JP5145023B2 - Fin material for heat exchanger and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、エアーコンディショナー等の熱交換器に使用される熱交換器用フィン材、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a fin material for a heat exchanger used in a heat exchanger such as an air conditioner, and a manufacturing method thereof.
空調機や冷蔵庫における熱交換器としては、多数のプレートフィンとチューブとを組み合わせて構成されるプレートフィンチューブ熱交換器が多用されている。従来、上記プレートフィンには、軽量で熱伝導性及び加工性に優れていることからアルミニウムが使用されている。 As a heat exchanger in an air conditioner or a refrigerator, a plate fin tube heat exchanger configured by combining a large number of plate fins and tubes is frequently used. Conventionally, aluminum is used for the plate fin because it is lightweight and excellent in thermal conductivity and workability.
エアーコンディショナーに用いられる熱交換器において、空気中に浮遊しているホコリ、チリ、及び油煙等に代表される汚染物質がフィンの表面に付着すると、親水性を失い、撥水するようになる（ここでは、水との接触角が９０°以上を撥水とする）。
そして、エアコンの運転に伴い、フィン表面に結露した水が水滴となり、水飛びとなる。また、水飛びが問題とならない室外機においても熱交性能低下につながり問題となる。このような問題を解決するために、熱交換器用のフィン材について、光触媒分解機能を有する物質を塗膜中に含有させる発明が多く報告されている。
In a heat exchanger used for an air conditioner, when contaminants typified by dust, dust, and oily smoke floating in the air adhere to the surface of the fin, it loses hydrophilicity and becomes water repellent ( Here, the water contact angle with water is 90 ° or more).
And with the operation of the air conditioner, the water condensed on the fin surface becomes water droplets and water splashes. Moreover, even in an outdoor unit in which water splash does not become a problem, it leads to a decrease in heat exchange performance and becomes a problem. In order to solve such problems, many inventions have been reported in which a material having a photocatalytic decomposition function is contained in a coating film for a fin material for a heat exchanger.
エアコンのフィンに光触媒を適用しようとする場合には、エポキシ樹脂やウレタン樹脂等は樹脂自身が光触媒分解能によって分解されるという問題があった。そのため、光触媒に分解されにくいシリコーン樹脂やフッ素樹脂を適用することが望ましいが、シリコーン樹脂やフッ素樹脂は、一般に撥水性の性質であるため、親水性を持続させることを目的とするフィン材への適用が困難になっている。 When trying to apply a photocatalyst to the fin of an air conditioner, there is a problem that an epoxy resin, a urethane resin or the like is decomposed by the photocatalytic resolution. For this reason, it is desirable to apply a silicone resin or fluororesin that is difficult to be decomposed to the photocatalyst. However, since silicone resin and fluororesin are generally water-repellent, they are suitable for fin materials intended to maintain hydrophilicity. It has become difficult to apply.
また、光触媒自身の超親水化を利用して塗膜を親水化する方法もあるが、一般的なシリコーン樹脂に添加した場合、光励起で親水化するまでの時間が非常に長いことが問題である。
また、塗膜が撥水性を示すと、無機物が付着した場合、水で汚れが洗い流される効果がないことから、長期使用において無機物が塗膜表面を覆い、有機物分解性も低下することが予想される。
よって、有機物分解能力が高いがベース樹脂は分解されず、短時間で親水性を示す塗膜が求められている。
In addition, there is a method of hydrophilizing the coating film by utilizing the superhydrophilization of the photocatalyst itself, but when added to a general silicone resin, the problem is that it takes a very long time to hydrophilize by photoexcitation. .
In addition, when the coating film shows water repellency, when the inorganic material adheres, there is no effect of washing away the dirt with water. The
Therefore, there is a demand for a coating film that has high organic matter decomposing ability but does not decompose the base resin and exhibits hydrophilicity in a short time.
本発明は、かかる従来の問題点を鑑みてなされたものであって、短時間で親水性を示し、親水持続性を有する熱交換器用フィン材、及びその製造方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and is intended to provide a fin material for a heat exchanger that exhibits hydrophilicity in a short time and has hydrophilic sustainability, and a method for producing the same. .
第１の発明は、基板と、該基板の表面に形成した光触媒層とからなる熱交換器用のフィン材であって、
上記光触媒層は、シリコーン樹脂よりなるベース樹脂に光触媒粒子を分散させてなり、
上記シリコーン樹脂は、上記光触媒粒子を含むことなく上記シリコーン樹脂のみからなる塗膜を形成した際の水との接触角が８５°以下であり、
上記光触媒粒子の含有量は、１０ＰＨＲ〜８０ＰＨＲであり、
上記シリコーン樹脂は、少なくとも、一般式ＳｉＺ 4 （Ｚは、加水分解性基、又はシロキサン結合により他のケイ素原子と結合している残基のいずれかを表す）で表される４官能性ケイ素構造単位としてのＱ単位を全シロキサン単位に対して１０モル％以上含有するアルコキシオリゴマーと、速乾性シリコーンレジンとを含有してなるシリコーン樹脂用塗料を用いて形成されていることを特徴とする熱交換器用フィン材にある（請求項１）。
1st invention is the fin material for heat exchangers which consists of a board | substrate and the photocatalyst layer formed in the surface of this board | substrate,
The photocatalyst layer is formed by dispersing photocatalyst particles in a base resin made of silicone resin.
The silicone resin has a contact angle with water of 85 ° or less when forming a coating film made of only the silicone resin without containing the photocatalyst particles,
The content of the photocatalyst particles, Ri 10PHR~80PHR der,
The silicone resin has at least a tetrafunctional silicon structure represented by the general formula SiZ 4 (Z represents either a hydrolyzable group or a residue bonded to another silicon atom through a siloxane bond). Heat exchange characterized by being formed using a silicone resin coating comprising an alkoxy oligomer containing 10 mol% or more of Q units as a unit with respect to all siloxane units and a quick-drying silicone resin. It exists in a dexterous fin material (Claim 1).
上記熱交換器用フィン材は、基板の表面に、特定のシリコーン樹脂よりなるベース樹脂に光触媒粒子を所定量分散させた光触媒層を有している。
すなわち、上記シリコーン樹脂は、上記光触媒粒子を含むことなく上記シリコーン樹脂のみからなる塗膜を形成した際の水との接触角が８５°以下である。そのため、上記シリコーン樹脂よりなるベース樹脂に光触媒粒子を分散させて形成された光触媒層は、ベース樹脂が光触媒粒子の光励起による超親水化を阻害せず、短時間で親水化することができる。
The fin material for a heat exchanger has a photocatalyst layer in which a predetermined amount of photocatalyst particles are dispersed in a base resin made of a specific silicone resin on the surface of the substrate.
That is, the silicone resin has a contact angle with water of 85 ° or less when a coating film made of only the silicone resin is formed without containing the photocatalytic particles. Therefore, the photocatalyst layer formed by dispersing the photocatalyst particles in the base resin made of the silicone resin can be hydrophilized in a short time without the base resin inhibiting superhydrophilization due to photoexcitation of the photocatalyst particles.
また、ベース樹脂がシリコーン樹脂であるため、ベース樹脂が光触媒粒子により分解され難く、光触媒粒子を良好に保持することができるため、長期間に亘って親水性や有機分解性等の光触媒活性を発揮することができる。
このように、本発明によれば、短時間で親水性を示し、親水持続性を有する熱交換器用フィン材を得ることができる。
In addition, since the base resin is a silicone resin, the base resin is difficult to be decomposed by the photocatalyst particles and can hold the photocatalyst particles well, so that it exhibits photocatalytic activity such as hydrophilicity and organic decomposability over a long period of time. can do.
Thus, according to the present invention, it is possible to obtain a fin material for a heat exchanger that exhibits hydrophilicity in a short time and has hydrophilic durability.
第２の発明は、少なくとも、一般式ＳｉＺ4（Ｚは、加水分解性基、又はシロキサン結合により他のケイ素原子と結合している残基のいずれかを表す）で表される４官能性ケイ素構造単位としてのＱ単位を全シロキサン単位に対して１０モル％以上含有するアルコキシオリゴマーと、速乾性シリコーンレジンとを含有してなるシリコーン樹脂用塗料に光触媒粒子を含有させた光触媒層用塗料を準備し、該光触媒用塗料を基板の表面を覆うように塗布し、乾燥させることにより、上記光触媒粒子を１０ＰＨＲ〜８０ＰＨＲ含有する光触媒層を形成することを特徴とする熱交換器用フィン材の製造方法にある（請求項７）。 The second invention is at least tetrafunctional silicon represented by the general formula SiZ 4 (Z represents a hydrolyzable group or a residue bonded to another silicon atom through a siloxane bond). Preparation of photocatalyst layer coating material containing photocatalyst particles in a silicone resin coating material containing an alkoxy oligomer containing 10 mol% or more of Q units as a structural unit with respect to all siloxane units and a quick-drying silicone resin Then, a photocatalyst layer containing 10 PHR to 80 PHR of the photocatalyst particles is formed by applying the photocatalyst coating material so as to cover the surface of the substrate and drying the coating material. (Claim 7 ).
上記熱交換器用フィン材の製造方法は、基板の表面に上記特定の光触媒層形成用塗料を用いて光触媒層を形成し、熱交換器用フィン材を製造するものである。これにより、親水基を有するベース樹脂に光触媒粒子を所定量分散させた光触媒層を有することができる。 In the method for producing the heat exchanger fin material, the photocatalyst layer is formed on the surface of the substrate using the specific photocatalyst layer forming coating material, and the heat exchanger fin material is produced. Accordingly, a photocatalyst layer in which a predetermined amount of photocatalyst particles are dispersed in a base resin having a hydrophilic group can be provided.
そのため、得られる熱交換器用フィン材は、ベース樹脂が光触媒粒子の光励起による超親水化を阻害せず、短時間で親水化することができる。また、ベース樹脂がシリコーン樹脂であるため、ベース樹脂が光触媒粒子により分解され難く、光触媒粒子を良好に保持することができるため、長期間に亘って親水性や有機分解性等の光触媒活性を発揮することができる。
このように、本発明によれば、短時間で親水性を示し、親水持続性を有する熱交換器用フィン材を製造することができる。
Therefore, the heat exchanger fin material obtained can be hydrophilized in a short time without the base resin inhibiting superhydrophilization by photoexcitation of the photocatalyst particles. In addition, since the base resin is a silicone resin, the base resin is difficult to be decomposed by the photocatalyst particles and can hold the photocatalyst particles well, so that it exhibits photocatalytic activity such as hydrophilicity and organic decomposability over a long period of time. can do.
Thus, according to this invention, the fin material for heat exchangers which shows hydrophilic property in a short time and has hydrophilic durability can be manufactured.
第１の発明の熱交換器用フィン材は、上述したように、基板と、該基板の表面に形成した光触媒層とからなる。
上記基板としては、軽量で熱伝導性及び加工性に優れていることから、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いることが好ましい。
As described above, the heat exchanger fin material of the first invention includes a substrate and a photocatalyst layer formed on the surface of the substrate.
As the substrate, aluminum or an aluminum alloy is preferably used because it is lightweight and excellent in thermal conductivity and workability.
また、上記光触媒層は、シリコーン樹脂よりなるベース樹脂に光触媒粒子を分散させてなる。
上記シリコーン樹脂は、上記光触媒粒子を含むことなく上記シリコーン樹脂のみからなる塗膜を形成した際の水との接触角が８５°以下であれば、いずれのシリコーン樹脂も用いることができる。
シリコーン樹脂の水との接触角が８５°を超える場合には、紫外線の照射により光触媒層が親水性を示すのに長時間を要し、実用性に欠ける。より好ましくは、上記シリコーン樹脂は、水との接触角が７０°以下である。
The photocatalyst layer is formed by dispersing photocatalyst particles in a base resin made of a silicone resin.
As the silicone resin, any silicone resin can be used as long as the contact angle with water at the time of forming a coating film made of only the silicone resin without containing the photocatalyst particles is 85 ° or less.
When the contact angle of the silicone resin with water exceeds 85 °, it takes a long time for the photocatalyst layer to exhibit hydrophilicity upon irradiation with ultraviolet rays, and lacks practicality. More preferably, the silicone resin has a contact angle with water of 70 ° or less.
上記接触角が８５°以下であるシリコーン樹脂は、例えば、上記シリコーン樹脂は、少なくとも、一般式ＳｉＺ4（Ｚは、加水分解性基、又はシロキサン結合により他のケイ素原子と結合している残基のいずれかを表す）で表される４官能性ケイ素構造単位としてのＱ単位を全シロキサン単位に対して１０モル％以上含有するアルコキシオリゴマーと、速乾性シリコーンレジンとを含有してなるシリコーン樹脂用塗料を用いて形成することができる。 The silicone resin having a contact angle of 85 ° or less is, for example, the silicone resin having at least a general formula SiZ 4 (Z is a hydrolyzable group or a residue bonded to another silicon atom by a siloxane bond). For silicone resins comprising an alkoxy oligomer containing 10 mol% or more of the Q unit as a tetrafunctional silicon structural unit represented by the formula (1) and a quick-drying silicone resin. It can be formed using a paint .
また、上記アルコキシオリゴマーと、上記速乾性シリコーンレジンとを混合する際は、有機溶剤系ならば有機溶剤系のものと、水性ならば水性のものと混合することが好ましい。特に、水性のものは、エマルション化している樹脂の極性（カチオン、アニオン、ノニオン）が異なると凝集する可能性があるため、安定性を考慮すると、エマルションの極性をそろえることが好ましい。 In addition, when the alkoxy oligomer and the quick-drying silicone resin are mixed, it is preferable to mix an organic solvent-based solvent with an organic solvent and an aqueous solvent with an aqueous solvent. In particular, an aqueous one may aggregate when the polarity (cation, anion, nonion) of the resin being emulsified is different, and therefore, in consideration of stability, it is preferable to align the polarity of the emulsion.
上記Ｑ単位とは、最終的にはシラノール基を形成するか、または他のケイ素と縮合してシロキサン結合を形成しうる加水分解性基を４個含有するケイ素構造単位である。
なお、上記Ｚは、加水分解性基、又はシロキサン結合により他のケイ素原子と結合している残基のうち１種でもよいが、２種以上の組み合わせであってもよい。
そして、Ｚで表される加水分解性基は、従来から公知のものを使用することができ、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、イソプロペノキシ基、アセトキシ基、ブタノキシム基等が挙げられる。
The Q unit is a silicon structural unit containing four hydrolyzable groups that can finally form a silanol group or can be condensed with other silicon to form a siloxane bond.
In addition, said Z may be 1 type in the residue couple | bonded with the other silicon atom by the hydrolyzable group or the siloxane bond, However, The combination of 2 or more types may be sufficient as it.
A conventionally known hydrolyzable group represented by Z can be used, and examples thereof include a methoxy group, an ethoxy group, a butoxy group, an isopropenoxy group, an acetoxy group, and a butanoxime group.
また、上記アルコキシオリゴマーとは、無機質のシロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を主骨格とし、各種有機置換基を枝葉にもつポリマーであるシリコーン樹脂のうち、分子末端がアルコキシシリル基で封鎖された比較的低分子のシリコーン樹脂を指し、常温／湿気硬化が可能であるという特徴を有している。 In addition, the alkoxy oligomer is a silicone resin that is a polymer having an inorganic siloxane (Si-O) bond as a main skeleton and having various organic substituents in the branches and leaves. It refers to a low molecular weight silicone resin, and has a feature that it can be cured at room temperature / moisture.
そして、一般式ＳｉＺ4で表される４官能性ケイ素構造単位としてのＱ単位を全シロキサン単位に対して１０モル％以上含有するアルコキシオリゴマーにおいて、上記Ｑ単位からなる部分は、Ｓｉの側鎖の両方がアルコキシル基となっている。そのため、このアルコキシオリゴマーを含有するシリコーン樹脂用塗料を用いて光触媒層を形成すると、硬化後の光触媒層表面に親水性のヒドロキシ基が存在することとなり、光触媒層に親水性を付与することができる。 And in the alkoxy oligomer which contains 10 mol% or more of Q units as tetrafunctional silicon structural units represented by the general formula SiZ 4 with respect to the total siloxane units, the portion consisting of the above Q units is a side chain of Si. Both are alkoxyl groups. Therefore, when a photocatalyst layer is formed using a coating for silicone resin containing this alkoxy oligomer, a hydrophilic hydroxy group exists on the surface of the photocatalyst layer after curing, and hydrophilicity can be imparted to the photocatalyst layer. .
そして、上記アルコキシオリゴマーは、上記条件を満たすものであれば、いずれのアルコキシオリゴマーを用いてもよく、従来から公知の種々の方法によって製造することができる。 And as long as the said alkoxy oligomer satisfy | fills the said conditions, any alkoxy oligomer may be used and it can manufacture by a conventionally well-known various method.
また、上記速乾性シリコーンレジンは、それ自体が１００〜３００℃で３０秒以内で乾燥するものであれば、公知のシリコーンレジンのいかなるものを使用してもよく、有機官能基含有系（メチル系、メチルフェニル系、フェニル系、エポキシ系、メルカプト系、アクリル系等）、有機置換基非含有系のシリコーンアルコキシオリゴマー等から適当なものを選択して使用すればよい。 The quick-drying silicone resin may be any known silicone resin as long as it dries within 30 seconds at 100 to 300 ° C. A suitable one may be selected from silicone alkoxy oligomers having no organic substituents, methylphenyl, phenyl, epoxy, mercapto, acrylic, etc.).
上記シリコーン樹脂塗料は、速乾性シリコーンレジンを含有することにより、短時間で乾燥することができるため、生産性に優れるという効果を得ることができる。また、形成された光触媒層が密着性を有することができる。 Since the silicone resin paint contains a quick-drying silicone resin, the silicone resin paint can be dried in a short time, so that an effect of excellent productivity can be obtained. Moreover, the formed photocatalyst layer can have adhesiveness.
そして、シリコーン樹脂用塗料が、光触媒層形成時の乾燥性を低下させるような上記一般式ＳｉＺ4で表される４官能性ケイ素構造単位としてのＱ単位を全シロキサン単位に対して１０モル％以上含有するアルコキシオリゴマーを含有している場合であっても、上記速乾性シリコーンレジンとブレンドしていることにより、プレコート条件すなわち１００℃〜３００℃で１分以内という条件で乾燥する接触角の低い光触媒層を形成することができる。 The silicone resin paint has a Q unit as the tetrafunctional silicon structural unit represented by the above general formula SiZ 4 that reduces the drying property when the photocatalyst layer is formed in an amount of 10 mol% or more based on the total siloxane units. A photocatalyst with a low contact angle that is dried under pre-coating conditions, that is, within a period of 1 minute at 100 ° C. to 300 ° C., even if it contains an alkoxy oligomer contained therein, by blending with the quick-drying silicone resin. A layer can be formed.
また、上記シリコーン樹脂用塗料には、必要に応じて硬化触媒を併用してもよい。硬化触媒は、使用したエマルションの極性、必要とする乾燥スピードを考慮し、カチオン系、アニオン系、ノニオン系から適宜選択することができる。 Moreover, you may use together a curing catalyst with the said coating material for silicone resins as needed. The curing catalyst can be appropriately selected from cationic, anionic and nonionic in consideration of the polarity of the emulsion used and the required drying speed.
また、上記光触媒粒子としては、光励起によって親水性を発現する物質であればいずれも使用することができ、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化鉛、酸化第二鉄、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、チタン酸ストロンチウム等が挙げられる。
そして、化学安定性、コスト、安全性の観点から、上記光触媒粒子は、酸化チタンを用いることが好ましい。
As the photocatalyst particles, any substance that exhibits hydrophilicity by photoexcitation can be used. For example, titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, lead oxide, ferric oxide, dibismuth trioxide. , Tungsten trioxide, strontium titanate and the like.
And from a chemical stability, cost, and a viewpoint of safety | security, it is preferable that the said photocatalyst particle uses a titanium oxide.
上記酸化チタンとしては、その結晶形態の違いから、ルチル型、アナターゼ型、ブルッカイト型があり、いずれも使用することができるが、光触媒活性が高いため、アナターゼ型を用いることが好ましい。 The titanium oxide includes a rutile type, anatase type, and brookite type because of the difference in crystal form, and any of them can be used, but it is preferable to use an anatase type because of its high photocatalytic activity.
また、酸化チタンの親水化や有機分解は酸化チタンの表面で起こる反応であり、表面積が大きいほど光触媒活性が高いことから酸化チタンの平均粒径は、１００ｎｍ以下であり、より好ましくは５０ｎｍ以下である。さらに好ましくは１０ｎｍ以下である。
また、上記酸化チタンは、アパタイト等で表面処理を施したものを使用してもよい。
添加する光触媒粒子は、分散剤によって、水に分散されたものを用いることが好ましい。分散剤としては、例えば、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、無機系分散剤等が挙げられる。
Further, the hydrophilization and organic decomposition of titanium oxide are reactions that occur on the surface of titanium oxide, and the larger the surface area, the higher the photocatalytic activity. Therefore, the average particle diameter of titanium oxide is 100 nm or less, more preferably 50 nm or less. is there. More preferably, it is 10 nm or less.
Moreover, you may use the said titanium oxide surface-treated with apatite etc.
The photocatalyst particles to be added are preferably those dispersed in water by a dispersant. Examples of the dispersant include nonionic surfactants, anionic surfactants, and inorganic dispersants.
また、上記光触媒粒子の含有量は、１０ＰＨＲ〜８０ＰＨＲ（Ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｈｕｎｄｒｅｄ Ｒｅｓｉｎ、光触媒層中の樹脂固形分の重量を１００とした場合の光触媒粒子の重量）である。
上記光触媒粒子の含有量が１０ＰＨＲ未満の場合には、光触媒粒子が表面に十分に露出しないため、光を当てても完全親水化しないおそれがある。一方、光触媒粒子の含有量が樹脂固形分濃度８０ＰＨＲを超える場合には、塗膜の密着性が得られないおそれがある。
上記光触媒粒子の含有量は、好ましくは、２０〜５０ＰＨＲである。
The content of the photocatalyst particles is 10 PHR to 80 PHR (Parts per hundred Resin, the weight of the photocatalyst particles when the weight of the resin solid content in the photocatalyst layer is 100).
When the content of the photocatalyst particles is less than 10 PHR, the photocatalyst particles are not sufficiently exposed on the surface, and thus there is a possibility that the photocatalyst particles are not completely hydrophilicized even when exposed to light. On the other hand, when the content of the photocatalyst particles exceeds the resin solid content concentration of 80 PHR, the adhesion of the coating film may not be obtained.
The content of the photocatalyst particles is preferably 20 to 50 PHR.
また、上記熱交換器用フィン材の製造方法としては、例えば、第２の発明の熱交換器用フィン材の製造方法に示すように、少なくとも、一般式ＳｉＺ4で表される４官能性ケイ素構造単位としてのＱ単位を全シロキサン単位に対して１０モル％以上含有するアルコキシオリゴマーと、速乾性シリコーン樹脂用塗料に光触媒粒子を含有させた光触媒層用塗料を準備し、該光触媒用塗料を基板の表面を覆うように塗布し、乾燥させることにより光触媒層を形成し、熱交換器用フィン材を製造する方法がある。 Further, as a manufacturing method of the heat exchanger fin stock, for example, as shown in the manufacturing method of the heat exchanger fin material of the second invention, at least tetrafunctional silicon structural unit represented by the general formula SiZ 4 As a photocatalyst layer coating material containing photocatalyst particles in a quick-drying silicone resin coating material, and preparing the photocatalyst coating material on the surface of the substrate. There is a method of producing a fin material for a heat exchanger by forming a photocatalyst layer by coating and drying so as to cover.
上記シリコーン樹脂用塗料は、ロール塗装、スプレー塗装によって上記基板の表面に塗布することが好ましい。また、上記シリコーン樹脂用塗料は、１００〜３００℃で１分以内という条件で乾燥させることが好ましい。 The silicone resin coating is preferably applied to the surface of the substrate by roll coating or spray coating. Moreover, it is preferable to dry the said coating material for silicone resins on the conditions of less than 1 minute at 100-300 degreeC.
第１の発明及び第２の発明において、上記シリコーン樹脂用塗料は、上記アルコキシオリゴマーを樹脂固形分濃度で１０〜９０％含有することが好ましい（請求項２、８）。
上記アルコキシオリゴマーの含有量が樹脂固形分濃度で１０％未満の場合には、親水性が不十分となり、塗膜の接触角が８５°以下にならないおそれがある。一方、上記アルコキシオリゴマーの含有量が樹脂固形分濃度で９０％を超える場合には、塗膜が乾燥しないおそれがある。
In the first and second inventions, the silicone resin paint preferably contains 10 to 90% of the alkoxy oligomer in a resin solid content concentration (
When the content of the alkoxy oligomer is less than 10% in the resin solid content concentration, the hydrophilicity becomes insufficient, and the contact angle of the coating film may not be 85 ° or less. On the other hand, when the content of the alkoxy oligomer exceeds 90% in the resin solid content concentration, the coating film may not be dried.
また、上記シリコーン樹脂用塗料は、水溶性エマルションタイプであることが好ましい（請求項３、９）
この場合には、塗装時の引火・爆発の危険がなくなる、臭気が低減される、また、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）ガスの発生も抑えられることから、環境面でも良いという効果を得ることができる。
Moreover, the silicone resin coating material is preferably a water-soluble emulsion type (
In this case, there is no risk of ignition / explosion at the time of painting, odor is reduced, and generation of VOC (volatile organic compound) gas is also suppressed. it can.
また、上記光触媒粒子は、平均粒径が１００ｎｍ以下であるアナターゼ型酸化チタンであることが好ましい（請求項４、１０）。
この場合には、上述したように、酸化チタンの表面積が大きくなるため、酸化チタンの表面で起こる親水化や有機分解等の光触媒活性が高くなる。
Moreover, it is preferable that the said photocatalyst particle is an anatase type titanium oxide whose average particle diameter is 100 nm or less (
In this case, as described above, since the surface area of titanium oxide is increased, the photocatalytic activity such as hydrophilization and organic decomposition occurring on the surface of titanium oxide is increased.
また、上記光触媒層は、表面粗さＲａが０．１μｍ以上であることが好ましい（請求項５、１１）。
この場合には、光触媒層の表面に光触媒粒子が十分に露出し、有機分解性を良好に発揮することができる。
上記塗膜表面粗さＲａは、より好ましくは、０．１５μｍ〜０．５μｍである。
なお、ここでいう表面粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１に準拠するものである。
Further, the photocatalyst layer preferably has a surface roughness Ra of 0.1μm or more (claim 5, 11).
In this case, the photocatalyst particles are sufficiently exposed on the surface of the photocatalyst layer, and the organic decomposability can be exhibited well.
The coating film surface roughness Ra is more preferably 0.15 μm to 0.5 μm.
The surface roughness Ra here is based on JIS B0601-2001.
また、上記基板と上記光触媒層との間に、下地処理層が形成されていることが好ましい（請求項６、１２）。
この場合には、上記基板と、上記光触媒層との密着性を向上することができる。
Moreover, it is preferable that a base treatment layer is formed between the substrate and the photocatalyst layer (claims 6 and 12 ).
In this case, the adhesion between the substrate and the photocatalyst layer can be improved.
上記下地処理層としては、リン酸クロメート、クロム酸クロメート等のクロメート処理、また、クロム化合物以外のリン酸チタン、リン酸ジルコニウム、リン酸モリブデン、リン酸亜鉛、酸化チタン、酸化ジルコニウム等のノンクロメート処理等の化学皮膜処理（化成処理）により得られる皮膜がある。化学皮膜処理方法には、反応型及び塗布型があるが、本発明においては、いずれの手法が採用されてもよい。 Chromate treatment such as phosphate chromate and chromate chromate as the undercoat layer, and non-chromate such as titanium phosphate, zirconium phosphate, molybdenum phosphate, zinc phosphate, titanium oxide and zirconium oxide other than chromium compounds There are films obtained by chemical film treatment (chemical conversion treatment) such as treatment. The chemical film treatment method includes a reaction type and a coating type, and any method may be employed in the present invention.
（実施例１）
本例は、本発明の熱交換器用フィン材にかかる実施例及び比較例として熱交換器用フィン材（試料Ｅ１〜試料Ｅ１４、試料Ｃ１〜試料Ｃ４）を作製した。
本例の熱交換器用フィン材１は、図１に示すように、基板２と、該基板２の表面に形成した光触媒層３とからなる。上記光触媒層３は、シリコーン樹脂よりなるベース樹脂３１に光触媒粒子３２を分散させてなる。
以下、これを詳説する。
Example 1
In this example, heat exchanger fin materials (sample E1 to sample E14, sample C1 to sample C4) were produced as examples and comparative examples according to the fin material for heat exchanger of the present invention.
As shown in FIG. 1, the heat
This will be described in detail below.
まず、一般式ＳｉＺ4（Ｚは、加水分解性基、又はシロキサン結合により他のケイ素原子と結合している残基のいずれかを表す）で表される４官能性ケイ素構造単位としてのＱ単位を全シロキサン単位に対して１０モル％以上含有するアルコキシオリゴマーと、速乾性シリコーンレジンとを混合してなる水溶性エマルションタイプのシリコーン樹脂用塗料を用意した。 First, a Q unit as a tetrafunctional silicon structural unit represented by the general formula SiZ 4 (Z represents a hydrolyzable group or a residue bonded to another silicon atom through a siloxane bond). A water-soluble emulsion type coating for a silicone resin prepared by mixing an alkoxy oligomer containing 10 mol% or more with respect to all siloxane units and a quick-drying silicone resin was prepared.
上記一般式ＳｉＺ4で表される４官能性ケイ素構造単位としてのＱ単位を全シロキサン単位に対して１０モル％以上含有し、親水性を向上させるアルコキシオリゴマーとして信越化学製Ｘ−５２−８２１２を水溶性エマルション化させたものを用意した。
また、１００〜３００℃で３０秒以内乾燥する速乾性シリコーンレジンとして、信越化学製Ｘ−５２−８１４８を水溶性エマルション化させたものを用意した。
X-52-8212 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. as an alkoxy oligomer containing 10 mol% or more of the Q unit as a tetrafunctional silicon structural unit represented by the above general formula SiZ 4 with respect to all siloxane units and improving hydrophilicity. A water-soluble emulsion was prepared.
Further, as a quick-drying silicone resin that dries within 30 seconds at 100 to 300 ° C., a water-soluble emulsion of Shin-Etsu Chemical X-52-8148 was prepared.
そして、まずは、光触媒粒子を含有させることなく、上記アルコキシオリゴマーと上記速乾性シリコーンレジンを表１に示す樹脂固形分濃度比で配合し、硬化触媒として信越化学製ＣＡＴ−ＰＭ−４ＰＳ−２を添加して、シリコーン樹脂用塗料（樹脂１〜樹脂９）を作製した。
そして、ＪＩＳ Ａ１０５０−Ｈ２６、厚さ０．１ｍｍのアルミニウム板上に、バーコーターを用いて上記シリコーン樹脂用塗料を塗布し、１８０℃〜２００℃で２０秒という条件で乾燥させて、膜厚２μｍの塗膜を作製し、下記の特性を評価した。結果を表１に示す。
First, the alkoxy oligomer and the quick-drying silicone resin are blended at a resin solid content concentration ratio shown in Table 1 without containing photocatalyst particles, and Shin-Etsu Chemical CAT-PM-4PS-2 is added as a curing catalyst. Thus, paints for silicone resin (
And the said coating material for silicone resins was apply | coated on the aluminum plate of JIS A1050-H26 and thickness 0.1mm using a bar coater, and it dried on the conditions of 180 degreeC-200 degreeC for 20 second, and
＜密着性＞
シリコーン樹脂よりなる塗膜の密着性は、カッターナイフで素地まで届く４ｃｍの切込みを入れ、そこにセロハンテープを密着させて引き剥がし、塗膜剥離の有無を確認することによって評価した。剥離が確認されない場合を合格（評価○）とし、剥離が確認された場合を不合格（評価×）とした。
<Adhesion>
The adhesion of the coating film made of silicone resin was evaluated by making a 4 cm incision reaching the substrate with a cutter knife, peeling the cellophane tape in close contact therewith, and checking for the presence or absence of coating film peeling. The case where peeling was not confirmed was set to pass (evaluation (circle)), and the case where peeling was confirmed was set to fail (evaluation x).
＜親水性＞
シリコーン樹脂よりなる塗膜の親水性は、各試験片に純粋を２μＬ滴下し、それによって生じた水滴の接触角をゴニオメーターで測定することにより評価した。
接触角が８５°以下の場合を合格とし、接触角が８５°を超える場合を不合格とした。
<Hydrophilicity>
The hydrophilicity of the coating film made of a silicone resin was evaluated by dropping 2 μL of pure on each test piece and measuring the contact angle of water droplets generated thereby with a goniometer.
The case where the contact angle was 85 ° or less was regarded as acceptable, and the case where the contact angle exceeded 85 ° was regarded as unacceptable.
表１より知られるごとく、樹脂１〜樹脂７は、上記光触媒粒子を含むことなく上記シリコーン樹脂のみからなる塗膜を形成した際の水との接触角が８５°以下であり、密着性も良好であった。
上記樹脂８は、信越化学製Ｘ−５２−８２１２を水溶性エマルション化させたもの一種からなり、シリコーン樹脂用塗料が乾燥せず、塗膜を形成することができなかった。
また、上記樹脂９は、信越化学製Ｘ−５２−８１４８を水溶性エマルション化させたもの１種からなり、接触角が９０°であり親水性が不合格であった。
As is known from Table 1, the
The resin 8 was made of a kind obtained by making X-52-8212 made by Shin-Etsu Chemical into a water-soluble emulsion, and the paint for silicone resin was not dried, and a coating film could not be formed.
In addition, the resin 9 was made of a kind obtained by making X-52-8148 made by Shin-Etsu Chemical into a water-soluble emulsion, and the contact angle was 90 °, and the hydrophilicity was unacceptable.
次に、上記シリコーン樹脂用塗料（樹脂１〜樹脂７、及び樹脂９）に、光触媒粒子３２（石原産業製アナターゼ型酸化チタンＳＴ−０１（平均粒径８ｎｍ）を水に分散させたもの）を、光触媒層の重量を１００とした場合の光触媒粒子の重量が表２に示す量となるように添加して光触媒層用塗料を作製した。
Next, the photocatalyst particles 32 (an anatase type titanium oxide ST-01 (average particle size 8 nm) manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., dispersed in water) are dispersed in the above-described coating for silicone resin (
また、基材２として、材質ＪＩＳ Ａ １０５０−Ｈ２６、厚さ０．１ｍｍのアルミニウム板を用意し、該基材２の表面にリン酸クロメートを浸漬処理することにより、表面に化成皮膜４を形成した。
その後、上記化成皮膜４の上に、バーコーターを用いて光触媒層用塗料を塗布し、１８０℃×２０秒という条件で乾燥させることにより、基板２の表面に表２に示す膜厚を有する光触媒層３を形成し、熱交換器用フィン材１（試料Ｅ１〜試料Ｅ１４、及び試料Ｃ１〜試料Ｃ４）を作製した。
Also, as the
Thereafter, a photocatalyst layer coating material is applied onto the
得られた熱交換器用フィン材１（試料Ｅ１〜試料Ｅ１４、及び試料Ｃ１〜試料Ｃ４）について、光触媒層３の表面粗さＲａを測定し、親水性評価、有機物分解性の評価を行った。結果を表２に示す。
＜表面粗さ＞
表面粗さは、島津製作所製共焦点レーザー顕微鏡ＯＬＳ３０００を用いて測定した。
For the obtained heat exchanger fin material 1 (samples E1 to E14 and samples C1 to C4), the surface roughness Ra of the
<Surface roughness>
The surface roughness was measured using a Shimadzu confocal laser microscope OLS3000.
＜親水性評価＞
親水性評価は、熱交換器用フィン材の光触媒層表面に紫外線（１５００μＷ／ｃｍ2）を連続照射し、紫外線照射後０ｈ、２４ｈ、４８ｈ、７２ｈ、１４４ｈ、２４０ｈ、５００ｈ、１０００ｈでの、塗膜と水との接触角を測定し、親水化までの時間をみることにより行った。
紫外線照射後１０００ｈで接触角が４０°以下となった場合を評価△とし、５００ｈで接触角が４０°以下となった場合を評価○とし、２４０ｈで接触角が４０°以下となった場合を評価◎とした。１０００ｈで接触角が４０°超えの場合を評価×とした。評価が△、○、及び◎の場合を合格とし、評価が×の場合を不合格とする。
<Hydrophilicity evaluation>
Evaluation of hydrophilicity was performed by continuously irradiating the photocatalyst layer surface of the fin material for heat exchanger with ultraviolet rays (1500 μW / cm 2 ), and after ultraviolet irradiation, the coating film at 0h, 24h, 48h, 72h, 144h, 240h, 500h, 1000h The contact angle between water and water was measured, and the time until hydrophilization was observed.
The case where the contact angle is 40 ° or less at 1000 h after UV irradiation is evaluated as Δ, the case where the contact angle is 40 ° or less at 500 h is evaluated as ○, and the case where the contact angle is 40 ° or less at 240 h. Evaluation ◎. The case where the contact angle exceeded 40 ° at 1000 h was evaluated as x. A case where the evaluation is Δ, ○, and ◎ is acceptable, and a case where the evaluation is × is unacceptable.
＜有機物分解性＞
有機物分解性の評価は、図２に示すように、熱交換器用フィン材１にメチレンブルー水溶液５を接触させて紫外線６を照射することにより行った。具体的には、まず、熱交換器用フィン材１の光触媒層３の表面に、２ｃｍ×２ｃｍの貫通穴を有する両面テープ７を積層した。次いで、上記熱交換器用フィン材１と上記両面テープ７の貫通穴とにより形成された凹部７１にメチレンブルー水溶液５を入れて光触媒層３とメチレンブルー水溶液５とを接触させた。その上に厚さ１ｍｍのＰＥＴ樹脂板８を積層して、密封状態とした。この状態で、上記ＰＥＴ樹脂板８を介して上記メチレンブルー水溶液５に１５００μＷ／ｃｍ2の紫外線６を１時間照射し、メチレンブルー水溶液５の色の変化を観察することにより行った。
（評価基準）
◎：青色が完全に消えた場合、
○：青色がほとんど消えた場合、
△：青色が少しでも薄くなった場合、
×：青色に全く変化が見られない場合。
<Organic substance degradability>
Evaluation of organic substance decomposability was performed by bringing the methylene blue aqueous solution 5 into contact with the
(Evaluation criteria)
◎: When the blue color disappears completely,
○: When the blue color almost disappears
△: When the blue color is a little thin,
X: When no change is seen in blue.
表２より知られるごとく、実施例としての試料Ｅ１〜試料Ｅ１４は、短時間で親水化していることが分かる。また、上記試料Ｅ１〜試料Ｅ１４の光触媒層のベース樹脂は親水性を有するシリコーン樹脂を含有しているため、光触媒によって分解され難く、長期間に亘って光触媒活性を発揮することができる。また、上記光触媒層の表面粗さＲａが大きい程、有機分解性を良好に発揮することができることが分かる。
これより、本発明によれば、短時間で親水性を示し、親水持続性を有する熱交換器用フィン材を得られることが分かる。
As can be seen from Table 2, Sample E1 to Sample E14 as examples are hydrophilized in a short time. Moreover, since the base resin of the photocatalyst layer of the samples E1 to E14 contains a hydrophilic silicone resin, it is difficult to be decomposed by the photocatalyst and can exhibit photocatalytic activity over a long period of time. It can also be seen that the larger the surface roughness Ra of the photocatalyst layer, the better the organic decomposability can be achieved.
From this, according to this invention, it turns out that the fin material for heat exchangers which shows hydrophilic property in a short time and has hydrophilic sustainability can be obtained.
また、表２より知られるごとく、比較例としての試料Ｃ１は、光触媒粒子を含有していないため、不合格であった。
また、比較例としての試料Ｃ２〜試料Ｃ４は、ベース樹脂の親水性が低いため、紫外線照射後１０００ｈ経過後も親水化を確認することができず、不合格であった。
Further, as is known from Table 2, the sample C1 as a comparative example was rejected because it did not contain photocatalyst particles.
Further, Samples C2 to C4 as comparative examples were unacceptable because the hydrophilicity of the base resin was low, and thus hydrophilicity could not be confirmed even after 1000 hours had elapsed after irradiation with ultraviolet rays.
１ 熱交換器用フィン材
２ 基板
３ 光触媒層
３１ ベース樹脂
３２ 光触媒粒子
1 Fin material for
Claims (12)
上記光触媒層は、シリコーン樹脂よりなるベース樹脂に光触媒粒子を分散させてなり、
上記シリコーン樹脂は、上記光触媒粒子を含むことなく上記シリコーン樹脂のみからなる塗膜を形成した際の水との接触角が８５°以下であり、
上記光触媒粒子の含有量は、１０ＰＨＲ〜８０ＰＨＲであり、
上記シリコーン樹脂は、少なくとも、一般式ＳｉＺ 4 （Ｚは、加水分解性基、又はシロキサン結合により他のケイ素原子と結合している残基のいずれかを表す）で表される４官能性ケイ素構造単位としてのＱ単位を全シロキサン単位に対して１０モル％以上含有するアルコキシオリゴマーと、速乾性シリコーンレジンとを含有してなるシリコーン樹脂用塗料を用いて形成されていることを特徴とする熱交換器用フィン材。 A fin material for a heat exchanger comprising a substrate and a photocatalyst layer formed on the surface of the substrate,
The photocatalyst layer is formed by dispersing photocatalyst particles in a base resin made of silicone resin.
The silicone resin has a contact angle with water of 85 ° or less when forming a coating film made of only the silicone resin without containing the photocatalyst particles,
The content of the photocatalyst particles, Ri 10PHR~80PHR der,
The silicone resin has at least a tetrafunctional silicon structure represented by the general formula SiZ 4 (Z represents either a hydrolyzable group or a residue bonded to another silicon atom through a siloxane bond). Heat exchange characterized by being formed using a silicone resin coating comprising an alkoxy oligomer containing 10 mol% or more of Q units as a unit with respect to all siloxane units and a quick-drying silicone resin. Fin material for dexterity.
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