JPH0381139A

JPH0381139A - 熱交換器用アルミニウム・フィン材

Info

Publication number: JPH0381139A
Application number: JP1218384A
Authority: JP
Inventors: Eizo Isoyama; 礒山　永三; Katsumi Tanaka; 克美田中; Masaaki Ito; 昌明伊藤
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Altemira Co Ltd
Priority date: 1989-08-24
Filing date: 1989-08-24
Publication date: 1991-04-05
Also published as: MY106447A; KR940002833B1; CN1049715A; CN1041067C; KR910018761A

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、熱交換器用アルミニウム・フィン材に関し、
さらに詳しくは、ルーム・エア・コンディショナー　カ
ー・エア・コンディショナーなどに使用せられるアルミ
ニウム・フィン材に関する。

この明細書において、アルミニウムとは、アルミニウム
およびアルミニウム合金を含むものとする。

従来の技術上記熱交換器が夏季冷房用に使用されたさい、アルミニ
ウム・フィンの表面温度が大気の露点以下になるので、
フィン表面に水滴が付着する。

フィン表面に水滴が付着すると、っぎのような３つの問
題が発生する。第１に、アルミニウム・フィンが腐食さ
れ易い状態になる。第２に、通風抵抗が増大し、風量が
減少するために、熱交換効率が低下する。第３に、フィ
ン表面の水滴がエアの吹出しにともなって室内ないし車
内に飛散る。

フィン表面のぬれ性がよいと、フィン表面に付着した水
が球状の水滴にならず膜状となるので、上記の問題をな
くするために一般にフィン材の表面に親水性皮膜が形成
せられている。さらに防食のために、フィン材と親水性
皮膜との間に、耐食性皮膜が介在せしめられている。

従来、アルミニウム・フィン材に耐食性皮膜を形成する
には、無機系の処理剤を用いて、フィン材にクロメート
皮膜やベーマイト皮膜を形成したり、有機系の処理剤を
用いて、フィン材にウレタン樹脂皮膜やアクリル酸樹脂
皮膜を形成していた。

また従来、アルミニウム・フィン材に親水性皮膜を形成
するには、フィン材の表面に水ガラス（アルカリケイ酸
塩）の皮膜を形成していた。

発明が解決しようとする課題耐食性皮膜を形成するために、無機系処理剤を使用した
場合、アルミニウム・フィン材の耐食性はよくなるが、
成形性が悪くなるという問題が生じる。有機系処理剤を
使用した場合、逆にフィン材の成形性はよくなるが、耐
食性が充分でなく、これを補なうために耐食性皮膜の膜
厚をとくに厚くする必要がある。耐食性皮膜が厚いと、
熱交換器の組立て途中におけるフィンのろう付けないし
溶接時に、耐食性皮膜が焼は焦げて黄変ないし褐変する
ため、熱交換器の外観を損ねる。

親水性皮膜として水ガラスの皮膜を形成した場合、フィ
ンの初期の親水性は向上するが、この親水性は早期に劣
化して、持続性に劣るという欠点がある。また水ガラス
皮膜は硬質であるため、バーリング加工などのフィン成
形時にフィンの屈曲部にクラックが生じたりするばかり
でなく、金型も摩耗し易いという欠点がある。

本発明の目的は、上記の問題点をすべて解決した熱交換
器用アルミニウム・フィン材を提供するにある。

課題を解決するための手段本発明による熱交換器用フィン材は、アルミニウム・フ
ィン材が耐食性皮膜を介して親水性皮膜を備えており、
耐食性皮膜は、皮膜形成能を有する合成樹脂と、合成樹
脂とキレートを形成する金属含有化合物とを含む耐食性
皮膜形成剤を用いてフィン材を処理することにより形成
せられており、親水性皮膜は、アルカリケイ酸塩と、カ
ルボニル基を有する低分子有機化合物とを含む親水性皮
膜形成剤によって耐食性皮膜を有するフィン材を処理す
ることにより形成せられているものである。

耐食性皮膜形成剤における皮膜形成能を有する合成樹脂
は、フィン材の良好な成形性を確保するために必要な成
分であって、その代表例としては、ポリアクリル酸があ
げられる。その他ポリビニルアルコールやセルロースヒ
ドロキシエーテルなども使用可能である。

耐食性皮膜形成剤における合成樹脂とキレートを形成す
る金属含有化合物は、処理フィン材の良好な耐食性を確
保するために必要な成分であって、その代表例としては
、３価または６価クロム酸があげられる。その他、酸化
ジルコニウム、酸化チタンまたは酸化クロムのような金
属酸化物；クロム酸カリウム、クロム酸ナトリウム、重
クロム酸カリウムまたたは重クロム酸ナトリウムのよう
な金属酸塩；チタン酸エステルのような金属酸エステル
；硝酸クロム、硝酸ジルコニウム、フッ化ジルコニウム
、フッ化チタンまたは硫酸チタンのような酸の金属塩な
ども使用可能である。

耐食性皮膜の好ましい膜厚は０．１〜１．０μｍである
。膜厚０．１μｍ未満では親水性皮膜の下地としての性
能が充分でなく、膜厚が１０μｍを超えると、熱交換器
の組立て時に熱によって皮膜が焼は焦げて変色するおそ
れがある。

合成樹脂と金属含有化合物の好ましい配合比は２：８〜
９：１であり、３ニア〜７：３が一層好ましい。

親水性皮膜形成剤におけるアルカリケイ酸塩は、アルミ
ニウム・フィン材に親水性を与えるための主成分であり
、Ｓ　ｉ　０２　／Ｍ２Ｏ　（式中Ｍはリチウム、ナト
リウム、カリウムなどのアルカリ金属を意味する）で表
わされる比が１以上のものを使用する必要がある。とく
に、Ｓ１０２　／　Ｍ　２Ｏが２〜５のアルカリケイ酸
塩を用いるのが好ましい。Ｓ　Ｉ　０２　／Ｍ２Ｏの比
が１未満では、アルカリ成分に対して５ｉｏ２が少ない
ため、アルカリ成分によるアルミニウム・フィン材の侵
食作用が大きくなる。

親水性皮膜形成剤における低分子有機化合物は、分子内
にカルボニル基（＞Ｃ−０）を有する低分子有機化合物
であって、これはアルカリケイ酸塩による皮膜を安定化
させて、より親水性を向上させかつ皮膜に柔軟性を与え
るものである。

このような低分子有機化合物の具体例とじては、アルデ
ヒド類、エステル類またはアミド類があげられる。

アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、アセトアル
デヒド、グリオキサール、マロンジアルデヒド、スクシ
ンジアルデヒド、グルタルジアルデヒドまたはフルフラ
ールジアルデヒドを使用する。

エステル類としては、ギ酸メチル、酢酸エチル、酢酸メ
チル、酢酸ブチル、酢酸アミル、プロピオン酸メチルな
どの１価アルコールの脂肪酸エステル；エチレングリコ
ールジ酢酸エステル、グリセリントリ酢酸エステル、エ
チレングリコールジプロピオン酸エステルなどの多価ア
ルコールの脂肪酸エステル；γ−ブチロラクトン、ε−
カプロラクトンなどの分子内エステル；エチレングリコ
ールモノギ酸エステル、エチレングリコールモノ酢酸エ
ステル、エチレングリコールモノプロピオン酸エステル
、グリセリンモノギ酸エステル、グリセリンモノ酢酸エ
ステル、グリセリンモノプロピオン酸エステル、グリセ
リンジギ酸エステル、グリセリンジ酢酸エステル、ソル
ビトールモノギ酸エステル、ソルビトールモノ酢酸エス
テル、グリコース酸モノ酢酸エステルなどの多価アルコ
ール部分エステル；コハク酸ジメチル、マレイン酸ジメ
チルなどの多塩基酸の１価アルコールエステル；エチレ
ンカーボネート、プロピレンカーボネート、グリセリン
カーボネートなどの環状カーボネートなどを使用する。

アミド類としては、ホルムアミド、ジメチルホルムアミ
ド、アセトアミド、ジメチルアセトアミド、プロピオン
アミド、ブチルアミド、アクリルアミド、マロンジアミ
ド、ピロリドンまたはカプロラタムを使用する。

低分子有機化合物のうちでは、均一な処理を行なえるう
えでアルデヒド類およびエステル類のような水溶性の化
合物を使用するのが好ましい。親水性の高い皮膜を形成
しうる点では、グリオキサールを使用するのが望ましい
。

水溶性有機高分子化合物は、アルカリケイ酸塩とカルボ
ニル基を有する低分子有機化合物とから形成された皮膜
の親水性をさらに向上させるとともに、皮膜の柔軟性を
も向上させる。

水溶性有機高分子化合物の具体例としては、多糖類系天
然高分子、水溶性蛋白系天然高分子、アニオン、非イオ
ン若しくはカチオン性付加重合系水溶性合成高分子また
は重縮合系水溶性高分子があげられる。

多糖類天然高分子としては、可溶性デンプン、カルボキ
シメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、グ
アーガム、トラガカントゴム、キサンタンガムまたはア
ルギン酸ソーダを使用する。水溶性蛋白系天然高分子と
しては、たとえばゼラチンを使用する。

アニオンあるいは非イオン性付加重合系水溶性高分子と
しては、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ソーダ、ポリ
アクリルアミド、これの部分加水分解物、ポリビニルア
ルコール、ポリヒドロキシエチルアクリレート、ポリビ
ニルピロリドン、アクリル酸共重合体、マレイン酸共重
合体およびこれらのアルカリ金属、有機アミンまたはア
ンモニウムの塩を使用する。また上記の付加重合系水溶
性合成高分子のカルボキシメチル化あるいはスルホン化
などによる変性水溶性合成高分子も使用できる。

カチオン性付加重合系水溶性合成高分子としては、ポリ
エチレンイミン、ポリアクリルアミドのマンニッヒ変性
化合゛物、ジアクリルジメチルアルミニウムクロライド
、ポリビニルイミダシリン、ジメチルアミノエチルアク
リレート重合体などのポリアルキルアミノ（メタ）アク
リレートを使用する。

重縮合系水溶性合成高分子としては、ポリオキシエチレ
ングリコール、ポリオキシエチレンオキシプロピレング
リコールなどのポリアルキレンポリオール、エチレンジ
アミンまたはへキサメチルジアミンなどのポリアミンと
エピクロルヒドリンとの重縮合物、水溶性ポリエーテル
とポリイソシアネートの重縮合された水溶性ポリウレタ
ン樹脂、ポリヒドロキシメチル尿素樹脂またはポリヒド
ロキシメチルメラミン樹脂を使用する。

水溶性有機高分子化合物のうちでは、カルボン酸あるい
はカルボン酸塩基を有するアニオン性付加重合系水溶性
高分子を使用するのが好ましく、とくにポリアクリル酸
、アクリル酸共重合体、マレイン酸共重合体またはこれ
らのアルカリ金属塩を使用するのがよい。アクリル酸共
重合体またはマレイン酸共重合体としては、アクリル酸
とマレイン酸同志の共重合体、アクリル酸またはマレイ
ン酸と、メタアクリル酸、メチルメタアクリエート、エ
チルメタアクリニード、ヒドロキシエチルメタアクリレ
ート、イタコン酸またはビニルスルホン酸、アクリルア
ミドとの共重合体を使用するのが好ましい。

アルカリケイ酸塩と、カルボニル基を有する低分子有機
化合物との配合比は、アルカリケイ酸塩１重量部に対し
、カルボニル基を有する低分子有機化合物０６１〜５重
量部である。

アルカリケイ酸と、カルボニル基を有する低分子有機化
合物にさらに水溶性有機高分子化合物を加える場合、三
者の配合比は、アルカリケイ酸塩１重量部に対し、カル
ボニル基を有する低分子有機化合物０．１〜５重量部と
、水溶性有機高分子化合物０．０１〜５重量部である。

上記において、親水性皮膜形成剤におけるアルカリケイ
酸塩の配合量が少ない場合には、アルミニウム・フィン
材の表面に充分な親水性皮膜が形成されない。逆に、多
すぎる場合には、親水性皮膜が硬くなりすぎ、成形性お
よび耐金型摩耗性が悪くなる。

カルボニル基を有する低分子有機化合物がアルカリケイ
酸塩１重量部に対して０．１重量部未満では、低分子有
機化合物を添加した効果が表われず、また５重量部をこ
えると、相対的にアルカリケイ酸塩が少なくなるので、
親水性が充分発揮されない。

水溶性有機高分子化合物がアルカリケイ酸塩１重量部に
対して０．０１重量部未満では、水溶性有機高分子化合
物を添加した効果が表われず、また５重量部を超えると
、形成された皮膜が水に溶出され易くなり、したがって
親水性の持続効果が低下する。

アルカリケイ酸塩と、カルボニル基を有する低分子有機
化合物と、水溶性高分子化合物とは、水に希釈して使用
される。希釈割合は、皮膜の親水性、膜厚および作業性
を考慮して定められる。

耐食性皮膜を有するアルミニウム・フィン材の表面に対
する親水性皮膜形成剤の処理は、スプレー塗布、はけ塗
りまたは浸漬塗布による。

上記の処理をした後のフィン材を５０〜２Ｏ０℃、好ま
しくは１５０〜１８０℃の温度で、３０秒〜３０分の時
間加熱乾燥することにより、その表面に親水性皮膜が形
成される。

加熱乾燥温度が５０℃未満であれば、組成物の皮膜化が
充分でなく、２Ｏ０℃を超えて加熱した場合は、加熱効
果がないばかりか、フィン材の品質に悪影響を及ぼす。

加熱乾燥時間が３０秒未満であれば、組成物の皮膜化が
充分でなく、３０分を超えると、生産性が低下する。加
熱乾燥温度が１，６０〜２Ｏ０℃のように高い場合には
、乾燥時間は３０秒〜１分と短くてもよいが、温度が１
６０℃より低い場合には、乾燥時間を長くする必要があ
る。加熱乾燥が不充分であると、組成物の皮膜化が充分
でない。

親水性皮膜の膜厚は、０．１〜１０ｇ／ｌ１２好ましく
は０．５〜３ｇ／Ｉ２である。皮膜が０．１ｇ／ｉ２以
上であれば初期の親水性は良好であるが、良好な親水性
を維持させるには、０．５ｇ／ｍ２以上の皮膜を形成す
るのが好ましい。皮膜が１０ｇ／１１２を超えると、乾
燥に長時間を要するとともに、成形性に悪影響を与える
。

親水性皮膜形成剤には、従来より公知の添加剤、たとえ
ば亜硝酸ナトリウム、ポリリン酸ナトリウム、メタホウ
酸ナトリウムなどの無機系防錆剤、安息香酸およびその
塩、バラニトロ安息香酸およびその塩、シクロヘキシル
アミン炭酸塩、ベンゾトリアゾールなどの有機系防錆剤
を配合してもよい。

親水性皮膜の表面に、さらにワックス、あるいはワック
スとポリビニルアルコール等の水溶性高分子化合物より
なる被覆層を形成することにより、フィン材を所定のフ
ィン形状に成形するさいの金型の摩耗をより一層少なく
することができる。

作　　　　　用本発明の熱交換器用アルミニウム・フィン材によれば、
アルミニウム・フィン材が耐食性皮膜を介して親水性皮
膜を備えており、耐食性皮膜は、皮膜形成能を有する合
成樹脂と、合成樹脂とキレートを形成する金属含有化合
物とを含む耐食性皮膜形成剤を用いてフィン材を処理す
ることにより形成せられているものであるから、耐食性
皮膜の膜厚をとくに厚くしなくても充分耐食性を有して
おり、したがって熱交換器の組立て途中におけるフィン
のろう付けないし溶接時に、耐食性皮膜が焼は焦げて黄
変ないし褐変することがなく、しかも成形性は優れてい
る。

また親水性皮膜は、アルカリケイ酸塩と、カルボニル基
を有する低分子有機化合物とを含む親水性皮膜形成剤に
よって耐食性皮膜を有するフィン材を処理することによ
り形成せられるものであるから、フィン材を加熱乾燥す
ることにより、アルカリケイ酸塩と、カルボニル基を有
する低分子有機化合物とが反応して、三次元化された不
溶性のケイ酸塩皮膜が形成される。このとき、低分子有
機化合物は有機カルボン酸塩もしくは有機ヒドロキシカ
ルボン酸塩となってケイ酸塩の三次元網状ポリマー内に
取り込まれるため、安定したケイ酸塩皮膜が形成され、
親水性が良好となるとともに、皮膜の柔軟性が増大する
ため、いわゆる延性が良好となり、フィンの成形のさい
にクラックが生じたりすることなく、しかも成形時にお
ける金型の摩耗が非常に少ない。

親水性皮膜形成剤にさらに水溶性有機高分子化合物を添
加したものは、水溶性有機高分子化合物がさらにケイ酸
塩の三次元ポリマー内に取り込まれ、親水性および皮膜
の柔軟性がより増大して、成形性および耐金型摩耗性が
一層向上する。

実　　施　　例本発明の実施例を比較例とともに以下に述べる。

アルミニウム・フィン材として、厚さ１■、幅５０ｎ＋
ｍおよび長さ１１００ｎのＪＩＳ　　Ａ１１００−Ｈ２
４を用いた。

アルミニウムフィン材の表面に、表１に示されているよ
うに、各種の耐食性皮膜形成剤を用いて耐食性皮膜を形
成し、これらにさらに各種の親水性皮膜形成剤を塗布し
、１６０℃で１０分間、加熱乾燥して、耐食性皮膜を有
するフィン材の表面に親水性皮膜を形成した。なお、親
水性皮膜形成剤の成分においてアルカリケイ酸塩として
は、５ｉ０２／Ｎａ２Ｏ比が３のものを用いた。

上記各種フィン材の性能を評価するために、耐食性、耐
熱変色性、親水性、成形性および耐金型摩耗性をＧｌ定
し、得られた結果を表１に示した。

耐食性については、フィン材に塩水を３００時間噴霧し
た結果、異常がない場合に◎印を付し、はんのわずかに
腐食を生じた場合にＯ印を付すことによって、耐食性の
評価を表わした。

耐熱変色性については、フィン材を４００℃で１分間加
熱したときに、外観に変化がない場合に◎印を付し、表
面がかなり黄変色した場合にΔ印を付し、著しく黄変し
た場合に×印を付すことによって、耐熱変色性の評価を
表わした。

親水性は、初期の段階、およびオレイン酸汚染テスト（
１４時間）と流水浸漬テスト（８時間）を交互に３回ず
つ繰り返したサイクルテスト後の段階において、それぞ
れフィン材の水の接触角を図ることにより測定した。

なお、親水性の評価は、接触角１５°以下を◎、１６°
〜３０″を０１３１°〜５０″を△、５１°以上を×と
表示した。

成形性は、親水性皮膜を有するアルミニウム・フィン材
にバーリング加工を施し、その屈曲部にクラックが生じ
るか否かで測定した。

耐金型摩耗性は、耐食性皮膜および親水性皮膜を有する
フィン材を金型を用いて一定のフィン形状に成形したと
きの金型の摩耗状態を測定した。

成形性と耐金型摩耗性の試験の評価は、っぎのとおりと
した。

◎：非常に良好、Ｏ：良好、△：やや不良、×：不良。

（以下余白）上記表１から明らかなように、実施例のフィン材は、比
較例のものに比べて、優れた耐食性、耐熱変色性、親水
性、成形性および耐金型摩耗性を有しており、しかも親
水性の経時劣化が少ない。

発明の効果本発明の熱交換器用アルミニウム・フィン材によれば、
ろう付けや溶接のさいに耐食性皮膜が変色しない程度の
膜厚で充分な耐食性が得られるので、熱交換器の外観を
損なうことがなく、また親水性皮膜の親水性も長期間維
持できるとともに、耐食金型摩耗性に優れ、さらに両虎
膜ともに成形性がよいので、成形加工が行ないにくかっ
たりクラックが生じたりするおそれがない。

以　　上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）アルミニウム・フィン材が耐食性皮膜を介して親
水性皮膜を備えており、耐食性皮膜は、皮膜形成能を有
する合成樹脂と、合成樹脂とキレートを形成する金属含
有化合物とを含む耐食性皮膜形成剤を用いてフィン材を
処理することにより形成せられており、親水性皮膜は、
アルカリケイ酸塩と、カルボニル基を有する低分子有機
化合物とを含む親水性皮膜形成剤によって耐食性皮膜を
有するフィン材を処理することにより形成せられている
熱交換器用アルミニウム・フィン材。
（２）耐食性皮膜の膜厚が０．１〜１．０μｍである請
求項１記載の熱交換器用アルミニウム・フィン材。
（３）合成樹脂と金属含有化合物の配合比が２：８〜９
：１である請求項１記載の熱交換器用アルミニウム・フ
ィン材。
（４）合成樹脂が、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコ
ールまたはセルロースヒドロキシエチルエーテルである
請求項１記載の熱交換器用アルミニウム・フィン材。
（５）親水性皮膜形成剤が、アルカリケイ酸塩１重量部
に対して、カルボニル基を有する低分子有機化合物を０
．１〜５重量部の割合で配合したものである請求項１記
載の熱交換器用アルミニウム・フィン材。
（６）親水性皮膜形成剤が、さらに水溶性有機高分子化
合物を含む請求項１記載の熱交換器用アルミニウム・フ
ィン材。
（７）親水性皮膜形成剤が、アルカリケイ酸塩１重量部
に対して、カルボニル基を有する低分子有機化合物を０
．１〜５重量部および水溶性有機高分子化合物を０．０
１〜５重量部の割合で配合したものである請求項１記載
の熱交換器用アルミニウム・フィン材。
（８）アルカリケイ酸塩が、ＳｉＯ＿２／Ｍ＿２Ｏ（式
中Ｍはリチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金
属を意味する）で表わされる比が１以上のものである請
求項１、５、６または７記載の熱交換器用アルミニウム
・フィン材。
（９）金属含有化合物が、金属酸化物、金属酸ないしそ
の塩、金属酸エステルおよび酸の金属塩よりなる群から
選ばれた少なくとも１つのものである請求項１記載の熱
交換器用アルミニウム・フィン材。
（１０）金属酸化物が、酸化ジルコニウム、酸化チタン
または酸化クロムである請求項９記載の熱交換器用アル
ミニウム・フィン材。
（１１）金属酸ないしその塩が、３価または６価クロム
のクロム酸、クロム酸カリウム、クロム酸ナトリウム、
重クロム酸カリウムまたは重クロム酸ナトリウムである
請求項９記載の熱交換器用アルミニウム・フィン材。
（１２）金属酸エステルが、チタン酸エステルである請
求項９記載の熱交換器用アルミニウム・フィン材。
（１３）酸の金属塩が、硝酸クロム、硝酸ジルコニウム
、フッ化ジルコニウム、フッ化チタンまたは硫酸チタン
である請求項９記載の熱交換器用アルミニウム・フィン
材。