KR900005104B1 - 수성 기능액을 위한 극압 효과를 갖는 수용성 부가제, 기능액 및 부가제를 포함하는 농축 수성 조성물 - Google Patents

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제라르 싸벵
싸빈느 뽕세
샤를르 까스떼라
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소시에떼 나쇼날 엘프 아키떼느(프로덕시옹)
쟝 르블랑제
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Abstract

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Description

수성 기능액을 위한 극압 효과를 갖는 수용성 부가제, 기능액 및 부가제를 포함하는 농축 수성 조성물
본 발명은 수성 기능액을 위한 극압 부가제뿐만 아니라 기능액 및 상술한 부가제를 포함하는 농축 수성 조성물에 관한 것이다.
예를들면, 굴삭, 분쇄, 선삭, 연마, 로울링선 압신성형 또는 열성형과 같은 금속의 기계가공과 같은 많은 산업성 조작에 소위 기능액이 필요하다.
이 액의 역할은 절단력을 감소시키고, 우수한 차원 특성을 얻기 위해서 가공물을 냉각시키고, 절단영역으로부터 칩을 제거하고, 가공물에 우수한 표면 사상을 부여하며 성형용구의 수명을 늘려주는 것이다.
물은 비열, 증발열 및 열전도성이 높기때문에, 최상의 냉각제이다. 동시에 그것은 가장 경제적이고 환경에 가장 무해하기때문에, 수성 기능액의 사용이 점차로 일반화 되어간다. 이 수성 기능액은 합성액으로 명명된 물에 용해된 다른 부가제, 또는 한편으로, 반합성액으로 명명된 마이크로에멀젼의 진 수용액일 수 있다. 반합성액은 물뿐만 아니라 천연오일 및 계면활성제를 포함한다.
고압기계 가공조작용으로, 수성 기능액의 사용은 아직 만족스럽지 않다.
이 조작에서, 금속 표면간의 마찰이 매우 높아지므로 극압 부가제의 사용이 필요하다. 이 부가제의 역할은 금속표면에 보호피막을 형성하는 것이다. 이 보호피막은 가공물이 소부되거나, 최악에는 가공공구에 용접되는 것을 막아준다.
이 극압 부가물중에서 가장 일반적으로 사용되는 것은 가장 효과적인 황-포함 부가제이다. 뜨거운 금속표면과의 접촉은 황-포함 생성물을 분해시키고 연속적으로 재생되는 보호금속 화화물피막을 형성시킨다.
천연오일 또는 유제를 주원료로한 윤활제에서 극압 부가제로 사용되는 황-포함 생성물은 디아킬폴리설파이드, 황-포함 폴리이소부텐 및 황-포함 지방산에스테르이다. 모든 생성물은 물에 난용성이거나 불용성이다.
수용성 극압 부가제를 사용하여 이런 불리함을 극복하려는 시도가 만들어졌다.
문헌[R.W.MOULD of British Petroleum, Co. Ltd.(Journal of the American Society of Lubrication Engineers 33 (6) 290~298(1977))]은 수성액을 위한 극압 부가제로서 다수의 수용성 할로겐화 또는 황-포함 생성물 효율을 조사한다. 할로겐화, 일반적으로 염소화 생성물의 효율은 매우 낮다. 티오살리실산의 나트륨염, 2-메르캅토프로피온산의 나트륨염, 2,2'-디티오디벤조산, 2,2'-디티오디프로피온산, 디소듐-L-시스틴 및 디소듐디티오디글리콜레이트와 같은, 연구된 황-호함 생성물은 매우 불안정하며 세균의 번식 및 황화수소의 방출을 촉진시킨다.
그것을 안정화 시키기 위하여, 이 생성물의 배합물에는 유제에 일반적으로 사용되는 다량의 살균제를 첨가해야 하지만, 일반적으로 기능액은 제외된다.
미합중국 특허 제4,250,046호는 극압 부가제로서 디에탄올 이황화물의 사용을 언급한다. 그러나, 이 생성물은 반합성액의 배합물에 일반적으로 사용되는 많는 부가제와 병용할 수 없다.
우리는 수용성이고 효과적이며 안정된 극압 부가제를 발견하였다.
본 발명에 따라 수성 기능액을 위한 극압 부가제는 3-메르캅토프로피온산 이황화물 또는 3,3'-디티오디프로피온산(SCH2CH2CO2H)2의 수용성염으로 이루어진다. 수용성염이란, 실온에서 물에 대한 용해도가 최소한 0.01%, 바람직하게는 용해도가 최소한 0.1%인 임의의 무기염 또는 유기염을 의미한다.
3-메르캅토프로피온산 이황화물은 3-메르캅토프로피온산을 황 또는 과산화수소와 같은 통상적인 산화제로 산환시켜 쉽게 제조할 수 있는 공지된 화합물이다.
본 발명에 따라 사용되는 염은, 수성매질에서 이황화물을 유기 또는 무기염기를 이용하여 중화시킴으로써 공지된 방법으로 수득할 수 있다. 그러므로, 알칼리금속 또는 알칼리토금속 산화물, 수산화물 또는 탄산염, 액체 암모니아 또는 유기질소염기를 사용할 수 있다. 수용성 염을 생성하는 질소유기염기로는, 최소한 하나의 알킬라디칼이 OH, COOH 또는 폴리(옥시에틸렌 및/또는 프로필렌)과 같은 하나이상의 친수성기를 가져오는 알킬아민뿐만 아니라, 총 탄소원자수가 8이하(바람직하게는 1~6)인 모노-, 디- 또는 트리알킬아민 및 시클로아킬아민을 더 특별히 언급할 수 있다. 모노-, 디-또는 트리에탄올아민을 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 염의 수용액은 pH 7인 중성매질에서도 완전히 안정하고, 황화수소의 방출없이 쉽게 저장할 수 있다. 원한다면, 또한 무기염기로 부터의 염을 결정상으로 분리할 수 있다.
본 발명에 따른 염을 0.01~20% 및 바람직하게는 0.1~10%범위의 중량농도로 수성액에 배합시킨다.
그것을 단독으로 사용할 수 있지만; 그러나, 일반적으로 수용액을 위한 다른 일반 부가제와 혼합하여 사용할 수 있다. 이 부가제중에서, 내마모성, 녹방지 및 거품억제 효과를 갖는 부가제를 언급할 수 있다.
수성 기능액은 사실상 합성 또는 반합성이다. 합성액은 물에 용해된 다른 부가제의 진수용액이다. 그의 윤활효과는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 또는 그의 공중합체와 같은 폴리글리콜을 첨가함으로써 개선시킬 수 있다.
반합성액은 천연 또는 합성 오일 및 계면활성제를 포함하는 마이크롱멀젼이다. 오일은 수성액의 윤활성질을 개선시킨다.
3-메르캅토프로피온산 이황화물의 염은 수성매질에서 완전히 안정하기 때문에, 그것을 사용시 희석하는 부가제의 농축 혼합물의 형태로 보관할 수 있다. 이 농축물은 1~50중량%, 바람직하게는 15~35중량%의 3-메르캅토프로피온산 이황화물 및 녹방지, 내마노성 및 거품억제부가제, 계면활성제, 폴리글리콜 또는 천연 또는 합성오일과 같은 임의의 기타 일반 부가제를 포함한다.
본 발명에 따른 부가제의 효율은 소위 1-포인트 시험(ASTM standard D2783)에 의해 4-볼(ball) 기계에서 시험함으로써 평가한다.
4-볼 기계 시험은 척(chuck)에 고정된 하나의 볼이 시험하고자 하는 극압액으로 채워진 크레들(cradle)내에 고정된 세개의 볼에 대항하여 10초동안 회전하는 10연속적 시험으로 이루어진다. 중량계에 의해, 세개의 볼은 회전볼에 대항하여 한시험에서 다른 시험으로 넘어갈때마다 증가하는 압력으로 압축한다(중량은 기하급수로 증가한다).
각 시험에서, 세개의 고정된 볼에서 관찰된 자국의 직경을 결정하고 그래프 A는 자국의 직경을 적용된부하의 함수로써 나타내는 로그함수로 도시한다.
Figure kpo00001
(소부전 최종부하)은 그래프 A가 헤르쯔 선(HERTZ line)으로 명명된 이상선에서 벗어나는 상기 부하이다. 그것은 볼간의 접촉에서 몇몇 용접점의 존재에 대응된다. 자국 또는 마모 직경은 갑자기 증가한다.
Figure kpo00002
(또는 용접 부하)는 상층볼이 세개의 다른 볼에 대항하여 회전하지 못하도록 네 개의 볼을 서로 용접시킨 상기 부하이다.
Figure kpo00003
(최대 헤르쯔 부하)는 세개의 고정된 하층볼에 대항하여 상층볼에 의해 형성된 자국의 결정에 기초한 단위없는 계수이다. 실제 물리적 의미가 없는 이 계수가 높아질수록, 시험하는 오일은 극압점의 견지에서 우수한 것으로 간주된다.
하기 실시예 1 내지 7은 본 발명을 제한하지 않고 설명한다.
사용되는 염은 하기 전형적인 예에 따라 제조된 수용액의 형태로 수득 및 사용된다:
[전형적인 제제예]
교반 반응기에, 1050g(5몰)의 3-메르캅토프로피온산 이황화물을 1590ml의 물에 용해시킨 후, 610g(10몰)의 순수한 모노에탄올아민을 천천히 첨가한다. 약 50%의 디(모노에탄올아민) 3,3'-디티오디프로피오네이트를 포함하는 수득된 용액을 그대로 또는 희석된 형태로 사용할 수 있다.
[실시예 1]
3-메로캅토프로피온산 이황화물의 디에탄올아민염(DEA DAM 3P)
이 염을 5%의 ELF XT 6720을 포함하는 합성액(수용액)에 또는 5%의 ELF TX 6760을 포함하는 반합성액(마이크로에멀젼)에 각종 농도로 배합시킨다.
ELF XT 6720 및 6760은 물에 우수한 윤활성질(윤활성, 내부식성등)을 부여하는 시판용 부가 농축물이다.
XT 6720은 폴리글리콜을 포함하는 수용성 농축물이다.
XT 6760은 특히 계면 활성제 및 천연 오일을 포함하는 마이크로에멀젼화 농축물이다.
Figure kpo00004
DEADAM3P를 통상적인 시판 제제에 첨가함으로써 제제의 극압 성질을 상당히 개선시킬 수 있다(MHL은 32 또는 34에서 77~78로 증가하다).
[실시예 2]
모노에탄올아민염(MEADAM3P)을 이용하고, 상기와 동일하다.
Figure kpo00005
[실시예 3]
암모늄염(NH4DAM3P)을 이용하고, 상기와 동일하다.
Figure kpo00006
[실시예 4]
나트륨염(Na DAM3P)을 이용하고, 상기와 동일하다.
Figure kpo00007
[실시예5]
칼슘염(Ca DAM3P)을 이용하고, 상기와 동일하다.
Figure kpo00008
[실시예 6]
3-메르캅토프로피온산 이황화물의 디에탄올아민염(DEA DAM 3P)를 사용한다. 평균 분자량이 400인 폴리에티렌글리콜(소위 PEG 400)을 그 윤활성질을 개선시키기 위해 수층에 배합시킨다.
Figure kpo00009
[실시예 7]
상기와 동일한 염(DE ADAM 3P)으로, 평균 분자량이 425인 폴리프로필렌글리콜(소위 PPG 425)을 첨가시킴으로서 윤활성질을 개선시킨다.
Figure kpo00010

Claims (12)

  1. 3-메르캅토프로피온산 이황화물의 수용성 염으로 이루어짐을 특징으로 하는 수성 기능액을 위한 극압효과를 갖는 부가제.
  2. 제1항에 있어서, 수용성염이 알칼리금속 또는 알칼리토금속 염인 부가제.
  3. 제1항에 있어서, 염이 액체 암모니아 또는 유기질수 염기와 함께 형성되는 부가제.
  4. 제3항에 있어서, 유기질소염기가 총 탄소원자수가 8이하인 모노-, 디- 또는 트리알킬아민 또는 시클로알킬아민, 및 최소한 하나의 알킬라디칼이 하나이상의 친수성기를 가져오는 알킬아민에서 선택되는 부가제.
  5. 제4항에 있어서, 질소유기염기가 모노-, 디- 또는 트리에탄올 아민인 부가제.
  6. 3-메르캅토프로피온산 이황화물의 수용성 염을 0.01~20중량%, 그리고 바람직하게는 0.1~10중량% 포함함을 특징으로 하는 수성 기능액.
  7. 제6항에 있어서, 내마노성, 녹방지 및 거품억제 효과를 갖는 부가제중에서 선택된 최소한 하나의 부가제를 더 포함하는 수성 기능액.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 또는 그의 공중합체와 같은 폴리글리콜을 더 포함하는 수성 기능액.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 마이크로에멀젼의 형태로 계면활성제 및 천연 또는 합성오일을 더 포함하는 수성 기능액.
  10. 3-메르캅토프로피온산 이황화물의 수용성염을 1~50중량%, 바람직하게는 15~35중량%를 포함함을 특징으로 하는 농축 수성 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 내마모성, 녹방지 또는 거품억제효과를 갖는 부가제중에서 선택된 최소한 하나의 부가제, 폴리글리콜, 계면활성제 및 천연 또는 합성오일을 더 포함하는 수성 조성물.
  12. 3-메르캅토프로피온산 이황화물의 수용성염을 포함하는 수성 기능액의 존재하에서 금속을 기계가공하는 방법.
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