JP2005321159A - Surface treatment material for heat exchanger and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばフィン等の熱交換器の部材に用いられる熱交換器用表面処理材およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a surface treatment material for a heat exchanger used for a member of a heat exchanger such as a fin and a method for manufacturing the same.
従来、熱交換器にはアルミニウムまたはアルミニウム合金が広く用いられているが、冷房時に発生するドレン水がフィンに付着して熱交換効率を低下させるという問題がある。このため、フィンの表面に親水性塗料を塗布することで親水性皮膜を形成して前記問題を解決する方法が採られている(例えば特許文献1)。
また、熱交換器によっては、フィン等に着色を施して視覚効果を持たせたい場合がある。その場合には、顔料を前記親水性塗料に含有させたり、顔料を含む層を親水性皮膜の下層に形成してフィン等の熱交換器用の部材に着色する手段が採られている。
Further, depending on the heat exchanger, there is a case where it is desired to give a visual effect by coloring the fins or the like. In that case, a means for incorporating a pigment into the hydrophilic paint, or forming a layer containing the pigment under the hydrophilic film and coloring a heat exchanger member such as a fin is employed.
しかし、着色を行う熱交換器用の部材において、従来の親水性塗料に顔料を含有させるものでは、顔料を親水性塗料に分散させた際に、顔料の分散性が良くなく、比重等の関係で顔料が皮膜表面に集中しやすくなる。このため、ドレン水が付着した際に、顔料が剥離して色落ちが生じやすいという問題がある。一方、親水性皮膜の下層に顔料を含む層を形成するものでは、顔料が下層側に位置することで色落ちは生じにくく、上記問題の発生を回避することができる。しかし、この方法では、皮膜を2層で形成する必要があり、作業の手間が増えるとともにコスト高になるという問題がある。 However, in a member for a heat exchanger that performs coloring, when a pigment is contained in a conventional hydrophilic paint, when the pigment is dispersed in the hydrophilic paint, the dispersibility of the pigment is not good, and the specific gravity is related. The pigment tends to concentrate on the film surface. For this reason, when drain water adheres, there exists a problem that a pigment peels and it is easy to produce color fading. On the other hand, in the case where a layer containing a pigment is formed in the lower layer of the hydrophilic film, discoloration hardly occurs because the pigment is located on the lower layer side, and the occurrence of the above problem can be avoided. However, in this method, it is necessary to form the coating film in two layers, and there is a problem that the work is increased and the cost is increased.
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、1層の皮膜構成であっても、良好な親水性と耐色落性をもち、かつ従来の2コート皮膜と同等程度の耐食性を備え、クリアーな着色外観を有する熱交換器用表面処理材及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in the context of the above circumstances, and even with a single-layer coating structure, it has good hydrophilicity and color fading resistance and has corrosion resistance comparable to that of a conventional two-coat film. An object of the present invention is to provide a heat treatment surface treatment material having a clear colored appearance and a method for producing the same.
すなわち、本発明の熱交換器用表面処理材のうち請求項1記載の発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材の上層に、親水性付与材を含む母材有機化合物に顔料が分散した親水性着色皮膜が形成されていることを特徴とする。 That is, the invention according to claim 1 of the surface treatment material for heat exchanger of the present invention is hydrophilic in which a pigment is dispersed in a base organic compound containing a hydrophilicity imparting material on an upper layer of a base material made of aluminum or an aluminum alloy. A colored film is formed.
請求項2記載の熱交換器用表面処理材の発明は、請求項1記載の発明において、前記親水性着色皮膜は、0.2μS/cm以下のイオン交換水50ccに、前記親水性着色皮膜を片面250000mm2相当分浸漬して採取した抽出水が、青色波長の測定光に対し吸光度を0.1以下とするものであることを特徴とする。 The surface treatment material for heat exchanger according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the hydrophilic colored film is formed on one side of 50 cc of ion-exchanged water of 0.2 μS / cm or less. Extracted water collected by immersion for 250,000 mm 2 is characterized by having an absorbance of 0.1 or less with respect to blue wavelength measurement light.
請求項3記載の熱交換器用表面処理材の発明は、請求項1または2に記載の発明において、前記親水性着色皮膜は、質量%でZrを5〜15%含有していることを特徴とする。 The invention of the surface treatment material for a heat exchanger according to claim 3 is characterized in that, in the invention according to claim 1 or 2, the hydrophilic colored film contains 5 to 15% of Zr by mass%. To do.
請求項4記載の熱交換器用表面処理材の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、前記親水性着色皮膜の上層に、ポリエチレングリコールを含有する層を備えることを特徴とする。 Invention of the surface treatment material for heat exchangers of Claim 4 is equipped with the layer containing polyethyleneglycol in the upper layer of the said hydrophilic coloring film | membrane in the invention in any one of Claims 1-3, It is characterized by the above-mentioned. To do.
請求項5記載の熱交換器用表面処理材の製造方法の発明は、有機化合物でコーティングした顔料を親水性付与材とともに母材有機化合物に分散させ、これをアルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材の上層に置いて焼き付けを行って親水性着色皮膜を形成することを特徴とする。 The invention of the method for producing a surface treatment material for a heat exchanger according to claim 5 is characterized in that a pigment coated with an organic compound is dispersed in a base organic compound together with a hydrophilicity imparting material, and this is an upper layer of a base material made of aluminum or an aluminum alloy. And is baked to form a hydrophilic colored film.
本発明は、母材有機化合物に顔料が分散しており、互いに馴染みのよくない親水性塗料に顔料を分散させる場合に比べて顔料を母材中に良好に分散させることができる。したがって、表層側に顔料が集中して色落ちが生じやすくなることを避けることができる。また、顔料が良好に分散していることから、多めに顔料を分散させて不均一な分散性をカバーする場合に比べて顔料の分散量を少なくすることができ、これにより顔料の脱落を少なくして色落ちをより小さくすることができる。
なお、耐色落ち性については、抽出水の吸光度によって評価することができる。本発明の熱交換器用表面処理材では、0.2μS/cm以下のイオン交換水50ccに、前記親水性着色皮膜を片面250000mm2相当分浸漬して採取した抽出水を標準にして、青色波長の測定光に対する吸光度が0.1以下になることが期待できる。この吸光度は小さいほど耐色落ち性に優れているといえる。
In the present invention, the pigment is dispersed in the base material organic compound, and the pigment can be dispersed in the base material better than in the case where the pigment is dispersed in hydrophilic paints that are not familiar to each other. Therefore, it is possible to prevent the pigment from being concentrated on the surface layer side and fading easily. In addition, since the pigment is well dispersed, the amount of pigment dispersed can be reduced as compared with the case where a large amount of pigment is dispersed to cover non-uniform dispersibility, thereby reducing the dropout of the pigment. As a result, the color fading can be further reduced.
The color fading resistance can be evaluated by the absorbance of the extracted water. In the surface treatment material for a heat exchanger of the present invention, extracted water obtained by immersing the hydrophilic coloring film in an amount equivalent to 250,000 mm 2 on one side in 50 cc of ion-exchanged water of 0.2 μS / cm or less is used as a standard. It can be expected that the absorbance with respect to the measurement light is 0.1 or less. It can be said that the smaller the absorbance, the better the color fading resistance.
また、皮膜の形成に際し、顔料に有機化合物をコーティングした状態で母材有機化合物に混合することで、顔料をより均等に母材中に分散させることができる。顔料と親水性付与材が分散した母材有機化合物を焼き付けすることによって安定した親水性着色皮膜が得られる。なお、上記焼き付けに際し有機化合物の架橋反応が起こることによって、より安定した皮膜が得られる。そして、上記母材有機化合物にZr化合物を含有させておくことによって上記焼き付けに際し、架橋反応が促進され、皮膜の安定度が向上する。この結果、皮膜クラックの発生が防止され、耐食性が向上する。
このときのZrの含有量は、5〜15質量%が望ましい。5%未満では、Zr添加による効果が十分に得られない。一方、15%を超えても耐食性の改善効果は増大しないので、Zrを含有させる場合の含有量は5〜15%とする。
In forming the film, the pigment can be more evenly dispersed in the base material by mixing it with the base material organic compound in a state where the pigment is coated with the organic compound. A stable hydrophilic colored film can be obtained by baking a base organic compound in which a pigment and a hydrophilicity imparting material are dispersed. In addition, a more stable film can be obtained by causing a crosslinking reaction of the organic compound during the baking. And by making the said base material organic compound contain Zr compound, in the said baking, a crosslinking reaction is accelerated | stimulated and the stability of a film | membrane improves. As a result, the occurrence of film cracks is prevented and the corrosion resistance is improved.
The Zr content at this time is preferably 5 to 15% by mass. If it is less than 5%, the effect of adding Zr cannot be sufficiently obtained. On the other hand, even if it exceeds 15%, the effect of improving the corrosion resistance does not increase, so the content when Zr is contained is set to 5 to 15%.
以上説明したように、本発明の熱交換器用表面処理材によれば、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材の上層に、母材有機化合物に親水性付与材と顔料とが分散した親水性着色皮膜が形成されているので、1層の皮膜においても良好な親水性と耐色落性を有し、さらに、従来の2層皮膜と同等程度の耐食性を付与することが可能になる。 As described above, according to the surface treatment material for a heat exchanger of the present invention, the hydrophilic coloring film in which the hydrophilic material and the pigment are dispersed in the base organic compound on the upper layer of the base material made of aluminum or aluminum alloy. Therefore, even a single-layer film has good hydrophilicity and color fading resistance, and furthermore, it is possible to impart corrosion resistance comparable to that of a conventional two-layer film.
以下に、本発明の一実施形態を説明する。
本発明に用いられるアルミニウムまたはアルミニウム合金の基材は、常法により製造されたものを利用することができ、本発明としてはその製造方法について特に限定されるものではない。また、基材にアルミニウム合金を用いる場合、本発明ではその組成に関し特に限定されるものではなく、適宜の組成を選定することができる。
なお、上記基材は、親水性着色皮膜を直接に上層に形成しても良く、また下地処理を行っても良い。下地皮膜としてはクロメート皮膜を挙げることができる。クロメート皮膜は、上層の親水性着色皮膜の特性を阻害するものではない。また、親水性着色皮膜は、クロメート皮膜などの下地層の有無に拘わらず、その特性を発揮する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
As the base material of aluminum or aluminum alloy used in the present invention, those produced by a conventional method can be used, and the production method is not particularly limited. Moreover, when using an aluminum alloy for a base material, it does not specifically limit regarding the composition in this invention, A suitable composition can be selected.
In addition, the said base material may form a hydrophilic coloring film | membrane directly in an upper layer, and may perform a surface treatment. An example of the base film is a chromate film. The chromate film does not hinder the properties of the upper hydrophilic coloring film. Further, the hydrophilic colored film exhibits its characteristics regardless of the presence or absence of a base layer such as a chromate film.
皮膜を構成する母材となる有機化合物には、皮膜強度の特性を備えるものが望ましく、例えば、アクリル系樹脂などを用いることができる。
顔料には、付与する色などによって適宜のものを選択することができ、本発明としては特定のものに限定されない。
また、皮膜構成材料には、Zrを含有させることができる。Zrの含有は、Zr化合物を混合することによって行うことができる。該Zr化合物としては、H2ZrF6などを例示することができる。Zrは前記したように5〜15質量%の比率で含有させるのが望ましい。
The organic compound serving as a base material constituting the film is desirably provided with film strength characteristics, and for example, an acrylic resin can be used.
An appropriate pigment can be selected depending on the color to be imparted, and the present invention is not limited to a specific one.
Moreover, Zr can be contained in the film constituent material. Zr can be contained by mixing a Zr compound. Examples of the Zr compound include H 2 ZrF 6 . As described above, Zr is preferably contained at a ratio of 5 to 15% by mass.
本発明の親水性着色皮膜の形成に際しては、上記した母材有機化合物、親水性付与材、顔料、または所望によりZr化合物を混合したものを基材上に位置させる。基材上にこれら材料を位置させる際には、予め各材料を撹拌混合して、母材に親水性付与材、顔料、Zr化合物を均等に分散させて付着させるのが望ましい。ただし、本発明としては、基材上に上記皮膜用の材料が位置するものであればよく、それに至るまでの工程については特に限定されない。なお、顔料は、予め有機化合物をコーティングしておくのが望ましい。有機化合物がコーティングされた顔料は、母材に分散させる際に母材との馴染みがよくなり、分散性が高まる。 In forming the hydrophilic coloring film of the present invention, the above-mentioned base material organic compound, hydrophilicity imparting material, pigment, or a mixture of Zr compound as required is placed on the substrate. When these materials are positioned on the base material, it is desirable to stir and mix each material in advance to uniformly disperse the hydrophilicity imparting material, pigment, and Zr compound on the base material. However, the present invention is not particularly limited as long as the material for the film is positioned on the substrate, and the steps up to that point are not particularly limited. The pigment is preferably coated with an organic compound in advance. When the pigment coated with the organic compound is dispersed in the base material, the familiarity with the base material is improved and the dispersibility is improved.
上記皮膜用の材料は、適宜の方法によって基材上に付着などにより位置させる。付着方法は塗布などにより行うことができ、本発明としては特定の方法に限定されることはない。該材料の付着量は、付着面において好適には0.1g/m2〜2.00g/m2である。これは、付着量が0.1g/m2未満であると、十分な親水性、耐食性が得られず、2.00g/m2を超えると熱交換器として使用する際に、凝集水等による皮膜含水量が増え、基材への腐食作用が強まって耐食性が低下するためである。なお、同様の理由で下限を0.3g/m2、上限を1.5g/m2とするのが望ましい。 The coating material is positioned on the substrate by adhesion or the like by an appropriate method. The attachment method can be performed by coating or the like, and the present invention is not limited to a specific method. Adhesion amount of the material, preferably in the attachment surface is 0.1g / m 2 ~2.00g / m 2 . If the adhesion amount is less than 0.1 g / m 2 , sufficient hydrophilicity and corrosion resistance cannot be obtained, and if it exceeds 2.00 g / m 2 , it is caused by condensed water or the like when used as a heat exchanger. This is because the moisture content of the film increases, the corrosion action on the substrate is strengthened, and the corrosion resistance is lowered. For the same reason, it is desirable that the lower limit is 0.3 g / m 2 and the upper limit is 1.5 g / m 2 .
上記皮膜用材料を基材上に位置させた後は、常法により焼き付け処理を行うことができる。該焼き付け処理は、例えば200〜300℃の加熱によりおこなうことができる。該加熱によって、基材上に付着させた皮膜用材料は、安定した親水性着色皮膜となり、良好な親水性、耐食性を発揮し、耐色落ち性にも優れた特性を発揮する。 After the film material is positioned on the base material, a baking process can be performed by a conventional method. The baking process can be performed by heating at 200 to 300 ° C., for example. The film material deposited on the substrate by the heating becomes a stable hydrophilic colored film, exhibits good hydrophilicity and corrosion resistance, and exhibits excellent color fading resistance.
また、上記親水性着色皮膜上には、ポリエチレングリコール(PEG)含有層を形成してもよい。成形性向上のため、さらに上層に潤滑剤層を用いる場合、界面活性効果のある樹脂を潤滑剤として使用すると、界面活性効果により耐色落性の劣化を生じる。そこで、界面活性効果の無いポリエチレングリコールを用いると、耐色落性を損なわずに成形性の向上が得られる。
なお、PEG塗布量は0.01〜2.0g/m2が適当である。2.0g/m2より多い分には大きな支障はないが、0.01g/m2より少ないと成形性(潤滑性)向上効果は低減する。
上記のように親水性着色皮膜を形成した表面処理材は、必要に応じて成形加工等を施してフィンなどの熱交換器の部材として用いられる。
Further, a polyethylene glycol (PEG) -containing layer may be formed on the hydrophilic colored film. When a lubricant layer is further used as an upper layer for improving moldability, if a resin having a surface active effect is used as the lubricant, the color fading resistance is deteriorated due to the surface active effect. Therefore, when polyethylene glycol having no surface active effect is used, moldability can be improved without impairing color fading resistance.
In addition, 0.01-2.0 g / m < 2 > is suitable for the application amount of PEG. If the amount is more than 2.0 g / m 2 , there is no major problem, but if it is less than 0.01 g / m 2, the effect of improving the moldability (lubricity) is reduced.
The surface treatment material on which the hydrophilic colored film is formed as described above is used as a member of a heat exchanger such as a fin by performing a molding process or the like as necessary.
以下に、本発明の実施例を説明する。
基材としてJIS1050アルミニウム合金を用意し、その表面にリン酸クロメート処理によりクロメート下地処理を行ってクロメート皮膜を形成した。
次に、母材有機化合物、親水性付与材、顔料、Zr化合物を混合した混合済塗料(日本ペイント(株)「SAT−331B」)を用意した。なお、顔料は、有機化合物によって表面をコーティングされたものである。
バーコーターによって表1に示す塗布量(g/m2)で上記基材上に塗布した。また、比較のために、顔料をコーティングしてないものを用意した。
基材に皮膜用の材料を塗布したものでは、240℃×30秒の焼き付け処理を行って供試材を得た。また、一部の供試材では、さらに、ポリエチレングリコールからなる潤滑層を表1に示す塗布量(g/m2)で表層に塗布した。
Examples of the present invention will be described below.
A JIS1050 aluminum alloy was prepared as a base material, and a chromate base treatment was performed on the surface by phosphoric acid chromate treatment to form a chromate film.
Next, a mixed paint (Nippon Paint Co., Ltd. “SAT-331B”) in which a base organic compound, a hydrophilicity imparting material, a pigment, and a Zr compound were mixed was prepared. The pigment has a surface coated with an organic compound.
It apply | coated on the said base material with the coating amount (g / m < 2 >) shown in Table 1 with the bar coater. For comparison, an uncoated pigment was prepared.
In the case where the film material was applied to the substrate, a test material was obtained by performing a baking process at 240 ° C. for 30 seconds. In some of the test materials, a lubricating layer made of polyethylene glycol was further applied to the surface layer at an application amount (g / m 2 ) shown in Table 1.
上記各供試材に対し、以下の基準によって親水性、潤滑性、耐食性、耐色落ち性に関する評価を行った。 Each of the above test materials was evaluated for hydrophilicity, lubricity, corrosion resistance, and color fading resistance according to the following criteria.
1.親水性
流水浸漬240hr後の接触角を測定した。
○:試験後接触角35° 未満
△:試験後接触角45° 未満
×:試験後接触角45° 以上
1. Hydrophilicity The contact angle after immersion for 240 hours in running water was measured.
○: Contact angle after test less than 35 ° △: Contact angle after test less than 45 ° ×: Contact angle after test greater than 45 °
2.潤滑性
成形性の指標として、潤滑性の測定を実施した。係数が小さいほど成形適正は良好と判断した。
バウデン動摩擦係数測定(荷重200g、4mm/sec、10cycle)
◎:係数0.10未満
○:係数0.10〜0.15未満
△:係数0.15〜0.20未満
×:係数0.20以上
2. Lubricity Lubricity was measured as an index of moldability. The smaller the coefficient, the better the molding suitability.
Bowden dynamic friction coefficient measurement (load 200g, 4mm / sec, 10cycle)
◎: Coefficient less than 0.10 ○: Coefficient 0.10 to less than 0.15 △: Coefficient 0.15 to less than 0.20 ×: Coefficient 0.20 or more
3.耐食性
Z2371に規定される塩水噴霧試験1000hrを実施した。
◎:腐食の全くみられないもの
○:1〜2点の腐食痕が確認できたもの
△:複数箇所に腐食痕が確認できたもの
▲:多数箇所に腐食痕が確認できたもの
×:ほぼ全面が腐食したもの
3. Corrosion resistance A salt spray test 1000 hr as defined in Z2371 was conducted.
◎: No corrosion observed ○: One or two corrosion marks could be confirmed △: Corrosion marks could be confirmed in multiple places ▲: Corrosion marks could be confirmed in many places ×: Almost The whole surface is corroded
4.耐色落性
供試材(250mm×250mm×2枚:両面塗装)を、一定量(50cc)の0.2μS/cm以下のイオン交換水に1分浸漬し抽出水を採取し、紫外可視分光光度計(50mmセル使用)にて青色波長(波長720nm)の吸光度を計測した。吸光度の小さいものほど耐色落ち性に優れている。
4). Discoloration resistance The test material (250 mm x 250 mm x 2 sheets: double-sided coating) was immersed in a certain amount (50 cc) of ion-exchanged water of 0.2 μS / cm or less for 1 minute, and extracted water was collected. Absorbance at a blue wavelength (wavelength 720 nm) was measured with a photometer (using a 50 mm cell). The smaller the absorbance, the better the color fading resistance.
表1に示すように、本発明の表面処理材は、親水性、耐色落ち性、潤滑性に優れており、さらに皮膜にZrを含有するものでは、耐食性が顕著に向上している。一方、比較例では、従来材に相当する表面処理では、耐色落ち性に劣っている。 As shown in Table 1, the surface treatment material of the present invention is excellent in hydrophilicity, color fading resistance, and lubricity, and when the film contains Zr, the corrosion resistance is remarkably improved. On the other hand, in the comparative example, the surface treatment corresponding to the conventional material is inferior in color fading resistance.
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