JPH03100182A

JPH03100182A - 撥水、撥油性を有するアルミニウム材料

Info

Publication number: JPH03100182A
Application number: JP23698189A
Authority: JP
Inventors: Motohiko Yoshizumi; 素彦吉住; Yukiya Yamashita; 行也山下; Hisae Hirako; 平子　久恵
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1989-09-14
Filing date: 1989-09-14
Publication date: 1991-04-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、撥水、撥油性を有するアルミニウム材料に関
する。

〔従来技術と問題点〕

従来のアルミニウム材料は幅広い産業分野に使用されて
いる。

一般にアルミニウム材料は、通常の状態で水滴に対する
接触角は９０°前後であり、特に優れた撥水、撥油性を
有しているわけではない、そのため、水や油に対する濡
れ性が問題となる用途においては表面を疎水化または親
水化処理することが行われている。

アルミニウム材料の具体的な用途の一例としては、熱交
換器用のフィン材料があげられる。熱交換器は、その小
型化にともない、フィンピッチが小さくなり、水滴がそ
の間でブリッジを形成してしまうため、冷却用の送風効
率が低下する問題がある。

この問題を解決するために、ＩＡ在はアルミニウム材料
表面にベーマイト、シリケート等の親水化処理に行って
表面が均一に濡れるようにしている。

一方、撥水化処理も検討されている。従来使用されてい
る撥水剤は防錆油であるが、その撥水効果は、水滴に対
する表面接触角が１００”〜１２０°程度であり、付着
した水滴が直ちに落下するような撥水効果は得られない
。

〔問題解決の知見〕

本発明者等は、含フッ素シラン化合物で表面処理したア
ルミニウム材料が上記課題の解決に適することを見出し
た。

特に、アルミニウム材料表面を、ベーマイト、アルマイ
ト、シリケート等の親水化処理を行った後で含フッ素シ
ラン化合物で表面処理を行うと、親水化処理を行わない
場合に比較して撥水性能が大幅に増加するという従来技
術では予期しえない全く新しい知見を得た０本発明はこ
の知見に基づく。

〔発明の構成〕

本発明によれば１次の撥水、撥油性アルミニウム材料が
提供される。

（１）水滴に対する表面接触角が、１２０’以上である
表面処理されたアルミニウム材料。

（２）予め親水化処理された表面が含フッ素シラン化合
物で処理されている上記アルミニウム材料。

（３）親水化処理された表面がベーマイト皮膜である上
記アルミニウム材料。

（４）Ｒ水化処理された表面がアルマイト皮膜である上
記アルミニウム材料。

（５）親水化処理された表面がシリケート皮膜である上
記アルミニウム材料。

（６）含フッ素シラン化合物が一般式％式％（１）（式中Ｒｆは炭素数４〜１２のペルフルオロアルキル基
、ｎは０〜３の整数、ｋ、ｍは１〜３の整数、ＹはＣＨ
，、ＣＨ，０１ＮＲ’、　Ｃｏ２、Ｃ０ＮＲ１，Ｓ、　
ＳＯ，，５ＯｉＮＲ”、Ｒ１は水基、ｎは０〜３の整数
、Ｋ、ｍは０〜３の整数、ＹはＣ１，Ｂｒ、　ＯＣＨ３
゜ＱＣ，Ｈ，）である上記アルミニウム材料。

（７）含フッ素シラン化合物が一般式％式％（１（式中　Ｒ２は０〜３のアルキル基、Ｒｆ、ｍ、Ａおよ
びＸは前記に同じ）である上記のアルミニウム材料。

（８）含フッ素シラン化合物が一般式％式％（）（式中Ｒ”、　Ｘは前記に同じ）である上記アルミニウ
ム材料。

アルミニウム材料の撥水、撥油性は上記含フッ素シラン
化合物中のペルフルオロアルキル基によって発現される
。

本発明において用いる含フッ素シラン化合物は、そのハ
ロシリル基ないしアルコキシシリル基がそのままアルミ
ニウム材料表面の水酸基と反応し、或いは予め水と反応
してヒドロキシシリル基となり、これがアルミニウム材
料表面の水酸基と反応し水素結合または脱水縮合を生じ
て強く吸着する。

また表面に水酸基が存在しない場合にもハロシリル基な
いしアルコキシシリル基によってアルミニウム材料表面
に強く付着する作用を有する。そして外側に並んだペル
フルオロアルキル基が、撥水、撥油性を付与する。

この効果は上記（ＩＩ）式で表される化合物において一
層顕著である。（■）式の化合物において、そのスルホ
ンアミド結合が、ペルフルオロアルキル基の表面への配
向を容易にし、さらにアルミニウム材料との密着性を高
めるとともに、窒素原子に結合したアルキル基が溶媒へ
の溶解性を高める。

さらに、実用に関しては一般式（ＩＩＩ）で表される化
合物が好適に用いられる。一般式（ｍ）の化合物は、式
中Ｘで示される反応基を３個有しているために付着性に
優れており、またペルフルオロアルキル基の炭素原子が
８個であるため撥水、撥油性の特性も優れている。さら
に原料の入手が容易である。

本発明が適用されるアルミニウム材料は、その形状、お
よび大きさが全く限定されず、蒸着膜などでもよい、ま
た、その組成は、アルミニウムを主成分としていればよ
く、アルミニウム金属、および合金のいずれでもよい。

さらに、この含フッ素シラン化合物で表面処理されたア
ルミニウム材料は、可視光の反射率は。

未処理のものと殆ど差がなく、光沢を失わない。

このアルミニウム材料の表面処理法としては、含フッ素
シラン化合物を含む溶液を上記のアルミニウム材料に塗
布することによって行われる。この溶液の濃度は１通常
０．１〜２０重量％の溶液が用いられる。

一方、塗布法は、浸漬法、スプレー法、はけ塗り法など
通常の塗布法によって行われる。溶媒とシテハ、ハロゲ
ン化炭化水素、アルコール、エーテルなどの有機溶媒が
好ましく、無水がまたは必要に応じてアミンまたは酸の
水溶液を少量添加したものが使用される。ここで用いる
アミンは、−級アミン、二級アミン、三級アミンのいず
れでもよいが、特に−級アミンが有効である。また酸と
しては、塩酸、硫酸、硝酸、燐酸などの無機酸、蟻酸、
酢酸、シュウ酸、トルエンスルホン酸などの有機酸が利
用できる。酸の水溶液を用いた場合。

溶液中の水は含フッ素シラン化合物のハロゲノシリル基
ないしアルコキシシリル基を加水分解してヒドロキシシ
リル基を形成し、アルミニウム材料表面の水酸基と水素
結合または脱水縮合して強く吸着する作用を持つ。また
、酸およびアミンは、この加水分解および脱水縮合を促
進させる触媒の役目を果たす、これらアミンまたは酸の
濃度は処理溶液の全量の５重量％以下、好ましくはＯ，
ＯＳ〜１重量％程度が適している。これらの含フッ素シ
ラン化合物でアルミニウム材料を処理する場合、処理温
度は各溶媒によって異なるが、室温から溶媒の沸点まで
の温度範囲で行われる。

また、無水の溶媒を用いた場合、あるいは室温で処理さ
れた場合は、必要に応じて６０〜１５０℃、好ましくは
８０〜１３０℃で乾燥させられる。これらの処理により
含フッ堺シラン化合物がアルミニウムとより強固に結合
する。

また、含フッ素シラン化合物で表面処理することで得ら
れるアルミニウム材料は、撥水、撥油性のみならず、低
表面エネルギーより得られる離型性、非粘着性、防汚性
などの諸特性も併せ持つ。

〔発明の具体的開示〕

以下、実施例によ、り本発明を具体的に説明する。

実施例１市販アルミニウム板（ＪＩＳ１０６０）を１００１１　
Ｘ　１０ｃｍに切り出し、アセトンで十分に脱脂した後
、市販のＣ，Ｆｉ、Ｃｌ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ，）、の
３重量％アセトン溶液（１０％酢酸水溶液を０．５重量
％含む）に３分間浸漬した。

その後、１２０℃で２時間乾燥した。このようにして得
られたアルミニウム板の水滴および流動パラフィンに対
する表面接触角を測定した。

実施例２本発明者等が合成したＣ＠　Ｆ１３　Ｓ０２　Ｎ　（ＣＨ２）３５ＩＣＨ３（
ＯＣＨ３）２〇Ｈ，Ｃ８，ＣＨ３を用いた以外は実施例１と同様の処理を行った。

比較例１フッ素系化合物を用いずに、脱脂処理を行っただけのア
ルミニウム材料の水滴と流動パラフィンに対する表面接
触角を測定した。この結果を実施例１〜２の結果と併せ
て表１に示す。

表１実施例１　　１３１’　　　　　　８５’実施例２　　
１３９＠９２゜比較例１９２°　　　　　３２＠実施例３市販アルミニウム板（ＪＩＳ１０５０）を１０ｃ＋＋　
Ｘ　１０ｃｍに切り出し、アセトンで十分に脱脂した後
、１０％水酸化ナトリウム水溶液に３０秒間浸漬し、硝
酸で中和したのち、９０℃の煮沸水中に１分間浸漬して
ベーマイト処理したアルミニウム板を得た。このアルミ
ニウムを、本発明者等が合成したＣ、　Ｆ、　、　Ｃ０ＮＨ（ＣＨ，）ａ　５ｉＣＨ，（
ＱＣ，Ｈ，）ａの１重量％エタノール溶液（ジエチルア
ミン０．１重量％含む）に１分間浸漬し、その後１２０
℃で２時間乾燥した。このようにして得られた被処理ア
ルミニウム板の水滴、および流動パラフィンに対する表
面接触角を測定した。

実施例４本発明者等が合成したＣ、Ｆ、□ＳＯ，Ｎ　（ＣＨ，）、　Ｓｉ　（ＯＣＲ，
）ａＣＨ，ＣＨ３を用いた以外は実施例３と同様の処理を行った。

比較例２フッ素系化合物で処理してないベーマイト化アルミニウ
ム板の水滴、および流動パラフィンに対する表面接触角
を測定した。この結果を実施例３．４の結果と併せて表
２に示す。

表２実施例３　　１３８＠８７＠実施例４１５９＠１１８＠比較例２　　　８＠１４＠実施例５市販アルミニウム板（ＪＩＳ１０６０）を１０ｃ＋＋　
Ｘ　ｌ０ＣＤＩに切り出し、アセトンで十分に脱脂した
後、１５％硫酸水溶液に浸漬し、電極を取り付け、２１
℃、電流密度１３０Ａ／　ｒｆで、３０分間陽極酸化を
行ってアルマイト板を得た。このアルマイト板を、含フ
ッ素シラン化合物として本発明者等合成したＣｍ　Ｆｔ　ｔ　５ｏ２Ｎ　（Ｃ１１２）３　Ｓｉ　（
ＯＣａ　Ｈｓ　）ａＣＩ、Ｃ）１２ＣＩ（。

の１重量％エタノール溶液（ジエチルアミン０．１重量
％含む）に１分間浸漬し、その後１２０℃で２時間乾燥
した。このようにして得られたアルマイト板の水滴、お
よび流動パラフィンに対する表面接触角を測定した。

比較例３実施例５で調製したアルマイト板の水滴、および流動パ
ラフィンに対する表面接触角を測定した。

この結果を実施例５の結果と併せて表３に示す。

表３実施例５１４１°　　　　　９５＠比較例３１２″′１６゜実施例６市販アルミニウム板（ＪＩＳ２０１０）　を１０ｃｍ　
Ｘ　１０ｃ＋＋＋に切り出し、アセトンで十分に脱脂し
た後、表面にエチルシリケート４５％水溶液を塗布し、
室温で２時間乾燥して、シリケート板を得た。

このシリケート板を、含フッ素シラン化合物として、本
発明者等が合成したＣ、Ｆエフ５Ｏ２Ｎ　（ＣＨ，’）　、　Ｓｉ　（ＯＣ
Ｉ（、）。

ＣＨ２Ｃｌ。

の２重量％アセトン溶液（ピリジン０．１重量％含む）
に３分間浸漬しその後１２０℃で２時間乾燥した。この
ようにして得られたシリケート板の水滴、および流動パ
ラフィンに対する表面接触角を測定した。

比較例４フッ素系化合物を用いない未処理のシリケート板の水滴
、および流動パラフィンに対する表面接触角を測定した
。この結果を実施例６の結果と併せて表４に示す。

表４実施例６　　１３８＠８８゜

Claims

【特許請求の範囲】

１．水滴に対する表面接触角が、１２０゜以上である表
面処理されたアルミニウム材料。
２．予め親水化処理された表面力、含フッ素シラン化合
物で処理されている請求項１のアルミニウム材料。
３．親水化処理された表面がベーマイト皮膜である請求
項１のアルミニウム材料。
４．親水化処理された表面がアルマイト皮膜である請求
項１のアルミニウム材料。
５．親水化処理された表面がシリケート皮膜である請求
項１のアルミニウム材料。
６．含フッ素シラン化合物が一般式Ｒ＿ｆ（ＣＨ＿２）＿ｎ（ＣＨ＿２）＿ｋＳｉＡ＿３＿
−＿ｍＸ＿ｍ（ I ）（式中Ｒ＿ｆは炭素数４〜１２の
ベルフルオロアルキル基、ｎは０〜３の整数、Ｋ、ｍは
１〜３の整数、ＹはＣＨ＿２、ＣＨ＿２Ｏ、ＮＲ＾１、
ＣＯ＿２、ＣＯＮＲ＾１、Ｓ、ＳＯ＿２、ＳＯ＿２ＮＲ
＾１、Ｒ＾１は水素、または炭素数１〜５のアルキル基
、Ａは炭素数１〜５のアルキル基、ＸはＣｌ、Ｂｒ、Ｏ
ＣＨ＿３、ＯＣ＿２Ｈ＿５）である請求項１のアルミニ
ウム材料。
７．含フッ素シラン化合物が一般式Ｒ＿ｆＳＯ＿２ＮＲ＾２（ＣＨ＿２）＿３ＳｉＡ３−ｍ
Ｘ＿ｍ（II）（式中、Ｒ＾２は炭素数１〜５のアルキル
基、Ｒ＿ｆ、ｍ、ＡおよびＸは前記に同じ）である請求
項６のアルミニウム材料。
８．含フッ素シラン化合物が一般式Ｃ＿■Ｆ＿１＿７ＳＯ＿２ＮＲ＾２（ＣＨ＿２）＿３Ｓ
ｉＸ＿３（III）（式中Ｒ＾２、Ｘは前記に同じ）であ
る請求項７のアルミニウム材料。