JP2564478B2 - Method for making hydrophilic metal material containing aluminum - Google Patents

Method for making hydrophilic metal material containing aluminum

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JP2564478B2
JP2564478B2 JP7294181A JP29418195A JP2564478B2 JP 2564478 B2 JP2564478 B2 JP 2564478B2 JP 7294181 A JP7294181 A JP 7294181A JP 29418195 A JP29418195 A JP 29418195A JP 2564478 B2 JP2564478 B2 JP 2564478B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム含有
金属材料、すなわちアルミニウムもしくはアルミニウム
合金材料の表面を親水性化処理する方法に関するもので
あり、さらに詳しく述べるならばアルミニウム含有金属
製熱交換器の放熱部および冷却部を構成するフインの表
面を親水化処理する方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for hydrophilizing the surface of an aluminum-containing metal material, that is, aluminum or an aluminum alloy material. More specifically, the heat dissipation of an aluminum-containing metal heat exchanger is described. The present invention relates to a method of hydrophilizing the surfaces of fins constituting the cooling section and the cooling section.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、アルミニウム含有金属材料より構
成される熱交換器のフイン等において、白錆防止を目的
とした表面処理として陽極酸化皮膜、ベーマイト皮膜、
並に樹脂皮膜処理などが行われているが、これらの処理
により形成される皮膜表面は水濡れ性がほとんどなく、
むしろ撥水性がある。又、白錆防止のためクロメート化
成皮膜処理なども行なわれている。クロメート化成皮膜
は皮膜形成初期には多少の水濡れ性があるが、クロメー
ト処理だけでは十分な親水性は得られない。またクロメ
ート化成皮膜は特に加温乾燥条件下における経時によっ
て、親水性面から疎水性面に変化する傾向があるので熱
交換器のフインの皮膜としては問題がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, in fins of a heat exchanger composed of an aluminum-containing metal material, an anodized film, a boehmite film, a surface treatment for the purpose of preventing white rust,
Although resin film treatments are performed at the same time, the film surface formed by these treatments has almost no water wettability,
Rather it is water repellent. In addition, chromate conversion film treatment is also performed to prevent white rust. The chromate conversion film has some wettability at the initial stage of film formation, but sufficient hydrophilicity cannot be obtained only by chromate treatment. Further, since the chromate conversion film tends to change from a hydrophilic surface to a hydrophobic surface with the passage of time particularly under heating and drying conditions, it is problematic as a fin film of a heat exchanger.

【0003】一方熱交換器の多くは、放熱あるいは冷却
効果を向上させるために放熱部および冷却部の面積が出
来る限り大きくなる様に設計されているため、フインの
間隔が極めてせまい。このため、冷却用として用いる場
合、大気中の水分が熱交換器表面、特にフイン間隙に凝
縮する。このようにして凝縮した水は、フイン表面が疎
水性面である程水滴になり易く、且つフイン間隙で目詰
りを起して通風抵抗が増加し、熱交換率を低下させる。
又、フイン間隙に溜った水滴は熱交換器の送風機によっ
て飛散し易くなり、熱交換器の下部に設置した水滴受皿
で受けきれず、熱交換器の近傍を水で汚す。
On the other hand, many heat exchangers are designed so that the areas of the heat radiating portion and the cooling portion are as large as possible in order to improve the heat radiating or cooling effect, so that the fin spacing is extremely small. Therefore, when used for cooling, moisture in the atmosphere is condensed on the surface of the heat exchanger, especially on the fin gap. The water condensed in this way is more likely to become water droplets as the fin surface is more hydrophobic, and also causes clogging in the fin gap to increase ventilation resistance and reduce the heat exchange rate.
Further, the water droplets accumulated in the fin gap are easily scattered by the blower of the heat exchanger, cannot be received by the water droplet receiving tray installed in the lower part of the heat exchanger, and the vicinity of the heat exchanger is soiled with water.

【0004】従って、水滴がフイン間隙に残り水滴によ
る目詰りを起させない様にするため、アルミニウム表面
に親水性を与え、水濡れ性を向上させる処理が提案され
ている。特に、水ガラス等の珪酸塩でフインを処理する
方法は、水濡性、耐熱性が高く、価格も安いところか
ら、多くの方法が提案されている。珪酸塩等の無機化合
物と有機化合物の使用方法の観点から従来の方法を整理
すると、次の四つの層構成方法に分けられる。
Therefore, in order to prevent water droplets from remaining in the fin gaps and causing clogging due to water droplets, a treatment for imparting hydrophilicity to the aluminum surface and improving water wettability has been proposed. In particular, many methods for treating fines with silicates such as water glass have been proposed because they have high wettability and heat resistance and are inexpensive. From the viewpoint of using inorganic compounds such as silicates and organic compounds, the conventional methods can be classified into the following four layer forming methods.

【0005】そのひとつの方法(イ)は、化成処理した
アルミニウム表面に直接珪酸塩水溶液を塗布し、乾燥す
る方法である。この方法としては、例えば、特開昭50
−38645号公報がある。
One of the methods (a) is a method in which an aqueous silicate solution is directly applied to the surface of the aluminum which has been subjected to the chemical conversion treatment and then dried. As this method, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
No. 38645 is available.

【0006】次の方法(ロ)として特開昭60−221
582号公報は、アルミニウム板上にケイ酸塩、ベーマ
イト等より構成される親水性無機皮膜層を形成し、その
上に重合度が50以上の親水性有機高分子皮膜を形成し
たフイン材を開示している。
As the next method (b), JP-A-60-221
Japanese Patent No. 582 discloses a fin material in which a hydrophilic inorganic film layer composed of silicate, boehmite, or the like is formed on an aluminum plate, and a hydrophilic organic polymer film having a degree of polymerization of 50 or more is formed thereon. are doing.

【0007】別法(ハ)として、アルミニウム表面に予
め有機高分子皮膜を形成後、この上に珪酸塩溶液を塗布
し、乾燥する方法等が提案されている。この方法は例え
ば、特開昭56−205596号公報に記載のものがあ
る。この公報に開示されたフイン材は、アルミニウム板
上に有機高分子樹脂耐食皮膜を形成し、その上にシリカ
ゾル、ケイ酸、水ガラスなどのケイ酸塩より構成される
親水性皮膜を形成したものである。
As another method (C), a method has been proposed in which an organic polymer film is formed on the surface of aluminum in advance, and then a silicate solution is applied onto the film and dried. This method is described, for example, in JP-A-56-205596. The fin material disclosed in this publication has an organic polymer resin anticorrosion film formed on an aluminum plate, and a hydrophilic film composed of a silicate such as silica sol, silicic acid, and water glass formed thereon. Is.

【0008】他の別法(ニ)として有機高分子化合物と
無機珪酸塩の混合物をアルミニウム表面に塗布する提案
がされている。この提案は例えば次の公開公報に見られ
る。特開昭61−8598号公報は、スチレンマレイン
酸共重合体、ポリアクリルアミド、ブチレンマレイン酸
共重合体、ポリアクリル酸あるいはこれらの塩と、xM
2 O・ySiO2 (M=Li,Na,K,y/x≧2)
で示されるケイ酸塩化合物との混合物を被覆層とするフ
イン材を開示している。特開昭60−101156号公
報は、アルカリケイ酸塩とカルボニル基を含む化合物
(アルデヒド類、エステル類、アミド類など)を含むア
ルミニウムの親水性皮膜形成剤を開示している。
As another method (d), it has been proposed to apply a mixture of an organic polymer compound and an inorganic silicate on the surface of aluminum. This proposal can be found, for example, in the following publication. Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-8598 discloses a styrene-maleic acid copolymer, polyacrylamide, butylene maleic acid copolymer, polyacrylic acid or salts thereof, and xM.
2 O · ySiO 2 (M = Li, Na, K, y / x ≧ 2)
Discloses a fin material having a mixture with a silicate compound represented by JP-A-60-101156 discloses an aluminum hydrophilic film forming agent containing an alkali silicate and a compound containing a carbonyl group (aldehydes, esters, amides, etc.).

【0009】次に、アルミニウムの親水性処理に有機化
合物を用いる従来技術のうち、特開昭59−20559
6号は有機溶剤を使用する方法に関する。すなわち、同
公報に示された有機化合物は、アクリル系樹脂、エポキ
シ系樹脂、ウレタン系樹脂、たとえばポリ塩化ビニル−
酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなビ
ニル系樹脂、スチロール系樹脂、フエノール系樹脂、フ
ッ素系樹脂、ケイ素系樹脂、ジアリルフタレート系樹
脂、ポリカーボネイト系樹脂、ポリアミド系樹脂、アル
キッド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ユリアメラミン系
樹脂、ポリアセタール系樹脂および繊維素系樹脂などで
あり、これらは有機溶剤を使用して塗布されることが多
い。一方、前掲特開昭60−101156号公報に記載
されたアルミニウムの親水性処理剤に含有されるカルボ
ニル基を有する低分子有機化合物(例えばグリオキザー
ル)および水溶性有機高分子化合物(例えばアクリルア
ミドとアクリル酸の共重合体)は水に希釈されてアルミ
ニウム上に塗布されそして加熱乾燥される。
Next, among the conventional techniques using organic compounds for hydrophilic treatment of aluminum, Japanese Patent Laid-Open No. 59-20559
No. 6 relates to a method using an organic solvent. That is, the organic compound disclosed in the publication is an acrylic resin, an epoxy resin, a urethane resin such as polyvinyl chloride-
Vinyl acetate, polyethylene, vinyl resin such as polypropylene, styrene resin, phenol resin, fluorine resin, silicon resin, diallyl phthalate resin, polycarbonate resin, polyamide resin, alkyd resin, polyester resin, These include urea melamine-based resins, polyacetal-based resins and fibrin-based resins, which are often applied using an organic solvent. On the other hand, a low molecular weight organic compound having a carbonyl group (eg glyoxal) and a water-soluble organic polymer compound (eg acrylamide and acrylic acid) contained in the hydrophilic treatment agent for aluminum described in JP-A-60-101156. Copolymer) is coated in aluminum, diluted with water and dried by heating.

【0010】さらに、有機化合物としてポリアクリルア
ミドを親水性処理に使用する従来技術について検討する
と、特開昭60−101156号公報、特開昭61−8
598号公報に示されているように、ポリアクリルアミ
ドを親水性処理剤として用いることは公知であるが、水
溶液中濃度が低い場合には均一に混合しているが、乾燥
段階等で濃度が上昇するに従ってアルカリ珪酸塩層とポ
リマー層が相分離を起すために、性能の再現性に屡々バ
ラツキを生じる欠点がある。
Furthermore, when the prior art of using polyacrylamide as an organic compound for hydrophilic treatment is examined, JP-A-60-101156 and JP-A-61-8.
As disclosed in Japanese Patent No. 598, it is known that polyacrylamide is used as a hydrophilic treatment agent, but when the concentration in an aqueous solution is low, it is uniformly mixed, but the concentration is increased during the drying step or the like. As a result, the alkali silicate layer and the polymer layer undergo phase separation, which often causes variations in reproducibility of performance.

【0011】特開昭60−221582号公報の方法で
は、ポリアクリルアミドを親水性有機皮膜形成剤とし
て、親水性無機皮膜層上に形成し、重合度を適宜調整し
た親水性有機高分子皮膜層により、加工時のプレス油の
溶剤脱脂を容易にするとともに、親水性無機皮膜上に脱
脂後残存した親水性有機高分子層により無機親水性皮膜
のピンホールを埋めることが提案されている。なお、同
公報ではポリアクリルアミドはジルコニウム、チタニウ
ム等の化合物よりなる架橋剤により、親水基がすべて架
橋されない範囲で架橋される。上記公報のフイン材が、
熱交換器用部材として溶剤脱脂された後に最終的に親水
性皮膜として残るのは珪酸塩処理やベーマイト処理によ
って生成した最下層の無機親水性皮膜層である。
In the method disclosed in JP-A-60-221582, a polyacrylamide is formed on a hydrophilic inorganic film layer as a hydrophilic organic film forming agent, and a hydrophilic organic polymer film layer having an appropriately adjusted degree of polymerization is used. It has been proposed to facilitate solvent degreasing of press oil during processing and fill the pinholes of the inorganic hydrophilic film with the hydrophilic organic polymer layer remaining after degreasing on the hydrophilic inorganic film. In this publication, polyacrylamide is cross-linked by a cross-linking agent composed of a compound such as zirconium or titanium, within the range where all hydrophilic groups are not cross-linked. The fin material of the above publication is
What remains as a hydrophilic film after solvent degreasing as a heat exchanger member is the lowest inorganic hydrophilic film layer formed by silicate treatment or boehmite treatment.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】前記従来の親水性処理
層構成方法(イ)(化成処理したアルミニウムに直接珪
酸塩水溶液塗布)により形成される皮膜は、親水性皮膜
ではあるが耐食性皮膜ではないため、皮膜形成によりか
えって、耐食性が低下し、白錆発生傾向が高まるなどの
欠点があった。
The film formed by the above-mentioned conventional hydrophilic treatment layer construction method (a) (direct application of silicate aqueous solution to chemical conversion treated aluminum) is a hydrophilic film but not a corrosion resistant film. Therefore, there are drawbacks such that the corrosion resistance is lowered and the tendency of white rust to occur is increased due to the film formation.

【0013】前記従来の親水性処理層構成方法(ロ)
(無機皮膜形成後、有機高分子皮膜形成)では、親水性
皮膜の主体はベーマイト、珪酸塩等の無機皮膜であっ
て、有機皮膜は、上記無機皮膜がプレス油で汚染され撥
水性となるのを防ぐのが主目的で、この目的を果して後
は、プレス油と共に脱脂工程で除去されるために、耐食
性は勿論親水性も不充分なものであった。
The conventional hydrophilic treatment layer forming method (b)
In (forming an organic polymer film after forming an inorganic film), the main component of the hydrophilic film is an inorganic film such as boehmite or silicate, and the organic film becomes water repellent because the inorganic film is contaminated with the press oil. The main purpose is to prevent this, and after this purpose, it is removed together with the press oil in the degreasing step, so that not only the corrosion resistance but also the hydrophilicity is insufficient.

【0014】前記従来の親水性処理層構成方法(ハ)
(有機高分子皮膜形成後、珪酸塩皮膜形成)では、耐食
性と初期の親水性は充分であるが、上層の珪酸塩が凝縮
水で流去され易いため、親水持続性が悪いという欠点が
あった。
The conventional hydrophilic treatment layer construction method (C)
In (Silicate film formation after organic polymer film formation), corrosion resistance and initial hydrophilicity are sufficient, but the upper layer silicate is easily washed away by condensed water, so there is a drawback that hydrophilicity persistence is poor. It was

【0015】前記従来の親水性処理層構成方法(ニ)
(有機高分子と珪酸塩の混合物塗布)でアルミニウム上
に形成される皮膜に含まれる珪酸塩が親水性であるた
め、この方法で処理されたフインはアルミニウムの白錆
発生を促進する傾向がある。また、アルミニウム含有金
属材料上に混合物を塗布し、乾燥する段階で珪酸塩と有
機高分子が相分離するため製造条件による性能のばらつ
きが大きく、フインの親水性は不十分になる場合が多
い。
The conventional hydrophilic treatment layer construction method (d)
Since the silicate contained in the film formed on aluminum by applying a mixture of organic polymer and silicate is hydrophilic, fins treated by this method tend to promote white rusting of aluminum. . Further, since the silicate and the organic polymer are phase-separated at the stage of coating and drying the mixture on the aluminum-containing metal material, there is a large variation in the performance depending on the production conditions, and the fin is often insufficient in hydrophilicity.

【0016】そこで、本発明者らは、従来技術を種々検
討の結果、アルミニウム含有金属材料上に塗布する有機
高分子皮膜についてさらに検討を行なった。上記のよう
な耐水、耐食性のある有機高分子皮膜を下塗として用い
る特開昭59−205596号公報の方法は、有機溶剤
を使用することが多いため、火災や環境汚染の問題があ
ると同時に、生成した下塗り塗膜の親水性が低いために
水ガラス水溶液を上塗りとして薄く均一に塗布すること
が困難である。
Therefore, as a result of various examinations of the prior art, the present inventors further examined the organic polymer film to be coated on the aluminum-containing metal material. The method described in JP-A-59-205596, which uses an organic polymer film having water resistance and corrosion resistance as the undercoat as described above, uses an organic solvent in many cases, so that there is a problem of fire or environmental pollution. It is difficult to apply a water glass aqueous solution as a topcoat thinly and uniformly because the hydrophilicity of the generated undercoat coating film is low.

【0017】よって、本発明者は有機高分子化合物の水
溶液をアルミニウムに塗布する方法を検討した。下塗り
に用いる水溶性有機化合物には、種々のものがあるが、
入手し易く安価であること、架橋剤との反応によって非
水溶化し得る基を有すること、形成した皮膜が加水分解
反応などに対して安定であると同時に、後の加工時に加
えられる外力や熱に対しても、充分な強さを保持するこ
と等の点から(メタ)アクリルアミド及びその誘導体の
ポリマーが最適である。
Therefore, the present inventor studied a method of applying an aqueous solution of an organic polymer compound to aluminum. There are various water-soluble organic compounds used for the undercoat,
It is easily available and inexpensive, has a group that can be rendered insoluble by the reaction with a cross-linking agent, and the formed film is stable against hydrolysis reactions, etc., and at the same time, is resistant to external force and heat applied during subsequent processing. On the other hand, the polymer of (meth) acrylamide and its derivative is most suitable from the viewpoint of maintaining sufficient strength.

【0018】なお、ポリアクリルアミド等が示されてい
る特開昭60−221582号公報の方法では、フイン
材上にはポリアクリルアミドはほとんど残存しないため
に、同方法は層構成に関しては前記従来技術(イ)に該
当し、ポリアクリルアミド等の水溶性有機化合物をフイ
ンの永久的皮膜として使用する方法は示されていない。
In the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-221582, which discloses polyacrylamide and the like, since almost no polyacrylamide remains on the fin material, the method is the same as that of the prior art (see FIG. It does not indicate a method corresponding to (a) and using a water-soluble organic compound such as polyacrylamide as a permanent film of fin.

【0019】上記のとおり種々の検討の結果、本発明者
は、層の構成として、有機高分子化合物一層のみでも充
分な耐食性と、親水性(流水耐久性も含む)を有する塗
装フインを提供すれば、前記層構成技術(イ)の欠点を
解消できるとともに、多様な層構造の親水性被覆層を実
現できるとの着想に到達した。
As a result of various studies as described above, the present inventor has provided a coating fin having sufficient corrosion resistance and hydrophilicity (including running water durability) even if only one organic polymer compound is used as the layer structure. Thus, the inventor has reached the idea that the drawbacks of the layer construction technique (a) can be solved and that hydrophilic coating layers having various layer structures can be realized.

【0020】上記のような高い耐食性と、上塗り塗装に
対して十分な親水性を有する両イオン性共重合体層を下
塗り塗膜とし、その上に、高親水性の有機重合体皮膜を
形成させると、後加工時に使用する工具を摩耗するよう
な無機親水層、例えばシリカゲルや水ガラスが表層とし
て出ることを避けることもできる。
A zwitterionic copolymer layer having high corrosion resistance as described above and sufficient hydrophilicity for topcoating is used as an undercoating film, and a highly hydrophilic organic polymer film is formed thereon. It is also possible to prevent the inorganic hydrophilic layer, such as silica gel or water glass, that wears the tool used during the post-processing from coming out as the surface layer.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明に係るアルミニウ
ム含有金属の親水性化処理方法は、一般式(I):
The method for hydrophilizing an aluminum-containing metal according to the present invention is represented by the general formula (I):

【化2】 で表わされるモノマー(I)と、カチオン性不飽和モノ
マー(II)と、アニオン性不飽和モノマー(III)との共
重合により得られる両イオン性ポリマー(A)、及び前
記モノマー(I)のホモポリマー若しくはコポリマーの
両イオン性化後処理により得られる両イオン性ポリマー
(B)よりなる群から選ばれた少なくとも1種、ならび
にクロム、チタンおよびアルミニウムの水溶性化合物の
少なくとも1種を含む架橋剤(C)を含む水溶液をアル
ミニウム含有金属材料表面に塗布し、乾燥することを特
徴とするものである。
Embedded image A zwitterionic polymer (A) obtained by copolymerization of the monomer (I) represented by the formula (1), a cationic unsaturated monomer (II) and an anionic unsaturated monomer (III), and a homopolymer of the monomer (I). A cross-linking agent containing at least one selected from the group consisting of zwitterionic polymers (B) obtained by post-ionic treatment of a polymer or copolymer, and at least one water-soluble compound of chromium, titanium and aluminum ( An aqueous solution containing C) is applied to the surface of the aluminum-containing metal material and dried.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】アクリルアミド(一般式(I)に
おいてR1 ,R2 ,R3 =H)のポリマーが親水性にす
ぐれていることは公知であるが、線状構造ポリマーは水
に溶解し易いため熱交換器の親水性皮膜としては不適で
ある。ところが、ポリアクリルアミドを両イオン性ポリ
マーとし、さらに、クロム、チタンおよびアルミニウム
の水溶性化合物の少なくとも1種を含む架橋剤によって
網状構造にすると、水に不溶性となり、熱交換器の皮膜
として用いることができ、皮膜としての種々のすぐれた
性質が現われることが見出された。すなわち本発明方法
により得られる非水溶化生成皮膜を流水中に置いても流
去することなく、永続耐久性のある皮膜を形成させるこ
とができる。また、この皮膜は、後加工工程で使用され
ることがある有機溶媒、例えばトリクロロエタン等に対
しても溶解することを防止する。このようなすぐれた性
質を得るためには、両イオン性ポリマー(A),(B)
と、前記水溶性クロム、チタン又はアルミニウム化合物
を含む架橋剤とを均一に混合し、架橋反応を十分に進行
させることが有効である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION It is known that polymers of acrylamide (R 1 , R 2 , R 3 = H in the general formula (I)) have excellent hydrophilicity, but linear structure polymers are soluble in water. It is not suitable as a hydrophilic film for heat exchangers because it is easy to do. However, when polyacrylamide is used as a zwitterionic polymer and a network structure is formed by a crosslinking agent containing at least one water-soluble compound of chromium, titanium and aluminum, it becomes insoluble in water and can be used as a film of a heat exchanger. It has been found that various excellent properties as a film appear. That is, even if the water-insolubilized film obtained by the method of the present invention is placed in running water, it does not run off, and a film having permanent durability can be formed. The coating also prevents it from dissolving in organic solvents that may be used in post-processing steps, such as trichloroethane. In order to obtain such excellent properties, the zwitterionic polymers (A) and (B)
It is effective to uniformly mix the above-mentioned water-soluble chromium, a cross-linking agent containing titanium or an aluminum compound with the cross-linking agent so that the cross-linking reaction proceeds sufficiently.

【0023】さらに、後述の如く、基体となるアルミニ
ウム含有金属材料表面に耐食性を賦与することを目的と
してクロム酸、重クロム酸やその塩類等を添加する場合
にも、上記モノマー(I),(II),(III)により、生
成されるポリマーは、十分な混合安定性を有しているた
め、クロム酸によるアルミニウム含有金属材料表面の耐
食化成処理と(共)重合体塗膜形成処理とが一回の操作
で完了し、さらに両処理効果が組み合わされて、すぐれ
た表面性能が得られる。
Further, as will be described later, even when chromic acid, dichromic acid or salts thereof are added for the purpose of imparting corrosion resistance to the surface of the aluminum-containing metal material serving as a substrate, the above monomers (I), ( The polymers produced by II) and (III) have sufficient mixing stability, so that the corrosion-resistant chemical conversion treatment of the aluminum-containing metal material surface with chromic acid and the (co) polymer coating formation treatment are performed. It is completed in a single operation, and both treatment effects are combined to provide excellent surface performance.

【0024】以下、具体的に本発明を説明する。水溶性
架橋剤(C)としては、ポリマー(A),(B)と錯化
合物を形成し得るCr,TiおよびAlの水溶性化合
物、特に水溶性の高いクロム酸、重クロム酸及びその
塩、ジイソプロポキシチタニウムビスアセチルアセト
ン、乳酸とチタニウムアルコキシドとの反応物、および
硫酸アルミ等が有効である。
The present invention will be specifically described below. As the water-soluble cross-linking agent (C), water-soluble compounds of Cr, Ti and Al capable of forming a complex compound with the polymers (A) and (B), particularly chromic acid, dichromic acid and salts thereof having high water-solubility, Diisopropoxytitanium bisacetylacetone, a reaction product of lactic acid and titanium alkoxide, and aluminum sulfate are effective.

【0025】本発明方法に用いられる架橋剤は、上記水
溶性クロム、チタンおよびアルミニウム化合物ととも
に、他の金属の架橋性化合物、例えば、硝酸ジルコニ
ル、酢酸ジルコニル、炭酸ジルコニルアンモニウム、ジ
ルコン弗酸およびその塩が併用されていてもよく、或は
水溶性有機架橋剤が併用されていてもよい。
The cross-linking agent used in the method of the present invention is a cross-linking compound of other metals such as zirconyl nitrate, zirconyl acetate, ammonium zirconyl carbonate, zircon hydrofluoric acid and salts thereof in addition to the above-mentioned water-soluble chromium, titanium and aluminum compounds. May be used in combination, or a water-soluble organic cross-linking agent may be used in combination.

【0026】水溶性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及び/または、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を
用いることができる。この具体例としては、NaHSO
3 でブロック化したポリイソシアネート(例:第一工業
製薬製エラストロン)、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、ジアジリジル化
ポリエチレンオキサイド等がある。
As the water-soluble organic cross-linking agent, a water-soluble blocked polyisocyanate and / or a water-soluble polymethylol, polyglycidyl or polyaziridyl compound can be used. An example of this is NaHSO
Polyisocyanates blocked with 3 (eg, Elastron manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), methylol melamine, methylol urea, methylol polyacrylamide, diglycidyl ether of polyethylene oxide, diaziridyl polyethylene oxide and the like.

【0027】水溶性架橋剤としては有機架橋剤と無機架
橋剤とが併用することもできる。その例としては、水溶
性のCr,Ti,Al化合物と水溶性のブロック化ポリ
イソシアネート、ポリメチロール、ポリグリシジル、ポ
リアジリジル化合物との併用がある。
As the water-soluble crosslinking agent, an organic crosslinking agent and an inorganic crosslinking agent can be used in combination. Examples thereof include the combined use of water-soluble Cr, Ti, Al compounds and water-soluble blocked polyisocyanates, polymethylols, polyglycidyls, and polyaziridyl compounds.

【0028】架橋剤(C)の使用量は、架橋剤の種類に
より異なり、また(共)重合体(A),(B)の塗膜を
耐食性を主体とした下塗りとして使用する場合は少な
く、一層塗布型で用いる場合は多くなるため、共重合体
(A),(B)の塗膜の用途によっても異なるが、一般
的に言えば使用する重合体または共重合体の100重量
部に対して1〜400重量部、好ましくは、5〜200
重量部程度が使用される。
The amount of the cross-linking agent (C) used varies depending on the type of the cross-linking agent, and is small when the coating films of the (co) polymers (A) and (B) are used as an undercoat mainly composed of corrosion resistance. Since the number of cases where it is used in a single coating type increases, it depends on the use of the coating film of the copolymers (A) and (B), but generally speaking, it is based on 100 parts by weight of the polymer or the copolymer used. 1 to 400 parts by weight, preferably 5 to 200
Parts by weight are used.

【0029】本発明で使用される両イオン性ポリマーの
具体例としては一般式: (I′)l −(II)m −(III)n −(IV)o がある。上式中、l>40、m=1〜59、n=1〜5
9、0≦o<30、l+m+n+o=100である。上
式中(I′)はアクリルアミド、メタクリルアミド、N
メチルアクリルアミド、Nジメチルアクリルアミドであ
る。
Specific examples of the zwitterionic polymer used in the present invention include the general formula: (I ') l- (II) m- (III) n- (IV) o . In the above formula, l> 40, m = 1 to 59, n = 1 to 5
9, 0 ≦ o <30, l + m + n + o = 100. In the above formula, (I ') is acrylamide, methacrylamide, N
They are methyl acrylamide and N dimethyl acrylamide.

【0030】(IV)は共重合可能なノニオニックモノマ
ーであり、その具体例は、2−ヒドロキシ(メタ)アク
リレート、ジアセトンアクリルアミド、メチロールアク
リルアミド、アクリロイルモルホリン、アクリルニトリ
ル、(メタ)アクリル酸エステル、スチレン、酢酸ビニ
ルである。
(IV) is a copolymerizable nonionic monomer, and specific examples thereof include 2-hydroxy (meth) acrylate, diacetone acrylamide, methylol acrylamide, acryloylmorpholine, acrylonitrile, and (meth) acrylic acid ester. , Styrene and vinyl acetate.

【0031】[0031]

【化3】 である。Embedded image Is.

【0032】[0032]

【化4】 またはそれと無水マレイン酸、イタコン酸等の不飽和カ
ルボン酸、又はスルフォン酸(フォスフォン酸)基を有
する不飽和化合物との共重合体である。上式中のNは例
えば、 ヘ)−COOH(又はその塩) ト)−SO3 H(又はその塩)
[Chemical 4] Alternatively, it is a copolymer of it with an unsaturated carboxylic acid such as maleic anhydride or itaconic acid, or an unsaturated compound having a sulfonic acid (phosphonic acid) group. N in the above formulas, for example, f) -COOH (or a salt thereof) bets) -SO 3 H (or a salt thereof)

【0033】[0033]

【化5】 を表す。Embedded image Represents

【0034】また、ポリマーの両イオン性化後処理の具
体例は、 i)アミド基およびカチオン基を有するコポリマーのア
ミド基の一部の加水分解によるカルボキシル基への転
化、
Specific examples of the post-ionization treatment of the polymer include i) conversion of a part of the amide group of the copolymer having an amide group and a cation group into a carboxyl group by hydrolysis,

【0035】[0035]

【化6】 iii) アミド基と側鎖エステル基を有するコポリマーの
側鎖エステル基とアルキレンジアミン(H2 N−R6
NH2 )の反応による−CONH−R6 −NH 2 の導入
(但し、R6 はC2 〜C6 のアルキレン基である)、 iv)ii)及びiii)の反応により得られるアミノ基のアル
キル化による4級アミノ化物である。
[Chemical 6]iii) of a copolymer having an amide group and a side chain ester group
Side chain ester group and alkylenediamine (H2N-R6
NH2) -CONH-R6-NH 2Introduction of
(However, R6Is C2~ C6Is an alkylene group of), iv) ii) and iii) of the amino group obtained by the reaction
It is a quaternary amino compound obtained by killing.

【0036】上記水溶液の塗装方法としては浸漬、噴
霧、刷毛、ロール、フローコート法等が使用されるが、
塗装時の糸曳現象を抑えるためには分子量は200万以
下、好ましくは100万以下とするのが適当である。濃
度や粘度については、使用する塗装方法、所望膜厚等に
より適当なものが選ばれる。塗膜厚としては、特に熱交
換器に用いる場合には、熱効率を高めると共に、耐食性
にも寄与させるため0.1ミクロンから10ミクロン以
下、好ましくは0.2ミクロンから2ミクロン程度とす
るのが好ましい。
As the coating method of the above-mentioned aqueous solution, dipping, spraying, brush, roll, flow coating method, etc. are used.
In order to suppress the stringing phenomenon during coating, it is appropriate that the molecular weight is 2,000,000 or less, preferably 1,000,000 or less. The concentration and the viscosity are appropriately selected depending on the coating method used, the desired film thickness and the like. The coating thickness is 0.1 to 10 microns or less, preferably 0.2 to 2 microns, in order to enhance the thermal efficiency and contribute to the corrosion resistance, especially when used in a heat exchanger. preferable.

【0037】アルミニウム含有金属材料は予め脱脂処理
をし、直接塗布または、ベーマイト処理、クロメート処
理等の化成処理を施してから前記塗布水溶液を塗布して
もよい、但し直接塗布の場合はクロム酸、重クロム酸及
びその塩類の添加は特に有効である。
The aluminum-containing metal material may be degreased in advance and directly applied or subjected to chemical conversion treatment such as boehmite treatment or chromate treatment and then applied with the above coating aqueous solution. However, in the case of direct application, chromic acid, The addition of dichromic acid and its salts is particularly effective.

【0038】この他に、防錆剤、充填剤、着色剤、界面
活性剤、消泡剤、レベリング剤、防菌防黴剤などが、本
願の趣旨や、皮膜性能を損わない範囲で添加し得る。
In addition to the above, rust preventives, fillers, colorants, surfactants, defoamers, leveling agents, antibacterial and antifungal agents, etc. are added within the range not impairing the purpose of the present invention or the film performance. You can

【0039】前途の如く、塗料溶媒としては水を用いる
が、乾燥の促進や、塗膜状態の改善のためにアルコー
ル、ケトン、セロソルブ等の水溶性溶剤の併用を妨げる
ものではない。
As described above, water is used as the paint solvent, but it does not prevent the combined use of water-soluble solvents such as alcohols, ketones and cellosolves in order to accelerate the drying and improve the state of the coating film.

【0040】塗布液の安定性は組成によって夫々異る
が、両イオン性ポリマーの等電点近傍の使用はポリマー
の析出分離が起るため、回避する必要がある。
The stability of the coating liquid differs depending on the composition, but it is necessary to avoid the use of the amphoteric polymer in the vicinity of the isoelectric point because precipitation separation of the polymer occurs.

【0041】[0041]

【作用】本発明方法により、両イオン性ポリマーを架橋
した塗膜は、水に不溶となるのでアルミニウムフインの
塗膜として使用可能になり、従来からポリアクリルアミ
ドについて知られていた親水性の他に、耐食性がすぐれ
ているとの知見が得られた。かかるすぐれた性質を有す
る塗膜はアルミニウム含有金属製熱交換器用表面皮膜と
して好適である。
According to the method of the present invention, a coating film obtained by crosslinking a zwitterionic polymer becomes insoluble in water and can be used as a coating film for aluminum fins. It was found that the corrosion resistance was excellent. A coating film having such excellent properties is suitable as a surface coating for an aluminum-containing metal heat exchanger.

【0042】[0042]

【実施例】以下実施例によりさらに本発明を説明する。
実施例における試験法は次のとおりであった。 試験法 ・接触角 固体表面上に静置した直径1〜2mmの小水滴
の接触角をFACE接触角計CA−P型(協和界面化
学)を用いて測定した。加工後初期のもの、流水浸漬1
週間後のもの、についてそれぞれ測定した。 ・耐食性 塩水噴霧試験法JIS Z−2371に基づ
く白錆面積が5%に達する迄の噴霧テスト時間で示す。 ・流水安定性 室温で流水中に8HR 浸漬後、16
R 、80℃で乾燥する処理を1cycleとして、5
cycle後の対水接触角で示す。
The present invention will be further described with reference to the following examples.
The test methods in the examples were as follows. Test method-Contact angle The contact angle of a small water droplet having a diameter of 1 to 2 mm, which was allowed to stand on a solid surface, was measured using a FACE contact angle meter CA-P type (Kyowa Interface Chemistry). Early stage after processing, immersion in running water 1
The measurement was made for each of those after a week. -Corrosion resistance It is shown by the spray test time until the white rust area reaches 5% based on the salt spray test method JIS Z-2371. - running water after 8H R immersed in stability at room temperature in running water, 16
H R , the treatment of drying at 80 ° C. is 1 cycle, and 5
The contact angle to water after cycle is shown.

【0043】実施例1 アクリルアミド60モル%、スチレンスルホン酸ナトリ
ウム30モル%、およびジメチルアミノエチルアクリレ
ート10モル%の共重合体20g/リットルと、無水ク
ロム酸4g/リットルとの水溶液を、アルミニウム板上
に塗布し、250℃の電気乾燥炉中で加熱乾燥した。付
着した塗膜重量は0.3g/m2 であった。この処理条
件およびテスト結果を表1に示す。
Example 1 An aqueous solution of 20 g / liter of a copolymer of 60 mol% of acrylamide, 30 mol% of sodium styrenesulfonate, and 10 mol% of dimethylaminoethyl acrylate and 4 g / liter of chromic anhydride was placed on an aluminum plate. And was heated and dried in an electric drying oven at 250 ° C. The weight of the applied coating film was 0.3 g / m 2 . Table 1 shows the processing conditions and test results.

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明方法によると親水性および耐食性
にすぐれた皮膜をアルミニウム含有金属材料表面上に形
成することができる。
According to the method of the present invention, a film excellent in hydrophilicity and corrosion resistance can be formed on the surface of an aluminum-containing metal material.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西原 瑛 東京都中央区日本橋一丁目15番1号 日 本パーカライジング株式会社内 (72)発明者 置田 宏 東京都中央区日本橋一丁目15番1号 日 本パーカライジング株式会社内 (72)発明者 坂本 義則 東京都中央区日本橋一丁目15番1号 日 本パーカライジング株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Ai Nishihara 1-151-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo Nihon Parkerizing Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Okita 1-15-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo (72) Inventor Yoshinori Sakamoto Nihonbashi 1-15-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo Nihon Parkerizing Co., Ltd.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一般式(I): 【化1】 で表わされるモノマー(I)と、カチオン性不飽和モノ
マー(II)と、アニオン性不飽和モノマー(III)との共
重合により得られる両イオン性ポリマー(A)、及び前
記モノマー(I)のホモポリマー若しくはコポリマーの
両イオン性化後処理により得られる両イオンポリマー
(B)よりなる群から選ばれた少なくとも1種、ならび
に、クロム、チタンおよびアルミニウムの水溶性化合物
の少なくとも1種を含む架橋剤(C)を含む水溶液を、
アルミニウム含有金属材料表面に塗布し、乾燥すること
を特徴とするアルミニウム含有金属材料の親水性化処理
方法。
1. A compound represented by the general formula (I): A zwitterionic polymer (A) obtained by copolymerization of the monomer (I) represented by the formula (1), a cationic unsaturated monomer (II) and an anionic unsaturated monomer (III), and a homopolymer of the monomer (I). A cross-linking agent containing at least one selected from the group consisting of zwitterionic polymers (B) obtained by post-ionic treatment of a polymer or copolymer, and at least one water-soluble compound of chromium, titanium and aluminum ( An aqueous solution containing C),
A method for hydrophilizing an aluminum-containing metal material, which comprises coating the surface of the aluminum-containing metal material and drying.
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