KR970007569B1 - 압연강판 세정용 중성세제 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
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Description
본 발명은 압연강판의 표면에 부착된 압연유 및 철분 등의 오염물을 세정하기 위한 압연강판 세정용 중성세제에 관한 것이다.
냉연강판의 제조공정은 열간압연한 강판을 일정한 두께로 냉간압연하는 냉간압연공정과 압연된 강판에 부착된 오염물을 제거하는 알칼리탈지 및 전해탈지의 세정공정과 소둔공정, 그리고 강판표면을 치밀화시키는 조질압연공정(skinpass rolling)으로 이루어진다.
열간강판을 냉간압연할 때 강판에 윤활성 및 냉각성을 주기 위해서 압연유를 사용하고 이 압연유의 성분은 강판의 두께에 따라 달라진다. 즉 강판의 두께가 0.5mm 미만인 경우는 냉간압연공정에서 높은 윤활성이 필요하므로 우지, 팜유(palm oil)등의 동식물유를 사용하고, 0.5mm 이상일 때는 그다지 높은 윤활성이 요구되지 않으므로 광물유에 동식물유, 합성 에스테르를 첨가하여 배합한 것을 압연유로 사용한다. 강판을 냉간압연하면 표면에 압연유 및 철분 등의 오염물이 부착되고 이들 오염물을 제거하기 위해서는 강판표면을 세정해야 한다. 세정이 완전하게 이루어지지 않아 강판표면에 압연유가 부착된 채로 소둔하면 탄소 잔유물이 남아서 강판의 표면에 얼룩이 발생하여 품질이 저하되므로 압연강판 표면에 부착된 오염물을 완전하게 제거해야 한다.
압연강판의 오염물 제거시, 종래기술에서는 수산화나트륨을 주성분으로 하고 계면활성제, 인산염, 소포제등을 첨가하여 배합한 강알칼리성 세정제를 사용하고 있다. 이와 같은 종래 기술은 강알칼리성 세정제에 함유된 알칼리성분이 불용성 유지를 수용성 비누로 비누화시켜서 세정하는 것으로 세정공정은 침적법 또는 분사법이 이용되고 있다.
강알칼리성 세정제는 세정용액의 pH가 11 이상인 강알칼리성이므로 작업자에게 위험성이 있고 장치를 심하게 부식시키는 등의 문제점이 있었다. 이러한 단점을 개선하기 위해서 중성세정제가 개발된 바 있으나 기존에 개발된 중성제는 세정력이 우수하지 못하다는 단점이 있다.
일본 특개평 3-80878호에서 제시하는 세정제는 중성세정제이기는 하나 유기산으로써 에칭제를 사용하고 기존의 비이온계면활성제, 음이온계면활성제, pH 조절제를 혼합한 약알칼리성 화합물이다. 그러나 이것으로는 강판에 부착된 미세한 철분을 제거하기가 용이하지 못하여 세정율이 현저히 낮은 단점이 있다.
일본 특공소 61-25784들에서 제시하는 세정제들은 강알킬성이므로 작업자에게 유해하고 세정율이 우수하지 못한 단점들이 있다.
이에 본 발명의 제1목적은 기존의 냉간압연 강판세정용 중성세제보다 세정력이 무수한 전혀 새로운 조성의 중성세정제를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2목적은 작업 중 작업자의 인체에 해를 끼치지 않는 냉간압연 강판세정용 중성세제를 제공하는 것이다.
본 발명의 제3목적은 장치의 부식이 거의 없는 냉간압연 강판세정용 중성세제를 제공하는 것이다.
본 발명의 제4목적은 폐액처리시 별도의 중화처리가 필요치 않아 폐수처리가 용이하고 경제적인 냉간압연 강판세정용 중성세제를 제공하는 것이다.
본 발명은 압연강판에 부착된 오염물에 대해 세정력이 우수하고 작업자에게 덜 해로우며 장치의 부식이 적은 중성세정제에 관한 것으로 세정용액의 pH가 6.5∼8.0 이고 계면활성제, 가용화제, 수용성 고분자, 킬레이트제 및 pH조절제로 조성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르(polyoxyethylene alkyl ether), 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르(polyoxyethylene alkyl phenylether)등의 비이온계면활성제로 HLB(hydrophillic liquid balance)값이 8∼11인것과 11∼15 범위의 것 두 종류를 같이 사용한다. 가용화제는 각종 유지에 대한 용해도가 우수한 글리콜(glycol), 글리콜 에테르(glycol ether)류의 화합물 중에서 자극성 냄새가 적은 작업성이 우수한 화합물을 사용한다. 수용성 고분자는 고형 오염물에 대한 흡착력이 양호하고, 평균 분자량이 10,000∼1,000,000A.U.인 것을 사용한다. 킬레이트제는 금속이온과 수용성 착물을 형성하는 화합물을 사용하였으며 pH조절제로는 약알칼리성의 알카놀아민(alkanolamine)을 세정용액의 pH가 6.5∼8.0이 되도록 첨가하였다.
이상의 조성물로 이루어진 본 발명의 압연강판용 중성세정제는 유지에 대해서는 가용화제와 계면활성제가 작용하고, 유지 아래에 존재하는 미세한 철분은 킬레이트제와 수용성 고분자가 주로 작용하여 압연강판에 부착된 오염물을 세정한다. 아울러 pH조절제에 의하여 세정용액이 pH가 6.5∼8.0 범위의 중성이어서 pH가 6.5미만에서 발생하기 쉬운 강판의 발청 및 침식을 방지할 수 있다.
통상적으로 계면활성제가 이온성인 경우에 세정성을 발휘하기 위해서는 70∼80℃의 고온이 필요하다. 그러나 고온세정은 작업 안정성이 나쁘고 세정액의 온도를 높이기 위한 에너지의 손실이 많으며 강판의 표면이 손상되기 쉽고 세정용액의 휘발에 따른 손실이 많다. 이에 본 발명에서는 세정온도를 30∼60℃ 범위로 낮추기 위해서 상기 온도범위에서도 세정성이 우수한 비이온계면활성제를 사용한다. 본 발명의 비이온계면활성제는 동식물 유지에 대해 유화분산력이 우수한 HLB값이 8∼11인 것과 광물유에 대해 유화분산력이 우수한 11∼15인 것을 적정비로 혼합한다. 가용화제는 강판표면에 부착된 유지를 용해하고 계면활성제의 유화분산력을 보조하기위한 것으로 본 발명의 가용화제는 유지용해력이 높고 안전한 작업을 위하여 독성이 없으며 냄새가 적은 것을 선택한다. 하지만 이러한 가용화제와 계면활성제는 강판에 부착된 유지를 제거할 수 있으나 유지 아래층에 있는 미세한 철분은 제거하지 못한다.
강판표면에 생성되는 미세한 철분 및 철산화물은 강판의 품질을 저하시킬 뿐 아니라 폐수에 섞여 환경오염의 주요물질이 된다. 따라서 본 발명에서는 이러한 미세한 철산화물을 제거하기 위하여 상기 가용화제와 계면활성제에 킬레이트와 수용성 고분자를 사용한다. 본 발명의 킬레이트제는 금속이온과 수용성 착물을 형성하는 능력이 우수하여 철분 및 철산화물을 킬레이트 작용에 의해 수용성 착물로 만듬으로써 상기 오염물들이 용이하게 제거한다. 그러나 환경오염을 유발하는 인산염 같은 킬레이트제는 제외하였다. 본 발명의 수용성 고분자는 고형 오염물에 흡착하여 강판에서 떨어지게한 후 재부착을 방지하는 기능을 하는 것이다. 통상 수용성 고분자는 평균분자량이 10,000 이하인 경우는 철분과 압연유 사이의 분리작용이 약하고 1,000,000 이상의 고분자는 점도가 높아서 취급이 어려우므로 본 발명에서는 고형 오염물에 대한 흡착력이 우수하고 평균분자량이 10,000∼1,000,000A.U. 범위의 수용성 고분자를 사용한다.
보다 구체적으로 본 발명의 계면 활성제는 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르등의 비이온계면활성제로 동식물유와 광물유에 대해 세정성이 우수한 HLB 값이 각각 8∼11과 11∼15인 것을 혼합하여 세정용액에 0.2∼20.0wt%가 되도록 한다. 계면활성제의 일반식은 다음과 같다.
RO(CH2CH2O)nH 또는 RC6H4(OCH2CH2)nOH
여기서 R은 탄소수 6∼18개의 탄화수소기(알킬기)로 포화이거나 불포화이거나 또한 직쇄상이거나 분자상이거나 상관없고 n은 1∼50 이지만 3∼20이 바람직하다.
또한 가용화제는 유지에 대한 용해력이 우수하고 자극성 냄새가 적어 작업성이 우수한 글리콜(glycol), 글리콜 에테르(glycol ether)류의 화합물인 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르(ethylene glycol monobutyl ether), 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르(diethylene glycol monobutyl ether)를 사용한다. 가용화제 함량은 0.2wt% 이하에서는 세정효과가 적도 20wt% 이상이 되면 더 이상 효과가 특별히 향상되지 않으므로 0.2∼20.0wt% 정도가 적당하다.
본 발명의 수용성 고분자는 용해도가 적당하여 취급에 용이한 평균분자량이 10,000∼1,000,000A.U. 범위의 폴리비닐 알콜(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)을 사용하되 함량이 0.01wt% 이하에서는 첨가효과가 약하고 1wt%이상에서는 그 효과가 첨가량에 비례하여 향상되지 않으므로 세정용액에 대해서 0.01∼1.00wt% 되도록 사용한다.
본 발명의 킬레이트제는 금속이온과 안정한 수용성 착물을 형성할 수 있는 니트릴로트리아세트산(nitrilotriacetic acid), 에틸렌디아민테트라아세트산 테트라소듐염(ethylenediaminetetraacetic acid tetrasodium salt), 소듐 옥살레이트(sodium oxalate), 소듐 글루코네이트(sodium gluconate) 등의 화합물을 0.01∼1.00wt%범위내에서 사용한다.
pH 조절제로는 약알칼리성의 알카놀아민(alkanoamine)인 모노에탄올아민(monoethanolamine), 트리에탄올아민(triethanolamine)을 사용하되 세정용액의 pH가 6.5∼8.0이 되도록 첨가하여 사용한다.
본 발명의 세정제 조성물에는 위의 조성물 이외에도 각종 첨가제를 필요에 따라서 소량 혼합하여 사용할 수 있다. 예를 들면 세정할 때 계면활성제로 인하여 발생하는 거품을 없애기 위해서는 실리콘 오일(silicon oil), 에틸렌 옥사이드(ethylene oxide), 프로필렌 옥사이드(propylene oxide) 또는 블록중합체(blockpolymer) 등의 소포제를 적당히 가하고, 세정한 강판을 일시적으로 방청해야 할 경우에는 수용성 방청제를 가할 수 있으며, 세정제 조성물의 부패방지를 위해서는 방부제를 가하고, 장치의 부식방지를 위한 방식제등을 적당량 첨가하여 사용할 수도 있다.
따라서 본 발명의 조성물은 가용화제, 비이온계면활성제, 킬레이트제, 수용성 고분자, pH조절제를 기본으로 하고 필요에 따라 기타 여러가지 첨가제를 소량 첨가하여 사용할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하겠다. 그러나, 본 발명의 내용이 실시예에 한하여 국한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
세정액의 시험은 다음과 같은 방법으로 수행하였다. 2,000㎖ 비이커에 표1에 보여진 농도를 갖는 세정액을 넣고서 교반자로 350rpm으로 교반하였다. 세정액의 온도는 55℃로 하고 시험편을 1분간 침척후에 시험편을 꺼내서 수세하고 건조한다. 사용한 세정용 시험편은 광유와 합성 에스테르의 혼합계 밀크린(mill clean)압연유로 처리된 20×5cm 크기의 강판을 사용하였다.
청정도 평가는 0.5wt% H2SO4 수용액에 시험편을 침적하였다가 꺼내어 실내에서 30분간 방치할 때 발청된 면적을 육안으로 관찰하여 전체 시험편 면적에 대하여 백분율로 나타내었다. 세정성 결과는 각 실시예마다 5회의 실험 평균치로 하였으며 세정액의 조성과 세정결과를 표1에 나타내었다. 표1에서 비교예는 본 발명의 세정액과 비교하기 위한 것으로 선행기술에서 제시한 세정제의 조성에 따라 실험실에서 세정액을 제조하여 상기 시편에 적용하였을시 세정율을 나타낸 것이다. 표1에서 확인할 수 있는 바와 같이 계면활성제와 킬레이트만으로 이루어진 비교예의 세정율은 50∼55%정도이고, 계면활성제와 수용성 고분자만으로 된 세정제는 세정율이 40∼45% 이며, 계면활성제와 킬레이트 및 수용성 고분자로 이루어진 비교예의 세정율은 60∼75%이다. 이에 비하여 본 발명에 의한 세정제의 세정율은 85∼100%로 비교예 보다 훨씬 양호하게 됨을 알 수 있다.
표1의 "구분"란에서 실시예에 사용한 화합물은 아래와 같다.
[계면활성제의 종류]
계면활성제의 일반식은 RO (CH2CH2O)nH 또는 RC6H4(OCH2CH2)nOH이다.
1. 폴리옥시에틸렌 로우릴 에테르(polyoxyethylene lauryl ether) (n=3)
2. 폴리옥시에틸렌 로우릴 에테르(polyoxyethylene lauryl ether) (n=7)
3. 폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르(polyoxyethylene nonyl phenyl ether) (n=5)
4. 폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르(polyoxyethylene nonyl phenyl ether) (n=9)
[가용화제의 종류]
1. 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르(dipropylene glycol methyl ether)
2. 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르(ethylene glycol monobutyl ether)
3. 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르(diethylene glycol monobutyl ether)
[킬레이트의 종류]
1. 니트릴로트리아세트산(nitrilotriacetic acid)
2. 에틸렌디아민테트라아세트산 테트라소듐염(ethylenediaminetetraacetic acid tetrasodium salt)
[수용성 고분자의 종류]
1. 폴리(아크릴산) {poly(acrylic acid)}
2. 폴리(에틸렌 글리콜) {poly(ethylene glycol)}
[pH조절제]
트리에탄올아민(triethanolamine), 단, 위에 열거한 화합물은 단순한 예이고 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
[표1]
본 발명은 가용화제, 비이온계면활성제, 킬레이트제, 수용성 고분자, pH 조절제를 배합한 세정제 조성물에 관한 것으로 세정력이 우수하고 세정용액의 pH가 6.5∼8.0인 중성이므로 작업자에게 해롭지 않으면 장치부식이 적고 압연강판에 부착된 오염물 세정율이 탁월하며 경제성이 우수한 중성세정제이다.
Claims (13)
- 압연강판 세정용 중성세제에 있어서, 0.2∼20.0wt%의 계면활성제와, 0.2∼20.0wt%의 가용화제와, 0.01∼1.00wt%의 수용성 고분자와, 0.01∼1.00wt%의 킬레이트제와 이들을 희석하기 위한 58.00∼99.54wt%의 물과 pH가 6.5∼8.0이 되도록 pH조절제를 혼합한 것을 특징으로 하는 압연강판 세정용 중성세제.
- 제1항에 있어서, 상기한 계면활성제가 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 또는 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르인 것을 특징으로 하는 압연강판 세정용 중성세제.
- 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기한 계면활성제의 HLB값이 8∼15인 것을 특징으로 하는 압연강판 세정용 중성세제.
- 제1항에 있어서, 상기한 킬레이트제가 니트릴로아세트산, 에틸렌디아민테트라아세트산 테트라소듐염, 소듐 옥살레이트 또는 소듐 글루코네이트인 것을 특징으로 하는 압연강판 세정용 중성세제.
- 제1항에 있어서, 상기한 수용성 고분자가 폴리비닐알콜, 폴리아크릴산 또는 폴리에틸렌 글리콜인 것을 특징으로 하는 압연강판 세정용 중성세제.
- 제1항에 있어서, 상기한 가용화제가 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜 모노부틸 에테르 또는 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르인 것을 특징으로 하는 압연강판 세정용 중성세제.
- 제1항에 있어서, 상기한 pH조절제가 알카놀아민, 모노에탄올아민 또는 트리에탄올아민인 것을 특징으로 하는 압연강판 세정용 중성세제.
- 압연강판 세정용 중성세제에 있어서, 0.2∼20.0wt%의 계면활성제와, 0.2∼20.0wt%의 가용화제와, 0.01∼1.00wt%의 수용성 고분자와, 0.01∼1.00wt%의 킬레이트제와, 이들을 희석하기 위한 58.00∼99.54wt%의 물과, pH가 6.5∼8.0이 되도록 pH조절제와, 첨가제를 혼합한 것을 특징으로 하는 압연강판 세정용 중성세제.
- 제8항에 있어서, 상기한 첨가제가 거품제거제인 것을 특징으로 하는 압연강판 세정용 중성세제.
- 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기한 첨가제 또는 거품제거제가 실리콘오일, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 또는 블록중합체인 것을 특징으로 하는 압연강판 세정용 중성세제.
- 제8항에 있어서, 상기한 첨가제가 수용성 방청제인 것을 특징으로 하는 압연강판 세정용 중성세제.
- 제8항에 있어서, 상기한 첨가제가 방부제인 것을 특징으로 하는 압연강판 세정용 중성세제.
- 압연강판 세정용 중성세제 제조방법에 있어서, 계면활성제, 가용화제, 수용성 고분자 및 킬레이트를 각기 0.2∼20wt%, 0.2∼20wt%, 0.01∼1.0wt%로 혼합한 후 전체 wt%가 100wt% 되도록 물로 희석한 다음 조성물의 pH가 6.5∼8.0이 되도록 pH 조절제를 첨가하고, 필요에 따라 거품제거제, 방청제, 방부제 또는 부식방지제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 압연강판 세정용 중성세제 제조방법.
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