CN117516250A - 铝制翅片材 - Google Patents

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Abstract

提供一种铝制翅片材，结冰结霜的抑制效果优异，同时表面亲水性的经时稳定性良好。一种铝制翅片材，其中，按顺序具备：铝板；在所述铝板的至少一个表面上，有结冰结霜抑制皮膜层和亲水性皮膜层，所述结冰结霜抑制皮膜层，包含两性(甲基)丙烯酰胺系树脂，所述亲水性皮膜层含有亲水性无机粒子。

Description

铝制翅片材
技术领域
本发明涉及铝制翅片材，特别是涉及适用于空调机等热交换器的铝制翅片材。
背景技术
热交换器被用于室内空调、组合式空调、冷冻展示柜、冰箱、油冷却器、散热器等各种领域的制品。作为热交换器的翅片的材料，一般是导热性、加工性、耐腐蚀性等优异的铝或铝合金。板翅片式或板管式的热交换器，具有翅片材以狭窄间隔排列的结构。
热交换器的翅片材，若表面温度达到露点以下，则处于附着有结露水的状态。翅片材表面的亲水性低时，附着的结露水的接触角变大，因此会发生被称为水飞溅的情况，即水向生活环境中飞散。另外，若这样的结露水汇合变大，则在邻接的翅片材间形成桥，堵塞翅片材间的通风路径，通风阻力增大。
以防止这样的水飞溅和降低通风阻力为目的，例如在专利文献1中，提出有一种在翅片材的表面涂布亲水性表面处理剂，形成亲水性皮膜的技术。
另一方面，使空调机进行制热运转等情况下，热交换器的表面温度为冰点以下，附着在翅片材表面的结露水形成霜或冰，成为结冰结霜状态。若过度提高翅片材表面的亲水性，则上述结冰结霜反而容易发生。若是由于结冰结霜导致翅片材间被堵塞，则热交换器的热交换效率大幅降低，因此需要除霜操作等。
因此，用于抑制翅片材上结冰结霜的技术受到各种研究。例如在专利文献2中公开有使临界表面张力为20dyn/cm以下的氟烷氧基硅烷化学吸附于空气侧伝热面表面，在最表面形成具有使CF3基取向这种结构的拒水性被膜，从而防止结霜。另外，在专利文献3中公开有通过在表面形成拒水性被膜，并且使该表面平均粗糙度Ra为20μm以上，以减少与构件表面接触的水滴、雪、冰的面积，从而使其附着力减少。
但是，在上述情况下，拒水性伴随经时变化而劣化，或在增大表面平均粗糙度Ra时拒水性被膜的强度降低，可能导致耐久性降低。
因此，在专利文献4中公开有一种具备特定的传热部的热交换器。所谓此传热部，具有第一层和相对第一层而位于空气侧的第二层，上述第二层由具有多个聚合物链的聚合物层构成。相邻的上述聚合物链中主链的第一层侧的根本，具有金属氧化物的网络结构而相互结合。由此，能够使第二层的聚合物链在相对于第一层垂直方向上高密度地结合，因此，能够确实地提高传热部的表面亲水性。因此，即使在传热部的表面发生冷凝水时，也能够充分延缓霜的生长。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第2520308号公报
专利文献2：日本特开平10－281690号公报
专利文献3：日本特开平9－228073号公报
专利文献4：日本特开2019－158247号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在专利文献4中，对于热交换器没有进行具体的有关抑制结冰结霜的研究。另外，即便亲水性提高，也不意味着结冰结霜的抑制就一定提高，关于结冰结霜的抑制需要另行试验。
对此，本发明人等发现，通过具备具有两性聚合物的结冰结霜抑制皮膜层，有效抑制铝制翅片材的结冰结霜，该两性聚合物同时具有带正电荷的阳离子基团和带负电荷的阴离子基团。
但是，通过进一步研究表明，铝制翅片材表面的亲水性，虽然初期良好，但会随时间流逝而降低。由于亲水性的降低，导致发生的结露水在邻接的翅片材间形成桥，热交换性能降低。另外，若上述结露水停留在表面，则成为冻结的原因。
因此，本发明的目的在于，提供一种铝制翅片材，其结冰结霜的抑制效果优异，同时表面亲水性的经时稳定性也良好。
解决问题的手段
本发明涉及以下的[1]～[7]。
[1]一种铝制翅片材，其按顺序具有：铝板；所述铝板的至少一个表面上的结冰结霜抑制皮膜层和亲水性皮膜层，所述结冰结霜抑制皮膜层包含两性(甲基)丙烯酰胺系树脂，所述亲水性皮膜层含有亲水性无机粒子。
[2]根据所述[1]所述的铝制翅片材，其中，所述亲水性皮膜层，还含有聚乙二醇和聚乙二醇改性体中的至少一方。
[3]根据所述[1]或[2]所述的铝制翅片材，其中，所述两性(甲基)丙烯酰胺系树脂，是两性丙烯酰胺系树脂。
[4]根据所述[1]或[2]所述的铝制翅片材，其中，所述亲水性皮膜层，皮膜量为0.01～1.0g/m2。
[5]根据所述[1]或[2]所述的铝制翅片材，其中，所述亲水性无机粒子，是亲水性二氧化硅粒子。
[6]根据所述[1]或[2]所述的铝制翅片材，其中，在所述铝板与所述结冰结霜抑制皮膜层之间，还具有耐腐蚀性皮膜层。
[7]根据所述[1]或[2]所述的铝制翅片材，其中，在所述铝板与所述结冰结霜抑制皮膜层之间，还具有基底处理层。
发明的效果
根据本发明，借助附着于翅片材表面的结露水与结冰结霜抑制皮膜层的相互作用，能够抑制冰核形成。其结果是，能够提供一种结露水的冻结延迟，表面的结冰结霜得到恰当抑制的铝制翅片材。另外，能够长期维持翅片材表面良好的亲水性。因此，能够防止上述结露水形成桥，防止热交换性能的降低和冻结。
附图说明
图1是表示铝制翅片材结构的一个方式的示意剖视图。
图2是表示铝制翅片材结构的一个方式的示意剖视图。
符号说明
1铝板、2结冰结霜抑制皮膜层、3亲水性皮膜层、4基底处理层、5耐腐蚀性皮膜层、10铝制翅片材
具体实施方式
以下，对用于实施本发明的铝制翅片材和结冰结霜抑制剂的方式详细说明。还有，表示数值范围的所谓“～”，按照将其前后所述数值作为下限值和上限值包含在内的意思使用。
＜铝制翅片材＞
本实施方式的铝制翅片材10(以下，有时简称为“翅片材”。)，如图1所示，按顺序具有：铝板1；在铝板1的至少一个表面上形成的结冰结霜抑制皮膜层2和亲水性皮膜层3。
结冰结霜抑制皮膜层2包含两性(甲基)丙烯酰胺系树脂，亲水性皮膜层3含有亲水性无机粒子。
铝制翅片材10可以还具有其他层，例如，可列举基底处理层4和耐腐蚀性皮膜层5。这些层全都具备时，优选在铝板1与结冰结霜抑制皮膜层2之间，配备基底处理层4和耐腐蚀性皮膜层5，这种情况下，如图2所示，优选从铝板1侧起，按顺序依次具有基底处理层4、耐腐蚀性皮膜层5、结冰结霜抑制皮膜层2和亲水性皮膜层3。但是，最表层优选为亲水性皮膜层3。另外，在不损害本发明效果的范围内，也可以还配备具有其他功能的其他层。
在图1和图2中，是在结冰结霜抑制皮膜层2的表面上直接设置亲水性皮膜层3，但也可以在这些层之间还具备其他的层。为了兼顾部分露出的结冰结霜抑制皮膜层2带来的结冰结霜抑制效果、和覆盖结冰结霜抑制皮膜层2的上层大部分而得到的高亲水持续性，优选在结冰结霜抑制皮膜层2之上直接设置亲水性皮膜层3。
在图1和图2中，亲水性皮膜层3位于铝制翅片材10的最表面，但也可以在亲水性皮膜层3的表面上还有其他层。为了显现初始状态的高亲水性，优选亲水性皮膜层3位于最表面。
还有，铝板1的至少一个面为上述结构即可，也可以是铝板1的两面为上述结构。另外，铝板1的两面为上述结构时，不需要两面为相同形态。
(结冰结霜抑制皮膜层)
结冰结霜抑制皮膜层2包含两性(甲基)丙烯酰胺系树脂。所谓两性(甲基)丙烯酰胺系树脂，意思是两性甲基丙烯酸酰胺系树脂和两性丙烯酰胺系树脂中的至少一种树脂。
所谓两性，是由(甲基)丙烯酰胺的氨基带正电荷的阳离子基团、和向氨基中导入阴离子基团而带负电荷的阴离子基团构成。
通过使用一个分子中具有阴离子基团和阳离子基团的两性(甲基)丙烯酰胺系树脂，与阴离子性化合物和阳离子性化合物的混合物相比，不会沉淀，从溶液稳定性的观点出发为优选。
通过设置结冰结霜抑制皮膜层，附着在翅片材表面的水，借助与结冰结霜抑制皮膜层的相互作用，抑制水形成冰核，使水的冻结放缓。其结果是，能够抑制霜的发生。
结冰结霜抑制皮膜层能够以如下方式形成，例如将含两性(甲基)丙烯酰胺系树脂的涂料组合物涂布在铝板上、基底处理层上、或耐腐蚀性皮膜层上，通过干燥等使之固化。
结冰结霜抑制皮膜层所含的两性(甲基)丙烯酰胺系树脂，是在分子中具有阳离子基团和阴离子基团的两性高分子。两性(甲基)丙烯酰胺系树脂可以仅使用一种，也可以使用两种以上。
两性(甲基)丙烯酰胺系树脂的阳离子基团中的极性基部分，由－NR3 +表示，可列举伯氨基、仲氨基、叔氨基或季铵盐类的结构。还有，R可列举氢原子，碳数1～5的直链状或分枝状的烷基、盐等。
两性(甲基)丙烯酰胺系树脂的阴离子基团中的极性基部分，可列举不饱和一元羧酸、不饱和二羧酸、不饱和三羧酸、不饱和四羧酸、不饱和磺酸、不饱和膦酸和它们的盐类等。
结冰结霜抑制皮膜层，除了两性(甲基)丙烯酰胺系树脂以外，还含有交联剂，这从提高亲水性方面出发为优选。
交联剂能够使用常规已知的，例如，可列举含恶唑啉基、环氧乙烷基(1,2－环氧结构)、氧杂环丁烷基(1,3－环氧结构)、异氰酸酯基、封端异氰酸酯基等的交联剂。其中，更优选含恶唑啉基、环氧乙烷基的交联剂。通过含有交联剂而得到充分的亲水性时，在翅片材上不用另行设置亲水性皮膜层，结冰结霜抑制皮膜层也能够兼具亲水性皮膜层的作用。
结冰结霜抑制皮膜层，除了两性(甲基)丙烯酰胺系树脂以外，还含有表面活性剂，这从提高亲水性方面出发为优选。通过含有表面活性剂，能够使亲水性皮膜层带来的加工性和亲水性更好地并立。这被认为是基于表面活性剂的表现作用。
表面活性剂可以适用阴离子型、阳离子型、非离子型中的任意一种，也可以适用两性表面活性剂。
作为阴离子型表面活性剂，例如可列举：十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸乙醇胺、十二烷基硫酸铵等的烷基硫酸酯盐；聚氧乙烯十二烷基醚硫酸钠、聚氧乙烯烷基醚硫酸钠等的聚氧乙烯烷基醚硫酸酯盐；烷基苯磺酸盐、十二烷基苯磺酸钠、烷基萘磺酸塩、二烷基磺基琥珀酸钠、烷基二苯醚二磺酸钠、链烷磺酸钠等的烷基苯磺酸盐和其他磺酸盐；聚氧亚烷基烯醚硫酸铵(ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸アンモニウム)等的反应性表面活性剂；硬脂酸钠皂、油酸钾皂等的脂肪酸盐；聚氧乙烯烷基醚磷酸钾、烯基琥珀酸二钾等其他阴离子性表面活性剂等。
作为非离子型表面活性剂，例如可列举：聚氧乙烯十二烷基醚等的聚氧乙烯烷基醚；聚氧乙烯亚烷基烷基醚等的聚氧亚烷基衍生物、聚氧亚烷基烯醚等的反应性表面活性剂；山梨醇酐月桂酸酯等的山梨醇酐脂肪酸酯；聚氧乙烯山梨醇酐月桂酸酯等的聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯；四油酸聚氧乙烯山梨醇等的聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯；单硬脂酸甘油酯等的甘油脂肪酸酯，聚氧乙烯烷基胺，烷基烷醇酰胺等。
作为阳离子型表面活性剂，例如可列举，硬脂胺乙酸盐等的烷基胺盐；十二烷基三甲基氯化铵等的季铵盐等。
作为两性表面活性剂，例如可列举，羧基甜菜碱类、氨基羧酸类、磺基甜菜碱类、氨基硫酸酯类、咪唑啉类(イミダゾリン類)。
结冰结霜抑制皮膜层中的两性(甲基)丙烯酰胺系树脂的含量，以固体成分构成比计，优选为80质量％以上，更优选为85质量％以上，进一步优选为90质量％以上。另外，上述含量的上限未特别限定，以固体成分构成比计，也可以为100质量％，即只由两性(甲基)丙烯酰胺系树脂构成。
结冰结霜抑制皮膜层具有交联剂时，交联剂相对于两性(甲基)丙烯酰胺系树脂100质量份的含量，以固体成分构成比计，优选为1质量份以上，更优选为3质量份以上，另外，优选为10质量份以下，更优选为8质量份以下。
结冰结霜抑制皮膜层具有表面活性剂时，表面活性剂相对于两性(甲基)丙烯酰胺系树脂100质量份的含量，以固体成分构成比计，优选为0.1质量份以上，更优选为0.5质量份以上，另外，优选为2质量份以下，更优选为1.5质量份以下。
结冰结霜抑制皮膜层的皮膜量，从获得充分的结冰结霜抑制效果的观点出发，优选为0.01g/m2以上，更优选为0.1g/m2以上。另外，上限没有特别限定，但结冰结霜抑制皮膜层的皮膜量优选为5g/m2以下，更优选为3g/m2以下。
结冰结霜抑制皮膜层，在不损害本发明效果的范围内，也可以含有其他任意成分。作为其他任意成分，例如可列举用于改善皮膜层的物性等的各种涂料添加物。另外，在形成结冰结霜抑制皮膜层的过程中，从涂装性、操作性等观点出发，也可以使用水系溶媒或水溶性有机溶剂等。
作为涂料添加物，例如，可列举表面改性剂、湿润分散剂、防沉淀剂、抗氧化剂、消泡剂、防锈剂、抗菌剂、防霉剂等。这些涂料添加物可以包含一种，也可以包含两种以上。
结冰结霜抑制皮膜层的厚度没有特别限定，但若将结冰结霜抑制皮膜层的密度假定为1g/cm3，从得到良好的结冰结霜抑制性方面出发，则厚度优选为0.01μm以上，更优选为0.1μm以上，进一步优选为0.3μm以上。另外，上限虽没有特别限定，但优选为5μm以下，更优选为3μm以下。
结冰结霜抑制皮膜层的厚度，能够根据用于结冰结霜抑制皮膜层形成的涂料组合物的浓度和棒涂机No.的选择等调整。
(亲水性皮膜层)
亲水性皮膜层含有亲水性无机粒子。
所谓亲水性无机粒子，意思是未对表面进行过疏水化处理的无机粒子或对表面进行过亲水化处理的无机粒子。亲水性无机粒子与疏水性无机粒子相比，对于水性介质的分散性更优异。
以皮膜量为0.05g/m2以上的方式形成仅由亲水性无机粒子构成的亲水性皮膜层时，优选亲水性无机粒子其水的初始接触角为25°以下。还有，亲水性皮膜层含有后述的聚乙二醇等时，也可以用水冲洗聚乙二醇等，作为只由亲水性无机粒子构成的亲水性皮膜层，测量上述水的初始接触角。
还有，上述皮膜量，并非用于得到亲水性皮膜层的效果的必需皮膜量，而是在判断无机粒子是否是亲水性时能够作为标准的皮膜量。
亲水性皮膜层，例如能够通过将含有亲水性无机粒子的涂料组合物涂布在结冰结霜抑制皮膜层或耐腐蚀性皮膜层上，通过干燥等进行固化而形成。
作为亲水性无机粒子的无机材料，例如，可列举二氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)等。另外，也可以使用含有其中两种以上的无机材料，例如，还可列举沸石(铝硅酸盐)等。亲水性无机粒子可以使用一种，也可以使用两种以上。
亲水性无机粒子的形状未特别限定，为球状、平板状、扁平状、针状、圆盘状等的形状。另外，也可以是球状粒子结合的珍珠项链状等。
亲水性无机粒子的大小也没有特别限定，但由动态光散射法求得的一次粒子的中值粒径(D50)，从分散性的观点出发，优选为1μm以下，更优选为300nm以下。另外，中值粒径(D50)的下限没有特别限定，但例如为1nm以上、10nm以上、或100nm以上。
亲水性皮膜层中的亲水性无机粒子的含量，从高亲水性的经时稳定性的观点出发，以固体成分构成比计，优选为50质量％以上，更优选为55质量％以上，进一步优选为60质量％以上。另外，上限未特别限定，可以为100质量％，即可以是只由亲水性无机粒子构成的亲水性皮膜层。亲水性皮膜层，在还含有亲水性无机粒子以外的成分时，亲水性无机粒子的上述含量，例如优选为95质量％以下。
亲水性皮膜层中，除了亲水性无机粒子以外，也可以含有提高润滑性的树脂。利用提高润滑性的树脂，翅片材表面的摩擦系数减小而变得润滑，将翅片材加工成翅片时的冲压成形性等提高。
作为提高润滑性的树脂，例如，可列举具有亲水基团的树脂。作为亲水基团，例如氢氧基(羟基)、羧基、磺酸基、聚醚基等。
具有氢氧基的树脂，可列举聚乙二醇(PEG)和聚乙烯醇(PVA)等。作为具有羧基的树脂，可列举聚丙烯酸(PAA)等。作为具有羟基和羧基的树脂，可列举羧甲基纤维素(CMC)等。作为具有磺酸基的树脂，可列举丙烯酸磺乙酯等。作为具有聚醚基的树脂，可列举聚乙二醇(PEG)或其改性化合物等。除此之外，也能够应用两种以上具有亲水基团的单体的共聚物。
上述之中，例如，优选还含有聚乙二醇(PEG)和聚乙二醇改性体(PEG改性体)的至少一方。还有，所谓PEG改性体，例如，可列举在分子内具有聚氨酯键的、在分子内含有缩水甘油醚基团的、分子末端的－OH基的一方或两方被置换成－CH3基的甲基醚、在分子内具有胺的等。
亲水性皮膜层中的PEG和PEG改性体的合计含量，从良好的润滑性的观点出发，以固体成分构成比计，优选为5质量％以上，更优选为8质量％以上，进一步优选为10质量％以上。另外，从良好地发挥来自亲水性无机粒子效果的观点出发，上述合计含量，优选为50质量％以下，更优选为40质量％以下。
亲水性皮膜层，也可以将水溶性增稠剂与提高润滑性的树脂一起使用。水溶性增稠剂，有助于使提高润滑性的树脂固定。水溶性增稠剂未特别限定，能够使用常规公知的，例如，可列举羧甲基纤维素(CMC)。
亲水性皮膜层中的水溶性增稠剂的合计含量，优选以固体成分构成比计为0.5质量％以上，更优选为1质量％以上，另外，优选为5质量％以下。
亲水性皮膜层中，除了亲水性无机粒子、任意的PEG和PEG改性体等提高润滑性的树脂、水溶性增稠剂以外，在不损害本发明效果的范围内，也可以包含其他任意成分。作为其他任意成分，例如可列举用于改善皮膜层物性等的各种涂料添加物。作为涂料添加物，例如，可列举交联剂、表面活性剂、表面改性剂、湿润分散剂、防沉淀剂、抗氧化剂、消泡剂、防汚剂、防锈剂、抗菌剂、防霉剂等。这些涂料添加物可以包含一种，也可以包含两种以上。另外，在亲水性皮膜层的形成过程中，从涂装性、操作性等观点出发，也可以使用水系溶媒和水溶性有机溶剂等。
亲水性皮膜层的皮膜量，从得到亲水性的充分经时稳定性观点出发，优选为0.01g/m2以上，更优选为0.03g/m2以上，进一步优选为0.05g/m2以上。另外，亲水性皮膜层的皮膜量的上限没有特别限定，但优选为5g/m2以下，更优选为3g/m2以下，进一步优选为1g/m2以下。
亲水性皮膜层的厚度没有特别限定，但若将亲水性皮膜层的密度假定为1g/cm3，从得到良好的亲水性的经时稳定性方面出发，则厚度优选为0.01μm以上，更优选为0.1μm以上，进一步优选为0.3μm以上。另外，上限没有特别限定，但优选为5μm以下，更优选为3μm以下。
亲水性皮膜层的厚度，能够根据用于亲水性皮膜层形成的涂料组合物的浓度和棒涂机No.选择等调整。
(铝板)
铝板是包括由铝构成的板、和由铝合金构成的板的概念，能够使用历来用于铝制翅片材的铝板。
作为铝板，从导热性和加工性优异的角度出发，优选JIS H 4000：2014所规定的1000系的铝。更具体地说，作为铝板，更优选合金编号1050、1070、1200的铝。但是上述描述中，作为铝板，并不排除使用2000系至9000系的铝合金和其他的铝板。
铝板根据翅片材的用途和规格等适宜达成要求的厚度。在热交换器用翅片材中，从翅片的强度等方面出发，厚度优选为0.08mm以上，更优选为0.1mm以上。另一方面，从加工成翅片的加工性和热交换效率等方面出发，厚度优选为0.3mm以下，更优选为0.2mm以下。
(耐腐蚀性皮膜层)
耐腐蚀性皮膜层并非必需，而是根据需要，为了提高铝板的耐腐蚀性而在铝板之上形成的层，优选含有疏水性树脂。
在铝板的表面形成有基底处理层时，耐腐蚀性皮膜层形成于基底处理层之上。另外，在铝板之上或基底处理层之上形成结冰结霜抑制皮膜层时，也可以在结冰结霜抑制皮膜层之上形成耐腐蚀性皮膜层。
耐腐蚀性皮膜层，例如能够将含有疏水性树脂的涂料组合物将布在铝板上、基底处理层上、或结冰结霜抑制皮膜层上，之后通过干燥等进行固化。
在耐腐蚀性皮膜层作用下，结露水等的水分、氧、以氯离子为首的离子种类等难以渗入铝板，抑制铝板的腐蚀和发生异味的铝氧化物的生成等。
耐腐蚀性皮膜层中的疏水性树脂，能够使用常规公知的物质。例如，有以下各种树脂：聚酯系树脂、聚烯烃系树脂、密胺系树脂、环氧系树脂、聚氨酯系树脂、丙烯酸系树脂，能够适用其一种或两种以上混合。
在耐腐蚀性皮膜层中，除了上述以外，在不损害本发明效果的范围内，也可以含有其他任意成分。作为任意成分，例如可列举用于改善皮膜的物性等的各种涂料添加物等。作为涂料添加物，例如，可列举水溶性有机溶剂、交联剂、表面活性剂、表面改性剂、湿润分散剂、防沉淀剂、抗氧化剂、消泡剂、防锈剂、抗菌剂、防霉剂等。这些涂料添加物可以包含一种，也可以包含两种以上。
另外，在耐腐蚀性皮膜层的形成过程中，从涂装性、操作性等观点出发，也可以使用水系溶媒和水溶性有机溶剂等。
耐腐蚀性皮膜层中的疏水性树脂的皮膜量没有特别限定，但从赋予铝板以充分的耐腐蚀性的观点出发，优选为0.05g/m2以上，更优选为0.2g/m2以上。另一方面，从抑制翅片的热交换效率降低的观点出发，疏水性树脂的附着量优选为15g/m2以下，更优选为3g/m2以下。
耐腐蚀性皮膜层的厚度，从得到良好的耐腐蚀性的观点出发，优选为0.05μm以上。另外，从成膜性良好，减少裂纹等缺陷，并且可将耐腐蚀性皮膜层的传热抵抗抑制得低，从而得到良好的翅片热交换效率这样的观点出发，优选为15μm以下。
还有，耐腐蚀性皮膜层的厚度和疏水性树脂的附着量，能够根据耐腐蚀性皮膜层成膜所用的涂料组合物的浓度和棒涂机No.选择等进行调整。
(基底处理层)
基底处理层并非必需，而是根据需要形成于铝板之上的层。利用基底处理层，能够提高铝板的耐腐蚀性，另外，翅片材具有耐腐蚀性皮膜层时，通过在铝板与耐腐蚀性皮膜层之间设置基底处理层，能够提高两层的粘附性。
基底处理层只要赋予铝板以耐腐蚀性即可，能够使用常规公知的。例如，能够使用由无机氧化物或无机－有机复合化合物构成的层。
作为构成无机氧化物或无机－有机复合化合物的无机材料，主成分优选铬(Cr)、锆(Zr)、钛(Ti)。
作为基底处理层的由无机氧化物构成的层，例如，能够通过对铝板进行磷酸铬酸盐处理、磷酸锆处理、氧化锆处理、铬酸铬酸盐处理、磷酸锌处理、磷酸钛酸处理等而形成。但是，无机氧化物的种类，不限定由这些处理形成。
作为基底处理层的由无机－有机复合化合物构成的层，例如，能够通过对于铝板进行涂布型铬酸盐处理或涂布型锆处理等形成。作为这样的无机－有机复合化合物的具体例，例如，可列举丙烯酸－锆复合体等。
基底处理层的膜厚等未特别限定，适宜设定即可，但优选使每单位面积的附着量按Cr、Zr、Ti等金属换算为1～100mg/m2而形成，膜厚优选为1～100nm。
基底处理层的附着量和膜厚，能够通过调节基底处理层成膜所用的化成处理液的浓度和成膜处理时间来调整。
在形成基底处理层之前，也可以使用碱性脱脂液对于铝板的表面进行预脱脂，由此，基底处理的反应性提高，此外，所形成的基底处理层的粘附性也提高。
(铝制翅片材的特性)
本实施方式的铝制翅片材，即使在其表面附着有结露水时，利用结露水与结冰结霜抑制皮膜层相互作用，也能够抑制冰核形成。其结果是，结露水的冻结延迟，能够恰当地抑制翅片材的表面结冰结霜。另外，良好的亲水性不仅能够在初始阶段实现，而且具有经时稳定性，因此能够防止由结露水形成桥，从而防止热交换性能的降低和冻结。
翅片材的结冰结霜抑制效果，能够依据下述方法评价。
在丙烯酸制的筒的内侧上部，配设具有制冷剂流道、珀耳帖元件和空气流道的铜板，将该装置配设在温度10℃、相对湿度55％的环境下。在铜板上与上述筒内部的空气接触的位置配设翅片材。接着，向上述筒内部以1.5m/秒的风速鼓风。
上述工序后，一边以相同风速继续向上述筒内部鼓风，一边冷却上述铜板，使表面温度达到－7.5℃，有意图地使翅片材的表面附着结露水。
在翅片材附着结露水的一侧设置数字显微镜，观察翅片材表面的结露水和霜的状况。计测从开始冷却至霜开始形成的时间，将其作为“结冰结霜延迟时间”，并进行结冰结霜抑制效果的评价。
由上述方法计测的结冰结霜延迟时间优选超过20分钟，更优选超过30分钟。
在将翅片材用于热交换器之后，亲水性也是重要的参数。因此，根据向翅片材表面滴下纯水时的初始接触角，能够评价亲水性。
具体来说，在室温下，对翅片材的表面滴下约2μL的纯水，使用接触角测量仪，测量该液滴(纯水)的接触角，作为初始接触角。
液滴(纯水)的初始接触角优选为30°以下，更优选为25°以下，进一步优选为20°以下，特别优选为10°以下。还有，下限没有特别限定，通常为2°以上。
作为翅片材的亲水性相关的经时稳定性，能够通过在经过干湿循环后的翅片材表面滴下纯水，根据此时的接触角来进行评价。
干湿循环，具体来说，就是在翅片材的表面涂抹加工油，以200℃加热10分钟，返回室温。接着，将以下工序作为1个循环，这样的工序进行14个循环，即：(i)将翅片材暴露在流量0.1mL/分的离子交换水中8小时；和(ii)接着以80℃使之干燥16小时。其后，回到室温，在翅片材的表面滴下约2μL的纯水，将此液滴(纯水)的接触角作为经时接触角，使用接触角测量仪进行测量。
液滴(纯水)的经时接触角优选为30°以下，更优选为25°以下，进一步优选为20°以下，特别优选为10°以下。还有，下限没有特别限定，通常为2°以上。
翅片材的排水性也很重要。排水性评价方式如下，在翅片材的表面滴下水滴(纯水)，抬起翅片材一端使之倾斜时，测量上述水滴开始落下时的翅片材与水平面的夹角(滑落角)。
与接触角同样，可以根据初始滑落角、和经过干湿循环后的经时滑落角评价，优选不依赖初始滑落角、经时滑落角的角度进行滑落，滑落的角度更优选为50°以下，进一步优选为30°以下，更进一步优选为20°以下，特别优选为10°以下。
作为翅片材加工性的指标，可列举摩擦系数。若摩擦系数高，则在制造热交换器时用模具冲压铝制翅片材时，这就成为模具磨耗的原因。对于铝制翅片材，使用Bowden试验机，以载荷200g一边改变位置，一边进行3次往返的滑动，所得到的值的平均值作为摩擦系数。
摩擦系数优选为0.25以下，更优选为0.2以下，进一步优选为0.15以下，特别优选为0.1以下。
上述摩擦系数，例如，能够通过在亲水性皮膜层中添加PEG或PEG改性体等提高润滑性的成分来减小。
＜铝制翅片材的制造方法＞
对于本实施方式的铝制翅片材的制造方法的一例进行了说明，但不限定于这一方式，在不妨碍本实施方式效果的范围内，也能够由其他制造方法制造。
另外，下述一例是对于在铝板的表面，按顺序形成基底处理层、耐腐蚀性皮膜层、结冰结霜抑制皮膜层和亲水性皮膜层的情况进行说明，但基底处理层、耐腐蚀性皮膜层的形成是任意的。另外，各层的顺序也可以适宜变更。
通过公知的方法在铝板的表面上形成基底处理层。在其表面上，通过公知的方法形成耐腐蚀性皮膜层。
接着，在耐腐蚀性皮膜层上，涂布含两性(甲基)丙烯酰胺系树脂的涂料组合物，经干燥、烘烤而形成结冰结霜抑制皮膜层。
烘烤温度只要耐腐蚀性皮膜层不剥离便没有特别限定，例如，优选为100℃以上，更优选为200℃以上。另外，从防止耐腐蚀性皮膜层的树脂氧化的观点出发，烘烤温度优选为400℃以下，更优选为300℃以下。还有，上述烘烤温度是进行烘烤的炉的温度。
烘烤时间只要耐腐蚀性皮膜层不剥离，也没有特别限定，例如，优选为3秒以上，更优选为10秒以上。另外，从防止耐腐蚀性皮膜层的树脂氧化的观点出发，烘烤时间优选为2小时以下，更优选为1小时以下。
在含两性(甲基)丙烯酰胺系树脂的涂料组合物中，也可以包含表面活性剂等其他成分。通过含有表面活性剂，能够任意调整表面张力，使涂布性提高。
含两性(甲基)丙烯酰胺系树脂的涂料组合物的溶媒没有特别限定，例如可列举水、醇、脂肪族酮类等。其中，优选水和醇，作为醇，优选丁醇、乙醇等。
溶媒可以使用一种，也可以混合使用两种以上，例如，如果是水和醇的混合溶媒，从涂到基材上的涂布性的观点出发，则相对于水100质量份，优选醇为1～20质量份。
含两性(甲基)丙烯酰胺系树脂的涂料组合物中的固体成分浓度，从涂料稳定性方面出发，优选为1质量％以上，更优选为3质量％以上。另外，从涂到基材上的涂布性方面出发，固体成分浓度优选为40质量％以下，更优选为20质量％以下，进一步优选为10质量％以下。
涂布含两性(甲基)丙烯酰胺系树脂的涂料组合物时的膜厚，从涂布性方面出发，优选为1μm以上，更优选为5μm以上。另外，从溶媒的挥发性方面出发，膜厚优选为40μm以下，更优选为20μm以下。还有，这里的膜厚，是干燥前的膜厚，例如使用棒涂机涂布涂料组合物时，能够通过棒涂机No.的选择等进行调整。
接着，在结冰结霜抑制皮膜层的表面上，涂布含有亲水性无机粒子的涂料组合物，经干燥、烘烤形成亲水性皮膜层。
烘烤温度只要结冰结霜抑制皮膜层不剥离便没有特别限定，例如，优选为100℃以上，更优选为200℃以上。另外，从防止结冰结霜抑制皮膜层氧化的观点出发，烘烤温度优选为400℃以下，更优选为300℃以下。还有，上述烘烤温度，是进行烘烤的炉的温度。
烘烤时间只要结冰结霜抑制皮膜层不剥离，也没有特别限定，例如，优选为3秒以上，更优选为10秒以上。另外，从防止结冰结霜抑制皮膜层的树脂氧化的观点出发，烘烤时间优选为2小时以下，更优选为1小时以下。
耐腐蚀性皮膜层、结冰结霜抑制皮膜层和亲水性皮膜层的涂布，通过棒涂机和辊涂法等进行。特别是如果铝板为卷状，则在生产率上，优选适用辊涂装置等，连续进行脱脂、涂装、加热、卷取等。另外，耐腐蚀性皮膜层、结冰结霜抑制皮膜层和亲水性皮膜层的烘烤温度，分别根据所使用的树脂等的成分设定即可，例如，优选为120～270℃的范围。
实施例
以下，列举实施例和比较例更具体地说明本发明，但本发明不受这些实施例限定，也可以在能够符合其宗旨的范围内加以变更实施，这些均包括在本发明的技术范围内。
(实施例1)
作为铝板，使用厚度为0.1mm的JIS H 4000：2014所规定的合金编号1070的规格，通过磷酸铬酸盐处理，在铝板的一个表面上形成基底处理层。
接着，制备使两性聚丙烯酰胺树脂溶解于水的涂料组合物。此涂料组合物中的两性聚丙烯酰胺树脂的固体成分浓度为5质量％，两性聚丙烯酰胺树脂的化合物固体成分重量比，即固体成分中的两性聚丙烯酰胺树脂的比例为100质量％。
使用棒涂机，将上述涂料组合物涂布在基底处理层的表面上。其后使之干燥，以225℃烘烤，由此形成结冰结霜抑制皮膜层。结冰结霜抑制皮膜层的皮膜量为0.2～0.3g/m2。
接着，制造使亲水性二氧化硅粒子分散在水中的涂料组合物。此涂料组合物中的亲水性二氧化硅粒子的固体成分浓度为2质量％，亲水性二氧化硅粒子的化合物固体成分重量比，即固体成分中的亲水性二氧化硅粒子的比例为100质量％。
使用棒涂机，将上述涂料组合物涂布在所形成的结冰结霜抑制皮膜层的表面上。其后使之干燥，以225℃烘烤，由此形成亲水性皮膜层，得到铝制翅片材。亲水性皮膜层的皮膜量为0.08g/m2。
(实施例2)
作为铝板，使用厚度为0.1mm的JIS H 4000：2014所规定的合金编号1070的规格。在铝板的一个表面上，通过磷酸铬酸盐处理形成基底处理层。接着，将含聚丙烯酸铵的耐腐蚀性皮膜层1形成在基底处理层的表面上。
接着，在耐腐蚀性皮膜层1的表面上，与实施例1同样形成结冰结霜抑制皮膜层和亲水性皮膜层，得到铝制翅片材。其中，形成亲水性皮膜层的涂料组合物中的亲水性二氧化硅粒子的固体成分浓度为1质量％，亲水性皮膜层的皮膜量为0.04g/m2。
(实施例3～5)
将形成亲水性皮膜层的涂料组合物中的亲水性二氧化硅粒子的固体成分浓度变更为表1所述的浓度，达成同一表1所述的亲水性皮膜层的皮膜量，除此以外，均以实施例2同样的方式得到铝制翅片材。
(实施例6～15)
至结冰结霜抑制皮膜层的形成为止，均以实施例2同样的方式进行。接着，制备使亲水性二氧化硅粒子、聚乙二醇(PEG)和羧甲基纤维素(CMC)按表1所述的化合物固体成分重量比分散在水中的涂料组合物。该涂料组合物中的固体成分浓度如同一表1所示。
使用棒涂机，将上述涂料组合物涂布在所形成的结冰结霜抑制皮膜层的表面上。其后使之干燥，以160℃烘烤，由此形成亲水性皮膜层，得到铝制翅片材。亲水性皮膜层的皮膜量如表1所示。
(实施例16)
将耐腐蚀性皮膜层1变成含硅酸钠的耐腐蚀性皮膜层2，除此以外均与实施例7同样地得到铝制翅片材。
(实施例17)
将耐腐蚀性皮膜层2变更为含环氧系树脂的耐腐蚀性皮膜层3，另外，在形成结冰结霜抑制皮膜层的涂料组合物中，使两性聚丙烯酰胺树脂和作为表面活性剂的二烷基磺基琥珀酸钠以固体成分重量比计为100/0.3，除此以外，均以实施例16同样的方式得到铝制翅片材。
(比较例1)
除了不形成亲水性皮膜层以外，均以实施例1同样的方式得到铝制翅片材。
(比较例2)
在形成结冰结霜抑制皮膜层的涂料组合物中，使两性聚丙烯酰胺树脂和亲水性二氧化硅粒子以固体成分重量比计为80/20，如此使之在水中溶解、分散，另外，不形成亲水性皮膜层，除此以外，均以实施例1同样的方式得到铝制翅片材。
上述得到的铝制翅片材的耐腐蚀性皮膜层、结冰结霜抑制皮膜层和亲水性皮膜层的构成一并显示在表1中。表1中，所谓“－”，意思是没有形成该皮膜层。
【表1】
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(评价：结冰结霜抑制性)
在丙烯酸制的筒的内侧上部，配设具有制冷剂流道、珀耳帖元件和空气流道的铜板，将该装置配设在温度10℃、相对湿度55％的环境下。在铜板上与上述筒内部的空气接触的位置配设翅片材。接着，向上述筒内部以1.5m/秒的风速鼓风。
上述工序后，一边以相同风速继续向上述筒内部鼓风，一边冷却上述铜板，使表面温度达到－7.5℃，有意图地使翅片材的表面附着结露水。
在翅片材附着结露水的一侧设置数字显微镜，观察翅片材表面的结露水和霜的状况。计测从开始冷却至霜开始形成的时间，将其作为“结冰结霜延迟时间”，进行结冰结霜抑制效果的评价。
评价标准如下，结果显示在表1的“结冰结霜抑制性”中。还有，表中所谓“－”意思是未测量。
A非常好(合格)：结冰结霜延迟时间超过30分钟
B良好(合格)：结冰结霜延迟时间超过20分钟并在30分钟以下C不良(不合格)：结冰结霜延迟时间在20分钟以下
(评价：亲水性)
在室温下，对翅片材的表面滴下约2μL的纯水，使用接触角测量仪(协和界面科学社制，CA－05型)，测量该液滴(纯水)的接触角，作为初始接触角。
结果显示在表1的“亲水性”中的“接触角”中的“初始”下，如果在30°以下则为良好，可以说合格，25°以下为非常好，20°以下为极好。
另外，为了评价亲水性的经时稳定性，在翅片材的表面涂抹加工油，以200℃加热10分钟，返回室温。接着，将以下工序作为1个循环，这样的工序进行14个循环，即(i)将翅片材暴露在流量0.1mL/分的离子交换水中8小时，和(ii)接着以80℃使之干燥16小时。其后，返回室温，在翅片材的表面滴下构2μL的纯水，使用接触角测量仪，测量此液滴(纯水)的接触角，将其作为经时接触角。
结果显示在表1的“亲水性”中的“接触角”中的“经时”下，如果为30°以下则为良好，可以说合格，25°以下为非常好，20°以下为极好。还有，同一表1的“亲水性”中的“评价”中，同一表1的“亲水性”中的“接触角”中的“经时”下的接触角为10°以下的，为特别好，用“A”表示，高于10°并在30°以下的，用“B”表示，高于30°是不合格的，用“C”表示。
(评价：水滑落性)
在室温下，向翅片材的表面滴下水滴(纯水)，抬起翅片材一端使之倾斜时，测量上述水滴开始落下时的翅片材与水平面的夹角，将其作为滑落角。
结果显示在表1的“水滑落性”中的“滑落角”中的“初始”下，如果不依赖角度而滑落，可以说合格，滑落角越小越优选。
另外，为了评价水滑落性的经时稳定性，将测量上述(评价：亲水性)的经时接触角时同样的工序进行14个循环，其后，返回室温，向翅片材的表面滴下纯水，测量此液滴(纯水)的滑落作为经时接触角。
结果显示在表1的“水滑落性”中的“滑落角”中的“经时”下，滑落角高于10°滑落的为合格，以“B”表示，滑落角在10°以下的，以“A”表示。另外，不仅经时，而且初始都未滑落的，为不合格，用“D”表示，“－”意思是未测量。
(评价：加工性)
对于铝制翅片材，使用Bowden试验机，以载荷200g一边改变位置，一边进行3次往返的滑动，求得摩擦系数，将其平均值作为翅片材的摩擦系数。
结果显示在表1的“加工性”中的“摩擦系数”中，如果摩擦系数高于0.1并在0.25以下则为良好，作为合格，以“B”表示，如果在0.1以下则为特别好，以“A”表示。另外，摩擦系数高于0.25的为不合格，以“C”表示，“－”意思是未测量。
根据上述结果，具备含两性(甲基)丙烯酰胺系树脂的结冰结霜抑制皮膜层、和含有亲水性无机粒子的亲水性皮膜层的本实施方式的铝制翅片材，既能够有效抑制结冰结霜的形成，又能够实现表面亲水性良好的经时稳定性。另外，本实施方式的铝制翅片材，通过在亲水性皮膜层中，添加PEG这样的提高润滑性的成分，能够在不损害良好的结冰结霜抑制性和亲水性的前提下，降低摩擦系数。其结果是，在制造热交换器时，能够防止用于翅片材冲压的模具磨耗。

Claims (7)

1.一种铝制翅片材，其按顺序具备：铝板；在所述铝板的至少一个表面上的结冰结霜抑制皮膜层和亲水性皮膜层，
所述结冰结霜抑制皮膜层，包含两性(甲基)丙烯酰胺系树脂，
所述亲水性皮膜层，包含亲水性无机粒子。
2.根据权利要求1的述的铝制翅片材，其中，所述亲水性皮膜层，还含有聚乙二醇和聚乙二醇改性体中的至少一个。
3.根据权利要求1或2的述的铝制翅片材，其中，所述两性(甲基)丙烯酰胺系树脂，是两性丙烯酰胺系树脂。
4.根据权利要求1或2的述的铝制翅片材，其中，所述亲水性皮膜层的皮膜量为0.01～1.0g/m2。
5.根据权利要求1或2的述的铝制翅片材，其中，所述亲水性无机粒子是亲水性二氧化硅粒子。
6.根据权利要求1或2的述的铝制翅片材，其中，在所述铝板与所述结冰结霜抑制皮膜层之间，还具有耐腐蚀性皮膜层。
7.根据权利要求1或2的述的铝制翅片材，其中，在所述铝板与所述结冰结霜抑制皮膜层之间，还具有基底处理层。
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