JP3139299B2 - 親水性に優れたＡｌまたはＡｌ合金製フィン材 - Google Patents
親水性に優れたＡｌまたはＡｌ合金製フィン材Info
- Publication number
- JP3139299B2 JP3139299B2 JP06194420A JP19442094A JP3139299B2 JP 3139299 B2 JP3139299 B2 JP 3139299B2 JP 06194420 A JP06194420 A JP 06194420A JP 19442094 A JP19442094 A JP 19442094A JP 3139299 B2 JP3139299 B2 JP 3139299B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fin material
- polymer compound
- film
- water
- polymer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、親水性に優れたＡｌま
たはＡｌ合金（以下、Ａｌ合金で代表する））製フィン
材に関し、殊に、その表面に優れた親水性を有する高分
子化合物含有樹脂皮膜を形成することによってフィン材
表面の水濡れ性を高め、凝縮水の流れを良くすることに
よって熱交換効率を高めたＡｌ合金製フィン材に関する
ものであり、このＡｌ合金製フィン材は、業務用あるい
は家庭用の空調機器、更には自動車用、車輌用、航空機
用等の空調機器等における熱交換器用のフィン材等とし
て優れた効果を発揮する。
たはＡｌ合金（以下、Ａｌ合金で代表する））製フィン
材に関し、殊に、その表面に優れた親水性を有する高分
子化合物含有樹脂皮膜を形成することによってフィン材
表面の水濡れ性を高め、凝縮水の流れを良くすることに
よって熱交換効率を高めたＡｌ合金製フィン材に関する
ものであり、このＡｌ合金製フィン材は、業務用あるい
は家庭用の空調機器、更には自動車用、車輌用、航空機
用等の空調機器等における熱交換器用のフィン材等とし
て優れた効果を発揮する。
【０００２】
【従来の技術】Ａｌ合金は、軽量で且つ熱伝導性、成形
性、耐食性等においても非常に優れたものであるところ
から、上記の様な空調機器用の熱交換器用フィン材等と
して広く使用されている。ところがＡｌ合金製のフィン
材には、使用時に凝縮水の付着滞留によって通風抵抗が
増大し、熱交換効率を低下させるという問題が指摘され
ている。
性、耐食性等においても非常に優れたものであるところ
から、上記の様な空調機器用の熱交換器用フィン材等と
して広く使用されている。ところがＡｌ合金製のフィン
材には、使用時に凝縮水の付着滞留によって通風抵抗が
増大し、熱交換効率を低下させるという問題が指摘され
ている。
【０００３】そこで、こうした難点を改善するための手
段として、熱交換器用フィン材として成形する前のＡｌ
合金板の表面に親水化処理を施し、水濡れ性を高めるこ
とによって凝縮水が水膜を形成して速やかに下方へ流下
し得る様にし、それにより、熱交換器として組み立てて
使用する際の通風抵抗を低減し、熱交換効率を高めると
共に電力の損失を抑制し、更には騒音の抑制、水滴の飛
散防止などを図る方法が実施されている。
段として、熱交換器用フィン材として成形する前のＡｌ
合金板の表面に親水化処理を施し、水濡れ性を高めるこ
とによって凝縮水が水膜を形成して速やかに下方へ流下
し得る様にし、それにより、熱交換器として組み立てて
使用する際の通風抵抗を低減し、熱交換効率を高めると
共に電力の損失を抑制し、更には騒音の抑制、水滴の飛
散防止などを図る方法が実施されている。
【０００４】こうしたＡｌ合金製フィン材表面の親水化
処理法としては、 (1) 水ガラスを表面に塗布する方法（例えば、特開昭５
８−１２６９８９号公報等） (2) 有機質樹脂にシリカ、水ガラス、水酸化アルミニウ
ム、炭酸カルシウム、チタニア等を配合した皮膜、ある
いはこれらに界面活性剤を配合した親水性皮膜を形成す
る方法（例えば、特開昭５５−９９９７６号、同６０−
１０１１５６号公報等） (3) Ａｌ合金板表面にベーマイトやアルミナ処理を施す
方法（例えば、特開昭５６−２０９７１号公報等） (4) 親水性アクリル樹脂や水溶性セルロース等の水溶性
または水分散性有機質樹脂に、架橋剤や界面活性剤、キ
レート剤等を配合した塗工液を塗布する方法（例えば、
特開昭６２−１８６１９８号公報等） 等が知られており、それらの一部は既に実用化されてい
る。
処理法としては、 (1) 水ガラスを表面に塗布する方法（例えば、特開昭５
８−１２６９８９号公報等） (2) 有機質樹脂にシリカ、水ガラス、水酸化アルミニウ
ム、炭酸カルシウム、チタニア等を配合した皮膜、ある
いはこれらに界面活性剤を配合した親水性皮膜を形成す
る方法（例えば、特開昭５５−９９９７６号、同６０−
１０１１５６号公報等） (3) Ａｌ合金板表面にベーマイトやアルミナ処理を施す
方法（例えば、特開昭５６−２０９７１号公報等） (4) 親水性アクリル樹脂や水溶性セルロース等の水溶性
または水分散性有機質樹脂に、架橋剤や界面活性剤、キ
レート剤等を配合した塗工液を塗布する方法（例えば、
特開昭６２−１８６１９８号公報等） 等が知られており、それらの一部は既に実用化されてい
る。
【０００５】ところが上記の方法には夫々次の様な難点
がある。即ち、上記(1) 〜(3) の方法では、親水性を発
揮する主成分が無機化合物であるため皮膜の延性が乏し
く、フィン状に成形加工する際の張り出し成形やしごき
加工時に皮膜にクラックが入り、これが素材に伝播して
Ａｌ合金板に割れを生じさせる原因になることがある。
即ち、表面処理を施しておらない無処理材に比べて成形
性を著しく低下させるという大きな問題が指摘される。
がある。即ち、上記(1) 〜(3) の方法では、親水性を発
揮する主成分が無機化合物であるため皮膜の延性が乏し
く、フィン状に成形加工する際の張り出し成形やしごき
加工時に皮膜にクラックが入り、これが素材に伝播して
Ａｌ合金板に割れを生じさせる原因になることがある。
即ち、表面処理を施しておらない無処理材に比べて成形
性を著しく低下させるという大きな問題が指摘される。
【０００６】これらに対し、上記(4) の方法の様にアク
リル系あるいはセルロース系、ビニルアルコール系、ウ
レタン系等の有機質高分子化合物よりなる水溶性または
水分散性樹脂を主成分とする有機質の親水性樹脂皮膜を
設けたものでは、該皮膜自体が延性を有しているので、
上記無機質皮膜で指摘される様に素材の成形性に悪影響
を及ぼすことがなく、しかも初期親水性においては優れ
た性能を発揮する。ところがこれら高分子化合物主体の
親水性樹脂皮膜は、高分子化合物の種類によっては優れ
た親水性持続効果を発揮し得るものもあるが、その種類
によっては、熱交換器の継続使用によりフィン上で結露
し流下する水によって高分子化合物が徐々に溶け出し、
あるいは乾燥運転する際における空気中の油分の付着に
よって水はじきを起こす様になり、高親水性を長期間維
持できなくなることがある。
リル系あるいはセルロース系、ビニルアルコール系、ウ
レタン系等の有機質高分子化合物よりなる水溶性または
水分散性樹脂を主成分とする有機質の親水性樹脂皮膜を
設けたものでは、該皮膜自体が延性を有しているので、
上記無機質皮膜で指摘される様に素材の成形性に悪影響
を及ぼすことがなく、しかも初期親水性においては優れ
た性能を発揮する。ところがこれら高分子化合物主体の
親水性樹脂皮膜は、高分子化合物の種類によっては優れ
た親水性持続効果を発揮し得るものもあるが、その種類
によっては、熱交換器の継続使用によりフィン上で結露
し流下する水によって高分子化合物が徐々に溶け出し、
あるいは乾燥運転する際における空気中の油分の付着に
よって水はじきを起こす様になり、高親水性を長期間維
持できなくなることがある。
【０００７】この様に、使用する親水性高分子化合物の
種類によって皮膜の親水性持続性に差が生じる理由は、
理論的に解明されている訳ではなく試行錯誤の域をで
ず、現状では種々の親水性高分子化合物を用いて実際に
Ａｌ合金板表面に皮膜を形成し、該皮膜の初期親水性お
よび長期使用時における親水性持続性能をその都度確認
したうえで、高分子化合物の種類を選定しているのが実
状である。
種類によって皮膜の親水性持続性に差が生じる理由は、
理論的に解明されている訳ではなく試行錯誤の域をで
ず、現状では種々の親水性高分子化合物を用いて実際に
Ａｌ合金板表面に皮膜を形成し、該皮膜の初期親水性お
よび長期使用時における親水性持続性能をその都度確認
したうえで、高分子化合物の種類を選定しているのが実
状である。
【０００８】しかしながら、無数に存在する高分子化合
物の全てについて親水性や長期的親水性持続効果を実験
によって確認することは殆ど不可能であり、Ａｌ合金製
フィン材への親水性表面皮膜構成材としての高分子化合
物の親水性持続性能を簡単な評価法、あるいは用いる高
分子化合物に特有の指標から簡単に割り出すことができ
れば、親水性高分子化合物の選択基準が明確となり、予
備的な実用化試験を要することなく安定して高性能の親
水性皮膜形成Ａｌ合フィン材を提供し得るものと考えら
れる。
物の全てについて親水性や長期的親水性持続効果を実験
によって確認することは殆ど不可能であり、Ａｌ合金製
フィン材への親水性表面皮膜構成材としての高分子化合
物の親水性持続性能を簡単な評価法、あるいは用いる高
分子化合物に特有の指標から簡単に割り出すことができ
れば、親水性高分子化合物の選択基準が明確となり、予
備的な実用化試験を要することなく安定して高性能の親
水性皮膜形成Ａｌ合フィン材を提供し得るものと考えら
れる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な事
情に着目してなされたものであって、その目的は、Ａｌ
合金製フィン材用の親水性付与皮膜形成材としての高分
子化合物の適性評価法を確立し、それにより、結露運転
と乾燥運転を長期間繰り返した場合でも、優れた水濡れ
性を確実に持続し得る様な親水性皮膜の形成されたＡｌ
合金製フィン材を提供しようとするものである。
情に着目してなされたものであって、その目的は、Ａｌ
合金製フィン材用の親水性付与皮膜形成材としての高分
子化合物の適性評価法を確立し、それにより、結露運転
と乾燥運転を長期間繰り返した場合でも、優れた水濡れ
性を確実に持続し得る様な親水性皮膜の形成されたＡｌ
合金製フィン材を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係るＡｌまたはＡｌ合金製フィン材の
構成は、高分子化合物を必須成分とする樹脂系皮膜が形
成されたＡｌまたはＡｌ合金製フィン材において、高分
子化合物として、下記（１）式によって求められる水１
分子当たりとの相互作用エネルギー（ΔＥ0 ）が１．０
Ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上であるものを選択して使用したも
のであるところに要旨を有するものである。 ΔＥ0 ＝（ＥW ＋ＥP −ＥW-P ）／ＮH2O ……（１） 式中、ＥW は水分子の集合体単独のエネルギー ＥP は高分子化合物モデル分子単独のエネルギー ＥW-P は水和した高分子化合物モデル分子のエネルギー ＮH2O は水和した水分子の数 を夫々表わす。
のできた本発明に係るＡｌまたはＡｌ合金製フィン材の
構成は、高分子化合物を必須成分とする樹脂系皮膜が形
成されたＡｌまたはＡｌ合金製フィン材において、高分
子化合物として、下記（１）式によって求められる水１
分子当たりとの相互作用エネルギー（ΔＥ0 ）が１．０
Ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上であるものを選択して使用したも
のであるところに要旨を有するものである。 ΔＥ0 ＝（ＥW ＋ＥP −ＥW-P ）／ＮH2O ……（１） 式中、ＥW は水分子の集合体単独のエネルギー ＥP は高分子化合物モデル分子単独のエネルギー ＥW-P は水和した高分子化合物モデル分子のエネルギー ＮH2O は水和した水分子の数 を夫々表わす。
【００１１】上記相互作用エネルギーを有する高分子化
合物として特に好ましいのは、（メタ）アクリル酸また
はビニルアルコールを重合単位として含む重合体、セル
ロース系化合物もしくはそれらの混合物であり、該高分
子化合物含有樹脂系皮膜としては、金属キレート架橋剤
や界面活性剤を含有するものが好ましく、また該高分子
化合物含有樹脂系皮膜の下地層として耐食性皮膜が形成
されたものは、耐食性の向上とも相まって優れた耐久性
を有するものとなる。
合物として特に好ましいのは、（メタ）アクリル酸また
はビニルアルコールを重合単位として含む重合体、セル
ロース系化合物もしくはそれらの混合物であり、該高分
子化合物含有樹脂系皮膜としては、金属キレート架橋剤
や界面活性剤を含有するものが好ましく、また該高分子
化合物含有樹脂系皮膜の下地層として耐食性皮膜が形成
されたものは、耐食性の向上とも相まって優れた耐久性
を有するものとなる。
【００１２】
【作用】上記の様に本発明では、有機質高分子化合物を
主成分とする皮膜の親水性を生かして皮膜の水濡れ性を
高めるものであり、ここで使用される高分子化合物の親
水性の良否は、水滴を皮膜表面に垂らしたときにおける
水滴の盛り上がり角度（水との接触角）によってある程
度評価することができ、フィン材表面に形成される親水
性皮膜の親水性は、該水との接触角が小さいものほど良
好であるといえる。しかしながら、市販されている無数
の高分子化合物の水との接触角を測定し、フィン材表面
に形成される親水性皮膜構成材としての適性を評価する
には多大な労力を必要とし、実用に即した評価法とはい
えない。
主成分とする皮膜の親水性を生かして皮膜の水濡れ性を
高めるものであり、ここで使用される高分子化合物の親
水性の良否は、水滴を皮膜表面に垂らしたときにおける
水滴の盛り上がり角度（水との接触角）によってある程
度評価することができ、フィン材表面に形成される親水
性皮膜の親水性は、該水との接触角が小さいものほど良
好であるといえる。しかしながら、市販されている無数
の高分子化合物の水との接触角を測定し、フィン材表面
に形成される親水性皮膜構成材としての適性を評価する
には多大な労力を必要とし、実用に即した評価法とはい
えない。
【００１３】そこで本発明者等は、高分子化合物が本来
有している諸特性の中から、フィン材用皮膜構成材とし
て要求される親水性を簡便、迅速且つ正確に評価するこ
とのできる方法について様々の角度から研究を行なった
結果、分子力学法に基づく計算により前記（１）式によ
って求められる各種高分子化合物の水１分子当たりとの
相互作用エネルギーの値が、皮膜としての親水性の良否
を正確に反映することを知り、ここに本発明の完成を見
た。
有している諸特性の中から、フィン材用皮膜構成材とし
て要求される親水性を簡便、迅速且つ正確に評価するこ
とのできる方法について様々の角度から研究を行なった
結果、分子力学法に基づく計算により前記（１）式によ
って求められる各種高分子化合物の水１分子当たりとの
相互作用エネルギーの値が、皮膜としての親水性の良否
を正確に反映することを知り、ここに本発明の完成を見
た。
【００１４】前記（１）式において、Ｅw 、Ｅp 、Ｅ
w-p は、それぞれ分子を構成する原子種とその座標を使
用し、下記式（２）で示されるポテンシャル関数（Ｅ）
によって計算される。 Ｅ＝Ｅb ＋Ｅθ＋Ｅφ＋Ｅi ＋Ｅvdw ＋Ｅel＋Ｅhb……（２） Ｅb ＝1/2Kb(r-r0)2 Ｅθ＝1/2Kθ( θ- θ0)2 Ｅφ＝1/2Kφ[1+d・cos(nφ)] Ｅi ＝1/2 (cosω-cosω0)2 Ｅvdw ＝D0[(R0/R)12-2(R/R0)6] Ｅel＝332.0637QiQj/Rij Ｅhb＝D0[(R0/R)12-2(R/R0)10]
w-p は、それぞれ分子を構成する原子種とその座標を使
用し、下記式（２）で示されるポテンシャル関数（Ｅ）
によって計算される。 Ｅ＝Ｅb ＋Ｅθ＋Ｅφ＋Ｅi ＋Ｅvdw ＋Ｅel＋Ｅhb……（２） Ｅb ＝1/2Kb(r-r0)2 Ｅθ＝1/2Kθ( θ- θ0)2 Ｅφ＝1/2Kφ[1+d・cos(nφ)] Ｅi ＝1/2 (cosω-cosω0)2 Ｅvdw ＝D0[(R0/R)12-2(R/R0)6] Ｅel＝332.0637QiQj/Rij Ｅhb＝D0[(R0/R)12-2(R/R0)10]
【００１５】尚、上記式においてｒ，θ，φ，ω，Ｒ，
Ｒijは、それぞれの原子間距離や結合角など、原子座標
によって決まる変数であり、またＫb ，ｒo ，Ｋθ，θ
0 ，Ｋφ，ｄ，ｎ，ω0 ，Ｄ0 ，Ｒ0 は、原子種毎に決
まるパラメータ、Ｑi ，Ｑjは各原子の電荷である。原
子種毎に決まるパラメータは、文献「Mayo, S.L., Olaf
son, B.D., GoddardIII, W.A., J. Phys. Chem., 1990,
94, 8897-8909」に記載されている。
Ｒijは、それぞれの原子間距離や結合角など、原子座標
によって決まる変数であり、またＫb ，ｒo ，Ｋθ，θ
0 ，Ｋφ，ｄ，ｎ，ω0 ，Ｄ0 ，Ｒ0 は、原子種毎に決
まるパラメータ、Ｑi ，Ｑjは各原子の電荷である。原
子種毎に決まるパラメータは、文献「Mayo, S.L., Olaf
son, B.D., GoddardIII, W.A., J. Phys. Chem., 1990,
94, 8897-8909」に記載されている。
【００１６】即ち、まずポリマー分子のモデルを、モノ
マー分子モデル１０〜２０個を直線状に連結させて作成
する。このポリマー分子モデルの回りの空間、即ちポリ
マー分子表面から２．８〜５．６Åの間に水分子を配置
することにより、水和したポリマーモデル分子を作成す
る。これらの分子構造を基に、前記式（２）により分子
のエネルギーを求めながら、原子座標を変えて、式
（２）の値が極小になる分子構造（安定化構造Ｉ）を求
める（構造最適化計算）。この安定化構造のエネルギー
をＥw-p とする。次に、該安定化構造Ｉからポリマー分
子モデルを取り除き、水分子のみが残った状態で前記式
（２）によりエネルギーを求め、Ｅw とする。一方、安
定化構造Ｉから水分子を取り除き、ポリマー分子モデル
のみが残った状態で式（２）によってエネルギーを求
め、Ｅp とする。
マー分子モデル１０〜２０個を直線状に連結させて作成
する。このポリマー分子モデルの回りの空間、即ちポリ
マー分子表面から２．８〜５．６Åの間に水分子を配置
することにより、水和したポリマーモデル分子を作成す
る。これらの分子構造を基に、前記式（２）により分子
のエネルギーを求めながら、原子座標を変えて、式
（２）の値が極小になる分子構造（安定化構造Ｉ）を求
める（構造最適化計算）。この安定化構造のエネルギー
をＥw-p とする。次に、該安定化構造Ｉからポリマー分
子モデルを取り除き、水分子のみが残った状態で前記式
（２）によりエネルギーを求め、Ｅw とする。一方、安
定化構造Ｉから水分子を取り除き、ポリマー分子モデル
のみが残った状態で式（２）によってエネルギーを求
め、Ｅp とする。
【００１７】かくして求められるＥW ，ＥP ，ＥW-P よ
り（ＥW ＋ＥP −ＥW-P ）を求めると、水分子集合体と
ポリマーモデル分子間の相互作用エネルギー（ΔＥ）を
求めることができ、これを水分子の数で割ると、当該ポ
リマー分子の水１分子当たりとの相互作用エネルギー
（ΔＥ0 ）を求めることができる。
り（ＥW ＋ＥP −ＥW-P ）を求めると、水分子集合体と
ポリマーモデル分子間の相互作用エネルギー（ΔＥ）を
求めることができ、これを水分子の数で割ると、当該ポ
リマー分子の水１分子当たりとの相互作用エネルギー
（ΔＥ0 ）を求めることができる。
【００１８】そして、後述する実施例からも明らかであ
る様に、該相互作用エネルギー（ΔＥ0 ）が１．０Ｋｃ
ａｌ／ｍｏｌ以上、より好ましくは１．５Ｋｃａｌ／ｍ
ｏｌ以上である高分子化合物を親水性皮膜の主成分とし
て選択使用すれば、Ａｌ合金性フィン材に対し初期親水
性はもとより、長期親水性においても安定して非常に優
れた性能を持続する親水化皮膜を形成し得ることが確認
された。
る様に、該相互作用エネルギー（ΔＥ0 ）が１．０Ｋｃ
ａｌ／ｍｏｌ以上、より好ましくは１．５Ｋｃａｌ／ｍ
ｏｌ以上である高分子化合物を親水性皮膜の主成分とし
て選択使用すれば、Ａｌ合金性フィン材に対し初期親水
性はもとより、長期親水性においても安定して非常に優
れた性能を持続する親水化皮膜を形成し得ることが確認
された。
【００１９】本発明において親水性皮膜の主成分として
選択される高分子化合物の選択基準は、上記の様に水１
分子当たりとの相互作用エネルギーであるが、その選択
に当たっては、Ａｌ合金基板に対する密着性や成形性も
加味して可撓性の優れた皮膜を形成し得るものを選択す
るのが良く、好ましい具体例としては、例えばポリ（メ
タ）アクリル酸、ポリ（メタ）アクリル酸のアルカリ金
属塩、ポリ（メタ）アクリル酸とポリ酢酸ビニルとの共
重合体、ポリ（メタ）アクリル酸とポリビニルアルコー
ルとの共重合体、ポリ（メタ）アクリル酸とセルロース
との共重合体、ポリ（メタ）アクリル酸とデンプンとの
共重合体、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリ（メタ）
アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸、（メタ）ア
クリル酸とポリアミドとの共重合体、ポリビニルアルコ
ール、ポリ酢酸ビニルの部分ケン化物、セルロース系樹
脂（ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチル
セルロース、メチルセルロース等の水溶性セルロース）
等が例示され、これらは、単独重合体もしくは共重合
体、あるいは２種以上の混合物として用いることができ
る。
選択される高分子化合物の選択基準は、上記の様に水１
分子当たりとの相互作用エネルギーであるが、その選択
に当たっては、Ａｌ合金基板に対する密着性や成形性も
加味して可撓性の優れた皮膜を形成し得るものを選択す
るのが良く、好ましい具体例としては、例えばポリ（メ
タ）アクリル酸、ポリ（メタ）アクリル酸のアルカリ金
属塩、ポリ（メタ）アクリル酸とポリ酢酸ビニルとの共
重合体、ポリ（メタ）アクリル酸とポリビニルアルコー
ルとの共重合体、ポリ（メタ）アクリル酸とセルロース
との共重合体、ポリ（メタ）アクリル酸とデンプンとの
共重合体、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリ（メタ）
アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸、（メタ）ア
クリル酸とポリアミドとの共重合体、ポリビニルアルコ
ール、ポリ酢酸ビニルの部分ケン化物、セルロース系樹
脂（ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチル
セルロース、メチルセルロース等の水溶性セルロース）
等が例示され、これらは、単独重合体もしくは共重合
体、あるいは２種以上の混合物として用いることができ
る。
【００２０】上記の様な親水性の高分子化合物は、それ
自身で親水化皮膜構成材として使用することにより優れ
た水濡れ性を発揮する皮膜を形成するが、これら高分子
化合物と共に適量の架橋剤を併用すると、その特性、殊
に親水持続性を更に高めることができるので好ましい。
即ち、この皮膜には、初期親水性に加えて親水性の耐久
度、つまり長期親水持続性を有することが極めて重要で
あり、長期親水持続性を備えた皮膜を得るには、親水性
皮膜と基材との間の長期密着性を高めるのが有効であ
る。その為には、前記高分子化合物の分子量を大きくし
てフィン材表面からの凝縮水による同伴・流出を抑制
し、また、親水性皮膜と基材、あるいは必要により下地
被覆層として形成される耐食皮膜との結合による密着性
を高めることが有効であるが、こうした皮膜構成材の分
子量増大あるいは基材や下地との密着性増進という観点
から、皮膜中に適量の架橋剤を添加することは極めて有
効である。
自身で親水化皮膜構成材として使用することにより優れ
た水濡れ性を発揮する皮膜を形成するが、これら高分子
化合物と共に適量の架橋剤を併用すると、その特性、殊
に親水持続性を更に高めることができるので好ましい。
即ち、この皮膜には、初期親水性に加えて親水性の耐久
度、つまり長期親水持続性を有することが極めて重要で
あり、長期親水持続性を備えた皮膜を得るには、親水性
皮膜と基材との間の長期密着性を高めるのが有効であ
る。その為には、前記高分子化合物の分子量を大きくし
てフィン材表面からの凝縮水による同伴・流出を抑制
し、また、親水性皮膜と基材、あるいは必要により下地
被覆層として形成される耐食皮膜との結合による密着性
を高めることが有効であるが、こうした皮膜構成材の分
子量増大あるいは基材や下地との密着性増進という観点
から、皮膜中に適量の架橋剤を添加することは極めて有
効である。
【００２１】ここで使用される架橋剤としては、Ｔｉ、
Ｚｒ、Ａｌ、Ｚｎ等のキレートやアイオノマー形成性金
属を含有する金属塩や金属錯体、あるいは有機配位性化
合物として知られたアルコキシド化合物等が例示され、
これらも単独で使用し得るほか必要により２種以上を併
用することが可能である。これら架橋剤は、前記水溶性
もしくは水分散性の高分子化合物と架橋反応もしくは配
位結合を起こし、皮膜構成樹脂の分子量を増加させるこ
とによって、前述の如く親水持続性を高めると共に下地
皮膜との密着性を一段と高める作用を発揮する。
Ｚｒ、Ａｌ、Ｚｎ等のキレートやアイオノマー形成性金
属を含有する金属塩や金属錯体、あるいは有機配位性化
合物として知られたアルコキシド化合物等が例示され、
これらも単独で使用し得るほか必要により２種以上を併
用することが可能である。これら架橋剤は、前記水溶性
もしくは水分散性の高分子化合物と架橋反応もしくは配
位結合を起こし、皮膜構成樹脂の分子量を増加させるこ
とによって、前述の如く親水持続性を高めると共に下地
皮膜との密着性を一段と高める作用を発揮する。
【００２２】また本発明においては、更に他の添加剤と
して界面活性剤を添加することが有効である。即ち界面
活性剤は、主に初期親水性を向上させると共に、フィン
状に成形加工する際に塗布されるプレス油の吸着による
親水性の悪化を防止する機能を果たすものであり、従っ
て、フィン材として使用したときの初期親水性を高め、
且つフィン上に凝縮した水と共に流出する際にプレス油
等を同伴流出させ得るものであればその種類には一切制
限がなく、アニオン系、ノニオン系、カチオン系、両性
のいずれの界面活性剤を使用してもよい。代表的なもの
としては、アニオン系としてはアルキルスルホン酸エス
テル塩やポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル
硫酸塩等、ノニオン系としてはポリオキシエチレンアル
キルフェニルエーテルやポリオキシエチレン／ポリオキ
シプロピレン共重合体脂肪酸エステル等、カチオン系と
してはアルキルアミン塩やアルキルメチルトリメチルア
ンモニウムクロリド等、両性としてはアルキルアミノプ
ロピオン酸塩やアルキルジメチルベタイン等が例示され
る。
して界面活性剤を添加することが有効である。即ち界面
活性剤は、主に初期親水性を向上させると共に、フィン
状に成形加工する際に塗布されるプレス油の吸着による
親水性の悪化を防止する機能を果たすものであり、従っ
て、フィン材として使用したときの初期親水性を高め、
且つフィン上に凝縮した水と共に流出する際にプレス油
等を同伴流出させ得るものであればその種類には一切制
限がなく、アニオン系、ノニオン系、カチオン系、両性
のいずれの界面活性剤を使用してもよい。代表的なもの
としては、アニオン系としてはアルキルスルホン酸エス
テル塩やポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル
硫酸塩等、ノニオン系としてはポリオキシエチレンアル
キルフェニルエーテルやポリオキシエチレン／ポリオキ
シプロピレン共重合体脂肪酸エステル等、カチオン系と
してはアルキルアミン塩やアルキルメチルトリメチルア
ンモニウムクロリド等、両性としてはアルキルアミノプ
ロピオン酸塩やアルキルジメチルベタイン等が例示され
る。
【００２３】上記架橋剤や界面活性剤の配合比率は特に
限定されないが、好ましいのは、固形分が１〜２０重量
％である親水化皮膜形成剤（塗工液）中に占める各成分
の重量比率が、親水性高分子化合物１００重量部に対
し、架橋剤は３〜１００重量部、より好ましくは１０〜
７０重量部、界面活性剤は１〜２０重量部、より好まし
くは３〜１０重量部の範囲である。また、該塗工液には
必要により更に他の成分として防黴剤、抗菌剤、消臭剤
等を、フィン材の腐食や不快臭の発生防止を目的とし
て、親水性や親水持続性を阻害しない範囲で添加するこ
とも有効である。
限定されないが、好ましいのは、固形分が１〜２０重量
％である親水化皮膜形成剤（塗工液）中に占める各成分
の重量比率が、親水性高分子化合物１００重量部に対
し、架橋剤は３〜１００重量部、より好ましくは１０〜
７０重量部、界面活性剤は１〜２０重量部、より好まし
くは３〜１０重量部の範囲である。また、該塗工液には
必要により更に他の成分として防黴剤、抗菌剤、消臭剤
等を、フィン材の腐食や不快臭の発生防止を目的とし
て、親水性や親水持続性を阻害しない範囲で添加するこ
とも有効である。
【００２４】本発明に係るＡｌ合金製フィン材は、Ａｌ
合金製フィン素材の表面に前記した様な親水性高分子化
合物主体の樹脂塗工液を浸漬法、塗布法等任意の方法で
塗布し、通常１５０〜２３０℃程度で加熱処理して皮膜
形成することにより得ることができる。皮膜の厚さは、
熱交換器としての使用条件等によっても異なるが、一般
的なのは乾燥膜厚で０．５〜５μｍ程度、好ましくは
０．５〜２μｍ程度である。尚Ａｌ合金素材は、任意長
さの平板状のものであってもよいが、生産性を考慮する
とコイル状に巻かれた長尺物を用いて連続的に処理およ
び加工するのが好ましい。このとき、Ａｌ合金素材の表
面に予め耐食性を有する下地層として、クロメート皮
膜、有機樹脂皮膜、クロム化合物含有有機皮膜等を形成
しておけば、耐食性と親水性を兼ね備えたフィン材を得
ることができるので好ましい。
合金製フィン素材の表面に前記した様な親水性高分子化
合物主体の樹脂塗工液を浸漬法、塗布法等任意の方法で
塗布し、通常１５０〜２３０℃程度で加熱処理して皮膜
形成することにより得ることができる。皮膜の厚さは、
熱交換器としての使用条件等によっても異なるが、一般
的なのは乾燥膜厚で０．５〜５μｍ程度、好ましくは
０．５〜２μｍ程度である。尚Ａｌ合金素材は、任意長
さの平板状のものであってもよいが、生産性を考慮する
とコイル状に巻かれた長尺物を用いて連続的に処理およ
び加工するのが好ましい。このとき、Ａｌ合金素材の表
面に予め耐食性を有する下地層として、クロメート皮
膜、有機樹脂皮膜、クロム化合物含有有機皮膜等を形成
しておけば、耐食性と親水性を兼ね備えたフィン材を得
ることができるので好ましい。
【００２５】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明の構成および作
用効果をより具体的に説明するが、本発明はもとより下
記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記
の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施する
ことも可能であり、それらはいずれも本発明の技術範囲
に含まれる。
用効果をより具体的に説明するが、本発明はもとより下
記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記
の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施する
ことも可能であり、それらはいずれも本発明の技術範囲
に含まれる。
【００２６】実施例 Ａｌ合金材として０．１t ×１００w ×２００l ｍｍの
ＪＩＳ−Ａ−１１００Ｈ２０４を使用し、該Ａｌ合金板
を常法に従って脱脂・洗浄して用いた。該Ａｌ合金板を
そのまま、もしくは第１層として下地処理層を形成し、
その上に表２、３に示す種々の親水性高分子化合物主体
の親水処理剤を塗布し、２００℃で３０秒間加熱乾燥し
て厚さ１μｍの親水性皮膜を形成し、実施例１〜２５の
試験片を得た。尚、用いた高分子化合物の水１分子当た
りとの相互作用エネルギーは表１に示す通りである。
ＪＩＳ−Ａ−１１００Ｈ２０４を使用し、該Ａｌ合金板
を常法に従って脱脂・洗浄して用いた。該Ａｌ合金板を
そのまま、もしくは第１層として下地処理層を形成し、
その上に表２、３に示す種々の親水性高分子化合物主体
の親水処理剤を塗布し、２００℃で３０秒間加熱乾燥し
て厚さ１μｍの親水性皮膜を形成し、実施例１〜２５の
試験片を得た。尚、用いた高分子化合物の水１分子当た
りとの相互作用エネルギーは表１に示す通りである。
【００２７】得られた各試験片について、各種性能評価
試験を行ない、熱交換器用フィン材としての有用性を評
価した。また、上記と同様に脱脂、洗浄したアルミニウ
ム板の表面に、第１層の下地処理層を設けた後、上記と
同様にして表４に示す構成の表面被覆を形成し、比較例
１〜１０の試験片を得、同様に熱交換器用フィン材とし
ての有用性を評価した。
試験を行ない、熱交換器用フィン材としての有用性を評
価した。また、上記と同様に脱脂、洗浄したアルミニウ
ム板の表面に、第１層の下地処理層を設けた後、上記と
同様にして表４に示す構成の表面被覆を形成し、比較例
１〜１０の試験片を得、同様に熱交換器用フィン材とし
ての有用性を評価した。
【００２８】尚、各試験片は、プレス油塗布（プレス油
粘度９．０ｃＳｔ／４０℃）→加熱乾燥（１８０℃×７
ｍｉｎ）→水没（２４Ｈｒ）→乾燥（１８０℃×７ｍｉ
ｎ）→親水持続性評価の順に実施し、親水持続性の評価
は、流水（流水５リットル／Ｈｒ×８Ｈｒ）→加熱乾燥
（８０℃×１６Ｈｒ）のサイクルを８サイクル繰り返し
た後の親水性によって評価した。また、親水性は水を噴
霧した後の水はじき状態により、耐食性は塩水噴霧試験
１０日後における表面状態により、また成形性評価はバ
ーニング加工を施したときの屈曲部における割れ発生の
有無によって夫々評価した。
粘度９．０ｃＳｔ／４０℃）→加熱乾燥（１８０℃×７
ｍｉｎ）→水没（２４Ｈｒ）→乾燥（１８０℃×７ｍｉ
ｎ）→親水持続性評価の順に実施し、親水持続性の評価
は、流水（流水５リットル／Ｈｒ×８Ｈｒ）→加熱乾燥
（８０℃×１６Ｈｒ）のサイクルを８サイクル繰り返し
た後の親水性によって評価した。また、親水性は水を噴
霧した後の水はじき状態により、耐食性は塩水噴霧試験
１０日後における表面状態により、また成形性評価はバ
ーニング加工を施したときの屈曲部における割れ発生の
有無によって夫々評価した。
【００２９】結果を表２〜４に示す。尚、表２〜４にお
ける皮膜構成成分の欄に示した符号の意味は次の通りで
ある。 第１層処理欄 ａ：リン酸クロメート皮膜 ｂ：アクリル樹脂皮膜 ｃ：エポキシ樹脂皮膜 ｄ：アクリルメラミン樹脂皮膜 ｅ：無処理 架橋剤欄 イ：炭酸ジルコニウムアンモン ロ：ジヒドロキシビス（ラクタル）チタンジアンモニウ
ム塩 ハ：炭酸亜鉛 ニ：エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピ
レート 界面活性剤欄 １：ポリオキシエチレンアルキルフェニ
ルエーテル ２：ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム ３：ポリオキシエチレン／ポリオキシプロピレン共重合
体 ４：マレイン酸変成ポリオキシエチレン
ける皮膜構成成分の欄に示した符号の意味は次の通りで
ある。 第１層処理欄 ａ：リン酸クロメート皮膜 ｂ：アクリル樹脂皮膜 ｃ：エポキシ樹脂皮膜 ｄ：アクリルメラミン樹脂皮膜 ｅ：無処理 架橋剤欄 イ：炭酸ジルコニウムアンモン ロ：ジヒドロキシビス（ラクタル）チタンジアンモニウ
ム塩 ハ：炭酸亜鉛 ニ：エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピ
レート 界面活性剤欄 １：ポリオキシエチレンアルキルフェニ
ルエーテル ２：ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム ３：ポリオキシエチレン／ポリオキシプロピレン共重合
体 ４：マレイン酸変成ポリオキシエチレン
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】
【表３】
【００３３】
【表４】
【００３４】表２，３からも明らかである様に、水１分
子当たりとの相互作用エネルギーが１．０Ｋｃａｌ／ｍ
ｏｌ以上である高分子化合物を主成分とする耐水性皮膜
の形成された本発明のフィン材は、優れた成形性や耐食
性に加えて、何れも優れた親水性持続性を有しているの
に対し、表４に示す如く相互作用エネルギーが１．０Ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌ未満である高分子化合物主体の皮膜を形
成した比較例では、何れも親水持続性が非常に悪く、熱
交換器の長期連続運転に耐え得るものでないことが分か
る。
子当たりとの相互作用エネルギーが１．０Ｋｃａｌ／ｍ
ｏｌ以上である高分子化合物を主成分とする耐水性皮膜
の形成された本発明のフィン材は、優れた成形性や耐食
性に加えて、何れも優れた親水性持続性を有しているの
に対し、表４に示す如く相互作用エネルギーが１．０Ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌ未満である高分子化合物主体の皮膜を形
成した比較例では、何れも親水持続性が非常に悪く、熱
交換器の長期連続運転に耐え得るものでないことが分か
る。
【００３５】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、親
水性樹脂皮膜を構成する高分子化合物の選択基準とし
て、水１分子当たりとの相互作用エネルギーを取り入れ
ることにより、安定して確実に優れた親水持続性を示す
皮膜を形成することができ、ひいては長期間連続運転を
行なった場合でも、結露水の滞留などによる圧損や熱交
換効率の低下を生じることのない高性能のＡｌ合金製フ
ィン材を提供し得ることになった。
水性樹脂皮膜を構成する高分子化合物の選択基準とし
て、水１分子当たりとの相互作用エネルギーを取り入れ
ることにより、安定して確実に優れた親水持続性を示す
皮膜を形成することができ、ひいては長期間連続運転を
行なった場合でも、結露水の滞留などによる圧損や熱交
換効率の低下を生じることのない高性能のＡｌ合金製フ
ィン材を提供し得ることになった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 直也 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研 究所内 (56)参考文献 特開 昭64−38228（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−249863（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−103133（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B05D 7/00 - 7/26 F28F 13/18
Claims (5)
- 【請求項１】 高分子化合物を必須成分とする樹脂系皮
膜が形成されたＡｌまたはＡｌ合金製フィン材におい
て、高分子化合物として、下記式によって求められる水
１分子当たりとの相互作用エネルギー（ΔＥ0 ）が１．
０Ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上であるものを選択して使用した
ものであることを特徴とする親水性に優れたＡｌまたは
Ａｌ合金製フィン材。 ΔＥ0 ＝（ＥW ＋ＥP −ＥW-P ）／ＮH2O 式中、ＥW は水分子の集合体単独のエネルギー ＥP は高分子化合物モデル分子単独のエネルギー ＥW-P は水和した高分子化合物モデル分子のエネルギー ＮH2O は水和した水分子の数 を夫々表わす。 - 【請求項２】 高分子化合物が、（メタ）アクリル酸ま
たはビニルアルコールを重合単位として含む重合体、セ
ルロース系化合物もしくはそれらの混合物である請求項
１に記載のフィン材。 - 【請求項３】 高分子化合物含有樹脂系皮膜が、金属キ
レート架橋剤を含むものである請求項１または２に記載
のフィン材。 - 【請求項４】 高分子化合物含有樹脂系皮膜が、界面活
性剤を含有するものである請求項１〜３のいずれかに記
載のフィン材。 - 【請求項５】 高分子化合物含有樹脂系皮膜の下地層と
して、耐食性皮膜が形成されたものである請求項１〜４
のいずれかに記載のフィン材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06194420A JP3139299B2 (ja) | 1994-08-18 | 1994-08-18 | 親水性に優れたＡｌまたはＡｌ合金製フィン材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06194420A JP3139299B2 (ja) | 1994-08-18 | 1994-08-18 | 親水性に優れたＡｌまたはＡｌ合金製フィン材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0857414A JPH0857414A (ja) | 1996-03-05 |
| JP3139299B2 true JP3139299B2 (ja) | 2001-02-26 |
Family
ID=16324313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06194420A Expired - Lifetime JP3139299B2 (ja) | 1994-08-18 | 1994-08-18 | 親水性に優れたＡｌまたはＡｌ合金製フィン材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3139299B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990047370A (ko) | 1997-12-04 | 1999-07-05 | 구자홍 | 표면의 친수성 또는 소수성이 향상된 냉동, 공조용 금속재료 및 그 향상 방법 |
-
1994
- 1994-08-18 JP JP06194420A patent/JP3139299B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0857414A (ja) | 1996-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4954372A (en) | Metal surface hydrophilicizing process and composition | |
| JP4008620B2 (ja) | アルミニウム合金製熱交換器 | |
| JP2520308B2 (ja) | 親水性表面処理剤、親水性表面処理浴及びアルミニウム材の表面処理方法 | |
| CA1332329C (en) | Method for hydrophilic treatment of aluminum using an amphoteric polymer | |
| WO2014147782A1 (ja) | 排水性に優れたアルミニウム含有金属製熱交換器の親水性表面処理剤 | |
| JP3373802B2 (ja) | アルミニウム材の親水性処理方法及びその下地処理剤並びに親水性塗料 | |
| JP3139299B2 (ja) | 親水性に優れたＡｌまたはＡｌ合金製フィン材 | |
| JPH0639347A (ja) | 熱交換器用プレコート・フィン材の製造法 | |
| JP3430482B2 (ja) | 熱交換材 | |
| JP2507060B2 (ja) | アルミニウム製熱交換器及びその製造方法 | |
| JP2780250B2 (ja) | 親水性表面処理剤、親水性表面処理浴及びアルミニウム材の表面処理方法 | |
| JPS62105629A (ja) | 熱交換器フイン材 | |
| JP3507533B2 (ja) | 親水性表面処理水溶液、親水性表面処理方法及び親水性表面処理皮膜 | |
| JP2507070B2 (ja) | アルミニウムフインコイル材の親水化処理方法 | |
| JPH086064B2 (ja) | 親水性表面処理剤及び処理方法 | |
| CN101925414A (zh) | 弯曲加工性优良的涂装钢材 | |
| JPS63262238A (ja) | 熱交換器フイン材 | |
| JPH07188585A (ja) | 微細繊維含有親水化処理剤および該処理剤によって処理された熱交換器用ＡｌまたはＡｌ合金製フィン材 | |
| WO2021131374A1 (ja) | 金属表面処理剤、並びに皮膜を有する金属材料及びその製造方法 | |
| JP4467264B2 (ja) | フィン用塗料組成物およびフィン材 | |
| JP3686575B2 (ja) | 耐食性複合層を有するアルミニウム系金属板 | |
| JPH11201688A (ja) | 熱交換器用フィン材 | |
| JPH02103133A (ja) | 熱交換器用アルミニウムフイン材 | |
| JP2564478B2 (ja) | アルミニウム含有金属材料の親水性化処理方法 | |
| JPH02105873A (ja) | 高親水性塗料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20001114 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071215 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081215 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091215 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091215 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101215 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101215 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111215 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121215 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131215 Year of fee payment: 13 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |