환경친화적인 내부패성 절삭유 개발 범우화학공업 ㈜.

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1 환경친화적인 내부패성 절삭유 개발 범우화학공업 ㈜

2 연구개발 방향 초 기 현 재 미 래 유기 용제형 및 오일형 물분산형 수용액형 oil-free 합성형, 환경친화형
VOC 발생 환경 오염 심각 부패 문제 발생 악취의 발생 기계 주변 오염 폐액 발생 물분산형 수용액형 현 재 biostable 첨가제 장수명화 윤활성 개선 미 래 oil-free 합성형, 환경친화형 분자 설계 기술 합성기술 혼련기술 성능평가기술 폐액처리 용이 장수명화 윤활성 우수 타유 분리성 양호 오일 미스트 free 화 (선진국 허용기준 : 5 mg/m3 에서 0.2 mg/m3) 인체 무해화 재생이용기술 처리기술 품질 관리 기술

3 연구개발 개요 연구목적 연구내용 신규 환경친화형 수용성 절삭유 개발 환경 친화형 수용성 유제 개발 관련 평가 기술 개발
- 유제 개발 : 생분해성이 우수하고 oil-free의 합성형 수용성 유제 - 관련 평가 기술 개발 : 환경평가 기술, 폐액처리 기술 환경 친화형 수용성 유제 개발 신규 내마모제 및 유성향상제 합성 첨가제 배합 기본 물성 평가 (실험실 & 현장) 현장 성능평가 환경 성능 평가 : 폐액처리 용이성 등 제조 공정 검토 관련 평가 기술 개발 미생물에 대한 부패능 평가 폐액 처리 기술 등 연구내용

4 연구개발 계획 사업화 주관기관 위탁기관 절삭유제 주성분의 합성 절삭유제 배합기술 성능 평가기술 현장경험 실험실적 물성 평가
현장 성능평가 환경평가 사업화

5 개발 제품의 목표 • • • • • • • • • • • • 우수한 안정성, 환경친화적 Disposal Disposal
우수한 안정성, 환경친화적 Change Change 기존 절삭유 • • • • • • • • • • • Biocide etc • Filtration Decantation Remove Machine Oil Biocide etc Biocide etc Disposal Disposal 사용 기간 사용 기간 Disposal

6 연구개발 최종 목표 환경친화성과 윤활성이 우수한 합성유형 수용성 절삭유제 및 관련 기술 개발 환경 개선 목표
환경친화성과 윤활성이 우수한 합성유형 수용성 절삭유제 및 관련 기술 개발 환경 개선 목표 - 작업환경 개선 효과 : 오일 미스트량 < 0.2 mg/m3 - 수질오염 절감효과 : 폐액처리량 기존 제품 대비 50 % 절감 - 대기오염 절감효과 : 폐기물 슬럿지 소각시 배출허용 기준 적합 - 토양오염 유무 : 토양 산도 변화 없음 (침적시) - 인체유해성 개선 : 인체유해 화합물 없슴 경제성 목표 - 폐액처리비용 : 기존 제품 대비 50 % 절감 - 공구수명 향상 : 공구 수명 기존 대비 50 % 향상 - 수명 연장에 따른 부대비용 : 부대비용 50 % 절감 - 수입대체 효과 : 년 약 24 억원, 2006년 약 70 억원 - 수출증대 효과 : 년 약 10 억원, 2006년 약 50 억원

7 연구개발 최종 목표 기술적 목표 - 외관 및 냄새 : 투명 (또는 엷은 투명) 무취형
- 외관 및 냄새 : 투명 (또는 엷은 투명) 무취형 - 윤활성 : Ncm 이하 (알루미늄 Tapping Torque Test) 자동차 알루미늄 부품 가공성 양호 (공구수명 150% 연장) - 내부패성 : 30일 이상 부패없을 것 (진동배양법) 절삭유 수명 기존 대비 2배 이상 - 소포성 : 3일간 2cm 이하 (Pump 순환법), 작업환경 오염 없을 것 - 방청성 : 녹 없을 것 (주물 chip 법), 공정 간 녹 발생 문제 없을 것 - 알루미늄 부식 : 변색 없을 것 (알루미늄 시편 법), 공정 간 부식문제 없을 것

8 환경친화형 첨가제(내마모제) 탐색 및 합성 Fatty acid : C8-acid, Oleic acid PEG-PPG 공중합체
무수 말레인산 공중합체 알케닐 숙신 에스테르 유도체 알케닐 숙신 아마이드 유도체 무수말레인산 공중합체 알케닐 숙신 에스테르 유도체 알케닐 숙신 아마이드 유도체

9 내마모제의 성능 평가 시료명 마모제 시험결과 Torque1 마찰계수2 Brix % pH 방청성능3 외관 (N/cm)
내마모제의 성능 평가 시료명 마모제 시험결과 Torque1 마찰계수2 Brix % pH 방청성능 외관 (N/cm) S-1 Oleic acid (아민염) 반투명 S-4 PEG-PPG 투명 S-5 이염기산-PEG 에스테르 불투명 S-15 지방산-PEG 에스테르 반투명 S-17-1 무수 말레인산 공중합체 투명 MA-2 숙신 에스테르계 (도데세닐) 보통 투명 MA-4 숙신 에스테르계 (헥사데세닐) 우수 투명 MAM-2 숙신 아마이드계 (도데세닐) 보통 투명 MAM-4 숙신 아마이드계 (헥사데세닐) 아주우수 투명 시중제품 투명 Tapping torque test, Al 6061 진자형 마찰시험기 24h 시험

10 내마모제의 윤활성능 평가 마찰계수 결과 태핑토크 결과

11 환경 평가 (내마모제의 생분해도) 시험 전 시험 전 시험 후 시험 후 시험 전 시험 후 광유계 Wavenumber (cm-1)
2800 2850 2900 2950 3000 3050 3100 3150 3200 Absorbance 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 37.2% off 시험 전 Sunflower oil Wavenumber 2800 2850 2900 2950 3000 3050 3100 3150 3200 Absorbance 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 > 90.0% off 시험 전 시험 후 Wavenumber 2800 2850 2900 2950 3000 3050 3100 3150 3200 Absorbance 0.0 0.2 0.4 0.6 89.6% off 합성내마모제 시험 전 시험 후 시험 후

12 시제품 배합 시제품명 : BW COOL MA-51 일반성상 항목/제품 시제품 비교품 실험방법
시제품 배합 시제품명 : BW COOL MA-51 일반성상 항목/제품 시제품 비교품 실험방법 외관(원액) 황갈색 반투명 황색 투명 BIT-M-2.1 비중 KS M 2022 외관 (x 10) 담황색 반투명 무색 투명 BIT-M-2.1 pH (x 10) KS M 0011 유화안정도 (물) None None KS M (경수) trace trace KS M 표면장력 KS M (x 10, x 10-3N/m) 불휘발분 KS M (105oC, 2h, %)

13 윤활성 시험 Tapping Torque Friction Coefficient
기계 : DECKEL MAHO의 Machining Center 재질 : Al 6061 T6 가공 : DRILL TAP 공구 : 버니싱드릴 전조탭 치수 : 재질 : 초경 SKH 절삭속도 : 125.2m/min 4.4m/min 이송 : mm/rev - 측정방법 : KISLER 압전식 공구동력계 결과 (Torque, N cm) 시제품 비교품 5wt% 10wt% 결과 (Friction Coefficient) 3wt%

14 내 열화성 (50℃,48hrs,3 wt%,FC chip 20g)
제품 시제품 비교품 항 목 시험 전 시험 후 시험 전 시험 후 외관 담황색 반투명 담황색 반투명 무색 투명 무색 투명 pH 방청성 녹 발생 없음 녹 발생 없음 녹 발생 없음 녹 발생 없음 (24h) 시제품 비교품 시험 전 시험 후 시험 전 시험 후

15 방청성 평가 농도/ 유제 시제품 비교품 2% (1,2,3,6,24hr) 3% (1,2,3,6,24hr)
⊙⊙⊙⊙⊙ 3% (1,2,3,6,24hr) 5% (1,2,3,6,24hr) ⊙ : 녹 발생 없음, ○ : 수점 녹 발생, ∆ : 십수점 녹 발생 시제품 : 2%, 3%, 5% 비교품 : 2%, 3%, 5%

16 소포성 평가 조 건 : 결과 : 농도 : 3% Air blowing 시제품 비교품
100 ml 투입 in 500 ml mass cylinder 농도 : 3% Air blowing 시제품 비교품 1 2 3 4 5 6 8 10 비교품 시제품 시간 (hr) 거품높이 (ml) 결과 :

17 순환펌프 시험 조 건 : 결 과 : 시제품 비교품 유화상태 유화상태변화 없고 미량 스컴발생 유화상태 변화 없음 거품상태
수조 : 20cm(W) x 40cm(L) x 30cm(H) = 24L 펌프용량 : 29 L/min 시료량 : 8 L 기간 : 7 days 결 과 : 시제품 비교품 유화상태 유화상태변화 없고 미량 스컴발생 유화상태 변화 없음 거품상태 2 cm 이하

18 항유화성 시험 시험 전 10분 경과 30분 경과 60분 경과 시제품 (Left) 비교품 (Right)
시험 전 분 경과 분 경과 분 경과 시제품 (Left) 비교품 (Right) 기름층 유화층 유제층 (단위 : mL)

19 내 부패성 시험 (35℃,3 wt%) 시제품 비교품 시험시간 pH Brix 농도 방청성 생균수 pH Brix 농도 방청성 생균수 day % (개/mL) % (개/mL) ○○○○○ 없음 ○○○○○ 없음 ○○○○○ 없음 ○○○○○ 없음 ⊙⊙○○○ 없음 ⊙⊙○○○ 없음 ⊙○○○○ 없음 ⊙○○○○ 없음 ⊙⊙○○○ 없음 ⊙⊙○○○ 없음 ⊙⊙○○○ 없음 ⊙⊙○○○ 없음 ⊙⊙○○○ 없음 ⊙○○○∆ ⊙○○○○ 없음 ⊙○○○∆ ⊙ : 녹 발생 없음, ○ : 수점 녹 발생, ∆ : 십수점 녹 발생 ** 실험조건 ▪ 3wt% 희석액 + 미생물 영양원 + 주물칩 + 비수용성 윤활유 + 부패액 ▪ 35oC 항온조에서 배양

20 환경성 평가 시제품 비교품 오일 미스트 거의 발생 없음 오일 미스트로 작업성 불편
시제품 비교품 오일 미스트 거의 발생 없음 오일 미스트로 작업성 불편 폐액 처리성 약품처리 용이함 약품처리시 화학약품 사용 과다 (FeCl2, NaOH, 응집제 소모량 ½) COD, ppm (1차 처리후) BOD, ppm 슬럿지 발생량 기존 제품 대비 유제 수명 2배로 ½ 절감

21 현장 적용 시험 시험현황 - 시험유제 : BW COOL MA-51 - 장비명 : 선반 SKT-28L
- 장비 Maker : WIA - 공구 재질 : 초경 합금 - 탱크 용량 : 약 200 L - 기간 : ~ 9.3 시험결과 - 공구 수명 : 기존 제품 대비 180% (Bite tip) - 표면 조도 : 기존 제품과 동등 - 장비 세정성 : chip 고착등의 문제점 해소 - 액 소모량 : 기존 제품 대비 70%수준 - 내 부패성 : 현재 (4개월 경과) 부패 없음

22 현장 작업성 현장 작업일지 및 작업자의 반응에 의한 작업성 1.작업일지 일자 농도 PH 사용액외관 생균수 방청성(실험실) 비고
4월26일 9.0% 9.20 미황색반투명 24h 녹없음 특이사항 없음 5월6일 7.0% 9.15 ˝ 5월17일 8.80 미황색불투명 5월27일 2.0% 농도낮아 조치 6월7일 5.0% 8.50 102 6월25일 8.40 24h : 2점녹발생 7월12일 4.0% 8.70 녹없음 7월26일 3.2% 황색불투명 24h : 수점녹발생 8월12일 3.4% 8.60 8월24일 4.2% 103 9월3일 2.작업자 의견 : ①공구수명의 연장 ②부패취의 발생없음 ③장비 깨끗함(점착성 물질없음) ④Mist발생등 액의 휘산 거의 없음 ⑤액 보충량 감소 ⑥거품 다소 발생

23 정량적 목표 항목 대비 달성정도 평가항목 목표치 달성결과 달성정도, %
평가항목 목표치 달성결과 달성정도, % 1. 기본물성 외관 및 냄새 : 투명 (또는 엷은 투명) 무취형 반투명 pH : 8.0 ~ (ⅹ30) 방청성 : 녹 없을 것 녹 없음 소포성 : 3일간 2cm이하 < 2cm 알루미늄 부식 : 변색 없음(A6061) 변색 없음(상온,48h) 90 미회색(50℃,48h) 2. 실험실 알루미늄 Tapping torque : < 2000N cm 성능평가 내부패성 : 30일 이상 이상 없을 것 4개월 이상 폐액처리성 : 응집후 Floc 형성 양호 양호 오일미스트 : 기존 제품 대비 1/3 이상 감소 발생없음 인체유해성 : 인체유해 물질 포함 유무 없음 3. 현장성능 평가 절삭성능 : 공구 수명 150% 이상 180% 유제수명 : 기존 제품 대비 2배 향상 2배 향상 환경개선 : 오일미스트 기존 대비 1/3이상 감소 없음 4. 재사용성 타 혼입유 분리성 : 양호 양호함 5. 환경오염절감비용 수질, 대기, 토양 오염등 절감효과 오염 없음 슬럿지 발생량 < 1/ 슬럿지 열분석 후 가스 발생 정도 : 기존 제품과 비교 유해 가스 없음100

24 기대효과 액 수 경제적 명 연 장 생균수 pH 폐액처리비용 비유화특성 관리비용 부대비용 범용성 경수안정성 보충비용 초기비용
사용 기간 생균수 폐액처리비용 관리비용 부대비용 범용성 보충비용 초기비용 액 수 명 연 장 경제적

25 결 론 1.생분해성이 우수한 윤활방청제(내마모제)의 개발, 적용으로 생산 효율증대, 적용범위 확대
결 론 1.생분해성이 우수한 윤활방청제(내마모제)의 개발, 적용으로 생산 효율증대, 적용범위 확대 -신규 내마모제의 타 금속가공유에의 적용범위 확대가능 2.개발품의 내부패성 향상으로 폐액량의 절감, 유제 비용절감 등 경제성 효과 3.중금속, PCB,시안,페놀,염소,유황 등 인체유해, 환경유해 물질의 배제로 환경개선 효과 4.전반적인 성능의 향상으로 미래형 절삭유의 기반 구축 5.수입대체, 수출증대의 효과 기대