KR19980037435A - 냉각부동액 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각부동액 조성물에 관한 것으로서, 통상의 아민, 붕산염, 규산염계 부식방지제를 사용하지 않고 무기계 방식제의 함량을 줄이고 카르복실산 염을 사용하며 동계 부식제의 함량을 줄이고 산도를 약알카리성으로 조정함으로써 냉각액의 수냉식 내부 연소엔진 냉각장치에 대한 부식 및 스케일을 방지하고, 특히 부식생성물에 의한 기본 요구성능은 물론이고 부식방지성능을 향상시킨 냉각부동액 조성물에 관한 것이다.

Description

냉각부동액 조성물

본 발명은 냉각부동액 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 통상의 아민, 붕산염, 규산염계 부식방지제를 사용하지 않고 무기계 방식제의 함량을 줄이고 카르복실산 염을 사용하며 동계 부식제의 함량을 줄이고 산도를 약알카리성으로 조정함으로써 냉각액의 수냉식 내부 연소엔진 냉각장치에 대한 부식 및 스케일을 방지하고, 특히 부식생성물에 의한 기본 요구성능은 물론이고 부식방지성능을 향상시킨 냉각부동액 조성물에 관한 것이다.

수냉식 내연기관 엔진에 대한 냉각액은 엔진이 추운 계절에 어는 현상을 방지하기 위하여 글리콜 및 알코올계 화합물을 사용하고, 내연기관 냉각장치 속의 각종 금속, 즉 알루미늄, 주철, 구리, 황동, 땜납 등의 부식을 방지하기 위해 부식방지제를 첨가한다. 여기서, 알코올로는 메틸알코올, 에틸알코올 또는 이소프로필알코올 등이 있고, 일반적으로 사용되는 글리콜의 예로는 에틸렌글리콜 또는 프로필렌글리콜 등이 있다. 이와같은 화합물 중에서 선택하여 단독 또는 2종 이상으로 혼합하여 사용되어 지고 있다.

이중 에틸렌글리콜을 주성분으로 하는 부동액은 자동차 엔진 냉각장치의 냉각액으로 널리 사용되고 있다. 알코올 및 글리콜류는 열이나 공기와의 접촉에 의해 산화되며, 온도가 상승되면 산화물 형성이 가속화되고, 산화된 알코올과 글리콜이 내연기관 엔진 냉각장치의 각종 금속재질에 부식을 촉진시킨다. 이와같은 냉각장치의 여러 금속물질의 부식은 냉각장치의 열전도율을 낮추거나 부식물의 침전으로 라디에터 코어의 막힘 등을 초래하여 엔진과열의 원인이 된다.

상기와 같이 알코올과 글리콜 화합물이 사용되는 부동액은 알코올과 글리콜이 부식방지 능력이 없으므로 각종 부식방지제를 첨가하여 사용되어오고 있다. 이때, 사용되는 부식방지제로는 유기계, 무기계, 동계 방식제, 예를들어 아민류, 황화물류, 각종 산의 염류 및 페놀류 등이 사용되고 있다.

부식방지제 중 붕산염은 주철로 만든 엔진에 대한 부식방지제로서 효용이 널리 알려져 있으나, 자동차의 경량화 추세에 따라 주철보다는 알루미늄 엔진 및 라디에터가 보급되어 주철에만 부식방지 효과가 있는 붕산염을 알루미늄 부식방지에 적용할 수 없을 뿐만 아니라 붕산염은 알루미늄 재질에 대해 부식현상을 일으키는 요인이 되어 이의 사용을 자동차 회사에서는 규제하는 경우도 있다.

그리고, 아민류 부식방지제는 주철 및 알루미늄 부식방지에 효과적으로 사용되었으나, 아민과 아질산염이 공존할 때 생성되는 니트로소 아민이 암을 유발시킬 수 있다는 의학계의 보고가 있으며, 공해요인이 될 수 있으므로 그 사용을 규제하는 곳이 증가하고 있는 추세이다.

또한, 규산염 첨가제는 알루미늄 금속부식 방지능력이 특히 우수한 것으로 나타나 있으나, 그 안정성이 나빠 겔화되거나 침전이 석출되어 알루미늄 방식성을 잃을 수 있고 동시에 워터펌프에 메카니칼실(mechanical seal)의 마모를 촉진시킴으로써 자동차 회사에서 이의 사용을 규제하고 있다.

특히, 차량의 고속화 경량화 추세에 따라 엔진이 소형화 및 고온화되어 엔진냉각액의 고성능화가 요구되는 바, 이들 부식방지제만으로는 이와같은 요구를 만족시키지 못하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 아민, 붕산염, 규산염계 부식방지제를 사용하지 않고 냉각장치의 재질, 즉 납과 알루미늄, 고무의 방식성을 고려하여 무기계 방식제 함량을 줄이고 안정성이 있는 카르복실산염을 사용하며, 비교적 열화가 빠른 동계 부식제는 완전히 소모 열화한 후의 사항을 고려하여 동에 악영향 초래하지 않는 양을 선정하고, 알루미늄 전열면 부식방지를 위해 산도를 약 알카리성을 띠게하여 냉각액의 열화속도를 늦출 수 있는 냉각부동액 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 에틸렌글리콜, 이온교환수, 소포제 및 첨가제로 이루어진 냉각부동액 조성물에 있어서, 상기 첨가제는 옥탄산 0.5∼2.0 중량%, 안식향산 0.5∼2.0 중량%, 인산나트륨 0.1∼1.0 중량%, 질산나트륨 0.1∼1.0 중량%, 벤조트리아졸 0.3∼1.0 중량%, 톨리트리아졸 0.2∼1.0 중량%, 수산화나트륨 0.1∼1.5 중량% 및 몰리브덴산소다 0.1∼0.8 중량%인 것임을 그 특징으로 한다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 첨가제의 조성을 새로이 함으로써 수냉식 내부 연소엔진 냉각장치에 대한 부식 및 스케일을 방지할 수 있는 냉각부동액 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 부동액 조성물은 통상의 것에서와 마찬가지로 에틸렌글리콜을 주성분으로 하는 바, 그 함량은 전체 조성중 90 ∼ 95 중량%인 것이 바람직하다.

그리고, 기포발생을 억제하기 위하여 소포제를 첨가하는데, 이때 소포제의 구체적인 예로는 실리콘계, 폴리글리콜계가 있다. 이와같은 소포제의 함량은 전체 조성중 0.01 ∼ 0.3 중량%인 것이 바람직하다.

본 발명에서는 통상 부식방지제 등의 첨가제 조성을 새로이 하였는데, 그 조성은 옥탄산 0.5∼2.0 중량%, 안식향산 0.5∼2.0 중량%, 인산나트륨 0.1∼1.0 중량%, 질산나트륨 0.1∼1.0 중량%, 벤조트리아졸 0.3∼1.0 중량%, 톨리트리아졸 0.2∼1.0 중량%, 수산화나트륨 0.1∼1.5 중량% 및 몰리브덴산소다 0.1∼0.8 중량%이다.

여기서, 옥탄산은 금속부식방지 역할을 하는 것으로서, 그 함량이 0.5 중량% 미만이면 알루미늄 전열면에서 부식이 발생하고, 2.0 중량%를 초과하는 경우 강에서 부식발생의 문제가 있다.

안식향산(benzoic acid)은 주철 및 땜납의 부식방지 역할을 하는 것으로서, 그 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우 주철 각종 금속 부식발생의 문제가 있다.

또한, 본 발명에서는 워터펌프의 캐비테이션 부식방지 작용을 하기 위해 인산나트륨을 첨가하는 데, 그 함량은 0.1 중량% 미만이면 캐비테이션 부식발생의 문제가 있고 1.0 중량%를 초과하는 경우 경수에서 침전이 과량 발생한다.

그리고, 질산나트륨은 알루미늄계 금속 부식방지 성능 향상을 위한 것으로서, 그 함량이 상기 범위를 벗어나면 오히려 부식을 유발시키는 문제가 있다.

벤조트리아졸이나 톨리트리아졸은 동계 금속 부식방지를 위한 것으로서, 각각 0.3∼1.0 중량% 및 0.2∼1.0 중량% 첨가되며 그 함량이 상기 범위를 벗어나면 동이나 황동에서 부식 피막이 형성한다.

그리고 본 발명에서는 부동액 조성물을 침식이 잘되지 않도록 약알카리성으로 제조하기 위해 수산화나트륨 0.1∼1.5 중량%를 첨가한다.

마지막으로 첨가제의 안정을 도모하기 위해 몰리브덴산소다를 0.1∼0.8 중량%첨가하며 그 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우 오히려 침전 등의 역효과가 발생한다.

이와같은 조성으로 이루어진 냉각부동액 조성물은 금속이온 봉쇄와 같은 화합물의 작용으로 인하여 알루미늄이나 납땜과 같은 금속에 대한 부식방지능이 우수하고 알카리성이므로 완충작용에 의해 냉각부동액의 열화속도를 늦출 수 있는 것이다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1∼4 및 비교예 1∼2

다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성 및 함량으로 가열교반하는 방법으로 냉각부동액 조성물을 제조하였다.

구 분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 1	비교예 2
옥탄산	1.5	1.5	1.5	2.0	-	-
안식향산	1.2	1.2	0.7	0.7	1.0	1.0
폴리에틸렌아민	-	-	-	-	0.5	0.6
인산나트륨	0.6	0.5	0.5	0.4	-	-
질산나트륨	0.4	0.4	0.5	0.5	-	-
규산나트륨	-	-	-	-	0.8	1.0
붕산나트륨	-	-	-	-	0.5	0.7
벤조트리아졸	0.6	0.6	0.4	0.4	-	-
톨리트리아졸	0.3	0.3	0.5	0.5	-	-
몰리브덴산소다	0.4	0.6	0.6	0.8	0.2	0.3
수산화나트륨	0.5	0.5	0.5	0.5	0.3	0.3
이온교환수	3.0	3.0	3.0	3.0	3.0	3.0
소포제	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
에틸렌글리콜	91.4	91.3	91.6	91.0	92.6	92.2

상기와 같이 제조된 조성물에 대하여 pH, 기포성, 순환부식성 및 전열면부식성을 특정하였으며, 이때 pH, 기포성 및 순환부식성은 KS M 2142 부동액 시험방법에 의거 측정하였고, 전열면 부식성은 ASTM D 4340(Heat Transfer Corroision Test)에 의해 측정하였다. 그 결과는 다음 표 2와 같다.

구 분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 1	비교예 2
pH	7.64	7.70	7.84	7.86	9.78	9.30
기포성	1 이하	1 이하	1 이하	1 이하	1 이하	1 이하
순환부식성	금속시험편(mg/㎠)	무게변화	알루미늄	0.05	0.03	0.02	0.04	0.12	0.11
			주철	-0.072	-0.048	-0.052	-0.064	+0.19	-0.42
			강	-0.092	-0.084	-0.082	-0.072	-0.12	-0.16
			황동	+0.008	+0.037	-0.018	-0.022	-0.24	-0.19
			땜납	-0.062	-0.072	-0.046	-0.054	-0.72	-0.27
			구리	+0.010	+0.021	-0.024	-0.028	-0.20	-0.18
		겉모양	부식없음	부식없음	부식없음	부식없음	Al, 땜납부식	Al, 주철부식
	부품의 상태	펌프실부	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음
		펌프게이싱	부식없음	부식없음	부식없음	부식없음	부식없음	부식없음
전열면부식성(mg/㎠)	변색, 0.72	0.60	0.64	0.52	변색, 2.4	변색, 1.6

상기와 같이 본 발명에서와 같이 부식방지제로서 규산염이나 붕산염이 첨가되지 않은 경우 전반적인 금속, 특히 땜납과 알루미늄에 대한 부식방지성능이 우수하고 전열면부식성이 양호할 뿐만 아니라 고온에서 장기간 사용이 가능하다.

Claims (1)

1. 에틸렌글리콜, 이온교환수, 소포제 및 첨가제로 이루어진 냉각부동액 조성물에 있어서, 상기 첨가제는 옥탄산 0.5∼2.0 중량%, 안식향산 0.5∼2.0 중량%, 인산나트륨 0.1∼1.0 중량%, 질산나트륨 0.1∼1.0 중량%, 벤조트리아졸 0.3∼1.0 중량%, 톨리트리아졸 0.2∼1.0 중량%, 수산화나트륨 0.1∼1.5 중량% 및 몰리브덴산소다 0.1∼0.8 중량%인 것임을 특징으로 하는 냉각부동액 조성물.