JPS5844708B2 - 金属表面に高度の耐食性および耐溶剤性皮膜を形成する水性組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属表面に高度の耐食性および耐溶剤性皮膜
を形成する水性組成物に関する。

アルミニウムやその合金は、軽量で且つ優れた加工性お
よび熱伝導性により、熱交換器分野に広く利用されてい
る。

空調システムの普及に伴って冷暖房兼用型空調器が増加
し、これら空調器の熱交換部には、一般にアルミ合金製
フィンが使用されている。

これら空調器の熱交換部の製造方式としては、（１）熱
交換器の各構成部材の組立て、（ｉｌ）ろう付け、（ｉ
ｉｉ）漏洩試験、０ψ溶剤脱脂、（Ｖ）化成処理および
（Ｖ）乾燥から成るフローシート（４）が一般的に行な
われている。

最近、予め樹脂皮膜を施したアルミニウム板（以下、プ
レコート型アルミニウム板と称す）をフィン材として使
用することにより、製造工程から上記化成処理を省くフ
ローシート（Ｂ）が製造工程の短縮化、製造コストの低
減等を目的として検討されている。

空調器は、冷房運転時空気中の水分がフィン表面に凝縮
水として付着する。

この付着した凝縮水は、半円形あるいはフィン間にブリ
ッジ状となって存在するため、空気のスムーズな流れを
妨げ、通風抵抗を増大させる。

従って、フィン表面が撥水性であると、冷房時の凝縮水
によって水滴ブリッジが生ずることがあり、通風抵抗が
著しく増大して熱交換効率を低下させる。

一方、アルミニウムやその合金は、本来耐食性に優れて
いるが、凝縮水がフィン表面に長期間滞留すると、酸素
濃淡電池の形成、あるいは大気中の汚染成分が次第に吸
着、濃縮されて水利反応、腐食反応が促進される。

この腐食生成物はフィン表面に堆積し、熱交換特性を害
することは勿論であるが、冬期の暖房運転時には、白い
微粉が送風機によって温風と共に排出される欠点がある
。

そこで、これらの問題点を改善するため、フィン材のプ
レコート型アルミニウム板は、一般的に耐食性樹脂コー
ティングあるいは親水性型耐食性樹脂コーティングがな
されている。

さて、上記フローシート旧の場合、プレコート型アルミ
ニウム板の成型時に用いられるプレス油や各種構成部材
の付着油を除去するため、空調器の熱交換部は、組立て
→ろう付け→漏洩試験の後、トリクレン等による溶剤脱
脂を行なわなければならない。

ところが、この脱脂工程でフィン材の樹脂皮膜の溶解現
象があるため、 （１）樹脂皮膜の溶解成分の蓄積による溶剤の補給頻度
が増加傾向があり、また （２）フィン表面の樹脂皮膜の溶解による皮膜の耐食性
あるいは親水性の低下現象が見られる。

本発明の目的は、かかる脱脂工程における問題点を解決
する、即ち高度の耐食性と優れた耐溶剤性を兼備えた樹
脂皮膜形成用水性組成物を提供するにある。

本発明者らは、この目的を達成するため鋭意研究を進め
た結果、アミノプラスト樹脂と架橋反応しうる皮膜形成
有機高分子化合物に、ヒドロキシル基含有アミノスルホ
ン酸化合物などのツヴイツターイオン化合物を配合して
成る水性組成物を、金属表面に適用すれば、所期目的の
性能を満足する樹脂皮膜が形成されることを見出し、本
発明を完成させるに至った。

即ち、本発明の要旨は、（ａ）カルボキシル基を有する
水性のアクリル樹脂、アルキド樹脂およびエチレン−ア
クリル酸もしくはメタクリル酸共重合樹脂の群から選ば
れる皮膜形成有機高分子化合物、（ｂ） Ｎ−ビス（２
−ヒドロキシエチル）アミノエタンスルホン酸、Ｎ−（
２−ヒドロキシエチル）イミノジエタンスルホン酸およ
びＮ−（１，１−ビス（ヒドロキシメチル）−２−ヒド
ロキシエチル）アミノメタンスルホン酸の群から選ばれ
るツヴイツターイオン化合物、並びに（ｃ）アミノプラ
スト樹脂を含むことを特徴とする金属表面に高度の耐食
性および耐溶剤性皮膜を形成する水性組成物に存する。

本発明における上記皮膜形成有機高分子化合物（ａ）は
、アミノプラスト樹脂と架橋反応しうるカルボキシル基
を有するものであって、通常水溶性樹脂あるいは水分散
性樹脂タイプのものが使用される。

加えて、その形成皮膜が耐食性に優れていることが望ま
しい。

具体例としては、アクリル樹脂、アルキド樹脂およびエ
チレン−アクリル酸もしくはメタクリル酸共重合樹脂が
挙げられる。

本発明におけるツヴイツターイオン化合ｖＡｂ）として
は、通常のものが使用されてよいが、特に式、〔式中、
Ｒ１は少なくとも１個のヒドロキシル基を持つＣ１〜Ｃ
２０のアルキル基、Ｒ２およびＲ３は相互に同一もしく
は異なって水素原子あるいはＣ１〜Ｃ２０のアルキル基
あるいは少なくとも１個のヒドロキシル基を持つアルキ
ル基、または両者が結合して少なくとも１個のヒドロキ
シル基を持つこともある脂肪族環を形成し、またはいず
れか一方がスルホン酸基を持つＣ１〜Ｃ６の直鎖もしく
は分枝状アルキル基あるいはフェニル基あるいは置換フ
ェニル基であり、並びにＡはＣ１〜Ｃ６の直鎖もしくは
分枝状アルキレン基、フェニレン基または置換フェニレ
ン基を表わす。

上記Ｒ１゜Ｒ２およびＲ３のアルキル基は脂環式アルキ
ル基であってもよい。

〕で示されるヒドロキシル基含有アミノスルホン酸化合
物が好適である。

かかる化合物の具体例としては、Ｎ−ビス（２−ヒドロ
キシエチル）アミノエタンスルホン酸、Ｎ−（２−ヒド
ロキシエチル）イミノジエタンスルホン酸およびＮ−（
１，１−ビス（ヒドロキシメチル）＝２−ヒドロキシエ
チル）アミノメタンスルホン酸が例示される。

かかる化合物は、１種または２種以上混合して使用に供
する。

使用に際し、アルカリ性の樹脂溶液と併用する場合、ア
ンモニア水、有機アミン類等で予めｐＨ８〜ｉｏに調整
した水溶液の形で供する。

ツヴイツターイオン化合物（ｂ）の役割としては、皮膜
形成有機高分子化合物（ａ）とアミノプラスト樹ＩＩＷ
（ｃ）による架橋反応の酸触媒として働き、緻密な耐溶
剤性の優れた耐食性皮膜を提供することである。

また、その使用量は、通常皮膜形成有機高分子化合物ｔ
ａ）の樹脂固形分に対して０．０５％（重量％、以下同
様）以上、好ましくは０．１〜ｌＯ％の範囲で選定すれ
ばよい。

０．０５％未満であると、耐溶剤性が得られない傾向に
ある。

また、１０％程度を越える過剰量で使用してもそれ以上
の別設の効果も認められず、しかも大過剰量になると皮
膜の密着性低下および当該水性組成物の貯蔵安定性が低
下する傾向にある。

本発明における上記（ｃ）成分のアミノプラスト樹脂と
しては、通常のものであってよく、例えばメラミン樹脂
、尿素樹脂、グアナミン樹脂等が挙げられ、これらの１
種または２種以上を、そのままであるいは水や適当な親
水性有機溶剤に溶解した溶液形状で使用に供する。

かかる（ｃ）成分の使用量は、通常皮膜形成有機高分子
化合物（ａ）の樹脂固形分に対して０．５〜６０％、好
ましくは５〜５０％の範囲で選定すればよい。

０．５％未満であると、皮膜形成有機高分子化合物（ａ
）の硬化反応が不十分となり、高度の耐食性を得ること
ができず、また６０％を越えると、当該水性組成物の貯
蔵安定性が著しく悪化する傾向にある。

本発明の水性組成物は、上述の必須ｔＣ１ａ）〜（ｃ）
を所定割合で配合し、更に必要に応じて通常の着色剤、
濡れ性改良剤、粘度調整剤等を添加することにより構成
される。

なお、当該水性組成物中の皮膜形成有機高分子化合物（
ａ）の樹脂固形分の占める割合は、その樹脂種類、組成
物粘度、塗布方法等に応じて、金属表面に溶剤脱脂後の
十分な耐食性を付与しうる皮膜量（一般的に１．０ｇ／
ｉ以上：を持つ皮膜が形成できるように設定されておれ
ばよい。

以上の構成から成る本発明組成物を、金属表面に液温５
〜６０°Ｃにて通常の方法で塗布（浸漬、スプレー、ロ
ールコートなど）シ、次いで８０〜３００℃の温度で０
．３〜２０分間乾燥すれば、金属表面上に高度の耐溶剤
性をもつ耐食性皮膜が形成される。

次に、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説
明する。

実施例１〜１１および比較例１〜３ アルミニウム材（ＩＳ）を弱アルカリ系脱脂処理剤（日
本ペイント社製商品名「リドリンフ５」）で脱脂し、水
洗した後、これを第１表に示す配合からなる水性組成物
に常温で３０秒間浸漬し、５分間セラ） ＩＪソング行
い、次いで１６０℃に保温した乾燥炉中に２０分間放置
して、加熱乾燥する（形成皮膜量２ 、！ｌｉ’ ／
ｍ ）。

上記水性組成物は、水中に皮膜形成有機高分子化合物、
ツヴイツターイオン化合物およびアミンプラスト樹脂を
添加し、十分に均一混合して調製する。

但し、ツヴイツターイオン化合物は、水に溶解せしめア
ンモニア水でｐＨ８〜９．５に調整した水溶液で添加し
た。

なお、各供試成分の詳細は以下の通りである。

皮膜形成有機高分子化合物 Ａニアクリル系熱硬化型樹脂水性エマルジョン（攪拌機
、温度調節器、冷却管を備えた２１の反応容器にベンゼ
ン３００部（重量部、以下同様）を仕込み、さらにスチ
レン１２７部、メチルメタクリレート１２７部、２−ヒ
ドロキシエチルメタクリレート８４部、ｎ−ブチルアク
リレ−）１２７部、アクリル酸３５部およびアゾビスイ
ソブチロニトリル３部から成るモノマー溶液１００部を
添加して攪拌下温度を８０℃にした。

上記モノマー溶液４０３部を５時間で滴下した後、３時
間攪拌を継続した。

続いて減圧下ベンゼンを除去した後、ジメチルエタノー
ルアミン１７．３部を加え、さらに脱イオン水を添加し
て、酸価５５、水酸基価８０ 、 Ｔｇ２９．７’ＣＧ
ＰＣによる数平均分子量３，２万、重量子ツ 均鋒子量７０万のアクリル樹脂固形分を３０％含有する
エマルジョンを得た。

）Ｂ：アルキド系熱硬化型樹脂水性エマルジョン（攪拌
機、温度調節器、冷却管を備えた２１の反応容器にキジ
ロール３９部、脱水ヒマシ油５８部、トリメチロールエ
タン８９部、水添ビスフェノールＡ １５４ ｆＢ、ネ
オペンチルグリコール３４０部およびイソフクール酸４
９５部を仕込み、触媒としてジブチルスズオキシド０．
２６部を添加して１８０〜２１０℃下で５時間反応させ
た。

反応生成物の酸価は１０であった。

次にこの反応生成物に無水トリメリット酸１６４部とブ
チルセロソルブ２００部を加え、１８０〜２００℃に昇
温し、３時間線合反応させた。

得られた樹脂は数平均分子量１５００、油長５％ 水酸
基価１００、酸化４０であった。

ツ この樹脂にジメチルアミノエタノール１００部を加え、
さらに脱イオン水を加え、アルキド樹脂固形分を３０％
含有するエマルジョンを得た。

Ｃ：エチレン−アクリル酸共重合体水性エマルジョン（
分子量約ｌＯ万、アクリル酸含有率１５％、樹脂固形分
３０％）。

ツヴイツターイオン化合物 Ｚ−Ａ：Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アミノエタ
ンスルホン酸の１０％水溶液。

Ｚ−Ｂ：Ｎ−（２−とドロキシエチル）イミノジエタン
スルホン酸の１０％水溶液。

＊Ｚ−Ｃ：Ｎ−（１、１−ビス（ヒドロキシ
メチル）２−ヒドロキシエチル）アミノメタンスルホン
酸の１０％水溶液。

アミノプラスト樹脂 Ｃｙ−３７０：メラミン樹脂（三井東圧化学社製商品名
「サイフール３７０Ｊ）。

Ｕ−Ｌ：尿素樹脂（ＢＡＳＦ社製商品名「ウレコール−
ＬＪ ）。

次に、得られる皮膜の評価試１験結果を第２表に示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（ａ）カルボキシル基を有する水性のアクリル樹脂、
   アルキド樹脂およびエチレン−アクリル酸モしくはメタ
   クリル酸共重合樹脂の群から選ばれる皮膜形成有機高分
   子化合物、 （ｂ） Ｎ−ビス（，２−ヒドロキシエチル）アミノ
   エタンスルホン酸、Ｎ−（２−ヒドロキシエチルイミノ
   ジエタンスルホン酸およびＮ−（１１ツ ービス（ヒドロキシメチル）−２−ヒドロキシエチル）
   アミノメタンスルホン酸の群から選ばれるツヴイツター
   イオン化合物、並びに （ｃ） アミノプラスト樹脂 を含むことを特徴とする金属表面に高度の耐食性および
   耐溶剤性皮膜を形成する水性組成物。 ２ 皮膜形成有機高分子化合ｖＡａ）が、エチレン−ア
   クリル酸共重合樹脂である上記第１項記載の組成物。