JP2013166942A - コーティング組成物の製造方法、熱交換器及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な物品表面の色調や風合いを損なうことなく容易にコーティングすることができると共に、防汚性能及び耐久性に優れたコーティング膜を与えるコーティング組成物の製造方法を提供する。
【解決手段】水中に１５ｎｍ以下の平均粒径を有するシリカ超微粒子を添加及び混合することによってシリカ超微粒子分散液を調製する工程と、水中に５０〜５００ｎｍの平均粒径を有するフッ素樹脂粒子を添加及び混合することによってフッ素樹脂粒子分散液を調製する工程と、水中に２０〜２００ｎｍの平均粒径を有するシリカ微粒子を添加及び混合することによってシリカ微粒子分散液を調製する工程と、前記シリカ超微粒子分散液と前記フッ素樹脂粒子分散液とを混合した後、前記シリカ微粒子分散液をさらに添加し、この混合物において、前記シリカ超微粒子の含有量を０．１〜５質量％、前記水の含有量を３０〜９９．５質量％、前記シリカ超微粒子と前記フッ素樹脂粒子との質量比を７０：３０〜９５：５、且つ前記シリカ微粒子の含有量を前記シリカ超微粒子及び前記シリカ微粒子の合計１００質量部に対して０．１〜２０質量部にする工程とを含むことを特徴とするコーティング組成物の製造方法とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、コーティング組成物の製造方法、熱交換器及び空気調和機に関する。詳細には、本発明は、様々な物品の表面、特に空気調和機における部品（例えば、熱交換器）の表面をコーティングするのに用いられるコーティング組成物の製造方法に関する。

室内又は室外で使用される各種物品の表面には、粉塵、油煙及び煙草のヤニ等の様々な汚れが付着する。そのため、このような汚れを抑制し得るような方法が各種検討されている。例えば、各種物品の表面に帯電防止剤をコーティングすることで、粉塵等のような親水性の汚れの静電的な付着を抑制し得ることが知られている。また、各種物品の表面に撥油性のフッ素樹脂をコーティングすることで、油煙等のような親油性の汚れを除去し易くし得ることが知られている。
しかしながら、上記のような様々な汚れの付着を抑制する方法では、コーティング膜の剥離や劣化によって長期間の防汚性能が維持できないという問題があった。

そこで、親水性部分と疎水性部分とが微小領域で相互に独立して露出する膜を形成させることで、長期間にわたって防汚性能を維持する方法が試みられている。例えば、所定のパターンフィルターを用いた気相法により、水と接する部分に親水性部分と疎水性部分とを有する膜を形成させる方法がある（例えば、特許文献１参照）。また、官能基を有する重合体と、親水性微粒子と、金属アルコキシドと、溶媒とを含むコーティング組成物を物品表面に塗布することにより、親水性部分と疎水性部分とからなるミクロ相分離構造を有する樹脂塗膜を形成させる方法がある（例えば、特許文献２参照）。

一方、建物や自動車等に使用される空気調和機の熱交換器では、冷房時に発生する凝縮水が水滴となり、この水滴は、冷媒が通る流路（パイプ）に取り付けられたフィンの間にブリッジを形成して空気の通風路を狭め、熱交換器の熱交換効率を低下させる。さらに、この水滴は、空気調和機から水滴が飛び出す露飛びという現象も生じさせる。そこで、ベーマイト処理や、水ガラス、親水性ポリマー、又は親水性ポリマーと無機化合物とを含む組成物をフィンの表面に塗布する親水化処理により、水滴によるブリッジの形成を防止することが行われている。

また、空気調和機の熱交換器では、粉塵、油煙及び煙草のヤニ等の様々な汚れが付着した場合、見た目が悪くなるだけでなく、かかる汚れを起因としてカビや細菌の繁殖等の衛生上の問題や熱交換器の性能低下が生じる。特に、かかる汚れは、親水化処理したフィン表面の親水性を低下させ、フィン表面に水滴を生じさせる要因ともなり、熱交換器の熱交換効率の低下や露飛びをもたらす。
従って、熱交換器の衛生上の問題や性能低下を防止するためには、熱交換器を親水化するだけでは十分でなく、様々な汚れの付着も抑制しなければならない。

空気調和機の熱交換器の汚れを抑制し得るような方法としては、光触媒性酸化物を含む無機酸化物と、疎水性樹脂とを含むコーティング組成物をフィンの表面に塗布することで、無機酸化物及び疎水性樹脂が最表面に微視的に分散し且つ露出した膜を形成する方法がある（例えば、特許文献３参照）。また、光触媒性酸化物粒子と、シリコーンと、撥水性フッ素樹脂とを含有するコーティング組成物をフィンの表面に塗布することで、シリコーン及び撥水性フッ素樹脂が最表面に微視的に分散し且つ露出した膜を形成する方法もある（例えば、特許文献４参照）。

特開平９−５６６２５号公報 特開２００３−１６０６８１号公報 特開２００１−８８２４７号公報 特開平１０−１３２４８３号公報

特許文献１の方法では、対象物品が水に接する部分に限定されているため、室内又は室外の広範な物品に適用することが困難であると共に、気相法を用いて親水性部分と疎水性部分とを形成させる必要があるため、手間と時間を要するという問題がある。また、特許文献２の方法では、コーティング組成物により得られる膜が樹脂被膜であるため、耐久性が十分でないと共に、下地である物品表面の色調や風合い等が損なわれることがある。そのため、特許文献２の方法では、使用可能な部分に制約があるという問題がある。さらに、特許文献３及び４の方法では、無機酸化物やシリコーンの光触媒性酸化物による親水化が前提となっているため、光照射が十分でない場合には良好な防汚性能が得られないという問題がある。

また、空気調和機の熱交換器をコーティング対象物品とする場合、特許文献３及び４方法では、フィンの間に溜まる水滴を付着し難くすることができるものの、フィンに形成されるコーティング膜が親水性部分よりも疎水性部分の割合が多い膜（膜全体としては疎水性の膜）であるため、フィンの間に溜まる前の微小な状態で除去された水滴が霧状の水となって空気調和機から噴出したり、場合によっては露飛びが生じたりする等の問題がある。そのため、特に、室内用の空気調和機に使用する熱交換器には特許文献３及び４の方法を適用することができない。また、特許文献１の方法は、手間と時間を要するため、空気調和機の熱交換器に適用するのに実用的でない。さらに、特許文献２の方法では、形成されるコーティング膜が親水性部分よりも疎水性部分の割合が多い膜であるため、特許文献３及び４の方法と同様の問題がある。

従って、本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、様々な物品表面の色調や風合いを損なうことなく容易にコーティングすることができると共に、防汚性能及び耐久性に優れたコーティング膜を与えるコーティング組成物の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、防汚性能に優れ且つ露飛びが生じない熱交換器及び空気調和機を提供することを目的とする。

本発明のコーティング組成物の製造方法は、水中に１５ｎｍ以下の平均粒径を有するシリカ超微粒子を添加及び混合することによってシリカ超微粒子分散液を調製する工程と、水中に５０〜５００ｎｍの平均粒径を有するフッ素樹脂粒子を添加及び混合することによってフッ素樹脂粒子分散液を調製する工程と、水中に２０〜２００ｎｍの平均粒径を有するシリカ微粒子を添加及び混合することによってシリカ微粒子分散液を調製する工程と、前記シリカ超微粒子分散液と前記フッ素樹脂粒子分散液とを混合した後、前記シリカ微粒子分散液をさらに添加し、この混合物において、前記シリカ超微粒子の含有量を０．１〜５質量％、前記水の含有量を３０〜９９．５質量％、前記シリカ超微粒子と前記フッ素樹脂粒子との質量比を７０：３０〜９５：５、且つ前記シリカ微粒子の含有量を前記シリカ超微粒子及び前記シリカ微粒子の合計１００質量部に対して０．１〜２０質量部にする工程とを含むことを特徴とする。

また、本発明の熱交換器は、冷媒が通るパイプと、前記パイプに取り付けられた多数枚のフィンとを具備する熱交換器であって、１５ｎｍ以下の平均粒径を有するシリカ超微粒子及び２０〜２００ｎｍの平均粒径を有するシリカ微粒子からなるシリカ膜に５０〜５００ｎｍの平均粒径を有するフッ素樹脂粒子が点在し、前記シリカ超微粒子と前記フッ素樹脂粒子との質量比が７０：３０〜９５：５であり、且つ前記シリカ超微粒子及び前記シリカ微粒子の合計１００質量部に対して前記シリカ微粒子が０．１〜２０質量部であるコーティング膜が、前記パイプ及び前記フィンの少なくともいずれかの表面に形成されていることを特徴とする。
さらに、本発明の空気調和機は、ファンと、熱交換器と、ベーンと、フラップとを具備する空気調和機であって、１５ｎｍ以下の平均粒径を有するシリカ超微粒子及び２０〜２００ｎｍの平均粒径を有するシリカ微粒子からなるシリカ膜に５０〜５００ｎｍの平均粒径を有するフッ素樹脂粒子が点在し、前記シリカ超微粒子と前記フッ素樹脂粒子との質量比が７０：３０〜９５：５であり、且つ前記シリカ超微粒子及び前記シリカ微粒子の合計１００質量部に対して前記シリカ微粒子が０．１〜２０質量部であるコーティング膜が、前記ファン、前記熱交換器、前記ベーン及び前記フラップの少なくともいずれかの表面に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、様々な物品表面の色調や風合いを損なうことなく容易にコーティングすることができると共に、防汚性能及び耐久性に優れたコーティング膜を与えるコーティング組成物の製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、防汚性能に優れ且つ露飛びが生じない熱交換器及び空気調和機を提供することができる。

シリカ超微粒子とフッ素樹脂粒子との質量比が８０：２０であるコーティング組成物から形成されるコーティング膜の上面模式図である。 シリカ超微粒子とフッ素樹脂粒子との質量比が５０：５０であるコーティング組成物から形成されるコーティング膜の上面模式図である。 実施の形態２における熱交換器の斜視図である。 実施の形態３における空気調和機の断面図である。 シリカ超微粒子とフッ素樹脂粒子との質量比、及び吸光度の変化量の間の関係を示すグラフである。 シリカ超微粒子とフッ素樹脂粒子との質量比、及び接触角の間の関係を示すグラフである。

実施の形態１．
本発明のコーティング組成物は、シリカ超微粒子とシリカ微粒子とフッ素樹脂粒子と水とを含む。
本発明のコーティング組成物から形成されるコーティング膜において、シリカ超微粒子は、微細な空隙を有する緻密なシリカ膜となる。このシリカ膜は、シリケート法やゾルゲル法等から形成されるシリカ膜等に比べて汚れの付着が少ない。
シリカ超微粒子の平均粒径は、光散乱法により測定した場合、１５ｎｍ以下、好ましくは４ｎｍ〜１２ｎｍである。この範囲の平均粒径を有するシリカ超微粒子をコーティング組成物に含有させることで、乾燥させた際にシリカ超微粒子同士が凝集し易くなり、コーティング組成物の固化が容易になる。また、コーティング組成物中で平衡して溶存するシリカ成分が増えるため、特別なバインダーを配合しなくても比較的高強度のコーティング膜を得ることができる。さらに、シリカ超微粒子の光散乱が少なくなるため、得られるコーティング膜の透明性が向上し、物品表面の色調や風合いの変化を抑制することができる。シリカ超微粒子の平均粒径が１５ｎｍを超える場合、得られるコーティング膜が十分な強度を有さない。また、シリカ超微粒子の平均粒径が４ｎｍ未満の場合、コーティング組成物の安定性が低下したり、得られるコーティング膜の強度や防汚特性が低下することがある。

コーティング組成物におけるシリカ超微粒子の含有量は、０．１〜５質量％であり、好ましくは０．３〜２．５質量％である。この範囲の含有量であれば、物品表面の色調や風合いを損なうことなく均一で薄いコーティング膜を形成することができる。シリカ超微粒子の含有量が０．１質量％未満であると、得られるコーティング膜が薄くなりすぎ、所望の防汚特性が得難くなる。一方、シリカ超微粒子の含有量が５質量％を超えると、コーティング膜が不均一な白濁膜となってクラックが入り剥離しやすくなる。

フッ素樹脂粒子としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＥＴＦＥ（エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体）、ＥＣＴＦＥ（エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、これらの共重合体及び混合物、並びにこれらのフッ素樹脂に他の樹脂を混合したものが挙げられる。これらの中でも、安定性に優れ、且つ疎水性が大きなＰＴＦＥ及びＦＥＰが好ましい。

フッ素樹脂粒子の平均粒径は、光散乱法により測定した場合、５０〜５００ｎｍ、好ましくは１００〜２５０ｎｍである。この範囲の平均粒径を有するフッ素樹脂粒子をコーティング組成物に含有させることで、フッ素樹脂粒子がコーティング膜中に適度に分散すると共にコーティング膜の表面に露出し易くなって、良好な防汚性能を得ることができる。フッ素樹脂粒子の平均粒径が５０ｎｍ未満であると、コーティング組成物の安定性が得られなかったり、フッ素樹脂粒子がコーティング膜の表面に露出し難くなって所望の防汚性能が得られないことがある。一方、フッ素樹脂粒子の平均粒径が５００ｎｍを超えると、得られるコーティング膜において疎水性部分の領域が大きくなったり、コーティング膜の凹凸が大きくなりすぎるため、所望の防汚性能が得られないことがある。

コーティング組成物におけるシリカ超微粒子とフッ素樹脂粒子との質量比は、７０：３０〜９５：５であり、好ましくは７５：２５〜９０：１０である。この範囲の質量比であれば、シリカ超微粒子に起因する親水性部分と、フッ素樹脂粒子に起因する疎水性部分とがバランスよく混在したコーティング膜が常温での乾燥により得られ、良好な防汚性能を有するコーティング膜となる。ここで、一例として、シリカ超微粒子とフッ素樹脂粒子との質量比が８０：２０であるコーティング組成物から形成されるコーティング膜の上面模式図を図１に示す。このコーティング膜では、シリカ超微粒子からなるシリカ膜１（親水性部分）中にフッ素樹脂粒子２（疎水性部分）が点在している。このコーティング膜の表面では親水性部分の面積が疎水性部分の面積に比べて十分に大きいため、膜全体としてみると親水性である。そして、このコーティング膜の表面の親水性部分が、防汚性能を向上させる上で重要な働きをする。すなわち、コーティング膜の表面では、親水性部分が疎水性部分により分断されることなく連続しているため、コーティング膜の表面に水滴等が付着した場合にはコーティング膜全体に水が拡がり易いという特性を有する。そして、この水は、コーティング膜の表面に付着した親水性及び疎水性の汚れを浮き上がらせて除去したり、固着し難くする効果を与える。特に、結露時、降雨時及び洗浄時等において、付着した汚れがコーティング膜の表面から除去され易い。また、このコーティング膜は、連続したシリカ膜から主に構成されるため、汚れの吸着の原因となる膜表面の帯電を抑制することもできる。さらに、このコーティング膜は、シリカ膜及びフッ素樹脂粒子がいずれも撥油性であるため、油滴が付着し難い。

一方、シリカ超微粒子の比率が上記範囲よりも高い場合、得られるコーティング膜は、油煙やカーボン等の疎水性の汚れの付着は良好に防止し得るものの、砂塵や埃等の親水性の汚れが付着し易くなる。また、シリカ超微粒子の比率が上記範囲よりも低い場合、得られるコーティング膜は、砂塵や埃等の親水性の汚れの付着は良好に防止し得るものの、油煙やカーボン等の疎水性の汚れが付着し易くなる。ここで、一例として、シリカ超微粒子とフッ素樹脂粒子との質量比が５０：５０であるコーティング組成物から形成されるコーティング膜の上面模式図を図２に示す。このコーティング膜では、シリカ超微粒子に対するフッ素樹脂粒子の比率が多いため、疎水性部分が多くなり、シリカ超微粒子からなるシリカ膜１中で、フッ素樹脂粒子２が凝集したり、フッ素樹脂粒子２同士が近接する。そのため、このコーティング膜に水滴が付着した場合には、シリカ膜１全体への水の広がりがフッ素樹脂粒子２により阻害される。よって、このコーティング膜では、上記のような良好な防汚性能は得られない。

砂塵や埃等の親水性の汚れは、一般的に、親水基同士の静電的な結合、水等による液架橋、又は分子間力によって付着する。砂塵は数μｍ〜数十μｍの粒径を有する微小な粒子であり、また、埃は砂塵よりもはるかに大きな粒子である。親水基同士の静電的な結合による親水性の汚れの付着を防止するためには、親水性の汚れが付着し得る大きさの親水性部分がないコーティング膜を形成する必要がある。
本発明のコーティング組成物では、シリカ超微粒子とフッ素樹脂粒子との質量比を上記範囲とすることにより、図１に示すように、親水性部分（シリカ超微粒子からなるシリカ膜１）に疎水性部分（フッ素樹脂粒子２）が適度に分散し、親水性の汚れが安定して付着し得る大きさの親水性部分がほとんどないコーティング膜が形成されるため、親水基同士の静電的な結合による親水性の汚れの付着を防止することができる。そして、このコーティング膜では、親水性の汚れが親水性部分に付着した場合であっても、親水性部分に近接する疎水性部分の表面又は疎水性部分の突起による物理的阻害により、親水性の汚れが親水性部分と十分に付着できないため、親水性の汚れが固着し難い。また、コーティング膜中の親水性部分は、シリカ超微粒子からなる多孔性のシリカ膜１であるため、水等による液架橋が生じても、乾燥工程においてシリカ超微粒子間の水がシリカ膜表面から迅速に除去され易い。なお、本発明のコーティング組成物は、バインダーや有機高分子等を構成成分としていないので、液架橋が解消された後に、バインダーや有機高分子等がコーティング膜表面に析出等してコーティング膜表面の状態を変化させることもない。さらに、シリカ超微粒子からなるシリカ膜１は、ごく微小な空隙を有し且つ密度が小さい膜であるため、分子間力による親水性の汚れの付着も小さい。

一方、油煙やカーボン等の疎水性の汚れは、一般的に、分子間力や、水が存在する場合の疎水結合によって付着する。これら疎水性の汚れは、一般に１μｍ以下、多くは０．３μｍ以下の粒径を有する微小な粒子である。コーティング膜の表面が疎水性であれば、疎水性の汚れは付着し易く、また、結露水等で表面が覆われるような状態で疎水性表面と疎水性の汚れとが接している場合には、水の凝集力により疎水性表面と疎水性の汚れとの間の疎水結合力が働き、疎水性の汚れが疎水性表面に固着することもある。
本発明のコーティング組成物では、シリカ超微粒子とフッ素樹脂粒子との質量比を上記範囲とすることにより、図１に示すように、親水性部分（シリカ超微粒子からなるシリカ膜１）に疎水性部分（フッ素樹脂粒子２）が適度に分散したコーティング膜を与えるため、コーティング膜表面の親水性基や、その表面に吸着した水の存在により、疎水性の汚れの付着を防止することができる。

本発明のコーティング組成物に含まれる水としては、特に制限されることはないが、シリカ超微粒子の分散安定性の観点から、カルシウムイオンやマグネシウムイオン等の２価以上のイオン性不純物が少ない方が好ましい。具体的には、かかるイオン性不純物の濃度が２００ｐｐｍ以下であることが好ましく、５０ｐｐｍであることがより好ましい。かかるイオン性不純物の濃度が２００ｐｐｍを超えると、シリカ超微粒子が凝集して沈殿したり、得られるコーティング膜の強度や透明性が低下したりすることがある。また、水の含有量も特に制限されることはなく、コーティング方法等にあわせて適宜調整すればよいが、一般に３０〜９９．５質量％である。なお、コーティング組成物には、コーティング組成物としての安定性、塗布性及び乾燥性を調整するために有機溶剤等を混合してもよい。

本発明のコーティング組成物は、上記成分に加えて、２０〜２００ｎｍの平均粒径を有するシリカ微粒子をさらに含む。この範囲の平均粒径を有するシリカ微粒子をコーティング組成物に配合することにより、得られるコーティング膜の表面に微小凹凸を形成することができる。この微小凹凸は、微小の空隙がコーティング膜に生じること、シリカ微粒子の存在によって凸部がコーティング膜に形成されることに起因しており、親水性表面の微小凹凸が大きくなると親水性が大きくなる。その結果、コーティング膜の表面における親水性の向上に伴い、疎水性の汚れをより一層付着し難くすると共に、親水性表面の微小凹凸の増大に伴い、親水性の汚れの密着性も低下させることができる。シリカ微粒子の粒径が２０ｎｍ未満であると、コーティング膜の表面に所望の大きさの凹凸が形成されず、シリカ微粒子を配合したことによる効果が得られないことがある。一方、シリカ微粒子の粒径が２００ｎｍを超えると、得られるコーティング膜の表面の凹凸が大きくなりすぎてしまい、微小な汚れが表面凹凸に捕捉されやすく、防汚性能が低下してしまうことがある。

本発明のコーティング組成物におけるシリカ微粒子の含有量は、シリカ超微粒子及びシリカ微粒子の合計１００質量部に対して０．１〜２０質量部である。この範囲の含有量のシリカ微粒子を含有させることにより、得られるコーティング膜の表面に所望の微小凹凸を形成させて親水性を向上させることができる。シリカ微粒子の含有量が０．１質量部未満であると、シリカ微粒子を含有させることによる親水性の向上効果が得られないことがある。一方、シリカ微粒子の含有量が２０質量部を超えると、コーティング膜の強度が低下してしまうことがある。

本発明のコーティング組成物は、コーティング組成物の濡れ性やコーティング膜の密着性を向上させる観点から、界面活性剤や有機溶剤等をさらに含むことができる。また、本発明のコーティング組成物は、カップリング剤やシラン化合物をさらに含むこともでき、これらを添加した場合には、上記の効果の他に、コーティング膜の透明性向上効果や膜強度向上効果、さらにはコーティング膜の親水性の調整効果を得ることができる。
界面活性剤としては、特に限定されることはないが、各種のアニオン系又はノニオン系の界面活性剤が挙げられる。かかる界面活性剤の中でも、ポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレンブロックポリマーやポリカルボン酸型アニオン系界面活性剤等の起泡性の低い界面活性剤が、使用し易いため好ましい。
有機溶剤としては、特に限定されることはないが、各種のアルコール系、グリコール系、エステル系、エーテル系等のものが挙げられる。

カップリング剤としては、特に限定されることはないが、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ系、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のエポキシ系、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン等のメタクリロキシ系やメルカプト系、スルフィド系、ビニル系、ウレイド系等が挙げられる。
シラン化合物としては、特に限定されることはないが、トリフルオロプロピルトリメトキシランやメチルトリクロロシラン等のハロゲン含有物、ジメチルジメトキシシランやメチルトリメトキシシラン等のアルキル基含有物、１，１，１，３，３，３−ヘキサメチルジシラザン等のシラザン化合物、メチルメトキシシロキサン等のオリゴマー等が挙げられる。
これらの成分の含有量は、本発明のコーティング組成物の特性を損なわない範囲であれば特に限定されることはなく、選択した成分にあわせて適宜調整すればよい。

本発明のコーティング組成物では、シリカ超微粒子やフッ素樹脂粒子を凝集又は沈殿させたり、得られるコーティング膜の防汚性能に悪影響を与えない場合に限り、不純物が含まれていてもよい。
ただし、コーティング膜が水に曝される環境下で使用される場合には、不純物としてのアルカリ金属（例えば、ナトリウム、カリウム等）が少ない方が好ましい。本発明のコーティング組成物にアルカリ金属が多く含まれている場合、コーティング膜から水中に溶け出すシリカ成分の量が多くなり、コーティング膜における親水性部分と疎水性部分とのバランスが変化して防汚性能が低下してしまうことがある。また、本発明のコーティング組成物にアルカリ金属が多く含まれている場合、有機物蒸気がコーティング膜に吸着され易い傾向にあるため、吸着された悪臭が温度変化等により開放されて消費者に不快感を与えたり、吸着された有機酸等が、コーティングした物品に腐食や変色を生じさせることがある。このような問題は、コーティング組成物の組成を調節したり、コーティング膜を予め水に曝しておく等の処置により防止することができる。しかし、かかる処置は手間がかかるため、不純物としてのアルカリ金属を予め少なくしておくことが好ましい。不純物としてのアルカリ金属の量を低減させる方法としては、特に限定されることはなく、例えば、イオン交換樹脂等を用いればよい。
本発明のコーティング組成物では、シリカ成分１００質量部に対して、不純物として含まれるアルカリ金属が０．５質量部以下であることが好ましく、０．１質量部以下であることがより好ましい。ここで、シリカ成分とは、コーティング組成物がシリカ微粒子を含まない場合にはシリカ超微粒子のみを意味し、コーティング組成物がシリカ微粒子を含む場合にはシリカ超微粒子及びシリカ微粒子を意味する。

本発明のコーティング組成物の製造方法は、特に制限されることはないが、例えば、シリカ超微粒子の分散液と、フッ素樹脂粒子の分散液とを混合することによって製造することができる。
ここで、シリカ超微粒子の分散液は、１５ｎｍ以下の平均粒径を有するシリカ超微粒子が水等の極性溶媒中に分散されたものであればよく、市販のコロイダルシリカを用いることもできる。かかる分散液では、シリカ超微粒子の体積比率が、２０％以下であることが好ましい。この体積比率が２０％を超えると、分散液の安定性が低下してしまうことがあるので好ましくない。
また、フッ素樹脂粒子の分散液は、フッ素樹脂粒子が水に分散されたものを用いることが好ましい。なお、かかる分散液では、フッ素樹脂粒子を均一に分散させるために界面活性剤が配合されているものを用いてもよい。
また、シリカ超微粒子の分散液と、フッ素樹脂粒子の分散液とを混合する際には、シリカ超微粒子が凝集するのを防止する観点から、両者の分散液のｐＨを同程度にすることが好ましい。

このようにして製造された本発明のコーティング組成物は、様々な物品表面をコーティングすることができる。かかるコーティング方法としては、特に制限されることはなく従来公知の方法を用いて行うことが可能である。
本発明のコーティング組成物を用いるのに好適なコーティング方法としては、コーティング組成物を物品表面に適用した後、余分なコーティング組成物を気流により除去することで物品表面にコーティング膜を形成する方法である。特に、余分なコーティング組成物を気流により除去することで、シリカ膜中にフッ素樹脂粒子が均一に分散した薄いコーティング膜を迅速に得ることができる。また、かかる方法により得られるコーティング膜は、０．０５〜１μｍ程度の厚さの透明性の高い薄膜であるため、物品表面の色調や色合いを損なうこともない。さらに、かかる方法によれば、特殊な工程や設備等も要求されないため、コーティングに要するコストの削減も可能となる。
余分なコーティング組成物を気流により除去しない場合には、余分なコーティング組成物が物品表面に滞留し、その部分に形成されるコーティング膜が厚くなることがある。そうすると、コーティング膜にクラックが入り、強度が低下したり、白濁したりすることがある。また、コーティング膜の乾燥に時間がかかることもある。さらに、乾燥に時間がかかる結果、フッ素樹脂粒子が空気界面に集中してコーティング膜表面の疎水性が高くなり、所望の防汚性能が得られないこともある。

ここで、コーティング組成物の物品表面への適用方法としては、特に制限されることはなく、例えば、浸漬、塗布等の公知の方法によって行うことができる。塗布方法としては、例えば、ブラシや各種コーターを用いて塗布するだけでなく、コーティング組成物を物品にかけ流して塗布することも可能である。
コーティング組成物を除去するための気流としては、特に限定されることはなく、例えば、空気を用いることができる。
コーティング組成物を除去するための気流の速度としては、物品の形状や大きさ等に依存するため特に限定されないが、一般に５ｍ／秒以上であり、好ましくは１０ｍ／秒以上である。また、微小の隙間や穴を有する物品をコーティング対象とする場合には、隙間や穴からコーティング組成物を除去するために、１５ｍ／秒以上であることが好ましい。
コーティング組成物を除去するための気流の温度の上限としては、１００℃以下が好ましく、８０℃以下がより好ましい。温度が１００℃を超えると、シリカ膜が変質したり、コーティング膜の疎水性が高くなりすぎる等の問題が生じることがある。また、コーティング組成物を除去するための気流の温度の下限は、１５℃以下が好ましい。温度が１５℃未満であると、乾燥時間が長くなり、コーティング膜の疎水性が高くなって所望の防汚性能が得られないことがある。
コーティング組成物を除去するための気流を吹き付ける時間としては、気流の温度、及び物品の形状や大きさ等に依存するため特に限定されないが、一般に２〜６０秒である。また、微小の隙間や穴を有する物品をコーティング対象とする場合には、隙間や穴からコーティング組成物を除去するために、５〜１５０秒であることが好ましい。

なお、コーティング対象物品が複雑な形状等を有する物品である場合には、気流によっても余分なコーティング組成物を完全に除去することができず、コーティング組成物の滞留部分で形成されたコーティング膜に上記したような強度低下や白濁等の問題が生じることがある。この場合でも、滞留したコーティング組成物の水分が蒸発して流動性がなくなるまで、気流を流し続けることにより、コーティング膜表面の疎水性が高くなる現象だけは抑制することができる。ここで使用する気流の条件は、コーティング組成物を除去するための気流の条件と同じであってよいが、気流の速度を遅くしてもよい。ただし、気流の速度は、０．５ｍ／秒以上であることが好ましい。

本発明のコーティング組成物は、上述のような気流を用いなくてもコーティングを行うことができる。
例えば、浸漬の場合は、コーティング組成物に物品を浸漬させた後、物品をゆっくり引上げることにより、コーティング組成物の流れ落ちによるコーティング膜のムラを防ぐことができる。また、浸漬又は塗布の場合は、コーティング組成物を浸漬又は塗布によって物品に適用した後、物品を回転させる等して、余分なコーティング組成物を振り切って除去することができる。
なお、より確実にコーティング膜のムラをなくしたり、コーティング膜の厚さを大きくする場合には、上記のコーティング方法を繰返し行ってもよい。

また、浸漬、又はブラシや各種コーターによる塗布等が困難な場合には、噴霧によるコーティングを行うことが好ましいことがある。この噴霧によるコーティング方法であれば、微小凹凸がコーティング膜に形成されるため、薄膜のコーティング膜による干渉色の発生を防止することができる。ただし、噴霧によるコーティングを行う場合には、形成されたコーティング膜の凹凸が大きくなり過ぎないように注意すべきである。凹凸が大きくなると、所望の防汚性能が得られなかったり、物品表面の一部が被覆されなかったりするおそれがあるからである。

ここで、本発明のコーティング組成物が適用される物品としては、特に限定されることはなく、粉塵、油煙及び煙草のヤニ等の様々な親水性及び疎水性の汚れが付着する、室内又は室外で使用される各種物品が挙げられる。
また、コーティングを施す物品によっては、本発明のコーティング組成物の濡れ性やコーティング膜の密着性を向上させる観点から、コロナ処理、ＵＶ処理等の前処理を物品表面に施すこともできる。
このような本発明のコーティング方法は、シリカ超微粒子が乾燥のみで固化するため、加熱などを必要とせず、フッ素樹脂粒子をコーティング膜表面に固着することが可能となる。

実施の形態２．
本発明の熱交換器は、上記コーティング組成物により形成されたコーティング膜を有する。すなわち、本発明の熱交換器は、１５ｎｍ以下の平均粒径を有するシリカ超微粒子と、フッ素樹脂粒子とを含むコーティング膜であって、前記シリカ超微粒子の含有量が０．１〜５質量％であり、且つ前記シリカ超微粒子と前記フッ素樹脂粒子との質量比が７０：３０〜９５：５であるコーティング膜を有する。
図３に、本実施の形態における熱交換器の斜視図を示す。図３において、熱交換器は、冷媒が通るパイプ３と、パイプ３に取り付けられた多数枚のフィン４とから構成されている。そして、パイプ３及び／又はフィン４の表面に、本発明のコーティング組成物によるコーティング膜が形成されている。このコーティング膜は、防汚性能及び耐久性に優れているため、汚れによる見た目の悪化や、汚れを起因とするカビや細菌の繁殖等の衛生上の問題や熱交換器の性能低下を防止することができる。さらに、このコーティング膜は、膜全体としてみれば親水性であるため、水滴によるフィン４の間のブリッジを防止し、露飛びや熱交換器の性能低下を防止することもできる。よって、本発明の熱交換器は、特に、室内用の空気調和機において使用することができる。

実施の形態３．
本発明の空気調和機は、上記コーティング組成物により形成されたコーティング膜を有する部品を具備する。すなわち、本発明の空気調和機は、１５ｎｍ以下の平均粒径を有するシリカ超微粒子と、フッ素樹脂粒子とを含むコーティング膜であって、前記シリカ超微粒子の含有量が０．１〜５質量％であり、且つ前記シリカ超微粒子と前記フッ素樹脂粒子との質量比が７０：３０〜９５：５であるコーティング膜を有する部品を具備する。
ここで、部品とは、特に限定されることはなく、汚れや水滴等が付着する部品が挙げられる。かかる部品としては、熱交換器、ファン、ベーン、フラップ等の風路に存在する部品等が挙げられる。これらの中でも、上述の理由から、熱交換器が好ましい。

図４に本実施の形態における空気調和機の断面図を示す。図４において、空気調和機は、ファン５と、熱交換器６と、ベーン７と、フラップ８とを具備する。そして、ファン５、熱交換器６、ベーン７、フラップ８の少なくとも一つの表面に、本発明のコーティング組成物によるコーティング膜が形成されている。このコーティング膜は、防汚性能及び耐久性に優れているため、汚れによる見た目の悪化や、汚れを起因とするカビや細菌の繁殖等の衛生上の問題や熱交換器の性能低下を防止することができる。さらに、このコーティング膜は、膜全体としては親水性であるため、水滴が付着した場合であっても露飛びを防ぐことができる。

以下、実施例により本発明の詳細を説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。なお、実施例１〜４及び９〜１３は、本発明の参考例である。
［実施例１〜４］
純水及び平均粒径６ｎｍのシリカ超微粒子を含むコロイダルシリカと、平均粒径２５０ｎｍのＰＴＦＥ粒子を含むＰＴＦＥディスパージョンとを撹拌混合した後、非イオン系界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエステル）をさらに加えて撹拌混合することにより、表１の組成を有するコーティング組成物を調製した。なお、コーティング組成物中の非イオン系界面活性剤の含有量は、０．１質量％であった。

［実施例５〜８］
実施例１〜４で得られたコーティング組成物に、平均粒径７０ｎｍのシリカ微粒子を含むコロイダルシリカをさらに加えて撹拌混合することにより表１の組成を有するコーティング組成物を調製した。

［比較例１及び２］
比較例１及び２では、平均粒径６ｎｍのシリカ超微粒子を含むコロイダルシリカ及び平均粒径１５０ｎｍのＰＴＦＥ粒子を含むＰＴＦＥディスパージョンをそれぞれ単独で用いて、表１の組成を有するコーティング組成物を調製した。

［比較例３］
実施例１と同様の方法によって、表１の組成を有するコーティング組成物を調製した。

実施例１〜８及び比較例１〜３のコーティング組成物を所定の方法にてステンレス基材上に適用した後、３０℃のエアブローを３５ｍ／秒で２０秒間吹きかけることで余分なコーティング組成物を除去し、ステンレス基材上にコーティング膜を形成させた。得られたコーティング膜について、性状、接触角及び防汚性能（砂塵付着性、粉塵付着性及び着色性）を評価した。その結果を表２に示す。
また、実施例１〜４のコーティング組成物では、基材としてポリスチレン基材を用いて上記同様に形成したコーティング膜についても評価した。なお、基材として用いたポリスチレンは、コーティング前に低圧水銀灯によるＵＶ処理を行った。その結果を表３に示す。

ここで、コーティング膜の性状は、目視観察により評価した。
接触角としては、水の静的接触角を測定し、接触角計（協和界面化学株式会社製ＤＭ１００）を用いて測定した。
砂塵付着性は、親水性の汚れの付着性を評価するものであり、関東ローム粉塵をエアーでコーティング膜表面に一定量吹きつけることにより、関東ローム粉塵の付着による着色を目視観察にて五段階評価した。この評価において、関東ローム粉塵の付着がほとんどないものを１とし、関東ローム粉塵の付着が多いものを５と表記する。
粉塵付着性は、疎水性の汚れの付着性を評価するものであり、カーボンブラックをエアーでコーティング膜表面に一定量吹きつけることによりカーボンブラックの付着による着色を目視観察にて五段階評価した。この評価において、カーボンブラックの付着がほとんどないものを１とし、カーボンブラックの付着が多いものを５と表記する。
着色性は、コーティング膜を有する基材をタバコの煙中に２時間放置することにより、着色の度合を目視観察にて五段階評価した。この評価において、着色がほとんどないものを１とし、着色が著しいものを５と表記する。
なお、上記の評価方法は、特に測定方法を記載しない限り、以下の実施例でも同様である。

表２に示されているように、実施例１〜８及び比較例１のコーティング組成物では、均一で薄いコーティング膜をステンレス基材上に形成することができた。また、表３に示されているように、実施例１〜４のコーティング組成物では、均一で薄いコーティング膜をポリスチレン基材上に形成することができた。
これに対して、比較例２のコーティング組成物（シリカ超微粒子を含有しないコーティング組成物）では、コーティング膜をステンレス基材上に形成することができなかった。また、比較例３のコーティング組成物（シリカ超微粒子の含有量が多すぎるコーティング組成物）では、不均一なコーティング膜がステンレス基材上に形成され、かかるコーティング膜はクラックが入って剥離しやすかった。

また、実施例１〜８のコーティング組成物から得られたコーティング膜は、比較例１のコーティング組成物から得られたコーティング膜に比べて、砂塵付着性、粉塵付着性及び着色性の評価値が低く、防汚性能が良好であった。さらに、実施例５〜８の組成物（シリカ微粒子を含有したコーティング組成物）から得られたコーティング膜は、実施例１〜４（シリカ微粒子を含有しないコーティング組成物）から得られたコーティング膜に比べて、より優れた防汚性能を有していた。
また、実施例１〜８のコーティング組成物から得られたコーティング膜の接触角の評価結果に示されているように、シリカ超微粒子とフッ素樹脂粒子との含有量（質量比率）を調整することにより、コーティング膜のマクロ的な特性（親水性又は疎水性）を調整することができることもわかった。

［実施例９及び１０］
実施例９及び１０では、フッ素樹脂粒子の種類を変えたこと以外は、実施例１と同様にして同じ組成のコーティング組成物を調製した。フッ素樹脂粒子としては、平均粒径２００ｎｍのＥＥＰ粒子を実施例９で用い、平均粒径２５０ｎｍのＰＶＤＦ粒子を実施例１０で用いた。
次に、かかるコーティング組成物を用い、実施例１と同様にしてステンレス基材にコーティング膜を形成し、そのコーティング膜について、性状、接触角及び防汚性能（砂塵付着性、粉塵付着性及び着色性）を評価した。その結果を表４に示す。なお、表４では、比較のために、実施例１の評価結果もあわせて記載する。

表４に示されているように、実施例９及び１０のコーティング組成物では、均一で薄いコーティング膜をステンレス基材上に形成することができた。また、実施例９及び１０のコーティング組成物から得られたコーティング膜は、砂塵付着性、粉塵付着性及び着色性の評価値が低く、防汚性能が良好であった。

［実施例１１］
実施例１１では、シリカ超微粒子とフッ素樹脂粒子との質量比を変化させて調製したコーティング組成物から得られたコーティング膜において、親水性及び疎水性の汚れ、並びに水の接触角を評価した。
コーティング組成物は、シリカ超微粒子とフッ素樹脂粒子との質量比を変えたこと以外は実施例１と同様にして調製した。次に、かかるコーティング組成物を用い、実施例１と同様にしてポリエチレンテレフタレートフィルム上にコーティング膜を形成し、そのコーティング膜について、親水性及び疎水性の汚れ、並びに水の接触角を評価した。
ここで、親水性の汚れは、関東ローム粉塵をエアーでコーティング膜表面に一定量吹きつけた後に吸光度を測定し、吹きつけ前後の吸光度の変化量によって評価した。同様に、疎水性の汚れは、カーボンブラックをエアーでコーティング膜表面に一定量吹きつけた後に吸光度を測定し、吹きつけ前後の吸光度の変化量によって評価した。その結果を図５に示す。なお、吸光度は４００ｎｍの波長で測定した。この評価において、吸光度の変化量が小さいほど、親水性又は疎水性の汚れの付着が少ないことを意味する。なお、図５では、比較として、コーティング膜を形成していないポリエチレンテレフタレートの場合の親水性及び親油性の汚れを評価結果もあわせて図示した（図５では、未処理と表記する）。
また、水の接触角は、静的接触角及び動的接触角の両方を接触角計により測定した。その結果を図６に示す。この評価において、静的接触角及び動的接触角の値が小さいほど、コーティング膜表面の親水性が高いことを意味する。特に、動的接触角の値が小さいほど、コーティング膜表面で水が濡れ拡がり易いといえる。なお、図６では、比較として、フィン材に用いられている現行のコーティング膜（ポリビニルアルコールを含む親水性樹脂からなるコーティング膜）の静的接触角及び動的接触角の評価結果もあわせて図示した（図６では、現行膜と表記する）。

図５に示されているように、シリカ超微粒子とフッ素樹脂粒子との質量比が７０：３０〜９５：５であるコーティング組成物から得られたコーティング膜は、親水性の汚れ及び疎水性の汚れの両方の付着が少なかった。これに対して、シリカ超微粒子の質量比が上記範囲よりも小さいコーティング組成物から得られたコーティング膜は、疎水性の汚れの付着が多かった。また、シリカ超微粒子の質量比が上記範囲よりも大きいコーティング組成物から得られたコーティング膜は、親水性の汚れの付着が多かった。
また、図６に示されているように、シリカ超微粒子とフッ素樹脂粒子との質量比が７０：３５〜９７：３であるコーティング組成物から得られたコーティング膜は、静的接触角及び動的接触角の両方の値が小さく、コーティング膜表面の親水性が高かった。特に、かかるコーティング膜は、現行のフィン材に用いられているコーティング膜よりも動的接触角の値が小さいため、水が濡れ拡がり易く、熱交換器のフィンに形成した場合に露飛びの発生を効果的に防止し得ると考えられる。これに対して、シリカ超微粒子の質量比が上記範囲よりも小さいコーティング組成物から得られたコーティング膜は、静的接触角及び動的接触角の値が高く、親水性が低かった。

［実施例１２及び１３］
実施例１２及び１３では、不純物としてのＮａイオンを低減させたコーティング組成物を調製した。
平均粒径６ｎｍのシリカ超微粒子を含むコロイダルシリカを強酸性陽イオン交換樹脂（三菱化学株式会社製、ダイヤイオンＵＢＫ０８）と撹拌混合することにより、コロイダルシリカに含まれるＮａイオンを低減させた。かかるＮａイオンの低減の度合は、強酸性陽イオン交換樹脂の量を変えることにより調整した。
処理前のコロイダルシリカ（実施例１で用いたコロイダルシリカ）におけるＮａイオンは、シリカ１００質量部に対して１．５質量部であったのに対し、処理後のコロイダルシリカにおけるＮａイオンは、シリカ１００質量部に対して０．５質量部、０．１質量部であった。ここで、Ｎａイオンの含有量は、原子吸光分析にて測定した。
実施例１２ではシリカ１００質量部に対して０．５質量部のＮａイオンを含むコロイダルシリカを用い、また、実施例１３ではシリカ１００質量部に対して０．１質量部のＮａイオンを含むコロイダルシリカを用い、実施例１と同様にして同じ組成のコーティング組成物を調製した。
次に、かかるコーティング組成物を用い、実施例１と同様にしてステンレス基材にコーティング膜を形成した。このコーティング膜を流水中に浸漬して所定の時間放置した後、取り出して乾燥させ、水の接触角を測定した。その結果を表５に示す。なお、比較のために、実施例１のコーティング膜についても同様に評価し、その結果を表５にあわせて記載する。

表５に示されているように、実施例１のコーティング膜では、長時間の水との接触により水の接触角が大きくなり、親水性が低下した。これに対して、実施例１２及び１３のコーティング膜では、実施例１に比べて水の接触角の増大が少なく、親水性の低下が少なかった。よって、Ｎａイオンの含有量が少ないコーティング組成物から得られたコーティング膜ほど親水性の低下が少ないことがわかった。

以上説明したように、本発明のコーティング組成物は、様々な物品表面の色調や風合いを損なうことなく容易にコーティングすることができると共に、防汚性能及び耐久性に優れたコーティング膜を与えることができる。

Claims (7)

1. 水中に１５ｎｍ以下の平均粒径を有するシリカ超微粒子を添加及び混合することによってシリカ超微粒子分散液を調製する工程と、
   水中に５０〜５００ｎｍの平均粒径を有するフッ素樹脂粒子を添加及び混合することによってフッ素樹脂粒子分散液を調製する工程と、
   水中に２０〜２００ｎｍの平均粒径を有するシリカ微粒子を添加及び混合することによってシリカ微粒子分散液を調製する工程と、
   前記シリカ超微粒子分散液と前記フッ素樹脂粒子分散液とを混合した後、前記シリカ微粒子分散液をさらに添加し、この混合物において、前記シリカ超微粒子の含有量を０．１〜５質量％、前記水の含有量を３０〜９９．５質量％、前記シリカ超微粒子と前記フッ素樹脂粒子との質量比を７０：３０〜９５：５、且つ前記シリカ微粒子の含有量を前記シリカ超微粒子及び前記シリカ微粒子の合計１００質量部に対して０．１〜２０質量部にする工程と
   を含むことを特徴とするコーティング組成物の製造方法。
2. 前記シリカ超微粒子分散液のｐＨと前記フッ素樹脂粒子分散液のｐＨとが同程度であることを特徴とする請求項１に記載のコーティング組成物の製造方法。
3. 前記シリカ超微粒子分散液及び前記フッ素樹脂粒子分散液と共に、アニオン系又はノニオン系の界面活性剤を混合することを特徴とする請求項１又は２に記載のコーティング組成物の製造方法。
4. 冷媒が通るパイプと、前記パイプに取り付けられた多数枚のフィンとを具備する熱交換器であって、
   １５ｎｍ以下の平均粒径を有するシリカ超微粒子及び２０〜２００ｎｍの平均粒径を有するシリカ微粒子からなるシリカ膜に５０〜５００ｎｍの平均粒径を有するフッ素樹脂粒子が点在し、前記シリカ超微粒子と前記フッ素樹脂粒子との質量比が７０：３０〜９５：５であり、且つ前記シリカ超微粒子及び前記シリカ微粒子の合計１００質量部に対して前記シリカ微粒子が０．１〜２０質量部であるコーティング膜が、前記パイプ及び前記フィンの少なくともいずれかの表面に形成されていることを特徴とする熱交換器。
5. 前記コーティング膜が、０．０５〜１μｍの厚さを有することを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
6. ファンと、熱交換器と、ベーンと、フラップとを具備する空気調和機であって、
   １５ｎｍ以下の平均粒径を有するシリカ超微粒子及び２０〜２００ｎｍの平均粒径を有するシリカ微粒子からなるシリカ膜に５０〜５００ｎｍの平均粒径を有するフッ素樹脂粒子が点在し、前記シリカ超微粒子と前記フッ素樹脂粒子との質量比が７０：３０〜９５：５であり、且つ前記シリカ超微粒子及び前記シリカ微粒子の合計１００質量部に対して前記シリカ微粒子が０．１〜２０質量部であるコーティング膜が、前記ファン、前記熱交換器、前記ベーン及び前記フラップの少なくともいずれかの表面に形成されていることを特徴とする空気調和機。
7. 前記コーティング膜が、０．０５〜１μｍの厚さを有することを特徴とする請求項６に記載の空気調和機。

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