JPH0570711A - アルミニウム含有金属材料の親水化処理剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルミニウム含有金属材料に、親水性を付与
するとともに、成形加工に対するすぐれた潤滑性を付与
し得る親水化処理剤を提供する。 【構成】 アルカリケイ酸塩、コロイダルシリカ、アル
ミナゾル、又は親水性有機高分子材料からなる親水化成
分と、シロキサン化合物からなる潤滑成分とを含み、前
記シロキサン化合物がポリアルキレンオキシド基、水酸
基、アミド基、カルボキシル基、スルホン基、ホスホン
基、又はアミノ基を有し、その固形分含有量が全固形分
の合計重量に対して１〜５０重量％である、アルミニウ
ム含有金属材料の親水化処理剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム含有金属
材料の表面に適用される親水化処理剤に関するものであ
る。更に詳しく述べるならば、本発明は、アルミニウム
含有金属材料に対し、その親水性を損なうことなしに成
形加工に対するすぐれた潤滑性を付与し得る親水化処理
剤に関するものである。このような本発明の処理剤は、
具体的には、フインコイル材用アルミニウム含有金属材
料の表面処理に効果的に適用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、熱交換器を組み立てる前の状
態、つまりアルミニウム含有金属製フインコイル材料の
状態でその表面上に親水性皮膜を形成させるために、親
水化処理剤としてアルカリケイ酸塩を用いる方法は、特
開昭５５−９９９７６号、特開昭６０−１０１１５６
号、および特開昭６２−２３５４７７号等に開示されて
いる。しかし、この従来方法により親水性皮膜の形成
後、フインパネルを成形する際、親水性皮膜の硬度が高
いことによる金型の摩耗、皮膜の割れ、ひいては脱落等
の問題が生じていた。

【０００３】問題の解決のために、有機皮膜の適用が検
討され、特開昭６１−１０１７９８号、および特開昭６
２−１０５６２９号の『第一層に水溶性アクリル樹脂、
第二層に水溶性セルロース樹脂を設ける事を特徴とする
熱交換器フィン材』や、特開昭６２−１８６１９８号の
『フィン表面にポリアクリル酸エステル系、またはポリ
メタアクリル酸エステル系の親水性有機皮膜を形成して
なることを特徴とするＡｌまたはＡｌ合金製フィン材』
等が提案された。しかし、最近では、フインパネルの成
形加工において、従来のドロー加工に代って、それより
も加工シェアーの大きいドローレス加工が主流として用
いられるようになり、このため、より加工性の優れた親
水性皮膜の形成が望まれている。

【０００４】また、近年環境汚染防止のため、トリクロ
ロエタン、フロンなどの溶剤の使用規制が厳しくなり、
このため非水系溶剤の代りに水系の脱脂材の使用が見直
される傾向がある。しかし、水系脱脂処理には、工程数
の増加、およびコストの上昇等の問題があり、そこで脱
脂工程の省略が可能な揮発性プレス油の利用が検討さ
れ、実用されるようになった。しかし、この揮発性プレ
ス油は従来の鉱油系プレス油に比べると、アルミニウム
含有金属材料に対する潤滑性が劣り、摩擦係数の十分な
低下が得られないという問題がある。また、有機高分子
化合物の適用においても得られる親水性皮膜の潤滑性が
不十分であり、実際に加工不良による皮膜欠陥、皮膜の
焼き付き、更にはフインの破断などの問題が生じてい
る。従って、アルミニウム含有金属材料表面に形成され
る親水性皮膜自体の潤滑性の一層の向上が望まれてい
る。

【０００５】親水性皮膜の潤滑性の向上に関し、特開平
２−９８９号、および特開平２−９９０号には、『Ａｌ
材表面に潤滑性を有し、且つ乾燥後には水濡れ性の良い
皮膜を形成することを特徴とする熱交換器用アルミニウ
ム製フインの製造方法』が開示されており、この方法に
おいては親水性向上に関しては、界面活性剤が有効であ
り、潤滑性向上に対しては、リン系極圧添加剤、ワック
ス、高級脂肪酸エステル、石油樹脂、およびポリエチレ
ングリコールなどが有効であるとされている。しかし、
この方法に用いられる潤滑性付与剤は、親水性に乏し
く、むしろ撥水性を示すものであったり、或は、親水性
を有していても潤滑効果が比較的小さいものなのであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、アルミニウ
ム含有金属材料の表面に、親水性、並びに潤滑性を有す
る皮膜を予め形成させ、揮発性プレス油を適用して、も
しくはプレス油を適用せずに、親水性皮膜本来の親水性
を阻害することなく、前記金属材料表面の摩擦係数を下
げ、皮膜の焼き付き、割れ、剥離、並びにフィンの破断
を抑制し得るような優れた成形加工性を付与することの
できるアルミニウム含有金属材料の親水化処理剤を提供
しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、従来公知
の親水化処理剤個々の親水化機能を損なうことなしに、
これらの処理剤に、成形加工における潤滑性付与性能を
付加する手段を鋭意検討した結果、従来公知の親水化処
理剤に、親水性置換基を有するシロキサン化合物を特定
量だけ添加することによって、上記課題の解決に成功し
たものである。

【０００８】すなわち本発明に係るアルミニウム含有金
属材料の親水化処理剤は、アルカリケイ酸塩、コロイダ
ルシリカ、アルミナゾル、および親水性有機高分子材料
から選ばれた少なくとも１種からなる親水化成分と、更
に、１分子中に、ポリアルキレンオキシド基、水酸基、
アミド基、カルボキシル基、スルホン基、ホスホン基、
およびアミノ基より選ばれた少なくとも１種の親水性基
を有する少なくとも１種のシロキサン化合物からなる潤
滑成分とを含み、前記潤滑成分の固形分含有量が、全固
形分の合計重量に対して１〜５０重量％であることを特
徴とするものである。

【０００９】

【作用】本発明において、アルミニウム含有金属材料と
は、アルミニウム材料およびアルミニウム合金材料、例
えば、アルミニウム−マグネシウム合金材料、およびア
ルミニウム−マンガン合金材料などを包含するものであ
る。

【００１０】本発明のアルミニウム含有金属材料の親水
化処理剤は、その有効成分として、前述のように、アル
カリケイ酸塩、コロイダルシリカ、アルミナゾルなどの
無機系親水化剤、および親水性有機高分子材料から選ば
れた少なくとも１種からなる親水化成分と、更に、分子
内に特定親水性置換基を有する少なくとも１種のシロキ
サン化合物からなる潤滑成分とを含むものである。

【００１１】前記アルカリケイ酸塩、コロイダルシリ
カ、およびアルミナゾルは、水溶液、又は、水分散液と
して用いられる。

【００１２】本発明に用いられる親水性有機高分子材料
は、親水性有機高分子樹脂および、親水性高分子樹脂
と、その架橋剤との混合物を包含するものである。

【００１３】前記親水性有機高分子樹脂は、その分子中
に、例えば第１〜３級アミノ基、第４級アンモニウム
基、カルボキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基、水
酸基、第１〜３級アミド基、ポリアルキレンオキシド基
等から選ばれた少なくとも１種の親水基を有する重合体
樹脂から選ぶことができる。これらの重合体の中で、イ
オン性有機高分子化合物としては、例えばアクリル酸、
メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、ビニルスルホ
ン酸、スチレンスルホン酸、スルホエチルアクリレー
ト、アクリルアミド、Ｎ−メチレンスルホン酸アクリル
アミド、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスル
ホン酸、Ｎ−メチロールアクリルアミド、エチレンイミ
ン、ジメチルジアリルアンモニウム等の重合性モノマー
の単独重合物、あるいは共重合物などがある。また、縮
合反応により得られる水溶性ナイロン、ポリアミド、エ
ポキシ変性ポリアミド、水溶性ポリエステル等、その他
デンプン、セルロース、およびそれらの誘導体等の天然
水溶性多糖類、エチレンオキシドの単独重合物であるポ
リエチレンオキシド、エチレンオキシドとプロピレンオ
キシドとの共重合物、無水トリメリット酸とネオペンチ
ルグリコールの共重合物のアンモニウム塩等の水溶性ア
ルキッド樹脂等を用いることができる。

【００１４】上記有機架橋剤としては、水溶性のブロッ
ク化ポリイソシアネート、水溶性のポリメチロール、ポ
リグリシジル、ポリアジリジル化合物やアルデヒド類を
用いることができ、その具体例としては、重亜硫酸ソー
ダブロック化イソシアネート、メチロールメラミン、メ
チロール尿素、メチロール化ポリアクリルアミド、ポリ
エチレンオキサイドのジグリシジルエーテル、およびジ
アジリジル化ポリエチレンオキサイドグリオキザール等
をあげることができる。また架橋剤は金属化合物系架橋
剤であってもよく、例えばクロム系化合物、ジルコニウ
ム系化合物、チタニウム系化合物などを用いることがで
きる。

【００１５】前記無機系親水性処理剤と前記有機系親水
性処理剤の混合系である有機／無機複合親水化処理剤も
本発明に用いることができる。

【００１６】本発明に用いられるシロキサン化合物は、
その分子内にポリアルキレンオキシド基、水酸基、アミ
ド基、カルボキシル基、スルホン基、ホスホン基、およ
びアミノ基より選ばれた少なくとも１種の置換基を含有
するものであって、特に好ましいものとして、次の一般
式［１］に示される化合物をあげることができる。しか
しながら、本発明組成物に含有するシロキサン化合物と
しては、一般式［１］に示される化合物に限定するもの
ではない。

【００１７】

【化１】

【００１８】上記ポリアルキレンオキシド基の好ましい
ものとして、下記一般式［２］：

【化２】 をあげることができるが、これに限定されるものではな
い。

【００１９】上記式（II）のポリアルキレンオキシド基
含有シロキサン化合物は、エチレンオキシド、プロピレ
ンオキシドの付加モル数により、低粘度、又は高粘度、
或は水溶性、又は非水溶性を示すが、本発明で用いるも
のは、親水性、潤滑性のバランスを考慮すると低粘度、
水溶性のものが好適である。

【００２０】本発明において、前記シロキサン化合物は
親水化処理剤に、その全固形分重量に対して１〜５０重
量％、好ましくは５〜３０重量％の固形分含有率になる
ように添加される。シロキサン化合物の固形分含有率
が、１重量％未満のときは、得られる親水化処理剤は、
アルミニウム含有金属材料に対して、その成形加工の際
に十分な潤滑性を与えることができず、またそれが５０
重量％をこえて大きくなると、得られる親水化処理剤が
アルミニウム含有金属材料に与える潤滑性は十分である
が、しかし、親水性、および親水性持続性が不十分にな
る。

【００２１】本発明の親水化処理剤の溶媒は、水を主体
とするが、乾燥速度の調節や塗装状態の改善の為に、こ
れにアルコール、ケトン、セロソルブ等の水溶性溶剤を
併用することができる。

【００２２】本発明親水化処理剤の粘度、および固形分
濃度は、それをアルミニウム含有金属材料表面に塗布
し、乾燥したとき、約０．２ミクロンないし２ミクロン
の厚さを有する塗膜が均一に形成されるように適宜に設
定することができる。

【００２３】本発明の親水化処理剤には、必要に応じ
て、防錆剤、充填剤、着色剤、界面活性剤、消泡剤、レ
ベリング剤、および防菌防バイ剤から選ばれた適宜のも
のを、本発明の作用効果を損なわない条件のもとに添加
することができる。

【００２４】本発明の親水化処理剤は、浸漬、噴霧、ロ
ール、フローコート法などのような適宜の塗布方法によ
り、アルミニウム含有金属材料表面に塗布することがで
きる。例えば、アルミニウム含有金属材料の表面を清浄
にした後、または、これにベーマイト処理、クロメート
処理等の化成処理を施した後、これに、前記の塗布方法
を適用する。但し、化成処理なしに塗布する場合は、得
られる親水性塗膜の親水性と潤滑性とをともに損なうこ
となく耐食性を向上させるために、予め親水化処理剤
に、クロム酸、重クロム酸、及びこれらの酸の塩類から
選ばれた防食剤を添加しておいてもよい。又、本発明の
親水化処理剤を塗布する前に、アルミニウム含有金属材
料の表面に、例えばプライマーその他の樹脂皮膜を形成
させたのち、その上に本発明の親水化処理剤を塗布する
ようにしてもよい。

【００２５】アルミニウム含有金属材料の表面に形成さ
れる親水性皮膜の乾燥膜厚さは、０．０５〜１０μｍ、
より好ましくは０．１〜２μｍであることが好ましい。
塗布された親水化処理剤層に対する乾燥条件には、格別
の限定はないが、一般に乾燥温度は約２５０℃以下であ
ることが好ましい。

【００２６】本発明に用いられるシロキサン化合物は、
炭化水素系の化合物に比べて、温度による粘度変化が少
ないが、これはシリコーン分子の螺旋状分子配列に起因
するものである。従って、このようなシロキサン化合物
は高温焼付け時においても熱安定性が良好で、皮膜形成
後も優れた潤滑性を持続することができる。又、当該シ
ロキサン化合物の分子中に含まれるポリアルキレンオキ
シド基、アミド基、カルボキシル基、スルホン基、ホス
ホン基、アミノ基、または水酸基は、比較的強い親水機
能を有するものであるから、このような親水性基を有す
るシロキサン化合物は、前記無機および有機親水化剤に
より形成される親水性皮膜本来の親水性を阻害すること
がないと推定される。従って、本発明の親水化処理剤に
より形成された潤滑性付与親水性皮膜は、摩擦係数が低
く、成形加工における潤滑性に優れ、従って、アルミニ
ウム含有金属材料に円滑にプレス加工を施すことが可能
になる。

【００２７】

【実施例】次に、本発明を下記実施例によって更に説明
する。実施例における試験方法は次の通りである。 （１）供試材 フイン形成用材料として、厚さ０．２mm、幅２００mm、
長さ２５０mmのＪＩＳＡ−１１００Ｈ２４のアルミニウ
ム薄板を用いた。

【００２８】（２）親水化処理剤 実施例、並びに比較例において使用されたシロキサン化
合物の化学構造および親水化処理剤の組成をそれぞれ表
１および表２に示す。 （３）処理条件、並びに処理工程 実施例、並びに比較例に用いられた処理条件、並びに処
理工程を表３に示す。

【００２９】（４）テスト、評価方法 （ｉ）接触角 供試試験片を室温で流水中に８HR浸漬後、１６HR，８０
℃で乾燥する処理を１cycle とし、この処理を５cycle
施した後の試験片の対水接触角を下記方法により測定し
た。すなわち、試験片表面上に静置した直径１〜２mmの
小水滴の接触角を、ＦＡＣＥ接触計ＣＡ−Ｐ型（商標、
協和界面科学（株）製）を用いて測定した。

【００３０】（ii）摩擦係数 成形加工おける潤滑性を評価する為に、プレス油を使用
しない場合と、揮発性プレス油（商標：ＡＦ−２Ａ、出
光（株）製）を使用した場合について、試験片表面の摩
擦係数を下記方法により測定した。すなわち、荷重２０
０ｇの５mmφ鋼球を、試験片表面にスライドさせた時の
摩擦係数を、バウデン式摩擦係数測定機ＥＦＭ−４（商
標、東洋ボールドウイン（株）製）を用いて測定した。

【００３１】（iii)加工性 成形加工性を評価する為に供試試験片に穴広げ試験を行
った。試験条件は、各実施例、比較例に一様に揮発性プ
レス油（商標：ＡＦ−２Ａ、出光（株）製）を使用し、
４Ｒポンチ、１ton のしわ押え圧、並びに広げ率１２０
％の条件でポンチを２０mm押しだしたときの試験片面の
皮膜外観を観察した。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】実施例１〜７および比較例１〜３ 実施例１〜７および比較例１〜３の各々において、前記
アルミニウム薄板に対して表３に記載の脱脂、水洗、乾
燥、および前処理を施した後、表１に記載のシロキサン
化合物を含み、表２記載の組成を有する親水化処理剤に
より、表３記載の条件により親水化処理を施した。

【００３５】

【表３】

【００３６】上記処理により得られた親水化材料から試
験片を採取し、これを、前記テスト、評価に供した。テ
スト結果を表４に示す。

【００３７】

【表４】

【００３８】表４から明らかなように比較例１，２にお
いて得られた、親水化アルミニウム板の親水性は良好で
あるが、その潤滑性は揮発性プレス油を使用した場合に
おいても摩擦係数が比較的高く、加工性も皮膜の焼付き
が生じ不十分なものであった。又、比較例３において
は、シロキサン化合物が多量に用いられているが、この
場合、得られた親水化アルミニウム板の潤滑性、および
加工性は良好であるが、親水性が不十分であった。これ
らに比べ、本発明の実施例１〜７においては、得られた
親水化アルミニウム板の親水性が良好で、潤滑性も優れ
ていた。又、加工性試験を行った後の皮膜外観は、実施
例１〜７では皮膜の外観変化は認められなかった。以上
のことから表３の摩擦係数の結果と表４の加工性試験結
果との間には相関関係があり、潤滑性が良好な本発明の
親水性皮膜は、加工性についても優れた効果を有するも
のであった。

【００３９】

【発明の効果】本発明の親水化処理剤によりアルミニウ
ム含有金属材料表面に形成される親水性皮膜は、親水
性、並びに潤滑性にすぐれたものであって、揮発性プレ
ス油を適用した場合、もしくはプレス油を適用しない場
合でも、親水性皮膜本来の親水性を阻害することなく、
当該金属材料表面の摩擦係数を下げ、皮膜の焼き付き、
割れ、剥離、並びにフィンの破断を抑制し得る優れた成
形加工性をアルミニウム含有金属材料に付与することが
できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０９Ｄ 183/04 ＰＭＴ 8319−4Ｊ 201/00 ＰＤＣ 6770−4Ｊ Ｃ１０Ｍ 173/02 9159−4Ｈ //(Ｃ１０Ｍ 173/02 103:06 Ｅ 7419−4Ｈ 103:00 Ｚ 7419−4Ｈ 103:06 Ａ 7419−4Ｈ 107:24 107:28 107:50） Ｃ１０Ｎ 10:02 10:06 30:00 Ｚ 8217−4Ｈ 30:06 40:24 Ａ 8217−4Ｈ 50:02 60:10

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルカリケイ酸塩、コロイダルシルカ、
   アルミナゾル、および親水性有機高分子材料から選ばれ
   た少なくとも１種からなる親水化成分と、更に、１分子
   中に、ポリアルキレンオキシド基、水酸基、アミド基、
   カルボキシル基、スルホン基、ホスホン基、およびアミ
   ノ基より選ばれた少なくとも１種の親水性基を有する少
   なくとも１種のシロキサン化合物からなる潤滑成分とを
   含み、前記潤滑成分の固形分含有量が、全固形分の合計
   重量に対して１〜５０重量％であることを特徴とする、
   アルミニウム含有金属材料の親水化処理剤。