KR20160071548A - 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제 및 이의 제조방법 - Google Patents

에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (1) 친수성 고분자 수지; (2) 지르코늄 불화 수소산; (3) 크롬 화합물; (4) 소디움 메타 바나데이트; (5) 아마이드계 가교제; (6) 에폭시실란 화합물 촉매; 및 (7) 아미노 실란 화합물 촉매를 포함하는 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제에 관한 것으로, 본 발명의 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제는 1단계의 코팅 처리로 에어컨 열교환기의 핀에 내식성 및 친수성을 부여할 수 있고, 높은 도막 안정성을 발휘할 수 있으며, 도막취와 흡착취를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 에어컨 열교환기의 내식, 친수 코팅 공정을 단축시켜 에어컨 열교환기의 내식, 친수 코팅을 위한 제조 공간과 제조 시간을 단축시킬 수 있으므로, 에어컨 열교환기의 내식, 친수 코팅제로서 유용하게 사용될 수 있다.

Description

에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제 및 이의 제조방법{ONE-SOLUTION TYPE HYDROPHILIC CORROSION RESISTANT COATING AGENT FOR HEAT EXCHANGER OF AIR CONDITIONER AND PREPARING METHOD THEREOF}
본 발명은 에어컨 열교환기용 내식, 친수 코팅제에 관한 것으로, 보다 자세하게는 자동차 에어컨 열교환기의 표면에 코팅되어 내식성 및 친수성을 발휘하도록 할 수 있는 일액형 코팅제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
자동차용 에어컨 열교환기는 그 특성상 여름, 겨울의 큰 온도차와 눈, 비 등의 가혹한 환경에서 사용 및 노출됨으로 인해 신뢰성 있는 장기 내식성과 열교환 특성을 확보하는 것이 필수적이다.
에어컨 열교환기에 내식성 및 친수성을 부여하는 방법과 관련한 선행기술로는 일본 특허공개 제2002-088348호, 한국 특허공개 제2004-0056793호 등을 들 수 있다.
상기 일본 특허공개 제2002-088348호는 카르복실기, 아미드기, 히드록실기, 설폰기, 포스폰기로부터 선택된 적어도 1종이 주쇄에 결합하고 있는 수용성 고분자 화합물(A) 및 1개 이상의 방향족 핵구조를 포함한 다환식 구조에 합계 5개 이상의 히드록실 기가 직접 결합하고 있는 페놀 화합물(B)을 함유하는 유기 친수성 처리제를 코팅하여 에어컨 열교환기의 알루미늄 핀의 표면상에 친수성을 부여하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 상기 한국 특허공개 제2004-0056793호는 염기성 아크릴계 화합물, 아크릴계 화합물, 산성 아크릴 화합물, 라디칼 공중합성 염기성 아크릴 화합물, 반응성 유화제 등이 에멀젼 중합된 고형분을 포함하는 친수제 조성물을 코팅하여 알루미늄 표면에 친수성을 부여하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 상기 기술들은 모두 친수성을 부여하기 위한 코팅이 이루어지기 전에, 알루미늄의 표면에 내식성을 부여하기 위하여 미리 내식성 코팅을 하는 단계를 거쳐야 하는 총 2단계의 과정을 거쳐야만 한다.
즉, 종래의 자동차용 에어컨 열교환기에 적용되고 있는 내식성 및 친수성 코팅 방법은, 도 1에 예시된 바와 같이, 첫 번째 단계로 화학적 반응 피막을 형성하여 내식화성을 부여하는 내식 코팅을 진행한 후, 수세하고, 두 번째 단계로 친수 코팅을 진행하는 총 2단계의 과정을 포함하며, 이와 같이 내식성 및 친수성 코팅이 된 에어컨 열교환기 핀의 단면을 도 2에 모식적으로 나타내었다. 이처럼, 에어컨 열교환기에 내식성 및 친수성을 부여하기 위한 코팅 과정을 2단계로 나누어 진행할 경우, 처리 공정과 시간이 길어져 생산성과 경제성에서 약점을 가진다.
따라서, 1단계의 코팅 처리로 내식성 및 친수성을 함께 부여하여 생산성과 경제성이 뛰어나면서도 장기적인 부착 안정성을 갖는 일액형 코팅제의 개발을 필요로 한다.
일본 특허공개 제2002-088348호 한국 특허공개 제2004-0056793호
본 발명의 목적은 1단계의 코팅 처리로 에어컨 열교환기의 핀에 내식성 및 친수성을 부여할 수 있고, 높은 도막 안정성을 발휘할 수 있으며, 도막취와 흡착취를 방지할 수 있는 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적에 따라, 본 발명은
(1) 친수성 고분자 수지;
(2) 지르코늄 불화 수소산;
(3) 크롬 화합물;
(4) 소디움 메타 바나데이트;
(5) 아마이드계 가교제;
(6) 에폭시실란 화합물 촉매; 및
(7) 아미노 실란 화합물 촉매
를 포함하는 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제를 제공한다.
또한, 또 다른 목적에 따라, 본 발명은
(A) 이온교환수에 친수성 수지를 투입하고, 교반하여 혼합액을 제조하는 단계;
(B) 상기 단계 (A)의 혼합액에 아마이드계 가교제를 넣는 단계;
(C) 상기 단계 (B)의 혼합액에 지르코늄 불화 수소산, 질산 크롬, 소디움 메타 바나데이트를 순서대로 넣는 단계; 및
(D) 상기 단계 (C)의 혼합액에 에폭시 실란 화합물 촉매를 먼저 넣은 다음, 아미노 실란 화합물 촉매를 넣는 단계
를 포함하는, 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제는 1단계의 코팅 처리로 에어컨 열교환기의 핀에 내식성 및 친수성을 부여할 수 있고, 높은 도막 안정성을 발휘할 수 있으며, 도막취와 흡착취를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 에어컨 열교환기의 내식, 친수 코팅 공정을 단축시켜 에어컨 열교환기의 내식, 친수 코팅을 위한 제조 공간과 제조 시간을 단축시킬 수 있으므로, 에어컨 열교환기의 내식, 친수 코팅제로서 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 종래의 에어컨 열교환기용 내식, 친수 코팅제를 이용한 에어컨 열교환기의 내식, 친수 코팅 공정을 모식적으로 나타낸 공정도이다.
도 2는 종래의 에어컨 열교환기용 내식, 친수 코팅제를 이용하여 에어컨 열교환기에 내식, 친수 코팅을 하였을 때의 코팅된 에어컨 열교환기 핀의 단면을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3는 본 발명의 에어컨 열교환기용 내식, 친수 코팅제를 이용한 에어컨 열교환기의 내식, 친수 코팅 공정의 일례를 모식적으로 나타낸 공정도이다.
도 4은 본 발명의 일례에 따른 에어컨 열교환기용 내식, 친수 코팅제를 에어컨 열교환기의 핀에 도포하고 경화하기 전의 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 에어컨 열교환기용 내식, 친수 코팅제를 이용하여 에어컨 열교환기에 내식, 친수 코팅을 하였을 때의 코팅된 에어컨 열교환기 핀의 단면의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일례에 따른 에어컨 열교환기용 내식, 친수 코팅제를 에어컨 열교환기의 핀에 도포하고 경화한 후, 형성된 내식층 및 친수층을 모식적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제는 (1) 친수성 고분자 수지; (2) 지르코늄 불화 수소산; (3) 크롬 화합물; (4) 소디움 메타 바나데이트; (5) 아마이드계 가교제; (6) 에폭시 실란 화합물 촉매; 및 (7) 아미노 실란 화합물 촉매를 포함하는 조성물이다.
(1) 친수성 고분자 수지
상기 친수성 고분자 수지는 에어컨 열교환기의 핀에 친수성을 부여하기 위하여 포함되며, 에어컨 열교환기의 핀의 최외곽면에 친수층을 형성하여 에어컨 열교환기 핀이 친수성을 갖도록 하며, 이를 통하여 열교환기의 배수성을 향상시켜 물방울의 비산 문제를 해결한다.
상기 친수성 고분자 수지는 아크릴산, 메타크릴산, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 에틸헥실(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴 에스테르 모노머, 하이드록시에틸(메트)아크릴레이트, 비닐 에스테르, 비닐 모노머, 비닐리덴 클로라이드, 크로톤산, 이타콘산, 푸마르산, 말레산, 모노메틸 이타코네이트, 모노메틸 푸마레이트, 모노부틸 푸마레이트, 무수말레산, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산, 비닐 설폰산, 스티렌 설폰산, 1-알릴옥시-2-하이드록시프로판 설폰산, 소디움 1-알릴옥시-2-하이드록시프로판 설포네이트, 알킬 알릴 설포숙신산, 설포에틸 (메트)아크릴레이트, 포스포알킬 (메트)아크릴레이트, 포스포알킬 크로토네이트, 포스포알킬 말레이트, 포스포알킬 푸마레이트, 포스포알킬 (메트)아크릴레이트, 포스포디알킬 크로토네이트, 알릴 포스페이트, 비닐 아세토아세테이트, 아세토아세톡시에틸 (메트)아크릴레이트, 아세토아세톡시프로필 (메트)아크릴레이트, 알릴 아세토아세테이트, 아세토아세톡시부틸 (메트)아크릴레이트, 2,3-디(아세토아세톡시)프로필 (메트)아크릴레이트, 비닐 아세토아세트아미드, 및 아세토아세톡시에틸 (메트)아크릴아미드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 모노머가 중합되어 형성된 것일 수 있고, 바람직하게는 아크릴산, 메타크릴산, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 1-알릴옥시-2-하이드록시프로판 설폰산, 소디움 1-알릴옥시-2-하이드록시프로판 설포네이트, 하이드록시에틸메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트일 수 있다.
본 발명에서, (메트)아크릴, (메트)아크릴레이트란 아크릴 및/또는 메타크릴, 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트를 나타낸다.
상기 모노머의 중합에는 개시제가 사용될 수 있고, 상기 개시제는 수용성 이온성 개시제일 수 있다.
상기 수용성 이온성 개시제로는 과황화 칼륨(potassium persulfate), 과황화 나트륨, 과산화 수소 또는 과황화 암모늄을 들 수 있으며, 상기 수용성 이온성 개시제는 바람직하게는 과황화 칼륨일 수 있다.
상기 친수성 수지는 용매에 상기 수용성 이온성 개시제를 첨가하여 용해한 후, 60 ~ 90℃, 바람직하게는 75 내지 85℃의 온도에서 상기 모노머를 1 내지 5시간 동안 적하하고 30분 내지 2시간 동안 반응시켜 중합될 수 있다. 필요에 따라, 상기 반응 후 상기 수용성 이온성 개시제를 추가로 첨가하여 중합 반응을 종결할 수 있으며, 이때 상기 수용성 이온성 개시제는 별도의 용매에 용해한 후 첨가할 수 있다. 상기 용매로는 예컨대 이온수, 증류수 등이 사용될 수 있다.
상기 용매에 수용성 이온성 개시제를 첨가하여 용해하는 과정은 특별히 제한되지 않지만 예컨대 50 내지 80℃의 온도에서, 10 내지 40 rpm의 교반 조건에서 이루어질 수 있다. 이때 상기 수용성 이온성 개시제는 용매 100 중량부에 대하여 1 내지 30 중량부의 양일 수 있다.
상기 수용성 이온성 개시제는 상기 모노머 합계량 100 중량부에 대하여 에 대하여 0.001 내지 30 중량부, 바람직하게는 1 내지 25 중량부 사용될 수 있으며, 상기 반응 후 추가로 첨가되는 수용성 이온성 개시제의 양도 이와 같다.
상기 친수성 고분자 수지는 상기 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제 총 중량에 대하여 5 내지 60 중량%일 수 있고, 바람직하게는 10 내지 30 중량%일 수 있다.
(2) 지르코늄 불화 수소산, (3) 크롬 화합물, 및 (4) 소디움 메타 바나데이트
상기 지르코늄 불화 수소산, 크롬 화합물, 및 소디움 메타 바나데이트는 에어컨 열교환기의 핀의 표면에 내식성이 우수한 산화막인 내식층을 형성한다. 상기 내식성층은 열교환기 핀의 부식을 방지하며 미세 곰팡이 냄새와 금속 부식 냄새를 없애는 역할을 한다. 여기서, 상기 에어컨 열교환기의 핀은 알루미늄 핀일 수 있으며, 상기 산화막은 알루미늄 산화막일 수 있다.
상기 지르코늄 불화 수소산은 불소의 소모에 의해 열교환기의 핀과 친수층 사이에 내식층이 형성될 수 있도록 하며, 상기 지르코늄 불화 수소산은 상기 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제 총 중량에 대하여 1 내지 20 중량%일 수 있고, 바람직하게는 2 내지 10 중량%일 수 있다.
상기 지르코늄 불화 수소산이 1 중량% 미만일 경우 내식성이 떨어지는 문제점이 있고, 20 중량%를 초과할 경우 친수성이 떨어지는 문제점이 있다.
상기 크롬 화합물은 크롬 화합물에 포함되어 있는 크롬이 열교환기 핀의 표면에 산화물의 단단한 박막층인 내식층이 형성될 수 있도록 한다,
상기 크롬 화합물은 질산크롬, 인산크롬, 황산크롬(II), 황산크롬 15수화물, 황산크롬 18수화물, 오르토인산크롬, 아세트산크롬, 아세트산크롬 수화물, 프로피온산크롬, 옥살산크롬 수화물 및 옥살산크롬 6수화물 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 질산크롬일 수 있다.
상기 크롬 화합물은 상기 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제 총 중량에 대하여 0.5 내지 10 중량%일 수 있고, 바람직하게는 1 내지 5 중량%일 수 있다.
상기 크롬 화합물이 0.5 중량% 미만일 경우, 열교환기 핀의 표면에 적절한 내식성을 부여할 수 없고, 10 중량%를 초과할 경우 초과 사용에 따른 내식성 향상 효과를 기대하기 어렵다.
상기 소디움 메타 바나데이트는 상기 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제 총 중량에 대하여 2 내지 24 중량%일 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 2.5 중량%일 수 있다.
상기 소디움 메타 바나데이트가 2 중량% 미만일 경우, 열교환기 핀의 표면에 친수성을 저하시키고, 24 중량%를 초과하여 사용할 경우 내식성을 저하시키는 문제점이 있다.
(5) 아마이드계 가교제
상기 아마이드계 가교제는 열교환기의 핀에 형성되는 내식층과 친수층이 크로스링크 가교되어 전체적인 내식층 및 친수층이 견고하게 되도록 하는 역할을 한다.
상기 아마이드계 가교제는 포름아마이드, 나트륨아마이드, 니코틴산아마이드, 다이메틸폼아마이드, 아세트아마이드, 칼륨아마이드, 옥사아마이드, 리튬다이에틸아마이드, 다이메틸포름아마이드, 벤즈아마이드, 요오드아세트아마이드, 아세트아마이드, 아크릴아마이드, 페닐아세트아미드, 시아노아세트아마이드, 다이시아노아세트아마이드, 디메틸아세트아마이드, 디에칠클로로아세트아마이드, 디메틸포름아마이드, 글리신아마이드, 이소프로필아크릴아마이드, 메타아크릴아마이드, 메틸렌비스아크릴아마이드, 니코틴아마이드, 올레아마이드, 옥사아마이드, 설포닐아마이드, 및 티오아세트아마이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 포름아마이드, 아세트아마이드, 및 아크릴아마이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 아마이드계 가교제는 상기 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제 총 중량에 대하여 2 내지 24 중량%일 수 있고, 바람직하게는 4 내지 12 중량%일 수 있다.
(6) 에폭시 실란 화합물 촉매 및 (7) 아미노 실란 화합물 촉매
에폭시 실란 화합물 촉매 및 아미노 실란 화합물 촉매는 본 발명의 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제를 이루는 조성물 중에 포함되어 친수성 작용기를 가지는 상기 친수성 수지를 도막 최외곽면으로 이동시켜(원자이동, migration), 친수성 수지가 열교환기 핀의 최외곽면에 친수층을 형성하도록 한다.
상기 에폭시실란 화합물 촉매는 3-글리시독시프로필트리메톡시-실란, 클로로트리메틸실란, 4-(클로로메틸)펜틸트리클로로실란, 디클로로디메틸실란, 디클로로메틸실란, 디클로로메틸페닐실란, 디메틸디클로로실란, 에톡시트리메틸실란, 메틸트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 펜틸트리클로로실란, 테트라메틸실란, 비닐트리에톡시실란, 트리에톡시비닐실란, 비닐트리메틸실란, 테트라에톡시실란, 및 메틸트리메톡시실란으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 3-글리시독시프로필트리메톡시-실란, 디클로로메틸실란, 및 에톡시트리메틸실란으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 에폭시 실란 화합물 촉매는 상기 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제 총 중량에 대하여 0.01 내지 2 중량%일 수 있고, 바람직하게는 0.15 내지 0.75 중량%일 수 있다.
상기 (7) 아미노 실란 화합물 촉매가 3-아미노-프로필트리메톡시-실란, (2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(베타-아미노에틸) 감마-아미노프로필메틸디메톡시실란, 비스(디에틸아미노)실란, 3-아미노프로필-트리메톡시실란, 트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로옥틸트리에톡시실란, 감마-이소사이아네이토프로필트리메톡시실란, 헥사메틸디실란, 아미노에틸-아미노프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리 메톡시실란, 플루오로실란, 및 3-메타크릴옥시프로필-트리메톡시실란으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 3-아미노-프로필트리메톡시-실란, 헥사메틸디실란, 및 비스(디에틸아미노)실란으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제는 필요에 따라 (8) 방향성 물질을 추가로 포함할 수 있다. 상기 방향성 물질은 내식, 친수 코팅제에 포함되어 향을 부여할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 피톤치드일 수 있다. 상기 피톤치드는 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제에 포함되어, 코팅제 자체의 도막취를 방지하고, 오염물질의 흡착에 따른 흡착취를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 인체 안전성을 보장할 수 있으므로 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 (8) 방향성 물질은 상기 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제 총 중량에 대하여 1 내지 50 중량%의 양으로 포함될 수 있고, 바람직하게는 1 내지 25 중량%의 양으로 사용될 수 있다.
본 발명의 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제는, 예컨대
(A) 이온교환수에 친수성 수지를 투입하고, 교반하여 혼합액을 제조하는 단계;
(B) 상기 단계 (A)의 혼합액에 아마이드계 가교제를 넣는 단계;
(C) 상기 단계 (B)의 혼합액에 지르코늄 불화 수소산, 질산 크롬, 소디움 메타 바나데이트를 순서대로 넣는 단계; 및
(D) 상기 단계 (C)의 혼합액에 에폭시 실란 화합물 촉매를 먼저 넣은 다음, 아미노 실란 화합물 촉매를 넣는 단계
를 포함하는, 제조방법에 의해 제조될 수 있다.
도 3에는 본 발명의 에어컨 열교환기용 내식, 친수 코팅제를 이용한 에어컨 열교환기의 내식, 친수 코팅 공정의 일례를 모식적으로 나타낸 공정도가 나타나 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 에어컨 열교환기용 내식, 친수 코팅제를 이용한 에어컨 열교환기의 내식, 친수 코팅 공정의 일례로는 다음과 같은 4단계 과정을 거치는 공정을 들 수 있다.
1단계는 열교환기의 핀의 도막의 표면을 청결하게 하고 활성화하기 위한 공정이다. 1단계에서는 열교환기 핀의 유분이나 이물질 등이 제거되고, 도막의 과잉 잔류 플럭스와 산화 알루미늄 피막이 제거된다.
2단계는 수세 과정을 통하여 도막을 안정화하여 다음의 내식, 친수 코팅 단계가 수월해질 수 있도록 하는 공정이다.
3단계는 내식, 친수 코팅 공정이며, 내식, 친수 코팅을 위하여 본 발명의 일례에 따른 에어컨 열교환기용 내식, 친수 코팅제를 열교환기의 핀에 도포하는 공정이다. 3단계에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 질산 크롬, 지르코늄 불화 수소산, 소디움 메타 바나데이트 등의 내식성 금속 화합물들과 친수성 고분자 수지, 실란 화합물 촉매, 및 아마이드계 가교제가 혼합되어 있다.
4단계는 에어컨 열교환기에 도포된 에어컨 열교환기용 내식, 친수 코팅제를 건조 경화하게 된다. 에어컨 열교환기용 내식, 친수 코팅제를 건조 경화하게 되면, 내식, 친수 코팅제 중의 실란 화합물 촉매에 의해서 혼합액 중의 친수 작용기를 가진 수지는 원자이동(migration)이 일어나 도막 최외곽면으로 이동하고 불소의 소모에 의해 알루미늄 핀재층과 친수 수지층 사이에 내식성과 부착력이 우수한 알미늄 산화막이 형성되고 실란 화합물 촉매 및 금속 화합물과 함께 견고한 내식층을 형성한다. 또한 금속 화합물 내식층은 아마이드계 가교제에 의해 친수층과 크로스링크 가교가 일어나 완벽한 내식 친수 코팅층을 형성한다. 이와 같이 제조된 열교환기 핀의 내식, 친수 코팅층의 일례를 도 5에 나타내었으며, 도 6에 에어컨 열교환기용 내식, 친수 코팅제를 에어컨 열교환기의 핀에 도포하고 경화한 후, 형성된 내식층 및 친수층을 모식적으로 나타내었다.
이하, 본 발명을 하기 제조예 및 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하지만, 이는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예
제조예 : 친수성 수지의 제조
이온수 60 g에 과황산 칼륨 5 g을 넣고 70℃에서 20 rpm으로 교반하면서 완전 용해하여 수용성 이온성 개시제의 용액을 제조한 다음, 80℃로 승온시켰다. 80℃에서 상기 수용성 이온성 개시제에 2-하이드록시-에틸-아세테이트 10 g, 메타크릴산 5g, 소디움 1-알릴옥시-2-하이드록시프로판-설포네이트 55 g을 혼합한 혼합 용액을 3시간 동안 적하 하고, 1시간 동안 반응을 유지하였다. 이온수 5 g에 과황산 칼륨 5 g을 용해한 용액을 제조한 후, 50 rpm으로 교반하면서 30분 동안 적하하고, 10분간 추가로 교반한 후에 20 rpm으로 교반 속도를 낮추고, 50분간 반응을 유지한 후 중합을 종료하여 친수성 수지를 제조하였다.
실시예 1 내지 6
표 1에 나타낸 성분 및 조성으로 에어컨 열교환기용 내식, 친수 코팅제를 제조하였으며, 구체적인 방법은 다음과 같다.
상온에서 이온 교환수에 상기 제조예에서 제조된 친수성 수지를 넣은 후, 교반 중인 제조액에 아마이드계 가교제를 넣었다. 그 다음, 지르코늄 불화 수소산, 질산 크롬, 소듐 메타 바나데이트를 순서대로 넣었다. 이후 에폭시 실란 화합물 촉매를 먼저 넣고 아미노 실란 화합물 촉매를 넣었다. 마지막으로 피톤치드를 넣어서 처리액 제조를 완료하였다.
일액형 코팅제 원료 (중량%) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
이온 교환수 77.3 51.6 45.9 40.2 14.5 16.3
친수성 수지 10 15 20 25 30 35
포름아마이드 4 6 8 10 12 14
지르코늄 불화 수소산 2 4 6 8 10 12
질산 크롬 1 2 3 4 5 6
소디움 메타 바나데이트 0.5 1 1.5 2 2.5 3
3-글리시독시프로필트리메톡시실란 0.15 0.3 0.45 0.6 0.75 0.9
3-아미노프로필트리메톡시실란 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
피톤치드 5 20 15 10 25 12.5
실험예
크기 (7×15 cm, 두께 0.1 mm)의 알루미늄 시편을 6장 준비한 후, 각각 탈지액에 1분간 담궈서 탈지 처리하였다. 곧바로 탈지된 알루미늄 시편을 물에 3분간 담궈서 수세하였다. 수세 처리된 각각의 알루미늄 시편 상에 실시예 1 내지 6에 따라 제조된 에어컨 열교환기용 내식, 친수 코팅제에 2분간 침지하고 꺼낸 직후에, 건조기에 200℃에서 10분간 넣고 경화하여 에어컨 열교환기용 내식, 친수 코팅제가 코팅된 알루미늄 시편을 제조하였다.
제조된 각각의 알루미늄 시편에 대하여 친수성, 내식성, 항균성, 항곰팡이성, 가스흡착특성을 평가하였다. 이때의 평가기준은 표 2와 같으며, 그 결과를 표 3에 나타내었다.
성능 평가항목 초기 유수 후 시험 방법
친수성 < 5° < 20° 접촉각 측정
내식성 < 10% (240시간 후) 염수분무 시험)
항균 1등급 1등급 박테리아 저항성 시험 [JIS Z 2801 준거]
항곰팡이 1등급 1등급 곰팡이 저항성 시험 [ASTM G21-70 준거]
가스흡착특성 < 3 < 10 GC 측정
<접촉각 측정>
친수성 2 L/min으로 증류수가 흐르는 수조 내에서 240시간 침적하여 건조 후의 접촉각을 측정한다.
<염수분무 시험>
코팅 처리된 알루미늄 시편을 35℃, 5 중량%의 NaCl 용액에 240시간 방치한 후, 도막 부식면적을 측정한다.
<박테리아 저항성 시험>
코팅 처리된 알루미늄 시편을 멸균된 배양접시의 가운데 부분에 놓고 검체상의 표면과 동일한 크기의 흡수지를 얹는다. 균액 1mL을 흡수지 상에 접종하고 35℃, 상대습도 90% 이상에서 24시간 배양한 후 생균수의 증감을 계측한다.
<곰팡이 저항성 시험>
배양 접시에 PDA 배지(potato dextrose ager)를 만들고 코팅 처리된 알루미늄 시편을 배지 위에 얹은 다음, 곰팡이 5종의 혼합포자 현탁액을 시료 및 배지에 골고루 분무하여 25℃, 90% 상대습도로 항온 항습기에 28일간 배양한다. 검사주기는 일주일마다 균의 성상을 검사하여 기록한다.
<GC 측정>
가스흡착 분석기를 사용하여 코팅 처리된 알루미늄 시편 통과 전/후의 초산 가스량 흡착량을 측정한다.
도막 물성 평가항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
친수성
(초기 / 유수 후 °)		 4.2/9.4 3.3/7.8 2.6/6.2 0/3.3 1.7/4.1 2.1/5.3
내식성(부식 면적 %) 7 5 3 0 4 6
항균(등급) 1 1 1 1 1 1
항곰팡이(등급) 1 1 1 1 1 1
가스흡착특성
(초기/유수 후 μg/cm2)		 2.8/7.7 2.1/5.7 1.2/3.6 0.8/1.4 1.6/2.2 1.9/4.3
상기와 같이 에어컨 열교환기용 내식, 친수 코팅제의 최적 원료 비율을 검토한 결과, 실시예 4가 가장 우수함을 확인하였다.
이상, 본 발명을 상기 실시예를 중심으로 하여 설명하였으나 이는 예시에 지나지 아니하며, 본 발명은 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 다양한 변형 및 균등한 기타의 실시예를 이하에 첨부한 청구범위 내에서 수행할 수 있다는 사실을 이해하여야 한다.

Claims (10)

  1. (1) 친수성 고분자 수지;
    (2) 지르코늄 불화 수소산;
    (3) 크롬 화합물;
    (4) 소디움 메타 바나데이트;
    (5) 아마이드계 가교제;
    (6) 에폭시실란 화합물 촉매; 및
    (7) 아미노 실란 화합물 촉매
    를 포함하는 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (1) 친수성 고분자 수지가 아크릴산, 메타크릴산, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 에틸헥실(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴 에스테르 모노머, 2-하이드록시에틸아크릴레이트일, 하이드록시에틸(메트)아크릴레이트, 비닐 에스테르, 비닐 모노머, 비닐리덴 클로라이드, 크로톤산, 이타콘산, 푸마르산, 말레산, 모노메틸 이타코네이트, 모노메틸 푸마레이트, 모노부틸 푸마레이트, 무수말레산, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산, 비닐 설폰산, 스티렌 설폰산, 소디움 1-알릴옥시-2-하이드록시프로판 설포네이트, 알킬 알릴 설포숙신산, 설포에틸 (메트)아크릴레이트, 포스포알킬 (메트)아크릴레이트, 포스포알킬 크로토네이트, 포스포알킬 말레이트, 포스포알킬 푸마레이트, 포스포알킬 (메트)아크릴레이트, 포스포디알킬 크로토네이트, 알릴 포스페이트, 비닐 아세토아세테이트, 아세토아세톡시에틸 (메트)아크릴레이트, 아세토아세톡시프로필 (메트)아크릴레이트, 알릴 아세토아세테이트, 아세토아세톡시부틸 (메트)아크릴레이트, 2,3-디(아세토아세톡시)프로필 (메트)아크릴레이트, 비닐 아세토아세트아미드, 및 아세토아세톡시에틸 (메트)아크릴아미드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 모노머가 중합되어 형성된 것인, 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (5) 아마이드계 가교제가 포름아마이드, 나트륨아마이드, 니코틴산아마이드, 다이메틸폼아마이드, 아세트아마이드, 아크릴아마이드, 칼륨아마이드, 옥사아마이드, 리튬다이에틸아마이드, 다이메틸포름아마이드, 벤즈아마이드, 요오드아세트아마이드, 아세트아마이드, 아릴아마이드, 페닐아세트아미드, 시아노아세트아마이드, 다이시아노아세트아마이드, 디메틸아세트아마이드, 디에칠클로로아세트아마이드, 디메틸포름아마이드, 글리신아마이드, 이소프로필아크릴아마이드, 메타아크릴아마이드, 메틸렌비스아크릴아마이드, 니코틴아마이드, 올레아마이드, 옥사아마이드, 설포닐아마이드, 및 티오아세트아마이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인, 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (6) 에폭시실란 화합물 촉매가 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 클로로트리메틸실란, 4-(클로로메틸)펜틸트리클로로실란, 디클로로디메틸실란, 디클로로메틸실란, 디클로로메틸페닐실란, 디메틸디클로로실란, 에톡시트리메틸실란, 메틸트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 펜틸트리클로로실란, 테트라메틸실란, 비닐트리에톡시실란, 트리에톡시비닐실란, 비닐트리메틸실란, 테트라에톡시실란, 및 메틸트리메톡시실란으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인, 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 (7) 아미노 실란 화합물 촉매가 3-아미노-프로필트리메톡시-실란, (2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(베타-아미노에틸) 감마-아미노프로필메틸디메톡시실란, 비스(디에틸아미노)실란), 3-아미노프로필-트리메톡시실란, 트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로옥틸트리에톡시실란, 감마-이소사이아네이토프로필트리메톡시실란, 헥사메틸디실라잔, 아미노에틸-아미노프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리 메톡시실란, 플루오로실란, 및 3-메타크릴옥시프로필-트리메톡시실란으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인, 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제가
    상기 (1) 친수성 고분자 수지; (2) 지르코늄 불화 수소산; (3) 크롬 화합물; (4) 소디움 메타 바나데이트; (5) 아마이드계 가교제; (6) 에폭시실란 화합물 촉매; 및 (7) 아미노 실란 화합물 촉매를 상기 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제 총 중량에 대하여 각각 5 ~ 60 중량%, 1 ~ 20 중량%, 0.5 ~ 10 중량%, 0.1 ~ 5 중량%, 2 ~ 24 중량%, 0.01 ~ 2 중량%, 및 0.01 ~ 2 중량% 포함하는, 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제가
    상기 (1) 친수성 고분자 수지; (2) 지르코늄 불화 수소산; (3) 크롬 화합물; (4) 소디움 메타 바나데이트; (5) 아마이드계 가교제; (6) 에폭시실란 화합물 촉매; 및 (7) 아미노 실란 화합물 촉매를 상기 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제 총 중량에 대하여 각각 10 ~ 30 중량%, 2 ~ 10 중량%, 1 ~ 5 중량%, 0.5 ~ 2.5 중량%, 4 ~ 12 중량%, 0.15 ~ 0.75 중량%, 및 0.05 ~ 0.25 중량% 포함하는, 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제가 (8) 방향성 물질을 추가로 포함하고, 상기 (8) 방향성 물질이 상기 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제 총 중량에 대하여 1 내지 50 중량%의 양으로 포함되는, 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 방향성 물질이 피톤치드인, 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제.
  10. (A) 이온교환수에 친수성 수지를 투입하고, 교반하여 혼합액을 제조하는 단계;
    (B) 상기 단계 (A)의 혼합액에 아마이드계 가교제를 넣는 단계;
    (C) 상기 단계 (B)의 혼합액에 지르코늄 불화 수소산, 질산 크롬, 소디움 메타 바나데이트를 순서대로 넣는 단계; 및
    (D) 상기 단계 (C)의 혼합액에 에폭시 실란 화합물 촉매를 먼저 넣은 다음, 아미노 실란 화합물 촉매를 넣는 단계
    를 포함하는, 에어컨 열교환기용 일액형 내식, 친수 코팅제의 제조방법.
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