KR910003915B1 - 자동차 방열기용 부동액 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자동차 방열기용 부동액 조성물

본 발명은 자동차 방열기에 사용되는 부동액, 보다 자세히 설명하면 알루미늄 재질의 방열기에 적합한 부동액의 조성에 관한 것이다.

자동차의 엔진을 냉각시키기 위하여 공지문헌("Antifreezes and deicing fluids" in Encyclopedia of Chemical Technology, R E Kirk and D.E. Othmer Eds, Gohn Wiley and sons, Ine., New York, 1978. Vol. 3. p 79-95)에서와 같이 알콜, 오일 물과 여러가지의 수용액들이 사용되고 있다. 이 중에서도 에틸렌 글로콜의 수용액이 냉각수로 광범위하게 사용되어 오고 있는데 이는 끓는 점이 높고 어는 점이 낮으며 비휘발성인 장점이 있기 때문이다. 그러나 가장 큰 약점은 엔진 재질에 부식을 일으키는 것이다. 이 부식을 억제하기 위하여 냉각수나 부동액에 많은 부식방지제가 첨가되어 사용(Automotive Cooling Journal 26, 34(1983)되었다.

부식방지제로 부동액에 들어가는 물질은 크게 구분하면 유기물과 무기물로 구분할 수 있다. 부식방지제로 사용되는 유기물은 구아니딘, 벤젠산, 트리아졸, 페놀, 시트르산염, 티오시아네이트, 티오우레아, 탄닌, 모르포린, 트리에탄올아민, 타타르산염, 니트로화합물 등이 사용되며, 무기물로는 알칼리 금속의 황산염, 질산염, 규산염, 아질산염, 크롬산염, 인산염, 붕산염, 텅스텐산염, 몰리브덴산염, 바나듐산염 등이 사용되는 것으로 알려져 있다.

냉각수의 동결을 방지해주는 에틸렌글리콜을 주원료로 한 부동액에는 자동차 냉각 장치속의 각종 금속, 즉 알루미늄, 주철, 구리, 황동 땜납 등의부식을 방지해주는 약제가 첨가되어야 한다. 이 부식 방지제는 방열기 호스의 재질인 고무의 팽윤을 유발하지 아니해야 한다. 이들 여러가지 금속의 부식 메카니즘은 공기에 의한 산화와 전위차로 인한 전기 화학적 부식 또는 유체속의 증기포에 의한 캐비테이션(cavitation)등의 여러가지가 있다. 따라서 부식방지제는 어느 한가지의 약제를 첨가하기 보다는 여러가지를 함께 쓰는 것이 효과적인 것으로 알려져 있다.

자동차의 엔진 재질이 주철인 경우에는 붕산염이 부식방지효과가 좋았으나 자동차의 경량화 추세에 따라서 알루미늄을 사용하게 되었는데 우수하다고 알려진 붕산염이 알루미늄엔진에 악형향을 주는 반면에 규산염이 미국특허 3198820호에서와 같이 효과가 좋은 것으로 알려졌다. 그러나 이 규산염은 저장성이 나쁘고 사용함에 따라서 실리카겔을 형성하여 부식 방지효과를 상실할 뿐만 아니라 방열기 내부를 막히게 하는 부작용을 일으킨다. 이와같은 규산염의 겔화를 방지하는 목적으로 미국특허 4485025호와 같이 여러가지 유기 규소화합물이 규산염과 함께 사용할 수 있음이 알려졌다.

한편 미국특허 4324675호에서는 아질산염 혹은 질산염과 유기아민을 함께 사용하면 발암물질로 알려진 니트로소 아민이 형성되므로 이들을 사용하지 않고 부식방지제로서 보락스, 규산염, 질산염, 벤젠산염, 트리아졸 등을 첨가하여 부식방지효과가 큰 부동액을 제조할 수 있음이 알려졌다. 또한 미국특허 4,426,309호에서는 보락스 트리아졸, 질산염을 사용하고 인산염을 사용하는 대신에 규산염의 함량을 0.08%이하로 낮추어서 사용함으로써 겔문제가 없는 부동액을 제조할 수 있다고 보고하였다. 이 모두의 경우 부식방지제의 용해도를 높히고 겔의 형성을 방지하기 위하여 용액의 pH를 8-11로 높혀야 하는 것으로 알려졌다. 그러나 알루미늄은 양쪽성을 띤 금속으로 높은 pH에서나 낮은 pH에서 부식성을 나타내나 중성 부근에서 가장 안정하다. 더구나 앞에서 언급한 문헌에서 사용된 보락스는 알루미늄의 재질을 부식시키며 또 그 부식생성물은 방열기를 폐쇄시키는 것으로 알려져 있으며(일본특허공보 49-5509)전열면 부식시험 장치에서도 그 부식정도가 더욱 심하다는 것이 알려져 있다.

본 발명자들은 상기 문헌에 나타난 바와같은 여러가지 문제점을 해결하고자 부단히 노력하던차 기대 이상으로 우수한 알루미늄 엔진에 적합한 부동액 조성물을 제조하게 되었는바, 본 발명에서는 공해 요인이 되는 유기아민을 사용하지 않고 알루미늄의 부식을 유발하는 보락스를 첨가하지 않으며 벤젠산염, 인산염, 질산염 트리아졸, 몰리브덴산 염, 바나듐산 염, 규산염 등을 사용하여 부식성이 적은 부동액을 제조할 수 있음을 알았다.

본 발명의 부동액 조성을 자세히 설명하면, 중량비로 규산염을 0.05-0.5%로 하고 이 규산염의 겔화를 방지하기 위하여 100-5000ppm의 유기실란을 넣고 0.07-0.35%의 질산염과 0.2-2.0%의 인산염을 넣고 0.50-4.0%의 벤젠산염과 0.1-1.0%의 몰리브덴산 염과 0.02-0.3%의 바나듐산 염, 그리고 0.05-0.3%의 트리아졸 염, 나머지가 에틸렌글리콜로 이루어져 있다. 이 조성의 pH는 7.0-9.0으로 비교적 중성에 가까운 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에서의 규산염이라 함은 규산소다 또는 규산칼리를 표시하며, 유기실란이라함은 다음 일반식(I)과 같은 트리알콕시실란을 표시한다.

일반식(I)에 있어서 R은 탄소수가 4이하인 지방족 알킬기를 나타낸다. R₁은

CH₂-또는

를 나타낸다. 한편 R₂와 R₃는 각각페닐, 시안, 메틸카비놀, -CO₂R₄를 나타내는데 서로 같거나 다를 수 있으며 에스테르기의 R₄는 R과 동일하다.

일반식(I)의 유기실란 화합물은 새로운 화합물로 본 출원인에 의해 이의 제조특성, 제조방법등에 관하여 이미 대한민국 특허출원번호 제 87-14733호로 이미 출원중에 있다. 질산염이라함은 질산소다를, 인산염이라함은 이인산칼리를, 벤젠산염이라함은 벤젠산 또는 벤젠산 소다를, 몰리브덴산염이라함은 몰리브덴산소다를 바나듐산염이라 함은 바나듐산소다를 각각 표시한다. 그리고 트리아졸염이라함은 톨릴트리아졸소다를 표시한다. 한편 색소는 부동액에 나쁜 영향을 미치지 않는 범위에서 마음대로 사용할 수 있으며, 물은 증류수 또는 이온교환수가 적합하다.

특히 규산염의 첨가량을 0.5%까지 높히되 일반식(I)로 표시되는 알콜기를 가진 유기트리 알콕시실란을 겔 방지제로 사용하며 부동액의 액성을 중성에 가까운 pH 7.0-9.0의 범위에 되는 것이 특징이다. 다음의 실시예는 본 발명을 더욱 상세히 해줄 것이나 본 발명을 이에 국한하지는 않는다.

[실시예 1]

표 1에서와 같은 조성으로 부동액 시료 1과 2를 배합하였다.

[표 1]

부동액 배합조성비

[실시예 2]

실시예 1에서 배합한 시료들을 각각 시험방법(ASTM D-1384)에 의하여 각 급속시편들에 대한 부식시험을 하였더니 결과가 다음과 같았다. 시험내용을 상술하면 1τ들이 플라스크에 콘덴서와 온도계를 부착시키고 규정된 시편을 넣고 750ml의 시험용액을 넣었다. 이 용액을 88℃에서 336시간 가열한 후에 꺼내어 시험편 처리방법에 의해 처리한 후에 건조시켜 무게의 감소를 측정하였다. 이 시험에 사용한 부식용액은 증류수에 황산나트륨, 중탄산나트륨, 염화나트륨을 100ppm 씩 넣어서 만들었다. 이 부식용액에 시료 1과 2를 각각 15%가 되도록 섞어서 시험용액으로 사용하였다.

[표 2]

부동액과 금속 시편의 부식률

Claims (1)

1. 화학조성이 중량으로서,

   질산소다 0.07-0.35%

   규산소다 또는 규산칼륨 0.05-0.5%

   이인산칼리 0.2-2.0%

   몰리브덴산소다 0.1-1.0%

   비나듐산소다 0.02-0.3%

   톨리트리아졸소다 0.05-0.3%

   벤젠산 또는 벤젠산소다 0.5-4.0%

   다음 일반식(I)의 유기실란 0.01-0.50%

   와 에틸렌글리콜 나머지량으로 조성되는 자동차 방열기용 부동액 조성물

   

   상기 일반식(I)에 있어서, R은 탄소수가 4이하인 지방족 알킬기를 나타내고, R₁은

   

   CH₂- 또는

   

   를 나타내며, R₂또는 R₃는 각각 페닐, 시안, 메틸카비놀 또는 -CO₂R₄(여기서, R₄는 상기 R와 같음)를 나타내는데 서로 같거나 다를 수 있다.