JP5161746B2 - 熱交換器用アルミニウムフィン材 - Google Patents
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特許文献2に記載のアルミニウムフィン材においては、カビまたは細菌の発生および繁殖を抑制するために、親水性皮膜中に抗菌剤を含有させているが、抗菌剤は、単に親水性皮膜の中に埋没させただけなので、親水性皮膜の表面における抗菌剤の存在数が多くはなく、元々、エアコン等の使用開始初期における抗菌効果は小さかった。また、親水性皮膜の深さ方向(膜厚方向)に対する抗菌剤の分布にはバラツキがあり、エアコン等の使用開始後の長期に亘る抗菌効果の持続安定性に問題がある。
このような構成によれば、基板と親水性塗膜層との間に下地処理層が存在することで、親水性塗膜層が基板の上に存在する場合よりも、親水性塗膜層の密着性が高くなり、エアコン等の運転により生じる結露水による親水性塗膜層の溶出が生じにくくなる。
このような構成によれば、下地処理層と親水性塗膜層との間に疎水性塗膜層が存在することで、親水性塗膜層が下地処理層の上に存在する場合よりも、親水性塗膜層の密着性が高くなり、エアコン等の運転により生じる結露水による親水性塗膜層の溶出が、さらに生じにくくなる。
<フィン材>
図1(a)に示すように、本発明の第1実施形態に係る熱交換器用アルミニウムフィン材(以下、適宜、フィン材という)1(1a)は、基板2と、この基板2の表面に形成された親水性塗膜層5とを備える。さらに親水性塗膜層5には、抗菌剤6が分布している。なお、抗菌剤6は、ここでは、便宜上、同じ粒径として図示している。また、基板2の表面とは、基板2の片面または両面(図示せず)を意味する。
以下、各構成について説明する。
基板2は、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる板材であり、熱伝導性および加工性が優れることから、JIS H4000規定の1000系のアルミニウム、好ましくは合金番号1200のアルミニウムが使用される。なお、熱交換器用アルミニウムフィン材においては、強度、熱伝導性および加工性等を考慮して、板厚0.08〜0.3mm程度のものが使用される。
親水性塗膜層5は、主に親水性樹脂からなり、抗菌剤6、および、界面活性剤(図示せず)を含有しており、親水性樹脂としては、親水性官能基を有する有機化合物または親水性官能基誘導体であることが好ましい。なお親水性官能基としては、スルホン酸基、スルホン酸基誘導体、カルボキシル基、カルボキシル基誘導体、水酸基、水酸基誘導体等の親水性官能基を有するモノマーの共重合体や、前記親水性官能基を有するポリマーをブレンドしたものが挙げられる。例えば、カルボキシル基を有するポリマーとしては、ポリアクリル酸等、水酸基を有するポリマーとしては、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
抗菌剤6は、抗菌金属元素を含有するものであり、後記するように、親水性塗膜層5における膜厚方向の所定の深さの範囲に、所定量存在させることで、エアコン等の使用開始初期から長期にわたり、防カビ抗菌性が発揮される。
親水性塗膜層5を形成するにあたり、界面活性剤を添加することにより、塗装・焼付時に抗菌剤6を親水性塗膜層5の表層に浮き上がらせて濃化させ、親水性塗膜層5の膜厚方向(深さ方向)で抗菌剤6の分布を制御することができる。界面活性剤としては、エアコン等の使用開始後に発生するドレン水によって親水性塗膜層5の成分が溶出する際、同時に界面活性剤成分が溶出した場合に、樹脂からなる他の部品のクレージングが起こりにくいアニオン型界面活性剤が好ましい。このアニオン型界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸が挙げられる。
親水性塗膜層5の耐久性を向上させるために、あるいは、後記するように、疎水性塗膜層4(図1(c)参照、説明は後記する)を形成する場合、例えば、塗装等により、親水性塗膜層5を疎水性塗膜層4の上に容易に形成させるために、親水性塗膜層5は、必要に応じて、親水性樹脂に有機系架橋剤を添加したもので構成してもよい。
本発明に係るフィン材1は、親水性塗膜層5(後記する疎水性塗膜層4を備える場合は、疎水性塗膜層4および親水性塗膜層5)に含まれる不純物としてのアルミナ、シリカ、チタニア、ゼオライトおよびこれらの水和物の少なくとも一種を含有しないことが好ましい。なお、これら不純物を含有する場合には、不純物(アルミナ、シリカ、チタニア、ゼオライトおよびこれらの水和物の少なくとも1種)の合計量が1質量%以下であることが好ましい。不純物が1質量%を超えて含まれていると、汚染物質を吸着、吸蔵してしまうため、異臭またはフィン材表面の撥水化(親水性低下)の原因となりやすい。
図1(b)に示すように、本発明の第2実施形態に係る熱交換器用アルミニウムフィン材1(1b)は、基板2と、この基板2の表面に形成された下地処理層3と、この下地処理層3の表面に形成された親水性塗膜層5とを備える。さらに親水性塗膜層5には、抗菌剤6が分布している。
以下、各構成について説明する。なお、第2実施形態で示すフィン材1bを構成している基板2、親水性塗膜層5、抗菌剤6は、第1実施形態で示すフィン材1aを構成している基板2、親水性塗膜層5、抗菌剤6と、それぞれ同様なため、ここでは説明を省略する。
下地処理層3は、基板2と親水性塗膜層5との間に形成されており、無機酸化物または有機−無機複合化合物よりなる。無機酸化物としては、主成分としてクロム(Cr)またはジルコニウム(Zr)を含むものが好ましく、例えば、リン酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理、クロム酸クロメート処理を行うことにより形成されたものである。しかし、本発明においては、耐食性を奏するものであれば、これに限定されず、例えば、リン酸亜鉛処理、リン酸チタン酸処理を行うことによっても下地処理層3を形成することができる。また、有機−無機複合化合物としては、塗布型クロメート処理または塗布型ジルコニウム処理を行なうことにより形成されたもので、アクリル−ジルコニウム複合体等が挙げられる。
図1(c)に示すように、本発明の第3実施形態に係る熱交換器用アルミニウムフィン材1(1c)は、基板2と、この基板2の表面に形成された下地処理層3と、この下地処理層3の表面に形成された疎水性塗膜層4と、この疎水性塗膜層4の表面に形成された親水性塗膜層5とを備える。さらに親水性塗膜層5には、抗菌剤6が分布している。
以下、各構成について説明する。なお、第3実施形態で示すフィン材1cを構成している基板2、下地処理層3、親水性塗膜層5、抗菌剤6は、第1実施形態で示すフィン材1aおよび第2実施形態で示すフィン材1bを構成している基板2、下地処理層3、親水性塗膜層5、抗菌剤6と、それぞれ同様なため、ここでは説明を省略する。
疎水性塗膜層4は、下地処理層3と親水性塗膜層5との間に形成されており、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、および、ポリアクリル酸系樹脂のうちの少なくとも1種よりなる疎水性樹脂からなることが好ましい。
<フィン材の製造方法>
前記のとおり、フィン材1は、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる基板2の片面または両面(図示せず)に、親水性塗膜層5を形成するものである。また、基板2と親水性塗膜層5との間に下地処理層3を形成しても良い。さらに、下地処理層3と親水性塗膜層5との間に疎水性塗膜層4を形成しても良い。
この結果を表1に示す。また、抗菌金属元素(Zn)の存在比率については、代表例として、実施例7、9、16、19、27、比較例9、10、11の測定結果を図3に示す。なお、抗菌金属元素の存在比率は、焼き付け前の数値である。
比較例1、2、3、6、9では、抗菌剤に含有される抗菌金属元素は、高周波グロー放電発光分光分析により測定したときに、(1)親水性塗膜層の最表面から膜厚深度10%の範囲、(2)親水性塗膜層の膜厚深度10%を超え30%以下の範囲で、いずれも、その存在比率が5〜30原子%、すなわち、親水性塗膜層の最表面から膜厚深度30%以下の範囲において5〜30原子%であるが、(1)の範囲での最大値が(2)の範囲での最大値以上の状態とはならなかった。さらに、比較例1、2、6、9では、(3)親水性塗膜層の膜厚深度30%を超え50%以下の範囲でも、その存在比率が5〜30原子%であるが、(1)の範囲での最大値が(3)の範囲での最大値以上の状態とはならかった。なお、比較例3は、界面活性剤の含有量が、比較例1、2、6、9に比べて多かったため、(1)の範囲での最大値が(3)の範囲での最大値以上の状態となったと考えられる。
<防カビ抗菌性>
前記方法で作製したフィン材について以下の方法によって防カビ抗菌性を評価した。
すなわち「山田貞子ら:固体材料表面の迅速な抗カビ活性試験方法,防菌防黴,Vol.31,No.11,711〜717頁(2003年)」に記載されているガラスリング法による試験によって評価した。なお、使用するカビとしては、黒カビ(Aspegillus niger)、青カビ(Penicillium chrysogenum)、クロカワカビ(Cladosporium cladosporioides)の3種類のカビを混合したものとした。評価結果は、表3に示した6段階によって評価した。なお、4以上で効果ありとして、防カビ抗菌性が良好、3以下を効果なしとして、防カビ抗菌性が不良とした。この結果を表4に示す。
前記方法で作製したフィン材について以下の方法によって摩擦係数を測定した。
測定においては、バウデン式付着滑り試験機を用い、荷重を0.2kgとし、移動速度を4mm/秒として、無塗油の条件下で親水性塗膜層の表面の摩擦係数を測定した。なお摩擦係数の評価は、0.20未満を、摩擦係数が優良(◎)、0.20以上0.25未満を良好(○)、0.25以上を不良(×)とした。この結果を表4に示す。
2 基板
3 下地処理層
4 疎水性塗膜層
5 親水性塗膜層
6 抗菌剤
Claims (6)
- アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる基板と、この基板の表面に形成された親水性塗膜層とを備える熱交換器用アルミニウムフィン材であって、
前記親水性塗膜層は、抗菌金属元素を含有する抗菌剤、および、0.01〜0.1質量%のアニオン型界面活性剤を含有し、
前記親水性塗膜層は、高周波グロー放電発光分光分析で膜厚方向に測定された前記抗菌金属元素の存在比率が、前記親水性塗膜層の最表面から膜厚深度10%の範囲において5〜30原子%であり、前記親水性塗膜層の膜厚深度10%を超え30%以下の範囲において5〜30原子%であり、かつ、前記親水性塗膜層の最表面から膜厚深度10%の範囲における存在比率の最大値が、前記親水性塗膜層の膜厚深度10%を超え30%以下の範囲における存在比率の最大値以上であることを特徴とする熱交換器用アルミニウムフィン材。 - 前記親水性塗膜層は、高周波グロー放電発光分光分析で膜厚方向に測定された前記抗菌金属元素の存在比率が、前記親水性塗膜層の膜厚深度30%を超え50%以下の範囲において5〜30原子%であり、
前記最表面から膜厚深度10%の範囲における存在比率の最大値が、前記膜厚深度30%を超え50%以下の範囲における存在比率の最大値以上であることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器用アルミニウムフィン材。 - 前記抗菌剤が、Zn、Cu、Zr、Ag、Ti、Niのうちの少なくとも1種の抗菌金属元素からなる金属単体であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱交換器用アルミニウムフィン材。
- 前記抗菌剤が、Zn、Na、Cu、Zr、Ag、Ti、Niのうちの少なくとも1種の抗菌金属元素を含有する有機金属化合物、無機金属化合物、有機無機複合化合物のうちの少なくとも1種からなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱交換器用アルミニウムフィン材。
- 前記基板と前記親水性塗膜層との間に、下地処理層が形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の熱交換器用アルミニウムフィン材。
- 前記下地処理層と前記親水性塗膜層との間に、疎水性塗膜層が形成されていることを特徴とする請求項5に記載の熱交換器用アルミニウムフィン材。
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