JPS6239028B2 - - Google Patents

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、表面に親水性および耐食性の良い皮膜層を有
する、熱交換器フイ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、特にフイン付熱交換器におい
ては、フイン材としてアルミニウムが広く用いら
れている。この様なフイン付熱交換器にあつて
は、その効率改善のためにフインの伝熱面積を増
大させる必要があるが、その際に、スペースの制
約からフインピツチの縮少化も同時におこなつた
場合には、通風抵抗の増大、特にフインにおける
凝縮水による風圧損失が増大し、通風量の低下、
騒音の発生、凝縮水の前面飛散といつた問題が生
じる。従つてフイン付熱交換器の効率改善・省ス
ペースにはフイ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。 フイ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場合、フイン表
面温度が空気の露点以下となり、空気中の水分が
凝縮し、この凝縮水のフイン表面への付着、ひい
てはフイン間における凝縮水のブリツジ現像によ
り風路が狭められて発生するものである。 従つて前記圧損失を少なくするには、フイン表
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通りが考えられる。 即ち、フイン表面を完全に揆水化して凝縮した
水滴をころがり落とす方法と、フイン表面を親水
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
揆水化処理フインは、実機でテストすると凝縮水
の排除が不充分な場合が多い。一方親水化処理
は、凝縮した水分を拡張ぬれにより薄い水膜とし
てフイン表面に沿つて流下させるものであり、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
ような親水化処理フインに於ては、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
ム材料が水分により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。 従つて熱交換器用アルミニウムフイン材料に於
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、フイン材用として、親水性および耐食性
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クロム、フ
ツ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要するなど；未だ問題点が多
い。 本発明者らは、かゝる問題点に鑑み、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せんがため鋭意研究を行
なつた結果、既に、アルミニウムまたはアルミニ
ウム合金の表面に、水溶性珪酸塩と金属キレート
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したものであり、
前記した既出願の発明より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、水溶性珪酸塩と水溶変性プラ
スチツク樹脂とを溶解した水溶液を塗装し、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、
JISA1050材やA1100材などの純アルミニウム又
はA3003材などのアルミニウム合金薄板で、通常
厚さ0.1m／ｍ〜0.2m／ｍ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たもの或いは化学薬
品処理を行なつたものでもよい。 水溶性珪酸塩としては、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挙げられる。 本発明に於いて水溶変性プラスチツク樹脂とは
例えば水溶性メラミン樹脂、水溶性マレイン化ポ
リブタジエ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ツク樹脂であり、その他の樹
脂としてはポリスチレン系、ポリビニル系、ポリ
エステル系、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り、例えばポリエステル
をアクリル変性した水溶性ポリエステル樹脂（互
応化学工業製、プラスコート）、及び、又は一般
によく知られているＮ―メトキシメチル化した変
性ナイロン、ポリスチレンのマレイン化物、醋酸
ビニール鹸化物などを挙げることが出来る。 かゝる水溶変性プラスチツクの中で醋酸ビニル
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り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
強靭であり、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、常法の如く熱風乾燥
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
溶変性プラスチツ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珪酸塩がプラスチツク
樹脂と反応して、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
酸塩はプラスチツクを介してアルミニウム層に強
固に結合せしめられ、その結果熱交換器用アルミ
ニウム材料として親水性と耐食性を最大限に発揮
するのである。この様な表面処理アルミニウム薄
板を形成するに当つては、材料となるアルミニウ
ムまたはアルミニウム合金薄板の表面は、あらか
じめ、ボールグレーニング、ブラツシング、ホー
ニング等によつて機械的に粗面化しても良いし、
燐酸、硫酸、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム
等の酸又はアルカリその他これ等の塩等を単独ま
たは組み合わせた水溶液を用いて前処理を施して
も良い。 本発明の実施にあたつては、アルミニウム薄板
を脱脂した後、例えば珪酸塩と水溶化変性プラス
チツク及び適当な硬化触媒を含む水溶液に浸漬し
て、アルミニウム面に均一な液膜が得られるよう
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℃にセツトした熱
風乾燥機中で60〜20秒間乾燥すれば良い。 尚、本発明の実施にあたつては、アルミニウム
薄板を水溶化変性プラスチツクと触媒を含む水溶
液にて処理し、次に熱処理し水溶化変性プラスチ
ツクを硬化させて水不溶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ツク
スにてプレコートしたものに本発明にかゝわる溶
液を塗布して製造しても良い。しかし、かゝる２
段処理よりも、前記１段処理が望ましいことは云
うまでもない。 処理水溶液中の珪酸塩の濃度は、通常0.01％〜
10％、更に好ましくは0.5％〜３％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、また、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
たプラスチツクのアルミ薄板面の接着力が阻害さ
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あるからである。 又水溶化変性プラスチツ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％の範囲が効果的であることがわかつた。そ
の理由は濃度が低すぎると耐腐食性が劣り、濃度
が高すぎると効果への阻害はないが不経済である
からである。 尚、本発明の実施にあたり、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ツクの
界面に珪素化合物が存在し、アルミニウムとプラ
スチツクの接着力を阻害するようであれば、水溶
変性プラスチツ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
トラ酢酸などの金属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ツクの溶解
性が悪くなり、不均質な溶液を与える危険性があ
るからであり、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。 実験例 １〜15 脱脂を完了した厚さ0.13m／ｍのJISA1100アル
ミニウム薄板を、寸法200m／ｍ×300m／ｍに切
断し、このアルミニウム薄板を珪酸ナトリウム
（和光純薬工業製52〜57％けい酸ナトリウム溶
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ツ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；商品名ニカレ
ジン）濃度として0.01〜10％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た温度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30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。

【表】

【表】 この結果略々珪酸塩濃度0.3％〜3.0％、水溶化
変性プラスチツク濃度0.5〜5.0％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。 実験例 16 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（信越化学工業製Grade PA
―05）を0.1％添加したものに、アルミニウム板
を浸漬した後取り出して140℃の熱風乾燥機中で
30秒間乾燥して処理製品を得た。この製品につい
て前記実験例と同様の試験を行なつたところ、実
験例７と同様の結果を得た。 実験例 17〜22 水溶化変性プラスチツクとしてマレイン化ポリ
ブタジエン（日本曹達工業製BN・樹脂）を0.05
〜1.0％の範囲に調製（触媒としてナフテン酸コ
バルト0.01％を添加する）し、更にポリビニルア
ルコール0.05％、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
性を測定した。 その結果は第２表に示すごとく親水性、耐食性
共に優れていた。

【表】 実験例 23 水溶化変性プラスチツクとしての水溶性ポリエ
ステル樹脂（互応化学工業製 商品名プラスコー
ト）0.5％と、水ガラス0.5％とを含む水溶液を調
製し、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次の通りであり親水性、
耐食性共に優れていることが判明した。 接触角（Degree）＝９ 塩水噴霧試験（hr）＝800以上 トリクレン浸漬試験（hr）＝120以上 耐冷熱性＝良 実験例 24 Ｎ―メトキシメチル化度50％の８ナイロン（市
販品）3grと水ガラス0.5grを70％エタノール溶液
100gr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23に示す
特性項目の数値とほヾ同様であり親水性、耐食性
共に優れていることが判明した。 以上説明したところから明らかな如く、本発明
によれば、水膜の流下性が良いために風圧損失の
低下効果が大きく、熱交換の効率化や省スペース
に寄与するところが大で、その上耐食性、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、優れた熱交換器用アルミニウム材料を容
易に製造することが可能である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面
   に、水溶性珪酸塩と水溶変性プラスチツク樹脂と
   を溶解した水溶液を塗装し、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。