JP2014205332A - 防汚性部材、熱交換器、空気調和機、並びにコーティング組成物及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】親水性及び疎水性の両方の汚れに対して優れた防汚性能を有し、特に、大きな汚れに対する付着防止効果及び汚れ除去効果に優れたコーティング膜を有する防汚性部材を提供することを課題とする。【解決手段】基材と、前記基材上に形成されたコーティング膜とを有する防汚性部材であって、前記コーティング膜が、シリカ粒子及びフッ素樹脂粒子を含む凝集体とフッ素樹脂粒子とが分散し且つ表面に露出して存在する有機樹脂被膜であることを特徴とする防汚性部材とする。【選択図】図１

Description

本発明は、防汚性部材、熱交換器、空気調和機、並びにコーティング組成物及びその製造方法に関する。

室内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、このような汚れの付着を防止する方法、及び付着した汚れの除去を容易にする方法が検討されている。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により、粉塵等の親水性の汚れの静電的な付着を防止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により、油煙等の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、上記のような方法では、形成されたコーティング膜が剥離又は劣化し易いため、長期間の防汚性能を維持することができないという問題がある。ここで、本明細書における「防汚性能」とは、汚れが付着し難い性能及び／又は付着した汚れが除去され易い性能のことを意味する。

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コーティング膜を形成することにより、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、このような特徴を有するコーティング膜として、親水性微粒子に由来する親水性部分と、アルコキシシランに由来する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が提案されている（特許文献１参照）。

また、各種物品の中でも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、冷媒が通る流路（パイプ）に取り付けられたフィンに汚れが付着すると、その汚れによって空気の通風路が狭くなり、熱交換器の熱交換効率が低下することがある。また、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、この水滴が、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る結果、熱交換器の熱交換効率を低下させることがある。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。そのため、これらの問題の原因となる汚れや水滴を付着し難くするコーティング膜を形成することも必要とされている。

そこで、光触媒性酸化物粒子に由来する親水性部分と、撥水性フッ素樹脂に由来する疎水性部分の双方が表面に微視的に分散された構造を有するコーティング膜が提案されている（特許文献２参照）。また、シリコーン樹脂又はシリカに由来する親水性部分と、撥水性フッ素樹脂に由来する疎水性部分の双方が表面に微視的に分散された構造を有し、且つ親水性部分の親水性を恒久的に維持するために光触媒性酸化物粒子を存在させたコーティング膜が提案されている（特許文献３及び４参照）。さらに、シリカ超微粒子に由来する親水性部分と、フッ素樹脂粒子に由来する疎水性部分とが混在したコーティング膜が提案されている（特許文献５参照）。

特開２００３−１６０６８１号公報 特開平１０−４７８９０号公報 特開平１０−１３２４８３号公報 特開２００１−８８２４７号公報 国際公開第２００８／０８７８７７号

しかしながら、引用文献１〜５のコーティング膜はいずれも、親水性部分と疎水性部分とを表面に露出させた構造を有しているため、親水性及び疎水性の両方の汚れに対する防汚性能を有しているものの、特に、大きな汚れに対する付着防止効果及び汚れ除去効果が十分であるとは言えない。これは、コーティング膜の表面が比較的平滑であり、大きな汚れとコーティング膜の表面との間の接触面積が大きいことに起因している。実際、大きな汚れは、引用文献１〜５のコーティング膜の表面に付着し易く、また一旦付着すると固着してしまうために除去し難い。また、引用文献２〜４のコーティング膜は、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防汚性能自体が十分に得られないという問題がある。

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、親水性及び疎水性の両方の汚れに対して優れた防汚性能を有し、特に、大きな汚れに対する付着防止効果及び汚れ除去効果に優れたコーティング膜を有する防汚性部材を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記の防汚性能に加えて、熱交換効率の低下及び露飛びが起こり難いコーティング膜を有する熱交換器及び空気調和機を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、上記の特性を有するコーティング膜を与えるコーティング組成物及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記の問題を解決すべく鋭意研究した結果、シリカ粒子及びフッ素樹脂粒子を含む凝集体をフッ素樹脂粒子と共に有機樹脂被膜に含有させることで、従来の平滑なコーティング膜に比べて大きな凹凸構造を有するコーティング膜を形成することができ、大きな汚れとコーティング膜の表面との間の接触面積を低減して大きな汚れに対する付着防止効果を向上させ得ると共に、コーティング膜のベースである有機樹脂被膜の膨潤効果によって汚れ除去効果を向上させ得ることを見出した。

すなわち、本発明は、基材と、前記基材上に形成されたコーティング膜とを有する防汚性部材であって、前記コーティング膜が、シリカ粒子及びフッ素樹脂粒子を含む凝集体とフッ素樹脂粒子とが分散し且つ表面に露出して存在する有機樹脂被膜であることを特徴とする防汚性部材である。

また、本発明は、上記の防汚性部材を備えた熱交換器であって、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し、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前記コーティング膜が形成されていることを特徴とする熱交換器である。

また、本発明は、上記の防汚性部材を備えた空気調和機であって、ファンと、熱交換器と、ベーンと、フラップとを具備し、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前記コーティング膜が形成されていることを特徴とする空気調和機である。

また、本発明は、シリカ粒子、フッ素樹脂粒子、有機樹脂、凝集剤及び溶媒を含むコーティング組成物であって、前記凝集剤によって前記シリカ粒子と前記フッ素樹脂粒子の少なくとも一部との凝集体が形成されていることを特徴とするコーティング組成物である。
さらに、本発明は、上記のコーティング組成物の製造方法であって、前記シリカ粒子及び前記凝集剤を前記溶媒に加えて混合した後、前記フッ素樹脂粒子及び前記有機樹脂をさらに加えて混合することを特徴とするコーティング組成物の製造方法である。

本発明によれば、親水性及び疎水性の両方の汚れに対して優れた防汚性能を有し、特に、大きな汚れに対する付着防止効果及び汚れ除去効果に優れたコーティング膜を有する防汚性部材を提供することができる。また、本発明によれば、上記の防汚性能に加えて、熱交換効率の低下及び露飛びが起こり難いコーティング膜を有する熱交換器及び空気調和機を提供することができる。さらに、本発明によれば、上記の特性を有するコーティング膜を与えるコーティング組成物及びその製造方法を提供することができる。

実施の形態１の防汚性部材の断面図である。 実施の形態２の熱交換器の斜視図である。 実施の形態３の空気調和機の断面図である。

実施の形態１．
以下、本発明の防汚性部材の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
図１は、本実施の形態の防汚性部材の断面図である。図１において、本実施の形態の防汚性部材は、基材１と、基材１上に形成されたコーティング膜２とを有する。
コーティング膜２は、凝集体３及びフッ素樹脂粒子５が分散し且つ表面に露出して存在する、有機樹脂ベースの被膜（以下、「有機樹脂被膜６」という）である。また、凝集体３は、シリカ粒子４及びフッ素樹脂粒子５を含む。

このような構造を有するコーティング膜２は、凝集体３の存在により、従来の平滑なコーティング膜に比べて大きな凹凸構造の表面が形成されるため、大きな汚れの接触面積を低減することができる。したがって、このコーティング膜２は、従来のコーティング膜に比べて、大きな汚れに対する付着防止効果が高くなる。ここで、本明細書において「大きな汚れ」とは、１５μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上１００μｍ以下の大きさの汚れを意味する。

また、凝集体３は、シリカ粒子４及びフッ素樹脂粒子５の両方が表面に露出しているため、シリカ粒子４に起因する親水性部分と、フッ素樹脂粒子５に起因する疎水性部分とが混在した表面を有する。したがって、凝集体３の表面に、親水性及び疎水性のいずれかの汚れが接触した場合、その汚れは、相反する性質の表面に接触することになるため、凝集体３の表面に安定して付着することができない。したがって、このコーティング膜２は、親水性及び疎水性の両方の汚れに対して優れた防汚性能を有するものとなる。

このコーティング膜２は、有機樹脂被膜６がベースとなっているため、凝集体３及びフッ素樹脂粒子５がコーティング膜２から脱離し難く、コーティング膜２の耐久性が高くなる。また、有機樹脂被膜６は、基材１に対する接着性も良好であるため、基材１とコーティング膜２との間の密着性も向上させることができる
さらに、長期間の使用により、何らかの要因で汚れがコーティング膜２に固着しても、溶媒を用いることで汚れを容易に除去することができる。例えば、有機樹脂被膜６が親水性である場合は水を、有機樹脂被膜６が疎水性である場合はアルコールをそれぞれ用いることで、有機樹脂被膜６が膨潤し、固着した汚れが除去され易くなる。そのため、このコーティング膜２を形成することにより、拭き取り等の作業が不要になる。

凝集体３を構成するシリカ粒子４としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。
また、シリカ粒子４の平均粒径としては、特に限定されないが、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。この範囲の平均粒径を有するシリカ粒子４であれば、コーティング膜２により反射する光の散乱が小さくなるため、コーティング膜２の透明性が向上し、基材１の色調又は風合いを損なわないようにすることができる。ここで、本明細書における「平均粒径」とは、レーザー光散乱式又は動的光散乱式の粒度分布計で測定した時の平均粒径の値を意味する。

凝集体３を構成するフッ素樹脂粒子５としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。フッ素樹脂粒子５の例としては、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）、フルオロエチレン・ビニルエーテル共重合体、フルオロエチレン・ビニルエステル共重合体、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等から形成された粒子が挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

また、フッ素樹脂粒子５の平均粒径としては、特に限定されないが、好ましくは８０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下、より好ましくは１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。フッ素樹脂粒子５の平均粒径が８０ｎｍ未満であると、凝集体３の大きさが小さくなり、所望の凹凸構造を表面に形成することが難しくなることがある。一方、フッ素樹脂粒子５の平均粒径が５５０ｎｍを超えると、コーティング膜２の表面の凹凸構造が大きくなりすぎてしまい、凹凸部分に汚れが捕捉され易くなる結果、所望の防汚性能が得られないことがある。

凝集体３は、凝集剤を用いてシリカ粒子４及びフッ素樹脂粒子５を凝集させることによって得ることができる。
凝集剤としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。凝集剤の例としては、塩化物及び高分子凝集剤等が挙げられる。
塩化物の例としては、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム等の化合物が挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

高分子凝集剤は、一般的に、長い鎖状の分子構造を持つ水溶性高分子であり、フロックの結合力を強め、粒径が大きく沈降速度が速い凝集体３を与える。高分子凝集剤の凝集機能は、吸着活性基であるカルボキシル基及びアミド基による粒子への吸着と、粒子間の架橋とによるものであり、無数の活性基によって数多くの粒子を吸着して架橋することができる。また、粒子に吸着した高分子相互の吸着作用によっても凝集を生じさせる。
高分子凝集剤としては、特に限定されず、ノニオン型、アニオン型、カチオン型又は両性型のものを用いることができる。

ノニオン型の高分子凝集剤の例としては、アクリルアミド、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート等のジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート、ジアルキルアミノプロビル（メタ）アクリルアミド等のジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド、スチレン、アクリロニトリル、酢酸ビニル、アルキル（メタ）アクリレート、アルコキシアルキル（メタ）アクリレート、ビニルピリジン、ビニルイミダノール及びアリルアミン等が挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

アニオン型の高分子凝集剤の例としては、ポリアクリルアミド部分加水分解物、アニオン性モノマーの共重合体、アニオン性モノマーとアクリルアミド等のノニオン性モノマーとの共重合体等が挙げられる。ここで、アニオン性モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタクリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、２−アリルアミドエタンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−メタクリルアミドエタンスルホン酸、２−メタクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−アクリロイルオキシエタンスルホン酸、３−アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、４−アクリロイルオキシブタンスルホン酸、２−メタクリロイルオキシエタンスルホン酸、３−メタクリロイルオキシプロパンスルホン酸、４−メタクリロイルオキシブタンスルホン酸、及びこれらのアルカリ金属、アルカリ土類金属等の金属塩又はアンモニウム塩等が挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

カチオン型の高分子凝集剤は、カチオン性モノマーを必須成分として有するものであり、その例としては、カチオン性モノマーの共重合体、又はカチオン性モノマーと上記のノニオン性モノマーとの共重合体等が挙げられる。ここで、カチオン性モノマーの例としては、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート又はこれらの中和塩、４級塩等が挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。また、分子内にアミジン単位を含有するカチオン型の高分子凝集剤も使用可能である。

両性型の高分子凝集剤の例としては、アクリルアミド・アクリル酸アルキルアミノ（メタ）アクリレート４級塩共重合物等が挙げられる。

上記の各種高分子凝集剤は、凝集体３の調製時の溶液のｐＨに応じて適切な高分子凝集剤を用いればよい。その中でも、ノニオン型の高分子凝集剤は、ナトリウム塩、カリウム塩、塩化物、硫酸塩等のイオン対を有しておらず、本発明の作用効果に与える影響が少ないと考えられるため特に好ましい。

凝集体３の平均粒径は、特に限定されないが、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは２μｍ以上８μｍ以下である。凝集体３の平均粒径が１μｍ未満であると、大きな汚れの接触面積を効果的に低減し得る程度の凹凸構造を表面に形成することが難しくなることがある。一方、凝集体３の平均粒径が１０μｍを超えると、コーティング膜２の表面の凹凸構造が大きくなりすぎてしまい、凹凸部分に汚れが捕捉され易くなる結果、所望の防汚性能が得られないことがある。また、コーティング膜２中にクラック等の欠陥が生じ易くなることがある。ここで、凝集体３の平均粒径は、電子顕微鏡（例えば、走査型電子顕微鏡）を用いて測定された凝集体３の粒径の平均値である。

コーティング膜２は、凝集体３に含有されるフッ素樹脂粒子５とは別にフッ素樹脂粒子５を含有する。このフッ素樹脂粒子５としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。このフッ素樹脂粒子５は、凝集体３に含まれるフッ素樹脂粒子５と同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。

コーティング膜２は、被膜のベースとして有機樹脂被膜６を有する。有機樹脂被膜６に用いられる有機樹脂としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。有機樹脂の例としては、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、再生セルロース、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース、アクリロニトリル／スチレン／ブタジエン三元共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ナイロン、ポリエチレン、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ノルボルネン系樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン、ポリアクリル酸等が挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

コーティング膜２に含有されるシリカ粒子４の量は、特に限定されないが、好ましくは２質量％以上６０質量％以下、より好ましくは３質量％以上５０質量％以下、最も好ましくは３．５質量％以上４０質量％以下である。コーティング膜２に含有されるシリカ粒子４の量が２質量％未満であると、凝集体３の平均粒径が小さくなり、所望の凹凸構造を表面に有するコーティング膜２が得られ難くなることがある。一方、コーティング膜２に含有されるシリカ粒子４の量が６０質量％を超えると、コーティング膜２の表面の凹凸構造が大きくなりすぎてしまい、凹凸部分に汚れが捕捉され易くなる結果、所望の防汚性能が得られないことがある。ここで、コーティング膜２における各成分の質量割合は、１２０℃で乾燥して水性媒体を十分に除去した後に得られたコーティング膜２において測定した質量割合を意味する。

コーティング膜２に含有されるフッ素樹脂粒子５の量は、特に限定されないが、好ましくは０．５質量％以上４０質量％以下、より好ましくは１質量％以上３０質量％以下、最も好ましくは１．５質量％以上２５質量％以下である。コーティング膜２に含有されるフッ素樹脂粒子５の量が０．５質量％未満であると、凝集体３の平均粒径が小さくなり、所望の凹凸構造を表面に有するコーティング膜２が得られ難くなることがある。一方、コーティング膜２に含有されるフッ素樹脂粒子５の量が４０質量％を超えると、フッ素樹脂粒子５に起因する疎水性部分が多くなり、疎水性の汚れが付着し易くなることがある。
また、コーティング膜２に含有される全フッ素樹脂粒子５の６０質量％以上は、凝集体３中に存在していることが好ましい。凝集体３中に存在するフッ素樹脂粒子５の量が６０質量％未満であると、凝集体３の平均粒径が小さくなり、所望の凹凸構造を表面に有するコーティング膜２が得られ難くなることがある。ここで、コーティング膜２に含有される全フッ素樹脂粒子５に対する凝集体３に存在するフッ素樹脂粒子５の質量割合は、コーティング膜２の電子顕微鏡写真（例えば、走査型電子顕微鏡）を基にして算出することがでる。具体的には、走査型電子顕微鏡により撮影した画像（２５μｍ×２５μｍ）から全フッ素樹脂粒子５に対するフッ素樹脂粒子の割合を画像処理にて算出すればよい。

コーティング膜２におけるシリカ粒子４とフッ素樹脂粒子５との質量比は、特に限定されないが、好ましくは５０：５０〜９８：２、より好ましくは７０：３０〜８５：１５である。フッ素樹脂粒子５の質量比が上記範囲よりも高いと、コーティング膜２の耐久性が低下してしまうと共に、フッ素樹脂粒子５に起因する疎水性部分が多くなり、疎水性の汚れが付着し易くなることがある。一方、フッ素樹脂粒子５の質量比が上記範囲よりも低いと、フッ素樹脂粒子５に起因する疎水性部分がコーティング膜２の表面に十分に露出しなくなり、親水性の汚れが付着し易くなる。

コーティング膜２に含有される有機樹脂の量は、特に限定されないが、好ましくは２０質量％以上９８質量％以下、より好ましくは３０質量％以上９６質量％以下、最も好ましくは４０質量％以上９５質量％以下である。コーティング膜２に含有される有機樹脂の量が２０質量％未満であると、凝集体３及びフッ素樹脂粒子５がコーティング膜２から脱離し易くなったり、基材１とコーティング膜２との間の密着性が低下することがある。一方、コーティング膜２に含有される有機樹脂の量が９８質量％を超えると、コーティング膜２中の凝集体３及びフッ素樹脂粒子５の量が少なくなるため、所望の防汚性能が得られ難くなることがある。

コーティング膜２は、図１に示すように、有機樹脂被膜６の表面に、凝集体３及びフッ素樹脂粒子５が分散し且つ表面に露出して存在する。ここで、凝集体３の平均粒径をａ（μｍ）、有機樹脂被膜６の表面に露出した凝集体３の平均高さをｂ（μｍ）とした場合に、ｂ／ａが好ましくは０．３以上１．２以下、より好ましくは０．５以上１．０以下、最も好ましくは０．６以上０．８以下である。ｂ／ａが当該範囲内であると、大きな汚れの接触面積を効果的に低減し得る凹凸構造となり、大きな汚れに対する付着防止効果を安定して得ることができる。ここで、有機樹脂被膜６の表面に露出した凝集体３の平均高さは、表面粗さ測定機を用いて測定された凝集体３の高さの平均値である。

また、凝集体３の平均高さｂ（μｍ）は、特に限定されないが、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは２μｍ以上８μｍ以下である。凝集体３の平均高さｂが１μｍ未満であると、表面が平滑すぎるため、所望の防汚性能、特に大きな汚れに対する付着防止効果を十分に得ることができない。一方、凝集体３の平均高さｂが１０μｍを超えると、コーティング膜２の表面の凹凸構造が大きくなりすぎてしまい、凹凸部分に汚れが捕捉され易くなる結果、所望の防汚性能が得られないことがある。また、コーティング膜２にクラック等の欠陥が生じ易くなり、十分な耐久性が得られないことがある。

コーティング膜２において、凝集体３は、好ましくは０．１μｍ以上１．５μｍ以下、より好ましくは０．２μｍ以上１．０μｍ以下の平均間隔を置いて分散していることが望ましい。当該範囲の平均間隔を置いて凝集体３が分散していれば、コーティング膜２中に凹凸構造がバランス良く配置されるため、大きな汚れに対する付着防止効果を安定して得ることができる。凝集体３間の平均間隔が０．１μｍ未満であると、コーティング膜２に閉める凸部の割合が多く、クラック等の欠陥が生じ易くなり、十分な耐久性が得られないことがある。一方、凝集体３間の平均間隔が１．５μｍを超えると、コーティング膜２に閉める凸部の割合が少なすぎる結果、所望の防汚性能が得られないことがある。ここで、凝集体３間の平均間隔は、電子顕微鏡（例えば、走査型電子顕微鏡）を用いて測定された凝集体３間の間隔の平均値である。

有機樹脂被膜６の厚さは、特に限定されないが、好ましくは０．２μｍ以上１２μｍ以下、より好ましくは０．５μｍ以上１０μｍ以下である。当該範囲の厚さを有していれば、凝集体３及びフッ素樹脂粒子５が均一に分散し且つ表面に露出したコーティング膜２を安定して得ることができるため、所望の防汚性能を得ることができる。有機樹脂被膜６の厚さが０．２μｍ未満であると、有機樹脂被膜６の膨潤効果が小さくなり、汚れ除去効果が十分に得られないことがある。一方、有機樹脂被膜６の厚さが１２μｍを超えると、有機樹脂被膜６にクラック等の欠陥が生じ易くなる。また、熱交換器のフィン等に適用する場合、厚みによって熱交換効率が低下してしまうことがある。

上記のような特徴を有するコーティング膜２は、上記の成分を含むコーティング組成物を用いて形成することができる。
コーティング膜２を形成するために用いられるコーティング組成物は、シリカ粒子４、フッ素樹脂粒子５、有機樹脂、凝集剤及び溶媒を含む。また、このコーティング組成物において、凝集剤によってシリカ粒子４とフッ素樹脂粒子５の少なくとも一部との凝集体３が形成されている。

コーティング組成物に用いられるシリカ粒子４、フッ素樹脂粒子５、有機樹脂及び凝集剤は、上記で説明した通りである。
コーティング組成物に用いられる溶媒としては、特に限定されず、有機樹脂６の種類に応じて適切なものを用いればよい。例えば、有機樹脂６が水溶性である場合、溶媒として水を用いることができる。また、有機樹脂６が非水溶性である場合、溶媒としてアルコール等の有機溶媒を用いることができる。

コーティング組成物の組成は、特に限定されないが、シリカ粒子４の含有量が、好ましくは０．０５質量％以上１０質量％以下、より好ましくは０．１質量％以上８質量％以下であり、フッ素樹脂粒子５の含有量が、好ましくは０．０２質量％以上３質量％以下、より好ましくは０．０５質量％以上２質量％以下であり、有機樹脂の含有量が、好ましくは１質量％以上７０質量％以下、好ましくは２質量％以上５０質量％以下であり、凝集剤の含有量が、好ましくは０．００１質量％以上０．１質量％以下、より好ましくは０．０１５質量％以上０．２質量％以下であり、溶媒の含有量が、好ましくは２０質量％以上９５質量％以下、より好ましくは３０質量％以上９０質量％以下である。

コーティング組成物において、シリカ粒子４とフッ素樹脂粒子５の少なくとも一部との凝集体３を形成する方法としては、特に限定されないが、シリカ粒子４及び凝集剤を溶媒に加えて混合した後、フッ素樹脂粒子５及び前記有機樹脂をさらに加えて混合すればよい。
ここで、シリカ粒子４は、それ自体を単独で用いてもよいが、作業性の観点から、各種溶媒に分散させた状態のもの、例えば、コロイダルシリカ等を用いることが好ましい。また、フッ素樹脂粒子５も同様に、それ自体を単独で用いてもよいが、各種溶媒に分散させた状態のものを用いてもよい。さらに、凝集剤についても、特に限定されず、粉末、分散液、ペースト、エマルジョン、又は溶液のものを用いることができる。

コーティング膜２の形成方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法に準じて行うことができる。例えば、基材１上にコーティング組成物を塗布した後、乾燥させればよい。
塗布方法としては、特に限定されず、浸漬、噴霧、はけ塗り等の周知の方法を用いることができる。また、乾燥は、室温下で行っても、加熱下で行ってもよい。室温下で乾燥を行う場合、気流を吹き付けることによって乾燥を促進させることができる。また、加熱下で乾燥を行う場合、温風を吹き付けてもよいし、加熱炉中で乾燥させてもよい。

実施の形態２．
本発明の熱交換器は、実施の形態１の防汚性部材を備えている。
以下、本発明の熱交換器の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
図２は、本実施の形態の熱交換器の斜視図である。図２において、本実施の形態の熱交換器は、冷媒が通るパイプ１１と、パイプ１１に取り付けられた多数枚のフィン１２とから構成されている。そして、パイプ１１及びフィン１２の少なくともいずれかの表面に、コーティング膜２が形成されている（図示していない）。このコーティング膜２は、防汚性能に優れているため、汚れによる見た目の悪化、並びに汚れを起因とするカビ及び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２は、凝集体３を構成するシリカ粒子４に起因する親水性部分が存在するため、水滴によるフィン１２の間のブリッジを防止し、露飛び及び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のに最適である。

実施の形態３．
本発明の空気調和機は、実施の形態１の防汚性部材を備えている。
以下、本発明の空気調和機の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
図３は、本実施の形態の空気調和機の断面図である。図３において、空気調和機は、ファン２１と、熱交換器２２と、ベーン２３と、フラップ２４とを具備する。そして、ファン２１、熱交換器２２、ベーン２３、フラップ２４の少なくともいずれかの表面にコーティング膜２が形成されている（図示していない）。このコーティング膜２は、防汚性能に優れているため、汚れによる見た目の悪化、並びに汚れを起因とするカビ及び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２は、凝集体３を構成するシリカ粒子４に起因する親水性部分が存在するため、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、実施例及び比較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。
以下の実施例及び比較例では、基材として、幅：２４ｍｍ、長さ：１００ｍｍ、厚さ：０．１ｍｍのステンレス基材を用いた。

（実施例１）
平均粒径１０ｎｍのシリカ粒子を含むコロイダルシリカ（日産化学株式会社製）及び塩化ナトリウムを脱イオン水に加えて撹拌混合した後、平均粒径２５０ｎｍのフッ素樹脂粒子（旭硝子株式会社製）及びポリビニルアルコール（日本合成化学工業株式会社製）をさらに加えて撹拌混合することにより、コーティング組成物を調製した。ここで、このコーティング組成物の組成は、シリカ粒子の含有量が２質量％、塩化ナトリウムの含有量が０．０１質量％、フッ素樹脂粒子の含有量が１質量％、ポリビニルアルコールの含有量が１０質量％、溶媒（脱イオン水等）の含有量が残部となるように設定した。
次に、このコーティング組成物をステンレス基材に塗布した後、６０℃の温風を吹き付けて乾燥させることにより、コーティング膜を形成した。

（実施例２）
コーティング組成物におけるシリカ粒子の含有量が５質量％となるように設定したこと以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製し、このコーティング組成物を用いてステンレス基材上にコーティング膜を形成した。
（実施例３）
コーティング組成物におけるシリカ粒子の含有量が１質量％、フッ素樹脂粒子の含有量が０．５質量％となるように設定したこと以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製し、このコーティング組成物を用いてステンレス基材上にコーティング膜を形成した。

（実施例４）
フッ素樹脂粒子として平均粒径５５０ｎｍのフッ素樹脂粒子（旭硝子株式会社製）を用いたこと以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製し、このコーティング組成物を用いてステンレス基材上にコーティング膜を形成した。
（実施例５）
コーティング組成物における塩化ナトリウムの含有量が０．００２質量％となるように設定したこと以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製し、このコーティング組成物を用いてステンレス基材上にコーティング膜を形成した。

（実施例６）
コーティング組成物における塩化ナトリウムの含有量が０．０３質量％となるように設定したこと以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製し、このコーティング組成物を用いてステンレス基材上にコーティング膜を形成した。
（実施例７）
コーティング組成物におけるポリビニルアルコールの含有量が２質量％となるように設定したこと以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製し、このコーティング組成物を用いてステンレス基材上にコーティング膜を形成した。

（実施例８）
コーティング組成物におけるポリビニルアルコールの含有量が５０質量％となるように設定したこと以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製し、このコーティング組成物を用いてステンレス基材上にコーティング膜を形成した。

（比較例１）
塩化ナトリウムを用いなかったこと以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製し、このコーティング組成物を用いてステンレス基材上にコーティング膜を形成した。
（比較例２）
フッ素樹脂粒子を用いなかったこと以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製し、このコーティング組成物を用いてステンレス基材上にコーティング膜を形成した。
（比較例３）
ポリビニルアルコールを用いなかったこと以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製し、このコーティング組成物を用いてステンレス基材上にコーティング膜を形成した。

上記の実施例及び比較例で形成されたコーティング膜について、凹凸構造等の評価を行った。
ここで、コーティング膜に含有される凝集体の平均粒径ａ及び凝集体間の平均間隔は、走査型電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ株式会社製Ｓ−３０００Ｎ）を用いて測定し、その平均を求めた。また、有機樹脂被膜の表面に露出した凝集体の平均高さｂは、表面粗さ測定機（株式会社小坂研究所製サーフコーダＳＥ４０００）を用いて測定し、その平均を求めた。
上記の各評価結果を表１に示す。

次に、上記の実施例及び比較例で形成されたコーティング膜について、防汚性能の評価を行った。防汚性能は、各種汚れに対する初期の付着性、及び汚れ除去効果について評価した。
各種汚れに対する初期の付着性については、汚れ物質として、カーボン粉塵（カーボンブラック）、関東ローム粉塵及びナイロンパイル（５０μｍ）を用いた。

カーボン粉塵の付着性は、エアーを用いてカーボン粉塵をコーティング膜に一定量吹き付けた後、黒色のカーボン粉塵によるコーティング膜の着色を目視観察にて五段階評価した。この評価において、カーボン粉塵の付着がほとんどなかったものを１とし、カーボンブラックの付着が多かったものを５と表す。

関東ローム粉塵の付着性は、エアーを用いて関東ローム粉塵をコーティング膜に一定量吹き付けた後、関東ローム粉塵によるコーティング膜の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かったものを１とし、関東ローム粉塵の付着が多かったものを５と表す。

ナイロンパイルの付着性は、エアーを用いてナイロンパイルをコーティング膜に一定量吹き付けた後、コーティング膜上のナイロンパイルの付着の程度を目視観察にて五段階評価した。この評価において、ナイロンパイルの付着がほとんどなかったものを１とし、ナイロンパイルの付着が多かったものを５と表す。

汚れ除去効果は、コーティング膜を形成したステンレス基材を、一般家庭から採取した汚れを含むミキサ内中で一週間放置し、コーティング膜に汚れを固着させた。その後、コーティング膜に水道水を１０秒間晒して汚れを除去した。汚れ除去後の汚れ付着の程度を目視観察にて五段階評価した。この評価において、ナイロンパイルの付着がほとんどなかったものを１とし、ナイロンパイルの付着が多かったものを５と表す。
上記の各評価結果を表２に示す。

表２に示されているように、実施例１〜８のコーティング膜はいずれも、カーボン粉塵、関東ローム粉塵及びナイロンパイルの付着が少なく、且つ汚れ除去効果も高く、防汚性能に優れることがわかった。特に、実施例１のコーティング膜は、カーボン粉塵、関東ローム粉塵及びナイロンパイルの付着がほとんどなく、汚れ除去効果も優れていた。
これに対して比較例１及び２のコーティング膜は、カーボン粉塵、関東ローム粉塵及びナイロンパイルのいずれかの付着が多く、汚れ除去効果も低かった。また、比較例３のコーティング膜は、カーボン粉塵、関東ローム粉塵及びナイロンパイルの付着が少なかったものの、汚れ除去効果が低かった。

上記の結果について、表１の凹凸構造等の評価結果を基に考察すると、実施例１〜８のコーティング膜は、凝集体がバランス良く配置された凹凸構造を有し、且つ親水性部分及び疎水性部分の両方を表面に露出させているために、防汚性能が向上したものと考えられる。
一方、比較例１のコーティング膜は、凝集体が存在しないため、適切な凹凸構造を有しておらず、防汚性能が低下したものと考えられる。また、比較例２のコーティング膜は、フッ素樹脂粒子が存在していないため、関東ローム粉塵（親水性汚れ）に対する防汚性能が十分でなかったものと考えられる。また、比較例３のコーティング膜は、有機樹脂をベースとしていないため、汚れ除去効果が低かったものと考えられる。

以上の結果からわかるように、本発明によれば、親水性及び疎水性の両方の汚れに対して優れた防汚性能を有し、特に、大きな汚れに対する付着防止効果及び汚れ除去効果に優れたコーティング膜を有する防汚性部材を提供することができる。

１ 基材、２ コーティング膜、３ 凝集体、４ シリカ粒子、５ フッ素樹脂粒子、６ 有機樹脂被膜、１１ パイプ、１２ フィン、２１ ファン、２２ 熱交換器、２３ ベーン、２４ フラップ。

Claims (12)

1. 基材と、前記基材上に形成されたコーティング膜とを有する防汚性部材であって、
   前記コーティング膜が、シリカ粒子及びフッ素樹脂粒子を含む凝集体とフッ素樹脂粒子とが分散し且つ表面に露出して存在する有機樹脂被膜であることを特徴とする防汚性部材。
2. 前記コーティング膜に含有される全フッ素樹脂粒子の６０質量％以上が前記凝集体中に存在していることを特徴とする請求項１に記載の防汚性部材。
3. 前記シリカ粒子の凝集体は、１μｍ以上１０μｍ以下の平均粒径を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の防汚性部材。
4. 前記シリカ粒子は、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の平均粒径を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の防汚性部材。
5. 前記凝集体の平均粒径をａ（μｍ）、前記有機樹脂被膜の表面に露出した前記凝集体の平均高さをｂ（μｍ）とした場合に、ｂ／ａが０．３以上１．２以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の防汚性部材。
6. 前記凝集体は、０．１μｍ以上１．５μｍ以下の平均間隔を置いて前記コーティング膜中に分散していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の防汚性部材。
7. 前記フッ素樹脂粒子は、８０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の平均粒径を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の防汚性部材。
8. 前記有機樹脂被膜の厚さは、０．２μｍ以上１２μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の防汚性部材。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の防汚性部材を備えた熱交換器であって、
   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し、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前記コーティング膜が形成されていることを特徴とする熱交換器。
10. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の防汚性部材を備えた空気調和機であって、
    ファンと、熱交換器と、ベーンと、フラップとを具備し、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前記コーティング膜が形成されていることを特徴とする空気調和機。
11. シリカ粒子、フッ素樹脂粒子、有機樹脂、凝集剤及び溶媒を含むコーティング組成物であって、前記凝集剤によって前記シリカ粒子と前記フッ素樹脂粒子の少なくとも一部との凝集体が形成されていることを特徴とするコーティング組成物。
12. 請求項１１に記載のコーティング組成物の製造方法であって、
    前記シリカ粒子及び前記凝集剤を前記溶媒に加えて混合した後、前記フッ素樹脂粒子及び前記有機樹脂をさらに加えて混合することを特徴とするコーティング組成物の製造方法。

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