JP2018023932A - アルミニウム製フィン材の親水皮膜被覆方法、アルミニウム製フィン材及びアルミニウム製熱交換器 - Google Patents
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しかしながら、従来の親水化処理剤により表面に親水皮膜が形成された金属材料を熱交換器として使用した場合に、臭気が発生するという問題があった。
特許文献8に記載の親水化処理剤では、熱交換器を使用する際に発生する、ノナン酸等の長鎖脂肪酸に由来する臭気の発生を抑えることができない。
前記親水化処理剤固形分中の前記(メタ)アクリル系樹脂(A)の固形分含有率が2〜7質量%であり、前記ポリビニルアルコール(B)の固形分含有率が20〜40質量%であり、前記ポリエチレンオキサイド及びポリエチレングリコールから選択される少なくとも1種である樹脂(C)が30〜50質量%であり、前記架橋性微粒子(D)が10〜20質量%であり、更に、前記親水化処理剤固形分中の水酸基及びアミド基から選択される少なくとも1種の官能基を有する不飽和重合性化合物(E)の固形分含有率が0〜10質量%であることを特徴とするアルミニウム製フィン材の親水皮膜被覆方法。
本発明に用いる親水化処理剤が塗布されてなるアルミニウムコイルに対して所定の加工が施されてフィンが構成される。
本発明の熱交換器は、銅合金から構成される冷媒配管を、アルミニウム製フィン材に設けられた円筒状のカラー部内に挿入配設することにより、上記冷媒配管と上記フィン材とを一体的に組み付けてなるクロスフィンチューブから構成される熱交換器である。
本発明の表面処理方法は、特定の親水化処理剤を用いる。この特定の親水化処理剤は、特定の親水性樹脂と特定の架橋性微粒子とを特定の割合で含有する。これらの成分を含有することで、この親水化処理剤を用いて金属表面に形成された親水皮膜は大気中の酸成分を吸着しにくくなり、吸着されて濃縮した酸成分が脱離することで生じる臭気を抑えることができる。また、これらの成分を含有することで、本発明の親水化処理剤を用いて金属表面に形成された親水皮膜は、水分が付着した状態での金属表面との密着性に優れ、汚染物質が付着した状態での親水持続性に優れる。
本発明の親水性樹脂は、アクリル酸モノマーに由来する繰り返し単位及び/又はメタクリル酸モノマーに由来する繰り返し単位を含む(メタ)アクリル系樹脂(A)、ポリビニルアルコール(B)、及び、ポリエチレンオキサイド及びポリエチレングリコールから選択される少なくとも1種である樹脂(C)を含有することを必須とする。
本発明の架橋性微粒子(D)は、下記式(I)で表されるモノマー(a)、ポリオキシアルキレン鎖及び重合性二重結合を有するモノマー(b)、並びに、その他の重合性モノマー(c)からなるモノマー成分を共重合して得られる共重合体からなる樹脂粒子である。上記架橋性微粒子(D)は、上記(a)のメチロール基、エチロール基と上記(b)のカルボキシル基、水酸基等の官能基とが反応したり、メチロール基、エチロール基同士が縮合反応したり、上記(c)のカルボキシル基、水酸基と反応したりする。このため、親水化処理剤の成分として上記架橋性微粒子(D)を使用した場合、水不溶性の強固な親水皮膜を金属表面に形成することができる。また、上記架橋性微粒子(D)は、親水性が高く、未反応官能基を比較的多く有するため、親水化処理剤の成分として使用した場合、他の親水性樹脂と反応し、親水性は損なわれず、汚染物質が付着した後の親水持続性を大幅に向上させることができる。更に、上記架橋性微粒子(D)は、水に対する膨潤率が比較的小さいものであるため、形成される親水皮膜が水に溶解してしまうことも抑制される。
本発明の親水化処理剤は必須成分として上記の成分を含有するが、その他の成分として、水酸基及びアミド基から選択される少なくとも1種の官能基を有する不飽和重合性化合物(E)を含有してもよい。親水化処理剤中の固形分含有率が10質量%未満であることが必要である。上記官能基を有する不飽和重合性化合物は、硬化剤として働き、親水皮膜の架橋性を更に向上させることができる。上記含有率が10質量%以上であると、臭気の問題を抑制することが困難になる。上記官能基を有する不飽和重合性化合物(E)は、この化合物自体が親水皮膜中に残存することで、親水皮膜が大気中の酸成分を吸着して濃縮しやすくなり、上記の臭気に関する問題を解消できなくなると考えられる。
上記親水化処理剤には、着色した親水皮膜を形成する目的で、顔料を添加することができる。添加する顔料としては特に限定されず、無機顔料、有機顔料等の通常使用されている着色顔料を使用することができる。
本発明の表面処理方法を用いることによって、親水性、特に汚染物質が付着した後の親水持続性に優れ、かつ、密着性にも優れ、使用時に臭気の問題も生じない親水皮膜を形成することができる。特に、本発明の表面処理方法は、アルミニウム又はその合金に対して好適に適用することができる方法である。なお、上記の効果は上記の特定の親水化処理剤を用いることによって奏するため、親水皮膜の形成方法としては一般的な方法を採用可能である。
PAA:ポリアクリル酸(重量平均分子量:20,000、酸価780mgKOH/g)
PAA−HEMA:ポリアクリル酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルの共重合体(重量平均分子量:400,000、酸価400mgKOH/g)
MAA:ポリメタクリル酸(重量平均分子量:60,000、酸価651mgKOH/g)
PVA:ポリビニルアルコール(重量平均分子量:20,000、けん化度:98.5)
PEO:ポリエチレンオキサイド(重量平均分子量:250,000)
PEG:ポリエチレングリコール(重量平均分子量:20,000)
樹脂粒子−1、2、3:架橋性微粒子(製造方法を後述する)
ポリアクリルスルホン酸:「アロンA−6020(東亜合成株式会社)」
ポリアクリルアミド:「PAA15−C(日東紡績株式会社)」
N−MAM:N−メチロールアクリルアミド「N−MAM P(綜研化学株式会社)」
抗菌剤:スラオフ72N (日本エンバイロケミカルズ株式会社)
界面活性剤: エマルゲン LS−110 (花王株式会社)
<樹脂粒子―1>
メトキシプロパノール200質量部にN−メチロールアクリルアミド60質量部及びメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(繰り返し単位数が100のポリエチレン鎖)20質量部、アクリル酸10質量部、アクリルアミド10質量部を溶解させたモノマー溶液と、メトキシプロパノール50質量部に「ACVA」(大塚化学株式会社製アゾ系開始剤)1質量部を溶解させた溶液とをそれぞれ別口から、窒素雰囲気下105℃でメトキシプロパノール150質量部に3時間かけて滴下し、更に1時間加熱攪拌して重合させた。得られた分散液において、架橋性微粒子の平均粒子径350nm、架橋性微粒子の水膨潤率1.15、粘度フォードカップNo.4で18秒、固形分濃度20質量%であった。
メトキシプロパノール200質量部にN−メチロールアクリルアミド70質量部及びメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(繰り返し単位数が100のポリエチレン鎖)10質量部、アクリル酸10質量部、アクリルアミド10質量部を溶解させたモノマー溶液を使用した以外は、樹脂粒子―1と同様に調整した。得られた分散液において、架橋性微粒子の平均粒子径380nm、架橋性微粒子の水膨潤率1.15、粘度フォードカップNo.4で19秒、固形分濃度20質量%であった。
メトキシプロパノール200質量部にN−メチロールアクリルアミド50質量部及びメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(繰り返し単位数が100のポリエチレン鎖)40質量部、アクリル酸5質量部、アクリルアミド5質量部を溶解させたモノマー溶液を使用した以外は、樹脂粒子―1と同様に調整した。得られた分散液において、架橋性微粒子の平均粒子径320nm、架橋性微粒子の水膨潤率1.15、粘度フォードカップNo.4で17秒、固形分濃度20質量%であった。
表1及び表2に示す成分を、表1及び表2に示す割合(親水化処理剤の固形分中の質量比)で混合して、実施例に用いる親水化処理剤及び比較例に用いる親水化処理剤を調製した。
150mm×200mm×0.13mmの1000系アルミニウム材を日本ペイント社製サーフクリーナーEC370の1%溶液にて、70℃で5秒間脱脂し、日本ペイント社製アルサーフ407/47の10%溶液を用いて40℃5秒間リン酸クロメート処理した。次いで、上記で得られた各親水化処理剤固形分5%に調整し、バーコーター#4でこれを上記アルミニウム材に塗布し、220℃で20秒間加熱して乾燥硬化させて、試験板を作製した。この試験板を以下の評価に用いた。
試験板を純水に1時間浸漬した後に、ノナン酸0.5gを10L容器に入れ、室温で72時間、汚染した。試験板を大気中に放置し、5時間後に臭気を下記の評価基準で評価した。評価者2名の評価を平均した値を評価結果とした。臭気が1以下であれば、酢酸の防臭性が良好であると評価される。評価結果を表1及び表2に示した(表1及び表2の「ノナン酸臭気」の項目)。
(評価基準)
0;無臭。
1;微かに臭いを感じる。
2;楽に臭いを感じる。
3;明らかに臭いを感じる。
4;強い臭いを感じる。
5;非常に強い臭いを感じる。
試験板を純水に240時間浸漬した後、水滴との接触角を評価した。接触角の測定は、FACE自動接触角計「CA−Z」(協和界面化学社製)を使用して実施した。測定条件は、室温で滴下後30秒後の水滴との接触角とした。接触角が小さいほど親水性は高く、接触角が30°以下であれば、親水性が良好であると評価される。評価結果を表1及び表2に示した(表1及び表2の「接触角」の項目)。
試験板を水道水流水(流水量は15kg/時)中に30分間浸漬し、引き上げて、乾燥した。ステアリン酸3質量部、1−オクタデカノール3質量部、パルミチン酸3質量部、フタル酸ビス(2−エチルヘキシル)3質量部を10L容器に入れ、150℃で加熱、蒸散させた。この容器の中に試験板を8時間放置した。このサイクルを20回繰り返した後、水道水に浸漬、引き上げ後の水濡れ面積を濡れ性として評価した。濡れ性が95%以上であれば、濡れ性が良好であると評価される。評価結果を表1及び表2に示した(表1及び表2の「濡れ性評価」の項目)。
試験板に、純水を霧吹し、指で軽く擦った。1往復を1回とし、親水皮膜が剥離するまでの回数を評価した。回数が20回以上であれば、WET密着性が良好であると評価される。評価結果を表1及び表2に示した(表1及び表2の「WET密着性」の項目)。
試験板に、φ5mmの硬球を用いて、加重50g、300mm/minの条件で動摩擦係数を測定した。動摩擦係数が0.1未満であれば、加工性が良好であると評価される。評価結果を表1及び表2に示した(表1及び表2の「加工性」の項目)。
(評価基準)
A;0.1未満
B;0.1以上
Claims (3)
- アルミニウム製熱交換器に使用されるアルミニウム製フィン材の表面に対し、化成処理剤を接触させて化成皮膜を形成する工程、及び前記工程で得られた化成皮膜に対して親水化処理剤を接触させて親水皮膜を形成する工程を有するアルミニウム製熱交換器の表面処理方法であって、
前記親水化処理剤は、アクリル酸モノマーに由来する繰り返し単位及び/又はメタクリル酸モノマーに由来する繰り返し単位を含む(メタ)アクリル系樹脂(A)、
ポリビニルアルコール(B)、
ポリエチレンオキサイド及びポリエチレングリコールから選択される少なくとも1種である樹脂(C)、及び
架橋性微粒子(D)、を含有する親水化処理剤であり、
前記(メタ)アクリル系樹脂(A)は、
(1)スルホ基を有するモノマーに由来する繰り返し単位及びアミド基を有するモノマーに由来する繰り返し単位を有さず、
(2)重量平均分子量が20,000〜2,000,000であり、
(3)樹脂固形分酸価が100〜800mgKOH/gであり、
前記架橋性微粒子(D)は、下記式(I)で表されるモノマー(a)30〜95質量%、ポリオキシアルキレン鎖及び重合性二重結合を有するモノマー(b)5〜60質量%、並びに、その他の重合性モノマー(c)0〜50質量%を共重合してなり、
前記親水化処理剤固形分中の前記(メタ)アクリル系樹脂(A)の固形分含有率が2〜7質量%であり、前記ポリビニルアルコール(B)の固形分含有率が20〜40質量%であり、前記ポリエチレンオキサイド及びポリエチレングリコールから選択される少なくとも1種である樹脂(C)が30〜50質量%であり、前記架橋性微粒子(D)が10〜20質量%であり、
更に、前記親水化処理剤固形分中の水酸基及びアミド基から選択される少なくとも1種の官能基を有する不飽和重合性化合物(E)の固形分含有率が0〜10質量%であることを特徴とするアルミニウム製フィン材の親水皮膜被覆方法。 - 請求項1記載の親水皮膜被覆方法により、表面に親水皮膜が形成されたことを特徴とするアルミニウム製フィン材。
- 請求項2記載のアルミニウム製フィン材を用いてなるアルミニウム製熱交換器。
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