JP5620870B2 - 熱交換器用アルミニウムフィン材 - Google Patents
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Description
以下、本発明に係る熱交換器用アルミニウムフィン材(以下、熱交換器用フィン材)を実現するための形態について、図面を参照して説明する。
本発明に係る熱交換器用フィン材10は、フィンに成形する前の板材であり、図1に示すように、基板1と、基板1の片面または両面に形成された下地処理皮膜(化成処理皮膜)2と、下地処理皮膜2の上に形成された第1親水性樹脂層(第1の親水性樹脂層)3と、第1親水性樹脂層3の上に形成されて最表面に積層された第2親水性樹脂層(第2の親水性樹脂層)4と、を備える。下地処理皮膜2および第1、第2親水性樹脂層3,4を形成する基板1の面は片面でも両面でもよく、少なくとも熱交換器に組み立てたときに結露水が接触する虞のある側となる面に形成し、それ以外の面については例えば下地処理皮膜2のみが形成されていてもよい。以下、下地処理皮膜2および第1、第2親水性樹脂層3,4が形成される基板1の面を、単に基板1の表面という。
基板1は、通常の熱交換器用フィン材に適用されるアルミニウムまたはアルミニウム合金(以下、総称してアルミニウムという)で形成され、熱伝導性および加工性の点から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1070,1050,1200のアルミニウムが用いられる。これらの材料は、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。基板1の厚さは、特に規定するものではなく、製造される熱交換器の仕様等に合わせて、要求される熱伝導性や強度および耐食性等に対応可能な厚さとすればよく、具体的には板厚0.07〜0.25mm程度の板材が好適に使用される。
下地処理皮膜2は、アルミニウムからなる基板1(熱交換器用フィン材10)に耐食性を付与すると共に、基板1と第1親水性樹脂層3との密着性を向上させるための層であり、クロム(Cr)、ジルコニウム(Zr)、またはチタン(Ti)を無機物として含有する無機酸化物または有機−無機複合化合物よりなる。下地処理皮膜2は、基板1に耐食性を付与するものであれば成分や膜厚等は特に限定されず、使用目的等に合わせて適宜設定すればよいが、面積あたりの付着量が金属(Cr,Zr,Ti)換算で1〜100mg/m2の範囲となることが好ましく、膜厚では1〜100nmとすることが好ましい。
第1親水性樹脂層3は、下地処理皮膜2と共に熱交換器用フィン材10の耐食性を高め、また第2親水性樹脂層4との密着性を向上させるための層であり、ポリビニルアルコール系樹脂(PVA)、アクリル系樹脂、スルホン酸系樹脂から選択される少なくとも一種の親水性樹脂からなる。これらの樹脂は、造膜性が良好で連続した皮膜を形成し易く、また耐湿性が高いために熱交換器用フィン材10の耐食性を高める効果があり、リン酸クロメート皮膜等からなる下地処理皮膜2への密着性がよく、また第2親水性樹脂層4との密着性にも優れる。また、第2親水性樹脂層4の下地である第1親水性樹脂層3が親水性であることで、第2親水性樹脂層4の親水性を好適に発現させることができる。第2親水性樹脂層4の下地がエポキシ系樹脂やアクリル系撥水樹脂のような疎水性であると、第2親水性樹脂層4の親水性が著しく低下する。
第2親水性樹脂層4は、熱交換器用フィン材10の最表面に形成されて、熱交換器用フィン材10の表面を親水性として濡れ性をよくして、また表面に潤滑性を付与して加工性を向上させ、さらに接触する臭気を吸着せずに消臭するための層である。第2親水性樹脂層4は、ポリビニルアルコール系樹脂(PVA)およびポリエチレンオキサイド系樹脂(PEO)を含有する樹脂バインダ(親水性混合樹脂)41をベースとして、Zn担持TiO2微粒子(亜鉛を担持させたチタン酸化物微粒子)42が混合されてなる。
(基板、下地処理皮膜)
熱交換器用フィン材の試料における基板として、厚さ0.1mmのJIS 1200アルミニウム板を適用した。この基板に、アルカリ性薬剤(サーフクリーナー(登録商標)EC370、日本ペイント社製)で脱脂してから、リン酸クロメート処理を施して下地処理皮膜を形成した。化成処理液は、日本ペイント社製アルサーフ(登録商標)401/45、リン酸、およびクロム酸の混合液を使用した。蛍光X線法で測定した下地処理皮膜のCr換算値は30mg/m2であった。
樹脂材料として、ポリビニルアルコール系樹脂(表1表記はPVA、以下( )内同)、アクリル系樹脂(アクリル)、スルホン酸系樹脂(SA)を適用した。さらに、前記樹脂材料の2種または3種を固形分で以下の配合になるように混合した樹脂混合を適用した。すなわち、ポリビニルアルコール系樹脂:10質量部とアクリル系樹脂:1質量部からなる混合樹脂(PVA+アクリル)、ポリビニルアルコール系樹脂:10質量部とスルホン酸系樹脂:2質量部からなる混合樹脂(PVA+SA)、アクリル系樹脂:10質量部とスルホン酸系樹脂:5質量部からなる混合樹脂(アクリル+SA)、ポリビニルアルコール系樹脂:10質量部とアクリル系樹脂:2質量部とスルホン酸系樹脂:5質量部からなる混合樹脂(PVA+アクリル+SA)を適用した。また、本発明の範囲外の親水性樹脂材料として、ポリエチレングリコール樹脂(PEG)を、非親水性樹脂(撥水性樹脂)材料として、アクリル系樹脂を架橋剤添加にて撥水化させたもの(アクリル撥水)を適用した。これらの樹脂材料で調整した塗料を、基板上の下地処理皮膜の表面に、焼付け後に表1に示す膜厚となるようにバーコーターで塗布し、熱風乾燥炉にて基板到達温度約200℃で焼付けをして第1親水性樹脂層を形成した。なお、試料No.24については、表1に示すように、後記の第2親水性樹脂層と同様にZn担持TiO2微粒子を混合した。
樹脂材料として、ポリビニルアルコール系樹脂(表1表記はPVA、以下( )内同)およびポリエチレンオキサイド系樹脂(PEO)を、固形分でPVA:10質量部、PEO:3質量部になるように混合して適用した(PVA+PEO)。また、本発明の範囲外の親水性樹脂材料として、セルロース系樹脂(セルロース)を、非親水性樹脂(撥水性樹脂)材料として、ポリアクリル酸ナトリウム(PAANa)を適用した。これらの樹脂材料に、Zn担持TiO2微粒子(TiO2に対するZnOの質量比10〜20%)を、その配合を変化させて混合して塗料を調整した。調整した塗料を、基板上の第1親水性樹脂層の表面(第1親水性樹脂層を形成しない比較例の試料については下地処理皮膜の表面)に、焼付け後に表1に示す膜厚となるようにバーコーターで塗布し、熱風乾燥炉にて基板到達温度約200℃で焼付けをして第2親水性樹脂層を形成し、熱交換器用フィン材の試料とした。得られた試料について、蛍光X線法で、表面に形成された皮膜(第2親水性樹脂層)に含有するチタン(Ti)について定量分析し、TiO2に換算して、Zn担持TiO2微粒子(表1表記:TiO2粒子)の付着量として表1に示す。
(密着性)
試料の表面をキムワイプ(登録商標)の乾いたものおよび水で濡らしたもので、各10往復ラビングした後、表面を目視で観察した。合格基準は基板の露出のないこととし、合格を「○」、一部でも第2親水性樹脂層等の塗膜が剥離して基板の露出が見られたものを不合格として「×」で表1に示す。
試料に、実機フィンプレスにてドローレス加工を施してカラー成形性を評価した。リフレア部を超えた大きなカラー割れのないものを合格とし、割れ等がまったくないものを優れているとして「○」、リフレア部のみのカラー割れを「△」で、リフレア部を超えたカラー割れを不合格として「×」で表1に示す。
試料を流水中に240時間浸漬した後、乾燥させたものに、純水を滴下して接触角をゴニオメータにて測定した。合格基準は接触角が30°以下とし、合格を「○」、不合格を「×」で表1に示す。
耐食性は、JIS Z2371に準じた中性塩水噴霧試験を240時間行った後、試料の腐食の程度によって評価した。噴霧液として5質量%の塩化ナトリウム水溶液を用い、噴霧環境温度は35℃、噴霧量は面積80cm2で1時間毎に1.5ミリリットルとした。腐食面積率によって腐食の程度を定量化するレイティングナンバ法に準拠して数値化して、レイティングナンバが9.5以上を合格として「○」、9.5未満のものは不合格として「×」で表1に示す。
臭気成分の難吸着性および分解の程度を評価するため、試料を臭気に曝露した後、試料から発生する臭気成分を測定した。試料を面積0.8m2に切り出して試験片とし、臭気成分としてアンモニアガス100ppmと酢酸ガス20ppmとを注入したデシケータ容器内(25℃)で24時間曝露した。この試験片を容量3リットルの脱臭試験用袋に1リットルの大気と共に封入し、40℃で2時間放置後、脱臭試験用袋内の酢酸ガス濃度を測定した。合格基準はアンモニアガス濃度が40ppm未満、かつ酢酸ガス濃度が10ppm未満とし、それぞれのガス濃度について前記基準を満足するものを「○」、不合格を「×」で表1に示す。
1 基板
2 下地処理皮膜(化成処理皮膜)
3 第1親水性樹脂層(第1の親水性樹脂層)
4 第2親水性樹脂層(第2の親水性樹脂層)
41 樹脂バインダ(親水性混合樹脂)
42 Zn担持TiO2微粒子(亜鉛を担持させたチタン酸化物微粒子)
Claims (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、前記基板表面に形成された化成処理皮膜と、前記化成処理皮膜上に形成された厚さ0.05〜2μmの第1の親水性樹脂層と、前記第1の親水性樹脂層上に形成された厚さ0.05〜2μmの第2の親水性樹脂層と、を備え、
前記第1の親水性樹脂層は、ポリビニルアルコール系樹脂、アクリル系樹脂、スルホン酸系樹脂から選択される少なくとも一種の親水性樹脂からなり、
前記第2の親水性樹脂層は、ポリビニルアルコール系樹脂およびポリエチレンオキサイド系樹脂を含有する親水性混合樹脂と、亜鉛を担持させたチタン酸化物微粒子とからなり、前記チタン酸化物微粒子の付着量がTiO2に換算して0.1〜100mg/m2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。
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