JP2021095475A - Antifreezing coated film material, coating method using the same, and application of the same - Google Patents

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芝井 康博
Yasuhiro Shibai
康博 芝井
康哲 中西
Yasutetsu Nakanishi
康哲 中西
真也 上柿
Shinya Uegaki
真也 上柿
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司 出口
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Abstract

To provide an antifreezing coated film material that enables formation of a coated film having an excellent antifreezing effect, a coating method using the same, and application of the same.SOLUTION: An antifreezing coated film material contains inorganic particles and an amphoteric ion resin composed of a copolymerization polymer of at least one anionic monomer and at least one cationic monomer.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、凍結抑制塗膜材料、それを用いる塗布方法およびその用途に関する。さらに詳しくは、本発明は、優れた凍結抑制効果を有する塗膜を形成し得る凍結抑制塗膜材料、それを用いる塗布方法およびその用途に関する。 The present invention relates to a freeze-suppressing coating material, a coating method using the same, and its use. More specifically, the present invention relates to a freeze-suppressing coating material capable of forming a coating film having an excellent anti-freezing effect, a coating method using the same, and its use.

自然環境に曝される構造物、加熱・冷却が繰り返される装置やそれらを構成する部材では、周辺の環境条件の変化によってそれらの表面に結露や凍結が発生し、様々な弊害がもたらされることがある。
例えば、複数のフィンを介して熱交換を行うフィン式熱交換器を寒冷環境下で使用した場合には、フィンの表面に霜(凍結した結露水)が付着してフィン間が閉塞されることがある。このように霜によってフィン間が閉塞されたフィン式熱交換器は、熱交換効率が低下するため、除霜作業が必要になる。
そこで、その対策としてフィン式熱交換器のフィンには、着霜抑制用の塗料を塗布することがあり、様々な塗料やその素材が提案されている。
For structures exposed to the natural environment, devices that are repeatedly heated and cooled, and the members that compose them, dew condensation and freezing may occur on their surfaces due to changes in the surrounding environmental conditions, causing various harmful effects. is there.
For example, when a fin-type heat exchanger that exchanges heat via multiple fins is used in a cold environment, frost (frozen condensed water) adheres to the surface of the fins and the fins are blocked. There is. In the fin type heat exchanger in which the fins are blocked by frost in this way, the heat exchange efficiency is lowered, so that defrosting work is required.
Therefore, as a countermeasure, a paint for suppressing frost formation may be applied to the fins of the fin type heat exchanger, and various paints and their materials have been proposed.

例えば、特表2016−521568号公報(特許文献1)は、本発明とは技術分野が異なり、凍結抑制対象も異なる技術ではあるが、植物細胞、植物小器官または植物組織を多孔質シリカマトリックス内に封入して凍結保存する方法において、ジメチルスルホキシド、サッカライド、アミノ酸、両性イオン性化合物(ベタイン)、グリコール、ポリオールおよびそれらの混合物から選択される凍結保護物質(抗凍結剤)を多孔質シリカマトリックスに担持させる技術が開示されている。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-521568 (Patent Document 1) describes plant cells, plant organs, or plant tissues in a porous silica matrix, although the technical field is different from that of the present invention and the subject of freeze suppression is also different. In the method of encapsulating and cryopreserving in a porous silica matrix, a cryoprotectant (antifreeze agent) selected from dimethyl sulfoxide, saccharides, amino acids, amphoteric ionic compounds (betaine), glycols, polyols and mixtures thereof is formed into a porous silica matrix. The technique of carrying is disclosed.

特表2016−521568号公報Special Table 2016-521568

しかしながら、特許文献1を含む先行技術において更なる凍結抑制効果の向上が求められている。
そこで、本発明は、優れた凍結抑制効果を有する塗膜を形成し得る凍結抑制塗膜材料、それを用いる塗布方法およびその用途を提供することを課題とする。
However, in the prior art including Patent Document 1, further improvement of the antifreezing effect is required.
Therefore, it is an object of the present invention to provide a freeze-suppressing coating material capable of forming a coating film having an excellent freeze-suppressing effect, a coating method using the same, and its use.

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、無機粒子と特定の両性イオン樹脂との配合物を基材に塗布することにより、基材表面に生成した結露水の凍結温度が低下して凍結を抑制できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have applied a mixture of inorganic particles and a specific amphoteric ion resin to the base material to generate condensed water on the surface of the base material. We have found that the freezing temperature can be lowered to suppress freezing, and have completed the present invention.

かくして、本発明によれば、無機粒子と、少なくとも1種のアニオン性モノマーと少なくとも1種のカチオン性モノマーとの共重合ポリマーからなる両性イオン樹脂とを含有することを特徴とする凍結抑制塗膜材料が提供される。 Thus, according to the present invention, a freeze-suppressing coating film comprising inorganic particles and a zwitterionic resin composed of a copolymerized polymer of at least one anionic monomer and at least one cationic monomer. The material is provided.

また、本発明によれば、上記の凍結抑制塗膜材料を基材上に塗布する塗布工程を含むことを特徴とする塗布方法が提供される。 Further, according to the present invention, there is provided a coating method including a coating step of coating the above-mentioned freeze-suppressing coating material on a substrate.

さらに、本発明によれば、上記の凍結抑制塗膜材料で被覆されたフィン材が提供される。 Further, according to the present invention, there is provided a fin material coated with the above-mentioned antifreezing coating material.

本発明は、優れた凍結抑制効果を有する塗膜を形成し得る凍結抑制塗膜材料、それを用いる塗布方法およびその用途を提供することができる。 The present invention can provide a freeze-suppressing coating material capable of forming a coating film having an excellent freeze-suppressing effect, a coating method using the same, and its use.

本発明の凍結抑制塗膜材料は、少なくとも次の条件(1)〜(8)のいずれか1つを満たす場合に、上記の効果をより発揮する。
(1)両性イオン樹脂以外の樹脂をベース樹脂としてさらに含有する。
(2)ベース樹脂が、ポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンから選択されるノニオン性樹脂である。
(3)無機粒子が、シリカ粒子または酸化アルミニウム粒子である。
(4)無機粒子が、5nm以上100nm以下の平均粒径を有する球状無機粒子または100nm以上4,000nm以下の平均長径および0.5nm以上20nm以下の平均短径を有する針状無機粒子である。
(5)両性イオン樹脂が、10,000以上1,500,000以下の質量平均分子量を有する。
(6)両性イオン樹脂が、ノニオン基を有する。
(7)ノニオン基が、アミド基である。
(8)両性イオン樹脂が、1/9〜9/1の割合でカチオンとアニオンとを含有する。
The freeze-suppressing coating material of the present invention more exerts the above-mentioned effect when at least one of the following conditions (1) to (8) is satisfied.
(1) A resin other than the zwitterionic resin is further contained as a base resin.
(2) The base resin is a nonionic resin selected from polyvinyl alcohol and polyvinylpyrrolidone.
(3) The inorganic particles are silica particles or aluminum oxide particles.
(4) The inorganic particles are spherical inorganic particles having an average particle size of 5 nm or more and 100 nm or less, or needle-shaped inorganic particles having an average major axis of 100 nm or more and 4,000 nm or less and an average minor axis of 0.5 nm or more and 20 nm or less.
(5) The zwitterionic resin has a mass average molecular weight of 10,000 or more and 1,500,000 or less.
(6) The zwitterionic resin has a nonionic group.
(7) The nonionic group is an amide group.
(8) The zwitterionic resin contains cations and anions at a ratio of 1/9 to 9/1.

本発明の塗布方法は、少なくとも次の条件(9)を満たす場合に、上記の効果をより発揮する。
(9)塗布工程の前に、基材を脱脂処理または化成処理に付す前処理工程をさらに含む。
The coating method of the present invention more exerts the above-mentioned effect when at least the following condition (9) is satisfied.
(9) Prior to the coating step, a pretreatment step of subjecting the substrate to a degreasing treatment or a chemical conversion treatment is further included.

本発明の凍結抑制塗膜材料の一形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one form of the freeze-suppressing coating film material of this invention.

(1)凍結抑制塗膜材料
本発明の凍結抑制塗膜材料は、無機粒子と、少なくとも1種のアニオン性モノマーと少なくとも1種のカチオン性モノマーとの共重合ポリマーからなる両性イオン樹脂とを含有することを特徴とする。
本発明は、以下の説明に限定されず、本発明の目的の範囲内で適宜変更を加えて実施ですることができる。
以下に説明する各材料は、特に断りのない限り、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(1) Antifreeze coating material The antifreeze coating material of the present invention contains inorganic particles and a zwitterionic resin composed of a copolymer polymer of at least one anionic monomer and at least one cationic monomer. It is characterized by doing.
The present invention is not limited to the following description, and can be carried out with appropriate modifications within the scope of the object of the present invention.
Unless otherwise specified, each of the materials described below may be used alone or in combination of two or more.

本発明の凍結抑制塗膜材料は、公知の不凍タンパクと同様の凍結抑制効果を発揮する。
その理由は、以下のように推察される。
両性イオン樹脂の分子内で+イオンと−イオンとが会合して、水中で強固な一定の構造体(イオンコンプレックス)を形成し、本発明の凍結抑制塗膜材料の塗膜がアルミニウム板のような基材に形成(例えば、ディップ)されると、イオンコンプレックスがその構造を保持したまま塗膜になり、一部が膜表面に保持される。イオンコンプレックスは、その表面に凸凹を有し、凹部は氷核をトラップして核成長を抑制し、凸部は微小な氷核を破壊して核発生を抑制する。他方、一部の+イオンまたは−イオンは会合せず、水を引き付けるイオン性として機能するため、ポリアミンと同様の凍結抑制効果が保持される。
また、後述するように、両性イオン樹脂がアミド基などのノニオン基を有すると、会合が緩和されて、構造体の大きさが最適化され、凍結抑制効果が促進される。
さらに、本発明の凍結抑制塗膜材料は、熱安定性が高く、基材に形成した塗膜の焼付けが必要な場合にも適する。一方、従来の不凍タンパクは天然物であるために熱安定性が弱く、塗膜の焼付けが必要な場合には適さない。
また、本発明の凍結抑制塗膜材料は、後述するように、両性イオン濃度を制御することで高い凍結抑制効果を得ることができる。
The antifreeze coating material of the present invention exhibits the same antifreeze effect as known antifreeze proteins.
The reason can be inferred as follows.
In the molecule of the amphoteric ion resin, + ions and-ions associate to form a strong and constant structure (ion complex) in water, and the coating film of the antifreeze coating film material of the present invention is like an aluminum plate. When formed on a solid substrate (for example, dip), the ion complex forms a coating film while retaining its structure, and a part of the ion complex is retained on the film surface. The ion complex has irregularities on its surface, the concave portions trap ice nuclei and suppress nuclear growth, and the convex portions destroy minute ice nuclei to suppress nuclear formation. On the other hand, some + or-ions do not meet and function as ionics that attract water, so that the same antifreeze effect as polyamines is maintained.
Further, as will be described later, when the zwitterionic resin has a nonionic group such as an amide group, the association is relaxed, the size of the structure is optimized, and the antifreezing effect is promoted.
Further, the freeze-suppressing coating material of the present invention has high thermal stability and is suitable when it is necessary to bake the coating film formed on the substrate. On the other hand, the conventional antifreeze protein is a natural product and therefore has weak thermal stability, and is not suitable when the coating film needs to be baked.
Further, the freeze-suppressing coating material of the present invention can obtain a high freeze-suppressing effect by controlling the concentration of zwitterions, as will be described later.

図1は、本発明の凍結抑制塗膜材料の一形態を示す模式図である。
図中、1は両性イオン樹脂、2は無機樹脂粒子、3は任意構成のベース樹脂、4は凍結抑制塗膜材料の塗膜形成対象の基材を示す。
FIG. 1 is a schematic view showing one form of the freeze-suppressing coating film material of the present invention.
In the figure, 1 is a zwitterionic resin, 2 is an inorganic resin particle, 3 is a base resin having an arbitrary composition, and 4 is a base material to be coated with a freeze-suppressing coating material.

(1−1)無機粒子
無機粒子は、凍結抑制塗膜材料の塗膜の耐久性を向上(強化)させる機能、塗膜の表面を凹凸にして水を濡れ易くして結露抑制することで凍結抑制効果を高める機能を有し、アニオン性およびカチオン性の何れであってもよい。
無機粒子としては、例えば、金属粒子、金属酸化物粒子およびシリカ(SiO2)粒子が挙げられる。
金属粒子の金属としては、例えば、金、白金、銀、銅、鉄、チタン、マンガン、ニッケル、スズ、アルミニウムおよびこれらを含む合金が挙げられる。
また、金属酸化物粒子の金属酸化物としては、金属粒子の金属として例示した金属の酸化物、例えば、酸化アルミニウム(Al23、アルミナ)、酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnО)、酸化鉄(Fe23)、酸化銅(CuО)などが挙げられる。
シリカ粒子としては、コロイダルシリカが挙げられる。
これらの無機粒子の中でも、シリカ粒子および酸化アルミニウム粒子が好ましく、これらの併用がより好ましい。
(1-1) Inorganic particles Inorganic particles have the function of improving (strengthening) the durability of the coating film of the antifreezing coating film material, and freeze by making the surface of the coating film uneven to make it easier for water to get wet and to suppress dew condensation. It has a function of enhancing the inhibitory effect and may be either anionic or cationic.
Examples of the inorganic particles include metal particles, metal oxide particles and silica (SiO 2 ) particles.
Examples of the metal of the metal particles include gold, platinum, silver, copper, iron, titanium, manganese, nickel, tin, aluminum and alloys containing these.
Further, as the metal oxide of the metal oxide particles, metal oxides exemplified as the metal of the metal particles, for example, aluminum oxide (Al 2 O 3 , alumina), titanium oxide (TIO 2 ), zinc oxide (ZnO). , Iron oxide (Fe 2 O 3 ), copper oxide (CuO) and the like.
Examples of the silica particles include colloidal silica.
Among these inorganic particles, silica particles and aluminum oxide particles are preferable, and their combined use is more preferable.

無機粒子の形状は、本発明の効果を阻害しない限り特に限定されないが、球状および針状が好ましく、無機粒子としては、球状無機粒子および針状無機粒子がより好ましく、球状シリカ粒子および針状酸化アルミニウム粒子が特に好ましい。 The shape of the inorganic particles is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, but spherical and acicular particles are preferable, and as the inorganic particles, spherical inorganic particles and acicular inorganic particles are more preferable, and spherical silica particles and acicular oxidation. Aluminum particles are particularly preferred.

球状無機粒子は、5nm以上100nm以下の平均粒径を有することが好ましい。
球状無機粒子の平均粒径を5nm以上とすることで、形成される塗膜における球状無機粒子の分散性を向上させることができる。一方、球状無機粒子の平均粒径を100nm以下とすることで、塗膜の成膜性を向上させることができる。
より好ましい球状無機粒子の平均粒径は、10nm以上50nm以下である。
The spherical inorganic particles preferably have an average particle size of 5 nm or more and 100 nm or less.
By setting the average particle size of the spherical inorganic particles to 5 nm or more, the dispersibility of the spherical inorganic particles in the formed coating film can be improved. On the other hand, by setting the average particle size of the spherical inorganic particles to 100 nm or less, the film forming property of the coating film can be improved.
The average particle size of the more preferable spherical inorganic particles is 10 nm or more and 50 nm or less.

針状無機粒子は、100nm以上4,000nm以下の平均長径および0.5nm以上20nm以下の平均短径を有することが好ましい。
針状無機粒子の平均長径を100nm以上とし、かつ平均短径を0.5nm以上とすることで、塗膜における針状無機粒子の分散性を向上させることができる。一方、針状無機粒子の平均長径を4,000nm以下とし、かつ平均短径を20nm以下とすることで、塗膜の成膜性を向上させることができる。
より好ましい針状無機粒子の平均長径および平均短径は、それぞれ1,000nm以上1,800nm以下および2nm以上10nm以下である。
The needle-shaped inorganic particles preferably have an average major axis of 100 nm or more and 4,000 nm or less and an average minor axis of 0.5 nm or more and 20 nm or less.
By setting the average major axis of the acicular inorganic particles to 100 nm or more and the average minor axis to 0.5 nm or more, the dispersibility of the acicular inorganic particles in the coating film can be improved. On the other hand, by setting the average major axis of the needle-shaped inorganic particles to 4,000 nm or less and the average minor axis to 20 nm or less, the film forming property of the coating film can be improved.
More preferable needle-shaped inorganic particles have an average major axis and an average minor axis of 1,000 nm or more and 1,800 nm or less and 2 nm or more and 10 nm or less, respectively.

無機粒子の「平均粒径」、「平均長径」および「平均短径」は、以下の方法により測定することができる。
電子顕微鏡下で、測定対象となる無機粒子のうち任意に20個の粒子を選択し、選択した20個の粒子の「粒径(詳しくは、円相当径)」、「長径」または「短径」をそれぞれ測定する。得られた個々の測定値「粒径」、「長径」または「短径」の算術平均値を算出し、得られた算術平均値を測定対象となる無機粒子の「平均粒径」、「平均長径」または「平均短径」とする。
The "average particle size", "average major axis" and "average minor axis" of the inorganic particles can be measured by the following methods.
Under an electron microscope, arbitrarily select 20 particles from the inorganic particles to be measured, and the selected 20 particles have a "particle size (specifically, a circle-equivalent diameter)", a "major diameter", or a "minor diameter". "Is measured respectively. Calculate the arithmetic mean value of the obtained individual measured values "particle size", "major axis" or "minor axis", and use the obtained arithmetic mean value as the "average particle size" and "average" of the inorganic particles to be measured. It shall be "major axis" or "average minor axis".

無機粒子は、表面処理剤により表面処理されていてもよい。
表面処理剤としては、例えば、シランカップリング剤、チタンカップリング剤およびシリコーンオイルなどが挙げられる。
無機粒子は、表面処理によりその表面にカチオン性が付与されていることが好ましい。
表面にカチオン性が付与された無機粒子は、カチオン樹脂と同様に、塗膜の表面に付着した水に含まれる水分子の規則的な配列を阻害して、凍結抑制効果をより向上させることができる。
The inorganic particles may be surface-treated with a surface treatment agent.
Examples of the surface treatment agent include a silane coupling agent, a titanium coupling agent, a silicone oil, and the like.
It is preferable that the surface of the inorganic particles is imparted with cationism by surface treatment.
Like the cationic resin, the inorganic particles to which the surface is provided with cationic properties can inhibit the regular arrangement of water molecules contained in the water adhering to the surface of the coating film to further improve the antifreeze effect. it can.

無機粒子の固形分換算での配合割合は、50質量%以上95質量%以下が好ましく、60質量%以上90質量%以下がより好ましく、65質量%以上85質量%以下が特に好ましい。
無機粒子の固形分換算での配合割合を50質量%以上とすることで、形成される塗膜の凍結抑制効果をより向上させることができる。一方、無機粒子の固形分換算での配合割合を95質量%以下とすることで、塗膜の成膜性を向上させることができる。
The mixing ratio of the inorganic particles in terms of solid content is preferably 50% by mass or more and 95% by mass or less, more preferably 60% by mass or more and 90% by mass or less, and particularly preferably 65% by mass or more and 85% by mass or less.
By setting the blending ratio of the inorganic particles in terms of solid content to 50% by mass or more, the freeze-suppressing effect of the formed coating film can be further improved. On the other hand, by setting the blending ratio of the inorganic particles in terms of solid content to 95% by mass or less, the film forming property of the coating film can be improved.

(1−2)両性イオン樹脂
両性イオン樹脂は、少なくとも1種のアニオン性モノマーと少なくとも1種のカチオン性モノマーとの共重合ポリマーからなる。
両性イオン樹脂は、正電荷(+帯電)と負電荷(−帯電)とを同一樹脂中に含有する樹脂であり、先行技術(特許文献1)に記載のような両性イオン性化合物(ベタイン)やポリリジンのような天然系のポリマーを含まない。
ここで、ベタインとは、正電荷と負電荷を同一分子内の隣り合わない位置に有し、正電荷を有する原子には解離し得る水素原子が結合しておらず(四級アンモニウム、スルホニウム、ホスホニウムなどのカチオン構造をとる)、分子全体としては電荷を有さない化合物(分子内塩)の総称であり、分子全体としては電荷を有さないため、ノニオン性のポリビニルアルコールと類似であり、また本発明の必須成分である両性イオン樹脂のような水中で分子内会合は生じないものと推定される。
なお、本明細書において、アクリルおよびメタクリルを包括的に「(メタ)アクリル」と総称する場合がある。
(1-2) Zwitterionic Resin The zwitterionic resin is composed of a copolymerized polymer of at least one anionic monomer and at least one cationic monomer.
The zwitterionic resin is a resin containing a positive charge (+ charge) and a negative charge (-charge) in the same resin, and is a zwitterionic compound (betaine) as described in the prior art (Patent Document 1). It does not contain natural polymers such as polylysine.
Here, betaine has a positive charge and a negative charge at non-adjacent positions in the same molecule, and a dissociable hydrogen atom is not bonded to the atom having the positive charge (quaternary ammonium, sulfonium, etc.). It is a general term for compounds (intramolecular salts) that do not have an electric charge as a whole molecule (which has a cationic structure such as phosphonium), and because the molecule as a whole has no electric charge, it is similar to nonionic polyvinyl alcohol. Further, it is presumed that intramolecular association does not occur in water like the amphoteric ion resin which is an essential component of the present invention.
In addition, in this specification, acrylic and methacryl may be generically referred to as "(meth) acrylic".

(1−2−1)アニオン性モノマー
アニオン性モノマーとしては、カルボキシル基、リン酸基、スルフォン酸基などを含有するモノマーが挙げられる。
アニオン性モノマーの具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、2−メタクリロイロキシエチルコハク酸およびそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、ならびに2−アクロイロキシエチルアシッドホスフェート、2−メタクロイロキシエチルアシッドホスフェート、ビニルスルホン酸などが挙げられ、これらの中でもカルボキシル基を有するモノマー(カルボン酸類)が好ましく、アクリル酸が好ましい。
(1-2-1) Anionic Monomer Examples of the anionic monomer include a monomer containing a carboxyl group, a phosphoric acid group, a sulfonic acid group, and the like.
Specific examples of anionic monomers include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, itaconic acid, 2-methacryloyloxyethyl succinic acid and their sodium salts, potassium salts, ammonium salts, and 2-. Examples thereof include acroyloxyethyl acid phosphate, 2-methacloyloxyethyl acid phosphate, vinyl sulfonic acid and the like. Among these, monomers having a carboxyl group (carboxylic acids) are preferable, and acrylic acid is preferable.

(1−2−2)カチオン性モノマー
カチオン性モノマーとしては、アミノ基を有する単量体およびアミノ基の酸中和物、ならびに該単量体を4級化剤で4級化した第4級アンモニウム塩などが挙げられる。
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メタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート塩化メチル4級塩、ジメチルアミノエチルアクリレートベンジルクロライド4級塩、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド塩化メチル4級塩、
モノアリルアミン、N-メチルアリルアミン、N,N-ジメチルアリルアミン、N-シクロヘキシルアリルアミン、N,N-(メチル)シクロヘキシルアリルアミン、N,N-ジシクロヘキシルアリルアミン、ジアリルアミン、N-メチルジアリルアミン、N-ベンジルジアリルアミンおよびそれらの塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、塩化ジアリルメチルベンジルアンモニウム、臭化ジアリルメチルベンジルアンモニウム、ヨウ化ジアリルメチルベンジルアンモニウム、メチル硫酸ジアリルメチルベンジルアンモニウム、塩化ジアリルジベンジルアンモニウム、臭化ジアリルジベンジルアンモニウム、ヨウ化ジアリルジベンジルアンモニウム、メチル硫酸ジアリルジベンジルアンモニウムなどが挙げられ、これらの中でもジメチルアミノエチルメタクリレート塩化メチル4級塩のような第4級アンモニウム塩が好ましい。
(1-2-2) Cationic Monomer As the cationic monomer, a monomer having an amino group, an acid neutralized product of the amino group, and a quaternary monomer obtained by quaternary preparation of the monomer with a quaternary agent. Examples include ammonium salts.
Examples of cationic monomers include dimethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate quaternary salt, dimethylaminoethyl acrylatebenzyl chloride quaternary salt, dimethylaminopropylacrylamide, dimethylaminopropylacrylamide quaternary salt of methyl chloride, and the like.
Monoallylamine, N-methylallylamine, N, N-dimethylallylamine, N-cyclohexylammonium, N, N- (methyl) cyclohexylallylamine, N, N-dicyclohexylammonium, diallylamine, N-methyldiallylamine, N-benzyldiallylamine and theirs. Hydrochloride, sulfate, nitrate, diallylmethylbenzylammonium chloride, diallylmethylbenzylammonium bromide, diallylmethylbenzylammonium iodide, diallylmethylbenzylammonium methylsulfate, diallyldibenzylammonium chloride, diallyldibenzylammonium bromide, iodine Examples thereof include diallyldibenzylammonium compound and diallyldibenzylammonium methylsulfate, and among these, a quaternary ammonium salt such as dimethylaminoethyl methacrylate methyl quaternary salt is preferable.

(1−2−3)好ましい形態
両性イオン樹脂は、上述した構造体の大きさが最適化されるだけでなく、濡れ性向上の観点で、ノニオン基を有することが好ましい。
両性イオン樹脂にノニオン基を導入するためには、アニオン性モノマーとカチオン性モノマーと共にノニオン性モノマー(中性モノマー)を共重合させればよい。
ノニオン性モノマーとしては、疎水性のアルキル基や水酸基、アミド基、エチレンオキサイド基などの水和官能基を含有したものが挙げられる。
(1-2-3) Preferred Form The amphoteric ion resin preferably has a nonionic group from the viewpoint of not only optimizing the size of the above-mentioned structure but also improving the wettability.
In order to introduce a nonionic group into the zwitterionic resin, the nonionic monomer (neutral monomer) may be copolymerized together with the anionic monomer and the cationic monomer.
Examples of the nonionic monomer include those containing a hydration functional group such as a hydrophobic alkyl group, a hydroxyl group, an amide group, and an ethylene oxide group.

疎水性モノマーとしては、(メタ)アクリレート、メチルアクリレート、メチルメタアクリレート、エチルアクリレート、エチルメタアクリレート、n-ブチルアクリレート、n-ブチルメタアクリレート、イソブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ラウリルメタアクリレート、フェニルアクリレートなどが挙げられる。
水和官能基を含有したモノマーとしては、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタアクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシブチルメタアクリレート、アリルアルコール、メタアリルアルコール
アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、アクリロイルモルフォリン、ヒドロキシエチルアクリルアミド
ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレートなどが挙げられる。
これらの中でも、結露水の吸着および濡れを促進させる観点から、水和官能基を含有したモノマーが好ましく、親水性の高いアクリルアミドがより好ましい。
すなわち、両性イオン樹脂が有するノニオン基は、アミド基であることが好ましい。
Examples of the hydrophobic monomer include (meth) acrylate, methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, n-butyl acrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, lauryl methacrylate, and phenyl acrylate. And so on.
Examples of the monomer containing a hydration functional group include 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxypropyl methacrylate, hydroxybutyl acrylate, hydroxybutyl methacrylate, allyl alcohol, and methallyl alcohol acrylamide. Methacrylicamide, N-methylacrylamide, N-ethylacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, N-methylolacrylamide, diacetoneacrylamide, acryloylmorpholine, hydroxyethylacrylamide polyethylene glycol monoacrylate, polyethylene glycol monomethacrylate , Methoxypolyethylene glycol acrylate, methoxypolyethylene glycol methacrylate and the like.
Among these, a monomer containing a hydration functional group is preferable, and acrylamide having high hydrophilicity is more preferable, from the viewpoint of promoting adsorption and wetting of condensed water.
That is, the nonionic group of the zwitterionic resin is preferably an amide group.

両性イオン樹脂としては、例えば、下式(I)で表される樹脂および式(II)で表されるアミド基を有する樹脂が挙げられ、凍結抑制効果の点で式(I)の両性イオン樹脂が好ましい。
式(I)の単量体は、左からジアリルジメチルアンモニウムクロリド(DADMAC)およびアクリル酸ナトリウムである。
式(II)の単量体は、左からアクリルアミド、アクリル酸およびジアリルジメチルアンモニウムクロリド(DADMAC)である。
Examples of the zwitterionic resin include a resin represented by the following formula (I) and a resin having an amide group represented by the formula (II), and the amphoteric ion resin of the formula (I) in terms of antifreeze effect. Is preferable.
The monomers of formula (I) are diallyldimethylammonium chloride (DADMAC) and sodium acrylate from the left.
The monomers of formula (II) are acrylamide, acrylic acid and diallyldimethylammonium chloride (DADMAC) from the left.

Figure 2021095475
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Figure 2021095475
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(1−2−4)カチオンとアニオンとの含有割合
前記両性イオン樹脂は、1/9〜9/1の割合でカチオンとアニオンとを含有することが好ましい。
カチオンとアニオンとの含有割合が1/9未満では、凍結抑制塗膜材料の凍結抑制効果が低下することがある。一方、カチオンとアニオンとの含有割合が9/1を超えても、凍結抑制塗膜材料の凍結抑制効果が得られるが、無機粒子との相互作用が低下するため耐水性が低下することもある。
より好ましいカチオンとアニオンとの含有割合は、3/7〜7/3である。
実施例に記載のように、両性イオン樹脂中の+/−比は上記の含有割合に対応する。
(1-2-4) Content ratio of cation and anion The amphoteric ion resin preferably contains a cation and anion at a ratio of 1/9 to 9/1.
If the content ratio of the cation and the anion is less than 1/9, the antifreezing effect of the antifreezing coating film material may be reduced. On the other hand, even if the content ratio of the cation and the anion exceeds 9/1, the freeze-suppressing effect of the freeze-suppressing coating film material can be obtained, but the interaction with the inorganic particles is lowered, so that the water resistance may be lowered. ..
The more preferable content ratio of the cation and the anion is 3/7 to 7/3.
As described in the examples, the +/- ratio in the zwitterionic resin corresponds to the above content ratio.

(1−2−5)両性イオン樹脂の製造方法
両性イオン樹脂は、公知の方法、例えば、水溶液重合、水と有機溶剤を用いた乳化重合、懸濁重合などにより製造することができ、その条件は適宜設定すればよい。
例えば、水溶液重合の場合、10〜80質量%のモノマー濃度に調製したモノマー水溶液を反応系に加え、系内を不活性ガスで置換した後、公知の重合触媒を加えて20〜100℃で数時間重合を行うことにより、両性イオン樹脂を得る。
重合触媒としては、過硫酸アンモニウムおよび過硫酸カリウムのような過硫酸塩、ベンゾイルパーオキシドのような有機過酸化物、2,2′-アゾビス-(アミジノプロパン)ハイドロクロライドおよびアゾビスシアノバレリン酸のようなアゾ系化合物、および過酸化水素(H22)および過硫酸カリウムのような過酸化物と重亜硫酸ソーダおよび硫酸第一鉄のような還元剤との組合せのレドックス触媒などが挙げられる。
(1-2-5) Method for Producing Amphoteric Ion Resin The amphoteric ion resin can be produced by a known method, for example, aqueous solution polymerization, emulsion polymerization using water and an organic solvent, suspension polymerization, etc., and the conditions thereof. May be set as appropriate.
For example, in the case of aqueous solution polymerization, a monomer aqueous solution prepared to have a monomer concentration of 10 to 80% by mass is added to the reaction system, the inside of the system is replaced with an inert gas, and then a known polymerization catalyst is added to the number at 20 to 100 ° C. An amphoteric ionic resin is obtained by time polymerization.
Polymerization catalysts include persulfates such as ammonium persulfate and potassium persulfate, organic peroxides such as benzoyl peroxide, 2,2'-azobis- (amidinopropane) hydrochloride and azobiscyanovalerate. Azo-based compounds, and redox catalysts in combination with peroxides such as hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and potassium persulfate and reducing agents such as sodium bicarbonate and ferrous sulfate.

(1−2−6)質量平均分子量
両性イオン樹脂は、10,000以上1,500,000以下の質量平均分子量を有することが好ましい。
両性イオン樹脂の質量平均分子量が10,000未満では、形成される塗膜の耐水性が低下することがある。一方、両性イオン樹脂の質量平均分子量が1,500,000を超えると、凍結抑制塗膜材料が増粘して塗膜形成(製膜)できなくなることがある。
より好ましい両性イオン樹脂の質量平均分子量は、10,000以上500,000以下である。
(1-2-6) Mass Average Molecular Weight The zwitterionic resin preferably has a mass average molecular weight of 10,000 or more and 1,500,000 or less.
If the mass average molecular weight of the zwitterionic resin is less than 10,000, the water resistance of the formed coating film may decrease. On the other hand, if the mass average molecular weight of the zwitterionic resin exceeds 1,500,000, the freeze-suppressing coating material may thicken and the coating film may not be formed (film formation).
The mass average molecular weight of the more preferable zwitterionic resin is 10,000 or more and 500,000 or less.

(1−2−7)配合割合
両性イオン樹脂の固形分換算での配合割合としては、0.3質量%以上10.0質量%以下が好ましく、0.8質量%以上6.0質量%以下がより好ましい。両性イオン樹脂の固形分換算での配合割合を0.3質量%以上10.0質量%以下とすることで、塗膜の成膜性を向上させることができる。
(1-2-7) Blending ratio The blending ratio of the zwitterionic resin in terms of solid content is preferably 0.3% by mass or more and 10.0% by mass or less, and 0.8% by mass or more and 6.0% by mass or less. Is more preferable. By setting the blending ratio of the zwitterionic resin in terms of solid content to 0.3% by mass or more and 10.0% by mass or less, the film forming property of the coating film can be improved.

(1−3)ベース樹脂
凍結抑制塗膜材料は、両性イオン樹脂以外の樹脂をベース樹脂としてさらに含有することが好ましい。
ベース樹脂を含有することにより、凍結抑制塗膜材料の成膜性を向上させることができる。
ベース樹脂としては、親水性ノニオン樹脂、例えば、非解離性の親水性基(例えば、ヒドロキシ基)を有し、かつアニオン性基およびカチオン性基をいずれも有さない樹脂が好ましい。
親水性ノニオン樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルエーテル、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドンおよび親水性アクリル樹脂が挙げられ、ベース樹脂は、ポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンから選択されるノニオン性樹脂であることが好ましい。
(1-3) Base Resin The freeze-suppressing coating material preferably further contains a resin other than the zwitterionic resin as the base resin.
By containing the base resin, the film forming property of the freeze-suppressing coating material can be improved.
As the base resin, a hydrophilic nonionic resin, for example, a resin having a non-dissociable hydrophilic group (for example, a hydroxy group) and having neither an anionic group nor a cationic group is preferable.
Examples of the hydrophilic nonionic resin include polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyvinyl ether, polyacrylamide, polyvinylpyrrolidone and hydrophilic acrylic resin, and the base resin is selected from polyvinyl alcohol and polyvinylpyrrolidone. It is preferably a nonionic resin to be produced.

ベース樹脂の固形分換算での配合割合としては、3.0質量%以上30.0質量%以下が好ましく、5.0質量%以上20.0質量%以下がより好ましい。
ベース樹脂の固形分換算での配合割合を3.0質量%以上とすることで、塗膜の成膜性を向上させることができる。一方、ベース樹脂の含有量を30.0質量%以下とすることで、形成される塗膜の凍結抑制効果をより向上させることができる。
The mixing ratio of the base resin in terms of solid content is preferably 3.0% by mass or more and 30.0% by mass or less, and more preferably 5.0% by mass or more and 20.0% by mass or less.
By setting the blending ratio of the base resin in terms of solid content to 3.0% by mass or more, the film forming property of the coating film can be improved. On the other hand, by setting the content of the base resin to 30.0% by mass or less, the freeze suppressing effect of the formed coating film can be further improved.

(1−4)溶剤
本発明の凍結抑制塗膜材料は、溶剤をさらに含有することが好ましい。
溶剤としては、例えば、水およびアルコール(例えば、メタノール、エタノールおよびイソプロパノール)が挙げられ、これらの中でも、無機粒子の安定性や溶剤の安全性の点で水が好ましい。
溶剤を配合する場合、本発明の凍結抑制塗膜材料の固形分濃度は、例えば、1.0質量%以上20.0質量%以下である。
(1-4) Solvent The antifreezing coating material of the present invention preferably further contains a solvent.
Examples of the solvent include water and alcohol (for example, methanol, ethanol and isopropanol), and among these, water is preferable in terms of stability of inorganic particles and solvent safety.
When a solvent is blended, the solid content concentration of the freeze-suppressing coating material of the present invention is, for example, 1.0% by mass or more and 20.0% by mass or less.

(1−5)他の成分
本発明の凍結抑制塗膜材料は、本発明の効果を阻害しない範囲で、公知の添加剤をさらに含有してもよい。
添加剤としては、例えば、有機フィラー、界面活性剤、防菌剤、着色顔料、防錆顔料および防錆剤などが挙げられる。
添加剤の固形分換算の配合割合は、例えば、0.1質量%以上5.0質量%以下である。
(1-5) Other Components The antifreeze coating material of the present invention may further contain known additives as long as the effects of the present invention are not impaired.
Examples of the additive include organic fillers, surfactants, antibacterial agents, coloring pigments, rust preventive pigments and rust preventive agents.
The mixing ratio of the additive in terms of solid content is, for example, 0.1% by mass or more and 5.0% by mass or less.

(1−6)凍結抑制塗膜材料の製造方法
本発明の凍結抑制塗膜材料は、例えば、無機粒子と両性イオン樹脂とを、必要に応じて用いられるベース樹脂、溶剤および添加剤とを、混合・分散させること、溶剤を用いる場合には、溶剤に他の構成成分を溶解または分散させることにより得ることができる。
(1-6) Method for Producing Antifreeze Coating Material The antifreeze coating material of the present invention contains, for example, inorganic particles and an amphoteric ion resin, and a base resin, solvent and additive used as necessary. It can be obtained by mixing and dispersing, and when a solvent is used, by dissolving or dispersing other constituents in the solvent.

(2)塗布方法
本発明の塗布方法は、本発明の凍結抑制塗膜材料を基材上に塗布する塗布工程を含むことを特徴とする。
(2) Coating Method The coating method of the present invention is characterized by including a coating step of coating the antifreeze coating material of the present invention on a substrate.

(2−1)基材
基材の材質としては、特に限定されないが、例えば、金属、セラミックおよび樹脂が挙げられる。基材の材質としては、耐久性や加工容易性の点で金属が好ましい。
具体的な基材としては、例えば、フィン型熱交換器のフィン、屋外設置のミラー、航空機の翼やプロペラ、冷凍室や冷凍庫の内面、建物の雨戸井や屋根などが挙げられる。
塗布方法としては、特に限定されないが、例えば、スピンコート法、バーコート法、スプレーコート法、ディップコート法およびローラーコート法が挙げられ、これらの中でも煩雑な操作が不要な点でディップコート法が好ましい。
(2-1) Base material The material of the base material is not particularly limited, and examples thereof include metals, ceramics, and resins. As the material of the base material, metal is preferable in terms of durability and ease of processing.
Specific base materials include fins of fin-type heat exchangers, mirrors installed outdoors, aircraft wings and propellers, inner surfaces of freezer rooms and freezers, rain doors and roofs of buildings, and the like.
The coating method is not particularly limited, and examples thereof include a spin coating method, a bar coating method, a spray coating method, a dip coating method, and a roller coating method. Among these, the dip coating method is used in that complicated operations are not required. preferable.

(2−2)塗膜の膜厚
塗布工程で形成する塗膜の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、0.2μm以上3.0μm以下である。塗膜の厚さを0.2μm以上とすることで、着霜抑制効果をより向上できる。塗膜の厚さを3.0μm以下とすることで、基材の機能(例えば、基材がフィンである場合、熱交換機能)を維持できる。
(2-2) Film thickness of coating film The thickness of the coating film formed in the coating step is not particularly limited, but is, for example, 0.2 μm or more and 3.0 μm or less. By setting the thickness of the coating film to 0.2 μm or more, the frost formation suppressing effect can be further improved. By setting the thickness of the coating film to 3.0 μm or less, the function of the base material (for example, when the base material is fins, the heat exchange function) can be maintained.

(2−3)前処理
本発明の塗布方法は、塗布工程の前に、基材を脱脂処理または化成処理に付す前処理工程をさらに含むことが好ましい。
塗布方法が前処理工程を含むことで、基材および塗膜の密着性を向上させることができる。
脱脂処理としては、例えば、ブラスト処理、水蒸気処理、溶剤洗浄法、アルカリ脱脂処理および酸洗浄処理が挙げられる。
また、化成処理としては、例えば、クロメート処理およびリン酸塩処理が挙げられる。 本発明の塗布方法では、基材を脱脂処理および化成処理の両方に付すことが好ましい。この場合、脱脂処理後に化成処理に付すことが好ましい。
(2-3) Pretreatment The coating method of the present invention preferably further includes a pretreatment step of subjecting the substrate to a degreasing treatment or a chemical conversion treatment before the coating step.
By including the pretreatment step in the coating method, the adhesion between the base material and the coating film can be improved.
Examples of the degreasing treatment include blasting treatment, steam treatment, solvent cleaning method, alkaline degreasing treatment and acid cleaning treatment.
Further, examples of the chemical conversion treatment include chromate treatment and phosphate treatment. In the coating method of the present invention, it is preferable that the base material is subjected to both degreasing treatment and chemical conversion treatment. In this case, it is preferable to perform a chemical conversion treatment after the degreasing treatment.

本発明の塗布方法は、塗布工程の後に、基材を加熱する加熱工程をさらに含むことが好ましい。
加熱工程により、塗料中の揮発成分の除去が促進され、より容易かつ確実に塗膜を形成することができる。加熱条件としては、例えば、加熱温度100℃以上200℃以下、加熱時間30分以上2時間以下とすることができる。
The coating method of the present invention preferably further includes a heating step of heating the substrate after the coating step.
The heating step promotes the removal of volatile components in the coating material, and the coating film can be formed more easily and reliably. The heating conditions can be, for example, a heating temperature of 100 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and a heating time of 30 minutes or longer and 2 hours or shorter.

(3)フィン材
本発明のフィン材は、本発明の凍結抑制塗膜材料で被覆されてなる。
本発明のフィン材は、例えば、本発明の凍結抑制塗膜材料を上記の塗布方法によりフィンの素材上に塗膜を形成することにより得ることができる。
本発明の凍結抑制塗膜材料は、上記のフィン材に限らず、結露や凍結の抑制を要する、自然環境に曝される構造物、加熱・冷却が繰り返される装置やそれらを構成する部材に適用することができる。
対象の素材は、塗膜を形成し得るものであれば特に限定されず、(2)塗付方法、(2−1)基材の例示のものが挙げられる。
(3) Fin Material The fin material of the present invention is coated with the antifreeze coating material of the present invention.
The fin material of the present invention can be obtained, for example, by forming a coating film on the fin material by the above-mentioned coating method for the freeze-suppressing coating film material of the present invention.
The antifreezing coating material of the present invention is not limited to the above fin materials, but is applied to structures exposed to the natural environment that require suppression of dew condensation and freezing, devices that are repeatedly heated and cooled, and members constituting them. can do.
The target material is not particularly limited as long as it can form a coating film, and examples thereof include (2) a coating method and (2-1) a base material.

以下に、製造例、実施例および比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
まず、製造例、実施例および比較例において使用した材料について説明する。
冒頭の項目の括弧内には、種別/略称/使用した例を示す。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Production Examples, Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples as long as the gist thereof is not exceeded.
First, the materials used in Production Examples, Examples and Comparative Examples will be described.
The type / abbreviation / used example is shown in parentheses of the first item.

(無機粒子/ST−AK/実施例1〜11および比較例1〜6)
シリカゾル:日産化学株式会社製「スノーテックス(登録商標)ST−AK」、表面にカチオン性が付与されているシリカ粒子と水とを含有するゾル、固形分濃度23質量%(シリカ19%+アルミ4%)、シリカ粒子の平均粒径12nm
(無機粒子/F1000/実施例1〜11および比較例1〜6)
アルミナゾル:川研ファインケミカル株式会社製「アルミゾル−F1000」:針状酸化アルミニウム粒子と水とを含有するゾル、固形分濃度5.0質量%、針状酸化アルミニウム粒子の平均長径1,400nm、針状酸化アルミニウム粒子の平均短径4nm
(Inorganic particles / ST-AK / Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 6)
Silica sol: "Snowtex (registered trademark) ST-AK" manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., sol containing silica particles and water with cationic surface, solid content concentration 23% by mass (silica 19% + aluminum) 4%), average particle size of silica particles 12 nm
(Inorganic particles / F1000 / Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 6)
Alumina sol: "Aluminum sol-F1000" manufactured by Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd .: Sol containing acicular aluminum oxide particles and water, solid content concentration 5.0% by mass, average major axis of acicular aluminum oxide particles 1,400 nm, acicular Average minor axis of aluminum oxide particles 4 nm

(両性イオン樹脂/39MF/実施例1および4)
アクリルアミド・アクリル酸・塩化ジアリルジメチルアンモニウム共重合物(センカ株式会社製「コスモートV−39MF」、固形分濃度10質量%、樹脂の質量平均分子量約1,400,000)をそのまま用いた。
(Zwitterionic resin / 39MF / Examples 1 and 4)
An acrylamide / acrylic acid / diallyldimethylammonium chloride copolymer (“Cosmote V-39MF” manufactured by Senka Co., Ltd., solid content concentration: 10% by mass, resin mass average molecular weight: about 1,400,000) was used as it was.

(両性イオン樹脂/ZCA100L/実施例2)
ジアリルアミン塩酸塩・アクリルアミド・アクリル酸共重合物(センカ株式会社製「ユニセンスZCA100L」、固形分濃度23質量%、樹脂の質量平均分子量約100,000)100質量部を、水130質量部に添加し、固形分濃度10質量%の両性樹脂水溶液を得た。
(Zwitterionic resin / ZCA100L / Example 2)
100 parts by mass of diallylamine hydrochloride / acrylamide / acrylic acid copolymer (“Unisense ZCA100L” manufactured by Senka Co., Ltd., solid content concentration 23% by mass, mass average molecular weight of resin about 100,000) was added to 130 parts by mass of water. , An aqueous solution of an amphoteric resin having a solid content concentration of 10% by mass was obtained.

(両性イオン樹脂/ZCA1000L/実施例3)
ジアリルジメチルアンモニウムクロライド・アクリル酸共重合物(センカ株式会社製「ユニセンスZCA1000L」、固形分濃度40質量%、樹脂の質量平均分子量300,000)100質量部を、水300質量部に添加し、固形分濃度10質量%の両性樹脂水溶液を得た。
(Zwitterionic resin / ZCA1000L / Example 3)
100 parts by mass of diallyldimethylammonium chloride / acrylic acid copolymer (“Unisense ZCA1000L” manufactured by Senka Co., Ltd., solid content concentration 40% by mass, mass average molecular weight of resin 300,000) was added to 300 parts by mass of water to solidify. An aqueous solution of an amphoteric resin having a partial concentration of 10% by mass was obtained.

(両性イオン樹脂/L−410W/比較例4)
ポリメタクリロイルエチルジメチルベタイン(互応化学工業株式会社製「プラスサイズL−410W」、固形分濃度31質量%、樹脂の質量平均分子量約100,000)100質量部を、水210質量部に添加し、固形分濃度10質量%の両性樹脂水溶液を得た。これを比較例4において両性イオン樹脂の代わりに用いた。
(Zwitterionic resin / L-410W / Comparative Example 4)
100 parts by mass of polymethacryloylethyldimethylbetaine (“Plus size L-410W” manufactured by Reciprocal Chemical Industry Co., Ltd., solid content concentration 31% by mass, mass average molecular weight of resin about 100,000) was added to 210 parts by mass of water. An aqueous solution of an amphoteric resin having a solid content concentration of 10% by mass was obtained. This was used in place of the zwitterionic resin in Comparative Example 4.

(両性イオン樹脂/L−450W/比較例5)
メタクリロイルエチルジメチルベタイン・塩化メタクリロイルエチルトリメチルアンモニウム・メタクリル酸2−ヒドロキシエチル共重合物(互応化学工業株式会社製「プラスサイズL−450W」、固形分濃度40質量%、樹脂の質量平均分子量約100,000)100質量部を、水300質量部に添加し、固形分濃度10質量%の両性樹脂水溶液を得た。これを比較例5において両性イオン樹脂の代わりに用いた。
(Zwitterionic resin / L-450W / Comparative Example 5)
Methacryloylethyl dimethylbetaine, methacryloyl ethyl trimethylammonium chloride, 2-hydroxyethyl methacrylate copolymer ("Plus size L-450W" manufactured by Mutual Chemical Industry Co., Ltd., solid content concentration 40% by mass, resin mass average molecular weight about 100, 000) 100 parts by mass was added to 300 parts by mass of water to obtain an aqueous resin solution having a solid content of 10% by mass. This was used in place of the zwitterionic resin in Comparative Example 5.

(両性イオン樹脂/PL/比較例6)
ポリリジン水溶液(JNC株式会社製「ポリリジン水溶液25%溶液」、固形分濃度25質量%、樹脂の質量平均分子量約4,000、天然系のポリマー)100質量部を、水150質量部に添加し、固形分濃度10質量%の両性樹脂水溶液を得た。これを比較例6において両性イオン樹脂の代わりに用いた。
(Zwitterionic resin / PL / Comparative Example 6)
100 parts by mass of a polylysine aqueous solution (“polylysine aqueous solution 25% solution” manufactured by JNC Co., Ltd., solid content concentration 25% by mass, resin mass average molecular weight of about 4,000, natural polymer) was added to 150 parts by mass of water. An aqueous solution of an amphoteric resin having a solid content concentration of 10% by mass was obtained. This was used in place of the zwitterionic resin in Comparative Example 6.

(ノニオン樹脂/PVA−PLL/比較例1)
粉末状ポリビニルアルコール(富士フイルム和光純薬株式会社製「PVA(163−16355)」、固形分濃度98質量%以上、樹脂の平均重合度3,500、部分けん化86〜90mol%)100質量部を、水900質量部に添加し、固形分濃度10質量%のノニオン樹脂水溶液を得た。これを比較例1において両性イオン樹脂の代わりに用いた。
なお、粉末状ポリビニルアルコール樹脂を水に添加する際には、少量の粉末状ポリビニルアルコール樹脂を水に添加した後、粉末状ポリビニルアルコール樹脂が完全に溶解するまで溶液を十分に撹拌するという作業を繰り返した。
(Nonion resin / PVA-PLL / Comparative example 1)
100 parts by mass of powdered polyvinyl alcohol (“PVA (163-16355)” manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., solid content concentration of 98% by mass or more, average degree of polymerization of resin 3,500, partial saponification 86-90 mol%) , Was added to 900 parts by mass of water to obtain a nonionic resin aqueous solution having a solid content concentration of 10% by mass. This was used in place of the zwitterionic resin in Comparative Example 1.
When adding the powdered polyvinyl alcohol resin to water, the work of adding a small amount of the powdered polyvinyl alcohol resin to the water and then sufficiently stirring the solution until the powdered polyvinyl alcohol resin is completely dissolved is performed. Repeated.

(ノニオン樹脂/AAm/比較例2)
アクリルアミドのホモポリマー(センカ株式会社製「EFH−06」、固形分濃度15質量%、樹脂の質量平均分子量約500,000)100質量部を、水50質量部に添加し、固形分濃度10質量%のノニオン樹脂水溶液を得た。これを比較例2において両性イオン樹脂の代わりに用いた。
(Nonion resin / AAm / Comparative example 2)
100 parts by mass of acrylamide homopolymer (“EFH-06” manufactured by Senka Co., Ltd., solid content concentration: 15% by mass, resin mass average molecular weight: about 500,000) was added to 50 parts by mass of water, and the solid content concentration was 10% by mass. % Nonion resin aqueous solution was obtained. This was used in place of the zwitterionic resin in Comparative Example 2.

(アニオン樹脂/DL40/比較例3)
ポリアクリル酸ナトリウム(日本触媒株式会社製「DL40」、固形分濃度40質量%、樹脂の質量平均分子量約3,500)100質量部を、水300質量部に添加し、固形分濃度10質量%のアニオン樹脂水溶液を得た。これを比較例3において両性イオン樹脂の代わりに用いた。
(Anionic resin / DL40 / Comparative example 3)
100 parts by mass of sodium polyacrylate (“DL40” manufactured by Nippon Catalyst Co., Ltd., solid content concentration 40% by mass, mass average molecular weight of resin about 3,500) was added to 300 parts by mass of water, and the solid content concentration was 10% by mass. An aqueous solution of anionic resin was obtained. This was used in place of the zwitterionic resin in Comparative Example 3.

(ベース樹脂(ノニオン樹脂)/PVA−FM/実施例1〜11および比較例1〜6
粉末状ポリビニルアルコール(富士フイルム和光純薬株式会社製「PVA(163−11485)」、固形分濃度98質量%以上、樹脂の平均重合度1,600、完全けん化98mol%)100質量部を、水900質量部に添加し、固形分濃度10質量%のベース樹脂水溶液を得た。
なお、粉末状ポリビニルアルコール樹脂を水に添加する際には、少量の粉末状ポリビニルアルコール樹脂を水に添加した後、粉末状ポリビニルアルコール樹脂が完全に溶解するまで溶液を十分に撹拌するという作業を繰り返した。
(Base resin (nonion resin) / PVA-FM / Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 6
100 parts by mass of powdered polyvinyl alcohol (“PVA (163-11485)” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., solid content concentration of 98% by mass or more, average degree of polymerization of resin 1,600, complete saponification of 98 mol%) is added to water. It was added to 900 parts by mass to obtain a base resin aqueous solution having a solid content concentration of 10% by mass.
When adding the powdered polyvinyl alcohol resin to water, the work of adding a small amount of the powdered polyvinyl alcohol resin to the water and then sufficiently stirring the solution until the powdered polyvinyl alcohol resin is completely dissolved is performed. Repeated.

製造例1〜7の両性イオン樹脂の調製において使用した材料について説明する。
冒頭の項目の括弧内には、種別/化合物名称/略称を示す。
(ノニオンモノマー/アクリルアミド/A Am)
東京化成工業株式会社製「製品コード:A0139」
(アニオンモノマー/アクリル酸/AA)
東京化成工業株式会社製「製品コード:A0141」
(カチオンモノマー/ジメチルアミノエチルメタクリレート塩化メチル4級塩(別名:トリメチル−2−メタクロイルオキシエチルアンモニウムクロリド)/4N)
東京化成工業株式会社製「製品コード:M0918」、80%水溶液)
(開始剤/過硫酸アンモニウム/APS)
東京化成工業株式会社製「製品コード:A2098」
The materials used in the preparation of the zwitterionic resins of Production Examples 1 to 7 will be described.
The type / compound name / abbreviation is shown in parentheses of the first item.
(Nonion Monomer / Acrylamide / A Am)
"Product code: A0139" manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
(Anion monomer / acrylic acid / AA)
"Product code: A0141" manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
(Cation Monomer / Dimethylaminoethyl methacrylate Methyl chloride quaternary salt (also known as trimethyl-2-methacloyloxyethylammonium chloride) / 4N)
"Product code: M0918" manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 80% aqueous solution)
(Initiator / Ammonium Persulfate / APS)
"Product code: A2098" manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.

(製造例1:両性イオン樹脂(両性1)の調製)
表1に示す配合量のモノマー成分、重合開始剤および反応溶媒としての脱イオン水を、容量1000mLのセパラブルフラスコに投入し、窒素雰囲気下、撹拌しつつ温度70〜80℃で4時間保持してモノマー成分を重合させた。その後、反応混合物に脱イオン水を加えて固形分濃度を5質量%に調整し、両性イオン樹脂の水溶液(両性1)を得た。
得られたポリマーをGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)にて質量平均分子量(MW)を測定した。
(Production Example 1: Preparation of amphoteric ion resin (amphoteric 1))
The monomer components, the polymerization initiator, and the deionized water as the reaction solvent shown in Table 1 were put into a separable flask having a capacity of 1000 mL, and kept at a temperature of 70 to 80 ° C. for 4 hours while stirring in a nitrogen atmosphere. The monomer component was polymerized. Then, deionized water was added to the reaction mixture to adjust the solid content concentration to 5% by mass to obtain an aqueous solution of an amphoteric ion resin (amphoteric 1).
The mass average molecular weight (MW) of the obtained polymer was measured by GPC (gel permeation chromatography).

(製造例2〜7:両性イオン樹脂(両性2〜7)の調製)
製造例2および3では、表1に示すように、開始剤および脱イオン水の量を調整して分子量を変更したこと以外は製造例1(両性1)と同様にして、両性2および3を得、それらの質量平均分子量(MW)を測定した。
製造例4〜7では、表1に示すように、モノマー比率を変更したこと以外は製造例1(両性1)と同様にして、両性4〜7を得、それらの質量平均分子量(MW)を測定した。
(Production Examples 2-7: Preparation of amphoteric ion resin (amphoteric 2-7))
In Production Examples 2 and 3, as shown in Table 1, amphoteric 2 and 3 were prepared in the same manner as in Production Example 1 (amphoteric 1) except that the amounts of the initiator and deionized water were adjusted to change the molecular weight. Obtained and their mass average molecular weight (MW) was measured.
In Production Examples 4 to 7, as shown in Table 1, amphoteric 4 to 7 were obtained in the same manner as in Production Example 1 (amphoteric 1) except that the monomer ratio was changed, and their mass average molecular weights (MW) were determined. It was measured.

Figure 2021095475
Figure 2021095475

[実施例1:凍結抑制塗膜材料の調製]
下記および表2に示す処方により、無機粒子、樹脂および溶媒としての脱イオン水を、容量2000mLのビーカーに投入し、マグネティックスターラーで撹拌・混合して凍結抑制塗膜材料(塗料)を得た。
無機粒子/シリカゾル(ST−AK)
320質量部(固形分73.6質量部、固形分換算での配合割合69.0質量%)
無機粒子/アルミナゾル(F1000)
200質量部(固形分10質量部、固形分換算での配合割合9.4質量%)
ベース樹脂/PVA水溶液
400質量部(固形分20質量部、固形分換算での配合割合18.8質量%)
両性イオン樹脂/アクリルアミド・アクリル酸・塩化ジアリルジメチルアンモニウム共重合物水溶液
60質量部(固形分3質量部、固形分換算での配合割合2.8質量%)
溶媒/水
760質量部
[Example 1: Preparation of antifreezing coating material]
According to the formulations shown below and Table 2, deionized water as an inorganic particle, resin and solvent was put into a beaker having a capacity of 2000 mL, and the mixture was stirred and mixed with a magnetic stirrer to obtain a freeze-suppressing coating material (paint).
Inorganic particles / silica sol (ST-AK)
320 parts by mass (solid content 73.6 parts by mass, compounding ratio 69.0% by mass in terms of solid content)
Inorganic particles / alumina sol (F1000)
200 parts by mass (10 parts by mass of solid content, 9.4% by mass of compounding ratio in terms of solid content)
Base resin / PVA aqueous solution 400 parts by mass (solid content 20 parts by mass, compounding ratio in terms of solid content 18.8% by mass)
Amphoteric ion resin / acrylamide / acrylic acid / diallyldimethylammonium chloride copolymer 60 parts by mass (solid content 3 parts by mass, compounding ratio in terms of solid content 2.8% by mass)
Solvent / water 760 parts by mass

[実施例2〜11:凍結抑制塗膜材料の調製]
表2に示す処方に変更したこと以外は、実施例1と同様にして凍結抑制塗膜材料(塗料)を得た。
[比較例1〜6:凍結抑制塗膜材料の調製]
本発明の両性イオン樹脂をノニオン樹脂、アニオン樹脂または本発明の規定から外れる両性イオン樹脂(ベタイン樹脂)に変更して表3に示す処方に変更したこと以外は、実施例1と同様にして凍結抑制塗膜材料(塗料)を得た。
[Examples 2-11: Preparation of antifreezing coating material]
A freeze-suppressing coating material (paint) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the formulation was changed to that shown in Table 2.
[Comparative Examples 1 to 6: Preparation of Antifreeze Coating Material]
Frozen in the same manner as in Example 1 except that the zwitterionic resin of the present invention was changed to a nonionic resin, an anion resin or an amphoteric ion resin (betaine resin) outside the provisions of the present invention and changed to the formulation shown in Table 3. An inhibitory coating material (paint) was obtained.

Figure 2021095475
Figure 2021095475

Figure 2021095475
Figure 2021095475

[評価]
実施例1〜11および比較例1〜6の凍結抑制塗膜材料(塗液)により形成される塗膜の着霜(凍結)抑制効果および耐水性を以下の方法により評価した。
[Evaluation]
The frost formation (freezing) suppressing effect and water resistance of the coating film formed by the antifreezing coating film materials (coating liquids) of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 6 were evaluated by the following methods.

[着霜(凍結)試験]
アルミニウムプレート(40mm×40mm×厚さ1mm)を基材として用意した。
粉末状の標準型脱脂剤(日本ペイント・サーフケミカルズ株式会社製「サーフクリーナー53NF」)を水に溶解させ、濃度3質量%の脱脂処理液(中アルカリ)を調製した。
得られた脱脂処理液を温度60℃に加熱し、基材を2分間浸漬させ(脱脂処理)、浸漬後、基材を純水で洗浄した。
実施例4の凍結抑制塗膜材料は、濃度8質量%では増粘のため成膜不可であったため、濃度5質量%とし、実施例5〜11の凍結抑制塗膜材料は、実験条件を揃えるために濃度8質量%とした。
実施例5の凍結抑制塗膜材料は、濃度8%では成膜できず、濃度5%で成膜できたことから、質量平均分子量MWが低いと成膜できることを示している。
また、実施例5〜7及び8〜11は、実施例5を基準(比較:REF)として、MWの効果と官能基の比率の効果を示している。
[Frost (freezing) test]
An aluminum plate (40 mm × 40 mm × thickness 1 mm) was prepared as a base material.
A powdery standard degreasing agent (“Surf Cleaner 53NF” manufactured by Nippon Paint Surf Chemicals Co., Ltd.) was dissolved in water to prepare a degreasing treatment liquid (medium alkali) having a concentration of 3% by mass.
The obtained degreasing treatment liquid was heated to a temperature of 60 ° C., the base material was immersed for 2 minutes (defatting treatment), and after the immersion, the base material was washed with pure water.
Since the antifreeze coating material of Example 4 could not be formed due to thickening at a concentration of 8% by mass, the concentration was set to 5% by mass, and the antifreeze coating material of Examples 5 to 11 had the same experimental conditions. Therefore, the concentration was set to 8% by mass.
Since the freeze-suppressing coating material of Example 5 could not be formed at a concentration of 8% and could be formed at a concentration of 5%, it is shown that the film can be formed when the mass average molecular weight MW is low.
Further, Examples 5 to 7 and 8 to 11 show the effect of MW and the effect of the ratio of functional groups based on Example 5 (comparison: REF).

液体状の標準化成剤(日本ペイント・サーフケミカルズ株式会社製「アルサーフ312」)を水に添加し、濃度3質量%の化成処理液を調製した。
得られた化成処理液を温度45℃に加熱し、基材を2分間浸漬させ(化成処理)、浸漬後、基材を純水で洗浄した。
A liquid standardized chemical conversion agent (“Alsurf 312” manufactured by Nippon Paint Surf Chemicals Co., Ltd.) was added to water to prepare a chemical conversion treatment liquid having a concentration of 3% by mass.
The obtained chemical conversion treatment liquid was heated to a temperature of 45 ° C., the base material was immersed for 2 minutes (chemical conversion treatment), and after the immersion, the base material was washed with pure water.

前処理後の基材を温度23℃に調温した塗液に30秒間浸漬させた(塗布工程)。浸漬後、基材を軽く振り、基材の端部に付着した余分な塗液を除去した。
塗布工程後の基材を温度150℃に設定されたオーブンに設置し、1時間加熱した(加熱工程)。以上の工程により基材上に塗膜が形成され、これを評価用のサンプルプレート(テスト基板)として用いた。塗膜の厚さは1μmであった。
The base material after the pretreatment was immersed in a coating liquid adjusted to a temperature of 23 ° C. for 30 seconds (coating step). After the immersion, the base material was shaken lightly to remove excess coating liquid adhering to the edge of the base material.
The base material after the coating step was placed in an oven set at a temperature of 150 ° C. and heated for 1 hour (heating step). A coating film was formed on the substrate by the above steps, and this was used as a sample plate (test substrate) for evaluation. The thickness of the coating film was 1 μm.

サンプルプレートを冷却するための装置として、ペルチェ素子および排熱ファンを備える空冷式ペルチェユニットを備えた冷却プレートを用意した。
低温高湿(温度12℃、湿度85%RH)の条件下で、サンプルプレートを冷却プレート上に載置した。
冷却プレートを温度−1℃に設定し、1時間静置した(着霜試験)。その後、サンプルプレートの表面を観察し、結露した水分が凍結して霜が生じているか否かを目視で確認した。その後、冷却プレートの温度を−2℃、−3℃および−4℃に変更し、同様の着霜試験を行った。
比較例7(ブランク試験)として、塗膜を形成しない基材(アルミニウムプレート)をそのままサンプルプレートとして用い、同様にして着霜試験を行った。
As a device for cooling the sample plate, a cooling plate equipped with an air-cooled Perche unit equipped with a Perche element and an exhaust heat fan was prepared.
The sample plate was placed on the cooling plate under the conditions of low temperature and high humidity (temperature 12 ° C., humidity 85% RH).
The cooling plate was set to a temperature of -1 ° C. and allowed to stand for 1 hour (frost formation test). After that, the surface of the sample plate was observed, and it was visually confirmed whether or not the condensed water was frozen and frost was formed. After that, the temperature of the cooling plate was changed to -2 ° C, -3 ° C and -4 ° C, and the same frost formation test was performed.
As Comparative Example 7 (blank test), a base material (aluminum plate) that does not form a coating film was used as it was as a sample plate, and a frost formation test was performed in the same manner.

着霜試験において、霜が発生した温度のうち最も高い温度(最高着霜温度)の結果を以下の基準に当てはめることによって着霜(凍結)抑制効果を評価した。
A(優) :−1℃〜−4℃では霜が生じなかった
B(良) :−1℃または−3℃では霜が生じなかったが、−4℃で霜が生じた
C(可) :−1℃または−2℃では霜が生じなかったが、−3℃で霜が生じた
D(不可):−1℃では霜が生じなかったが、−2℃で霜が生じた
評価結果を表4に示す。表4における「Y」は、その温度での着霜を抑制できたことを示し、「N」は、結露した水分の凍結を抑制できなかったことを示す。
In the frost formation test, the effect of suppressing frost formation (freezing) was evaluated by applying the result of the highest temperature (maximum frost formation temperature) among the temperatures at which frost occurred to the following criteria.
A (excellent): No frost was formed at -1 ° C to -4 ° C B (Good): No frost was formed at -1 ° C or -3 ° C, but frost was formed at -4 ° C C (possible) : No frost at -1 ° C or -2 ° C, but frost at -3 ° C D (impossible): No frost at -1 ° C, but frost at -2 ° C Evaluation results Is shown in Table 4. “Y” in Table 4 indicates that frost formation at that temperature could be suppressed, and “N” indicates that freezing of condensed water could not be suppressed.

[耐水性試験]
着霜(凍結)試験と同様にしてサンプルプレートを作製した。
塗膜形成前に予め秤量しておいたアルミニウムプレートに塗膜を形成し、塗膜乾燥後のアルミニウムプレートを秤量し、それらの秤量差分から塗膜質量WB(g)を求めた。
100mLの脱イオン水中にサンプルプレートを室温で24時間浸漬処理した。
処理後、105℃×1時間の条件でサンプルプレートを乾燥させて(サンプルプレートの水分を除去して)秤量し、秤量結果の差分から塗膜質量WA(g)を求め、さらに次式により浸漬処理に因る塗膜の残存率WRを求めた。
WR(%)=[(WB−WA)/WB]×100
得られた塗膜の残存率の結果を以下の基準に当てはめることによって耐水性を評価した。
〇;塗膜の残存率95%以上
△;塗膜の残存率90%以上95%未満
×;塗膜の残存率90%未満
「〇」および「△」の場合を耐水性が良好と判断した。
評価結果を表4に示す。
[Water resistance test]
A sample plate was prepared in the same manner as in the frost formation (freezing) test.
A coating film was formed on an aluminum plate that had been weighed in advance before the coating film was formed, the aluminum plate after the coating film was dried was weighed, and the coating film mass WB (g) was obtained from the weighing difference.
The sample plate was immersed in 100 mL of deionized water at room temperature for 24 hours.
After the treatment, the sample plate is dried under the condition of 105 ° C. × 1 hour (after removing the water content of the sample plate), weighed, the coating film mass WA (g) is obtained from the difference in the weighing results, and further immersed by the following formula. The residual ratio WR of the coating film due to the treatment was determined.
WR (%) = [(WB-WA) / WB] x 100
The water resistance was evaluated by applying the result of the residual ratio of the obtained coating film to the following criteria.
〇; Residual rate of coating film 95% or more Δ; Residual rate of coating film 90% or more and less than 95% ×; Residual rate of coating film less than 90% The cases of "○" and "△" were judged to have good water resistance. ..
The evaluation results are shown in Table 4.

Figure 2021095475
Figure 2021095475

表2および3ならびに表4の結果から次のことがわかる。
・実施例1〜11の本発明の凍結抑制塗膜材料は、優れた凍結抑制効果および耐水性を有すること
・比較例1〜5の従来技術の凍結抑制塗膜材料は、耐水性を有していても凍結抑制効果に劣ること
・比較例6の従来技術の凍結抑制塗膜材料は、耐水性を有さず、かつ凍結抑制効果に劣ること
・実施例5〜7の凍結抑制塗膜材料の比較によれば、共重合ポリマーの分子量が低くなると、基材と無機粒子との相互作用が弱くなり、耐水性が低くなる傾向があり、分子量が高くなると、増粘により成膜性が低下する傾向があること
・実施例5および8〜11の凍結抑制塗膜材料の比較によれば、カチオンとアニオンのモル比が高すぎても低すぎても分子内での+イオンと−イオンとが会合が弱くなるため凍結抑制効果が低くなる傾向があること
The following can be seen from the results in Tables 2 and 3 and Table 4.
-The antifreeze coating film material of the present invention of Examples 1 to 11 has an excellent antifreeze effect and water resistance.-The conventional antifreeze coating film material of Comparative Examples 1 to 5 has water resistance. Even if it is, the antifreeze effect is inferior. ・ The antifreeze coating film material of the prior art of Comparative Example 6 does not have water resistance and is inferior in antifreeze effect. ・ The antifreeze coating film material of Examples 5 to 7. According to the comparison, when the molecular weight of the copolymerized polymer is low, the interaction between the base material and the inorganic particles is weakened, and the water resistance tends to be low. When the molecular weight is high, the film forming property is lowered due to thickening. -According to the comparison of the antifreeze coating materials of Examples 5 and 8 to 11, whether the molar ratio of the cation and the anion is too high or too low, the + ion and the-ion in the molecule However, the antifreeze effect tends to be low because the meeting is weakened.

本発明の実施形態に係る凍結抑制塗膜材料および塗布方法は、例えば、フィン型熱交換器のフィンのような基材表面の凍結(霜)抑制を目的とする塗料および塗布方法として利用できる。 The freeze-suppressing coating material and coating method according to the embodiment of the present invention can be used as a coating material and coating method for suppressing freezing (frost) on the surface of a base material such as fins of a fin-type heat exchanger.

1 両性イオン樹脂
2 無機樹脂粒子
3 ベース樹脂
4 基材
1 Zwitterionic resin 2 Inorganic resin particles 3 Base resin 4 Base material

Claims (12)

無機粒子と、少なくとも1種のアニオン性モノマーと少なくとも1種のカチオン性モノマーとの共重合ポリマーからなる両性イオン樹脂とを含有することを特徴とする凍結抑制塗膜材料。 A freeze-suppressing coating material comprising inorganic particles and a zwitterionic resin composed of a copolymerized polymer of at least one anionic monomer and at least one cationic monomer. 前記両性イオン樹脂以外の樹脂をベース樹脂としてさらに含有する請求項1に記載の凍結抑制塗膜材料。 The antifreeze coating film material according to claim 1, further containing a resin other than the zwitterionic resin as a base resin. 前記ベース樹脂が、ポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンから選択されるノニオン性樹脂である請求項2に記載の凍結抑制塗膜材料。 The antifreezing coating material according to claim 2, wherein the base resin is a nonionic resin selected from polyvinyl alcohol and polyvinylpyrrolidone. 前記無機粒子が、シリカ粒子または酸化アルミニウム粒子である請求項1〜3のいずれか1つに記載の凍結抑制塗膜材料。 The antifreeze coating material according to any one of claims 1 to 3, wherein the inorganic particles are silica particles or aluminum oxide particles. 前記無機粒子が、5nm以上100nm以下の平均粒径を有する球状無機粒子または100nm以上4,000nm以下の平均長径および0.5nm以上20nm以下の平均短径を有する針状無機粒子である請求項1〜4のいずれか1つに記載の凍結抑制塗膜材料。 Claim 1 The inorganic particles are spherical inorganic particles having an average particle size of 5 nm or more and 100 nm or less, or acicular inorganic particles having an average major axis of 100 nm or more and 4,000 nm or less and an average minor axis of 0.5 nm or more and 20 nm or less. The antifreeze coating material according to any one of 4 to 4. 前記両性イオン樹脂が、10,000以上1,500,000以下の質量平均分子量を有する請求項1〜5のいずれか1つに記載の凍結抑制塗膜材料。 The antifreezing coating material according to any one of claims 1 to 5, wherein the zwitterionic resin has a mass average molecular weight of 10,000 or more and 1,500,000 or less. 前記両性イオン樹脂が、ノニオン基を有する請求項1〜6のいずれか1つに記載の凍結抑制塗膜材料。 The antifreeze coating material according to any one of claims 1 to 6, wherein the zwitterionic resin has a nonionic group. 前記ノニオン基が、アミド基である請求項7に記載の凍結抑制塗膜材料。 The antifreezing coating material according to claim 7, wherein the nonionic group is an amide group. 前記両性イオン樹脂が、1/9〜9/1の割合でカチオンとアニオンとを含有する請求項1〜8のいずれか1つに記載の凍結抑制塗膜材料。 The antifreezing coating material according to any one of claims 1 to 8, wherein the zwitterionic resin contains a cation and an anion at a ratio of 1/9 to 9/1. 請求項1〜9のいずれか1つに記載の凍結抑制塗膜材料を基材上に塗布する塗布工程を含むことを特徴とする塗布方法。 A coating method comprising a coating step of coating the antifreeze coating material according to any one of claims 1 to 9 on a substrate. 前記塗布工程の前に、前記基材を脱脂処理または化成処理に付す前処理工程をさらに含む請求項10に記載の塗布方法。 The coating method according to claim 10, further comprising a pretreatment step of subjecting the base material to a degreasing treatment or a chemical conversion treatment before the coating step. 請求項1〜9のいずれか1つに記載の凍結抑制塗膜材料で被覆されたフィン材。 A fin material coated with the antifreeze coating material according to any one of claims 1 to 9.
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