KR20020037710A - 알루미늄 핀 물질의 제조 방법 및 이 방법으로 제조된알루미늄 핀 물질 - Google Patents

알루미늄 핀 물질의 제조 방법 및 이 방법으로 제조된알루미늄 핀 물질 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 제조 방법은 알루미늄 기판의 화학적 변환 처리 단계에서, 화학적 변환 코팅부를 형성시키고, 화학적 변환 코팅부상에 수계 수지로 이루어진 친수성 코팅부 및/또는 방식성 코팅부를 형성시키는 것을 포함하며, 상기 화학적 변환 코팅부는 화학적 변환 처리 용액을 하기의 조성 범위내에서, 용액 온도 30∼70 ℃ 및 처리 시간 1∼10 초의 조건하에서 유지시킴으로써 수득된다 :
지르코늄 이온 10∼10,000 ppm
포스페이트 이온 10∼10,000 ppm
알루미늄 이온 100∼10,000 ppm
유효 불소 이온 1∼500 ppm
분자내에 하나 이상의 페놀성 히드록실기를 갖는 유기산 10∼10,000 ppm
pH 1.0∼4.0

Description

알루미늄 핀 물질의 제조 방법 및 이 방법으로 제조된 알루미늄 핀 물질 {METHOD OF PRODUCING AN ALUMINUM FIN MATERIAL AND THE ALUMINUM FIN MATERIAL PRODUCED BY THE METHOD}
본 발명은 내식성(corrosion resistance) 및 접착성이 향상된 알루미늄 핀(fin) 물질의 제조 방법 및 이 방법으로 제조된 친수성 알루미늄 핀 물질에 관한 것이다.
알루미늄 및 알루미늄 합금 물질은 매우 경량이며, 가공성 및 열 전도성이 우수하여, 자동차 및 실내용 에어 컨디셔너와 같은 열 교환기의 구성원으로서 널리 사용되어 왔다. 특히, 상기 기계의 열 교환부에는, 대부분의 경우 알루미늄 핀 물질이 사용된다.
상기 핀 물질이 구비된 에어 컨디셔너를 냉각 모드상에서 작동시킬 때, 대기 공기중의 수분이 핀 물질의 표면상에서 응축되어 핀 사이에 덩어리를 형성시킴으로써, 냉각력이 손상된다. 이러한 응축수를 제거하기 위해서, 핀의 표면상에 친수성을 부여하기 위한 처리를 하는 것이 일반적이다. 핀의 표면을 발수 처리하는 방법이 있지만, 이러한 방법을 사용하는 경우, 발수제에 기인하는 커다란 물방울이 핀사이에 덩어리를 형성시켜 냉각력이 오히려 손상되므로, 이러한 접근법은 오늘날에는 좀처럼 사용되지 않는다.
상술한 바와 같이 핀 물질 표면의 친수성 처리가 필수적인 반면, 이러한 친수성 처리는 언제나 응축수로 습윤된 핀 표면을 산출한다. 따라서, 친수성 코팅부를 침투하는 물이 핀 물질 사이에 산소 농축 셀을 형성시키고, 납땜제가 금속 부식 반응을 야기하거나 침투 수에 함유된 대기 오염물질이 수화 및 금속 부식 반응을 야기한다. 이러한 반응에 의해 형성된 부식 생성물은 핀 표면상에 축적되어 열 교환능을 저하시킨다. 또한, 가열 모드상에서 작동시키는 경우, 부식 생성물이 백색 먼지가 되어, 열풍에 의해 블로우어 팬으로부터 실내로 방출되는 문제도 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 일본 특허 공개 공보 평5-125555 호는 알칼리 실리케이트와 친수성 중합체를 특정비로 함유하는 친수성 코팅부를 크로메이트-크로메이팅(chromate-chromating) 코팅부가 형성된 알루미늄 기판상에 형성시키고, 상기 친수성 코팅부를 가열 건조시켜 제조되는 프리코팅(precoated) 핀 물질을 기재하고 있다.
상기 일본 특허 공개 공보 평5-125555 호에서는 크로메이트-크로메이팅을 사용하는 반면, 기본적으로는, 비크로메이트(nonchromate) 화학적 변환 처리제를 사용하는 것이 환경면에서 바람직하다. 포스페이트-크로메이팅(phosphate-chromating) 을 사용하는 경우, 화학적 변환 처리는 6 가 크롬이 코팅부상에 잔류하지 않도록 하기 위한 수 세정전에 수행해야만 하나, 수 세정에 의해 발생하는 크롬-함유 폐수의 처리가 또다른 문제를 야기한다. 그러나, 충분한 내식성 및 내습성을 갖는 핀 물질을 형성시킬 수 있는 비크로메이트 처리제를 사용하는 처리 방법은 알려져 있지 않다. 따라서, 본 발명의 목적은 환경에 우호적이고, 동시에 내식성 및 내습성과 같은 요구 성능 특성을 만족하는 비크로메이트 화학적 변환 처리제를 사용하는 알루미늄 핀 물질의 제조 방법 및 이 방법으로 제조된 알루미늄 핀 물질을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 알루미늄 핀 물질의 제조 방법은 알루미늄 기판의 화학적 변환 처리 단계에서, 화학적 변환 코팅부를 형성시키고, 화학적 변환 코팅부상에 수계 수지로 이루어진 친수성 코팅부 및/또는 방식성(anticorrosion) 코팅부를 형성시키는 것을 포함하며, 상기 화학적 변환 코팅부는 화학적 변환 처리 용액을 하기의 조성 범위내에서, 용액 온도 30∼70 ℃ 및 처리 시간 1∼10 초의 조건하에서 유지시킴으로써 수득된다 :
지르코늄 이온 10∼10,000 ppm
포스페이트 이온 10∼10,000 ppm
알루미늄 이온 100∼10,000 ppm
유효 불소 이온 1∼500 ppm
분자내에 하나 이상의 페놀성 히드록실기를 갖는 유기산 10∼10,000 ppm
pH 1.0∼4.0
상기 분자내에 하나 이상의 페놀성 히드록실기를 갖는 유기산은 페놀, 페놀술폰산, 타닌산 및 이의 유도체중에서 선택되는 1 종 이상을 함유한다.
상기 화학적 변환 코팅부의 형성후에, 수 세정의 수행없이, 로울로 압착하여 물을 제거하고, 이어서 수계 수지로 이루어진 친수성 코팅부 및/또는 방식성 코팅부를 형성시킨다.
본 발명은 또한 상기 방법들로 수득 가능한 알루미늄 핀 물질에 관한 것이다. 바람직하게는, 알루미늄 핀 물질의 화학적 변환 코팅부는 지르코늄 및 인을 각각 1∼100 ㎎/㎡ 의 양으로 함유한다.
다음에, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 문맥에서 알루미늄 핀 물질은 열 교환기의 핀 형성용 물질이다. 상기 핀 물질은 무한 플레이트-형태의 알루미늄 플레이트 또는 코일 형태로 롤링된 알루미늄 합금이며, 탈지(degreasing) 처리후, 화학적 변환 처리 및 친수성을 부여하기 위한 수계 수지로 이루어진 친수성 코팅부 및/또는 방식성 코팅부의 형성에 의해 임의로 수득된다. 상기 방식으로 화학적 변환 코팅부 및 방식성 코팅부 및/또는 친수성 코팅부가 형성된 핀 물질은 절단하여, 열 교환기로 가공 및 조립한다.
본 발명에 따른 알루미늄 핀 물질의 제조 방법에서, 필요한 경우, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 플레이트를 먼저 탈지시킨다. 탈지 처리 방법으로는, 휘발유 또는 n-헥산을 사용하는 용매 탈지 및 수산화나트륨, 규산나트륨 또는 인산나트륨을 함유하는 알칼리 용액을 사용하는 알칼리 탈지가 있다. 상기 처리 방법은 알루미늄 물질의 상태에 따라 적절히 선택될 수 있다.
계속되는 화학적 변환 처리 단계에서, 화학적 변환 처리 용액을 핀 물질에분무한다. 분무 처리 시간, 즉 화학적 변환 처리 용액과 핀 물질을 접촉시키는 기간은 1∼10 초이며, 처리 온도 (용액 온도) 는 30∼70 ℃, 바람직하게는 40∼60 ℃ 이다. 상기 처리 시간이 1 초 미만이면, 화학적 변환 코팅부가 충분한 양으로 형성되지 않는다. 반면, 상기 처리를 10 초 초과 동안 수행하는 경우에도, 성능 특성의 추가의 향상을 기대할 수 없으며, 비용면에서 불리하다. 상기 처리 온도가 30 ℃ 미만인 경우에는, 화학적 변환 처리 시약의 반응성이 너무 낮아, 화학적 변환 코팅부가 충분한 양으로 형성되지 않는다. 반면, 상기 처리를 70 ℃ 초과에서 수행하는 경우에도, 성능 특성의 추가의 향상을 기대할 수 없으며, 비용면에서 불리하다. 본 발명의 실시에 있어서, 상기 분무 처리 대신, 침지 또는 기타 기법을 사용할 수 있다.
상기 화학적 변환 처리에 사용되는 화학적 변환 처리 용액은 지르코늄 이온 10∼10,000 ppm, 바람직하게는 100∼1,000 ppm, 포스페이트 이온 10∼10,000 ppm, 바람직하게는 100∼1,000 ppm, 알루미늄 이온 100∼10,000 ppm, 바람직하게는 500∼5,000 ppm, 유효 불소 이온 1∼500 ppm, 바람직하게는 1∼10 ppm, 분자내에 하나 이상의 페놀성 히드록실기를 갖는 유기산 10∼10,000 ppm, 바람직하게는 100∼1,000 ppm, pH 1.0∼4.0, 바람직하게는 pH 1.5∼2.5 로 구성된다.
상술한 지르코늄 이온은 플루오로지르콘산, 플루오로지르콘산의 리튬, 나트륨, 칼륨, 암모늄 및 기타 염, 황산 지르코늄, 질산 지르코늄, 지르코닐 니트레이트, 불화 지르코늄 등으로부터 공급된다. 지르코늄 이온의 농도가 10 ppm 미만이면, 수득되는 화학적 변환 코팅부중의 지르코늄 이온 함량이 너무 작아 내식성 및친수성 코팅막에 대한 접착성이 손상된다. 10,000 ppm 을 초과하면, 성능 특성의 향상을 기대할 수 없으며, 비용면에서 불리하다.
포스페이트 이온은 인산, 인산암모늄, 인산나트륨, 인산칼륨 등과 같은 알칼리 금속 포스페이트, 인산칼슘, 인산마그네슘 등과 같은 알칼리 토금속 포스페이트, 및 축합 인산중에서 선택되는 인산 화합물을 첨가함으로써 공급될 수 있다. 포스페이트 이온의 농도가 10 ppm 미만이면, 수득되는 화학적 변환 코팅부중의 포스페이트 이온 함량이 너무 작아 내식성이 손상된다. 10,000 ppm 을 초과하면, 성능 특성의 향상을 기대할 수 없으며, 슬러지가 형성된다.
상술한 알루미늄 이온은 불화 알루미늄, 산화 알루미늄, 황산 알루미늄, 알룸(alum), 규산 알루미늄, 나트륨 알루미네이트 등과 같은 알루미네이트, 및 나트륨 플루오로알루미네이트 등과 같은 플루오로알루미네이트로부터 공급된다. 알루미늄 이온은 또한 알루미늄 핀 물질로부터 공급된다. 알루미늄 이온의 농도가 100 ppm 미만이면, 화학적 변환 코팅부의 반응이 진행되지 않아 내식성이 손상되며, 10,000 ppm 을 초과하면, 역으로 화학적 변환 코팅부의 형성이 간섭을 받아 화학적 변환 처리 용액중에 슬러지의 형성을 유발한다.
상술한 유효 불소 이온은 불화수소산, 불화암모늄, 암모늄 히드로플루오라이드, 불화나트륨, 나트륨 히드로플루오라이드 등으로부터 공급될 수 있으며, 플루오로지르콘산 또는 암모늄 플루오로지르코네이트와 같은 불소-함유 화합물을 상기 지르코늄 이온 공여체로서 사용하는 경우, 불소 이온은 또한 지르코늄 이온 공여체로부터 부분적으로 공급된다. 유효 불소 이온이란 상기 처리 용액중의 유리 불소 이온 농도를 의미한다. 유효 불소 이온 농도는 불소 이온 전극을 갖는 기구로 상기 처리 용액을 측정함으로써 결정할 수 있다. 유효 불소 이온의 농도가 1 ppm 미만이면, 핀 물질 표면의 불충분한 에칭이, 화학적 변환 코팅부가 충분한 양으로 형성되지 못하게 한다. 500 ppm 을 초과하면, 과도한 에칭으로 인해 화학적 변환 처리 용액중의 알루미늄 이온 농도가 본 발명에 따른 범위를 초과하게 되어, 반응의 간섭 및 다량의 슬러지의 형성을 유발한다.
내식성 및 내습성을 추가로 향상시키기 위해서, 본 발명의 처리 용액은 분자내에 하나 이상의 페놀성 히드록실기를 갖는 유기산을 10∼10,000 ppm 의 농도로 함유한다. 농도가 10 ppm 미만이면, 첨가량이 충분치 않기 때문에, 성능 특성의 충분한 향상을 수득하지 못한다. 10,000 ppm 을 초과하면, 성능 특성의 추가의 향상을 수득하지 못한다. 바람직한 유기산으로는, 페놀, 타닌산 및 페놀술폰산이 있다.
상기 화학적 변환 처리 용액의 pH 가 1.0 미만이면, 과도한 에칭이 일어나 화학적 변환 코팅부의 형성을 어렵게 하고, 따라서 내식성이 손상된다. 4.0 을 초과하면, 화학적 변환 코팅부가 거의 형성되지 않아 내식성이 손상될 수 있다. 화학적 변환 처리 용액의 조성을 분석하고, 농축 용액을 사용하여, 용액 조성을 본 발명에 따른 범위내에서 조정한다.
상기 처리 용액은 기타의 첨가제, 예를 들면 몰리브덴산 및 텅스텐산과 같은 공지의 억제제, 티타늄, 니켈, 바나듐, 하프늄, 철 및 아연과 같은 금속 이온, 니트라이트 및 과산화수소와 같은 화학적 변환 촉진제, 및 알루미늄 이온 보유 목적의 킬레이트화제를 함유할 수 있다.
상기 화학적 변환 처리된 알루미늄 핀 물질은 약 2∼10 초간 수 세정하거나 또는 고무 로울 등을 사용해 압착하여 물을 제거한다. 본 발명에 사용되는 화학적 변환 처리 용액의 경우, 수 세정없이, 고무 로울 등으로 압착하여 물을 제거하면 충분하고, 잔류 화학적 변환 처리 용액은 이후의 단계에 악영향을 주지 않으며, 오히려 내식성을 향상시킨다. 이것은 폐수 처리에 대한 관리의 용이함 및 부담의 감소를 의미한다. 바람직하게는, 상기 단계에서 형성된 화학적 변환 코팅부는 지르코늄과 인을 각각 1∼100 ㎎/㎡ 의 양으로 함유한다. 상기 양이 1 ㎎ 미만이면, 내식성이 바람직하지 못하게 손상될 수 있다. 100 ㎎ 을 초과하면, 접착성이 바람직하지 못하게 손상된다.
다음 단계에서, 주 성분으로서 수계 수지를 함유하는 친수성 처리 수용액을 사용하여, 수지로 이루어진 방식성 코팅부 및/또는 친수성 코팅부를 상술한 화학적 변환 코팅부상에 형성시킨다. 상기 화학적 변환 코팅부상에는, 상기 친수성 코팅부의 형성없이, 상기 방식성 코팅부를 형성시키거나, 또는 상기 방식성 코팅부의 형성없이, 상기 친수성 코팅부를 형성시킬 수 있다. 또한, 방식성 코팅부와 친수성 코팅부를 모두 형성시킬 수 있다.
윤활성을 부여하기 위해서, 상술한 방법에 의해 수득되는 친수성 코팅부상에 수계 수지로부터의 윤활성 코팅부를 추가로 형성시킬 수 있다.
즉, 상기 화학적 변환 코팅부상에는, (1) 수계 수지로부터의 친수성 코팅부 (2-층 처리), (2) 수계 수지로부터의 친수성 코팅부, 및 이의 상부에 형성되는 수계 수지로부터의 윤활성 코팅부 (3-층 처리), (3) 수지로부터의 방식성 코팅부 (2-층 처리), (4) 수지로부터의 방식성 코팅부, 및 이의 상부에 형성되는 수계 수지로부터의 친수성 코팅부 (3-층 처리), (5) 물 유리 및 수계 수지로부터의 친수성 코팅부 (2-층 처리), (6) 물 유리 및 수계 수지로부터의 친수성 코팅부, 및 이의 상부에 형성되는 수계 수지로부터의 윤활성 코팅부 (3-층 처리), (7) 콜로이드성 실리카 및 수계 수지로부터의 친수성 코팅부 (2 층 처리), 또는 (8) 콜로이드성 실리카 및 수계 수지로부터의 친수성 코팅부, 및 이의 상부에 형성되는 수계 수지로부터의 윤활성 코팅부 (3-층 처리) 중 임의의 것이 형성될 수 있다.
상기 친수성 코팅부의 형성에 사용되는 수계 수지는 통상 사용되는 수지일 수 있다. 예를 들면, (a) 카르복실 및/또는 히드록실기를 갖는 불포화 중합성 수계 중합체 화합물, (b) 카르복실 및/또는 히드록실기를 갖는 천연 중합체 화합물 또는 이의 유도체, (c) 수계 알키드 수지, (d) 수계 말레화 오일, (e) 수계 폴리에스테르 수지, (f) 수계 폴리부타디엔 수지, (g) 수계 폴리아미드 수지, (h) 수계 에폭시 수지, (i) 수계 폴리우레탄 수지, (j) 수계 페놀 수지, (k) 수계 아미노 수지, 및 이의 혼합물을 언급할 수 있다. 필요한 경우, 가교결합제를 이들 수지와의 배합물로 사용할 수 있다.
또한, 일본 특허 공개 공보 평7-102189 호에 기재된 바와 같이, 상기 수계 수지 (a)∼(k) 의 하나 이상을, 고체 기준으로 폴리옥시알킬렌 사슬을 10 중량% 이상 함유하는 수계 중합체 화합물과의 배합물로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 카르복실 및/또는 히드록실기를 갖는 불포화 중합성 수계 중합체 화합물 (a) 로는, 예를 들면, 폴리(메트)아크릴산, (메트)아크릴산-(메트)아크릴 에스테르 공중합체, 스티렌-(메트)아크릴레이트 공중합체, 폴리비닐 아세테이트 수지의 부분 비누화에 의해 수득 가능한 폴리비닐 알코올, 폴리비닐피롤리돈, N-메틸올(메트)아크릴아미드와 같은 (메트)아크릴아미드 유도체 중합체 등이 있다.
카르복실 및/또는 히드록실기를 갖는 천연 중합체 화합물 또는 이의 유도체 (b) 로는, 예를 들면, 카르복시메틸셀룰로오스 (CMC), 히드록시에틸셀룰로오스 (HEC), 히드록시프로필셀룰로오스 (HPC), 메틸셀룰로오스 (MC), 에틸셀룰로오스 (EC), 에틸히드록시에틸셀룰로오스 (EHEC) 등과 같은 셀룰로오스 유도체, 메틸셀룰로오스 유도체, 및 이들의 나트륨, 칼륨 및 암모늄염 등이 있다.
수계 알키드 수지 (c) 로는, 글리세롤, 펜타에리트리톨, 에틸렌 글리콜, 트리메틸올에탄 등과 같은 폴리올과, 오일 유도 고급 지방산, 예컨대 팔미트산, 프탈산 무수물, 말레인산 무수물 등과 같은 2 염기산의 탈수 축합에 의해 수득 가능한 화합물을 들 수 있다.
수계 폴리에스테르 수지 (e) 로는, 폴리에스테르 수지 및 트리멜리트산 무수물의 히드록실기를 반-에스테르화 반응시키고, 잔류 카르복실기를 아민으로 중화시키며, 그 생성물을 친수성 부여를 위해 개질시킴으로써 수득 가능한 화합물, 및 폴리에틸렌 글리콜과 다염기산을 반응시키고, 수득되는 폴리에스테르 수지를 친수성 부여를 위해 개질시킴으로써 수득 가능한 화합물을 들 수 있다.
수계 폴리부타디엔 수지 (f) 로는, 친수성기-함유 단량체와 부타디엔의 공중합체를 들 수 있다. 수계 폴리아미드 수지 (g) 로는, ε-카프로락탐의 개환 중합또는 헥사메틸렌디아민과 아디프산의 축중합으로부터 산출되는 폴리아미드를 용해시킴으로써 수득 가능한 수지를 들 수 있다.
수계 에폭시 수지 (h) 로는, 지방족 폴리올 디- 또는 폴리-글리시딜 에테르, 디카르복실산 디글리시딜 에테르, 질소-함유 헤테로 고리-함유 에폭시 화합물 등과 같은 수계 에폭시 수지, 물 또는 물과 유기 용매의 혼합 용액에 유화제를 첨가하고, 이것에 에폭시 수지를 분산/유화시키거나, 또는 에폭시 수지를 개질시켜 수중에 용해 또는 분산/유화시킴으로써 수득 가능한 수-분산 에폭시 수지를 들 수 있다.
수계 폴리우레탄 수지 (i) 로는, 용해를 위해 분자내에 음이온성 또는 양이온성 기를 도입함으로써 수득 가능한 화합물을 들 수 있다. 또한, 우레탄 예비중합체의 말단 이소시아네이토기에 비설파이트염을 첨가하여 이소시아네이토기를 블록화시키고, 상기 수지를 술포네이트의 친수성에 의해 용해시킴으로써 수득 가능한 수지를 언급할 수 있다. 또한, 블록킹제로 우레탄 예비중합체를 블록화시킨 후, 강제로 유화/분산시킴으로써 수득 가능한 수지를 들 수 있다.
수계 페놀 수지 (j) 로는, 페놀, 크실레놀, p-알킬페놀, p-페닐페놀, 클로로페놀, 비스페놀 A, 페놀술폰산, 레소르신 등과 같은 페놀성 히드록실기-함유 화합물과, 포름알데히드, 푸르푸랄 등과 같은 알데히드의 축중합 생성물을 들 수 있다. 이들은 통상적으로 페놀-포름알데히드 수지, 크레졸-포름알데히드 수지, 페놀-푸르푸랄 수지, 레소르신 수지 등으로서 알려져 있다.
수계 아미노 수지 (k) 로는, 멜라민 수지, 예컨대 n-부틸화 멜라민 수지, 이소부틸화 멜라민 수지 등, 및 우레아 수지를 들 수 있으며, 이들 모두는 수용성이다.
상기 고체 기준으로 폴리옥시알킬렌 사슬을 10 중량% 이상 함유하는 수계 중합체 화합물로는, 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO), 에틸렌 옥사이드-프로필렌 옥사이드 공중합체, 에틸렌 옥사이드-메틸렌 옥사이드 공중합체 등을 들 수 있다.
상술한 친수성 처리 수용액은 통상적으로 농축 수용액을 물로 희석시켜 사용하며, 희석후 수계 수지의 농도는 바람직하게는 1∼50 중량%, 더욱 바람직하게는 2∼20 중량% 이다.
상술한 가교결합제는 상기 각각의 수계 수지와 착화합물을 형성할 수 있는 금속 화합물인 수계 가교결합제일 수 있다. 예를 들면, 산화물, 산화물염, 할로겐화물, 질산염, 황산염, 1 차 또는 2 차 인산염, 규산염, 탄산염, 유기산염 또는 크롬, 티타늄, 알루미늄, 아연, 지르코늄 등의 착물염을 함유하는 화합물을 들 수 있다.
상기 친수성 코팅부 형성용 수계 수지에는, 수계 수지의 막 형성에 악영향을 주지 않는 범위내에서 각종 첨가제를 보충할 수 있다. 예를 들면, 윤활제, 방부제, 항진균제, 항균제, 계면활성제, 안료 및 염료를 들 수 있다. 높은 친수성을 부여하기 위해서, 콜로이드성 실리카 또는 물 유리를 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 수계 처리 용액의 코팅 방법으로는, 로울 코터 방법, 바 코터 방법, 딥 방법, 스프레이 방법 및 브러쉬 코팅 방법 등이 있다. 상기 코팅 방법중에서, 로울 코터 방법을 사용하는 경우, 예를 들면, 친수성 코팅부는 도포후, 코팅부를 150∼270 ℃ 의 온도에서 10 초 내지 1 분간 건조시킴으로써 수득할 수 있다. 사용되는 수계 수지의 종류에 따라서, 소성 온도가 150 ℃ 미만이면 막 형성이 만족스럽지 않게 되는 경향이 있고, 270 ℃ 를 초과하면 과도한 소성으로 인해 친수성이 상실된다.
친수성 코팅부의 막 두께는 바람직하게는 0.05 g/㎡ 이상, 더욱 바람직하게는 0.1∼2 g/㎡ 이다. 코팅부의 막 두께가 0.05 g/㎡ 미만이면, 핀 물질의 친수성 수명 및 가공성이 불량해진다.
상기 방식성 코팅부 형성용 수지로는, 내식성을 부여하는데 통상 사용되는 수지를 사용할 수 있다.
상기 윤활성 코팅부 형성용 수계 수지는 특별히 제한되는 것은 아니나, 상기 수계 수지중에서 수용성인 수지를 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 상술한 제조 방법에 의해 제조되는 알루미늄 핀 물질은 화학적 변환 코팅부가 그 위에 형성되고, 상기 변환 코팅부의 상부에 형성되는 방식성 코팅부 및/또는 친수성 코팅부를 갖는 알루미늄 핀 물질이다. 바람직하게는, 화학적 변환 코팅부는 지르코늄 및 인을 각각 1∼100 ㎎/㎡ 의 양으로 함유한다.
본 발명에 따른 알루미늄 핀 물질의 제조 방법은 알루미늄 이온을 특정 범위로 함유하는 처리 용액을 사용하여 화학적 변환 처리를 수행하고, 이것에 친수성 부여를 위한 처리를 수행하는 것을 포함한다. 상기 알루미늄 이온은 유효 불소 이온과 함께 단단한 화학적 변환 코팅부를 형성하기 때문에, 방식성 코팅부 및/또는 친수성 코팅부를 상기 화학적 변환 코팅부상에 형성시키는 경우, 내후성, 내습성및 접착성이 종래의 크로메이트화(chromated) 핀 물질과 동일 또는 더욱 우수한 핀 물질을 제조할 수 있다.
상기 제조 방법에 의해 제조되는 본 발명의 알루미늄 핀 물질은 내후성, 내습성 및 접착성이 우수하기 때문에, 에어 컨디셔너 등과 같은 열 교환기의 핀 물질로서 광범위하게 사용될 수 있다.
실시예
다음에, 하기의 실시예 및 비교예에 의거 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
실시예 1
하기 표 1 에 나타낸 각각의 이온 농도로 각각의 이온이 제공되도록 하는 양으로 플루오로지르콘산, 인산 및 불화수소산을 첨가한 후, 타닌산 500 ppm 을 첨가하고, 수성 암모니아로 pH 를 2 로 조정하여 화학적 변환 처리 용액을 제조하였다. Zr, 인산 및 Al 이온은 ICP (Kyoto Koken 제품) 로 측정하였고 ; 유효 불소 이온은 불소 이온계로 측정하였으며 ; 타닌산은 TOC (Shimadzu Corporation 제품) 로 검정 곡선을 작성하여 측정하였다.
이어서, 알루미늄 핀 물질 (JIS-A1100) 을 200 ×250 ㎜ 로 절단하여 시험편을 제조하였다. 이들 시험편에 농도 1 중량% 의 탈지제 (Surf Cleaner 340, Nippon Paint Co. 제품) 를 70 ℃ 에서 5 초간 분무한 후, 수 세정하였다. 상기 화학적 변환 처리 용액을 사용하여, 처리 용액 온도 55 ℃ 및 분무 시간 5 초의 조건하에서, 시험편들을 하나씩 연속해서 화학적 변환 처리하였다. 연속적인 화학적 변환 처리 동안에, 처리 용액의 조성물 농도를 점차적으로 희석시켰다. 따라서,화학적 변환 처리 용액의 각 성분의 농도를 유지하기 위해서, 조성 분석으로 용액을 체크하고, 농축 용액으로 조정하였다. 그 결과, 시험편으로부터 용리된 알루미늄 이온이 화학적 변환 처리 용액중에 점차적으로 축적되었으며, 마침내 1,000 ppm 의 농도에 도달하였다. 알루미늄 이온 농도를 추가로 증가시키기 위해서, 질산 알루미늄을 용해시켜 2,000 ppm 의 조성물 용액을 산출하였다.
상기 초기 조성물의 용액 및 알루미늄 이온 농도 50, 200, 1,000 및 2,000 ppm 에 상응하는 용액으로 처리한 각각의 시험편에, 친수성 부여용 유기/무기 착물 개질제 (Surf Alcoat 131, Nippon Paint Co. 제품) 로 친수성 부여를 위한 처리를 수행하여 알루미늄 핀 물질을 제조한 후, 하기에 기재한 방법에 의해 내식성 및 내습성을 평가하였다. 그 결과, 200 ppm 이상의 알루미늄 이온 농도에서 내식성 및 내습성이 모두 만족스러운 결과를 수득하였다. 그 결과를 하기 표 1 에 나타냈다.
<내식성>
염 용액 분무 시험 : 5 % NaCl 용액을 35 ℃ 에서 시험편에 분무하고, 500 시간후 백색의 녹 형성 정도를 평가하였다.
◎ : 녹 형성이 없음
: 녹 형성이 약간 있음
△ : 녹 형성이 보통임
× : 녹 형성이 상당함
×× : 전체에 녹이 형성됨
<내습성>
50 ℃ 및 상대 습도 98 % 이상의 분위기하에서 500 시간 동안 내습성 시험을 수행하여, 시험편의 녹 형성 정도를 평가하였다.
◎ : 변색 없음
: 약간 변색됨
△ : 적당히 변색됨
× : 상당히 변색됨
×× : 전부 변색됨
알루미늄 이온 농도 (ppm) 의 추이
0 50 200 1000 2000
Zr 이온 300 ppm 300 ppm 300 ppm 300 ppm 300 ppm
포스페이트 이온 300 ppm 300 ppm 300 ppm 300 ppm 300 ppm
Al 이온 0 ppm 50 ppm 200 ppm 1000 ppm 2000 ppm
유효 F 이온 5 ppm 5 ppm 5 ppm 5 ppm 5 ppm
pH 2 2 2 2 2
타닌산 500 ppm 500 ppm 500 ppm 500 ppm 500 ppm
내식성 △ △ ◎ ◎
내습성 △ △ ◎ ◎ ◎
또한, 하기의 방식으로 상기 알루미늄 핀 물질의 접착성을 평가하였다. 그 결과를 하기 표 2 에 나타냈다.
<접착성>
시험편을 유수에 250 시간 동안 담근 후, 닦아내어 박리 시험을 수행하였다.
: 이상 없음
△ : 약간 박리됨
× : 박리됨
또한, 1,000 ppm 의 알루미늄 이온 농도로 처리한 시험편으로부터 제조한 알루미늄 핀 물질의 화학적 변환 코팅부상에서, 지르코늄 또는 인의 중량 (㎎/㎡) 을, 형광 X-선 분석기 3070 (Fluorescent X-ray Analyzer 3070, Rigaku-sha 제조) 을 이용한 형광 X-선 분석으로 측정하였다. 그 결과를 하기 표 4 에 나타냈다.
실시예 2∼18, 비교예 1∼10 및 참고예
각각의 이온 농도, 타닌산 농도, pH, 분무 용액 온도, 분무 시간, 화학적 변환후의 수 세정 또는 이의 생략 및 친수성 처리 용액의 종류를 변경한 것외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 핀 물질을 제조하여, 내식성, 내습성 및 접착성을 평가하였다. 질산 알루미늄을 첨가하여 알루미늄 이온 농도를 조정하였다. 참고예에서는, 종래의 포스페이트-크로메이팅에 의해 화학적 변환 코팅부를 형성시켰다. 그 결과를 하기 표 2 및 3 에 나타냈다.
비교예 1, 2 및 8 에서, 수득한 알루미늄 핀 물질의 화학적 변환 코팅부중의 지르코늄 또는 인의 중량 (㎎/㎡) 을 실시예 1 에서와 같이 측정하였다. 그 결과를 하기 표 4 에 나타냈다.
이온 농도 (ppm) pH 유기산 (ppm) 화학적변환 조건 화학적 변환후 수세정 친수성 부여용 개질제 시험 결과
Zr PO4 Al 유효 F 온도 시간 내식성 내습성 접착성
실시예 1 300 300 1000 5 2 500 55℃ 5초 없음 A ◎ ◎
2 100 300 1000 5 2 500 55℃ 5초 없음 A ◎ ◎
3 1000 300 1000 5 2 500 55℃ 5초 없음 A ◎ ◎
4 300 100 1000 5 2 500 55℃ 5초 없음 A ◎ ◎
5 300 1000 1000 5 2 500 55℃ 5초 없음 A ◎ ◎
6 300 300 500 5 2 500 55℃ 5초 없음 A ◎ ◎
7 300 300 2000 5 2 500 55℃ 5초 없음 A ◎ ◎
8 300 300 1000 2 2 500 55℃ 5초 없음 A ◎ ◎
9 300 300 1000 5 2.5 500 55℃ 5초 없음 A ◎ ◎
10 300 300 1000 1.5 2 500 55℃ 5초 없음 A ◎ ◎
11 300 300 1000 5 2 250 55℃ 5초 없음 A ◎ ◎
12 300 300 1000 5 2 500 45℃ 5초 없음 A ◎
13 300 300 1000 5 2 500 65℃ 5초 없음 A ◎ ◎
14 300 300 1000 5 2 500 55℃ 3초 없음 A ◎ ◎
15 300 300 1000 5 2 500 55℃ 10초 없음 A ◎ ◎
16 300 300 1000 5 2 500 55℃ 5초침지 없음 A ◎ ◎
17 300 300 1000 5 2 500 55℃ 5초 있음 A
18 300 300 1000 5 2 500 55℃ 5초 없음 B ◎ ◎
이온 농도 (ppm) pH 유기산 (ppm) 화학적변환 조건 화학적 변환후 수세정 친수성 부여용 개질제 시험 결과
Zr PO4 Al 유효 F 온도 시간 내식성 내습성 접착성
비교예 1 5 300 1000 5 2 500 55℃ 5초 없음 A ×× ××
2 300 5 1000 5 2 500 55℃ 5초 없음 A △ × △
3 300 300 10 5 2 500 55℃ 5초 없음 A △ △
4 300 100 20000 5 2 500 55℃ 5초 없음 A ×× ×× △
5 300 1000 1000 500 5 500 55℃ 5초 없음 A ×× ×× △
6 300 300 1000 0.1 2 500 55℃ 5초 없음 A × △
7 300 300 1000 5 2 500 25℃ 5초 없음 A × × △
8 300 300 1000 5 2 500 55℃ 0.5초 없음 A ×× ××
9 300 300 1000 5 2 500 55℃ 5초 없음 없음 △ △ -
10 300 300 1000 5 2 0 55℃ 5초 없음 A △
참고예 포스페이트-크로메이팅 55℃ 5초 없음 A △ △
Zr 이온 : 플루오로지르콘산에서 공급
PO4이온 : 인산에서 공급
Al 이온 : 질산 알루미늄에서 공급
유효 불소 이온 : 불화수소산에서 공급
pH : 수성 암모니아로 조정
유기산 : 타닌산
친수성 부여용 개질제 :
A : 유기/무기 착물계 (Surf Alcoat 131, Nippon Paint Co. 제품)
B : 유기계 (Surf Alcoat 240, Nippon Paint Co. 제품)
포스페이트-크로메이팅 : Alsurf 407 (Nippon Paint Co. 제품) 3.0 중량% 와 Alsurf 47 (Nippon Paint Co. 제품) 0.4 중량% 를 혼합한 수용액
화학적 변환 코팅부중의 중량 (㎎/㎡)
Zr P
실시예 1 15 6
비교예 1 0.2 3
비교예 2 14 0.1
비교예 8 0.8 0.5
상기 결과는 실시예에서 제조한 시험편이 참고예에서 포스페이트-크로메이팅으로 제조한 시험편에 비해서, 내식성 및 내습성이 우수하고, 접착성 및 친수성은 비슷하다는 것을 보여준다. 따라서, 이들이 핀 물질로서 만족스럽게 사용된다는 것이 분명하다.
본 발명의 알루미늄 핀 물질의 제조 방법에 따르면, 종래의 방법에 비해서, 내식성 및 내습성이 우수하고, 접착성 및 친수성은 비슷한 알루미늄 핀 물질을 제공할 수 있다.

Claims (5)

  1. 알루미늄 기판의 화학적 변환 처리 단계에서, 화학적 변환 코팅부를 형성시키고, 화학적 변환 코팅부상에 수계 수지로 이루어진 친수성 코팅부 및/또는 방식성 코팅부를 형성시키는 것을 포함하며, 상기 화학적 변환 코팅부는 화학적 변환 처리 용액을 하기의 조성 범위내에서, 용액 온도 30∼70 ℃ 및 처리 시간 1∼10 초의 조건하에서 유지시킴으로써 수득되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 핀 물질의 제조 방법 :
    지르코늄 이온 10∼10,000 ppm
    포스페이트 이온 10∼10,000 ppm
    알루미늄 이온 100∼10,000 ppm
    유효 불소 이온 1∼500 ppm
    분자내에 하나 이상의 페놀성 히드록실기를 갖는 유기산 10∼10,000 ppm
    pH 1.0∼4.0
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 분자내에 하나 이상의 페놀성 히드록실기를 갖는 유기산이 페놀, 페놀술폰산, 타닌산 및 이의 유도체중에서 선택되는 1 종 이상을 함유하는 알루미늄 핀 물질의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 화학적 변환 코팅부의 형성후에, 수세정을 수행하지 않고 로울로 압착하여 물을 제거한 다음, 수계 수지로 이루어진 친수성 코팅부 및/또는 방식성 코팅부를 형성시키는 알루미늄 핀 물질의 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 따른 방법으로 수득되는 알루미늄 핀 물질.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 알루미늄 핀 물질의 화학적 변환 코팅부가 지르코늄 및 인을 각각 1∼100 ㎎/㎡ 의 양으로 함유하는 알루미늄 핀 물질.
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