(57)【要約】【課題】  揮発性プレス油の乾燥性を向上させ、フィン表面への揮発性プレス油の残存を低減することのできるフィン用潤滑剤組成物を提供する。【解決手段】  １質量％水溶液とした際の表面張力が５０［ｍＮ／ｍ］以上の潤滑剤成分（Ｉ）に、カルボキシル基を有する単量体（ａ１）と、ヒドロキシル基を有する単量体（ａ２）と、アミド基を有する単量体（ａ３）とからなる３元共重合体の酸基を部分中和した親水性樹脂（ＩＩ）が配合されたフィン用潤滑剤組成物。これによれば、揮発性プレス油の乾燥性を向上させることができ、フィン表面への揮発性プレス油の残存を低減でき、熱交換器の水浸漬法による気密性試験において問題が生じない。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１質量％水溶液とした際の表面張力が５０［ｍＮ／ｍ］以上の潤滑剤成分（Ｉ）に、
カルボキシル基を有する単量体（ａ１）と、ヒドロキシル基を有する単量体（ａ２）と、アミド基を有する単量体（ａ３）とからなる３元共重合体の酸基を部分中和した親水性樹脂（ＩＩ）が配合されたことを特徴とするフィン用潤滑剤組成物。
【請求項２】
前記潤滑剤成分（Ｉ）は分子量２０００〜８０００のポリエチレングリコールであり、前記親水性樹脂（ＩＩ）の分子量は５００００〜２０００００であることを特徴とする請求項１に記載のフィン用潤滑剤組成物。
【請求項３】
前記潤滑剤成分（Ｉ）１００質量部に対して、前記親水性樹脂（ＩＩ）が１〜２５質量部配合されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフィン用潤滑剤組成物。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のフィン用潤滑剤組成物からなる潤滑塗膜が形成され、プレス加工により成形されていることを特徴とするフィン。
【請求項５】
請求項４に記載のフィンを備えていることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器のフィンの表面に好適に使用される潤滑剤組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ルームエアコン、工業用熱交換器などの熱交換器に使用されるフィンは、一般に、表面に親水性塗膜が形成され、さらにその上に潤滑剤が塗布されたアルミニウムやアルミニウム合金（以下、アルミニウム材という。）を材料とし、これに揮発性プレス油を塗布した後プレス成形する方法で製造されている。得られたフィンは、銅管が溶接されるなどの工程を経て熱交換器とされる。揮発性プレス油としては、引火点が５０〜９０℃程度であり、極性の低いパラフィン系の油をベース油として含有するものが一般的である。
【０００３】
こうして製造された熱交換器には、通常、プレス成形時に使用された揮発性プレス油を揮発させるための加熱乾燥工程が例えば１４０〜１６０℃×４〜６分間程度の条件で施された後、銅管の溶接部分が気密性を備えているかどうかをチェックするための気密性試験が実施される。
気密性試験法としては、例えば特許文献１の段落００１３や、特許文献２の段落００１３などに記載されているように、熱交換器を検圧水中に水没させながら銅管内に空気や窒素ガスなどの気体を供給し、その際の気泡の有無を目視で判断する方法（水浸漬法）がある。
【特許文献１】特開平１０−３０６９９６号公報
【特許文献２】特開平１０−３０６９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このような水浸漬法において、熱交換器を検圧水に水没させた場合に、検圧水が白濁してしまい、気泡の有無を目視で判断できない場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、熱交換器を検圧水に水没させた際に、検圧水が白濁する原因について検討したところ、アルミニウム材をプレス成形する際に使用される揮発性プレス油中の何らかの成分が加熱乾燥工程で十分に揮発せずにフィンの表面に残存することが、検圧水が白濁する原因となっていることを見出した。具体的には、このように残存した揮発性プレス油中の成分と、アルミニウム材の表面に塗布されている潤滑剤などに含まれる界面活性剤成分とが乳化してミセルを形成し、検圧水を白濁していることが考えられる。最近では、熱交換器の小型化に伴ってフィンも小型化が進み、また、ＣＯＰ（エネルギー消費効率）の向上を目的としてフィンピッチが狭くなる傾向があるため、より一層、揮発性プレス油は揮発しにくくなっていると考えられる。
そこで、本発明者は、揮発性プレス油がフィンの表面に残存しにくくなる方法について鋭意検討した。その結果、潤滑剤として特定のものを使用することにより、その潤滑剤の上に塗布される揮発性プレス油の乾燥性が向上し、揮発性プレス油がフィンの表面に残存しにくくなることに想到して、本発明を完成するに至った。
【０００６】
本発明のフィン用潤滑剤組成物は、１質量％水溶液とした際の表面張力が５０［ｍＮ／ｍ］以上の潤滑剤成分（Ｉ）に、カルボキシル基を有する単量体（ａ１）と、ヒドロキシル基を有する単量体（ａ２）と、アミド基を有する単量体（ａ３）とからなる３元共重合体の酸基を部分中和した親水性樹脂（ＩＩ）が配合されたことを特徴とする。
前記潤滑剤成分（Ｉ）は分子量２０００〜８０００のポリエチレングリコールであり、前記親水性樹脂（ＩＩ）の分子量は５００００〜２０００００であることが好ましい。
前記潤滑剤成分（Ｉ）１００質量部に対して、前記親水性樹脂（ＩＩ）が１〜２５質量部配合されていることが好ましい。
本発明のフィンは、前記いずれかに記載のフィン用潤滑剤組成物からなる潤滑塗膜が形成され、プレス加工により成形されていることを特徴とする。
本発明の熱交換器は、前記フィンを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のフィン用潤滑剤組成物によれば、揮発性プレス油の乾燥性を向上させることができるので、フィン表面への揮発性プレス油の残存を低減することができる。よって、このようなフィンを備えた熱交換器の水浸漬法による気密性試験を問題なく実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のフィン用潤滑剤組成物は、潤滑剤成分（Ｉ）に親水性樹脂（ＩＩ）が配合されたものであって、潤滑剤成分（Ｉ）としては、１質量％水溶液とした際の表面張力が５０［ｍＮ／ｍ］以上のものを使用する。１質量％水溶液とした際の表面張力が５０［ｍＮ／ｍ］未満のものを使用すると、得られたフィン用潤滑剤組成物を用いても、揮発性プレス油の乾燥性が十分に向上しない。さらに、１質量％水溶液とした際の表面張力が５０［ｍＮ／ｍ］未満のものは、極性が低いため、揮発性プレス油とミセルを形成しやすいという傾向もある。
【０００９】
好適な潤滑剤成分（Ｉ）としては、ポリエチレングリコール、ポリグリセリンエステル、でんぷんの糊化物などが挙げられ、これらのうち、１質量％水溶液とした際の表面張力が５０［ｍＮ／ｍ］以上のものを使用できるが、特に、ポリエチレングリコールが優れた潤滑性を有している点から好ましい。また、ポリエチレングリコールとしては、分子量が２０００〜８０００のものが好ましい。２０００未満であると、得られたフィン用潤滑剤組成物を塗膜化した際の塗膜強度が低下する傾向にある。一方、８０００を超えると、水への溶解性が極度に低下し、水を溶媒としたフィン用潤滑剤組成物の調製が困難となる。
【００１０】
親水性樹脂（ＩＩ）は、カルボキシル基を有する単量体（ａ１）と、ヒドロキシル基を有する単量体（ａ２）と、アミド基を有する単量体（ａ３）とからなる３元共重合体の酸基を部分中和したものであって、高い極性を備えている。
カルボキシル基を有する単量体（ａ１）としては、例えば、（メタ）アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸などのカルボン酸や、イタコン酸、マレイン酸の炭素数１〜６の飽和の直鎖または側鎖を有するアルキルアルコールのハーフエステル等が挙げられ、これらは、単独または複数組み合わせて用いられる。これらのうち好ましくは、アクリル酸、メタアクリル酸、マレイン酸およびマレイン酸の炭素数１〜２の飽和アルキルアルコールのハーフエステルが用いられ、特に好ましくは、アクリル酸である。
【００１１】
ヒドロキシ基を有する単量体（ａ２）としては、例えば、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、３−ヒドロキシプロピルメタクリレート、３−ヒドロキシプロピルアクリレート、３−ヒドロキシブチルメタクリレート、３−ヒドロキシブチルアクリレート、４−ヒドロキシブチルメタクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート、２，３−ジヒドロキシプロピルメタクリレート、２，３−ジヒドロキシプロピルアクリレートなどのヒドロキシ（メタ）アクリル酸エステル類、および２−ヒドロキシエチルビニルエーテル、２−ヒドロキプロピルビニルエーテルまたは４−ヒドロキシブチルビニルエーテルなどのヒドロキシアルキルビニルエーテル等が挙げられる。これらのうち好ましくは、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２，３−ジヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシエチルビニルエーテル、２−ヒドロキシエチルメタクリレートが用いられ、特に好ましくは、２−ヒドロキシエチルメタクリレートである。
【００１２】
アミド基を有する単量体（ａ３）としては、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等が挙げられる。これらのうち好ましくは、アクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミドなどであり、特に好ましくはアクリルアミドである。
【００１３】
このようなカルボキシル基を有する単量体（ａ１）と、ヒドロキシル基を有する単量体（ａ２）と、アミド基を有する単量体（ａ３）とを重合して３元共重合体とし、その後、酸基を部分中和することで、親水性樹脂（ＩＩ）が得られる。
３元共重合体を調製する際の重合方法としては特に制限なく、水性媒体中における通常の重合反応などで行えばよい。その際、ビニル系単量体の重合反応に使用され得る通常の重合開始剤を使用でき、そのようなものとしては、例えば、水溶性の過硫酸アンモニウムや過硫酸カリウム、２，２’−アゾビス｛２−メチル−Ｎ−［２−（１−ヒドロキシブチル）］−プロピオンアミド｝、２，２’−アゾビス［Ｎ−（２−カルボキシエチル）−２−メチル−プロピンアミジン等が好ましく使用できる。なお、このような重合開始剤は上記の単量体（ａ１）〜（ａ３）の合計量１００質量部に対して、０．１〜１０質量部の範囲で使用されることが好ましく、特に０．５〜６質量部の範囲が好ましい。重合反応の温度としては、特に制限はないが、例えば、６０〜６５℃で行われる。
【００１４】
また、３元共重合体を調製する際の各単量体（ａ１）〜（ａ３）の質量比率には特に制限はないが、好ましくは、（ａ１）：（ａ２）：（ａ３）＝４０〜８０：５〜２０：１０〜４０である。各単量体（ａ１）〜（ａ３）の質量比率がこのような範囲であると、プレス油の乾燥性を十分高めることができる。さらに好ましくは、（ａ１）：（ａ２）：（ａ３）＝５０〜７０：１０〜１５：２０〜３０である。さらには、（ａ１）：（ａ２）：（ａ３）が上記範囲内であって、かつ、（ａ１）が（ａ２）および（ａ３）よりも多く、かつ、（ａ２）が（ａ３）以下の場合がより好ましい。
【００１５】
３元共重合体の部分中和には、アンモニアやアルカリ金属水酸化物などの塩基性化合物が使用でき、アルカリ金属水酸化物としては、水酸化ナトリウムと水酸化カリウムとが好ましく、このいずれかを単独で使用しても、両者を混合して使用してもよい。また、部分中和の程度としては、３元共重合体の酸基中５〜２０％程度を中和する程度が好ましい。
【００１６】
このようにして調製される親水性樹脂（Ａ）の数平均分子量は、特に限定されないが、５００００〜２０００００が好ましい。５００００未満では、得られたフィン用潤滑剤組成物を用いても、揮発性プレス油の乾燥性が十分に向上しない傾向がある。一方、２０００００を超えると、水への溶解性が極度に低下し、水を溶媒としたフィン用潤滑剤組成物の調製が困難となる。
【００１７】
本発明のフィン用潤滑剤組成物は、以上説明した潤滑剤成分（Ｉ）に、親水性樹脂（ＩＩ）が配合されたものである。これらの配合比率には制限はないが、固形分換算で、潤滑剤成分（Ｉ）１００質量部に対して、親水性樹脂（ＩＩ）が１〜２５質量部であることが好ましい。親水性樹脂（ＩＩ）が１質量部未満では、得られたフィン用潤滑剤組成物を用いても、揮発性プレス油の乾燥性が十分に向上しない傾向があり、一方、２５質量部を超えると、フィン用潤滑剤組成物の潤滑性が不足し、潤滑剤としての作用が不十分となる傾向がある。
【００１８】
また、フィン用潤滑剤組成物は、潤滑剤成分（Ｉ）と親水性樹脂（ＩＩ）と必要に応じて添加される添加剤とを混合することで得られるが、通常は、水等の溶媒に溶解または均一分散され、塗工に適度な粘度に調整された状態で使用される。
このようなフィン用潤滑剤組成物は、通常、あらかじめ親水性塗膜が形成されているアルミニウム材の表面に、ハケ塗り、浸漬、スプレー、静電塗装、ロールコーター等の適宜な手段により塗布され、８０〜２５０℃×５〜９０秒間程度の条件で保持されて乾燥され、潤滑塗膜とされる。潤滑塗膜の厚さには特に制限はないが、０．０１〜２μｍ、好ましくは０．０５〜１．０μｍである。
【００１９】
このようにして形成された潤滑塗膜の上に揮発性プレス油を塗布し、このアルミニウム材をプレス成形することでフィンを製造できる。得られたフィンは、銅管が溶接されるなどの工程を経て熱交換器とされる。
【００２０】
このようにして得られたフィンにおいては、上述したように特定の潤滑剤成分（Ｉ）に、特定の親水性樹脂（ＩＩ）が配合されたフィン用潤滑剤組成物からなる潤滑塗膜の上に、揮発性プレス油が塗布されているので、揮発性プレス油の乾燥性が向上する。よって、このフィンを備えた熱交換器を従来の加熱乾燥工程（例えば１４０〜１６０℃×４〜６分間）に供することで十分に乾燥が進行し、揮発性プレス油がフィンの表面に残存しにくくなる。その結果、このようなフィンを備えた熱交換器を水浸漬法にて気密性試験しても、検圧水が白濁しにくくなり、水浸漬法による気密性試験を問題なく実施することができる。このように揮発性プレス油の乾燥性を向上させることにより、より乾燥し難い傾向のある最近の小型のフィンや、ピッチの狭いフィンを備えた熱交換器の場合でも、十分に水浸漬法による気密性試験を実施することが可能となる。
【００２１】
このように本発明のフィン用潤滑剤組成物からなる潤滑塗膜の上に揮発性プレス油を塗布することが、揮発性プレス油の乾燥性を高める理由については明らかではないが、このような潤滑塗膜は、従来使用されてきた界面活性剤を含むような潤滑剤からなる塗膜よりも極性が高い。よって、極性の低い揮発性プレス油と反発することにより、揮発性プレス油の乾燥性が高まると推察される。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明する。
［実施例１］
カルボキシル基を有する単量体（ａ１）としてのアクリル酸（ＡＡ）と、ヒドロキシル基を有する単量体（ａ２）としてのメタクリル酸−２−ヒドロキシエチル（ＨＥＭＡ）と、アミド基を有する単量体（ａ３）としてのアクリルアミド（ＡＡｍ）とを表１に示す質量比で使用し、かつ、これら固形分の濃度（モノマー濃度）が１０容量％になるように、合計１００ｇをイオン交換水に投入し、さらに重合開始剤として過硫酸カリウムを０．６ｇ仕込み、窒素雰囲気下で撹拌し、重合温度６０〜６５℃で８時間反応させ、３元共重合体を含む分散液を得た。
ついで、水酸化カリウムを用いて、３元共重合体の酸基を部分中和して、親水性樹脂（ＩＩ）の分散液を得た。なお、部分中和の程度は３元共重合体の酸基の１０％程度を中和する程度とした。
一方、分子量と、１質量％水溶液とした際の表面張力とが表２に示す値であるポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を潤滑剤成分（Ｉ）とし、イオン交換水とともに攪拌機を備えた容器に入れて、固形分濃度が４．０質量％のＰＥＧ水溶液を調製した。
このようにして得られたＰＥＧ水溶液と、先に得られた親水性樹脂（ＩＩ）の分散液とを表２の質量比率（固形分換算）となるように混合し、フィン用潤滑剤組成物を得た。
そして、得られたフィン用潤滑剤組成物を、あらかじめ水ガラス系親水性樹脂からなる親水性塗膜が形成されているアルミニウム材の表面に塗布し、１２０℃の温度で３０秒間保持して、乾燥した。また、形成された潤滑塗膜は、厚さ０．２μｍであった。
【００２３】
このように潤滑塗膜が形成されたアルミニウム材を試料とし、以下の評価を実施した。
（１）白濁評価
１００mm×１００mmの大きさの試料５０枚を５００ｍL純水中に入れて６０秒間振り、得られた試験水の吸光度（波長６６０ｎｍ、吸収セルの厚さ５０ｍｍ）を測定した。結果を表１に示す。表中の略号は以下の内容を示す。
○：０．０５未満
△：０．０５以上０．１０未満
×：０．１０以上
【００２４】
（２）プレス油の乾燥性
５０ｃｍ×１０ｃｍの大きさの試料を揮発性プレス油（エヌエヌルブリンカンツ製）に浸漬後、これを１０分間立てかけ乾燥し、さらに１５０℃×５分間の条件で加熱乾燥した。その後、揮発性プレス油の残存量を測定した。結果を表１に示す。表中の略号は以下の内容を示す。
○：０．０５ｇ未満
△：０．０５ｇ以上０．１０ｇ未満
×：０．１０ｇ以上
【００２５】
（３）潤滑性
バウデン試験により潤滑性を評価した。試料台に載置した試料の潤滑塗膜表面に、荷重２００ｇで直径９／３２インチの鋼球を置き、１０回往復摺動させた時の動摩擦係数を測定した。
結果を表１に示す。表中の略号は以下の内容を示す。
○：０．０５以上０．１０未満
△：０．１０以上０．１５未満
×：０．１５以上
【００２６】
［実施例２〜２４、比較例１〜６］
アクリル酸（ＡＡ）、メタクリル酸−２−ヒドロキシエチル（ＨＥＭＡ）、アクリルアミド（ＡＡｍ）との質量比を表１に示す質量比とし、適宜重合開始剤の使用量を変更する以外は実施例１と同様にして３元共重合体を含む液を得て、ついで同様に部分中和の工程を行って、親水性樹脂（ＩＩ）の分散液を得た。
一方、潤滑剤成分（Ｉ）として、表２に示す分子量と表面張力とを示すものを使用した以外は実施例１と同様にしてＰＥＧ水溶液を調製した。
そして、親水性樹脂（ＩＩ）の分散液とＰＥＧ水溶液とを表２の質量比率（固形分換算）となるように混合し、フィン用潤滑剤組成物を得て、後の工程および各種評価も実施例１と同様に行った。
【００２７】
【表１】
2007084695.tif 000002
【００２８】
【表２】
2007084695.tif 000003
【００２９】
以上の結果から、各実施例のものでは、プレス油の乾燥性がいずれも優れ、その結果、白濁評価も良好であった。また、潤滑性も良好であった。
一方、各比較例のものでは、プレス油の乾燥性および白濁評価が不良であり、フィン用潤滑剤組成物としては適さないものであった。