JPS62235477A - アルミニウムの親水性皮膜形成剤 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、アルミニウム製フィン材、あるいはフィン
とチューブが組み合わされてなるアルミニウム製熱交換
器などの表面に親水性皮膜を形成するために用いられる
アルミニウムの親水性皮膜形成剤に関するものである。

この明細書において、アルミニウムとは、純アルミニウ
ムのみならずアルミニウム合金をも含むものとする。

発明の背景 一般に、熱交換器、とくにルームエアコンやカーエアコ
ンの蒸発器においては、フィンの表面温度が大気の露点
以下となるためフィンの表面に水滴が付着する。このよ
うな水滴の付着により通風抵抗が増大し、かつＪＩＩｎ
が減少して熱交換効率が低下する。これは熱交換器の性
能向上および小型化のためにフィンピッチを狭くした場
合にとくに顕著に現われる。熱交換効率はフィン表面の
水のヌレ性が大きく影響するものであり、フィン表面の
ヌレ性が良いと付着した水が水滴になりににくく、この
ため通風抵抗が小さくなり、風量も多くなって熱交換効
率が増大する。また良好なヌレ性によってフィンへの付
着水の飛散や学外の熱交換器への霜付着が防止せられる
。

従来技術およびその問題点 従来、フィン表面のヌレ性を改良する方法としては、親
水性樹脂を用いてアルミニウム性フィンの表面に皮膜を
形成する方法や、水ガラス（アルカリケイ酸塩）を用い
て同じく皮膜を形成する方法（特公昭５３−４８１７７
号公報参照）が知られていた。

しかしながら、前者の方法では、皮膜の親水性が徐々に
劣化していき、とくに耐水性および耐油性が良く持続で
きないという欠点があった。

また後者の方法の場合、得られた皮膜がアルカリケイ酸
塩に起因するセメント臭を発生し、これが商品価値の低
下をまねいていた。

この発明は、上記の如き点に鑑み、セメント臭を発生せ
ずかつ親水性を長期にわたって持続する皮膜を形成する
ことのできる親水性皮膜形成剤を提供することを目的と
する。

問題点の解決手段 この発明による親水性皮膜形成剤は、アルカリケイ酸塩
と無機硬化剤と水溶性有機高分子化合物を含むものであ
る。

上記において、この発明による親水性皮膜形成剤で処理
されるべきアルミニウムは、たとえば熱交換器用フィン
を製造するためのアルミニウム製フィン材、あるいはフ
ィンとチューブとを組み合わせてなるアルミニウム製熱
交換器などである。ここで、アルミニウム性フィン材は
、所要長さを有する平板の状態で処理および加工される
ものであって、とくにコイル状の状態で連続的に処理お
よび加工されるものが好適である。

この発明による親水性皮膜形成剤の成分の１つであるア
ルカリケイ酸塩としては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カ
リウム、ケイ酸リチウムなどが用いられる。

アルカリケイ酸塩はアルミニウムに親水性を与える作用
を果たすものであり、５ｆＯ２／Ｍ２０（式中Ｍはリチ
ウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属を意味
する）で表わされる比が１以上であるものが使用される
。とくに、Ｓ　ｉ　０２　／Ｍ２０が２〜５であるアル
カリケイ酸塩が好ましい。５ｉ０２／Ｍ２０の比が１未
満である場合には、アルカリ成分に対して３ｉ０２が少
ないため、アルカリ成分によるアルミニウムの侵食作用
が大きくなる。また親水性皮膜形成剤中におけるアルカ
リケイ酸塩の組成割合が少ない場合には、アルミニウム
の表面に充分な親水性皮膜が形成されない。逆に組成割
合があまり多すぎると皮膜が硬くなりすぎ、成形性およ
び耐金型摩耗性が悪くなる。

この発明による親水性皮膜形成剤のいま１つの成分であ
る無機硬化剤は、アルカリケイ酸塩皮膜を硬化させる作
用を果たす。無機硬化剤の組成割合は、アルカリケイ酸
塩１重は部に対して０．１重量部未満ではアルカリケイ
酸塩皮膜が充分に硬化せず、逆に５重量部を超えると、
皮膜の耐水性が劣化するので、０．１〜５重量部とする
のがよい。

無機硬化剤としては、リン酸アルミニウム、リン酸マグ
ネシウム、トリポリリン酸アルミニウム、１ヘリポリリ
ン酸などのリン酸ないしその塩であるか、またはマグネ
シウム、ジルコニウムなどの金属の酸化物であるか、ま
たは多価金属の炭酸塩、硫酸塩、硫化物、塩化物などが
用いられる。

この発明による親水性皮膜形成剤のさらにもう１つの成
分である水溶性有機高分子化合物は、セメント臭の発生
を防ぐ作用を果たすとともに皮膜の親水性を長期にわた
って持続させる作用を果たす。水溶性有機高分子化合物
の組成割合は、アルカリケイ酸塩１重量部に対して０．
０１重量部未満では上記臭気発生防止効果および親水性
持続効果が充分に発揮されず、逆に５重量部を超えると
、皮膜が水に溶は出し易くなり親水性が持続されないの
で、ｏ、ｏｉ〜５重量部とするのがよい。

水溶性有機高分子化合物の例としては、多糖類系天然高
分子化合物、水溶性蛋白系天然高分子化合物、アニオン
、非イオンあるいはカチオン性付加重合系水溶性合成高
分子化合物、重縮合系水溶性高分子化合物などが挙げら
れる。

多糖類系天然高分子化合物としては、たとえばカルボキ
シメチルセル どが用いられる。

水溶性蛋白系天然高分子化合物としては、たとえばゼラ
チンなどが用いられる。

アニオン、非イオン性付加重合系水溶性合成高分子化合
物としては、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ソーダ、
ポリアクリルアミドないしこれらの部分加水分解物、ポ
リビニルアルコール、ポリヒドロキシエチルアクリレー
ト、アクリル酸共重合体、マレイン酸共重合体ないしこ
れらのアルカリ金属、有機アミンおよびアンモニウムの
塩などが用いられる。また上記付加重合系水溶性合成高
分子化合物のカルボキシメチル化あるいはスルホン化な
どによる変性水溶性合成高分子化合物も使用できる。

カチオン性付加重合系水溶性合成高分子化合物としては
、ポリエチレンイミン、ポリアクリルアミドのマンニッ
ヒ変性化合物、ジアクリルジメヂルアルミニウムクロラ
イド、ジメチルアミンエチルアクリレート重合体などの
ポリアルキルアミノ（メタ）アクリレ−ｔ”　＜＞どが
用いられる。

重縮合系水溶性高分子化合物としては、ポリオキシエチ
レングリコールのようなポリアルキレンポリオール、エ
チレンジアミンまたはへキサメチルジアミンなどのポリ
アミンとエピクロルヒドリンとの重縮合物、水溶性ポリ
エーテルとポリイソシアネートの重縮合された水溶性ポ
リウレタン樹脂、ポリヒドロキシメチルメラミン樹脂な
どが用いられる。

上記水溶性有機高分子化合物のうちでは、カルボン酸基
あるいはカルボン酸塩基を有するアニオン性付加重合系
水溶性高分子化合物を使用するのが好ましく、とくにポ
リアクリル酸、アクリル酸共重合体、マレイン酸共重合
体ないしこれらのアルカリ金属塩を使用するのがよい。

アクリル酸共重合体とマレイン酸共重合体としては、ア
クリル酸とマレイン酸どうしの共重合体、並びにアクリ
ル酸またはマレイン酸と、メタアクリル酸、メチルメタ
アクリエート、工デルメタアクリエート、ヒドロキシエ
チルメタアクリレート、イタコン酸、ビニルスルホン酸
、アクリルアミドとの共重合体を使用するのが好ましい
。

アルカリケイ酸塩と無機硬化剤と水溶性高分子化合物と
よりなる組成物は、水その他の媒質に希釈して使用され
る。希釈割合は、皮膜の親水性、膜厚および作業性を考
慮して定められる。

アルミニウムの表面を上記水溶液で処理するには、スプ
レーやはけ塗りによって水溶液を塗布するか、または水
溶液中にアルミニウムを浸ｉとする。

水溶液で処理した後のアルミニウムは、５０〜２００℃
、好マＬクハ１５０〜１８０’Ｃｆ７；）温度で、３０
秒〜３０分の時間加熱され、その結果表面に親水性皮膜
が形成される。ここで、加熱乾燥温度が５０℃未満であ
れば、組成物の皮膜化が充分なされず、２００°Ｃを超
えると、それ以上加熱しても効果がないばかりか、アル
ミニウムの材質に悪影響が生じる。また加熱乾燥時間が
３０秒未満であれば、組成物の皮膜化が充分なされず、
３０分を超えると、生産性が低下する。加熱乾燥温度が
１６０〜２００℃と高い場合には、乾燥時間は３０秒〜
１分と短くてよいが、温度が低い場合には、乾燥時間を
長くする必要がある。加熱乾燥が不十分であると、組成
物の皮膜化が充分なされない。

また親水性皮膜は、アルミニウムの表面に０゜１〜１０
ｇ／ゴ、好ましくは０．５〜３ｇ／尻の割合で形成され
る。ここで、皮膜が０．１Ｕ／′ｒｄ以上であれば初期
の親水性は良好であるが、さらに親水性を長期にわたっ
て維持するためには、０．５９／ｍ以上の皮膜を形成す
るのが好ましい。また皮膜が１０９／　ｒｒＬを超える
と、乾燥に長時間を要するとともに、プレス成形性に悪
影響を与えるので好ましくない。

なお、上記水溶液中には、従来より公知の添加剤、たと
えば亜硝酸ナトリウム、ポリリン酸ナトリウム、メタホ
ウ酸ナトリウムなどの無機系防錆剤、安息香酸ないしそ
の塩、パラニトロ安息香酸ないしその塩、シクロヘキシ
ルアミン炭酸塩、ベンゾトリアゾールなどの有機系防錆
剤が配合されても勿論よい。

また上記において、アルミニウムの耐食性と親水性皮膜
に対する密着性を増大させるために、アルミニウムの表
面に予めクロメート法、リン酸クロメート法、ベーマイ
ト法、リン酸法などの方法により耐食性皮膜を形成して
おき、その後この発明による親水性皮膜形成剤を使用し
て表面処理を行なうことが好ましい。

またこの発明の親水性皮膜形成剤によりアルミニウム薄
板に形成された親水性皮膜の表面に、さらにワックス、
あるいはワックスとポリビニルアルコールなどの水溶性
高分子化合物よりなる被覆層を形成することにより、こ
のアルミニウムａ板を所定のフィン形状に成形するさい
の金型の摩耗をより一層少なくするようにするのが好ま
しい。このようなワックスと水溶性高分子化合物の使用
については、特開昭５９−１１８４５０号公報に詳しく
述べられている。

発明の作用おにび効果 この発明による親水性皮膜形成剤は、アルカリケイ酸塩
と無機硬化剤と水溶性有機高分子化合物を含むので、水
溶性有機高分子化合物の臭気発生防止効果によって、ア
ルカリケイ酸塩に起因するセメント臭の発生が効果的に
防止される。また水溶性有機高分子化合物はアルカリケ
イ酸塩および無機硬化剤によって形成された皮膜の親水
性を長期にわたって持続させる役割を果たす。

こうしてこの発明の親水性皮膜形成剤によれば、セメン
ト臭を発生せずかつ親水性を長期にわたって持続できる
皮膜を形成することができる。

実　　施　　例 つぎに、この発明の実ＩＭ例を比較例とともに示す。

実施例１〜６ アルミニウム板試料として、厚さ１ｍｍ、幅５Ｑｍｍお
よび長さ１００ｍｍのＪＩＳＡ−１１００Ｈ２４製のも
のを用いた。

このアルミニウム板の表面に、予めクロメート法による
酸化皮膜を形成したのち、下記のような３種の成分を含
むこの発明の親水性皮膜形成剤を含む水溶液（アルカリ
ケイ酸塩は固形分として１．５％含まれている）を塗布
した。ついで１６０℃で１０分間、加熱乾燥を行ない、
アルミニウム板の表面に親水性皮膜を形成した。

そしてこの親水性皮膜を右するアルミニウム板を成形し
て、熱交換器用フィンを製造した。

評価試験 上記のようにして得られたフィンの性能を評価するため
に、親水性およびセメント臭の有無を測定した。得られ
た結果を下表に示す。

ここで、親水性は、初期の段階、流水浸漬１００時間後
の耐水性、およびオレイン酸浸漬（１６時間）と流水浸
漬（８時間）とを交互に５回ずつ繰り返した後の耐油性
について、それぞれフィンと水の接触角を測ることによ
り測定した。

なお、親水性の評価は、接触角１５°以下を◎、１６°
〜３０’を○として表示した。またセメント臭の評価は
無臭を◎、微臭を０１非常に強い臭気をＸとして表示し
た。

また比較のために、上記アルミニウム板の表面に、アル
カリケイ酸塩と無機硬化剤とを含む水溶液を塗布し、加
熱乾燥して皮膜を形成し、このアルカリケイ酸塩皮膜を
有するアルミニウム仮について、上記の場合と同様に評
価試験を行なった。得られた結果をやはり下表に示す。

（以下余白） 上記表から明らかなように、この発明の親水性皮膜形成
剤によるフィンの表面の親水性皮膜は、比較例の皮膜に
比べて、すぐれた親水性を示し、しかもヒメント臭もほ
とんどない。

以　　上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルカリケイ酸塩と無機硬化剤と水溶性有機高分
   子化合物を含むアルミニウムの親水性皮膜形成剤。
2. （２）組成割合がアルカリケイ酸塩１重量部に対して、
   無機硬化剤０．１〜５重量部、水溶性有機高分子化合物
   ０．０１〜５重量部である特許請求の範囲第１項記載の
   親水性皮膜形成剤。