KR100727181B1 - 자동차 에어컨디셔너 증발기용 친수 항균재 조성물 - Google Patents

자동차 에어컨디셔너 증발기용 친수 항균재 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 에어컨디셔너 증발기용 친수 항균재 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분자량이 4000 ∼ 8000 범위의 고분자량의 친수성 유기 고분자, 평활재, 항균제 및 이온제거수를 일정 성분비로 함유한 나노 입자크기의 코팅재 조성물을 제조하여, 친수, 항균이 우수할 뿐만 아니라 특히, 종래의 코팅재에 비해 분해속도가 현저히 저하되어 내구성이 월등하게 향상된 자동차 에어컨디셔너 증발기용 친수 항균제 조성물에 관한 것이다.
고분자량의 친수성 유기 고분자, 평활재, 항균제, 이온제거수, 조성물

Description

자동차 에어컨디셔너 증발기용 친수 항균재 조성물{Aqueous antibacterial composition for automobiles air conditioner evaporator}
도 1은 본 발명의 자동차 에어컨디셔너 증발기용 친수 항균재 조성물의 성분의 작용 모식도를 나타낸 것이다.
도 2는 종래 자동차 에어컨디셔너 증발기용 친수 항균재 조성물의 입자크기에 따른 모식도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 자동차 에어컨디셔너 증발기용 친수 항균재 조성물의 입자크기에 따른 모식도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 자동차 에어컨디셔너 증발기용 친수 항균재 조성물의 친수성 시험 중 초기접촉각 측정방법의 모식도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 자동차 에어컨디셔너 증발기용 친수 항균재 조성물의 내구접촉각 측정방법의 모식도를 나타낸 것이다.
본 발명은 자동차 에어컨디셔너 증발기용 친수 항균재 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분자량이 4000 ∼ 8000 범위의 고분자량의 친수성 유기 고분자, 평활재, 항균제 및 이온제거수를 일정 성분비로 함유한 나노 입자크기의 코팅재 조성물을 제조하여, 친수, 항균이 우수할 뿐만 아니라 특히, 종래의 코팅재에 비해 분해속도가 현저히 저하되어 내구성이 월등하게 향상된 자동차 에어컨디셔너 증발기용 친수 항균제 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 실내 공기를 쾌적하게 조성하기 위한 난방장치와 냉방장치가 구비되어 있다. 특히, 냉방장치는 온도, 풍속, 습도를 제어하여 자동차의 실내를 쾌적하게 조성하는 에어컨디셔너가 대표적이다.
이러한 에어컨디셔너는 크게 세가지 타입의 유닛으로 구성되는데 각각 블로워(BLOWER), 증발기(EVAPORATOR), 히터유닛으로 지칭된다.
먼저, 블로워 유닛은 실내공기 또는 외부공기를 모터의 힘에 의해 실내로 송풍하는 기능을 하며, 그 속도가 3단계, 4단계로 조절이 가능하다.
증발기용 유닛은 엔진의 구동에 의한 벨트의 힘으로 콤프레셔를 통한 냉매를 압축, 팽창하는 과정을 거치게 하고 이와 같은 과정을 거친 차가운 냉매를 순환시키며, 블로워의 힘에 의해 송풍된 공기를 증발기를 통과시켜 변환된 찬공기를 실내로 통풍하도록 하는 구조를 말한다.
히터 유닛은 엔진의 냉각수 라인과 함께 연결되어 엔진이 더워지면 냉각수의 수온이 상승되고 냉각수는 항상 펌프에 의해 순환되기 때문에 엔진이 구동되는 동안은 항시 데워져 공기의 흐름통로 조작에 따라 따뜻한 공기를 차량의 실내로 송풍 할 수 있게 한다.
이상의 종래의 유닛 구조로 냉방장치를 형성시킨 자동차는 에어컨디셔너를 가동시 악취의 유입은 블로워에서 송풍한 모든 공기는 증발기를 통과하는 특성 때문이며, 증발기는 차가워진 냉매 튜브나 냉각핀에 접촉되면 공기온도가 급격히 강하되면 온도가 급격히 하강되어 포화수증기압이 낮아지게 되고 그에 따라 공기중에 포함된 수증기가 액화된 응축수 때문에 가동중 항상 습윤되어 있는 상태이고 곰팡이 및 세균의 생장에 적합한 장소로 제공되는 실정이라 할 수 있다.
이 응축수는 에어컨 증발기가 소형화, 최적화되면서 방열핀이 조밀한 핀 간격을 갖고 고풍량을 요구하면서 통풍저항이 증대되고 결로된 물방울이 급기야 비산되는 현상이 있고, 외부의 이물질 즉 먼지, 곰팡이, 세균 등에 의해 오염된 증발기를 통과한 공기가 차내로 송풍되면 자동차에 탑승한 승객에게 호흡기 질환을 유발하거나 심한 불쾌감을 준다.
종래에는 이를 해소하기 위하여 압축가스에 의한 에어로졸형 살균제를 사용하거나 증발기에 친수-항균 코팅처리를 하였다.
에어로졸 살균제의 경우 외부 유입구를 통해 분사하여 블로어르 통해야 하므로 블로어 및 통로에 흡착되어 증발기까지 도달하지 못하며 그 효과를 기대할 수 없고 살균 성능 또한 미흡하다. 또한, 향료에 의한 마스킹으로 일시적으로 악취는 가리워지나 근원적으로 악취의 원인을 제거하는 것이 아니며 그 효과가 오래가지 못한다. 일반적으로 에어로졸형 살균탈취제는 에틸알콜에 유기계 살균제와 향료, 소취제가 배합되며 내압관에 압축가스를 충전하여 사용하며, 증발기의 세정 및 증발기에 대해 깊숙한 침투가 불가능하여 먼지 등이 제거되지 않기 때문에 곰팡이나 세균의 서식이 계속 유지되기 쉽다.
증발기에 친수-항균제를 코팅하는 경우에는 친수-항균제로 규산염 등의 무기계 친수 입자와 유기계 바인더로 이루어져 있으나, 실리카 입자가 커 치밀하지 못하기 때문에 사용시 쉽게 코팅층의 크랙을 박리시켜 코팅층의 박리를 촉진하고 실리카 입자 주위로 냄새입자나 세균, 곰팡이 입자가 서식할 수 있는 형상을 제공해 주고 실리카는 자체냄새인 시멘트 냄새를 나게 하기 때문에 운전자로부터 불쾌감을 주기도 한다. 또한 유기 친수 항균재 바인더 중 친수기인 OH-, H+가 물과 반응하여 분해 기화됨으로 인해 결국 코팅층은 없어지고 증발기 소재는 알루미늄이 노출되게 된다. 즉, 코팅층의 내구성능이 자동차 출고 후 1 ∼ 2년 정도면 없어지게 되는 것이 현실이다. 이런 특성 분석은 친수 내구시험을 통하여 분석이 가능한데, 초기에는 친수 접촉각이 1 ∼ 8도 이내이나 내구시험 후 접촉각은 보통 40 도 이상을 나타내므로 항균성과 악취도 친수 항균재가 없기 때문에 나빠지며 에어컨 성능도 떨어지는 문제가 있다.
이에 본 발명자는 친수, 항균 특성 및 내구성을 동시에 가진 항균재를 개발하기 위하여 연구 노력하였으며, 그 결과 특정의 분자량이 4000 ∼ 8000 범위의 고분자량의 친수성 유기 고분자, 평활재, 항균제, 계면 활성재 및 이온제거수를 함유하는 나노 입자크기의 코팅재 조성물을 제조하여, 상기 고분자량의 친수성 유기 고 분자의 친수 관응기와 가교기의 중합도를 향상시키고, 조성물의 입자를 나노 크기로 극 미세화함으로써 단위면적당 입자수를 많게 하여 코팅층의 분해속도가 지연된다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명은 친수, 항균의 내구 특성을 향상시킨 자동차 에어컨디셔너 증발기용 친수 항균재 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 분자량이 4,000 ∼ 8,000인 친수성 유기 고분자로 폴리비닐알콜 10 ∼ 15중량%, 디에틸렌글리콜 5 ∼ 8 중량%, 폴리에틸렌글리콜 3 ∼ 5 중량%, 평활제로 디에틸옥탄디올 1 ∼ 3 중량%, 항균재로 아세트알데히드 1 ∼ 2 중량%와 입자크기가 2 ×10-12 ∼ 9 ×10-12 m인 Ti(OH)X(PO4)Y-ZnO화합물(이때, X는 2 ∼ 4 정수이고, Y는 1 ∼ 4 정수이다) 7 ∼ 10 중량% 및 이온제거수 64 ∼ 70 중량%를 포함하여 이루어진 자동차 에어컨디셔너 증발기용 친수 항균재 조성물에 그 특징이 있다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 자동차 에어컨디셔너의 친수 및 항균 효과를 가지는 코팅 조성물에 관한 것으로, 종래의 코팅 조성물의 내구성 저하 및 자체의 냄새로 인한 불쾌감을 개선시키면서 항균 효과를 발현하기 위하여 특정의 친수성 고분자, 평활재, 항균재, 계면 활성재 및 이온제거수를 일정비로 혼합 사용한다.
본 발명의 자동차 에어컨디셔너 증발기용 친수 항균재 조성물을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 내구성 향상을 향상시키고, 코팅재 자체의 냄새를 제거하기 위하여 분자량이 4000 ∼ 8000인 친수성 유기고분자를 선택 사용하여 친수 관능기와 가교기의 중합도를 향상시켰으며, 입자의 크기를 5 ×10-9 ∼ 9 ×10-9 m의 나노크기로 극 미세화시켜 단위 면적당 입자수를 증가시킴으로써, 친수기나 항균성 소재가 분해되어 없어지는 속도를 지연시켰다. 본 발명에서는 친수성 유기 고분자로 폴리비닐알콜 10 ∼ 15 중량%, 디에틸렌글리콜 5 ∼ 8 중량%, 폴리에틸렌글리콜 3 ∼ 5 중량%을 혼합사용한다. 상기 폴리비닐알콜의 사용량이 10 중량% 미만이면 초기 및 내구 친수성이 떨어지고 15 중량% 초과하는 경우에는 항균성이나 기타 코팅 균일성 등이 상대적으로 떨어지는 문제가 있으며, 디에틸렌글리콜의 사용량이 5 중량% 미만이면 폴리비닐 알코올의 친수 보조 재로서의 성능이 미미하며 8 중량%를 초과하는 경우에는 역시 항균성과 코팅 균일성이 약해질 수 있는 문제가 있으며, 폴리에틸렌글리콜의 사용량이 3 중량% 미만이면 폴리비닐알콜과 중합도가 약할 수 있으며 5 중량%를 초과하는 경우에는 필요 이상으로 넣어 타 특성을 약하게 하는 문제가 있다.
일반적인 코팅 조성물의 평활성을 향상시킨 목적으로 통상의 화합물을 첨가 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 디에틸옥탄디올을 선택 사용한다. 상기 평활재 또는 계면 활성재로 1 ∼ 3중량% 사용하며, 사용량이 1 중량% 미만으로 소량 사 용하면 그 효과가 미미하며, 3 중량%를 초과하는 경우에는 코팅시 거품이 나는 문제가 있어 상기 범위로 제한하였다.
항균성 부여를 위한 목적으로 항균재를 첨가 사용하는데 당 분야에서 통상적으로 사용되고 있는 유기 항균재 중 항곰팡이, 항세균 특성을 갖는 아세트알데히드와 입자크기가 2 ×10-12 ∼ 9 ×10-12 m인 Ti(OH)X(PO4)Y-ZnO 화합물(이때, X는 2 ∼ 4 정수이고, Y는 1 ∼ 4 정수이다) 을 선택 사용한다.
상기 Ti(OH)X(PO4)Y-ZnO 화합물은 상기 항균재는 공기중의 산소(O2)나 물(H2O)과 접촉하면 표면반응이 일어나 2가의 활성산소가 발생되고 이 산소는 불안정하여 전자를 받는 환원 반응이 일어나고 또한 활성산소 반응에서 과산화 수소가 발생시킨다. 이 과산화 수소는 강력한 산화반응을 하는 수산화 Radical(OH-)로 되어 유기물을 분해하여 곰팡이, 세균을 없애는 작용을 하게된다. 또한 친수성을 갖는 특성을 갖는 본 화합물 입자를 극 미세 Pico 입자로 미세화 하여 항균 친수 내구성을 더 가일층 향상시키는 특성을 갖는 것으로 본 발명에서는 아세트알데히드와, Ti(OH)X(PO4)Y-ZnO 화합물이 혼합 첨가한 항균재를 사용한다. 상기 아세트알데히드는 1 ∼ 2 중량% 사용하며, 사용량이 1 중량% 미만이면 항균성이 약하고 2 중량%를 초과하는 경우에는 인체에 영향을 줄 수 있는 독성을 갖을 수 있는 문제가 있다. 또한 Ti(OH)X(PO4)Y-ZnO 화합물은 7 ∼ 10 중량% 사용하며, 사용량이 7 중량% 미만이면 입자의 산화 환원 반응 활성화가 증발기 전반적으로 약하다고 판단되며 10 중량%를 초과하면 코팅재의 평활성과 계면활성 특성에 좋지 않은 영향을 줄 수 있는 문제가 있다.
상기 성분들은 용매인 이온제거수에 용해된다. 상기 이온제거수는 64 ∼ 70 중량% 사용되며, 사용량이 64 중량% 미만이면 용매가 적어 용질 입자(코팅재)가 물과 잘 고용되지 못하는 입자도 생길 수 있으며 70 중량% 초과하는 경우에는 용매량(물)이 많아 코팅재가 갖고 있는 친수-항균 특성이 약해지는 문제가 있다.
상기와 같은 본 발명의 자동차 에어컨디셔너 증발기용 친수 항균재 조성물은 친수, 항균 특성과 함께 내구성이 월등히 향상되어 자동차의 에어컨디셔너의 코팅에 효과적이다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 및 비교예 1
다음 표 1에 나타낸 조성과 함량으로 친수 코팅재 조성물을 제조하였다. 상기에서 얻어진 코팅재 조성물을 다음의 방법으로 살균력 및 내구성을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[측정방법]
1. 항균특성
1) 곰팡이 시험
유리 그릇에 시험할 곰팡이를 일정층 두께로 깔은 후, 그 위에 시험할 시편을 얹어 놓은 후, 습도 60 ∼ 100% 범위내에서 온도 25 ℃ 분위기에 3주간 방치하여 곰팡이가 시편위로 성장하는지를 관찰한다.
<평가기준>
0 등급 : 곰팡이가 자라지 못함.
1 등급 : 곰팡이가 시편 위에 10% 이하로 자라남.
2 등급 : 곰팡이가 시편 위에 10 ∼ 30% 이하로 자라남.
3 등급 : 곰팡이가 시편 위에 30 ∼ 60% 이하로 자라남.
4 등급 : 곰팡이가 시편 위에 60% 이상 자라남.
2) 세균시험
세균의 종류를 정한 후, -50 ℃ 온도에 냉동 보관된 세균을 시험 12 시간 전에 5 ℃ 정도의 냉장실에 보관한다. 먼저 시험할 세균과 같이 배양할 배양액을 만든다. 세균과 배양액을 섞은 후, 먼저 시험할 세균의 기준이 되는 배양수준을 알기 위해서 시험소재 위에 세균을 배양하기 전에 소재가 없는 BLANK 상태에서 세균을 습도 95% 온도 37 ℃에서 24시간 동안 배양한 후(배양할 때 세균 수를 정한다). 세균수를 측정한다(이때 측정된 세균수는 본 시험의 기준이 된다). 본 시험에 들어가서 시험할 소재 위에 세균과 세균 배양액을 놓은 후(이때 세균수를 세어 놓는다), 마찬가지로 습도 95% 온도 37 ℃에서 24시간 동안 배양 한 다음, 세균수를 측정하여 기준시험과 비교하여 시험재료가 세균에 미치는 영향을 파악한다.
2. 친수성 시험
1) 초기 접촉각 : 측정할 부위에 0.05 cc의 물을 떨어뜨린 후, 8 ∼ 10초 사이에 다음 도 4와 같이 q각을 접촉각 측정기로 측정한 후, 2q값을 접촉 접촉각으로 읽는다. 이때의 물방울을 떨어뜨리는 높이는 거의 0에 가깝다
2) 내구 접촉각 : 온도 40 ℃, 상대습도 90% 이상에서 6분 유지 후, -10 ℃/min 냉각속도로 냉각하여 온도 0 ℃ 이하로 냉각한 후, 곧바로 10 ℃/min의 가열속도로 가열하여, 다시 온도 40 ℃ 습도 90 %에서 6분 유지한다. 이 공정을 1 cycle 공정으로 하여 500 cycle 후 접촉각을 초기 접촉각 측정방 법과 같은 방법으로 측정함.
3. 냄새시험
1) DRY 상태 취기성 평가
상온 상태에서 표준 시험장치를 꾸민 후, 시험할 증발기를 시험할 장치 안에 장착한 후, 냄새 측정부에서의 통과 풍속을 1 m/sec로 유지하여 송풍기를 가동시켜 감성 평가로 냄새를 맡는다.
2) WET 상태 취기성 평가
외기온도 40 ℃, 상대습도 90% 이상의 분위기에 72 시간 방치 후, 시험할 증발기를 표준 시험장치 안에 장착한 후, 냄새 측정부에서의 통과 풍속을 1 m/sec로 유지하여, 송풍기를 가동시켜 감성 평가로 냄새를 맡는다. 장착 바로 전에는 증발기 전체에 물을 충분히 도포한다.
3) 취기성 평가 기준(감성 평가 ; 평가 요원 10명 이상)
-냄새 강도
5등급; 무취
4등급; 미약한 냄새가 나는 것 같음.
3등급: 미약한 냄새가 남.
2 등급: 냄새가 확실히 남.
1 등급: 냄새가 많이 남.
비교예 2
현재 사용되고 있는 코팅재 조성물을 비교예로 두었으며, 실시예와 같은 방법으로 살균력 및 내구성을 측정하여 다음 표 1 에 나타내었다
Figure 112004030915275-pat00001
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 기존에 사용되고 있는 비교예 2에 비해 살균력, 친수접촉 및 냄새 등 모든면에서 월등히 향상된 효과를 나타냄을 확인 할 수 있었다. 또한 본 발명의 함량을 벗어나는 비교예 1의 경우도 목적으로 하는 효과를 발현하지 못한다는 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 특정의 분자량이 4000 ∼ 8000 범위의 고분자량의 친수성 유기 고분자, 평활재, 항균제 및 이온제거 수를 일정비로 함유한 나노 입자크기의 코팅재 조성물로, 친수, 항균이 우수할 뿐만 아니라 특히, 종래의 코팅재에 비해 분해속도가 현저히 저하되어 내구성이 월등하게 향상되는 효과를 나타낸다.

Claims (2)

  1. 분자량이 4,000 ∼ 8,000인 친수성 유기 고분자로 폴리비닐알콜 10 ∼ 15중량%, 디에틸렌글리콜 5 ∼ 8 중량%, 폴리에틸렌글리콜 3 ∼ 5 중량%,
    평활제로 디에틸옥탄디올 1 ∼ 3 중량%,
    항균재로 아세트알데히드 1 ∼ 2 중량%와 입자크기가 2 × 10-12 ∼ 9 × 10-12 m 인 Ti(OH)X(PO4)Y-ZnO화합물(이때, X는 2 ∼ 4 정수이고, Y는 1 ∼ 4 정수이다) 7 ∼ 10 중량%, 및
    이온제거수 64 ∼ 70 중량%를 포함하여 이루어진 것임을 특징으로 하는 자동차 에어컨디셔너 증발기용 친수 항균재 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 친수 항균재 조성물중 친수성 유기 고분자인 폴리비닐알콜, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜의 입자크기가 5 ×10-9 ∼ 9 ×10-9 m인 것임을 특징으로 하는 자동차 에어컨디셔너 증발기용 친수 항균재 조성물.
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