JPH0857414A - A1 or a1 alloy fin material of superior hydrophilic nature - Google Patents
A1 or a1 alloy fin material of superior hydrophilic natureInfo
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- JPH0857414A JPH0857414A JP19442094A JP19442094A JPH0857414A JP H0857414 A JPH0857414 A JP H0857414A JP 19442094 A JP19442094 A JP 19442094A JP 19442094 A JP19442094 A JP 19442094A JP H0857414 A JPH0857414 A JP H0857414A
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Abstract
Description
【0001】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fin material made of Al or Al alloy (hereinafter represented by Al alloy) having excellent hydrophilicity, and in particular, a polymer compound having excellent hydrophilicity on its surface. The present invention relates to an Al alloy fin material in which the water content of the fin material is enhanced by forming a resin coating film, and the heat exchange efficiency is enhanced by improving the flow of condensed water. Also, it exhibits excellent effects as a fin material for a heat exchanger in an air conditioner for business use or a home, and also for an air conditioner for an automobile, a vehicle, an aircraft, and the like.
【0002】[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。2. Description of the Related Art Since Al alloys are lightweight and have excellent heat conductivity, formability, corrosion resistance, etc., they are widely used as fin materials for heat exchangers for air conditioners as described above. Has been done. However, it has been pointed out that the fin material made of Al alloy has a problem that the ventilation resistance increases due to the attachment and retention of condensed water during use, and the heat exchange efficiency decreases.
【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。Therefore, as a means for improving such difficulties, Al before being formed as a fin material for a heat exchanger is used.
Hydrophilic treatment is applied to the surface of the alloy plate to improve water wettability so that condensed water can form a water film and quickly flow down, thereby making it possible to use it when assembled and used as a heat exchanger. Methods for reducing ventilation resistance, increasing heat exchange efficiency, suppressing power loss, suppressing noise, and preventing water droplets from being scattered have been implemented.
【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。The hydrophilic treatment method for the surface of the Al alloy fin material includes (1) a method of applying water glass to the surface (see, for example, Japanese Patent Laid-Open Publication No.
(8-126989, etc.) (2) A method of forming a film in which silica, water glass, aluminum hydroxide, calcium carbonate, titania or the like is mixed with an organic resin, or a hydrophilic film in which a surfactant is mixed (for example, JP-A-55-99976 and 60-
No. 101156, etc.) (3) A method of subjecting the surface of an Al alloy plate to a boehmite treatment or an alumina treatment (for example, JP-A-56-20971, etc.) (4) Water-soluble or water-soluble hydrophilic acrylic resin, water-soluble cellulose or the like A method of applying a coating liquid containing a cross-linking agent, a surfactant, a chelating agent, etc. to a dispersible organic resin (for example,
JP-A-62-186198, etc.) are known, and some of them are already in practical use.
【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。However, each of the above methods has the following drawbacks. That is, in the above methods (1) to (3), since the main component that exhibits hydrophilicity is an inorganic compound, the ductility of the film is poor, and cracks are formed in the film during overhang forming or ironing when forming into a fin shape. May enter and may propagate to the material and cause cracks in the Al alloy plate.
That is, it is pointed out that there is a big problem that the formability is remarkably lowered as compared with the untreated material which is not surface-treated.
【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。On the other hand, as in the above method (4), an organic compound containing a water-soluble or water-dispersible resin as a main component, which is composed of an organic polymer compound such as an acrylic type, a cellulose type, a vinyl alcohol type, a urethane type or the like, is used. In the case where a hydrophilic resin film is provided, the film itself has ductility,
As pointed out in the above inorganic coating, it does not adversely affect the moldability of the material, and exhibits excellent performance in terms of initial hydrophilicity. However, these polymer compound-based hydrophilic resin coatings may exhibit an excellent hydrophilic sustaining effect depending on the type of polymer compound, but depending on the type, they can be used on the fin due to continued use of the heat exchanger. Condensation and water flowing down gradually dissolve the polymer compound,
Alternatively, the oil content in the air during the drying operation causes water repellency, which may make it impossible to maintain high hydrophilicity for a long time.
【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。The reason why there is a difference in the hydrophilic durability of the film depending on the kind of the hydrophilic polymer compound used is as follows.
It has not been theoretically elucidated and goes through trial and error. At present, various hydrophilic polymer compounds are actually used to form a film on the surface of an Al alloy plate, and the initial hydrophilicity and long-term The reality is that the type of polymer compound is selected after confirming the hydrophilic sustainability at each use.
【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。However, it is almost impossible to confirm the hydrophilicity and long-term hydrophilicity sustaining effect of all of the innumerable polymer compounds by experiments, and the hydrophilic surface film constituent material for the Al alloy fin material is almost impossible. If the sustainability of hydrophilicity of a polymer compound can be easily determined from a simple evaluation method or an index specific to the polymer compound used, the selection criteria for the hydrophilic polymer compound will become clear, and preliminary practical application will be possible. It is considered that a high-performance hydrophilic film-forming Al compound fin material can be stably provided without requiring a test.
【0009】[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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to
Established a method for evaluating the suitability of polymer compounds as a hydrophilicity-imparting film-forming material for alloy fin materials, which ensures excellent water wettability even when the condensation and drying operations are repeated for a long period of time. Al with a hydrophilic film
It is intended to provide an alloy fin material.
【0010】[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。The structure of the fin material made of Al or Al alloy according to the present invention, which has been capable of solving the above-mentioned problems, is Al or Al in which a resin film having a polymer compound as an essential component is formed. In the alloy fin material, water 1 calculated by the following formula (1) as a polymer compound
Interaction energy (ΔE 0 ) with each molecule is 1.0
The gist of the invention is that it is used by selecting one having a Kcal / mol or more. ΔE 0 = (E W + E P −E WP ) / N H2O (1) In the formula, E W is the energy of the aggregate of water molecules alone E P is the energy of the polymer compound model molecule alone E WP is the hydration The energy N H2O of the model molecule of the polymer compound represents the number of hydrated water molecules.
【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。Particularly preferred as the polymer compound having the above interaction energy is a polymer containing (meth) acrylic acid or vinyl alcohol as a polymerized unit, a cellulosic compound or a mixture thereof, and the polymer compound-containing resin. The system coating preferably contains a metal chelate cross-linking agent or a surfactant, and the one having a corrosion resistant coating formed as an underlayer of the polymer compound-containing resin coating has excellent durability in combination with improved corrosion resistance. It has the property.
【0012】[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。As described above, in the present invention, the hydrophilicity of the film containing an organic polymer compound as a main component is utilized to enhance the water wettability of the film. The quality can be evaluated to some extent by the rising angle (contact angle with water) of the water droplet when the water droplet is dripped onto the surface of the coating, and the hydrophilicity of the hydrophilic coating formed on the fin material surface is It can be said that the smaller the contact angle, the better. However, it takes a lot of labor to measure the contact angle of numerous commercially available polymer compounds with water and evaluate the suitability as a hydrophilic film forming material formed on the fin material surface, and it is necessary for practical use. Not a suitable evaluation method.
【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。Therefore, the present inventors can easily, quickly and accurately evaluate the hydrophilicity required as a film constituent material for fin materials from among the various characteristics originally possessed by polymer compounds. As a result of research from various angles, the value of interaction energy with various water molecules of various polymer compounds obtained by the equation (1) by calculation based on the molecular mechanics method is Knowing that it accurately reflects the quality, the completion of the present invention is seen here.
【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]In the above equation (1), E w , E p , E
wp is the potential function (E) expressed by the following equation (2), using the atomic species that make up each molecule and their coordinates.
Calculated by E = E b + E θ + E φ + E i + E vdw + E el + E hb …… (2) E b = 1 / 2K b (rr 0 ) 2 E θ = 1 / 2K θ (θ-θ 0 ) 2 E φ = 1 / 2K φ [1 + d・ Cos (nφ)] E i = 1/2 (cosω-cosω 0 ) 2 E vdw = D 0 [(R 0 / R) 12 -2 (R / R 0 ) 6 ] E el = 332.0637Q i Q j / R ij E hb = D 0 [(R 0 / R) 12 -2 (R / R 0 ) 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。In the above equation, r, θ, φ, ω, R,
R ij is a variable determined by atomic coordinates such as the interatomic distance and bond angle, and K b , r o , Kθ, θ
0 , Kφ, d, n, ω 0 , D 0 and R 0 are parameters determined for each atomic species, and Q i and Q j are charges of each atom. Parameters determined for each atomic species are described in the literature "Mayo, SL, Olaf
son, BD, GoddardIII, WA, J. Phys. Chem., 1990,
94 , 8897-8909 ".
【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。That is, first, a polymer molecule model is prepared by linearly connecting 10 to 20 monomer molecule models. A hydrated polymer model molecule is prepared by arranging a water molecule in the space around the polymer molecule model, that is, in a position of 2.8 to 5.6Å from the surface of the polymer molecule. Based on these molecular structures, the molecular energy is calculated according to the formula (2) while changing the atomic coordinates to obtain the molecular structure (stabilized structure I) that minimizes the value of the formula (2) (structure optimization). Calculation). The energy of this stabilizing structure is E wp . Next, the polymer molecular model is removed from the stabilized structure I, and the energy is calculated by the above equation (2) in the state where only water molecules remain, and is designated as E w . On the other hand, the water molecules are removed from the stabilized structure I, and the energy is calculated by the equation (2) in the state where only the polymer molecule model remains, and is set as E p .
【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。By obtaining (E W + E P −E WP ) from the thus obtained E W , E P , and E WP , the interaction energy (ΔE) between the water molecule aggregate and the polymer model molecule can be obtained, By dividing this by the number of water molecules, the interaction energy (ΔE 0 ) of the polymer molecule per water molecule can be obtained.
【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。As is clear from the examples described later, the interaction energy (ΔE 0 ) is 1.0 Kc.
al / mol or more, more preferably 1.5 Kcal / m
If a polymer compound having an ol or more is selected and used as the main component of the hydrophilic coating, the hydrophilicity of the Al alloy fin material is stable not only in the initial hydrophilicity but also in the long-term hydrophilicity and maintaining a very excellent performance. It was confirmed that a chemical film can be formed.
【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。In the present invention, the selection criteria of the polymer compound selected as the main component of the hydrophilic film are water 1 as described above.
Although it is the interaction energy with per molecule, in selecting it, it is good to select one that can form a film with excellent flexibility in consideration of adhesion and moldability to the Al alloy substrate, which is preferable. Examples include poly (meth) acrylic acid, alkali metal salts of poly (meth) acrylic acid, copolymers of poly (meth) acrylic acid and polyvinyl acetate, and poly (meth) acrylic acid and polyvinyl alcohol. Copolymer, copolymer of poly (meth) acrylic acid and cellulose, copolymer of poly (meth) acrylic acid and starch, poly (meth) acrylamide, poly (meth)
Acrylamide methyl propane sulfonic acid, copolymer of (meth) acrylic acid and polyamide, polyvinyl alcohol, partially saponified polyvinyl acetate, cellulosic resin (hydroxypropyl cellulose, carboxymethyl cellulose, water-soluble cellulose such as methyl cellulose)
And the like. These can be used as a homopolymer or a copolymer, or as a mixture of two or more kinds.
【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。The hydrophilic polymer compound as described above forms a film exhibiting excellent water wettability when used by itself as a hydrophilic film constituent material. It is preferable to use an agent in combination because the properties thereof, particularly the hydrophilic lasting property, can be further enhanced.
That is, it is extremely important for this film to have durability of hydrophilicity in addition to initial hydrophilicity, that is, long-term hydrophilic lasting. To obtain a film having long-term hydrophilic lasting, a hydrophilic film is required. It is effective to enhance long-term adhesion with the base material. For that purpose, the molecular weight of the polymer compound is increased to suppress entrainment / outflow of condensed water from the surface of the fin material, and the corrosion resistance formed as a hydrophilic film and a base material or, if necessary, an undercoat layer. It is effective to increase the adhesion by bonding with the film, but from the viewpoint of increasing the molecular weight of the film constituent material or enhancing the adhesion to the substrate and substrate, it is extremely difficult to add an appropriate amount of cross-linking agent to the film. It is valid.
【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。The cross-linking agent used here is Ti,
Examples thereof include chelates such as Zr, Al and Zn, metal salts and metal complexes containing ionomer-forming metals, and alkoxide compounds known as organic coordinating compounds.
These may be used alone or in combination of two or more if necessary. These cross-linking agents cause a cross-linking reaction or a coordinate bond with the water-soluble or water-dispersible polymer compound to increase the molecular weight of the film-constituting resin, thereby increasing the hydrophilic durability as described above and forming an undercoat film. It exerts the effect of further enhancing the adhesion.
【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。In the present invention, it is effective to add a surfactant as another additive. That is, the surfactant mainly serves to improve the initial hydrophilicity and to prevent the hydrophilicity from being deteriorated due to the adsorption of the press oil applied during the fin-shaped forming process. Enhances initial hydrophilicity when used as
In addition, there is no limitation on the kind as long as it is capable of causing the press oil and the like to flow out when it flows out together with the water condensed on the fins, and any of anionic, nonionic, cationic and amphoteric surfactants can be used. May be used. Typical examples are alkyl sulfonic acid ester salts and polyoxyethylene alkylphenyl ether sulfates as anionic compounds, and polyoxyethylene alkylphenyl ethers and polyoxyethylene / polyoxypropylene copolymer fatty acid esters as nonionic compounds. Examples of the cationic type include alkylamine salts and alkylmethyltrimethylammonium chloride, and examples of the amphoteric type include alkylaminopropionate and alkyldimethylbetaine.
【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。The mixing ratio of the above-mentioned cross-linking agent and surfactant is not particularly limited, but preferably the weight of each component in the hydrophilic film-forming agent (coating liquid) having a solid content of 1 to 20% by weight. The ratio is 3 to 100 parts by weight, more preferably 10 to 100 parts by weight of the hydrophilic polymer compound.
70 parts by weight, the surfactant is 1 to 20 parts by weight, more preferably 3 to 10 parts by weight. Further, if necessary, other antifungal agents, antibacterial agents, deodorants, etc. may be added to the coating solution to inhibit hydrophilicity and hydrophilic persistence for the purpose of preventing corrosion of fin materials and generation of unpleasant odor. It is also effective to add it within the range not to do.
【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。The Al alloy fin material according to the present invention is made of Al
The resin coating solution mainly composed of the hydrophilic polymer compound as described above is applied to the surface of the alloy fin material by an arbitrary method such as a dipping method or a coating method, and usually heat-treated at about 150 to 230 ° C to form a film. Can be obtained. The film thickness is
The dry film thickness is generally about 0.5 to 5 μm, preferably about 0.5 to 2 μm, although it varies depending on the conditions of use as a heat exchanger. The Al alloy material may be a flat plate having an arbitrary length, but in view of productivity, it is preferable to continuously process and process the long product wound in a coil shape. At this time, if a chromate film, an organic resin film, a chromium compound-containing organic film or the like is previously formed as a base layer having corrosion resistance on the surface of the Al alloy material, a fin material having both corrosion resistance and hydrophilicity can be obtained. It is preferable because it is possible.
【0025】[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。EXAMPLES Hereinafter, the constitution and working effects of the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited by the following examples, and is applicable to the gist of the preceding and the following. It is also possible to carry out appropriate modifications within the scope of obtaining, and all of them are included in the technical scope of the present invention.
【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。Example A 0.1 t × 100 w × 200 l mm JIS-A-1100H204 was used as an Al alloy material, and the Al alloy plate was degreased and washed according to a conventional method. The Al alloy plate is used as it is, or a base treatment layer is formed as the first layer,
Various hydrophilic polymer-based hydrophilic treatment agents shown in Tables 2 and 3 were applied thereon, and dried by heating at 200 ° C. for 30 seconds to form a hydrophilic film having a thickness of 1 μm. The test piece of was obtained. The interaction energies of the polymer compound used with one molecule of water are as shown in Table 1.
【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。Each of the obtained test pieces was subjected to various performance evaluation tests to evaluate its usefulness as a fin material for a heat exchanger. In addition, after providing the first undercoat layer on the surface of the aluminum plate that has been degreased and washed in the same manner as above, a surface coating having the configuration shown in Table 4 is formed in the same manner as above, and Comparative Examples 1 to 10 The test piece of 1 was obtained, and the usefulness as a fin material for a heat exchanger was similarly evaluated.
【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。Each test piece was coated with press oil (viscosity of press oil 9.0 cSt / 40 ° C.) → heat-dried (180 ° C. × 7).
min) → submerged in water (24 hours) → dried (180 ° C x 7 mi
n) → Hydrophilicity evaluation was performed in this order, and the hydrophilicity was evaluated by the hydrophilicity after repeating the cycle of running water (running water 5 liters / Hr × 8Hr) → heat drying (80 ° C. × 16Hr) for 8 cycles. evaluated. The hydrophilicity is evaluated by the water repellent state after spraying water, the corrosion resistance is evaluated by the surface state after 10 days of the salt spray test, and the moldability evaluation is evaluated by the presence or absence of cracking in the bent portion when burned. did.
【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The results are shown in Tables 2-4. In addition, the meanings of the symbols shown in the column of the film constituents in Tables 2 to 4 are as follows. First layer treatment column a: Phosphoric acid chromate coating b: Acrylic resin coating c: Epoxy resin coating d: Acrylic melamine resin coating e: No treatment Crosslinking agent column I: Ammonium zirconium carbonate: Dihydroxybis (lactal) titanium diammonium salt C: Zinc carbonate D: Ethyl acetoacetate aluminum diisopropylate Surfactant column 1: Polyoxyethylene alkylphenyl ether 2: Sodium dodecylbenzene sulfonate 3: Polyoxyethylene / polyoxypropylene copolymer 4: Maleic acid modified poly Oxyethylene
【0030】[0030]
【表1】 [Table 1]
【0031】[0031]
【表2】 [Table 2]
【0032】[0032]
【表3】 [Table 3]
【0033】[0033]
【表4】 [Table 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。As is clear from Tables 2 and 3, the interaction energy with one molecule of water is 1.0 Kcal / m.
The fin material of the present invention having a water-resistant coating mainly composed of a polymer compound of ol or more has excellent hydrophilicity in addition to excellent moldability and corrosion resistance. In contrast, as shown in Table 4, the interaction energy is 1.0K
In each of the comparative examples in which a polymer compound-based coating having a cal / mol of less than 1 was formed, it was found that the hydrophilicity was extremely poor and could not withstand the long-term continuous operation of the heat exchanger.
【0035】[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。EFFECTS OF THE INVENTION The present invention is constituted as described above, and by incorporating the interaction energy with one molecule of water as a selection criterion of the polymer compound constituting the hydrophilic resin film, it can be stably and reliably A high-performance Al alloy that can form a film with excellent hydrophilicity, and that does not cause pressure loss or reduction in heat exchange efficiency due to the retention of dew condensation water even after continuous operation for a long time. It has become possible to provide a fin material.
Claims (5)
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。1. In a fin material made of Al or Al alloy having a resinous coating containing a polymer compound as an essential component, the interaction energy (ΔE) per molecule of water obtained by the following formula as the polymer compound. 0 ) is 1.
A fin material made of Al or an Al alloy having excellent hydrophilicity, which is used by selecting one having a content of 0 Kcal / mol or more. ΔE 0 = (E W + E P −E WP ) / NH 2 O In the formula, E W is the energy of the aggregate of water molecules E P is the energy of the polymer compound model E P is the energy of the molecule molecule E WP is the hydrated polymer compound model The molecular energy N H2O represents the number of hydrated water molecules, respectively.
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。2. The fin material according to claim 1, wherein the polymer compound is a polymer containing (meth) acrylic acid or vinyl alcohol as a polymerized unit, a cellulosic compound or a mixture thereof.
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。3. The fin material according to claim 1, wherein the polymer compound-containing resin film contains a metal chelate crosslinking agent.
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。4. The fin material according to claim 1, wherein the polymer compound-containing resin film contains a surfactant.
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。5. A corrosion-resistant coating is formed as a base layer of a polymer coating containing a polymer compound.
The fin material according to any one of 1.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP06194420A JP3139299B2 (en) | 1994-08-18 | 1994-08-18 | Al or Al alloy fin material with excellent hydrophilicity |
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JPH0857414A true JPH0857414A (en) | 1996-03-05 |
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JP (1) | JP3139299B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001525493A (en) * | 1997-12-04 | 2001-12-11 | コリア インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー | Improvement of metal surfaces by plasma polymerization for use in cooling and air conditioning |
-
1994
- 1994-08-18 JP JP06194420A patent/JP3139299B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001525493A (en) * | 1997-12-04 | 2001-12-11 | コリア インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー | Improvement of metal surfaces by plasma polymerization for use in cooling and air conditioning |
US7178584B2 (en) | 1997-12-04 | 2007-02-20 | Korea Institute Of Science And Technology | Plasma polymerization enhancement of surface of metal for use in refrigerating and air conditioning |
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