JPH02103133A - 熱交換器用アルミニウムフイン材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からな
る熱交換器用アルミニウムフィン材に関するものであり
、とくにプレコート被覆層を形成することによって、親
水性を有し、かつ耐食性、耐薬品性及び成形性に優れた
熱交換器用アルミニウムフィン材に関するものである。

［従来の技術］ 空調機のエバポレーターの熱交換器のフィン材には、軽
量性、加工性、熱伝導性に優れたアルミニウムまたはア
ルミニウム合金が使用されている。

しかし、エバポレーターの作動中にはフィン表面が露点
以下となり、凝縮水がフィン表面に付着するため、材料
の腐食と通風抵抗の増大という問題があった。これを解
決するため耐食性で水との親和性をもつ表面処理被覆を
したフィン材が用いられるようになった。

この表面処理は、フィンを成形した後に行う方法（ボス
トコート法）とフィン成形前のアルミニウム板に行う方
法（プレコート法）とがあるが、熱交換器製造工程の簡
略化、表面処理皮膜の均一性の観点からプレコート法が
採用されるようになった。

しかし、プレコート法では被覆後フィン形状に加工しな
ければならないので、成形性のよいことと、成形により
皮膜の破壊が起らないこと、成形工具の摩耗が生じない
ことなどが要求される。また、フィンコアに組立後に成
形時の潤滑油を除去するため、トリクレン等の有機溶剤
やアルカリ脱脂剤が使用されるため、これらに対する耐
薬品性も必要とされる。

こうした要求に対して、従来から耐食性付与のため無機
質皮膜であるクロメート処理皮膜、陽極酸化膜、ベーマ
イト皮膜などが使用されている。また、親水性付与のた
め無機質皮膜であるベーマイト皮膜や、シリカ、水ガラ
ス、アルミナなどの無機物質と６機物質の混合皮膜や、
水溶性アクリル樹脂などの有機皮膜が使用されている。

また、有機化合物と６機硬化剤の架橋反応物を前記無機
質皮膜の上に塗布する方法（特開昭６２−１０５０２９
号）も提案されている。

しかし、クロメート処理皮膜などの無機質皮膜は耐食性
には優れているが、親水性は不十分であり、ベーマイト
皮膜は親水性は良好なものの耐薬品性に劣るという問題
がある。また、これらの無機質皮膜は十分な耐食性を得
るためには膜厚を厚くする必要があり、これがフィン成
形加工時の工具摩耗を促進するという問題があった０ シリカ、水ガラス、アルミナなどの無機物質を有機樹脂
に混合した処理皮膜では、親水性に優れているものの連
続成形性に難があり、成形加工工具の摩耗の問題がある
。

水溶性アクリル樹脂などの有機皮膜は、連続成形性に優
れるものの親水性に劣るという問題がある。

また、親水性に良好な皮膜は水を透過し昂いために耐食
性に劣り、耐食性に良好な皮膜は水をはじき昌く親水性
に劣る。このように相反する機能の親水性と耐食性を一
つの皮膜で得ることは非常に困難であり、親水性を有し
、かつ耐食性、連続成形性、耐薬品性の全てに優れた皮
膜を得ようとすれば、多層皮膜とならざるを得ないが、
しかし、前記の有機化合物と有機硬化剤の架橋反応物を
無機質皮膜の上に塗布したものは、両者の欠点を補うも
のであっても、充分に満足できるものではなかった。

［発明が解決しようとする課題］ そこで本発明の目的は、親水性を有し、かつ耐食性、連
続成形性、耐薬品性の全てに優れた皮膜、特に熱交換器
フィン材のプレコート皮膜を被覆した熱交換器用アルミ
ニウムフィン材を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者は、上記課題を解決すべ〈従来より研究を重ね
てきたが、アルミニウムまたはアルミニウム合金薄板に
化学皮膜処理した上で、その上に特定組成の耐食性複合
樹脂皮膜からなる中間層を設け、さらに特定の親水性有
機皮膜を設けることが有効であることを知見し、本発明
に至った。

すなわち、本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム
合金薄板の表面に、化学皮膜からなる下層と、該化学皮
膜の上に（ａ）水溶性不飽和カルボン酸類の重合体、（
ｂ）ジルコニウム化合物、チタン化合物、ケイ素化合物
からなる群から選択された化合物および（ｃ）フッ化物
からなる水溶液を塗布、乾燥して得られた耐食性複合樹
脂皮膜からなる中間層と、さらにその上に水溶性セルロ
ース樹脂と水溶性アクリル樹脂との反応物からなる親水
性有機皮膜からなる上層とから構成される複合皮膜を有
することを特徴とする熱交換、器用アルミニウムフィン
材である。

本発明に使用するアルミニウムまたはアルミニウム合金
薄板は、アルミニウムフィン材として使用されるもので
ある。

このアルミニウムまたはアルミニウム合金薄板の表面に
形成する化学皮膜は、りん酸クロメート皮膜やクロム酸
クロメート皮膜等のクロメート皮膜が望ましいが、ベー
マイト皮膜、陽極酸化皮膜、水ガラス処理皮膜あるいは
ジルコニウム処理皮膜も使用することができる。

本発明において中１１層を構成する耐食性複合樹脂皮膜
は上記（ａ）、（ｂ）および（ｃ）からなる水溶液を塗
布、乾燥してなるものである。

（ａ）成分の水溶性不飽和カルボン酸類の重合体として
は、たとえば（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸
のエステルの重合体あるいはこれと他のビニル単量体と
の共重合体が挙げられ、水溶液中に０．３〜３０ｇ／　
ＩＩ含まれていることが望ましい。

（ｂ）成分のジルコニウム化合物としては、たとえばフ
ルオロジルコニウム酸及びそのアルカリ金属塩、フッ化
ジルコニウム、酸化ジルコニウム、炭酸ジルコニウムの
アンモニウム塩等が使用される。チタン化合物としては
、フルオロチタン酸及びそのアルカリ金属塩、フルオロ
チタン酸アンモニウム、酸化チタン等が使用される。ケ
イ素化合物としては、フルオロケイ酸及びそのアルカリ
金属塩、フッ化ケイ素、酸化ケイ素等が使用され、（ｂ
）成分は水溶液中に０．１〜１５ｇ１５１含まれること
が望ましい。

（ｃ）成分のフッ化物としては、たとえばフッ酸、フッ
化水素酸カリウム、フッ化水素酸ナトリウム等を挙げる
ことができる。　（ｃ）成分は水溶液中に０．０５〜ｌ
ｏｇ／　ｉ含まれていることが望ましい。

これら中間層形成液の化学皮膜上への塗布は、ロール方
式、浸漬方式、スプレ一方式等のいずれの方法によって
もよく、塗６ｉ後８０〜２００℃で１〜６０秒乾燥され
中間層を形成する。

本発明において上層を構成する親水性有機皮膜は、水溶
性セルロース樹脂と水溶性アクリル樹脂とからなってい
る。

水溶性セルロース樹脂としては、セルロース、そのエス
テルあるいはエーテルもしくはそれらの混合物が使用で
きる。

水溶性アクリル樹脂は、一般にアクリル重合体中にカル
ボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基等の親水性官能
基を有するものであって、（メタ）アクリル酸、（メタ
）アクリル酸エステル、（メタ）アクリルアミド等の重
合体、またはこれらの不飽和化合物相互の共重合体、あ
るいはこれらの不飽和化合物と他の不飽和化合物との共
重合体もしくは加水分解等によって前記カルボキシル基
、ヒドロキシル基あるいはアミノ基等の親水性基が導入
されたアクリル重合体を挙げることができる。

これら水溶性セルロース樹脂と水溶性アクリル樹脂は、
１：４〜４：１の割合で使用するのが好ましい。

これらの混合物を前記中間層上に塗布した後、２００〜
２８０℃、５〜６０秒の条件で焼付を行うことにより上
層が形成される。

【作　用］ 本発明によれば、アルミニウムまたはアルミニウム合金
薄板表面のクロメート皮膜等の化学皮膜により耐食性が
付与される。

また、中間層の耐食性複合樹脂波膜は、化学皮膜の上を
不飽和カルボン酸の重合体とジルコニウム化合物等の架
橋反応により高分子化された皮膜が均一に覆う形で形成
されており、殊に中間層中において遊離した形で存在す
るフッ化物の作用により、化学皮膜の欠陥部において効
果的に６機・無機皮膜が強固に形成され、耐食性を大き
く向上させることができる。

無機物であるジルコニウム化合物等は、有機化合物と共
に架橋反応し、反応生成物の一部として存在する。また
、この皮膜の耐食性向上作用により、下層の化学皮膜を
薄く抑えることができ、成形工具の摩耗の問題はなくな
る。

さらに、不飽和カルボン酸の重合体により上層の皮膜と
の密着性も非常に良好なため、親水性皮膜の耐薬品性、
連続成形性が向上する。したがって、その皮膜の薄膜化
が可能となり、製造コストを低減することができる。

この中間層の耐食性複合樹脂皮膜は、非常な薄膜でも耐
食性に優れ、その厚さは０．５〜５００５ｇ１１１２、
好ましくは３〜１００　Ｂ／ｇ＋”である。これは、０
．５ｓｇ／ａ＋２未満では耐食性向上の効果がなく、５
００ａｇ／ｍ　’を超えても耐食性向上の効果はわずか
であり、製造コストも上昇することによる。

親水性有機皮膜は水溶性セルロースを第１成分としてい
て、そのセルロース樹脂は多数の水酸基を持つために親
水性に非常に優れている。

水溶性アクリル樹脂を混合反応させることにより、耐薬
品性も向上させることができる。また完全な有機皮膜で
あるために成形工具の摩耗の心配はない。

親水性有機皮膜の厚さは０．０５〜Ｉｇ／■２が望まし
い。これは０．０５ｇ／ｓ’未満では親水性向上の効果
が少なく　、Ｉｇ／＋ｇ２を超えても親水性向上の効果
はわずかであり、製造コストも上昇することによる。

［実施例］ 以下に実施例を挙げ、本発明をさらに詳細に説明する。

実施例 厚さが０．ｌ１ｈａの工業用純アルミ（ＪＩＳＡｌｌｏ
ｏ−Ｈ２Ｓ）条を市販の弱アルカリ系脱脂剤を用いて脱
脂・洗浄した。次いでリン酸クロメート系化成浴液（商
品名アロジン４０１／４５日本ペイント四社製）に浸漬
してリン酸クロメート皮膜からなる耐食性化学皮膜を形
成した後、水洗乾燥させた。次いでこの化学皮膜の上に
表１に示す配合処方の中間層形成液をロールコータ−で
塗布し、熱風乾燥炉で温度１２０℃、時間２０秒で乾燥
して、表１に示される各膜厚の耐食性複合樹脂皮膜を得
た。次いで、その耐食性複合樹脂皮膜の上に水溶性セル
ロース樹脂と水溶性アクリル樹脂とからなる塗料をロー
ルコータ−で塗布し、熱風乾燥炉で温度２５０℃、時間
２０秒で焼付けて、表１に示される各膜厚の有機親水性
皮膜を形成した。

こうして得られた各種のプレコート皮膜を形成したフィ
ン材についてそれぞれについての生成複合皮膜の特性（
親水性・耐食性、耐薬品性、連続成形性）を調べ、その
結果を表１に示した。

ここで親水性は室温の水中に２分間浸漬し、次いで６分
間冷風乾燥することの組合せを１サイクルとし、　５０
０サイクル行った後で、水との接触角を測定し評価した
。◎は非常に良好（接触角２０”以下）、ｏは良好（接
触角２０＠〜４０″）、×は不良（接触角４Ｇ”超え）
とした。

耐食性は塩水噴霧試験５００時間後のフィンの表面状態
を観察した。◎は非常に良好、０は良好、×は不良とし
た。

耐薬品性■は市販のプレス浦に２４時間浸漬し、次いで
トリクレンで洗浄した後に水との接触角を１ｌｌＪ定し
評価した。◎は非常に良好（接触角！５＠以内）、０良
好（接触角１５”　〜３０＠）、×は不良（接触角３０
°超え）とした。耐薬品性■は市販のアルカリ脱脂液に
５０’Ｃで１分間浸漬し、浸漬前後の皮膜厚さより、膜
厚減少率を求め評価した。◎は非常に良好（減少率２０
％以ド）、ｏは良好（減少率４０％以下）、Ｘは不良（
減少率４０％超え）とした。

連続成形性は連続１０万パンチ　フィンプレス後に成形
工具の摩耗状況と成形後のフィンの外観とを肉眼で観察
した。

比較例 実施例と同じ要領でアルミ条の表面に表１に示す構成の
複合波膜を形成した。また比較例８では、化学被膜の上
にシリカを混合した水溶性６機樹脂塗料を塗布焼付けし
て、有機・無機・混合皮膜をｉすた。また比較ＩＱでは
化学皮膜の上に水溶性アクリル樹脂塗料を塗／１ｉ・焼
付けして、有機親水性皮膜を得た。各々の皮膜厚さは１
．５ｇ／ｓ’であった。

得られた皮膜の特性を実施例と同様に調べ、その結果を
表１に示した。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の構成によるアルミニウム
フィン材は、親水性を有し、かつ耐食性、連続成形性、
耐薬品性にも優れており、熱交換器用として非常に有用
である。また、本発明の表面処理皮膜は全体として非常
に薄膜であるため、皮膜による伝熱抵抗の増加を抑止で
き、しかも製造コストの低減も可能である。

特許出願人　住友軽金属工業株式会社 代理人　弁理士　小　松　秀　岳 代理人　弁理士　旭　　　　　宏

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 アルミニウムまたはアルミニウム合金薄板の表面に、化
   学被膜からなる下層と、該化学皮膜の上に（ａ）水溶性
   不飽和カルボン酸類の重合体、 （ｂ）ジルコニウム化合物、チタン化合物、ケイ素化合
   物からなる群から選択された化合物および （ｃ）フッ化物からなる水溶液を塗布、乾燥して得られ
   た耐食性複合樹脂皮膜からなる中間層と、さらにその上
   に水溶性セルロース樹脂と水溶性アクリル樹脂との反応
   物からなる親水性有機皮膜からなる上層とから構成され
   る複合皮膜を有することを特徴とする熱交換器用アルミ
   ニウムフィン材。