JP2000028291A - 熱交換器用プレコートフィン材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 親水性皮膜の密着性が損なわれることなく、
プレス油を塗布した場合における親水性の低下を抑え、
優れた親水性を持続して得ることができる熱交換器用プ
レコートフィン材とを提供する。 【解決手段】 耐蝕性皮膜が形成されたアルミニウム又
はその合金の表面に、カルボキシメチルセルロースを含
有するとともに、重量平均分子量が３００〜４００のポ
リエチレングリコールを固形分比（カルボキシメチルセ
ルロース／ポリエチレングリコール）で２／１〜１／２
となる割合で含有する親水性表面処理剤を塗布して親水
性皮膜を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、優れた親水性が付
与されたアルミニウム又はその合金（以下、単に「アル
ミニウム材料」とも称す）からなる熱交換器用プレコー
トフィン材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム材料からなる熱交換器用プ
レコートフィン材は、所望のフィン形状に成形加工する
ことにより、建物や自動車等に設置される空調機器等に
おける熱交換器の放熱フィン材として使用されている。

【０００３】また、このような熱交換器用プレコートフ
ィン材においては、通常、そのフィン表面が白錆の発生
により腐食されることを防止するための耐蝕性を付与す
る皮膜処理が施されるとともに、空調機器の冷房運転時
等においてフィン表面で結露した水分がフィンとフィン
の間隙をふさいで通風抵抗の増加をもたらすことにより
熱交換効率が低下することを防止するための親水性を付
与する皮膜処理が施されるようになっている。

【０００４】ところで、前記したような耐蝕性や親水性
を付与するための皮膜処理としては、従来、アルミニウ
ム材料の表面にクロメート表面処理剤による耐蝕性皮膜
を形成した後、珪酸塩系の親水性皮膜を形成する方法が
多く採用されていた。この場合、特に親水性について
は、その親水性皮膜が無機質の皮膜であるため優れた親
水性が得られるが、その一方で、シリカ等の無機質皮膜
特有の臭気が発生するという不具合があった。

【０００５】また、親水性を付与する皮膜処理として
は、セルロース等の水溶性樹脂に架橋剤や界面活性剤等
を含有させた、いわゆる樹脂系皮膜を形成する方法も提
案されていた。この場合には、前記した臭気が発生する
という不具合はなくなるが、その親水性が無機質皮膜に
比べて不十分であるという問題があった。

【０００６】そこで、従来においては、臭気の発生がな
く、親水性が向上した樹脂系皮膜を形成する方法とし
て、例えば、アルミニウム材料の表面に、分子量５０，
０００〜１５０，０００のカルボキシメチルセルロース
と分子量１，０００〜２，０００のポリエチレングリコ
ールとを、固形分比（カルボキシメチルセルロース／ポ
リエチレングリコール）が１／１〜１／３となる割合で
含有する水溶液を塗布して親水性皮膜を形成するように
した熱交換器用プレコートフィン材が提案されている
（特開平８−２６１６８８号公報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この提
案による親水性皮膜を形成したプレコートフィン材にお
いては、そのプレス成形加工のためのプレス油を塗布し
た場合、その親水性皮膜による親水性が初期の親水性特
性よりも低下してしまうという問題がある。しかも、高
湿環境下では、その親水性皮膜の密着性が低下してしま
い、この結果、良好な親水性が持続して得られなくなる
という傾向がある。

【０００８】本発明は以上の事情に着目してなされたも
ので、その目的は、親水性皮膜の密着性が損なわれるこ
となく、プレス油を塗布した場合における親水性の低下
を抑え、優れた親水性を継続して得ることができる熱交
換器用プレコートフィン材を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成し得
る、本発明の熱交換器用プレコートフィン材は、耐蝕性
皮膜が形成されたアルミニウム又はその合金の表面に、
カルボキシメチルセルロース０．５〜３重量％を含有す
るとともに重量平均分子量が３００〜４００のポリエチ
レングリコールを固形分比（カルボキシメチルセルロー
ス／ポリエチレングリコール）で２／１〜１／２となる
割合で含有する親水性表面処理剤を塗布して１７０〜２
４０℃の温度で焼き付けてなる膜厚が０．１〜１．０ｇ
／ｍ² の親水性皮膜が形成されているものである。

【００１０】ここで、上記親水性表面処理剤におけるカ
ルボキシメチルセルロースは、その処理剤中に０．５〜
３重量％、好ましくは１〜２重量％含まれる。この含有
量が０．５重量％であると、初期親水性は良好なものの
親水性持続性が低くなる等の問題があり、反対に３重量
％を超えると親水性持続性は良好なものの粘度が高くな
りすぎて作業性が低下する等の問題がある。

【００１１】上記ポリエチレングリコールは、重量平均
分子量が３００〜４００のものである。この分子量が３
００未満であると、プレス油の塗布による親水性皮膜の
親水性の低下を十分に抑制することができなくなり、一
方４００を超えると、ポリエチレングリコールの親水性
皮膜中に残留する量が増え、その皮膜の密着性が低下し
てしまう。また、このポリエチレングリコールは、表面
処理剤中に固形分比で２／１〜１／２、好ましくは１／
１〜１／１．８となる割合で含まれる。この固形分比が
２／１を超えると（即ちポリエチレングリコールが少な
すぎると）、プレス油による親水性の低下を十分に抑制
することができず、反対に１／２未満であると（即ちポ
リエチレングリコールが多すぎると）、皮膜が軟化して
傷つきやすくなる等の問題がある。

【００１２】このような低分子量のポリエチレングリコ
ールは、親水性皮膜の表面側にブリードして層状に存在
し、親水性表面処理剤を塗布した後の焼き付け乾燥時に
おいて、その処理剤により形成される親水性皮膜が加熱
空気に直接さらされるのを防ぐものと推測される。これ
により、その皮膜中の樹脂成分の親水基が直接加熱空気
にふれてその配向状態が変化することによって皮膜表面
の親水性が低下してしまうことが防止されると考えられ
る。なお、このような低分子量のポリエチレングリコー
ルは、最終的には、フィン材において発生する結露水に
よって容易に除去（溶解）される。

【００１３】この親水性表面処理剤には、上記した各必
須成分の他に、例えば、フィン材に清涼感を与えるブル
ー系統の顔料や室内装飾感を与える各種の着色顔料、あ
るいは、菌・かび等の微生物の発生や繁殖を抑える抗菌
・抗かび剤、あるいは、フィン材の耐蝕性を向上させる
インヒビター等を含有させてもよい。ただし、界面活性
剤は含有させないようにする。これは、界面活性剤を含
有させた親水性表面処理剤では、アルミニウム材料への
塗布時においてその処理浴が泡立ってしまい、その塗布
時における作業性が低下するためである。

【００１４】熱交換器用プレコートフィン材は、上記し
たような親水性表面処理剤を、予め耐蝕性皮膜が形成さ
れたアルミニウム材料の表面に塗布した後に１７０〜２
４０℃の温度で焼き付けて膜厚が０．１〜１．０ｇ／ｍ
² の親水性皮膜を形成することにより得られる。アルミ
ニウム材料としては、必要に応じて脱脂処理した後に、
クロメート処理等による耐蝕性皮膜を形成したものが使
用される。耐蝕性皮膜は、その膜厚が０．２〜１．２ｇ
／ｍ² であることが好ましい。

【００１５】親水性表面処理剤の塗布は、ロールコート
法、バーコート法、スプレー法、浸漬法等の塗布手段に
より行われる。この際、親水性表面処理剤は、所定の濃
度になるように適宜希釈して使用される。また、焼き付
け温度（加熱温度）が１７０°Ｃよりも低いと、得られ
る皮膜の密着性が不十分なものとなる等の不具合があ
り、２４０℃を超えるとポリエチレングリコールの極端
なブリード及び分解に伴い親水性が低下してしまう。さ
らに、膜厚が０．１ｇ／ｍｍ² 未満であると、ロット間
での親水性のバラツキが大きくなり、また親水持続性の
経時劣化が大きくなる等の問題があり、反対に１．０ｇ
／ｍ² を超えると、これ以上の親水性の向上は期待でき
ないだけではなく、むしろフィン材に冷媒用の銅管をろ
う付けする際の熱による皮膜の焦げが目立つようにな
り、また膜厚が厚くなるにつれてコストアップとなる等
の問題がある。

【００１６】このようにして得られるプレコートフィン
材は、そのプレコートフィン材の表面にプレス成形加工
用の揮発性プレス油を塗布してからスリット加工やコル
ゲート加工等の成形加工を施すことにより、所望のフィ
ン形状からなる熱交換器用フィン材となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、実施例等を挙げて本発明に
ついて詳細に説明する。

【００１８】まず、脱脂した所要数のアルミニウム板
（ＪＩＳ Ａ 1050、厚さ１００μｍ）の表面に、特公
平３−４８２７３号公報（第９欄１７〜２９行）に記載
の耐蝕親水性皮膜処理剤に準じる耐蝕性処理剤をバーコ
ータによりそれぞれ塗布し、ＰＭＴ（Peak Metal Tempe
rature）２３０℃の温度で１５秒間乾燥させて耐蝕性皮
膜を形成した後、カルボキシメチルセルロース［ダイセ
ル化学工業（株）製：ＣＭＣ1290］１．０重量％と、表
１に示す含有量及び平均分子量からなるポリエチレング
リコール（ＰＥＧ）［日本油脂（株）製：ニッサンポリ
エチレングリコール］とを含有する各種の親水性表面処
理剤を、バーコータによりそれぞれ同じ量塗布した後、
ＰＭＴ１７０〜２４０℃の温度内で２０秒間乾燥させて
膜厚が０．５ｇ／ｍ² の親水性皮膜を形成して、複数の
プレコートフィン材としてアルミニウム板を作製した。
なお、上記表面処理剤には、上記の各必須成分以外に、
アルコール系溶剤（ＩＰＡ，ＥＡ）の他、塗料の防腐・
防かび剤として市販のノニオン系薬剤［大和化学工業
（株）製：アモルデン Ｋ−３］０．０５重量％を含有
させている（但し、界面活性剤は含有させていない）。

【００１９】次に、このようにして得られたアルミニウ
ム板（以下、単に「試験片」という）を用いて、次のよ
うな初期親水性試験、親水持続性試験及び皮膜密着性試
験を行った。

【００２０】「初期親水性試験」は、試験片にプレス油
を塗布しないもの（塗布前）と塗布したもの（塗布後）
に分けて行った。プレス油の塗布は、揮発性プレス油
（出光興産社製：ダフニーパンチオイルＡＦ２Ｃ）を塗
布した後、１８０℃で３分間加熱乾燥させることにより
行った。このプレス油を塗布した前後における水平状態
にした各試験片に、２μｌの純水を滴下し、そのときの
水滴の接触角を接触角計（協和界面化学製：ＣＡ−Ａ
型）により測定した。塗布前の試験片に関する測定結果
を図１に、塗布後の試験片に関する測定結果を図２に示
す。また、得られた測定結果（接触角）について以下の
基準で評価し、そのときの結果を表１に示した。 ◎： １０°未満 ○： １０°以上２０°未満 △： ２０°以上３０°未満 ×： ３０°以上

【００２１】「親水持続性」は、前記した初期親水性試
験の場合と同様に、試験片にプレス油を塗布しないもの
と塗布したものに分けて行った。プレス油の塗布につい
ても同様とした。そして、プレス油を塗布した前後にお
ける各試験片を、純水中に１００時間浸漬した後に室温
にて２４時間放置するという条件で乾燥させてから、初
期親水性試験の場合と同様にして水滴の接触角を測定し
た。塗布前の試験片に関する測定結果を図３に、塗布後
の試験片に関する測定結果を図４に示す。また、得られ
た測定結果（接触角）について以下の基準で評価し、そ
の結果を表１に示した。 ◎： ２０°未満 ○： ２０°以上３０°未満 △： ３０°以上４０°未満 ×： ４０°以上

【００２２】「皮膜密着性試験」は、試験片を乾燥した
状態のもの（乾燥時）と濡れた状態のもの（湿潤時）に
分けて行った。まず、乾燥時の試験は、乾燥した状態に
ある試験片の皮膜表面をキムワイプ（荷重：１００ｇ／
ｃｍ² ）で２０回擦り、そのときの皮膜の剥がれ状態を
調べた。そして、得られた結果（皮膜の密着性）につい
て以下の基準で評価し、それを表１に示した。 ◎： 剥がれない（擦り面積全体に対する皮膜剥離面積
率５％未満） ○： ほとんど剥がれない（剥離面積率５％以上２０％
未満） △： 部分的に剥がれる（剥離面積率２０％以上５０％
未満） ×： 容易に剥がれる（剥離面積率５０％以上）

【００２３】一方、湿潤時の試験は、試験片に純水を滴
下し、その純水で濡れた皮膜表面を指（荷重：１００ｇ
／ｃｍ² ）で２０回擦り、そのときの皮膜の溶解性を調
べた。そして、得られた結果（皮膜の溶解性）について
以下の基準で評価し、それを表１に示した。 ◎： 溶解しない（擦り面積全体に対する皮膜溶解面積
率５％未満） ○： ほとんど溶解しない（溶解面積率５％以上２０％
未満） △： 部分的に溶解する（溶解面積率２０％以上５０％
未満） ×： 容易に溶解する（溶解面積率５０％以上）

【００２４】また、各試験で得られた評価についてさら
に以下の基準で総合評価し、そのときの結果を表１に併
せて示した。 ◎： すべての評価結果が○以上（○又は◎）である場
合 ○： すべての評価結果が△以上（△、○又は◎）であ
る場合 △： すべての評価結果のうち１つの×がある場合 ×： すべての評価結果のうち２つ以上の×がある場合

【００２５】

【表１】

【００２６】表１の結果から、分子量が「３００」及び
「４００」である低分子量のポリエチレングリコール
を、カルボキシメチルセルロースの１〜２倍の割合で含
有させた表面処理剤からなる親水性皮膜を形成した場合
（試験片Ｎｏ．１０，１１，１７，１８，２４，２５）
には、プレス油を塗布したことによる親水性の低下が少
なく、しかも、良好な親水持続性及び皮膜密着性が得ら
れることがわかる。また、親水性については、低分子量
のポリエチレングリコールの含有量を増加させる程、よ
り良好な結果が得られることがわかる。なお、皮膜密着
性については、その含有量を増加させるにつれて次第に
低下する傾向にあることがわかる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱交換器
用プレコートフィン材によれば、良好な親水性皮膜の密
着性が得られ、プレス油を塗布した場合においても優れ
た親水性が確実にかつ持続して得られるようになる。従
って、このような表面処理剤やプレコートフィン材を使
用してアルミニウム材からなる熱交換器用フィン材を製
造した場合には、フィン表面での結露による熱交換性能
の低下がほとんどなく、良好で安定した熱交換が長期に
わたって実現されるフィン材を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 プレス油塗布前における初期親水性試験の測
定結果を示すグラフ図である。

【図２】 プレス油塗布後における初期親水性の測定結
果を示すグラフ図である。

【図３】 プレス油塗布前における親水持続性の測定結
果を示すグラフ図である。

【図４】 プレス油塗布後における親水持続性の測定結
果を示すグラフ図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐蝕性皮膜が形成されたアルミニウム又
   はその合金の表面に、カルボキシメチルセルロース０．
   ５〜３重量％を含有するとともに重量平均分子量が３０
   ０〜４００のポリエチレングリコールを固形分比（カル
   ボキシメチルセルロース／ポリエチレングリコール）で
   ２／１〜１／２となる割合で含有する親水性表面処理剤
   を塗布して１７０〜２４０℃の温度で焼き付けてなる膜
   厚が０．１〜１．０ｇ／ｍ² の親水性皮膜が形成されて
   いることを特徴とする熱交換器用プレコートフィン材。