KR850000808B1 - 비석유 계의 금속 부식억제 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

비석유 계의 금속 부식억제 조성물

본 발명은 금속 표면의 부식이나 산화를 억제하기 위한 비석유(non-petroleum) 계(base)의 금속 부식억제조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 비석유 계의 금속 부식억제에 관한 것이다.

금속 공업, 특히 철강 공업에 있어서의 금속 제품류 특히, 판금의부식 등과 같은 부식성 문제가 대두되고 있다. 자동차, 자동차 용구 및 자동차류 공업용의 보다 고급 강판의 제련 방법과 함께 제조 공정에 있어서의 부식 문제, 저장 및 선적 문제등이 중요하게 되었다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 각종의 수단과 방법이 채용되어 왔으며, 각종의 철강부식을 억지하는 데에는 석유계 오일 억제가 피복제로서 광범위하게 사용되어 왔다. 그러나, 이 종류의 보호제는 비용, 석유계피복제의 사용으로 발생되는 위험요소, 피복제 제거작업상의 어려움 및 철강에서 제거한 오일 후처리상의 어려움 등의 문제 때문에 점차 실용화되지 못하고 있는 추세에 있으며, 또 중합시에 가끔 소위 얼룩 및 석유 기계 억지제의 산화 등이 발생된다. 철강의 표면이 미시적으로 다공성을 이루고 있기 때문에 석유 계억제의 제거작업후에도 상당한 양의 오일이 표면에 흡착되어 전술한 얼룩이 생성되게 된다. 이들 오일 피복제류는 전술한 역효과가 있음에도 불구하고, 금속의 부식을 방지해주고, 또한 윤활을 부여해 주기 때문에 계속 사용되어 왔다.

따라서, 본 발명의 목적은 금속의 산화를 방지해주고, 석유 계억제를 금속표면에 사용했을 때보다 동등 또는 우수한 윤활성을 공급해주며, 또 전술한 억제제류의 바람직하지 못한 특성을 지니지 않은 비석유 계 금속 부식 억제제를 제공하는 데에 있다. 전술한 본 발명의 목적과 기타의 목적 및 효과에 대해서는 본발명의 상세한 설명 및 실시예를 통하여 당분야에 숙달된 종사자들은 용이하게 이해할 수가 있을 것이다.

본 발명에 따르면, 하기의 수성 용액으로 조성됨을 특징으로 하는 금속 부식억제 조성물이 제공된다.

본 조성물은 분무 또는 압연에 의해 금속에 사용할 수 있다. 실시예에 의하면 지방족 1염기산, 방향족산 및 아민류의 수성 기재 용액으로 조성됨을 특징으로 하는 금속부식 억지제조성물이 제공된다.

본 발명에 따른 조성물은 일반적으로 약 25내지 약 65중량%의 비수성 조성물을 함유하는 농축 수용액으로 제조된다. 금속 표면에 이용하기 위해서 이 농축액은 일반적으로 물로 약 5배까지, 즉 농축액 1부에 대하여 물 5부로 희석시켜 사용된다. 본 조성물은 알루미늄 피복강, 아연피복강, 또는 아연도금강, 알루미늄도금강, 함석철강, 스테인레스강, 고탄소 전기강, 냉간압연탄소강 등을 산화방지 시킨다. 소량의 석유 오일을 함유하는 바람직한 조성물인 본 발명에 따른 비석유 계부식 억제조성물은 각종 성분의 반응혼합물의 수용액인 것같이 생각되나, 이 용액의 생성에 대한 정확한 메카니즘에 대해서 알려져있지 않다.

본 발명에 따른 비석유계조성물의 제조에는 분자량이 비교적 높은 지방족 1염기산류를 사용한다. 본 조성물을 제조하는데는 탄소 원자가 약 8내지 20인 지방족 산류를 사용하는 것이 유효하다고 밝혀졌다. 이들 산류의 예로서는 포화 또는 불포화 지방산류, 이를테면, 팔미트산, 스테아르산, 올레산 및 리놀레산과 아비에트(abietic)산과 같은 수지산류 및 이들의 이성체 산류를 예시할 수사 있으며, 이들 산류는 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수가 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 생성되는 부식 억제조성물의 효력과 가격 및 특성 등을 고려하여 토올(tall)유 지방산과 로진과의 혼합물은 조성물의 고분자 지방산 성분으로서 사용된다. 이러한 혼합물류는 소나무 재목 "흑액(黑液)"으로 부터 통상회수 되는 토올유로부터 생성되는 제지공업 부산물로서 얻어진다. 올레산과 리놀레산은 상당히 소량으로 존재하는 팔미트산, 이소스테아르산 및 스테아르산과 같은 산류와 함께 토올류지방산류의 주성분이다. 본 발명에 유용한 토올유 지방산류와 로진과의 대표적 혼합물에 있어서 올레산과 리놀레산은 각각 약 45중량%와 35중량%의 지방산류를 포함한다. 로진은 주로 아비에트산의 이성형으로 구성된다. 이 로진은 약 5내지 40중량%, 바람직하게는, 10내지 40중량%의 토올유 지방산-로진 혼합물의 양으로 존재시킬수가 있다. 약 5중량% 이하의 로진을 함유하는 혼합물은 점도에 대한 문제점 때문에 사용될 수가 없다. 로진의 양이 증가되면 부식억제 조성물의 점도가 감소되는 것 같이 생각된다. 약 40%이상의 로진을 함유하는 혼합물은 경제적이 못된다. 또, 주성분 올레산, 팔미트산, 스테아르산, 미리스트 산 및 리놀레산 등인 우지와 같은 지방족산류의 기타 혼합물도 본 발명에 따른 비석유계부식억제조성물의 제조에 사용될 수 있다. 부식억제 조성물중 고분자량의 지방족 1염기산 성분은 농축용 액 100약중량부에 대하여, 약 5내지 20중량부의 양으로 사용된다.

본 발명에 따른 조성물은 일반적으로 석유 또는 비석유제 품인 소량의 윤활제를 함유한다. 현재 석유계부식 억제 조성물에 사용되는 석유오일은 본 조성물에 유효하다고 생각할수가 있다. 즉, 100SSU점도를 갖는 석유 오일을 사용한 결과 양호한 결과가 얻어졌다. 석유 오일대신에 비점이 350°F이상인 스테아르산부틸, 세바스산디옥릴, 안식향산부틸 또는 알킬에스테르와 같은 에테르류를 윤활제로서 사용할 수가 있다. 특히, 바람직한 실시예 있어서는 윤활제로서 석유 오일을 사용한다. 안정한 조성물의 수용액을 얻기 위하여 윤활제양은 고분자량의 지방족산의 양에 의해 제한을 받는다. 보다 상세하게 서술하면, 농축 용액 100중량부에 대하여 약 10내지 20중량%, 즉 0.5내지 4중량부의 지방족산을 사용한다. 약 20%이상의 양이 본 조성물에 완전히 용해되지 않는다. 윤활조건이 필요하지 않은 조성물의 제조에는 본 금속 부식 억제조성물에 윤활제의 첨가를 생략할수가 있다. 이러한 조성물류에 의하여 부식 방지가 양호하고, 이를테면, 비눗물과 유사한 윤활성을 갖는 피복제가 제공된다. 이러한 윤활성은 본 조성물에 사용되는 지방족 및 방향족 산류의 아민 비누류나 또는 염류 때문에 얻어진다고 생각할 수가 있다.

본 발명에 따른 금속 부식 억제조성물 중 아미노 알킬알칸올아민은 하기의 일반 구조식을 갖는다.

(식중, R¹과 R²는 각각 탄소원자 1내지 4개를 갖는 알킬리덴기이고, R³는 수소원자, 탄소수 1내지 4의 알킬기임)

본 발명에 따른 비석유계억제 조성물에는 1종 이상의 이들 아미노알킬알칸올아민류를 사용할수가 있다. 아미노에틸에탄올 아민은 현재 값이 염가이고, 양호한 결과가 얻어지기 때문에 바람직하게 사용할수가 있다. 아미노알킬알칸올아민의 특수용도는 완전히 투명하고, 층을 이루거나 분리되지 않는 안정한 윤활제를 함유하는 조성물과 최고 약 5배 중량의 물까지 희석시킬수 있는 조성물을 얻는데 중요하다고 생각된다. 아미노알킬알칸올아민은 통상 농축용액 100중량부에 대하여 0.5내지 4중량부로하여 사용하며, 안정화를 위해 그 이상의 양은 필요로 하지 않기 때문에 비용면에서 이상적이 못된다.

본 금속 부식억제조성물중에 윤활제를 첨가하지 않은 경우에 있어서는, 양호한 부식억제 피막을 부여해주는 안정한 투명한 용액을 얻기 위해 특별히 아미노알킬알칸올 아민은 사용할 필요가 없다고 생각된다.

본 발명에 따른 금속 부식억제조성물은 부식억제제로서 방향족산의 수용성 아민염을 포함한다. 전술한 방향족산으로서는 안식향산과 같은 방향족 모노카르복실산 또는 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 트리멜리트산 등의 방향족폴리카르복실산을 사용할 수 있으며, 또 이들 방향족 산류의 혼합물 형태로도 사용할 수가 있다. 확증되지는 않았으나, 수용성 염의 생성을 억제하지 않는 수산기와 저급알킬기와 같은 기타관능기를 함유 해도 좋은 방향족 산류를 사용할 수 있다고 생각된다. 농축용액 100중량부에 대하여 약 10내지 35중량부, 특히 24내지 35중량부의 방향족산을 사용 하였더니, 부식억제 효과가 양호한 결과가 얻어졌다. 방향족산과 함께 수용성염을 형성하는 1차아민, 2차아민, 3차아민 또는 환식 아민은 모두 본 발명에 따른 조성물중에 사용하여 부식 억제특성을 부여할수가 있다. (저급 C₂~C₄알칸올) 아민류와 특히 모노에탄올아민 및 디에탄올아민을 사용하여 특히 양호한 결과를 얻었다. 기타 적당한 아민류를 예시하면, 트리에탄올아민, 디이소프로필아민, 시클로헥실아민 및 모노폴린을 열거할 수가 있으며, 이들 아민류는 단독 또는 서로 혼합하여 사용할수가 있다. 또, 본 발명에 따른 금속부식억제 조성물에 사용되는 아민류는 지방족산의 중화를 도와주어 윤활제 성분의 가용화를 도와준다고 생각된다. 따라서, 본 조성물에 사용되는 아민의 총량의 아미노알킬알 칸올 아민양을 포함하여 일반으로 중화시키는데 필요한 양, 즉 지방족 산류와 방향족 산류와 함께 염을 형성하는데 필요한 양보다 약간 과잉의 양이다. 이아민 성분의 함량은 지방족 아민 또는 방향족 아민의 사용량에 좌우되나, 일반적으로 농축용액 100중량부에 대하여 5내지 25중량부이다. 바람직한 실시예 의하면 전술한 양은 농축 용액 100중량부에 대하여 15내지 20중량부의 범위이다.

농축액의 실제용도로서 고분자량지방족 1염기산, 윤활제, 지방족산 및 염형성아민류의 총량은 전술한 범위내에서 변화될 수가 있으나, 본 조성물중의 비수성계 성분은 농축액 100중량부에 대하여 25내지 65중량부의 양으로 사용된다. 비수성계성분이 농축액 100중량부에 대하여 55내지 65중량부이고, 농축액의 잔여분이 물인 조성물이 특히 이상적인 조성물이다. 금속 부식억제조성물을 용이하게 사용하기 위해서는 농축액 100중량부에 대하여 5배의 물, 바람직하게는 약 4배의 물, 즉, 최고 500중량부의 물로 희석하여 사용한다.

안정하고 투명한 최종 제품과 최종용도로서 안정한 제품을 얻기 위하여 희석이 가능한 최종제품을 얻는 데에는 각종의 성분을 차례대로 첨가하는 것이 중요 하다고 생각된다.

일반적으로 전술한 지방족 1염기산 성분과 윤활제와 혼합물을 적당한 혼합장치내에서 교반하에 물에 첨가 시킨다음에, 아미노알킬알칸올아민을 첨가하여 탁한 유제를 생성한다. 이 탁한 유제에서 투명한 용액을 생성하기 위하여 필요한 양보다 과잉의 양으로 아민(방향족산과 수용성염을 생성하는)을 첨가시킨 다음에, 방향족 산과 남아있는 염생성 아민을 첨가시킨다. 또, 다른 방법으로서는 방향족산과 염생성아민과의 용액을 지방족산-윤활제-아미노알킬알칸올아민 용액에 첨가시키는 방법이 있다. 본 발명의 독특한 특징은 전술한 조작 다음에 비석유계억제농축액의 성분들의 함량이 전술한 범위내로 유지될 경우, 천연 또는 합성윤활제를 수중에 완전히 용해시킬 수가 있다는 것이다. 55갈론 배치(batch)의 비석유계부식 억제농축액의 대표적인 제조 공정을 하기에 서술한다(괄호 내의 중량은 대략치임).

(1) 120°F의 물 30갈론 (250파운드)을 탱크내에 압송하고 교반을 행하면서 Union Camp 에서 상품명 Unitol-DT-40으로 시판하고 있는 토올류 지방산-로진혼합물 10갈론 (80파운드)과 1내지 2갈론의 100SSU점도를 갖는 석유오일 (7내지 14파운드)을 첨가하면 이 오일은 토올유-로진 혼합물 중에 용해되나 석유오일이나 토올유 지방산-로진혼합물은 수중에 용해되지 않는다. 교반을 행하면서 1갈론의 아민노에틸에탄올아민(8파운드)을 첨가하면 수중유형(水中由型)의 유제가 생성되는데, 이 유제는 유백색으로 완전한 불투명체이다. 여기에 8갈론의 모노에탄올아민(64파운드)를 첨가하면 투명하고 안정한 혼합물이 얻어진다. 여기에 100파운드의 안식향산을 첨가시키면 가용성 염으로 중화되지 않는 안식향산의 일부 때문에 혼합물은 흐려진다(hazy 상태). 안식향산을 완전히 중화시키기 위하여 용액이 완전히 투명해지고 또 용액의 pH가 8. 0내지 9. 5가 될 때까지 모노에탄올아민 (또는 모르폴린, 시클로헥실아민등)을 더 첨가한다.

30분간 혼합을 계속 수행하여 pH가 8. 0이하로 강하된 경우에는 모노에탄올아민을 더 첨가해서 pH를 9. 0으로 한다.

(2) 110내지 120°F의 물 30갈론 (250파운드)을 탱크내에 압송하고, 8내지 12%로진 산류를 함유하는 토올유 지방산 10갈론을 첨가한 다음 교반을 행하면서, 0. 25갈론의 아미노에틸에탄올아민을 첨가하면 토올유-로진혼합물이 유화된다(이 용액은 유백색으로 된다). 다음에 2. 5갈론의 디에탄올아민을 첨가하면 이 용액은 투명하고 농후해진다. 서서히 교반을 행하면서 45파운드의 테레프탈산을 첨가하면 이 용액은 여전히 투명하나 점도가 강하된다. 다음에 최고 55내지 58갈론의 물로 희석하여 테레프탈산이 모두 용해될 때까지 계속 교반을 행하여 얻어지는 최종 용액의 점도는 (100°F) 30중량 시판등급 윤활유의 점도와 거의 같아진다. 제분 공장이나 제조 공장의 용도로서는 상기에서 제조한 조성물 1부에 대해서 최고 5부의물로 희석시켜 방청제 및 (또는) 윤활제로서 사용한다. 이 희석비율은 농축액 1부에 약 물 4부가 바람직하다. 본 발명에 따른 바람직한 조성물은 하기의 화합물류를 250파운드(약 30갈론)의 물에 교반하에 연속첨가시켜 제조한다.

상기 배합비율은 55갈론배치의 농축액에 석유 오일 1내지 2갈론만을 사용한 것이다. 이농축액 1부에 물 4부의 비율로 희석 시킨 용액은 오일의 직접 대체용으로 사용되며, 200갈론 용액중에 사용한 오일 1갈론에 대하여 최고 200갈론까지의 오일을 대체할수가 있다. 오일 대체용으로 사용한 실제의 시험에 의하면, 본 용액 0. 25갈론을 2갈론의 오일대신 사용한 결과, 제분 공장에 있어서의 총오일 사용량은 상당히 감소되었다. 석유 가격이 격심하게 증가일로에 있음에 비추어 본 발명의 조성물을 사용하면 상당히 절약할 수가 있고, 또한 보다 중요한 용도를 위해 다량의 석유를 비축할 수가 있다.

본 용액이 석유계억제제류 보다 우수한 또 다른 잇점은 석유계조성물류는 도장작업전에 철강으로 부터 제거하지 않으면 아니되고, 또 탈지를 행하는 경우에 트리클로로 에틸렌이나 또는 퍼클로로에틸렌이 사용되는데, 이들 두물질은 모두 발암물질이기 때문에 사용에 있어서 제한을 받고 있다. EPA 및 OSHA의 사용에 의하여 대기중에서의 이들 물질의 허용 한계가 상당히 감소되었다. 탈지조작도 비용이 고가로요구되며, 오일처리 조작에는 비용이 많이 요구되는 문제점이 따른다. 오일을 제거하기 위한 세척조작에는 세척제와 가성 용액을 사용해야만 하기 때문에 이들 세척수와 오일을 그대로 배수 장치내로 방출시킬수가 없다. 본 발명에 따른 조성물을 사용하면 대개의 경우에 있어서 도장 작업전에 금속 표면으로 부터의 제거 조작을 행할필요는 없으나, 제거 조작이 반드시 요구되는 경우에는 물에 의해 제거되고, 또 본 용액은 생물학적으로 분해가 가능하기 때문에 이 물을 그대로 배수 장치내에 배출 시킬수가 있다.

석유 계조성물을 제분공장에 사용하면 사용하는 매갈론의 오일마다 얼마간의 오일이 적하되어 불안정한 작업조건을 일으키기 때문에 또 하나의 위험이 따르게 된다. 이 오일을 나선형의 박판상에 사용하면 나선 작업시의 원심작용으로 오일이 작업 대역도처에 살포된다. 이작업대역을 세척하기 위하여 용제류를 사용하면 또 하나의 위험이 초래될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 비석유계부식 억제 조성물을 사용하는 경우에는 전술한 조작들을 생략할수가 있다.

본 발명에 따른 억제 조성물을 제강 작업에 사용할 때에는 산세와 열간 압연환원 조작후와 냉간압연환원조작전에 사용해야만 되는데, 이 이유는 세척한 산세박판은 부식되기가 용이하기 때문이다. 최종 환원조작후에 본 조성물을 다시 사용함으로서 어니일링전의 보관 저장시 코일이 보호되게 된다. 본 조성물은 템퍼밀 조작시의 템퍼밀의 입구 부위나 또는 출구 부위의 어디에도 재 사용할 수가 있는데, 본 조성물은 입구 부위에 사용하는 것이 바람직하나, 템퍼밀의 출구 부위에는 얕게 또는 농후하게 살포하여 사용한다. 본 조성물은 또한 용액으로 하여 스트레치라인이나 전단 라인에도 사용될 수가 있다.

2개월동안 저장시킨 습도 캐비넷 내의 시험이나 코일상의 시험 결과에 의하면 본 발명에 따른 비석유계 부식억제 조성물에 의한 보호효과는 종래의 억제오일류에 의한 효과보다 양호 하였다.

[실시예]

본 발명에 따른 비석유 계부식억제 조성물을 철강에 사용했을 때의 부식 억제특성을 설명하기 위하여 하기의 조성물들을 전술한 방법에 의해 제조하였다. 각 조성물에 있어서 %는 중량 %를 나타내며, 사용한 토올유 지방산-로진혼합물은 지방산류가 올래산과 리놀레산류와의 주성분인 시판 조성물이다.

하기에 후술하는 시험조작에 의해 전술한 조성물에 대한 부식억제특성의 평가를 행하고, 기타 부식억제조성물에 대한 데이터를 대조용으로서 기재하였다.

시험조작

냉간압연된 건조스트림(11/4" 폭×4" 길이의 건조하고 깨끗하며, 녹이 없음)을 시험재료로 사용하였다.

1/16" 구멍을 정부와 저부로부터 1/8", 1측부로부터 5/8"로 천공되었다. 아연도금한 철사로 제조한 후크를 사용하여 이 스트립을 습도캐비넷내에 걸었다. 각 스트립을 천공된 구멍 하방에 금속 스탬프로서 약 1/4" 부각된 번호로 식별하기 위하여 마아킹 하였다. 시험을 표준화하기 위하여 전술한 스트립을 시험할 용액중에 2" 침지시키고, 저부에서 침지되거나 코우팅된 스트립 부위를 금속후크를 사용하여 매달았다.

이 스트립을 1시간동안 건조 또는 드레인 시키고, 후크는 스트립의 반대쪽 단부에 이송시킨 다음, 습도케비넷내에 매달았다. 따라서, 코우팅되거나 침지된 스트립의 단부는 정부에, 코우팅이 안된 스트립의 단부는 저부에 위치하게 된다. 습도 케비넷내의 조건은 100 F°및 100% 습도로 유지되었다.

스트립에 대해 24시간마다 관찰을 행한 결과, 24시간후의 모든 스트립의 저부, 즉 건조된 부위는 완전히 녹이 슬었다. 모든 시험을 120시간동안 수행하였다.

코우팅부위의 조건을 하기 등급으로 평가하였다.

A. 녹이 전연 없음.

B. 표면에 약간(약 2% 이하) 녹이 생성됨.

C. 표면중 약 5 내지 10% 녹이 생성됨.

D. 완전히 녹이 슬음.

전술한 바람직한 실시예는 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위하여 서술한 것이며, 이들 실시예들만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니고, 본 발명은 발명의 상세한 설명내의 이들 실시예와 첨부된 특허청구범위도 또한 포함된다.

Claims (1)

1. 중량부의 수성농축액과 최고 5중량부의 물과의 용액으로 구성되는 비석유계 금속 부식 억제 조성물에 있어서, 상기 수성농축액이 수성농축액 100중량부에 대하여 (a) 탄소원자수 8 내지 20을 갖는 올레산, 리놀레산, 카프릴산, 팔미트산, 스테아르산, 미리스트산, 아비에트산, 토올유 지방산 및 로진의 혼합물, 우지 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 지방족 1염기산 5 내지 20중량부; (b) 윤활제로서 석유 또는 에스테르 0. 5 내지 4중량부; (c) 일반식

   

   (식중, R¹과 R²는 각각 탄소원자수 1 내지 4개를 갖는 알킬리덴이고, R³가 수소원자 또는 탄소원자수 1 내지 4개를 갖는 알킬기임)로 표시되는 아미노알킬알칸올아민 0. 5 내지 4중량부; (d) 벤조산, 프탈산, 테레프탈산, 이소프탈산 및 트리엘리트산으로부터 선택되는 방향족산 10 내지 35중량부 및 (e) 방향족산과 수용성염을 형성하는 아민으로서 알칸올 아민(알킬기는 탄소원자 2 내지 4를 가짐), 시클로헥실아민, 디이소프로필아민 및 모르폴린으로부터 선택되는 아민 15 내지 20중량부로 구성됨을 특징으로 하는 비석유계의 금속 부식 억제 조성물.