JPH07115441B2

JPH07115441B2 - 熱交換器用アルミニウム材の表面処理方法

Info

Publication number: JPH07115441B2
Application number: JP19410387A
Authority: JP
Inventors: 良明三代沢; 伸浩松原
Original assignee: Kansai Paint Co Ltd
Current assignee: Kansai Paint Co Ltd
Priority date: 1987-08-03
Filing date: 1987-08-03
Publication date: 1995-12-13
Anticipated expiration: 2010-12-13
Also published as: JPS6438228A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はアルミニウム製熱交換器フィン材の親水化表面
処理方法に関し、さらに詳しくは、アルミニウム表面を
親水化することによって水の接触角を30゜以下に維持
し、水滴の発生を抑制もしくは防止し、さらに防錆性に
すぐれた表面を形成するアルミニウム製熱交換器フィン
材の親水化処理方法に関する。

（従来の技術）空調機の熱交換器は冷房時に発生する凝縮水が水滴とな
ってフィン間に水のブリッジを形成し、空気の通風路を
狭めるため通風抵抗が大きくなって電力の損失、騒音の
発生、水滴の飛散などの不具合が発生する。かかる現象
を防止する方策として、アルミニウムフィン材（以下フ
ィン材と称する）の表面を親水性にして結露の発生を防
止することがなされている。かかる方法として、（１）
アルミニウムの表面処理法として知られているベーマイ
ト処理を施してフィン材表面に水和酸化アルミニウム層
を形成させる方法、（２）一般式mSiO₂/nNa₂Oで示され
るいわゆる水ガラスを塗布する方法（たとえば特公昭55
−1347号、特開昭58−126989号など）、（３）有機樹脂
にシリカ、水ガラス、水酸化アルミニウム、炭酸カルシ
ウムなどを混合した塗料およびこれらの組成物に界面活
性剤を併用した塗料を塗布する方法（たとえば、特開昭
53−125437号、特開昭55−164264号、特開昭59−229197
号、特開昭61−225044号など）、（４）本発明者による
有機−無機（シリカ）複合体樹脂と界面活性剤よりなる
塗料を塗布する方法（たとえば、特開昭59−170170号な
ど）などが実用化されている。

一方、冷房時に発生する凝縮水は、アルミフィン材を腐
食し、腐食生成物の水酸化アルミニウム粉末（白粉）が
飛散することが知られており、環境保全の立場からその
対策がなされている。たとえば、アルミニウムの公知の
表面処理剤であるクロメート処理剤、チタンあるいはジ
ルコニウム化合物によるノンクロメート処理剤、アクリ
ル樹脂−メラミン樹脂からなる塗布剤などが実用化され
ている。これらの処理皮膜は撥水性であるため、フィン
材に親水性を付与する方法として、アルミフィン表面に
クロメートなどの防錆皮膜を形成させ、その上に上記の
親水性処理剤を被覆するいわゆる複層処理方法が開発さ
れ実用化されている。たとえば、クロメート膜−水ガ
ラス膜（特開昭50−38645号、特開昭59−13078号な
ど）、ベーマイト膜−水ガラス膜（特開昭62−50477
号）、クロメート膜−水ガラス・有機樹脂膜（特開昭
61−225044号）、クロメート膜−ポリアミド樹脂膜
（特開昭61−250495号）、クロメート膜−シリカ・マ
ルトリオース膜（特開昭61−276697号）、疎水性有機
樹脂膜−セルローズまたはポリビニルアルコール膜（特
開昭62−105629号）がある。

一方、熱交換器の表面処理をおこなう方法として、ア
ルミニウム板を成型加工してフィンを作成し、このもの
を組立てたのち、表面処理剤（親水性、防錆性）を浸せ
き、スプレー、シャワーなどの手段により塗布する、い
わゆるアフターコート法と、あらかじめアルミニウム
板に表面処理膜を形成したのち、この板をプレス成型加
工を施してフィン材を作成するいわゆるプレコート法の
二方法がある。後者において、親水化皮膜層に無機質
成分、たとえばシリカ、水ガラス、アルミナ、水酸化ア
ルミニウム、炭酸カルシウム、チタニアなどが混在して
いると、プレス成型に用いられる金型が著しく摩耗し、
フィン材の成型不良、親水性皮膜の破壊による耐食性の
劣化、さらに金型寿命の短縮による経済的損失などの問
題が発生する。近年、熱交換器の小型化、軽量化のため
にフィン材の薄肉化が図られており、そのために成型加
工法も従来のドロー加工法（張り出し、絞り加工）から
ドローレス加工法（しごき加工）に変って来ており、後
者の方法に対して適用できる親水化処理方法の開発が要
請されている。

又、空調機は適度な湿気と温度雰囲気下にあり室内のゴ
ム等が付着するため、微生物が発生し易く、このため運
転開始時に悪臭が発生することが知られている。かかる
対策として防菌剤、防腐剤を混合した皮膜剤の使用が提
案されている（たとえば、特開昭58−10051号、特開昭5
8−101717号、特開昭60−50397号、特開昭61−168675号
など）。

（発明が解決しようとする問題点）以上に例示したごとく熱交換器の親水化処理技術は、実
用化されているものの、いずれの方法も社会的要請に対
して十分に応えられる段階には至っていない。たとえ
ば、親水化処理法として実績のある技術は下記の問題を
かかえている。

水ガラス膜：水との接触角は約20゜以下と比較的低
く良好であるが、経時により親水性の劣化が起こる。ま
た水分の付着によって水ガラス皮膜が加水分解し、アル
カリを発生するため、アルミニウムの腐食（孔食）が起
こる。また、皮膜の分解による微粉末の飛散、細菌によ
る黴の発生が起こり易く両者の混在した臭気が発生す
る。また、プレコート方式においては、フィン成型加工
過程で菌型摩耗が著しく、十分なる対応が出来ない。

クロメート膜−水ガラス膜：アルミニウムに対する
耐食性は良好であるが、その他の機能は上記と同様の
問題点がある。

有機樹脂−シリカ膜、クロメート膜−有機樹脂・シ
リカ膜：全面水濡性における経時耐久性は良好である
が、水との接触角が50゜以上となり、運転開始時にフィ
ン間に水滴が発生する場合がある。また、プレコート方
式においては、フィン成型加工過程で金型摩耗が著し
く、特にドローレス加工法に対して十分な対応ができな
い。

クロメート膜−ポリアミド膜、アクリル樹脂−セル
ローズ膜：経時耐久性において水との接触角が大きくな
り上記と同様にフィン間に水的が発生する場合があ
る。

以上の性能的問題に対して、本発明者らはフィン材の耐
食性、親水性を確保し、さらにプレコート方式における
プレス成型用金型耐久性に適合する処理システムを開発
すべく鋭意研究の結果、本発明を完成するに至ったもの
である。

（問題点を解決するための手段）かくして本発明によれば、アルミニウム材の表面に、（Ｉ）ガラス転移温度70〜15
0℃の疎水性アクリル樹脂および／又はエポキシ樹脂を
主成分とする樹脂分100重量部に対して、（II）ポリビ
ニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ（メタ）
アクリル酸、ヒドロキシ（メタ）アクリレート−（メ
タ）アクリル酸共重合体、ポリ（メタ）アクリルアミ
ド、ポリアミドおよび多糖類から選ばれる少なくとも１
種を５〜15重量部配合してなる組成物を被覆し（以下、
この皮膜を「下層膜」と略称する）、ついでその上に、
（Ａ）ポリビニルアルコールおよび（Ｂ）多糖類および
その誘導体の加熱溶解物に、（Ｃ）Ti,ZrおよびAlから
選ばれる元素の有機配位性アルコキシド化合物（以下
「金属キレート化合物」という）の少なくとも１種を混
合してなる親水化処理組成物を被覆する（以下、この皮
膜を「上層膜」という略称する）ことを特徴とする熱交
換器アルミニウム材の表面処理方法が提供される。

以上、本発明について詳細に説明する。

下層膜として用いられる（Ｉ）および（II）成分からな
る有機樹脂皮膜はアルミニウム材に対する耐食性を付与
すること、上記のフィン加工時における金型摩耗が無機
系物質によってなされるため、有機樹脂の方が好ましい
ことの二点により選択される。また、下層膜は上層膜と
の密着性が十分である機能を有することが要求される。
さらに冷房運転時におけるアルミニウムフィン材は常に
湿潤状態下におかれる。このような状態での金属の耐食
性については、金属の腐食因子として考えられる酸素や
水分の透過性を抑制する塗膜構造とすることが必要であ
る。

塗膜はそのガラス転移温度を境にして、高温側では酸素
および水分の透過性が著しく増大すること、および吸水
湿潤下の塗膜のガラス転移温度は、乾燥下の塗膜のそれ
より更に低い値を示すことが知られている。したがっ
て、耐食性作用を得るにはフィン材の使用環境よりも高
いガラス転移温度を有する皮膜であることが必要であ
り、その範囲は70〜150℃が好ましい。ガラス転移温度
が70℃未満であると使用環境下での耐食性が十分でな
く、一方、150℃を超えると塗膜の凝集力が著しく高く
なるため、折り曲げ、張り出し、絞りなどの加工により
塗膜に割れが発生したり、塗膜はく離を生じたりして耐
食性が低下してしまう。

かかる目的に適合する有機樹脂としては、例えば、アク
リル系共重合体、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、フェノ
キシ樹脂、脂肪酸もしくは多塩基性酸変性ポリブタジエ
ン樹脂、メチロール基導入フェノール樹脂、アルカノー
ルアミン変性ポリウレタン樹脂、アミンまたはポリアミ
ン変性エポキシ樹脂、アミン−ウレタン変性エポキシ樹
脂、α・オレフィン−α・β不飽和カルボン酸共重合
体、ポリアミン樹脂、アミノ樹脂、ポリカルボン酸樹
脂、ポリビニルアセタール樹脂類及びこれら樹脂の２種
以上の混合物、付加縮合物などが挙げられる。

中でも本発明に好適な樹脂は、比較的低い酸価を示すア
クリル系共重合体およびエポキシ樹脂である。これらの
樹脂は一般に架橋剤としてメラミン樹脂、尿素樹脂、ベ
ンゾグアナミン樹脂などを併用して用いられる。かかる
組成物による形成塗膜はすぐれた塗膜密着性と耐食性が
得られるが、その皮膜の表面層は疎水性を示すため、次
工程の親水性上層膜が十分に密着することができず、そ
のために上層膜の膨潤あるいははく離が起こり目的とす
る性能が得られない。

かかる問題点に対して本発明者らは、上記の疎水性樹脂
組成物にいわゆる親水性樹脂と称せられる水酸基、カル
ボキシル基、アミノ基、スルホン基、ホスフォン基など
を多量に含有した樹脂を適量混合することによって、親
水性の上層膜との密着性が得られることを見出した。

かかる樹脂類としては、ポリビニルアルコール、ポリビ
ニルピロリドン、ポリ（メタ）アクリル酸、ヒドロキシ
（メタ）アクリレート−（メタ）アクリル酸共重合体、
ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリアミドおよび多糖類
（デンプン、セルロース、アルギンおよびそれらの誘導
体）をあげることができる。これらの樹脂類は、上記の
疎水性樹脂100重量部に対して、５〜15重量部の範囲で
混合して用いられる。混合量が５重量部以下であると上
層膜との密着性が十分でなく、また、15重量部以上であ
ると下層膜の耐水性、耐食性が低下するおそれがある。

本発明における上層膜を形成する材料の一つである
（Ａ）ポリビニルアルコールは、造膜成分として主要な
役割を果たすとともに分子中に二級水酸基が多量に存在
するため水との親和性に富み、さらにこの水酸基と他の
構成成分との相互作用により耐水性と親水持続性を維持
する作用を示す。かかる目的に適合する材料として、ケ
ン化度87〜89％以上のポリビニルアルコールであり、本
発明に対して特に好ましい材料は、ケン化度98％以上の
完全ケン化ポリビニルアルコールである。この材料は常
温下における水に対する溶解度が低く、常温以下で使用
される熱交換器フィン材へ皮膜として好ましい性質を示
す。

またポリビニルアルコールの分子量は重合度500以上の
ものが好ましく、後記の多糖類樹脂との分子的からみ合
いによって親水持続性を維持させるためである。また、
他の有機化合物と反応させたいわゆる変性ポリビニルア
ルコール（たとえば、アクリルアミド、不飽和カルボン
酸、スルホン酸モノマー、カチオン性モノマー、不飽和
シランモノマーなどとの共重合物）も適用することがで
きる。

上層膜の第２構成成分である（Ｂ）多糖類及びその誘導
体は、本発明における親水持続性に対して重要な役割を
果たす成分である。すなわち、形成皮膜の親水性を支配
する水酸基、カルボニル基、カルボキシル基が樹脂主骨
格に配列されているため、皮膜形成過程におけるこれら
官能基の選択的配向がなく、皮膜表面に大量の親水基が
存在することになり、すぐれた水濡性と低い水との接触
角が得られるからである。かかる目的に適合する材料と
しては、デンプン（かんしょ、ばれいしょ、タピオカ、
小麦、とうもろこしなど）、セルロースおよびアルギン
などであり、これらの天然多糖類の誘導体としては、た
とえば、酸化デンプン、デキストリン、カルボキシメチ
ルデンプン、ヒドロキシメチルデンプン、シアノエチル
デンプン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロ
ース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチル
セルロースなどのアルキルまたはオキシアルキル誘導体
化合物、アルギン酸プロピレングリコールなども利用で
きる。これらの多糖類樹脂は単独でも造膜するが耐水性
が十分でなく実用的には供し得ない。したがって、上記
（Ａ）成分のポリビニルアルコールと併用して使用す
る。その使用方法は下記の通りある。

これらの多糖類は粉末として供給されるので、上記
（Ａ）成分ポリビニルアルコール粉末と混合し、95〜10
0℃の熱水にて溶解する。この状態において両者の樹脂
は相互に作用しあって分子間のからみが生じ、（Ａ）成
分と（Ｂ）成分の親水性官能基が適度に皮膜中に分配さ
れることになりすぐれた親水持続性を示すことになる。

一方、単に（Ａ）成分と（Ｂ）成分の水溶液を混合した
程度では、その皮膜は耐水性が十分でなく膨潤するとと
もに（Ｂ）成分が溶出して目的とする性能が得られな
い。

以上のような作用機構によって所望の性能が達成される
が、本発明に適合する好ましい多糖類としては、デンプ
ンが選択される。すなわち、天然のデンプンは常温下で
は水に対して溶解せず、80℃以上の温度で糊化溶解する
性質を有するため、上記の完全ケン化ポリビニルアルコ
ールと同様の作用が期待できるからである。

上層膜の第３成分である（Ｃ）チタン（Ti）、ジルコニ
ウム（Zr）、およびアルミニウム（Al）の元素よりなる
キレート化合物は、本発明において、上記（Ａ）成分、
（Ｂ）成分混合組成物より形成される皮膜の耐水性を向
上させるための架橋剤的役割を果たすものである。一般
に水酸基、アミノ基、カルボキシル基などを含有する有
機樹脂の架橋剤としてはアミノ樹脂（メラミン、ベンゾ
グアナミン、尿素）やエポキシ樹脂が用いられるが、本
発明の組成物のごとき高い極性を示す樹脂系の硬化剤と
してこれらを用いると、造膜過程で硬化剤が皮膜表面層
に配向する傾向を示すため、所望の親水性が得られな
い。かかる目的に対して本発明では、水溶液中で加熱す
ることによって金属に配位した有機化合物と（Ａ）成
分、（Ｂ）成分中の官能基とが置換反応をおこなうこと
ができる金属キレート化合物が利用される。

かかるキレート化合物としては、一般式（R¹）₂M（R²）
_２、R¹M（R²）_３またはＭ（R²）_４で示されるアルコキ
シド化合物［式中、R¹はエチル基、アミル基、フェニル
基、ビニル基、β−（３・４−エポキシシクロヘキシ
ル）基、γ−メルカプトプロピル基、アミノアルキル基
などの置換基を表わし、Ｍはチタニウム、ジルコニウム
またはアルミニウム元素を表わしR²は通常炭素数１〜８
のアルコキシ基、（たとえば、メトキシ基、エトキシ
基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキ
シ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブト
キシ基、ｎ−ペントキシ基、イソペントキシ基、ｎ−ヘ
キトキシ基、ｎ−ヘプトキシ基、ｎ−オクトキシ基な
ど）または合計の炭素数が２〜10のアルコキシアルコキ
シ基（たとえば、メトキシメトキシ基、メトキシエトキ
シ基、エトキシブトキシ基、ブトキシペントキシ基な
ど）を表わす］に、たとえば、マレイン酸などのジカル
ボン酸類、エチレングリコール、ジアセトンアルコー
ル、アセチルアセトンなどのジケトン、アセト酢酸エチ
ル、マロン酸エチルなどのエステル、ケトンエステル、
サリチル酸、カテコール、ピロガロール、トリエタノー
ルアミン、ジエタノールアミン、ジメチルアミノアルコ
ールなどのアルカノールアミン類などをリガンド（配位
子）として結合せしめた２官能以上（好ましくは２〜３
官能）の配位化合物（錯化合物）である。

以上の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の三成分よりなる組成物
によって、目的とする熱交換器フィン材の親水化処理は
達成できるが、フィンピッチが1.2mm以下の場合には、
水との接触角が５゜以下のいわゆる拡張濡れになること
が望ましい。かかる目的のために上層膜の第４成分とし
て、（Ｄ）ジアルキルスルホコハク酸エステル塩および
／またはアルキレンオキシドシラン化合物の湿潤性界面
活性剤を用いることができる。かかる目的には湿潤作用
の大である界面活性剤であれば、陰イオン系、陽イオン
系、両性イオン系、非イオン系のいずれも使用すること
ができるが、本発明で用いる親水化処理組成物の安定
性、皮膜の界面活性能持続性（造膜過程における加熱作
用安定性、他の成分との相互作用性など）の点から上記
の２種が最も安定した性能を示す。すなわち、下記式の
陰イオン性のジアルキルスルホコハク酸エステル塩（R₁:炭素数１〜18のアルキル基を示す。M:リチウム、
ナトリウムまたはカリウムであるアルカリ金属を示す
か、もしくはアンモニウムまたはアミン基を示す。）および下記式の非イオン性のアルキレンオキシドシラン
化合物：（CH₃）₂Si［OSi（CH₃）_２］_ｘ［OCH₃SiC₃H₆O（C₂H₄O）_ａ（C₃H₆O）_bR₂］_yOSi（CH₃）_３（x:5〜20の整数、a:5〜20の整数、b:0〜15の整数、y:1
〜８の整数およびR₂:炭素数１〜６の低級アルキル基を
表わす）が選ばれる。

これらの界面活性剤は単独もしくは併用することができ
る。これらの界面活性剤は前記の（Ａ）〜（Ｃ）成分の
官能基との相互作用によって水素結合的に固定化される
ものと推測される。

上層膜の第５成分として必要に応じて防黴剤を併用する
ことができる。本発明に適合する防黴剤の条件として
は、環境安全面から低毒性であること、皮膜形成温度に
耐える耐熱性であること、水に対して不溶または離溶性
であること、水系塗料中に均一に分散し形成皮膜の親水
性を阻害しないことなどであり、公知の脂肪族系、芳香
族系、無機系化合物のうちから選ぶことができる。これ
らの防黴剤の中から本発明に最も適合する材料として
は、（Ｅ）２−（４′−チアゾール）−ベンツイミダゾ
ール（C₁₀H₇N₃S）をあげることができる。

本発明における（Ａ）成分のポリビニルアルコールと
（Ｂ）成分の多糖類およびその誘導体の配合割合は、固
形分の重量百分率で10:90ないし75:25であり、好ましく
は50:50ないし25:75の範囲である。ポリビニルアルコー
ルの量が75％を越えると形成皮膜の全面水濡性が阻害さ
れる。一方、多糖類樹脂が90％を越えると形成皮膜の耐
水性が十分でなくなり、皮膜の膨潤および溶解が生じる
傾向がある。

本発明における（Ｃ）成分のチタン、ジルコニウムおよ
びアルミニウムの元素よりなる金属キレート化合物の配
合割合は、上記の（Ａ）成分と（Ｂ）成分の混合物に対
して固形分の重量百分率比で2:98ないし20:80であり、
好ましくは5:95ないし10:90の範囲が選ばれる。金属キ
レート化合物の量が２％未満であると、（Ａ）＋（Ｂ）
成分組成物中の残存遊離水酸基が多量であるために耐水
性、耐食性を充分に高め得ないおそれがあり、また、20
％を越えて添加すると金属キレート化合物自体の縮合が
優先しておこるため均一に混合することができず、平滑
な皮膜の形成が困難となるおそれがあり、また、経済的
にも不利である。

本発明における（Ｄ）成分のジアルキルスルホコハク酸
エステル塩およびアルキレンオキシドシラン化合物の配
合割合は、上記の（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）成分の混合物
に対して、固形分の重量百分率比で0.5:99.5ないし10:9
0であり、好ましくは0.5:99.5ないし5:95の範囲であ
る。添加量が0.5％以下であると形成皮膜の水との接触
角で期待する数値が得られず、一方、添加量が10％を越
えると形成皮膜が水と接触すると膨潤してフィン材から
皮膜が脱落したり、界面活性剤の水抽出によって運転時
に発泡するなどの不具合が発生する。

本発明における（Ｅ）成分の２−（４′−チアゾリル）
−ベンツイミダゾールの配合割合は、上記の（Ａ）＋
（Ｂ）＋（Ｃ）成分の混合物に対して、固形分の重量百
分率比で1:99ないしは10:90であり好ましくは3:97ない
しは6:94である。添加量が１％以下であると十分なる防
黴効果は認められない。また、添加量が10％以上では形
成皮膜の水との接触角が大きくなること、および耐食性
が低下するおそれがある。しかしながら、防黴性を重視
する場合においては10％以上の使用も可能である。

本発明における上層膜を形成する組成物を調整する方法
は下記の通りである。まず、（Ａ）成分と（Ｂ）成分を
所定割合に配合し、固形分濃度15〜20重量％の水分散体
とする。この混合物を還流下で撹拌しながら95℃以上に
加熱し、両者の成分を溶解させる。ついで、室温に冷却
したのち、（Ｃ）成分の所定量を撹拌下で徐々に添加す
ることによって得られる。

また、目的に応じてこの組成物に（Ｄ）成分の所定量を
室温撹拌下で徐々に添加して用いる。また、必要に応じ
て（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）の組成物あるいは（Ａ）＋
（Ｂ）＋（Ｃ）＋（Ｄ）の組成物に（Ｅ）成分の所定量
を室温、撹拌下で徐々に添加して用いることもできる。

本発明におけるアルミニウム製フィン材の親水化皮膜の
形成方法はつぎの通りである。すなわち、十分に脱脂処
理を施したアルミニウム板に前記の下層膜用組成物で処
理し耐食性皮膜を形成させる。皮膜量は膜厚で0.5〜２
ミクロンが好ましい。膜厚が0.5ミクロン以下では耐食
性が十分でなく、また、膜厚が２ミクロンを越えた場合
には耐食性は良好となるが、次工程での上層膜との兼ね
合せで、厚すぎると熱伝達効率が低下するおそれがあ
る。皮膜の形成方法はスプレー、シャワー、浸漬、ロー
ルなどの塗装手段が用いられる。ついでメタル温度で20
0℃ないし250℃に到達する温度で加熱硬化させる。

ついで、下層膜を形成させたアルミニウム板を前記の上
層膜用親水化処理組成物（（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）成分
系、（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）＋（Ｄ）成分系、（Ａ）＋
（Ｂ）＋（Ｃ）＋（Ｅ）成分系、（Ａ）＋（Ｂ）＋
（Ｃ）＋（Ｄ）＋（Ｅ）成分系）で処理し親水性皮膜を
形成させる。皮膜量は膜厚で0.5〜５ミクロン、好まし
くは１〜３ミクロンの範囲である。膜厚が0.5ミクロン
以下であると親水性持続効果が十分でなく経時により撥
水性を示すおそれがある。また、膜厚が５ミクロンを越
えるとフィン材の放熱効率が低下するおそれがある。皮
膜の形成方法はスプレー、シャワー、浸漬、ロールなど
の塗装手段を用いておこなわれる。

ついで、強じんな皮膜を形成させるために焼付硬化させ
る。熱風、遠赤外線、電磁誘導などの加熱法により、短
時間焼付が所望される場合にはメタル温度で200℃ない
し250℃、５秒ないし60秒の焼付条件で行なうのが好ま
しい。200℃以下では皮膜の硬化が十分でなく形成皮膜
は水により膨潤する。一方、250℃を越えると皮膜構成
成分の熱劣化、防黴剤の昇華が起こり好ましくない。ま
た、低温度焼付が所望される場合には、150℃ないし180
℃、10分ないし30分の焼付条件が好ましい。この範囲の
条件を外れると所望の性能が得られない。

かくして、耐食性と親水持続性を兼ね備えた熱交換器用
コアを作成することができるが、本発明は上記の組合せ
に限定されるものでなく、たとえば、下層膜として、ア
ルミニウムの表面処理法として公知の陽極酸化皮膜、ベ
ーマイト皮膜、その他の無機系皮膜あるいは有機樹脂系
皮膜を用いることができる。また、上層膜の組成物とし
ては、親水性を損なわない範囲でアルミニウムの防食性
に寄与するタンニン酸、没食子酸などのフェノール性カ
ルボン酸およびその塩類、フィチン酸、ホスフォン酸、
ベンゾトリアゾール、イミダゾール、亜硝酸、クロム酸
などの混合物、架橋促進剤としてモリブデン、バナジウ
ム、クロム、亜鉛、ニッケル、コバルト、銅、鉄などの
カチオン性化合物および酸素酸塩化合物、あるいは有機
配位化合物を混合することができる。また、上層膜の保
水性を向上させてより親水持続性を付与する材料とし
て、粒子径が0.5ミクロン以下のシリカあるいはアルミ
ナ化合物あるいはその水和物を用いることもできる。

また、本発明に用いられる上層膜用の組成物はプラスチ
ック製のフィルム、成型品、セラミックス成型品、ほか
建造物、品物などの成型物の結露防止、着雪、氷防止の
皮膜剤として使用することもできる。

（実施例）以下に実施例及び比較例を示す。これらの例は本発明を
より詳細に説明するためのものであって、本発明になん
ら制限を加えるものではない。部および％は重量部およ
び重量％を示す。

下層膜アクリル共重合体の合成例１温度計、撹拌機、冷却器、滴下ロートを備えた１の四
ツ口フラスコにイソプロピルアルコール180部を入れ、
窒素置換の後、フラスコ内の温度を約85℃に調整し、メ
チルメタクリレート178部、エチルアクリレート45部、
ｎ−ブチルアクリレート30部、ヒドロキシエチルメタク
リレート30部およびアクリル酸20部よりなる単量体混合
物を2,2′−アゾビス（2,4−ジメチルワレロニトリル）
６部よりなる触媒とともに約２時間を要して滴下する。
滴下終了後同温度でさらに５時間反応を続けると重合率
がほぼ100％、固形分約63％、酸価約50の無色透明な樹
脂溶液を得た。

この樹脂溶液500部に対してジメチルアミノエタノール1
08部を混合し、加水後充分に撹拌することによってpH約
10のアクリル共重合系水分散樹脂液を得た。

下層膜アクリル共重合体の合成例２アクリル単量体をメチルメタクリレート10部、エチルア
クリレート20部、ｎ−ブチルアクリレート10部、ヒドロ
キシエチルメタクリレート30部およびアクリル酸30部と
したほかは、例１と同様の条件にて合成し、固形分約61
％の無色透明な水可溶製の樹脂溶液を得た。

下層膜エポキシ樹脂の合成例３エポキシ当量950を持つビスフェノールＡタイプエポキ
シ樹脂（商品名エピコート1004、シェル化学（株）製）
62部、アマニ油19部、桐油19部、キシレン３部をフラス
コに入れ、窒素を通しながら徐々に加熱し、240℃まで
上昇させた後、この温度で２時間加熱還流を行なった
後、冷却し、70℃まで下がったときにエチレングリコー
ルモノエチルエーテル40部を加え、固形分約70％、酸価
約54％、水酸基当量約520の脂肪酸変性エポキシ樹脂溶
液を得た。

下層膜組成物の配合例５〜13 まず、合成例１のアクリル共重合体樹脂固形分80部に対
してメチル化尿素樹脂20部を撹拌下で混合し、ついでポ
リビニルアルコール溶液（固形分）15部を撹拌下で混合
する（配合例５）。以下、表１および表２の配合割合に
よって、それぞれの下層膜組成物を調製した。

上層膜組成物の配合例１温度計、撹拌機、冷却器を備えた１の三ツ口フラスコ
に水90gを仕込み、ついでポリビニルアルコール粉末
（電気化学工業（株）製、商品名「デンカポバールＫ−
05」）5gを室温下で撹拌しながら徐々に加える。引続い
て、デンプン（関東化学（株）製、商品名「スターチ
（コーン）」5gを徐々に加える。このスラリー状の混合
物を95℃から沸騰温度に昇温し、その温度で１時間保持
して溶解し、透明から半透明性の溶液を得た。ついでこ
の溶液を室温に冷却し、ジ−ｉ−プロポキシビス（アセ
チルアセトナ）チタン（日本曹達（株）、商品名「チタ
ボンド−50」固形分74％）0.68gを徐々に加え15分間撹
拌することによって、淡黄色の懸濁状組成物を得た。

上層膜組成物の配合例２上記配合例１の懸濁組成物に室温下で撹拌しながら、ス
ルホコハク酸ソーダー（日本乳化剤（株）製、商品名
「ニューコール290M」、固形分75％）0.4gを加え、15分
間撹拌することによって懸濁状組成物を得た。

上層膜組成物の配合例３〜10 表３に示した配合割合により、配合例１および配合例２
に準じてそれぞれの組成物を作成した。

実施例１アルミニウム板（A1050、板厚0.1mm）をアルカリ脱脂剤
（日本シービーケミカル（株）製、商品名「ケミクリー
ナー561B」）で処理を施したのち、下層膜組成物の配合
例５の組成物を乾燥膜厚で１ミクロンになるように塗布
し、メタル温度が220℃になる熱風で30秒間焼付けして
下層膜を形成させた。ついで上記膜の配合例１の組成物
を乾燥膜厚で１ミクロンになるように塗布し、220℃の
熱風で30秒間焼付けし上層膜を形成させた。この複層被
覆アルミニウム板について親水性を検討したところ表５
に示したごとく、すぐれた水濡性と親水持続性が認めら
れた。また、連続加工成形性も未処理アルミニウム板と
同等の性能であった。また、塩水噴霧試験による耐食性
では500時間経過しても全く白サビの発生は認められな
かった。さらにアルミニウム板に対する密着性も全く異
常は認められなかった（表５）。

実施例２実施例１において上層膜を上層膜の配合例２の組成とし
たほかは同じ条件で塗板を作成した。この塗板について
親水性を検討したところ水との接触角が５℃以下を示
し、親水持続性も良好であった。連続加工成形性、耐食
性塗膜密着性とも実施例１と同様の性能であった（表
５）。

実施例３実施例１において上層膜を上層膜配合例３の組成とした
ほかは同じ条件で塗板を作成した。この塗板について防
黴性を検討したところ、黴の発生、付着は全くなくすぐ
れた性能を示した。親水持続性、連続加工成形性、耐食
性、塗膜密着性とも実施例１と同様の性能であった。

実施例４〜13 実施例１において上層膜を表５に示す上層膜の配合例１
〜10の組成物としたほかは同じ条件で塗板を作成した。
この塗板について、親水持続性、連続加工成形性、耐食
性、塗膜密着性、防黴性の試験をおこなったところ表５
に示したようにいずれも優れた性能を示した。

比較例１〜２表４に示した配合例の組成物を用いて実施例１において
下層膜の有機樹脂皮膜を除外したほかは全く同じ方法に
より塗板を作成した。その結果、表５に示したごとく、
配合例11のポリビニルアルコールのみにより形成した皮
膜は、水と接触すると速やかに皮膜が吸水膨潤し、流水
中では皮膜が脱落した（比較例１）。配合例３の組成物
より形成した皮膜も比較例１と同様の現象が認められた
（比較例２）。

比較例３〜11 表４に示した配合例の組成物を実施例１と同様にして塗
板を作成した。その結果、表５に示したごとく、配合例
12、および配合例13を用いた塗板は全面水濡性が得られ
ず撥水性を示し、塗板表面に水滴が発生した（比較例３
〜４）。配合例14から20の組成物による塗板は水と接触
すると速やかに皮膜が吸水膨潤し、流水中では皮膜が脱
落した（比較例５〜10）。下層膜処理を施したのみのア
ルミニウム板は経時（24時間後）により皮膜表面は撥水
性を示し、水滴が発生した（比較例11）。

比較例12〜13 実施例１において下層膜の組成を表１の配合例１（比較
例12）および配合例４（比較例13）にかえたほかは、実
施例１と全く同様にして塗板を作成した。この塗板につ
いて塗膜密着試験^＊22）をおこなったところ、いずれも
下層膜と下層膜との間ではく離した。

（発明の効果）以上説明したように本発明の表面処理方法によって形成
されたアルミニウムフィン材料は、下層膜の有機樹脂皮
膜によってすぐれた耐食性を保持し、上層膜のポリビニ
ルアルコールと多糖類との混合物よりなる親水性皮膜に
よって、従来の問題点であった親水持統性（全面水濡性
と水との接触角30゜以下）、連続成形加工性（耐金型摩
耗性）を維持し、さらに防黴性にすぐれているため臭気
発生が抑制される効果を示す。

かくして本発明の表面処理方法は熱交換器の省エネルギ
ー対策および省資源化対策に適合するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ２８Ｆ 19/02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム材の表面に、（Ｉ）ガラス転
移温度70〜150℃の疎水性アクリル樹脂および／又はエ
ポキシ樹脂を主成分とする樹脂分100重量部に対して、
（II）ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、
ポリ（メタ）アクリル酸、ヒドロキシ（メタ）アクリレ
ート−（メタ）アクリル酸共重合体、ポリ（メタ）アク
リルアミド、ポリアミドおよび多糖類から選ばれる少な
くとも１種を５〜15重量部配合してなる組成物を被覆
し、ついでその上に、（Ａ）ポリビニルアルコールおよ
び（Ｂ）多糖類およびその誘導体の加熱溶解物に、
（Ｃ）Ti,ZrおよびAlから選ばれる元素の有機配位性ア
ルコキシド化合物の少なくとも１種を混合してなる親水
化処理組成物を被覆することを特徴とする熱交換器アル
ミニウム材の表面処理方法。
【請求項２】親水化処理組成物が（Ａ）、（Ｂ）および
（Ｃ）成分の他に、（Ｄ）ジアルキルスルホコハク酸エ
ステル塩および／またはアルキレンオキシドシラン化合
物を含有する特許請求の範囲第１項記載の表面処理方
法。
【請求項３】親水化処理組成物が（Ａ）、（Ｂ）および
（Ｃ）成分の他に（Ｅ）２−（４′−チアゾリル）−ベ
ンツイミダゾール化合物を含有する特許請求の範囲第１
項記載の表面処理方法。
【請求項４】親水化処理組成物が（Ａ）、（Ｂ）および
（Ｃ）成分の他に、（Ｄ）ジアルキルスルホコハク酸エ
ステル塩および／またはアルキレンオキシドシラン化合
物および（Ｅ）２−（４′−チアゾリル）−ベンツイミ
ダゾール化合物を含有する特許請求の範囲第１項記載の
表面処理方法。