WO2010092875A1 - 親水化処理剤、アルミニウム含有金属材及びアルミニウム合金製熱交換器 - Google Patents

親水化処理剤、アルミニウム含有金属材及びアルミニウム合金製熱交換器 Download PDF

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WO2010092875A1
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water
component
treatment agent
chitosan
aluminum
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慎二 青柳
敏寿 片岡
正人 大竹
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日本パーカライジング株式会社
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    • F28F13/18Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • F28F13/182Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing especially adapted for evaporator or condenser surfaces
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N43/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds
    • A01N43/02Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one or more oxygen or sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • A01N43/04Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one or more oxygen or sulfur atoms as the only ring hetero atoms with one hetero atom
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    • A01N43/16Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one or more oxygen or sulfur atoms as the only ring hetero atoms with one hetero atom six-membered rings with oxygen as the ring hetero atom
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0006Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0024Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid beta-D-Glucans; (beta-1,3)-D-Glucans, e.g. paramylon, coriolan, sclerotan, pachyman, callose, scleroglucan, schizophyllan, laminaran, lentinan or curdlan; (beta-1,6)-D-Glucans, e.g. pustulan; (beta-1,4)-D-Glucans; (beta-1,3)(beta-1,4)-D-Glucans, e.g. lichenan; Derivatives thereof
    • C08B37/00272-Acetamido-2-deoxy-beta-glucans; Derivatives thereof
    • C08B37/003Chitin, i.e. 2-acetamido-2-deoxy-(beta-1,4)-D-glucan or N-acetyl-beta-1,4-D-glucosamine; Chitosan, i.e. deacetylated product of chitin or (beta-1,4)-D-glucosamine; Derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2245/00Coatings; Surface treatments
    • F28F2245/02Coatings; Surface treatments hydrophilic

Definitions

  • the present invention relates to a hydrophilic treatment agent capable of imparting excellent dew condensation wettability and antibacterial property to the surface of an aluminum-containing metal material including an aluminum material or an aluminum alloy material, and an aluminum-containing metal formed by coating the treatment agent.
  • the present invention relates to a material and an aluminum alloy heat exchanger.
  • An air conditioner having functions such as cooling, heating, and dehumidification includes a heat exchanger fin in its heat exchange section.
  • the fin material for forming the heat exchanger fin is generally made of aluminum or an aluminum alloy because it is desired to be lightweight, excellent in workability, and excellent in thermal conductivity.
  • the heat exchanger When such an air conditioner is air-cooled, the heat exchanger will be below the dew point of moisture in the air indoors. Therefore, moisture in the air condenses on the indoor fin provided with this heat exchanger, and condensed water is generated on the surface thereof.
  • the shape that this condensed water takes on the surface of the fin material is determined by the wettability of the fin surface with respect to the water, but on the surface of the fin material with poor wettability, the condensed water becomes substantially hemispherical water droplets, and further, a bridge of water is formed between the fins.
  • the water droplets or water bridges provide ventilation resistance in the heat exchange section, reducing heat exchange efficiency and causing noise, and in some cases, condensed water may be scattered and contaminate the surroundings. Become.
  • the fin material surface has been subjected to a hydrophilic treatment.
  • a method using an inorganic hydrophilic treatment agent mainly composed of water glass or the like Patent Documents 1 and 2), or a method using a treatment agent in which polyvinyl alcohol is combined with a specific water-soluble polymer and a crosslinking agent ( Patent Document 3), a method using a treatment agent comprising a polyacrylamide resin (Patent Document 4), a method using a treatment agent copolymerized with a specific hydrophilic vinyl monomer (Patent Document 5), a carboxymethyl cellulose polymer, N
  • An organic hydrophilic treatment agent such as a method using a treatment agent comprising methylolacrylamide, polyacrylic acid, or a zirconium compound (Patent Document 6) has been proposed.
  • the chitosan having antibacterial property is used as a film forming material, and the film containing chitosan is used for the problem when the organic hydrophilic treatment agent is used. It has been proposed to form on the surface of a material (Patent Document 7). However, in this method, chitosan itself has low water solubility, and it is necessary to use an organic acid or an inorganic acid in order to obtain an aqueous solution. As a result, there is a problem that these acids are washed away by the condensed water, and the film strength and antibacterial properties are lost.
  • Patent Document 8 It has also been proposed to use a polymer acid in combination with the above organic acid for making chitosan into an aqueous solution.
  • Patent Document 9 The use of glycerylated chitosan has also been proposed.
  • Patent Documents 7 and 8 using chitosan has a problem that a significant odor is generated when and after the film is baked on the surface of the fin material.
  • the method of the said patent document 9 has obtained the film
  • the miniaturization of aluminum-containing metal heat exchangers has progressed, and the spaces between the fins have become narrower than before, and it has become easier to form a water bridge between the fins.
  • the water contact angle has been measured as a hydrophilicity evaluation, but if the film has a low contact angle, the condensed water does not necessarily spread quickly and uniformly. Measurement alone can cause problems when put to practical use. Therefore, the hydrophilicity required for the aluminum-containing metal material used in the heat exchanger is not only that the contact angle with water is low, but also the condensed water generated in the actual use environment spreads quickly and uniformly. Condensation wettability, which is the gist of the invention, is important.
  • the present invention is for solving the problems of the prior art, and its purpose is to form a hydrophilic film that imparts excellent dew condensation and antibacterial properties to the surface of an aluminum-containing metal material.
  • the object is to provide a hydrophilic treatment agent.
  • Another object of the present invention is to provide an aluminum-containing metal material and an aluminum alloy heat exchanger treated with such a hydrophilizing agent.
  • the inventor has found that when the surface of an aluminum-containing metal material is treated with a treating agent containing a specific chitosan derivative in the process of earnest research, the present invention has extremely excellent dew condensation and antibacterial properties. Was completed.
  • the hydrophilic treatment agent of the present invention is a hydrophilic treatment agent for film formation that imparts condensation wettability and antibacterial properties to an aluminum-containing metal material, and part or all of the primary amino groups possessed by chitosan Is characterized in that it contains a chitosan derivative (component B) formed by addition of a compound (component A) having an unsaturated group between carbon and carbon atoms at the ⁇ -position of the electron-withdrawing group.
  • a preferred embodiment of the hydrophilic treatment agent of the present invention is configured such that the electron-withdrawing group of the compound (component A) is a carbonyl group.
  • the compound (component A) is an acrylic acid skeleton or methacrylic acid skeleton represented by the formula (1) and / or an acrylamide skeleton or methacrylic represented by the formula (2).
  • the amide skeleton is configured to be one or more selected from the group of compounds having an amide skeleton.
  • R 1 is H or CH 3
  • R 2 is H, — (C 2 H 4 O) n H, — (CH 2 (CH 3 ) CHO) n H, — (C 2 H 4 O) n CH 3 , — (CH 2 (CH 3 ) CHO) n CH 3 , or —C 2 H 4 SO 3 H is represented.
  • n represents an integer of 1 to 25.
  • R 3 represents H or CH 3
  • R 4 represents H or —C (CH 3 ) 2 CH 2 SO 3 H.
  • the addition molar ratio of the compound (component A) to the primary amino group of the chitosan is 0.5 to 2.0.
  • a preferred embodiment of the hydrophilic treatment agent of the present invention is configured to further contain a water-soluble crosslinking agent (component C).
  • the water-soluble crosslinking agent (component C) is preferably an organic compound having two or more carboxyl groups in one molecule.
  • the aluminum-containing metal material of the present invention for solving the above-described problems is obtained by coating a part or all of the surface of the aluminum-containing metal material with the above-described hydrophilic treatment agent according to the present invention. It has antibacterial properties.
  • an aluminum alloy heat exchanger of the present invention is formed by coating a part or all of the surface of the aluminum alloy heat exchanger with the above-described hydrophilic treatment agent of the present invention. It has wettability and antibacterial properties.
  • the film formed on the surface of the aluminum-containing metal material using the hydrophilizing agent of the present invention has excellent condensation wettability and antibacterial properties, and particularly excellent condensation wettability at the initial stage. Therefore, the hydrophilization treatment agent of the present invention has excellent dew condensation wettability immediately after the generation of dew condensation water, and, for example, is hardly present as water droplets or bridges between the fins. Etc., and can be applied to other wide applications.
  • the hydrophilization treatment agent of the present invention is a hydrophilization treatment agent for forming a film that imparts condensation wettability and antibacterial properties to an aluminum-containing metal material, and part or all of the primary amino groups possessed by chitosan, It contains a chitosan derivative (also referred to as “component B”) added by a compound having an unsaturated group between carbon and carbon atoms (also referred to as “component A”) at the ⁇ -position of the electron-withdrawing group.
  • component B chitosan derivative
  • component A an unsaturated group between carbon and carbon atoms
  • membrane which apply
  • This condensation wettability is the hydrophilicity necessary for aluminum-containing metal materials used for heat exchangers, and it is not enough that the contact angle with water is low, and the condensation water generated in the actual use environment spreads evenly and quickly. It is.
  • Component A is a compound having an unsaturated group between carbon and carbon atoms at the ⁇ -position of the electron-withdrawing group.
  • the compound having an electron withdrawing group such as a carbonyl group (—CO—), a nitro group (—NO 2 ), a sulfone group (—SO 3 H), etc.
  • the electron-withdrawing group is preferably a carbonyl group.
  • the unsaturated group is preferably a double bond between carbon and carbon atoms.
  • a compound group having an acrylic acid skeleton or a methacrylic acid skeleton represented by the following formula (1) and / or an acrylamide skeleton or a methacrylamide skeleton represented by the following formula (2) Compound groups are preferred.
  • R 1 is H or CH 3
  • R 2 is H, — (C 2 H 4 O) n H, — (CH 2 (CH 3 ) CHO) n H, — (C 2 H 4 O) n CH 3 , — (CH 2 (CH 3 ) CHO) n H, or —C 2 H 4 SO 3 H is represented.
  • n represents an integer of 1 to 25.
  • R 3 represents H or CH 3
  • R 4 represents H or —C (CH 3 ) 2 CH 2 SO 3 H.
  • component A one type selected from the compound group represented by the formula (1) and the formula (2) may be used, or two or more types may be mixed and used. It is particularly preferable to use a mixture of two different compounds (component A1 and component A2) in terms of obtaining the excellent dew condensation wettability that is the gist of the present invention. In addition, as long as the gist (condensation wettability) of the present invention is not impaired, a mixture of three or more different compounds (component A3) to which other types of compounds are added may be used.
  • Component B is a chitosan derivative obtained by adding a part or all of primary amino groups of chitosan by component A described above.
  • Chitosan is a compound obtained by deacetylating chitin.
  • the degree of deacetylation is preferably 60% or more and 100% or less from the viewpoint of solubility and the hydrophilicity of the film.
  • chitosan obtained by deacetylating chitin at that ratio is used. It is preferable to use it.
  • the production method of the chitosan derivative (component B) is not particularly limited and can be carried out by a known method.
  • chitosan obtained by deacetylating chitin at a ratio of 60% or more and 100% or less; Can be obtained by mixing in an aqueous solution and reacting by heating as necessary.
  • This chitosan derivative (component B) is not necessarily in a pure state, and may contain some by-products and unreacted substances generated by the reaction, and may be in the form of powder or aqueous solution. .
  • the weight average molecular weight of the chitosan derivative (component B) obtained by the above production method is preferably 10,000 to 3,000,000, more preferably 50,000 to 1,000,000.
  • the weight average molecular weight is less than 10,000, the strength of the formed film is insufficient.
  • the weight average molecular weight exceeds 3 million, the viscosity of the hydrophilizing agent becomes too high and is not practical.
  • the addition molar ratio of component A to chitosan derivative (component B) used in the present invention is preferably in the range of 0.5 to 2.0. When the addition molar ratio is less than 0.5, the water-solubility of chitosan is not sufficient and an insoluble matter remains. On the other hand, when the addition molar ratio exceeds 2.0, an unreacted substance is excessively contained, and the water resistance of the formed film becomes insufficient, which is not preferable.
  • the mixing ratio (molar ratio; hereinafter referred to as mixing molar ratio) is in the range of the addition molar ratio of 0.5 to 2.0.
  • the chitosan derivative (component B) obtained by the above production method has a structure represented by the following formula (3).
  • the structure of the chitosan derivative below and the addition molar ratio described above can be identified by proton nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR) spectrum measurement of the obtained chitosan derivative.
  • R 5 and R 6 are those to which the component A represented by the above formulas (1) and (2) is added, and are the same or different compound groups, and H and / or the following formula (4) , (5). Further, a and b in the formula (3) are positive numbers and satisfy the relationship of 0 ⁇ a ⁇ 0.4 and 0.15 ⁇ b ⁇ 1.0.
  • R 1 is H or CH 3
  • R 2 is H, — (C 2 H 4 O) n H, — (CH 2 (CH 3 ) CHO) n H, — (C 2 H 4 O) n CH 3 , — (CH 2 (CH 3 ) CHO) n H, or —C 2 H 4 SO 3 H.
  • n represents an integer of 1 to 25.
  • R 3 represents H or CH 3
  • R 4 represents H or —C (CH 3 ) 2 CH 2 SO 3 H.
  • the hydrophilic treatment agent of the present invention can contain a water-soluble crosslinking agent (component C) in order to improve the water resistance of the resulting film.
  • a water-soluble crosslinking agent component C
  • it is a compound which reacts with the hydroxyl group or amino group which chitosan derivative (component B) has, for example, an isocyanate group, a glycidyl group, an aldehyde group , An organic compound having at least one kind such as a methylol group and a carboxyl group, or a polyvalent metal compound such as chromium, zirconium and titanium.
  • a crosslinking agent made of polyvalent carboxylic acids having two or more carboxyl groups in one molecule.
  • polyvalent carboxylic acids oxalic acid, malonic acid, maleic acid, fumaric acid, succinic acid, malic acid, citric acid, tartaric acid, phthalic acid, itaconic acid, melittic acid, trimellitic acid, trimesic acid, pyromellitic acid, naphthalenetetra
  • Examples include carboxylic acid, propanedicarboxylic acid, butanedicarboxylic acid, pentanedicarboxylic acid, hexanedicarboxylic acid, heptanedicarboxylic acid, butanetricarboxylic acid, butanetetracarboxylic acid, cyclohexanetetracarboxylic acid, hexanetricarboxylic acid, phosphonobutanetricarboxylic acid, and the like. However, it is not limited to these.
  • the amount of the water-soluble crosslinking agent (component C) is not limited, but it is 0.1 to 100 parts by weight of the water-soluble crosslinking agent (component C) with respect to 100 parts by weight of the chitosan derivative (component B). In terms of achieving both water resistance and dew condensation wettability, it is more preferable to add 1 to 50 parts by weight. If the blending amount is less than 0.1 parts by weight, the durability of the film against water (water resistance) may not be improved. On the other hand, when the blending amount is more than 100 parts by weight, the dew wetting property may be deteriorated because the bonding with the functional group showing hydrophilicity becomes excessive.
  • the hydrophilic treatment agent of the present invention includes a filler such as a rust preventive, leveling agent, colloidal silica, and plastic pigment, a colorant, a surfactant, an antifoaming agent, etc. It can add in the range which does not impair.
  • a filler such as a rust preventive, leveling agent, colloidal silica, and plastic pigment, a colorant, a surfactant, an antifoaming agent, etc. It can add in the range which does not impair.
  • the film formed with the hydrophilizing agent of the present invention described above has excellent condensation wettability and antibacterial properties, and also has excellent condensation wettability and high antibacterial properties even after a long period of time. ing.
  • the condensation wettability is excellent in the initial stage.
  • Such an effect is obtained by forming a film having excellent condensation wettability on the surface of an aluminum-containing metal material, particularly an aluminum alloy heat exchanger, by using the hydrophilizing agent of the present invention, so that fins with a small interval are in the air.
  • Even when water is condensed and condensed water is generated it means that the condensed water spreads uniformly. For example, it means that it is difficult to exist as a water drop or a bridge between fins. As a result, water droplets and water bridges are not formed, resulting in resistance to airflow and scattering.
  • the water contact angle was measured as a hydrophilicity evaluation for problems such as airflow resistance due to water droplets or water bridges, but a film with a low contact angle is not necessarily excellent in condensation wettability.
  • the measurement of the contact angle alone may cause a problem when put into practical use.
  • the present invention is characterized by solving the conventional problems by being configured like the hydrophilic treatment agent of the present invention as a result of evaluation by a practical evaluation means. Therefore, the hydrophilization treatment agent of the present invention has extremely high practical value, can be preferably applied to an aluminum material for heat exchangers of air conditioner parts, and can be applied to other wide uses.
  • Aluminum-containing metal and aluminum alloy heat exchanger The aluminum-containing metal material and the aluminum alloy heat exchanger of the present invention are coated with a part or the entire surface of the above-described film made of the hydrophilic treatment agent of the present invention. And the covered coating
  • a method of forming a film (referred to as a treatment film) on an aluminum-containing metal material or an aluminum alloy heat exchanger, which is a material to be coated, using a hydrophilic treatment agent will be described.
  • the treatment film is formed by subjecting an untreated or cleaned aluminum-containing metal material to anticorrosion treatment with a corrosion-resistant film or the like, if necessary, and then partially or entirely the heat exchanger made of the aluminum-containing metal material or aluminum alloy.
  • a method of forming a treated film by applying and drying the hydrophilizing agent according to the present invention.
  • the material to be coated is an aluminum-containing metal material (aluminum material or aluminum alloy material), particularly an aluminum alloy heat exchanger, used for applications requiring condensation wettability.
  • a material to be coated is preferably cleaned with an alkaline or acidic aqueous cleaning agent in advance, but cleaning may be omitted when cleaning is not required.
  • the aluminum-containing metal material may be subjected to a rust-prevention treatment after applying no treatment or cleaning treatment and before applying and drying the hydrophilic treatment agent.
  • the rust prevention treatment include formation of a corrosion-resistant film (chemical conversion treatment film, corrosion-resistant primer layer).
  • the corrosion-resistant film is not particularly limited, and examples thereof include known chromate, zinc phosphate, titanium-based, zircon-based, organic film-coated base treatment films.
  • a hydrophilic treatment agent is applied to the material to be coated by an appropriate coating means so as to obtain a necessary coating amount, and is heated and dried.
  • the application means include a roll coating method, a spray method, and an immersion method.
  • the drying by heating is not particularly limited, but is preferably performed in the range of 100 to 220 ° C for 5 seconds to 120 minutes, more preferably in the temperature range of 120 to 200 ° C.
  • the drying temperature is less than 100 ° C., film formation becomes insufficient, and water resistance and condensation wettability may not be obtained.
  • the drying temperature exceeds 220 ° C., the reaction between the crosslinking agent and the functional group exhibiting hydrophilicity occurs. Condensation wettability may decrease due to excessive progress.
  • Coating amount of the hydrophilic film obtained in this way is preferably from 0.05 ⁇ 5.0g / m 2, is less than 0.05 g / m 2, sufficient performance for the purpose of the present invention When the amount is more than 5.0 g / m 2, it is difficult to form a uniform film and it is not economical.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the aluminum-containing metal material of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of an aluminum alloy heat exchanger treated with the hydrophilizing agent of the present invention.
  • 1 and 2 is an example, and the present invention is not limited to the illustrated configuration.
  • both surfaces of an aluminum-containing metal material 1 that is a material to be coated have corrosion-resistant films 2 and 2 ′ provided as necessary.
  • the treatment films 3 and 3 ′ are provided on the corrosion resistant films 2 and 2 ′. Note that the corrosion-resistant coatings 2 and 2 ′ may not be provided, and the treatment coating 3 may be provided only on a required surface (one surface).
  • the corrosion-resistant coatings 2 and 2 ′ may not be provided, and the treatment coating 3 may be provided only on a required surface (one surface).
  • the treatment coating 3 may be provided only on a required surface (one surface).
  • an aluminum alloy heat exchanger 20 having heat radiating portions (fins) 21, 21 between adjacent refrigerant pipes (tubes) 22, 22 is cited, but the present invention has such a form. It is not limited only to heat exchangers. That is, the aluminum alloy heat exchanger to be hydrophilized may be in the form of a tube (hollow tube), a solid tube, a hollow plate, or a solid plate, and the treatment film 3 is provided on them. Thus, the aluminum alloy heat exchanger 20 of the present invention is obtained.
  • Example 4 1 g of an aqueous citric acid solution adjusted to a solid content of 3% is added as a water-soluble organic crosslinking agent to 100 g of the hydrophilization treatment agent according to Example 3, and the mixture is stirred for 30 minutes, and the hydrophilization treatment agent according to Example 4 Adjusted.
  • Example 5 50 g of a citric acid aqueous solution adjusted to a solid content of 3% is added as a water-soluble organic crosslinking agent to 100 g of the hydrophilization treatment agent according to Example 3, and the mixture is stirred for 30 minutes, and then the hydrophilization treatment agent according to Example 5 Adjusted.
  • Example 6 100 g of an aqueous citric acid solution adjusted to a solid content of 3% is added as a water-soluble organic crosslinking agent to 100 g of the hydrophilization treatment agent according to Example 3, and the mixture is stirred for 30 minutes. Adjusted.
  • Example 7 1 g of an aqueous Zr ammonium carbonate solution adjusted to a solid content of 3% is added as a water-soluble inorganic crosslinking agent to 100 g of the hydrophilization treatment agent according to Example 3, and the mixture is stirred for 30 minutes to perform the hydrophilization treatment according to Example 7. The agent was adjusted.
  • Example 8 50 g of a Zr ammonium carbonate aqueous solution adjusted to a solid content of 3% was added as a water-soluble inorganic crosslinking agent to 100 g of the hydrophilization treatment agent according to Example 3, and the mixture was stirred for 30 minutes, and the hydrophilization treatment according to Example 8 The agent was adjusted.
  • chitosan derivative sample 5 was added with 50 g of an aqueous citric acid solution adjusted to a solid content of 3% as a water-soluble organic crosslinking agent, and stirred for 30 minutes to prepare the hydrophilization treatment agent according to Example 10. did.
  • chitosan derivative sample 8 was added with 50 g of an aqueous citric acid solution adjusted to a solid content of 3% as a water-soluble organic crosslinking agent, and stirred for 30 minutes to prepare a hydrophilization treatment agent according to Example 13 did.
  • ATBS 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid
  • Table 1 shows the composition of the hydrophilic treatment agent according to the present invention used in Examples 1 to 21, and Table 2 shows the composition of the treatment agent used in Comparative Examples 1 to 5. Note that the resulting structure and the addition molar ratio of chitosan derivatives obtained chitosan derivative proton nuclear magnetic resonance apparatus (1 H-NMR, manufactured by JEOL Ltd.: ECX-400) using, 1 H- It was identified and confirmed by NMR spectrum measurement. In Tables 1 and 2, the sample numbers of chitosan derivatives (component B) are indicated by being surrounded by “ ⁇ ”.
  • hydrophilic film-treated aluminum material obtained by the following hydrophilic treatment method was evaluated by the following evaluation method.
  • ⁇ Test material> As the aluminum alloy material, a commercially available JIS A 1000 equivalent product of an aluminum alloy thin plate having a thickness of 0.8 mm, a width of 70 mm, and a length of 150 mm was used.
  • test material ⁇ Cleaning method of test material>
  • the test material described above was immersed for 2 minutes in a treatment agent in which an alkaline degreasing agent “Fine Cleaner 315” (registered trademark, manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd.) was adjusted to a chemical concentration of 20 g / L and a bath temperature of 60 ° C. After removing the dust and oil adhering to the surface, the alkali remaining on the surface was washed with tap water.
  • an alkaline degreasing agent “Fine Cleaner 315” registered trademark, manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd.
  • ⁇ Antimicrobial evaluation> For evaluation of antibacterial properties, a 40 mm ⁇ 40 mm size was cut out from the hydrophilized specimen, immersed in deionized water for 100 hours, and dried (evaluation board). Nutrient broth was attached to the surface of the evaluation plate as a nutrient source, and a mixed turbid solution of the following bacteria was sprayed. This was cultured at 30 ⁇ 2 ° C. for 14 days. Bacteria were extracted into sterilized water from the evaluation plate after culture, and the number of bacteria was measured using a dilution culture method.
  • Escherishia coli Escherishia coli, Bacillus subtilis, Pseudomanos aeruginosa
  • Hydrophilic film residual ratio [(CA) / (BA)] ⁇ 100 (%)
  • Remaining ratio of hydrophilic film is 90% or more
  • Remaining ratio of hydrophilic film is 70% or more and less than 90%
  • Remaining ratio of hydrophilic film is 50% or more and less than 70%
  • Remaining ratio of hydrophilic film is less than 50%
  • the hydrophilic films formed using the hydrophilizing agents according to Examples 1 to 21 are all excellent in dew condensation wettability and antibacterial properties, and are hydrophilic and their persistence. It is also excellent in properties (initial, after immersion) and water resistance.
  • Comparative Example 1 a chitosan derivative having a small addition molar ratio of acrylic acid was examined. However, the obtained chitosan derivative has a small amount of addition of acrylic acid, insufficient water-solubilization, and a large amount of undissolved chitosan. Existed. Further, in Comparative Example 2, the chitosan derivative in which acrylic acid was excessively blended was examined. However, the treated film formed with the treating agent containing the chitosan derivative has a significant decrease in water resistance, and also has hydrophilic durability, dew condensation. The results showed poor wettability and antibacterial properties.
  • Comparative Example 4 a treatment agent comprising a chitosan solution dissolved with a volatile acid (acetic acid) was prepared. However, since the treatment film formed with this treatment agent volatilizes acetic acid during film formation, It can be considered.
  • Comparative Example 5 is a film using glycerylated chitosan with improved water solubility of chitosan and blending butanetetracarboxylic acid as a crosslinking agent. The films of Comparative Example 4 and Comparative Example 5 are significantly inferior in condensation wettability as compared with the films formed with the hydrophilizing agents of Examples 1 to 21, and the effect of the chitosan derivative of the present invention is observed. .
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the result of “contact angle”, which is a general hydrophilicity evaluation method used in the present application, and the result of “condensation wettability” used as the evaluation method in the present application.
  • the horizontal axis represents the contact angle value obtained from the examination of various hydrophilic films including Examples 1 to 21 and Comparative Examples 2 to 5, and the vertical axis represents the result of the condensation wettability.
  • Condensation wettability is shown on the vertical axis in FIG. 3 with ⁇ in Table 3 as evaluation 4, ⁇ as evaluation 3, ⁇ as evaluation 2, and x as evaluation 1.
  • (+) and ( ⁇ ) in the dew condensation wettability evaluation results shown in Table 3 are not considered.
  • the condensation wettability tended to improve as the contact angle decreased.
  • the contact angle is 40 ° C. or less that can be generally considered to be hydrophilic
  • the coating is defined as hydrophilic by the contact angle, the condensed water grows in the form of particles as shown in “ ⁇ ” and “ ⁇ ” in Table 3, causing clogging between the fins. Shows that there is a possibility.
  • the evaluation method of the film for preventing clogging of the fins due to condensed water it is desirable not only to evaluate the contact angle, but it is desirable to make a determination by adding the evaluation result of the condensation wettability as in the present application.
  • the evaluation method in line with the actual situation is to evaluate by paying attention to the spread of wetness at the early condensation stage (condensation state of the surface when condensed for 5 minutes) as in the present application.
  • the hydrophilic treatment agent according to the present invention that satisfies the above conditions can solve the problems of the present application.
  • Aluminum-containing metal material material to be coated
  • 2,2 'corrosion resistant coating 3,3' treated coating
  • aluminum-containing metal material provided with treated coating
  • aluminum alloy heat exchanger heat exchanger provided with treated coating
  • Heat dissipation part (fin) 22 Refrigerant piping (tube)

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Abstract

【課題】アルミニウム含有金属材の表面に優れた結露濡れ性及び抗菌性を付与する皮膜を形成させるための、親水化処理剤を提供する。 【解決手段】キトサンの有する一部又は全部の1級アミノ基が、電子吸引性基のα位に炭素-炭素原子間の不飽和基を有する化合物(成分A)により付加されてなるキトサン誘導体(成分B)を含有する親水化処理剤によって、上記課題を解決する。この処理剤で形成した皮膜は、被処理材であるアルミニウム含有金属材に対して結露濡れ性及び抗菌性を与える。

Description

親水化処理剤、アルミニウム含有金属材及びアルミニウム合金製熱交換器
 本発明は、アルミニウム材又はアルミニウム合金材を包含するアルミニウム含有金属材料の表面に、優れた結露濡れ性及び抗菌性を与えることができる親水化処理剤、その処理剤で被覆してなるアルミニウム含有金属材及びアルミニウム合金製熱交換器に関する。
 冷房、暖房、除湿等の機能を備えた空調器(エアコン)は、その熱交換部に熱交換器用フィンを備えている。この熱交換器用フィンを形成するためのフィン材は、一般に、軽量で加工性に優れ、しかも熱伝導性に優れていることが望まれることから、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されている。
 このようなエアコンを冷房運転すると、熱交換器は室内側で空気中の水分の露点以下になる。そのため、この熱交換器の設けられている室内側フィンには、空気中の水分が凝縮し、その表面に結露水が発生する。この結露水がフィン材表面でとる形状はフィン表面の水に対する濡れ性で決まるが、濡れ性の悪いフィン材表面では、結露水が略半球状の水滴となり、更にはフィン間に水のブリッジを形成する。その結果、その水滴又は水のブリッジが熱交換部における通気抵抗となり、熱交換効率を低下させ、さらに、騒音を引き起こすだけでなく、場合によっては結露水が飛散して周辺を汚染する原因にもなる。
 そこで、このような問題を解決するために、従来においてはフィン材表面を親水化処理することが行われている。例えば、水ガラス等を主成分とする無機系親水化処理剤を用いる方法(特許文献1,2)や、ポリビニルアルコールと特定の水溶性高分子及び架橋剤とを組み合わせた処理剤を用いる方法(特許文献3)、ポリアクリルアミド系樹脂からなる処理剤を用いる方法(特許文献4)、特定の親水性ビニルモノマーを共重合した処理剤を用いる方法(特許文献5)、カルボキシメチルセルロース系高分子、N-メチロールアクリルアミド、ポリアクリル酸、ジルコニウム化合物からなる処理剤を用いる方法(特許文献6)等の有機系親水化処理剤を用いる方法が提案されている。
 しかしながら、無機系親水化処理剤を用いる方法においては、フィン材表面に優れた親水性が付与されるが、このフィン材表面に形成される親水性皮膜がシリカ(SiO)を主成分とする硬質成分であり、フィン材のプレス加工時における金型の摩耗が激しいという問題がある。また、環境中の臭気成分を吸着し易い性質を有することから、冷房初期に臭気が感じられるという問題もある。
 一方、有機系親水化処理剤を用いる方法においては、処理剤原料そのものが微生物の栄養源となることから、処理剤及び親水性皮膜に微生物が発生し易くなり、その繁殖を防止することが必要となる。そのため、必要に応じて、処理剤に抗菌剤を添加することが行われている。しかしながら、処理剤に抗菌剤を添加する方法においては、処理剤の抗菌に多少の効果はあるが、皮膜自身にも抗菌性を付与させようとすると、その添加量が増加し、逆に親水性を阻害するという問題がある。また、親水性皮膜自身の抗菌性を持続させるために皮膜表面から抗菌物質を溶出させる方法もあるが、溶出している間は抗菌性が付与されるものの、その寿命には限度がある。
 前記の有機系親水化処理剤を用いた場合の課題に対しては、親水性皮膜に抗菌性を付与すべく、皮膜形成材料として抗菌性を有するキトサンを使用し、キトサンを含有した皮膜をフィン材表面に形成することが提案されている(特許文献7)。しかしながら、この方法では、キトサンそれ自体の水溶性が低く、水溶液にするためには有機酸や無機酸を使用する必要がある。その結果、前記結露水によってこれらの酸が流失し、皮膜強度及び抗菌性が失われるという問題がある。
 また、キトサンを水溶液にするための上記有機酸と併用してポリマー酸を使用することも提案されている(特許文献8)。また、グリセリル化キトサンを使用することも提案されている(特許文献9)。
特公平2-42389号公報 特公平3-77440号公報 特開平1-299877号公報 特開平1-270977号公報 特開平6-306247号公報 特許第2520308号公報 特開平7-190676号公報 特開平11-293149号公報 特開2002-105241号公報
 しかしながら、キトサンを使用する上記特許文献7,8の何れの方法も、皮膜をフィン材表面に焼き付ける際、及びその後においても著しい臭気が発生するという問題がある。また、上記特許文献9の方法では、対水接触角の低い皮膜が得られるものの、実際の結露濡れ性が劣るという問題があり、空調器におけるフィン材としては満足し得ないものであった。
 また、近年においては、アルミニウム含有金属製熱交換器の小型化が進み、従来に比べてフィン間が狭くなってきており、フィン間に水のブリッジが形成され易くなってきている。このような状況の中、親水性の評価として対水接触角の測定を行ってきたが、低接触角となる皮膜であれば必ずしも結露水が均一にすばやく濡れ広がるというわけではなく、接触角の測定のみでは、実用化された際に問題となる可能性がある。そのため、熱交換器に用いるアルミニウム含有金属材に必要な親水性とは、対水接触角が低いだけでは十分でなく、実使用環境において発生する結露水が均一にすばやく濡れ広がること、即ち、本発明の趣旨である結露濡れ性が重要となる。
 本発明は、前記従来技術の有する問題点を解決するためのものであり、その目的は、アルミニウム含有金属材の表面に優れた結露濡れ性及び抗菌性を付与する親水性皮膜を形成させるための親水化処理剤を提供することにある。また、本発明の他の目的は、そうした親水化処理剤を用いて処理されたアルミニウム含有金属材及びアルミニウム合金製熱交換器を提供することにある。
 本発明者は、鋭意研究を重ねている過程で、特定のキトサン誘導体を含む処理剤でアルミニウム含有金属材表面を処理したとき、極めて優れた結露濡れ性と抗菌性を持つことを見出し、本発明を完成させた。
 すなわち、本発明の親水化処理剤は、アルミニウム含有金属材に対して結露濡れ性及び抗菌性を与える皮膜形成用の親水化処理剤であって、キトサンの有する一部又は全部の1級アミノ基が、電子吸引性基のα位に炭素-炭素原子間の不飽和基を有する化合物(成分A)により付加されてなるキトサン誘導体(成分B)を含有することを特徴とする。
 本発明の親水化処理剤の好ましい態様は、前記化合物(成分A)の電子吸引性基がカルボニル基であるように構成する。
 本発明の親水化処理剤の好ましい態様は、前記化合物(成分A)が、式(1)で示されるアクリル酸骨格もしくはメタクリル酸骨格、及び/又は、式(2)で示されるアクリルアミド骨格もしくはメタクリルアミド骨格、を有する化合物群から選ばれる1種又は2種以上であるように構成する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 上記式(1)中、RはH又はCHであり、RはH、-(CO)H、-(CH(CH)CHO)H、-(CO)CH、-(CH(CH)CHO)CH 、又は-CSOHを表す。ここで、nは1~25の整数を表す。また、上記式(2)中、RはH又はCHであり、RはH又は-C(CHCHSOHを表す。
 本発明の親水化処理剤の好ましい態様は、前記キトサンの1級アミノ基に対する前記化合物(成分A)の付加モル比が0.5~2.0であるように構成する。
 本発明の親水化処理剤の好ましい態様は、水溶性架橋剤(成分C)をさらに含有するように構成する。この水溶性架橋剤(成分C)としては、1分子内にカルボキシル基を2個以上有する有機化合物であることが好ましい。
 上記課題を解決するための本発明のアルミニウム含有金属材は、上記した本発明に係る親水化処理剤でアルミニウム含有金属材の一部又は全部の表面が被覆され、該被覆部が結露濡れ性及び抗菌性を有することを特徴とする。
 上記課題を解決するための本発明のアルミニウム合金製熱交換器は、上記した本発明の親水化処理剤でアルミニウム合金製熱交換器の一部又は全部の表面が被覆され、該被覆部が結露濡れ性及び抗菌性を有することを特徴とする。
 本発明の親水化処理剤を用いてアルミニウム含有金属材の表面に形成した皮膜は、優れた結露濡れ性と抗菌性を有し、特に初期段階で優れた結露濡れ性を有する。したがって、本発明の親水化処理剤は、結露水発生直後の結露濡れ性が優れ、例えばフィン間に水滴やブリッジとして存在し難いので、実用的価値が極めて高く、エアコン部品の熱交換器用アルミニウム材等に好ましく適用でき、その他の広い用途にも適用することができる。
本発明のアルミニウム含有金属材の一例を示す模式的な断面図である。 本発明の親水化処理剤で処理したアルミニウム合金製熱交換器の一例を示す模式的な断面図である。 一般的な親水性評価方法である「接触角」の結果と、本件で評価方法として用いた「結露濡れ性」の結果との関係を示すグラフである。
 次に、本発明の親水化処理剤、アルミニウム含有金属材及びアルミニウム合金製熱交換器について、実施の形態を挙げて更に詳しく説明する。なお、本願において、「重量」と「質量」、「重量部」と「質量部」はそれぞれ同義である。
 [親水化処理剤]
 本発明の親水化処理剤は、アルミニウム含有金属材に対して結露濡れ性及び抗菌性を与える皮膜形成用の親水化処理剤であって、キトサンの有する一部又は全部の1級アミノ基に、電子吸引性基のα位に炭素-炭素原子間の不飽和基を有する化合物(「成分A」ともいう。)により付加されてなるキトサン誘導体(「成分B」ともいう。)を含有する。そして、この親水化処理剤を被処理材であるアルミニウム含有金属材の表面に塗布・乾燥してなる皮膜(「親水性皮膜」という。)は、そのアルミニウム含有金属材に対して結露濡れ性及び抗菌性を与える。この結露濡れ性は、熱交換器に供するアルミニウム含有金属材に必要な親水性であり、対水接触角が低いだけでは十分でなく、実使用環境において発生する結露水が均一にすばやく濡れ広がることである。
 以下、親水化処理剤の構成成分について説明する。
 (成分A)
 成分Aは、電子吸引性基のα位に炭素-炭素原子間の不飽和基を有する化合物である。具体的には、電子吸引性基であるカルボニル基(-CO-)、ニトロ基(-NO)、スルホン基(-SOH)等を持つ化合物の、その電子吸引性基のα位に炭素-炭素原子間の不飽和基を有する鎖式化合物である。中でも、電子吸引性基がカルボニル基であることが好ましい。また、電子吸引性基のα位にビニル基を有する化合物であることが好ましい。不飽和基としては、炭素-炭素原子間の二重結合であることが好ましい。
 成分Aに係る化合物として、例えば下記式(1)で表されるアクリル酸骨格もしくはメタクリル酸骨格を有する化合物群、及び/又は、下記式(2)で表されるアクリルアミド骨格もしくはメタクリルアミド骨格を有する化合物群、が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 上記式(1)中、RはH又はCHであり、RはH、-(CO)H、-(CH(CH)CHO)H、-(CO)CH、-(CH(CH)CHO)H 、又は-CSOHを表す。ここで、nは1~25の整数を表す。また、上記式(2)中、RはH又はCHであり、RはH又は-C(CHCHSOHを表す。
 成分Aは、前記式(1)及び式(2)の化合物群から選ばれる1種を用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。本発明の趣旨である優れた結露濡れ性を得る点では2種の異なる化合物(成分A1と成分A2)を混合して用いることが特に好ましい。なお、本発明の趣旨(結露濡れ性)を損なわない範囲であれば、さらに他種の化合物を加えた3種以上の異なる化合物(成分A3)を混合したものであってもよい。
 (成分B)
 成分Bは、キトサンの有する一部又は全部の1級アミノ基が、上記した成分Aにより付加されてなるキトサン誘導体のことである。キトサンとは、キチンを脱アセチル化して得られた化合物である。その場合の脱アセチル化度は、溶解性と皮膜の親水性の観点から、60%以上100%以下の割合であることが好ましく、本発明では、キチンをその割合で脱アセチル化してなるキトサンを用いることが好ましい。
 キトサン誘導体(成分B)の製法は、特に限定するものではなく公知の方法で行なうことができ、例えば、キチンを60%以上100%以下の割合で脱アセチル化したキトサンと、上記した成分Aとを水溶液中で混合し、必要に応じて加熱することによって反応させて得ることができる。このキトサン誘導体(成分B)は、必ずしも純粋な状態である必要はなく、前記反応により生じる多少の副生成物や未反応物質を含むものであってもよく、また、粉末状でも水溶液状でもよい。
 前記製法により得られるキトサン誘導体(成分B)の重量平均分子量は、1万~300万が好ましく、5万~100万の範囲であることがより好ましい。重量平均分子量が1万未満では、形成される皮膜の強度が不十分であり、一方、重量平均分子量が300万を超えると、親水化処理剤の粘度が高くなりすぎて実用的ではない。
 キトサン誘導体(成分B)に対する成分Aの付加モル比は、キトサンの1級アミノ基に対する成分Aの付加モル比で表され、理論上、付加モル比[(成分A)/(キトサンの1級アミノ基)]=2.0が最大である。本発明に使用するキトサン誘導体(成分B)に対する成分Aの付加モル比は、0.5以上2.0以下の範囲が好ましい。付加モル比が0.5未満である場合は、キトサンの水溶化が充分でなく、不溶解分が残る。また、付加モル比が2.0を超える場合には、過剰に未反応物質を含有することとなり、形成される皮膜の耐水性が不十分となり、好ましいものではない。
 また、2種の異なる化合物(成分A1と成分A2)を混合して用いる際は、前記付加モル比0.5~2.0の範囲において、混合比(モル比。以下、混合モル比という。)=[(成分A2)/(成分A1+成分A2)]=0.05~0.95の範囲が好ましい。
 前記製法により得られるキトサン誘導体(成分B)は、下記式(3)で表される構造を持つ。なお、下記のキトサン誘導体の構造及び上記した付加モル比は、得られたキトサン誘導体をプロトン核磁気共鳴(H-NMR)スペクトル測定で同定することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 式(3)中、RとRは、上記式(1)(2)で表す成分Aが付加したものであり、同一又は異なる化合物群であって、H及び/又は下記式(4)、(5)で表される化合物群である。また、式(3)中のa、bは正数であって、0≦a≦0.4、0.15≦b≦1.0の関係を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 式(4)中、RはH又はCHであり、RはH、-(CO)H、-(CH(CH)CHO)H、-(CO)CH、-(CH(CH)CHO)H 、又は-CSOHを表す。nは1~25の整数を表す。式(5)中、RはH又はCHであり、RはH又は-C(CHCHSOHを表す。
 (他の成分)
 本発明の親水化処理剤は、得られる皮膜の耐水性向上のため、水溶性架橋剤(成分C)を含有することができる。水溶性架橋剤(成分C)としては特に限定するものではないが、キトサン誘導体(成分B)が有する水酸基又はアミノ基と反応する化合物であることが好ましく、例えば、イソシアネート基、グリシジル基、アルデヒド基、メチロール基、カルボキシル基等の少なくとも1種を有する有機化合物、又は、クロム、ジルコニウム、チタン等の多価金属化合物を挙げることができる。特に好ましくは、1分子内にカルボキシル基を2個以上有する多価カルボン酸類による架橋剤である。多価カルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、リンゴ酸、クエン酸、酒石酸、フタル酸、イタコン酸、メリト酸、トリメリト酸、トリメシン酸、ピロメリト酸、ナフタレンテトラカルボン酸、プロパンジカルボン酸、ブタンジカルボン酸、ペンタンジカルボン酸、ヘキサンジカルボン酸、ヘプタンジカルボン酸、ブタントリカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、シクロヘキサンテトラカルボン酸、ヘキサントリカルボン酸、ホスホノブタントリカルボン酸等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。親水化処理剤中には、こうした水溶性架橋剤(成分C)を1種又は2種以上含ませることができる。
 水溶性架橋剤(成分C)の配合量には限定はないが、キトサン誘導体(成分B)100重量部に対し、水溶性架橋剤(成分C)0.1重量部以上100重量部以下で配合することが好ましく、耐水性及び結露濡れ性を両立する点では、1重量部以上50重量部以下で配合することがより好ましい。配合量が0.1重量部より少ないと、対水に対する皮膜の持続性(耐水性)が向上しないことがある。一方、配合量が100重量部より多いと、親水性を示す官能基との結合が過剰となるため、結露濡れ性が低下することがある。
 さらに、本発明の親水化処理剤には、防錆剤、レベリング剤、コロイダルシリカ、プラスチックピグメント等の充填剤、着色剤、界面活性剤、消泡剤等を、本発明の趣旨や皮膜性能を損なわない範囲で添加することができる。
 以上説明した本発明の親水化処理剤で形成した皮膜は、優れた結露濡れ性と抗菌性を有し、さらに、長期間経過した後においても、優れた結露濡れ性と高い抗菌性を有している。特に初期段階で結露濡れ性が優れるという効果がある。こうした効果は、アルミニウム含有金属材、特にアルミニウム合金製熱交換器の表面に、本発明の親水化処理剤を用いて結露濡れ性に優れた皮膜を形成すれば、間隔が狭いフィンに空気中の水が凝縮し、結露水が発生した場合であっても、その結露水が均一に濡れ広がることを意味する。例えばフィン間に水滴やブリッジとして存在し難いことを意味する。その結果、水滴や水のブリッジを形成して通気抵抗となったり飛散の原因になったりすることがない。
 なお、従来においては、水滴や水のブリッジによる通気抵抗等の問題に対し、親水性の評価として対水接触角の測定を行っていたが、低接触角となる皮膜が必ずしも結露濡れ性に優れるというわけではなく、接触角の測定のみでは実用化された際に問題となる可能性があった。これに対し、本発明は実用的な評価手段によって評価した結果、本発明の親水化処理剤のように構成することによって、従来の問題を解決したことに特徴がある。したがって、本発明の親水化処理剤は、実用的価値が極めて高く、エアコン部品の熱交換器用アルミニウム材等に好ましく適用でき、その他の広い用途にも適用することができる。
 [アルミニウム含有金属材及びアルミニウム合金製熱交換器]
 本発明のアルミニウム含有金属材及びアルミニウム合金製熱交換器は、上述した本発明の親水化処理剤からなる皮膜で、その表面の一部又は全面が被覆されている。そして、被覆された被覆部は、優れた結露濡れ性と抗菌性を有している。
 ここで、親水化処理剤を用いて、被塗布材であるアルミニウム含有金属材乃至アルミニウム合金製熱交換器に皮膜(処理皮膜という。)を形成する方法について説明する。処理皮膜の形成方法は、無処理若しくは清浄化処理したアルミニウム含有金属材を必要に応じて耐食皮膜等で防錆処理した後、そのアルミニウム含有金属材乃至アルミニウム合金製熱交換器の一部又は全面に、上記本発明に係る親水化処理剤を塗布・乾燥して処理皮膜を形成する方法である。
 被塗布材としては、結露濡れ性が要求される用途に用いられるアルミニウム含有金属材(アルミニウム材又はアルミニウム合金材)、特にアルミニウム合金製熱交換器である。こうした被塗布材に対しては、予めアルカリ性又は酸性の水系洗浄剤によって清浄化することが好ましいが、洗浄を必要としない場合には清浄化を省略してもよい。また、必要に応じて、無処理若しくは清浄化処理した後、親水化処理剤を塗布・乾燥する前に、アルミニウム含有金属材を防錆処理してもよい。防錆処理としては、耐食皮膜(化成処理皮膜、耐食プライマー層)の形成を挙げることができる。この際の耐食皮膜は特に限定されないが、公知のクロメート、りん酸亜鉛、チタン系、ジルコン系、有機皮膜等の下地処理皮膜を挙げることができる。
 次いで、被塗布材に親水化処理剤を適当な塗布手段で必要な皮膜量を得られるように塗布して加熱乾燥させる。塗布手段としては、例えば、ロールコート法、スプレー法、浸漬法等を挙げることができる。加熱乾燥は特に限定されるものではないが、100~220℃の範囲で5秒~120分間乾燥することが好ましく、120~200℃の温度範囲であることがより好ましい。乾燥温度が100℃未満では、造膜が不十分となり、耐水性や結露濡れ性が得られないことがあり、乾燥温度が220℃を超えると、架橋剤と親水性を示す官能基の反応が進みすぎるため結露濡れ性が低下することがある。このような方法で得た親水性皮膜の皮膜量は、0.05~5.0g/mであることが好ましく、0.05g/m未満では、本発明の目的とする性能が不十分となることがあり、5.0g/mより多いと、均一な皮膜形成が困難となりまた経済的ではない。
 図1は、本発明のアルミニウム含有金属材の一例を示す模式的な断面図である。図2は、本発明の親水化処理剤で処理したアルミニウム合金製熱交換器の一例を示す模式的な断面図である。図1及び図2の構成は一例であって、本発明は図示の構成のみに限定されない。図1の例では、被塗布材であるアルミニウム含有金属材1の両面は、必要に応じて設けられる耐食皮膜2,2’を有している。そして、その耐食皮膜2,2’上に、処理皮膜3,3’が設けられている。なお、耐食皮膜2,2’は無くてもよく、また、処理皮膜3は必要とされる面(片面)のみに設けられていてもよい。図2の例では、隣り合う冷媒配管(チューブ)22,22の間に放熱部(フィン)21,…,21を有するアルミニウム合金製熱交換器20を挙げているが、本発明はこうした形態の熱交換器のみに限定されない。すなわち、親水化処理されるアルミニウム合金製熱交換器は、チューブ状(中空管状)、中実管状、中空板状、中実板状のいずれであってもよく、それらに処理皮膜3が設けられて、本発明のアルミニウム合金製熱交換器20となる。
 本発明を、下記実施例と比較例とを挙げて具体的に説明する。実施例1~21に用いた親水化処理剤及び比較例1~5に用いた処理剤の作製方法を以下に示す。但し、これらの実施例は、本発明の範囲を特に限定するものではない。
 〈実施例1〉
 キトサン(脱アセチル化度=80%、MW=10万)5.00gに、水94.15g、アクリル酸0.85gを加えて溶解し、50℃にて2日間攪拌した。この溶液を吸引濾過して未溶解物を取り除き、「キトサン誘導体サンプル1」(付加モル比=0.5)を得た。その後、キトサン誘導体サンプル1が固形分として3%となるように水を添加し、実施例1に係る親水化処理剤を調整した。
 〈実施例2〉
 キトサン(脱アセチル化度=80%、MW=10万)5.00gに、水93.30g、アクリル酸1.70gを加えて溶解し、50℃にて2日間攪拌した。この溶液を吸引濾過して未溶解物を取り除き、「キトサン誘導体サンプル2」(付加モル比=1.0)を得た。その後、キトサン誘導体サンプル2が固形分として3%となるように水を添加し、実施例2に係る親水化処理剤を調整した。
 〈実施例3〉
 キトサン(脱アセチル化度=80%、MW=10万)5.00gに、水91.60g、アクリル酸3.40gを加えて溶解し、50℃にて2日間攪拌した。この溶液を吸引濾過して未溶解物を取り除き、「キトサン誘導体サンプル3」(付加モル比=2.0)を得た。その後、キトサン誘導体サンプル3が固形分として3%となるように水を添加し、実施例3に係る親水化処理剤を調整した。
 〈実施例4〉
 実施例3に係る親水化処理剤100gに対し、水溶性有機架橋剤として、固形分3%に調整したクエン酸水溶液を1g添加し、30分間攪拌して、実施例4に係る親水化処理剤を調整した。
 〈実施例5〉
 実施例3に係る親水化処理剤100gに対し、水溶性有機架橋剤として、固形分3%に調整したクエン酸水溶液を50g添加し、30分間攪拌して、実施例5に係る親水化処理剤を調整した。
 〈実施例6〉
 実施例3に係る親水化処理剤100gに対し、水溶性有機架橋剤として、固形分3%に調整したクエン酸水溶液を100g添加し、30分間攪拌して、実施例6に係る親水化処理剤を調整した。
 〈実施例7〉
 実施例3に係る親水化処理剤100gに対し、水溶性無機架橋剤として、固形分3%に調整した炭酸Zrアンモニウム水溶液を1g添加し、30分間攪拌して、実施例7に係る親水化処理剤を調整した。
 〈実施例8〉
 実施例3に係る親水化処理剤100gに対し、水溶性無機架橋剤として、固形分3%に調整した炭酸Zrアンモニウム水溶液を50g添加し、30分間攪拌して、実施例8に係る親水化処理剤を調整した。
 〈実施例9〉
 キトサン(脱アセチル化度=80%、MW=10万)5.00gに、水89.52g、アクリル酸0.85g、ポリエチレングリコールモノアクリレート(MW=400)4.63gを加えて溶解し、50℃にて2日間攪拌した。この溶液を吸引濾過して未溶解物を取り除き、「キトサン誘導体サンプル4」(付加モル比=1.0、混合モル比=0.50)を得た。その後、キトサン誘導体サンプル4が固形分として3%となるように水を添加し、実施例9に係る親水化処理剤を調整した。
 〈実施例10〉
 キトサン(脱アセチル化度=80%、MW=10万)5.00gに、水94.15g、アクリル酸0.81g、アクリルアミド0.04gを加えて溶解し、50℃にて2日間攪拌した。この溶液を吸引濾過して未溶解物を取り除き、「キトサン誘導体サンプル5」(付加モル比=0.5、混合モル比=0.05)を得た。その後、キトサン誘導体サンプル5を100gに対し、水溶性有機架橋剤として、固形分3%に調整したクエン酸水溶液を50g添加し、30分間攪拌して、実施例10に係る親水化処理剤を調整した。
 〈実施例11〉
 キトサン(脱アセチル化度=80%、MW=10万)5.00gに、水91.60g、アクリル酸3.23g、アクリルアミド0.17gを加えて溶解し、50℃にて2日間攪拌した。この溶液を吸引濾過して未溶解物を取り除き、「キトサン誘導体サンプル6」(付加モル比=2.0、混合モル比=0.05)を得た。その後、キトサン誘導体サンプル6を100gに対し、水溶性有機架橋剤として、固形分3%に調整したクエン酸水溶液を50g添加し、30分間攪拌して、実施例11に係る親水化処理剤を調整した。
 〈実施例12〉
 キトサン(脱アセチル化度=80%、MW=10万)5.00gに、水94.16g、アクリル酸0.04g、アクリルアミド0.80gを加えて溶解し、50℃にて2日間攪拌した。この溶液を吸引濾過して未溶解物を取り除き、「キトサン誘導体サンプル7」(付加モル比=0.5、混合モル比=0.95)を得た。その後、キトサン誘導体サンプル7を100gに対し、水溶性有機架橋剤として、固形分3%に調整したクエン酸水溶液を50g添加し、30分間攪拌して、実施例12に係る親水化処理剤を調整した。
 〈実施例13〉
 キトサン(脱アセチル化度=80%、MW=10万)5.00gに、水91.64g、アクリル酸0.17g、アクリルアミド3.19gを加えて溶解し、50℃にて2日間攪拌した。この溶液を吸引濾過して未溶解物を取り除き、「キトサン誘導体サンプル8」(付加モル比=2.0、混合モル比=0.95)を得た。その後、キトサン誘導体サンプル8を100gに対し、水溶性有機架橋剤として、固形分3%に調整したクエン酸水溶液を50g添加し、30分間攪拌して、実施例13に係る親水化処理剤を調整した。
 〈実施例14〉
 キトサン(脱アセチル化度=80%、MW=10万)5.00gに、水94.07g、アクリル酸0.81g、2-アクリルアマイド-2-メチルプロパンスルホン酸(ATBS)0.12gを加えて溶解し、50℃にて2日間攪拌した。この溶液を吸引濾過して未溶解物を取り除き、「キトサン誘導体サンプル9」(付加モル比=0.5、混合モル比=0.05)を得た。その後、キトサン誘導体サンプル9を100gに対し、水溶性有機架橋剤として、固形分3%に調整したクエン酸水溶液を50g添加し、30分間攪拌して、実施例14に係る親水化処理剤を調整した。
 〈実施例15〉
 キトサン(脱アセチル化度=80%、MW=10万)5.00gに、水91.28g、アクリル酸3.23g、2-アクリルアマイド-2-メチルプロパンスルホン酸(ATBS)0.49gを加えて溶解し、50℃にて2日間攪拌した。この溶液を吸引濾過して未溶解物を取り除き、「キトサン誘導体サンプル10」(付加モル比=2.0、混合モル比=0.05)を得た。その後、キトサン誘導体サンプル10を100gに対し、水溶性有機架橋剤として、固形分3%に調整したクエン酸水溶液を50g添加し、30分間攪拌して、実施例15に係る親水化処理剤を調整した。
 〈実施例16〉
 キトサン(脱アセチル化度=80%、MW=10万)5.00gに、水92.64g、アクリル酸0.04g、2-アクリルアマイド-2-メチルプロパンスルホン酸(ATBS)2.32gを加えて溶解し、50℃にて2日間攪拌した。この溶液を吸引濾過して未溶解物を取り除き、「キトサン誘導体サンプル11」(付加モル比=0.5、混合モル比=0.95)を得た。その後、キトサン誘導体サンプル11を100gに対し、水溶性有機架橋剤として、固形分3%に調整したクエン酸水溶液を50g添加し、30分間攪拌して、実施例16に係る親水化処理剤を調整した。
 〈実施例17〉
 キトサン(脱アセチル化度=80%、MW=10万)5.00gに、水85.53g、アクリル酸0.17g、2-アクリルアマイド-2-メチルプロパンスルホン酸(ATBS)9.30gを加えて溶解し、50℃にて2日間攪拌した。この溶液を吸引濾過して未溶解物を取り除き、「キトサン誘導体サンプル12」(付加モル比=2.0、混合モル比=0.95)を得た。その後、キトサン誘導体サンプル12を100gに対し、水溶性有機架橋剤として、固形分3%に調整したクエン酸水溶液を50g添加し、30分間攪拌して、実施例17に係る親水化処理剤を調整した。
 〈実施例18〉
 キトサン(脱アセチル化度=80%、MW=10万)5.00gに、水92.64g、2-アクリルアマイド-2-メチルプロパンスルホン酸(ATBS)2.32g、アクリルアミド0.04g、を加えて溶解し、50℃にて2日間攪拌した。この溶液を吸引濾過して未溶解物を取り除き、「キトサン誘導体サンプル13」(付加モル比=0.5、混合モル比=0.05)を得た。その後、キトサン誘導体サンプル13を100gに対し、水溶性有機架橋剤として、固形分3%に調整したクエン酸水溶液を50g添加し、30分間攪拌して、実施例18に係る親水化処理剤を調整した。
 〈実施例19〉
 キトサン(脱アセチル化度=80%、MW=10万)5.00gに、水85.53g、2-アクリルアマイド-2-メチルプロパンスルホン酸(ATBS)9.30g、アクリルアミド0.17g、を加えて溶解し、50℃にて2日間攪拌した。この溶液を吸引濾過して未溶解物を取り除き、「キトサン誘導体サンプル14」(付加モル比=2.0、混合モル比=0.05)を得た。その後、キトサン誘導体サンプル14を100gに対し、水溶性有機架橋剤として、固形分3%に調整したクエン酸水溶液を50g添加し、30分間攪拌して、実施例19に係る親水化処理剤を調整した。
 〈実施例20〉
 キトサン(脱アセチル化度=80%、MW=10万)5gに、水94.08g、2-アクリルアマイド-2-メチルプロパンスルホン酸(ATBS)0.12g、アクリルアミド0.80g、を加えて溶解し、50℃にて2日間攪拌した。この溶液を吸引濾過して未溶解物を取り除き、「キトサン誘導体サンプル15」(付加モル比=0.5、混合モル比=0.95)を得た。その後、キトサン誘導体サンプル15を100gに対し、水溶性有機架橋剤として、固形分3%に調整したクエン酸水溶液を50g添加し、30分間攪拌して、実施例20に係る親水化処理剤を調整した。
 〈実施例21〉
 キトサン(脱アセチル化度=80%、MW=10万)5gに、水91.32g、2-アクリルアマイド-2-メチルプロパンスルホン酸(ATBS)0.49g、アクリルアミド3.19g、を加えて溶解し、50℃にて2日間攪拌した。この溶液を吸引濾過して未溶解物を取り除き、「キトサン誘導体サンプル16」(付加モル比=2.0、混合モル比=0.95)を得た。その後、キトサン誘導体サンプル16を100gに対し、水溶性有機架橋剤として、固形分3%に調整したクエン酸水溶液を50g添加し、30分間攪拌して、実施例21に係る親水化処理剤を調整した。
 〈比較例1〉
 キトサン(脱アセチル化度=80%、MW=10万)5gに、水94.66g、アクリル酸0.34gを加えて溶解し、50℃にて2日間攪拌した。この溶液はキトサンの未溶解物を多量に含み、処理剤として調整不可能であった。
 〈比較例2〉
 キトサン(脱アセチル化度=80%、MW=10万)5gに、水89.9g、アクリル酸5.1gを加えて溶解し、50℃にて2日間攪拌した。この溶液を吸引濾過して未溶解物を取り除き、「キトサン誘導体サンプル18」(付加モル比=2.0)を得た。その後、キトサン誘導体サンプル18が固形分として3%となるように水を添加し、比較例2に係る処理剤を調整した。
 〈比較例3〉
 実施例3に係る親水化処理剤100gに対し、水溶性有機架橋剤として、固形分3%に調整したクエン酸水溶液を200g添加し、30分間攪拌して、比較例3に係る処理剤を調整した。
 〈比較例4〉
 キトサン(脱アセチル化度=80%、MW=10万)5gに、水90g、酢酸5gを加え、室温で4時間攪拌溶解した。なお、成分Bの付加物質は加えていない。この溶液を吸引濾過して未溶解物を取り除いた後、キトサンが固形分として3%となるように水を添加し、比較例4に係る処理剤を調整した。
 〈比較例5〉
 グリセリル化キトサン(グリセリル化度=1.1、MW=10万)5gに、水90g、ブタンテトラカルボン酸5gを加え、室温で4時間攪拌溶解した。この溶液を吸引濾過して未溶解物を取り除いた後、固形分3%となるように水を添加し、比較例5に係る処理剤を調整した。
 〈組成一覧〉
 下記の表1は、実施例1~21に用いた本発明に係る親水化処理剤の組成を示し、表2は、比較例1~5に用いた処理剤の組成を示す。なお、得られたキトサン誘導体の構造及び上記の付加モル比は、得られたキトサン誘導体をプロトン核磁気共鳴装置(H-NMR、日本電子株式会社製:ECX-400)を用い、H-NMRスペクトル測定で同定して確認した。表1と表2において、キトサン誘導体(成分B)のサンプルナンバーを「○」で囲んで示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 表1、2に示す組成により調整した親水化処理剤を用い、下記の親水化処理方法により得られた親水性皮膜処理アルミニウム材について、下記の評価方法により評価を行った。
 〈試験材〉
 アルミニウム合金材料として、厚さ0.8mm、幅70mm、長さ150mmのアルミニウム合金薄板市販品のJIS A 1000相当品を用いた。
 〈試験材の洗浄方法〉
 前記した試験材を、アルカリ系脱脂剤「ファインクリーナー315」(登録商標、日本パーカライジング株式会社製)を薬剤濃度:20g/L、浴温度60℃に調整した処理剤に2分間浸漬処理し、表面に付着しているゴミや油を除去した後、表面に残存しているアルカリ分を水道水により洗浄した。
 〈親水性皮膜の形成方法〉
 前記のように洗浄した試験材を、実施例1~21及び比較例2~5の親水化処理剤中にそれぞれ浸漬した後、160℃に調整した送風乾燥機内で吊るして6分間加熱乾燥して親水性皮膜を形成した。親水性皮膜の乾燥皮膜量は0.5g/mであった。これを、以下の評価試験に用いる供試材とした。
 〈結露濡れ性評価〉
 結露濡れ性の評価には、親水化処理された供試材から40mm×40mmサイズを切り出し、脱イオン水に100時間浸漬させた後に乾燥したもの(評価板という。)を用いた。この評価板を温湿度制御可能な恒温恒湿室に投入し、試験雰囲気を温度25℃、湿度60%となるよう調整し、評価板の表面を5℃に冷却し、5分間結露させた際の表面の結露状態を目視にて評価した。
 〈結露濡れ性評価基準〉
 表3に示す結露濡れ性外観を評価基準とし、更に、上位の判定基準に近似する結果には(+)を、下位の判定基準に近似する結果には(-)を用い、実施例1~21及び比較例2~5の親水化処理剤で処理した評価板の結露濡れ性を評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 〈抗菌性評価〉
 抗菌性の評価には、親水化処理された供試材から40mm×40mmサイズを切り出し、脱イオン水に100時間浸漬させた後に乾燥させたもの(評価板)を用いた。この評価板の表面に、栄養源としてNutrient Brothを付着させ、下記に示した菌の混合混濁液を噴霧した。これを30±2℃で14日間培養した。培養後の評価板から菌を減菌水に抽出させ、希釈培養法を用いて菌数測定を行った。
 使用した菌種:Escherishia coli、 Bacillus subtilis、 Pseudomanos aeruginosa
 〈抗菌性評価基準〉
 ◎:菌数10個/m未満
 ○:菌数10個/m以上、10個/m未満
 △:菌数10個/m以上10個/m未満
 ×:10個/m以上
 〈耐水性評価試験〉
 供試材を脱イオン水に100時間浸漬した後、50℃に調整した送風乾燥器内で1時間加熱乾燥した。室温まで放冷した後、重量測定を行い、下記に示す式により、親水性皮膜の残存率を測定した。
 親水性皮膜残存率:[(C-A)/(B-A)]×100(%)
 A:親水化処理前の供試材重量(g)
 B:親水化処理後の供試材重量(g)
 C:親水化処理後に100時間脱イオン水中に浸漬した後、乾燥した供試材重量(g)
 〈耐水性評価基準〉
 ◎:親水性皮膜残存率が90%以上
 ○:親水性皮膜残存率が70%以上90%未満
 △:親水性皮膜残存率が50%以上70%未満
 ×:親水性皮膜残存率が50%未満
 〈親水性評価試験〉
 供試材の表面に2μlの脱イオン水を滴下し、形成された水滴の接触角を接触角計(商品名:CA-X型、協和界面科学株式会社製)により測定した。親水化処理直後の皮膜の初期接触角と、脱イオン水に100時間浸漬した後の経時接触角とを測定した。
 〈親水性評価基準〉
 ◎:接触角が10°未満
 ○:接触角が10°以上30°未満
 △:接触角が30°以上40°未満
 ×:接触角が40°以上
 上記した各性能評価において、結露濡れ性と親水性(初期接触角、浸漬後接触角)については○以上を合格レベルとし、耐水性については、適用環境により許容されるレベルが異なることも踏まえて△以上を合格レベルとした。評価結果を表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
 表4に示す結果から明らかなように、実施例1~21に係る親水化処理剤を用いて形成された親水性皮膜は、いずれも結露濡れ性と抗菌性に優れ、且つ親水性及びその持続性(初期、浸漬後)、及び耐水性においても優れる。
 一方、比較例1ではアクリル酸の付加モル比が少ないキトサン誘導体を検討したが、得られたキトサン誘導体はアクリル酸の付加量が少なく、水溶化が不十分であり、キトサンの未溶解物が多量に存在した。また、比較例2では余剰にアクリル酸が配合されたキトサン誘導体を検討したが、このキトサン誘導体を含む処理剤で形成した処理皮膜は、耐水性が大幅に低下し、また、親水持続性、結露濡れ性及び抗菌性に劣る結果となった。また、比較例3では架橋剤を過剰に添加した処理剤を調整したが、この処理剤で形成した処理皮膜は、耐水性の向上は認められるが、結露濡れ性が大幅に劣っていた。また、比較例4では揮発性の酸(酢酸)で溶解したキトサン溶液からなる処理剤を調整したが、この処理剤で形成した処理皮膜は、成膜時に酢酸が揮発することからキトサン単独皮膜とみなせる。比較例5ではキトサンの水溶性を向上させたグリセリル化キトサンを使用し、架橋剤としてブタンテトラカルボン酸を配合した皮膜である。比較例4及び比較例5の皮膜は、実施例1~21の親水化処理剤で成膜した皮膜に比較して結露濡れ性が大幅に劣っており、本発明のキトサン誘導体の効果が見られる。
 <接触角と結露濡れ性>
 次に、接触角と結露濡れ性について検討する。図3は、本願でも用いた一般的な親水性評価方法である「接触角」の結果と、本願で評価方法として用いた「結露濡れ性」の結果との関係を示すグラフである。図3中のプロットは、実施例1~21及び比較例2~5を含む各種親水性皮膜の検討より得られた接触角の値を横軸にとり、結露濡れ性の結果を縦軸にとったものである。なお、結露濡れ性は、表3中の◎を評価4とし、○を評価3とし、△を評価2とし、×を評価1として図3の縦軸に示した。また、図3においては、表3で示した結露濡れ性評価結果における(+)、(-)については加味しないこととした。
 図3に示すように、接触角が小さくなるほど結露濡れ性は向上する傾向が見られたが、一般的に親水性があると見なせる接触角40℃以下の領域でも、結露濡れ性に差が見られた。すなわち、10°以下の低接触角でも結露濡れ性が十分でないケースもあれば、30°~40°前後でも結露濡れ性を満たすケースもあった。このことは、接触角により親水性と定義される皮膜であっても、表3中の「△」「×」に示すように結露水が粒子状に成長し、フィン間の目詰まりを起こす場合があり得ることを示している。以上のことから、結露水によるフィンの目詰まりを防止する皮膜の評価方法として、接触角の評価のみでは十分でなく、本願のような結露濡れ性の評価結果を加えて判断することが望ましい。特に、本願のような、早い結露段階(5分間結露させた際の表面の結露状態)での濡れ広がりに着目して評価することが実態に即した評価方法と言うことができ、この評価基準を満たす本発明に係る親水化処理剤が本願の課題を解決することができる。
 1 アルミニウム含有金属材(被塗布材)
 2,2’ 耐食皮膜
 3,3’ 処理皮膜
 10 処理皮膜が設けられたアルミニウム含有金属材
 20 アルミニウム合金製熱交換器(処理皮膜が設けられた熱交換器)
 21 放熱部(フィン)
 22 冷媒配管(チューブ)

Claims (8)

  1.  アルミニウム含有金属材に対して結露濡れ性及び抗菌性を与える皮膜形成用の親水化処理剤であって、
     キトサンの有する一部又は全部の1級アミノ基が、電子吸引性基のα位に炭素-炭素原子間の不飽和基を有する化合物(成分A)により付加されてなるキトサン誘導体(成分B)を含有することを特徴とする親水化処理剤。
  2.  前記化合物(成分A)の電子吸引性基がカルボニル基である、請求項1に記載の親水化処理剤。
  3.  前記化合物(成分A)が、式(1)で示されるアクリル酸骨格もしくはメタクリル酸骨格、及び/又は、式(2)で示されるアクリルアミド骨格もしくはメタクリルアミド骨格、を有する化合物群から選ばれる1種又は2種以上である、請求項1又は2に記載の親水化処理剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式(1)中、RはH又はCHであり、RはH、-(CO)H、-(CH(CH)CHO)H、-(CO)CH、-(CH(CH)CHO)CH 、又は-CSOHを表す。ここで、nは1~25の整数を表す。また、式(2)中、RはH又はCHであり、RはH又は-C(CHCHSOHを表す。)
  4.  前記キトサンの1級アミノ基に対する前記化合物(成分A)の付加モル比が0.5~2.0である、請求項1~3のいずれか1項に記載の親水化処理剤。
  5.  水溶性架橋剤(成分C)をさらに含有する、請求項1~4のいずれか1項に記載の親水化処理剤。
  6.  前記水溶性架橋剤(成分C)が1分子内にカルボキシル基を2個以上有する有機化合物である、請求項5に記載の親水化処理剤。
  7.  請求項1~6のいずれか1項に記載の親水化処理剤でアルミニウム含有金属材の一部又は全部の表面が被覆され、該被覆部が結露濡れ性及び抗菌性を有することを特徴とするアルミニウム含有金属材。
  8.  請求項1~6のいずれか1項に記載の親水化処理剤でアルミニウム合金製熱交換器の一部又は全部の表面が被覆され、該被覆部が結露濡れ性及び抗菌性を有することを特徴とするアルミニウム合金製熱交換器。
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014030208A1 (ja) * 2012-08-21 2014-02-27 大日精化工業株式会社 水性液状組成物、水性塗工液、機能性塗工膜、及び複合材料
CN104357830A (zh) * 2014-11-17 2015-02-18 芜湖市民泰铜业有限责任公司 一种有色金属表面处理剂的制备方法
WO2018108665A1 (en) * 2016-12-15 2018-06-21 Clariant International Ltd Water-soluble and/or water-swellable hybrid polymer
US10221318B2 (en) 2014-08-08 2019-03-05 Nihon Parkerizing Co., Ltd. Hydrophilization treatment agent for aluminum-containing metal material
US10400115B2 (en) 2011-02-23 2019-09-03 Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd. Aqueous liquid composition, aqueous coating, functional coating film, and composite material
US20210116189A1 (en) * 2019-08-01 2021-04-22 Hangzhou Sanhua Research Institute Co., Ltd. Heat exchanger, method for making heat exchanger, and heat exchange system
US11142494B2 (en) 2016-06-20 2021-10-12 Clariant International Ltd. Compound comprising certain level of bio-based carbon
US11306170B2 (en) 2016-12-15 2022-04-19 Clariant International Ltd. Water-soluble and/or water-swellable hybrid polymer
US11311473B2 (en) 2016-12-12 2022-04-26 Clariant International Ltd Use of a bio-based polymer in a cosmetic, dermatological or pharmaceutical composition
US11339241B2 (en) 2016-12-15 2022-05-24 Clariant International Ltd. Water-soluble and/or water-swellable hybrid polymer
US11384186B2 (en) 2016-12-12 2022-07-12 Clariant International Ltd Polymer comprising certain level of bio-based carbon
US11401362B2 (en) 2016-12-15 2022-08-02 Clariant International Ltd Water-soluble and/or water-swellable hybrid polymer
US11447682B2 (en) 2015-06-17 2022-09-20 Clariant International Ltd Water-soluble or water-swellable polymers as water loss reducers in cement slurries

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6764493B2 (ja) 2019-01-24 2020-09-30 日本パーカライジング株式会社 金属表面処理剤、並びに皮膜を有する金属材料及びその製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07190676A (ja) * 1993-12-27 1995-07-28 Katagi Aruminiyuumu Seisakusho:Kk 表面処理を施した熱交換器用フィン
JPH11293149A (ja) * 1998-04-14 1999-10-26 Nippon Light Metal Co Ltd 親水性表面処理組成物及び親水性表面処理皮膜
JP2002105241A (ja) * 2000-07-12 2002-04-10 Dainichiseika Color & Chem Mfg Co Ltd 水性溶液組成物および物品の表面改質方法
JP2002206894A (ja) * 2000-11-10 2002-07-26 Nippon Parkerizing Co Ltd 臭い成分のつきにくいアルミニウム合金製熱交換器
JP2002308901A (ja) * 2001-04-12 2002-10-23 Kao Corp 糖骨格を有する化合物の製法
JP2004250543A (ja) * 2003-02-19 2004-09-09 Nippon Paint Co Ltd キトサン誘導体の製造方法及びキトサン誘導体

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07190676A (ja) * 1993-12-27 1995-07-28 Katagi Aruminiyuumu Seisakusho:Kk 表面処理を施した熱交換器用フィン
JPH11293149A (ja) * 1998-04-14 1999-10-26 Nippon Light Metal Co Ltd 親水性表面処理組成物及び親水性表面処理皮膜
JP2002105241A (ja) * 2000-07-12 2002-04-10 Dainichiseika Color & Chem Mfg Co Ltd 水性溶液組成物および物品の表面改質方法
JP2002206894A (ja) * 2000-11-10 2002-07-26 Nippon Parkerizing Co Ltd 臭い成分のつきにくいアルミニウム合金製熱交換器
JP2002308901A (ja) * 2001-04-12 2002-10-23 Kao Corp 糖骨格を有する化合物の製法
JP2004250543A (ja) * 2003-02-19 2004-09-09 Nippon Paint Co Ltd キトサン誘導体の製造方法及びキトサン誘導体

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10400115B2 (en) 2011-02-23 2019-09-03 Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd. Aqueous liquid composition, aqueous coating, functional coating film, and composite material
US9959985B2 (en) 2012-08-21 2018-05-01 Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd. Aqueous liquid composition, aqueous coating liquid, functional coating film and composite material
WO2014030208A1 (ja) * 2012-08-21 2014-02-27 大日精化工業株式会社 水性液状組成物、水性塗工液、機能性塗工膜、及び複合材料
US10221318B2 (en) 2014-08-08 2019-03-05 Nihon Parkerizing Co., Ltd. Hydrophilization treatment agent for aluminum-containing metal material
CN104357830A (zh) * 2014-11-17 2015-02-18 芜湖市民泰铜业有限责任公司 一种有色金属表面处理剂的制备方法
CN104357830B (zh) * 2014-11-17 2017-02-01 芜湖市民泰铜业有限责任公司 一种有色金属表面处理剂的制备方法
US11447682B2 (en) 2015-06-17 2022-09-20 Clariant International Ltd Water-soluble or water-swellable polymers as water loss reducers in cement slurries
US11142494B2 (en) 2016-06-20 2021-10-12 Clariant International Ltd. Compound comprising certain level of bio-based carbon
US11384186B2 (en) 2016-12-12 2022-07-12 Clariant International Ltd Polymer comprising certain level of bio-based carbon
US11311473B2 (en) 2016-12-12 2022-04-26 Clariant International Ltd Use of a bio-based polymer in a cosmetic, dermatological or pharmaceutical composition
US11306170B2 (en) 2016-12-15 2022-04-19 Clariant International Ltd. Water-soluble and/or water-swellable hybrid polymer
US11339241B2 (en) 2016-12-15 2022-05-24 Clariant International Ltd. Water-soluble and/or water-swellable hybrid polymer
US11401362B2 (en) 2016-12-15 2022-08-02 Clariant International Ltd Water-soluble and/or water-swellable hybrid polymer
WO2018108665A1 (en) * 2016-12-15 2018-06-21 Clariant International Ltd Water-soluble and/or water-swellable hybrid polymer
US11542343B2 (en) 2016-12-15 2023-01-03 Clariant International Ltd Water-soluble and/or water-swellable hybrid polymer
US20210116189A1 (en) * 2019-08-01 2021-04-22 Hangzhou Sanhua Research Institute Co., Ltd. Heat exchanger, method for making heat exchanger, and heat exchange system
EP3982077A4 (en) * 2019-08-01 2022-07-27 Hangzhou Sanhua Research Institute Co., Ltd. HEAT EXCHANGER AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF, AND HEAT EXCHANGE SYSTEM
US11988464B2 (en) 2019-08-01 2024-05-21 Zhejiang Sanhua Intelligent Controls Co., Ltd. Heat exchanger, method for making heat exchanger, and heat exchange system

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