JP2021054937A - 親水性塗料と親水性皮膜および親水性、塗装性に優れた熱交換器用アルミニウムフィン材と熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、親水性塗料および親水性皮膜とアルミニウムフィンおよび熱交換器の提供を目的とする。【解決手段】本発明の親水性塗料は、アルカリ珪酸化合物と無機化合物粒子と膨潤性層状珪酸塩を溶媒に添加した親水性塗料であり、前記親水性塗料中に占める沈降抑制剤としての前記膨潤性層状珪酸塩の比率が０．１〜１０質量％の範囲であることを特徴とする。本発明の親水性皮膜は、アルカリ珪酸化合物と無機化合物粒子と膨潤性層状珪酸塩を有することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、親水性塗料と親水性皮膜および親水性、塗装性に優れた熱交換器用アルミニウムフィン材と熱交換器に関する。

アルミニウムやその合金は軽量でかつ優れた加工性と熱伝導性を有することから、エアコンの熱交換器用フィン材として広く利用されている。しかし、アルミニウムやその合金の表面の親水性は十分ではなく、エアコン運転時にエバポレータのフィン表面に空気中の水分が結露水として付着することがある。この結露水がフィン表面に滞留（フィン間にブリッジを形成）すると送風時の抵抗（通風抵抗）が増大し、冷房および暖房能力の低下や室内への水飛びなどの原因となる。

これらの問題を防止するため、フィンの表面にアルカリ珪酸塩を中心とした無機系親水性皮膜を塗布する技術（特許文献１参照）や、各種親水性樹脂を用いた樹脂系親水性皮膜を塗布する技術（特許文献２参照）が提供されている。
また、本発明者は、アルカリ珪酸塩に無機化合物粒子を添加した親水性皮膜を塗布する技術により、水濡れ性に優れた親水性の表面処理を施す技術について研究している。

特公平３−７７４４０号公報 特開平９−１４８８８号公報

本発明者が研究中のアルカリ珪酸塩に無機化合物粒子を添加した親水性皮膜塗布による表面処理方法では、水系塗料のため、塗料中の無機化合物粒子が沈降し、粒子の凝集による塗装ムラ、粒子の沈降分離が発生し易く、親水性を安定して確保するために課題があった。
そこで、塗料中の無機化合物粒子の分散性、塗料の保存安定性を図り、従来にも増して親水持続性に優れたフィン材が求められている。

本願発明は、前述の課題を解決するために、塗料中の無機化合物粒子の沈降を抑制し、無機化合物粒子の分散性を改善することで、親水性を維持したまま適正な塗工状態（塗膜平滑性/塗装ムラ改善）を得やすく、貯蔵安定性に優れた親水性塗料と親水性皮膜を提供することを目的とする。また、本願発明は、熱交換器のフィン材に親水性皮膜として用いた場合の熱交換効率を最大限に発揮できるアルミニウムフィン材と熱交換器を提供することを、目的とする。

（１）本発明の一形態に係る親水性塗料は、アルカリ珪酸化合物と無機化合物粒子と膨潤性層状珪酸塩を溶媒に添加した親水性塗料であり、前記親水性塗料中に占める沈降抑制剤としての前記膨潤性層状珪酸塩の比率が０．１〜１０質量％の範囲であることを特徴とする。
（２）本発明の一形態に係る親水性塗料において、前記アルカリ珪酸化合物が、珪酸カリウム、珪酸リチウム、珪酸ナトリウムのうち、少なくとも１種または２種以上であることが好ましい。

（３）本発明の一形態に係る親水性塗料において、前記無機化合物粒子が、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムのうち、１種または２種以上を含むことが好ましい。
（４）本発明の一形態に係る親水性塗料において、前記膨潤性層状珪酸塩として、スメクタイト系粘土鉱物、バーミキュライト、ハロイサイト、膨潤性マイカ（雲母）のうち、いずれか１種または２種以上を含むことが好ましい。
（５）本発明の一形態に係る親水性塗料において、前記膨潤性層状珪酸塩の粒子径が１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。

（６）本発明の一形態に係る親水性皮膜は、アルカリ珪酸化合物と無機化合物粒子と膨潤性層状珪酸塩を有することが好ましい。
（７）本発明の一形態に係る親水性皮膜において、前記親水性皮膜に対する膨潤性層状珪酸塩の比率が１．５〜６０質量％であることが好ましい。

（８）本発明の一形態に係る親水性皮膜において、前記アルカリ珪酸化合物が、珪酸カリウム、珪酸リチウム、珪酸ナトリウムのうち、少なくとも１種または２種以上であることが好ましい。
（９）本発明の一形態に係る親水性皮膜において、前記無機化合物粒子が、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムのうち、１種または２種以上を含むことが好ましい。
（１０）本発明の一形態に係る親水性皮膜において、前記膨潤性層状珪酸塩として、スメクタイト系粘土鉱物、バーミキュライト、ハロイサイト、膨潤性マイカ（雲母）のうち、いずれか１種または２種以上を含むことを特徴とする。
（１１）本発明の一形態に係る親水性皮膜において、前記膨潤性層状珪酸塩の粒子径が１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。

（１２）本発明の一形態に係る熱交換器用アルミニウムフィン材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基板と、前記基板上に形成された下地処理皮膜と、前記下地処理皮膜上に形成された（６）〜（１１）のいずれかに記載の親水性皮膜を備えたことを特徴とする。
（１３）本発明の一形態に係る熱交換器用アルミニウムフィン材において、前記親水性皮膜上に膨潤性皮膜が形成されたことが好ましい。
（１４）本発明の一形態に係る熱交換器は、（１３）または（１４）に記載のアルミニウムフィン材を備えたことを特徴とする。

本発明に係る親水性塗料によれば、膨潤性層状珪酸塩を０．１〜１０質量％の好適な割合で含んでいるので、無機化合物粒子の凝集を抑制することができ、保存安定性に優れた親水性塗料を提供できる。
また、この親水性塗料であるならば、塗膜形成時に無機化合物粒子を塗膜全体に均一分散することができる。このため、無機化合物粒子を均一分散させた親水性皮膜を得ることができ、塗布箇所による親水性にバラツキのない均一な親水性皮膜を提供できる。

親水性塗料において、アルカリ珪酸化合物は、珪酸カリウム、珪酸リチウム、珪酸ナトリウムのうち、少なくとも１種または２種以上であり、無機化合物粒子は、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムのうち、１種または２種以上であり、膨潤性層状珪酸塩は、スメクタイト系粘土鉱物、バーミキュライト、ハロイサイト、膨潤性マイカ（雲母）のうち、いずれか１種または２種以上であることが好ましく、これらを適用することで、目的を達成できる親水性塗料を提供でき、目的を達成できる親水性皮膜を提供できる。
膨潤性層状珪酸塩の粒子径は、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましく、この範囲の粒子径とすることにより、親水維持性と無機化合物粒子の沈降抑制効果を有し、塗装性と分散性に優れた親水性塗料を得ることができる。

上述の親水性皮膜を備えたフィン材であれば、均一かつ優れた親水性を得ることができ、従来にも増して親水持続性に優れたフィン材を提供できるとともに、そのフィン材からなるフィンを備えた熱交換器を提供できる。

本発明に係る一実施形態の親水性皮膜を備えた熱交換器用フィン材の一例を示す断面図。 本発明に係る一実施形態の親水性塗料を容器に収容した状態を示す説明図。 図１に示すフィン材からなるフィンを適用した熱交換器の一形態を示す斜視図。 図３に示す熱交換器に設けられているフィンの一例を示す断面図。 図３に示す熱交換器に設けられているフィンの他の例を示す斜視図。 実施例と比較例において得られた親水性塗料について保存安定性の評価基準について説明するための比較写真。 実施例と比較例の親水性皮膜における塗装ムラの有無について説明するための比較写真。 実施例と比較例の親水性皮膜における無機化合物粒子の均一分散性について対比して説明するための比較写真。

以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合がある。

「第１実施形態」
図１は、本発明に係る親水性皮膜を備えたアルミニウムフィン材の断面構造の一例を示すもので、この例のアルミニウムフィン材１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる板状の基材２と、その一面に下地処理皮膜３を介し形成された親水性皮膜５と、該親水性皮膜５の上に形成された潤滑性皮膜６を有している。また、親水性皮膜５中に複数の無機化合物粒子５ｂが分散されている。親水性皮膜５は、アルカリ珪酸化合物と膨潤性層状珪酸塩粒子からなる基層５ａとこの基層５ａ内に分散された複数の無機化合物粒子５ｂとからなる。

基材２を構成するアルミニウム合金は特に限定するものではなく、一般的に熱交換器用のフィン材に適用されている組成のアルミニウム合金を適宜用いて良い。なお、例示するならばＪＩＳ規定Ａ１０５０、Ａ１２００材等の純アルミニウム系のアルミニウム合金などを例示することができる。
下地処理皮膜３は例えばリン酸クロメート皮膜を適用することができる。このリン酸クロメート皮膜の付着量は、例えば、１０ｍｇ／ｍ^２以上、３０ｍｇ／ｍ^２以下とすることができる。下地処理皮膜３はその上に形成される親水性皮膜４の密着性を向上させ、基材２の耐食性を向上させるための耐食層の機能を有する。

親水性皮膜５は、以下に説明する成分を配合してなる親水性塗料を下地処理皮膜３の表面に塗布し、乾燥させた皮膜である。
ここで用いる親水性塗料は、アルカリ珪酸化合物と無機化合物粒子と膨潤性層状珪酸塩を溶媒に添加し、混合してなる親水性塗料である。また、この親水性塗料中に占める沈降抑制剤としての膨潤性層状珪酸塩の含有比率が０．１〜１０質量％の範囲であることが好ましい。
親水性塗料に含まれる膨潤性層状珪酸塩の含有比率が０．１質量％未満では、無機化合物粒子の凝集が発生し、親水性皮膜を形成した場合の塗布ムラに起因し、塗布箇所によって親水維持性にばらつきを生じるおそれがある。膨潤性層状珪酸塩の含有比率が０．１質量％未満では無機化合物粒子の沈降抑制効果が得られず、親水性塗料を保存中に無機化合物粒子が沈降するようになり、塗装ムラの発生、貯蔵安定性の低下を引き起こすおそれがある。
親水性塗料に含まれる膨潤性層状珪酸塩の含有比率が１０質量％を超える場合、親水性皮膜そのものの性質が変わり、十分な親水性が得られなくなるとともに、塗料粘度が上昇し、塗装が困難となるおそれがある。

前記膨潤性層状珪酸塩は、ヘクトライト等のスメクタイト系粘土鉱物、バーミキュライト、ハロイサイト、膨潤性マイカ（雲母）のうち、いずれか１種または２種以上であることが好ましい。膨潤性層状珪酸塩は、例えば、構造式（Ｎａ^＋ _０．７[（Ｓｉ_８Ｍｇ_５．５Ｌｉ_０．３）Ｏ_２０（ＯＨ_４）^-０．７]）で表示することができる。
前記膨潤性層状珪酸塩の粒子径が１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。粒子径が１０ｎｍ未満では無機化合物粒子の凝集が発生し易く、親水性塗膜を形成した場合に塗布箇所によって親水維持性にばらつきを生じるおそれがある。また、膨潤性層状珪酸塩の粒子径が１０００ｎｍを超えると塗装ムラの発生、貯蔵安定性の低下を引き起こす。

アルカリ珪酸化合物は、珪酸カリウム、珪酸リチウム、珪酸ナトリウムのうち、少なくとも１種または２種以上であることが好ましい。
無機化合物粒子６は、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムのうち、１種または２種以上であることが好ましい。

無機化合物粒子５ｂは親水性皮膜５表面の粗面化に寄与する。無機化合物粒子５ｂの含有量を１５質量％以上７０質量％以下とすることが好ましい。親水性皮膜５の初期接触角並びに乾湿サイクル経時後の接触角をいずれも良好な範囲に維持したい場合に有効である。ここで、乾湿サイクルとは、親水性皮膜の表面に水道水などの水を所定時間（数時間〜１０数時間）流して通水後、８０℃程度の高温で親水性皮膜表面を所定時間（１０数時間）乾燥する操作を必要回数（例えば１０数回）繰り返す処理を意味する。
無機化合物粒子５ｂの含有量が少なすぎる場合、親水性皮膜５の表面を十分に粗面化できなくなるおそれを生じ、十分な親水性能が得られなくなるおそれがある。無機化合物粒子５ｂの含有量が多すぎる場合、フィン材を金型で加工してフィン形状を作成する場合に金型が摩耗し易くなり、金型摩耗が原因となって加工性に問題を生じ易くなるおそれがある。

無機化合物微粒子５ｂの平均粒子径は０．０１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。無機化合物微粒子５ｂの平均粒子径をこの範囲に調整することは、親水性皮膜５の初期接触角並びに経時後（乾湿サイクル後）の接触角をいずれも小さくするために有効である。
無機化合物粒子５ｂの平均粒子径が小さすぎると、親水性皮膜５の表面を十分に粗面化することができず、十分な親水性能が得られなくなる。無機化合物粒子５ｂの平均粒子径を大きくし過ぎた場合、フィン材を金型で加工してフィン形状を作成する場合、金型が摩耗し易くなり、金型摩耗が原因となって加工性に問題を生じ易くなる。

なお、図１に示す形態では無機化合物粒子５ｂとして基層５ａの厚さより若干粒径が大きく、粒径の揃った状態の無機化合物粒子５ｂを分散配合させた状態を一例として描いている。しかし、無機化合物粒子５ｂの平均粒子径は上述の範囲が望ましいので、基層５ａの厚さに応じて基層５ａの厚さより大きな粒子、あるいは基層５ａの厚さより小さな粒子、もしくは基層５ａの厚さより大きな粒子と小さな粒子の混合粒子のいずれかが基層５ａに含まれる構造を採用しても良い。図１はアルミニウムフィン材１の断面構造を理解し易いように粒径の揃った無機化合物粒子５ｂのみを描いている。

上述の割合の無機化合物粒子５ｂを上述のアルカリ珪酸化合物に上述の範囲添加し、更に、潤滑性層状珪酸塩を上述の範囲添加した親水性塗料を用意するとともに、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基板１にリン酸クロメート処理を施して下地処理層３を形成した基材２を得る。
この後、基材２の下地処理層３の上にロールコート装置あるいはバーコート装置などの塗布装置を用いて必要な厚さに親水性塗料を塗布し、１８０℃〜２６０℃程度で１５秒〜１分程度加熱することで親水性塗料を加熱乾燥させ、図１に示す構造の親水性皮膜５を得ることができる。
親水性塗料中のアルカリ珪酸化合物および膨潤性層状珪酸塩と、水との質量比は、例えば、２３％：７７％（水）などであるが、塗料に含まれている水は乾燥する際に蒸発して消失し、膨潤性層状珪酸塩を含むアルカリ珪酸化合物の皮膜が残留する。

また、親水性皮膜５の上に必要に応じて潤滑剤を塗布することで図１に示す潤滑層６を備えたフィン材１を得ることができる。潤滑層６は例えば（水溶性ポリエーテル、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレン・アルキル・エーテル、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油エーテルなど）から形成されている。
潤滑層６はフィン材１を金型等で目的の形状のフィンに加工する場合、金型の摩耗を抑制する目的で形成する。

前記親水性塗料は、アルカリ珪酸化合物と無機化合物粒子と膨潤性層状珪酸塩と溶媒からなり、アルカリ珪酸化合物中のＳｉＯ_２と無機化合物粒子の合計量（塗料固形分）を塗料全体に対し１〜６０質量％含有し、前記ＳｉＯ_２：無機化合物粒子の質量比率が８５：１５〜３０：７０の範囲としたことが好ましい。溶媒は水を用いることができる。
親水性塗料において、アルカリ珪酸化合物中のＳｉＯ_２と無機化合物粒子の合計量が塗料全体に対し１質量％未満では形成した膜厚が薄すぎて親水性、耐食性が劣り、合計量が塗料全体に対し６０質量％を超えると形成した膜厚が厚すぎて塗装不良となるおそれがある。
アルカリ珪酸化合物中のＳｉＯ_２と無機化合物粒子の合計量（塗料固形分）は塗料全体に対し２〜３０質量％含有していることが好ましい。

親水性皮膜５の付着量は、０．０５ｇ／ｍ^２以上、１．０ｇ／ｍ^２の範囲であることが好ましく、０．２ｇ／ｍ^２以上、０．８ｇ／ｍ^２の範囲であることがより好ましい。
塗布量が少なすぎると親水性不良となるおそれがあり、塗布量が多すぎるとアルカリ珪酸塩化合物の使用量が多すぎてコスト高となるおそれがあり、金型摩耗も増加する傾向がある。

図１に示す構造の親水性皮膜５を有するアルミニウムフィン材１であるならば、上述の範囲の平均粒子径の無機化合物微粒子５ｂを基層５ａ中に分散させて配合しているので、親水性皮膜５の表面に無機化合物微粒子５ｂの存在に起因する微細な凹凸が形成されている。この表面の微細な凹凸が親水性の発現に寄与する。また、親水性皮膜５の基層５ａを構成するアルカリ珪酸化合物自体も良好な親水性を発現する。これらが相俟って、親水性皮膜５は優れた親水性を発揮する。例えば、表面の水接触角を１０°以下とする優れた親水性が得られる。
また、親水性皮膜５には好適な範囲の平均粒子径の無機化合物粒子５ｂであって、好適な含有量の無機化合物微粒子５ｂを含んでいるので、プレス加工において使用する金型の過度な損耗を抑制することができ、金型によりフィンを大量に加工する場合であっても、良好な加工性を得ることができる。

図２は本実施形態に係る親水性塗料８を容器７に収容した状態を示す説明図である。
容器７に投入した親水性塗料８を十分に攪拌後、静置しておくと、親水性塗料８に含まれている膨潤性層状珪酸塩粒子８ａは、カードハウス構造と称されるように板状の粒子をランダムに積み上げた構造を呈しつつ溶媒内に分散した状態を維持する。また、このカードハウス構造を呈している複数の膨潤性層状珪酸塩粒子８ａに支持されるように無機化合物粒子５ｂを溶媒中に分散させた状態を維持できる。
容器７に親水性塗料８を収容した後、図２に示す状態を長時間維持できるので、親水性塗料８を長時間保管しても、無機化合物粒子５ｂを沈降させることがなく、凝集させることなく安定保管できる。
このため、本実施形態に係る親水性塗料８は、保存安定性に優れ、長時間保管後に使用した場合であっても、塗装ムラのない、均一性に優れた親水性塗膜を形成できるので、先に説明した優れた親水性皮膜５を得ることができる。

次に、先に説明したアルミニウムフィン材１を熱交換器に適用した一形態について説明する。
図３は、本実施形態の熱交換器２０を示す斜視図である。
本実施形態の熱交換器２０は、ルームエアコンディショナーの室内・室外機用の熱交換器、あるいは、ＨＶＡＣ（Heating Ventilating Air Conditioning）用の室内・室外機、自動車用の熱交換器などの用途に使用されるアルミニウム熱交換器である。

図３に示す熱交換器２０は、図４に断面構造を示すアルミニウムフィン１０と、複数の銅製の伝熱管３０とを備えた構成である。
アルミニウムフィン１０は細長い短冊形状を有しており、銅製の伝熱管３０を通すラッパ状のフレア１１が、長さ方向に単列、或いは複数列で等間隔に配されている。また、アルミニウムフィン１０の表面には、伝熱性能の向上を目的にスリット１２などを必要箇所に設けることが好ましい。アルミニウムフィン１０は、一定の間隔で平行に並べられており、アルミニウムフィン１０の相互間に空気を流動できるようになっている。銅製の伝熱管３０はアルミニウムフィン１０のフレア１１を貫通しており、その内部を冷媒が流動するようになっている。
アルミニウムフィン１０は、例えば、図５に示すように複数のフレア１１と複数のスリット１２を並設した構造を採用しても良い。

＜フィン＞
アルミニウムフィン１０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる板状の基材２と、その両面に下地処理皮膜３を介し形成された親水性皮膜５を有している。なお、図３では下地処理皮膜３の記載を略しているが、基材２の両面には下地処理皮膜３が形成され、下地処理皮膜３を介して親水性皮膜５が形成されている。
基材２は、アルミニウム合金を常法により溶製し、熱間圧延工程、冷間圧延工程、プレス工程などを経て板状に加工される。なお、基材２の製造方法は、本発明としては特に限定されるものではなく、既知の製法を適宜採用することができる。
基材２の形状は、特に限定されず、アルミニウムフィンが適用される熱交換器の形態に応じて適宜選択される。例えば、本実施形態において基材２の形状は平板状であるが、基材２は、波板状、蛇腹状など、適用する熱交換器に必要とする形状にプレス加工されていることが望ましいので、本願明細書において基材２の形状を制限するものではない。

＜親水性皮膜＞
アルミニウムフィン１０は、表面に先に詳述した親水性皮膜５を有しているので、優れた親水性を得ることができる。また、先の親水性皮膜５を製造できる先の親水性塗料であるならば、保存安定性に優れるため、親水性塗料を長時間保管後使用しても、塗装ムラの無い、良好な親水性を発揮できる親水性皮膜５を備えたアルミニウムフィン１０を提供できる。
即ち、アルミニウムフィン１０に水分が付着しても水滴になることなく水が濡れ広がり、隣接するアルミニウムフィン１０間に水のブリッジを形成することがなく、アルミニウムフィン１０の通風抵抗を上昇させないため、熱交換効率が低下しない熱交換器２０を提供できる効果を有する。
この優れた親水効果については、熱交換器２０の製造直後は勿論のこと、熱交換器２０を長期間使用した場合であっても低下することがない。また、水の付着と乾燥を長期間繰り返したとしても、フィン表面の親水性低下を引き起こすことがない。
このため、図２に示す構造の熱交換器２０であるならば、長期間使用しても熱交換効率が低下することのない、通年エネルギー消費効率に優れた熱交換器を提供できる。

以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜サンプルの作製＞
ＪＩＳ１０５０系の純アルミニウム合金からなる基板（縦３００ｍｍ、横２００ｍｍ）に対し、リン酸クロメート処理を施して被着量２０ｍｇ／ｍ^２のリン酸クロメート皮膜を形成した。
このリン酸クロメート皮膜付きの基板に対し、後述する比率（質量％）でアルカリ珪酸化合物と無機化合物微粒子を配合し、更に膨潤性層状珪酸塩を以下の表１に示す割合で水（溶媒）に添加して親水性塗料を得た。この親水性塗料を塗布量０.５ｇ／ｍ^２で塗布して塗膜を形成し、２２０℃で３０秒間乾燥して親水性皮膜を形成した複数のアルミニウムフィン材試料を得た。なお、各親水性塗料においては、塗料全体の質量に対し、アルカリ珪酸化合物中のＳｉＯ_２と無機化合物粒子の合計量（塗料固形分）が５質量％となるように配合している。また、アルカリ珪酸化合物に対して配合する無機化合物微粒子は、平均粒子径１μｍのものを用い、アルカリ珪酸化合物中のＳｉＯ_２と無機化合物粒子の質量比は５０％：５０％とした。

次に、これらのアルミニウムフィン材試料を用いて以下に説明する親水持続性評価、沈降抑制評価、塗装性評価、分散性評価を行った。
特性１：親水持続性
親水性皮膜を備えた試料に対し、水道水の流水に８ｈｒ晒し、その後、８０℃乾燥処理を１６ｈｒ施すことを１サイクルとし、このサイクルを２５サイクル施した後の水の接触角が１０°以下の試料は◎、１４サイクル後の水接触角が１０°以下の試料は○、２５サイクル後に１０〜２０°の試料は△、２５サイクル後に２０°を超える試料を×で評価した。
特性２：沈降抑制（無機化合物粒子：図６参照）
親水性塗料を調合し、半透明の樹脂容器に収容し、樹脂容器を２４時間または８時間静置した後の無機化合物粒子の沈降状態を目視観察した。
図６に示すように、２４時間静置した状態で粒子沈降なしの試料は◎、８ｈｒ以上静置した状態で粒子沈降なしの試料は○、４ｈｒ以上静置した状態で粒子沈降なしの試料は△、８ｈｒ未満静置で粒子沈降ありの試料を×で評価した。
図６に示す写真では判別が難しい面もあるが、図６の２４時間静置した状態において沈降無しの親水性溶液は、溶液全体が白濁したままの状態であり、図６の８時間静置した状態において沈降無しの親水性溶液は、溶液全体が白濁したままの状態である。これらに対し、静置８時間で沈降ありの親水性塗料は、容器底部に粒子の沈殿が見られるとともに、親水性塗料の一部の透明度が向上している。

特性３：塗装性（図７参照）
親水性皮膜を塗装したアルミニウム板の外観を目視評価した（図７参照）。
塗装ムラがない試料は○、塗装ムラがある試料、および、塗装不可の試料を×と評価した。図７に示すように、塗装ムラのない試料は、滑らかな塗装面であり、目視した状態において凹凸などは目視できないが、塗装ムラのある試料は目視して確認できる程度の凹凸が形成されている。この凹凸は無機化合物粒子の凝集により生じたものである。

特性４：分散性（無機化合物粒子：図８参照）
無機化合物粒子の均一分散度を測定し、均一分散度９０％以上の試料は◎、８０％以上の試料は○、８０％未満の試料を×と評価した。測定方法は以下の通りである。
図８に示すように、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察倍率１０００倍にて塗膜表面を４視野観察し、写真撮影を行う。各写真中に存在する無機化合物粒子個数（ｎｉ）を画像解析装置により数える。なお、本評価では凝集した無機化合物粒子は１つとして数えた。無機化合物粒子の均一分散度計算式は以下の（１）式から（４）式の通りである。

以下の（１）式は分散を表し、（１）式を（％）表示とすると以下の（２）式となり、標準偏差は以下の（３）式で表され、無機化合物粒子の均一分散度Ｕ（％）は以下の（４）式で表される。各式において、ｎｉは無機化合物粒子の個数を示し、ｓは偏差の２乗和を示し、Ｎは観察視野数を示し、ｎ（オーバーバー）は平均個数を示す。

図８に、無機化合物粒子の均一分散度Ｕが９５％の試料（◎）と、無機化合物粒子の均一分散度Ｕが７０％の試料（×）を例示した。
以上の評価結果を以下の表１にまとめて示す。

特性５：加工性
各試料に対し、バウデン式動摩擦係数試験により表面の動摩擦係数を測定し、動摩擦係数が０．２以下の試料は合格として表１の欄に○を記載し、０．２を超える試料は動摩擦係数が大きい試料と判断して表１に×を記載した。

表１の実施例１〜実施例１５の試料が示すように、親水性皮膜中に占める膨潤性層状珪酸塩比率が０．１〜１０質量％の範囲の試料であり、膨潤性層状珪酸塩粒子の粒子径が１０〜１０００ｎｍの範囲の試料であれば、親水持続性に優れ、無機化合物粒子の沈降抑制が可能であり、塗装性と分散性と加工性に優れた親水性皮膜を得られることがわかる。
これらに対し、表２の比較例１のように潤滑性層状珪酸塩を含んでいない親水性親水性塗料から得られた親水性皮膜は、親水持続性に関して良好であるものの、無機化合物粒子の沈降抑制効果が得られず、塗装性と分散性に問題を生じた。
比較例２のように潤滑性層状珪酸塩の添加量が少ない試料は比較例１の試料よりも親水持続性が低下するとともに、無機化合物粒子の沈降抑制効果が得られず、塗装性と分散性に問題を生じた。

比較例３のように潤滑性層状珪酸塩の添加量が多すぎる試料は親水持続性に優れ、無機化合物粒子の沈降抑制効果に優れ、分散性にも優れるが、塗装性に問題を生じた。
比較例４のように潤滑性層状珪酸塩粒子の平均粒径が小さすぎる試料は、親水持続性は良好であるものの、無機化合物粒子の沈降抑制効果が得られず、塗装性と分散性に問題を生じた。
比較例５のように潤滑性層状珪酸塩粒子の平均粒径が大きすぎる試料は、親水持続性に優れ、無機化合物粒子の沈降抑制効果に優れ、分散性にも優れるが、塗装性に問題を生じた。

比較例６の試料は、無機化合物微粒子として炭酸カルシウムを用いて含有量を１０質量％に設定した試料であるが、親水持続性に問題を生じた。比較例７の試料は、無機化合物微粒子として炭酸カルシウムを用いて含有量を９０質量％に設定した試料であるが、親水持続性に劣り、加工性に劣り、耐食性にも劣る結果となった。
比較例８の試料は、無機化合物微粒子の平均粒子径を０．００５μｍに設定した試料であるが、親水持続性に問題を生じた。比較例９の試料は、無機化合物微粒子の平均粒子径を２５．０μｍに設定した試料であるが、親水持続性と加工性に問題を生じた。

比較例１０のようにベンドナイト系膨潤性層状珪酸塩を多量に添加した試料は、親水持続性は良好であるものの、無機化合物粒子の沈降抑制効果が得られず、塗装性と分散性にも問題を生じた。
比較例１１のようにノニオン系疎水性変形ポリマーを添加した試料は、親水持続性は良好であるものの、無機化合物粒子の沈降抑制効果が得られず、塗装性と分散性にも問題を生じた。

１…アルミニウムフィン材、２…基材、３…下地処理皮膜、５…親水性皮膜、５ａ…基層、５ｂ…無機化合物粒子、６…潤滑層、１０…アルミニウムフィン、１１…フレア、１２…スリット、２０…熱交換器、３０…伝熱管。

Claims (14)

1. アルカリ珪酸化合物と無機化合物粒子と膨潤性層状珪酸塩を溶媒に添加した親水性塗料であり、前記親水性塗料中に占める沈降抑制剤としての前記膨潤性層状珪酸塩の比率が０．１〜１０質量％の範囲であることを特徴とする親水性塗料。
2. 前記アルカリ珪酸化合物が、珪酸カリウム、珪酸リチウム、珪酸ナトリウムのうち、少なくとも１種または２種以上であることを特徴とする請求項１に記載の親水性塗料。
3. 前記無機化合物粒子が、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムのうち、１種または２種以上を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の親水性塗料。
4. 前記膨潤性層状珪酸塩として、スメクタイト系粘土鉱物、バーミキュライト、ハロイサイト、膨潤性マイカ（雲母）のうち、いずれか１種または２種以上を含むことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の親水性塗料。
5. 前記膨潤性層状珪酸塩の粒子径が１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の親水性塗料。
6. アルカリ珪酸化合物と無機化合物粒子と膨潤性層状珪酸塩を有することを特徴とする親水性皮膜。
7. 前記親水性皮膜に対する膨潤性層状珪酸塩の比率が１．５〜６０質量％であることを特徴とする請求項６に記載の親水性皮膜。
8. 前記アルカリ珪酸化合物が、珪酸カリウム、珪酸リチウム、珪酸ナトリウムのうち、少なくとも１種または２種以上であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の親水性皮膜。
9. 前記無機化合物粒子が、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムのうち、１種または２種以上を含むことを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載の親水性皮膜。
10. 前記膨潤性層状珪酸塩として、スメクタイト系粘土鉱物、バーミキュライト、ハロイサイト、膨潤性マイカ（雲母）のうち、いずれか１種または２種以上を含むことを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれか一項に記載の親水性皮膜。
11. 前記膨潤性層状珪酸塩の粒子径が１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６〜請求項１０のいずれか一項に記載の親水性皮膜。
12. アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基板と、前記基板上に形成された下地処理皮膜と、前記下地処理皮膜上に形成された請求項６〜請求項１１のいずれか一項に記載の親水性皮膜を備えたことを特徴とする熱交換器用アルミニウムフィン材。
13. 前記親水性皮膜上に膨潤性皮膜が形成されたことを特徴とする請求項１２に記載の熱交換器用アルミニウムフィン材。
14. 請求項１３または請求項１４に記載のアルミニウムフィン材を備えたことを特徴とする熱交換器。

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