KR100669629B1 - 알루미늄재의 친수성 처리방법 및 그 프라이머 및 친수성코팅재 - Google Patents

알루미늄재의 친수성 처리방법 및 그 프라이머 및 친수성코팅재 Download PDF

Info

Publication number
KR100669629B1
KR100669629B1 KR1020000008450A KR20000008450A KR100669629B1 KR 100669629 B1 KR100669629 B1 KR 100669629B1 KR 1020000008450 A KR1020000008450 A KR 1020000008450A KR 20000008450 A KR20000008450 A KR 20000008450A KR 100669629 B1 KR100669629 B1 KR 100669629B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrophilic
primer
aluminum
film
coating material
Prior art date
Application number
KR1020000008450A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20000058135A (ko
Inventor
이시히도루
야마자키가즈히코
Original Assignee
니폰게이긴조쿠가부시키가이샤
알콤 닉케이 스페셜티 코팅스 에쓰디엔. 비에이치디.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 니폰게이긴조쿠가부시키가이샤, 알콤 닉케이 스페셜티 코팅스 에쓰디엔. 비에이치디. filed Critical 니폰게이긴조쿠가부시키가이샤
Publication of KR20000058135A publication Critical patent/KR20000058135A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100669629B1 publication Critical patent/KR100669629B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/18Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50Multilayers
    • B05D7/52Two layers
    • B05D7/54No clear coat specified
    • B05D7/546No clear coat specified each layer being cured, at least partially, separately
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2202/00Metallic substrate
    • B05D2202/20Metallic substrate based on light metals
    • B05D2202/25Metallic substrate based on light metals based on Al
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2245/00Coatings; Surface treatments
    • F28F2245/02Coatings; Surface treatments hydrophilic

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Abstract

본 발명은 알루미늄, 지르코늄, 세륨, 크롬 및 철에서 선택된 금속질산염화합물을 함유하는 프라이머를 알루미늄재의 표면에 도포하여 금속부착량이 1.0mM/m2 이상이 되게 하고 그것을 특정 온도에서 베이킹 처리하는 프라이밍 단계와 상기 프라이밍 단계에서 형성된 프라이머 필름에 친수성 코팅재를 도포하고 특정 온도에서 베이킹 처리하는 코팅의 단계를 포함하는 알루미늄재의 친수성 처리방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 상기에 언급한 처리에 유용한 프라이머와 친수성 코팅재에 관한 것으로, 프레스 성형 후 알루미늄재의 표면에 특히 뛰어난 친수성 필름이 형성될 수 있다.
프라이머*친수성*코팅*알루미늄재*필름

Description

알루미늄재의 친수성 처리방법 및 그 프라이머 및 친수성 코팅재{Process for hydrophilic treatment of aluminum materials and primers therefor and hydrophilic coatings}
도 1은 실험예 1의 금속 부착량(Al)이 0.5mM/m2일 때 프라이머 필름의 베이킹 처리 온도와 물방울 직경간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 도 1과 유사한 그래프로 실험예 1의 금속 부착량(Al)이 1.0mM/m2일 때 프라이머 필름의 베이킹 처리 온도와 물방울 직경간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3는 도 1과 유사한 그래프로 실험예 1의 금속 부착량(Al)이 2.0mM/m2일 때 프라이머 필름의 베이킹 처리 온도와 물방울 직경간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 도 1과 유사한 그래프로 실험예 2의 금속 부착량(Zr)이 1.0mM/m2일 때 프라이머 필름의 베이킹 처리 온도와 물방울 직경간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 1과 유사한 그래프로 실험예 2의 금속 부착량(Zr)이 2.0mM/m2일 때 프라이머 필름의 베이킹 처리 온도와 물방울 직경간의 관계를 나타내는 그래프이다.
본 발명은 알루미늄 또는 알루미늄의 합금(이하, 알루미늄재라고 칭함)으로 만든 제품의 표면에 친수성을 부여하기 위한 친수성 처리방법과 상기 친수성 처리방법에 유용한 프라이머 및 친수성 코팅재에 관한 것이다.
알루미늄재는 일반적으로 경량, 우수한 가공성 및 우수한 열전도성으로 특징지어지며, 예를 들면, 에어컨디셔너의 열교환부에 설치될 핀과 새시와 같은 건축재료들을 비롯해 각종의 용도로 사용되고 있으며, 그리고 알루미늄재의 표면에는 그 용도 및 사용목적에 따라 다양한 코팅법을 시행한다.
특히, 에어컨디셔너의 열교환부에 설치될 핀과 건축재료들에 친수성을 부여하는 것은 결로방지(結露防止) 및 반사경 흐림방지와 같은 목적 또는 건축재료들의 오염방지(친수성이 높으면 표면에 부착된 오염이 빗물 등에 씻겨지기 때문) 또는 열교환기용 핀의 경우 열효율의 상승은 에너지를 절약할 수 있다는 점에서 중요하다.
하지만, 친수성을 부여하기 위한 코팅재를 알루미늄재의 표면에 직접적으로 도포하면, 코팅 필름 자체가 공기 중의 수분을 우선적으로 흡수하고, 그 결과, 표면의 수분 함량이 상승하고 알루미늄재는 부식하거나 또는 부식의 결과 형성된 수 화산화층이 두꺼워지며 게다가 그러한 산화물은 깨지기 쉽다. 그러므로, 알루미늄재의 표면에 형성된 친수성 필름이 비교적 쉽게 벗겨지는 문제가 있다.
그러나, 이들 종래의 방법에 대해서는 내식 프라이밍, 친수성 처리이 각각에 대해서는 이미 여러 문제점이 현실화 내지 지적되기 시작하고 있다.
삭제
내식 프라이밍 방법에 있어서, 크롬계 화학적 프라이머 및 코팅형 크롬산염은 낮은 비용으로 좋은 내식성의 필름을 쉽게 생성하기 때문에 현재 여전히 널리 쓰이고 있다.
그러나, 이 프라이머는 발암성 우려와 함께 독성이 높은 Cr(VI)이 처리중 뿐만 아니라 생성되는 필름에도 포함됨으로, 환경 및 재활용의 쌍방에서 엄격한 규제가 적용되기 시작하고 있다. 한편, 티타늄계 또는 지르코늄계 화성 프라이머들은 크롬계 프라이머에는 크롬계와 같은 위험은 없지만, 필름의 성장속도가 매우 느려서 충분한 내식성을 얻기 위해서는 생산성 저하를 감수해야 하는 문제가 있다. 또한 수지계 프라이머의 경우, 증가된 필름의 두께로 내식성을 확보할 수 있지만, 수지계 프라이머의 핀재료에 있어서 극히 중요한 특성인 열전도성을 저하시킨다는 문제가 있다.
다음으로 친수성 처리에 있어서, 수(水) 유리로부터 형성된 필름은 비용이 적게 드는 이점이 있지만, 그들은 금속 주형을 마모시키거나 냉방 운전 개시시에 "강한 곰팡이 냄새"를 방출한다고 종래부터 말하여지고 있는 문제 외에 최근에는 신건축 재료 및 플로링제에서 방출되는 VOC(volatile organic compounds; 휘발성 물질)를 비롯한 환경오염물질의 작용에 의해 친수성이 단기간에 급격하게 저하한다는 문제가 눈에 띄게 나타나, 용도가 대폭으로 한정되기 시작하고 있다. 또한 유기-무기 혼합계 프라이머로부터 형성된 필름들은 악취의 문제가 거의 없고 또한 환경오염물질의 영향을 받기 어렵지만, 실리카를 사용하고 있어 금형마모의 문제는 피할 수 없다. 이것에 대해서 유기계의 친수성 필름들은 금속마모, 악취 및 환경오염물질들에 의한 친수성의 감소와 같은 문제가 적은 장점이 있는 반면, 무기계의 것에 비해서 친수성이 가열이나 프레스 오일 등의 영향을 받아서 저하하기 쉬운 약점이 지적되고 있다.
상기 가열의 영향에 대해서 설명하면, 유기 필름이 받는 가열에는 ① 코팅재의 베이킹 건조 및 ② 프레스 성형 시에 윤활성을 높이기 위해서 친수성 필름에 도포한 휘발성 프레스 오일을 가열 건조의 2가지가 있다. ①에서는 통상 200~300℃에서 수십초간의 열이, 또 ②에서는 100~200℃에서 수십분간의 열이 가해진다.
열에 의해서 친수성이 저하하는 이유는 명백하게 알려지지 않았지만, ①에서는 가열 중에 친수기가 다른 관능기(官能基)와 반응하는 결과로서 친수기의 숫자가 감소하는 때문이고, 또 ②에서는 표면에 존재하는 친수기가 열에 의해서 변질 혹은 가열 공기 자체가 소수성이기 때문에 필름 표면에 나와 있는 친수기가 에너지적으로 불안정해져 보다 안정한 필름 내부로 이동하기 때문에 표면의 친수기의 숫자가 감소하여 친수성이 저하하는 것이 아닌가 생각되어지고 있다.
①의 경우에 대해서 취해진 조처는 친수성기들과 반응성이 있는 성분들의 동시사용을 피하거나 또는 친수성기들의 반응을 촉진시킬 수 있는 온도에서 베이킹 처리하고 건조하는 것을 피하는 것이지만, 현존하는 상황에서 조절 가능한 범위가 너무 좁아서 상업적으로 시판할 수 있을 만큼 충분한 대안은 없다. ②의 경우에 있어서, 현재 가능한 어떠한 대안도 없다.
프레스 오일의 영향은 다음과 같다. 현재 실질적으로 사용되고 있는 프레스 오일들은 주로 파라핀계 탄화수소와 감마력을 증진시키 위한 첨가제로 이루어진다고 한다. 프레스 오일에 위한 친수성의 감소는 필름의 표면에 남아있는 프레스 오일 성분의 일부에 기인한 것이다. 수 유리의 필름의 경우는, 필름이 알카리성이고 잔재 유기 물질은 비누화하여 물에 가용성이 되므로 친수성의 감소는 실질적으로 문제가 되지 않는다. 하지만, 이것은 유기 필름에 있어서는 큰 문제이며 이 문제를 해결하기 위한 다양한 제안들이 있어왔다.
예를 들면, 일본 특허공개 소62-234926호 공보는 친수성 필름 위에 수용성의 유기 저분자 중합체를 도포하고, 프레스 오일이 직접 친수 필름과 접촉하는 것을 피한다는 것이다. 또한 일본 특허공개 소64-61239호 공보는 친수성 수지 성분에 계면활성제를 첨가하고, 이 계면활성제에 의해서 프레스 오일의 잔여물을 유화 제거한다는 것이다.
하지만, 프레스 오일의 저해를 제거하고자 하는 상기 방법에 있어서는 예를 들면 프레스 오일의 건조 조건에 따라서는 수용성 중합체가 표면에 달라붙고 친수성 필름의 친수성 기능을 방해하거나 혹은 열교환기를 조립한 후에 물에 담금식의 압력 누수 테스트 공정에서 수용성 중합체가 잔여 프레스 오일과 같이 용해해 시험수를 탁하게 만들기 때문에 테스트의 정밀도를 저하시키는 문제가 있었다. 이 외에 계면활성제를 사용한 경우에는 에어컨디셔너를 냉방으로 사용 중에 결로수 중에 계면활성제가 서서히 녹아 나와, 이것이 사출성형으로 만든 플라스틱제의 결로수의 받침대를 파손시키는 문제도 있었다.
이에, 본 발명자들은 크롬에 기초한 것은 아니지만 내식성에 있어서 크롬계 프라이머에 맞먹는 프라이머를 사용하여 우수한 친수성을 제공하기 위한 알루미늄재 표면의 친수성 처리방법, 특히 프레스 성형 후의 처리 방법에 대해 광범위하게 연구한 결과, 우수한 내식성과 친수성을 갖는 친수성 필름, 특히 프레스 성형 후 지속적인 친수성을 갖는 필름은 특정 금속의 질산염 화합물을 함유하는 코팅형 프라이머를 알루미늄재의 표면에 처리하여 1.0mM/m2 이상의 금속이 점착되도록 하고 폴리비닐알코올과 폴리에틸렌글리콜을 주성분으로 하는 친수성 코팅재를 처리하여 프라이머 필름에 친수성 필름이 형성되도록 하여 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 알루미늄재 표면이 친수성, 특히 프레스 성형 후의 친수성 및 친수 지속성, 말하자면 프레스 오일로 코팅한 후 및 가열하여 오일을 건조한 후의 우수한 친수성과 또한 물에 100시간 동안 담근 후의 우수한 친수성을 갖는 친수성 필름이 형성되도록 하기 위한 친수성 처리방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 알루미늄재 표면이 친수성, 특히 프레스 성형 후의 친수성 및 친수 지속성, 말하자면 프레스 오일로 코팅한 후 및 가열하여 오일을 건조한 후의 우수한 친수성과 또한 물에 100시간 동안 담근 후의 우수한 친수성을 갖는 프라이머 및 친수성 필름의 형성에 유용한 친수성 코팅재를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적, 그외의 목적, 특징 및 장점은 하기 발명의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백하게 드러날 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 알루미늄재의 친수성 처리방법은 알루미늄, 지르코늄, 세륨, 크롬 및 철에서 선택된 금속의 질산염 화합물을 함유하는 프라이머를 알루미늄재의 표면에 처리하여 1.0mM/m2 이상의 금속이 점착되도록 하고 프라이머 필름이 형성되도록 특정 온도에서 베이킹 처리하는 프라이밍 단계와 프라이밍 단계에서 형성된 프라이머 필름에 친수성 코팅재를 도포하고 특정 온도에서 친수성 필름이 형성되도록 베이킹 처리하는 코팅단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 알루미늄재의 친수성 처리에 유용한 프라이머는 수용성 아크릴산계 폴리머를 고형분 농도로 3.5~22.5g/ℓ의 범위, 알루미늄, 지르코늄, 세륨, 크롬 및 철에서 선택된 금속의 질산염 화합물을 30~500g/ℓ의 범위, 플루오르화수소산화합물을 플루오르 원소 농도 1.0~5.0g/ℓ의 범위로 유기환원제를 5~30g/ℓl의 범위로 함유함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 폴리비닐알코올(PVA) 30~150g/ℓ와 폴리에틸렌글리콜(PEG) 3~40g/ℓ와를 포함하는 PVA/PEG계 친수성 코팅재로 이루어지는 알루미늄재의 친수성 처리에 사용하는 친수성 코팅재이다.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 프라이밍 단계에 유용한 프라이머는 알루미늄, 지르코늄, 세륨, 크롬 및 철에서 선택된 금속의 질산염 화합물을 포함하며 알루미늄재에의 금속부착 량 1.0mM/m2 이상을 갖는 프라이머 필름을 형성할 수 있고, 바람직하게 수용성 아크릴산계 중합체, 알루미늄, 지르코늄, 세륨, 크롬 및 철에서 선택된 금속의 질산염 화합물, 플루오르화수소산계 화합물 및 유기 환원제를 포함한다.
프라이머에 유용한 수용성 아크릴산계 폴리머는 아크릴산, 아크릴산 메틸, 아크릴산 에틸, 아크릴산 이소프로필, 아크릴산 n-부틸, 아크릴산 이소부틸, 메타크릴산, 메타크릴산 메틸, 메타크릴산 에틸, 메타크릴산 이소프로필, 메타크릴산 n-부틸, 메타크릴산 이소부틸, 말레인산 및 이타콘산 같은 화합물들을 중합 또는 공중합하여 얻어지는 수용성의 것을 들 수 있고, 그 1종만을 단독으로 사용할 수 있는 외에 2종이상을 혼합해서 사용할 수도 있다. 또한 이 수용성 아크릴산계 중합체들은 단시간의 가열하에서 행해지는 베이킹 처리에 의해 공존하는 금속 이온과 킬레이트화 반응을 일으켜 물에 불용성이 될 필요가 있기 때문에, 분자량에 대해서는 바람직하게는 평균 분자량은 10,000~300,000의 것이 바람직하다. 이와 같은 수용성 아크릴산계 중합체들은 시판되는 제품을 사용할 수 있는데, Acumer 2100 및 Acumer 1510(Rohm and Haas사의 제품명)을 그 예로 들 수 있다.
본 발명의 프라이머에 유용한 금속질산염화합물은 알루미늄, 지르코늄, 세륨, 크롬 및 철에서 선택된 금속을 단독으로 또는 2종 이상의 금속질산염화합물이다. 그러한 금속 질산염 화합물들의 구체적인 예로는 질산 알루미늄[Al(NO3)3·9H2O, 분자량 375], 질산 지르코늄[Zr(NO3) 4·5H2O, 분자량 492], 옥시질산 지르코늄[ZrO(NO3)2·2H2O, 분자량 267], 질산 세륨[Ce(NO3)3·6H2O, 분자량 434], 질산 크롬[Cr(NO3)3·9H2O, 분자량 400] 및 질산철[Fe(NO3) 3·9H2O, 분자량 404]을 들 수 있다.
그리고 본 발명의 프라이머는 유기 환원제를 함유하고 있으며, 이것을 사용해 형성된 프라이머 필름 중에는 이 유기환원제가 공존하게 되며, 금속질산염화합물로서 질산 크롬을 사용한 경우에 6가 크롬 이온이 생성해 용출하려 하여도 이 6가 크롬은 3가 크롬 이온으로 환원되며, 6가 크롬이온으로서의 용출은 완전하게 방지되어 특히 환경상의 문제가 없지만, 크롬을 사용하지 않는 내식 프라이밍으로서 외관적으로 우수한 점에서 금속질산염화합물로서 알루미늄, 지르코늄, 세륨 및 철에서 선택된 금속의 질산염 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 알루미늄, 지르코늄에서 선택된 금속의 질산염 화합물은 금속 부착량에 따라 다르지만 내식성이 극히 뛰어나고, 또한 프라이머 필름 자체가 무색, 투명한 점에서 선명한 코팅의 프라이머로서 사용하는 경우에는 알루미늄의 금속 외관을 살리는 점에서 보다 바람직하다.
나아가 프라이머에 사용되는 플루오르화수소산 화합물로서는 예를 들면, 플루오르화수소산 및 플루오르화규소, 플루오르화붕소, 플루오르화티타늄, 플루오르화지르코늄 및 플루오르화아연 등과 같은 산 또는 그 염류를 들 수 있고, 그 1종만을 단독으로 사용할 수 있는 외에 2종이상을 혼합해서 사용할 수도 있다.
수용성인 유기 환원제로는 베이킹 처리하는 동안 분해하거나 증발하지 않고 환원작용이 일어나는 동안 프라이머 필름에 남아 있는 것이 바람직한데, 구체적인 예로는 다가 알코올 및 에틸렌글리콜, 글리세롤, 에리스리톨(erythritol), 아라비톨(arabitol), 만니톨, 글루코스 및 과당 같은 당류를 들 수 있으며, 그들은 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물로 사용될 수 있다.
피처리재의 내공식성(구멍이 빈 형태의 부식에 대한 저항력)을 향상시키기 위해서, 필요하다면, 본 발명의 프라이머에 인산계 화합물을 첨가할 수 있는데, 예를 들면, 오르토인산, 피로인산, 메타인산 및 아인산 같은 인산을 5g/ℓ 이하로 인산나트륨, 피로인산나트륨, 폴리인산나트륨 및 헥사메타인산나트륨 같은 인산의 알카리성염을 들 수 있다. 게다가, 품질향상을 위해 프라이머 필름에 대한 코팅재의 밀착력을 증진시키기 위해서 또는 쉬운 적용과 작업성 향상을 위해 프라이밍 용액의 점성을 올리기 위해서, 실리카를 첨가해도 되는데, 바람직하게는 분쇄하여 평균 직경 1㎛ 이하로, 특히 일차 입자의 50% 이상이 직경 1㎛이하이다.
본 발명의 프라이머를 구성하는 상기 각 성분의 농도에 대해서는 일반적으로 수용성 아크릴산계 중합체가 고형분 농도로 3.5~22.5g/ℓ, 바람직하게는 7~15g/ℓ이고, 금속의 질산염 화합물이 30~500g/ℓ, 바람직하게는 50~150g/ℓ이고, 플루오르화수소산화합물이 플루오르 원소 농도로 1.0~5.0g/ℓ, 바람직하게는 2.0~3.0g/ℓ이고, 또 유기 환원제가 5~30g/ℓ, 바람직하게는 8~15g/ℓ이고, 그리고 필요에 따라서 배합되는 인산 화합물은 PO4의 경우 2.5~14.5g/ℓ, 바람직하게는 4~8g/ℓ이고, 실리카가 고형분비(실리카/총 고형분) 0.1이하, 바람직하게는 0.05이하이다.
고형성분의 농도가 3.5g/ℓ 이하인 수용성 아크릴산계 중합체는 필름 형성성이 부족한 반면 고형성분의 농도가 22.5g/ℓ 이상인 경우는 프라이머의 안정성에 나쁜 영향을 끼칠 가능성이 있다.
금속질산염화합물에 대해서는 그 농도가 30g/ℓ미만이면, 적합한 프라이머 성능의 확보에 필요한 1.0mM/m2 이상의 금속부착량을 얻기 위한 프라이머의 도포량이 증대하고, 새깅(sagging) 혹은 처리조의 건조 불균일 등에 의해 공업적으로 균일한 필름 두께를 얻기가 어려워진다. 반대로, 농도가 500g/ℓ를 초과하면 조(bath)의 안정성에 해를 끼칠 뿐만이 아니라, 소정 금속부착량을 확보하기 위한 프라이머의 도포량의 폭이 좁아져 조업의 불안정화를 초래한다.
5g/ℓ 미만 농도의 유기 환원제는 크롬계 프라이머에 도포하면, 환원능이 부족하여 6가의 크롬이 부분적으로 형성되며; 다른 프라이머에 도포하면, 폴리아크릴산의 과잉 카르복시기의 에스테르화에 위한 중성화반응이 불충분하게 진행되어 내식성의 저하를 가져온다. 반대로, 30g/ℓ 초과의 농도에서는, 반응하지 않고 남아있는 유기 환원제의 과잉분이 프라이머에 도포해야 할 코팅재의 정상 경화 반응을 방해한다.
또 필요에 따라 첨가되는 인산계 화합물에 대해서는 그 농도가 PO4로서 2.5g/ℓ보다 낮으면 예상했던 내공식성의 개선 효과가 발휘되지 않는다. 반면에, 14.5g/ℓ보다 높아지면 생성하는 프라이머 필름 내에 미반응의 인산이 잔류하고, 프라이머 필름의 내식성을 손상시키는 문제가 발생한다. 나아가 필요에 의해 실리카가 첨가될 경우, 고형분비[실리카/(총 고형분)]가 0.1을 초과하면 프라이머 필름 자체의 친수성이 개선되지만, 시간이 지남에 따라서 실리카 입자들이 결합하여 용액을 불안정하게 한다.
본 발명의 프라이머제의 제조방법은, 예를 들면, 다음과 같다:
① 수용성 아크릴산계 중합체 중에 필요에 따라 첨가되는 실리카를 균일하게 분산시킨 다음 유기환원제를 첨가한 수용액 A와, 금속질산염화합물과 필요에 따라 첨가되는 인산계 화합물과를 물에 용해시킨 수용액 B와를 각각 별개로 제조해 두고, 사용하기 직전에 두 수용액 A와 B를 섞어 사용하는 방법; ② 모든 성분들을 물에 용해시켜 단일 용액을 제조하는 방법; ③ 금속질산염화합물 이외의 다른 성분들을 사전에 물에 용해해 두고, 사용 직전에 금속 질산염을 첨가해 용해시키는 방법; ④ 사용 직전에 모든 성분을 물에 용해해 사용하는 방법 등을 들 수 있다.
본 발명의 프라이밍 단계에 있어서, 상기에 언급한 프라이머를 탈지된 알루미늄재의 표면에 처리하여 금속 부착량이 1.0mM/m2 이상, 바람직하게는 1.0~6.0mM/m2,,더욱 바람직하게는 1.0~3.0mM/m2이 되게 하고 프라이머를 베이킹 처리한다. 여기서 금속부착량은 알루미늄재 표면의 단위 면적에 부착된 금속의 무게를 금속의 원자무게로 나누어 계산된 것이다. 금속부착량이 1.0mM/m2 미만일 때는 종종 충분한 내식성이 얻어지지 않고, 비록 내식성의 관점에서 금속부착량의 최대 제한량은 없다하더라도, 5.0mM/m2를 초과할 경우는 코팅 필름의 접착성이 저해되므로 바람직하지 않다. 금속부착량은 프라이머내의 금속질산염화합물의 농도를 조절하거나 프라이머의 도포회수를 조정하거나 또는 이러한 방법들을 조합하여 쉽게 조절할 수 있다.
금속질산염화합물이 알루미늄 또는 지르코늄의 것일 경우, 특히, 질산알루미늄의 경우, 금속부착량은 바람직하게 1.5~3.0mM/m2, 더욱 바람직하게는 2.0~3.0mM/m2 이며, 이 만큼의 금속 부착량은 우수한 내식성을 나타내며, 수용성 코팅을 위한 프라이머에 사용될 때, 그러한 수용성 코팅의 임의의 종류의 필름의 수용성을 놀라울 정도로 개선시키는 결과를 낳는다.
프라이밍 단계에 있어서, 종래 알려진 다음의 방법 중 임의의 절차를 채택하여 수행할 수 있는데, 예를 들면, 롤 코팅이나 스프레이 코팅은 비교적 단순한 알루미늄재인 판재 및 프로파일(profile)에 적용하는 반면 브러싱(brushing), 딥 코팅(dip coating) 또는 스프레이 코팅(spray coating)은 비교적 복잡한 형태의 알루미늄재에 적용한다.
프라이밍 단계 이후에 행해지는 베이킹 처리는 일상적인 방법에 의해 행해질 수 있는데, 예를 들면, 100~300℃에서, 더욱 바람직하게는 150~280℃로 10초에서 30분 가량 가열한다. 가열온도가 100℃이하이면, 베이킹 처리와 환원 불용화반응이 충분히 일어나지 않고 프라이머 필름의 밀착성이 나빠진다. 반면, 가열온도가 300℃ 이상이면, 수용성 아크릴산계 중합체가 분해되고 가열시간에 따라 오염될 가능성이 있다.
특히, 최적의 베이킹 처리 온도 범위는 질산염화합물에 사용되는 금속의 종류에 따라서 다음과 같이 다양하다: 알루미늄은 140~300℃, 바람직하게는 140~280℃; 지르코늄은 140~260℃, 바람직하게는 140~250℃; 세륨은 100~290℃, 바람직하게는 160~290℃; 크롬은 120~300℃, 바람직하게는 160~290℃; 철은 100~140℃, 바람직하게는 100℃. 적합한 온도를 선택함으로써 프레스 성형 후에 친수성을 놀라 울 정도로 향상시킨다. 베이킹 처리를 위한 상기 온도 범위는 프레스 오일을 도포하고 가열에 의해 건조한 후의 친수성에 기초하여 선택된 것이며, 물에 100시간 동안 담근 후 5.5mm 지경의 물방울이 관측되는 온도범위가 바람직하다.
본 발명의 프라이밍 공정에서 알루미늄재의 표면에 형성되는 프라이머는 알루미늄재와 필름과의 경계에 플루오르화 알루미늄, 실리코플루오르화 알루미늄 등의 아주 얇은 층(제1층)이 형성되고, 그 제1층 위에 금속 화합물을 주체로 하는 비교적 두꺼운 무기질층(제2층)이 형성되고, 나아가 제2층 위에 필요에 따라 첨가되는 실리카 등을 함유하는 수지층이 최상층(제3층)으로써 형성되며 전체적으로 3층의 구조를 형성한다고 여겨진다.
본 발명의 코팅단계에 유용한 친수성 코팅재는 특정한 것은 아니며 수용성 셀룰로오스, 수용성 아크릴 중합체, 폴리비닐 알코올, 아크릴아미드, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐피롤리돈 및 아미드를 포함한다. 금속질산염을 함유하는 도포형 프라이머의 필름과 친수성 코팅재와 폴리비닐알코올 및 폴리에틸렌 글리콜을 함유하는 PVA/PEG계 친수성 코팅재 사이의 상호작용을 활용하여 고 친수성 피막을 형성한다는 관점에서 바람직하다.
상기한 PVA/PEG계 친수성 코팅재의 제형에 사용되는 폴리비닐알코올은 완전히 비누화된 형태로, 예를 들면, 비누화도는 97.5~99.5mol%이고 평균 중합도는 500~2,500이다. 이런 형태의 폴리비닐 알코올은 소량(5% 이하)의 알릴 글리시딜 에테르(allyl glycidyl ether)와 공중합하여 수산기들의 일부가 에폭시기로 대체된 그것의 변형을 포함하는데, 폴리비닐알콜 필름의 부착성을 개선하기 위한 폴리비닐 아세테이트를 갖는 Denacol EX-111(Nagasa Chemicals 사 제품)를 예로 들 수 있다. 한편, 폴리에틸렌글리콜의 평균 분자량은 1,000~20,000, 바람직하게는 4,000~11,000이다.
PVA/PEG계 친수성 코팅재에 있어서, PVA는 30~150g/ℓ, 바람직하게는 50~100g/ℓ이고, PEG는 3~40g/ℓ, 바람직하게는 5~20g/ℓ이다. 폴리비닐알코올이 30g/ℓ 미만일 때는 의도하는 친수성 확보를 위한 필름 두께를 얻을 수 없는 반면, 폴리비닐알코올이 150g/ℓ를 초과할 경우는 코팅재의 점성이 너무 커져서 코팅 작업성을 현저하게 저하시킨다. 반면에, 폴리에틸렌 글리콜이 3g/ℓ 미만일 경우, 금속질산염과 코팅재를 함유하는 코팅형 필름과의 상호작용에 의한 효과를 충분이 낳을 수 없는 반면, 폴리에틸렌 글리콜이 40g/ℓ를 초과할 경우 프라이머 필름의 밀착성이 약해진다.
상기에 언급한 PVA/PEG계 친수성 코팅재의 보관시 부패하는 것을 막기 위해서 방부제를 첨가하고, 유기 구리 화합물, 유기 요오드 화합물, 이미다졸(imidazoles), 이소시아졸린(isothiazolines), 피리디온(pyrithiones), 트리아진(triazines) 및 은 화합물에 기초한 항균성 작용 물질을 더 첨가할 수 있다. 게다가, 코팅 필름에 색을 입히기 위해 프탈로시아닌 안료를 첨가할 수 있다. 또한, 코팅작업시 작업성을 개선하기 위해 표면장력변경기를 도입하거나 도포작업시의 발포를 막기 위한 발포방지제를 첨가할 수 있다.
상기에 언급한 PVA/PEG계 친수성 코팅재를 제조함에 있어서, 폴리비닐알콜이 물에 거의 불용성이기 때문에 이를 다룰 수 있는 수단이 필요하다. 일상적인 방법은 상온에서 폴리비닐알콜을 물에 5~10분 정도 분산시키고, 분산액을 80~90℃의 온도에서 30~60분정도 가열하여 얻어진 결과 용액에 특정 농도가 얻어질 때까지 물을 첨가하고, 마지막으로 폴리에틸렌 글리콜을 폴리비닐알코올에 교반하며 첨가한다.
친수성 코팅재는 통상 롤 코터(roll coater)로 알루미늄재의 표면에 도포된다. 더 두꺼운 코팅 필름을 위해 자연-롤 코터를 채택하고 표면의 부드러운 마무리를 위해서 역-롤 코터를 채택한다. 코팅재의 중량을 엄격하게 조절해야 할 때는 때때로 눈금이 새겨진 그라비어 롤이 사용된다.
친수성 필름은 일반적으로 1㎛ 이하로 얇기 때문에 사용되는 고형분의 농도는 5~10%의 경우가 많고, 도포량으로서는 5~15g/m2의 범위가 많다.
친수성 코팅재는 프라이머-코팅된 알루미늄재의 양면에 롤 코터에 위해 도포되고 일반적으로 에어-플로테이션 오븐(air-flotation oven)에서 고온(200~300℃)으로 짧은 시간 동안 가열된다. 이 경우, 고온 공기는 알루미늄재의 양면의 반대 방향에서 10~30m/분의 속도로 불어온다.
본 발명의 PVA/PEG계 친수성 코팅재로부터 얻어진 필름은 현미경으로 검사할 경우 불규칙한 표면 구조를 갖고, 필름의 상층의 폴리에틸렌글리콜의 농도인 Bowden 마찰 상호계수가 바람직하게 적은 값인 0.1을 나타낸다.
본 발명에 의한 특정 금속의 질산염화합물을 함유하는 프라이머에 의해 형성된 필름은 좋은 내식성을 갖으며, 그러한 그럴 듯한 이유는 질산이온이 프라이머를 도포한 후 말려서 건조함에 의해 또는 친수성 코팅재를 베이킹 처리하는 과정에서 열분해를 겪고 물에 거의 불용성인 산화물 또는 수산화물로 변화하기 때문이다.
폴리비닐알코올과 폴리에틸렌 글리콜을 함유하는 PVA-PEG계 친수성 코팅재는 프레스 오일로 코팅하여 열로 가열하여 건조시킬 경우의 친수성과 물에 100시간 동안 담근 후의 친수성에 있어서 상기에 언급한 특정 금속의 질산염 화합물을 함유하는 프라이머에 의해 형성된 프라이머 필름에 도포될 때가 프라이머없이 탈지된 알루미늄재의 표면에 직접적으로 도포할 때보다 더 우수한 친수성을 나타낸다. 그 이유는 명확하지 않지만, 그럴 듯한 이유는 질산 이온의 분해시 생성되는 산성 기체가 폴리비닐알코올과 폴리에틸렌글리콜의 에스테르화 반응을 촉진시키고 폴리비닐알코올의 히드록시기에 결합된 강한 친수성의 폴리에틸렌글리콜은 필름의 표면을 덮고 동시에 필름 표면의 친수성기를 열과 프레스 오일로부터 보호한다.
본 발명에 의하면, 알루미늄재의 표면에 코팅재를 도포하기 전에 우수한 내식성을 갖으며 프라이밍을 수행할 수 있다.
이하, 실험예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
<실험예 1>
[프라이머의 제조]
수용성 아크릴산계 중합체로써 고형분 농도 25중량%을 함유하는 폴리아크릴산(Acumer 1510, 평균분자량 60,000, Rohm and Haas사의 제품명), 실리카로써 1차입자의 평균 입자직경 0.01㎛(Cab-O-Sil M-5, Cabot사의 제품명)을 갖는 실리카 분말과 유기 환원제로써 다가알코올의 글리세린을 사용하여 용액 A를 제조하고, 또 금속질산염화합물로서 표 1에 나타내는 질산 알루미늄[AlNA: Al(NO3)3·9H2O, 분자량 375]을 사용해, 플루오르화수소산 화합물로서 플루오르화수소산(약 46%)을 사용하고, 인산 화합물로써 오르토인산(100% H3PO4)을 사용해 용액 B를 제조하였다.
이들 용액 A 및 용액 B로 이루어지는 실험예 1의 각 성분 농도는 용액 A 및 용액 B와를 혼합했을 시에, 폴리아크릴산의 고형분 농도로 7.5g/ℓ, 플루오르화수소산은 플루오르 원소 농도로 2.5g/ℓ, 글리세린으로 10g/ℓ, 오르토인산의 PO4의 농도로 4.7g/ℓ, 실리카의 고형분비(실리카/총 고형분) 0.03, 질산알루미늄의 결정수를 포함하는 고형분 농도가 각각 30 g/ℓ, 60 g/ℓ 및 120g/ℓ가 되도록 3종의 비율로 배합되고 있다.
[친수성 코팅재의 제조]
폴리비닐알코올(PAV)로서 비누화도가 97.5mol~99.5mol%, 평균 중합도가 1,700의 것을 사용하고, 또 폴리에틸렌글리콜(PEG)로서 평균 분자량이 8,500의 것을 사용해 PVA 6중량%, PEG 1.2중량%dml 조성을 가지는 친수성 코팅재를 제조하였다.
[시험판의 제조]
알루미늄재(AA3102, 0.15mm×100mm×100mm)를 통상의 방법으로 탈지, 세정하고 상기에 언급한 용액 A 및 B를 혼합하여 세가지의 질산알루미늄 고형분 농도의 프라이머를 제조하였고, 각각의 프라이머를 제조한 바로 후에 탈지된 알루미늄재의 표면에 그라비어 롤로 도포하였다. 처리용액내의 코팅양은 알맞은 간격으로 홈이 새겨진 그라비어 롤을 선택함으로써 조절될 수 있고 실제 코팅량은 적외선 습도계를 사용하여 건조하기 전에 액체 필름의 수분을 측정함으로써 측정될 수 있다.
도포 후, 프라이머는 표 1에 나타낸 온도의 열기 오븐에서 15초 동안 베이킹 처리하여 필름에의 금속 부착량(Al)을 표 1에 나타낸 각각의 3개의 수준으로 조절하면서 프라이머 필름이 알루미늄재의 표면에 형성되도록 한다.
상기 친수성 코팅재는 특정 온도에서 베이킹 처리되어 특정 금속 부착량(Al)을 함유하는 프라이머 필름에 롤 코팅법으로 도포되고 실험예 1의 시험판을 제조하기 위해 열기 오븐에서 240℃의 온도에서 15초 동안 베이킹 처리한다. 각각의 시험판은 프라이머 필름이 형성된 알루미늄재와 두께 0.8~1.0㎛의 친수성 필름으로 구성되었다.
이렇게 제조된 실험예 1의 각각의 시험판은 더 이상의 처리를 하지 않고 초기 친수성을 측정하고, 프레스 오일로 코팅하고 가열하여 건조시켜서 친수성과 외관을 검사하고 나서(프레스 오일로 코팅한 후의 친수성과 외관) 물에서 100시간 동안 더 담근 후 친수성을 측정한다(물에 담근 후의 친수성).
각각의 시험판의 초기 친수성은 다음과 같이 측정되었다: 친수 필름을 수평으로 놓고, 10㎕의 탈이온수를 마이크로피펫으로 필름의 표면에 부드럽게 떨어뜨려 그 물방울을 30초 동안 두고, 물방울의 장축과 단축을 측정하여 측정된 값의 평균에 기초하여 친수성을 측정하였다.
프레스 오일로 코팅한 후의 친수성은 시험판을 휘발성 프레스 오일[DN Punch Oil AF2C, Idemitsu Kosan 사 제품]로 코팅하고, 180℃에서 3분 동안 건조한 후, 초기 친수성 측정을 위한 절차와 같은 방법을 행하여 측정하였다.
물에 담근 후의 친수성은 건조, 프레스 오일 코팅된 시험판을 흐르는 탈이온수에 상온에서 100시간 동안 담근 후 건조하여, 초기 친수성 측정을 위한 절차와 같은 방법을 행하여 측정하였다.
시험판에 대한 각각의 초기 친수성, 프레스 오일로 코팅한 후의 친수성 및 물에 담근 후의 친수성을 측정함에 있어서, 물방울 직경이 5.5mm 이상일 경우(접촉각도는 대략 30°) 시험판이 친수성이라고 판단하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
표 1의 결과를 프라이머 필름의 베이킹 처리온도와 물방울 직경간의 관계로 도 1에서 도 3까지 그래프로 나타내었다. 도 1, 도 2 및 도 3의 금속부착량(Al)은 각각 0.5mM/m2,1.0mM/m2 및 2.0mM/m2 이다.
베이킹처리 온도 (℃) 금속(Al) 부착량: 0.5mM/m2 금속(Al) 부착량: 1.0mM/m2 금속(Al) 부착량: 2.0mM/m2
친수성: 물방울 직경(mmø) 도포 후 외관 친수성: 물방울 직경(mmø) 도포 후 외관 친수성: 물방울 직경(mmø) 도포 후 외관
초기 도포 후 물에 담근 후 초기 도포 후 물에 담근 후 초기 도포 후 물에 담근 후
100 9.5 5.6 5.4 담백색 9.1 6.1 4.7 담백색 7.8 6.5 4.6 담황색
120 9.8 5.8 5.4 10.0 6.9 5.1 반투명 8.0 6.5 4.3
140 9.8 5.9 5.5 백색 9.6 7.9 6.0 투명 8.5 6.2 4.8 투명
160 9.9 5.8 5.5 9.6 8.0 5.9 9.4 7.7 5.3
180 9.8 5.8 5.4 9.9 6.8 5.4 9.5 8.4 7.2
200 9.8 6.1 5.4 9.6 7.4 5.7 9.6 8.3 7.7
210 9.5 5.7 5.2 9.6 7.8 5.8 9.5 7.6 7.9
220 9.4 5.6 5.0 9.6 7.6 5.9 9.5 7.7 7.7
230 9.5 6.0 5.0 9.8 7.3 5.4 9.5 8.0 7.4
240 9.5 6.1 5.0 9.8 7.4 5.5 9.4 8.0 8.1
250 9.5 5.5 5.1 9.6 7.4 5.3 9.8 7.9 8.2
260 9.6 5.8 5.0 9.6 6.0 5.3 백색 9.8 8.2 7.6
270 9.3 5.5 5.0 9.3 6.3 5.4 9.4 8.3 8.3
280 9.3 5.5 5.0 9.5 6.3 5.3 9.5 8.5 7.7
290 9.3 5.7 5.3 9.6 5.9 5.0 9.6 8.1 5.3
300 9.5 5.7 5.0 9.5 6.1 5.1 9.6 7.1 5.3 담백색
(주) 프라이밍을 하지 않음(초기 물방울 직경:9.5mmø; 프레스오일 도포 후 물방울 직경: 6.0mmø; 프레스 오일 도포 후 외관: 백색
실험예 2
금속질산염 화합물로써 질산알루미늄 대신에 옥시질산 지르코늄[ZrNA: ZrO(NO3)2·2H2O, 분자량 267]을 사용하고, 옥시질산 지르코늄의 결정수를 포함하는 고형분 농도가 각각 43g/ℓ 및 87g/ℓ의 2종의 프라이머를 제조하고, 금속(Zr) 부착량이 1.0mM/m2 과 2.0mM/m2의 2종류의 프라이머 필름을 형성한 이외는 상기 실험예 1과 동일하게 하고, 친수성 처리를 행하였다.
실험예 2에 제조된 각각의 시험판들에 대해 초기 친수성, 프레스 오일로 코팅한 후의 친수성과 외관 및 물에 담근 후의 친수성을 시험하였다. 그 결과는 표 2에 나타내었다.
표 2의 결과를 실험예 1과 같이 도 4와 도 5에 그래프로 나타내었다.
베이킹 처리 온도 (℃) 금속(Al) 부착량: 1.0mM/m2 금속(Al) 부착량: 2.0mM/m2
친수성: 물방울 직경(mmø) 도포 후 외관 친수성: 물방울 직경(mmø) 도포 후 외관
초기 도포 후 물에 담근 후 초기 도포 후 물에 담근 후
100 9.8 5.8 5.5 담백색 8.0 6.8 5.6 담황색
120 10.0 6.1 5.4 8.4 6.6 5.5
140 9.9 7.2 5.3 9.6 7.6 8.4 투명
160 9.6 7.5 5.3 반투명 9.9 7.5 7.8
180 9.6 7.6 5.5 9.3 7.9 7.5
200 9.5 7.7 5.4 9.3 8.0 7.3
210 9.8 4.1 5.0 백색 9.5 7.6 6.2
220 9.8 5.8 5.1 9.4 7.2 6.2
230 9.6 6.0 5.1 9.5 8.0 6.8
240 9.6 6.2 5.1 9.3 8.2 6.9
250 9.5 6.0 5.3 9.6 7.8 7.0
260 9.8 6.0 5.2 9.5 7.8 6.1
270 9.8 5.8 5.2 9.9 5.9 5.1 백색
280 9.6 5.8 5.0 9.6 6.3 5.5
290 9.5 5.6 5.0 9.6 6.4 5.1
300 9.6 5.7 5.5 9.8 6.0 5.0
(주) 프라이밍 하지 않음(표 1과 동일)
실험예 3
금속의 질산염 화합물로써 질산알루미늄을 대신하여 질산 세륨[CeNA: Ce(NO3)3·6H2O, 분자량 434], 질산 철[FeNA: Fe(NO3)3·9H2O, 분자량 404] 및 질산 크롬[CrNA: Cr(NO3)3·9H2O, 분자량 400]을 사용하고, 질산 세륨의 결정수를 포함하는 고형분 농도가 73g/ℓ, 질산 철의 결정수를 포함하는 고형분 농도가 63g/ℓ, 질산 크롬의 결정수를 포함하는 고형분 농도가 67g/ℓ의 3종의 프라이머를 제조하고, 금속(Ce) 부착량이 1.0mM/m2, 금속(Fe) 부착량이 1.1mM/m2 및 금속(Cr) 부착량이 1.0mM/m2 의 3종류의 프라이머 필름을 형성한 이외는 상기 실험예 1과 동일하게 하여 친수성 처리를 행하였다.
실험예 3에 제조된 각각의 시험판들에 대해 초기 친수성, 프레스 오일로 코팅한 후의 친수성과 외관 및 물에 담근 후의 친수성을 시험하였다. 그 결과는 표 3에 나타내었다.
베이킹 처리 온도 (℃) 금속(Ce) 부착량: 1.0mM/m2 금속(Fe) 부착량: 1.1mM/m2 금속(Cr) 부착량: 1.0mM/m2
친수성: 물방울 직경(mmø) 도포 후 외관 친수성: 물방울 직경(mmø) 도포 후 외관 친수성: 물방울 직경(mmø) 도포 후 외관
초기 도포 후 물에 담근 후 초기 도포 후 물에 담근 후 초기 도포 후 물에 담근 후
100 10.6 10.1 6.4 반투명 10.3 7.4 5.7 투명 6.0 5.9 5.7 담백색
120 9.6 9.3 5.0 투명 9.6 5.8 5.1 백색 10.1 8.3 6.1 투명
140 9.4 8.0 6.2 9.4 5.6 5.0 10.0 8.1 10.4
160 9.6 8.3 5.8 9.3 6.5 5.3 10.0 8.3 8.8
180 10.3 8.8 6.3 9.5 6.2 5.3 9.9 9.0 9.8
200 10.8 9.2 6.3 9.6 6.0 5.5 10.2 8.6 9.0
210 9.3 9.3 6.0 10.3 5.7 5.4 10.0 7.9 9.8
220 10.5 8.6 5.6 9.9 5.5 5.3 10.2 8.8 11.8
230 10.5 8.5 8.0 10.0 5.5 5.3 10.2 9.2 11.3
240 10.6 9.1 7.8 10.0 5.5 5.3 10.1 8.9 9.3
250 10.5 8.8 7.0 10.0 5.5 5.3 10.0 9.0 9.6
260 11.0 8.8 8.7 9.9 5.5 5.2 9.9 9.4 8.9
270 10.5 9.0 8.5 10.1 5.6 5.1 10.0 9.2 9.6
280 10.6 8.1 8.7 9.8 5.4 5.1 10.0 9.2 9.2
290 10.4 7.7 7.1 9.0 5.4 5.0 10.1 8.6 10.4
300 10.6 6.0 5.3 담백색 9.5 5.7 5.1 9.9 9.4 8.0
(주) 프라이밍을 하지 않음(표 1과 동일)
이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 알루미늄재의 친수성 처리 방법에 의한 프라이머 및 친수성 코팅재로, 프레스 성형 후, 표면에 뛰어난 친수성 필름을 갖는 알루미늄재를 제공할 수 있다.

Claims (13)

  1. 알루미늄재의 표면에 알루미늄, 지르코늄, 세륨, 크롬 및 철에서 선택된 금속의 질산염 화합물을 함유하는 프라이머를 금속부착량이 1.0mM/m2이상이 되도록 도포한 후 소정 온도에서 베이킹 처리하여 프라이머 필름을 형성시키는 프라이밍 공정과, 상기 프라이밍 단계에서 형성된 프라이머 필름에 친수성 코팅재를 도포한 후 소정 온도에서 베이킹 처리하여 친수성 필름을 형성시키는 코팅 공정을 포함하는 것을 특징으로 알루미늄재의 친수성 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프라이머는 금속의 질산염 화합물을 30~500g/ℓ의 범위로 함유하는 것을 특징으로 하는 알루미늄재의 친수성 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프라이머는 고형분 농도로 3.5~22.5g/ℓ의 수용성 아크릴산계 중합체, 플루오르 원소 농도로 1.0~5.0g/ℓ의 플루오르화수소산화합물 및 5~30g/ℓ의 유기 환원제를 함유하는 것을 특징으로 하는 알루미늄재의 친수성 처리 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프라이머는 인산 화합물을 PO4로서 2.5~14.5g/ℓ의 범위로 함유함을 특징으로 하는 알루미늄재의 친수성 처리 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프라이머는 실리카를 고형분비[실리카/총 고형분]로 0.1이하의 범위로 함유함을 특징으로 하는 알루미늄재의 친수성 처리 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프라이밍 공정에서의 베이킹 처리에 있어서의 처리온도가 질산염 화합물의 금속이 알루미늄의 경우는 160~280℃, 지르코늄의 경우는 140~260℃, 세륨의 경우는 100~290℃, 크롬의 경우는 120~300℃ 및 철의 경우는 100~140℃인 것을 특징으로 하는 알루미늄재의 친수성 처리 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 친수성 코팅재가 폴리비닐알콜(PVA)과 폴리에틸렌글리콜(PEG)를 함유하는 PVA/PEG계 친수성 코팅재인 것을 특징으로 하는 알루미늄재의 친수성 처리 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 폴리비닐알콜(PVA) 30~150g/ℓ와 폴리에틸렌글리콜(PEG) 3~40g/ℓ를 함유하는 PVA/PEG계 친수성 코팅재로부터 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루미늄재의 친수성 처리에 사용되는 친수성 코팅재.
  12. 제11항에 있어서, 상기 폴리비닐알콜은 그 평균중합도 500~2,500의 완전 비누화된 형태인 것을 특징으로 하는 친수성 코팅재.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 폴리에틸렌글리콜은 그 중량 평균분자량이 1,000~20,000인 것을 특징으로 하는 친수성 코팅재.
KR1020000008450A 1999-02-26 2000-02-22 알루미늄재의 친수성 처리방법 및 그 프라이머 및 친수성코팅재 KR100669629B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05174899A JP3373802B2 (ja) 1999-02-26 1999-02-26 アルミニウム材の親水性処理方法及びその下地処理剤並びに親水性塗料
JP11-51748 1999-02-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000058135A KR20000058135A (ko) 2000-09-25
KR100669629B1 true KR100669629B1 (ko) 2007-01-15

Family

ID=12895563

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000008450A KR100669629B1 (ko) 1999-02-26 2000-02-22 알루미늄재의 친수성 처리방법 및 그 프라이머 및 친수성코팅재

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6338876B1 (ko)
JP (1) JP3373802B2 (ko)
KR (1) KR100669629B1 (ko)
CN (1) CN1163311C (ko)
MY (1) MY118660A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220003323A (ko) 2020-07-01 2022-01-10 주식회사 노아닉스 듀얼코팅을 위한 친수성 코팅조성물 및 이를 이용한 친수성 코팅방법
KR20220003324A (ko) 2020-07-01 2022-01-10 주식회사 노아닉스 이중층 코팅을 위한 친수성 코팅조성물 및 이를 이용한 친수성 코팅방법

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3373801B2 (ja) * 1999-02-26 2003-02-04 日本軽金属株式会社 アルミニウム材の下地処理方法及び下地処理剤
JP2002161377A (ja) * 2000-11-20 2002-06-04 Mitsubishi Alum Co Ltd ノンクロメート塗布型下地層を有する熱交換器用フィン材およびそれを備えた熱交換器
KR100406630B1 (ko) * 2001-03-13 2003-11-20 엘지전자 주식회사 데모용 데이터의 기록 및 재생방법과, 그에 따른 기록매체
US7294211B2 (en) * 2002-01-04 2007-11-13 University Of Dayton Non-toxic corrosion-protection conversion coats based on cobalt
WO2003060019A1 (en) 2002-01-04 2003-07-24 University Of Dayton Non-toxic corrosion protection pigments based on cobalt
JP4601967B2 (ja) * 2004-01-16 2010-12-22 電気化学工業株式会社 プライマー組成物、プライマー、及びそれを用いたプライマー処理方法
US20060091123A1 (en) * 2004-10-28 2006-05-04 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Method for hydrophilic treatment of a surface of a material
EP2047981B1 (en) * 2007-09-20 2010-11-03 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Aluminum alloy material having an excellent sea water corrosion resistance and plate heat exchanger
JP5160981B2 (ja) * 2008-07-10 2013-03-13 株式会社神戸製鋼所 耐食性に優れたアルミニウム合金材およびプレート式熱交換器
CN101655334A (zh) * 2009-09-07 2010-02-24 浙江正理生能科技有限公司 空气源热泵热水器中蒸发器用纳米亲水膜及其制作方法
US20110070429A1 (en) * 2009-09-18 2011-03-24 Thomas H. Rochester Corrosion-resistant coating for active metals
JP2012087213A (ja) * 2010-10-19 2012-05-10 Nippon Parkerizing Co Ltd 金属材用親水性皮膜、親水化処理剤、及び親水化処理方法
CN103555114B (zh) * 2013-10-25 2017-05-10 广州慧谷化学有限公司 一种用于空调平行流热交换器亲水化处理的涂料组合物
MY198391A (en) * 2016-07-26 2023-08-28 Alcom Nikkei Specialty Coatings Sdn Bhd Organic Hydrophilic Coating Composition and Hydrophilic Film for Aluminum Material for a Heat Exchanger
CN109929376A (zh) * 2017-12-15 2019-06-25 上海丰野表面处理剂有限公司 一种自润滑亲水涂料、其制备方法及应用
KR102106874B1 (ko) * 2018-09-07 2020-05-06 엘지전자 주식회사 열교환 시스템
CN114739206A (zh) * 2021-01-08 2022-07-12 杭州三花研究院有限公司 换热器及其制备方法
CN115900422A (zh) * 2021-08-27 2023-04-04 杭州三花研究院有限公司 换热器的处理方法和换热器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55115975A (en) * 1979-02-27 1980-09-06 Rasa Kogyo Kk Surface treating method of aluminum or aluminum alloy
JPS6144940A (ja) * 1984-08-09 1986-03-04 Kuraray Co Ltd ポリビニルアルコ−ル系皮膜
JPS6210280A (ja) * 1985-07-05 1987-01-19 Nippon Light Metal Co Ltd アルミニウム材用耐食親水性皮膜処理剤
JPH06115908A (ja) * 1992-09-28 1994-04-26 Mitsubishi Materials Corp サーミスタ薄膜の形成方法
KR19980033026A (ko) * 1996-10-21 1998-07-25 후지이 히로시 아크릴수지함유 금속표면처리 조성물, 처리방법 및 처리금속재료
KR20000058134A (ko) * 1999-02-26 2000-09-25 알콤 닉케이 스페셜티 코팅 에쓰디엔. 비에이치디. 알루미늄재의 프라이밍방법 및 프라이머

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3392008B2 (ja) * 1996-10-30 2003-03-31 日本表面化学株式会社 金属の保護皮膜形成処理剤と処理方法
JPH0381139A (ja) * 1989-08-24 1991-04-05 Showa Alum Corp 熱交換器用アルミニウム・フィン材
JPH06248232A (ja) * 1993-02-23 1994-09-06 Nippon Parkerizing Co Ltd 熱交換器用アルカリ珪酸塩系親水性皮膜の下地処理剤

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55115975A (en) * 1979-02-27 1980-09-06 Rasa Kogyo Kk Surface treating method of aluminum or aluminum alloy
JPS6144940A (ja) * 1984-08-09 1986-03-04 Kuraray Co Ltd ポリビニルアルコ−ル系皮膜
JPS6210280A (ja) * 1985-07-05 1987-01-19 Nippon Light Metal Co Ltd アルミニウム材用耐食親水性皮膜処理剤
JPH06115908A (ja) * 1992-09-28 1994-04-26 Mitsubishi Materials Corp サーミスタ薄膜の形成方法
KR19980033026A (ko) * 1996-10-21 1998-07-25 후지이 히로시 아크릴수지함유 금속표면처리 조성물, 처리방법 및 처리금속재료
KR20000058134A (ko) * 1999-02-26 2000-09-25 알콤 닉케이 스페셜티 코팅 에쓰디엔. 비에이치디. 알루미늄재의 프라이밍방법 및 프라이머

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220003323A (ko) 2020-07-01 2022-01-10 주식회사 노아닉스 듀얼코팅을 위한 친수성 코팅조성물 및 이를 이용한 친수성 코팅방법
KR20220003324A (ko) 2020-07-01 2022-01-10 주식회사 노아닉스 이중층 코팅을 위한 친수성 코팅조성물 및 이를 이용한 친수성 코팅방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP3373802B2 (ja) 2003-02-04
CN1267571A (zh) 2000-09-27
KR20000058135A (ko) 2000-09-25
CN1163311C (zh) 2004-08-25
JP2000248381A (ja) 2000-09-12
US6338876B1 (en) 2002-01-15
MY118660A (en) 2004-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100669629B1 (ko) 알루미늄재의 친수성 처리방법 및 그 프라이머 및 친수성코팅재
JP4008620B2 (ja) アルミニウム合金製熱交換器
US5905105A (en) Method and composition for treating metal surfaces including dispersed silica
EP0911427B1 (en) Process for surface-treating an aluminium-containing metal
JP3802559B2 (ja) アルミニウム表面の非磨耗性で、耐食性の親水性被覆、その被覆方法並びに被覆物
JP7447245B2 (ja) 優れた耐黒変性及び耐アルカリ性を付与する三元系溶融亜鉛合金めっき鋼板用表面処理組成物、これを用いて表面処理された三元系溶融亜鉛合金めっき鋼板及びその製造方法
JP5075321B2 (ja) 金属表面の水系処理薬剤
MX2007012675A (es) Proceso para el revestimiento de componentes metalicos con una composicion organica acuosa.
KR20010043959A (ko) 수성 금속재료 표면처리제
CN1210441C (zh) 水基金属表面处理剂及用其处理的金属材料
JP4035251B2 (ja) 表面親水性を有する基材及びその製造方法
KR101182373B1 (ko) 금속표면처리용 조성물 및 이의 제조방법
KR20020084817A (ko) 금속표면 처리제, 금속표면 처리방법 및 표면처리 금속재료
KR100669628B1 (ko) 알루미늄재의 프라이밍방법 및 프라이머
JPH0347570A (ja) アルミニウムフインコイル材の親水化処理方法
JPH1183384A (ja) 熱交換器用プレコートフィン材
KR101751453B1 (ko) 마그네슘 및 마그네슘 합금용 알칼리 화성처리 조성물 및 이를 이용한 마그네슘 및 마그네슘 합금 소재의 표면 처리방법
JPH0833867A (ja) キャップ用アルミニウム薄板の表面処理方法
JPH02103133A (ja) 熱交換器用アルミニウムフイン材
JPH1180973A (ja) アルミニウムまたはアルミニウム合金用クロメート系表面処理剤および表面処理方法
JP3619001B2 (ja) アルミニウムプレコートフィン材およびその製造方法
JP6215990B2 (ja) アルミニウム製フィン材
JPH07316443A (ja) 水性樹脂組成物
JPH11218397A (ja) 耐汚染性が優れた熱交換器用表面処理フィン材及びその製造方法
JPS63213681A (ja) アルミニウムの親水性処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee