JP2012078081A - アルミニウム製フィン材 - Google Patents

Abstract

【課題】地球温暖化や資源高騰問題等の顕在化によって、空調機の高効率化や小型化等の性能向上要請が高まりつつあることを考慮して、長期間に亘って優れた親水性を維持し得るアルミニウム製フィン材の提供を解決しようとする課題として掲げた。
【解決手段】アルミニウム板１またはアルミニウム合金板１の表面に、樹脂バインダー２ａと多孔質微粒子２ｂとを含む樹脂組成物から得られた親水性皮膜層２が形成されてなるアルミニウム製フィン材１０であって、前記樹脂バインダー２ａは、所定の官能基を有する単量体から構成される重合体、共重合体、または、当該重合体および当該共重合体の少なくとも１種以上からなる混合物からなり、前記多孔質微粒子２ｂは、非水溶性のアミド系樹脂、またはセルロース系化合物からなるものであることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、親水性に優れた皮膜層が表面に形成されたアルミニウム（アルミニウム合金も含む意味である）製フィン材に関し、例えば、空調機等の熱交換器等のフィン材として使用することのできるアルミニウム製フィン材に関する。

空調機の熱交換器には、熱伝導性、加工性、耐食性などに優れることから、アルミニウム材が広く使用されており、熱交換を効率的に行うため、また、スペースをコンパクトに抑えるために、アルミニウム製フィン材が狭い間隔に並設されている構造となっている。このため、空調機の運転時に、フィン材表面の温度が空気の露点以下となると、フィン材表面に付着した結露水が凝縮し、隣接するフィン同士間を閉塞させてしまうことがある。このとき、アルミニウム製フィン材表面の親水性が低いと水の接触角が大きくなるため、付着した結露水は半球状となって、フィンの閉塞状態を一層悪化させる。その結果、熱交換機能が阻害されたり、風圧で結露水が空調機外に飛散する等の問題が従来から知られている。

上記の結露水の問題を改善するために、アルミニウム板自体の表面を親水化処理することにより、フィン材に加工して使用される際に、結露水がフィン表面にとどまることなく、除去・排出されやすいようにする技術が開発されている。例えば、特許文献１には、合成シリカと水性塗料を併用する技術が開示されている。しかしながら、合成シリカを用いると得られる塗膜が硬くなるため、フィン材の成型加工の際に工具や金型等の磨耗が激しいという問題があった。また、シリカ独特のセメント臭や埃臭、シリカに吸着された物質あるいはシリカ微粒子の飛散に起因すると推測される臭気が、人体に不快感を与えるという問題もあった。このため、例えば特許文献２では、シリカに変えてアルミナゾルを用いた高親水性塗料が開示されている。この技術では、シリカを適用した場合に比べて軽減するものの依然として臭気が観測され、加えて長時間使用すると臭気が増大していくため、臭気抑制という点ではなお不充分である。

一方、特許文献３には、フィン材表面に付着した結露水が長時間滞留し、水和反応や腐食反応を誘起するのを抑制するために、カルボキシメチルセルロースの塩とＮ−メチロールアクリルアミドを主成分とする表面処理剤を用いる技術が開示されている。また、特許文献４には、フィン材に耐食性と親水性を付与するため、ポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンを主成分とする表面処理剤の使用が有効であることが、開示されている。これらの従来技術では、シリカ等を用いていないため臭気や金型の磨耗といった問題は起こらない。

また、本願出願人等は、有機系の親水性樹脂皮膜を形成した熱交換器用アルミニウム製フィン材について検討を続けており、その成果を多数出願している（例えば、特許文献５〜７）。

特開昭５５−１６４２６４号公報 特開平１０−１６８３８１号公報 特開平２−２５８８７４号公報 特開平５−３０２０４２号公報 特許第４１６４０４９号公報 特開２００７−４０６８６号公報 特開２００８−２２４２０４号公報

しかしながら、特許文献３〜７において使用されている有機系の親水性樹脂皮膜は、理由は明確ではないが、水と接触すると経時的に親水性が低下してしまうという問題があった。このため、フィン材表面の親水性を長期間に亘って維持することは難しく、改善の余地があった。

本発明は、前記課題に鑑みるとともに、地球温暖化や資源高騰問題等の顕在化によって、空調機の高効率化や小型化等の性能向上要請が高まりつつあることを考慮して、長期間に亘って優れた親水性を維持し得るアルミニウム製フィン材の提供を解決しようとする課題として掲げた。

前記課題を解決するために、本発明に係るアルミニウム製フィン材は、アルミニウム板またはアルミニウム合金板の表面に、樹脂バインダーと多孔質微粒子とを含む樹脂組成物から得られた親水性皮膜層が形成されてなるアルミニウム製フィン材であって、前記樹脂バインダーは、カルボン酸基、カルボン酸のアルカリ金属塩基、スルホン酸基、スルホン酸のアルカリ金属塩基、ヒドロキシ基、アミド基およびエーテル基よりなる群から選択される１種以上の官能基を有する単量体から構成される重合体、共重合体、または、当該重合体および当該共重合体の少なくとも１種以上からなる混合物からなり、前記多孔質微粒子は、非水溶性のアミド系樹脂、またはセルロース系化合物からなるものであることを特徴とする。

このように、本発明に係るアルミニウム製フィン材は、所定の樹脂バインダーおよび多孔質微粒子を含有した親水性皮膜層が形成されていることにより、フィン材表面に付着した結露水が親水性皮膜層の内部に浸透するとともに、浸透した水は多孔質微粒子の開孔の中に取り込まれる。その結果、フィン材表面の親水性を向上させるとともに、親水性を長期間維持させることができる。

本発明に係るアルミニウム製フィン材は、前記樹脂バインダーが、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸のアルカリ金属塩、スルホン酸基含有共重合体、スルホン酸基含有共重合体のアルカリ金属塩、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩、およびポリビニルピロリドンよりなる群から選択される１種以上であることが好ましい。

本発明に係るアルミニウム製フィン材は、前記樹脂バインダーが、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸のアルカリ金属塩、スルホン酸基含有共重合体、スルホン酸基含有共重合体のアルカリ金属塩、およびポリビニルアルコールよりなる群から選択される１種以上であることが好ましい。

このように、親水性皮膜層の樹脂バインダーを所定のものに規定することにより、フィン材の親水性の向上と、親水性の長期間の維持を確保することができる。

本発明に係るアルミニウム製フィン材は、前記多孔質微粒子の平均粒径が５μｍ以下であり、前記親水性皮膜層中に１〜８０質量％含まれていることが好ましい。

このように、親水性皮膜層の多孔質微粒子の平均粒径、および含有量を所定の範囲に規定することにより、フィン材の親水性の向上と、親水性の長期間の維持をより適切に確保することができる。

本発明に係るアルミニウム製フィン材は、前記親水性皮膜層が、架橋剤として、水溶性エポキシ樹脂、水溶性カルボジイミド化合物、水分散性カルボジイミド化合物および水溶性オキサゾリン基含有樹脂よりなる群から選択される１種以上の化合物を含むとともに、当該架橋剤によって架橋されていることが好ましい。

このように、親水性皮膜層に所定の架橋剤を含有させることにより、フィン材の耐水性を向上させることができる。また、架橋剤を所定のものに規定することにより、フィン材の親水性の向上と、親水性の長期間の維持をより適切に確保することができる。

本発明に係るアルミニウム製フィン材は、前記親水性皮膜層の表面に、さらに、ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセルロース、およびカルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩よりなる群から選択される１種以上を含む潤滑皮膜層が形成されていることが好ましい。

このように、親水性皮膜層の表面に潤滑皮膜層を形成させることにより、熱交換器製造時のプレス成形性を向上させることができる。

本発明に係るアルミニウム製フィン材は、前記親水性皮膜層と前記アルミニウム板または前記アルミニウム合金板との間に、無機酸化物または有機−無機複合化合物からなる耐食性化成処理皮膜が形成されていることが好ましい。

このように、親水性皮膜層とアルミニウム板またはアルミニウム合金板との間に、耐食性化成処理皮膜を形成させることにより、フィン材の耐食性をより向上させることができる。

本発明に係るアルミニウム製フィン材は、前記親水性皮膜層と前記アルミニウム板または前記アルミニウム合金板との間に、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、架橋ポリエステル系樹脂、架橋ポリオレフィン系樹脂、架橋エポキシ系樹脂、架橋アクリル系樹脂、および、架橋ウレタン系樹脂よりなる群から選択される１種以上の樹脂から得られる耐食皮膜層が形成されていることが好ましい。

このように、アルミニウム板またはアルミニウム合金板の表面に耐食皮膜層を形成させることにより、フィン材の耐食性、および、親水性皮膜層の密着性を向上させることができる。

本発明に係るアルミニウム製フィン材は、前記耐食皮膜層と前記アルミニウム板または前記アルミニウム合金板との間に、無機酸化物または有機−無機複合化合物からなる耐食性化成処理皮膜が形成されていることが好ましい。

このように、耐食皮膜層と前記アルミニウム板または前記アルミニウム合金板との間に耐食性化成処理皮膜を形成させることにより、フィン材の耐食性をさらに向上させることができる。

本発明に係るアルミニウム製フィン材は、前記親水性皮膜層の付着量が、片面当たり、０．１〜５．０ｇ／ｍ^２であることが好ましい。
また、本発明に係るアルミニウム製フィン材は、前記アルミニウム板または前記アルミニウム合金板の表面に形成されている各皮膜層（親水性皮膜層と潤滑皮膜層、親水性皮膜層と耐食皮膜層、親水性皮膜層と潤滑皮膜層と耐食皮膜層）の合計付着量は、片面当たり、０．１〜１０．０ｇ／ｍ^２であることが好ましい。

このように、親水性皮膜層の付着量、または、各皮膜層の合計付着量を所定の範囲に規定することにより、各皮膜層に期待される効果を確保することができる。

本発明のアルミニウム製フィン材は、表面の親水性を長期間に亘って維持することができるようになる。従って、結露水によるフィン材同士間の閉塞等の不都合を低減することができ、効率的に熱交換可能な熱交換器を提供することができる。

（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係るアルミニウム製フィン材を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
［アルミニウム製フィン材］
本発明に係るアルミニウム製フィン材１０（以下、適宜、フィン材１０とする）は、図１（ａ）に示すように、アルミニウム板１またはアルミニウム合金板１（以下、適宜、基板１とする）と、基板１表面に形成されている親水性皮膜層２と、から構成される。そして、図１（ｂ）に示すように、親水性皮膜層２の表面に潤滑皮膜層３が形成されていることが好ましく、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、基板１と親水性皮膜層２との間に耐食皮膜層４または耐食性化成処理皮膜５が形成されていることがより好ましい。
また、図１（ｅ）に示すように、基板１と親水性皮膜層２との間に耐食皮膜層４および耐食性化成処理皮膜５が形成されていることがさらに好ましい。
なお、図１（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）のフィン材１０は、親水性皮膜層２の表面に潤滑皮膜層３が形成されているが、潤滑皮膜層３が形成されていなくてもよい。

また、図１では、基板１の片面にのみ親水性皮膜層２等が形成されているフィン材１０を示しているが、基板１の両面に親水性皮膜層２等が形成されていてもよい。
以下、アルミニウム板１またはアルミニウム合金板１、親水性皮膜層２、潤滑皮膜層３、耐食皮膜層４、耐食性化成処理皮膜５、および、アルミニウム製フィン材１０の製造方法を詳細に説明する。

＜アルミニウム板またはアルミニウム合金板＞
本発明に係るフィン材１０の基板１（アルミニウム板１またはアルミニウム合金板１）は、熱伝導性および加工性が優れることから、ＪＩＳ Ｈ４０００に規定される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、基板１の板厚は０．０６〜０．３ｍｍ程度のものが好ましい。板厚が０．０６ｍｍ未満では、基板１に必要とされる強度を確保することができず、一方、０．３ｍｍを超えるとフィン材としての加工性が低下するからである。

＜親水性皮膜層＞
本発明に係るフィン材１０は、特定の樹脂バインダー２ａと多孔質微粒子２ｂとを含有する樹脂組成物から得られる親水性皮膜層２を有している。この樹脂バインダー２ａが親水性皮膜層２に優れた親水性を付与すると共に、フィン材１０表面に付着した結露水の一部が親水性皮膜層２内部に浸透し、多孔質微粒子２ｂの開孔の中に取り込まれるため、親水性皮膜層２の水に対する接触角が小さくなり、フィン材１０同士間の閉塞を抑制することが可能になったものと考えられる。また、この多孔質微粒子２ｂの吸湿性能は長期間に亘って発揮されるため、本発明に係るフィン材１０の親水性も長期間に亘って維持される。
なお、本発明に係るフィン材１０は、親水性皮膜層２に架橋剤（図示せず）を含んでいることが好ましい。架橋剤によって親水性皮膜層２が架橋されることにより、耐水性が向上するため、長期間に亘ってフィン材１０の性能が維持されることとなる。

本発明に係るフィン材１０に親水性皮膜層２を形成するために用いられる樹脂バインダー２ａは、カルボン酸基、カルボン酸のアルカリ金属塩基、スルホン酸基、スルホン酸のアルカリ金属塩基、ヒドロキシ基、アミド基およびエーテル基よりなる群から選択される１種以上の親水性の官能基を有する単量体から構成される重合体、共重合体、または、当該重合体および当該共重合体の少なくとも１種以上からなる混合物である。これらの官能基の存在によって、親水性皮膜層２に親水性を付与することができる。なお、以下において、単に「カルボン酸基」「スルホン酸基」と記載している場合、一部または全部がアルカリ金属塩になっている（Ｈがアルカリ金属により置換されている）カルボン酸基、スルホン酸基を含む意味である。
また、アルカリ金属塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等が挙げられ、ナトリウム塩が好ましい。

カルボン酸基（カルボキシル基）を有する樹脂バインダー２ａとしては、例えば、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、アクリル酸と共重合可能な他の単量体との共重合体、カルボキシメチルセルロースまたはその金属塩等が挙げられる。スルホン酸基を有する樹脂バインダー２ａとしては、スルホエチルアクリレート、スチレンスルホン酸等のスルホン酸基含有単量体と、アクリル酸やマレイン酸との共重合体等が好ましい。ヒドロキシ基を有する樹脂バインダーとしてはポリビニルアルコールが挙げられ、ポリビニルアルコールは鹸化度が高い方が好ましい。アミド基を有する樹脂バインダー２ａとしてはポリアクリルアミドやポリビニルピロリドン等が、エーテル基を有する樹脂バインダー２ａとしては、ポリエチレングリコール等が挙げられる。

従って、樹脂バインダー２ａは、具体的には、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸のアルカリ金属塩、スルホン酸基含有共重合体、スルホン酸基含有共重合体のアルカリ金属塩、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩、およびポリビニルピロリドンよりなる群から選択される１種以上であることが好ましい。特に、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸のアルカリ金属塩、スルホン酸基含有共重合体、スルホン酸基含有共重合体のアルカリ金属塩、および、ポリビニルアルコールよりなる群から選択される１種以上であることがより好ましい。

樹脂バインダー２ａは官能基を２種類以上有していることが好ましく、中でも、カルボン酸基と、スルホン酸基と、ヒドロキシ基の３種類を有していることがより好ましい。親水性皮膜２の親水性を維持する効果が一層高まるからである。複数の官能基を有する１種類の共重合体を樹脂バインダー２ａとして用いることもできるが、合成が煩雑なため、樹脂バインダー２ａは樹脂の混合物とすることが好ましい。本発明の好適な態様は、ポリアクリル酸またはそのアルカリ金属塩と、アクリル酸とスルホン酸基含有単量体との共重合体との混合物を樹脂バインダー２ａとする態様と、ポリアクリル酸またはそのアルカリ金属塩、アクリル酸とスルホン酸基含有単量体との共重合体、およびポリビニルアルコールからなる混合物を樹脂バインダー２ａとする態様である。これらの混合物を用いると、親水性皮膜層２形成用の樹脂組成物の調製が容易である。これらの混合物においては、ポリアクリル酸またはそのアルカリ金属塩：アクリル酸とスルホン酸基含有単量体との共重合体：ポリビニルアルコールを、質量比で、０．５〜２：０．５〜２：０〜２で混合することが好ましい。

次に、多孔質微粒子２ｂについて説明する。本発明で用いられる多孔質微粒子２ｂは、非水溶性のアミド系樹脂、またはセルロース系化合物からなるものである。アミド系樹脂、またはセルロース系化合物は、水との親和性が高いため、開孔の中に水を蓄える能力に優れており、この多孔質微粒子２ｂが親水性皮膜層２に含まれていることで、結露水が親水性皮膜層２を通して開孔の中に蓄えられるため、親水性皮膜層２の親水性の低下を抑制すると考えられる。さらに、結露水の付着や乾燥に伴って、親水性皮膜層２が湿潤・乾燥を繰り返した際も、親水性皮膜層２の構造変化を小さくすることができるため、親水性皮膜層２における欠陥の発生やひずみの蓄積等が起こりにくく、多孔質微粒子２ｂの脱離といった不都合も起こりにくくなる。

多孔質微粒子２ｂの平均粒径は、５μｍ以下が好ましい。５μｍを超えると、親水性皮膜層２から脱離しやすくなる。３μｍ以下がより好ましく、１μｍ以下がさらに好ましい。ただし、あまり小さいと、分散性や取扱い性に劣り、また、親水性低下抑制効果が不充分となることがある。よって、多孔質微粒子２ｂの平均粒径は０．０５μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上がより好ましい。なお、多孔質微粒子２ｂの平均粒径の測定方法については特に制限はなく、レーザー回折式粒度分布測定装置等を用いた公知の方法により測定することができる。また、本発明で用いる多孔質微粒子２ｂは開孔を有していればよく、その比表面積は特に限定されないが、ＢＥＴ法による比表面積で０．５ｍ^２／ｇ以上が好ましい。

本発明で用い得る多孔質微粒子２ｂは、好適範囲の平均粒径である市販品を購入することで入手可能であるが、あるいは、例えば宇部興産社製の「ＰＯＭＰ−ＯＰＴ（登録商標）」シリーズ（ポリアミド系）や、レンゴー社製の「ビスコパール（登録商標）」シリーズ（セルロース系）等の任意の平均粒径のグレードを入手して、市販の湿式微粉砕機・分散機（ビーズミル）を使用して湿式粉砕するなどして調達することも可能である。

多孔質微粒子２ｂは、親水性皮膜層２中、１〜８０質量％含まれていることが好ましい。なお、この百分率は、樹脂バインダー２ａの固形分と多孔質微粒子２ｂの合計を１００質量％としたときの比率である。１質量％より少ないと、親水性を持続させる効果が充分発現しないおそれがある。８０質量％を超えると親水性皮膜層２から脱離しやすくなる上に、耐汚染性が低下する傾向にあるため好ましくない。多孔質微粒子２ｂは、２５質量％以上がより好ましく、４０質量％以上がさらに好ましく、７０質量％以下がより好ましく、６０質量％以下がさらに好ましい。

次に、架橋剤について説明する。本発明で用いられる架橋剤は、水溶性エポキシ樹脂、水溶性カルボジイミド化合物、水分散性カルボジイミド化合物および水溶性オキサゾリン基含有樹脂よりなる群から選択される1種以上の化合物から構成されるものである。架橋剤の官能基であるエポキシ基、カルボジイミド基あるいはオキサゾリン基は、樹脂バインダー２ａの官能基であるカルボン酸基と開環反応し、架橋構造を構成する。架橋されることにより皮膜は非水溶性になるが、アクリル系樹脂やアルギン酸系樹脂は水との親和性が高いため、開孔の中に水を蓄える能力に優れている。また、皮膜が非水溶性になるため、耐水性が向上し、結露水の付着や乾燥に伴って、親水性皮膜層２が湿潤・乾燥を繰り返した際も、親水性皮膜層２の構造変化を小さくすることができるため、親水性皮膜層２における欠陥の発生やひずみの蓄積等が起こりにくい。

本発明で用いることのできる架橋剤は、分子内にエポキシ基、カルボジイミド基及びオキサゾリン基から選ばれる１種以上の官能基を有する化合物であり、架橋剤は、親水性皮膜層２中、１〜１０質量％含まれていることが好ましい。なお、この百分率は、樹脂バインダー２ａの固形分と多孔質微粒子２ｂと架橋剤の合計を１００質量％としたときの比率である。１質量％未満だと、親水性を持続させる効果が充分発現しないおそれがある。１０質量％を超えると架橋密度が高すぎるため親水性が低下する可能性がある。
なお、親水性皮膜層２に架橋剤を含有させた場合における架橋剤の樹脂バインダーに対する含有比率は、３質量％以上がよりに好ましく、６質量％以下がさらに好ましい。

ここで、親水性皮膜層２の好適付着量は、基板１片面当たり、０．１ｇ／ｍ^２以上、５．０ｇ／ｍ^２以下である。０．１ｇ／ｍ^２未満であると、充分な親水性が発現しないおそれがある。しかし、付着量が５．０ｇ／ｍ^２を超えると、プレス成形の際に親水性皮膜層２の脱落が生じやすくなったり、空調機使用時に親水性皮膜層２が断熱層となって、熱交換の効率を悪くするおそれがあるため好ましくない。より好ましい付着量の範囲は、０．３ｇ／ｍ^２以上、２．０ｇ／ｍ^２以下、さらに好ましくは、０．４ｇ／ｍ^２以上、１．５ｇ／ｍ^２以下である。

本発明に係るフィン材１０における親水性皮膜層２は、樹脂バインダー２ａと多孔質微粒子２ｂ以外に、塗装性や作業性等や塗膜物性等を改善するために、各種の水系溶媒や塗料添加物を添加してもよく、例えば、水溶性有機溶剤、架橋剤、界面活性剤、表面調整剤、湿潤分散剤、沈降防止剤、酸化防止剤、消泡剤、防錆剤、抗菌剤、防カビ剤等の各種の溶剤や添加剤を、単独でまたは複合して配合してもよい。

親水性皮膜層２の樹脂組成物の調製に関しては、特に限定されないが、本発明で用いられる樹脂バインダー２ａは水溶性であるので、水と共に、常温でもしくは加温することで水溶液が得られる。よって、樹脂バインダー水溶液に、多孔質微粒子２ｂを直接、または多孔質微粒子２ｂの水分散体を混合すれば、親水性皮膜層２形成用の樹脂組成物を調製することができる。また、樹脂バインダー２ａを水や有機溶剤に分散させた塗液を用いても構わない。

＜潤滑皮膜層＞
本発明に係るフィン材１０においては、親水性皮膜層２の表面（基板１と反対側の表面）に、成形性を向上させるための潤滑皮膜層３を形成することが好ましい（図１（ｂ）参照）。潤滑皮膜層３の存在によって摩擦係数が低減するため、熱交換器製造時のプレス成形性が一段と向上する。潤滑皮膜層３としては、ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセルロースおよびカルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩よりなる群から選択される１種以上を含むものであることが好ましい。ポリエチレングリコールとカルボキシメチルセルロースナトリウムとを併用すると、造膜性および潤滑性（プレス成形性）が一層良好となるため、より好ましい実施態様である。併用の際の比率は、質量比で、ポリエチレングリコール：カルボキシメチルセルロースナトリウムが５〜９：１〜５程度が好ましい。
なお、潤滑皮膜層３が親水性皮膜層２の表面に形成されていても、潤滑皮膜層３は親水性を有することから、親水性皮膜層２が発揮する機能（フィン材の親水性の向上、親水性の長期間の維持等）を低下させることはない。

＜耐食皮膜層＞
また、本発明に係るフィン材１０においては、親水性皮膜層２と基板１との間に、耐食性を向上させる耐食皮膜層４を設けることが好ましい（図１（ｃ）参照）。耐食皮膜層４の形成によって、本発明に係るフィン材１０の耐食性が一段と向上するので、熱交換器の耐久性を高めることができる。また、耐食皮膜層４は疎水性であるため、基板２に水が浸透して、皮膜下腐食によって臭気を発生するのを抑制することができる。耐食皮膜層４には、従来公知の塗料用樹脂が使用でき、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、架橋ポリエステル系樹脂、架橋ポリオレフィン系樹脂、架橋エポキシ系樹脂、架橋アクリル系樹脂、および、架橋ウレタン系樹脂よりなる群から選択される１種以上の樹脂を用いることが好ましい。ここで、架橋ポリエステル系樹脂、架橋ポリオレフィン系樹脂、架橋エポキシ系樹脂、架橋アクリル系樹脂および架橋ウレタン系樹脂とは、それぞれ、構造中に架橋性の官能基を有するポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂およびウレタン系樹脂である。
なお、架橋性の官能基としては、例えば、イソシアネート基、エポキシ基、オキサゾリン基、メチレン基、カルボジイミド基、アジリジン基及びメラミン等が挙げられる。

本発明に係るフィン材１０の耐食皮膜層４は、前記樹脂以外に、塗装性や作業性等や塗膜物性等を改善するために、各種の水系溶媒や塗料添加物を添加してもよく、例えば、水溶性有機溶剤、架橋剤、界面活性剤、表面調整剤、湿潤分散剤、沈降防止剤、酸化防止剤、消泡剤、防錆剤、抗菌剤、防カビ剤等の各種の溶剤や添加剤を、単独でまたは複合して配合してもよい。

また、本発明に係るフィン材１０において、親水性皮膜層２に加えて、潤滑皮膜層３、耐食皮膜層４をさらに形成する場合には、親水性皮膜層２と潤滑皮膜層３の合計付着量、親水性皮膜層２と耐食皮膜層４の合計付着量、親水性皮膜層２と潤滑皮膜層３と耐食皮膜層４の合計付着量の好適範囲は、基板１片面当たり、０．１ｇ／ｍ^２以上、１０．０ｇ／ｍ^２以下である。０．１ｇ／ｍ^２未満であると、各皮膜層に期待される効果が充分に発現せず、さらに、各皮膜層を均一に形成することが著しく困難となる。一方、付着量が１０．０ｇ／ｍ^２を超えると、プレス成形の際に各皮膜層の脱落が生じやすくなったり、空調機使用時に皮膜層が断熱層となって、熱交換の効率を悪くしたり、皮膜層を均一に形成することが困難となるおそれがあるため好ましくないからである。

＜耐食性化成処理皮膜＞
さらに、より一層の耐食性向上のため、基板１表面に対し、リン酸クロメート処理や塗布型ジルコニウム処理等の無機酸化物処理や、有機−無機複合化合物による処理等の公知の化成処理を施し、耐食性化成処理皮膜５を形成させることが好ましい（図１（ｄ）、（ｅ）参照）。これらの処理は、他の皮膜層（耐食皮膜層４、親水性皮膜層２、潤滑皮膜層３）を形成する前に行い、基板１と親水性皮膜層２との間（図１（ｄ））、または、基板１と耐食皮膜層４との間（図１（ｅ））に耐食性化成処理皮膜５を形成させる。
なお、耐食性化成処理皮膜５の付着量は、Ｃｒ換算で１〜１００ｍｇ／ｍ^２が好ましい。

［アルミニウム製フィン材の製造方法］
本発明に係るフィン材１０の製造方法については、特に限定されないが、例えば、基板１（または、表面に耐食性化成処理皮膜５が形成されている基板１）に対し、各樹脂組成物を、ロールコート装置等を用いて、塗布、乾燥を繰り返し行うことで、耐食皮膜層４、親水性皮膜層２、潤滑皮膜層３を形成させることができる。

なお、生産性の観点から、ロール状の基板１に対し、ロールコート装置等を適用して、連続的に、脱脂、塗装、加熱、巻き取り等を行うことが推奨される。

本発明のアルミニウム製フィン材は、親水性皮膜層の水に対する接触角、または親水性皮膜層の上に潤滑皮膜層が形成された状態での水に対する接触角が小さく、初期状態では１０°以下である。従来の親水性皮膜層は水と接触すると、接触角が次第に増大する（親水性が低下する）傾向にあったが、本発明では多孔質微粒子の存在により、この接触角の増大を抑制することができた。このため、本発明のアルミニウム製フィン材を用いて製造された熱交換器は、結露水は小さい接触角のままフィン表面に存在するか、多孔質微粒子の開孔に保持される。その後、重力で落下して除去されるため、長期間に亘って、通風抵抗の増大やこれに伴う熱交換性能の低下を引き起こすことがなくなった。

以下実施例によって本発明をさらに詳述するが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全て本発明に包含される。

［供試材の製造方法］
従来公知の製造方法により、純アルミニウム系のＡ１２００（ＪＩＳ Ｈ４０００）からなるアルミニウム板（板厚０．１０ｍｍ）を製造した。このアルミニウム板を、アルカリ性薬剤（日本ペイント社製「サーフクリーナー（登録商標）３６０」）で脱脂し、リン酸クロメート処理を行った。化成処理皮膜の付着量は、Ｃｒ換算で３０ｍｇ／ｍ^２とした。

［親水性皮膜層用の樹脂組成物の調製］
樹脂バインダーとして、ポリアクリル酸ナトリウム（「ジュリマー（登録商標）AC-10HN」：水溶液：日本純薬社製）と、アクリル酸とスルホン酸基含有単量体との共重合体（「アクアリック（登録商標）ＧＬ」：日本触媒社製）と、ポリビニルアルコール（「クラレポバールPVA105」：完全ケン化タイプ：クラレ社製）とを、多孔質微粒子としてポリアミド多孔質微粒子Ａ（ＰＯＭＰ−ＯＰＴ（登録商標）平均粒径５μｍ：宇部興産社製）を後述の方法により湿式粉砕して平均粒径を１μｍに調整したものを、それぞれ使用し、これらを表１に示した比率で混合し、純水で適宜希釈して、親水性皮膜層形成用の樹脂組成物ａとした。なお、表１に示した比率は固形分である。

同様にして、表１に示した配合組成で、樹脂組成物ｂ〜ｗを調製した。表１に示した各成分は、以下のものを入手した。なお、多孔質微粒子の準備では、必要に応じて適宜、後述の方法によって湿式粉砕を行って平均粒径を調整した。

ポリアクリル酸Ｎａ：ジュリマー（登録商標）AC-10HN：水溶液：日本純薬社製
ポリアクリル酸：ジュリマーAC-10S：日本純薬社製
アクリル酸とスルホン酸基含有単量体との共重合体：アクアリック（登録商標）ＧＬ：日本触媒社製
ポリビニルアルコール：クラレポバールPVA105：クラレ社製
ポリビニルピロリドン：ポリビニルピロリドンK30 試薬：Ｍｗ約40000：和光純薬工業社製
ポリアクリルアミド：ポリアクリルアミド試薬：Ｍｗ約10000：５０質量％水溶液：和光純薬工業社製
カルボキシメチルセルロースＮａ：セロゲン（登録商標）PR：第一工業製薬社製
ポリアミド多孔質微粒子Ａ：ＰＯＭＰ−ＯＰＴ（登録商標）平均粒径５μｍ：宇部興産社製
多孔性セルロース粒子Ｂ：ビスコパール（登録商標）Ｐタイプ：平均粒径４ｍｍ：レンゴー社製
高吸水性樹脂粒子Ｃ：エスペック（登録商標）Ｌ：ポリアクリル酸ナトリウム系架橋樹脂：乾燥粒径１μｍ：水分散体：東洋紡績社製
珪酸ソーダＤ：４号珪酸ソーダ：富士化学社製
水溶性エポキシ樹脂：デナコールEX1610：ナガセケムテックス製
水溶性オキサゾリン基含有樹脂：エポクロス（登録商標）WS700：日本触媒社製
水分散性カルボジイミド化合物：カルボジライト（登録商標）E-02：日清紡ケミカル社製

多孔質微粒子の準備においては、上記の粒子ＡおよびＢを湿式粉砕によって粉砕することで、平均粒径を調整した。湿式粉砕は、アシザワファインテック社製スターミルラボスターミニを用いた。

なお、各微粒子の平均粒径は、レーザー散乱回折装置（LS13 320型：ベックマン・コールター社製）を用いて、下記方法により測定した値である。

（１）被測定物を適量１００ｃｃのビーカーに採取し、３０ｃｃ程度の分散媒を加えてよく攪拌する。分散媒には、水、または０．２質量％アンモニア水を用いた。

（２）（１）の分散体を約１分間ホモジナイザーで出力約２００Ｗで攪拌し、粉末を均一に分散させる。

（３）（２）の分散体を直ちに測定装置のモジュールに投入し、測定する。小容量モジュールのポンプスピードは５０％とした。なお１００％で、２０Ｌ／分である。

（４）０．０４〜２０００μｍの体積統計値を測定し、中位径（Ｄ５０値）を平均粒径とした。

［耐食皮膜層用塗料および潤滑皮膜層用塗料の調製］
耐食皮膜層用塗料は３種類調製した。塗料Iは、ポリオレフィン系樹脂水分散体（「ハイテックS-3148」：東邦化学工業社製）。塗料IIとしては、オキサゾリン基を有するアクリル系樹脂水分散体（「エポクロスWS700」：日本触媒社製）を用いた。塗料IIIとしては、ポリエステル系樹脂水分散体（「バイロナール（登録商標）MD-1200」：東洋紡績社製）と、メラミン系架橋剤（「スミマール（登録商標）M-50W」：住友化学社製）を、固形分の質量比で樹脂：架橋剤が８５：１５となるように混合した。

潤滑皮膜層用塗料は、カルボキシメチルセルロースＮａ（「セロゲン（登録商標）PR」：第一工業製薬社製）２０質量部（固形分）と、ポリエチレングリコール（「ＰＥＧ20000」：三洋化成工業社製）８０質量部（固形分）とを混合して用いた。

［各層の形成］
親水性皮膜層形成用の樹脂組成物ａ〜ｗ、耐食皮膜層用塗料Ｉ〜III、上記潤滑皮膜層形成用塗料を用いて、表２および表３に示した皮膜構成となるように、上記リン酸クロメート処理後のアルミニウム板に塗工し、加熱乾燥し、アルミニウム製フィン材を製造した。各層とも塗工はバーコーターで行い、熱風乾燥炉を用いて最高到達温度２００〜２８０℃の範囲内で適宜設定した条件で加熱乾燥した。最高到達温度はヒートシールテープで確認した。皮膜層の形成は、耐食皮膜層、親水性皮膜層、潤滑皮膜層の順序で行った。

［性能評価方法］
下記の方法で性能評価を行い、結果を表２および表３に併記した。

＜親水性評価＞
アルミニウム製フィン材を、流量が０．１リットル／分である流水に８時間浸漬した後、８０℃で１６時間乾燥する工程を１サイクルとして、５サイクル行った。その後、アルミニウム製フィン材を室温に戻して、表面に約０．５μｌの純水を滴下し、接触角測定器（協和界面科学社製：ＣＡ−０５型）を用いて接触角を測定した。流水としては、水道水の場合と、純水（イオン交換水）の場合のそれぞれについて測定した。評価基準は以下の通りである。
◎（特に良好）：接触角が２０°未満
○（良好）：接触角が２０°以上、４０°未満
△（概ね良好）：接触角が４０°以上、６０°未満
×（不良）：接触角が６０°以上

＜加工性評価：摩擦係数＞
バウデン式付着滑り試験機を用い、無塗油、荷重０．２ｋｇｆ、移動速度４ｍｍ／秒の条件で測定した。

＜加工性評価：プレス加工性＞
フィン成形用のプレス成形機で、アルミニウム製フィン材をフィンの形状に成形し、カラーの内面の焼き付きの有無を目視で評価した。評価基準は以下の通りである。
○（良好）：カラーの内面に焼き付きが全く見られない
△（概ね良好）：カラーの内面に軽微な焼き付きが見られる
×（不良）：カラーの内面の全面で焼き付きが見られる

＜臭気＞
塗装面に軽く息を吹きかけ、親水性皮膜層の匂いを嗅ぎ取る方法によって評価した。評価基準は、以下の通りである。
○（良好）：臭気は感知されない
×（不良）：明らかな臭気が感知される

表２および表３から明らかなように、本発明実施例（Ｎｏ．１〜２０、２２、２４〜２６、２８〜３０）は、流水に浸漬し、その後乾燥というサイクルを繰り返しても接触角の増大は認められなかった。また、プレス加工性も、良好（Ｎｏ．２、４〜１４、１７〜２０、２８〜３０）か概ね良好（Ｎｏ．１、３、１５、１６、２２、２４〜２６）という結果となった。加えて、本発明の実施例（Ｎｏ．１〜２０、２２、２４〜２６、２８〜３０）は、湿潤環境静置後の臭気も感知されなかった。

Ｎｏ．２１は親水性皮膜層の中に多孔質微粒子が含まれていないため、親水性の低下が著しかった。Ｎｏ．２３は珪酸ソーダを用いたので、臭気を発生した上に、プレス加工性や親水性にも劣るものであった。Ｎｏ．２７は多孔質微粒子ではない高吸水性樹脂粒子を用いたため、親水性の低下が認められた。

１ アルミニウム板またはアルミニウム合金板（基板）
２ 親水性皮膜層
２ａ 樹脂バインダー
２ｂ 多孔質微粒子
３ 潤滑皮膜層
４ 耐食皮膜層
５ 耐食性化成処理皮膜
１０ アルミニウム製フィン材（フィン材）

Claims (11)

1. アルミニウム板またはアルミニウム合金板の表面に、樹脂バインダーと多孔質微粒子とを含む樹脂組成物から得られた親水性皮膜層が形成されてなるアルミニウム製フィン材であって、
   前記樹脂バインダーは、カルボン酸基、カルボン酸のアルカリ金属塩基、スルホン酸基、スルホン酸のアルカリ金属塩基、ヒドロキシ基、アミド基およびエーテル基よりなる群から選択される１種以上の官能基を有する単量体から構成される重合体、共重合体、または、当該重合体および当該共重合体の少なくとも１種以上からなる混合物からなり、
   前記多孔質微粒子は、非水溶性のアミド系樹脂、またはセルロース系化合物からなるものであることを特徴とするアルミニウム製フィン材。
2. 前記樹脂バインダーが、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸のアルカリ金属塩、スルホン酸基含有共重合体、スルホン酸基含有共重合体のアルカリ金属塩、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩、およびポリビニルピロリドンよりなる群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム製フィン材。
3. 前記樹脂バインダーが、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸のアルカリ金属塩、スルホン酸基含有共重合体、スルホン酸基含有共重合体のアルカリ金属塩、およびポリビニルアルコールよりなる群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム製フィン材。
4. 前記多孔質微粒子の平均粒径が５μｍ以下であり、前記親水性皮膜層中に１〜８０質量％含まれていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のアルミニウム製フィン材。
5. 前記親水性皮膜層が、架橋剤として、水溶性エポキシ樹脂、水溶性カルボジイミド化合物、水分散性カルボジイミド化合物および水溶性オキサゾリン基含有樹脂よりなる群から選択される１種以上の化合物を含むとともに、当該架橋剤によって架橋されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のアルミニウム製フィン材。
6. 前記親水性皮膜層の表面に、さらに、ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセルロース、およびカルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩よりなる群から選択される１種以上を含む潤滑皮膜層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のアルミニウム製フィン材。
7. 前記親水性皮膜層と前記アルミニウム板または前記アルミニウム合金板との間に、無機酸化物または有機−無機複合化合物からなる耐食性化成処理皮膜が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のアルミニウム製フィン材。
8. 前記親水性皮膜層と前記アルミニウム板または前記アルミニウム合金板との間に、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、架橋ポリエステル系樹脂、架橋ポリオレフィン系樹脂、架橋エポキシ系樹脂、架橋アクリル系樹脂、および、架橋ウレタン系樹脂よりなる群から選択される１種以上の樹脂から得られる耐食皮膜層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のアルミニウム製フィン材。
9. 前記耐食皮膜層と前記アルミニウム板または前記アルミニウム合金板との間に、無機酸化物または有機−無機複合化合物からなる耐食性化成処理皮膜が形成されていることを特徴とする請求項８に記載のアルミニウム製フィン材。
10. 前記親水性皮膜層の付着量が、片面当たり、０．１〜５．０ｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のアルミニウム製フィン材。
11. 前記アルミニウム板または前記アルミニウム合金板の表面に形成されている各皮膜層の合計付着量は、片面当たり、０．１〜１０．０ｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれか１項に記載のアルミニウム製フィン材。

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