KR20240040955A - 알루미늄 금속용 친수화 처리제 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 알루미늄, 알루미늄 합금 등을 소재로 하는 금속재료 특히 열교환기로서 사용하는 금속재료의 표면에 피막을 형성하여 우수한 친수성과 내식성을 나타내는 친수화 처리제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 상기와 같은 성능은 금속염을 함유하는 단량체(a), 히드록시기를 함유하는 단량체(b)로 구성된 공중합체(A)와 콜로이달 실리카(B)를 실란커플링제(C)로 결합하여 제조된 친수성 수지(가)와, 가교제(나)와, 그리고 계면활성제(다)를 함유하는 도료 조성물에 의해서 달성된다.

Description

알루미늄 금속용 친수화 처리제 조성물 {Hydrophilicizing agent composition for aluminum metal}
본 발명은 알루미늄, 알루미늄 합금 등을 소재로 하는 금속재료 특히 열교환기로서 사용하는 금속재료의 표면에 피막을 형성하여 우수한 친수성과 내식성을 나타내는 친수화 처리제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 생성된 피막이 우수한 내식성을 가지며 친수성 및 친수지속성을 발현하는 도료를 제공함으로서 이를 도포, 가열, 경화하여 얻어진 알루미늄 또는 알루미늄 합금 금속재료로 제조된 열교환기가 상기의 다양한 기능을 나타내도록 하기 위한 것이다.
이와 같은 기능을 제공하는 친수화 처리제 및 제조방법을 위해 본 발명에서는 금속염을 함유하는 단량체(a), 히드록시기를 함유하는 단량체(b)로 구성된 공중합체(A)와 콜로이달 실리카(B)를 실란커플링제(C)로 결합하여 제조된 친수성수지(가)와, 가교제(나)와, 그리고 계면활성제(다)를 함유하는 도료를 제조하였다.
본 발명에 따르면 특히 콜로이달 실리카(B)의 함량을 낮추어 가공시 금형의 내구성 향상을 모색할 수 있으며 금속염을 함유하는 단량체(a)와 히드록시기를 함유하는 단량체(b)로 구성된 공중합체(A)를 적용하여 콜로이달 실리카(B) 감량에 의한 친수성 저하를 감쇄시킬 수 있다. 또한 가교제(나)로 사용되는 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르의 반응에 의하여 우수한 내식성을 가지는 피막이 생성되는 것을 특징으로 한다. 또한 도장 작업성의 향상을 위하여 계면활성제(다)를 적정량 사용하도록 한 것을 특징으로 한다.
알루미늄 또는 알루미늄 함유 금속재료를 사용한 열교환기는 냉각효과를 향상시키기 위해 표면적을 될 수 있는 한 크게 설계하고 있으며, 소형화하기 위해 핀의 간격이 극히 좁혀져 있다. 따라서, 증발기를 가동시켰을 때에 대기 중의 수분이 핀(fin) 표면에서 응축하게 되며, 친수성이 부족할 경우에는 핀 사이에 물방울에 의한 막힘(워터브릿지)이 발생하여 통기저항이 증대됨으로써 열교환효율이 저하된다. 그리고 소음의 발생 및 물방울의 비산 등과 같은 여러 가지 문제가 생기게 된다.
이와 같은 문제점을 방지하기 위해 열교환기의 핀 표면을 친수화 처리하고, 물방울에 의한 막힘을 방지하여 물젖음성을 향상시키는 방법이 몇 가지 제안되어 실시되고 있다.
알루미늄 또는 알루미늄 함유 금속재료 표면에 친수성을 부여하는 방법은 크게 무기화합물, 특히 콜로이드 상태의 실리카(SiO2)와 유기 수지를 이용한 유기-무기 복합 타입과, 실리카를 함유하지 않고 주로 유기 수지 성분으로 구성되는 유기 타입의 2종류가 이용되어 왔다.
그러나 유기-무기 복합 타입의 친수화 처리제는 고도의 친수성 및 친수지속성을 제공하지만 도막에 잔존하는 실리카 성분에 의하여 가공시 금형의 내구성 저하를 초래하는 문제점을 가지고 있다. 또한 말단에 수산기(-OH), 카르복실기(-COOH), 니트릴기(-CN), 술폰산기(-SO3H) 등을 포함하는 아크릴계 단량체를 이용하여 제조된 유기 타입의 친수화 처리제는 도막의 강도가 강하여 우수한 내식성을 나타내지만 지속적인 친수성을 나타내지 못하는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 종래기술이 가지고 있는 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유기-무기 타입의 단점을 보완하기 위해 실리카졸(콜로이달 실리카)의 함량을 낮추어 가공시 금형의 내구성을 향상시키고 실리카졸 함량 낮춤으로 인해 저하되는 친수성을 말단에 수산기(-OH), 카르복실기(-COOH), 니트릴기(-CN), 술폰산기(-SO3H) 등을 포함하는 아크릴계 단량체를 이용한 유기 수지를 결합하여 알루미늄, 알루미늄합금 등을 소재로 하는 열교환기의 표면에 도장하여 피막을 형성시킴으로써 내식성은 물론이고 우수한 친수성과 친수지속성을 나타내는 것을 특징으로 하는 친수화 처리제 및 친수화 처리제 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 금속염을 함유하는 단량체(a), 히드록시기를 함유하는 단량체(b)로 구성된 공중합체(A)와 콜로이달 실리카(B)를 실란커플링제(C)로 결합하여 제조된 친수성 수지(가)와, 가교제(나)와, 그리고 계면활성제(다)를 함유하는 도료 조성물에 의해서 달성된다.
구체적으로 본 발명에 따른 친수화 처리제 도료 조성물은,
금속염을 함유하는 단량체(a), 히드록시기를 함유하는 단량체(b)로 구성된 공중합체(A)와 콜로이달 실리카(B)를 실란커플링제(C)로 결합하여 제조된 친수성 수지(가),
가교제(나) 및,
계면활성제(다)를 함유하는 것을 특징으로 한다.
이때 금속염을 함유하는 단량체(a)는 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산 소디움 염, 2-메타크릴록시에틸-1-술폰산 소디움 염, 3-아크릴록시에틸-1-술폰산 소디움 염, 비닐 술폰산 소디움 염, 2-하이드록시-3-(2-프로페닐옥시)-1-프로판설폰산 모노나트륨 염으로 이루어지는 군으로부터 선택되고,
히드록시기를 함유하는 단량체(b)는 2-히드록시 에틸 메타크릴레이트(2-HEMA), 2-히드록시 에틸 아크릴레이트(2-HEA), 2-히드록시 프로필 메타크릴레이트(2HPMA), 2-히드록시 프로필 아크릴레이트(2-HPA), 2-히드록시 부틸 메타크릴레이트(2-HBMA), 2-히드록시 부틸 아크릴레이트(2-HBA), 4-히드록시 부틸 메타크릴레이트(4-HBMA), 4-히드록시 부틸 아크릴레이트(4-HBA), 2,3-디 히드록시 프로필 메타크릴레이트(2,3-DHPMA), 2,3-디 히드록시 프로필 아크릴레이트(2,3-DHPA)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한 가교제(나)는 메틸올멜라민, 메틸올요소, 메틸올화 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 디아지리딜화 폴리에틸렌옥사이드, 글리옥잘, 푸르푸랄로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 친수화 처리제 도료 조성물에 있어서,
공중합체(A)는 금속염을 함유하는 단량체(a) 10~70중량%와 히드록시기를 함유하는 단량체(b) 5~40중량%로 구성되며, 공중합체(A)의 평균 분자량은 25,000~50,000인 것을 특징으로 한다.
그리고 공중합체(A)와 콜로이달 실리카(B)는 고형분으로 환산한 혼합 중량비가 100:10~30인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 콜로이달 실리카(B)는 산(Acid) 타입이며,
입자사이즈에 따라 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 그 크기는 5~200 나노미터인 것을 특징으로 한다.
또한 실란커플링제(C)의 첨가량은 고형분으로 환산한 콜로이달 실리카(B)의 0.05~5중량%인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 친수화 처리제는, 이를 금속재료에 적용함으로써 우수한 초기친수성, 친수지속성, 가공유성, 내식성 및 성형가공성 등을 갖는 친수화 피막을 형성시킬 수 있게 된다. 따라서 본 발명의 친수화 처리제는 매우 유용한 실용성을 갖는다.
본 발명에 있어서 공중합체(A)는 금속염을 함유하는 단량체(a) 10~70중량%, 히드록시기를 함유하는 단량체(b) 5~40중량%로 구성되며 바람직하게는 단량체(a) 20~60중량%, 히드록시기를 함유하는 단량체(b) 10~30중량%로 하는 것이 좋다.
여기서 공중합체(A)의 평균 분자량은 25,000~50,000이어야 소기의 목적을 달성할 수 있다.
콜로이달 실리카(B)는 공중합체(A)와의 상용성을 고려하여 산(Acid) 타입 제품을 사용한다.
공중합체(A)와 콜로이달 실리카(B)의 고형분으로 환산한 혼합 중량비는 100:10~30의 것이 좋다.
콜로이달 실리카(B)는 입자사이즈에 따라 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며 입자사이즈의 크기는 5~200나노미터 크기를 사용하며 바람직하게는 10~100나노미터 크기를 사용한다.
공중합체(A)와 콜로이달 실리카(B)를 결합하는 제품으로 실란커플링제(C)를 사용한다. 실란커플링제(C)의 첨가량은 고형분으로 환산한 콜로이달 실리카(B)의 0.05~5%이며 바람직하게는 0.1~3%로 하는 것이 좋다.
또한 가교제(나) 및 계면활성제(다)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 친수화 처리제 주성분인 공중합체(A)의 구성 성분인, 금속염을 함유하는 단량체(a)는 말단에 높은 친수성과 친수지속성을 나타내는 금속염을 함유하고 있어 알루미늄 또는 알루미늄 합금 금속재료로 된 열교환기 표면의 표면장력을 높여 열교환기 표면에 생성되는 응축수의 접촉각을 낮추는 역할을 한다. 이와 같은 금속염을 함유한 단량체(a)로는 말단의 관능기가 술폰산 염(-SO3X)으로 치환된 단량체가 바람직하며 예를 들어 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산 소디움 염, 2-메타크릴록시에틸-1-술폰산 소디움 염, 3-아크릴록시에틸-1-술폰산 소디움 염, 비닐 술폰산 소디움 염, 2-하이드록시-3-(2-프로페닐옥시)-1-프로판설폰산 모노나트륨 염 등이 있다. 그중에서도 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산 소디움 염과 비닐 술폰산 소디움 염이 바람직하다.
또, 공중합체(A)의 구성 성분인 히드록시기를 함유하는 단량체(b)는 가교성분과 반응하여 알루미늄 또는 알루미늄 합금 금속재료에 대한 밀착성과 기계적 강도 등이 우수한 피막을 형성하게 한다. 이러한 히드록시기를 함유하는 단량체(b)로서는 2-히드록시 에틸 메타크릴레이트(2-HEMA), 2-히드록시 에틸 아크릴레이트(2-HEA), 2-히드록시 프로필 메타크릴레이트(2HPMA), 2-히드록시 프로필 아크릴레이트(2-HPA), 2-히드록시 부틸 메타크릴레이트(2-HBMA), 2-히드록시 부틸 아크릴레이트(2-HBA), 4-히드록시 부틸 메타크릴레이트(4-HBMA), 4-히드록시 부틸 아크릴레이트(4-HBA), 2,3-디 히드록시 프로필 메타크릴레이트(2,3-DHPMA), 2,3-디 히드록시 프로필 아크릴레이트(2,3-DHPA) 등이 있다. 그중에서도 2-히드록시 에틸 메타크릴레이트(2-HEMA), 2-히드록시 에틸 아크릴레이트(2-HEA), 2,3-디 히드록시 프로필 메타크릴레이트(2,3-DHPMA), 2,3-디 히드록시 프로필 아크릴레이트(2,3-DHPA) 등이 바람직하다.
본 발명의 친수화 처리제 주성분인 콜로이달 실리카(B)는 공중합체(A)와 상용성을 위해 산(Acid) 타입을 사용한다. 알카리(Alkai) 타입의 콜로이달 실리카를 사용할 경우 공중합체(A)와 응집이 발생할 수 있다. 이 성분은 입자사이즈에 따라 단독 또는 혼합하여 사용 가능하다.
본 발명의 친수화 처리제 성분인 실란커플링제(C)는 공중합체(A)와 콜로이달 실리카(B)를 결합하는 목적으로 사용되며, 에폭시기, 아크릴기, 메타크릴기, 아미노기 등 유기재료에 대한 작용기에 따라 구분되며, 이 중에서 에폭시기, 메타크릴기 등을 작용기로 가지고 있는 실란커플링제(C)가 바람직하다.
본 발명에서는 친수화 피막의 내수용해성을 더욱 향상시킬 목적으로 가교제(나)를 사용할 수 있다. 본 발명의 친수화 처리제에 함유시키는 가교제(나)로는 수용성의 유기계 가교제가 바람직하고, 폴리메틸올, 폴리글리시딘, 폴리아지리딜 화합물이나 알데히드류를 사용할 수 있다. 즉, 메틸올멜라민, 메틸올요소, 메틸올화 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 디아지리딜화 폴리에틸렌옥사이드, 글리옥잘, 푸르푸랄 등으로부터 선택할 수 있다. 여기서는 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 가교제의 첨가량은 그것과 병용되는 친수성 수지(가) 100중량%에 대해, 0.1~50중량% 범위에서 사용되는 것이 바람직하다. 이 첨가량이 0.1중량% 미만에서는 가교효과가 부족하고, 반대로 50중량%를 초과하면 친수화 피막이 너무 단단해져서 취약해지기 쉽고, 가공성이나 금속재료와의 밀착성이 저하될 우려가 있어 바람직하지 않다.
본 발명의 친수화 처리제를 사용하여 형성된 피막의 윤활성을 더욱 향상시키기 위해, 또는 처리제의 금속재료 표면에 대한 부착습윤성을 향상시키기 위해, 필요에 따라 계면활성제를 사용할 수 있다. 이 목적으로 사용되는 계면활성제는 비이온성, 음이온성, 양이온성, 양성 등 이온성에 관해 특별히 한정되지는 않지만, 그것과 병용되는 친수성 수지(가)의 이온성과 상반되는 이온성을 갖는 것을 사용하면 친수화 처리제의 안정성이 저해되기 때문에 바람직하지 않다.
본 발명의 친수화 처리제에 첨가할 수 있는 계면활성제는 예컨대 비이온성의 것으로서, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르 등의 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르 등의 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 옥시에틸렌과 옥시프로필렌의 블록 폴리머(플루로닉), 소르비탄모노라우레이트, 소르비탄모노스테아레이트 등의 소르비탄 지방족 에스테르, 폴리옥시에틸렌라우레이트, 폴리옥시에틸렌스테아레이트, 폴리옥시에틸렌올레에이트 등의 폴리옥시에틸렌의 지방족 에스테르, 글리세린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌프로필렌글리콜알킬페놀에테르 등이 있다. 음이온성 계면활성제로는 라우릴산나트륨, 스테아린산나트륨, 올레인산나트륨 등의 지방산염, 도데실황산나트륨 등의 알킬황산염, 알킬술포숙신산염, 디알킬술포숙신산염, 알케닐술포숙신산염, 폴리옥시에틸렌알킬황산염 등이 있다. 양이온성 계면활성제로는 스테아릴아민아세테이트 등의 알킬아민염, 스테아릴트리메틸암모늄 등의 4급 암모늄염, 라우릴베타인 등의 알킬베타인, 아민옥시드 등이 있다. 양성 계면활성제로는 알킬아미노프로피온산염, 알킬디메틸베타인 등을 들 수 있고, 또한 불소계 계면활성제, 실리콘계 계면활성제 등을 사용할 수 있다. 여기서는 음이온성 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 계면활성제의 첨가량은 그것과 병용되는 친수성 수지(가) 100중량%에 대해, 0.1~20중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5~10중량%이다. 이 첨가량이 0.1중량% 미만에서는 형성된 친수화 피막의 윤활성이 충분히 발현되지 않고, 반대로 20중량%를 초과하면 피막과 금속재료의 밀착성이 저하될 우려가 있어 바람직하지 않다.
이하 본 발명을 실시예와 함께 상세히 설명한다. 다만 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명의 범위가 그에 제한되는 것은 아니며 통상의 기술자에 의해 다양하게 적용될 수 있음을 밝힌다.
먼저 본 발명을 완성하기 위하여 제조되는 친수성 수지(가)의 주성분인 공중합체의 제조방법을 설명한다.
[공중합체(A)-1]
교반기, 환류냉각기, 온도계, 적하장치가 부착된 4구 플라스크에 이온교환수 450(단위, 이하 g), 수용성 개시제인 암모니움 퍼 설페이트(Ammonium per sulfate)를 0.5 투입하고 85℃로 승온하여 유지한다. 다른 용기에 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산 소디움 염(Aldrich, 시약급) 250, 2-히드록시 에틸 아크릴레이트 150, 이온교환수 50을 투입하고 혼합하여 2시간 동안 적하하고 1시간 동안 동 온도에서 유지 반응을 한 다음, 이온교환수 100과 암모니움 퍼 설페이트 0.2를 혼합한 용액을 1시간 동안 적하하고 2시간 유지 반응한 후 상온으로 냉각하여 평균 분자량 30000, 고형분 39.5%인 공중합체(A)-1을 얻었다.
[공중합체(A)-2]
교반기, 환류냉각기, 온도계, 적하장치가 부착된 4구 플라스크에 이온교환수 350(단위, 이하 g), 수용성 개시제인 암모니움 퍼 설페이트(Ammonium per sulfate)를 0.5 투입하고 85℃로 승온하여 유지한다. 다른 용기에 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산 소디움 염(Aldrich, 시약급) 50, 2-히드록시 에틸 아크릴레이트 450, 이온교환수 50을 투입하고 혼합하여 2시간 동안 적하하고 1시간 동안 동 온도에서 유지 반응을 한 다음, 이온교환수 100과 암모니움 퍼 설페이트 0.2를 혼합한 용액을 1시간 동안 적하하고 2시간 유지 반응한 후 상온으로 냉각하여 평균 분자량 20000, 고형분 39.2%인 공중합체(A)-2을 얻었다.
[공중합체(A)-3]
공중합체(A)-1과 같은 제조 방법으로 플라스크에 이온교환수 450(단위, 이하 g), 수용성 개시제인 암모늄 퍼 설페이트(Ammonium per sulfate)를 0.7 투입하고 85℃로 승온하여 유지한다. 다른 용기에 비닐 술폰산 소디움 염(Aldrich, 시약급) 250, 2-히드록시 에틸 아크릴레이트 150, 이온교환수 50을 투입하고 혼합하여 2시간 동안 적하하고 1시간 동안 동 온도에서 유지 반응을 한 다음, 이온교환수 100과 암모니움 퍼 설페이트 0.3을 혼합한 용액을 1시간 동안 적하하고 2시간 유지 반응한 후 상온으로 냉각하여 평균 분자량 33000, 고형분 40.7%인 공중합체(A)-3를 얻었다.
상기 공중합체(A) 1~3에 대해 설명하면,
공중합체(A) 1, 3과 달리 공중합체(A) 2는, ① 평균분자량이 25,000~50,000 범위 밖에 있으며, 또한 ② 금속염을 함유하는 단량체(a)의 함량(5중량%)이 10~70중량%를 벗어나고, 히드록시기를 함유하는 단량체(b)의 함량(45중량%)도 5~40중량%을 벗어난다.
[친수성수지(가)]
교반기, 환류냉각기, 온도계, 적하장치가 부착된 4구 플라스크에 공중합체(A) 100(단위, 이하 g), 이온교환수 30을 투입하고 혼합한다. 혼합 후 교반하면서 콜로이달 실리카(B)(고형분 20%), 실란커플링제(C)를 투입하고 80℃로 승온하여 3시간 유지반응 후 상온으로 냉각하여 친수성 수지(가)를 제조한다.
[가교제(나)-1]
에포라이트200E(일본, 공영사제): 폴리에틸렌글리콜(에틸렌글리콜 반복단위 n4) 디글리시딜에테르, 점도 30-50mpa.s, 에폭시당량 185-215의 무색투명한 액체이다.
[가교제(나)-2]
에포라이트400E(일본, 공영사제): 폴리에틸렌글리콜(에틸렌글리콜 반복단위 n6) 디글리시딜에테르, 점도 55-75mpa.s, 에폭시당량 275-305의 무색투명한 액체이다.
[계면활성제(다)]
음이온 계면활성제 Koremul DH-5006(국산, 한농화성)
[도료 제조]
친수성수지(가), 가교제(나), 계면활성제(다)를 이용하여 실시예 1~12, 비교예 1~5를 제조하였다. 그 제조방법은 표 1 및 표 2에 나타내었다.
실시예 1~12에 대한 친수화 처리제의 조성(성분 및 배합 중량비)
친수성수지(가) 가교제(나) 계면활성제(다) 용제
공중합체(A) 이온교환수 콜로이달 실리카(B)
(고형분 20%)		 실란 커플링제(C)
① ③ 입자사이즈
10~20나노		 입자사이즈
40~50나노		 메타크릴기 에폭시기 이소프로필알코올 이온교환수
1 100 - 30 15 - 0.5 - ① 1.0 1.0 5.0 218
2 100 - 30 - 15 0.5 - ① 1.0 1.0 5.0 218
3 100 - 30 10 5 0.5 - ① 1.0 1.0 5.0 218
4 - 100 30 15 - 0.5 - ① 1.0 1.0 5.0 228
5 - 100 30 - 15 0.5 - ① 1.0 1.0 5.0 228
6 - 100 30 10 5 0.5 - ① 1.0 1.0 5.0 228
7 100 - 30 10 5 - 0.5 ① 2.0 1.0 5.0 226
8 - 100 30 10 5 - 0.5 ② 1.0 1.0 5.0 228
9 100 - 30 15 - 1.0 - ① 2.0 1.0 5.0 229
10 100 - 30 - 15 - 1.0 ② 1.0 1.0 5.0 222
11 - 100 30 15 1.0 - ① 2.0 1.0 5.0 239
12 - 100 30 15 - 1.0 ② 1.0 1.0 5.0 232
비교예 1~5에 대한 친수화 처리제의 조성(성분 및 배합 중량비)
친수성수지(가) 가교제(나) 계면활성제(다) 용제
공중합체(A) 이온교환수 콜로이달 실리카(B)
(고형분 20%)		 실란 커플링제(C)
① ② 입자사이즈
10~20나노미터		 입자사이즈
40~50나노미터		 메타크릴기 에폭시기 이소프로필알코올 이온교환수
1 - 100 30 13 - 0.5 - ① 1.0 1.0 5.0 217
2 - 100 30 - 13 - 0.5 ① 1.0 1.0 5.0 217
3 - 100 30 10 5 0.5 - ② 1.0 1.0 5.0 218
4 100 - 30 1 - 0.5 - ① 2.0 1.0 5.0 216
5 100 - 30 70 - 0.5 - ① 2.0 1.0 5.0 262
[시험편 제조]
시험을 위해 사용되는 알루미늄은 두께 0.1T의 시편을 사용하였다. 먼저 알루미늄 시편에 당사에서 생산되는 수용성 내식도료(상품명: 웨트멜#330 프라이머)를 건조도막 0.4~0.6㎛ 정도의 두께로 도장하여 건조시킨 다음 실시예 1~12 및 비교예 1~5의 방법에 의해서 제조된 도료를 Bar Coater #6를 이용하여 도장하였다. 도장된 시편을 분위기 온도가 250℃인 열풍건조로에서 약 15초 동안 건조시킨 후 건조된 도막량을 측정한 결과 건조도막 0.9~1.1㎛ 정도였다.
[물성비교시험]
제조된 각각의 시험편은 규정된 시험방법에 의하여 물성 시험을 하였으며 그 결과를 표 3 및 표 4에 나타내었다.
<초기친수성 시험>
시험편에 0.01㏄의 물을 적하한 뒤 10초 후 적하액이 시험편과 이루는 접촉각을 측정한다.
◎ : 접촉각 10° 이하, ○: 접촉각 10°~20°, △: 접촉각 20°~30°, x: 접촉각 30° 이상
<친수지속성 시험>
가공유성 시험이 완료된 시험편을 증류수에 10분간 침적 후 꺼내어 10분간 송풍 건조하는 것을 1cycle로 하고 300cycle 후 접촉각을 측정한다. (단, 100cycle 마다 시험에 사용되는 증류수를 교체한다.)
◎ : 접촉각 20° 이하, ○: 접촉각 20°~30°, △: 접촉각 30°~40°, x: 접촉각 40° 이상
<가공유성 시험>
시험편에 가공유인 Vapor Oil(G1-7B, 동호물산㈜)에 3분 침적, 7분간 상온 방치, 220℃ 90초 건조 후 접촉각을 측정한다.
◎ : 접촉각 10° 이하, ○: 접촉각 10°~20°, △: 접촉각 20°~30°, x: 접촉각 30° 이상
<내식성 시험>
시험편을 KS D 9502에 준하여 360시간 염수분무시험 후의 표면처리판의 부식발생 상태를 육안으로 평가한다.
◎ : 매우 양호, ○ : 양호, △ : 대체로 양호, x : 불량
<가공성 시험>
시험편을 180°로 굴곡하여 굴곡면에서의 크랙 발생유무를 육안으로 평가한다.
◎ : 매우 양호, ○ : 양호, △ : 대체로 양호, x : 불량
표 3 및 표 4의 평가결과를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 공중합체(A) 1, 3을 사용한 친수화 처리제를 이용하여 형성된 실시예 1~12의 친수화 피막은 우수한 초기친수성, 친수지속성, 가공유성, 내식성을 갖고, 성형가공성도 양호하였다.
이들에 비해 공중합체(A) 2를 사용한 친수화 처리제를 이용한 비교예 1~3이나, 공중합체(A) 1을 사용하기는 하였으나 공중합체 대비 콜로이달 실리카 함량이 100:10~30을 벗어난 비교예 4~5의 친수화 피막에서는 일부의 성능이 불충분하고, 실용상 요구되는 기능을 만족시키지 못했다.
이상의 결과로, 본 발명의 효과를 확인할 수 있다.
실시예 1~12의 평가 결과
실시예 초기친수성 친수지속성 가공유성 내식성 성형가공성
1 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
2 ◎ ○ ○ ◎ ○
3 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
4 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
5 ◎ ○ ○ ◎ ○
6 ◎ ○ ◎ ○ ◎
7 ◎ ○ ○ ◎ ◎
8 ◎ ○ ○ ◎ ◎
9 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
10 ◎ ◎ ◎ ◎ ○
11 ◎ ◎ ◎ ○ ◎
12 ◎ ◎ ◎ ○ ○
비교예 1~5의 평가 결과
비교예 초기친수성 친수지속성 가공유성 내식성 성형가공성
1 ○ Х Δ Δ ○
2 ○ Х Δ Δ ○
3 ○ Δ Δ Δ ○
4 ○ Х Δ ○ ◎
5 ◎ ○ Δ Х Х

Claims (7)

  1. 금속염을 함유하는 단량체(a), 히드록시기를 함유하는 단량체(b)로 구성된 공중합체(A)와 콜로이달 실리카(B)를 실란커플링제(C)로 결합하여 제조된 친수성 수지(가),
    가교제(나) 및,
    계면활성제(다)를 함유하는 것을 특징으로 하는 친수화 처리제 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    금속염을 함유하는 단량체(a)는 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산 소디움 염, 2-메타크릴록시에틸-1-술폰산 소디움 염, 3-아크릴록시에틸-1-술폰산 소디움 염, 비닐 술폰산 소디움 염, 2-하이드록시-3-(2-프로페닐옥시)-1-프로판설폰산 모노나트륨 염으로 이루어지는 군으로부터 선택되고,
    히드록시기를 함유하는 단량체(b)는 2-히드록시 에틸 메타크릴레이트(2-HEMA), 2-히드록시 에틸 아크릴레이트(2-HEA), 2-히드록시 프로필 메타크릴레이트(2HPMA), 2-히드록시 프로필 아크릴레이트(2-HPA), 2-히드록시 부틸 메타크릴레이트(2-HBMA), 2-히드록시 부틸 아크릴레이트(2-HBA), 4-히드록시 부틸 메타크릴레이트(4-HBMA), 4-히드록시 부틸 아크릴레이트(4-HBA), 2,3-디 히드록시 프로필 메타크릴레이트(2,3-DHPMA), 2,3-디 히드록시 프로필 아크릴레이트(2,3-DHPA)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 친수화 처리제 도료 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    가교제(나)는 메틸올멜라민, 메틸올요소, 메틸올화 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 디아지리딜화 폴리에틸렌옥사이드, 글리옥잘, 푸르푸랄로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 친수화 처리제 도료 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    공중합체(A)는 금속염을 함유하는 단량체(a) 10~70중량%와 히드록시기를 함유하는 단량체(b) 5~40중량%로 구성되며, 공중합체(A)의 평균 분자량은 25,000~50,000인 것을 특징으로 하는 친수화 처리제 도료 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    공중합체(A)와 콜로이달 실리카(B)는 고형분으로 환산한 혼합 중량비가 100:10~30인 것을 특징으로 하는 친수화 처리제 도료 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    콜로이달 실리카(B)는 산(Acid) 타입이며,
    입자사이즈에 따라 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며 그 크기는 5~200 나노미터인 것을 특징으로 하는 친수화 처리제 도료 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    실란커플링제(C)의 첨가량은 고형분으로 환산한 콜로이달 실리카(B)의 0.05~5중량%인 것을 특징으로 하는 친수화 처리제 도료 조성물.
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