KR101689976B1

KR101689976B1 - 친환경 금속 가공용 절삭액 제조 방법

Info

Publication number: KR101689976B1
Application number: KR1020150139228A
Authority: KR
Inventors: 김경태
Original assignee: 김경태
Priority date: 2015-06-04
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2016-12-26
Anticipated expiration: 2035-10-02
Also published as: KR20160143476A

Abstract

본 발명은 금속 가공용 절삭액의 부패가 확실히 개선됨과 아울러 우수한 방청 작용, 탈취 작용, 및 탈지 세정력을 가지면서도 인체에 무해한 친환경 수용성 금속 가공용 절삭액를 제공한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 친환경 수용성 금속 가공용 절삭액 조성물은 트리에탄올아민(Triethanolamine)과, 프로필렌글리콜(Propylene glycol)과, 디카르복실산 아민 염(Dicarboxylic acid amine salt)과, 강알카리성 전해수를 함유한다.

Description

친환경 금속 가공용 절삭액 제조 방법{Method for preparing eco-friendly metal working fluids}

본 발명은 친환경 수용성 금속 가공용 절삭액 조성물 및 그 조성물을 함유하는 친환경 금속 가공용 절삭액 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속 가공용 절삭액 또는 금속 가공유의 부패가 확실히 개선되고 우수한 방청 작용, 탈취 작용, 및 탈지 세정력을 가지면서 인체에 무해한 친환경 수용성 금속 가공용 절삭액 조성물과 이 조성물을 함유하는 금속 가공용 절삭액 제조 방법에 관한 것이다.

금속 가공유 또는 절삭액은 석유계 기유와 유화제 등 미생물의 영양원이 되는 물질을 많이 함유하고 있어 쉽게 오염되게 되고, 미생물이 과다 번식할 경우 pH의 저하, 점도의 변화, 방청성의 저하 등 수용성 절삭유의 질이 저하되어 수명이 감소 될 뿐만 아니라 공구에 손상을 주고, 관을 막음으로써 공정에 지장을 주기도 한다.

이러한 미생물의 오염을 방지하거나 억제하기 위한 목적으로 방부제를 사용하는데, 이러한 살균 방부제에는 포름알데히드 비방출형과 페놀 유도체, 트리아졸과 피리딘 유도체 등이 있으며, 포름알데히드 방출형에는 트리아진과 이미다졸 등이 있다.

하지만, 금속 가공유에 많은 양의 부패 방지제를 첨가하거나, 여러 종류의 부패 방지제를 혼합하여 첨가 사용할 경우 인체에 대하여 경구 독성을 유발하거나 피부 균열, 피부염, 피부암 등을 유발시키는 문제를 발생시킨다. 또한, 금속 가공유를 통상적으로 사용하는 작업장에서는 작업유 미스트(mist)의 표류 때문에 특수한 냄새가 작업장 전 지역을 침투하게 된다.

이와 같은 대기 또는 수질 등의 환경적 문제를 해결함과 동시에 인체 무해성이 강화된 금속 가공유 또는 금속 가공용 절삭액의 개발 필요성이 절실히 부각되고 있는 실정이다.

한국 등록특허 제10-0778914호

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 금속 가공용 절삭액 또는 금속 가공유의 부패가 확실히 개선되고 우수한 방청 작용, 탈취 작용, 및 탈지 세정력을 가지면서도 인체에 무해한 친환경 수용성 금속 가공용 절삭액 조성물 및 그 조성물을 이용하여 친환경 금속 가공용 절삭액을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 친환경 수용성 금속 가공용 절삭액 조성물은 트리에탄올아민(Triethanolamine) 10 ~ 20 중량%와, 프로필렌글리콜(Propylene glycol) 5 ~ 15 중량%와, 디카르복실산 아민 염(Dicarboxylic acid amine salt) 0.1 ~ 15 중량%와, 강알카리성 전해수 50 ~ 84.9 중량%를 함유하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 친환경 수용성 금속 가공용 절삭액 조성물의 바람직한 일 실시예로서, 상기 트리에탄올아민의 pH는 10 ~ 12이고, 상기 프로필렌글리콜의 pH는 7 ~ 8이고, 상기 디카르복실산 아민염의 pH는 11 ~ 13이고, 상기 강알카리성 전해수의 pH는 12 ~ 13.5일 수 있다.

그리고, 상기 친환경 수용성 금속 가공용 절삭액 조성물을 함유하는 친환경 금속 가공용 절삭액을 제조하는 방법은 강알카리성 전해수를 제조하는 단계(a)와, 상기 단계(a)에서 제조된 강알카리성 전해수에 트리에탄올아민(Triethanolamine) 10 ~ 20 중량%, 프로필렌글리콜(Propylene glycol) 5 ~ 15 중량%, 디카르복실산 아민 염(Dicarboxylic acid amine salt) 0.1 ~ 15 중량%를 첨가하는 단계(b)와, 상기 단계(b)에서 제조된 조성물과 물을 1:10 부피비로 혼합하는 단계(c)를 포함한다.

바람직한 실시예로서, 상기 단계(a)는 이온격막에 의해 구획된 일측에는 양극판이 설치되고 타측에는 음극판이 설치되며 전해질 수용액이 저장되는 전해조와, 상기 전해조의 상부에 설치되고 전해질 카트리지를 구비한 전해질 투입관과, 상기 양극판이 설치된 전해조의 일측 하부에 설치되는 제1전해수 배출관과, 상기 음극판이 설치된 전해조의 타측과 상부 관로 및 펌프가 설치된 하부 관로를 통해 연통됨과 아울러 수산화칼륨 투입관 및 원수 공급관과 각각 상부에서 연통되어 수산화칼륨이 용해된 원수가 저장되는 원수조와, 상기 원수조의 하부에 설치되는 제2전해수 배출관과, 상기 양극판 및 음극판에 전원을 공급하고 상기 펌프를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 장치를 사용하여, 상기 장치의 양극판과 음극판에 직류 전류를 공급하고 상기 펌프를 가동하여 수산화칼륨이 용해된 원수를 상기 음극판이 설치된 전해조의 타측으로 연속해서 순환시킨 후 상기 제2전해수 배출관을 통해 배출시켜 pH 12.0 ~ pH 13.5 범위의 강알카리성 전해수를 제조하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제조 방법의 일 실시예로서, 상기 트리에탄올아민의 pH는 10 ~ 12이고, 상기 프로필렌글리콜의 pH는 7 ~ 8이고, 상기 디카르복실산 아민염의 pH는 11 ~ 13인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 친환경 수용성 금속 가공용 절삭액 조성물을 사용하면, 금속 가공유(또는 절삭액)의 부패가 확실히 방지되고 성능이 향상되어 금속 표면을 손상시키는 일 없이 정밀하게 가공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의해 제조된 금속 가공용 절삭액은 금속 표면에 피막을 형성하여 금속 산화를 방지할 수 있다.

그리고, 본 발명에 의해 제조된 금속 가공용 절삭액은 강한 살균력과 방청 작용, 항균 및 탈취 작용, 우수한 탈지 세정력을 가짐과 아울러 인체에도 무해하기 때문에 쾌적한 작업 환경을 조성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 친환경 금속 가공용 절삭액 제조 방법을 개략적으로 나타낸 블록도이고,
도 2는 본 발명의 제조 방법을 실시하기 위해 사용되는 강알카리성 전해수 제조 장치를 나타내는 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 친환경 금속 가공용 절삭액의 살균력을 실험한 결과를 나타낸 도표이다.

본 발명에 따른 친환경 수용성 금속 가공용 절삭액 조성물은 물에 일정 비율로 희석하여 사용하는 수용성 금속 가공용 절삭액 조성물로서, pH가 12 ~ 13.5인 강알카리성 전해수에 pH가 10 ~ 12인 트리에탄올아민(Triethanolamine), pH가 7 ~ 8인 프로필렌글리콜(Propylene glycol), 및 pH가 11 ~ 13인 디카르복실산 아민 염(Dicarboxylic acid amine salt) 성분이 일정량으로 첨가되어 이루어진다.

본 발명의 주요 성분인 강알카리성 전해수는 물의 전기분해를 통해 생성되는 알카리성 이온수를 말하는 것으로서, 살균 소독제, 세정제, 세제, 왁스, 농약 등의 화학물질 대용으로도 많이 사용될 뿐만 아니라 계면 활성제, 알콜 성분 등의 화학물질이 포함되지 않은 생체에 무해한 친환경적 액체이기 때문에 각종 오염 물질을 감소 또는 제거하는 다양한 분야에 활용되고 있다.

본 발명의 강알카리성 전해수는 후술하는 별도의 전해수 생성 장치에 의해 제조됨으로써, 화학 물질 성분을 전혀 포함하고 있지 않으며, 인체에 무해하고 안전하다. 또한, 화학 세정제와 동등 이상의 탈지 세정 능력, 강한 방청 작용, 및 강한 살균력을 가진다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 트리에탄올아민(Triethanolamine)은 공지의 제조 방법으로 생성될 수 있는데, 공업적으로는 소량의 물의 존재하에 산화에틸렌과 암모니아를 반응시키는데 전자를 과잉으로 사용하면 트리에탄올아민이 많이 생성된다.

또한, 알칼리성 물질로서 유화제와 계면 활성제로 사용되는 것으로서, 지방산을 중성화하고, pH를 조정하고 완충하는 역할과 물에 충분히 용해되지 못하는 성분이나 기름을 용해하는 역할을 한다.

트리에탄올아민의 용도를 보다 구체적으로 설명하면 아래와 같다.

1) 방청제, 방식제, 엔진의 냉각제 및 청정제 등의 성분으로 사용된다. 지방산 에스테르 특히 올레산 및 스테아르산에스테르는 에멀션화제, 청정제 등으로 뛰어나며 또 알칼리염은 유지와 섞어 에멀션화 페인트, 섬유 공업 윤활제, 제혁제(製革劑), 금속 가공의 윤활 및 냉각제, 그리스 성분, 구두약제, 금속 및 가구의 연마제, 에멀션 묽힘제, 화장품 첨가제 등으로, 또 리그닌술폰산칼슘과의 혼합물은 시멘트 분산제로서 사용된다. 연고제, 크림제의 한 성분으로서는 물로 씻기 쉬운 성질을 준다. 카세인, 셸락 등의 용제가 된다.

2) 강한 알칼리성 용액 중에서 3가의 금속 이온과 안정된 킬레이트 화합물을 생성하고 이들의 마스킹제로 사용된다. 이 시약을 사용함으로써 철(Ⅲ), 망간(Ⅲ)의 공존하의 니켈을, 철(Ⅲ), 알루미늄, 망간(Ⅲ), 마그네슘 공존하의 칼슘을, 알루미늄 공존하의 아연, 카드뮴, 마그네슘 또는 망간(Ⅱ) 등을 에틸렌디아민사아세트산으로 적정할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 상기 트리에탄올아민의 pH는 10.5일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 프로필렌글리콜(Propylene glycol)은 공지 기술 또는 아래의 제조 방법으로 얻을 수 있다.

1) 염화프로필렌을 탄산수소나트륨과 물로 처리한다.

2) β-클로로이소프로필알코올을 알칼리 용액으로 처리한다. 증류하여 정제한다.

상기 프로필렌글리콜의 용도는 아래와 같다.

1) 용제, 부동액, 윤활제, 살균제(훈증제) 등으로서 이용된다.

2) 용해력이 글리세롤 보다 우수하고 또 곰팡이의 생장을 방지하며 발효를 받지 않는 점에서도 우수하다는 것이 인정되었다. 수성 교제(膠劑) 혹은 물에 잘 녹지 않는 물질의 주사용 용제로서 이용된다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 디카르복실산 아민 염(Dicarboxylic acid amine salt)은 디카르복실산과 아민 화합물에 의해 생성된 것으로서, 공지의 제조 방법에 의해 얻어질 수 있다.

상기 디카르복실산 아민 염의 용도로는, 1) 밀링 또는 절삭시 공구와 가공 소재 사이의 마찰력을 감소시켜 열 발생을 방지하고, 2) 가공 소재 표면의 습윤성(wetting)을 증가시켜 미세 분말이 축적되는 것을 감소시키고, 3) 작업시 발생된 미세 분말의 표면 장력을 저하시켜 빠른 시간에 제거할 수 있게 하고, 4) 윤활성, 극압성, 습윤성, 냉각성 그리고 세정 효과가 우수하며, 5) 방청 효과가 우수하여 가공 장비에 부식을 발생시키지 않으며, 6) 희석시 사용하는 물의 경도가 높을 경우 킬레이트 작용으로 연수화하며, 8) 휘발성이 낮은 아민류의 첨가제로 인한 취기가 낮아 자극성이 낮다.

바람직한 일 실시예로서, 본 발명에 따른 친환경 수용성 금속 가공용 절삭액 조성물은 50 중량% 이상을 차지하는 상기 강알카리성 전해수에 대하여 상기 트리에탄올아민이 10 ~ 20 중량%로, 상기 프로필렌글리콜이 5 ~ 15 중량%로, 상기 디카르복실산 아민염이 0.1 ~ 15 중량%로 함유될 수 있다.

상기 금속 가공용 절삭액 조성물에서 강알카리성 전해수의 함량이 50 중량% 미만일 경우에는 절삭액의 살균력이 떨어지고, 트리에탄올아민, 프로필렌글리콜, 및 디카르복실산 아민 염이 각각의 최소 함량에 미치지 못할 경우에는 방청 성능이 떨어지거나 절삭액의 부패 정도와 표면장력 등이 높아진다.

또한, 상기 트리에탄올아민의 pH는 10 ~ 12 바람직하게는 pH 10.5로 이루어질 수 있고, 상기 프로필렌글리콜의 pH는 7 ~ 8 바람직하게는 pH 7로 이루어질 수 있으며, 상기 디카르복실산 아민염의 pH는 11 ~ 13 바람직하게는 pH 12로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 상기 친환경 수용성 금속 가공용 절삭액 조성물은 후술하는 방법에 의해 제조되는 금속 가공용 절삭액의 원액으로서 물과 혼합하여 사용되는 것이 바람직하다.

이제, 상기 친환경 수용성 금속 가공용 절삭액 조성물을 이용하여 친환경 금속 가공용 절삭액을 제조하는 방법에 대해 설명한다. 본 발명에 따른 상기 제조 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 강알카리성 전해수를 제조하는 단계(a)와, 상기 단계(a)에서 제조된 강알카리성 전해수에 트리에탄올아민(Triethanolamine), 프로필렌글리콜(Propylene glycol), 및 디카르복실산 아민 염(Dicarboxylic acid amine salt)을 첨가하는 단계(b)와, 상기 단계(b)에서 제조된 조성물과 물을 1:10 부피비로 혼합하는 단계(c)를 포함한다.

우선, 본 발명에 따른 금속 가공용 절삭액 제조 방법에서는, 도 2에 도시된 장치를 이용하는 방법을 통해 pH 12.0 ~ 13.5 범위의 강알카리성 전해수를 제조하는 단계(a)를 수행하는데, 상기 단계(a)에 대해 이하에서 도 2을 참조하며 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 강알카리성 전해수 제조 장치는 전기 분해를 일으키는 전해조(10)와 수산화칼륨이 용해된 원수가 저장된 원수조(20)를 포함한다.

상기 전해조(10)는 이온격막(11)에 의해 내부가 구획되고, 상기 이온격막(11) 일측에는 양극판(12)이 설치되고 타측에는 음극판(13)이 설치되되, 상기 양극판(12) 및 음극판(13)은 전원을 공급하고 장치를 제어하는 컨트롤러(30)와 전기적으로 연결되어 있다.

또한, 본 발명에 따른 상기 전해조(10)는 상부에서 전해질 수용액이 투입되는 전해질 투입관(14)과 연통된다. 본 발명의 실시예로서, 상기 전해질 수용액은 NaCl 수용액이거나 KCl 수용액일 수 있다. 또한, 바람직한 실시예로서, 상기 전해질 투입관 상류측에 NaCl 또는 KCl 수용체(도시 생략)가 내장된 전해질 카트리지(15)가 구비됨으로써, 상기 NaCl 또는 KCl 수용체를 용이하게 교체 또는 제거할 수 있고, 또한 상기 컨트롤러(30)의 제어에 의해 전해질인 NaCl 또는 KCl의 투입량을 조절하거나 투입 시기를 제어할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 상기 전해조(10)는 상기 양극판(12)이 설치된 일측 하부에 제1전해수 배출관(16)과 연통되어 양극판 측에서 생성된 강산성 전해수를 필요시 배출시킬 수 있다.

상기 원수조(20)는 상기 전해조(10)의 이온격막(11)에 의해 구획된 타측 즉, 상기 음극판(13)이 설치된 전해조(10)의 타측과 상부 관로(21) 및 하부 관로(22)를 통해 연통되어 있고, 상기 하부 관로(22)에는 원수조(20)에 저장된 수산화칼륨이 용해된 원수를 상기 전해조(10)의 타측으로 연속해서 순환시키기 위한 펌프(23)가 구비되어 있다. 상기 펌프(23)의 작동도 상기 컨트롤러(30)에 의해 제어된다.

또한, 상기 원수조(20)는 강알칼리 활성화 물질로서 수산화칼륨이 투입되는 수산화칼륨 투입관(24) 및 원수로서 수돗물 등의 상용수가 공급되는 원수 공급관(25)과 상부에서 연통되고, 생성된 강알카리성 전해수를 배출시키기 위한 제2전해수 배출관(26)과 하부에서 연통된다.

본 발명의 일 실시예로서, 상기 원수와 수산화칼륨은 4:1의 중량비로 상기 원수조(20)에 저장되거나 10:1의 부피비로 저장될 수 있다.

예를 들어 구체적으로 설명하면, 원수조(20)에 원수 20리터를 공급하고, pH 13.5 수준의 수산화칼륨을 2리터 첨가하면, 원수는 수산화칼륨이 갖는 전기화학적 에너지에 의해 물분자에 존재하는 클러스터를 쪼개며 동시에 이원화됨으로써 물 분자 구조가 활성화되어 순간적으로 pH 9.5정도에 도달하게 된다. 이 때, 컨트롤러(30)를 통해 양극판(12)와 음극판(13)에 전기를 공급하고 펌프(23)을 가동하여 15분 정도 원수조(20)의 수산화칼륨이 용해된 원수를 전해조(10)로 반복적으로 순환시키면 물의 전기분해가 지속적으로 되어 pH가 급격히 상승하게 되며 분자 구조가 안정화되어 전해수의 특성을 장기간 유지할 수 있는 pH 12.0 이상의 알카리성 전해수가 생성되는 것이다.

즉, 본 발명에서 사용하는 상기 전해수 제조 장치는 강알카리성 전해수를 생성시키기 위해 원수조(20)측에는 수산화칼륨을 첨가하고, 전해조(10) 측에는 NaCl 등의 전해질을 투입하는 것이다.

본 발명에서 사용되는 강알카리성 전해수의 제조 과정을 단계적으로 다시 설명하면 다음과 같다. 우선, 원수조(20)에 원수 공급관(25)을 통해 원수를 공급한 후 수산화칼륨 투입관(24)을 통해 수산화칼륨을 원수에 첨가한다. 다음으로, 원수인 상용수가 전해질 카트리지(15)를 통과하면서 전해질 수용액(예를 들면, NaCl 수용액)으로 변한 다음 전해질 투입관(14)을 통해 전해조(10)로 유입되어 전해조(10)에 저장된다.

이어서, 컨트롤러(30)의 제어에 의해 양극판(12)와 음극판(13)에 각각 전기가 공급되고 펌프(23)가 가동되어, 수산화칼륨이 용해된 원수와 전해조(10)에 저장된 전해질 수용액이 전해조(10)의 타측, 상부 관로(21), 원수조(20), 및 하부 관로(22)를 순환하면서 전기 분해된다.

컨트롤러(30)에 설정된 소정 시간이 경과하면 원수조(20)에는 pH 12.0 ~ 13.5의 강알카리성 전해수가 저장되고 제2전해수 배출관(26)을 통해 배출시켜 강알카리성 전해수를 제조하게 되는 것이다. 바람직한 일 실시예로서, 상기 강알카리성 전해수의 pH는 12.8 ~ 13.5 범위일 수 있다.

이어서, 단계(b)에서는 상술한 단계(a)에서 제조된 강알카리성 전해수에 트리에탄올아민, 프로필렌글리콜, 및 디카르복실산 아민 염을 일정량으로 첨가한다. 일 실시예로서, pH 10 ~ 12 바람직하게는 pH 10.5인 트리에탄올아민 10 ~ 20 중량%, pH 7 ~ 8 바람직하게는 pH 7인 프로필렌글리콜 5 ~ 15 중량%, pH 11 ~ 13 바람직하게는 pH 12인 디카르복실산 아민 염 0.1 ~ 15 중량%가 첨가될 수 있다.

다음으로, 단계(c)는 상기 단계(b)에서 제조된 조성물에 물을 혼합하여 희석시키는 단계로서, 상기 단계(b)에서 제조된 조성물 대 물의 혼합비는 부피비로 1:10인 것이 바람직한데, 이것은 상기 혼합비에서 절삭액의 점도도 우수할 뿐만 아니라 절삭액 조성물 사용량 대비 효능도 우수하기 때문이다.

이하에서는, 본 발명에 따른 실시예와 비교예를 예시하여 본 발명의 효과를 확인한다. 아래 표 1은 본 발명의 실시예에 따른 조성물과 비교예에 따른 조성물이 함유하는 각각의 성분을 중량%로 나타낸 것이다.

	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5
트리에탄올아민(중량%)	20	15	21	21	10	10	9.9
프로필렌글리콜(중량%)	15	10	15	17	5	4.9	5
디카르복실산 아민염(중량%)	15	5	15	17	0	0.1	0.1
강알카리성 전해수(중량%)	50	70	49	45	85	85	85

<살균력 실험>

본 발명에 따른 친환경 금속 가공용 절삭액의 살균력을 확인하기 위해 고정 농도 시험법을 채택하여 시험 균주 Escherichiacoil(ATCC8739) 1.9 × 10⁵(CFU/㎖), Staphylococcusaureus(ATCC6538) 1.4 × 10⁵(CFU/㎖)를 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 내지 비교예 5에 따른 조성물 용액 1ℓ에 각각 투여한 다음, 30초 경과 후 각각의 용액에서 100㎖를 채취하여 남아있는 균수를 확인하였다.

살균력(%)은 (A-B)/A × 100으로 계산하되, A는 최초 투여한 균수로, B는 남아있는 균수로 하였다. 균수의 단위는 CFU/㎖이며, 객관적인 결과를 확보하기 위해 각각 3회씩 반복 실시하여 살균력의 평균값을 도 3에 나타내었다.

그 결과, 본 발명에 따른 강알카리성 전해수의 함량이 50중량%에 미치지 못하면 절삭액의 살균력이 현저히 떨어진다는 것을 확인할 수 있었다.

<부패성 실험>

상기 본 발명에 따른 실시예 1, 실시예 2와 비교예 1 내지 비교예 5에 따른 조성물의 부패성을 측정하기 위해 하기와 같은 공정을 수행하였다.

절삭액을 NC 선반에 공급하면서 알미늄 및 강을 절삭하였다. 절삭 속도는 600rpm, 공구는 초경 합금으로 봉을 연속으로 절삭하였다. 절삭액 조성물의 부패 정도를 측정하기 위해, 30분 동안 상기 절삭액 조성물을 연속적으로 공급하고 수거한 후, 25 ℃의 온도에서 1개월 동안 방치하였고, 이에 대해 후각 악취 테스트 및 육안에 의한 외관 색깔을 확인하여 표 2에 나타내었다. 강한 악취가 나면 ○, 약한 악취가 나면 △, 악취가 나지않으면 ×로 표시하였다.

	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5
악취 정도	×	×	△	○	×	×	×
색깔 변화	×	×	담황색	진한 담황색	×	×	×

그 결과, 본 발명에 따른 강알카리성 전해수의 함량이 50중량%에 미치지 못하는 비교예 1과 비교예 2의 절삭액 조성물에서 악취 발생하였고, 부패에 의한 색깔의 변화도 관찰되었다.

<방청성 실험>

상기 본 발명에 따른 실시예 1, 실시예 2와 비교예 1 내지 비교예 5에 따른 조성물의 방청성을 측정하기 위해 하기의 방법(주물칩법)을 수행하였다.

여과지를 샤레에 깐 다음 건절삭한 주물칩을 넣고 상기 실시예와 비교예에 따른 절삭액 조성물을 적신 후 따라내고 1시간 뒤, 2시간 뒤, 3시간 뒤, 6시간 뒤, 24시간 뒤 생성된 녹의 발생 정도를 확인하여 표 3에 나타내었다. 구체적인 표시 방법은 아래와 같다.

◎: 녹 발생 없음. ○: 녹 점 10개 이하. △: 녹 점 11개 이상, ×: 1/3 녹발생

경과 시간	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5
1, 2, 3, 6, 24hr	◎,◎,◎,◎,◎	◎,◎,◎,◎,◎	◎,◎,◎,◎,◎	◎,◎,◎,◎,◎	◎,○,○,△,×	◎,◎,○,△,△	◎,◎,○,△,△

그 결과, 절삭액 조성물에 트리에탄올아민, 프로필렌글리콜, 및 디카르복실산 아민 염 중 어느 하나라도 본 발명에 따른 최소 함량이 포함되지 않으면 시간이 경과할수록 녹이 발생하는 것을 확인할 수 있었다.

<점도 및 표면장력 실험>

상기 실시예 2에 따른 조성물을 일정 비율로 물과 혼합한 후 각각의 비율별 점도와 표면장력을 측정하여 표 4에 나타내었다.

	1 : 9	1 : 9.5	1 : 10	1 : 10.5	1 : 11
점도(mPa.s)	133	132	130	128	126
표면장력(dyne/cm)	30	27	26	28	33

그 결과, 본 발명에 따른 절삭액 조성물과 물의 혼합비가 1 : 10일 때 절삭액의 표면장력이 가장 낮고 점도도 적정한 수준인 것으로 나타났다.

상기한 바와 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 개시된 수치 한정에 제한되는 것이 아니라 다양한 변형예 및 균등 범위까지 포함하며, 본 발명은 그 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

Claims

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트리에탄올아민(Triethanolamine), 프로필렌글리콜(Propylene glycol), 디카르복실산 아민 염(Dicarboxylic acid amine salt), 및 강알카리성 전해수를 함유하는 친환경 금속 가공용 절삭액 제조 방법에 있어서,
pH 13.1 ~ 13.5의 강알카리성 전해수를 제조하는 단계(a)와,
상기 단계(a)에서 제조된 pH 13.1 ~ 13.5의 강알카리성 전해수에 pH 10.5의 트리에탄올아민(Triethanolamine), pH 7의 프로필렌글리콜(Propylene glycol), 및 pH 12의 디카르복실산 아민 염(Dicarboxylic acid amine salt)을 첨가하되, 조성물 전체 100중량%에 대하여 상기 강알카리성 전해수 70중량%에 상기 트리에탄올아민 15중량%, 상기 프로필렌글리콜 10중량%, 및 상기 디카르복실산 아민 염 5중량%를 첨가하는 단계(b)와,
상기 단계(b)에서 제조된 조성물과 물을 1:10 부피비로 혼합하는 단계(c)를 포함하고;
상기 단계(a)는 강알카리성 전해수 제조 장치를 사용하여 제조되되, 상기 강알카리성 전해수 제조 장치는 전기 분해를 일으키는 전해조(10)와 수산화칼륨이 용해된 원수가 저장된 원수조(20)를 포함하고,
상기 전해조(10)는 이온격막(11)에 의해 내부가 구획되고, 상기 이온격막(11) 일측에는 양극판(12)이 설치되며 타측에는 음극판(13)이 설치되되 상기 양극판(12) 및 음극판(13)은 전원을 공급하고 장치를 제어하는 컨트롤러(30)와 전기적으로 연결되어 있으며,
상기 전해조(10)는 상부에서 전해질 수용액이 투입되는 전해질 투입관(14)과 연통되고,
상기 전해질 투입관(14)의 상류측에는 NaCl 수용체가 내장된 전해질 카트리지(15)가 구비됨으로써 상기 NaCl 수용체를 교체할 수 있음과 아울러 상기 컨트롤러(30)의 제어에 의해 전해질인 NaCl의 투입량을 조절하거나 투입 시기를 제어할 수 있으며,
상기 전해조(10)는 상기 양극판(12)이 설치된 이온격막(11)의 일측 하부에 제1전해수 배출관(16)과 연통되어 양극판(12)이 설치된 이온격막(11)의 일측에서 생성된 강산성 전해수를 배출시킬 수 있고,
상기 원수조(20)는 상기 음극판(13)이 설치된 전해조(10)의 타측과 상부 관로(21) 및 하부 관로(22)를 통해 연통되어 있고, 상기 하부 관로(22)에는 원수조(20)에 저장된 수산화칼륨이 용해된 원수를 상기 컨트롤러(30)의 제어에 의해 상기 전해조(10)의 타측으로 연속해서 순환시키기 위한 펌프(23)가 구비되며,
상기 원수조(20)는 수산화칼륨이 투입되는 수산화칼륨 투입관(24) 및 상용수인 원수가 공급되는 원수 공급관(25)과 상부에서 연통되고, 생성된 강알카리성 전해수를 배출시키기 위한 제2전해수 배출관(26)과 하부에서 연통되며,
상기 단계(a)는 상기 원수 공급관(25)을 통해 상기 원수조(20)에 원수 20리터를 공급한 후 상기 수산화칼륨 투입관(24)을 통해 수산화칼륨 용액 2리터를 상기 원수조(20)에 첨가한 다음, 상기 전해질 투입관(14)으로 원수를 유입시켜 상기 전해질 카트리지(15)를 통해 NaCl 수용액을 생성시키고 상기 NaCl 수용액을 상기 전해질 투입관(14)을 통해 상기 전해조(10)로 유입시켜 상기 전해조(10)에 저장한 후, 상기 컨트롤러(30)의 제어를 통해 15분 동안 상기 양극판(12)과 음극판(13)에 각각 전기를 공급하면서 펌프(23)를 가동시켜 수산화칼륨이 용해된 원수를 상기 음극판(13)이 설치된 전해조(10)의 타측으로 연속해서 순환시키면서 상기 전해조(10)에서 전기 분해를 일으킨 다음, 상기 제2전해수 배출관(26)으로 강알카리성 전해수를 배출시킴으로써, pH 13.1 ~ pH 13.5 범위의 강알카리성 전해수를 제조하는 것을 특징으로 하는 친환경 금속 가공용 절삭액 제조 방법.