JP2008241237A - 熱交換器用アルミニウムフィン材 - Google Patents
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Abstract
【課題】長期にわたって、カビまたは細菌による不快臭の発生を防止できる熱交換器用アルミニウムフィン材を提供する。
【解決手段】アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基板２と、基板２の上に形成された無機酸化物または有機―無機複合化合物からなる下地処理層３と、下地処理層３の上に膜厚０．１〜１０μｍで形成され、ポリアクリル酸またはポリアクリル酸塩の１００質量部に対して、分子内に水酸基を有する水溶性樹脂を１〜１００質量部含有する親水性樹脂からなる親水性塗膜層４と、親水性塗膜層４の上に膜厚０．１〜１０μｍで形成され、分子内に水酸基を有する水溶性樹脂からなる水溶性塗膜層５とを備え、水溶性塗膜層５は、２０℃の純水への溶解度が１〜２０００ｍｇ／１００ｍｌである抗菌剤６を含有していることを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基板２と、基板２の上に形成された無機酸化物または有機―無機複合化合物からなる下地処理層３と、下地処理層３の上に膜厚０．１〜１０μｍで形成され、ポリアクリル酸またはポリアクリル酸塩の１００質量部に対して、分子内に水酸基を有する水溶性樹脂を１〜１００質量部含有する親水性樹脂からなる親水性塗膜層４と、親水性塗膜層４の上に膜厚０．１〜１０μｍで形成され、分子内に水酸基を有する水溶性樹脂からなる水溶性塗膜層５とを備え、水溶性塗膜層５は、２０℃の純水への溶解度が１〜２０００ｍｇ／１００ｍｌである抗菌剤６を含有していることを特徴とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、その表面に塗膜が形成されたアルミニウムまたはアルミニウム合金よりなるアルミニウムフィン材に関し、特に、エアコン等の熱交換器のフィン材に好適に使用される熱交換器用アルミニウムフィン材に関する。
熱交換器は、ルームエアコン、パッケージエアコン、冷凍ショーケース、冷蔵庫、オイルクーラーおよびラジエータ等を代表として様々な分野に利用されている。そして、ルームエアコンおよびパッケージエアコン等の熱交換器において、そのフィン材には熱伝導性及び加工性が優れることからアルミニウム材が使用されている。
また、熱交換器においては、冷房運転時の結露水がフィン（フィン材）の間に留まり、送風時の抵抗となって熱交換器特性を低下させることを防止するため、結露水のフィン材表面での流動性を高める目的で、フィン材の表面には、親水性処理が施されている。さらに、フィン材の腐食発生防止を目的として、フィン材表面には、耐食性処理も施されている。
しかしながら、前記のような構成のフィン材では、高温多湿の雰囲気で特に塵芥または埃が多い環境で使用されると、フィン材表面に付着した塵芥または埃を栄養源として、カビまたは細菌が繁殖して、不快臭を発生するという問題を有していた。
前記した問題点に対して、従来、優れた親水性を有すると共に、カビまたは細菌の繁殖を抑える目的で、特許文献１では以下のような構成を備えたアルミニウムフィン材が提案されていた。特許文献１のアルミニウムフィン材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる基板と、その上に形成された無機酸化物、有機−無機複合化合物または有機高分子化合物のいずれか１種からなる耐食性皮膜と、その上に形成された抗菌剤、および、親水性複合化合物（有機高分子物質と無機化合物の複合化合物）または親水性混合樹脂からなる親水性皮膜と、その上に形成された分子内に水酸基を有する水溶性樹脂皮膜とを備えている。
特開２００６−７８１３４号公報
しかし、従来のアルミニウムフィン材では、以下に示すような問題点を有していた。特許文献１のアルミニウムフィン材においては、親水性皮膜および水溶性樹脂皮膜の親水性を向上させるために、両皮膜には界面活性剤または低分子の水溶性物質等の有機物を含んでいる。この有機物が結露水（ドレン水）に溶出して、エアコンのドレンパン等に滞留すると、カビまたは細菌が発生する温床となり、不快臭が発生するという問題があった。
エアコンは、できるだけドレン水が生成しないように、露点付近よりやや高めでの冷房運転とする場合もあり、そうした場合にはドレン水の生成が殆どない。したがって、ドレン水に溶出した有機物は、ドレンパン等に滞留して洗い流されることがない。また、ドレン水の生成が少ないと、熱交換器のフィン材表面に付着した塵芥または埃がドレン水で洗い落とされず、フィン材表面に残ってしまう。この塵芥または埃がドレンパン等に落下して溜まり、カビまたは細菌が発生する温床となり、不快臭が発生するという問題もあった。
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたもので、長期にわたって、カビまたは細菌による不快臭の発生を防止できる熱交換器用アルミニウムフィン材を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、請求項１に係る熱交換器用アルミニウムフィン材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基板と、前記基板の上に形成された無機酸化物または有機―無機複合化合物からなる下地処理層と、前記下地処理層の上に膜厚０．１〜１０μｍで形成され、ポリアクリル酸またはポリアクリル酸塩の１００質量部に対して、分子内に水酸基を有する水溶性樹脂を１〜１００質量部含有する親水性樹脂からなる親水性塗膜層と、前記親水性塗膜層の上に膜厚０．１〜１０μｍで形成され、分子内に水酸基を有する水溶性樹脂からなる水溶性塗膜層とを備え、前記水溶性塗膜層は、２０℃の純水への溶解度が１〜２０００ｍｇ／１００ｍｌである抗菌剤を含有していることを特徴とする。
前記構成によれば、親水性塗膜層が所定の親水性樹脂からなり、水溶性塗膜層が所定の水溶性樹脂からなることによって、アルミニウムフィン材の親水性が高くなると共に、その持続性が向上し、アルミニウムフィン材表面でのドレン水の流動性が高まる。それによって、アルミニウムフィン材表面に塵芥または埃が付着しても、ドレン水で容易に洗い落とされ、ドレンパン内に塵芥または埃が留まることがない。そのため、ドレンパン内でのカビまたは細菌発生が十分抑制される。
また、水溶性塗膜層が所定の溶解度、すなわち、水に溶けやすい抗菌剤を含有することによって、アルミニウムフィン材表面からすばやくドレン水に抗菌剤が溶け出し、ドレンパンが抗菌剤で覆われる。そのため、極少量しかドレン水が発生しないためにカビまたは細菌発生の温床となる物質（有機物、塵芥、埃）が排出されにくいようなエアコンの運転状態となっても、ドレンパン内でのカビまたは細菌発生が十分抑制される。
請求項２に係る熱交換器用アルミニウムフィン材は、前記親水性塗膜層が、２０℃の純水への溶解度が１ｍｇ／１００ｍｌ以下である抗菌剤を含有していることを特徴とする。
前記構成によれば、親水性塗膜層に所定の溶解度、すなわち、水に溶けにくい抗菌剤を含有することによって、抗菌剤がドレン水に溶け出さず、アルミニウムフィン材に残存する。そのため、アルミニウムフィン材表面でのカビまたは細菌発生が十分抑制される。
請求項３に係る熱交換器用アルミニウムフィン材は、前記水溶性塗膜層は抗菌剤としてジンクピリチオンを含有しており、前記熱交換器用アルミニウムフィン材を２０℃の流水に２４時間浸漬したときに、前記ジンクピリチオンが５０％以上溶出することを特徴とする。
前記構成によれば、水溶性塗膜層がジンクピリチオンを含有し、アルミニウムフィン材を流水に浸漬したときに所定量のジンクピリチオンが溶出することによって、アルミニウムフィン材からすばやくドレン水にジンクピリチオンが溶出し、ドレンパンがジンクピリチオンで覆われる。そのため、極少量しかドレン水が発生しないためにカビまたは細菌発生の温床となる物質が排出されにくいようなエアコンの運転状態となっても、ドレンパン内でのカビまたは細菌発生が十分抑制される。
請求項４に係る熱交換器用アルミニウムフィン材は、前記水溶性塗膜層は、質量平均分子量が１０万未満のポリエチレングリコールを含有し、前記ポリエチレングリコールの含有量が、前記水溶性塗膜層の抗菌剤を除く樹脂成分の割合として５０質量％以上であることを特徴とする。
前記構成によれば、水溶性塗膜層が所定のポリエチレングリコールを所定量含有することによって、水溶性塗膜層を構成する水溶性樹脂がドレン水に溶出しやすくなり、それにより、水溶性塗膜層に含有されるジンクピリチオンがドレン水に溶出しやすくなる。そのため、極少量しかドレン水が発生しないためにカビまたは細菌発生の温床となる物質が排出されにくいようなエアコンの運転状態となっても、ドレンパン内でのカビまたは細菌発生が十分抑制される。
本発明に係る熱交換器用アルミニウムフィン材によれば、所定の親水性塗膜層および抗菌剤を含有する水溶性塗膜層を備えることによって、長期にわたって、カビまたは細菌による不快臭の発生を防止できる。また、親水性塗膜層が抗菌剤を含有すること、水溶性塗膜層が所定のポリエチレングリコールを所定量含有すること、または、水溶性塗膜層がジンクピリチオンを含有し、そのジンクピリチオンの所定量が溶出することによって、カビまたは細菌による不快臭の発生をより一層防止できる。
本発明に係る熱交換器用アルミニウムフィン材の実施形態について、図面を参照して説明する。図１（ａ）、（ｂ）は熱交換器用アルミニウムフィン材（以下、フィン材と称す）の断面を模式的に示す断面図である。
＜フィン材＞
図１（ａ）に示すように、フィン材１は、基板２と、基板２の上に形成された下地処理層３と、下地処理層３の上に形成された親水性塗膜層４と、親水性塗膜層４の上に形成された水溶性塗膜層５とを備える。ここで、基板２の上とは、基板２の片面または両面（図示せず）を意味する。以下、各構成について説明する。
＜フィン材＞
図１（ａ）に示すように、フィン材１は、基板２と、基板２の上に形成された下地処理層３と、下地処理層３の上に形成された親水性塗膜層４と、親水性塗膜層４の上に形成された水溶性塗膜層５とを備える。ここで、基板２の上とは、基板２の片面または両面（図示せず）を意味する。以下、各構成について説明する。
（基板）
基板２は、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる板材であって、熱伝導性および加工性が優れることからＪＩＳ Ｈ４０００規定の１０００系のアルミニウム、好ましくは合金番号１２００のアルミニウムが使用される。なお、熱交換器用アルミニウムフィン材においては、強度、熱伝導性および加工性等を考慮して、板厚０．０８〜０．３ｍｍ程度のものが使用される。
基板２は、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる板材であって、熱伝導性および加工性が優れることからＪＩＳ Ｈ４０００規定の１０００系のアルミニウム、好ましくは合金番号１２００のアルミニウムが使用される。なお、熱交換器用アルミニウムフィン材においては、強度、熱伝導性および加工性等を考慮して、板厚０．０８〜０．３ｍｍ程度のものが使用される。
（下地処理層）
下地処理層３は、無機酸化物または有機−無機複合化合物よりなる。無機酸化物としては、主成分としてクロム（Ｃｒ）またはジルコニウム（Ｚｒ）を含むものが好ましく、例えば、リン酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理、クロム酸クロメート処理を行うことにより形成されたものである。しかし、本発明においては、耐食性を奏するものであれば、これに限定されず、例えば、リン酸亜鉛処理、リン酸チタン酸処理を行うことによっても下地処理層３を形成することができる。また、有機−無機複合化合物としては、塗布型クロメート処理または塗布型ジルコニウム処理を行なうことにより形成されたもので、アクリル−ジルコニウム複合体等が挙げられる。
下地処理層３は、無機酸化物または有機−無機複合化合物よりなる。無機酸化物としては、主成分としてクロム（Ｃｒ）またはジルコニウム（Ｚｒ）を含むものが好ましく、例えば、リン酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理、クロム酸クロメート処理を行うことにより形成されたものである。しかし、本発明においては、耐食性を奏するものであれば、これに限定されず、例えば、リン酸亜鉛処理、リン酸チタン酸処理を行うことによっても下地処理層３を形成することができる。また、有機−無機複合化合物としては、塗布型クロメート処理または塗布型ジルコニウム処理を行なうことにより形成されたもので、アクリル−ジルコニウム複合体等が挙げられる。
下地処理層３は、ＣｒまたはＺｒを１〜１００ｍｇ／ｍ２の範囲で含有するものが好ましく、また、下地処理層３の膜厚としては、１０〜１０００Åとするのが好ましいが、使用目的等に合わせて適宜変更が可能であることはいうまでもない。この下地処理層３の形成により、基板２と後記する親水性塗膜層４との密着性が向上すると共に、フィン材１に耐食性が付与される。
（親水性塗膜層）
親水性塗膜層４は、前記下地処理層３の上に膜厚０．１〜１０μｍで形成され、ポリアクリル酸またはポリアクリル酸塩（以下、両者をポリアクリル酸類と称する）に対して、分子内に水酸基を有する水溶性樹脂を所定量含有する親水性樹脂からなる。ここで、ポリアクリル酸塩とは、具体的には、ナトリウム塩、カリウム塩、またはアンモニウム塩等である。
親水性塗膜層４は、前記下地処理層３の上に膜厚０．１〜１０μｍで形成され、ポリアクリル酸またはポリアクリル酸塩（以下、両者をポリアクリル酸類と称する）に対して、分子内に水酸基を有する水溶性樹脂を所定量含有する親水性樹脂からなる。ここで、ポリアクリル酸塩とは、具体的には、ナトリウム塩、カリウム塩、またはアンモニウム塩等である。
親水性塗膜層４（親水性樹脂）を構成するポリアクリル酸類は、塗布焼付により水不溶性の塗膜層となるが、これには親水性がない。このポリアクリル酸類は、元来、塗膜層のバインダー樹脂として、密着性を付与させたり耐水性を付与させたりする目的に使われていた。このポリアクリル酸類に水酸基を有する水溶性樹脂を所定量含有させて、例えば、塗布焼付することで強固な密着性のある親水性塗膜層４が形成される。これは、ポリアクリル酸類が元来密着性向上効果の高いことに加えて、親水性塗膜層４内で水酸基とカルボキシル基との脱水縮合反応によるエステル化が部分的に同時に起こることで、より強固な塗膜層が形成されることによる。このように密着性が高い塗膜層とすることで、水酸基を含有する水溶性樹脂のドレン水への溶解が抑制され、親水性塗膜層４に親水持続性を付与することができる。また、親水性塗膜層４の親水性が持続することから、フィン材１の表面に付着する塵芥または埃がドレン水によって容易に洗い流される。
ポリアクリル酸類に所定量含有される水溶性樹脂としては、分子内に水酸基を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール等が挙げられる。また、水溶性樹脂は、単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。
親水性樹脂の配合比率としては、ポリアクリル酸類１００質量部に対して、分子内に水酸基を有する水溶性樹脂の合計が１〜１００質量部の範囲である必要がある。この配合比率の数値限定理由は以下のとおりである。水溶性樹脂の含有量が１質量部未満であると、親水性塗膜層４の親水性が全く得られなくなってしまう。また、水溶性樹脂の含有量が１００質量部を超えると、ドレン水に溶解する溶解成分が増大することとなり、フィン材１（親水性塗膜層４）の親水持続性が低下する。それによって、フィン材１の表面に塵芥または埃が付着しやすくなり、カビまたは細菌が発生する温床となる。
親水性塗膜層４の膜厚（０．１〜１０μｍ）の数値限定理由は以下のとおりである。
膜厚が０．１μｍ未満では、親水性塗膜層４の親水性が低下する。また、膜厚が１０μｍを超えると、塗膜層の形成（例えば、塗布焼付）の際の塗工性が低下する。なお、経済的にも１０μｍを超える膜厚は好ましくない。
膜厚が０．１μｍ未満では、親水性塗膜層４の親水性が低下する。また、膜厚が１０μｍを超えると、塗膜層の形成（例えば、塗布焼付）の際の塗工性が低下する。なお、経済的にも１０μｍを超える膜厚は好ましくない。
（水溶性塗膜層）
水溶性塗膜層５は、前記親水性塗膜層４の上に膜厚０．１〜１０μｍで形成されると共に、分子内に水酸基を有する水溶性樹脂からなり、所定の溶解度を有する抗菌剤６を含有する。水溶性塗膜層５を親水性塗膜層４の上に形成した理由は以下のとおりである。
水溶性塗膜層５は、前記親水性塗膜層４の上に膜厚０．１〜１０μｍで形成されると共に、分子内に水酸基を有する水溶性樹脂からなり、所定の溶解度を有する抗菌剤６を含有する。水溶性塗膜層５を親水性塗膜層４の上に形成した理由は以下のとおりである。
水溶性塗膜層５を構成する水溶性樹脂の水酸基と、前記親水性塗膜層４を構成するポリアクリル酸類のカルボキシル基とは、脱水縮合反応によるエステル化を起こすため、水溶性塗膜層５と親水性塗膜層４とが部分的に結合されることとなる。その結果、冷房運転時に生成するドレン水によって、水溶性塗膜層５の大部分が溶解するものの、水溶性塗膜層５が親水性塗膜層４の上に僅かに残存するため、フィン材１（親水性塗膜層４）の親水持続性を向上させることが可能となる。
また、親水性塗膜層４はポリアクリル酸類を含有する親水性樹脂から構成されているため、粘着性が高い塗膜層となる。そして、フィン材１は、塗膜層が表面に形成された板材を加工することによって製造される。したがって、塗膜層の粘着性が高いと、フィン材１の製造において、板材をコイル形状にした際に板材同士が粘着したり、板材からフィンを加工する際に板材が金型と粘着したりする粘着不具合が生じやすい。本発明においては、このような親水性塗膜層４の粘着性を抑制するために、親水性塗膜層４の上に水溶性塗膜層５を形成した。
水溶性塗膜層５を構成する水溶性樹脂としては、分子内に水酸基を有するものであれば特に限定されるものではない。また、水溶性樹脂は、水溶性塗膜層５がドレン水に十分溶出しやすいものであることが好ましいため，純水への溶解度が高い樹脂であることが好ましい。具体的には、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩またはカリウム塩、ポリエチレングリコールまたはこれのウレタン変性化合物などが挙げられる。なお、水溶性樹脂としてポリビニルアルコールを用いる際には、ドレン水に溶出しやすい部分ケン化タイプ（ケン化度８０％以下）を用いることが好ましい。
また、水溶性塗膜層５は、前記水溶性樹脂の１種から構成されたものでも、２種以上の水溶性樹脂を混合した混合樹脂から構成されたものでもよい。水溶性塗膜層５は、その水溶性塗膜層５に含有される抗菌剤６がジンクピリリオンの場合には、フィン材１を流水に２４時間浸漬したときに、ジンクピリチオンが５０％以上溶出する水溶性樹脂から構成されることが好ましい。このような水溶性樹脂としては、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩またはカリウム塩、ポリエチレングリコールを含有する樹脂等が挙げられる。
水溶性樹脂としてポリエチレングリコールを含むものを使用する場合には、ポリエチレングリコールの質量平均分子量が１０万未満であり、かつ、水溶性塗膜層５中のポリエチレングリコールの含有量が、水溶性塗膜層５の抗菌剤６（ジンクピリチオン）を除く樹脂成分の割合として５０質量％以上となることが好ましく、６０〜９０質量％がさらに好ましい。これは、質量平均分子量が１０万未満のポリエチレングリコールはドレン水に溶出しやすく、これが水溶性樹脂中に５０質量％以上含有されていることで、水溶性樹脂がドレン水に溶出しやすくなり、確実にジンクピリチオンが水溶性塗膜層５から溶出しやすくなるからである。その結果、ドレンパン内でのカビまたは細菌の発生がより一層抑制される。
水溶性塗膜層５の膜厚（０．１〜１０μｍ）の数値限定理由は以下のとおりである。膜厚が０．１μｍ未満であると、フィン材１の製造の際に粘着不具合が発生すると共に、フィン材１（親水性塗膜層４）の親水持続性の向上の効果がなくなる。また、膜厚が１０μｍを超えると、塗膜層の形成（例えば、塗布焼付）の際の塗工性が低下すると共に、水溶性塗膜層５に含有される抗菌剤６のドレン水への溶出が抑制され、ドレンパンでのカビまたは細菌発生を抑制できない。なお、経済的にも１０μｍを超える膜厚は好ましくない。
水溶性塗膜層５に含有される抗菌剤６は、２０℃の純水への溶解度が１〜２０００ｍｇ／１００ｍｌ、すなわち、水に溶けやすい抗菌剤６を使用する。このような水に溶けやすい抗菌剤６を使用することによって、抗菌剤６がドレン水にすばやく溶け出し、ドレンパンを覆うため、ドレンパンの防カビ抗菌性が向上する。このような抗菌剤６としては、例えば、ジンクピリチオン、クロルキシレノール、チアベンダゾール、メチルイソチアゾリン等が挙げられる。
抗菌剤６の溶解度の数値限定理由は以下のとおりである。溶解度が１ｍｇ／１００ｍｌ未満であると、フィン材１（水溶性塗膜層５）の表面からドレン水に抗菌剤６がほとんど溶け出さず、ドレンパンが抗菌剤６で覆われることがないため、ドレンパンでのカビまたは細菌発生を抑制できない。また、溶解度が２０００ｍｇ／１００ｍｌを超えると、塗膜層に含有されている有機物（界面活性剤または低分子の水溶性物質等）よりも速くドレン水に溶け出し、ドレパン内に留まることなく排出されてしまう。そのため、ドレンパンでのカビまたは細菌発生を抑制できない。
抗菌剤６の含有量は、水溶性塗膜層５の全質量に対して１〜５０質量％が好ましい。含有量が１質量％未満では防カビ抗菌性が低下しやすく、含有量が５０質量％を超えると塗膜層の親水性が低下しやすい。
本発明に係るフィン材１は、その親水性塗膜層４、水溶性塗膜層５、前記塗膜層に含有される抗菌剤６が、アルミナ、シリカ、チタニア、ゼオライト、アルカリケイ酸塩およびこれらの水和物等の不純物を含有しないことが好ましい。また、フィン材１に不純物として含まれるアルミナ、シリカ、チタニア、ゼオライト、アルカリケイ酸塩およびこれらの水和物の少なくとも１種の合計量が１質量％以下であることが好ましい。不純物が１質量％を超えて含まれていると、これらの不純物が塵芥または埃を吸着、吸蔵し、不快臭の発生、フィン材表面の撥水化（親水性低下）の原因となりやすい。そして、親水性塗膜層４および水溶性塗膜層５に、不純物が含まれていると、連続した塗膜層ではなくなるため、塵芥または埃を洗い落とす効果が弱まる。
不純物の合計量は、例えば、以下のようにして測定する。まず、親水性塗膜層４および水溶性塗膜層５を、発煙硝酸等を用いて、基板２（下地処理層３）から剥離する。剥離された両塗膜層を完全燃焼させ、その残渣を純水中に注ぐ。そして、純水に溶解しない不溶物の質量を測定し、不純物の合計量とする。
＜フィン材の他の実施形態＞
図１（ｂ）に示すように、フィン材１Ａは、親水性塗膜層４が、所定の溶解度を有する抗菌剤７を含有することが好ましい。他の構成については、フィン材１（図１（ａ）参照）と同様であるので、説明を省略する。
図１（ｂ）に示すように、フィン材１Ａは、親水性塗膜層４が、所定の溶解度を有する抗菌剤７を含有することが好ましい。他の構成については、フィン材１（図１（ａ）参照）と同様であるので、説明を省略する。
親水性塗膜層４に含有される抗菌剤７は、２０℃の純水への溶解度が１ｍｇ／１００ｍｌ以下、すなわち、水にほとんど溶けない抗菌剤７を使用する。このような水にほとんど溶けない抗菌剤７を使用することによって、抗菌剤７がドレン水に溶出せずにフィン材１（親水性塗膜層４）に残存するため、フィン材１（親水性塗膜層４）の防カビ抗菌性が維持される。このような抗菌剤７としては、銅ピリチオン、カルベンダジン（ＢＣＭ）等が挙げられる。
抗菌剤７の溶解度の数値限定理由は以下のとおりである。溶解度が１ｍｇ／１００ｍｌを超えると、親水性塗膜層４からドレン水に抗菌剤７が溶け出し、親水性塗膜層４中の抗菌剤７の量が少なくなるため、フィン材１（親水性塗膜層４）の防カビ抗菌性が低下しやすくなる。
抗菌剤７の含有量は、親水性塗膜層４の全質量に対して１〜５０質量％が好ましい。含有量が１質量％未満では防カビ抗菌性が低下しやすく、含有量が５０質量％を超えると塗膜層の親水性が低下しやすい。
なお、水溶性塗膜層５に含有させた抗菌剤６と、親水性塗膜層４に含有させた抗菌剤７とでは、防カビ抗菌効果の狙いが異なる。すなわち、水溶性塗膜層５に含有させた抗菌剤６は、結露水（ドレン水）に溶出して、エアコンドレンパン等の防カビ抗菌効果を得るものであるが、親水性塗膜層４に含有させた抗菌剤７は、前記抗菌剤６と異なり、フィン材表面の防カビ抗菌効果を得るものである。
次に、本発明に係るフィン材１（図１（ａ）参照）の製造方法について説明する。フィン材１は以下の方法で製造される。
＜フィン材の製造方法＞
（１）アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる基板２の片面または両面（図示せず）に、リン酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理等を施すことにより、無機酸化物または有機−無機複合化合物よりなる下地処理層３を形成する。ここで、リン酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理等は、基板２に化成処理液をスプレー等により塗布することで行われる。その塗布量としては、ＣｒまたはＺｒ換算で１〜１００ｍｇ／ｍ２の範囲で塗布するのが好ましく、形成される膜厚としては、１０〜１０００Åとするのが好ましい。また、下地処理層３を形成する前に、基板２の表面にアルカリ水溶液をスプレー等して、基板２の表面を予め脱脂することが好ましい。脱脂により基板２と下地処理層３との密着性が向上する。
＜フィン材の製造方法＞
（１）アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる基板２の片面または両面（図示せず）に、リン酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理等を施すことにより、無機酸化物または有機−無機複合化合物よりなる下地処理層３を形成する。ここで、リン酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理等は、基板２に化成処理液をスプレー等により塗布することで行われる。その塗布量としては、ＣｒまたはＺｒ換算で１〜１００ｍｇ／ｍ２の範囲で塗布するのが好ましく、形成される膜厚としては、１０〜１０００Åとするのが好ましい。また、下地処理層３を形成する前に、基板２の表面にアルカリ水溶液をスプレー等して、基板２の表面を予め脱脂することが好ましい。脱脂により基板２と下地処理層３との密着性が向上する。
（２）形成された下地処理層３の上に、所定量の水溶性樹脂を含有するポリアクリル酸類（親水性樹脂）の樹脂溶液を塗布、焼付を行い、下地処理層３の上に親水性塗膜層４を形成する。ここで、塗布はバーコーダ、ロールコータ等の従来公知の塗布方法で行い、塗布量は、親水性塗膜層４の厚みが０．１〜１０μｍとなるように適宜設定する。
また、焼付温度は、２００℃以上が好ましい。２００℃未満であると、親水性塗膜層４を構成するポリアクリル酸類のカルボキシル基と水溶性樹脂の水酸基との脱水縮合反応が起きにくくなり、水溶性樹脂のドレン水への溶解量が増大し、フィン材１（親水性塗膜層４）の親水持続性が低下する。その結果、フィン材１の表面に塵芥または埃が付着しやすくなる。焼付温度の上限については特に限定されるものではないが、実際には３００℃超えの高温で焼き付けると、親水性塗膜層４の熱分解が生じて、黄変色を起こすなどの不具合を生じやすくなるので、３００℃以下であるのが実用的である。そして、フィン材１Ａ（図１（ｂ）参照）のように、親水性塗膜層４に抗菌剤７を含有させた場合には、抗菌剤７が分解して、防カビ抗菌性が低下しやすくなる。
さらに、親水性塗膜層４を形成する前に、下地処理層３の表面にアルカリ水溶液をスプレー等して、下地処理層３の表面を予め脱脂することが好ましい。脱脂により下地処理層３と親水性塗膜層４との密着性が向上する。
（３）形成された親水性塗膜層４の表面に、水溶性樹脂の樹脂溶液を塗布、焼付を行い、親水性塗膜層４の上に水溶性塗膜層５を形成してフィン材１とする。ここで、塗布はバーコーダ、ロールコータ等の従来公知の塗布方法で行い、塗布量は、水溶性塗膜層５の厚みが０．１〜１０μｍとなるように適宜設定する。焼付温度は、塗布する樹脂溶液によって、適宜設定するが、水溶性塗膜層５に含有される抗菌剤６が分解しない焼付温度で行う。
また、水溶性塗膜層５を形成する前に、親水性塗膜層４の表面を水洗することが好ましい。親水性塗膜層４の表面を水洗することによって、親水性塗膜層４を構成する親水性樹脂に含有される有機物（界面活性剤または低分子の水溶性物質）が除去される。その結果、これらの有機物がドレン水に溶け出し、溶け出した有機物がカビまたは細菌発生の温床となって、不快臭を発生することを防止できる。
以上、本発明を実施するための最良の形態について述べてきたが、以下に、本発明の効果を確認した実施例について説明する。
（実施例１、２）
本発明の効果を確認するために、図１（ａ）に示すフィン材１を作製した。そして、基板２は、ＪＩＳ Ｈ４０００に規定する合金番号１２００のアルミニウムよりなる板厚０．１ｍｍのアルミニウム板を用いた。
（実施例１、２）
本発明の効果を確認するために、図１（ａ）に示すフィン材１を作製した。そして、基板２は、ＪＩＳ Ｈ４０００に規定する合金番号１２００のアルミニウムよりなる板厚０．１ｍｍのアルミニウム板を用いた。
このアルミニウム板の片面に、下地処理層３を形成するためのリン酸クロメート処理を行った。化成処理液としては、日本ペイント株式会社製アルサーフ（登録商標）４０１／４５、リン酸、クロム酸を使用した。このとき、下地処理層３の膜厚は４００Åとした（蛍光Ｘ線法で測定したＣｒ換算値は２０ｍｇ／ｍ2であった）。
そして、下地処理層３の上に、ポリアクリル酸（平均重合度４００）１００質量部に対してカルボキシメチルセルロースナトリウム（平均重合度５００）３０質量部含有する親水性樹脂の樹脂溶液を所定量塗布し、その後焼付を行った。焼付温度はアルミニウム板の到達温度で２２０℃となるように実施した。このようにして、１μｍの膜厚の親水性塗膜層４を形成した。親水性塗膜層４を形成後、その表面を流水で５秒洗浄した。
そして、洗浄した親水性塗膜層４の上に、所定量の抗菌剤６を含有するポリビニルアルコール（平均重合度１２００、ケン化度７５％）の樹脂水溶液を所定量塗布し、その後焼付を行った。焼付温度はアルミ板の到達温度で１５０℃となるように実施した。このようにして、０．３μｍの膜厚の水溶性塗膜層５を形成し、フィン材１（実施例１）を製造した。なお、抗菌剤６としてはジンクピリチオン（溶解度：１．５ｍｇ／１００ｍｌ）を使用した。ジンクピリチオン（抗菌剤６）の添加量は、水溶性塗膜層５の全質量に対して２質量％となるようにした。
また、フィン１（実施例１）の親水性塗膜層４において、抗菌剤７としてＢＣＭ（溶解度：水に不溶）を親水性塗膜層４の樹脂固形分に対して１質量％添加し、フィン材１Ａ（実施例２）を製造した。
また、フィン１（実施例１）の親水性塗膜層４において、抗菌剤７としてＢＣＭ（溶解度：水に不溶）を親水性塗膜層４の樹脂固形分に対して１質量％添加し、フィン材１Ａ（実施例２）を製造した。
（実施例３）
実施例３は、水溶性樹脂として前記ポリビニルアルコールとポリエチレングリコール（質量平均分子量：２万）を固形分比で１：１に混合した混合樹脂（ポリエチレングリコールの樹脂比率５０質量％）を使用した以外は、実施例２と同様にしてフィン材１Ａを製造した。
実施例３は、水溶性樹脂として前記ポリビニルアルコールとポリエチレングリコール（質量平均分子量：２万）を固形分比で１：１に混合した混合樹脂（ポリエチレングリコールの樹脂比率５０質量％）を使用した以外は、実施例２と同様にしてフィン材１Ａを製造した。
（実施例４）
実施例４は、水溶性樹脂としてカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩を使用し、膜厚１μｍの水溶性塗膜層５を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてフィン材１を製造した。
実施例４は、水溶性樹脂としてカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩を使用し、膜厚１μｍの水溶性塗膜層５を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてフィン材１を製造した。
（実施例５）
実施例５は、水溶性樹脂として前記ポリビニルアルコールとポリエチレングリコール（質量平均分子量：２万）を固形分比で１：９に混合した混合樹脂（ポリエチレングリコールの樹脂比率９０質量％）を使用し、膜厚０．２μｍの水溶性塗膜層５を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてフィン材１を製造した。
実施例５は、水溶性樹脂として前記ポリビニルアルコールとポリエチレングリコール（質量平均分子量：２万）を固形分比で１：９に混合した混合樹脂（ポリエチレングリコールの樹脂比率９０質量％）を使用し、膜厚０．２μｍの水溶性塗膜層５を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてフィン材１を製造した。
（実施例６）
実施例６は、抗菌剤６としてチアベンダゾール（溶解度：３ｍｇ／１００ｍｌ）を使用し、膜厚１μｍの水溶性塗膜層５を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてフィン材１を製造した。
実施例６は、抗菌剤６としてチアベンダゾール（溶解度：３ｍｇ／１００ｍｌ）を使用し、膜厚１μｍの水溶性塗膜層５を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてフィン材１を製造した。
（実施例７）
実施例７は、水溶性樹脂として前記ポリビニルアルコールとポリエチレングリコール（質量平均分子量：１５万）を固形分比で６：４に混合した混合樹脂（ポリエチレングリコールの樹脂比率４０質量％）を使用し、膜厚１μｍの水溶性塗膜層５を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてフィン材１を製造した。
実施例７は、水溶性樹脂として前記ポリビニルアルコールとポリエチレングリコール（質量平均分子量：１５万）を固形分比で６：４に混合した混合樹脂（ポリエチレングリコールの樹脂比率４０質量％）を使用し、膜厚１μｍの水溶性塗膜層５を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてフィン材１を製造した。
（実施例８）
実施例８は、水溶性樹脂としてカルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩を使用し、膜厚１μｍの水溶性塗膜層５を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてフィン材１を製造した。
実施例８は、水溶性樹脂としてカルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩を使用し、膜厚１μｍの水溶性塗膜層５を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてフィン材１を製造した。
次に、フィン材１、１Ａ（実施例１〜８）に、結露水を想定して１０ｍｌ程度の純水を噴霧し、これから流れ落ちてきた塗膜層からの溶出成分を含む抽出水をプラスチック板に受け、板を傾けておいて抽出水をそのまま流れ落ちるようにし、このプラスチック板を室温にて乾燥させた状態で下記に示す防カビ抗菌性試験を実施した。また、フィン材１、１Ａ（実施例１〜５、７、８）については、ドレン水に溶出する抗菌剤６（ジンクピリチオン）の溶出量を定量するため、フィン材１、１Ａを流水中に２４時間浸漬した。そして、蛍光Ｘ線測定によって、２４時間浸漬前後のジンクピリチオン由来の亜鉛の強度変化を測定した。これらの結果を表１に示す。
なお、蛍光Ｘ線測定は（株）島津製作所製の波長分散型蛍光Ｘ線装置（ＬＡＢ ＣＥＮＴＥＲ ＸＲＦ−１８００）を使用した。サンプルはフィン材１、１Ａを直径５ｃｍの円盤に切り出して供試した。また亜鉛の強度は、流水浸漬前に測定した強度からジンクピリチオン無添加時のブランク強度を差し引いた強度をもって初期強度：１００％とし、２４時間流水浸漬後に測定した強度からブランク強度を差し引いた強度を初期強度に対する比率で表した。すなわち、この強度が小さいほどジンクピリチオンが溶出したことを示すこととなる。
（防カビ抗菌性試験）
「山田貞子ら：固体材料表面の迅速な抗カビ活性試験方法，防菌防黴，Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．１１，７１１〜７１７頁（２００３年）」に記載されているガラスリング法による試験によって評価した。なお、使用するカビとしては、黒カビ（Aspegillus niger）、青カビ（Penicillium chrysogenum）、クロカワカビ（Cladosporium cladosporioides）の３種類のカビを混合したものとした。評価結果は、表２に示した６段階によって評価しているが、４以上を効果ありとして、６を◎（優）、４または５を○（良好）とし、３以下を効果なしとして×（不良）とした。
「山田貞子ら：固体材料表面の迅速な抗カビ活性試験方法，防菌防黴，Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．１１，７１１〜７１７頁（２００３年）」に記載されているガラスリング法による試験によって評価した。なお、使用するカビとしては、黒カビ（Aspegillus niger）、青カビ（Penicillium chrysogenum）、クロカワカビ（Cladosporium cladosporioides）の３種類のカビを混合したものとした。評価結果は、表２に示した６段階によって評価しているが、４以上を効果ありとして、６を◎（優）、４または５を○（良好）とし、３以下を効果なしとして×（不良）とした。
（比較例１〜３）
比較例１、２は、水溶性塗膜層５の抗菌剤６を実施例１と異なるものを使用した以外は、実施例１と同様にしてフィン材１を製造した。比較例3は、水溶性樹脂として前記ポリビニルアルコールとポリエチレングリコール（質量平均分子量：２万）を固形分比で１：１に混合した混合樹脂（ポリエチレングリコールの樹脂比率５０質量％）を使用し、膜厚１５μｍの水溶性塗膜層５を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてフィン材１を製造した。そして、実施例と同様にしてフィン材１（比較例１〜３）の防カビ抗菌性試験を実施した。また、フィン材１（比較例３）については、実施例と同様にして、ジンクピリチオン由来の亜鉛の強度変化を測定した。これらの結果を表１に示す。
比較例１、２は、水溶性塗膜層５の抗菌剤６を実施例１と異なるものを使用した以外は、実施例１と同様にしてフィン材１を製造した。比較例3は、水溶性樹脂として前記ポリビニルアルコールとポリエチレングリコール（質量平均分子量：２万）を固形分比で１：１に混合した混合樹脂（ポリエチレングリコールの樹脂比率５０質量％）を使用し、膜厚１５μｍの水溶性塗膜層５を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてフィン材１を製造した。そして、実施例と同様にしてフィン材１（比較例１〜３）の防カビ抗菌性試験を実施した。また、フィン材１（比較例３）については、実施例と同様にして、ジンクピリチオン由来の亜鉛の強度変化を測定した。これらの結果を表１に示す。
表１の結果より、特許請求の範囲を満足する実施例１〜８のフィン材は、流れ落ちた抽出水を接触させたプラスチック板の防カビ抗菌性について、優れていることが確認された。なお、実施例３〜５のフィン材は、水溶性塗膜層が、所定のポリエチレングリコールを所定量含有するポリビニルアルコール、または、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩で構成されているため、特に優れていた。比較例１、２のフィン材は、水溶性塗膜層に含有する抗菌剤として特許請求の範囲を満たさないものを使用したため、防カビ抗菌性について、劣っていることが確認された。さらに、比較例３のフィン材は、水溶性塗膜層の膜厚が特許請求の範囲を満たさないため、防カビ抗菌性について、劣っていることが確認された。
１、１Ａ フィン材
２ 基板
３ 下地処理層
４ 親水性塗膜層
５ 水溶性塗膜層
６、７ 抗菌剤
２ 基板
３ 下地処理層
４ 親水性塗膜層
５ 水溶性塗膜層
６、７ 抗菌剤
Claims (4)
- アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基板と、
前記基板の上に形成された無機酸化物または有機−無機複合化合物からなる下地処理層と、
前記下地処理層の上に膜厚０．１〜１０μｍで形成され、ポリアクリル酸またはポリアクリル酸塩の１００質量部に対して、分子内に水酸基を有する水溶性樹脂を１〜１００質量部含有する親水性樹脂からなる親水性塗膜層と、
前記親水性塗膜層の上に膜厚０．１〜１０μｍで形成され、分子内に水酸基を有する水溶性樹脂からなる水溶性塗膜層とを備え、
前記水溶性塗膜層は、２０℃の純水への溶解度が１〜２０００ｍｇ／１００ｍｌである抗菌剤を含有していることを特徴とする熱交換器用アルミニウムフィン材。 - 前記親水性塗膜層は、２０℃の純水への溶解度が１ｍｇ／１００ｍｌ以下である抗菌剤を含有していることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用アルミニウムフィン材。
- 前記水溶性塗膜層は抗菌剤としてジンクピリチオンを含有しており、前記熱交換器用アルミニウムフィン材を２０℃の流水に２４時間浸漬したときに、前記ジンクピリチオンが５０％以上溶出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換器用アルミニウムフィン材。
- 前記水溶性塗膜層は、質量平均分子量が１０万未満のポリエチレングリコールを含有し、前記ポリエチレングリコールの含有量が、前記水溶性塗膜層の抗菌剤を除く樹脂成分の割合として５０質量％以上であることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器用アルミニウムフィン材。
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