JPS6226496A - 熱交換器フイン材 - 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 この発明は被覆層を形成したアルミニウム製熱交換器フ
ィン材に関するるものである。

なお明ＩＩＩにおいては、アルミニウムとは工業用純ア
ルミニウムおよびアルミニウム合金を総称する。

従来の技術 周知のように、熱交換器フィン材としては軽量かつ加工
性、熱伝導性に優れたアルミニウムが広く使用されてい
る。

従来熱交換器フィン材は、金属表面に耐食性などの特別
な性質を与えるための表面処理を行なわずに、薄板素地
をそのまま加工等して使用に供していた。しかしながら
このようなフィン材による熱交換器フィンは使用中に、
空気中の水分がフィン表面に凝縮し水分によってアルミ
ニウムが早期に腐蝕しいわゆる０銹（水酸化アルミニウ
ム）が発生して機器の損傷を招き寿命も短命化するとい
う欠点があった。またフィン表面に凝縮した水の層が通
風抵抗となって熱交換効率を低下させる。

このため冷却用ファンの大型化が必要とされ、機器全体
の大型化も避けられず、ざらに水の層が送風によって共
鳴し、騒音が発生するという欠点もあった。これらの欠
点を解消するためにアルミニウム表面に０銹が発生する
のを防止しく以後、この性能を耐食性という。）、かつ
アルミニウム表面と凝縮水分とのぬれ性を改善し、凝縮
水の層を薄く保ち熱交換効率の低下および騒音発生を防
止する被ｆｉｌ！をアルミニウム表面層に形成する方法
が採用されている。

この被覆層の形成をフィン成形後に行う方法（ボストコ
ート法）もあるが、最近では工程の簡略化、被覆層の均
−性等の観点から、フィン成形前のアルミニウム薄板に
被膜を形成して、その後成形する方法（以後「プレコー
ト法」という。）への要請が高まっている。このプレコ
ート法の採用においては、フィン表面に形成された被覆
層は前記の耐食性、親水性の他に連続成形性および耐薬
品性と称される特性も要求される。つまり、連続成形性
の劣った被覆層が形成されたフィン材を成形する際には
、成形工具表面が早期に摩耗してフィン材の成形不良や
工具寿命を縮める原因となるとともに、被覆層への亀裂
の発生等の破壊が生じ、耐食性等の特性を悪化させる。

また、フィン成形の際には成形の容易化や成形材への疵
の発生等を防止するために潤滑油や潤滑剤が用いられて
おり、成形後これらを除去するために、トリクレン等の
有機溶剤により洗浄される。洗浄の際に被覆層が洗い流
されたり、変質すると前述の所望の効果が得られないた
め被覆層は始薬品性も必要とされる。

これらの要求に対し、特に親水性に優れたものとしてシ
リカ、アルミニナなどの無様物質を有機樹脂に混合した
被覆層を形成する技術（特開昭５４−１４２６５０号、
特開昭５５−９９９７６＠）が知られている。また連続
成形性と耐食性に優れたものとして水溶性アクリル樹脂
の被覆層が挙げられる。

従来技術の問題点 しかしながらシリカやアルミナなどの無機物質を有機樹
脂に混合した従来の被覆層では親水性は優れているもの
の、連続成形性と耐食性とが非常に劣っており、前述の
様にフィンの腐蝕や工具の摩耗が生ずるという問題点が
ある。

また水溶性アクリル樹脂の被覆層は連続成形性と耐食性
に優れているが、親水性の点で劣っており、同じく前述
のように熱交換効率の低下や騒音の発生という問題点が
ある。

これらの欠点を解消するため本発明者等は２層の被覆層
を形成し、各層の機能の総和により耐食性、親水性、連
続成形性、耐薬品性に優れた複層被覆からなるフィンを
提案している（特願昭５９−２２２５９３号）。

しかしながら一層の被覆により耐食性、親水性、連続成
形性、耐薬品性の全てに優れた被覆層を有する熱交換器
フィンは従来は全くなかった。しかも親水性が良好であ
るということは水を透過させ易いことにもなり、腐蝕し
易く耐食性が劣ることになる。また耐食性が良好である
ということは、水分を排除してはじき易い、つまり親水
性に劣ることとなり、これら相反する親水性と耐食性の
両方に優れた被覆層を得るのは非常に困難であった。

そこで本発明者等は被覆工程を簡略にすることのできる
一層被覆でしかも耐食性、親水性、連続成形性、耐薬品
性のいずれにおいても優れた特性を有する被覆層を有す
る熱交換器フィン材、特にプレコート法によるフィン材
を得るべく鋭意研究の結果本願発明をするに至ったもの
である。

問題点を解決するための手段 すなわちこの発明は、アルミニウム薄板の表面に親水性
を有する有機化合物と、クロム化合物とからなる被覆Ｆ
ｍが形成されていることを特徴とする。

親水性を有する有機化合物としては水溶性セルロース樹
脂もしくはポリビニルアルコールの１種１ゞ“２″ＩＸ
Ｊ″１１４６・＝　（７１ｍ　＊　＊　＊　ｌｉｔ　（
ｅ　＠　　　　。

物と架矯反応するクロム化合物量はＣｒｙ３換痺で有機
化合物の固形分に対し、０．１〜５０ｗｔ％であ□ るのが望ましい・　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　：作　　　　用　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　：□ ０′７）発明によ０″ア″８２つ６薄板０表面９親　　
　　　（水性を有する有椴化合物と、クロム化合物から
な　　　　　□□□。、、ｉ、え。１１、イ、。８つ。

４イ８１合物とで架橋反応を生じ、架橋構造からなる被
覆層が形成される。前記有機化合物は親水性を有してる
ため水となじみやすいが、それ故に単体では耐食性が劣
っている。しかし親水性を有する有機化合物にクロム化
合物を併存させることによりクロム化合物と有機化合物
の親水性基と架橋反応を起させ、所望の親水性を害する
ことなく、耐食性を向上させる。この架橋反応による高
分子化により耐薬品性も向上できる。また有機化合物は
単体では連続成形性に優れているが、クロム化合物単体
、例えばりａムｒｌｌ’ｆ１．Ｍでは連続成形性が劣っ
ている。しかしながら有機化合物と併存するクロム化合
物は、有機化合物と架橋反応を起すため、反応生成物の
一部として被覆層に存在しており、有機化合物本来の連
続成形性を劣化させない。

したがってこの発明により耐食性、親水性、連続成形性
、耐薬品性の全てに優れた被１層を有する熱交換器フィ
ン材が得られる。

発明の実施のための具体的説明 この発明の有機化合物は親水性を有するのちのであるが
、前述のように例えば水溶性セルロース樹脂やポリビニ
ルアルコールなどの水Ｉ１ｍ（−ＯＨ）を多くもつもの
が望ましい。水ａｍは親水性を増大させるものである。

ここで水溶性セルロース樹層とはセルロースおよびその
エステルあるいはエーテル等の誘導体の総称であり、こ
れらの混合物を指す場合もある。またポリビニルアルコ
ールとは、一部ケン化した高分子鎖を有する水に可溶の
ポリビニルアルコールを含むものである。水酸基は上述
のように親水性を増大させるものであるが、カルボキシ
ルＭ　（−Ｃｏｏ）ｌ）も親水性を増大させるものであ
り、有機化合物として前記のように水酸基を多くもつも
のに限定されるものではない。要は親水性に優れた有は
化合物であればよい。

ざらにクロム化合物としては例えばクロム酸、重クロム
酸もしくはこれらの酸、さらにクロム酸塩があり、３価
クロム、６１ｊｌｉクロムのいずれでもよく、さらに２
価、４（１ｉであってもよく、イオン価数により限定は
されない。３価りＯム化合物としは、水酸化クロム、Ｆ
Ｉｔ１１！クロム、フッ化クロム・、リン酸クロム、硫
酸クロム、酢酸クロム等が例示され、６＃ｉのクロム化
合物としてはクロム酸（ＣｒＯ３）やクロム酵マグネシ
ウム、クロム酸亜鉛、クロム酸カルシウム、クロム酸ア
ンモニウム、クロム酸カリウム、クロム酸ナトリウム、
クロム酸リチウムなどのクロム酸塩があり、さらに重ク
ロム酸や重クロム醒マグネシウム、重クロム酸亜鉛、重
クロム酸カルシウム、重クロム酸アンモニウム、重クロ
ム酸カリウム、重クロム駿ナトリウム、重クロム酸リチ
ウムなどの攬りロムＩ’ｌ！塩を含む。なお例えば３１
ｉ！！ｉクロムを所望の場合には例えば６価のクロム化
合物を還元して３（ｉｌｉとした後使用するものであっ
てもよい。

このクロム化合物の７１１７脣における含有量は右目化
合物の固形分に対してＣｒｙｓ換算で０．１〜５０ｗｔ
％の範囲内にあるのが望ましい。含有量が０．１％未満
であると親水性は良好であるが架橋反応は不十分のため
耐食性が劣る。一方含有量が５０ｗｔ％を越えると、架
橋反応が過度に起り、耐食性は良好ではあるが、親水性
を発揮する、例えば、水酸基が過度の架橋反応により消
費され、親水性を害する結果となる。したがってクロム
化合物の含有量は被覆層の親水性、耐食性ともに良好で
ある前記範囲内を望ましいものとした。ここで被覆層の
形成は例えば被覆成分を塗布した後、焼付乾燥すること
により行う。被１１’ｌの塗膜量は０．３〜３、ＯＱ／
ｒｆのｌｌｆｆ１内にあるのが望ましい。これは塗膜量
が０゛６３ｇ／ｆｆ１ｔ未満であると耐食性、耐薬品性
等が劣り、３．ＯＱ／ｒｒｆを超えても耐食性の向上は
僅かであり、製造コストも上昇することによる。

したがって塗膜量は上述の範囲内とするのが好ましい。

被覆層の焼付条件は１３０℃〜３１０℃で５〜６０秒焼
付を行なうのが望ましい、（１３０℃×５秒）未満の焼
付では焼付が不十分となり架橋反応も不完全となるため
、所望の耐食性等が得られない。また（３１０℃Ｘ６０
秒）を超える焼付を行うと過焼付となり、波覆胸が変質
したり脆くなり、耐食性、耐薬品性等が劣化、被覆層の
亀裂、剥離等により所望の塗膜性能が得られない。また
このような過焼付はアルミニウム自体の軟化を招き、フ
ィン成形後の製品強度を低下させるおそれがある。した
がって塗膜焼付条件は上記範囲内が望ましい。

しかしながら、前述のクロム化合物の含有量、塗！ｌＩ
、さらに焼付条件は、フィン材用薄板の材質、有機化合
物、クロム化合物の種類さらに熱交換器の使用蒙境等に
より変更可能なものであり、負は使用条件において、耐
食性等の所望の効果を得られるものであればよい。

実施例 以下に、この発明の実施例を従来の有ｔａｌｓ１脂のみ
からなる被覆層を有するフィン材と対比して説明する。

この発明の実施例は以下に述べるように実施例１〜５か
らなり、従来例は比較例１からなる。

実施例１は表１に示すように、板厚０．１２■ｌの工業
用純アルミニウム（ＪＩＳ　　Ａ１１００）１板林を脱
脂後、水溶性セルロース樹脂（樹脂固形分１０％、水分
その他９０％、三井東圧化学株式会社製、商品名ソリダ
イトＷｌ−１−１０＞に、樹脂固形分に対して無水クロ
ム酸を０．１％含有させ、バーコーターで薄板材表面に
塗布後、２６０℃×２０秒間焼付けて０．３１Ｊ／ｎｆ
の被ｆ３１ｍを形成することにより熱交換器フィン材を
作成した。

実施例２〜５は表１に従い同様に熱交換器フィン材を作
成した。

比較例１は実ｍ例１と同一の薄板および水溶性セルロー
スミ１脂を用い、この樹脂をバーコーターで薄板表面に
塗布後、２６０℃×２０秒間焼付けて、１．ＯＭｔｆｆ
Ｉの被覆層を形成してフィン材を作成した。

これらの実施例１〜５および比較例の熱交換器フィ、ン
材に対し以下の特性を）？任した。

（１）　耐食性 塩水１１１！ｌ試験６００９間後の白銑発生面積（％）
で評価した。表中、ＯＬｔ優秀（１％以内）、Ｏは良好
（１％以上５％以内）、×は不良（５％以上）とし、Ｏ
，Ｏは耐食性の合格圏内にあり、Ｘは耐食性不十分であ
る。

（２）　親水性 ９５９６以上の相対湿度で５０℃で７時間保持し、次い
で乾燥雰囲気中で常温で１７時間保持するのを１サイク
ルとし、１０サイクル経過後の接触角で評価した。表中
、◎は優秀（水接触角２０°以内）、Ｏは良好（水接触
角は２０°〜４０°）、×は不良（水接触角は４０”以
上）とし、Ｏ，Ｏは親水性の合格圏内にあり、×は親水
性不良である。

（３）　連続成形性 フィンプレス後の工具（ポンチとダイス）の摩耗状況と
成形後のフィン材の成形欠陥とを肉眼観察し、摩耗もし
くは欠陥発生までのパンチ数により評価した。表中、Ｏ
は優秀（２００万パンチ）、Ｏは良好（１５０万バンチ
）とし、ＯｌＯは連続成形性の合格圏内にある。

（４）　耐薬品性 トリクレンで洗浄後、金塗ｌ！Ωに対する塗膜減戯（％
）で評価した。■は優秀（５％以内）、Ｏは良好（５％
以上１０％以内）、×は不良（１０％以上）とし、◎、
○は耐薬品性の合格圏内にあり、×は耐薬品性不良であ
る。

各実施例および比較例の上記特性を測定した結果を表２
に示す。

表２ 表２から明らかなように、この発明の実施例１〜５は耐
食性、絹本性、連続成形性、耐薬品性のいずれの点にお
いても帰れており、比較例においては親水性、連続成形
性ともにすぐれているものの、耐食性、耐薬品性は不良
である。

発明の詳細 な説明したように、この発明によれば、アルミニウム製
熱交換器フィン材に親水性を有する有機化合物とり６ム
化合物とからなる被覆を形成したので、有機化合物とク
ロム化合物とが架橋反応を起すため、耐食性、親水性、
連続成形性および耐薬品性のいずれの点においても優れ
た被覆を有するフィン材を得ることができる。

出願人　　スカイアルミニウム株式会社代理人　　　弁
理士　豊　１）武　久 （ばか１名）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウムの薄板の表面に親水性を有する有機
   化合物とクロム化合物とからなる被覆層が形成されてい
   ることを特徴とする熱交換器フィン材。
2. （２）前記有機化合物は水溶性セルロース樹脂もしくは
   ポリビニルアルコールの１種または２種としたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱交換器フィン材
   。
3. （３）前記クロム化合物の含有量はＣｒＯ＿３換算で、
   有機化合物の固形分に対し０．１〜５０ｗｔ％であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の熱交換器フィン材。