JP2013210144A - アルミニウムフィン材 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘキサデカノール等が浮遊する環境下であっても熱交換器からの水飛び現象の発生がない、かつ、熱交換器を長時間使用した際にも、通風抵抗が増大しないアルミニウムフィン材を提供する。
【解決手段】アルミニウム板１と、アルミニム板１の表面に形成された塗膜とを備え、塗膜が、最表面に親水性皮膜２を有する１または複数の皮膜からなるフィン材１０Ａであって、親水性皮膜２は、水酸基、カルボキシル基およびスルホン酸基の少なくとも１種を有する親水性樹脂と、シリコーン系化合物とを含み、親水性皮膜２の付着量は１０〜１００００ｍｇ／ｍ^２であり、塗膜の最表面から深さ０．１μｍ以内の領域を高周波グロー放電発光分光分析で測定した際の珪素含有率の平均値が０．０１〜１０原子％であり、親水性皮膜２は、流動パラフィン滴下時の接触角が２５度を超え、かつ、水滴下時の接触角が５０度未満であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調機等の熱交換器に使用されるアルミニウムフィン材に関する。

一般に、空調機等においては、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。そのような要請から、空調機等の熱交換器には、熱伝導性、加工性、耐食性などに優れることから、アルミニウムフィンが広く使用されている。そして、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、図３に示すように、熱交換器２１では、冷媒が流れる銅管２３に貫かれた複数のアルミニウムフィン（以下、フィンと称す）２２が狭い間隔で並設されている構造となっている。このため、熱交換器２１の運転時に、フィン表面の温度が空気の露点以下となると、フィン表面に付着した結露水Ｗが凝縮し、隣接するフィン同士間を閉塞させ、通風抵抗を増大させてしまうことがある。このとき、熱交換器２１を長時間運転した際には、フィン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Ｗは半球状またはブリッジとなって、フィンの閉塞状態を一層悪化させる（図４の（ａ）、（ｂ）参照）。その結果、熱交換器２１の通風抵抗が一層増大し、熱交換機能が阻害されるという問題が従来から知られている。

また、近年、フィン表面に汚染物質が付着した場合の親水性の劣化が問題になっている。空調機等が使用される環境には様々な室内汚染物質が浮遊し、これがフィン表面に付着して親水性を大きく劣化させる場合が頻発している。このような汚染物質としては、例えば、ヘキサデカノール等の高級アルコール系物質が挙げられる。これらの汚染物質がフィン表面に付着した場合は、フィン表面の親水性が低くなり、隣接するフィン同士間に結露水Ｗがブリッジとなって滞留する。そして、この滞留した結露水Ｗは、熱交換器２１の運転時に、室内に飛散するという現象（以下、水飛び現象と称す）を引き起こすため問題である。

このような問題を解決するために、特許文献１には、アルミニウムよりなる基板と、基板の表面に形成した１層または複数層の塗膜とからなり、塗膜の最外層は、ケン化度９０％以上のポリビニルアルコール系樹脂を固形分質量％で５０％を超える量含有し、かつ、流速５Ｌ／時間の温度２５℃の流水に２４時間曝した後の表面粗さＲａが０．２μｍ以下の親水性塗膜からなることを特徴とする熱交換器用アルミニウムフィン材が提案されている。

特開２０１１−９４８７３号公報

しかしながら、特許文献１のアルミニウムフィン材であっても、ヘキサデカノール等が浮遊する環境下における熱交換器からの水飛び現象の発生を抑える効果が十分であるとは言えなかった。
本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、ヘキサデカノール等が浮遊する環境下であっても熱交換器からの水飛び現象の発生がない、かつ、熱交換器を長時間使用した際にも、通風抵抗が増大しないアルミニウムフィン材を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明に係るアルミニウムフィン材は、アルミニウム板と、前記アルミニム板の表面に形成された塗膜とを備え、前記塗膜が、最表面に親水性皮膜を有する１または複数の皮膜からなるアルミニウムフィン材であって、前記親水性皮膜は、水酸基、カルボキシル基およびスルホン酸基の少なくとも１種を有する親水性樹脂と、シリコーン系化合物とを含み、前記親水性皮膜の付着量は１０〜１００００ｍｇ／ｍ^２であり、前記塗膜の最表面から深さ０．１μｍ以内の領域を高周波グロー放電発光分光分析で測定した際の珪素含有率の平均値が０．０１〜１０原子％であり、前記親水性皮膜は、流動パラフィン滴下時の接触角が２５度を超え、かつ、水滴下時の接触角が５０度未満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フィン材では、親水性皮膜が親水性樹脂とシリコーン系化合物とを含み、親水性皮膜におけるシリコーン系化合物の含有量を高周波グロー放電発光分光分析で測定した珪素含有率で特定し、かつ、親水性皮膜の流動パラフィン滴下時の接触角を特定している。その結果、シリコーン系化合物によって親水性皮膜の表面自由エネルギーが小さくなり、ヘキサデカノール等が付着した際の接触角が大きくなり、親水性皮膜へのヘキサデカノール等の付着が抑制され、また、付着した際にも容易に除去できる。それにより、フィン材を熱交換器に使用した際、隣接するフィン同士間に結露水のブリッジが発生せず、水飛び現象の発生を防止できる。

また、本発明に係るアルミニウムフィン材では、シリコーン系化合物の含有量および流動パラフィン滴下時の接触角を特定すると同時に、親水性皮膜の付着量と、親水性皮膜を構成する親水性樹脂の官能基と、親水性皮膜の水滴下時の接触角を特定している。その結果、フィン材を熱交換器に使用した際、フィン表面を構成する親水性皮膜の親水性が長時間維持され、隣接するフィン同士間に結露水のブリッジが発生せず、通風抵抗の増大を防止できる。

本発明に係るアルミニウムフィン材は、前記親水性皮膜が、前記アルミニウム板の表面に形成され、水酸基、カルボキシル基およびスルホン酸基の少なくとも１種を有する親水性第１樹脂を含む第１皮膜部と、前記第１皮膜部の表面に形成され、水酸基、カルボキシル基およびスルホン酸基の少なくとも１種を有し、前記親水性第１樹脂と異なる親水性第２樹脂を含む第２皮膜部とからなることが好ましい。

このように、本発明に係るアルミニウムフィン材では、親水性皮膜が第１皮膜部と第２皮膜部とからなることによって、水飛び現象の発生を一層防止できると共に、通風抵抗の増大を一層防止できる。

本発明に係るアルミニウムフィン材は、前記塗膜が、前記アルミニウム板と前記親水性皮膜との間に、疎水性樹脂を含む疎水性皮膜をさらに有することが好ましい。このように、本発明に係るアルミニウムフィン材では、塗膜が疎水性皮膜を有することによって、アルミニウムフィン材の耐食性が一層向上する。

本発明に係るアルミニウムフィン材は、前記疎水性皮膜に抗菌剤がさらに含有されていることが好ましい。このように、本発明に係るアルミニウムフィン材では、疎水性皮膜に抗菌剤がさらに含有されていることによって、アルミニウムフィン材の抗菌性が向上する。

本発明に係るアルミニウムフィン材は、前記アルミニウム板と前記塗膜との間に、化成皮膜をさらに備えることが好ましい。このように、本発明に係るアルミニウムフィン材では、アルミニウム板と塗膜との間に化成皮膜をさらに備えることによって、アルミニウムフィン材の耐食性が向上する。

本発明に係るアルミニウムフィン材は、前記親水性皮膜に抗菌剤がさらに含有されていることが好ましい。このように、本発明に係るアルミニウムフィン材では、親水性皮膜に抗菌剤がさらに含有されていることによって、アルミニウムフィン材の抗菌性が向上する。

本発明に係るアルミニムフィン材によれば、フィン材を熱交換器に使用した際、ヘキサデカノール等が浮遊する環境下であっても熱交換器からの水飛び現象の発生がない。その結果、熱交換器を備える空調機等が使用される室内環境の清浄度が向上する。同時に、本発明に係るアルミニウムフィン材によれば、熱交換器を長時間使用した際にも、通風抵抗の増大がない。その結果、熱交換器の熱交換性能を、長時間に亘って優れた状態に維持できる。また、本発明に係るアルミニウムフィン材によれば、優れた耐食性、抗菌性が付加される。

（ａ）は本発明の実施形態に係るアルミニウムフィン材の断面の模式図、（ｂ）〜（ｅ）は本発明の別の実施形態に係るアルミニウムフィン材の断面の模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の別の実施形態に係るアルミニウムフィン材の断面の模式図である。 熱交換器の熱交換部を示す模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、フィン表面への結露水の付着状態を示す模式図である。 高周波グロー放電発光分光分析による珪素含有率の測定結果を示す図である。

以下、本発明に係るアルミニウムフィン材の実施形態について、適宜図面を参照して、詳細に説明する。本発明に係るアルミニウムフィン材（以下、フィン材）は、アルミニウム板と、アルミニウム板の表面に形成された塗膜とを備え、前記塗膜が、最表面に親水性皮膜を有する１または複数の皮膜からなるものである。ここで、塗膜とは、後記するように、親水性皮膜、または、親水性皮膜と疎水性皮膜とからなる皮膜を意味し、化成皮膜は塗膜に含まれない。なお、図１〜図２において、すでに説明した構成については、同じ符号を付して、説明を省略する。

＜アルミニウムフィン材＞
［第１実施形態］
図１（ａ）に示すように、フィン材１０Ａは、アルミニウム板１と、アルミニウム板１の表面に形成された親水性皮膜２（塗膜）とを備える。

（アルミニウム板）
アルミニウム板１は、純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、熱伝導性および加工性に優れることから、好ましくはＪＩＳ Ｈ４０００に規定される１０００系のアルミニウム、より好ましくは合金番号１２００のアルミニウムが好ましい。
なお、アルミニウム板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、アルミニウム板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。

（親水性皮膜）
親水性皮膜２は、親水性樹脂とシリコーン系化合物とを含み、その付着量は１０〜１００００ｍｇ／ｍ^２である。そして、親水性皮膜２は、親水性樹脂とシリコーン系化合物とを含有する親水性塗料をアルミニウム板１に塗布することによって形成される。

親水性皮膜２の付着量が１０ｍｇ／ｍ^２未満であると、親水性皮膜２の膜厚が薄すぎて、親水性皮膜２の水滴下時の接触角が５０度以上となり、フィン材１０Ａの親水性が低下する。その結果、フィン材１０Ａを熱交換器２１（図３参照）に使用した際、長時間の運転後には隣接するフィン同士間に結露水Ｗのブリッジが発生し（図４（ｂ）参照）、通風抵抗が増大する。また、親水性皮膜２の付着量が１００００ｍｇ／ｍ^２を超えると、親水性皮膜２の膜厚が厚すぎて、塗布作業性が低下する。特に、アルミニウム板１がコイル状態であるときは、アルミニウム板１に親水性皮膜２を形成することができない。

親水性樹脂は、水酸基、カルボキシル基およびスルホン酸基の少なくとも１種を有する合成樹脂である。ここで、水酸基を有するものとしては、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等が好ましい。カルボキシル基を有するものとしては、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース等が好ましい。スルホン酸基を有するものとしては、スルホエチルアクリレート等が好ましい。また、前記官能基を２種有するものとしては、スルホエチルアクリレートとアクリル酸の共重合体等が好ましい。

シリコーン系化合物は、親水性塗料においては、塗装作業性等から親水性樹脂中に分散した状態で存在することが好ましい。したがって、シリコーン系化合物は、水分散型シリコーン系化合物が好ましい。このような水分散型シリコーン系化合物としては、信越シリコーン製Ｘ−５２−２１６２、信越シリコーン製ＫＭ９０３、東亞合成製ザイマックＵＳ−４８０等が挙げられる。

親水性皮膜２におけるシリコーン系化合物の含有量は、親水性皮膜２の珪素含有率によって特定する。具体的には、親水性皮膜２の最表面から深さ０．１μｍ以内の領域を高周波グロー放電発光分光分析で測定した際、珪素含有率の平均値が０．０１〜１０原子％とする。珪素含有率が０．０１原子％未満であると、親水性皮膜２に含有されるシリコーン系化合物の含有量が少なくなり、親水性皮膜２の流動パラフィン滴下時の接触角が２５度以下となり、親水性皮膜２にヘキサデカノール等が付着し易くなる。その結果、フィン材１０Ａを熱交換器に使用した際、隣接するフィン同士間に結露水のブリッジが形成され、熱交換器からの水飛び現象が発生する。また、珪素含有率が１０原子％を超えると、親水性皮膜２の親水性が低下し、親水性皮膜２の水滴下時の接触角が５０度以上となり、熱交換器の通風抵抗が増大する。

ここで、最表面から深さ０．１μｍ以内の領域を測定とは、親水性皮膜２の付着量が１０ｍｇ／ｍ^２以上１００ｍｇ／ｍ^２未満（膜厚に換算すると０．０１μｍ以上０．１μｍ未満）である場合には、親水性皮膜２の皮膜全部を膜厚方向に測定することを意味する。但し、親水性皮膜２の付着量が１０ｍｇ／ｍ^２以上１００ｍｇ／ｍ^２未満であり、かつ、後記するように塗膜が親水性皮膜２の下に疎水性皮膜４（図１（ｃ）、（ｅ）参照）を有する場合には、親水性皮膜２の皮膜全部と疎水性皮膜４の膜厚方向の深さとの合計深さが０．１μｍとなる領域を測定することを意味する。また、親水性皮膜２の付着量が１００ｍｇ／ｍ^２以上１００００ｍｇ／ｍ^２以下（膜厚に換算すると０．１μｍ以上１０μｍ以下）である場合には、最表面から膜厚方向に深さ０．１μｍの領域を測定することを意味する。

このように、皮膜全部、または、深さ０．１μｍの領域の珪素含有率を特定することによって、親水性皮膜２の流動パラフィン滴下時の接触角が制御される。また、このような珪素含有率は、シリコーン系化合物のとして水分散型シリコーン系化合物を用い、前記した親水性樹脂に分散して親水性塗料とし、その親水性塗料を公知の方法で、アルミニウム板１の表面に塗布、焼き付けることによって、好適に制御される。

珪素含有率の測定方法は、具体的には以下のように行う。高周波グロー放電発光分光分析装置を用いて、パルスモードでアルゴンスパッタリングし、スパッタリングされた領域の珪素のアルゴンプラズマ内における発光線を分光分析することによって、珪素含有率を測定する。アルゴンスパッタリングは、アルミニウム板１に到達するまで、または、親水性皮膜２の膜厚方向の深さ０．１μｍに到達するまで継続して行い、測定された珪素含有率の積算平均値を算出する。なお、塗膜が親水性皮膜２の下に疎水性皮膜４を有する際には、親水性皮膜２の皮膜全部と疎水性皮膜４の膜厚方向の深さとの合計深さが０．１μｍに到達するまで、アルゴンスパッタリングを継続して行う。

親水性皮膜２は、流動パラフィン滴下時の接触角が２５度を超え、かつ、水滴下時の接触角が５０度未満である。親水性皮膜２の流動パラフィン滴下時の接触角が２５度以下であると、親水性皮膜２にヘキサデカノール等が付着し易くなる。その結果、フィン材１０Ａを熱交換器に使用した際、隣接するフィン同士間に結露水Ｗのブリッジが形成され、熱交換器からの水飛び現象が発生する。また、親水性皮膜２の水滴下時の接触角が５０度以上であると、熱交換器の長時間運転の際に、隣接するフィン同士間に結露水のブリッジが形成され、通風抵抗が増大する。なお、このような親水性皮膜２の接触角は、前記した親水性皮膜２の付着量、親水性樹脂の種類、シリコーン系化合物の種類、所定領域における珪素含有率を、適宜変更することによって行う。

親水性皮膜２の形成に用いる親水性塗料は、前記親水性樹脂およびシリコーン系化合物以外に、塗装性、作業性、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。

［第２実施形態］
図１（ｂ）に示すように、フィン材１０Ｂは、親水性皮膜２が第１皮膜部２ａと第２皮膜部２ｂとからなるものである。

第１皮膜部２ａは、水酸基、カルボキシル基およびスルホン酸基の少なくとも１種を有する親水性第１樹脂を含み、親水性第１樹脂を含む親水性第１塗料をアルミニウム板１の表面に塗布することによって形成される。また、第２皮膜部２ｂは、水酸基、カルボキシル基およびスルホン酸基の少なくとも１種を有し、親水性第１樹脂と異なる親水性第２樹脂を含む親水性第２塗料を第１皮膜部２ａの表面に塗布することによって形成される。

例えば、第１皮膜部２ａが水酸基を有する親水性第１樹脂を含む場合には、第２皮膜部２ｂはカルボン酸基およびスルホン酸基の少なくとも１種を有する親水性第２樹脂を含む。また、第１皮膜部２ａがカルボン酸基を有する親水性第１樹脂を含む場合には、第２皮膜部２ｂは水酸基およびスルホン酸基の少なくとも１種を有する親水性第２樹脂を含む。さらに、第１皮膜部２ａがスルホン酸基を有する親水性第１樹脂を含む場合には、第２皮膜部２ｂは水酸基およびカルボン酸基の少なくとも１種を有する親水性第２樹脂を含む。このように、第１皮膜部２ａ、第２皮膜部２ｂに異なる親水性樹脂を用いることで、親水性皮膜２の接触角を制御し易くなるため、水飛び現象の発生、および、通風抵抗の増大を一層防止できる。なお、親水性第１樹脂および親水性第２樹脂の具体例は、前記フィン材１０Ａの親水性樹脂として挙げたものと同様である。

親水性皮膜２に含有されるシリコーン系化合物は、第２皮膜部２ｂのみに含有されていることが好ましい。また、第１皮膜部２ａの付着量は１００〜１０００ｍｇ／ｍ^２、第２皮膜部２ｂの付着量は５０〜１０００ｍｇ／ｍ^２が好ましい。

［第３実施形態］
図１（ｃ）〜（ｅ）に示すように、フィン材１０Ｃ〜１０Ｅは、アルミニウム板１と親水性皮膜２（塗膜）との間に耐食性皮膜をさらに備えるものである。そして、耐食性皮膜は、疎水性皮膜４（塗膜）および化成皮膜３の少なくとも一方からなる。具体的には、図１（ｃ）に示すように、フィン材１０Ｃは、アルミニウム板１と親水性皮膜２（塗膜）との間に疎水性皮膜４（塗膜）をさらに備える。図１（ｄ）に示すように、フィン材１０Ｄは、アルミニウム板１と親水性皮膜２（塗膜）との間に化成皮膜３をさらに備える。図１（ｅ）に示すように、フィン材１０Ｅは、アルミニウム板１と親水性皮膜２（塗膜）との間に、化成皮膜３および疎水性皮膜４（塗膜）をさらに備え、化成皮膜３がアルミニウム板１側に、疎水性皮膜４が親水性皮膜２側に形成されている。

（疎水性皮膜）
疎水性皮膜４は、疎水性樹脂を含み、疎水性樹脂を含む疎水性塗料を、アルミニウム板１の表面、または、アルミニウム板１に形成された化成皮膜３の表面に、塗布することによって形成される（図１（ｃ）、（ｅ）参照）。疎水性塗料に使用される疎水性樹脂は、例えば、ポリエステル系、ポリオレフィン系、エポキシ系、ウレタン系の各種樹脂が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合したものを用いる。ポリエステル系樹脂としては日本合成化学製「ニチコーポリエスター（登録商標）ＷＲ−９６０」、ウレタン系樹脂としては東邦化学工業製「ハイテック（登録商標）Ｓ−６２５４」が挙げられる。

フィン材１０Ｃ、１０Ｅの疎水性皮膜４は、その付着量が特に限定されるわけではないが、１０〜８０００ｍｇ／ｍ^２であることが好ましい。１０ｍｇ／ｍ^２未満であると、フィン材１０Ｃ、１０Ｅの耐食性を確保することができず、８０００ｍｇ／ｍ^２を超えると疎水性皮膜４が断熱層となって、熱交換の効率を悪くする恐れがあるからである。より好ましくは、５０〜４０００ｍｇ／ｍ^２である。

疎水性皮膜４の形成によって、フィン材１０Ｃ、１０Ｅの耐食性が向上するので、熱交換器の耐久性を高めることができる。また、疎水性皮膜４は疎水性であるため、アルミニウム板１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。

疎水性皮膜４の形成に用いる疎水性塗料は、前記疎水性樹脂以外に、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。

（化成皮膜）
化成皮膜３は、アルミニウム板１の表面に対し、リン酸クロメート処理、塗布型ジルコニウム処理等の無機酸化物処理、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すことによって形成されるものである。化成皮膜３を形成させることによって、フィン材１０Ｄ、１０Ｅの耐食性が向上する。また、化成皮膜３の付着量は、Ｃｒ換算で１〜１００ｍｇ／ｍ^２が好ましい。さらに、これらの化成処理は、他の皮膜（疎水性皮膜４、親水性皮膜２）を形成する前に行う（図１（ｄ）、（ｅ）参照）。

［第４実施形態］
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、フィン材１０Ｆ、１０Ｇは、疎水性皮膜４、または、親水性皮膜２に抗菌剤がさらに含有されているものである。抗菌剤の含有によって、フィン材１０Ｆ、１０Ｇに抗菌性が付与される。

抗菌剤は、公知の抗菌剤を使用できるが、幅広い抗菌スペクトルを有し、細菌と真菌のいずれに対しても有効なジンクピリチオンを使用することが好ましい。ジンクピリチオンの平均粒径は０．０１〜１．０μｍが好ましい。平均粒径が０．０１μｍ未満のものは、製造すること自体が困難であり、実用性が乏しい。平均粒径が１．０μｍを超えると、疎水性皮膜４または親水性皮膜２の形成（塗布、焼付）の際の熱による熱分解が促進されやすくなり、抗菌性の低下を招き易い。また、熱分解生成物自体から異臭を発生し易い。さらに、平均粒径が大きいと、長時間運転の際に疎水性皮膜４または親水性皮膜２から脱落し、フィン材１０Ｆ、１０Ｇの抗菌性が持続し難くなる。

ジンクピリチオンの含有量は、疎水性樹脂または親水性樹脂の１００重量部に対して、０．１〜１００重量部が好ましい。含有量が０．１重量部未満であると、ジンクピリチオンの含有量が少なく、フィン材１０Ｆ、１０Ｇの抗菌性が低下し易い。含有量が１００重量部を超えると、ジンクピリチオンは水への溶解度が極めて低いため、親水性皮膜２の親水性に悪影響を与える。また、疎水性皮膜４の膜形成性も低下する。

図示しないが、本発明に係るフィン材は、親水性皮膜の表面に潤滑性皮膜をさらに備えるものであってもよい。
潤滑性皮膜は、潤滑性樹脂を含み、潤滑性樹脂を含む潤滑性塗料を親水性皮膜の表面に塗布することによって形成される。潤滑性皮膜の付着量は、１０〜１０００ｍｇ／ｍ^２であることが好ましい。潤滑性樹脂としては、例えば、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種以上を含むもの等が挙げられる。

潤滑性皮膜の形成によって、フィン材の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。なお、潤滑性皮膜が親水性皮膜の表面に形成されていても、潤滑性皮膜は親水性を有することから、親水性皮膜が発揮する機能（水飛び現象の発生の防止、かつ、通風抵抗の増大を防止）を低下させることはない。

本発明に係るフィン材は、アルミニウム板１の片面のみに親水性皮膜２等を備える構成（図１〜図２参照）に限らず、アルミニウム板１の両面に親水性皮膜２等を備える構成（図示せず）であってもよい。

＜フィン材の製造方法＞
フィン材の製造方法としては、図１〜図２に示す皮膜構成に従って、例えば、アルミニウム板１、または、表面に化成皮膜３が形成されているアルミニウム板１に対し、疎水性塗料および親水性塗料（抗菌剤を添加したものも含む）を、バーコーターまたは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、疎水性皮膜４および親水性皮膜２を形成する。バーコーターまたはロールコート装置のどちらを使用しても、同等の性能を有するフィン材１０Ａ〜１０Ｇを作製できるが、生産性の観点から、ロール状のアルミニウム板１等に対し、ロールコート装置等を適用して、連続的に、脱脂、塗装、加熱、及び、巻き取り等を行うことが好ましい。なお、フィン材１０Ａ〜１０Ｇの製造方法はこれら方法に限られるものではない。

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。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

（フィン材の作製方法）
まず、以下の方法により、フィン材を作製した。
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。次に、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」）へ浸漬することにより脱脂を５秒間行った。又、リン酸クロメート液に浸漬してリン酸クロメートの皮膜（Ｃｒ換算で３０ｍｇ／ｍ^２）をアルミニウム板表面に形成した。そして、このリン酸クロメート処理を施したアルミニウム板に表１に示す親水性樹脂およびシリコーン系化合物を含む親水性塗料をバーコーターで塗布して焼き付けた。

なお、表１における親水性皮膜の樹脂種類は以下の通りとした。
（Ａ）：ポリエチレンオキサイド（住友精化製、ＰＥＯ−１（登録商標））
（Ｂ）：カルボキシメチルセルロース（第一工業製薬製 セロゲンＰＲ）
（Ｃ）：アクリル酸／スルホン酸系モノマー共重合体塩（株式会社日本触媒製、アクアリック ＧＬ）
（Ｄ）：ポリビニルアルコール（日本合成化学株式会社製、完全ケン化タイプ、ＮＭ１１（登録商標））、特許文献１で使用された樹脂
（Ｅ）：ポリエチレングリコール（三洋化成製、PEG６０００S（登録商標））
（Ｕ）：ウレタン変性樹脂エマルジョン、ハイテック（登録商標）Ｓ−６２５４）
（Ｖ）：ポリアクリル酸エステル共重合体、ジュリマー（登録商標）ＡＴ−２１０）
（Ｗ）：ポリエステル系樹脂塗料（日本合成化学株式会社製、水分散テイプポリエステル樹脂、ニチコーポリエスター（登録商標）ＷＲ−９６０）

作製したフィン材（試料Ｎｏ．１〜１８）について、下記の手順で珪素含有率、水滴下時の接触角、流動パラフィン滴下時の接触角を測定し、その結果を表１に示す。

（珪素含有率）
高周波グロー放電発光分光分析装置（（株）堀場製作所製、ＪＹ−５０００ＲＦ）により、パルスモード（周波数３００ＨＺ，デューティサイクル０．３１２５）でアルゴンスパッタリングして、親水性皮膜における珪素の含有率を測定した。ここで、親水性皮膜の付着量が１００ｍｇ／ｍ^２未満である場合には皮膜全部の珪素含有率を測定し、付着量が１００ｍｇ／ｍ^２以上である場合には最表面から膜厚方向に深さ０．１μｍの領域での珪素含有率を測定した。測定された珪素含有率の積算平均値を表１に示す。また、図５は、高周波グロー放電発光分光分析結果の例（後記する試料Ｎｏ．３の分析結果）を示しており、珪素含有率の積算平均値が０．６原子％であった。

＜接触角＞
フィン材を、流量が０．１リットル／分であるイオン交換水の流水に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、フィン材を室温に戻して、表面に約０．５μＬの純水、または、０．５μＬの流動パラフィンを滴下し、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。評価基準は以下の通りである。

（水滴下時）
○（良好）：接触角が４０度以下
△（概ね良好）：接触角が４０度を超え５０度未満
×（不良）：接触角が５０度以上
（流動パラフィン滴下時）
○（良好）：接触角が３０度以上
△（概ね良好）：接触角が２５度を超え３０度未満
×（不良）：接触角が２５度以下

作製したフィン材（試料Ｎｏ．１〜１８）について、下記の手順で通風抵抗、耐汚染性（水飛び現象の有無）について評価した。これらの評価のために、まずフィンプレスを実施してフィンを作製した。具体的には，ドローレス加工（日高精機製金型：φ７ドローレス方式）で２列１０段となるフィンパターンで作製した。その後、銅管を通して拡管し、熱交換器を作製して各種評価を実施した。その結果を表１に示す。

（通風抵抗）
作製したフィン材を用いて、図３に示すような熱交換器を作製した。その熱交換器を風洞設備内に設置し、冷暖房運転を所定時間行い、隣接するフィン同士間での結露水のブリッジ（図４（ｂ）参照）の発生を確認した。
○（良好）：長時間（３時間結露、１時間乾燥を３サイクル実施）の運転中、ブリッジの発生が２つ以下の状態が持続した。
△（概ね良好）：長時間（３時間結露、１時間乾燥を３サイクル実施）の運転中、ブリッジの発生が２つを超えた。
×（不良）：通常時間（３時間結露、１時間乾燥を１サイクル実施）の運転中、ブリッジの発生が２つを超えた。

（耐汚染性）
作製した熱交換器を密閉容器に入れ、これの下方においてヘキサデカノールを１００℃以上に加熱してヘキサデカノールのミストを発生させ、強制的にヘキサデカノールが付着するような環境で１時間暴露した。その後，暴露済みの熱交換器を風洞設備内に設置して冷房運転を行い、熱交換器からの結露水の飛び出しを確認した。
○（良好）：霧状の水滴を含む結露水の飛び出しなし
△（概ね良好）：霧状の水滴を含む結露水の飛び出しが僅かにあり
×（不良）：結露水の飛び出しが多い

表１に示すように、本発明の要件を満たす実施例（試料Ｎｏ．１〜７）は、通風抵抗が優れ、かつ、耐汚染性に優れ、結露水の飛び出しも確認されなかった。

これに対し、比較例（試料Ｎｏ．８〜１０）は、親水性皮膜を備えていないため、水滴下時の接触角が上限値を超えるため、通風抵抗が劣り、かつ、耐汚染性に劣り、結露水の飛び出しが確認された。比較例（試料Ｎｏ．１１）は、珪素含有率が上限値を超え、水滴下時の接触角が上限値を超えるため、通風抵抗が劣っていた。

比較例（試料Ｎｏ．１２）は、珪素含有率が下限値未満で、流動パラフィン滴下時の接触角が下限値未満となるため、耐汚染性に劣り、結露水の飛び出しが確認された。比較例（試料Ｎｏ．１３）は、親水性皮膜の付着量が上限値を超えるため、コイルアップした際にブロッキングが発生し、通板不可となった。比較例（試料Ｎｏ．１４）は、親水性皮膜の付着量が下限値未満で、水滴下時の接触角が上限値を超えるため、通風抵抗が劣っていた。比較例（試料Ｎｏ．１５）は、親水性皮膜が溶出し易く、水滴下時の接触角が上限値を超えるため、通風抵抗が劣っていた。

比較例（試料Ｎｏ．１６）は、流動パラフィン滴下時の接触角が下限値未満となるシリコーン系化合物を使用したため、耐汚染性が劣り、結露水の飛び出しが確認された。比較例（試料Ｎｏ．１７、１８）は、親水性皮膜がシリコーン系化合物を含有しないため、流動パラフィン滴下時の接触角が下限値未満となるため、耐汚染性に劣り、結露水の飛び出しが確認された。なお、比較例（試料Ｎｏ．１８）は、特許文献１に相当するものである。

次に、フィン材の作製において、表２に示すような疎水性樹脂を含む疎水性塗料をバーコーターで塗布して焼き付けたこと、２層の親水性皮膜を形成したこと、疎水性樹脂に抗菌剤を添加したこと以外は、実施例１と同様にして行った。作製したフィン材について、実施例１と同様にして、珪素含有率、接触角の測定を行い、その結果を表２に示す。

なお、表２における親水性皮膜および疎水性樹脂の樹脂種類は、表１と同様である。また、抗菌剤としては、平均粒径０．３μｍのジンクピリチオン（（株）エーピーアイコーポレーション製トミサイドＺＰＴ５０）を１０質量％添加した。
次に、作製したフィン材（試料Ｎｏ．１８〜２３）について、実施例１と同様にして、通風抵抗および耐汚染性を評価し、その結果を表２に示す。さらに、下記の手順で耐食性および抗菌性について評価し、その結果を表２に示す。

（耐食性）
作製したフィン材を、４０℃でフィン材表面が結露するような環境に５００時間放置した。放置後のフィン材表面について腐食の有無を確認した。
○（良好）：腐食の発生なし
△（概ね良好）：腐食は発生しているが、比較的軽微
×（不良）：腐食の発生が著しい

（抗菌性）
作製したフィン材を用いて、ＪＩＳＺ２８０１に規定する抗菌性評価試験をフィルム密着法で行い、抗菌性の発現を確認した。
○（良好）：抗菌性が発現、×（不良）：抗菌性なし

表２に示すように、実施例（試料Ｎｏ．１９）は、化成皮膜の表面に親水性皮膜を２層形成したため、通風抵抗が優れ、かつ、耐汚染性に優れ、結露水の飛び出しも確認されず、耐食性においても優れていた。実施例（試料Ｎｏ．２０、２１）は、疎水性皮膜、または、耐食性皮膜（化成皮膜と疎水性皮膜）の表面に親水性皮膜を２層形成したため、通風抵抗が優れ、かつ、耐汚染性に優れ、結露水の飛び出しも確認されず、耐食性においても優れていた。実施例（試料Ｎｏ．２２、２３）は、親水性皮膜または疎水性皮膜に抗菌剤が含有されているため、抗菌性においても優れていた。

１ アルミニウム板
２ 親水性皮膜
３ 化成皮膜
４ 疎水性皮膜
６ 抗菌剤
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ フィン材

Claims (6)

1. アルミニウム板と、前記アルミニム板の表面に形成された塗膜とを備え、前記塗膜が、最表面に親水性皮膜を有する１または複数の皮膜からなるアルミニウムフィン材であって、
   前記親水性皮膜は、水酸基、カルボキシル基およびスルホン酸基の少なくとも１種を有する親水性樹脂と、シリコーン系化合物とを含み、
   前記親水性皮膜の付着量は１０〜１００００ｍｇ／ｍ^２であり、
   前記塗膜の最表面から深さ０．１μｍ以内の領域を高周波グロー放電発光分光分析で測定した際の珪素含有率の平均値が０．０１〜１０原子％であり、
   前記親水性皮膜は、流動パラフィン滴下時の接触角が２５度を超え、かつ、水滴下時の接触角が５０度未満であることを特徴とするアルミニウムフィン材。
2. 前記親水性皮膜は、前記アルミニウム板の表面に形成され、水酸基、カルボキシル基およびスルホン酸基の少なくとも１種を有する親水性第１樹脂を含む第１皮膜部と、前記第１皮膜部の表面に形成され、水酸基、カルボキシル基およびスルホン酸基の少なくとも１種を有し、前記親水性第１樹脂と異なる親水性第２樹脂を含む第２皮膜部とからなることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウムフィン材。
3. 前記塗膜は、前記アルミニウム板と前記親水性皮膜との間に、疎水性樹脂を含む疎水性皮膜をさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアルミニウムフィン材。
4. 前記疎水性皮膜に抗菌剤がさらに含有されていることを特徴とする請求項３に記載のアルミニウムフィン材。
5. 前記アルミニウム板と前記塗膜との間に、化成皮膜をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のアルミニウムフィン材。
6. 前記親水性皮膜に抗菌剤がさらに含有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フィン材。

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