JP6600809B2 - Base material and equipment using the base material - Google Patents

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Description

本発明は、基材およびとその基材を用いた機器に関するものである。特に、水分などを蒸発させやすい基材およびその基材を用いた機器に関する。 The present invention relates to a base material and a device using the base material. In particular, the present invention relates to a base material that easily evaporates moisture and the like and an apparatus using the base material.

従来の冷凍機器や空調機器の蒸発器では、蒸発器にあるフィンの表面温度が、マイナスの温度となる時、フィンの表面に着霜が生じる。この結果、フィン間を通過する風量は、減少し、蒸発器の冷却能力は低下している。   In the evaporator of the conventional refrigeration equipment and air conditioning equipment, when the surface temperature of the fin in the evaporator becomes a negative temperature, frost forms on the surface of the fin. As a result, the amount of air passing between the fins is reduced, and the cooling capacity of the evaporator is reduced.

また、屋外で使用される防犯カメラや車載カメラは、雨天日や寒冷地では、カメラに、結露水が付着し、カメラの性能が低下する。   In addition, security cameras and in-vehicle cameras used outdoors are subject to condensation on the camera in rainy weather or cold areas, and the camera performance is degraded.

上記課題を解決するため、蒸発器フィンの表面に、多数の凹凸部が形成し、熱を吸収すること、かつ、この凹凸部に、撥水被膜を形成する技術が知られている(特許文献1)。このことで、フィン表面に結露水・霜を発生するのを防止できる。なお、特許文献1の撥水被膜としては、フッ素系またはシリコーン系の塗料を用いている。   In order to solve the above problems, a technique is known in which a large number of uneven portions are formed on the surface of the evaporator fin to absorb heat, and a water repellent film is formed on the uneven portions (Patent Document). 1). This can prevent generation of condensed water and frost on the fin surface. In addition, as the water-repellent coating of Patent Document 1, a fluorine-based or silicone-based paint is used.

特開2013−36733号公報JP 2013-36733 A

しかし、上述の特許文献1の技術では、以下のような問題が生じる。これを図6を用いて説明する。   However, the technique disclosed in Patent Document 1 has the following problems. This will be described with reference to FIG.

図6は、従来の方法により作製された撥水性の基材22を示す断面図である。撥水性の基材22は、基部23と突起24と疎水性被膜25からなる。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing a water-repellent substrate 22 produced by a conventional method. The water-repellent substrate 22 includes a base 23, protrusions 24, and a hydrophobic coating 25.

突起24は、基部23の表面から無数に存在する。疎水性被膜25は、基部23と突起24の表面に毛状に存在している。また、突起24の断面幅寸法Dは、75〜100μmの範囲で形成されている。突起24間の突起24間の隙間も同じ寸法である。   There are innumerable protrusions 24 from the surface of the base 23. The hydrophobic coating 25 is present on the surfaces of the base 23 and the protrusions 24 in the form of hair. Moreover, the cross-sectional width dimension D of the protrusion 24 is formed in the range of 75 to 100 μm. The gap between the projections 24 between the projections 24 is also the same size.

このため、突起24間で凝縮水が付着してしまい、その凝縮水が互いに広がり大きな水滴に成長したり、低温域では凝縮水から霜へ成長する。その結果、蒸発器の冷却性能が低下してしまう。隙間を大きくすると、凝縮水の付着が防止できるが、温度が下がり、霜により水が生じる。   For this reason, condensed water adheres between the protrusions 24, and the condensed water spreads and grows into large water droplets, or grows from condensed water to frost in a low temperature region. As a result, the cooling performance of the evaporator is degraded. Increasing the gap can prevent the condensation water from adhering, but the temperature drops and water is produced by frost.

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、結露水および着霜を防止できる基材とその基材を用いた機器を提供することを課題とする。   This invention solves the said conventional subject, and makes it a subject to provide the base material which can prevent condensed water and frost formation, and the apparatus using the base material.

上記目的を達成するために、基底部の少なくとも一つの面に位置する複数の四角錐状形状の突起部と、を有し、前記複数の突起部の先端部分間の距離が5nm以上10nm未満である基材を用いる。上記基材を有する機器を用いる。   In order to achieve the above object, a plurality of quadrangular pyramid-shaped protrusions located on at least one surface of the base, and a distance between tip portions of the plurality of protrusions is 5 nm or more and less than 10 nm A substrate is used. A device having the above substrate is used.

本願発明の基材では、親水処理された突起部先端のみに水滴および霜が成長する。そのため、水滴および霜が自らの重量により、基材から離れる。着霜および結露水を加熱装置を使用することなく除去できるので、蒸発器の冷却性能低下抑制およびをカメラレンズおよび材質が樹脂である部材の曇り防止することができる。   In the base material of the present invention, water droplets and frost grow only on the tips of the protrusions subjected to the hydrophilic treatment. Therefore, water droplets and frost separate from the base material due to their own weight. Since frost formation and dew condensation water can be removed without using a heating device, it is possible to prevent the cooling performance of the evaporator from being lowered and to prevent the camera lens and the member made of resin from being fogged.

(a)本発明の実施の形態における基材を示す図、(b)本発明の実施の形態における基材表面の断面図(A) The figure which shows the base material in embodiment of this invention, (b) Sectional drawing of the base-material surface in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における基材表面上での凝縮液滴の生成過程を示す図The figure which shows the production | generation process of the condensed droplet on the base-material surface in embodiment of this invention (a)実施例3の形態における基材を示す図、(b)実施例3の形態における基材表面の断面図(A) The figure which shows the base material in the form of Example 3, (b) Sectional drawing of the base-material surface in the form of Example 3 実施例、比較例における結露水評価および着霜評価での試験装置の断面図Sectional drawing of the test apparatus in dew condensation water evaluation and frost formation evaluation in Examples and Comparative Examples (a)本発明の実施例1の適用例を示す図、(b)本発明の実施例4の適用例を示す図(A) The figure which shows the example of application of Example 1 of this invention, (b) The figure which shows the example of application of Example 4 of this invention 特許文献1の形態における従来の基材の断面図Sectional drawing of the conventional base material in the form of patent document 1

以下、本発明の実施の形態に係る基材1について説明する。図1(a)は、基材1の斜視図であり、図1(b)は、図1(a)の基材1表面の点線部分の詳細を記した断面図を示す。基材1の材質は、樹脂または金属である。   Hereinafter, the base material 1 which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. Fig.1 (a) is a perspective view of the base material 1, FIG.1 (b) shows sectional drawing which described the detail of the dotted line part of the base material 1 surface of Fig.1 (a). The material of the base material 1 is resin or metal.

基材1は、基底部2と、断面が台形状で四角錐体の形状である複数の突起部3と、を有し、突起部3の先端には親水部4を有する。突起部3は、少なくとも基底部2の1つの面の表面に位置する。基底部2の他の面に突起部3があってもよい。   The substrate 1 has a base portion 2 and a plurality of protrusions 3 having a trapezoidal cross section and a quadrangular pyramid shape, and has a hydrophilic portion 4 at the tip of the protrusion 3. The protrusion 3 is located at least on the surface of one surface of the base 2. There may be a protrusion 3 on the other surface of the base 2.

基底部2と突起部3との境界は、突起部3を生成する処理の有無の境界に相当する。突起部3を生成する方法については、以下<基材1と突起部3の生成>で説明する。   The boundary between the base portion 2 and the protrusion portion 3 corresponds to the boundary of presence / absence of processing for generating the protrusion portion 3. A method of generating the protrusion 3 will be described below in <Generation of the base material 1 and the protrusion 3>.

また、基材1において、基底部2および突起部3の表面に撥水処理を行い、突起部3の先端に相当する親水部4のみに親水処理がされている。図1(b)に示す突起部3間の距離dを5〜10nmにすることで、親水部4のみで凝縮水が成長し、結露水および着霜を防止できる材料となる。   Further, in the base material 1, the surface of the base portion 2 and the projection portion 3 is subjected to water repellent treatment, and only the hydrophilic portion 4 corresponding to the tip of the projection portion 3 is subjected to hydrophilic treatment. By setting the distance d between the protrusions 3 shown in FIG. 1B to 5 to 10 nm, condensed water grows only at the hydrophilic portion 4 and becomes a material that can prevent dew condensation and frost formation.

ここでの突起部3の先端の長さL‘は突起部3の長さLに対して10%以上25%以下であることが好ましい。10%以下よりも小さい場合、先端部のみの親水処理が難しくなり、25%より大きい場合、凝縮水が吸着する面積が大きくなり、結露水および着霜を防止できる効果が小さくなる。   Here, the length L ′ of the tip of the protrusion 3 is preferably 10% or more and 25% or less with respect to the length L of the protrusion 3. If it is less than 10% or less, hydrophilic treatment of only the tip portion becomes difficult. If it is greater than 25%, the area where condensed water is adsorbed increases, and the effect of preventing condensed water and frost formation is reduced.

また、ここでの突起部3間の距離とは、突起部3の中心間距離のことを示す。   In addition, the distance between the protrusions 3 here indicates the distance between the centers of the protrusions 3.

また、角度θは、鉛直方向に対しての角度である。図1(b)に示すように、鉛直方向に平行方向の基材1の断面図において、突起部3の側面の上端部分と鉛直方向とのなす角度である。   Further, the angle θ is an angle with respect to the vertical direction. As shown in FIG. 1B, in the cross-sectional view of the substrate 1 in the direction parallel to the vertical direction, it is an angle formed by the upper end portion of the side surface of the protrusion 3 and the vertical direction.

<基材1>
実施の形態において使用され得る基材1は、基材1の表面に断面が台形状で四角錐体の複数の突起部3を形成することを特徴としている。
<Substrate 1>
The substrate 1 that can be used in the embodiment is characterized in that a plurality of protrusions 3 having a trapezoidal cross section and a quadrangular pyramid are formed on the surface of the substrate 1.

基材1が、金属材質である場合、アルミまたはチタン、マグネシウムを主成分とする合金が好ましい。この場合、突起部3の生成は、陽極酸化法によるアルミ微細穴加工で形成されることが好ましい。特に、アルミ合金であれば、陽極酸化法だけでなく水と反応し酸化皮膜を形成するベーマイト処理も可能であり、いずれも微細な表面凹凸処理をするのに適している。   When the base material 1 is a metal material, an alloy containing aluminum, titanium, or magnesium as a main component is preferable. In this case, it is preferable that the projections 3 are formed by aluminum fine hole machining by an anodic oxidation method. In particular, in the case of an aluminum alloy, not only an anodic oxidation method but also boehmite treatment that reacts with water to form an oxide film is possible, and both are suitable for fine surface unevenness treatment.

また、基材1が、樹脂材質であれば、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂(ABS樹脂)またはポリカーボネート(PC)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)など熱可塑性樹脂、もしくは剛性の高いアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコント樹脂など熱硬化性樹脂のいずれかを使用することが好ましい。この場合、突起部3の生成はエッチング処理あるいは金属ペーストのパターン印刷により形成されることが好ましい。この結果、基材1の表面に微細な凹凸を形成できる。   Moreover, if the base material 1 is a resin material, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer synthetic resin (ABS resin) or thermoplastic resin such as polycarbonate (PC), polypropylene (PP), polyethylene (PE), or high rigidity It is preferable to use any one of thermosetting resins such as acrylic resin, epoxy resin, urethane resin, and silicon resin. In this case, the projection 3 is preferably formed by etching or metal paste pattern printing. As a result, fine irregularities can be formed on the surface of the substrate 1.

<突起部3の形状>
突起部3は、四角錐体である。突起部3の各突起部長さLは、0.1μm〜10μmである。突起部3間の距離dは、5nm〜10nmであることが好ましい。
<Shape of the protrusion 3>
The protrusion 3 is a quadrangular pyramid. Each protrusion length L of the protrusion 3 is 0.1 μm to 10 μm. The distance d between the protrusions 3 is preferably 5 nm to 10 nm.

突起部3の長さLが、0.1μmより小さい場合、突起部3を規則的に生成させるのが難しい。   When the length L of the protrusion 3 is smaller than 0.1 μm, it is difficult to regularly generate the protrusion 3.

突起部3の長さLが、10μmより大きい場合、突起部3間の凹部に凝縮液滴が付着した際に先端部へ凝縮液滴が移動するエネルギーより凹部表面で付着する表面エネルギーが大きくなり、凹部表面で液滴が成長してしまう。   When the length L of the protrusion 3 is larger than 10 μm, the surface energy attached on the surface of the recess becomes larger than the energy of the condensed droplet moving to the tip when the condensation droplet adheres to the recess between the protrusions 3. Then, the droplet grows on the concave surface.

また、突起部間の距離dが5nmより小さい場合、突起部3を規則的に生成させるのが難しい。突起部間の距離dが10nmより大きい場合、凝縮液滴が突起部3間の凹部に付着し、その凝縮水が互いに広がり大きな水滴に成長してしまう。   Further, when the distance d between the protrusions is smaller than 5 nm, it is difficult to regularly generate the protrusions 3. When the distance d between the protrusions is greater than 10 nm, the condensed droplets adhere to the recesses between the protrusions 3 and the condensed water spreads and grows into large water droplets.

また、実施の形態において使用され得る突起部3は、鉛直方向に対して角度θが90°未満で形成されることが好ましい。ここで鉛直方向とは、基材1の形状に関わらず縦方向を示す。   Further, the protrusion 3 that can be used in the embodiment is preferably formed with an angle θ of less than 90 ° with respect to the vertical direction. Here, the vertical direction indicates the vertical direction regardless of the shape of the substrate 1.

鉛直方向に対して角度θが90°未満の場合、突起部3に水蒸気5が付着しても下方向の傾斜により、凝縮液滴が転落し、傾斜部において凝縮液滴や霜が成長しにくくなる。   When the angle θ is less than 90 ° with respect to the vertical direction, even if the water vapor 5 adheres to the protrusion 3, the condensed droplet falls down due to the downward inclination, and the condensed droplet or frost hardly grows in the inclined portion. Become.

鉛直方向に対して角度θが90°を超えた場合、平坦あるいは上方向に傾斜となるため、突起部全体もしくは突起部凹部で凝縮液滴が成長してしまう。   When the angle θ exceeds 90 ° with respect to the vertical direction, the liquid crystal is flat or inclined upward, and thus condensed droplets grow on the entire protrusion or the protrusion recess.

凝縮液滴の成長については、以下の<突起部3における凝縮液滴の生成過程>で説明する。   Condensed droplet growth will be described in the following <Condensed droplet generation process in the protrusion 3>.

<基底部2および親水部4を除く突起部3の表面処理>
実施の形態において使用され得る基底部2および親水部4を除く突起部3の表面処理は、撥水処理を行うことが好ましい。理由は、以下の<突起部3における凝縮液滴の生成過程>で説明する。
<Surface treatment of the protrusion 3 excluding the base portion 2 and the hydrophilic portion 4>
The surface treatment of the protrusion 3 excluding the base portion 2 and the hydrophilic portion 4 that can be used in the embodiment is preferably a water repellent treatment. The reason will be described in the following <Condensed droplet generation process in the protrusion 3>.

撥水処理としては、フッ素結合を含まないアルキルシランからなる分子膜を形成する方法が好ましい。炭素―フッ素結合は表面張力が小さいため、炭素―フッ素結合を含むシランカップリング剤を含有させることで超撥水性の有するコーティング剤となる。   As the water repellent treatment, a method of forming a molecular film made of alkylsilane containing no fluorine bond is preferable. Since the carbon-fluorine bond has a small surface tension, a coating agent having super water repellency can be obtained by including a silane coupling agent containing a carbon-fluorine bond.

しかし、そのようなコーティング剤は、耐摩耗性に優れておらず、使用経過とともに撥水性の性能が低下してしまう問題点がある。そのため、フッ素結合を含まないアルキルシランからなる分子膜を形成する方法が好ましい。   However, such a coating agent is not excellent in abrasion resistance, and there is a problem that the water repellency performance deteriorates as it is used. Therefore, a method of forming a molecular film made of alkylsilane containing no fluorine bond is preferable.

なお、この表面処理をすれば、突起部3間の距離dや長さLは、上記でなくとも効果がでる。   If this surface treatment is performed, the distance d and the length L between the protrusions 3 can be effective even if not described above.

<突起部3における凝縮液滴の生成過程>
突起部3における凝縮液滴の生成過程を図2(a)〜図2(c)に示す。
<Generation process of condensed droplets in the protrusion 3>
A process of generating condensed droplets in the protrusion 3 is shown in FIGS.

図2(a)に示すように、突起部3の周辺に浮遊する水蒸気5が存在する。これらの水蒸気5は、突起部3の表面の特異点から発生しやすい。結果、図2(b)に示すように、水蒸気5は、突起部3の先端の親水部4に付着する。次に、図2(c)に示すように、水蒸気5は、その場で成長し、凝縮液滴6となる。   As shown in FIG. 2A, there is water vapor 5 floating around the protrusion 3. These water vapors 5 are likely to be generated from singular points on the surface of the protrusion 3. As a result, as shown in FIG. 2B, the water vapor 5 adheres to the hydrophilic portion 4 at the tip of the protruding portion 3. Next, as shown in FIG. 2 (c), the water vapor 5 grows in situ and becomes condensed droplets 6.

突起部3の先端である親水部4に親水処理を行い、更に親水部4を除く突起部3および基底部2を撥水処理する。このことで、親水部4のみで凝縮液滴6が成長し、低温環境では凝縮液滴が霜へと成長する。   Hydrophilic treatment is performed on the hydrophilic portion 4, which is the tip of the protruding portion 3, and the protruding portion 3 and the base portion 2 excluding the hydrophilic portion 4 are subjected to water repellent treatment. As a result, the condensed droplet 6 grows only in the hydrophilic portion 4, and the condensed droplet grows into frost in a low temperature environment.

蒸発器のフィンのように基底部2に送風空気が接触する場合は、自然対流発生時も基底部2に水蒸気が接触しやすく、また低温環境かつ湿度の高い環境である。この時の空気中の水蒸気圧およびマイナス温度域での凝縮液滴が発生した際の飽和蒸気圧、凝縮液滴が発生する表面が撥水処理された場合の表面張力の関係により、凝縮液滴の初期半径は約5〜10nmである。   When the blown air is in contact with the base portion 2 like the fins of the evaporator, the water vapor is easily in contact with the base portion 2 even when natural convection occurs, and the environment is a low temperature environment and a high humidity environment. Condensed droplets depend on the relationship between the water vapor pressure in the air and the saturated vapor pressure when condensed droplets are generated in the minus temperature range, and the surface tension when the surface on which the condensed droplets are generated is water-repellent. The initial radius is about 5 to 10 nm.

以上の知見からも、マイナス温度環境下において、図2(c)に示す凝縮した凝縮液滴6の初期半径Φは約5nm〜10nmであると考えられる。突起部3間の距離dを初期半径Φと同じ寸法である5nm〜10nmにすることにより、突起部3の凹部に水蒸気が付着しても凝縮液滴が生成しにくいといえる。   From the above knowledge, it is considered that the initial radius Φ of the condensed condensed droplet 6 shown in FIG. 2C is about 5 nm to 10 nm in the minus temperature environment. By setting the distance d between the protrusions 3 to 5 nm to 10 nm which is the same size as the initial radius Φ, it can be said that condensed droplets are hardly generated even if water vapor adheres to the recesses of the protrusions 3.

以上の構造にすることで、基材1は結露水および着霜を防止できる。   By setting it as the above structure, the base material 1 can prevent dew condensation water and frost formation.

以下に本発明について、実施例によりさらに具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。
(実施例)
表1に、以下の実施例および比較例で使用した基材1の構成を示す。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. In addition, this invention is not limited at all by the following examples.
(Example)
Table 1 shows the configuration of the substrate 1 used in the following examples and comparative examples.

Figure 0006600809
(実施例1、2)
図1(a)、図1(b)で示した基材1を作製した。基材1としてアルミ材を使用する。基底部2表面に複数の突起部3を陽極酸化法により生成させる。陽極酸化法はアルミニウムを酸性の電解液中で電気分解して(陽極酸化)微細穴を形成することができる。また、特定条件下において自己組織化により図1に示す突起部3のように規則性構造の生成がされる。生成される突起部3の形状寸法は表1に示す。
Figure 0006600809
(Examples 1 and 2)
The substrate 1 shown in FIGS. 1A and 1B was produced. An aluminum material is used as the substrate 1. A plurality of protrusions 3 are generated on the surface of the base 2 by an anodic oxidation method. In the anodic oxidation method, aluminum can be electrolyzed in an acidic electrolytic solution (anodic oxidation) to form fine holes. In addition, a regular structure is generated like the protrusion 3 shown in FIG. 1 by self-organization under specific conditions. Table 1 shows the shape and size of the generated protrusion 3.

次に、基材1全体の表面に撥水処理を行う。処理方法は、以下のとおりである。   Next, a water repellent treatment is performed on the entire surface of the substrate 1. The processing method is as follows.

シランカップリング剤と水と酢酸を用意し、pHが酸性になるように混合液を作製する。酸性混合液作製してから12時間後に混合液にエタノールを添加し、撥水処理液を作製した。この撥水処理液の中に基材1をディッピングした後、100℃の恒温槽に1時間放置させことで、基材1全体の表面に撥水性を付与した。   A silane coupling agent, water, and acetic acid are prepared, and a mixed solution is prepared so that the pH becomes acidic. 12 hours after the preparation of the acidic mixed solution, ethanol was added to the mixed solution to prepare a water repellent treatment solution. After dipping the substrate 1 in this water repellent treatment liquid, the substrate 1 was allowed to stand in a thermostatic bath at 100 ° C. for 1 hour to impart water repellency to the entire surface of the substrate 1.

次に、突起部先端に親水部4を作製するため、先端部を微小に研磨することで突起部3の形状を台形状に形成する。切削された先端部にエッチング処理により親水性を付与させ、親水部4を生成する。   Next, in order to produce the hydrophilic portion 4 at the tip of the protrusion, the shape of the protrusion 3 is formed into a trapezoid by finely polishing the tip. Hydrophilicity is imparted to the cut end portion by an etching process to generate the hydrophilic portion 4.

実施例1,2の相違点は、突起部3の寸法である。
(実施例3)
図3(a)、図3(b)に示す基材7を使用した。図3(a)、図3(b)は、図1(a)、図1(b)に相当する図である。基材7は台形柱形状である。
The difference between the first and second embodiments is the size of the protrusion 3.
(Example 3)
The substrate 7 shown in FIGS. 3A and 3B was used. 3 (a) and 3 (b) are diagrams corresponding to FIGS. 1 (a) and 1 (b). The base material 7 has a trapezoidal column shape.

図3(b)に示すように、基材7の表面は、基底部8と断面が台形状の複数の突起部3を有する。また、突起部3の先端には親水部4を有する。
作製方法は実施例1と同じ工程で基材7を作製した。
As shown in FIG. 3B, the surface of the substrate 7 has a base portion 8 and a plurality of protrusions 3 having a trapezoidal cross section. Further, the tip of the protrusion 3 has a hydrophilic portion 4.
The base material 7 was produced in the same production method as in Example 1.

(実施例4)
基材としてABS樹脂を使用する。基底部2表面に複数の突起部3をエッチング処理により生成させる。生成される突起部3の形状寸法は表1に示す。撥水処理については、実施例と同じ処理方法で作製した撥水処理液を使用する。突起部先端はすでにエッチング処理にて親水処理されているため、先端部を親水剤が浸漬しないようにマスキングした後、
撥水処理液に基材1をディッピングさせ、撥水性を付与させる。
(Example 4)
ABS resin is used as the substrate. A plurality of protrusions 3 are generated on the surface of the base 2 by etching. Table 1 shows the shape and size of the generated protrusion 3. For the water repellent treatment, a water repellent treatment solution prepared by the same treatment method as in the example is used. Since the tip of the protrusion has already been subjected to a hydrophilic treatment by etching, after masking the tip so that the hydrophilic agent is not immersed,
The substrate 1 is dipped in the water repellent treatment liquid to impart water repellency.

(比較例1)
比較例1については、基材としてアルミ材を使用し、無処理の基材1を作製した。
(Comparative Example 1)
For Comparative Example 1, an untreated base material 1 was produced using an aluminum material as the base material.

(比較例2)
比較例2については、基材1としてアルミ材を使用し、突起部3は形成するが基材1表面に撥水あるいは親水処理を行なうことなく、図1(a)、図1(b)に示すような基材1を作製した。
(Comparative Example 2)
For Comparative Example 2, an aluminum material is used as the base material 1 and the protrusions 3 are formed, but the surface of the base material 1 is not subjected to water repellency or hydrophilic treatment, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). The base material 1 as shown was produced.

(比較例3〜5)
比較例3〜5については、基材1としてアルミ材を使用し、作製方法は実施例1と同じ工程で基材1を作製した。
(Comparative Examples 3-5)
About Comparative Examples 3-5, the aluminum material was used as the base material 1, and the base material 1 was produced in the same process as Example 1 for the preparation methods.

(評価)
次に、表1に示した構成からなる基材1、7の結露水吸着評価および着霜評価を行った。それぞれの評価方法は下記の通りである。
(Evaluation)
Next, the dew condensation water adsorption evaluation and the frost formation evaluation of the base materials 1 and 7 having the configuration shown in Table 1 were performed. Each evaluation method is as follows.

<結露水吸着評価>
試験装置概略を図4に示す。図4は、ペルチェ素子10、アルミプレート11、樹脂プレート12、ヒートシンク13、ファン14、ペルチェ素子内の熱電対15、サンプル表面付属の熱電対16、基材1から構成される。
<Adsorption evaluation of condensed water>
An outline of the test apparatus is shown in FIG. FIG. 4 includes a Peltier element 10, an aluminum plate 11, a resin plate 12, a heat sink 13, a fan 14, a thermocouple 15 in the Peltier element, a thermocouple 16 attached to the sample surface, and the substrate 1.

試験条件は、以下のとおりである。雰囲気温度20℃湿度40%、アルミプレート11上に基材1をのせ、基材1の表面温度10℃に設定し結露水が吸着するのをマイクロスコープにて観察した。その際、基材1の表面に凝縮液滴が目視で確認できるまでの時間を測定した。このとき、結露水抑制の合格基準は、測定時間が比較例1の場合に対し30分以上経過した場合を○、それ以下の場合を×とした。   The test conditions are as follows. The substrate 1 was placed on the aluminum plate 11 at an atmospheric temperature of 20 ° C. and humidity of 40%, the surface temperature of the substrate 1 was set to 10 ° C., and adsorption of condensed water was observed with a microscope. At that time, the time until the condensed droplets could be visually confirmed on the surface of the substrate 1 was measured. At this time, the acceptance criteria for the suppression of dew condensation water were set to ○ when the measurement time was 30 minutes or longer as compared with the case of Comparative Example 1, and × when the measurement time was less than that.

<着霜評価>
試験装置は結露水吸着評価と同様、図4に示したものを使用した。結露水吸着評価と同様、基材1の表面に着霜が目視で確認できるまでの時間を測定した。このとき、着霜抑制の合格基準は、測定時間が比較例1の場合に対し1時間以上経過した場合を○、それ以下の場合を×とした。
<Frost evaluation>
The test apparatus shown in FIG. 4 was used as in the case of the condensed water adsorption evaluation. Similar to the condensed water adsorption evaluation, the time until frost formation can be visually confirmed on the surface of the substrate 1 was measured. At this time, the acceptance criterion for frost suppression was evaluated as ◯ when the measurement time was 1 hour or more with respect to the case of Comparative Example 1, and x when the measurement time was less than that.

<結露水・着霜の抑制度の総合判定>
本願発明での結露水・着霜抑制度の合格基準として、結露水吸着評価、着霜評価のそれぞれで、両方合格は、○とした。不合格がどちらかにある場合、×とした。
<Comprehensive judgment of the degree of dew condensation / frosting>
As the acceptance criteria for the degree of dew condensation / frosting inhibition in the present invention, both the dew condensation adsorption adsorption evaluation and the frost formation evaluation were evaluated as “good”. When there was a failure in either, it was set as x.

<表1の考察>
表1からの結果からも明らかなように、実施例に係る基材1は、比較例に係るそれらよりも結露水・着霜の抑制度が大きく、防曇性・防霜性に優れている。
<Consideration of Table 1>
As is clear from the results from Table 1, the base material 1 according to the example has a greater degree of suppression of dew condensation and frosting than those according to the comparative example, and is excellent in antifogging and defrosting properties. .

<基材の材質>
実施例1と実施例4を比較すると、実施例1ではアルミ材質、実施例4ではABS樹脂を使用している。いずれも、立体形状は四角柱を有し、突起部3の形成と撥水処理、突起部3の先端に親水処理を行うことで親水部4を形成し、結露水吸着および着霜を抑制できた。
<Substrate material>
Comparing Example 1 and Example 4, Example 1 uses aluminum material, and Example 4 uses ABS resin. In any case, the three-dimensional shape has a quadrangular prism, and the hydrophilic portion 4 can be formed by forming the protruding portion 3 and water-repellent treatment, and applying hydrophilic treatment to the tip of the protruding portion 3 to suppress the adsorption of condensed water and frost formation. It was.

<突起部間の距離と突起部長さ>
実施例1〜4と比較例4を比較すると、比較例4では突起部間の距離は10nm、突起部長さは10μmである。そのため、凝縮液滴が突起部3間の凹部に付着し、結露水吸着と着霜いずれの抑制度は小さくなった。
<Distance between protrusions and protrusion length>
Comparing Examples 1 to 4 and Comparative Example 4, in Comparative Example 4, the distance between the protrusions is 10 nm, and the protrusion length is 10 μm. For this reason, the condensed droplets adhere to the recesses between the protrusions 3, and the degree of suppression of either condensed water adsorption or frost formation is reduced.

結果、突起部3間の距離は5nm以上10nm未満であり、突起部長さは0.1μm以上10μm未満であることが好ましい。   As a result, the distance between the protrusions 3 is preferably 5 nm or more and less than 10 nm, and the protrusion length is preferably 0.1 μm or more and less than 10 μm.

<突起部の先端長さ>
実施例1と比較例3を比較すると、突起部の3長さLは同様であるが、比較例3では突起部3先端の長さL‘が突起部の3長さLに対して30%、実施例1では20%である。
そのため、比較例3では凝縮水が吸着する面積が大きくなり、結露水吸着と着霜いずれの抑制度は小さくなった。
<End length of protrusion>
Comparing Example 1 and Comparative Example 3, the three lengths L of the protrusions are the same, but in Comparative Example 3, the length L ′ of the tip of the protrusion 3 is 30% of the three lengths L of the protrusions. In Example 1, it is 20%.
Therefore, in the comparative example 3, the area which condensed water adsorb | sucks became large, and the suppression degree of any dew condensation water adsorption | suction and frost formation became small.

結果、突起部の先端長さL‘は突起部3の先端の長さL‘は突起部3の長さLに対して10%以上25%以下であることが好ましい。   As a result, the tip length L ′ of the protrusion is preferably 10% or more and 25% or less of the length L ′ of the tip of the protrusion 3 with respect to the length L of the protrusion 3.

<突起部が形成される角度>
実施例1〜4と比較例5を比較すると、比較例5では突起部3が形成される角度θが鉛直方向に対して90°を超えている。そのため、突起部3の親水部だけでなく突起部3全体に凝縮液滴が成長し、結露水吸着と着霜いずれの抑制度は小さくなった。
<An angle at which the protrusion is formed>
Comparing Examples 1 to 4 and Comparative Example 5, in Comparative Example 5, the angle θ at which the protrusion 3 is formed exceeds 90 ° with respect to the vertical direction. Therefore, condensed droplets grew not only on the hydrophilic portion of the protrusion 3 but also on the entire protrusion 3, and the degree of suppression of either condensed water adsorption or frost formation was reduced.

結果、突起部が形成される角度θは基材の形状関わらず鉛直方向に対して角度が90°未満であることが好ましい。   As a result, the angle θ at which the protrusion is formed is preferably less than 90 ° with respect to the vertical direction regardless of the shape of the substrate.

<表面処理>
実施例1〜4と比較例1、2を比較すると、比較例2では突起部3の先端を除く部分および基底部2が撥水処理されていない。そのため、結露水吸着が確認できるまでの時間は比較例1に示す突起部を形成していない基材と変わらない。着霜に関しては比較例1よりも表面凹凸の量が大きいため、着霜が確認できるまでの時間は短くなった。
<Surface treatment>
When Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 are compared, in Comparative Example 2, the portion excluding the tip of the protrusion 3 and the base 2 are not subjected to water repellent treatment. Therefore, the time until the dew condensation water adsorption can be confirmed is the same as that of the base material on which the protrusions shown in Comparative Example 1 are not formed. Regarding the frost formation, since the amount of surface irregularities is larger than that of Comparative Example 1, the time until frost formation can be confirmed is shortened.

結果、突起部3の先端を除く部分および基底部2は撥水処理することが好ましい。   As a result, the portion excluding the tip of the protrusion 3 and the base 2 are preferably subjected to water repellent treatment.

<基材1のまとめ>
以上、説明したように本発明の基材1は、基材1の表面が撥水処理され、断面が台形状で四角錐体の複数の突起部を有し、突起部間の距離が5nm〜10nmであり、突起部3の先端のみ親水処理されることを特徴とする。上記構成により、優れた防曇性・防霜性を得ることができる。
<Summary of base material 1>
As described above, the base material 1 of the present invention has a water repellent treatment on the surface of the base material 1, a trapezoidal cross section, and a plurality of quadrangular pyramid projections, and the distance between the projections is 5 nm to It is 10 nm, and only the tip of the protrusion 3 is hydrophilically treated. By the said structure, the outstanding anti-fogging property and defrosting property can be acquired.

本願発明の基材1は、着霜および結露水を加熱装置を使用することなく除去できる。   The base material 1 of the present invention can remove frost and condensed water without using a heating device.

<応用例>
本実施の形態の基材1の応用例の機器を図5(a)と図5(b)に示す。
<Application example>
The apparatus of the application example of the base material 1 of this Embodiment is shown to Fig.5 (a) and FIG.5 (b).

図5(a)は、実施の形態の基材1を冷蔵庫の蒸発器18(熱交換器)へ適用した例である。蒸発器18は、基材1と、冷却管19とからなる。冷却管19を複数の基材1を貫通して設けられている。液化された冷却剤が、冷却管19内を流れる。蒸発器18で、冷却剤を気化・膨張、させて吸熱する。   Fig.5 (a) is the example which applied the base material 1 of embodiment to the evaporator 18 (heat exchanger) of a refrigerator. The evaporator 18 includes the base material 1 and a cooling pipe 19. A cooling pipe 19 is provided through the plurality of base materials 1. The liquefied coolant flows through the cooling pipe 19. The evaporator 18 vaporizes and expands the coolant to absorb heat.

基材1を使用することで蒸発器18に着霜がつきにくくなる。このことにより、冷却性能低下を抑制することができる。   By using the base material 1, the evaporator 18 is less likely to form frost. As a result, a decrease in cooling performance can be suppressed.

図5(b)は、実施の形態の基材1を屋外のカメラ20へ適用した例である。屋外のカメラ20は、カバーである基材1と、カメラ制御部21と、カメラ本体26とを含む。カメラ本体26は、カメラ制御部21の制御にて、撮影する。   FIG. 5B is an example in which the substrate 1 of the embodiment is applied to an outdoor camera 20. The outdoor camera 20 includes a base material 1 that is a cover, a camera control unit 21, and a camera body 26. The camera body 26 shoots under the control of the camera control unit 21.

カメラ本体26は、カバーの基材1を介して、撮影する。基材1を使用することで雨天時や低温環境下でも、結露もしくは着霜を抑制でき、曇り防止ができる。   The camera body 26 shoots through the base material 1 of the cover. By using the base material 1, dew condensation or frost formation can be suppressed even in rainy weather or in a low temperature environment, and fogging can be prevented.

その他、エアコン、冷凍機などの熱交換器一般の機器に使用できる。カメラ一般に広く使用できる。また、窓ガラス、自動車ガラスなどガラス一般に使用できる。   In addition, it can be used for general heat exchanger equipment such as air conditioners and refrigerators. Can be widely used for cameras in general. Moreover, it can be used generally for glass such as window glass and automobile glass.

本発明の基材は、結露水・着霜防止材料として利用できる。また、本発明の基材は、冷蔵庫、エアコン、冷凍機などの熱交換器を有する機器で使用できる。また、カメラ、メガネ、窓など水滴が付着する機器でも使用できる。   The base material of the present invention can be used as a condensed water / frosting prevention material. Moreover, the base material of this invention can be used with the apparatus which has heat exchangers, such as a refrigerator, an air conditioner, and a refrigerator. It can also be used with devices that have water drops, such as cameras, glasses, and windows.

1 基材
2 基底部
3 突起部
4 親水部
5 水蒸気
6 凝縮液滴
7 基材
8 基底部
10 ペルチェ素子
11 アルミプレート
12 樹脂プレート
13 ヒートシンク
14 ファン
15 熱電対
16 熱電対
18 蒸発器
19 冷却管
20 カメラ
21 カメラ制御部
22 基材
23 基部
24 突起
25 疎水性被膜
26 カメラ本体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material 2 Base part 3 Protrusion part 4 Hydrophilic part 5 Water vapor 6 Condensed droplet 7 Base material 8 Base part 10 Peltier element 11 Aluminum plate 12 Resin plate 13 Heat sink 14 Fan 15 Thermocouple 16 Thermocouple 18 Evaporator 19 Cooling pipe 20 Camera 21 Camera control unit 22 Base material 23 Base 24 Projection 25 Hydrophobic coating 26 Camera body

Claims (7)

基底部の少なくとも一つの面に位置する複数の四角錐状形状の突起部を有し、
前記複数の突起部の先端部分間の距離が5nm以上10nm未満である基材であり、
前記突起部の先端は、親水処理され、
前記先端は、前記突起部の上面と前記上面からの前記突起部の長さの10%以上25%以下までの領域である基材。
A plurality of quadrangular pyramidal protrusions located on at least one surface of the base,
A distance between tip portions of the plurality of protrusions is 5 nm or more and less than 10 nm ,
The tip of the protrusion is hydrophilically treated,
The tip is a base material that is an area of 10% to 25% of the length of the protrusion from the upper surface of the protrusion and the upper surface.
前記突起部の長さは、0.1μm以上10μm未満であり、
前記突起部の側面の角度は、鉛直方向に対して角度が90°未満で形成された請求項1記載の基材。
The length of the protrusion is 0.1 μm or more and less than 10 μm,
The base material according to claim 1, wherein an angle of a side surface of the protruding portion is less than 90 ° with respect to a vertical direction.
前記突起部の先端以外は、撥水処理された請求項1または2記載の基材。 The base material according to claim 1, wherein water is repellent except for the tip of the protrusion. 前記撥水処理は、フッ素結合を含まないアルキルシランからなる分子膜によって構成された請求項3に記載の基材。 The base material according to claim 3, wherein the water repellent treatment is constituted by a molecular film made of alkylsilane containing no fluorine bond. 前記複数の突起部は、陽極酸化法によるアルミ微細穴加工により形成される請求項1〜のいずれか1項に記載の基材。 The base material according to any one of claims 1 to 4 , wherein the plurality of protrusions are formed by aluminum fine hole machining by an anodic oxidation method. 前記複数の突起部は、エッチング処理あるいは金属ペーストのパターン印刷により形成される請求項1〜のいずれか1項に記載の基材。 Wherein the plurality of projections, the base material according to any one of claims 1 to 5 formed by pattern printing of an etching process or a metal paste. 請求項1〜のいずれか1項に記載の前記基材を有する機器。 The apparatus which has the said base material of any one of Claims 1-6 .
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