JPS6226497A - 熱交換器フイン材 - 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 この発明は被覆層を形成したアルミニウム製熱交換器フ
ィン材に関するるものである。

なお明細１においては、アルミニウムとは工業用純アル
ミニウムおよびアルミニウム合金を総称する。

従来の技術 周知のように、熱交換器フィン材としては軽量かつ加工
性、熱伝導性に優れたアルミニウムが広く使用されてい
る。

従来熱交換器フィン材は、金属表面に′＃４食性などの
特別な性質を与えるための表面処理を行なわずに、薄板
素地をそのまま加工して使用に供していた。しかしなが
らこのようなフィン材による熱交換器フィンは使用中に
、空気中の水分がフィン表面に凝縮し水分によってアル
ミニウムが早期に腐蝕しいわゆる０銹（水酸化アルミニ
ウム）が発生して機器の＠傷を招き寿命も短命化すると
いう欠点があった。またフィン表面に凝縮した水の層が
通風抵抗となって熱交換効率を低下させる。このため冷
却用ファンの大型化が必要とされ、機器全体の大型化も
避けられず、さらに水の層が送風によって共鳴し、騒音
が発生するという欠点もあった。これらの欠点を解消す
るためにアルミニウム表面に０銹が発生するのを防止し
く以後、この性能を耐食性という。）、かつアルミニウ
ム表面と凝縮水分とのぬれ性を改善し、凝縮水の層を薄
く保ち熱交換効率の低下および騒音発生を防止する被覆
層をアルミニウム表面層に形成する方法が採用されてい
る。

この被ＷＩ層の形成をフィン成形後に行う方法（ボスト
コート法）もあるが、最近では工程の簡略化、被覆層の
均−性等の観点から、フィン成形前のアルミニウム薄板
に皮膜を形成して、その後成形する方法（以後「プレコ
ート法」という。）への要請が高まっている。このプレ
コート法の採用においては、フィン表面に形成された被
覆層は前記の耐食性、親水性の他に連続成形性および耐
薬品性と称される特性も要求される。つまり、連続成形
性の劣った被覆層が形成されたフィン材を成形する際に
は、成形工具表面が早期に摩耗してフィン材の成形不良
や工具寿命を縮める原因となるとともに、被覆層への亀
裂の発生等の破壊が生じ、耐食性等の特性を悪化させる
。また、フィン成形の際には成形の容易化や成形材への
疵の発生等を防止するために潤滑油や潤滑剤が用いられ
ており、成形後これらを除去するために、トリクレン等
の有機溶剤により洗浄される。洗浄の際に被覆層が洗い
流されたり、変質すると前述の所望の効果が得られない
ため被覆層は耐薬品性も必要とされる。

これらの要求に対し、従来から耐食性付与のため無機皮
膜であるクロメート処理皮膜、陽極酸化皮膜、ベーマイ
ト皮膜、水ガラス等が使用されており、また特に親水性
に優れたものとしてシリカやアルミナなどの無機物質を
有機樹脂に混合した被覆層を形成する技術（特開昭５４
−１４２６５０号、特開昭５５−９９９７６号）が知ら
れている。また連続成形性と耐食性に優れたものとして
水溶性アクリル樹脂客の有ｔｉｌ被１１Ｂが挙げられる
。

従来技術の問題点 しかしながら、従来のクロメート処理皮膜等の無機皮膜
は耐食性の改善には役立つものの親木性は不十分であり
、また十分な耐食性を得るために厚膜とせざるを得す、
連続成形性にも難がある。

またシリカやアルミナなどの無機物質を有８１８４脂に
混合した被覆層では親木性は優れているものの、連続成
形性と耐食性が非常に劣っており、前述の様にフィンの
腐蝕や工具の摩耗が生ずるという問題点がある。ざらに
水溶性アクリル樹脂等の有機被１層は速続成形性と耐食
性に優れているが、親水性の点で劣っており、同じく前
述のように熱交換効率の低下や騒音の発生という問題が
ある。

したがって、耐食性、親水性、連続成形性、耐薬品性の
全てに優れた熱交換器フィン材は従来は全くなかった。

しかも親水性が良好であるということは水を透過させ易
いことにもなり、腐蝕し易く耐食性が劣ることになる。

また耐食性が良好であるということは、水分を排除して
はじき易い、つまり親水性に劣ることとなり、これら相
反する親水性とｉ４食性の両方に優れた被覆層を得るの
は非常に困難であった。

そこで本発明者等は耐食性、親水性、連続成形性、耐薬
品性のいずれにおいても優れた特性を有する熱交換３フ
ィン材、特にブレツー１〜法によるフィン材を得るべく
鋭意研究の結果本願発明をするに至ったものである。

問題点を解決するための手段 すなわちこの発明は、アルミニウム薄板の表面に耐食性
皮膜が形成され、その皮膜の上層に親水性を有する有機
化合物と、クロム化合物とからなる被覆層が形成されて
いることを特徴とする。

親水性を有する有機化合物としては水溶性セルロース樹
脂もしくはポリビニルアルコールの１！ｌまたは２梗を
使用する。この親水性有機化合物と架橋反応するクロム
化合物量はＣｒｙ３換痺で有機化合物の固形分に対し、
０．１〜ｓｏｗｔ％であるのが望ましい。

さらに耐食性皮膜としてはクロメート処理皮膜を用いる
のが望ましい。

作　　　用 この発明によればアルミニウム薄板の表面に耐食性皮膜
が形成されているとともに、その皮膜の上ｍｃｙＩ水性
を有する有機化合物と、クロム化合物とからなる被覆口
が形成されているので、最上層において有機化合物とク
ロム化合物とでｔＲ橋反応を生じ、架橋構造からなる被
覆層が形成される。

前記有機化合物は親水性を有してるため水となじみやす
いが、それ故に単体では耐食性が劣っている。しかし、
１！水性を有する有機化合物にクロム化合物を併存させ
ることによりクロム化合物と有機化合物の親水性基と架
橋反応を起させ、所望の親水性を害することなく、耐食
性を向上させる。この架橋反応による高分子化により耐
薬品性も向上できる。また有機化合物は単体では連続成
形性に優れているが、クロム化合物単体、例えばクロム
酸皮膜では連続成形性が劣っている。しかしながら有機
化合物と併存するクロム化合物は、有様化合物と架橋反
応を起すため、反応生成物の一部として被覆層に存在し
ており、有線化合物本来の連続成形性を劣化させない。

また下層の皮膜は耐食性皮膜としたので、上層の被覆層
と相まって極めて耐食性に優れた熱交換器フィン材を得
ることができる。このような下層の皮膜は１層に限られ
るものではなく、２層以上形成するものであってもよい
。また耐食性皮膜が有機皮膜からなる場合には、フィン
材の連続成形性に何らの悪影響を及ぼすことはなく、さ
らに硬質の無機皮膜であっても、前述の上膚被渭層の機
能により下層の皮膜を薄膜とすることができるので、フ
ィン材の連続成形性を損わない。

即ち、本願発明によれば、耐食性、親水性、連続成形性
、耐薬品性に優れた熱交換器フィン材を得ることができ
る。

なお下層の耐食性皮膜をクロメート処理皮膜とすれば、
皮膜本来の耐食性のみならずクロメート処理皮膜中のク
ロム化合物と上層の有機化合物との架橋反応等の相互作
用により耐食性が増し、両層の効果の総和以上の耐食特
性を得ることができる。

しかも上述の架橋反応等により上層と下層との密着性が
向上するという効果も得られる。さらに耐食性皮膜であ
るクロメート処理皮膜形成後、この発明による上層を形
成するには同一ライン上で連続的に作業を行うことがで
き、作業効率の改善を得る効果もある。

発明の実施のための具体的説明 下層の耐食性皮膜としては有機皮膜、無機皮膜のいずれ
であってもよく、有機皮膜としては例えば水溶性エポキ
シ樹脂、水溶性アクリル１４ＷｉＩ、水溶性ウレタン樹
脂、水溶性アルキド樹脂、水溶性酢酸ビニル樹脂などお
よびそれらの誘導体がある。

無機皮膜としては例えば前述のクロメート処理被覆、Ｆ
！Ａ極駿極液化被覆−マイト被覆や水ガラス等がある。

有機被覆としては被覆量は０，３〜３．０ｇ／ｒｒ１２
が望ましく、無機被覆においては、クロメート処理被覆
でＣｒｌで３　ａａ＃　〜２０００　ｍｇ／ｒｒｒ’、
ベーマイト被覆、１１極酸化被覆、水ガラスで０．１声
〜３．０声が望ましい。これら被覆１の下限未満である
と耐食性は不十分であり、上限を超えると耐食性の向上
は僅かにすぎないもにもかかわらず、製造コストは上昇
するのみならず、成形性を悪化させる。したがって各被
覆層の被覆量は上述の範囲が望ましい。

また有機化合物は親水性を有するのものであり、前述の
ように例えば水溶性セルロース樹脂やポリビニルアルコ
ールなどの水ｌ！！基（−ＯＨ）を多くもつものが望ま
しい。ここで水溶性セルロース樹脂とはセルロースおよ
びそのエステルあるいはエーテル等の誘導体の総称であ
り、これらの混合物を指す場合もある。またポリビニル
アルコールとは、一部ケン化した高分子鎖を有する水に
可溶のポリビニルアルコールを含むものである。水ａｍ
は上述のように親水性を増大させるものであるが、カル
ボキシルＭ　（−ＣＯＯＨ）も親水性を増大させるもの
であり、有機化合物として前記のように水Ｍ！！を多く
もつものに限定されるものではない。

要は親水性に優れた有機化合物であればよい。

さらにクロム化合物としては例えばクロム酸、重クロム
酸もしくはこれらの酸、さらにクロム酸塩があり、３価
クロム、６価クロムのいずれでもよく、さらに２価、４
価であってもよく、イオン価数により限定はされない。

３１ｉ１１ｉクロム化合物としは、水酸化クロム、１ｉ
１１酸クロム、フッ化クロム、リン酸クロム、硫酸クロ
ム、酢酸クロム等が例示され、６価のクロム化合物とし
てはクロム酸（ＣｒＯ３）やクロム酸マグネシウム、ク
ロム酸亜鉛、クロム酸カルシウム、クロム酸アンモニウ
ム、クロム酸カリウム、クロム酸ナトリウム、クロム酸
リチウムなどのクロム酸塩があり、ざらに重クロム酸や
重クロム酸マグネシウム、重クロム酸亜鉛、重クロム酸
カルシウム、重クロム酸アンモニウム、重クロム酸カリ
ウム、重クロム酸ナトリウム、重クロム酸リチウムなど
の負クロム酸塩を含む。なお例えば３１ｉ１ｉクロムを
所望の場合には、例えば６価のクロム化合物を還元して
３１ＩＩＩｉとした後使用するものであってもよい。

このクロム化合物の被ＷＩ層における含有量は有機化合
物の固形分に対してＣｒＯ３換算で０．１〜５０ｗｔ％
の範囲内にあるのが望ましい。含有量が０．１％未満で
あると親水性は良好であるが架橋反応は不十分のため耐
食性が劣る。一方含有量が５０ｗｔ％を越えると、架橋
反応が過度に起り、耐食性は良好ではあるが、親水性を
発揮する、例えば、水酸基が過度の架橋反応により消鷲
され、親水性を害する結果となる。したがってクロム化
合物の含有量は被覆層の親水性、耐食性ともに良好であ
る前記範囲内を望ましいものとした。ここで被覆−の形
成は、耐食性皮膜を形成した後、さらに、例えば被覆成
分を塗布した後、焼付乾燥することにより行う。被覆層
の！１１ｊ１９は０．３〜３，０（１／’ｒｒｌ’の範
囲内にあるのが望ましい。これは塗膜量が０．３　＋１
／／’ば未満であると耐食性、耐薬品１８等が劣り、３
．Ｏａ／ｒｒｆを超えても耐食性の向上は僅かであり、
製造コストも上昇することによる。したがって塗膜量は
上述の範囲内とするのが好ましい。

被覆層の焼付条件は１３０℃〜３１０℃で５〜６０秒焼
付を行なうのが望ましい。（１３０”ＣＸ５秒）未満の
焼付では焼付が不十分となり架橋反応も不完全となるた
め、所望の耐食性等が得られない。また（３１０’Ｃｘ
６０秒）を超える焼付を行うと過焼付となり、被覆１が
変質したり脆りナリ、耐食性、耐薬品性等が劣化し、さ
らには被覆１の亀裂、！ＩＪ　！ｉ等により所望の塗膜
性能が博られない。またこのようなＡ焼付はアルミニウ
ム自体の軟化を招き、フィン成形後の製品強度を低下さ
せろおそれがある。したがってＩｆｆ！１ｍ付条件は上
記範囲内が望ましい。

しかしながら、前述のクロム化合物の含有９、塗膜層、
ざらに焼付条件は、フィン材用２板の材質、有機化合物
、クロム化合物の種類さらに熱交換器の使用環境等によ
り変更可能なものであり、要は使用条件において、耐食
性等の所望の効果を得られるものであればよい。

実施例 以下に、この発明の実施例を従来のクロム化合物を含有
させた有門化合−からなる被覆層のみを有するフィン材
と対比して説明する。この発明の実施例は以下に述べる
ように実施例１〜８からなり、従来例は比較例１からな
る。

実施例１は表１に示すように、板Ｊｌ　００１２　ｍｓ
の工業用純アルミニウム（ＪＩｓ　　Ａｌ１００）ｉＪ
板材を脱脂、清浄した後、クロム酸クロメート系化成浴
液（商品名ポンチライト＃７１３、日本バーカライジン
グ社製）に浸漬してクロメート化成皮膜（ｒｆｌとして
３１Ｍ　ｒｆｌ２＞からなる耐食性皮膜を形成した後水
洗し、乾燥させる。クロメート化成皮膜上に水溶性セル
ロース樹脂（１０％水溶液、三井東圧化学株式会社製、
商品名ソリダイトＷ　Ｈ−１０）に樹脂固形分に対して
無水クロム酸を０．１％含有させたものをバーコーター
で塗布後、２６０℃×２０秒間焼付けて０．３　Ｍｒｒ
１２の被覆層を形成し、熱交換器フィン材を作成した。

実施例２〜８は表１に従い同様に熱交換器フィン材を作
成した。

比較例１は耐良性皮膜下層がないことを除いて実施例１
と同一のフィン材を作成した。

□ 印 〒　　　　　　　　　　　　　　　　　　）　　　　　
　　＜口これらの実施例１〜８および比較例の熱交換器
フィン材に対し以下の特性を評価した。

〈１）　耐食性 塩水噴霧試験６００時間後の自認発生面積（％）で評価
した。表中、◎は優秀（１％以内）、Ｏは良好（１％以
上５％以内）、×は不良（５％以上）とした。

＜２）　　Ｗ４水性 ９５％以上の相対湿度で５０℃で７時間保持し、次いで
乾燥雰囲気中で常温で１７時間保持するのを１サイクル
とし、１０サイクル経過後の接触角で評価した。表中、
◎は優秀（水接触角２０°以内）、ｏは良好（水接触角
は２０°〜４０°）、×は不良（水接触角は４０”以上
）とした。

（３）　連続成形性 フィンプレス後の工具（ポンチとダイス）の摩耗状況と
成形後のフィン材の成形欠陥とを内眼観察し、摩耗もし
くは欠陥発生までのパンチ数により評価した。表中、◎
は優秀（２００万パンチ）、Ｏは良好（１５０万バンチ
）とした。

（４）　耐薬品性 トリクレンで洗浄後、全塗膜量に対する塗膜減１（％）
で評価した。Ｏはｉ秀（５％以内）、Ｏは良好（５％以
上１０％以内）、×は不良（１０％以上）とした。

各実施例および比較例の上記特性を測定した結果を表２
に示す。

表２ 表２から明らかなように、この発明の実施例１〜８は耐
食性、親水性、連続成形性、耐薬品性のいずれの点にお
いても優れているが、比較例１からなる従来例は親水性
、連続成形性、耐薬品性はすぐれているものの、耐良性
がやや劣る。

発明の詳細 な説明したように、この発明によれば、アルミニウム薄
板表面に耐食性皮膜を形成し、その皮膜の上層に親水性
を有する有機化合物とクロム化合物とからなる被覆を形
成したので、下層の耐食性皮膜および上層の被覆により
、耐食性、親水性、連続成形性、耐薬品性に優れた、特
に耐食性に優れた熱交ＩＡ器フィン材を得ることができ
る。

出願人　　スカイアルミニウム株式会社代理人　　弁理
士　豊　１）武　久 （ほか１名）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　アルミニウムの薄板の表面に耐食性皮膜が形成
   され、その皮膜の上層に親水性を有する有機化合物とク
   ロム化合物とからなる被覆層が形成されていることを特
   徴とする熱交換器フィン材。
2. （２）　前記有機化合物は水溶性セルロース樹脂もしく
   はポリビニルアルコールの１種または２種としたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱交換器フィン
   材。
3. （３）　前記耐食性皮膜はクロメート処理皮膜としたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の熱交換器フィン材。
4. （４）　前記クロム化合物の含有量はＣ＿ｒＯ＿３換算
   で、有機化合物の固形分に対し０．１〜５０ｗｔ％であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１〜３項記載の熱
   交換器フィン材。