KR100390091B1 - 열교환기용친수화처리제및처리방법 - Google Patents

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Abstract

열교환기는 수성 실리카 분산체(A), 수성 폴리우레탄 수지 에멀션(B), 수성 말단-차단 우레탄 프레폴리머 에멀션(C), 선택적으로 이온성 계면활성제(D) 및 선택적으로 항균제(E) 를 포함하는 친수화 처리제로 피복되고 우레탄 프레폴리머의 해리온도와 같거나 더 높은 온도에서 건조-베이킹된다.

Description

열교환기용 친수화 처리제 및 처리방법
발명의 배경
1. 발명의 분야
본 발명은 열교환기용 친수화 처리제 및 처리방법에 관한 것이다.
보다 상세하게는 본 발명은 복수의 열교환핀을 가지며 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리 또는 구리합금재료로 이루어진 열교환기를 위한 친수화 처리제 및 처리방법에 관한 것이며, 뛰어난 친수성, 내식성 및 성형가공성과 향상된 냄새 발생 내성을 열교환기에 부여한다.
2. 관련 분야의 설명
열교환기의 핀 표면에 적용될 종래의 친수화 처리제는 간단히 두개의 군으로 분류될 수 있는데, 즉 유기 중합성 재료로 이루어진 것과, 유기 중합성 재료와 반응되거나 혼합된 무기 중합성 재료, 특히 중합성 실리카로 이루어진 것이다. 전자는 유기 주압성 재료가 친수성에 있어서 나쁜 내구성을 가진다는 단점이 있다. 후자는 친수성에 있어서 충분한 내구성을 가진다. 그러나 중합성 실리카가 제거되고 및/또는 물이 열교환기내에 유지될 때, 세균 증식에 기인하여 냄새가 발생한다.
세균 증식에 기인한 냄새 발생을 방지하기 위한 시도로서 일본국 특개소 제 60-50397호 및 61-250, 495호는 증발기 표면상에 무기 중합성 재료, 유기중합수지 및 항균제로 이루어진 무기 중합성 친수화 처리제의 친수성 코팅을 형성하는 방법을 개시하며, 현재, 그 방법은 어느정도 활용되고 있다.
그럼에도 불구하고 종래 무기 중합성 친수화 처리제는 유기 중합성 수지가 무기 중합성 재료, 예를들면, 실리카와는 다른 수용성을 가지므로 일반적으로 더 일찍 유기 중합성 수지가 무기 중합성 재료보다 더 빨리 물로 용출되기 때문에 코팅내에 혼합된 항균제가 물로 빠르게 용출되어 항균효과가 저하된다는 단점이 있다. 그러므로 냄새 발생 문제는 상기 방법에 의해 해결될 수 없다.
또한, 열교환기의 제조에 있어서, 친수성 핀의 제조방법은 간단히 두가지 군으로 분류되는데, 즉 금속 재료를 소정 형태의 핀으로 프레스 작업하는 단계와 그다음 친수화 처리제를 핀에 도포하는 단계로 이루어지는, 이하 후피복(post-coat) 법으로 언급되는 방법과, 친수화 처리제를 핀형성 금속재료에 도포하는 단계와 그다음 친수성 재료를 소정 형태의 핀으로 프레스 작업하는 단계로 이루어지는, 이하 전피복(pre-coat)법으로 언급되는 방법이다.
열교환기가 전피복법에 의해 생성되는 경우, 프레스 작업공정은 친수성 코팅의 내구성을 떨어뜨릴 뿐만아니라 프레스 작업 공정용 작업 도구가 마모된다는 문제점이 있다. 특히, 중합성 실리카를 함유하는 친수화 처리제로 피복된 핀형성 금속재료는 제거된 실리카 입자에 기인하여 작업 도구가 상당히 빠르게 마모되어서 자주 교환해야 한다. 프레스 작업에서 사용되는 작업 도구의 마모를 방지하기 위한시도로서, 예를들면, 일복국 특개평 제 4-278190호는 뛰어난 성형성과 친수성을 가진 열교환기용 알루미늄 핀 재료 제조방법을 개시하며, 이 방법에서, 핀 재료는 실리카 함유 친수화 처리제로 표면 친수화된 다음 친수성 중합수지층으로 피복된다.
현재 이 방법은 어느정도 실지 사용되고 있다. 그러나 이 방법은 핀 제조가 두 단계로 실행되어야 하므로 생성된 표면 처리 핀 재료는 고가이다.
상술된 바와 같이, 핀 표면상에 뛰어난 친수성 및 내구성을 가지며, 높은 냄새 발생 내성을 가지며 작업 도구를 마모시키지 않는 코팅을 형성할 수 있는 열교환기를 위한 새로운 친수화 처리제와 처리방법이 매우 요구된다. 그럼에도 불구하고 그 요구를 완전히 충족시키지 못하고 있다.
발명의 개요
본 발명의 목적은 열교환기 표면상에 뛰어난 친수성 및 내구성, 냄새 방지 성질 및 작업 도구에 대한 낮은 마모성질을 가진, 코팅을 형성할 수 있는 열교환기용 친수화 처리제 및 처리방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명의 친수화 처리제 및 처리방법에 의하여 달성될 수 있다.
열교환기를 위한 본 발명의 친수화 처리제는 (A) 수성 실리카 분산체, (B) 수성 폴리우레탄 수지 에멀션 및 (C) 수성 말단-차단 우레탄 프레폴리머 에멀션의 혼합물로 이루어진다.
또한, 열교환기를 위한 본 발명의 친수화 처리방법은 상술된 바와 같이 친수화 처리제로 열교환기를 피복하는 단계 및 말단-차단 우레탄 프레폴리머의 해리온도와 같거나 더 높은 온도로 생성된 친수화 처리제 코팅을 건조-베이킹하는 단계로 이루어진다.
선택적으로 친수화 처리제는 성분 (A), (B) 및 (C) 외에 (D) 음이온 계면활성제 및 양친매성 계면활성제로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 이온성 계면활성제로 이루어진다.
바람직한 구체예의 설명
본 발명의 친수화 처리제는:
(A) 수성 실리카 분산체,
(B) 수성 폴리우레탄 수지 에멀션,
(C) 수성 말단-차단 우레탄 프렌폴리머 에멀션, 및 선택적으로,
(D) 음이온 계면활성제 및 양친매성 계면활성제로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 이온성 계면활성제, 및 선택적으로,
(E) 항균제
의 혼합물로 이루어진다.
수성 실리카 분산체(A) 는 바람직하게는 크기가 1 내지 100nm인 콜로이드 실리카 입자를 함유한다. 수성 실리카 분산체는 시중구입할 수 있다.
수성 콜로이드 실리카 분산체의 pH는 수성 폴리우레탄 수지 에멀션(B) 이 수성 콜로이드 실리카 에멀션과의 혼합물로 안정하게 유지될 수만 있다면 산성 또는 알칼리성 영역에서 특정치로 한정되지 않는다.
수성 폴리우레탄 수지 에멀션(B) 은 물과 융합할 수 있으며 폴리올 성분을가진 이소시아네이트의 중합 생성물을 포함하는 폴리우레탄 수지로 이루어진다. 중합에서 이소시아네이트 성분의 이소시아네이트기는 우레탄 구조를 형성하도록 히드록실기와 반응한다.
이소시아네이트 성분은 방향족, 지방족 및 시클로 지방족 폴리이소시아네이트 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 구성원으로 이루어진다.
방향족 폴리이소시아네이트 화합물은 예를들면, 톨릴렌 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐 메탄디이소시아네이트, 및 1,5-나프탈렌디이소시아네이트를 포함한다.
지방족 폴리이소시아네이트 화합물은 예를들면, 헥사메틸렌디이소시아네이트를 포함한다.
시클로지방족 폴리이소시아네이트 화합물은 예를들면, 시클로헥실디이소시아네이트 및 디시클로헥실메탄디이소시아네이트를 포함한다.
폴리올 성분은 예를들면, 폴리에테르폴리올 화합물, 폴리에스테르폴리올 화합물 및 기타 폴리올 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 구성원으로 이루어진다.
폴리에테르폴리올 화합물은 예를들면, 폴리옥시프로필렌폴리올, 폴리옥시프로필렌폴리옥시에틸렌폴리올, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜 및 THF-알킬렌옥시드- 공중합 폴리올을 포함한다.
폴리에스테르폴리올 화합물은 예를들면, 중축합 폴리에스테르폴리올, 폴리카프로락톤폴리올, 및 폴리카보네이트폴리올을 포함한다.
기타 폴리올은 예를들면, 폴리지방족 디엔- 폴리올, 예를들면, 폴리부타디엔폴리올, 폴리올레핀폴리올, 예를들면 폴리에틸렌디올, 및 아크릴 폴리올, 예를들면, 메틸메타크릴레이트디올을 포함한다.
수성 말단- 차단 우레탄 프레폴리머 에멀션(C) 은 말단- 차단제로 차단된 복수의 말단이소시아네이트기를 가진 우레탄 프레폴리머로 이루어진다. 우레탄 프레폴리머는 상술된 폴리우레탄 수지에 대한 것과 동일한 이소시아네이트 성분 및 폴리올 성분의 전중합(pre-polymerization)에 의해 제조된다. 말단-차단제는 말단 이소시아네이트기와 반응하며 저급 지방족 알코올, 예를들면, 1 내지 4 탄소원자를 가진 알킬 알코올, 페놀, 지방족메르캅탄, 예를들면, 에틸 메르캅탄 및 부틸메르캅탄, 방향족 메르캅탄, 예를들면, 페닐메르캅탄 및 티오나프톨, 프루스산, 방향족 2차 아민, 예를들면, N-메틸아닐린, 옥심, 예를들면, 아세톡심, 및 시클로헥산온옥심, 활성메틸렌 화합물, 예를들면, 디에틸말로네이트, 락탐, 예를들면, ε- 카프로락탐, 및 아황산수소염, 예를들면, 아황산수소나트륨, 아황산수소칼륨 및 아황산수소리튬으로 구성된 부류로부터 선택되는 적어도 하나의 구성원으로 이루어진다.
수분산성이고 수성 실리카 분산체(A) 에 함유된 실리카 분자는 이소시아네이트기에 반응성인 실란올기(-Si-OH)를 가진다.
친수화 처리제가 말단- 차단 우레탄 프레폴리머의 해리온도와 같거나 더 높은 온도로 가열될 때, 말단기는 분해되어 말단 이소시아네이트기가 말단- 차단기로부터 해리되고, 실리카의 실란올기는 우레탄 프레폴리머의 해리된 이소시아네이트기와 반응하여 실리카-결합 폴리우레탄 수지가 생성된다.
즉, 실리카 입자는 폴리우레탄 수지에 고정되어 실리카 입자의일산성(fugacity)이 상당히 감소된다.
수성 폴리우레탄 수지 에멀션내 폴리우레탄 수지는 생성된 친수화 코팅에 대한 연성 및 탄성 바인더 역할을 한다. 즉, 폴리우레탄 수지를 함유하는 생성된 친수화 코팅은 높은 연성 및 탄성을 가지며 뛰어난 내마모성, 휨 성질, 내화학약품성, 내열성 및 내한성과 내구성을 나타낸다.
따라서, 항균제와 혼합된 친수화 처리제가 사용되는 경우, 생성된 코팅이 물로의 용출에 대한 높은 내성을 가지므로 항균제의 초기 용출이 제한되기 때문에 생성된 코팅의 항균효과가 장기간동안 유지될 수 있다.
본 발명의 친수화 처리제에서, 수성 실리카 분산체(A) 의 고체 함량(a) 대 수성 폴리우레탄 수지 에멀션(B) 과 수성 말단-차단 우레탄 프레폴리머 에멀션(C) 의 전체 고체 함량(b+c) 의 중량비, 즉 건조 중량비 a/(b+c)는 바람직하게는 90:10 내지 10:90, 보다 바람직하게는 90:10 내지 50:50이다.
건조 중량 a/(b+c) 비가 90:10 이상이라면, 즉 실리카의 건조고체함량이 너무 높다면, 생성된 코팅은 너무 경화되어 쉽게 균열되고 제거될 수 있다. 또한 건조 중량비 a/(b+c)가 10:90 미만이라면, 즉 실리카의 건조고체함량이 너무 낮다면, 생성된 코팅은 불충분한 친수성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 친수화 처리제에서, 바람직하게는, 수성 폴리우레탄 수지 에멀션(B) 의 고체함량(b) 대 수성 말단-차단 우레탄 프레폴리머 에멀션(C) 의 고체함량(e) 의 중량비, 즉 건조고체중량비 b/c는 99:1 내지 1:99, 보다 바람직하게는 95:5 내지 5:95이다.
건조고체중량비 b/c가 1:99 미만이라면, 생성된 코팅은 말단-차단 우레탄 프레폴리머가 적은 분자량을 가지기 때문에 생성된 코팅이 너무 큰 경도를 가지므로 쉽게 균열된다는 점에서 불리할 수 있다. 또한, 비 b/c가 99:1 이상이라면, 생성된 코팅은 실리카의 감소된 보유를 가지며 냄새가 발생한다.
본 발명의 친수화 처리제는 선택적으로, 음이온 계면활성제와 양친매성 계면활성제로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 이온성 계면활성제(D)로 더 이루어진다. 친수화 처리제에 혼합된 이온성 계면활성제(D)는 생성된 코팅의 윤활성을 향상시키는데 기여한다. 이온성 계면활성제를 함유하는 친수화 처리제가 피복된 다음 고체 코팅으로 전환될 때, 이온성 계면활성제는 코팅의 역학적 표면장력을 상당히 감소시키도록 생성된 코팅의 표면부분으로 새어나오고 농축되어야 한다. 따라서, 이 목적으로, 이온성 계면활성제는 음이온 계면활성제와 양친매성 계면활성제로부터 선택된다.
음이온 계면활성제는 예를들면, 카르복실산염기, 황산에스테르기, 술폰산염기, 및 인산에스테르기로부터 선택되는 친수성 음이온기를 가지며, 예를들면, 비누, 고급 알코올황산 에스테르염, 고급 알킬에테르 황산 에스테르염, 알킬벤젠술폰산염, 파라핀 술폰산염 및 고급 알코올 인산 에스테르염을 포함한다.
양친매성 계면활성제는 양이온 및 음이온에 의해 결합된 친수성 유기기를 가진 것으로부터 선택되며 아미노산계 양친매성 계면활성제, 예를들면, 메틸 라우릴아미노프로피오네이트 및 나트륨 라우릴아미노프로피오네이트; 및 베타인계 양친매성 계면활성제, 예를들면, 라우릴디메틸베타인, 스테아릴디메틸베타인 및 유릴디히드록시에틸베타인을 포함한다.
이온성 계면활성제(D) 는 생성된 코팅내에 수성 실리카 분산체(A), 수성 폴리우레탄수지 에멀션(B) 및 수성 말단- 차단 우레탄 프레폴리머에멀션(C) 의 전체고체중량을 기준으로 바람직하게는 5 내지 30중량%, 보다 바람직하게는 10 내지 20중량% 의 건조 함량으로 존재한다. 이온성 계면활성제의 건조 함량이 5중량% 미만이라면, 생성된 코팅은 불충분하게 될 수 있다. 또한, 이온성 계면활성제의 건조 함량이 30중량% 이상이라면, 생성된 코팅은 친수화 처리제의 피복 및 건조- 베이킹 단계동안에 발포될 수 있다. 즉, 열교환기의 핀 표면에 형성된 코팅은 바람직하지 않은 기공을 가질 수 있다.
상술된 바와 같이, 친수화 처리제가 피복되고 건조- 베이킹될 때, 친수화 처리제에 함유된 이온성 계면활성제는 생성된 코팅의 표면으로 이동하고 농축되어 코팅 표면의 마찰 계수를 감소시킨다. 그러므로 이온성 계면활성제는 성형작업공정시 작업 도구의 마모를 감소시키는데 기여한다.
모든 수성 실리카 분산체(A), 수성 폴리우레탄 수지 에멀션(B) 및 수성 말단- 차단 우레탄 프레폴리머 에멀션(C) 은 주 매체로서 물을 함유하며, 따라서 생성된 친수화처리제는 주 매체로서 물을 함유한다. 그러나, 본 발명의 친수화 처리제는 예를들면, 지방족 알코올, 케톤 및 에틸렌글리콜 모노알킬 에테르로부터 선택되는 적어도 하나의 구성원으로 구성된 추가의 수용성 용매 5중량% 이하를 함유할 수 있다. 추가의 수용성 용매는 생성된 친수화 처리제의 건조 속도를 조절하고 친수화 처리제의 피복의 용이성을 향상시키는데 사용된다.
본 발명의 친수화 처리제로부터 형성되는 코팅은 뛰어난 친수성과 심지어 항균제가 첨가되지 않아도 충분한 항균성질을 가진다. 항균성질을 더 향상시키기 위하여, 바람직하게는 친수화 처리제는 항균제를 함유한다. 항균제의 종류에는 제한되지 않는다. 보통, 항균제는 예를들면, p-클로로-m-크실렌올, 2-(4- 티아졸릴) 벤즈이미다졸, 2,2'- 디티오- 비스 (피리딘-1- 옥시드), 아연 피리티온, 1,2-딜로모-2,4- 디시아노부탄, 2-메틸-4- 이소티아졸린-3-온, 5-클로로-2- 메틸-4- 이소티아졸린-3- 온, 1,2-벤즈이소티아졸린-3- 온, 2-티오시아노메틸벤조티아졸, 및 2-피리딘티올-1-옥시드나트륨으로부터 선택되는 적어도 하나의 구성원으로 이루어진다.
본 발명의 방법에서, 열교환기는 상술된 바와 같이 친수화 처리제로 피복되며 친수화 처리제의 생성된 코팅은 말단- 차단 우레탄 프레폴리머의 해리 온도와 같거나 더 높은 온도에서 건조- 베이킹된다. 해리 온도에서 우레탄 프레폴리머의 차단된 말단 이소시아네이트기는 차단제로부터 해리된다.
열교환기를 형성하는 재료는 특정 재료로 한정되지 않는다. 보통 열교환기는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리 및 구리 합금으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 구성원으로 형성되며, 그 재료는 크로메이트 처리, 포스페이트-크로메이트 처리, 지르코늄 화학전환 처리 또는 티타늄 화학전환처리로 비표면 전처리 또는 표면 전처리될 수 있다.
본 발명의 방법에서, 피복 단계는 함침, 분무, 롤코팅 또는 플로우- 코팅 공정에 의하여 실행될 수 있다. 코팅온도에는 제한이 없으며,보통 피복 단계는 100℃ 내지 300℃의 온도에서 실행된다.
본 발명의 친수화 처리방법에서, 선택적으로 이온성 계면활성제 및/ 또는 항균제를 함유하는 특정 친수화 처리제는 바람직하게는 0.05 내지 2g/m2, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1.0g/m2의 중량으로 건조 고체 코팅을 제공하는데 적당한 양으로 열교환기 표면상에 도포된다. 이 목적을 위하여 친수화 처리제의 점도 및 고체 함량은 적당하게 조절된다. 또한, 친수화 코팅은 열교환기 표면상에 균일하게 형성되는 것이 바람직하다. 코팅의 양이 0.05g/m2미만이라면 열교환기 표면을 균일하게 피복하기가 어려워질 수 있다. 또, 코팅이 2.0g/m2이상의 양으로 형성된다면, 피복 비용이 너무 많이 든다.
상술된 바와 같이, 피복된 친수화 처리제층을 위한 건조- 베이킹 단계는 말단- 차단된 우레탄 프레폴리머가 해리되는 해리온도보다 낮지 않은 온도에서 실행되어야 하고 해리된 우레탄 프레폴리머의 이소시아네이트기가 물에 분산된 실리카의 실란올(-Si-OH)기와 반응한다.
건조- 베이킹 온도는 우레탄 프레폴리머와 말단- 차단제의 종류에 따라서 설정된다. 보통, 건조- 베이킹의 온도는 바람직하게는 100℃ 이상, 보다 바람직하게는 100℃ 내지 300 ℃이다.
건조-베이킹 방법은 특정 방법에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 건조-베이킹 단계는 온풍가열법에 의해 실행된다. 열교환기 표면상에 친수화 처리제가 형성된 친수성 코팅에서, 수분산성 실리카 입자는 이소시아네이트기와의 실란올기의 화학적 결합을 통하여 유기수지성분에 확고히 고정되며 따라서 생성된 코팅은 뛰어난 친수성을 나타내고 장기간동안 그것을 유지할 수 있다. 또, 친수성 코팅은 고 내수성을 가진다. 그러므로 항균제는 물로의 용출없이 코팅내에 체류될 수 있다. 그러므로, 코팅은 장기간에 걸쳐서 높은 항균 효과를 유지할 수 있다.
또한, 이온성 계면활성제는 물로의 용출없이 친수성 코팅에 체류하여 친수성 코팅 표면의 마찰계수를 감소시킬 수 있다. 따라서 친수화된 열교환기가 전피복법에 의해 생성되는 경우에도 성형작업도구의 마모는 이온성 계면활성제의 마찰감소효과에 의하여 제지된다. 그러므로, 작업도구의 내구성이 향상된다.
실시예
본 발명은 비교실시예와 비교하면서 다음 실시예로 설명한다.
실시예 1
열교환기용 알루미늄 증발기를 다음과 같은 후피복법으로 실행하였다.
알루미늄 증발기를 약알칼리성 탈유액 (상표명 Fine Cleaner 315, Nihon Parkerizing Co.제, 이하 FC-315로 언급함) 에 60℃의 온도에서 1분동안 함침시켜서 세척하고, 공업용수로 헹구하고, 크롬산-크로메이트 처리액 (상표명, Alchrom713, Nihon Parkerizing Co.제, 이하 AM-713으로 언급함) 에 50℃의 온도에서 1분동안 함침시켜서 전처리하고, 공업용수로 헹구었다.
전처리된 알루미늄 증발기는 p-클로로-m- 크실렌올 (이하 PCMX로 언급함) 1g/리터와 2-4(티아졸릴) 벤즈이미다졸 (이하 TBZ로 언급함) 0.1g/리터로 이루어진 항균제를 함유하며 이온성 계면활성제가 없는, 표 1에 나타낸 조성을 가진 친수화처리액(I) 으로, 실온에서 1분동안 처리액에 함침시키고, 처리액을 회수하고, 송풍에 의해 과잉의 처리액을 제거하고 그다음 130℃의 온도에서 20분동안 건조- 베이킹하여 피복하였다.
생성된 친수화된 증발기는 다음 시험을 행하였다.
(1) 친수성 (수접촉각) 시험
직경이 1 내지 2mm인 작은 물방울을 표본 표면에 놓고 물방울의 수접촉각을 접촉각 시험기 (상표명, Face contact angle tester CA-P, Kyowa Kaimenkagaku K.K.제)를 사용하여 측정하였다.
시험은 피복공정이 완결된 후 바로 표본에 적용하고, 96시간동안 유수로 표본의 함침처리를 종결한 후 바로 표본에 적용하였다.
시험 결과는 다음과 같이 평가하였다.
(2) 내수성
표본을 실온에서 24시간동안 유수에 함침시켰다.
유수처리에 기인한 표본의 중량 감소 (중량%)를 산출하였다.
시험 결과는 다음과 같이 평가하였다.
(3) 항균성질의 내구성 시험
실온에서 24시간동안 유수에 표본을 함침시킨 후에, 표본을 일본 공업 규격(JIS) Z 2911에 따라서 27℃의 온도에서 40일동안 진균 배양 시험을 행하였다. 진균 증식의 정도를 육안과 현미경으로 관찰하였다.
이 시험에서 사용된 진균은 다음과 같다.
진균 : Aspergillus niger
Penicillium citrinum
시험 결과는 다음과 같이 평가하였다.
(4) 마찰계수시험
성형작업공정동안 표본 표면의 윤활성은 다음 시험 조건하에서 마찰계수시험기(상표명, Bowden friction coefficient tester EFM-4, Toyo Ball Dowing Co.제)를 사용하여 표본의 마찰계수를 측정함으로써 평가하였다.
시험 결과는 다음과 같이 평가하였다.
(5) 작업 도구에 대한 마모 방지 시험
표본을 천공 펀치를 사용하여 200,000번 프레스 작업하였다. 천공 펀치의 마모도를 측정하였다.
시험 결과는 다음과 같이 평가하였다.
시험 결과는 표 3에 나타낸다.
실시예 2
피복 단계에서, 표 1에 나타낸 바와 같은 조성을 가진 친수화 처리액 (II) 으로 실행하고 건조- 베이킹 공정을 표 2에 나타낸 바와 같이 140℃의 온도에서 20분동안 실행한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법과 시험을 행하였다.
시험 결과는 표 3에 나타낸다.
실시예 3
다음을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법과 시험을 행하였다.
알루미늄 증발기를 두께가 0.1mm이고 폭이 200mm이고 길이가 250mm인 열교환기 핀용 알루미늄 시트(JIS-A1200) 로 대체하였다.
알루미늄 시트는 전피복처리를 행하였는데 알루미늄 시트에 중 알칼리성 탈유액 (상표명 Fine Cleaner 4377K, Nihon Parkerizing Co.제) 을 60℃의 온도에서 5초동안 분무하여 공업용수로 헹구어 세척하고, 인산-크로메이트 처리액 (상표명 Alchrom K702, Nihon Parkerizing Co.제) 을 50℃의 온도에서 5초동안 분무하여 전처리하고, 공업용수로 헹구고, 물을 제거하여 건조시키고 실온에서 코팅 롤러를 사용하여 표 1에 나타낸 조성을 가진 친수화 처리액 (III) 으로 피복하여 5㎖/m2의 양으로 습식 액상 코팅을 형성하고, 220℃의 온도에서 20초동안 건조-베이킹하였다.
액 (III) 은 표 2에 나타낸 바와 같이 양친매성 베타인 계면활성제 5.4g/ℓ와 PCMX 3g/ℓ와 TBZ 0.3g/ℓ를 함유하였다.
시험 결과는 표 3에 나타낸다.
실시예 4
다음을 제외하고는 실시예 3에서와 동일한 방법과 시험을 행하였다.
세척된 알루미늄 시트는 지르코늄 화학 전환액 (상표명 Alodine 413, Nihon Parkerizing Co.제) 을 40℃의 온도에서 5초동안 분무하여 전처리하였다.
전처리되고 건조된 알루미늄 시트는 표 1에 나타낸 조성을 가지며 음이온성 인산에스테르 계면활성제 6.0g/ℓ를 함유하며 항균제를 함유하지 않는 친수화 처리액(IV) 으로 피복하였다.
시험 결과는 표3에 나타낸다.
비교실시예 1
다음을 체외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법과 시험을 행하였다.
친수화 처리액 (I) 을 중합성 실리카 50g/ℓ, 폴리비닐알코올 10g/ℓ와 PCMX로 이루어진 항균제 20g/ℓ를 함유하는 종래 친수화 처리액(V) 100g/ℓ로 대체하였다.
건조-베이킹 공정을 표2에 나타낸 바와 같이 130℃의 온도에서 20분동안 실행하였다.
시험 결과는 표3에 나타낸다.
비교실시예 2
다음을 제외하고는 실시예 3에서와 동일한 방법과 시험을 행하였다.
친수화 처리액 (III) 을 건조고체함량이 8중량%인 수성 알칼리 금속 실리케이트 용액 150g/ℓ와 수지의 고체함량이 7중량% 인 수성 폴리비닐 피롤리돈 용액 150g/ℓ와 PCMX로 이루어진 항균제 2중량%로 이루어진 종래 친수화 처리액 (VI) 으로 대체하였다.
건조-베이킹 공정을 표 2에 나타낸 바와 같이 180℃의 온도에서 10초동안 실행하였다.
시험 결과는 표3에 나타낸다.
비교실시예 3
다음을 제외하고는 실시예 3에서와 동일한 방법과 시험을 행하였다.
건조-베이킹 공정을 100℃의 온도에서 10초동안 실행하였다.
액 (III) 내 우레탄 프레폴리머의 해리온도는 표 1에 나타낸 바와 같이 150℃였다.
시험 결과를 표3에 나타낸다.
표 1
친수화 처리액의 조성
주:
(★)1(A)-1: SiO2함량이 20중량% 이고 pH가 9.5 내지 10인 수성 콜로이드 실리카 분산체.
(★)2(A)-2: SiO2함량이 20중량% 이고 pH가 8.0 내지 9.5인 수성 클로이드 실리카 분산체.
(★)3(B)-1: 테트라메틸크실렌 디이소시아네이트와 디페닐 카보네이트 폴리올의 중합 생성물로 이루어진 수지성분을 함유하며 고체함량이 30중량% 이고 pH가 7 내지 9인 수성 카보네이트 폴리우레탄 수지 에멀션.
(★)4(B)-2: 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트와 폴리옥시프로필렌폴리올의 중합생성물로 이루어진 수지 성분을 함유하며 고체함량이 35중량% 이고 pH가 8.5인 수성 폴리에테르 폴리우레탄 수지 에멀션.
(★)5(C)-1: 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트와 폴리옥시프로필렌의 중합생성물로 이루어지고 아황산수소나트륨으로 말단- 차단된 프레폴리머 성분을 함유하며 고체함량이 32중량% 이고 해리온도가 120℃인 수성 말단- 차단 우레탄 프레폴리머 에멀션.
(★)6(C)-2: 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트와 중축합 폴리에스테르 폴리올의 중합생성물로 이루어지고 에틸메르캅탄으로 말단-차단된 프레폴리머성분을 함유하며 고체함량이 40 중량% 이고 해리온도가 150℃인 수성 말단- 차단 우레탄 프레폴리머 에멀션.
(★)7PCMX: p- 클로로-m-크실렌올
(★)8TBZ: 2-(4-티아졸릴) 벤즈이미다졸
표 2
친수화 처리
주:
(★)9재료(1) ... 열교환기용 알루미늄 증발기
(★)10재료(2) ... 열교환기 핀용 알루미늄 시트(JIS A1200)
(★)11FC-315 ... 약알칼리성 탈유액
상표명 : Fine Cleaner 315
제조회사: Nihon Parkerizing Co.
(★)12FC-4377K ... 중알칼리성 탈유액
상표명 : Fine Cleaner 4377K
제조회사: Nihon Parkeriaing Co.
(★)13I.W. ... 공업용수
(★)14AM-713 ... 크롬산-크로메이트 표면처리제
상표명 : Alchrom 713
제조회사: Nihon Parkerizing Co
(★)15AM-K702 ... 인산-크로메이트 표면처리제
상표명 : Alchrom K702
제조회사: Nihon Parkerizing Co
(★)16AL-413 ... 지르코늄 화학전환 처리제
상표명 : Alchrom 413
제조회사: Nihon Parkerizing Co
표 3
시험 결과
주:
(★)17... 실시예 4에서, 친수화 처리액 (IV) 은 항균제를 함유하지 않기 때문에, 항균시험을 적용하지 않았다.
(★)18 ... 실시예 1 및 2와 비교실시예 1에서, 재료는 친수화 처리전에 프레스 작업되었다. 그러므로 마찰시험과 마모시험은 생략하였다.
실시예 1 내지 3의 표면피복된 알루미늄 재료는 충분한 친수성, 내수성, 항균효과의 내구성 및 성형작업성질을 나타낸다고 표 1 내지 3에 나타난다. 실시예 4의 피복된 알루미늄 재료는 충분한 친수성, 내수성 및 성형작업성질을 나타낸다.
또한 종래 친수화 처리액 (V) 을 사용하고 성형작업된 알루미늄 증발기를 후피복법을 행한 비교실시예 1에서, 생성된 친수성 코팅은 나쁜 내수성을 가졌으며, 따라서 코팅에 함유된 항균제는 물로 빠른게 용출되서 코팅은 나쁜 항균효과내구성을 나타내었다.
종래 친수화 처리액 (VI) 을 사용한 비교실시예 2에서, 생성된 친수성 코팅은 불충분한 항균효과내구성을 나타내었으며, 성형작업시험에서 생성된 피복된 알루미늄 시트는 높은 마찰계수를 나타내어 도구가 빠르게 마모되었다.
비교실시예 3에서, 본 발명의 친수화 처리액 (III) 을 우레탄 프레폴리머의 해리온도(150℃) 보다 더 낮은 100℃에서 건조 베이킹하였다. 그러므로 생성된 코팅은 나쁜 내수성과 낮은 항균효과 내구성을 나타내었었다.
본 발명의 친수화 처리제와 처리방법에 의해 형성된 친수성 코팅은 심지어 장시간 경화한 후에도 높은 친수성을 나타내었다. 또한, 친수성 코팅은 매우 좋은 내수성을 가지며 따라서 장시간동안 코팅내에 항균제를 안정하게 고정시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 방법이 전피복법에 의하여 열교환기의 생산에 사용될 때, 피복된 알루미늄 재료로 낮은 마찰계수를 나타내며 따라서 성형작업 도구의 마모가 방지되거나 저지된다. 따라서, 본 발명의 친수화 처리제와 처리방법은 열교환기의 생산에 유용하다.

Claims (5)

  1. (A) 수성 실리카 분산체;
    (B) 방향족, 지방족 및 시클로 지방족 폴리이소시아네이트 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 폴리이소시아네이트 화합물로 구성된 이소시아네이트 성분과, 폴리에테르폴리올, 폴리에스테르폴리올, 폴리-지방족 디엔 폴리올, 폴리올레핀폴리올 및 아크릴폴리올로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 폴리을 화합물로 구성된 폴리올 성분의 중합 생성물로 이루어진 폴리우레탄 수지의 수성 에멀션; 및
    (C) 저급 지방족 알코올, 페놀, 지방족 메르캅탄, 방향족 메르캅탄, 프루스산, 방향족 2차 아민, 옥심, 활성 메틸렌 화합물, 락탐 및 아황산수소염으로 구성된 부류로부터 선택되는 하나 이상의 성분으로 이루어진 말단-차단제로 차단된 복수의 말단 이소시아네이트기를 갖는 말단-차단 우레탄 프레폴리머의 수성 에멀션의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기용 친수화 처리제.
  2. 제 1항에 있어서, 수성 실리카 분산체(A) 의 고체함량(a) 대 수성 폴리우레탄 수지 에멀션(B) 과 수성 말단-차단 우레탄 프레폴리머 에멀션(C) 의 합계 고체 함량(b+c)의 중량비(a)/(b+c)는 90:10 내지 10:90인 것을 특징으로 하는 친수화 처리제.
  3. 제 1항에 있어서, 혼합물은 음이온 계면활성제와 양친매성 계면활성제로 구성된 군으로 부터 선택되는 적어도 하나의 이온성 계면활성제(D)로 더 혼합되는 것을 특징으로 하는 친수화 처리제.
  4. 열교환기를 제 1항의 친수화 처리제로 피복하는 단계, 및 생성된 친수화 처리제 코팅을 말단-차단 우레탄 프레폴리머의 해리온도와 같거나 또는 해리온도보다 더 높은 온도에서 건조-베이킹하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기용 친수화 처리방법.
  5. 제 4항에 있어서, 친수화 처리제 코팅은 0.05 내지 2.0g/m2의 중량인 것을 특징으로 하는 친수화 처리방법.
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