JPH0242389B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 この発明は、フインとチユーブを備えたアルミ
ニウム製熱交換器またはそのフイン材の表面に親
水性皮膜を形成するために用いられる親水性皮膜
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、アル
ミニウムおよびアルミニウム合金を含むものとす
る。 従来の技術 一般に、熱交換器、とくに空気調和機の蒸発器
においては、フインの表面温度が大気の露点以下
となるためフイ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
風量が減少して熱交換効率が低下する。これは熱
交換器の性能向上と小形化のためにフインピツチ
を狭くした場合にとくに顕著に現われる。熱交換
効率はフイン表面の水のヌレ性が大きく影響する
ものであり、フイン表面のヌレ性が良いと付着し
た水が水滴となりにくゝ、このため通風抵抗が小
さくなり、風量も多くなつて熱交換効率が増大す
る。このようなフイン表面のヌレ性を改良するた
めに、従来アルミニウム製フインの表面に水ガラ
ス（アルカリケイ酸塩）の皮膜を形成する方法が
提案された（特公昭53―48177号公報参照）。 発明が解決しようとする課題 しかし、上記従来の方法によれば、フインの初
期の親水性は向上するが、この親水性は早期に劣
化してしまい、持続性に劣るという問題があつ
た。また水ガラス皮膜は硬質であるため、とくに
フイン材にこの皮膜を形成した場合、フイン成形
時のバーリング加工のさいにフインの屈曲部にク
ラツクが生じたりして成形性が悪く、また金型が
摩耗し易いという問題があつた。 この発明の目的は、上記の従来技術の問題を解
決し、持続性にすぐれ、しかも成形性が良好で、
成形時の金型の摩耗が少ない親水性皮膜をアルミ
ニウム製熱交換器またはそのフイン材に形成する
ための親水性皮膜形成剤を提供しようとするにあ
る。 課題を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、ま
ず第１発明においては、フインとチユーブを備え
たアルミニウム製熱交換器またはそのフイン材の
表面に親水性皮膜を形成するために用いられる親
水性皮膜形成剤であつて、アルカリケイ酸塩(A)
と、カルボニル基を有する低分子有機化合物(B)と
を主成分とすることを特徴としている。 また第２発明は、上記第１発明におけるアルミ
ニウム製熱交換器またはそのフイン材用親水性皮
膜形成剤にさらに水溶性有機高分子化合物(C)を配
合したものであつて、アルカリケイ酸塩(A)と、カ
ルボニル基を有する低分子有機化合物(B)と水溶性
有機高分子化合物(C)とを主成分とすることを特徴
としている。 上記第１発明または第２発明の親水性皮膜形成
剤によつてアルミニウム製熱交換器またはそのフ
イン材の表面を処理し、処理後、加熱乾燥するこ
とによつて親水性皮膜を形成するものである。 上記において、この発明の親水性皮膜形成剤に
よつて処理されるものは、フインとチユーブとを
組み合わせたアルミニウム製熱交換器、あるいは
熱交換器用フインを製造するためのアルミニウム
製フイン材である。 ここで、アルミニウム製フイン材は、所要長さ
を有する平板の状態で処理および加工をすること
ができるが、とくにコイル状の状態で連続的に処
理および加工をするのが好適である。 上記アルカリケイ酸塩(A)は皮膜に親水性を与え
るための主成分を構成するものであり、SiO₂／
M₂O（式中Ｍはリチウム、ナトリウム、カリウム
等のアルカリ金属を意味する）で表わされる比が
１以上のものを使用する必要がある。とくに、
SiO₂／M₂Oが２〜５のアルカリケイ酸塩を用い
るのが好ましい。ここで、SiO₂／M₂Oの比が１
未満である場合には、アルカリ成分に対して
SiO₂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。 また上記低分子有機化合物(B)は、分子内にカル
ボニル基（＞Ｃ＝Ｏ）を有する低分子有機化合物
であつて、これはアルカリケイ酸塩(A)による皮膜
を安定化させて、より親水性を向上させ、かつ皮
膜に柔軟性を与えるものである。 このような低分子有機化合物(B)としては、具体
的にはアルデヒド類、エステル類、およびアミド
類などがあげられる。 ここで、アルデヒド類としては、ホルムアルデ
ヒド、アセトアルデヒド、グリオキサール、マロ
ンジアルデヒド、スクシンジアルデヒド、グルタ
ルジアルデヒドおよびフルフラールジアルデヒド
などを使用する。 またエステル類としては、ギ酸メチル、酢酸エ
チル、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸アミル、プ
ロピオン酸メチルなどの１価アルコールの脂肪酸
エステル、またはエチレングリコールジ酢酸エス
テル、グリセリントリ酢酸エステル、エチレング
リコールジプロピオン酸エステルなどの多価アル
コールの脂肪酸エステル、またγ―ブチロラクト
ン、ε―カプロラクトンなどの分子内エステル、
またエチレングリコールモノギ酸エステル、エチ
レングリコールモノ酢酸エステル、エチレングリ
コールモノプロピオン酸エステル、グリセリンモ
ノギ酸エステル、グリセリンモノ酢酸エステル、
グリセリンモノプロピオンエステル、グリセリン
ジギ酸エステル、グリセリンジ酢酸エステル、ソ
ルビトールモノギ酸エステル、ソルビトールモノ
酢酸エステル、およびグリコース酸モノ酢酸エス
テルなどの多価アルコール部分エステル、またコ
ハク酸ジメチル、マレイン酸ジメチルなどの多塩
基酸の１価アルコールエステル、またエチレンカ
ーボネート、プロピレンカーボネート、グリセリ
ンカーボネートなどの環状カーボネートなどを使
用する。 またアミド類としては、ホルムアミド、ジメチ
ルホルムアミド、アセトアミド、ジメチルアセト
アミド、プロピオンアミド、ブチルアミド、アク
リルアミド、マロンジアミド、ピロリドンおよび
カプロラクタムなどを使用する。 上記低分子有機化合物(B)のうちでは、均一な処
理を行なうために水溶性の化合物を使用するのが
好ましく、とくにアルデヒド類およびエステル類
を使用するのが好ましい。さらに親水性の高い皮
膜が形成される点でグリオキサールを使用するの
が望ましい。 つぎに、上記水溶性有機高分子化合物(C)は、ア
ルカリケイ酸塩(A)とカルボニル基を有する低分子
有機化合物(B)とから形成された皮膜の親水性をさ
らに向上させるとともに、柔軟性をも向上させる
ものである。 このような水溶性有機高分子化合物(C)として
は、具体的には、多糖類系天然高分子、水溶性蛋
白系天然高分子、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、および重
縮合系水溶性高分子などがあげられる。 ここで、多糖類天然高分子としては、可溶性デ
ンプン、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキ
シエチルセルロース、グアーガム、トラガカント
ゴム、キサンタンガム、アルギン酸ソーダなどを
使用する。水溶性蛋白系天然高分子としては、ゼ
ラチンなどを使用する。 アニオンあるいは非イオン性付加重合系水溶性
高分子としては、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、これの部分加水
分解物、ポリビニルアルコール、ポリヒドロキシ
エチルアマリレート、ポリビニルピロリドン、ア
クリル酸共重合体、マレイン酸共重合体およびこ
れらのアリカリ金属、有機アミンおよびアンモニ
ウムの塩などを使用する。 また、上記の付加重合系水溶性合成高分子のカ
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も使用できる。 カチオン性付加重合系水溶性合成高分子として
は、ポリエチレンイミン、ポリアクリルアミドの
マンニツヒ変性化合物、ジアクリルジメチルアル
ミニウムクロライド、ポリビニルイミダゾリン、
ジメチルアミノ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）アクリレートなどを
使用する。 重縮合系水溶性合成高分子としては、ポリオキ
シエチレングリコール、ポリオキシエチレンオキ
シプロピレングリコールなどのポリアルキレンポ
リオール、エチレンジアミンまたはヘキサメチル
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尿素樹脂、ポリヒドロ
キシメチルメラミン樹脂などを使用する。 上記水溶性有機高分子化合物(C)のうちでは、カ
ルボン酸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およびこれらのアルカリ
金属塩を使用するのがよい。ここで、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
ル酸とマレイン酸同志の共重合体、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、エチ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。 上記において、アルカリケイ酸塩(A)と、カルボ
ニル基を有する低分子有機化合物(B)と、水溶性有
機高分子化合物(C)との配合比は、つぎのとおりで
ある。 まず(A)＋(B)の場合は、アルカリケイ酸塩(A)１重
量部に対して、カルボニル基を有する低分子有機
化合物(B)を0.1〜５重量部の割合で配合する。 つぎに(A)＋(B)＋(C)の場合には、アルカリケイ酸
塩(A)１重量部に対して、カルボニル基を有する低
分子有機化合物(B)を0.1〜５重量部、および水曜
製有機高分子化合物を0.01〜５重量部の割合で配
合する。 上記において、親水性皮膜形成剤中におけるア
ルカリケイ酸塩(A)の配合量が少ない場合には、ア
ルミニウム製熱交換器またはフイン材の表面に充
分な親水性皮膜が形成されない。またあまり多す
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。 またカルボニル基を有する低分子有機化合物(B)
がアルカリケイ酸塩(A)１重量部に対して0.1重量
部未満では、低分子有機化合物(B)を添加した効果
が表われず、また55重量部をこえると、相対的に
アルカリケイ酸塩(A)が少なくなるので、親水性が
充分発揮されない。水溶性有機高分子化合物(C)が
アルカリケイ酸塩(A)１重量部に対して0.01重量部
未満では、高分子化合物(C)を添加した効果が表わ
れず、また５重量部をこえると、形成される皮膜
が水に溶出され易くなり、親水性の持続効果が低
下する。 ここで、アルカリケイ酸塩(A)と、カルボニル基
を有する低分子有機化合物(B)と、水溶性高分子化
合物(C)とは、水に希釈して使用する。希釈割合
は、皮膜の親水性、膜厚および作業性を考慮して
定める必要がある。 アルミニウム製熱交換器またはそのフイン材の
表面を上記混合物の水溶液で処理するには、スプ
レーやはけ塗りによつて塗布するか、または水溶
液中にアルミニウム製熱交換器またはそのフイン
材を浸漬すればよい。 水溶液で処理した後のアルミニウム製熱交換器
またはそのフイン材は、50〜200℃、好ましくは
150〜180℃の温度で、30秒〜30分の時間加熱乾燥
して、表面に親水性皮膜を形成する。 ここで、加熱乾燥温度が50℃未満であれば、組
成物の皮膜化が十分なされず、200℃を越えると、
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を及ぼす。また加熱乾燥時
間が30秒未満であれば、組成物の皮膜化が十分な
されず、30分を越えると、生産性が低下する。そ
して加熱乾燥温度が160〜200℃と高い場合には、
乾燥時間は30秒〜１分と短くてもよいが、温度が
低い場合には、乾燥時間を長くする必要がある。
加熱乾燥が不充分であると、組成物の皮膜化が十
分なされない。 また親水性皮膜は、アルミニウム製熱交換器ま
たはそのフイン材の表面に0.1〜10ｇ／m²、好ま
しくは0.5〜３ｇ／m²の割合で形成する。ここで、
皮膜が0.1ｇ／m²以上であれば初期の親水性は良
好であるが、さらに良好な親水性を維持するため
には、0.5ｇ／m²以上の皮膜を形成するのが好ま
しい。また皮膜が10ｇ／m²を越えると、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、安息香酸およびその塩、パラニトロ安息香酸
およびその塩、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を配合して
も勿論よい。 また上記において、アルミニウム製熱交換器ま
たはそのフイン材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、これらの表面に予め
クロメート法、リン酸クロメート法ベーマイト
法、リン酸法等の方法により耐食性を有する皮膜
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フイン
材用アルミニウム薄板に形成された親水性皮膜の
表面に、さらにワツクス、あるいはワツクスとポ
リビニルアルコール等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
ウム薄板を所定のフイ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。このようなワツクスと水溶性高分子化合
物の使用については、特願昭57―234293号に詳し
く述べられている。 発明の効果 この発明によるアルミニウム製熱交換器または
そのフイン材用親水性皮膜形成剤は、上述の次第
で、まず第１発明の方法は、アルカリケイ酸塩(A)
と、カルボニル基を有する低分子有機化合物(B)を
主成分とするものであり、この親水性皮膜形成剤
により処理されたアルミニウム製熱交換器または
そのフイン材を加熱乾燥することにより、アルカ
リケイ酸塩(A)と、カルボニル基を有する低分子有
機化合物(B)とが反応して、三次元化された不溶性
のケイ酸塩皮膜が形成される。そしてこのとき、
低分子有機化合物(B)は有機カルボン酸塩もしくは
有機ヒドロキシカルボン酸塩となつてケイ酸塩の
三次元網状ポリマー内に取り込まれるため、安定
したケイ酸塩皮膜が形成され、親水性がさらに良
好となる。また皮膜の柔軟性が増大するため、い
わゆる延性が良好となり、フインの成形のさいに
クラツクが生じたりすることなく、成形性にすぐ
れており、しかも成形時における金型の摩耗が非
常に少ない。 またこの発明の第２発明は、上記第１発明の親
水性皮膜形成剤にさらに水溶性有機高分子化合物
(C)を添加したものである。このように水溶性有機
高分子化合物(C)を併用することにより、この化合
物(C)がさらにケイ酸塩の三次元ポリマー内に取り
込まれ、親水性および皮膜の柔軟性がより増大し
て、成形性および耐金型摩耗性がより一層向上す
るという効果を奏する。この発明の親水性皮膜形
成剤を用いて表面に親水性皮膜が形成されたアル
ミニウム製フインを具備する熱交換器において
は、フインに付着した水滴は、たちまちその形を
崩してフインの表面に膜状となつて広がり、流下
除去せられる。表面張力によりフインに残存した
水も薄い膜状となるため、これは通風の妨げにな
らない。したがつて、水滴付着によつて通風抵抗
が増大するようなことがなく、熱交換効率のよい
熱交換器が得られる。 実施例 つぎに、この発明の実施例を比較例とともに説
明する。 実施例 １〜９ アルミニウム製フイン材用薄板として、厚さ１
mm、幅50mmおよび長さ100mmのJISA―1100H24を
用いた。 このアルミニウム薄板の表面に、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
な各種成分を含むこの発明の親水性皮膜形成剤を
塗布し、160℃で10分間、加熱乾燥して、アルミ
ニウム薄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有するアルミニウム薄板を成
形して、熱交換器用フインを製造した。 なお、親水性皮膜形成剤の成分においてアルカ
リケイ酸塩としては、SiO₂／Na₂O比が３のもの
を用いた。 評価試験 上記のようにして得られたフインの性能を評価
するために、親水性、成形性および耐金型摩耗性
を測定し、得られた結果を下表に示した。 ここで、親水性は、初期の段階、およびオレイ
ン酸汚染テスト（14時間）と流水浸漬テスト（８
時間）を交互に３回ずつ繰り返したサイクルテス
トの段階において、それぞれフインの水の接触角
を図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゜を〇、31゜〜50゜を△、51゜以上を×と表示
した。 成形性は、親水性皮膜を有するアルミニウム薄
板にバーリング加工を施し、その屈曲部にクラツ
クを生じるか否かで測定した。 耐金型摩耗性は、親水性皮膜を有するアルミニ
ウム薄板を金型を用いて一定のフイン形状に成形
したときの金型の摩耗状態を測定した。なお、金
型の摩耗の少ないものを良好とした。 ここで、成形性と耐金型摩耗性の試験の評価
は、つぎのとおりとした。 ◎：非常に良好、〇：良好、△：やや不良、
×：不良。 また比較のために、上記アルミニウム薄板の表
面に、アルカリケイ酸塩のみ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薄板について、
上記の場合と同様に評価試験を行ない、得られた
結果を下表にまとめて示した。

【表】 上記表から明らかなように、この発明の親水性
皮膜形成剤により表面に親水性皮膜が形成された
熱交換器用フインは、比較例のフインに比べて、
すぐれた親水性を有しており、しかも親水性の経
時劣化が少ない。また成形性および耐金型摩耗性
もすぐれているものである。なお、アルミニウム
製フインの表面には予めクロメート法による酸化
皮膜を形成しているので、耐食性は非常にすぐれ
たものであつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フインとチユーブを備えたアルミニウム製熱
   交換器またはそのフイン材の表面に親水性皮膜を
   形成するために用いられる親水性皮膜形成剤であ
   つて、アルカリケイ酸塩(A)と、カルボニル基を有
   する低分子有機化合物(B)とを主成分とすることを
   特徴とする、アルミニウム製熱交換器またはその
   フイン材用親水性皮膜形成剤。 ２ アルカリケイ酸塩(A)１重量部に対して、カル
   ボニル基を有する低分子有機化合物(B)を0.1〜５
   重量部の割合で配合する、特許請求の範囲第１項
   記載の親水性皮膜形成剤。 ３ フインとチユーブを備えたアルミニウム製熱
   交換器またはそのフイン材の表面に親水性皮膜を
   形成するために用いられる親水性皮膜形成剤であ
   つて、アルカリケイ酸塩(A)と、カルボニル基を有
   する低分子有機化合物(B)と水溶性有機高分子化合
   物(C)とを主成分とすることを特徴とする、アルミ
   ニウム製熱交換器またはそのフイン材用親水性皮
   膜形成剤。 ４ アルカリケイ酸塩(A)１重量部に対して、カル
   ボニル基を有する低分子有機化合物(B)を0.1〜５
   重量部、および水溶性有機高分子化合物を0.01〜
   ５重量部の割合で配合する、特許請求の範囲第３
   項記載の親水性皮膜形成剤。 ５ アルカリケイ酸塩(A)が、SiO₂／M₂O（式中Ｍ
   はリチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ
   金属を意味する）で表わされる比が１以上のもの
   である、特許請求の範囲第１項または第３項記載
   の親水性皮膜形成剤。