KR20200018087A - 친환경 녹 제어제 및 그 사용방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 녹(rust)을 제거 및 방지하기 위한 녹 제어제 및 그 사용방법에 관한 것이다. 본 발명은 녹의 철이온과 반응하여 킬레이트를 형성하는 킬레이트제; 상기 킬레이트의 철이온과 반응하여 철-착화합물을 형성하는 환원제; 녹을 방지하고 중화를 위한 방청제; 및 물을 포함하고, 상기 환원제는 티오글리코레이트를 포함하는 녹 제어제 및 그 사용방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 녹을 단시간에 효과적으로 제거 및 방지하면서 무독성, 무자극성, 무부식성 및 비인화성이며, 인체 무해 및 친환경적인 특성을 갖는다. 또한, 본 발명에 따르면, 적녹만을 선택적으로 제거하고, 부동태 피막을 형성하는 흑녹은 남게되어 금속 모재의 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

친환경 녹 제어제 및 그 사용방법 {ECO-FRIENDLY RUST CONTROL COMPOSITION AND METHOD FOR USING THE SAME}
본 발명은 녹(rust)을 제거 및 방지하기 위한 녹 제어제 및 그 사용방법에 관한 것으로, 금속의 표면에 발생된 녹(rust)을 효과적으로 제거 및 방지하면서 금속의 부식을 유발하지 않으며, 인체(피부)에 무해하고 친환경적인 녹 제어제 및 그 사용방법에 관한 것이다.
금속은 오랜 시간 외부 환경에 노출될 경우 산화 반응에 의해 표면에 녹(Rust)이 발생된다. 녹은 철계 금속뿐만 아니라 비철계 금속의 경우에도 발생된다. 녹은 금속의 강도, 전도성 및 내구성(수명) 등을 저하시키고 외관성을 떨어뜨린다.
종래, 녹을 제거하기 위한 전형적인 방법으로는 쇼트볼이나 샌드볼 등의 연마제를 이용하여 물리적으로 제거하는 미디어 블라스팅(media blasting) 방법이 있다. 그러나 쇼트볼 등의 연마제를 이용하는 미디어 블라스팅은 녹 제거능이 낮고, 금속의 손상 및 작업자의 안전상의 문제로 선호되지 않는다.
이에, 최근에는 고주파나 자석을 이용하거나, 녹 제거제를 이용하는 방법이 시도되고 있다. 예를 들어, 한국 등록특허 제10-1037900호에는 고주파 유도열을 이용한 녹 제거장치가 제시되어 있고, 한국 공개특허 제10-2012-0006129호에는 자석을 이용한 녹 제거장치가 제시되어 있다. 그러나 이러한 제거장치를 이용하는 방법은 장치의 설계에 따른 비용이 많이 소요될 수 있고, 무엇보다 작업 시간 대비하여 녹 제거능이 떨어진다. 이에 반해, 녹 제거제를 이용하는 화학적인 방법은 금속의 손상을 방지할 수 있고 녹 제거능이 높다.
일반적으로, 녹 제거제는 산(acid)을 베이스로 하는 액상의 수성 제형을 가지며, 대부분의 경우 염산, 황산 및 인산 등과 같은 무기산(inorganic acid)을 베이스로 하고 있다. 예를 들어, 한국 등록특허 제10-0502599호, 한국 공개특허 제10-2007-0048320호 및 한국 공개특허 제10-2011-0036473호 등에는 위와 관련한 기술이 제시되어 있다.
그러나 이와 같이 산(acid)을 베이스로 하는 녹 제거제는 대부분의 경우 자극성, 독성 및 인화성이고, 수질을 오염시켜 환경친화적이지 못하며, 인체(피부)에 유해하여 녹 제거 작업 시 보호 장비 등의 착용이 요구된다. 또한, 녹이 슬지 않는 금속 제품 모재를 식각(깎아냄)하거나 금속의 부식을 유발하여 제품의 수명을 단축시킨다.
또한, 한국 등록특허 제10-1801002호에는 킬레이트제와, 환원제로서의 티오글리콜산(thioglycolic acid)과, 침전제로서의 황화나트륨(Na2S)과, pH 조정제로서의 수산화나트륨(NaOH)이나 수산화칼륨(KOH) 등을 포함하는 녹 제거제 조성물이 제시되어 있다. 이는 무기산을 베이스로 하는 녹 제거제에 비해 자극성, 독성 및 인화성이 낮고, 금속 제품 모재를 식각(깎아냄)하지 않은 장점을 갖는다. 그러나, 이는 녹 제거능이 낮고, 황화나트륨(Na2S)이나 수산화나트륨(NaOH) 등에 의해 금속의 부식을 유발하는 문제점이 있다.
한국 등록특허 제10-1037900호 한국 공개특허 제10-2012-0006129호 한국 등록특허 제10-0502599호 한국 공개특허 제10-2007-0048320호 한국 공개특허 제10-2011-0036473호 한국 등록특허 제10-1801002호
이에, 본 발명은 개선된 녹 제어제 및 그 사용방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
구체적으로, 본 발명은 녹 제거능이 우수하면서 금속을 식각하거나 부식을 유발하지 않고, 인체(피부)에 무해하며, 친환경적인 특성을 가지는 친환경 녹 제어제 및 그 사용방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 적녹만을 선택적으로 제거하면서 냄새가 나지 않아 작업 환경을 개선할 수 있으며, 저장 안정성 등이 향상된 친환경 녹 제어제 및 그 사용방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
녹의 제거 및 방지를 위한 녹 제어제로서,
녹의 철이온과 반응하여 킬레이트를 형성하는 킬레이트제;
상기 킬레이트의 철이온과 반응하여 철-착화합물을 형성하는 환원제;
녹을 방지하고 중화를 위한 방청제; 및
물을 포함하고,
상기 환원제는 티올기(-SH)를 가지는 화합물을 포함하는 친환경 녹 제어제를 제공한다.
본 발명의 실시형태에 따라서, 녹 제어제는 pH 6 ~ 8의 중성 수용액의 액성을 가지며, 금속 표면의 흑녹은 남기고, 적녹만을 선택적으로 제거하는 특성을 갖는다. 아울러, 본 발명에 따른 녹 제어제는 냄새 제거제를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 녹 제어제를 5℃ ~ 50℃의 온도로 유지하고 금속을 3분 ~ 30분 동안 함침(dipping)하여 사용하는 녹 제어제의 사용방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 개선된 특성을 가지는 녹 제어제 및 그 사용방법이 제공된다.
구체적으로, 본 발명에 따르면, 단기간에 녹을 효과적으로 제거 및 방지하면서 무독성, 무자극성, 무부식성 및 비인화성 등의 특성을 가지며, 인체 무해 및 친환경적인 효과를 갖는다. 또한, 본 발명에 따르면, 적녹만을 선택적으로 제거하여 금속 모재의 수명을 연장하고, 냄새가 나지 않아 작업 환경을 개선하며, 저장 안정성 등이 향상된 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 녹 제어제에 의해 녹이 제거되는 과정을 설명하기 위한 녹 제거 메커니즘을 보인 설명도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 녹 제어제를 이용하여 철근의 녹 제거 과정을 보인 사진이다.
본 발명에서 사용되는 용어 "및/또는"은 전후에 나열한 구성요소들 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 의미로 사용된다. 본 발명에서 사용되는 용어 "하나 이상"은 하나 또는 둘 이상의 복수를 의미한다.
본 발명은 제1형태에 따라서, 금속의 표면에 형성된 녹(rust)을 효과적으로 제거 및/또는 녹의 생성을 방지하기 위한 액상 조성물로서의 녹 제어제를 제공한다. 본 발명에서, 「녹 제어」는, 금속의 표면에 발생된 녹을 제거, 및/또는 녹의 발생을 미리 방지(예방)하는 의미로 사용된다. 본 발명은 제2형태에 따라서 상기 녹 제어제의 제조방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 제3형태에 따라서 상기 녹 제어제의 사용방법(녹 제어제를 이용한 녹 제거방법)을 제공한다.
본 발명에 따른 녹 제어제는, 녹(예, 산화철)의 철이온과 반응하여 킬레이트를 형성하는 킬레이트제, 상기 킬레이트의 철이온과 반응하여 착화합물을 형성하는 환원제, 녹을 방지하고 중화를 위한 방청제, 및 물을 포함한다. 본 발명에 따른 녹 제어제는 위와 같은 성분들을 유효성분으로 포함하는 수성의 액상 조성물로서, pH 약 6 ~ 8의 중성을 갖는다. 본 발명에 따른 녹 제거제는, 구체적인 실시형태에 따라서 pH가 6.1 ~ 7.5인 중성이고, 비중(@ 20℃)이 약 0.95 ~ 1.1인 투명의 수용액이다.
상기 킬레이트제는 녹(예, 산화철)의 철이온과 반응하여 킬레이트를 형성할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 킬레이트제는 금속 표면의 녹(산화철)을 떼어낼 수 있는 것이면 좋다. 킬레이트제는, 바람직하게는 흑녹(Fe3O4)은 남기고 적녹과 선택적으로 반응하여 적녹만 떼어내는 것으로부터 선택되는 것이 좋다.
일반적으로, 철 등의 금속 모재에는 Fe2O3, FeO, Fe(OH)2 및 Fe(OH)3 등의 적녹(red rust)과, Fe3O4의 흑녹(black rust)이 발생된다. 이때, 흑녹(Fe3O4)은 금속 표면에 부동태 피막을 형성하여 부식을 방지하고 수명을 연장시킨다. 이에, 흑녹(Fe3O4)은 남기고 적녹(Fe2O3 등)만을 선택적으로 제거할 수 있도록, 상기 킬레이트제는 적녹(Fe2O3 등)에만 선택적으로 반응할 수 있는 것으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
상기 킬레이트제는, 예를 들어 에틸렌글리콜아세틱산(EGA ; ethylene glycol acetic acid), 에틸렌디아민(ethylene diamine), 옥신(auxin), 글루콘산(gluconic acid), 에틸렌디아민 테트라아세테이트(EDTA ; ethylenediamine tetraacetate) 및 이들의 염으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 킬레이트제는, 구체적인 예를 들어 에틸렌글리콜-비스(β-아미노에틸에테르)-N,N,N',N'-테트라아세틱산(EGTA ; ethylene glycol-bis(β-aminoethyl ether)-N,N,N',N'-tetraacetic acid), 에틸렌디아민, 옥신, 글루콘산 나트륨, 에틸렌디아민 테트라아세테이트-2나트륨(EDTA-2Na), 에틸렌디아민 테트라아세테이트-3나트륨(EDTA-3Na), 에틸렌디아민 테트라아세테이트-4나트륨(EDTA-4Na) 및 에틸렌디아민 테트라아세테이트-4수소(EDTA-4H) 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 킬레이트제는, 바람직하게는 적녹(Fe2O3 등)만을 선택적으로 제거하기 위해, 상기 나열한 것들 중에서도 에틸렌글리콜아세틱산(EGA) 및 이의 염을 포함하는 것이 좋다.
상기 킬레이트제는 특별히 한정하는 것은 아니만, 물 100중량부에 대하여 0.5 ~ 15중량부로 포함될 수 있다. 이때, 킬레이트제의 함량이 너무 낮으면 녹 제거능이 미미할 수 있다. 그리고 킬레이트제의 함량이 너무 높으면 과잉 사용에 따른 상승 효과가 그다지 크지 않고 점도가 높아져 바람직하지 않을 수 있다. 이러한 킬레이트제에 의해, 금속 표면의 철이온(적녹)과 킬레이트제가 반응하여 킬레이트를 형성한다.
상기 환원제는 킬레이트와 반응하여 착화합물을 형성한다. 즉, 환원제는 킬레이트(= 킬레이트제 + 철이온)로부터 철이온을 떼어내어 결합되고 킬레이트제를 재생한다. 보다 구체적으로, 환원제에 의해 킬레이트에 결합된 철이온은 분리되고, 분리된 철이온은 환원제와 반응하여 철-착화합물을 형성하여 킬레이트제는 자유로워진다. 그리고 자유로워진 킬레이트제는 반복하여 금속 표면의 철이온을 떼어진다.
본 발명의 실시형태에 따라서, 상기 환원제는 분자내에 적어도 하나 이상의 티올기(-SH)를 가지는 황(S) 함유 복합화합물인 티오글리코레이트(thioglycolate)를 포함한다. 이러한 티오글리코레이트는 티오글리콜산염(salt thioglycolic acid)으로서, 이는 상기 킬레이트제와 함께 녹 제거능을 효과적으로 개선한다. 도 1은 킬레이트제와 티오글리코레이트(황 함유 복합화합물)에 의한 녹 제거 메커니즘을 보인 것이다.
도 1을 참조하면, 먼저 킬레이트제가 철(Steel) 표면의 녹(예, 산화철)으로부터 철이온을 떼어낸다.(도 1의 1st step) 즉, 철이온과 킬레이트제가 결합된 킬레이트가 형성된다. 다음으로, 철이온은 티오글리코레이트(황 함유 복합화합물)에 의해 킬레이트제로부터 분리된다.(도 1의 2nd step) 즉, 철이온과 티오글리코레이트(황 함유 복합화합물)이 결합된 철-착화합물(Fe-S 착화합물)이 생성되고, 킬레이트제가 자유롭게 남는다. 이후, 자유로워진 킬레이트제는 반복하여 철(Steel) 표면의 녹(예, 산화철)으로부터 철이온을 떼어낸어 녹을 제거한다.(도 1의 3rd step)
이때, 상기 킬레이트제는, 바람직하게는 적녹에만 선택적으로 반응하는 에틸렌디아민 테트라아세테이트(EDTA) 등을 사용하여, 흑녹은 남기고 적녹의 철이온만을 선택적으로 떼어낼 수 있게 하는 것이 좋다. 이에 따라, 도 1에 보인 바와 같이, 철(Steel) 표면의 적녹은 제거되고, 부동태 피막을 형성하여 부식을 방지할 수 있는 흑녹은 남게되어 철(Steel)의 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 상기 티오글리코레이트 복합화합물은 티오글리콜산(thioglycolic acid)을 사용하는 경우와 대비하여 적어도 다음과 같은 이점이 있다.
먼저, 상기 티오글리코레이트 복합화합물은 티오글리콜산보다 반응성이 우수하여 철-착화합물의 형성율이 높다. 즉, 티오글리코레이트 복합화합물은 티오글리콜산보다 철이온과의 반응성이 좋아 철-착화합물의 생성율이 높고, 킬레이트제의 자유로운 재생율을 향상시킨다. 이에 따라, 녹 제거량 및 제거속도 등이 증가됨은 물론, 적녹만을 선택적으로 제거하는 반응성이 개선된다. 또한, 티오글리콜산은 중화를 위해 수산화나트륨(NaOH)이나 수산화칼륨(KOH) 등을 사용해야 하는데, 이 경우 금속의 부식이 유발된다. 이에 반해, 티오글리코레이트 복합화합물은 수산화나트륨(NaOH)이나 수산화칼륨(KOH) 등의 사용을 배제할 수 있어 부식 유발을 방지할 수 있다.
상기 티오글리코레이트 복합화합물은, 구체적인 예를 들어 암모늄 티오글리코레이트(ammonium thioglycolate), 칼슘 티오글리코레이트(calcium thioglycolate), 나트륨 티오글리코레이트(sodium thioglycolate), 칼륨 티오글리코레이트(potassium thioglycolate), 모노에탄올 아민 티오글리코레이트(monoethanol amine thioglycolate) 및 트리에탄올 아민 티오글리코레이트(triethanol amine thioglycolate) 등으로부터 선택된 하나 이상을 유용하게 사용할 수 있다.
또한, 상기 환원제(티오글리코레이트)는 특별히 한정하는 것은 아니만, 물 100중량부에 대하여 2 ~ 80중량부로 포함될 수 있다. 이때, 환원제의 함량이 너무 낮으면 녹 제거능이 미미할 수 있다. 그리고 환원제의 함량이 너무 높으면 과잉 사용에 따른 상승 효과가 그다지 크지 않고 녹 제어제의 저장 안정성이 떨어질 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 상기 환원제(티오글리코레이트 복합화합물)는 물 100중량부에 대하여 5 ~ 50중량부, 또는 10 ~ 35중량부로 포함될 수 있다.
상기 방청제는 녹을 방지할 수 있는 것으로부터 선택된다. 또한, 상기 방청제는 pH 약 6 ~ 8의 중성을 갖도록 할 수 있는 것으로부터 선택된다. 이러한 방청제는, 예를 들어 에탄올 아민(ethanol amine) 및/또는 트리아졸(triazole) 화합물을 유용하게 사용할 수 있다. 상기 방청제는, 구체적인 예를 들어 모노에탄올 아민(MEA ; monoethanol amine), 디에탄올 아민(DEA ; diethanol amine), 트리에탄올 아민(TEA ; triethanol amine) 및 벤조트리아졸(BTZ ; benzotriazole) 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 방청제는, 바람직하게는 트리에탄올 아민(TEA ; triethanol amine)과 벤조트리아졸(BTZ ; benzotriazole)의 혼합을 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 방청제는 특별히 한정하는 것은 아니만, 물 100중량부에 대하여 0.2 ~ 20중량부로 포함될 수 있다. 이때, 방청제의 함량이 너무 낮으면, 이의 사용에 따른 녹 방지 및 중화 효과가 미미할 수 있다. 그리고 방청제의 함량이 너무 높으면 과잉 사용에 따른 상승 효과가 그다지 크지 않고, 상대적으로 다른 성분이 낮아져 녹 제거에 바람직하지 않을 수 있다.
상기 물은 분산 및/또는 희석 용매로서 작용하며, 이는 예를 들어 증류수 및/또는 정제수 등을 사용할 수 있다. 아울러, 물은 녹 제어제 전체 중량 기준으로, 예를 들어 10 ~ 80중량%, 또는 20 ~ 65중량%로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시형태에 따라서, 본 발명에 따른 녹 제어제는 플루오로 인산나트륨(sodium fluorophosphate)을 더 포함할 수 있다. 상기 플루오로 인산나트륨은, 예를 들어 모노플루오로 인산나트륨(sodium monofluorophosphate), 디플루오로 인산나트륨(sodium difluorophosphate), 트리플루오로 인산나트륨(sodium trifluorophosphate) 및/또는 헥사플루오로 인산나트륨(sodium hexafluorophosphate) 등으로부터 선택될 수 있다. 이들 중에서, 바람직하게는 헥사플루오로 인산나트륨을 유용하게 사용할 수 있다. 이러한 플루오로 인산나트륨은 냄새 제거제 및 반응 촉진제로서 작용한다.
상기 플루오로 인산나트륨은 녹 제어제에서 발생될 수 있는 냄새를 중화, 제거한다. 예를 들어, 상기 티오글리코레이트의 경우 작업자에게 불편함을 줄 수 있는 냄새를 발생할 수 있는데, 이러한 냄새는 상기 플루오로 인산나트륨에 의해 중화, 제거될 수 있다. 아울러, 상기 플루오로 인산나트륨은 티오글리코레이트와 킬레이트 간의 반응성을 촉진한다. 구체적으로, 상기 플루오로 인산나트륨은 티오글리코레이트와 킬레이트 간의 반응성을 촉진하여, 철이온과 티오글리코레이트가 결합된 철-착화합물의 생성율을 증가시킨다. 이에 따라, 플루오로 인산나트륨에 의해, 녹 제거량 및 제거속도 등이 향상될 수 있다.
상기 플루오로 인산나트륨은 특별히 한정하는 것은 아니지만, 물 100중량부에 대하여 0.2 ~ 10중량부를 사용할 수 있다. 상기 플루오로 인산나트륨은, 바람직하게는 냄새 제거 및 반응 촉진은 물론 저정 안정성(침전 방지)를 위해 0.5 ~ 5중량부로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 녹 제어제는 저장 안정제를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 저장 안정제는 인계 분산제나 계면활성제 등을 사용할 수 있다. 본 발명의 실시형태에 따라서, 상기 저장 안정제는 분자 내에 적어도 하나 이상의 히드록시기(-OH)와 적어도 하나 이상의 에테르기(-O-)를 가지는 에스테르 화합물을 유용하게 사용할 수 있다.
상기 저장 안정제는, 구체적인 예를 들어 1-벤즈옥시-2-히드록시-카르복시산 에스테르 등을 유용하게 사용할 수 있다. 이러한 1-벤즈옥시-2-히드록시-카르복시산 에스테르는 분자 내에 히드록시기(-OH)와 에테르기(-O-)를 포함하여, 수용액상의 녹 제어제를 장기간 동안 보관할 경우에도 침전이나 층분리 현상 등을 효과적으로 방지할 수 있다. 이러한 저장 안정제는 물 100중량부에 대하여 0.1 ~ 5중량부로 사용될 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 녹 제어제는 필요에 따라서 기타 기능성 성분이나 첨가제 등을 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 녹 제어제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것으로서, 예를 들어 부식 방지제, 분산제, 계면활성제, 습윤제 및/또는 점도 조절제 등을 더 포함할 수 있으며, 이들은 녹 제거능을 방해하지 않는 범위에서 적정량 첨가될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 녹 제어제는 적어도 다음과 같은 작용 효과를 갖는다.
먼저, 본 발명에 따른 녹 제어제는 pH 약 6 ~ 8의 중성 수용액으로서 무독성, 무자극성, 무부식성 및 연무(연기)가 없는 비인화성이다. 아울러, 염산, 황산 및 인산 등의 무기산은 물론이고 유기산이 사용되지 않아 금속 제품을 식각하거나 부식을 유발하지 않으며, 인체(피부)에 무해 및 수질오염의 우려가 없어 친환경적이다.
또한, 본 발명에 따른 녹 제어제는 녹의 제거능 및 방지능이 우수하면서 적녹만을 선택적으로 제거하고 부동태 피막을 형성하는 흑녹은 남게하여 금속의 수명을 연장시킨다. 이와 함께, 중성의 액상을 가지되, 수산화나트륨(NaOH)이나 수산화칼륨(KOH) 등의 알칼리제가 사용되지 않아 부식을 유발하지 않고 플라스틱(PVC 등) 소재나 금속 모재 표면에 도장되어 있는 페인트에 영향을 끼치지 않는다.
부가적으로, 본 발명에 따른 녹 제어제는 냄새가 나지 않아 작업자에게 불쾌감을 주지 않고, 중성의 수용액으로서 안전하여 보호장비의 착용이 필요하지 않아 작업 환경을 개선한다. 또한, 장기간 동안 보관 시에도 침전이나 층분리 등이 발생되지 않아 녹을 효과적으로 제어할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 녹 제어제는 금속의 녹 제어를 위해 사용 시 함침(dipping), 코팅(coating) 및/또는 브러슁(brushing) 등의 방법을 통해 사용할 수 있다. 예를 들어, 함침(dipping)의 방법으로 사용하는 경우에는 별도의 물에 희석하여 사용할 수도 있다. 이때, 본 발명에 따른 녹 제어제는 약 0.95 ~ 1.1의 비중(20℃에서 측정 시)을 가져, 충분한 물리적 교반없이도 물에 잘 희석될 수 있다.
하나의 실시형태에 따라서, 아래와 같은 본 발명의 사용방법(녹 제거방법)을 통해 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 사용방법은 5℃ ~ 50℃의 녹 제어제에 금속(녹 제어 대상물)을 3분 ~ 30분 동안 함침(dipping)한다. 즉, 녹 제어제를 5℃ ~ 50℃로 유지시킨 다음, 금속을 함침하고 3분 ~ 30분 동안 상기 온도를 유지시킨다. 이때, 함침은 3회 이상 반복할 수 있다. 그리고 녹 제어제로부터 금속을 꺼낸 다음, 물로 세정 및 건조시킨다. 위와 같이, 5℃ ~ 50℃의 온도로 유지하여 소정 시간 동안 함침하는 경우, 최적의 녹 제거 효과를 구현할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 예시한다. 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기의 비교예는 종래 기술을 의미하는 것은 아니며, 이는 단지 실시예와의 비교를 위해 제공된다.
[실시예 1]
물(증류수) 100중량부에 대하여 킬레이트제 5중량부, 환원제로서 티오글리코레이트 복합화합물 12중량부 및 방청제 8.5중량부를 첨가하여 상온에서 용해시켰다. 그리고 여기에 계면활성제로서 솔비탄 모노올레이트 2.5중량부를 더 첨가 용해시켜 pH가 약 6.8이고, 비중이 약 0.98(@ 20℃)인 중성의 투명 녹 제거액을 제조하였다. 본 실시예에 따른 녹 제거액의 구체적인 성분 및 함량을 하기 [표 1]에 나타내었다. 하기 [표 1]에서, 각 성분의 함량은 증류수 100중량부를 기준으로 한 것이다.
위와 같이 제조된 녹 제거액에 대하여, 녹 제거능을 알아보고자 다음과 같이 철근을 함침 처리하였다.
먼저, 투명 용기에 녹 제거액을 넣은 다음, 상온(약 20℃)에서 철근(심하게 녹슨 것)을 함침하였다. 그리고 약 10분 후에 철근을 꺼낸 다음, 흐르는 물로 세척하고 건조시켰다.
첨부된 도 2는 위와 같은 과정을 보인 사진이다. 도 2에 보인 바와 같이, 녹이 심한 철근을 녹 제거액에 함침한 결과, 적녹이 제거됨으로 인해 투명한 녹 제거액이 점점 보라색으로 변하였다. 그리고 도 2의 왼쪽 하단의 사진에서와 같이, 함침된 면의 적녹은 완전히 제거되고, 흑녹은 남아 검은색을 띔을 관찰할 수 있었다.
[실시예 2 ~ 5]
상기 실시예 1과 대비하여, 냄새 제거제나 저장 안정제를 더 첨가하여 각 실시예들(2 ~ 5)에 따라 녹 제거액의 조성(성분 및 함량)을 달리하였다. 본 실시예들(2 ~ 5)에 따른 녹 제거액의 구체적인 성분 및 함량을 하기 [표 1]에 나타내었다.
[비교예 1]
상기 실시예 1과 비교하여, 환원제로서 티오글리코레이트 복합화합물 대신에 티오글리콜산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 본 비교예에 따른 녹 제거액의 구체적인 성분 및 함량은 하기 [표 1]과 같다.
위와 같이 제조된 각 실시예(1 ~ 5) 및 비교예에 따른 녹 제거액에 대하여, 다음과 같이 녹 제거능(%), 냄새 및 저장 안정성을 평가하였다. 그 결과를 하기 [표 1]에 함께 나타내었다.
< 녹 제거능 >
판상의 철 시편을 고온/고습(온도 45℃/습도 80%)의 공기(산소)가 충분한 조건에서 장기간 방치하여 녹이 충분히 생성되게 하였다. 이러한 녹슨 철 시편을 30℃의 녹 제거액에 5분간 함침하여 녹을 제거한 다음, 물 세척 및 완전 건조를 진행하였다. 그리고 하기 수학식에 따라 녹 제거능(%)을 평가하였다.
[수학식]
녹 제거능(%) = (Wi - Wo)/Wo x 100
(여기서, Wi는 녹슨 철 시편의 초기 무게이고, Wo는 녹 제거액을 통해 녹을 제거한 후의 철 시편 무게이다.)
< 냄새 >
녹 제거액으로부터 발생되는 냄새에 대해, 악취가 발생하는 경우에는 "유", 악취는 아니지만 냄새가 아주 약하거나 무취인 경우에는 "무"로 평가하였다.
< 저장 안정성 >
녹 제거액을 투명한 항온 항습조에 넣고 온도 80℃, 습도 60%의 고온/고습 조건하에서 10일간 보관하고, 이후 4℃의 저온 조건에서 5일간 보관한 다음, 다시 온도 80℃, 습도 60%의 고온/고습 조건하에서 10일간 더 보관한 후에 침전과 층분리 발생 여부를 육안으로 관찰하였다. 그리고 아래의 기준에 따라 평가하였다.
◎ : 침전 및 층분리가 전혀 발생하지 않는 경우
○ : 침전 및 층분리 중에서 어느 하나라도 발생한 경우
△ : 침전 및 층분리가 모두 발생한 경우
< 각 실시예 및 비교예에 따른 녹 제거액의 조성 및 특성 평가 결과 >
비 고 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1
킬레이트제 EDTA-2Na 5.0 - 5.0 5.0 5.0 5.0
EGTA - 5.0 - - - -
환원제 TG-NH4 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 -
TG-Ac - - - - - 12.0
방청제 TEA 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
BTZ 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5
계면활성제 SBMO 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
냄새 제거제 NaPF6 - - 3.0 6.0 6.0 -
저장 안정제 A1 - - 2.5 2.5 - -
A2 - - - - 2.5 -
증류수 100 100 100 100 100 100
녹 제거능
(%)		 2.45 2.63 2.61 2.71 2.72 1.82
냄새 유 무 무 무 무 무
저장 안정성
(고온/고습 장기간 보관 후)		 ○ ○ ◎ ○ ◎ △

* EDTA-2Na : 에틸렌디아민 테트라아세테이트-2나트륨(ethylenediamine tetraacetate-2Na)
* EGTA : 에틸렌글리콜-비스(β-아미노에틸에테르)-N,N,N',N'-테트라아세틱산
(ethylene glycol-bis(β-aminoethyl ether)-N,N,N',N'-tetraacetic acid)
* TG-NH4 : 암모늄 티오글리코레이트(ammonium thioglycolate)
* TG-Ac : 티오글리콜산(thioglycolic acid)
* TEA : 트리에탄올 아민(triethanol amine)
* BTZ : 벤조트리아졸(benzotriazole)
* SBMO : 솔비탄 모노올레이트(sorbitan monooleate)
* NaPF6 : 헥사플루오로 인산나트륨(sodium hexafluorophosphate)
* A1 : 인계 분산제(BYK-154 제품)
* A2 : 히드록시기(-OH)와 에테르기(-O-)를 가지는 에스테르 화합물
(1-벤즈옥시-2-히드록시-카르복시산 에스테르)
상기 [표 1]에 보인 바와 같이, 환원제로서 실시예들(1 ~ 5)에 따라 티오글리코레이트 복합화합물(TG-NH4 : 암모늄 티오글리코레이트)를 사용한 경우가 티오글리콜산(TG-Ac)을 사용한 비교예 1보다 녹 제거능이 우수함을 알 수 있었다. 또한, 킬레이트제는 EGTA(에틸렌글리콜-비스(β-아미노에틸에테르)-N,N,N',N'-테트라아세틱산)를 사용한 경우 녹 제거에 유리함을 알 수 있었다.
한편, 실시예 1 ~ 5를 대비하면, 실시예 2 ~ 5에서와 같이 냄새 제거제로서 헥사플루오로 인산나트륨(NaPF6)를 더 첨가한 경우, 냄새가 중화/제거되어 첨가하지 않은 실시예 1에 비해 냄새 발생이 없음을 알 수 있었다. 아울러, 헥사플루오로 인산나트륨(NaPF6)은 그의 첨가량이 증가함에 따라 녹 제거능을 개선시킴을 알 수 있었다. 다만, 실시예 3과 실시예 4를 대비하여 보면, 헥사플루오로 인산나트륨(NaPF6)의 함량이 높은 경우 저장 안정성이 저하되었다.
또한, 실시예 4와 실시예 5를 대비하여 보면, 저장 안정제의 경우, 인계 분산제를 사용한 경우(실시예 4)보다 히드록시기(-OH)와 에테르기(-O-)를 가지는 에스테르 화합물(1-벤즈옥시-2-히드록시-카르복시산 에스테르)을 경우(실시예 5)가 고온/고습의 가혹한 조건에서도 우수한 저장 안정성을 갖게 함을 알 수 있었다.

Claims (6)

  1. 녹의 제거 및 방지를 위한 녹 제어제로서,
    녹의 철이온과 반응하여 킬레이트를 형성하는 킬레이트제;
    상기 킬레이트의 철이온과 반응하여 철-착화합물을 형성하는 환원제;
    녹을 방지하고 중화를 위한 방청제; 및
    물을 포함하고,
    상기 환원제는 티오글리코레이트(thioglycolate) 복합화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 녹 제어제.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 녹 제어제는,
    pH가 6 ~ 8이고,
    비중이 0.95 ~ 1.1이며,
    흑녹은 남기고 적녹을 선택적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 녹 제어제.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 킬레이트제는 에틸렌글리콜-비스(β-아미노에틸에테르)-N,N,N',N'-테트라아세틱산(ethylene glycol-bis(β-aminoethyl ether)-N,N,N',N'-tetraacetic acid)을 포함하고,
    상기 티오글리코레이트(thioglycolate) 복합화합물은 암모늄 티오글리코레이트(ammonium thioglycolate), 칼슘 티오글리코레이트(calcium thioglycolate), 나트륨 티오글리코레이트(sodium thioglycolate), 칼륨 티오글리코레이트(potassium thioglycolate), 모노에탄올 아민 티오글리코레이트(monoethanol amine thioglycolate) 및 트리에탄올 아민 티오글리코레이트(triethanol amine thioglycolate)로부터 선택된 하나 이상을 포함하며,
    상기 방청제는 모노에탄올 아민(MEA ; monoethanol amine), 디에탄올 아민(DEA ; diethanol amine), 트리에탄올 아민(TEA ; triethanol amine) 및 벤조트리아졸(BTZ ; benzotriazole)로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 녹 제어제.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 녹 제어제는 티오글리코레이트(thioglycolate) 복합화합물로부터 발생되는 냄새를 제거하는 냄새 제거제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 녹 제어제.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냄새 제거제는 플루오로 인산나트륨(sodium fluorophosphate)을 포함하는 것을 특징으로 하는 녹 제어제.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 따른 녹 제어제를 5℃ ~ 50℃의 온도로 유지하고 금속을 상기 녹 제어제에 3분 ~ 30분 동안 함침(dipping)하여 녹을 제거하는 것을 특징으로 하는 녹 제어제의 사용방법.
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