JP2010197017A - 熱交換器用アルミニウムフィン材及びそれを用いたフィンプレス方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】プレス潤滑油を供給することなく、あるいは通常よりも供給量を低減しても、優れた潤滑性で、工具へのアルミの凝着及び塗膜の堆積を抑制してプレス加工を行うことができ、且つ、プレス加工後に親水性が残存している熱交換器用アルミニウムフィン材を提供すること。
【解決手段】第１塗膜３は、ウレタン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂のうち１種以上からなるベース樹脂にワックスを含有してなり、膜厚が０．２〜２０μｍである。第１塗膜３におけるワックスの含有量はベース樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部である。ワックスは、カルナウバ、ポリエチレン、ナイロン、ポリエステル、フッ素系樹脂、ポリプロピレン、アミノ樹脂、シリコン系樹脂のうち１種以上からなる。第２塗膜４は、親水性樹脂に分子量１０００〜４０００００の水溶性ポリエーテルからなる親水性潤滑剤を含有してなり、膜厚が０．２〜５μｍである。
【選択図】図１
【解決手段】第１塗膜３は、ウレタン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂のうち１種以上からなるベース樹脂にワックスを含有してなり、膜厚が０．２〜２０μｍである。第１塗膜３におけるワックスの含有量はベース樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部である。ワックスは、カルナウバ、ポリエチレン、ナイロン、ポリエステル、フッ素系樹脂、ポリプロピレン、アミノ樹脂、シリコン系樹脂のうち１種以上からなる。第２塗膜４は、親水性樹脂に分子量１０００〜４０００００の水溶性ポリエーテルからなる親水性潤滑剤を含有してなり、膜厚が０．２〜５μｍである。
【選択図】図１
Description
本発明は、プレス潤滑油を供給することなくプレス加工を行うことが可能である熱交換器用アルミニウムフィン材及びそれを用いたフィンプレス方法に関する。
従来から、家庭用エアコン、自動車用エアコン、パッケージエアコン等の空調機器や、冷蔵庫等には、蒸発機又は凝縮機として作動する熱交換器が用いられている。そして、家庭用室内エアコンや業務用パッケージエアコンに、最も一般的に用いられているのが、クロスフィンチューブ熱交換器（プレートフィンチューブ熱交換器）である。このクロスフィンチューブ熱交換器を構成するクロスフィンチューブは、空気側のアルミニウムプレートフィンと冷媒側の伝熱管（銅管）から構成されている。
また、上記アルミニウムプレートフィンは、アルミニウムプレートフィン材の表面に加工油を浸漬塗油あるいはスプレー塗油した後に、打ち抜き、張り出し、絞り、しごき、剪断等が複合された加工（プレス加工）によって、伝熱管を通すためのフィンカラーや表面の熱伝達率を向上させるための表面加工を施すことにより得ることができる。そして、上記アルミニウムプレートフィンは、表面に、予め樹脂、シリカ微粉、水ガラス等を塗装することにより、親水性又は撥水性等の各種機能皮膜を形成させる場合がある。
上記プレス加工の際に、上記アルミニウムプレートフィン材の表面に加工油を塗油しない場合には、打ち抜きパンチ、張り出しパンチ、あるいはしごきパンチの表面にアルミニウムの凝着が生じる。そのため、アルミニウムフィンが所定の形状にならなかったり、フレアー割れ等の成形不具合により、アルミニウムプレートフィンと伝熱管の密着性が低下し、熱交換器の性能が低下するという問題や、金型自体の破損に至る等の致命的な問題が生じる。
上記加工油としては、自己揮発性を有する動粘度１〜３ｃＳｔ程度の低粘度のプレス油を使用することが一般となっている。このような加工油を用いる場合には、プレス加工後に、アルミニウムプレートフィンに伝熱管を通し、伝熱管を拡管してアルミニウムプレートフィンと伝熱管とを固着させて熱交換器とした後、５０〜２００℃の雰囲気に１０分程度さらすことにより上記加工油を蒸発揮散させている。
ところが、使用される加工油中には、例えば親水性を阻害する油性剤等の物質が種々添加されており、これによりアルミニウムフィン材に必要な親水性能の低下が生じる場合がある。また、アルミニウムフィン材に塗装された塗膜樹脂自体を膨潤させて劣化させるものもある。このようなアルミニウムフィン材を使用して熱交換器を作製すると、結露水の流動・排出が阻害されるため、熱交換器性能が低下する。
また、上記加工油は低粘度のため潤滑性に劣り、フィンカラーを加工する場合に、材料破断をきたす場合が多く、また、工具へのアルミ凝着が生じやすいために、金型のメンテナンス頻度も多くなっている。
さらには、熱交換器を加熱して加工油を蒸発揮散させるために乾燥炉を通す必要があり、乾燥炉操業にかかわるＣＯ2排出量の増加や、揮散した油が大気中に放出される等、地球環境に悪影響を与えるという問題がある。
このように、従来使用していたアルミニウムフィン材では、プレス加工の際に低粘度加工油を使用しても、上述の問題が発生する。
さらには、熱交換器を加熱して加工油を蒸発揮散させるために乾燥炉を通す必要があり、乾燥炉操業にかかわるＣＯ2排出量の増加や、揮散した油が大気中に放出される等、地球環境に悪影響を与えるという問題がある。
このように、従来使用していたアルミニウムフィン材では、プレス加工の際に低粘度加工油を使用しても、上述の問題が発生する。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、プレス潤滑油を供給することなく、あるいは通常よりも供給量を低減しても、優れた潤滑性で、工具へのアルミの凝着及び塗膜の堆積を抑制してプレス加工を行うことができ、且つ、プレス加工後に親水性が残存している熱交換器用アルミニウムフィン材を提供しようとするものである。
第１の発明は、アルミニウムよりなる基板と、該基板の表面に形成した第１塗膜と、該第１塗膜の表面に形成した第２塗膜とからなり、
上記第１塗膜は、ベース樹脂にワックスを含有してなると共に、膜厚が０．２〜２０μｍであり、
上記ベース樹脂は、ウレタン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂のうち１種又は２種以上からなり、
上記第１塗膜における上記ワックスの含有量は、上記ベース樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部であり、
上記ワックスは、カルナウバ、ポリエチレン、ナイロン、ポリエステル、フッ素系樹脂、ポリプロピレン、アミノ樹脂、シリコン系樹脂のうち１種又は２種以上からなり、
上記第２塗膜は、親水性樹脂に親水性潤滑剤を含有してなると共に、膜厚が０．２〜５μｍであり、
上記親水性潤滑剤は、分子量１０００〜４０００００の水溶性ポリエーテルからなることを特徴とする熱交換器用アルミニウムフィン材にある（請求項１）。
上記第１塗膜は、ベース樹脂にワックスを含有してなると共に、膜厚が０．２〜２０μｍであり、
上記ベース樹脂は、ウレタン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂のうち１種又は２種以上からなり、
上記第１塗膜における上記ワックスの含有量は、上記ベース樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部であり、
上記ワックスは、カルナウバ、ポリエチレン、ナイロン、ポリエステル、フッ素系樹脂、ポリプロピレン、アミノ樹脂、シリコン系樹脂のうち１種又は２種以上からなり、
上記第２塗膜は、親水性樹脂に親水性潤滑剤を含有してなると共に、膜厚が０．２〜５μｍであり、
上記親水性潤滑剤は、分子量１０００〜４０００００の水溶性ポリエーテルからなることを特徴とする熱交換器用アルミニウムフィン材にある（請求項１）。
第２の発明は、第１の発明の熱交換器用アルミニウムフィン材に対して、フィンプレス油を供給することなく、あるいは通常よりも供給量を低減してフィンプレス加工を行うことを特徴とするフィンプレス方法（請求項９）。
第１の発明の熱交換器用アルミニウムフィン材は、アルミニウムよりなる基板に対して、潤滑性を有する第１塗膜を設け、さらに、該第１塗膜上に潤滑性及び親水性を有する第２塗膜を設けた構造を有している。これにより、プレス潤滑油を供給することなく、あるいは通常よりも供給量を低減しても、優れた潤滑性で、工具へのアルミの凝着及び塗膜の堆積を抑制してプレス加工を行うことができ、且つ、親水性を有する熱交換器用アルミニウムフィンを得ることができる。
なお、プレス潤滑油の通常の供給量とは、フィン付着油量で２．０〜２．５ｇ／ｍ2程度であり、本発明の熱交換器用アルミニウムフィン材を用いる場合には、プレス潤滑油を供給することなく、あるいは、フィン付着油量で０．２ｇ／ｍ2以下程度の使用量でプレス加工を行うことができる。
なお、プレス潤滑油の通常の供給量とは、フィン付着油量で２．０〜２．５ｇ／ｍ2程度であり、本発明の熱交換器用アルミニウムフィン材を用いる場合には、プレス潤滑油を供給することなく、あるいは、フィン付着油量で０．２ｇ／ｍ2以下程度の使用量でプレス加工を行うことができる。
すなわち、上記熱交換器用アルミニウムフィン材に対してプレス加工を行う際には、上記第１塗膜及び上記第２塗膜が摩擦面に入り込むこととなる。そのため、上記第１塗膜及び上記第２塗膜の成分や膜厚を制御することにより、工具と材料破断面との直接接触を防ぐことができる。
また、上記第１塗膜に含有されているワックスにより摩擦面の潤滑性を向上させることができる。
また、上記第１塗膜に含有されているワックスにより摩擦面の潤滑性を向上させることができる。
さらに、上記第２塗膜に含有される上記親水性潤滑剤は、分子量１０００〜４０００００の水溶性ポリエーテルからなる。そして、上記親水性潤滑剤は、第２塗膜を構成する親水性樹脂中に均一に分散するか、その表層近傍に濃縮される。つまり、アルミニウムフィン材の表層に潤滑性の良好な領域が存在することとなり、プレス加工の際の潤滑性をより一層向上させることができる。
このように、上記熱交換器用アルミニウムフィン材は、フィンプレス加工において、パンチ先端がアルミ基板に至る前にこのような潤滑性の良好な上記第１塗膜及び第２塗膜を通過することになり、工具と材料破断面との直接接触を防ぐことができ、また、パンチの表面の潤滑性が良好となって、アルミ基板の加工時にアルミ粉の生成を抑制できるとともに、工具へのアルミの凝着を防ぐことができ、かつ、工具への塗膜堆積を抑制することができる。
また、上記熱交換器用アルミニウムフィン材は、最表面に親水性の第２塗膜を設けているため、プレス加工後に、少なくともプレス加工部分以外の部分において残存している上記第２塗膜中の親水性樹脂によって親水性を確保することができる。なお、上記親水性潤滑剤は、水により容易に除去することができるため、第２塗膜を構成する親水性樹脂の親水性を阻害することがない。
このように、本発明によれば、プレス潤滑油を供給することなく、あるいは通常よりも供給量を低減しても、優れた潤滑性で、工具へのアルミの凝着及び塗膜の堆積を抑制してプレス加工を行うことができ、且つ、プレス加工後に親水性が残存している熱交換器用アルミニウムフィン材を提供することができる。
さらに、本発明の熱交換器用アルミニウムフィン材を用いることにより、プレス油の購入コスト、乾燥コストを削減することができ、また大気中への有機物の排出を削減することができ、環境への影響を低減することができる。
さらに、本発明の熱交換器用アルミニウムフィン材を用いることにより、プレス油の購入コスト、乾燥コストを削減することができ、また大気中への有機物の排出を削減することができ、環境への影響を低減することができる。
第２の発明のフィンプレス方法は、上述の優れた特性を有する第１の発明の熱交換器用アルミニウムフィン材を用いるため、プレス潤滑油を供給することなく、あるいは通常よりも供給量を低減しても、優れた潤滑性で、工具へのアルミの凝着及び塗膜の堆積を抑制してプレス加工を行うことができ、親水性を有する熱交換器用アルミニウムフィンを得ることができる。
また、上記フィンプレス方法は、プレス油を用いることなく、又は低減してプレス加工を行うため、プレス油の購入コスト・乾燥コストを削減することができ、また大気中への有機物の排出を削減することができ環境への影響を低減することができる。
また、上記フィンプレス方法は、プレス油を用いることなく、又は低減してプレス加工を行うため、プレス油の購入コスト・乾燥コストを削減することができ、また大気中への有機物の排出を削減することができ環境への影響を低減することができる。
第１の発明の熱交換器用アルミニウムフィン材は、上述したように、アルミニウムよりなる基板と、該基板の表面に形成した第１塗膜と、該第１塗膜の表面に形成した第２塗膜とからなる。
上記アルミニウムよりなる基板は、純アルミニウムであっても、アルミニウム合金であってもよい。
上記アルミニウムよりなる基板は、純アルミニウムであっても、アルミニウム合金であってもよい。
また、上記第１塗膜は、ベース樹脂にワックスを含有してなると共に、膜厚が０．２〜２０μｍである。
上記第１塗膜の膜厚が０．２μｍ未満である場合には、上述の第１塗膜による潤滑性を十分に得ることができないという問題がある。一方、上記膜厚が２０μｍを超える場合には、塗膜が脆く剥離しやすくなって金型上に堆積し、プレス加工を阻害するという問題がある。また、塗装時には、塗装ロール等に堆積し生産が困難となる。
上記第１塗膜の膜厚が０．２μｍ未満である場合には、上述の第１塗膜による潤滑性を十分に得ることができないという問題がある。一方、上記膜厚が２０μｍを超える場合には、塗膜が脆く剥離しやすくなって金型上に堆積し、プレス加工を阻害するという問題がある。また、塗装時には、塗装ロール等に堆積し生産が困難となる。
また、上記第１塗膜に含有されるワックスは、上述したように、カルナウバ、ポリエチレン、ナイロン、ポリエステル、フッ素系樹脂、ポリプロピレン、アミノ樹脂、シリコン系樹脂のうち１種を単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
また、上記ベース樹脂は、ウレタン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂のうち１種又は２種以上からなる。
これらのベース樹脂を構成する樹脂は、第２塗膜との密着性が良好であるという性質を有しているため、ベース樹脂として適している。
これらのベース樹脂を構成する樹脂は、第２塗膜との密着性が良好であるという性質を有しているため、ベース樹脂として適している。
上記第１塗膜における上記ワックスの含有量は、上記ベース樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部である。
上記ワックスの含有量が上記ベース樹脂１００重量部に対して０．１重量部未満である場合には、上記第１塗膜が、十分な潤滑性を有することができないという問題がある。一方、上記ワックスの含有量が上記ベース樹脂１００重量部に対して１０重量部を超える場合には、第２塗膜との密着性を阻害し、金型上に塗膜が堆積するという問題や、塗装時には塗装ロール等に堆積し、生産が困難になるという問題がある。
上記ワックスの含有量が上記ベース樹脂１００重量部に対して０．１重量部未満である場合には、上記第１塗膜が、十分な潤滑性を有することができないという問題がある。一方、上記ワックスの含有量が上記ベース樹脂１００重量部に対して１０重量部を超える場合には、第２塗膜との密着性を阻害し、金型上に塗膜が堆積するという問題や、塗装時には塗装ロール等に堆積し、生産が困難になるという問題がある。
また、上記第２塗膜は、親水性樹脂に親水性潤滑剤を含有してなる。
また、上記第２塗膜を構成する親水性樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂、セルロース樹脂等が挙げられる。
また、上記第２塗膜を構成する親水性樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂、セルロース樹脂等が挙げられる。
また、上記第２塗膜の親水性樹脂は、水酸基、カルボキシル基、エステル基、エーテル基のうち１種又は２種以上を含む有機樹脂を含有することが好ましい（請求項４）。
この場合は、親水性が良好であり、熱交換器性能の低下を抑制することができる。
また、上記有機樹脂を含有する際には、有機樹脂のみを含有してもよいし、上記有機樹脂に界面活性剤等を添加したものを含有してもよい。
この場合は、親水性が良好であり、熱交換器性能の低下を抑制することができる。
また、上記有機樹脂を含有する際には、有機樹脂のみを含有してもよいし、上記有機樹脂に界面活性剤等を添加したものを含有してもよい。
また、上記親水性潤滑剤は、分子量１０００〜４０００００の水溶性ポリエーテルからなる。
上記親水性潤滑剤を構成する水溶性ポリエーテルの分子量が１０００未満の場合には、プレス加工の際に塗膜粉が金型表面に堆積するおそれや、潤滑塗膜の融点が低くなり塗装後の材料同士の潤滑塗膜が融着しやすくなり、塗装後の材料同士がくっつき作業性が低下するおそれがある。一方、上記水溶性ポリエーテルの分子量が４０００００を超える場合には、コストが上がる恐れや、取り扱いや量産性に問題が生じるおそれがある。
上記親水性潤滑剤を構成する水溶性ポリエーテルの分子量が１０００未満の場合には、プレス加工の際に塗膜粉が金型表面に堆積するおそれや、潤滑塗膜の融点が低くなり塗装後の材料同士の潤滑塗膜が融着しやすくなり、塗装後の材料同士がくっつき作業性が低下するおそれがある。一方、上記水溶性ポリエーテルの分子量が４０００００を超える場合には、コストが上がる恐れや、取り扱いや量産性に問題が生じるおそれがある。
上記水溶性ポリエーテルは、例えば、アルキレンオキサイドを重合させ、水酸基をアルキル基、アルケニル基、アルキニル基等で置換することにより得ることができる。
上記ポリエーテルを構成するアルキレンオキサイドとしては、具体的には、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、１，２−エポキシブタン（β−ブチレンオキサイド）、１，２−エポキシ−１−メチルプロパン、１，２−エポキシヘプタン等が挙げられる。
また、上記アルキレンオキサイド等の重合形態は特に限定されず、１種類のアルキレンオキサイドの単独重合、２種類以上のアルキレンオキサイド等のランダム共重合、ブロック共重合、ランダム／ブロック共重合等であってよい。
上記ポリエーテルを構成するアルキレンオキサイドとしては、具体的には、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、１，２−エポキシブタン（β−ブチレンオキサイド）、１，２−エポキシ−１−メチルプロパン、１，２−エポキシヘプタン等が挙げられる。
また、上記アルキレンオキサイド等の重合形態は特に限定されず、１種類のアルキレンオキサイドの単独重合、２種類以上のアルキレンオキサイド等のランダム共重合、ブロック共重合、ランダム／ブロック共重合等であってよい。
また、上記水溶性ポリエーテルは、ポリアルキレングリコール、ポリアルキレングリコールアルキルエーテル、ポリアルキレングリコールアリールエーテル、脂肪族ポリアルキレングリコールエステル、脂肪族ポリアルキレングリコールソルビタンエステルの１種又は２種以上よりなるポリエーテル、及び上記ポリエーテルのうち１種又は２種以上のウレタン結合による重合物から選ばれる１種又は２種以上であることが好ましい（請求項７）。
上記ポリエーテルのウレタン結合による重合物は、ポリアルキレングリコール、ポリアルキレングリコールアルキルエーテル、ポリアルキレングリコールアリールエーテル、脂肪族ポリアルキレングリコールエステル、脂肪族ポリアルキレングリコールソルビタンエステルのうち１種又は２種以上を、イソシアネートを用いて反応させることにより得ることができる。
また、上記親水性潤滑剤は、上記親水性樹脂１００重量部に対して、１０〜２００重量部含有していることが好ましい。上記親水性潤滑剤の含有量が上記親水性樹脂１００重量部に対して１０重量部未満の場合には、潤滑性が不十分となって金型へのアルミ粉の凝着が起こりやすくなるおそれがある。一方、上記親水性潤滑剤の含有量が、上記親水性樹脂１００重量部に対して２００重量部を超える場合は、塗膜の堆積が起こりやすくなるおそれがある。
また、上記第２塗膜は、膜厚が０．２〜５μｍである。
上記第２塗膜の膜厚が０．２μｍ未満である場合には、上記第２塗膜による親水性を十分に得ることができないという問題がある。一方、上記第２塗膜の膜厚が５μｍを超える場合には、塗膜が脆く剥離しやすくなって金型上に堆積し、プレス加工を阻害するという問題がある。また、塗装時には、塗装ロール等に堆積し生産が困難となる。
上記第２塗膜の膜厚が０．２μｍ未満である場合には、上記第２塗膜による親水性を十分に得ることができないという問題がある。一方、上記第２塗膜の膜厚が５μｍを超える場合には、塗膜が脆く剥離しやすくなって金型上に堆積し、プレス加工を阻害するという問題がある。また、塗装時には、塗装ロール等に堆積し生産が困難となる。
また、上記第１塗膜及び第２塗膜は、例えば、ロールコーター法、バーコーター法等により塗料を表面に塗布し、その後、加熱処理を施すことにより形成することができる。
また、上記第２塗膜にもワックスを含有させてもよい。この場合には、プレス加工時の潤滑性をより向上させることができ、高強度の材料や高温雰囲気等のさらに摩擦条件が厳しい状態であっても、プレス油を供給することなく、フィンプレス加工を行うことができる。
第２塗膜にワックスを含有させる場合には、上記第２塗膜の親水性が低下しないように、ワックスとして、フッ素樹脂あるいはポリエチレンを採用することが好ましい。
第２塗膜にワックスを含有させる場合には、上記第２塗膜の親水性が低下しないように、ワックスとして、フッ素樹脂あるいはポリエチレンを採用することが好ましい。
また、上記熱交換器用アルミニウムフィン材において、上記第２塗膜の親水性樹脂は、フッ素系樹脂、ポリエチレン樹脂のうち１種または２種以上を含有することが好ましい（請求項２）。
この場合には、プレス加工時の潤滑性を向上させることができる。
この場合には、プレス加工時の潤滑性を向上させることができる。
また、上記第２塗膜は、粒径（平均粒径）が、０．１〜３０μｍである樹脂ビーズを、上記親水性樹脂１００重量部に対して０．１〜２０重量部含有していることが好ましい（請求項３）。
この場合には、プレス加工を行う際に、アルミニウムフィン材と工具との摩擦面において、摩擦抵抗を減少させ、しごき加工性、張り出し加工性を向上させることができる。
この場合には、プレス加工を行う際に、アルミニウムフィン材と工具との摩擦面において、摩擦抵抗を減少させ、しごき加工性、張り出し加工性を向上させることができる。
上記樹脂ビーズの粒径が０．１μｍ未満の場合は、細かすぎて摩擦面での上記効果が現れない。一方、上記粒径が３０μｍを越える場合には、摩擦面での脱落が多くなったり、金型とのこすれによって脱落し、結果的に潤滑性の効果が失われるおそれがあるほか、各箇所に堆積し、あらゆるところに悪影響を及ぼすおそれがある。
また、上記樹脂ビーズの含有量が、上記親水性樹脂１００重量部に対して０．１重量部未満の場合には、上記効果を十分に得ることができない。一方、上記樹脂ビーズの含有量が親水性樹脂１００重量部に対して２０重量部を超える場合には、塗膜からの脱落が多くなり、塗膜粉が金型表面に堆積するおそれや、パンチを破損させるおそれや、コストが上がるおそれがある。
また、上記第２塗膜は、さらに、ケイ酸塩及び／又はコロイダルシリカを含有することが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記親水性皮膜に、さらに、優れた親水性を付与することができる。
この場合には、上記親水性皮膜に、さらに、優れた親水性を付与することができる。
また、上記第２塗膜は、さらに、１価以上のアルコールのアルキレンオキサイド付加物、１価以上のアルコールのアルキレンオキサイド付加物のハイドロカルビルエーテル、１価以上のアルコールのアルキレンオキサイド付加物の脂肪酸エステル、カルボン酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルリン酸塩、脂肪酸アルカノールアミドのうち１種又は２種以上からなる油性剤を含有していることが好ましい（請求項６）。
上記第２塗膜に油性剤を含有させることにより、プレス工具への金属粉の凝着を抑制することができる。
上記第２塗膜に油性剤を含有させることにより、プレス工具への金属粉の凝着を抑制することができる。
また、上記基板の表面には、化成皮膜あるいは耐食性樹脂皮膜よりなる下地層が形成されていることが好ましい（請求項８）。
上記化成皮膜よりなる下地層が形成されている場合には、アルミニウム板と第１塗膜との密着性を効果的に向上させることができる。また、優れた耐食性が実現されて、水、塩素化合物等の腐食性物質がアルミニウム板の表面に浸透した際に惹起される塗膜下腐食が抑制され、塗膜割れや塗膜剥離の防止を図ることができる。
上記化成皮膜よりなる下地層が形成されている場合には、アルミニウム板と第１塗膜との密着性を効果的に向上させることができる。また、優れた耐食性が実現されて、水、塩素化合物等の腐食性物質がアルミニウム板の表面に浸透した際に惹起される塗膜下腐食が抑制され、塗膜割れや塗膜剥離の防止を図ることができる。
また、上記化成皮膜としては、リン酸クロメート、クロム酸クロメート等のクロメート処理、クロム化合物以外のリン酸チタンやリン酸ジルコニウム、リン酸モリブデン、リン酸亜鉛、酸化ジルコニウム等によるノンクロメート処理等の化学皮膜処理、いわゆる化成処理により得られる皮膜が採用される。
なお、上記クロメート処理やノンクロメート処理等の化成処理方法には、反応型及び塗布型があるが、本発明においてはいずれの手法が採用されても何ら差し支えない。
なお、上記クロメート処理やノンクロメート処理等の化成処理方法には、反応型及び塗布型があるが、本発明においてはいずれの手法が採用されても何ら差し支えない。
上記耐食性樹脂皮膜からなる下地層が設けられる場合には、優れた耐食性が実現されて、水、塩素化合物等の腐食性物質がアルミニウムフィン材の表面に浸透した際に惹起される塗膜下腐食が抑制され、塗膜割れや、塗膜剥離の防止を図ることができる。
また、上記耐食性樹脂皮膜としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂等よりなる皮膜が挙げられる。
また、上記耐食性樹脂皮膜としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂等よりなる皮膜が挙げられる。
（実施例１）
本例は、本発明の熱交換器用アルミニウムフィン材にかかる実施例について図１、及び図２を用いて説明する。
本例では、本発明にかかる実施例として、表１、２に示す熱交換器用アルミニウムフィン材（試料ｅ１〜試料ｅ４３）を作製し、また、本発明にかかる比較例として、表３に示す熱交換器用アルミニウムフィン材（試料ｃ１〜試料ｃ８）を作製した。
図１は、試料ｅ１〜試料ｅ３２、試料ｅ４３、及び試料ｃ１〜試料ｃ８の構成を示す図である。
図２は、試料ｅ３３〜試料ｅ４２の構成を示す図である。
本例は、本発明の熱交換器用アルミニウムフィン材にかかる実施例について図１、及び図２を用いて説明する。
本例では、本発明にかかる実施例として、表１、２に示す熱交換器用アルミニウムフィン材（試料ｅ１〜試料ｅ４３）を作製し、また、本発明にかかる比較例として、表３に示す熱交換器用アルミニウムフィン材（試料ｃ１〜試料ｃ８）を作製した。
図１は、試料ｅ１〜試料ｅ３２、試料ｅ４３、及び試料ｃ１〜試料ｃ８の構成を示す図である。
図２は、試料ｅ３３〜試料ｅ４２の構成を示す図である。
図１、２に示すように、本例の熱交換器用アルミニウムフィン材１（試料ｅ１〜試料ｅ４３）は、アルミニウムよりなる基板２に対して、少なくとも、第１塗膜３と、該第１塗膜３の表面に形成した第２塗膜４と形成している。
以下、これを詳説する。
以下、これを詳説する。
まず、上記基板２として、Ａ１０５０−Ｈ２６、厚さ０．１００ｍｍのアルミニウム板を用意した。
また、上記第１塗膜３、及び第２塗膜４を形成する下記の材料を用意した。
また、上記第１塗膜３、及び第２塗膜４を形成する下記の材料を用意した。
（第１塗膜）
第１塗膜を構成するベース樹脂として、以下のＡ１〜Ａ４を準備した。
Ａ１：ウレタン樹脂、
Ａ２：エポキシ樹脂、
Ａ３：ポリエステル樹脂、
Ａ４：フェノール樹脂。
第１塗膜を構成するワックスとして、以下のＢ１〜Ｂ８を準備した。
Ｂ１：カルナウバ、
Ｂ２：ポリエチレン、
Ｂ３：ナイロン、
Ｂ４：ポリエステル、
Ｂ５：フッ素、
Ｂ６：ポリプロピレン、
Ｂ７：アミノ樹脂、
Ｂ８：シリコン樹脂。
第１塗膜を構成するベース樹脂として、以下のＡ１〜Ａ４を準備した。
Ａ１：ウレタン樹脂、
Ａ２：エポキシ樹脂、
Ａ３：ポリエステル樹脂、
Ａ４：フェノール樹脂。
第１塗膜を構成するワックスとして、以下のＢ１〜Ｂ８を準備した。
Ｂ１：カルナウバ、
Ｂ２：ポリエチレン、
Ｂ３：ナイロン、
Ｂ４：ポリエステル、
Ｂ５：フッ素、
Ｂ６：ポリプロピレン、
Ｂ７：アミノ樹脂、
Ｂ８：シリコン樹脂。
（第２塗膜）
第２塗膜を構成する親水性塗料として、以下のＣ１〜Ｃ７を準備した。
Ｃ１：水ガラス系親水性塗料、
アルカリケイ酸塩（ＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏ＝３：５）１０重量部、ヒドロキシエチルアクリレート−アクリル酸共重合体２重量部、炭酸アンモニウムジルコニウム塩０．５重量部。
Ｃ２：樹脂系親水性塗料＋シリカ系親水性塗料、
アクリル樹脂７０重量部、メラミン樹脂１５重量部、ポリオキシエチレンンアルキルフェニルエーテル（界面活性剤）１０重量部、コロイダルシリカ５重量部。
Ｃ３：樹脂系親水性塗料、
ヒドロキシエチルセルロース（水溶性セルロース樹脂）１０重量部、アクリル酸−アクリルアミド共重合体（水溶性アクリル樹脂）１０重量部。
Ｃ４：樹脂系親水性塗料、
２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸２０重量部、メタクリル酸６０重量部、メタクリル酸メチル１５重量部、ジメチルアミノエチルメタクリレート５重量部。
Ｃ５：樹脂系親水性塗料、
カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩２５重量部、カルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩５０重量部、Ｎ−メチロールアクリルアミド２５重量部、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム（界面活性剤）５重量部。
Ｃ６：樹脂系親水性塗料、
ポリビニールアルコール５０重量部、カルボキシメチルセルロース５０重量部、ジルコニウムキレート化合物５重量部、ジアルキルスルホこはく酸エステル塩（界面活性剤）５重量部。
Ｃ７：樹脂系親水性塗料、
ポリビニルアルコール５０重量部、アクリル酸５０重量部。
上記Ｃ１〜Ｃ７のいずれの親水性塗料も、水酸基、カルボキシル基、エステル基もしくはエーテル基のいずれかを含む有機樹脂を含有しているものである。
また、上記Ｃ１、Ｃ２は、ケイ酸塩もしくはコロイダルシリカのいずれかを含有しているものである。
また、第２塗膜に含有させる親水性潤滑剤として、以下のＤ１及びＤ２を準備した。
Ｄ１：ポリエチレングリコール、
Ｄ２：ポリエチレンオキサイドとエチレンオキサイドの誘導体。
また、第２塗膜に含有させる樹脂ビーズ４１として、以下のＥ１及びＥ２を準備した。
Ｅ１：フッ素系、
Ｅ２：ポリエチレン。
また、第２塗膜に含有させる油性剤として、以下のＦ１を準備した。
Ｆ１：アルカンスルホン酸塩。
第２塗膜を構成する親水性塗料として、以下のＣ１〜Ｃ７を準備した。
Ｃ１：水ガラス系親水性塗料、
アルカリケイ酸塩（ＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏ＝３：５）１０重量部、ヒドロキシエチルアクリレート−アクリル酸共重合体２重量部、炭酸アンモニウムジルコニウム塩０．５重量部。
Ｃ２：樹脂系親水性塗料＋シリカ系親水性塗料、
アクリル樹脂７０重量部、メラミン樹脂１５重量部、ポリオキシエチレンンアルキルフェニルエーテル（界面活性剤）１０重量部、コロイダルシリカ５重量部。
Ｃ３：樹脂系親水性塗料、
ヒドロキシエチルセルロース（水溶性セルロース樹脂）１０重量部、アクリル酸−アクリルアミド共重合体（水溶性アクリル樹脂）１０重量部。
Ｃ４：樹脂系親水性塗料、
２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸２０重量部、メタクリル酸６０重量部、メタクリル酸メチル１５重量部、ジメチルアミノエチルメタクリレート５重量部。
Ｃ５：樹脂系親水性塗料、
カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩２５重量部、カルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩５０重量部、Ｎ−メチロールアクリルアミド２５重量部、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム（界面活性剤）５重量部。
Ｃ６：樹脂系親水性塗料、
ポリビニールアルコール５０重量部、カルボキシメチルセルロース５０重量部、ジルコニウムキレート化合物５重量部、ジアルキルスルホこはく酸エステル塩（界面活性剤）５重量部。
Ｃ７：樹脂系親水性塗料、
ポリビニルアルコール５０重量部、アクリル酸５０重量部。
上記Ｃ１〜Ｃ７のいずれの親水性塗料も、水酸基、カルボキシル基、エステル基もしくはエーテル基のいずれかを含む有機樹脂を含有しているものである。
また、上記Ｃ１、Ｃ２は、ケイ酸塩もしくはコロイダルシリカのいずれかを含有しているものである。
また、第２塗膜に含有させる親水性潤滑剤として、以下のＤ１及びＤ２を準備した。
Ｄ１：ポリエチレングリコール、
Ｄ２：ポリエチレンオキサイドとエチレンオキサイドの誘導体。
また、第２塗膜に含有させる樹脂ビーズ４１として、以下のＥ１及びＥ２を準備した。
Ｅ１：フッ素系、
Ｅ２：ポリエチレン。
また、第２塗膜に含有させる油性剤として、以下のＦ１を準備した。
Ｆ１：アルカンスルホン酸塩。
次に、上記熱交換器用アルミニウムフィン材（試料ｅ１〜試料ｅ４３、及び試料ｃ１〜試料ｃ８）の作製方法について説明する。
まず、上記基板２に対して、市販の弱アルカリ系脱脂剤にて、脱脂処理を行い、次いで、クロム酸、リン酸、フッ化水素酸よりなる液でリン酸、フッ化水素酸よりなる液でリン酸クロメートを主体とする化成皮膜よりなる下地層５を形成させた。化成皮膜中のクロム量は２０ｍｇ／ｍ2であった。
まず、上記基板２に対して、市販の弱アルカリ系脱脂剤にて、脱脂処理を行い、次いで、クロム酸、リン酸、フッ化水素酸よりなる液でリン酸、フッ化水素酸よりなる液でリン酸クロメートを主体とする化成皮膜よりなる下地層５を形成させた。化成皮膜中のクロム量は２０ｍｇ／ｍ2であった。
次に、基板２に対して、上記第１塗膜用のベース樹脂とワックスとを、表１〜３に示す種類及び含有量で組み合わせて混合した塗料組成物をロールコーターを用いて塗装し、その後、２００℃×２０秒間の加熱処理を行うことにより、焼き付け、硬化を行い、表１〜３に示す膜厚を有する第１塗膜３を形成した。
その後、上記第１塗膜３の表面に、上記第２塗膜用の親水性樹脂、上記親水性潤滑剤、上記油性剤、及び上記樹脂ビーズ４１を、表１〜表３に示す種類及び含有量で組み合わせて混合した塗料組成物をロールコーター法により塗布し、その後、１２０℃×３０秒間の加熱処理を施して、表１〜３に示す膜厚を有する第２塗膜４を形成した。なお、表に示す第２塗膜の膜厚は、図１及び図２に示すように、樹脂ビーズ４１が存在しない親水性樹脂及び親水性潤滑剤のみからなる部分の膜厚Ｗである。
なお、表１〜表３において、ワックスの含有量は、ベース樹脂の含有量を１００重量部としたときの含有量（重量部）であり、親水性潤滑剤、樹脂ビーズ、油性剤の含有量は、親水性樹脂の含有量を１００重量部としたときの含有量（重量部％）である。
表１〜表３より知られるごとく、実施例としての試料ｅ１〜ｅ４３は、上記第１塗膜３は、ベース樹脂にワックスを含有してなると共に、膜厚が０．２〜２０μｍである。上記ベース樹脂は、ウレタン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂のうち１種又は２種以上からなる。上記第１塗膜３における上記ワックスの含有量は、上記ベース樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部であり、上記ワックスは、カルナウバ、ポリエチレン、ナイロン、ポリエステル、フッ素系樹脂、ポリプロピレン、アミノ樹脂、シリコン系樹脂のうち１種又は２種以上からなる。また、上記第２塗膜４は、親水性樹脂に親水性潤滑剤を含有してなると共に、膜厚が０．２〜５μｍであり、上記親水性潤滑剤は、分子量１０００〜４０００００の水溶性ポリエーテルからなることがわかる。
次に、得られた熱交換器用アルミニウムフィン材１（試料ｅ１〜ｅ４３、及び試料ｃ１〜試料ｃ８）について、プレス油を用いることなくプレス加工を行った際の、工具へのアルミの凝着性、塗膜堆積の評価を行った。
まず、上記アルミニウムフィン材１に対して、９．５２ｍｍφのドローレス金型（日高製機社製）を用いて、プレス加工を施した。プレス加工の条件を表４に示す。なお、加工速度は２５０ｓｐｍ、評価ショット数は２００００ショットとした。
まず、上記アルミニウムフィン材１に対して、９．５２ｍｍφのドローレス金型（日高製機社製）を用いて、プレス加工を施した。プレス加工の条件を表４に示す。なお、加工速度は２５０ｓｐｍ、評価ショット数は２００００ショットとした。
＜凝着性＞
凝着性は、プレス加工を２００００ショット行った後の、ピアスパンチ表面、及び第２アイアニングパンチ表面におけるアルミ付着量を指標とした。
プレス加工後のピアスパンチ及び第２アイアニングパンチそれぞれ２０個を、７０℃の苛性ソーダ中に１分間浸漬し凝着しているアルミを溶解する。その溶液を王水を混合させて酸性にし、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法にて分析し、アルミ凝着量を定量した。
残渣重量が０．２ｍｇ以下の場合を評価◎とし、０．２ｍｇ超え０．５ｍｇ以下の場合を評価○、０．５ｍｇを超える場合を評価×とし、評価が◎、○の場合を凝着性合格、評価が×の場合を凝着性不合格とした。結果を表５に示す。
凝着性は、プレス加工を２００００ショット行った後の、ピアスパンチ表面、及び第２アイアニングパンチ表面におけるアルミ付着量を指標とした。
プレス加工後のピアスパンチ及び第２アイアニングパンチそれぞれ２０個を、７０℃の苛性ソーダ中に１分間浸漬し凝着しているアルミを溶解する。その溶液を王水を混合させて酸性にし、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法にて分析し、アルミ凝着量を定量した。
残渣重量が０．２ｍｇ以下の場合を評価◎とし、０．２ｍｇ超え０．５ｍｇ以下の場合を評価○、０．５ｍｇを超える場合を評価×とし、評価が◎、○の場合を凝着性合格、評価が×の場合を凝着性不合格とした。結果を表５に示す。
＜塗膜堆積＞
塗膜堆積は、プレス加工を２００００ショット行った後に、金型表面を目視にて観察し、塗膜粉の堆積が確認されない場合を合格（評価○）とし、塗膜粉の堆積が認められた場合を不合格（評価×）とした。結果を表５に示す。
塗膜堆積は、プレス加工を２００００ショット行った後に、金型表面を目視にて観察し、塗膜粉の堆積が確認されない場合を合格（評価○）とし、塗膜粉の堆積が認められた場合を不合格（評価×）とした。結果を表５に示す。
表５より知られるごとく、実施例としての試料ｅ１〜試料ｅ４３は、凝着性、塗膜堆積のいずれの項目においても良好な結果を示した。
さらに、第２塗膜が油性剤を含有している試料ｅ８〜試料ｅ１０は、特に優れた凝着性を示すことがわかる。
また、第２塗膜に適正な粒径及び含有量の樹脂ビーズを含有している試料ｅ３３〜試料ｅ３８は、特に優れた凝着性を示すことがわかる。
また、プレス加工後、プレス加工部分以外の部分が親水性を有していることを確認した。
これにより、本例によれば、プレス潤滑油を供給することなく、あるいは通常よりも供給量を低減しても、優れた潤滑性で、工具へのアルミの凝着及び塗膜の堆積を抑制してプレス加工を行うことができ、且つ、プレス加工後に親水性が残存している熱交換器用アルミニウムフィン材を提供できることがわかる。
さらに、第２塗膜が油性剤を含有している試料ｅ８〜試料ｅ１０は、特に優れた凝着性を示すことがわかる。
また、第２塗膜に適正な粒径及び含有量の樹脂ビーズを含有している試料ｅ３３〜試料ｅ３８は、特に優れた凝着性を示すことがわかる。
また、プレス加工後、プレス加工部分以外の部分が親水性を有していることを確認した。
これにより、本例によれば、プレス潤滑油を供給することなく、あるいは通常よりも供給量を低減しても、優れた潤滑性で、工具へのアルミの凝着及び塗膜の堆積を抑制してプレス加工を行うことができ、且つ、プレス加工後に親水性が残存している熱交換器用アルミニウムフィン材を提供できることがわかる。
また、表５より知られるごとく、比較例としての試料ｃ１は、第１塗膜の膜厚が本発明の下限を下回るため、潤滑性を十分に得ることができず、凝着性が不合格であった。
また、比較例としての試料ｃ２は、第１塗膜の膜厚が本発明の上限を上回り、塗膜が脆く剥離しやすくなるため、凝着性及び塗膜堆積が不合格であった。
また、比較例としての試料ｃ２は、第１塗膜の膜厚が本発明の上限を上回り、塗膜が脆く剥離しやすくなるため、凝着性及び塗膜堆積が不合格であった。
また、比較例としての試料ｃ３は、第１塗膜のワックスの含有量が本発明の下限を下回るため、十分な潤滑性を得ることができず、凝着性が不合格であった。
また、比較例としての試料ｃ４は、第１塗膜のワックスの含有量が本発明の上限を上回り、第２塗膜との密着性が悪く、塗膜堆積が不合格であった。
また、比較例としての試料ｃ４は、第１塗膜のワックスの含有量が本発明の上限を上回り、第２塗膜との密着性が悪く、塗膜堆積が不合格であった。
また、比較例としての試料ｃ５は、第２塗膜の膜厚が本発明の下限を下回るため、十分な親水性を得ることができないことに加え、アルミニウムフィン材と工具との接触を防ぐことができず、凝着性が不合格であった。
また、比較例としての試料ｃ６は、第２塗膜の膜厚が本発明の上限を上回り、塗膜が脆く剥離しやすくなり、塗膜堆積が不合格であった。
また、比較例としての試料ｃ６は、第２塗膜の膜厚が本発明の上限を上回り、塗膜が脆く剥離しやすくなり、塗膜堆積が不合格であった。
また、比較例としての試料ｃ７は、第２塗膜に含有する水溶性ポリエーテルの分子量が本発明の下限を下回るため、塗膜堆積が不合格であった。
また、比較例としての試料ｃ８は、第２塗膜に水溶性ポリエーテルを含有しないため、十分な潤滑性を得ることができず、凝着性が不合格であった。
また、比較例としての試料ｃ８は、第２塗膜に水溶性ポリエーテルを含有しないため、十分な潤滑性を得ることができず、凝着性が不合格であった。
１ 熱交換器用アルミニウムフィン材
２ 基板
３ 第１塗膜
４ 第２塗膜
２ 基板
３ 第１塗膜
４ 第２塗膜
Claims (9)
- アルミニウムよりなる基板と、該基板の表面に形成した第１塗膜と、該第１塗膜の表面に形成した第２塗膜とからなり、
上記第１塗膜は、ベース樹脂にワックスを含有してなると共に、膜厚が０．２〜２０μｍであり、
上記ベース樹脂は、ウレタン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂のうち１種又は２種以上からなり、
上記第１塗膜における上記ワックスの含有量は、上記ベース樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部であり、
上記ワックスは、カルナウバ、ポリエチレン、ナイロン、ポリエステル、フッ素系樹脂、ポリプロピレン、アミノ樹脂、シリコン系樹脂のうち１種又は２種以上からなり、
上記第２塗膜は、親水性樹脂に親水性潤滑剤を含有してなると共に、膜厚が０．２〜５μｍであり、
上記親水性潤滑剤は、分子量１０００〜４０００００の水溶性ポリエーテルからなることを特徴とする熱交換器用アルミニウムフィン材。 - 請求項１において、上記第２塗膜の親水性樹脂は、フッ素系樹脂、ポリエチレン樹脂のうち１種または２種以上を含有することを特徴とする熱交換器用アルミニウムフィン材。
- 請求項１又は請求項２において、上記第２塗膜は、粒径が、０．１〜３０μｍである樹脂ビーズを、上記親水性樹脂１００重量部に対して０．１〜２０重量部含有していることを特徴とする熱交換器用アルミニウムフィン材。
- 請求項１〜３のいずれか１項において、上記第２塗膜の親水性樹脂は、水酸基、カルボキシル基、エステル基、エーテル基のうち１種又は２種以上を含む有機樹脂を含有することを特徴とする熱交換器用アルミニウムフィン材。
- 請求項１〜４のいずれか１項において、上記第２塗膜は、さらに、ケイ酸塩及び／又はコロイダルシリカを含有することを特徴とする熱交換器用アルミニウムフィン材。
- 請求項１〜５のいずれか１項において、上記第２塗膜は、さらに、１価以上のアルコールのアルキレンオキサイド付加物、１価以上のアルコールのアルキレンオキサイド付加物のハイドロカルビルエーテル、１価以上のアルコールのアルキレンオキサイド付加物の脂肪酸エステル、カルボン酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルリン酸塩、脂肪酸アルカノールアミドのうち１種又は２種以上からなる油性剤を含有していることを特徴とする熱交換器用アルミニウムフィン材。
- 請求項１〜６のいずれか１項において、上記水溶性ポリエーテルは、ポリアルキレングリコール、ポリアルキレングリコールアルキルエーテル、ポリアルキレングリコールアリールエーテル、脂肪族ポリアルキレングリコールエステル、脂肪族ポリアルキレングリコールソルビタンエステルの１種又は２種以上よりなるポリエーテル、及び上記ポリエーテルのうち１種又は２種以上のウレタン結合による重合物から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする熱交換器用アルミニウムフィン材。
- 請求項１〜７のいずれか１項において、上記基板の表面には、化成皮膜あるいは耐食性樹脂皮膜よりなる下地層が形成されていることを特徴とする熱交換器用アルミニウムフィン材。
- 請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱交換器用アルミニウムフィン材に対して、フィンプレス油を供給することなく、あるいは通常よりも供給量を低減してフィンプレス加工を行うことを特徴とするフィンプレス方法。
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