JP6300341B2

JP6300341B2 - アルミニウムフィン材

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Publication number: JP6300341B2
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Authority: JP
Inventors: 太田　陽介; 陽介太田; 慶太館山
Original assignee: Kobe Steel Ltd
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Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2018-03-28
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Description

本発明は、空調機の室内機等に使用される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、オイルクーラー、およびラジエータ等として、様々な分野に利用されている。熱交換器は、例えば、熱媒体を流通させる銅管（銅または銅合金からなる管を指す）を板状のフィンに貫通させて構成される。熱交換器のフィンには、一般的に、熱伝導性および加工性が優れることから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）が適用されている。

熱交換器において、冷房運転時の結露水がフィンの間に溜まると、送風時の抵抗となって熱交換器特性を低下させる。そこで、このようなアルミニウムからなるフィンは、耐食性に加え、フィン表面で結露水が溜まらないように親水性または撥水性を付与するために、塗膜等の表面処理をフィンの成形前の板材（以下、フィン材という）に対して施されている。すなわち、フィン表面を親水性として結露水の流動性を高くするか、撥水性として結露水の水滴が大きくならないうちに落下させるか、であり、熱交換器の用途等によって選択される。例えばルームエアコン等の空調機の室内機に搭載される熱交換器には、結露水が飛散し易い撥水性とするよりも、フィン表面に一様に水が広がる親水性とした方が好適である。親水性を付与する塗膜材料の一つとして、ポリエチレングリコール等のエチレンオキサイド基を構造単位とする化合物は、表面に潤滑性を付与する効果もあるために、広く使用されている。

ここで、塗膜材料は、基板であるアルミニウム板に塗布されて、材料に応じた温度で焼付けされて形成される。ところが、エチレンオキサイド基を構造単位とする化合物は、高温で分解して蟻酸や酢酸等の低分子カルボン酸を生成し、熱交換器において、低分子カルボン酸が、フィンに接触する銅管に蟻の巣状腐食を発生させ、さらにドレンパンにまで流出した場合にはクレージングを発生させるという問題がある。そこで、例えば特許文献１には、塗膜形成時の高温の焼付けでも低分子カルボン酸が生成されないように、熱分解抑制剤を添加した親水性皮膜を設けたアルミニウムフィン材が開示されている。

特開２０１１−２０８８１３号公報

熱交換器において、蟻酸等の低分子カルボン酸は、空調機としての室内等の使用環境で、ＶＯＣとしてホルムアルデヒド等がフィン表面に付着して酸化することによって生成する場合があり、このような発生源に対しては前記従来技術の特許文献１は有効でない。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、エチレンオキサイド基を構造単位とするポリエチレングリコール等の化合物を適用した親水性皮膜をフィン表面に備えつつ、熱交換器の銅管の蟻の巣状腐食を抑制することを目的として、熱交換器の製造時のみならず、空調機としての使用時にホルムアルデヒド等が付着しても、銅管の腐食を抑制することのできる熱交換器用の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に、本発明者らは、アルミニウムフィン材の表面のｐＨ値を制御して低分子カルボン酸が中和されるようにするという思想に至り、鋭意研究の結果、ｐＨ５以上であれば、銅管の蟻の巣状腐食が抑制されることを見出した。

すなわち本発明に係る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、および表面に形成された、エチレンオキサイド基を構造単位とする化合物を含有する親水性皮膜を備える。そして、アルミニウムフィン材は、前記親水性皮膜が、当該親水性皮膜からの抽出水がｐＨ５以上となるように、加水分解時にアルカリ性を示す、水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩から選択されるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の化合物をさらに含有することを特徴とする。

このように、親水性皮膜が、加水分解時にアルカリ性を示す化合物を添加されることで表面のｐＨ値が制御されることにより、低分子カルボン酸が、ホルムアルデヒド等が表面に付着し酸化されて生成したり、あるいはＶＯＣとして付着しても、中和されるので、銅管の蟻の巣状腐食が抑制される。

また、アルミニウムフィン材は、前記親水性皮膜が熱分解抑制剤をさらに含有することが好ましい。

このように、親水性皮膜が熱分解抑制剤を含有することで、形成時の焼付けや、アルミニウムフィン材がフィンに加工される時等の高温処理において、低分子カルボン酸の生成か抑制される。

また、本発明に係るアルミニウムフィン材は、前記基板の表面に、疎水性皮膜をさらに備えることが好ましい。

このように、基板表面に疎水性皮膜が形成されることで、基板（アルミニウム）の耐食性が向上する。

また、本発明に係るアルミニウムフィン材は、成分が前記親水性皮膜と異なる中間親水性皮膜をさらに備えてもよく、このとき、前記中間親水性皮膜上に前記親水性皮膜が形成される。

このように、中間親水性皮膜を備えることで親水性が補填されて、最表面の親水性皮膜を、エチレンオキサイド基を構造単位とする化合物による潤滑性を主に付与するための皮膜とすることができる。

本発明に係るアルミニウムフィン材によれば、エチレンオキサイド基を構造単位とする化合物を適用した親水性皮膜を表面に備えつつ、当該アルミニウムフィン材の製造時や熱交換器の組立時における高温処理のみならず、空調機としての使用時においても、ホルムアルデヒド、または蟻酸等の低分子カルボン酸が付着しても、銅管の腐食を防止することのできる熱交換器とすることができる。

本発明に係るアルミニウムフィン材の構造を説明する断面図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明の実施形態の模式図である。

〔アルミニウムフィン材〕
以下、本発明に係るアルミニウムフィン材を実現するための形態について説明する。
アルミニウムフィン材は、フィンに成形する前の板材であり、所定の寸法に切断してプレス加工にて成形されて熱交換器用フィンに製造される。図１（ａ）に示すように、本発明に係るアルミニウムフィン材１０は、基板１、およびその両面に形成されて最表面を被覆する親水性皮膜４を備える。以下、アルミニウムフィン材および基板について、親水性皮膜が形成される面を、単に表面という。

（基板）
基板１は、通常の熱交換器用の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ＪＩＳＨ４０００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０．０６〜０．３ｍｍ程度の板材が好適に使用される。

基板１は、化成処理により、表面に化成処理皮膜（図示省略）が形成されていることが好ましい。アルミニウムからなる基板１は、化成処理皮膜により、耐食性を付与されると共に、親水性皮膜４との密着性が向上する。化成処理皮膜は、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り、基板を化成処理することによって形成される。化成処理皮膜は、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。

化成処理皮膜に適用される無機酸化物皮膜は、基板に、リン酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理、酸化ジルコニウム処理、クロム酸クロメート処理、リン酸亜鉛処理、あるいはリン酸チタン酸処理のような化成処理を施して、表面に形成される。また、有機−無機複合化合物皮膜は、基板に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。これらの化成処理皮膜を形成する前に、基板の表面をアルカリ性脱脂液にて予め脱脂することが好ましく、これにより化成処理の反応性が向上し、さらに形成された化成処理皮膜の密着性が向上する。

（親水性皮膜）
親水性皮膜４は親水性樹脂を含有し、本発明に係るアルミニウムフィン材１０において、その表面に親水性を付与する皮膜、あるいは水に徐々に溶出して主に潤滑性を付与する皮膜である。親水性皮膜４は、アルミニウムフィン材１０において、面積あたりの付着量で０．０１〜３ｇ／ｍ²となるように形成されることが好ましく、当該親水性皮膜４を形成する樹脂の比重を１程度とみなすと、膜厚が平均０．０１〜３μｍの範囲となることが好ましい。親水性皮膜４は、薄過ぎると十分な親水性または潤滑性が得られず、一方、厚過ぎると、形成時の塗布作業性が低下し、特に基板１がコイル状のアルミニウム板（条材）である場合は塗膜の形成が困難になる。また、アルミニウムフィン材１０は、主に樹脂からなる親水性皮膜４が厚いと熱交換の効率が低下するので、親水性皮膜４は十分な親水性や潤滑性が得られる範囲で薄く形成されることが好ましい。

親水性樹脂材料としては、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ、ＰＥＯ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、スルホエチルアクリレート等が挙げられ、さらに、２種以上の単量体の共重合体、例えばアクリル酸とスルホエチルアクリレートの共重合体が適用できる。さらに本発明に係るアルミニウムフィン材１０の親水性皮膜４は、親水性樹脂材料として、エチレンオキサイド基を構造単位とする化合物（−[ＣＨ₂−ＣＨ₂−Ｏ]_n−）を含有する。このような化合物（以下、ＥＯ基含有化合物）として、具体的には、前記のポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコールの他に、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、あるいはポリオキシアルキレンアルキルエーテル（ＡＥ）またはその酢酸塩や硫酸塩（ＡＥＳ）等が挙げられる。ＥＯ基含有化合物は親水性と共に潤滑性を付与するため、本発明に係るアルミニウムフィン材１０は、必要とする特性に応じて、ＥＯ基含有化合物のみを親水性樹脂材料としてもよいし、その他の親水性樹脂材料の１種または２種以上を混合して、親水性皮膜４に適用することができる。特に、アルミニウムフィン材１０の表面に潤滑性を付与するためには、親水性皮膜４が、ＥＯ基含有化合物を１質量％（親水性皮膜４における質量比（固形分換算）で１％、以下同様）以上含有することが好ましい。

本発明に係るアルミニウムフィン材１０において、親水性皮膜４は、親水性や潤滑性の付与に加え、当該親水性皮膜４に含有されるＥＯ基含有化合物が熱分解したり、熱交換器としての使用時にホルムアルデヒド等が付着し酸化することにより、生成した蟻酸や酢酸等の低分子カルボン酸を中和させる作用を有する。そのために、親水性皮膜４は、加水分解してアルカリ性を示す化合物をさらに含有して、当該親水性皮膜４からの抽出水がｐＨ５以上となるように調製される。これにより、アルミニウムフィン材１０は、熱交換器のフィンとして、使用環境下でホルムアルデヒドや低分子カルボン酸が表面に付着しても中和されるので、銅管に腐食を生じ難い。

このようなアルカリ性を示す化合物として、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、リン酸塩が挙げられる。アルカリ金属、アルカリ土類金属は、Ｎａ，Ｋ，Ｌｉ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ等であり、これらの化合物（以下、まとめてアルカリ金属化合物）は、例えば、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）、リン酸ナトリウム（Ｎａ₃ＰＯ₄）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）、炭酸リチウム（Ｌｉ₂ＣＯ₃）、水酸化バリウム（Ｂａ(ＯＨ)₂）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ(ＯＨ)₂）である。これらのアルカリ金属化合物は、加水分解して弱アルカリ性を示す。親水性皮膜４において、このように緩衝作用を有する弱酸の中和塩を適用することが特に効果的である。また、親水性皮膜４は、２種以上のアルカリ金属化合物を混合して添加されてもよい。なお、アンモニア等のアミン系化合物も中和作用を有するが、銅管に対して応力腐食割れの不具合を発生することがあるため、フィン材に適用することは望ましくない。

親水性皮膜４は、アルカリ金属化合物が、抽出水がｐＨ５以上となる含有量であればよく、多く添加されるにしたがい、ｐＨを高い値に制御することができ、中和作用を高くして銅管の腐食を抑制する効果が向上する。一方で、親水性皮膜４は、アルカリ金属化合物が過剰に添加されると吸湿性が増大してプレス加工性を低下させるため、アルミニウムフィン材１０の加工条件にもよるが、アルカリ金属化合物の含有量が、アルミニウムフィン材１０において面積あたりの付着量で１ｇ／ｍ²以下とすることが好ましい。なお、このアルカリ金属化合物の付着量の上限については、アルミニウムフィン材１０が後記の中間親水性皮膜３（図１（ｂ）参照）を備える場合には、中間親水性皮膜３との合計で管理する。

実際の親水性皮膜４におけるアルカリ金属化合物の添加量については、例えばアルミニウムフィン材１０から試験片を切り出し、抽出水を採取して、そのｐＨ値が５以上となり得るように調製すればよい。詳しくは、両面に親水性皮膜４を形成したアルミニウムフィン材１０を１０ｃｍ×１０ｃｍ（親水性皮膜４の表面積２００ｃｍ²）に切り出して試験片とし、この試験片を、熱交換器の加熱脱脂工程を想定した１６０℃×１０分間の加熱処理を実施した後、２５℃のイオン交換水５０ｍｌに１０分間浸漬して、このイオン交換水の上澄み液３０ｍｌを抽出水とすることができる。抽出水のｐＨ値の上限は特に限定されないが、添加されるアルカリ金属化合物によれば、ｐＨ１２程度まで上昇し得る。この抽出水のｐＨ値は、親水性皮膜４が、以下の熱分解抑制剤等、親水性樹脂およびアルカリ金属化合物以外を含有する場合においても同様とする。

熱交換器において、本発明に係るアルミニウムフィン材１０の親水性皮膜４の前記の中和作用は、特にフィンが銅管に接触する部位で発現することとなる。この部位には結露水が極めて入り込み難いこともあって、親水性皮膜４中のアルカリ金属化合物が極微量であっても、結露水も少量であるので溶出したアルカリ金属化合物の濃度が高くなるために、ｐＨ５以上を維持し易い環境が保たれ、長期間にわたり十分な中和作用を示し得る。

親水性皮膜４は、さらに熱分解抑制剤を含有してもよく（特許文献１参照）、特にＥＯ基含有化合物の含有量が７５質量％以上である場合に、熱分解抑制剤を含有することが好ましい。親水性皮膜４は、熱分解抑制剤を含有することにより、形成時の焼付けやアルミニウムフィン材１０がフィンに加工される時等の高温処理において、ＥＯ基含有化合物が分解し難く、低分子カルボン酸の生成が抑制される。親水性皮膜４は、さらにＥＯ基含有化合物の含有量が９９．９質量％を超えると、ＥＯ基含有化合物が熱分解し易くなるため、低分子カルボン酸が多量に生成して、熱交換器において、銅管に蟻の巣状腐食を発生させ易く、さらにはドレンパンにクレージングを発生させる虞があることから、熱分解抑制剤を含有することが特に好ましい。熱分解抑制剤は、ジフェニルモノスルフィドやジフェニルジスルフィド等のイオウ系、ＢＨＴ（ジブチルヒドロキシトルエン）等のフェノール骨格を有するフェノール系、あるいはカルバジド化合物が挙げられ、これらの２種以上を添加してもよい。親水性皮膜４において、熱分解抑制剤は、その効果を十分なものとするために、含有量を０．１質量％以上とすることが好ましい。一方、熱分解抑制剤は、過剰に添加すると親水性皮膜４の親水性が低下するので、含有量を２５質量％以下とすることが好ましい。

本発明に係るアルミニウムフィン材１０は、図１（ｂ）に示すように、親水性皮膜４の下地として、別の成分からなる親水性皮膜（中間親水性皮膜３）をさらに備えてもよく、言い換えると、親水性皮膜を２層構造とすることができる。アルミニウムフィン材１０は、このように、親水性皮膜４とは別に中間親水性皮膜３を下地に設けることで、最表面の親水性皮膜４を潤滑性の付与に特化させつつ、中間親水性皮膜３により親水性も十分に付与される。

（中間親水性皮膜）
図１（ｂ）に示すアルミニウムフィン材１０において、中間親水性皮膜３は、前記の親水性皮膜４における親水性樹脂材料を適用することができる。中間親水性皮膜３は、ＥＯ基含有化合物を含有してもよく、この場合はさらに、親水性を阻害しない程度に熱分解抑制剤を添加されてもよく、また、親水性皮膜４と同様にアルカリ金属化合物を添加されてもよい。また、中間親水性皮膜３は、膜厚や面積あたりの付着量が、前記の親水性皮膜４についての範囲に準じるとするが、親水性皮膜４との合計すなわち２層で５μｍ以下とすることが、熱交換の効率上、好ましい。さらに、アルミニウムフィン材１０は、中間親水性皮膜３を備える場合は、その効果（親水性）を当該アルミニウムフィン材１０の表面で発現させ易くするために、最表面の親水性皮膜４の膜厚を前記した範囲内で薄くすることがより好ましい。

さらに本発明に係るアルミニウムフィン材１０は、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、基板１表面に、すなわち基板１と親水性皮膜４の間、中間親水性皮膜３を備える場合は基板１と中間親水性皮膜３の間に、疎水性樹脂からなる疎水性皮膜２を備えることが好ましい。アルミニウムからなる基板１が、化成処理皮膜を形成されているだけでなく、さらにその表面を疎水性皮膜２で被覆されることで、アルミニウムフィン材１０は耐食性がいっそう向上する。

（疎水性皮膜）
疎水性皮膜２は、アルミニウムからなる基板１（アルミニウムフィン材１０）に耐食性を付与するために基板１表面を被覆する疎水性樹脂からなる皮膜であり、親水性皮膜４と同様に、塗料を基材表面に塗布することにより形成される。塗料に使用される疎水性樹脂は、例えば、ポリエステル系、ポリオレフィン系、エポキシ系、ウレタン系の各種樹脂が挙げられ、これらの１種または２種以上を混合したものが適用される。疎水性皮膜２は、膜厚等は特に限定されないが、基板１に十分な耐食性を付与するためには、面積あたりの付着量で０．０１ｇ／ｍ²以上が好ましく、０．０５ｇ／ｍ²以上がより好ましい。一方、親水性皮膜４と同様に、樹脂からなる疎水性皮膜２が厚いと熱交換の効率が低下するので、付着量で８ｇ／ｍ²以下が好ましく、４ｇ／ｍ²以下がより好ましい。膜厚では０．１〜３μｍとすることが好ましい。

〔アルミニウムフィン材の製造方法〕
本発明に係るアルミニウムフィン材１０は、化成処理した基板１の表面に、親水性皮膜４を形成する塗料を塗布して、自然乾燥や温風等で乾燥させて（焼付け処理をして）製造することができる。さらに、親水性皮膜４を形成する前に、同様に中間親水性皮膜３を形成してもよいし、あるいは基板１の表面に疎水性樹脂塗料を塗布して疎水性皮膜２を形成してもよい。なお、アルミニウムフィン材１０は、中間親水性皮膜３を設ける場合は、当該中間親水性皮膜３を形成した（焼付け処理をした）後に、その表面を水洗してから、最表面の親水性皮膜４を形成する（塗料を塗布する）ことが好ましい。中間親水性皮膜３のような親水性の下塗り塗膜を設ける場合は、水洗して下塗り塗膜の水溶性成分を除去しておくことにより、上塗り塗装において塗装面を均一に形成し易く、また、上塗り塗膜（親水性皮膜４）の密着性が向上する。さらに、中間親水性皮膜３の焼付けで、熱分解して低分子有機酸が生成した等の場合には、水溶性成分として除去する効果もある。

親水性皮膜４、あるいはさらに中間親水性皮膜３、疎水性皮膜２は、当該皮膜を形成する塗料を調製し、被覆対象物（基板１）にバーコーターやロールコート法等により塗布し、焼付け処理を施して形成される。特に、基板１がコイル状のアルミニウム板であれば、ロールコート装置等を適用して、連続的に、脱脂、塗装、加熱、巻取り等を行うことが生産性上好ましい。

親水性皮膜４、中間親水性皮膜３のそれぞれを形成する塗料は、それぞれ前記の樹脂等の成分のみに限られず、塗装性や作業性等や塗膜物性等を改善するために、各種の水系溶媒や塗料添加物を添加してもよく、例えば、水溶性有機溶剤、架橋剤、界面活性剤、表面調整剤、湿潤分散剤、沈降防止剤、酸化防止剤、消泡剤、防錆剤、抗菌剤、防カビ剤等の各種の溶剤や添加剤を、単独でまたは複合して配合してもよい。

以上、本発明を実施するための形態について述べてきたが、以下に、本発明の効果を確認した実施例を、本発明の要件を満たさない比較例と比較して具体的に説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

〔供試材の作製〕
（基板、化成処理）
アルミニウムフィン材の供試材における基板として、厚さ０．１０ｍｍのＪＩＳＨ４０００Ａ１２００アルミニウム板を適用した。この基板の表面を、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、化成処理液として日本ペイント社製アルサーフ（登録商標）４０１ＫＢ−２／４５ＫＢを使用して、リン酸クロメート処理を施して化成処理皮膜を形成した。波長分散型蛍光Ｘ線装置（島津製作所製、ＬＡＢＣＥＮＴＥＲＸＲＦ−１８００）で測定した化成処理皮膜のＣｒ換算値は２０ｍｇ／ｍ²であり、膜厚約２０ｎｍとなった。

前記基板の両面のそれぞれに、疎水性皮膜、中間親水性皮膜、親水性皮膜を、表１に示す種類および組合せで形成して、図１（ａ）〜（ｄ）に示すアルミニウムフィン材の供試材を作製した。疎水性皮膜、中間親水性皮膜を備えない供試材は、表１のそれぞれの欄に「−」で示す。

（疎水性皮膜の形成）
以下の樹脂塗料を、固形分濃度が１０％となるように適宜稀釈したものを、バーコーターで基板に塗布し、熱風乾燥炉にて基板到達温度約２２０℃で焼付けをして、空冷し、膜厚約１μｍの疎水性皮膜を形成した。

（疎水性樹脂）
ウレタン系：ウレタン変性樹脂エマルジョン、東邦化学社製、ハイテック（登録商標）Ｓ−６２５４
エポキシ系：水系エポキシ樹脂、加熱硬化型、アニオン系、株式会社アデカ製、アジカレジン（登録商標）ＥＭシリーズＥＭ−０４３４ＡＮ
アクリル系：ポリアクリル酸エステル共重合体、日本純薬株式会社製、ジュリマー（登録商標）ＡＴ−２１０

（中間親水性皮膜の形成）
表１に示す種類の樹脂塗料を、合計の固形分濃度が１０％となるように、表１に示す配合で混合し、適宜稀釈したものを、疎水性樹脂の形成と同様に、バーコーターで基板に塗布し、熱風乾燥炉にて基板到達温度約２２０℃で焼付けをして、水洗して冷却しながら溶出分を除去し、膜厚約０．５μｍの中間親水性皮膜を形成した。

（親水性皮膜の形成）
親水性皮膜用の樹脂塗料として、次のように親水性樹脂水溶液を調製した。まず、ポリアクリル酸ナトリウムおよびカルボキシメチルセルロースナトリウムを、等量固形分量の水溶液（各固形分濃度１０％）を基本組成とし、表１に示す種類のＥＯ基含有化合物を、前記水溶液中に固形分濃度で１％となるように添加した。この水溶液に、表１に示す種類および前記水溶液における固形分濃度のアルカリ金属化合物を添加した。さらに、表１に熱分解抑制剤の種類を記載した供試材について、その種類の熱分解抑制剤を、親水性皮膜における含有量が０．５質量％となるように、親水性樹脂水溶液に添加した。

調製した親水性樹脂水溶液を、疎水性樹脂等の形成と同様に、バーコーターで基板に塗布し、熱風乾燥炉にて基板到達温度２００℃で焼付けをして、空冷し、膜厚約０．５μｍの親水性皮膜を形成して、供試材を作製した。

親水性皮膜および中間親水性皮膜の親水性樹脂材料、親水性皮膜のＥＯ基含有化合物、熱分解抑制剤は、それぞれ以下のものを使用した。

（親水性樹脂）
ポリアクリル酸ナトリウム（ＰＡＡＮａ）：東亜合成株式会社製、アロンＡ−２０Ｌ（登録商標）
カルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣＮａ）：第一工業製薬製株式会社製、セロゲン７Ａ（登録商標）
アクリル酸／スルホン酸系モノマー共重合体塩（ＡＡＳＦ）：株式会社日本触媒製、アクアリック（登録商標）ＧＬ
ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）：三洋化成工業株式会社製、ＰＥＧ−６０００Ｓ（登録商標）

（ＥＯ基含有化合物）
ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）：三洋化成工業株式会社製、ＰＥＧ−６０００Ｓ（登録商標）
ポリオキシエチレンアルキルエーテル（ＡＥ）：日本乳化剤株式会社製、ニューコールＮＴ−１２（登録商標）
ポリオキシアルキレンエーテル硫酸エステル塩（ＡＥＳ）：ライオン株式会社製、サンノール（登録商標）ＰＰ−２０３０

（熱分解抑制剤）
カルバジド化合物：明成化学工業株式会社製、ＭＳ−３０００（登録商標）
フェノール系化合物：ジブチルヒドロキシトルエン、関東化学株式会社製

（親水性皮膜からの抽出水のｐＨ値）
供試材を、１０ｃｍ×１０ｃｍに切り出して試験片とし、この試験片を熱交換器の加熱脱脂工程を想定して１６０℃で１０分間の加熱処理を実施した。加熱処理した試験片を、２５℃のイオン交換水５０ｍｌに１０分間浸漬して上澄み液３０ｍｌを抽出水とした。この抽出水のｐＨを測定して、表１に示す。

〔評価〕
作製した供試材について、表面の親水性、耐食性、および銅に対する蟻の巣状腐食の抑制効果を評価した。

（親水性）
親水性の指標として、室温での水接触角を測定した。供試材を１６０℃で１０分間加熱して加熱脱脂相当の熱処理を実施後、イオン交換水に２４時間浸漬して室温で乾燥した。この供試材を、評価面を上に水平に載置し、表面に約０．５μＬの純水を滴下し、ゴニオメータにて接触角を測定した。接触角が５０°以下を親水性合格とし、２０°以下を優良として「◎」、２０°を超え５０°以下を良好として「○」で、表１に示す。接触角が５０°を超えるものを不合格として「×」で表１に示す。

（耐食性）
耐食性は、ＪＩＳＺ２３７１に準じた塩水噴霧試験を４８０時間行った後、供試材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９．０以上を合格とし、９．５以上を優良として「◎」、９．０以上９．５未満を良好として「○」で、表１に示す。また、９．０未満を不合格として「×」で表１に示す。

（銅に対する蟻の巣状腐食の抑制効果）
銅に対する蟻の巣状腐食の抑制効果を評価するために、親水性皮膜からの抽出水のｐＨ値の測定に使用した、供試材を浸漬したイオン交換水（抽出水）を使用した。前記抽出水に、φ９．５２ｍｍ、肉厚０．２３ｍｍ、長さ１００ｍｍのりん脱酸銅管（平滑管Ｏ材）を浸漬し、これらを収容した容器をさらに別の容積１リットルの密封容器内で、室温（２０℃）で２０日間保管した。その後、銅管の気液境界部断面を観察して、貫通孔があるものを不合格として「×」で、貫通孔に至らなかったものを合格として「○」で、表１に示す。

表１に示すように、本発明の実施例および参考例の供試材Ｎｏ．１〜１１は、最表面の親水性皮膜が、アルカリ金属化合物の添加により抽出水のｐＨ値が５以上に調製され、さらに供試材Ｎｏ．５，６，１０は熱分解抑制剤を添加されたため、本来の親水性に加え、銅管に対する蟻の巣状腐食の抑制効果が得られた。なお、供試材Ｎｏ．５は、アルカリ金属化合物（炭酸水素ナトリウム）の添加量が比較的少ないが、熱分解抑制剤として添加したカルバジド化合物によってもｐＨ値が上昇したため、本発明の範囲を満足した。さらに供試材Ｎｏ．６〜８，１０，１１は、中間親水性皮膜を設けたことにより、特に優れた親水性を示した。また、基板表面に疎水性皮膜を備えた供試材Ｎｏ．９〜１１は、特に耐食性に優れていた。

これに対して、親水性皮膜が、アルカリ金属化合物を含有しない、または含有量が少なく、抽出水のｐＨ値が５未満の比較例である供試材Ｎｏ．１２〜２２は、親水性および耐食性は良好であるが、それぞれの抽出水で銅管に貫通孔を発生させるに至り、銅管の蟻の巣状腐食を抑制する効果は不十分といえる。

１０アルミニウムフィン材
１基板
２疎水性皮膜
３中間親水性皮膜
４親水性皮膜

Claims

アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基板、および表面に形成された、エチレンオキサイド基を構造単位とする化合物を含有する親水性皮膜を備えるアルミニウムフィン材であって、
前記親水性皮膜は、当該親水性皮膜からの抽出水がｐＨ５以上となるように、加水分解時にアルカリ性を示す、水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩から選択されるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の化合物をさらに含有することを特徴とするアルミニウムフィン材。
前記親水性皮膜は、熱分解抑制剤をさらに含有することを特徴とする請求項１に記載のアルミニウムフィン材。
前記基板の表面に、疎水性皮膜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に記載のアルミニウムフィン材。
成分が前記親水性皮膜と異なる中間親水性皮膜をさらに備え、前記中間親水性皮膜上に前記親水性皮膜が形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のアルミニウムフィン材。