JPH0571382B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合
金からなる熱交換器用アルミニウムフイン材に関
するものであり、とくにプレコート被覆層を形成
することによつて、親水性を有し、かつ耐食性、
耐薬品性及び成形性に優れた熱交換器用アルミニ
ウムフイン材に関するものである。 ［従来の技術］ 空調機のエバポレーターの熱交換器のフイン材
には、軽量性、加工性、熱伝導性に優れたアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金が使用されてい
る。 しかし、エバポレーターの作動中にはフイン表
面が露点以下となり、凝縮水がフイン表面に付着
するため、材料の腐食と通風抵抗の増大という問
題があつた。これを解決するため耐食性で水との
親和性をもつ表面処理被覆をしたフイン材が用い
られるようになつた。 この表面処理は、フインを成形した後に行う方
法（ポストコート法）とフイン成形前のアルミニ
ウム板に行う方法（プレコート法）とがあるが、
熱交換器製造工程の簡略化、表面処理皮膜の均一
性の観点からプレコート法が採用されるようにな
つた。 しかし、プレコート法では被覆後フイン形状に
加工しなければならないので、成形後のよいこと
と、成形により皮膜の破壊が起らないこと、成形
工具の摩耗が生じないことなどが要求される。ま
た、フインコアに組立後に成形時の潤滑油を除去
するため、トリクレン等の有機溶剤やアルカリ脱
脂剤が使用されるため、これらに対する耐薬品性
も必要とされる。 こうした要求に対して、従来から耐食性付与の
ため無機質皮膜であるクロメート処理皮膜、陽極
酸化膜、ベーマイト皮膜などが使用されている。
また、親水性付与のため無機質皮膜であるベーマ
イト皮膜や、シリカ、水ガラス、アルミナなどの
無機物質と有機物質の混合皮膜や、水溶性アクリ
ル樹脂などの有機皮膜が使用されている。また、
有機化合物と有機硬化剤の架橋反応物を前記無機
質皮膜の上に塗布する方法（特開昭62−105629
号）も提案されている。 しかし、クロメート処理皮膜などの無機質皮膜
は耐食性には優れているが、親水性は不十分であ
り、ベーマイト皮膜は親水性は良好なものの耐薬
品性に劣るという問題がある。また、これらの無
機質皮膜は十分な耐食性を得るためには膜厚を厚
くする必要があり、これがフイン成形加工時の工
具摩耗を促進するという問題があつた。 シリカ、水ガラス、アルミナなどの無機物質を
有機樹脂に混合した処理皮膜では、親水性に優れ
ているものの連続成形性に難があり、成形加工工
具の摩耗の問題がある。 水溶性アクリル樹脂などの有機皮膜は、連続成
形性に優れるものの親水性に劣るという問題があ
る。 また、親水性に良好な皮膜は水を透過し易いた
めに耐食性に劣り、耐食性に良好な皮膜は水をは
じき易く親水性に劣る。このように相反する機能
の親水性と耐食性を一つの皮膜で得ることは非常
に困難であり、親水性を有し、かつ耐食性、連続
成形性、耐薬品性の全てに優れた皮膜を得ようと
すれば、多層皮膜とならざるを得ないが、しか
し、前記の有機化合物と有機硬化剤の架橋反応物
を無機質皮膜の上に塗布したものは、両者の欠点
を補うものであつても、充分に満足できるもので
はなかつた。 ［発明が解決しようとする課題］ そこで本発明の目的は、親水性を有し、かつ耐
食性、連続成形性、耐薬品性の全てに優れた皮
膜、特に熱交換器フイン材のプレコート皮膜を被
覆した熱交換器用アルミニウムフイン材を提供す
ることにある。 ［課題を解決するための手段］ 本発明者は、上記課題を解決すべく従来より研
究を重ねてきたが、アルミニウムまたはアルミニ
ウム合金薄板に化学皮膜処理した上で、その上に
特定組成の耐食性複合樹脂皮膜からなる中間層を
設け、さらに特定の親水性有機皮膜を設けること
が有効であることを知見し、本発明に至つた。 すなわち、本発明は、アルミニウムまたはアル
ミニウム合金薄板の表面に、化学皮膜からなる下
層と、該化学皮膜の上に（ａ）水溶性不飽和カル
ボン酸類の重合体、（ｂ）ジルコニウム化合物、
チタン化合物、ケイ素化合物からなる群から選択
された化合物および（ｃ）フツ化物からなる水溶
液を塗布、乾燥して得られた耐食性複合樹脂皮膜
からなる中間層と、さらにその上に水溶性セルロ
ース樹脂と水溶性アクリル樹脂との反応物からな
る親水性有機皮膜からなる上層とから構成される
複合皮膜を有することを特徴とする熱交換器用ア
ルミニウムフイン材である。 本発明に使用するアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金薄板は、アルミニウムフイン材として使
用されるものである。 このアルミニウムまたはアルミニウム合金薄板
の表面に形成する化学皮膜は、りん酸クロメート
皮膜やクロム酸クロメート皮膜等のクロメート皮
膜が望ましいが、ベーマイト皮膜、陽極酸化皮
膜、水ガラス処理皮膜あるいはジルコニウム処理
皮膜も使用することができる。 本発明において中間層を構成する耐食性複合樹
脂皮膜は上記ａ，ｂおよびｃからなる水溶液を塗
布、乾燥してなるものである。 (a) 成分の水溶性不飽和カルボン酸類の重合体と
しては、たとえば（メタ）アクリル酸、（メタ）
アクリル酸のエステルの重合体あるいはこれと
他のビニル単量体との共重合体が挙げられ、水
溶液中に0.3〜30ｇ／含まれていることが望
ましい。 (b) 成分のジルコニウム化合物としては、たとえ
ばフルオロジルコニウム酸及びそのアルカリ金
属塩、フツ化ジルコニウム、酸化ジルコニウ
ム、炭酸ジルコニウムのアンモニウム塩等が使
用される。チタン化合物としては、フルオロチ
タン酸及びそのアルカリ金属塩、フルオロチタ
ン酸アンモニウム、酸化チタン等が使用され
る。ケイ素化合物としては、フルオロケイ酸及
びそのアルカリ金属塩、フツ化ケイ素、酸化ケ
イ素等が使用され、（ｂ）成分は水溶液中に0.1
〜15ｇ／含まれることが望ましい。 (c) 成分のフツ化物としては、たとえばフツ酸、
フツ化水素酸カリウム、フツ化水素酸ナトリウ
ム等を挙げることができる。（ｃ）成分は水溶
液中に0.05〜10ｇ／含まれていることが望ま
しい。 これら中間層形成液の化学皮膜上への塗布
は、ロール方式、浸漬方式、スプレー方式等の
いずれの方法によつてもよく、塗布後80〜200
℃で１〜60秒乾燥され中間層を形成する。 本発明において上層を構成する親水性有機皮膜
は、水溶性セルロース樹脂と水溶性アクリル樹脂
とからなつている。 水溶性セルロース樹脂としては、セルロース、
そのエステルあるいはエーテルもしくはそれらの
混合物が使用できる。 水溶性アクリル樹脂は、一般にアクリル重合体
中にカルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基
等の親水性官能基を有するものであつて、（メタ）
アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル、（メ
タ）アクリルアミド等の重合体、またはこれらの
不飽和化合物相互の共重合体、あるいはこれらの
不飽和化合物と他の不飽和化合物との共重合体も
しくは加水分解等によつて前記カルボキシル基、
ヒドロキシル基あるいはアミノ基等の親水性基が
導入されたアクリル重合体を挙げることができ
る。 これら水溶性セルロース樹脂と水溶性アクリル
樹脂は、１：４〜４：１の割合で使用するのが好
ましい。 これらの混合物を前記中間層上に塗布した後、
200〜280℃、５〜60秒の条件で焼付を行うことに
より上層が形成される。 ［作用］ 本発明によれば、アルミニウムまたはアルミニ
ウム合金薄板表面のクロメート皮膜等の化学皮膜
により耐食性が付与される。 また、中間層の耐食性複合樹脂皮膜は、化学皮
膜の上を不飽和カルボン酸の重合体とジルコニウ
ム化合物等の架橋反応により高分子化された皮膜
が均一に覆う形で形成されており、殊に中間層中
において遊離した形で存在するフツ化物の作用に
より、化学皮膜の欠陥部において効果的に有機・
無機皮膜が強固に形成され、耐食性を大きく向上
させることができる。 無機物であるジルコニウム化合物等は、有機化
合物と共に架橋反応し、反応性成物の一部として
存在する。また、この皮膜の耐食性向上作用によ
り、下層の化学皮膜を薄く抑えることができ、成
形工具の摩耗の問題はなくなる。 さらに、不飽和カルボン酸の重合体により上層
の皮膜との密着性も非常に良好なため、親水性皮
膜の耐薬品性、連続成形性が向上する。したがつ
て、その皮膜の薄膜化が可能となり、製造コスト
を低減することができる。 この中間層の耐食性複合樹脂皮膜は、非常な薄
膜でも耐食性に優れ、その厚さは0.5〜500mg／
m²、好ましくは３〜100mg／m²である。これは、
0.5mg／m²未満では耐食性向上の効果がなく、500
mg／m²を超えても耐食性向上の効果はわずかであ
り、製造コストも上昇することによる。 親水性有機皮膜は水溶性セルロースを第１成分
としていて、そのセルロース樹脂は多数の水酸基
を持つために親水性に非常に優れている。水溶性
アクリル樹脂を混合反応させることにより、耐薬
品性も向上させることができる。また完全な有機
皮膜であるために成形工具の摩耗の心配はない。 親水性有機皮膜の厚さは0.05〜１ｇ／m²が望ま
しい。これは0.05ｇ／m²未満では親水性向上の効
果が少なく、１ｇ／m²を超えても親水性向上の効
果はわずかであり、製造コストも上昇することに
よる。 ［実施例］ 以下に実施例を挙げ、本発明をさらに詳細に説
明する。 実施例 厚さが0.110mmの工業用純アルミ（JIS A1100
−H26）条を市販の弱アルカリ系脱脂剤を用いて
脱脂・洗浄した。次いでリン酸クロメート系化成
浴液（商品名アロジン401/45日本ペイント(株)社
製）に浸漬してリン酸クロメート皮膜からなる耐
食性化学皮膜を形成した後、水洗乾燥させた。次
いでこの化学皮膜の上に表１に示す配合処方の中
間層形成液をロールコーターで塗布し、熱風乾燥
炉で温度120℃、時間20秒で乾燥して、表１に示
される各膜厚の耐食性複合樹脂皮膜を得た。次い
で、その耐食性複合樹脂皮膜の上に水溶性セルロ
ース樹脂と水溶性アクリル樹脂とからなる塗料を
ロールコーターで塗布し、熱風乾燥炉で温度250
℃、時間20秒で焼付けて、表１に示される各膜厚
の有機親水性皮膜を形成した。 こうして得られた各種のプレコート皮膜を形成
したフイン材についてそれぞれについての生成複
合皮膜の特性（親水性・耐食性、耐薬品性、連続
成形性）を調べ、その結果を表１に示した。 ここで親水性は室温の水中に２分間浸漬し、次
いで６分間冷風乾燥することの組合せを１サイク
ルとし、500サイクル行つた後で、水との接触角
を測定し評価した。◎は非常に良好（接触角20゜
以下）、〇は良好（接触角20゜〜40゜）、×は不良
（接触角40゜超え）とした。 耐食性は塩水噴霧試験500時間後のフインの表
面状態を観察した。◎は非常に良好、〇は良好、
×は不良とした。 耐薬品性は市販のプレス油に24時間浸漬し、
次いでトリクレンで洗浄した後に水との接触角を
測定し評価した。◎は非常に良好（接触角15゜以
内）、〇良好（接触角15゜〜30゜）、×は不良（接触
角30゜超え）とした。耐薬品性は市販のアルカ
リ脱脂液に50℃で１分間浸漬し、浸漬前後の皮膜
厚さより、膜厚減少率を求め評価した。◎は非常
に良好（減少率20％以下）、〇は良好（減少率40
％以下）、×は不良（減少率40％超え）とした。 連続成形性は連続10万パンチ フインプレス後
に成形工具の摩耗状況と成形後のフイン外観とを
肉眼で観察した。 比較例 実施例と同じ要領でアルミ条の表面に表１に示
す構成の複合被膜を形成した。また比較例８で
は、化学被膜の上にシリカを混合した水溶性有機
樹脂塗料を塗布焼付けして、有機・無機・混合皮
膜を得た。また比較例９では化学皮膜の上に水溶
性アクリル樹脂塗料を塗布・焼付けして、有機親
水性皮膜を得た。各々の皮膜厚さは1.5ｇ／m²で
あつた。 得られた皮膜の特性を実施例と同様に調べ、そ
の結果を表１に示した。

【表】

【表】 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の構成によるアル
ミニウムフイン材は、親水性を有し、かつ耐水
性、連続成形性、耐薬品性にも優れており、熱交
換器用として非常に有用である。また、本発明の
表面処理皮膜は全体として非常に薄膜であるた
め、皮膜による伝熱抵抗の増加を抑止でき、しか
も製造コストの低減も可能である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アルミニウムまたはアルミニウム合金薄板の
   表面に、化学被膜からなる下層と、該化学皮膜の
   上に（ａ）水溶性不飽和カルボン酸類の重合体、
   （ｂ）ジルコニウム化合物、チタン化合物、ケイ
   素化合物からなる群から選択された化合物および
   （ｃ）フツ化物からなる水溶液を塗布、乾燥して
   得られた耐食性複合樹脂皮膜からなる中間層と、
   さらにその上に水溶性セルロース樹脂と水溶性ア
   クリル樹脂との反応物からなる親水性有機皮膜か
   らなる上層とから構成される複合皮膜を有するこ
   とを特徴とする熱交換器用アルミニウムフイン
   材。