KR100201881B1 - 친수성 코팅조성물 및 그를 함유하는 코팅욕 - Google Patents

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Abstract

고형분을 기준으로 하여,
(a) 10~1000의 중합도를 갖는 0.3~6 중량부의 폴리비닐 피롤리돈; 및
(b) 80% 이상의 비누화도 및 100~1000의 중합도를 갖는 1~10 중량부의 폴리비닐 알콜을 포함하며, 상기 성분 (b)에 대한 상기 성분 (a)의 중량비, (a)/[(a)+(b)]가 0.1~0.9인 친수성 코팅 조성물.

Description

친수성 코팅 조성물 및 그를 함유하는 코팅욕
본 발명은 열교환기 핀(fin)등과 같은 알루미늄 부재용 친수성 코팅 조성물 및 상기 친수성 코팅 조성물을 함유하는 욕(bath)에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 열교환기로 부터 발생되는 불쾌한 냄새는 감소시키면서 열교환기의 핀과 같은 알루미늄 부재에 양호한 내식성 및 높은 친수성을 부여하기 위한 친수성 코팅 조성물 및 상기 친수성 코팅 조성물을 함유하는 욕에 관한 것이다.
알루미늄 및 그의 합금은 가볍고 양호한 가공성 및 열전도성을 갖기 때문에 열교환기의 핀으로서 널리 쓰인다. 최근에 공기 조절장치는 냉방뿐만이 아니라 난방 및 탈습에도 점점 많이 사용되고 있다. 이들 공기 조절장치의 열교환 부품에 있어서, 알루미늄 합금핀이 일반적으로 사용된다.
그러나, 냉각 조작시 수분은 공기 조절 장치의 핀 표면에 응축되고 물방울로서 침착되는 경향이 있는 것으로 관찰되었다. 만약 핀 표면을 물을 튀기도록 만든다면, 이 응축수는 핀 표면상에 반구형으로 침작되거나, 핀사이에 브릿지를 형성하여, 공기 유동을 막고, 이는 공기 유동의 저항을 증가시켜 열교환 효율을 감소시킨다.
또한, 비록 알루미늄 및 그의 합금은 근본적으로 내식성이 우수하나, 장기간 알루미늄인 표면에 잔류하는 응축수는 산소 농축 셀과같이 작용하여, 공기중의 오염물질이 흡수되고 응축수내에 농축된다. 그 결과, 수화 반응 및 부식반응이 가속화된다. 부식에 의해 생성된 것들은 알루미늄핀 표면상에 축적되고, 이는 열교환 성능을 저하시킬 뿐만이 아니라, 또한 동절기의 난방조작시 공기 조절 장치에서 열풍과 함께 백색 미세분말로서 날린다. 이는 또한 불쾌한 냄새를 유발한다.
이들 문제점을 해결하기 위하여, 내식성 및 친수성을 개선하기 위한 알루미늄핀 표면 코팅을 형성하기 위한 다양한 시도가 행해졌다.
예를 들면, 일본국 특허 공개 제 299877/1989 호는 1 : 0.5~2 : 0.01~0.5 중량비의 완전히 비누화된 폴리비닐 알콜, 수용성 폴리아미드 수지 요소 수지 및 물로 구성된 표면 처리제를 공개한다. 고형분을 기준으로 하여, 2~10 중량%의 표면 처리제를 함유하는 욕이 열교환기의 알루미늄핀의 표면 처리에 사용된다.
일본국 특허 공개 제 240688/1989 호는 내식성의 화학적인 프라이머 코팅 및 벤즈이미다졸 화합물을 포함하는 친수성 코팅을 갖는 알루미늄핀을 공개한다.
또한, 일본국 특허 공개 제 49944/1991 호는 알루미늄으로 만들어지고, (a) 유체가 흐르게 되는 알루미늄으로 만들어진 튜브, (b) 알루미늄으로 만들어지고 유체 및 공기사이의 열교환을 촉진하기 위하여 튜브사이에 배열된핀, (c) 튜브상에 형성된 첫번째 보호 화학적 코팅층, (d) 2,2-디티오비스(피리딘-1-옥사이드)와 같은 항미생물체를 함유하는 첫번째 보호층위에 형성된 두번째 보호층을 포함하는 열교환기를 공개한다.
그러나, 상기 참고예에서 공개된 코팅중 어느 것도 양호한 친수성 및 충분한 불쾌한 냄새 방지효과를 나타내는데에는 실패했다. 열교환기 등의 통상적인 표면처리 기술은 충분한 친수성, 내식성 및 강도 뿐만이 아니라 우수한 냄새 방지효과를 갖는 코팅을 제공하는데는 실패하였다.
그러므로, 본 발명의 목적은 실질적으로 불쾌한 냄새를 갖지 않으며 우수한 친수성, 내식성 및 내수성을 갖는 친수성 코팅을 열교환기핀등에 형성하기 위한 친수성 코팅 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 친수성 코팅 조성물을 함유하는 친수성 코팅욕을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적으로 집중적으로 연구한 결과, 본 발명자들은 특정 중량비로, 특정 중합도를 갖는 폴리비닐 피롤리돈 및 특정 비누화도 및 중합도를 갖는 폴리비닐 알콜을 배합함으로써, 불쾌한 냄새가 실질적으로 감소된 양호한 친수성 및 내식성을 갖는 코팅을 제공할 수 있음을 발견하였다. 본 발명은 이 발견을 기초로 한다.
그러므로, 본 발명에 따른 친수성 코팅 조성물은, 고형분을 기준으로 하여,
(a) 10~1000의 중합도를 갖는 0.3~6 중량부의 폴리비닐 피롤리돈 ; 및
(b) 80%이상의 비누화도 및 100~1000의 중합도를 갖는 1~10중량부의 폴리비닐 알콜을 포함하며, 성분(b)에 대한 성분(a)의 중량비, (a)/[(a)+(b)]는 0.1~0.9 이다.
본 발명에 따른 친수성 코팅욕은, 고형분을 기준으로 하여
(a) 10~1000의 중합도를 갖는 0.3~6 중량부의 폴리비닐 피롤리돈 ; 및
(b) 80%이상의 비누화도 및 100~1000의 중합도를 갖는 1~10중량부의 폴리비닐 알콜을 포함하며, 성분(b)에 대한 성분(a)의 중량비, (a)/[(a)+(b)]는 0.1~0.9인 친수성 코팅 조성물을 10~200g/1의 농도로 함유한다.
본 발명을 하기에 상세히 설명한다.
[1] 친수성 코팅 조성물
본 발명의 친수성 코팅 조성물은 (a) 10~1000의 중합도를 갖는 폴리비닐 피롤리돈; 및 (b) 80% 이상의 비누화도 및 100∼1000의 중합도를 갖는 폴리비닐 알콜을 포함한다.
(a) 폴리비닐 피롤리돈
본 발명에 사용되는 폴리비닐 피롤리돈의 전형적인 예는 하기 구조식으로 나타내어 진다:
[상기식에서, n은 중합도를 나타낸다]
상기 폴리비닐 피롤리돈은 N - 비닐 - 2 - 피롤리돈을 중합도 10∼1000까지 중합함으로써 제조할 수 있다. 폴리비닐 피롤리돈의 중합도가 10 이하 일때는, 생성 친수성 코팅 조성물은 열등한 필름형성 성질 및 열등한 불쾌한 냄새 억제 효과를 보여주며, 그의 친수성은 시간이 경과함에 따라 빠르게 저하된다. 한편, 폴리비닐 피롤리돈의 중합도가 1000을 초과한다면, 양호한 친수성이 오래 지속되지 못하고 불쾌한 냄새 억제 효과도 보다 감소된다. 폴리비닐 피롤리돈의 중합도 n은 바람직하게는 80∼600, 보다 바람직하게는 100∼360이다.
양호한 필름 형성 성질 및 장기간 지속되는 친수성을 갖는 친수성 코팅 조성물을 제공하기 위해서는, 폴리비닐 피롤리돈은 친수성 코팅 조성물내에 고형분 기준으로 0.3∼6 중량부의 양으로 함유되어야 한다. 폴리비닐 피롤리돈의 함량이 0.3중량부 이하라면, 이는 장기간 지속되는 친수성을 보여 줄 수가 없다. 한편, 폴리비닐 피롤리돈의 양이 6 중량부를 초과한다면, 친수성 코팅 조성물의 필름 형성 성질은 열등해지고 불쾌한 냄새를 발생시킨다. 폴리비닐 피롤리돈의 양은 바람직하게는 0.5∼5 중량부이고, 보다 바람직하게는 0.6∼4 중량부이다.
본 발명에 있어서는, 두 종류의 폴리비닐 피롤리돈을 합하는 것이 바람직한데; 첫 번째 것은 보다 낮은 중합도를 갖는 것 (이후에, 저중합도 폴리비닐 피롤리돈으로 언급함)이고, 두번째 것은 보다 높은 중합도를 갖는 것(이후에, 고중합도 폴리비닐 피롤리돈으로 언급함)이다. 저중합도 폴리비닐 피롤리돈은 10∼50의 중합도를 가지며, 고중합도 폴리비닐 피롤리돈은 100∼500의 중합도를 갖는다.
상기 두종류의 폴리비닐 피롤리돈을 합함으로써, 생성 친수성 코팅 조성물은 보다 나은 필름 형성 성질 및 보다 오래 지속되는 친수성을 보여준다. 이것의 메카니즘은 명백하진 않지만, 다른 중합도를 갖는 두종류의 폴리비닐 피롤리돈이 사용될때, 저중합도의 폴리비닐 피롤리돈이 경화 반응의 공정시에 우세하게 가교결합되어 고중합도의 폴리비닐 피롤리돈의 가교결합을 느리게 하는 것으로 생각될 수 있다. 그 결과, 보다 높은 친수성이 달성될 수 있다. 상기 두종류의 폴리비닐 피롤리돈의 중합도가 상기 범위내가 아니라면, 필름 형성 성질 및 장기간의 친수성을 보여주는 능력중 하나가 열등해질 것이다.
저중합도 폴리비닐 피롤리돈 및 고중합도 폴리비닐 피롤리돈의 총량은 고형분을 기준으로 하여 0.3∼6 중량부, 바람직하게는 0.6∼4 중량부이다. 고중합도 폴리비닐 피롤리돈에 대한 저중합도 폴리비닐 피롤리돈의 중량비는 1/1.5∼1/3.0 이다. 고중합도 폴리비닐 피롤리돈의 (저중합도 폴리비닐 피롤 리돈에 대한) 중량비가 1.5 이하일때, 친수성 코팅 조성물은 장기간 지속되는 친수성을 가질 수 없다. 한편, 중량비가 3을 초과한다면, 친수성 코팅 조성물의 필름 형성 성질은 열등해진다. 바람직한 중량비는 1/2∼1/2.5이다. 또한, 다른 종합도를 갖는 3 종류 이상의 폴리비닐 피롤리돈이 친수성 코팅 조성물에 함유될 수 있다.
(b) 폴리비닐 알콜
본 발명에 사용되는 폴리비닐 알콜의 전형적인 예는 하기 구조식으로 나타내어질 수 있다:
[상기식에서, m 은 비누화된 구조 단위의 수를 나타내고, n은 비누화되지 않은 구조 단위의 수를 나타낸다].
상기 폴리비닐 알콜은 80% 이상의 비누화도 및 100∼1000의 중합도(m+n)을 갖는다. 폴리비닐 알콜이 80% 이하의 비누화도를 갖거나 1000이상의 중합도를 갖는다면, 이는 열등한 친수성을 보여준다. 한편, 중합도가 100이하라면, 열등한 필름 형성 성질 및 열등한 불쾌한 냄새 억제효과를 보여준다. 바람직한 비누화도는 90% 이상이고, 바람직한 중합도는 200∼600이다. 또한, 여기에서 비누화도 및 중합도는 각각 JIS K 6727 5.2 및 JIS K6725 5.4에 따라서 측정한다.
80% 이상의 비누화도 및 100∼1000의 중합도를 갖는 폴리비닐 알콜은 불쾌한 냄새를 억제하고 친수성을 개선하는 기능을 한다. 이들 기능을 효율적으로 달성하기 위해서는, 폴리비닐 알콜의 양은 고형분을 기준으로 하여 1∼10중량 %이다. 폴리비닐 알콜의 양이 1 중량 %이하일때, 친수성 코팅 조성물은 열등한 필름 형성 성질 및 열등한 불쾌한 냄새 억제 효과를 보여준다. 한편, 10중량부를 초과한 경우에, 친수성 코팅 조성물은 흐르는 물에 침지된후에 장기간 지속되는 친수성 (물의 접촉각에 의해 측정)을 갖지 못하게 된다. 폴리비닐 알콜의 바람직한 양은 2∼7중량부이다.
훌륭한 친수성을 가지며, 불쾌한 냄새를 갖지 않는 친수성 코팅 조성물을 제조하기 위해서는, 친수성 코팅 조성물내의 상기 성분 (a) 및 (b) 의 양은 상기 조건에 덧붙여서 하기 조건에 부합되어야만 하는 것이 요구된다 :
폴리비닐 알콜(b) 에 대한 폴리비닐 피롤리돈(a)의 중량비, (a)/[(a) + (b)]는 고형분을 기준으로 하여 0.1∼0.9이다. 비(a)/[(a) + (b)]가 0.1이하일때, 불쾌한 냄새 억제 효과 및 필름 형성 성질은 충분한 반면에 친수성은 불충분하다. 한편, 0.9를 초과할때는 불쾌한 냄새 억제효과 및 필름 형성 능력은 열등해진다. 바람직한 (a)/[(a) + (b)]의 중량비는 0.2∼0.8이다.
(c) 기타 성분
본 발명에 따른 친수성 코팅을 형성하기 위한 친수성 코팅 조성물은 상기한 필수적인 성분 (a) 및 (b)에 덧붙여서, 불쾌한 냄새를 발생시키지 않을 정도의 양의 수용성 폴리아미드, 수용성 폴리아미드 이외의 가교 결합제로서 작용할 수 있는 기타 수용성 수지, 계면활성제, 방미제, 방부제(살균제), 물유리 및/또는 콜로이드 실리카, 소량의 용매 등을 필요하다면 함유할 수 있다.
(i) 수용성 폴리아미드
본 발명에 사용할 수 있는 수용성 폴리아미드는, 수용성 나일론, 예를 들면 물 및/또는 알콜에 가용성이도록 개질된 나일론 6일 수 있다. 수용성 나일론의 평균 중합도는 50~300, 바람직하게는 80~200이다. 그러한 수용성 나일론은 상업적으로 구입 가능하며, 예를 들면 AQ-나일론 A-90, A-70, P-70 등 (Toray Industries, Inc. 의 제품)일 수 있다.
수용성 나일론은 코팅에 양호한 친수성을 부여하는 기능을 갖는다. 이 기능을 효율적으로 달성하기 위하여, 수용성 나일론의 양은 친수성 코팅 조성물내에서 고형분을 기준으로 하여 바람직하게는 0.3~5 중량부이다. 수용성 나일론의 양이 0.3 중량부 이하라면, 필름 형성 성질은 충분히 개선되지 않고 생성 코팅의 친수성도 오래 지속되지 않는다. 한편, 5 중량부를 초과한다면, 불쾌한 냄새 억제 효과는 불충분하다. 보다 바람직한 수용성 나일론의 양은 0.5~3.0 중량부이다.
수용성 나일론 자체는 수용성이며 그의 친수성기는 코팅의 소성 및 건조 후에도 불활성이어서, 그의 친수성을 잃지 않는다. 상기 수용성 나일론은 적어도 하나의 히드록실기, 아미노기, 2차 아민, 3차 아민 및 알칸올 아민을 갖는다. 2차 아민으로서는, 지방족 아민, 예컨대 에틸렌디아민, 트리메틸렌디아민, 테트라메틸렌디아민, 펜타메틸렌디아민(카다베린), 헥사메틸렌디아민, 1,7-디아미노헵탄, 1,8-디아미노옥탄, 1,9-디아미노노산, 1,10-디아미노데칸등, 및 방향족 아민 예컨대 o-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민등이 사용될 수 있다. 3차 아민으로서는, 트리에틸 아민, 트리프로필 아민, 트리부틸 아민, 디메틸벤질 아민등이 사용될 수 있다. 알칸올 아민으로서는, 에탄올 아민, 디에탄올 아민, 트리에탄올 아민, 아미노 에틸 에탄올 아민, 모르폴린등이 사용될 수 있다.
(ii) 가교결합체로서 작용하는 기타 수용성 수지
가교 결합체로서 작용하는 기타 수용성 수지는 수용성 아미노수지 및 수용성 페놀수지일 수 있다.
1. 수용성 아미노수지
본 발명에 사용할 수 있는 수용성 아미노 수지는, 수용성을 갖도록 개질된 멜라민 수지, 예컨대 n-부틸화멜라민수지, 이소-부틸화 멜라민 수지, 벤조구아나민 수지, 우레아 수지 등을 포함한다. 이들 수지는 통상적으로 아미노수지, 예컨대 멜라민 및 벤조구아닌을 알데히드, 예컨대, 포름알데히드, 파라-포름알데히드등과 첨가 반응 또는 첨가 축합반응한후에, 생성 화합물을 1~4개의 탄소원자를 갖는 1가 알콜과 에스테르화함으로써 제조될 수 있다. 상기 언급한 수용성 아미노 수지중에서 수용성 멜라민이 바람직하다.
상기 멜라민 수지의 특정에는 알콕시기, 예컨대 메톡시, 에톡시, n-부톡시, 1-부톡시 등을 갖는 알콕시메틸 멜라민이고 메틸화된 멜라민이 가장 바람직하다.
수용성 아미노수지는 가교 결합제로서 작용하여 친수성 코팅 조성물의 필름 형성 성질을 개선한다. 이 기능을 효과적으로 달성하기 위한 수용성 아미노 수지의 양은 친수성 코팅 조성물내 고형분을 기준으로 하여 바람직하게는 0.1~5 중량부이다. 수용성 아미노 수지의 양이 0.1 중량부 이하일 때, 생성 친수성 코팅 조성물은 필름 형성 성질 및 불쾌한 냄새 억제 효과에 있어서 열등하다. 한편, 수용성 아미노 수지의 양이 5 중량%이상이면, 코팅의 친수성은 열등하다. 수용성 아미노 수지의 보다 바람직한 양은 0.5~2 중량부이다.
수용성 아미노 수지 자체는 수용성이고, 그의 친수성기는 코팅의 소성 및 건조후에도 그대로 남아 있기 때문에, 이는 수용성 나일론과 같이 친수성을 소실하지 않는다. 상기 수용성 아미노 수지는 상기 (c)(i)에 기재되어 있는 적어도 하나의 2차 아민, 3차 아민 및 알칸올 아민을 갖는다. 수용성 아미노 수지는 또한 히드록실기를 갖는다.
2. 수용성 페놀 수지
본 발명에 사용할 수 있는 수용성 페놀 수지는 페놀성 OH기를 함유하는 화합물, 예컨대 페놀, 크레졸, 크실레놀, p-알킬페놀, p-페닐페놀, 클로로페놀, 비스페놀 A, 페놀술폰산, 레조르시놀등 및 알데히드, 예컨대, 포르말린, 푸르푸랄 등의 중축합물을 포함하며, 이 중축합물은 수용성을 갖도록 개질된다. 이들 수용성 페놀수지의 예를 들면, 일반적으로 페놀-포르말린 수지, 크레졸-포르말린수지, 페놀-푸르푸랄 수지, 레조르시놀 수지등이다.
수용성 페놀수지는 친수성 코팅 조성물내에서 수지 사슬간에 가교 결합을 형성하여 그의 필름 형성 성질을 증가시킨다. 이 기능을 효율적으로 달성하기 위한, 수용성 페놀 수지의 양은 고형분을 기준으로 하여 바람직하게는 0.1~5 중량부이다. 수용성 페놀 수지의 양이 0.1 중량부 이하일 때, 생성 친수성 코팅 조성물은 열등한 필름 형성 성질 및 불쾌한 냄새 억제효과를 보여 준다. 한편, 5 중량%초과시에는 친수성 코팅 조성물은 열등한 친수성을 보여준다. 보다 바람직한 수용성 페놀 수지의 양은 0.5~2 중량부이다.
(iii) 계면활성제
계면활성제는, 비이온성, 양이온성, 음이온성 또는 양쪽성일 수 있으며, 임의의 적절한 계면활성제를, 친수성 코팅 조성물 용액의 안정성, 발포성, 코팅성 등을 고려하여 선택한다.
사용될 수 있는 비이온성 계면활성제의 전형적인 예는 폴리옥시에틸렌 글리콜, 폴리옥시프로필렌 글리콜, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 글리콜, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐 에테르, 글리세린-지방산 에스테르, 소르비탄- 지방산 에스테르, 펜타에리트리톨 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 등을 포함한다.
사용될 수 있는 음이온성 계면활성제의 전형적인 예는 디알킬술폰숙시네이트, 알칸 술포네이트, 알킬벤젠 술포네이트, 알킬 나프탈렌 술포네이트, 폴리 옥시에틸렌 알킬 술포페닐 에테르염, 알킬 포스페이트, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르-포스페이트, 지방산 알킬 에스테르-술페이트, 알킬 술페이트, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르-술페이트, 지방산 모노글리세라이드 술페이트 등을 포함한다.
사용될 수 있는 양이온성 계면활성제의 전형적인 예는 알킬아민염, 디알킬 아민염 등을 포함한다.
사용될 수 있는 양쪽성 계면활성제의 전형적인 예는 N,N,N-트리알킬-N-술포알킬렌 암모늄 베타인등일 수 있다.
계면활성제의 첨가량은 바람직하게는 1.5 중량부 이하이다. 1.5 중량부를 초과할때는, 생성 코팅의 내수성은 감소된다.
방미제 및 방부제(살균제)로서는, 4차 암모늄염, 질소함유 황화합물, 할로겐 함유 질소황화합물, 유기요오드 화합물, 벤즈이미다졸 및 그의 유도체등이 사용될 수 있다.
(iv) 방미제
방미제의 전형적인 예는 2-티아졸-4-일-벤즈이미다졸, 메틸벤즈 이미다졸-2-일 카르바메이트, N-디클로로플루오로메틸-티오-N',N'-디메틸-N-페닐술파미드, 테트라메틸티우람 디슬피드, N-(트리클로로메틸티오)-4-시클로헥산-1,2-디카르복시이미드, 2,4,5,6-테트라클로로-1,3,-이소프탈로니트릴, 2,3,5,6-테트라클로로-4-(메틸술포닐)피리딘, 비스(2-피리딜티오)-아연-1,1-디옥사이드 등을 포함한다. 생성 친수성 코팅의 내열성을 고려한다면, 2-티아졸-4-일-벤즈이미다졸, 메틸벤즈이미다졸-2-일 카르바메이트, 2,4,5,6-테트라클로로-1,3-이소프탈로니트릴 및 비스(2-피리딜티오)-아연-1,1-디옥사이드가 바람직하다.
(v) 살균제
살균제의 전형적인 예는 1,2-벤조 이소티아졸라딘-3-온(BIT), 2,3,5,6-테트라클로로-4-(메틸술포닐)피리딘, 10,10'-옥시비스페녹시아르신 등을 포함한다.
방미제 및/또는 살균제의 바람직한 양은 0.1~2.0 중량부이다. 바람직한 방미제 및/또는 살균제의 양은 0.2/1.0 중량부이다.
(vi) 물유리 및/또는 콜로이드 실리카
불쾌한 냄새를 발생시키지 않는 양으로 친수성 코팅 조성물에 물유리 및/또는 콜로이드 실리카를 첨가하는 것은 친수성을 더 개선할 수 있다. 물유리로서는, SiO2/M2O(여기에서 M은 Li, Na 및 K를 나타낸다)이 사용될 수 있으며, SIO2/K2O가 특히 바람직하다. 10~50㎛의 평균 입경을 갖는 콜로이드 실리카가 바람직하다. 그들의 총량은 바람직하게는 1 중량부 이하이다.
(vii) 용매
또한, 용매는 생성 친수성 조성물의 습윤성을 개선하기 위한 목적으로 친수성 코팅 조성물에 첨가될 수 있다. 상기 용매는 알콜 및 셀로솔브를 포함한다. 그들의 양은 바람직하게는 7 중량부 이하이다.
[2] 친수성 코팅욕
본 발명에 따른 알루미늄 부재상에 친수성 코팅을 형성하기 위한 친수성 코팅욕을 상기 친수성 코팅 조성물을 물로 적절하게 희석하거나 분산시켜서 수용액 또는 분산액을 형성하여 제조한다. 욕내의 성분의 백분율은 상기한 바와 다르지 않다. 욕내의 친수성 코팅 조성물의 농도는 일반적으로 침지, 분무, 브러슁 등에 의해 알루미늄 표면에 대하여 0.5~2.5g/㎡의 친수성 코팅이 제공되도록 조정된다. 욕내의 고형 성분의 농도는 일반적으로 10~200g/l, 바람직하게는 30~100g/l 일 수 있다. 성분의 일부가 부적절하게 감소된다면, 그들은 각 성분의 백분율이 일정한 수준으로 유지되도록 보충되어야 한다.
[3] 표면 처리 방법
친수성 코팅욕으로 코팅층을 형성하기 전에, 알루미늄 부재상에서 일반적으로 탈지처리를 실행한다. 탈지처리는 황산, 질산 등을 사용하는 산세척처리; 트리클로로에틸렌, 퍼클로로에틸렌, 가솔린, n-헥산 등을 사용하는 용매 탈지 및 수산화나트륨, 탄산나트륨, 규산나트륨, 인산나트륨 등의 알칼리용액을 사용하는 알칼리 탈지를 포함한다.
탈지후에, 화학적 처리를 실행하여 탈지된 알루미늄 부재상에 내식층을 형성한다. 내식층은 크롬산염 처리에 의해서 수득할 수 있다. 크롬산염 처리는 크롬산 및 황산, 질산, 불소산, 인산등 및 적절한 첨가제를 함유하는 액체로 처리하여 실행한다.
크롬산 처리는 두개의 군으로 분류되는데, 무기산으로서 인산을 사용하는 크롬산 인처리와 기타산을 사용하는 크롬산 크롬 처리가 있다. 내식성의 면에 있어서는, 후자가 바람직하다. 크롬산염 처리는 처리 액체내에 침지시키거나 처리액체를 분무함으로써 실행할 수 있다. 그러나, 복잡한 형상을 갖는 열교환기핀에 대해서는, 침지방법이 보다 용이하다. 크롬산염 처리에 의해 수득된 내식층은 30~250㎎/㎡의 Cr 함량을 갖는다. 30㎎/㎡이하일 때, 층은 충분한 내식성을 갖지 못한다. 한편, 250㎎/㎡을 초과하면, 친수성 층과의 그의 반응이 발생하여 친수성의 저하를 결과한다. 내식층이 형성된 알루미늄 부재를 물로 세척한다. 이는 바람직하게는 흐르는 물에 약 10초 내지 10분간 침지시킴으로써 실행된다.
본 발명의 친수성 코팅 조성물은 적절하게 수용액 또는 분산액으로 희석하거나 분산시키고, 미리 탈지 처리되고 상기 화학 처리된 알루미늄 표면에 적용시킨다. 이는 임의의 방법, 예컨대 롤-코팅방법, 바-코팅방법, 침지방법, 분무방법, 브러슁방법으로 실행할 수 있다. 처리된 알루미늄 부재가 열 교환기핀과 같은 복잡한 형상을 가질 때, 침지 방법이 바람직하다.
또한, 본 발명의 친수성 코팅욕은 핀과 같은 조형된 알루미늄 부재 뿐만아니라, 코팅후에 조형되는 알루미늄판에도 적용할 수 있다.
본 발명은 하기 실시예에 의해 본 발명의 범위를 제한함이 없이 보다 상세히 설명될 것이다.
[실시예 1~9, 비교예 1~10]
알루미늄판을 탈지시킨 다음 침지방법에 의해 Alsurf 407/47(상표명, Nippon Paint Co., Ltd. 제조) 로 크롬산 인 처리하여 80~120㎎/㎡의 Cr 함량을 갖는 내식 코팅을 형성한다. 이들 크롬산염 처리된 알루미늄판을 수도물로 20 초간 세척한다.
각각의 알루미늄판을 표 1에 보여진 조성을 갖는 욕내에 실온에서 1분간 침시시킨 다음 180℃에서 20분간 건조시켜서 친수성 코팅을 형성한다.
주 : (1) 하기 중합도를 갖는 BASF 에 의해 제조된 폴리비닐 피롤리돈 :
중합도 26 : Rubiskol K-12
중합도 108 : Rubiskol K-17
중합도 360 : Rubiskol K-30
중합도 6000 : Rubiskol K-90
(2) 하기 성질을 갖는 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 에 의해 제조된 폴리비닐 알콜
비누화도 중합도
90 500 : SMR - 30HH
60 200 : SMR - 10M
30 500 : SMR - 20L
(3) 약 100의 평균 중합도를 갖는 AQ Nylon P-70 (Toray Industries, Inc. 제조).
(4) M : 수용성 메틸멜라민(NIKALAC MX-054, Sanwa Chemical Co., Ltd. 제조).
U : 수용성 요소 수지(EIBOND UL-3201S, Gun-Ei Chemical Industries, Ltd. 제조).
Ph : 수용성 페놀 수지(HITANOL 4500, Hitachi Chemical Co., Ltd. 제조).
(5) 방미제(COATCIDE 55D, Takeda Chemical Industries, Ltd. 제조).
(6) SLAOFF 72N, Takeda Chemical Industries, Ltd. 제조.
(7) [폴리비닐 피롤리돈 (a) + 폴리비닐 알콜 (b)]에 대한 폴리비닐 피롤리돈(a)의 중량비.
각각의 생성 친수성 코팅을, 냄새, 친수성(물의 접촉각), 내수용성, 접착성 및 방미성에 대해서 시험한다. 시험 방법 및 시험 결과의 평가 기준은 하기와 같다 :
(1) 냄새시험
친수성 코팅이 형성되어 있는 각각의 알루미늄판(이후에는 간단히 샘플로 언급함)을 직접 냄새를 맡아보아서 실행하고 하기와 같이 평가한다 :
◎ : 냄새없음 ;
%@ : 약간의 냄새 ;
△ : 중정도의 냄새 ; 및
X : 강한 냄새.
(2) 친수성 시험(물의 접촉각 시험)
각각의 샘플을 수도꼭지로 부터 분당 5ℓ의 유속으로 흐르는 물에 480시간 침지시킨 다음 80℃에서 10분간 건조시킨다. 수평하게 놓여진 각 샘플위로 방울진 5㎕의 순수한 물의 접촉각 Q에 대하여 측각기 (Kyowa Kalmen Kagaku K.K.)로 측정함으로써 각각의 생성 친수성 코팅을 측정한다. 접촉각 Q를 하기와 같이 분류한다. :
◎ : Q 20°;
%@ : 20°≤ Q 30°;
△ : 30°≤ Q 10°; 및
X : 40°≤ Q.
(3) 내수용성
각각의 샘플을 수도물에 24시간 침지하고, 코팅의 중량을 침지 전후에 측정하여 하기 식에 의해 수용해 비율 (R)을 측정한다 :
R(%) = [(초기 코팅 중량 - 24시간 침지후의 코팅중량)/초기 코팅중량] × 100
재수용성의 평가 기준은 하기와 같다 :
◎ : R 10%;
%@ : 10% ≤ R 30% ;
△ : 30% ≤ R 50% ; 및
X : 50% ≤ R.
(4) 접착시험 :
하기 방법으로 각 샘플에 크로스-컷 시험을 실행한다 :
서로 직각인 절단 직선을 1㎜의 간격으로 100개의 정사각형 절단 조각을 갖도록 각각의 표면상에 형성한다. 각각의 샘플의 크로스-컷 표면에 접착테입을 부치고 그다음 데어낸다. 알루미늄 부재상에 남아 있는 코팅의 정사각형 단편의 수를 세고 하기와 같이 분류한다 :
◎ : 100 ;
%@ : 99~90 ;
△ : 89~90 ;
X : 79~70 ; 및
XX : 70.
(5) 방미시험
JIS Z 2911 에 따라서, 3㎝×3㎝의 각각의 샘플을 흐르는 물에 250 시간 침지시킨 다음, 하기에 보여진 바와 같은 4 종류의 포자를 함유하는 현탁액을 샘플에 분무한다. 샘플을 27℃에서 7일간 배양한다. 배양후에, 표면위에 곰팡이의 전파정도를 관찰하고 하기와 같이 분류한다 :
곰팡이 :
아스퍼질러스 니거(Aspergillus niger) IFO4414
페니실리움 퍼니클로섬(Penicillium funiclosum) IFO 6345
클라도스포륨 클라도스포리오이데스(Cladosporium cladosporioides) IFO 6348
아우레오바시디움 플루란스(Aureobasidium pullulans) IFO 6353
분류 :
◎ : 육안으로 관찰시 곰팡이의 전파는 없음
%@ : 육안으로 관찰시 곰팡이의 약간의 전파 있음
△ : 육안으로 관찰시 샘플 표면 약 1/3를 도포한 곰팡이 관찰됨.
X : 육안으로 관찰시 샘플 표면 약 2/3를 도포한 곰팡이 관찰됨.
XX : 육안으로 관찰시 실질적으로 샘플 표면 전체를 도포한 곰팡이 관찰됨.
시험 (1)~(5)의 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
[실시예 10~14]
알루미늄판을 탈지한 다음 침지 방법에 의해 Alsurf 407/47 (상표명, Nippon Paint Co., Ltd. 제조) 로 크롬산 인처리하여 80~120㎎/㎡의 Cr 함량을 갖는 내식 코팅을 형성한다. 이들 크롬 처리된 알루미늄판을 수도물로 20초간 세척한다.
표 3에 보여진 친수성 코팅 조성물을 제조하고, 이를 물로 희석하여 5중량%의 고형분 농도를 갖는 욕을 제조한다. 각각의 알루미늄판을 욕내에 실온에서 1분간 침지시킨 다음 180℃에서 20분간 건조시켜서 친수성 코팅을 형성한다.
주 : (1) 하기 중합도를 갖는 BASF 에 의해 제조된 폴리비닐 피롤리돈 :
중합도 26 : Rubiskol K-12
중합도 108 : Rubiskol K-17
(2) 고 : 고중합도를 보여주는 폴리비닐 피롤리돈
저 : 저중합도를 보여주는 폴리비닐 피롤리돈
(3) 중량부로 나타낸 저중합도 폴리비닐 피롤리돈 및 고중합도 폴리비닐 피롤리돈의 양
(4) 고중합도 폴리비닐 피롤리돈에 대한 저중합도 폴리비닐 피롤리돈의 중량비
(5) 98%의 비누화도 및 230의 중합도를 갖는 폴리비닐 알콜(SMR-10HH, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 제조)
(6) 약 100의 평균 중합도를 갖는 AQ Nylon A-90 (Toray Industries, Inc. 제조) 단위 : 중량부
(7) 수용성 페놀 수지 (HITANOL 4500, Hitachi Chemical Co., Ltd. 제조) 단위 : 중량부
(8) 비이온성 계면활성제
단위 : 고형분(성분(a), (b), 수용성 나일론 및 수용성 페놀)의 100중량부당 중량부
(9) 비스(2-피리딜리오)-아연-1,1-디옥사이드
단위 : 상기 고형분 100중량부당 중량부
각각의 생성 친수성 코팅을 냄새, 친수성(물의 접촉각), 내수용성, 접착성 및 방미성에 대하여 실시예1과 동일한 방법으로 시험한다. 결과를 표 4에 나타낸다.
본 발명은 실시예에 의해 기술되었으나, 특허청구의 범위에 정의된 본 발명의 범위로 부터 벗어나지만 않는다면 임의의 변형도 가능함을 주목해야 한다.
상기에 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 치수성 코팅 조성물로 부터 형성된 친수성 코팅은 우수한 친수성 및 내수용성을 갖는 것 뿐만이 아니라, 또한, 그들의 불쾌한 냄새도 매우 억제된다. 그들은 또한 알루미늄 부재에의 접착성 및 방미성도 우수하다. 특히, 다른 중합도를 갖는 두가지 유형의 폴리비닐 피롤리돈이 사용될 때, 친수성, 내수용성 및 냄새 억제 효과에 있어서의 더 많은 개선을 달성할 수 있다.
그러므로, 본 발명에 따른 친수성 코팅 조성물은 열교환기의 핀과 같은 알루미늄 부재의 친수성 표면 처리에 매우 적절하다.

Claims (11)

  1. 고형분을 기준으로 하여, (a) 10~1000의 중합도를 갖는 0.3~6 중량부의 폴리비닐 피롤리돈; 및 (b) 80% 이상의 비누화도 및 100~1000의 중합도를 갖는 1~10 중량부의 폴리비닐 알콜을 포함하며, 상기 성분 (b)에 대한 상기 성분 (a)의 중량비, (a)/[(a)+(b)]가 0.1~0.9인 친수성 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 수용성 나일론을 더 함유하는 친수성 코팅 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 수용성 페놀 수지를 더 함유하는 친수성 코팅 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 이미다졸 화합물을 함유하는 방미제를 더 함유하는 친수성 코팅 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 폴리비닐 피롤리돈이 두 가지 종류의 폴리비닐 피롤리돈으로 구성되며; 첫번째 것은 10~50 의 중합도를 갖는 것이고 두번째 것은 100~500 의 중합도를 갖는 것이며, 상기 두번째 폴리비닐 피롤리돈에 대한 상기 첫번째 폴리비닐 피롤리돈의 중량비는 1/1.5~1/3.0 인 친수성 코팅 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 폴리비닐 피롤리돈이 80~600 의 중합도를 갖는 친수성 코팅 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 폴리비닐 피롤리돈이 100~360의 중합도를 갖는 친수성 코팅 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 폴리비닐 피롤리돈의 양이 고형분을 기준으로 하여 0.5~5 중량부인 친수성 코팅 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 상기 폴리비닐 피롤리돈의 양이 고형분을 기준으로 하여 0.6~4 중량부인 친수성 코팅 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 폴리비닐 알콜이 90%이상의 비누화도를 갖는 친수성 코팅 조성물.
  11. 고형분을 기준으로 하여, (a) 10~1000의 중합도를 갖는 0.3~6 중량부의 폴리비닐 피롤리돈; 및 (b) 80% 이상의 비누화도 및 100~1000의 중합도를 갖는 1~10 중량부의 폴리비닐 알콜을 포함하며, 상기 성분 (b)에 대한 상기 성분 (a)의 중량비, (a)/[(a)+(b)]가 0.1~0.9인 친수성 코팅 조성물, 10~200g/l 의 농도로 함유하는 친수성 코팅욕.
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