KR102042508B1 - 열교환기 방열판 세정제 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 조성물 총 중량에 대하여, 0.1 내지 2 중량%의 벤조트리아졸, 0.05 내지 2 중량%의 양이온 킬레이트제, 0.5 내지 7 중량%의 비이온 계면활성제, 및 잔량의 증류수를 포함하는 열교환기 방열판 세정제 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 열교환기 방열판 세정제 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기는 알루미늄으로 제조되며, 표면적을 최대한 넓히기 위하여 방열판이 좁은 간격으로 튜브 사이에 배열된 복잡한 구조를 갖는다. 따라서 주위의 환경에 따라 미세먼지, 유기물질 등이 부착되기 쉬운 구조로 되어 있다.
상기와 같이 부착된 미세먼지, 유기물질 등은 열교환 효율을 크게 저하시키므로, 이를 주기적으로 제거해야 한다.
일반적으로 이러한 오염물질의 제거방법으로는 물리적 마찰에 의한 제거방법, 계면활성제의 사용에 의한 제거방법 등이 사용되고 있으며, 다른 방법으로는 산을 이용하여 금속 표면에 형성된 오염물질을 용해하여 제거하는 방법이 사용되고 있다. 또한, 최근에는 산과 양이온계, 비이온계 및 음이온계 계면활성제를 혼합하여 사용하는 제거방법 등이 사용되고 있다.
특히, 상기 오염물질의 효율적인 제거를 위하여 강염기 세정제가 많이 사용되고 있는 실정이다. 그러나 강염기 세정제의 경우 오염물질의 세정효과는 우수하지만, 오염물질의 제거 후 세정이 완벽히 이루어지지 않는 경우 잔류물이 남아 교환기에 부식과 손상을 일으키므로 바람직하지 않다. 또한, 잔류물이 말라 고체 형태로 방열판 표면에 남게 되는 경우, 교환기의 핀 사이가 막히게 되어 표면적이 줄어들어 교환기의 효율이 저하되는 문제를 야기한다.
본 발명은, 종래기술의 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 중성 또는 약알칼리성을 가지면서도 방열판에 부착된 미세먼지, 유기물질 등의 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있기 때문에, 방열판의 손상을 최소화하며 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 열교환기 방열판 세정제 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 특정 계면활성제 시스템, 용제 및 부식방지성분을 포함하여 세정력이 우수한 열교환기 방열판 세정제 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여,
본 발명은 조성물 총 중량에 대하여, 0.1 내지 2 중량%의 벤조트리아졸, 0.05 내지 2 중량%의 양이온 킬레이트제, 0.5 내지 7 중량%의 비이온 계면활성제, 및 잔량의 증류수를 포함하는 열교환기 방열판 세정제 조성물을 제공한다.
일 실시 형태에 있어서, 상기 세정제 조성물은 0.5 내지 5 중량%의 소듐 메타실리케이트(Sodium Metasilicate)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, 상기 세정제 조성물은 유기용제 0.5 내지 5 중량%를 더 포함할 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, 상기 세정제 조성물은 pH가 7 내지 11일 수 있다.
본 발명은 또한,
(a) 제1 반응기에 증류수를 넣고 온도를 50 내지 70℃로 올리는 단계;
(b) 상기 증류수에 벤조트리아졸을 첨가하여 녹이는 단계;
(c) 상기 제1 반응기와 별도의 제2 반응기의 온도를 35 내지 50℃로 유지한 상태에서 상기 용해된 벤조트리아졸을 포함하는 증류수 및 양이온 킬레이트제를 첨가하는 단계; 및
(d) 상기 제2 반응기의 온도를 35 내지 40℃로 맞춘 후 비이온 계면활성제를 첨가하는 단계;를 포함하며,
조성물 총 중량에 대하여, 0.1 내지 2 중량%의 벤조트리아졸, 0.05 내지 2 중량%의 양이온 킬레이트제, 0.5 내지 7 중량%의 비이온 계면활성제, 및 잔량의 증류수를 혼합하는 열교환기 방열판 세정제 조성물의 제조방법을 제공한다.
일 실시 형태에 있어서, 상기 (b)단계 후에 0.5 내지 5 중량%의 소듐 메타실리케이트(Sodium Metasilicate)를 더 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, 상기 (d)단계 후에 유기용제로서 0.5 내지 5 중량%의 디프로필렌글리콜을 더 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 열교환기 방열판 세정제 조성물은 중성 또는 약알칼리성을 가지면서도 방열판에 부착된 미세먼지, 유기물질 등의 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있으며, 그에 따라 방열판의 손상은 최소화하며 열교환 효율은 향상시키는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명에 따르면, 특정 계면활성제 시스템, 용제 및 부식방지성분을 포함하여 세정력이 우수한 열교환기 방열판 세정제 조성물 및 그의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 세정제 조성물의 효과적인 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
조성물 총 중량에 대하여, 0.1 내지 2 중량%의 벤조트리아졸, 0.05 내지 2 중량%의 양이온 킬레이트제, 0.5 내지 7 중량%의 비이온 계면활성제, 및 잔량의 증류수를 포함하는 열교환기 방열판 세정제 조성물에 관한 것이다.
상기 벤조트리아졸은 세정제 조성물에 의한 금속 모재에 대한 부식을 방지하기 위하여 사용된다. 또한, 부동화제, 산화방지제, 증발제, 수분안정제, 자외선 저항력 향상제, 정전기 방지제 등의 기능도 함께 수행한다.
상기 벤조트리아졸은 0.1 내지 2 중량%로 포함되며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.5 중량%로 포함될 수 있다. 0.1 중량% 미만으로 사용될 경우, 방열판 금속 모재의 부식억제 효과가 미비하고, 반대로, 상기 부식억제제의 함량이 2 중량%를 초과할 경우에는 세정제 조성물의 오염물질에 대한 용해력이 저하될 수 있다.
상기 양이온 킬레이트제는 물에 존재하는 양이온을 봉쇄하는 역할을 수행한다. 상기 양이온 킬레이트제로는 EDTA-4Na가 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 양이온 킬레이트제는 0.05 내지 2 중량%, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.5 중량%로 사용될 수 있다. 상기 함량 범위 내에서 효과적이고 경제적인 양이온 봉쇄 효과를 얻을 수 있다.
상기 비이온 계면활성제는 오염물질을 효율적으로 제거하기 위하여 포함된다.
상기 비이온 계면활성제는 0.5 내지 7 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 2 중량%로 포함될 수 있다. 상술한 범위로 포함될 때, 효과적으로 오염물질이 제거될 수 있다. 또한, 오염물질 중의 탄소계 물질 등과의 부반응에 의한 pH를 상승시키는 문제의 발생을 방지할 수 있다. 즉, 상기 비이온 계면활성제는 탄소계 물질과의 부반응에 의해 하이드록시기를 생성하여 pH를 상승시키는 문제를 야기할 수 있으므로, 상기와 같은 함량범위 내의 사용에 의해 상기와 같은 문제의 발생을 방지한다.
상기 비이온 계면활성제로는 특히, 에톡시화-프로폭시화 알코올(ethoxylated-propoxylated alcohols)이 바람직하게 사용될 수 있다. 바람직하게, 상기 에톡시화-프로폭시화 알코올은 탄소수 8 내지 18(C8-18)의 에톡시화-프로폭시화 알코올일 수 있다.
또한, 상기 비이온 계면활성제로는 상기 에톡시화-프로폭시화 알코올(ethoxylated-propoxylated alcohols)과 함께 알파-도데실-오메가-하이드록시-폴리옥시에틸렌이 사용될 수 있다.
상기 에톡시화-프로폭시화 알코올과 알파-도데실-오메가-하이드록시-폴리옥시에틸렌은 1:1~3의 중량비로 사용되는 것이 바람직하다. 상기의 함량비 범위로 포함되는 경우에는 오염물의 제거 효율이 크게 향상되며, 부반응의 발생도 최소화된다.
본 발명의 세정제 조성물은 조성물 총 중량에 대하여 0.5 내지 5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 2 중량%의 소듐 메타실리케이트(Sodium Metasilicate)를 더 포함할 수 있다. 상기 소듐 메타실리케이트는 보조 세정제(합성세제와 비누)로서 오염물에 대한 침투력을 상승시킴으로써 오염물에 대한 세정력을 향상시키며, 오염물의 응집 보조제로서 사용된다.
본 발명의 세정제 조성물은 조성물 총 중량에 대하여 유기용제 0.5 내지 5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 2 중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서, 제형 안정성이 보다 더 유지될 수 있다.
상기 유기용제로는 특히, 디프로필렌글리콜이 사용될 수 있다. 상기 유기용제는 오염물에 대한 침투력을 상승시키고, 유기오염에 대한 세정에 효과적이다. 또한, 본 세정제 조성물의 각 성분의 용해를 도모하는 기능을 수행한다.
본 발명의 세정제 조성물은 pH가 7~11로 제조될 수 있다. 바람직하게는, 대략 10일 수 있다.
현재, 오염물질의 효율적인 제거를 위하여 강염기 세정제가 많이 사용되고 있는 실정이다. 그러나, 강염기 세정제의 경우 오염물질의 세정효과는 우수하지만, 오염물질의 제거 후 세정이 완벽히 이루어지지 않는 경우 잔류물이 남아 교환기에 부식과 손상을 일으키므로 바람직하지 않다. 또한, 잔류물이 말라 고체 형태로 방열판 표면에 남게 되는 경우, 교환기의 핀 사이가 막히게 되어 표면적이 줄어들어 교환기의 효율이 저하되는 문제를 야기한다.
그러므로, 본 발명의 세정제 조성물은 중성 또는 약알칼리성을 가지면서도 방열판에 부착된 미세먼지, 유기물질 등의 오염물질을 효과적으로 제거하는 효과 및 방열판의 손상 및 열교환 효율 저하를 최소화한다.
본 발명은 또한,
(a) 제1 반응기에 증류수를 넣고 온도를 50 내지 70℃로 올리는 단계;
(b) 상기 증류수에 벤조트리아졸을 첨가하여 녹이는 단계;
(c) 상기 제1 반응기와 별도의 제2 반응기의 온도를 35 내지 50℃로 유지한 상태에서 상기 용해된 벤조트리아졸을 포함하는 증류수 및 양이온 킬레이트제를 첨가하는 단계; 및
(d) 상기 제2 반응기의 온도를 35 내지 40℃로 맞춘 후 비이온 계면활성제를 첨가하는 단계;를 포함하며,
조성물 총 중량에 대하여, 0.1 내지 2 중량%의 벤조트리아졸, 0.05 내지 2 중량%의 양이온 킬레이트제, 0.5 내지 7 중량%의 비이온 계면활성제, 및 잔량의 증류수를 혼합하는 열교환기 방열판 세정제 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 제조방법은 상기 (b)단계 후에 0.5 내지 5 중량%의 소듐 메타실리케이트를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 (d)단계 후에 유기용제로서 0.5 내지 5 중량%의 디프로필렌글리콜을 더 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 양이온 킬레이트제는 EDTA-4Na일 수 있다.
상기 비이온 계면활성제는 에톡시화-프로폭시화 알코올(ethoxylated-propoxylated alcohols)을 포함할 수 있다.
상기 비이온 계면활성제는 알파-도데실-오메가-하이드록시-폴리옥시에틸렌을 더 포함할 수 있다.
전술한 열교환기 방열판 세정제 조성물에 관한 내용은 상기의 제조방법에 그대로 적용될 수 있다. 그러므로 중복되는 내용은 생략한다.
본 발명의 세정제 조성물은, 예를 들어, 열교환기를 침지하여 저압 하에 순환시키는 방법으로 열교환기를 세정하는 방식에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 세정제 조성물은, 예를 들어, 열교환기에 세정제를 스프레이하는 방법으로 열교환기를 세정하는 방식에 적용될 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
실시예 1~4 및 비교예 1~2: 열교환기 방열판 세정제 조성물의 제조
하기 표 1의 성분 및 그에 따르는 함량을 하기 방법에 따라 혼합하여 열교환기 방열판 세정제 조성물을 제조하였다.
먼저, 제1 반응기에 증류수를 넣고 온도를 60℃로 올린 후, 벤조트리아졸을 첨가하여 녹였다. 이와 동시에 제1 반응기와 별도의 제2 반응기의 온도를 35℃로 유지한 상태에서 용해된 벤조트리아졸을 포함하는 증류수 및 EDTA-4Na를 첨가하여 혼합하였다. 다음에 제2 반응기의 온도를 38℃로 맞춘 후 비이온 계면활성제를 첨가하여 혼합하였다.
소듐 메타실리케이트(Sodium Metasilicate)를 첨가하는 경우, 상기 벤조트리아졸을 첨가하여 녹인 후, 소듐 메타실리케이트를 더 첨가하여 혼합하고, 이후 단계를 동일하게 실시하였다.
LA-7을 첨가하는 경우, 상기 비이온 계면활성제를 첨가 시에 함께 첨가하여 혼합하고, 이후 단계를 동일하게 실시하였다.
DPG를 첨가하는 경우, 상기 비이온 계면활성제의 첨가 후에 첨가하여 혼합하고, 이후 단계를 동일하게 실시하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 벤조트리아졸 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 1.0 | - |
| 소듐 메타실리케이트 | - | 1.0 | 1.0 | 1.0 | - | - |
| EDTA-4Na | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | - | 0.1 |
| LA-7 | - | 2.5 | - | 2.5 | - | - |
| D | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5- |
| DPG | - | - | 1.0 | 1.0 | - | - |
| DI | 98.2 | 94.7 | 96.2 | 93.7 | 97.5 | 98.4 |
(단위: 중량%)
LA-7: 알파-도데실-오메가-하이드록시-폴리옥시에틸렌
D: 에톡시화-프로폭시화 알코올
DPG: 디프로필렌 글리콜
DI: 증류수
시험예 1: 세정제 조성물의 세정력 평가
상기 실시예 및 제조예에서 제조된 세정제 조성물을 사용하여 탈부착이 가능한 소형 열교환기기의 세정력을 평가하였다. 먼저, 실시예 및 제조예에서 제조된 각각의 세정제 조성물에 열교환기를 30분간 침지시켰다. 오염물이 제거된 열교환기를 세정액 조성물로부터 꺼내서 물로 2회 세척한 후, 세정 상태를 육안으로 확인하고 다음과 같은 기준에 따라 하기 표 2에 나타내었다.
<평가기준>
◎: 육안으로 오염물이 거의 안보이는 상태
○: 제거되지 않은 오염물이 소량 보이는 상태
△: 제거되지 않은 오염물이 군데군데 보이는 상태
×: 오염물이 거의 제거되지 않은 상태
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 벤조트리아졸 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 1.0 | - |
| 소듐 메타실리케이트 | - | 1.0 | 1.0 | 1.0 | - | - |
| EDTA-4Na | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | - | 0.1 |
| LA-7 | - | 2.5 | - | 2.5 | - | - |
| D | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5- |
| DPG | - | - | 1.0 | 1.0 | - | - |
| DI | 98.2 | 94.7 | 96.2 | 93.7 | 97.5 | 98.4 |
| 세정력 평가 결과 |
○ |
◎ |
○ |
◎ |
△ |
△ |
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 세정액 조성물은 열교환기에 대하여 매우 우수한 세정력을 나타냈다. 특히, 실시예 2의 세정액 조성물과 실시예 4의 세정액 조성물은 더 우수한 세정 효과를 나타내었으며, 이들 중에서도 실시예 4의 세정제 조성물은 건조 후 피세척물 표면에 잔류물이 거의 남지 않으며, 보다 더 우수한 오염물 제거 효과를 나타냈다.
시험예 2: 세정제 조성물의 부식 방지력 평가
상기 시험예 1과 동일한 세정제 조성물을 사용하여 동일한 조건으로 세정을 10회 실시한 후, 세정된 열교환기의 표면 부식정도를 주사전자현미경(SEM)을 사용하여 확인한 후, 그 결과를 하기의 평가기준에 따라 표 3에 제시하였다.
<평가기준>
○: 부식된 부분이 없는 상태
△: 5 곳 이하의 부식된 부분이 보이는 상태
×: 5 곳을 초과하는 부식된 부분이 보이는 상태
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 부식 방지력 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | × |
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 세정액 조성물은 열교환기의 표면 부식을 발생시키지 않는 것으로 확인되었다. 반면, 비교예 2의 세정제 조성물은 보통 이상의 열교환기 표면 부식이 관찰되었다.
시험예 3: 세정제 조성물의 안정성 평가
표 1의 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2의 세정제 조성물을 40°C로 온도가 일정하게 유지되는 인큐베이터에 10일간 보관하고 각 세정제 조성물의 침전물 발생여부를 평가하였다.
<평가기준>
++: 상분리 또는 침전물 생성이 육안으로 확인, 투명도 하
+: 상분리 또는 침전물 생성이 육안으로 미량 확인됨, 투명도 중
-: 상분리 또는 침전물 생성이 육안으로 확인되지 않음, 투명도 상
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 안정성 | - | - | - | - | + | - |
표 4에 제시된 바와 같이, 상분리 또는 침전물 생성이 육안으로 확인되고 투명도가 '하'인 세정제 조성물은 확인되지 않았으나, 특히, 알파-도데실-오메가-하이드록시-폴리옥시에틸렌, 에톡시화-프로폭시화 알코올 및 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르를 모두 포함하는 실시예 4의 경우 투명도가 가장 높은 것으로 확인되었다.
Claims (12)
- 조성물 총 중량에 대하여,
0.1 내지 2 중량%의 벤조트리아졸, 0.05 내지 0.5 중량%의 양이온 킬레이트제, 0.5 내지 7 중량%의 비이온 계면활성제, 0.5 내지 2 중량%의 소듐 메타실리케이트(Sodium Metasilicate) 및 잔량의 증류수를 포함하되,
상기 비이온 계면활성제는 에톡시화-프로폭시화 알코올(ethoxylated-propoxylated alcohols) 및 알파-도데실-오메가-하이드록시-폴리옥시에틸렌을 1:1~3의 중량비로 포함하는, 열교환기 방열판 세정제 조성물. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 세정제 조성물은 유기용제 0.5 내지 5 중량%를 더 포함하는 것인 열교환기 방열판 세정제 조성물. - 제3항에 있어서,
상기 유기용제는 디프로필렌글리콜인 것인 열교환기 방열판 세정제 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 양이온 킬레이트제는 EDTA-4Na인 것인 열교환기 방열판 세정제 조성물. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항, 제3항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세정제 조성물은 pH가 7~11인 것인 열교환기 방열판 세정제 조성물. - (a) 제1 반응기에 증류수를 넣고 온도를 50 내지 70℃로 올리는 단계;
(b) 상기 증류수에 벤조트리아졸 및 소듐 메타실리케이트를 첨가하여 녹이는 단계;
(c) 상기 제1 반응기와 별도의 제2 반응기의 온도를 35 내지 50℃로 유지한 상태에서 상기 용해된 벤조트리아졸 및 소듐 메타실리케이트를 포함하는 증류수 및 양이온 킬레이트제를 첨가하는 단계; 및
(d) 상기 제2 반응기의 온도를 35 내지 40℃로 맞춘 후 비이온 계면활성제를 첨가하는 단계;를 포함하며,
조성물 총 중량에 대하여, 0.1 내지 2 중량%의 벤조트리아졸, 0.05 내지 0.5 중량%의 양이온 킬레이트제, 0.5 내지 7 중량%의 비이온 계면활성제, 0.5 내지 2 중량%의 소듐 메타실리케이트(Sodium Metasilicate) 및 잔량의 증류수를 혼합하되,
상기 비이온 계면활성제는 에톡시화-프로폭시화 알코올(ethoxylated-propoxylated alcohols) 및 알파-도데실-오메가-하이드록시-폴리옥시에틸렌을 1:1~3의 중량비로 포함하는, 열교환기 방열판 세정제 조성물의 제조방법. - 삭제
- 제10항에 있어서,
상기 (d)단계 후에 유기용제로서 0.5 내지 5 중량%의 디프로필렌글리콜을 더 첨가하는 단계를 포함하는 것인 열교환기 방열판 세정제 조성물의 제조방법.
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-
2018
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