JPS59196782A - 熱交換器用アルミニウム材料の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱交換器用アルミニウム材料の製造法に関す
るものであり、その目的とするところは、表面に親水性
分よび耐食性の良い皮膜層を有する、熱交換器フィン材
として好適なアルミニウム材料を提供することにある。

従来、熱交換器、特にフィン付熱交換器においては、フ
ィン材としてアルミニウムが広く用いられている。この
様なフィン付熱交換器にあっては、その効率改善のため
にフィンの伝熱面積を増大させる必要があるが、その際
に、スペースの制約からフィンピッチの縮少化も同時に
おこなった場合には、通風抵抗の増大、特にフィンにお
ける凝縮水による風圧損失が増大し、通風ｄ、の低下、
騒音の発生、凝縮水の前面飛散といった問題が生じる。

従ってフィン付熱交換器の効率改善・省スペースにはフ
ィンにおける凝縮水による風圧損失の低下方法が重要な
決め手となる。

フィンにおける凝縮水による風圧損失は、熱交換器をエ
バポレータとして用いるＪＸ５合、フィン表面温度が空
気の露点以下となり、空気中の水分が凝縮し、この凝縮
水のフィン表面への付着、ひいてはフィン間における凝
縮水のブリッジ現像によシ風路が狭められて発生するも
のである。

従って前記圧損失を少なくするには、フィン表面の凝縮
水を常に取り除けば良いわけであるが、その方法として
次の二進シが考えられる。

即ち、フィン表面を完全に撥水化して凝縮した水滴をこ
ろがｐ落とす方法と、フィン表面を親水化（水ぬれ性付
与）して水滴を薄い水膜として流下させる方法である。

現実的には、通常得られる撲水化処理フィンは、実機で
テストすると凝縮水の排除が不充分な場合が多ｂ０一方
親水化処理は、凝縮した水分を拡張ぬれにょシ薄い水膜
としてフィン表面に沿って流下きせるものであシ、クロ
メート処理、ベーマイト処理、水溶性高分子コート法な
どの諸法が実際に提案されている。このような理水化処
理フィンに於ては、親水化のために基材のアルミニウム
またはアルミニウム合金が水分により腐食する危険性が
大きいから耐腐食性化が特に強く要求されるものである
。アルミニウム材料が水分によＱ腐食を受けると水酸化
アルミニウムの一種である白色粉末（いわゆる白錆）が
発生し、乾燥状態では室内に逸散して衛生上も問題にな
るからである。

従って熱交換器用アルミニウムフィン材料に於ては、そ
の表面の親水性を高めて凝縮水を薄膜とし、凝縮水によ
る風圧損失を極力少なくすると共に、強固な耐食性を有
するものとすることが肝要である。

従来、フィン材用として、親水性およびｉ、＋食性を有
する皮膜層を設けたアルミニウム、材が種々提案されて
いるが、これらは、皮膜形成に高温で長時間を要する　
；人体に対して有害なりロム、フッ素等を含有する処理
液を使用し、排水処理施設に多額の投資を必要とする　
；或いは処理に際し煩雑な多くの工程を妥するなど；未
だ問題点が多い。

本発明者らは、か＼る問題点に鑑み、水ぬれ性がよく、
且つ耐食性の優れた熱交換器用アルミニウム材料を経済
的に提供ぜんがｔめ観念研究を行なった結果、既に、ア
ルミニウムまたはアルミニウム合金の表面に、珪素化合
物と金属キレート化剤とを塗装し、その後乾燥すること
により親水性、耐食性の良い熱交換器用アルミニウム材
料を発明し、特許出願した。本発明は、当該発明につき
更に研究を継続した結果到達（７たものであシ、前記し
た既出願の発明よシも一層優れた性能を有する熱交換器
用アルミニウム材料を提供するものである。

即ち、本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金
の表面に珪素化合物と水溶変性プラスチック樹脂を塗装
し、その後高温乾燥することを特徴とする熱交換器用ア
ルミニウム材料の製造方法に係るものである。

本発明方法においてアルミニウムまたはアルミニウム合
金とは、特に限定するものではないが、Ｊ工５Ａ１０５
０材やＡｌ１００材などの純アルミニウム又はＡ　３０
０３材などのアルミニウム合金薄板で、通常厚さＱ、１
ｔｎ／ｍ〜Ｑ、２ｍ１ｍのものが好適である。

又、これらの純アルミニウム又はアルミニウム合金薄板
に陽極酸化皮膜を施し次もの成員は化学薬品処理を行な
ったものでもよい。

珪素化合物としては、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム等
のアルカリ金属の珪酸塩又は、珪酸マグネシウム、珪酸
カルシウム等のアルカリ土類金属の珪酸塩で水溶性のも
のが咲けられる。

本発明に於いて水溶変性プラスチック樹脂とは例えば水
溶性メラミン樹脂、水溶性マレイン化ポリブタジェンの
ように水に可溶な物質（必要に応じ触媒添加）で高温処
理を行なえば水不溶の物質を形成するプラスチック樹脂
であシ、その他の樹脂としてはポリスチレン系、ポリビ
ニル系、ボリエヌテル系、ポリアミド系などの各樹脂で
何れも水溶変性させたものであシ、例えばポリエステル
よく知られているＮ−メトギシメチル化しり変性−：ナ
イロン、ポリスチレンのマレイン化物、ｒ１昔岐ビニー
ル鹸化物などを挙げることが出来る。

か＼る水溶変性プラスチックの中で六昔駿ビニル鹸化物
は高温処理で水不溶化し得る触媒がないので分子相互の
水素結合によシ一時的に耐水性を示すが長期にそれを持
続できないので効果が小さい。

水溶変性ナイロンは、７０〜８０％のアルコール水溶液
として得られるため必要とする珪酸塩と容易に混合出来
るし、高温処理により得られた被膜は弾初であり、又水
単独に対しては強い抵抗を示すので効果的である。

高温処理の方法としては、常法の如く熱風乾繰機を用い
ても良くそれに代替し得る赤外線ヒーター、電子ビーム
による装置を用いても良い。

本発明においては、アルミニウム又はアルミニウム合金
薄板から成るアルミニウム層の両面に水溶変性プラスチ
ックが熱硬化を起して強固な耐水性被膜を形成すると同
時に硅素化合物がプラスチック樹脂と反応しで、親水性
基が表面に配列し強固に保持されていると考えられる。

この反応の結果珪酸塩はプラスチックを介してアルミニ
ウム層に強固に結合せしめられ、その結果熱変換器用ア
ルミニウム利料として親水性と耐食性を最大限に発揮す
るのでるる。この様な表面処理アルミニウム薄板を形成
するに当っては、材料となるアルミニウムまｔｃはアル
ミニウム合金薄板の表面は、あらかじめ、ポールグレー
ニング、ブラッシング、ホーニング等によって機砿的に
粗面化しても良いし、燐酸、硫＾え、７ＪＣＦ７化ナト
リウム、炭酸すトリウム等の酸又はアルカリそのｉｆ；
ｔこれ等の塩等を単独房たは組み合わせた水Ｇ液を用い
て前処理を施しても良い。

本発明の実施にあたっては、アルミニウム薄板を脱脂し
た後、例えば佳作９塩と水）容化変性プラスチック及び
適当な硬化ノ狭媒を介む水溶液に浸漬して、アルミニウ
ムＬ石に均一なｉ夜膜が１１）られるようにアルミニウ
ム薄板をローラーでしごくか、アルミニウム薄をエアー
ブローする等して過剰の水溶液を除去し、その後１２０
℃〜１８０℃にセットした熱ｊ虱乾燥機中で６０〜２０
秒間乾；菓すれば良い。

尚、本発明の実施にあたっては、アルミニウム薄板を水
溶化変性グラスチックと触媒を含む水溶液にて処理し、
次にひ処理し水浴化変性グラスチックを硬化させて水不
俗性とした後珪酸塩溶液にて処理しても良いが効果が小
さい。又、必要に応じてあらかじめアルミニウム薄板を
プラスチックスにてプレコートしたものに本発明にか＼
わる溶液を塗布して製造しても良い。しかし、か＼る２
段処理よりも、前記１段処理が望ましい仁とは云うまで
もない。

処理水溶液中の珪酸塩の濃度は、通常０．０１チ〜１０
％、更に好ましくは０．５チル６％とする。この濃度を
限定した理由は、珪酸塩の濃度が低すぎると親、水性が
劣り、目的とする効果が十分に得難いからであり、オた
、高すぎると耐腐食性が劣化する、即ち未反応の珪酸塩
が多量存在すると硬化したグラスチックのアルミ薄板面
の接着力が隔置されアルミ薄板表面への水の滲透を許し
結果的にアルミが腐食される危険がちるかＳである。

又水溶化変性プラスチックの濃度については種々実験の
結果０．０１〜１０％更に好ましくは０．５％〜５チの
範囲が効果的であることがわかった。その理由は濃度が
低すき゛ると耐腐食性が劣９、濃度が高すき′ると効果
への阻害はないが不経済である力゛り、り　　ル）ぺ）
。

尚、本発明の実施にあたシ、アルミニウム又はアルミニ
ウム合金と上記水溶変性プラスチックの界面に珪素化合
物が存在し、アルミニウムとプラスチックの接着力を阻
害するようであれば、水溶変性プラスチックと珪素化合
物との混合物に、例えば５−スルホサリチル酸、エチレ
ンジアミンテトラ酢酸などの金桟キレート化剤を添加し
ておくことができる。更にまた、被膜形成性を向上させ
るために、少量の水溶性高分子物質を混入させることも
可能である。

処理水溶液の温度は１０℃〜８０℃の範囲に於いて効果
があるが通常２０℃〜４０℃とする。その理由は温度が
低過ぎると水溶性変性プラスチックの溶解性が悪くなシ
、不均質な溶液を与える危険性があるからでちゃ、高過
ぎると水の蒸発による溶質濃度のコントロールが困難と
なるからである。

次に本発明を実験例に基づいて更に具体的に説明する。

実施例 脱脂を児了した厚さ０．１５　ｍ／ｍ　（７）　Ｊ工５
Ａ１１００アルミニウム薄板を、寸法２００　ｍ／ｍ　
Ｘ　、１）ＯＯｒｎ／ｍに切断し、このアルミニウム薄
板を珪酸ナトリウム（和光紬薬工業製５２〜５７％けい
酸す）　ＩＪウム溶液）濃度として０．０１％〜１０％
の範囲に調製し、且つ水溶化変性プラスチックとしての
メラミン樹脂（日本カーバイト工業株式会社製；商品名
二ヵレジン）痕度として０．０１〜１０饅の範囲に調製
、更に触媒として塩化マグネシウムをメラミン樹脂に対
し１％になるように含有させて調製し念温度２５℃の水
溶液に、５秒間浸漬した。次いで、各アルミニウム薄板
を取出し、過剰の水溶液を除去してから１６０℃の熱風
乾燥機中で６０秒間乾燥して処理製品を得た。又比較の
ために実験例１として無処理のものを、また実験例２と
して珪酸ナトリウムのみで処理したものを用意した。こ
れらについてぬれ性を示す指標として接触角の測定、耐
食性を示す指標として、塩水噴霧試験、耐溶剤性を示す
指標としてトリクレン浸漬試験を夫々行ない、更に耐冷
熱性についても品質特性を測定した。

その結果を第１表に示す。

＊１　接触角；ゴニオメータ−による。

＊２　塩水噴霧試験ｉ　Ｊｆ　Ｓ　Ｚ　２３７１による
。

＊３　トリクレン浸漬試１ｉ’Ａ　ｉ　５０℃Ｉ’リク
レン液に浸漬し皮膜が剥離するまでの時間をＨ刃べろ。

＊４　耐冷熱性；（１０℃×１時間−＋７０℃Ｘ１時間
）１０サイクルで皮膜の状態を調べる。

この結果略々珪酸塩濃度０．３　％〜６０％、水溶化変
性グラスチック濃度０．５〜５．０矢の処理にて親水性
（ぬれ性）、耐食性共に優れた処理アルミニウム薄板が
得られることが判明した。

実施例 実験例７において珪酸ナトリウムとメラミン樹脂ならび
に熱硬化触媒として塩化マグネシウムを含む水溶液に、
被膜形成性を向上させる目的でポリビニルアルコール（
信越化学工５ＡｆＡＧｒｔ−ｔａａ　ＰＡ−０５）を０
．１チ添加したものに、アルミニウム板を浸漬した抜取
シ出して１４０℃の熱風乾燥機中で５０秒間乾燥して処
理泗品を得た。この製品について前記実験例と同様の試
験を行なったところ、実験例７と同（ゴ２の結果を得た
。

実験例　１７〜２２ 水溶化変性プラスチックとしてマレイン化ポリブタジェ
ン（日本曹達工業製ＢＮ−樹脂）を０．０５〜１．０％
の範囲に調製（触媒としてナンテン酸コバル）０．０１
％を添加する）シ、更にポリビニルアルコール０．０５
条、水ガラス０．１％を添加して塗布液を得た。

この塗布液を上記実験例に準じてアルミニウム板に塗布
して熱処理し製品を得、更にその品質特性をｄ用定した
。

その結果は第２表に示すごとく親水性、耐食性共に陽れ
ていた。

実施例 水溶化変性プラスチックとしての水溶性ボリエヌテル樹
脂（互応化学工業製　商品名プラスコー））０．５％と
、水ガラス０．５俤とを含む水溶液を調製し、上記実験
例と四杼にアルミニウム板表面に塗布し高温乾燥して製
品を得た。次に本製品の品質特性を測定した結果は次の
通シであり親水性、耐食性共に優ｌれていることが判明
した。

接触角（Ｄｅｇｒｅｅ　）　−９ 実施例 Ｎ−メトキシメチル化度５０％の８ナイロン（市販品）
５ｇｒと水ガラス０．５ｇｒを７０％エタノール溶液１
００　ｇｒに溶解し上記実験例と同様にアルミニウム板
表面に塗布し高温乾燥して製品を得た。

次に本製品の品質特性を測定した結果は実験例２ろに示
す特性項目の数値とはソ同様であシ親水性、耐食性共に
優ｌれていることが判明（７た。

以上説明したところから明らかな如く、本発明によれは
、水膜の流下住が良いために風圧（ｔ↓失の低下効呆が
大きく、熱又換の効率化や省スペースに寄力するところ
か大で、その上−食性、耐溶剤性が良いために水酸化ア
ルミニウムの生成もみられない、優れた熱又俟器用アル
ミニレム材料を容易に製造することかり能である。

特許出願人 日本製箔株式会社 代理人 弁理士井田完二

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ■　アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面に、珪
   素化合物と水溶変性プラスチック樹脂を塗装し、その後
   高温乾燥することを特徴とする熱交換器用アルミニウム
   材料の製造法。