮은 방향족 함량 (3% 미만) 및 적어도 118 의 아닐린 점(aniline point)을 갖는 고급 파라핀계인 경향이 있다. 합성 오일은 탄화수소 오일, 예컨대 중합된 및 공중합된 올레핀, 예컨대 폴리부틸렌, 폴리프로필렌, 프로필렌 이소부틸렌 공중합체 및 에틸렌 알파올레핀 공중합체를 포함한다. PAO (폴리알파올레핀) 는 전형적으로 C6, C8, C10, C12, C14 및 C16 올레핀 또는 이들의 혼합물로부터 유도된다. 이러한 PAO 는 전형적으로 135 초과의 점도 지수를 갖는다. PAO 는 선형 α-올레핀 (LAO 로도 공지됨) 단량체의 촉매 올리고머화 (저분자량 생성물로의 중합) 에 의해 제조될 수 있다. 이는 두 부류의 재료, PAO 및 HVI-PAO (높은 점도 지수 PAO) 의 존재를 야기하며, PAO 는 AlCl3 또는 BF3 와 같은 촉매의 존재하에 형성되고, HVI-PAO 는 프리델-크래프츠(Friedel-Crafts) 촉매 또는 환원된 크롬 촉매를 사용하여 형성된다.
GTL (가스-투-리퀴드(gas-to-liquid)) 재료와 같이, 합성 에스테르를 포함하는 에스테르, 특히 탄화수소 공급원으로부터 유도된 것들이 또한 유용한 베이스 오일 스톡을 형성한다. 예를 들어, 이염기성 산과 모노알콜의 에스테르, 또는 모노카복실산의 폴리올 에스테르가 유용할 수 있다. 이러한 에스테르는 전형적으로 ASTM D5293 에 따라서 -35℃ 에서 10,000 cSt 미만의 점도를 가져야 한다. 그러나, 적합한 윤활 조성물의 실제의 선택은 공업용 유체의 최종 적용에 따라 다를 것이다. 예를 들어, 일부 금속가공 적용은 미네랄 오일 및/또는 에스테르 조합을 기반으로 할 것이고, 일부 자동차 적용은 군 III, IV 또는 V 오일을 기반으로 할 것이다. 본 발명의 구현예에 따른 공업용 유체는 또한 유화된 성분을 함유하지 않는 합성 윤활제로의 첨가제로서 사용될 수 있다. 이는 혼합된 아민 및 카복실산의 염 및 에틸렌/프로필렌 옥사이드 블록 공중합체를 포함하는 합성 윤활제 제품의 성분이 수용성이기 때문이다. 이들의 예는 Castrol Limited 에서 입수 가능한 Syntilo 9913 및 Syntilo 81 BF 를 포함한다.
공업용 유체에서 사용하기 위한 마이셀 구조를 형성하는 적합한 방법은, 전단력 및 층류 하에 유성 및 수성 재료를 혼합하여 수중유 또는 유중수 유체를 생성하는 장치에 관한 US2013/0201785 에 기재되어 있다. 방법의 기본은 다음과 같다: 계면활성제의 수용액을 포함하는 제 1 유체 및 유성 화합물을 포함하는 제 2 유체를 전단력 하에 혼합하여 중간 유체를 제조한다. 이 중간 유체는 콜로이드성 유화액의 형태이며, 제 1 또는 제 2 유체보다 큰 점도를 갖고, 자유-유동성 또는 겔형일 수 있다. 이 중간 유체는 수성 유화액 중 유성 유체 또는 유성 유화액 중 수성 유체의 마이셀을 포함한다. 제 1 및 제 2 유체 둘 모두가, 1200 내지 1600rpm 의 회전 속도로 회전시킴으로써 전단력 하에 두 유체를 함께 혼합하는데 교반기가 사용되는 챔버에 첨가된다. 챔버의 형상 교반기의 크기는 챔버의 벽 주위의 영역에 난류가 없도록 선택된다. 따라서, 예를 들어, 유성 분자가 전단 하에 있는 동안, 계면활성제의 수성 현탁액은 이 영역의 챔버 주위로 유동하여 층류를 생성할 수 있다. 또한, 층류 하에 제 3 유체를 중간 유체에 첨가하는 것, 예를 들어, 수성 유체의 물 함량을 증가시켜 생성되는 공업용 유체의 점도를 감소시키는 것이 가능하다.
이론에 구속되지 않으면서, 전단 혼합의 결과로서, 실질적으로 모든 계면활성제가 상기 기재된 바와 같이 마이셀 구조 내에 결합하게 되는 것으로 현재 이해된다. 즉, 실질적으로 모든 계면활성제 분자가, 원하는 대로 수성 또는 유성일 수 있는 마이셀의 코어의 표면 위에 적어도 하나의 층을 형성한다. 결합되지 않은 계면활성제가 공업용 유체에 실질적으로 존재하지 않으며, 이때 결합되지 않은 계면활성제는 유성/수성 또는 수성/유성 마이셀의 일부가 아닌 단독으로 검출 가능한 공업용 유체 내의 유리 계면활성제 분자로 특징지어진다. 실제로, 마이셀 구조 내에 결합된 실질적으로 모든 계면활성제는 유체가 명목상 과량의 계면활성제를 함유하지 않게 한다. 이는 또한 공업용 유체가 실질적으로 소포제 또는 거품 방지 화합물을 함유하지 않게 하는데, 유성/수성 유화액의 임의의 발포를 보상할 필요가 더 이상 없기 때문이다. 공업용 유체가 명목상 과량의 계면활성제를 함유하지 않게 되는 지점은 유화액의 표면 장력을 측정함으로써 결정될 수 있다. 임계 마이셀 농도에 도달하고, 계면활성제 분자가 표면 층(들)에 더 이상 포함되지 않으면, 유화액의 표면 장력은 불연속성을 나타낸다. 이는 당업자에게 공지되어 있는 표면 장력 측정 기술에 의해 검출될 수 있다. 이 지점을 결정하기 위한 다른 기술은 NMR (핵 자기 공명) 기술 및 광학 산란 기술을 포함한다. 이들은 MA Jones-Smith et al, Journal of Colloid and Interface Science 310 (2007) 590-598 에서 발견된 것들을 포함한다. 이들 시험 및 유체의 사용에서 발포체의 양을 결정하는 것 이외에, 간단한 진탕 시험이 유체가 발포할지 여부를 나타낼 것인데, 유체가 담겨지는 용기의 쉐이킹은 발포체를 거의 생성하지 않아야 하기 때문이다.
공업용 유체 또는 공업용 유체의 다른 성분의 성능을 개선하기 위한 다른 첨가제가 이 시점에서 첨가될 수 있다. 공업용 유체의 한 카테고리는 윤활 유체이며, 그 중 금속가공 유체가 예시적인 형태이다. 이는 이하에서 더 상세히 고려된다.
일부 구현예에서, 본 발명은 상기 기재한 방법을 사용하여 공업용 유체를 제조하는 방법, 및 이 방법을 사용하여 제조된 공업용 유체를 제공한다. 하기 비제한적인 예는 금속가공 공정에서 사용되는 공업용 유체에 관한 것이다.
금속가공 유체는 파괴 금속가공 공정 (밀링과 같이, 칩이 제조되는 공정) 또는 변형 금속가공 공정 (예를 들어 철강 압연과 같이, 칩이 제조되지 않게 재료가 변형 또는 성형되는 공정) 에서 사용되는 윤활제이다. 금속가공 유체는 사용되는 특정 유형의 금속 (예컨대 강철) 및 사용되는 공정 (예컨대 와이어 드로잉) 에 대하여 제형화된다. 파괴 공정 (밀링) 에 적합한 전형적인 금속가공 유체 조성물은 하기 예시적인 조성을 특징으로 한다:
10 내지 50 wt% 의 윤활 조성물;
3.0 내지 8.0 wt% 의 계면활성제;
5.0 내지 10 wt% 의 부식 억제제;
0 내지 1.0 wt% 의 황색 금속;
0 내지 8.0 wt% 의 에스테르; 및
나머지의 물.
이러한 예에서, 본 발명의 구현예에 따른 공업용 유체는 물을 제외하고 상기 성분 전부를 포함하여 사용을 위해 희석되기 위해 물을 필요로 하는 유화액을 생성할 수 있거나, 공업용 유체는 최종 유화액으로서 생성되고 희석되지 않은 형태로 사용될 수 있다. 적합한 계면활성제는, 0-9 몰의 에톡시화 범위를 갖는 C16-C18 지방 알콜 에톡시레이트 (지방 알콜 폴리글리콜 에테르); C16-C18 지방 알콜 에톡시레이트 및 프로폭시레이트; 2 내지 9 몰의 에톡시화 범위를 갖는 C6/C8/C16-18 알킬 폴리옥시에틸렌 에테르 카복실산; 2 내지 5 몰의 에톡시화 범위를 갖는 알킬 에테르 에톡시레이트 모노 포스페이트 에스테르 - 알킬 사슬 C18; 6/9 몰의 에톡시화 범위를 갖는 에톡시화 올레인; 및 C16-C18 지방산의 폴리에틸렌 글리콜 에스테르를 포함하나 이들로 제한되지 않는다. 상기 언급한 바와 같은 각종 계면활성제의 조합이 특히 유리할 수 있다.
적합한 부식 억제제는, 단쇄 카복실 모노 산, 디 산 및 트리 산의 아민/알칼리 염, 단쇄 산성 포스페이트 에스테르 (알콕시화 에스테르, 세미-석시네이트 하프 에스테르 포함), 아미드-카복실산 염, 지방 아미드, 및 아민 및 알칼리 설포네이트 또는 이들의 유도체를 포함하나 이들로 제한되지 않는다. 황색 금속은 벤조트리아졸 또한 이의 유도체 및 톨루트리아졸 또한 이의 유도체를 포함한다. 적합한 에스테르는, TMP (트리메틸올 프로판), C8 - C18 지방산의 모노, 디 및 트리 에스테르, 주로 올레일 지방산의 글리콜 에스테르, 주로 올레일 지방산의 메틸 또는 이소프로필 에스테르 또는 트리글리세리드, 천연 트리글리세리드, 예컨대 유채(rapeseed), 및 개질된 천연 오일, 예컨대 블로운 유채(blown rapeseed)를 포함하나 이들로 제한되지 않는다. 원하는 경우, 살생물제 (전형적으로 아민 화합물) 가 또한 첨가될 수 있다. 이들은, 오르토-포름알을 포함하는 포름알데하이드 방출제, 헥사하이드라트리아진 및 유도체, 메틸렌 비스 모르폴렌, 옥사졸리딘 및 유도체, 이소티아졸리논 및 유도체, 및 아이오도 프로필 부틸 카바메이트-살진균제를 포함하나 이들로 제한되지 않는다.
다른 윤활제 시스템에서 사용되는 다른 첨가제 및 상기 나열한 재료의 다른 적합한 예는 당업자에게 자명할 것이다.
본 발명에서, 공업용 유체의 분야에서 적용될 때, 유럽에서 Clariant AG 로부터 명칭 "NanoCon" 하에 입수 가능한 US2013/0201785 에 개시되어 있는 장치 및 방법은, 전통적인 유화 방법에 비해 많은 이점을 제공하는 것으로 평가된다. 이는 특히 금속가공에서 사용되는 것들과 같은 수혼화성 유체의 경우에 해당된다.
실질적으로 모든 계면활성제가 마이셀의 구조 내에 결합되는 것이 정말 공업용 유체의 발포를 감소시키는 여부를 시험하기 위해, 상업적으로 입수 가능한 서브-마이크론(sub-micron) 유화액의 샘플, NanoGel CCT (Clariant Produkte (독일) GmbH 에서 입수 가능) 를 조사하였다. NanoGel CCT 는 카프릴/카프르 트리글리세리드, 물, 글리세린, 라우레스-23, 소듐 디코코일에틸렌디아민 PEG-15 설페이트, 소듐 라우로일 락틸레이트, 베헤닐 알콜, 글리세릴 스테아레이트 및 글리세릴 스테아레이트 시트레이트를 포함한다. 유성 성분은 유화액 내의 실질적으로 모든 계면활성제를 차지하는 계면활성제의 표면 층 3 개를 각각 갖는 마이셀 내에 포함된다. 샘플 1 은 10wt% NanoGel CCT 및 90wt% 물을 포함하였고, 샘플 2 는 5wt% NanoGel CCT 및 95% 물을 포함하였다. 이들을 10wt% Alusol 41 BF 금속가공 윤활제 (Castrol Limited 에서 입수 가능) 및 90wt% 물을 포함하는 대조 샘플 1 에 대하여 평가하였다.
샘플 1 및 샘플 2 의 초기 검사는 NanoGel CCT 를 물과 혼합했을 때 발포가 거의 관찰되지 않았다는 것을 밝혔다. 이후, 공업용 유체에서의 사용에 대한 전반적인 적합성을 결정하기 위해 샘플에 대하여 몇 가지 시험을 수행하였다.
태핑 토크
ASTM 5619 - 00 (2011) 하의 태핑 토크 시험을 수행하여 샘플 1, 샘플 2 및 대조 샘플 1 을 비교하였다. 이 시험은 알루미늄 합금 (AlZnMgCu0.5) 의 미리 뚫은 구멍에 나사를 형성하는 데 필요한 토크의 양을 결정한다. 대조 샘플 1 의 성능을 100 의 성능 지수로 했을 때 결과는 표 2 와 같았다:
Figure pct00002
볼 수 있는 바와 같이, 물 중 5wt% 의 NanoGel CCT 의 포함은 대조 샘플에 비해 약간 감소된 토크를 제공한다. 그러나, 물 중 10wt% 의 포함은 대조 샘플에 비해 상당히 감소된 토크를 제공한다.
부식 억제
대략 pH 5 (약간 산성) 의 유화액의 pH 를 측정한 후에, 부식을 억제하기 위한 샘플 1 의 능력을 또한 조사하였다. 표준 부식 억제 시험 (DIN 51360 (파트 2) 에서와 같이 샘플 2 에 주철 칩을 침지한 후 철 칩에 의한 필터 페이퍼 상의 염색을 검토) 을 수행하였다. 침지 시, 주철 칩은 부식되기 시작했으나, 약 15 분 후 부식 과정이 크게 느려져 부식 억제 조치를 야기하였다. 이것이 NanoGel CCT 내의 화학적 (조성물) 또는 물리적 (마이셀) 과정인지를 결정하기 위해, NanoGel CCT 의 구성 성분을 대조 샘플 2 로서 혼합하고, 시험을 반복하였다. 흥미롭게도, 주철 칩의 침지 동안 부식 과정은 정상적으로 계속되었는데, 유화액 내에 마이셀 물리적 구조를 사용하지 않은 것에 비해, NanoGel CCT 의 마이셀 구조가 부식 억제를 개선하였음을 나타낸다.
상기 예는 순상 마이셀, 즉, 계면활성제가 계면활성제 분자의 친수성 머리가 바깥쪽을 향하는 표면층을 형성하여, 수중유 혼합물 (유성 성분은 수성 성분 중 유화액임) 을 형성하는 순상 마이셀의 사용을 수반한다. 그러나, 유중수 혼합물 (수성 성분은 유성 성분 중 유화액임) 을 형성하는 역상 마이셀 구조를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
상기한 바와 같은 공업용 유체에서 마이셀 구조를 사용하는 것의 한 가지 다른 이점은 정확한 범위의 마이셀 크기가 달성될 수 있다는 것이다. 마이셀의 평균 직경의 분포는 평균 μ 및 표준 편차 σ 를 갖는 가우시안 프로파일을 따른다. 표준 편차 σ 가 0.2μ 이하인 것이 특히 유리하다. 예를 들어, 평균 마이셀 직경이 0.3㎛ 인 경우, 평균 마이셀 직경의 표준 편차는 0.06㎛ 이하이다. 평균 마이셀 직경은 마이셀에 대하여 수행되는 다양한 직경 측정의 평균이며, 구형 마이셀의 경우 마이셀 직경과 거의 동일하다 (어디서 측정이 수행되는지에 상관 없이 직경의 차이가 거의 없거나 없기 때문이다). 바람직하게는 평균 마이셀 직경은 ≤0.3㎛ 이다. 평균 마이셀 직경 및 평균 마이셀 직경의 분포를 결정하는데 적합한 측정 기술은 광학 측정 기술, 예를 들어 Beckman Coulter 레이저 회절 PS 분석기 (LS 13 320) 를 사용하는 레이저 입자 크기 분석, 및 유동 세포 분석 기술(flow cytometry technique)이다. 좁은 범위의 평균 마이셀 직경을 갖는 것의 이점은 표면을 완전히 커버할 수 있는 공업용 유체의 능력에 있다. 넓은 범위의 평균 마이셀 직경이 존재하는 유체에서, 표면에 대한 유체의 커버는 가변적이다. 이는 상이한 부피의 유체를 갖는 동일한 표면적의 영역 때문이다. 그러나, 평균 마이셀 직경이 작은 범위에 있는 경우, 표면 커버는 더 효과적이고 광범위한데, 동일한 표면적의 영역이 거의 동일한 부피의 유체를 가질 것이기 때문이다. 이는 마모를 더 증가시키고 표면/계면 보호를 개선한다.
다양한 베이스 오일 스톡의 점도 지수 (VI) 가 상기 표 1 에 제시되어 있다. 그러나, 오일 베이스 스톡의 동점도는 또한 오일이 유화되어 수성 유화액을 생성할 수 있는지의 여부에 영향을 미칠 것이다. 전형적으로 상기 기재된 공업용 유체에서 사용하기에 적합한 오일은 40℃ 에서 20cst 이하의 동점도를 가질 것이다. 그러나, 이보다 높은 동점도, 예를 들어, 40℃ 에서 100cst 이하를 갖는 오일이 또한 사용될 수 있다.
윤활 유체를 형성하기 위한 유성 및 수성 유화액에서의 마이셀의 사용은 많은 적용에서 사용된다. 예를 들어, 상기 기재된 금속가공 유체 이외에, 이러한 유체는 자동차 적용 (엔진 또는 기어박스/구동렬 윤활을 포함하나 이들로 제한되지 않음), 공업 공정 (기어 윤활, 절삭 적용, 발전 및 기계류 윤활을 포함하나 이들로 제한되지 않음) 또는 해상 또는 해저 공정 (드릴링 및 절삭 공구의 윤활) 에서 사용될 수 있다. 상기 예가 특정 카테고리의 공업용 유체를 예시하고 있지만, 다른 카테고리가 또한 상기 기재된 유화액/콜로이드 시스템을 기반으로 할 수 있다. 공업용 유체는 윤활, 에너지 소산, 에너지 생성, 또는 에너지 전달 유체 및 이들의 첨가제를 포함한다. 에너지 소산 유체는 냉각 유체 (예컨대 해저 및 육상 적용에서 사용되는 드릴링 유체 및 공업용 냉각제) 를 포함할 수 있고, 에너지 생성 유체는 가솔린, 디젤 및 케로센과 같은 연료를 포함할 수 있으나, 이들로 제한되지 않는다. 에너지 전달 유체는 유압 및 트랜스포머 유체를 포함한다. 뿐만 아니라, 공업용 유체는 또한 첨가제가 자동차 윤활제 및 연료에 포함되는 것과 유사한 방식으로 이들 유체 중 임의의 것에 대한 첨가제로서 사용될 수 있다. 이러한 첨가제는 이러한 유체의 성능, 수명 또는 작동을 개선한다.
공업용 유체의 다양한 구현예 및 다른 예는 첨부된 청구범위를 기반으로 당업자에게 자명할 것이다.

Claims (26)

  1. 유성 성분;
    수성 성분; 및
    계면활성제
    의 유화액을 포함하는 공업용 유체로서,
    유성 성분 또는 수성 성분이 계면활성제와 마이셀을 형성하고,
    결합되지 않은 계면활성제가 공업용 유체에 실질적으로 존재하지 않게 계면활성제가 마이셀 내에 결합되고,
    사용시, 공업용 유체가 희석되지 않거나, 희석제로 희석되거나, 캐리어 유체에 대한 첨가제로서 사용되는, 공업용 유체.
  2. 제 1 항에 있어서, 불용성 소포제 및 거품 방지 화합물을 함유하지 않는, 공업용 유체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 마이셀의 평균 직경이 평균 μ 를 갖는 가우시안 분포를 따르고, 표준 편차 σ 는 0.2μ 이하인, 공업용 유체.
  4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 마이셀의 평균 직경이 ≤0.3㎛ 인, 공업용 유체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 마이셀이 순상 마이셀이고, 유성 성분이 마이셀의 중심을 형성하는, 공업용 유체.
  6. 제 5 항에 있어서, 표면이 적어도 하나의 계면활성제 단량체 층을 포함하는, 공업용 유체.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 계면활성제의 구조가 마이셀의 구조를 결정하는, 공업용 유체.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 마이셀이 역상 마이셀이고, 수성 성분의 적어도 일부가 마이셀의 중심을 형성하는, 공업용 유체.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활, 에너지 소산, 에너지 생성 또는 에너지 전달 유체로부터 선택되는, 공업용 유체.
  10. 제 9 항에 있어서, 공업용 유체가 윤활 유체이고, 유성 성분이 윤활 조성물을 포함하는, 공업용 유체.
  11. 제 10 항에 있어서, 윤활 조성물이 군 I, II, II, IV 또는 V 베이스 오일인, 공업용 유체.
  12. 제 10 항에 있어서, 윤활 조성물이 적어도 하나가 윤활 특성을 갖는 성분들의 블렌드를 포함하는, 공업용 유체.
  13. 제 9 항에 있어서, 계면활성제가 적어도 하나의 이온성 계면활성제, 적어도 하나의 비이온성 계면활성제 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 공업용 유체.
  14. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 파괴 금속가공 공정에서 사용되는, 공업용 유체.
  15. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 변형 금속가공 공정에서 사용되는, 공업용 유체.
  16. 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 자동차 적용에서 사용되는, 공업용 유체.
  17. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 공업, 해상 또는 해저 공정에서 사용되는, 공업용 유체.
  18. 제 9 항에 있어서, 에너지 소산 유체인, 공업용 유체.
  19. 제 9 항에 있어서, 에너지 생성 유체인, 공업용 유체.
  20. 제 19 항에 있어서, 연료인, 공업용 유체.
  21. 제 9 항에 있어서, 에너지 전달 유체인, 공업용 유체.
  22. 제 9 항에 있어서, 윤활, 에너지 소산 또는 에너지 생성 유체를 포함하는 캐리어 유체의 군에 대한 첨가제인, 공업용 유체.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 희석제가 물인, 공업용 유체.
  24. 계면활성제를 포함하는 제 1 유체를 형성하고;
    유성 화합물을 포함하는 제 2 유체를 형성하고;
    전단력 하에 제 1 유체 및 제 2 유체를 혼합하여 중간 유체를 제조하고;
    층류 하에 수성 유체 및 중간 유체를 혼합하여 공업용 유체를 생성하는 것을 포함하는, 공업용 유체의 형성 방법.
  25. 제 24 항에 따른 방법을 사용하여 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 따른 공업용 유체를 제조하는 방법.
  26. 제 24 항에 따른 방법을 사용하여 제조된 공업용 유체.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201811003D0 (en) * 2018-07-04 2018-08-15 Bp Plc Multiple cooling circuit systems and methods for using them

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4371447A (en) * 1981-07-06 1983-02-01 Standard Oil Company Low viscosity water-in-oil microemulsions
JPS606991B2 (ja) * 1982-12-29 1985-02-21 出光興産株式会社 含水潤滑剤
ATE193547T1 (de) * 1993-12-22 2000-06-15 Cincinnati Milacron Inc Verbessertes, wässriges funktionelles fluidum
JP3432045B2 (ja) * 1995-06-28 2003-07-28 日機装株式会社 エマルジョン型切削油
JPH11242317A (ja) * 1998-02-26 1999-09-07 Konica Corp 写真用疎水性物質の乳化方法及び乳化物並びにハロゲン化銀写真感光材料
JP3280317B2 (ja) * 1998-06-30 2002-05-13 株式会社松村石油研究所 Ｗ／ｏ型プランジャー潤滑剤
JP4470266B2 (ja) * 2000-03-13 2010-06-02 日油株式会社 潤滑油エマルション組成物
US7700526B2 (en) * 2005-02-02 2010-04-20 Osamu Yamamoto Process for machining metal and high performance aqueous lubricant therefor
CN100497566C (zh) * 2005-10-31 2009-06-10 余卓新 一种铜轧制专用乳化油及其制造方法
AU2010324508A1 (en) * 2009-11-30 2012-06-07 Guardian Chemicals Inc. Novel emulsified release agent for composite panel
DE102010028774A1 (de) * 2010-05-07 2011-11-10 Otc Gmbh Emulgiereinrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Emulsionen und/oder Dispersionen
CN102618356B (zh) * 2012-03-05 2013-08-14 上海应用技术学院 一种半合成金属切削液中基础油乳化的乳化剂及其应用
KR20170021225A (ko) * 2014-03-11 2017-02-27 이탈마치 케미칼스 에스피에이 신규한 고분자전해질의 폴리머, 그의 제조 방법과 그의 용도
CN104531308A (zh) * 2014-12-17 2015-04-22 江苏鑫露新材料股份有限公司 一种高性能微乳化切削液
JP6463125B2 (ja) * 2014-12-24 2019-01-30 ミヨシ油脂株式会社 エマルション燃料
CN109563433A (zh) * 2016-07-08 2019-04-02 卡斯特罗尔有限公司 金属加工液
WO2018007613A1 (en) * 2016-07-08 2018-01-11 Castrol Limited Industrial fluid
WO2018007616A1 (en) * 2016-07-08 2018-01-11 Castrol Limited Industrial fluid
CN109642183A (zh) * 2016-07-08 2019-04-16 卡斯特罗尔有限公司 金属加工流体

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