JP2005113228A - プレート素材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基材と被膜との密着性を改善しつつ、プレート素材の生産に要するコストを低減することにある。
【解決手段】 このプレート素材１は、基材３と、被膜５とを備えている。基材３は、サブミクロンオーダーの板厚方向の凹凸を表面に有しないプレート状のものである。被膜５は、基材３の表面に形成され、親和性を有する塗料から形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プレート素材及びその製造方法に関する。

空気調和装置の室外機及び室内機等の装置は、一般に、外気との間で熱交換するための熱交換器を備えている。熱交換器は、通常、複数の放熱フィンと、複数の伝熱管と、プロペラファン等の送風手段とを備えている。複数の放熱フィンは、板厚方向に所定間隔ごとに配置されたプレート状部材である。複数の伝熱管は、複数の放熱フィンを板厚方向に貫通して装着される。送風手段は、複数の放熱フィン及び伝熱管に空気流を送るためのものである。

この熱交換器では、送風手段により、隣接する放熱フィン間の隙間に空気流が送られることで熱交換され、伝熱管の内側を流通する冷媒が蒸発または凝縮される。
放熱フィンは、一般に、純アルミニウムまたはアルミニウム合金製のプレート状の基材と、この基材の表面に形成される被膜とからなるプレート素材を、金型を用いて所定のフィン形状に加工することで得られる。基材は、通常、圧延油を用いて圧延されることでプレート状に加工されることから、基材の表面には油が残存している。

このため、従来は、基材表面に被膜を形成する場合は、基材に対し脱脂処理を行った後で、例えば、
(1)クロム酸処理を施してクロメート被膜を形成し、その上に親水性被膜を形成する方法（例えば、特許文献１参照）
(2)親水性塗料を塗布して被膜を形成する方法（例えば、特許文献２参照）
(3)基材に対しリン酸処理、アルカリ処理、エッジング等の粗面化処理を施した後で耐食性被膜を形成する方法（例えば、特許文献３参照）
等が採用されていた。

(3)の方法では、基材の表面にサブミクロンオーダーの細かい凹凸が形成される。
特開昭６２−１０５６２９号公報 特開昭６３−３０３７２９号公報 特開２００３−１７１７７４号公報

上記(1)の方法では、所定の処理層を用いる必要から設備費用が増大し、また、有害な処理廃液が生じ、これを処理するためランニングコストも生じる。そこで、クロム酸処理を省略して、上記(2)の方法のように、基板に塗料を直接塗布して被膜を形成することが考えられるが、この場合は、基材と被膜との密着性が悪く、プレート素材の耐久性が十分でない。一方、上記(3)の方法を採用した場合でも、所定の処理設備を要し、コストが増大する。

また、上記(1)〜(3)の方法では、基材に対する脱脂処理が前提となっており、粗面化処理等も行う場合は、プレート素材の製造に際し、工程数が増え、コストが増大する。
本発明の目的は、基材と被膜との密着性を改善しつつ、プレート素材の生産に要するコストを低減することにある。

請求項１に係るプレート素材は、基材と、被膜とを備えている。基材は、サブミクロンオーダーの大きさの板厚方向の凹凸を表面に有しないプレート状のものである。被膜は、基材の表面に形成され、親和性を有する塗料から形成される。

なお、本発明において、サブミクロンオーダーの大きさの板厚方向の凹凸とは、０．１μｍ以上１．０μｍ未満の範囲にある凹凸であって、例えば、圧延によりプレート状に形成された基材に対し、アルカリ処理、エッジング等の粗面化処理を施すことにより生じた凹凸をいう。また、親和性を有する塗料とは、被膜の状態での基材に対する密着性が良好であるもの、具体的には、後述のように、所定のアルコール系溶剤を含有する塗料をいう。

このプレート素材では、基材は、表面にサブミクロンオーダーの凹凸を有していないことから、粗面化処理が施されていないことが分かるが、被膜は、親和性を有する塗料からなるため、このような基材に対しても密着性に優れている。そして、このプレート素材は、粗面化処理を経ずに得られるため、生産コストが低減されている。

請求項２に係るプレート素材は、請求項１のプレート素材において、塗料は、疎水性有機塗料である。
このプレート素材は、かかる塗料からなる被膜を備えたことで耐食性に優れており、例えば、熱交換器の放熱フィンとして用いるのに適している。

請求項３に係るプレート素材は、請求項１または２のプレート素材において、塗料は、表面張力が２５ｄｙｎ／ｃｍ以上３５ｄｙｎ／ｃｍ以下である。
このプレート素材では、塗料は、表面張力が比較的小さいため、粗面化処理が施されていない基材の表面に対しても塗布時においてよく馴染み、被膜の状態での基材との密着性が良好である。

請求項４に係るプレート素材は、請求項１から３のいずれかのプレート素材において、塗料は、１重量％以上１０重量％以下のアルコール系溶剤を含む。なお、本発明において、アルコール系溶剤の含有量は、塗料１００重量％に対する割合を重量％で表したものである。

このプレート素材では、具体的に、塗料は、アルコール系溶剤を含むことで表面張力が小さくなっており、これにより、被膜と基材との密着性が改善されている。
請求項５に係るプレート素材は、請求項１から３のいずれかのプレート素材において、塗料は、１重量％以上５重量％以下のアルコール系溶剤を含む。

このプレート素材では、アルコール系溶剤の含有量がかかる範囲にあることから、基材と被膜の密着性がより有効に改善される。
請求項６に係るプレート素材は、請求項４または５のプレート素材において、アルコール系溶剤は、炭素数４以上のアルコールから実質的になる。

このプレート素材では、かかる構成のアルコール系溶剤が含有されることから、基材と被膜の密着性がより有効に改善される。
請求項７に係るプレート素材は、請求項１から６のいずれかのプレート素材において、塗料は、粘度が５ｐａ・ｓ以上２０ｐａ・ｓ以下である。

このプレート素材では、塗料の粘度が比較的小さいため、粗面化処理が施されていない基材の表面に対しても塗布時においてよく馴染み、被膜の状態での基材との密着性が良好である。

請求項８に係るプレート素材は、請求項１から７のいずれかのプレート素材において、基材は、純アルミニウムまたはアルミニウム合金製である。
このプレート素材では、親和性を有する塗料を用いることで、圧延油を用いて圧延により加工されることの多いアルミ基材に対しても、特に脱脂処理を施さずに密着性に優れた被膜を形成することができる。

請求項９に係るプレート素材は、請求項１から８のいずれかのプレート素材において、熱交換器の放熱フィンとして用いられる。
このプレート素材は、基材と被膜の密着性が良く耐久性に優れていることから、かかる用途での使用に適している。

請求項１０に係るプレート素材の製造方法は、第１工程と、第２工程とを備えている。第１工程では、サブミクロンオーダーの大きさの板厚方向の凹凸を表面に有しないプレート状の基材を用意する。第２工程では、基材の表面に、親和性を有する塗料から被膜を形成する。

本発明者らの研究によれば、基材に対し脱脂処理や粗面化処理を施さなくても、親和性を有する塗料を直接塗布することで基材表面に被膜を形成でき、得られたプレート素材が被膜と基材の密着性に優れていることが明らかにされた。ここでは、かかる方法を採用することで、耐久性に優れたプレート素材が得られ、また、脱脂処理、粗面化処理等の表面処理を省略できることから、生産コストを低減することができる。

請求項１１に係るプレート素材の製造方法は、請求項１０の製造方法において、塗料は、疎水性有機塗料である。
この方法によれば、基材表面に疎水性有機塗料からなる被膜が形成されることから、耐食性に優れたプレート素材が得られる。

請求項１２に係るプレート素材の製造方法は、請求項１０または１１の製造方法において、塗料は、表面張力が２５ｄｙｎ／ｃｍ以上３５ｄｙｎ／ｃｍ以下である。
この方法によれば、表面張力が比較的小さい塗料を用いているため、粗面化処理が施されていない基材の表面に対してもよく馴染み、被膜と基材の密着性に優れたプレート素材が得られる。また、このような方法により、脱脂処理、粗面化処理等を省略することができ、プレート素材の生産コストを低減できる。

請求項１３に係るプレート素材の製造方法は、請求項１０から１２のいずれかの製造方法において、塗料は、１重量％以上１０重量％以下のアルコール系溶剤を含む。
本発明者らの研究によれば、具体的に、塗料に対しかかる割合でアルコール系溶剤を含有させることで、粗面化処理が施されていない基材に対してもよく馴染み、基材と被膜の密着性が改善されることが明らかにされた。ここでは、このような方法を採用したことで、耐久性に優れたプレート素材を得ることができる。

請求項１４に係るプレート素材の製造方法は、請求項１０から１２のいずれかの製造方法において、塗料は、１重量％以上５重量％以下のアルコール系溶剤を含む。
この方法によれば、塗料中のアルコール系溶剤の含有量がかかる範囲にあることから、被膜と基材の密着性がより有効に改善されたプレート素材が得られる。

請求項１５に係るプレート素材の製造方法は、請求項１３または１４の製造方法において、アルコール系溶剤は、炭素数４以上のアルコールから実質的になる。
この方法によれば、かかる構成のアルコール系溶剤を含む塗料を用いたことで、粗面化処理が施されていない基材の表面に対してもよく馴染み、これにより、被膜と基材の密着性に優れたプレート素材を得ることができる。

請求項１６に係るプレート素材の製造方法は、請求項１０から１５のいずれかの製造方法において、塗料は、粘度が５ｐａ・ｓ以上２０ｐａ・ｓ以下である。
この方法によれば、粘度が比較的小さい塗料を用いたことから、粗面化処理が施されていない基材の表面に対してもよく馴染み、被膜と基材との密着性に優れたプレート部材が得られる。

請求項１７に係るプレート素材の製造方法は、請求項１０から１６のいずれかのプレート素材の製造方法において、基材は、純アルミニウムまたはアルミニウム合金製である。
この方法によれば、圧延油を用いて圧延されることの多い基材に対しても被膜の密着性を改善することができる。

請求項１８に係るプレート素材の製造方法は、請求項１０から１７のいずれかの製造方法ににおいて、熱交換器の放熱フィンとして用いられる。
この方法によれば、基材と被膜の密着性が良く耐久性に優れたプレート素材を得られ、かかる用途での使用に適したプレート素材が得られる。

請求項１の発明によれば、被膜は、親和性を有する塗料からなるため、粗面化処理が施されていない基材に対しても密着性に優れている。そして、このプレート素材は、粗面化処理を経ずに得られるため、生産コストが低減されている。

請求項２の発明によれば、耐食性に優れており、例えば、熱交換器の放熱フィンとして用いるのに適している。
請求項３の発明によれば、粗面化処理が施されていない基材の表面に対しても塗布時においてよく馴染み、被膜の状態での基材との密着性が良好である。

請求項４の発明によれば、被膜と基材との密着性が改善されている。
請求項５の発明によれば、基材と被膜の密着性がより有効に改善される。
請求項６の発明によれば、基材と被膜の密着性がより有効に改善される。

請求項７の発明によれば、粗面化処理が施されていない基材の表面に対しても塗布時においてよく馴染み、被膜の状態での基材との密着性が良好である。
請求項８の発明によれば、圧延油を用いて圧延により加工されることの多いアルミ基材に対しても、特に脱脂処理を施さずに密着性に優れた被膜を形成することができる。

請求項９の発明によれば、基材と被膜の密着性が良く耐久性に優れていることから、熱交換器の放熱フィンとしての使用に適している。
請求項１０の発明によれば、耐久性に優れたプレート素材が得られ、また、脱脂処理、粗面化処理等の表面処理を省略できることから、生産コストを低減することができる。

請求項１１の発明によれば、基材表面に疎水性有機塗料からなる被膜が形成されることから、耐食性に優れたプレート素材が得られる。
請求項１２の発明によれば、粗面化処理が施されていない基材の表面に対してもよく馴染み、被膜と基材の密着性に優れたプレート素材が得られる。また、脱脂処理、粗面化処理等を省略することができ、プレート素材の生産コストを低減できる。

請求項１３の発明によれば、耐久性に優れたプレート素材を得ることができる。
請求項１４の発明によれば、被膜と基材の密着性がより有効に改善されたプレート素材が得られる。

請求項１５の発明によれば、粗面化処理が施されていない基材の表面に対してもよく馴染み、これにより、被膜と基材の密着性に優れたプレート素材を得ることができる。
請求項１６の発明によれば、粗面化処理が施されていない基材の表面に対してもよく馴染み、被膜と基材との密着性に優れたプレート部材が得られる。

請求項１７の発明によれば、圧延油を用いて圧延されることの多い基材に対しても被膜の密着性を改善することができる。
請求項１８の発明によれば、基材と被膜の密着性が良く耐久性に優れたプレート素材を得られ、かかる用途での使用に適したプレート素材が得られる。

［プレート素材］
図１に、本発明の一実施形態が採用されたプレート素材を示す。
なお、ここでは、熱交換器の放熱フィン１１（図２及び図３参照）として用いるのに好ましいプレート素材１について説明するが、本発明のプレート素材１は、熱交換器の放熱フィン１１以外にも用いることができ、以下に説明する構成に特に限定されない。

このプレート素材１は、基材３と、耐食性被膜５と、親水性被膜７とを備えている。
基材３は、純アルミニウムまたはアルミニウム合金を材質とするプレート状部材である。アルミニウム合金としては、具体的には、Ａｌ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金等が用いられる。基材３は、圧延油を用いて圧延されてなり、表面には圧延油が残存している。

基材３は、ここでは、圧延油を用いて圧延によりプレート状に加工されたものである。また、基材３は、サブミクロンオーダーの板厚方向の凹凸、すなわち、粗面化処理等の表面処理によって生じる細かな傷を有していない。なお、基材３は、圧延の際に圧延ローラが接触することによって生じたサブミクロンオーダーを超える凹凸を有していてもよい。

基材３の厚みは、８０μｍ以上であるのが好ましく、９０μｍ以上であるのがより好ましく、また、１５０μｍ以下であるのが好ましく、１２０μｍ以下であるのがより好ましく、１１５μｍであるのが特に好ましい。

耐食性被膜５は、基材３の表面に形成され、親和性を有する塗料から形成される。耐食性被膜５は、後述するように、耐食性被膜形成工程において、基材３の表面に親和性を有する塗料が塗布され、乾燥されることによって形成される。親和性を有する塗料は、具体的には、疎水性有機塗料であって、塗膜形成成分、添加剤、溶剤及び顔料の各成分から構成されている。塗膜形成成分としては、具体的には、従来の耐食性被膜として用いられていたエポキシ系樹脂等よりも耐食性に優れる点で、アクリル・メラミン系樹脂、ウレタン・フェノール系樹脂、フッ化ジルコニウム・アクリル系樹脂等の二成分系の樹脂が好ましく用いられる。添加剤としては、可塑剤、硬化剤、顔料分散剤、乳化剤等が挙げられる。

溶剤としては、塗装乾燥性、樹脂溶解性の理由から、ブタノール、ヘキサノール等の炭素数４以上のアルコールから実質的になるアルコール系溶剤が好ましい。溶剤が配合される割合としては、樹脂溶解性の理由から、塗料１００重量％に対し、好ましくは１重量％以上、より好ましくは３重量％以上含まれるとともに、引火性の理由から、好ましくは１０重量％以下、より好ましくは５重量％以下含まれている。また、この疎水性有機塗料は、表面張力は、液はじきの理由から、好ましくは５ｄｙｎ／ｃｍ以上であり、より好ましくは２５ｄｙｎ／ｃｍ以上であるとともに、凹凸への浸透の理由から、好ましくは５０ｄｙｎ／ｃｍ以下であり、より好ましくは３５ｄｙｎ／ｃｍ以下である。

耐食性被膜５は、膜厚が、０．５μｍ以上であるのが好ましく、１μｍ以上であるのがより好ましく、また、３．０μｍ以下であるのが好ましく、１．５μｍ以下であるのがより好ましく、１．０μｍであるのが特に好ましい。

親水性被膜７は、耐食性被膜５の表面に形成される被膜であって、親水性塗料から形成される。親水性被膜７は、後述するように、親水性被膜形成工程において、耐食性被膜５の表面に耐食性塗料が塗布され、乾燥されることによって形成される。親水性塗料は、塗膜形成成分、添加剤、溶剤及び顔料の各成分から構成されている。塗膜形成成分としては、具体的には、ポリエチレングリコール系樹脂、ポリビニルアルコール・アクリル系樹脂、セルロース・アクリル系樹脂等が好ましく用いられる。

親水性被膜７は、膜厚は、０．１μｍ以上であるのが好ましく、０．３μｍ以上であるのがより好ましく、また、１．０μｍ以下であるのが好ましく、０．５μｍ以下であるのがより好ましく、０．３μｍであるのが特に好ましい。

［プレート素材の製造方法］
次に、上記プレート素材１の製造方法について説明する。
この製造方法は、基材準備工程と、耐食性被膜形成工程と、親水性被膜形成工程とを備えている。

基材準備工程では、サブミクロンオーダー以上の大きさの板厚方向の凹凸を表面に有しないプレート状の基材を用意する。ここで用意される基材３は、具体的には、圧延油を用いて圧延されてプレート状に加工されたものであって、表面に圧延油が残存するものである。

耐食性被膜形成工程では、粗面化処理等の表面処理を施すことなく、上記親和性を有する塗料を塗布し、乾燥させることで、耐食性被膜５を形成する。耐食性塗料を塗布する方法としては、ロールコータ等を用いたローラ塗りが好ましいが、スプレー塗装、ディッピング、流し塗り等の他の塗布方法であってもよい。また、耐食性塗料を乾燥させる方法としては、ローラ塗りによって塗布を行った場合は、例えば、塗布のためのローラの下流側に配置された乾燥炉の内側を搬送させる方法が挙げられるが、この方法に限定されない。なお、乾燥は、具体的には、１８０℃以上、３００℃以下の温度範囲の雰囲気下で１０分以下行うのが好ましい。

親水性被膜形成工程では、耐食性被膜５の表面に、上記親水性塗料を塗布し、乾燥させることで、親水性被膜７を形成する。親水性塗料を塗布及び乾燥する方法はそれぞれ、耐食性被膜形成工程で説明したのと同様にして行うことができるが、異なる方法が採用されてもよい。なお、ここでの乾燥は、具体的には、１５０℃以上、２５０℃以下の温度範囲の雰囲気下で１０分以下行うのが好ましい。

このような製造方法によれば、耐食性被膜５を形成するための塗料は、所定割合のアルコール系溶剤を含み表面張力が小さくなっていることから、粗面化処理が施されていない基材３に対してもよく馴染み、被膜の状態での基材３に対する密着性が優れている。したがって、ここでは、このような簡単な方法によって、耐久性に優れたプレート素材１が得られる。

また、このような製造方法により、脱脂処理や粗面化処理を省略できるため、工程数減らせるとともに、処理設備を必要としないことから、プレート素材１の生産コストが低減される。

［他の実施形態］
基材は、純アルミニウムまたはアルミニウム合金製である必要はない。

本発明を利用すれば、被膜は、親和性を有する塗料からなるため、粗面化処理が施されていない基材に対しても密着性に優れている。そして、このプレート素材は、粗面化処理を経ずに得られるため、生産コストが低減されている。

本発明の一実施形態が採用されたプレート素材を示す縦面図。 プレート素材からなる熱交換器用放熱フィンを示す平面図。 上記放熱フィンを示す縦断面図。

符号の説明

１ プレート素材
３ 基材
５ 耐食性被膜
７ 親水性被膜
１１ 放熱フィン

Claims (18)

1. サブミクロンオーダーの大きさの板厚方向の凹凸を表面に有しないプレート状の基材（３）と、
   前記基材（３）の表面に形成され、親和性を有する塗料から形成される被膜（５）と、
   を備えたプレート素材（１）。
2. 前記塗料は、疎水性有機塗料である、請求項１に記載のプレート素材（１）。
3. 前記塗料は、表面張力が２５ｄｙｎ／ｃｍ以上３５ｄｙｎ／ｃｍ以下である、請求項１または２に記載のプレート素材（１）。
4. 前記塗料は、１重量％以上１０重量％以下のアルコール系溶剤を含む、請求項１から３のいずれかに記載のプレート素材（１）。
5. 前記塗料は、１重量％以上５重量％以下のアルコール系溶剤を含む、請求項１から３のいずれかに記載のプレート素材（１）。
6. 前記アルコール系溶剤は、炭素数４以上のアルコールから実質的になる、請求項４または５に記載のプレート素材（１）。
7. 前記塗料は、粘度が５ｐａ・ｓ以上２０ｐａ・ｓ以下である、請求項１から６のいずれかに記載のプレート素材（１）。
8. 前記基材は、純アルミニウムまたはアルミニウム合金製である、請求項１から７のいずれかに記載のプレート素材（１）。
9. 前記熱交換器の放熱フィン（１１）として用いられる、請求項１から８のいずれかに記載のプレート素材（１）。
10. サブミクロンオーダーの大きさの板厚方向の凹凸を表面に有しないプレート状の基材（１）を用意する第１工程と、
    前記基材（１）の表面に、親和性を有する塗料から被膜（５）を形成する第２工程と、
    を備えたプレート素材（１）の製造方法。
11. 前記塗料は、疎水性有機塗料である、請求項１０に記載のプレート素材（１）の製造方法。
12. 前記塗料は、表面張力が２５ｄｙｎ／ｃｍ以上３５ｄｙｎ／ｃｍ以下である、請求項１０または１１に記載のプレート素材（１）の製造方法。
13. 前記塗料は、１重量％以上１０重量％以下のアルコール系溶剤を含む、請求項１０から１２のいずれかに記載のプレート素材（１）の製造方法。
14. 前記塗料は、１重量％以上５重量％以下のアルコール系溶剤を含む、請求項１０または１２のいずれかに記載のプレート素材（１）の製造方法。
15. 前記アルコール系溶剤は、炭素数４以上のアルコールから実質的になる、請求項１３または１４に記載のプレート素材（１）の製造方法。
16. 前記塗料は、粘度が５ｐａ・ｓ以上２０ｐａ・ｓ以下である、請求項１０から１５のいずれかに記載のプレート素材（１）の製造方法。
17. 前記基材（３）は、純アルミニウムまたはアルミニウム合金製である、請求項１０から１６のいずれかに記載のプレート素材（１）の製造方法。
18. 前記熱交換器の放熱フィン（１１）として用いられる、請求項１０から１７のいずれかに記載のプレート素材（１）の製造方法。

Images