JP2011163714A - 熱交換器用アルミニウムフィン材 - Google Patents

Abstract

【課題】加工性、耐食性に優れるとともに、親水持続性に優れ、それによって着霜した熱交換器の除霜性および再着霜防止性を向上させることができる熱交換器用アルミニウムフィン材を提供する。
【解決手段】熱交換器用アルミニウムフィン材１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基板２と、基板２の表面に形成され、無機酸化物または有機−無機複合化合物からなる耐食性皮膜３ａ、および、疎水性樹脂からなる疎水性塗膜層３ｂの少なくとも一層から構成される下地処理層３と、下地処理層３の表面に形成され、平均粒径が０．１〜１０μｍでありかつ細孔直径が１〜５０ｎｍであるシリカ系多孔体微粒子４ａと水溶性のカルボキシル基含有高分子４ｂの混合物を含む塗膜で構成される親水処理層４とを備え、親水処理層４におけるシリカ系多孔体微粒子４ａの付着量が１０〜１００００ｍｇ／ｍ^２であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器用アルミニウムフィン材に関する。

熱交換器は、ルームエアコン、パッケージエアコン、冷凍ショーケース、冷蔵庫、オイルクーラおよびラジエータ等の様々な分野に用いられている。熱交換器の熱交換率（熱交換効率）の向上策としては、熱交換器用アルミニウムフィンに親水性を付与することが行われている。
これは、熱交換器においては、水蒸気が液化して水になる状態での凝縮運転時に、フィン表面に水滴が付着してフィン間にブリッジが形成されたり、さらには、使用環境によっては、霜が形成されフィン間に目詰まりを起こしたりして、通風抵抗値が上昇し、熱交換効率が低下する。これを解消するために、フィン表面に親水性を付与し、凝縮水を水膜として流下させ、水滴付着や霜形成を抑制しようとするものである。

従来、熱交換器用アルミニウムフィンの親水性を向上させる方法としては、アルミニウムフィン材表面に、各種の下地処理層を設けた後、水ガラスやコロイダルシリカ等の珪酸または珪酸塩を中心とする無機系親水性皮膜を塗布、焼付けにより形成させる方法、ポリエチレングリコール等の親水性樹脂を用いた樹脂系親水性皮膜を塗布、焼付けにより形成させる方法が広く行われている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特公平３−７７４４０号公報（２頁左欄４０行目〜３頁左欄３３行目） 特許第３１９１３０７号公報（段落０００９〜００１５） 特開平９−１４８８８号公報（段落００１０〜００２５）

しかしながら、特許文献１〜３に記載の方法では、フィン材表面の粗面化が不十分であることから、親水性が持続せず低下し、除霜性および再着霜防止性の面で不十分であるという問題がある。具体的には、冬季のエアコン暖房運転時の室外機用熱交換器では、湿度の高い環境下において、フィン材表面の親水性低下によって凝縮水が凍結し、熱交換器全面に霜が形成され、熱交換効率の低下が起こる。そして、暖房運転を停止して除霜運転を行っても、フィン表面から霜が剥がれ落ちない。その結果、除霜運転後に再度暖房運転した際には、フィン表面の凝縮水の保水量が多くなり、再着霜が防止できないという問題がある。また、フィン材においては、熱交換器に用いられるため、加工性および耐食性においても優れたものが要望されている。

そこで、本発明は、加工性、耐食性に優れるとともに、親水持続性に優れ、それによって着霜した熱交換器の除霜性および再着霜防止性を向上させることができる熱交換器用アルミニウムフィン材を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る熱交換器用アルミニウムフィン材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基板と、前記基板の表面に形成され、無機酸化物または有機−無機複合化合物からなる耐食性皮膜、および、疎水性樹脂からなる疎水性塗膜層の少なくとも一層から構成される下地処理層と、前記下地処理層の表面に形成され、平均粒径が０．１〜１０μｍでありかつ細孔直径が１〜５０ｎｍであるシリカ系多孔体微粒子と水溶性のカルボキシル基含有高分子の混合物を含む塗膜で構成される親水処理層とを備え、前記親水処理層における前記シリカ系多孔体微粒子の付着量が１０〜１００００ｍｇ／ｍ^２であることを特徴とする。

前記構成によれば、耐食性皮膜および疎水性塗膜層の少なくとも一層から構成される下地処理層を備えることによって、親水処理層を浸透した凝縮水が基板と接触することが防止されるため、耐食性が向上する。

また、親水処理層を所定の平均粒径および細孔直径のシリカ系多孔体微粒子で構成し、その付着量を規定することによって、親水性を著しく向上することが可能となる。これは、多孔体であることによって比表面積が増加していることと、微粒子であることにより多孔体が露出する割合を高めることの相乗効果に起因している。比表面積が増加することによって水が接触する面積が増え、親水性が向上することになる。その結果、付着した凝縮水が膜厚の薄い水膜となってフィン材表面を流下しやすくなるため、霜が生成しにくくなる。また、このシリカ系多孔体微粒子の中の凝縮水は狭い空間であるため凍結しにくいという特徴も有している。そのため、熱交換器として使用されたときの暖房運転時に伴う着除霜サイクルにおいて、単に親水性が優れていることによって凝縮水を水膜として除去しやすいという特性以外にも、細孔内の凝縮水が凍結しにくいので凍結時の凝縮水の体積増加に伴う塗膜の損傷を抑制できるという特性を有している。この点が従来の親水性処理方法と大きく異なる点であり、着除霜サイクル後においても親水性が劣化しにくくなり、ひいては着霜抑制効果に寄与するものと考えられる。

さらに、親水処理層をカルボキシル基含有高分子の塗膜で構成することによって、シリカ系多孔体微粒子が親水処理層に保持されると共に、下地処理層と親水処理層との密着性が増加する。その結果、シリカ系多孔体微粒子が凝縮水によって流れてしまうことが防止され、親水持続性が向上する。そして、無機系のシリカ系多孔体微粒子はフィン材を成形加工する際に金型に粘着しやすい性質を有するが、カルボキシル基含有高分子によって、シリカ系多孔体微粒子の金型への粘着が防止されるため、加工性が向上する。

本発明に係る熱交換器用アルミニウムフィン材は、前記親水処理層における前記カルボキシル基含有高分子の前記シリカ系多孔体微粒子に対する含有比率が１０〜５０質量％であることを特徴とする。

前記構成によれば、カルボキシル基含有高分子の含有比率を所定範囲とすることによって、下地処理層と親水処理層との密着性がさらに増加するため、親水持続性がさらに向上する。また、密着性増加により、フィン成形加工、特にドローレス加工時において塗膜（親水処理層）剥離が発生しにくくなり、金型内に異物として堆積することもないため、加工性がさらに向上する。

本発明に係る熱交換器用アルミニウムフィン材は、前記親水処理層の表面に、水に溶出する樹脂からなる潤滑処理層をさらに備えることを特徴とする。

前記構成によれば、潤滑処理層を備えることによって、フィン材を成形加工する際に、無機系化合物が主である親水処理層が金型へ粘着することが防止されるため、加工性がさらに向上する。また、潤滑処理層が水に溶出する樹脂からなることによって、フィン材表面に残存する加工油等が凝縮水によって洗い流されるため、加工油等に起因した親水性の低下が防止され、親水持続性がさらに向上する。

本発明に係る熱交換器用アルミニウムフィン材よれば、加工性、耐食性に優れると共に、親水持続性に優れる。
また、フィン材の親水持続性が優れていることで、熱交換器の除霜運転時には霜が剥がれ落ちやすくなるため、熱交換器の除霜性が優れる。それによって、除霜後にはフィン表面の凝縮水の保水量が少なくなるため、再度、暖房運転しても再着霜が発生せず、熱交換器の再着霜防止性が優れる。また、除霜運転を少なくできるため、暖房運転の停止時間、除霜のためのヒーター等の稼働時間を短縮でき、熱交換器の快適性に優れ、コストダウンにも繋がる。

（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る熱交換器用アルミニウムフィン材の構成を示す模式図である。 ドローレス加工の工程を説明する図である。 ドロー加工の工程を説明する図である。

本発明に係る熱交換器用アルミニウムフィン材について、図面を参照して説明する。
図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、熱交換器用アルミニウムフィン材（以下、フィン材と称する場合がある）１は、基板２と、基板２の表面に形成された下地処理層３と、下地処理層３の表面に形成された親水処理層４とを備える。また、親水処理層４の表面に潤滑処理層５をさらに備えてもよい。

本発明において、表面とは片面および両面の両者を意味する。図１（ａ）〜（ｄ）では、基板２の片面に下地処理層３、親水処理層４および潤滑処理層５を形成する場合を記載したが、基板２の両面に下地処理層３、親水処理層４および潤滑処理層５を形成する場合でも、その構成は片面の場合と同じである。以下、各構成について説明する。

（基板）
基板２は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる板材であって、熱伝導性および加工性が優れることから、ＪＩＳ Ｈ４０００規定の１０００系のアルミニウムが好適に用いられ、より好ましくは、合金番号１０５０、１２００のアルミニウムが使用される。なお、基板２は、熱交換器用アルミニウムフィン材１においては、強度、熱伝導性および加工性等を考慮して、板厚０．０８〜０．３ｍｍ程度のものが使用される。また、基板２は、鋳造、熱間圧延、冷間圧延、調質等の公知の方法で所望の厚さの板材に製造される。

（下地処理層）
下地処理層３は、耐食性皮膜３ａおよび疎水性塗膜層３ｂのいずれか一層で構成される。図１（ｃ）に示すように、下地処理層３を耐食性皮膜３ａと疎水性塗膜層３ｂとで構成する場合には、基板２側に耐食性皮膜３ａを形成することが好ましい。

耐食性皮膜３ａは、無機酸化物または有機−無機複合化合物からなる。無機酸化物としては、主成分として、ＣｒまたはＺｒを含むものが好ましく、例えば、リン酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理、クロム酸クロメート処理を行うことにより形成されたものである。しかし、本発明においては、耐食性を奏するものであれば、これに限定されず、例えば、リン酸亜鉛処理、リン酸チタン酸処理を行うことによっても耐食性皮膜３ａを形成することができる。また、有機−無機複合化合物としては、塗布型クロメート処理または塗布型ジルコニウム処理を行なうことにより形成されたもので、アクリル−ジルコニウム複合体等が挙げられる。なお、耐食性皮膜３ａの形成は、例えば、化成処理液を基板２にスプレー等で塗布することによって行われる。

耐食性皮膜３ａは、ＣｒまたはＺｒを１〜１００ｍｇ／ｍ^２の範囲で含有するものが好ましく、また、下地処理層３の膜厚としては、１０〜１０００Åとするのが好ましいが、使用目的等に合わせて適宜変更が可能であることはいうまでもない。この耐食性皮膜３ａの形成により、基板２と親水処理層４との密着性が向上すると共に、基板２への凝縮水の接触が抑制され、フィン材１に耐食性が付与される。

疎水性塗膜層３ｂは、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂およびポリアクリル酸系樹脂のうちの少なくとも１種よりなる疎水性樹脂からなる。このような疎水性塗膜層３ｂの形成により、酸性雰囲気などにおける苛酷な多湿環境においても、親水処理層４を浸透してきた凝縮水が基板２と接触するのを抑制できる。それにより、基板２の腐食（酸化）によるアルミ酸化物の発生が抑制され、フィン材１に耐食性が付与される。なお、疎水性塗膜層３ｂの形成は、例えば、疎水性樹脂の水系溶液を基板２または耐食性皮膜３ａに塗布、焼付けすることによって行われる。

疎水性塗膜層３ｂの膜厚は０．１〜１０μｍであることが好ましい。膜厚が０．１μｍ未満であると、親水処理層４からの凝縮水の浸透を防止できず、フィン材１の耐食性が低下しやすい。また、一般的な熱交換器においては、フィン材１を貫いて構成される伝熱管には銅管が使用されることが多く、疎水性塗膜層３ｂの膜厚が１０μｍを超えると、疎水性塗膜層３ｂによる銅管との接触熱抵抗が大きくなり、伝熱性能が低下してしまうことが推定される。また経済的にも１０μｍを超える膜厚は好ましくない。なお、疎水性塗膜層３ｂのより好ましい膜厚は０．５〜２μｍである。このような膜厚により、フィン材１の耐食性がより一層高くなる。

（親水処理層）
親水処理層４は、シリカ系多孔体微粒子４ａと水溶性のカルボキシル基含有高分子４ｂの混合物を含む塗膜で構成される。この親水処理層４の形成により、フィン材１に親水持続性、加工性が付与される。なお、親水処理層４の形成は、シリカ系多孔体微粒子４ａを水溶性のカルボキシル基含有高分子４ｂの水系溶液に分散させることによって塗料化し、この塗料を、下地処理層３に塗布、焼付けすることによって行われる。また、親水処理層４は、シリカ系多孔体微粒子４ａと水溶性のカルボキシル基含有高分子４ｂの混合物に加えて、塗膜中に塗装性や外観等その他付加的な特性を付与するための薬剤を含有してもよい。塗装性を付与する薬剤としては、アセチレングリコール等の界面活性剤があり、例えば、日信化学工業（株）製のサーフィノール（登録商標）等が挙げられる。その他付加的な特性を付与する薬剤としては、着色して意匠性を付与する顔料があり、例えば、大日精化工業（株）製のアクアファインカラー（ＡＦブルーＥ−２Ｂ）等が挙げられる。

シリカ系多孔体微粒子４ａは、例えば特許第３４１０６３４号に記載された製造方法で製造され、これを各種粉砕機によって粉砕したもので、平均粒径が０．１〜１０μｍでありかつ細孔直径が１〜５０ｎｍである。そして、親水処理層４におけるシリカ系多孔体微粒子４ａの付着量は、１０〜１００００ｍｇ／ｍ^２である。

シリカ系多孔体微粒子としては、純粋なシリカよりなるもの以外にも、シリカにアルミニウム（Ａｌ）、チタニウム（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ガリウム（Ｇａ）、ベリリウム（Ｂｅ）、イットリウム（Ｙ）、スズ（Ｓｎ）、バナジウム（Ｖ）、ホウ素（Ｂ）等が混ざったものを挙げることができる。但し、これらはシリカ系多孔体微粒子を製造するときに不可避的に混入することを主として想定しており、これらを積極的に混合させても特別な効果が得られるものではない。

シリカ系多孔体微粒子４ａの平均粒径、細孔直径および親水処理層４における付着量の数値限定理由は以下のとおりである。

シリカ系多孔体微粒子４ａの平均粒径が１０μｍを超える場合には、塗料化しようとしても塗料中でシリカ系多孔体微粒子４ａが沈降してしまうため、下地処理層３に均一に塗布することができず、実用化できない。また、平均粒径が０．１μｍ未満の場合には、塗料の調製の際に大気中に飛散する。一般論として０．１μｍ未満の粒子は粒子の種類によらず安全性が懸念されるとの議論があるため、実用化できない。また、平均粒径は、前記したように各種粉砕機で粉砕する際に適宜調整される。なお、平均粒径は、シリカ系多孔体微粒子４ａを水系溶媒に分散させた状態で、レーザー回折式粒度分布測定器等で測定した積算体積５０％粒子径とすることができ、光学顕微鏡写真や電子顕微鏡写真等を用いて測定することもできる。

シリカ系多孔体微粒子４ａの細孔直径が１ｎｍ未満の場合には、製造することが技術的に不可能である。また、細孔直径が５０ｎｍを超える場合には、多孔体とは言えないものとなり、十分な効果が得られなくなる。すなわち、優れた親水持続性、除霜性および再着霜防止性が得られない。なお、細孔直径は、細孔径分布曲線における最大ピークを示す細孔直径を意味する。そして、細孔径分布曲線は、窒素等の気体の吸着等温線から、例えばＣｒａｎｓｔｏｎ−Ｉｎｋｌａｙ法、Ｄｏｌｌｉｍｏｒｅ−Ｈｅａｌ法等の計算法を用いて導くことができる。

シリカ系多孔体微粒子４ａの付着量が１０ｍｇ／ｍ^２未満の場合には、親水処理層４が薄膜となり、優れた親水持続性が得られないことから、優れた除霜性および再着霜防止性も得らない。また、付着量が１００００ｍｇ／ｍ^２を超える場合には、親水処理層４が厚膜となり、塗装後の親水処理層４に外観不良（ムラ）が発生し、加工性（工具磨耗性）が劣る。また、付着量は、塗料中に含まれるシリカ系多孔体微粒子４ａの含有量と、下地処理層３に塗布する際の塗布量とによって、適宜調整される。なお、付着量は、蛍光Ｘ線によってＳｉの強度を計測することにより測定する。

シリカ系多孔体微粒子４ａは、所定範囲の細孔直径を有することにより、その細孔内部に凝縮水を取り込む機能を有する。そして、細孔内部は狭い空間であるため、細孔内部に取り込まれた凝縮水は凍結しにくい。そのため、熱交換器として使用されたときの暖房運転時に伴う着除霜サイクルにおいて、親水処理層４は、単にシリカ系多孔体微粒子４ａの親水性によって凝縮水を水膜として除去しやすいという特長以外にも、細孔内部の凝縮水が凍結しにくいため、凍結時の凝縮水の体積増加に伴う親水処理層４の損傷を抑制できるという特長を有している。この点が従来の親水性処理方法と大きく異なる点であり、着除霜サイクル後においても親水処理層４の親水性が劣化しにくくなる。

水溶性のカルボキシル基含有高分子４ｂは、アクリル酸、メタクリル酸およびイタコン酸から選ばれた１種または２種以上のカルボキシル基含有単量体を単独重合または共重合して得られる単独重合体または共重合体、若しくは、これら１種または２種以上のカルボキシル基含有単量体と他の共重合可能な単量体とを共重合して得られる共重合体である。

水溶性のカルボキシル基含有高分子４ｂは、親水処理層４においてシリカ系多孔体微粒子４ａを保持しつつ親水性を損なわないバインダーとして機能し、一定温度、好ましくは２００℃以上の塗布、焼付けによって塗膜を形成する。塗膜形成後は、水に溶出することがなくなるため、親水処理層４と下地処理層３との密着性を確保することができ、例えば、運転中に発生する凝縮水により、シリカ系多孔体微粒子４ａが流れてしまうことが少ない。よって、優れた親水持続性を得ることができる。また、シリカ系多孔体微粒子４ａはカルボキシル基含有高分子４ｂがないと密着性がないので、ドローレス加工時において塗膜剥離が発生して金型内に異物として堆積し、加工不具合となる。

水溶性のカルボキシル基含有高分子４ｂは、シリカ系多孔体微粒子４ａに対して１０質量％〜５０質量％の含有比率であることが好ましい。含有比率が１０質量％未満である場合には、親水処理層４と下地処理層３との密着性が十分であるとはいえず、それほど良好な親水持続性が得られない。また、含有比率が５０質量％を超える場合には、シリカ系多孔体微粒子４ａがカルボキシル基含有高分子４ｂで形成された塗膜に埋没してしまう割合が多くなってしまうため、それほど良好な親水持続性が得られない。なお、カルボキシル基含有高分子４ｂと混合されて形成された塗膜の皮膜量は、シリカ系多孔体微粒子４ａの付着量として１０〜１００００ｍｇ／ｍ^２であることが好ましい。

（潤滑処理層）
潤滑処理層５は、水に溶出する樹脂、例えば、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコールからなり、膜厚０．０５〜１μｍで形成される。この潤滑処理層５の形成は、水に溶出する樹脂の水系溶液を親水処理層４に塗布、焼付けすることによって行われる。

潤滑処理層５は、熱交換器の運転時に、フィン表面に付着する凝縮水に溶出し、フィン表面に残存する成形加工油等を凝縮水によって洗い流すことができる。それによって、成形加工油等に起因する親水持続性の低下が抑制される。また、親水処理層４が無機系化合物で構成されるために、フィン材１を成形加工する際に親水処理層４が金型と粘着したりすることがあるが、潤滑処理層５の形成により、その粘着を抑制することができる。その結果、加工性が向上する。

潤滑処理層５の膜厚が０．０５μｍ未満の場合には、フィン材１の成形加工の際に、親水処理層４の金型への粘着を抑制することができず、優れた加工性（工具磨耗性）が得られにくい。また、膜厚が１μｍを超える場合には、潤滑処理層５自体の吸湿効果により、潤滑処理層５の表面が粘着質となり、フィン材１の成形加工の際に金型に巻きつき（食いついて）、うまく加工することができない。

次に、熱交換器用アルミニウムフィン材の製造方法の一例について説明する。以下では、図１（ｃ）に示された熱交換器用アルミニウムフィン材１の製造方法について説明する。
（１）アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる基板２の表面に、リン酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理等を施すことにより、無機酸化物または有機−無機複合化合物よりなる耐食性皮膜３ａを形成する。ここで、リン酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理等は、基板２に化成処理液をスプレー等により塗布することで行われる。その塗布量としては、ＣｒまたはＺｒ換算で１〜１００ｍｇ／ｍ^２の範囲で塗布するのが好ましく、形成される膜厚としては、１０〜１０００Åとするのが好ましい。また、耐食性皮膜３ａを形成する前に、基板２の表面にアルカリ水溶液をスプレー等して、基板２の表面を予め脱脂するのが好ましい。脱脂により基板２と下地処理層３との密着性が向上する。

（２）形成された耐食性皮膜３ａの表面に、疎水性樹脂の水系溶液を塗布した後、焼付けを行い、疎水性塗膜層３ｂを形成する。塗布方法は、バーコータ、ロールコータ等の従来公知の塗布方法で行い、塗布量は、疎水性塗膜層３ｂの膜厚が０．５〜１０μｍとなるように適宜設定（調製）する。焼付け温度（アルミニウム板の到達温度）は、塗布する疎水性樹脂によって、適宜設定するが、一般的に２００℃〜３００℃の範囲で行う。

（３）形成された疎水性塗膜層３ｂの表面に、平均粒径が０．１〜１０μｍでありかつ細孔直径が１〜５０ｎｍであるシリカ系多孔体微粒子４ａと水溶性のカルボキシル基含有高分子４ｂの混合物からなる水分散液を塗布した後、焼付けを行い、親水処理層４を形成してフィン材１とする。塗布方法は、バーコータ、ロールコータ等の従来公知の塗布方法で行い、塗布量は、親水処理層４におけるシリカ系多孔体微粒子４ａが１０ｍｇ／ｍ^２〜１００００ｍｇ／ｍ^２付着しているように適宜設定（調製）する。焼付け温度（アルミニウム板の到達温度）は、塗布する水分散液によって、適宜設定するが、一般的に２００℃〜３００℃の範囲で行う。

また、図１（ｄ）に示されたフィン材１を製造する際には、前記（１）〜（３）を行った後に、以下の（４）を行う。
（４）形成された親水処理層４の表面に、水に溶出する樹脂（水溶性樹脂）の水系溶液を塗布した後、焼付けを行い、潤滑処理層５を形成する。塗布方法は、バーコータ、ロールコータ等の従来公知の塗布方法で行い、塗布量は、潤滑処理層５の膜厚が０．０５〜１μｍとなるように適宜設定（調製）する。焼付け温度（アルミニウム板の到達温度）は、塗布する水系溶液によって、適宜設定するが、一般に１００℃〜２００℃の範囲で行う。

なお、前記した製造方法で作製されたフィン材を、熱交換器用アルミニウムフィンとして用いる際には、図２、図３に示すように、フィン材１の板厚方向に銅管等からなる伝熱管（図示せず）を通す貫通孔１０ｂを成形加工してフィン１０とする。そして、成形加工方法としては、例えば、ドローレス加工、ドロー加工等が用いられる。

図２に示すように、ドローレス加工は、ドロー加工に比べて少ない工程で伝熱管を通す貫通孔１０ｂを有するカラー部１０ａを成形加工できるもので、ピアスバーリング工程、第１アイアニング工程、第２アイアニング工程、フレアリング工程の４工程でフィン材１にカラー部１０ａ（貫通孔１０ｂ）を成形加工する。

図３に示すように、ドロー加工は、従来から行われている最も一般的な成形加工方法で、第１ドローリング工程、第２ドローリング工程、第３ドローリング工程、第４ドローリング工程、ピアスバーリング工程、フレアリング工程の６工程でフィン材１にカラー部１０ａ（貫通孔１０ｂ）を成形加工する。

さらに、実施例及び比較例を示しながら、本発明を具体的に説明する。

以下の方法により、フィン材を作製した。基板としては、いずれもＪＩＳ Ｈ４０００に規定する合金番号１２００のアルミニウムよりなる板厚０．１ｍｍのアルミニウム板を用いた。

このアルミニウム板の片面に、耐食性皮膜を形成するためのリン酸クロメート処理を行った。化成処理液としては、日本ペイント株式会社製アルサーフ（登録商標）４０１／４５、リン酸、クロム酸を使用した。このときの耐食性皮膜の膜厚は、４００Åとした（蛍光Ｘ線法で測定したＣｒ換算値は２０ｍｇ／ｍ²であった）。

この耐食性皮膜またはアルミニウム板の片面に、疎水性塗膜層（膜厚１．０μｍ）を形成したものも作製した。疎水性塗膜層の形成は、ウレタン系樹脂塗料（東邦化学社製、ウレタン変性樹脂エマルジョン、ハイテック（登録商標）Ｓ−６２５４）を塗布し、焼付けを実施することによって行った。焼付け温度はアルミニウム板の到達温度で１６０℃となるように実施した。このようにして作製した耐食性皮膜と疎水性塗膜層をまとめて下地処理層とした。

この下地処理層の片面に、表１に示す平均粒径および細孔直径のシリカ系多孔体微粒子（富士シリシア株式会社製、サイリシア（登録商標）４２０）と水溶性のカルボキシル基含有高分子の混合物を付着させるための水分散液（塗料）を塗布し、焼付けを実施して、シリカ系多孔体微粒子の付着量が表１である親水処理層を形成し、フィン材とした。焼付け温度はアルミニウム板の到達温度で２００℃となるように実施した。

水溶性のカルボキシル基含有高分子としては、ポリアクリル酸（東亜合成製、ジュリマー（登録商標）ＡＣ−１０Ｓ）、およびポリイタコン酸（日油株式会社製ノンポール（登録商標）ＰＭＡ−５０Ｗ）を用いた。また、カルボキシル基含有高分子の代わりにポリエチレングリコールを使用して親水処理層を形成したもの（試料Ｎｏ．１７）、細孔を有しないシリカ微粒子（日産化学工業（株）製、スノーテックス（登録商標）ＸＬ：粒子径４０〜６０ｎｍ）を使用して親水処理層を形成したもの（試料Ｎｏ．１８）、シリカ系微粒子を使用せず珪酸塩化合物とポリアクリル酸からなる親水処理層（膜厚０．０５μｍ）を塗布、焼付け（焼付け温度はアルミニウム板の到達温度で２００℃）により形成したもの（試料Ｎｏ．１９）も作製した。

なお、シリカ系多孔体微粒子の平均粒径については、光学顕微鏡写真で測定した。また、シリカ系多孔体微粒子の細孔直径については、窒素吸着等温線からＣｒａｎｓｔｏｎ−Ｉｎｋｌｅｙ法により導き出した細孔径分布曲線から算出した最大ピークを示す細孔直径を用いた。さらに、シリカ系多孔体微粒子の付着量は蛍光Ｘ線によるＳｉ強度によって測定した。

さらに、親水処理層の片面に潤滑処理層を形成したフィン材も作製した。潤滑処理層の形成は、親水処理層の片面にポリビニルアルコールの水系溶液を塗布し、焼付けを実施して、表１に示す膜厚の潤滑処理層を形成した。焼付け温度はアルミニウム板の到達温度で２００℃となるように実施した。

なお、表１中の下線は、本発明で規定する要件を満たさないことを示す。

作製したフィン材（試料Ｎｏ．１〜１９）について、以下の方法により、親水持続性、除霜性、再着霜防止性、加工性および耐食性を評価した。その結果を表１に示す。

＜親水性（着除霜サイクル後）＞
親水持続性、除霜性および再着霜防止性については、親水性（着除霜サイクル後）によって評価した。
親水性（着除霜サイクル後）は、−１０℃の冷却されたボックス表面にフィン材を１時間貼り付け、保持してフィン材表面に霜を形成させ、その後、５０℃で１０分間融解する処理を１サイクルとし、フィン材に１５サイクル実施後、純水滴下時の接触角をゴニオメータにて測定することにより評価した。
測定された接触角が１０°以下である場合を非常に好ましい状態（○）、接触角が１０°〜３０°の場合を好ましい状態（△）とし、３０°を超える場合を好ましくない状態（×）とし、（○）および（△）の状態を合格とした。

＜加工性＞
加工性は、フィン材１にドローレス加工（図２参照）およびドロー加工（図３参照）を施してフィン１０を作製し、連続１万ショットを実施後のフィン１０のカラー部１０ａの成形性を目視にて確認することによって評価した。
成形後のフィン１０のカラー部１０ａの内面に焼きつき等の成形不具合が確認されない場合を合格（○）とし、成形不具合が確認される場合を不合格（×）とした。なお、ドローレス加工およびドロー加工の少なくとも一方で合格（○）の場合を、加工性において合格（○）とした、

＜耐食性＞
耐食性は、ＪＩＳ Ｚ ２３７１に準じ、塩水噴霧試験をフィン材に２００時間実施した際の腐食面積率に応じたレイティングナンバーにて評価した。
レイティングナンバーが９．５以上の場合を合格（○）とし、レイティングナンバーが９．５未満の場合を不合格（×）とした。

表１に示すように、実施例（試料Ｎｏ．１〜８）は、本発明の要件を満たしているため、親水持続性、除霜性および再着霜防止性の指標となる親水性（着除霜サイクル後）が合格、かつ、加工性および耐食性も合格であった。なお、以下では、「親水性（着除霜サイクル後）」を「親水性」と称する。

なお、潤滑処理層を備えていない実施例（試料Ｎｏ．４）、シリカ系多孔体微粒子の付着量が上限値に近い実施例（試料Ｎｏ．５）においては、ドローレス加工のアイアニング工程において、潤滑不足に伴う成形不具合が確認されたが、ドロー加工においては成形不具合が確認されなかったため、加工性においては合格とした。

これに対し、比較例（試料Ｎｏ．９〜１９）は、本発明の要件のいずれかを満たしていないため、十分な親水性、加工性および耐食性が得られなかった。

具体的には、比較例（試料Ｎｏ．９）は、シリカ系多孔体微粒子の細孔直径が下限値未満であるため、多孔体微粒子が製造できず実用的でなかった。比較例（試料Ｎｏ．１０）は、シリカ系多孔体微粒子の細孔直径が上限値を超えるため、親水性が不合格であった。比較例（試料Ｎｏ．１１）は、シリカ系多孔体微粒子の平均粒径が下限値未満であるため、安全性の懸念があり実用的でなかった。比較例（試料Ｎｏ．１２）は、シリカ系多孔体微粒子の平均粒径が上限値を超えるため、親水処理層用塗料が調製できず実用的でなかった。

比較例（試料Ｎｏ．１３）は、シリカ系多孔体微粒子の付着量が下限値未満であるため、親水性が不合格であった。比較例（試料Ｎｏ．１４）は、シリカ系多孔体微粒子の付着量が上限値を超えるため、加工性が不合格であった。比較例（試料Ｎｏ．１５）は、親水処理層にカルボキシル基含有高分子を使用しなかったため、加工性が不合格であった。比較例（試料Ｎｏ．１６）は、下地処理層を備えていないため、耐食性が不合格であった。

比較例（試料Ｎｏ．１７）は、親水処理層にカルボキシル基を含有しない高分子を使用したため、親水処理層用塗料が調製できず実用的でない。比較例（試料Ｎｏ．１８）は、細孔を有しない微粒子を使用したため、親水性が不合格であった。比較例（試料Ｎｏ．１９）は親水処理層の構成が本発明と異なるため、親水性が不合格であった。なお、比較例（試料Ｎｏ．１９）は、下地処理層を備えること以外は特許文献２に記載されたフィン材と同一構成のものである。

以上、本発明に係る熱交換器用アルミニウムフィン材について、実施の形態及び実施例を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されることなく、特許請求の範囲の記載に基づいて改変・変更等することができることはいうまでもない。

１ 熱交換器用アルミニウムフィン材（フィン材）
２ 基板
３ 下地処理層
３ａ 耐食性皮膜
３ｂ 疎水性塗膜層
４ 親水処理層
４ａ シリカ系多孔体微粒子
５ 潤滑処理層

Claims (3)

1. アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基板と、
   前記基板の表面に形成され、無機酸化物または有機−無機複合化合物からなる耐食性皮膜、および、疎水性樹脂からなる疎水性塗膜層の少なくとも一層から構成される下地処理層と、
   前記下地処理層の表面に形成され、平均粒径が０．１〜１０μｍでありかつ細孔直径が１〜５０ｎｍであるシリカ系多孔体微粒子と水溶性のカルボキシル基含有高分子の混合物を含む塗膜で構成される親水処理層とを備え、
   前記親水処理層における前記シリカ系多孔体微粒子の付着量が１０〜１００００ｍｇ／ｍ^２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。
2. 前記親水処理層における前記カルボキシル基含有高分子の前記シリカ系多孔体微粒子に対する含有比率が１０〜５０質量％であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用アルミニウムフィン材。
3. 前記親水処理層の表面に、水に溶出する樹脂からなる潤滑処理層をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換器用アルミニウムフィン材。

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