JPS61227877A

JPS61227877A - 熱交換器用アルミニウムフイン材の表面処理方法

Info

Publication number: JPS61227877A
Application number: JP6811285A
Authority: JP
Inventors: Toshio Suzuki; 敏夫鈴木; Masao Nishino; 西野　正男; Akihiro Kiyotani; 清谷　明弘; Toshinori Maeda; 前田　利徳; Makoto Kondo; 信近藤
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1986-10-09

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】（技術分野）本発明は、アルミニウム若しくはアルミニウム合金から
なる熱交換器用アルミニウムフィン材の表面処理法に係
り、特に親水性を有し且つ耐蝕性に優れた熱交換器用ア
ルミニウムフィン材の表面処理手法に関するものである
。

（従来技術とその問題点）従来から、空調用機器の熱交換部には、アルミニウム若
しくはその合金製のフィンが使用されているが、空調機
のエバポレータが作動中は冷媒管やフィン表面が露点以
下になると凝縮水が付着するようになる。而して、この
水滴の付着は、エバポレータに送風されるべき空気の流
れに対して、その通風抵抗の増加をもたらし、そしてこ
れが工バボレータ全体における通風■を低下せしめ、熱
交換効率を低下させているのである。

従って、必要な通風量を確保するには、エバポレータを
大型にしなければならないが、最近は省資源、省エネル
ギー或いはデザインの観点からも小型化が進められ、フ
ィンドチューブ型熱交換器ではフィンピッチも狭められ
ているのが実情である。そこで、従来から、熱交換器の
フィンとして、熱交換効率や防錆性の点から、−Ｊｔｕ
にアルミニラ１、フィンの表面に表面処理皮膜が施され
たものが用いられているのである。

ところで、この表面処理皮膜は、アルミニウド祠を目的
形状のフィンに成形加工して、チューブと組み合わせ、
熱交換器とした後、ボストコートで為されるのが殆どで
あり、従来から、このようなポストコート（特開昭５５−１６４２６４）、ベーマイト法（特開昭
５３−１４４５０）、アルカリケイ酸塩法（特公昭５３
−４８１７７）、クロメート法等が提案されている。し
かしながら、このようなボストコ−１〜法に共ｉｆｆ＋
して言えることは、（１）処理作業性の点からフィン形
状、フィンピッチの制約を受けること（２）熱交換器と
した後の複イ（１．な形状のために、また異種月質の′
Ｋｌめ合わ一ｌの為に、均一・処理が困難であること、
（３）液溜りの発生による外観不良や熱交換効率の低下
の盾があること、（４）処理液の持出しの多いことによ
る公害負荷の増大、コストアップの課題等が内在してい
ることである。

このため、かかるボストコート処理に変わる手法として
、フィンへの成形加工前に表面処理皮膜を形成させてお
くプレコート方式が提案されている。この方式に従えば
、ストリップ状態の時に、均一で良好な水濡れ性と優れ
た耐蝕性を有する皮膜がフィン材」−に形成され、そし
てそのような皮膜を有するフィン材から目的とする形状
のフィンが加工されることとなる。

しかしながら、このようなプレコート方式においては、
張出し成形、しごき加工或いは打抜き加工等の成形加工
の段階で損傷を受けることがないプレコート皮膜を形成
することが要請されると共に、当然のことながら親水性
であり、且つ耐蝕性に優れていることが要求され、しか
もそのような皮膜の水濡れ性は、成形加工時に使用され
るプレス油の除去の際に行なうトリクレン脱脂処理等で
劣化を受けるものでないこと等が要請されているのであ
る。

而して、従来のプレコート方式における皮膜は、これら
の要請の全てに応え得るものではなく、一長一短があり
、なかでも吸湿性は有するものの充分な水濡れ性を欠如
する問題があり、フィン材に要求される性能を必ずしも
満足するものではなかったのである。

（発明の構成）ここにおいて、本発明者らは、上記した如きプレコート
処理皮膜における問題を解消すべく、種々検討した結果
、親水性（水濡れ性）は凝縮した。

水分を拡張濡れにより、薄い水膜としてフィン表面に沿
って流下せしめることであるが、これは皮膜を形成する
組成物とその生成した皮膜の表面微細形態に密接に関係
する旨の知見を得、そしてそのような知見に基づいて、
本発明が完成されたのである。

しかして、本発明に従う熱交換器用アルミニウムフィン
材の表面処理方法は、アルミニウム若しくはアルミニウ
ム合金からなるフィン基材の表面に、親水性高分子化合
物と架橋剤からなる塗料を塗布して、架橋硬化せしめた
後、アルカリ水溶液による処理を施すことを特徴とする
ものであり、これによって、水濡れ性が著しく改善され
たプレコート皮膜として有効な皮膜を形成し得ることと
なったのである。

（構成の具体的な説明）ところで、かかる本発明においては、アルミニウム若し
くはアルミニウム合金からなるフィン基材は、一般にス
トリップ状態で用いられ、そしてそのフィン基材の表面
に、所定の親水性高分子化合物と架橋剤とからなる塗料
がロールコート法、ディップ（浸漬）法、スプレー法等
の公知の各種の塗装手法に従って、塗装せしめられるこ
ととなる。

そして、かかるフィン基材に傅装される塗料を１’ｉＩ
ｌ成する親水性高分子化合物としては、一般に、カルボ
キシル基、ヒドロキシルＷ、アミノ基のうぢの少なくと
も一つの極性基を有するものであって、例えばアクリル
アミド、メタクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）
アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリルア
ミド等の（メタ）アクリルアミド類；ヒドロキシプロピ
ル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）ア
クリレート等の（メタ）アクリレート類；アクリル酸、
メタクリル酸等の不飽和カルボン酸類等の重合体または
これらの不飽和化合物の共重合体、或いはこれらの不飽
和化合物と他の不飽和化合物との共重合体や、加水分解
等によって前記カルボキシル基、ヒドロキシル基、或い
はアミノ基等が導入されて親水性とされた重合体等を挙
げることができ、なかでも水溶性である重合体が好適に
用いられることとなる。

また、かかる親水性高分子化合物と共に配合せしめられ
て塗料を構成し、該親水性高分子化合物を架橋硬化せし
める架橋剤としては、水溶性メラミン、エポキシ樹脂、
炭酸アンモニウムジルコニウム塩、ジルコニウム錯化合
物またはこれらの２種以上の混合物があり、このような
架橋剤の添加によって、該親水性高分子化合物を架橋せ
しめて、不溶性を為すのである。

なお、フィン基材表面に形成された塗膜の架橋硬化処理
は、好適には加熱によって行なわれることとなる。而し
て、その際の加熱温度は、使用した親水性高分子化合物
の種類や架橋剤の種類等によって異なり、一義的に限定
することは困ｙ１１であるが、一般に材料温度が１６０
℃以上となる加熱条件下において、架橋反応を進行せし
めるのが望ましい。また、本発明において用いられる親
水性高分子化合物と架橋剤とからなる塗料には、皮膜を
有利に形成するために、必要に応じてレヘリング剤、安
定剤、消泡剤等の助剤も配合せしめられることとなる。

そして、かかる親水性高分子化合物と架橋剤からなる学
科を塗布して、架橋硬化せしめることにより、フィン基
材の表面に形成される硬化皮膜は、一般に０．０３μｍ
〜１．５μｍ程度の厚さとされることとなるのである。

ところで、このように架橋硬化して得られる硬化皮膜は
、水の接触角：θ１１２０が略３０°前後であり、吸湿
性は有るものの、充分な水濡れ性を示さないのである。

因みに、参考までに幾つかの高分子化合物を用いて得ら
れる（硬化）皮膜に対する水の接触角は、下表の如くで
ある。

第　　　１　　　表しかして、本発明にあっては、上記親水性高分子化合物
をベースとした硬化皮膜に対して、アルカリ水溶液処理
を施すものであり、これによって、その水接触角は極め
て低（なり、水濡れ性が著しく改善されるのである。

このような、アルカリ水溶液による処理によって、硬化
皮膜の水濡れ性が著しく改善される理由ついては、未だ
充分に解明されてはいないが、恐らく親水性高分子化合
物が架橋剤で架橋硬化されても、それが１００％完全に
不溶性樹脂に転化されるのではなく、未硬化（未架橋）
の親水性高分子化合物が存在し、そしてそのような未硬
化高分子がアルカリ水溶液処理によって溶出せしめられ
ることにより、塗膜面が粗面化すること（この事実は走
査型電子顕微鏡による観察によって確認されている）、
また架橋樹脂中のカルボキシル基やアミノ基、ヒドロキ
シル基、更にはその他の置換基がアルカリ水溶液によっ
て加水分解されて、より親水性が向上せしめられること
等が、その大きな理由と考えられている。また、皮膜の
表面層には、カルボキシル基のナトリウム塩等の塩形前
等の極性基が薄く多量に存在することが、親水性の向上
には有効であると考えられている。

なお、このようなアルカリ水溶液による処理は、一般に
アルカリ水溶液の浴に浸漬処理することによって実施さ
れ、またそのようなアルカリ水溶液は、ナトリウム、カ
リウム若しくはリチウムの塩基、またはＮａ、、Ｐ、０
４、ＫＨ２ＢＯｉ等の、その水溶液が塩基性となる前記
ナトリウム、カリウム若しくはリチウムの塩を主体とし
て含むものであり、また必要に応じてこれにキレート化
剤、可溶化剤、界面活性剤等を加えて用いられることと
なる。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明に従って、熱交
換器用アルミニウムフィン材を表面処理することにより
、親水性と耐蝕性を備えたプレコート皮膜が形成され、
しかもその水濡れ性を著しく改善せしめ得ることとなり
、本発明は、そこに大きな工業的意義を有するものであ
る。

（実施例）以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発
明の幾つかの実施例を示すが、本発明がそのような実施
例の記載によって何等制限的に解釈されるものでないこ
と、言うまでもないところである。

実施例　１厚さが０．１１０ｍｍのアルミニウム（ＡＩＩＯ（ＬＨ
２６）製コイル材に対して、市販の弱アルカリ系脱脂剤
を用いて脱脂処理した。次いで、クロム酸、リン酸、フ
ッ酸よりなる液で化成処理を施し、リン酸クロメ−１−
を主体とする化成皮膜を生成させた。この時の化成皮膜
中のＣｒ量は２０ｍｇ／ｍ２の割合であった。

次いで、この化成処理面に対して、アクリルアミド／２
−ヒドロキシエチルメタクリレ−１・−８０重量％／２
０重量％よりなる共重合体の１００重量部に対しヘキサ
メトキシメチルメラミン１重量部及び塩化アンモニウム
１重量部を加え、更に水を加えて希釈し、固形分を２．
５％とした塗料を、浸漬法によって塗装せしめ、その後
２４０℃の温度で１分間焼付は硬化を行なって、膜厚が
０．８μｍの硬化塗膜を得た。

更にその後、かかる硬化塗膜が表面に形成されたコイル
材料を、２％ＮａＯＨ水溶液中に浸漬して、６０℃の温
度で１５秒間処理せしめ（アルカリ処理）、その後水洗
乾燥することにより、目的とする表面処理材を得た。

かくして得られた表面処理材料のアルカリ処理前後の塗
膜面を、走査型電子顕微鏡にて表面性状を検査したとこ
ろ、アルカリ処理前の硬化塗膜は比較的平滑な表面を有
するものであったが、本発明に従ってアルカリ処理した
後の硬化塗膜の表面はかな”り粗面化され、微細な凹所
が多数形成された表面形態であることが認められた。ま
た、水濡れ性の検査において、アルカリ処理前の材料が
θ１１２０＝　３０°であるのに対して、アルカリ処理
後の材料はθｔｒｚｏ＝　８　’に低下し、水濡れ性が
格段に向上していることが認められた。なお、このアル
カリ処理により、塗膜重量の約２０％が溶出していた。

実施例　２実施例１において得た化成処理材を用いて、これに、ポ
リアクリル酸水溶液（固形分１３％）とＺ炭酸ジルコニウムアンモニウム塩水溶液（固形分１３％
）を混合し、更に純水で希釈した塗料（固形分４．７％
）を浸漬塗装せしめた後、２２０℃の温度で５０秒間焼
付は硬化することにより、膜厚が１．２μｍの硬化塗膜
を表面に有するコイル材を得た。更に、この硬化塗膜に
対して、１．５％ＮａＯＨ水溶液中における８０℃×Ｉ
Ｏ秒間の浸漬処理によるアルカリ処理を施し、次いで水
洗、乾燥を行なった。

この結果、アルカリ処理の前後において、水の接触角：
０１１２０は、２８°のものが６°まで低下し、その水
濡れ性が格段に向上せしめられた。

また、かかるアルカリ処理前後の塗装材を５％ＮａＣβ
、３５℃の塩水噴霧試験に１６８時間時間先が、何れも
白錆は発生しなかった。

なお、このアルカリ処理により、塗膜重量の約２５％が
溶出していることが認められた。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）アルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる
フィン基材の表面に、親水性高分子化合物と架橋剤から
なる塗料を塗布して、架橋硬化せしめた後、アルカリ水
溶液による処理を施すことを特徴とする熱交換器用アル
ミニウムフィン材の表面処理方法。
（２）前記親水性高分子化合物が、カルボキシル基、ヒ
ドロキシル基及びアミノ基のうちの少なくとも一つの極
性基を有する水溶性の重合体である特許請求の範囲第１
項記載の表面処理方法。
（３）前記架橋剤が、水溶性メラミン、エポキシ樹脂、
炭酸アンモニウムジルコニウム塩、ジルコニウム錯化合
物またはこれらの２種以上の混合物である特許請求の範
囲第１項記載の表面処理方法。
（４）前記アルカリ水溶液が、ナトリウム、カリウム若
しくはリチウムの塩基または水溶液が塩基性となるそれ
らの塩を主体として含む特許請求の範囲第１項乃至第３
項の何れかに記載の表面処理方法。