WO2015151909A1 - アルミニウム製フィン材 - Google Patents

Abstract

　本発明に係るアルミニウム製フィン材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる板材の表面に無機酸化物または無機－有機複合化合物からなる下地処理層と、耐食性皮膜層と、親水性皮膜層と、をこの順に備え、前記耐食性皮膜層は、アクリル樹脂構造を有する樹脂からなる耐食性樹脂を含む樹脂組成物からなり、前記親水性皮膜層は、スルホン酸基およびスルホン酸のアルカリ金属塩基から選択される１種類以上の官能基を有する単量体、前記単量体のみからなる重合体、並びに、前記単量体を含む共重合体のうちの少なくとも一つを含む樹脂組成物からなり、且つ、当該親水性皮膜層を形成した直後の水との接触角が３０度以下であり、表面積率が５％以下である。当該アルミニウム製フィン材は、フィン材表面の親水性が長期間持続する。

Description

アルミニウム製フィン材

　本発明は、熱交換器などに使用されるアルミニウム製フィン材に関する。

　近年の地球温暖化や資源価格高騰問題等の顕在化により、空調機の高効率化や小型化等の性能向上の要請が高まりつつある。このような要請を反映して空調機の熱交換器には、熱伝導性、加工性、耐食性などに優れるアルミニウム板（アルミニウム合金板を含む）を用いて形成されたフィンが広く使用されている。なお、空調機の熱交換器は、体積を小さくするために、当該フィンが狭い間隔で平行に設けられた構造となっている。

　空調機の運転時にフィン表面の温度が空気の露点以下になると、フィン表面に結露水が凝縮して付着し、熱交換器の熱交換機能が低下する。また、このとき、フィン表面の親水性が低いと水の接触角が大きくなるため、付着した結露水は半球状の水滴となり、水滴の頂部までの高さが高くなるのでフィンが結露水で閉塞し易くなる。さらに結露水の凝縮が進行して結露水による水滴が大きくなると、隣接するフィン表面の結露水が結合し、隣接するフィンとフィンの間を結露水によって閉塞される。このようにしてフィンが結露水によって閉塞されると、熱交換器の熱交換機能がより低下するといった問題や、送風ファンの風圧で結露水が空調機外に飛散するといった問題が従来から知られている。

　前記結露水の問題を解決する発明が、例えば、特許文献１～６に開示されている。
　具体的には、特許文献１には、固形分換算で、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩および／またはカリウム塩５～２５質量部と、カルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩２５～５０質量部と、Ｎ－メチロールアクリルアミド２５～７０質量部とからなる成分の合計１００質量部に対して、ポリアクリル酸１．５～１５質量部と、ジルコニウム化合物０．６～９質量部（Ｚｒとして）とを含有する親水性表面処理剤が開示されている。

　特許文献２には、アルミニウム製熱交換器用親水化表面処理剤であって、固形分換算で、（ａ）ケン化度が９８％以上で、重合度が１５０～３５０のポリビニルアルコール４０～６０質量部と、（ｂ）重合度が１５～４０のポリビニルピロリドンと、重合度が１００～３００のポリビニルピロリドンとを、質量比で１：１．５～１：３．０とするとともに、合計で２０～４０質量部と、（ｃ）水可溶性ナイロン１０～２０質量部と、（ｄ）水可溶性フェノール樹脂２～１２質量部とを含有する水溶性樹脂と、（ｅ）非イオン系界面活性剤を前記水溶性樹脂１００質量部に対して１～１０質量部と、（ｆ）ビス（２－ピリジルチオ）－ジンク－１，１－ジオキサイドを前記水溶性樹脂１００質量部に対して５～２０質量部とを含有する親水化表面処理剤が開示されている。

　特許文献３には、アルミニウム板またはアルミニウム合金板の少なくとも片面に、耐食性皮膜および親水性皮膜の少なくとも１つを設け、さらに、この上に、水溶性であるポリエーテルポリオール化合物に有機系架橋剤を用いて架橋させた有機樹脂からなる遅溶出性潤滑皮膜を有する親水性表面処理フィン材であって、前記遅溶出性潤滑皮膜の塗布量が５０～５００ｍｇ／ｍ²であり、前記遅溶出性潤滑皮膜上に純水を塗布したときの摩擦係数が０．１５以下であり、且つ、前記遅溶出性潤滑皮膜上に純水を滴下したときに生じる水滴の接触角θが３０°以下である熱交換器用親水性表面処理フィン材が開示されている。

　特許文献４には、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる基板と、この基板の上に形成された無機酸化物または有機－無機複合化合物よりなる耐食性皮膜と、この耐食性皮膜の上に形成された膜厚０．５～１０μｍの樹脂耐食性皮膜と、この樹脂耐食性皮膜の上に形成された親水性樹脂よりなる膜厚０．１～１０μｍの親水性皮膜とを備えるアルミニウムフィン材において、前記樹脂耐食性皮膜は、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂および塩化ビニル系樹脂のうち少なくとも１種よりなる樹脂であり、当該樹脂１００質量部に対して、平均粒径が０．０１～１．０μｍのジンクピリチオンを０．１～１００質量部含有するアルミニウムフィン材が開示されている。

　特許文献５には、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基板と、前記基板の上に形成された無機酸化物または有機－無機複合化合物からなる下地処理層と、前記下地処理層の上に形成された膜厚０．１～１０μｍの疎水性塗膜層と、前記疎水性塗膜層の上に形成された膜厚０．１～１０μｍの親水性塗膜層とを備える熱交換器用アルミニウムフィン材において、前記疎水性塗膜層は、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂およびポリアクリル酸系樹脂のうちの少なくとも１種の疎水性樹脂からなり、前記親水性塗膜層は、スルホン酸基またはスルホン酸基誘導体を含有し、且つ、カルボキシル基、カルボキシル基誘導体、水酸基および水酸基誘導体のうちの少なくとも１種を含有する親水性樹脂からなり、高周波グロー放電発光分光分析で膜厚方向に測定されたＳの存在比率が１～５原子％、且つ、Ｏの存在比率が１０～３５原子％であり、前記疎水性塗膜層および前記親水性塗膜層に不純物として含まれるアルミナ、シリカ、チタニア、ゼオライトおよびこれらの水和物の少なくとも１種の合計量が１質量％以下である熱交換器用アルミニウムフィン材が開示されている。

　そして、特許文献６には、アルミニウム板またはアルミニウム合金板の表面に耐食性皮膜層と親水性皮膜層とをこの順に備えるアルミニウム製フィン材であって、前記耐食性皮膜層は、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、並びに、ウレタン系樹脂よりなる群から選択される１種以上の耐食性樹脂と、水溶性エポキシ樹脂、水溶性カルボジイミド化合物、水分散性カルボジイミド化合物、並びに、水溶性オキサゾリン基含有樹脂よりなる群から選択される１種以上の第１の架橋剤とを含み、前記耐食性樹脂と前記第１の架橋剤の合計固形分に占める第１の架橋剤の固形分比率が０．２％以上である樹脂組成物からなり、前記親水性皮膜層は、カルボキシル基を有する単量体のみから構成される重合体、並びに、カルボキシル基を有する単量体を含む共重合体、又は、それらの混合物を含む樹脂組成物からなるアルミニウム製フィン材が開示されている。

日本国特許第２５２０３０８号公報 日本国特許第２５７４１９７号公報 日本国特許第４１６４０４９号公報 日本国特許第４４５６５５１号公報 日本国特開２００８－２２４２０４号公報 日本国特開２０１３－１９０１７８号公報

　しかしながら、特許文献１～５に開示されている発明はいずれも、親水性樹脂皮膜が水と接触すると経時的に親水性が低下し、フィン表面の親水性を長期間にわたって維持することが難しい。特許文献６においても、様々な浮遊物質が付着すると、経時的な親水性の低下や、フィン材および銅管の腐蝕促進が起こる。

　本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、フィン材表面の親水性が長期間持続するアルミニウム製フィン材を提供することを課題とする。

　前記課題を解決した本発明に係るアルミニウム製フィン材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる板材の表面に無機酸化物または無機－有機複合化合物からなる下地処理層と、耐食性皮膜層と、親水性皮膜層と、をこの順に備えるアルミニウム製フィン材であって、前記耐食性皮膜層は、アクリル樹脂構造を有する樹脂からなる耐食性樹脂を含む樹脂組成物からなり、前記親水性皮膜層は、スルホン酸基およびスルホン酸のアルカリ金属塩基から選択される１種類以上の官能基を有する単量体、前記単量体のみからなる重合体、並びに、前記単量体を含む共重合体のうちの少なくとも一つを含む樹脂組成物からなり、且つ、当該親水性皮膜層を形成した直後の水との接触角が３０度以下であり、表面積率が５％以下である構成とした。

　このような構成としているので、本発明に係るアルミニウム製フィン材は、耐食性樹脂による耐食性を保持しつつ、結露水などの水分で溶出しやすいスルホン系親水性樹脂を耐食性皮膜のアクリル構造によって耐食性皮膜層に繋ぎとめて親水性を持続させることが可能となる。そのため、本発明に係るアルミニウム製フィン材は、初期の（親水性皮膜層を形成した直後の）３０度以下という良好な水との接触角が劣化し難い。また、本発明に係るアルミニウム製フィン材は、親水性皮膜層の表面積率が５％以下であるので、浮遊物の吸着サイトが少なく、汚染物付着による親水性低下や酸物質吸着による腐蝕促進を抑制することができる。

　本発明に係るアルミニウム製フィン材は、前記耐食性皮膜層は、耐食性樹脂マトリクスおよび抗菌剤を含有し、前記耐食性樹脂マトリクスの付着量が０．０１～８．０ｇ/ｍ²であり、前記抗菌剤は、ＺｎおよびＡｇの１種以上を含み、前記耐食性樹脂マトリクスに対して、Ｚｎを０．１～４０質量％およびＡｇを０．００１～１．０質量％の少なくとも一方を満足し、かつ含有する前記Ｚｎの含有量と前記Ａｇの含有量の合計が４１質量％以下であることが好ましい。
　このような構成とすると、本発明に係るアルミニウム製フィン材は、耐食性に優れ抗菌剤の残留率が高く、黴や細菌による不快臭の発生を防止することができる。

　本発明に係るアルミニウム製フィン材は、前記親水性皮膜層上に、潤滑性皮膜層をさらに備え、前記潤滑性皮膜層がポリエチレングリコール、変性ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセルロースおよびカルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩よりなる群から選択される１種以上の潤滑性樹脂を含む樹脂組成物からなるのが好ましい。
　このような構成とすると、本発明に係るアルミニウム製フィン材は、親水性皮膜層による親水性を維持しつつ、潤滑性を得ることができる。

　本発明に係るアルミニウム製フィン材は、前記潤滑性皮膜層の付着量が０．０１～０．８ｇ／ｍ²であるのが好ましい。
　このような構成とすると、本発明に係るアルミニウム製フィン材は、潤滑性を得られるとともに水分やプレス油の付着に起因した潤滑性皮膜溶出時の変色による色ムラを抑制することができる。そのため、本発明に係るアルミニウム製フィン材の意匠性を向上させることができる。

　本発明に係るアルミニウム製フィン材は、前記板材の表面に形成されている各皮膜層の合計付着量が、片面当たり、０．１～１０．０ｇ／ｍ²であるのが好ましい。
　このような構成とすると、本発明に係るアルミニウム製フィン材は、各皮膜層に期待される効果を確実に確保することができる。

　本発明に係るアルミニウム製フィン材は、前記した構成としているので、フィン材表面の親水性を長期間持続させることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るアルミニウム製フィン材の構成を説明する概念断面図である。 図２は、本発明の他の実施形態に係るアルミニウム製フィン材の構成を説明する概念断面図である。

　以下、適宜図面を参照して本発明に係るアルミニウム製フィン材を実施するための形態（実施形態）について詳細に説明する。

（アルミニウム製フィン材の一実施形態）
　図１に示すように、本発明の一実施形態に係るアルミニウム製フィン材１は、板材２の表面に、無機酸化物または無機－有機複合化合物からなる下地処理層３と、耐食性皮膜層４と、親水性皮膜層５と、をこの順に備えている。

（板材）
　板材２は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。熱伝導性および加工性が優れることから、ＪＩＳ Ｈ ４０００：２００６に規定されている１０００系のアルミニウムを好適に用いることができる。より具体的には、合金番号１０５０、１０７０、１２００のアルミニウムを好適に用いることができる。また、前記した下地処理層３と耐食性皮膜層４と親水性皮膜層５は、ＪＩＳ Ｈ ４０００：２００６に規定されている２０００系～９０００系のアルミニウム合金で形成された板材にも問題なく形成することができる。そのため、板材２は、２０００系～９０００系のアルミニウム合金で形成したものであってもよい。

　なお、板材２は、例えば、熱交換器用のフィン材としての強度、熱伝導性および加工性などを考慮して、板厚０．０８～０．３ｍｍ程度とするのが好ましい。なお、板材２は、鋳造、熱間圧延、冷間圧延、調質等の公知の方法で任意の板厚とすることができる。

（下地処理層）
　下地処理層３は、無機酸化物または無機－有機複合化合物からなる。板材２の表面に下地処理層３を形成することにより、板材２と耐食性皮膜層４との密着性を向上させることができる。また、板材２の表面に下地処理層３を形成することにより、板材２への凝縮水（結露水）の接触を抑制することができる。そのため、板材２の表面に下地処理層３を形成すると、フィン材としての耐食性を向上させることができる。

　無機酸化物は、主成分としてＣｒまたはＺｒを含むものであるのが好ましい。そのような無機酸化物として、具体的には、リン酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理、クロム酸クロメート処理を行うことにより形成されたものが挙げられる。なお、本発明で用いることのできる無機酸化物は耐食性を奏するものであればよく、これらに限定されないことはいうまでもない。無機酸化物としては、前記したもの以外に、例えば、リン酸亜鉛処理、リン酸チタン酸処理を行うことにより形成されたものも用いることができる。

　無機－有機複合化合物としては、塗布型クロメート処理または塗布型ジルコニウム処理を行うことにより形成されたものを挙げることができる。そのような無機－有機複合化合物として、具体的には、アクリル－ジルコニウム複合体などが挙げられる。

　下地処理層３の形成は、例えば、板材２の表面にスプレー等で化成処理液を塗布することにより行うことができる。
　下地処理層３は、例えば、ＣｒまたはＺｒを１～１００ｍｇ／ｍ²の範囲で含有するのが好ましく、５～８０ｍｇ／ｍ²の範囲で含有するのがより好ましい。
　また、下地処理層３の厚さは、例えば、１０～１０００Åとするのが好ましく、５０～８００Åとするのがより好ましいが、使用目的等に合わせて適宜変更することができる。

（耐食性皮膜層）
　耐食性皮膜層４は、下地処理層３と後記する親水性皮膜層５との間に形成することにより、フィン材としての耐食性を向上させる。つまり、耐食性皮膜層４を形成することによって熱交換器としての耐久性を高めることができる。また、耐食性皮膜層４は疎水性であるため、板材２まで水が浸透し、皮膜下腐食が発生することによって生じる臭気を抑制することができる。

　当該耐食性皮膜層４は、アクリル樹脂構造を有する樹脂からなる耐食性樹脂を含む樹脂組成物（耐食性皮膜層用塗料）からなる。アクリル樹脂構造を有する樹脂とは、アクリル構造を有するアクリル系樹脂及び架橋アクリル系樹脂よりなる群から選択される１種以上の樹脂をいう。なお、架橋アクリル系樹脂とは、構造中に架橋性の官能基を有するアクリル系樹脂をいう。架橋性の官能基としては、例えば、イソシアネート基、エポキシ基、オキサゾリン基、メチレン基、カルボジイミド基、アジリジン基及びメラミン基などが挙げられる。

　耐食性皮膜層４の厚さ（付着量）は、例えば、０．０１～８．０ｇ／ｍ²であることが好ましい。耐食性皮膜層４の厚さがこの範囲にあると、フィン材としての耐食性をより確実に確保することができるとともに、親水性皮膜層５との密着性を確保することができる。また、耐食性皮膜層４の厚さがこの範囲にあると、厚さがあまり厚くないので、耐食性皮膜層４が断熱層となって熱交換の効率を悪くするといった事態を防ぐことができる。なお、耐食性皮膜層４の厚さは、例えば、０．０３～５．０ｇ／ｍ^２とするのがより好ましい。

　耐食性皮膜層４は、前記したアクリル樹脂構造を有する樹脂以外にも、樹脂組成物中に塗装性や作業性等や塗膜物性等を改善するための各種の水系溶媒や塗料添加物を添加して形成したものであってもよい。水系溶媒や塗料添加物としては、例えば、水溶性有機溶剤、架橋剤、界面活性剤、表面調整剤、湿潤分散剤、沈降防止剤、酸化防止剤、消泡剤、防錆剤、抗菌剤、防カビ剤等の各種の溶剤や添加剤を挙げることができる。なお、これらの水系溶媒や塗料添加物は、前記したものの中から１つ選んで樹脂組成物中に配合することもできるし、複数選んで樹脂組成物中に配合することもできる。

（抗菌剤）
　本発明では、前記した耐食性皮膜層４は、抗菌剤を含有しているのが好ましい。つまり、耐食性皮膜層４は、耐食性樹脂マトリクスおよび抗菌剤を含有しているのが好ましい。この場合において、耐食性皮膜層４（耐食性樹脂マトリクス）の付着量は０．０１～８．０ｇ/ｍ²とするのが好ましい。また、この場合において、抗菌剤は、ＺｎおよびＡｇの１種以上を含み、耐食性樹脂マトリクスに対して、Ｚｎを０．１～４０質量％およびＡｇを０．００１～１．０質量％の少なくとも一方を満足し、かつ含有するＺｎの含有量とＡｇの含有量の合計が４１質量％以下であるのが好ましい。
　このような耐食性皮膜層４とすれば、フィン材に抗菌性を付与することができ、フィン材表面に付着した塵芥または埃に黴や細菌が繁殖して不快臭を発生させることを防止することができる。また、疎水性である耐食性皮膜層４に、亜鉛または亜鉛化合物や、銀または銀化合物を含有させることによって、エアコンの結露水による流失を避けることができる。

　なお、前記したように、抗菌剤を含有させた場合における耐食性皮膜層４（耐食性樹脂マトリクス）の付着量は０．０１～８．０ｇ/ｍ²とするのが好ましい。この場合における耐食性樹脂マトリクスの付着量を前記範囲とするのが好ましい理由は、抗菌剤を含有させない場合と同様であるので説明を省略する。

　なお、抗菌剤がＺｎおよびＡｇのうちから選択される１種以上を含んでいるとは、抗菌剤がＺｎおよびＡｇのうちから選択される１種以上からなる場合を包含するものである。

　Ｚｎとしては、金属亜鉛または亜鉛化合物を挙げることができる（これらを亜鉛系抗菌剤と呼称することがある。）。また、Ａｇとしては、金属銀または銀化合物を挙げることができる（これらを銀系抗菌剤と呼称することがある。）。金属亜鉛または亜鉛化合物や、金属銀または銀化合物は、亜鉛イオンや銀イオンを発生させることによって、強力な抗菌作用を有しており、耐食性皮膜層４中に含有させることによって、フィン材に抗菌性を付与することができ、フィン材表面に付着した塵芥または埃に黴や細菌が繁殖して不快臭を発生させることを防止することができる。また、疎水性である耐食性皮膜層４に、亜鉛または亜鉛化合物や、銀または銀化合物を含有させることによって、エアコンの結露水による流失を避けることができる。

　亜鉛系抗菌剤としては、例えば、ビス（２－ピリジルチオ－１－オキシド）亜鉛、亜鉛担持ゼオライト、亜鉛含有合金などを挙げることができるが、これらの中ではビス（２－ピリジルチオ－１－オキシド）亜鉛が好ましい。
　耐食性皮膜層４中の亜鉛系抗菌剤の含有量は、耐食性皮膜層４の固形分に対して０．１～４０質量％であることが好ましい。耐食性皮膜層４の固形分に対する亜鉛系抗菌剤の含有量がこの範囲にあると、フィン材に確実に抗菌性を付与することができる。

　銀系抗菌剤としては、例えば、炭酸銀、硝酸銀、酸化銀、塩化銀、硫酸銀などを挙げることできるが、これらの中では耐食性皮膜層４用塗料中における安定性や抗菌活性の理由から、酸化銀が好ましい。
　耐食性皮膜層４中の銀系抗菌剤の含有量は、耐食性皮膜層４の固形分に対して０．００１～１．０質量％であることが好ましい。耐食性皮膜層４の固形分に対する銀系抗菌剤の含有量がこの範囲にあると、フィン材に確実に抗菌性を付与することができる。

　抗菌剤が、ＺｎおよびＡｇの１種以上を含む場合、前記したように、含有するＺｎの含有量とＡｇの含有量の合計が４１質量％以下であるのが好ましい。このように、含有するＺｎの含有量とＡｇの含有量の合計を４１質量％以下すると、耐食性に優れたものとしつつ、抗菌剤の残留率が高く、黴や細菌による不快臭の発生を防止することができる。なお、含有するＺｎの含有量とＡｇの含有量の合計量の下限は０．００１質量％であり、合計量が４０質量％を超えた場合は、ＺｎとＡｇの両方が添加されている。

（親水性皮膜層）
　親水性皮膜層５は、スルホン酸基およびスルホン酸のアルカリ金属塩基から選択される１種類以上の官能基を有する単量体、前記した単量体のみからなる重合体、並びに、前記した単量体を含む共重合体のうちの少なくとも一つを含む樹脂組成物（親水性皮膜層用塗料）からなる。すなわち、親水性皮膜層５は、少なくとも側鎖にスルホン酸基またはスルホン酸のアルカリ金属塩基を有する単量体が含まれていればよく、主鎖は特に限定されない。スルホン酸のアルカリ金属塩基とは、分子の一部または全部のＨがアルカリ金属塩になっている（Ｈがアルカリ金属により置換されている）スルホン酸基をいう。アルカリ金属塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩などが挙げられる。親水性皮膜層５に含有される単量体のスルホン酸基やスルホン酸のアルカリ金属塩基は、親水性皮膜層５の形成時に耐食性皮膜層４の表層の官能基と反応する。これにより、耐食性皮膜層４と親水性皮膜層５との密着性がより一層向上して、本発明に係るアルミニウム製フィン材の親水性の耐久性を向上させることが可能となる。

　前記した単量体のみからなる重合体は、前記した単量体のみを重合させたものである。このような重合体としては、例えば、東亞合成社製のＡＴＢＳが挙げられる。
　また、前記した官能基を有する単量体を含む共重合体は、前記した単量体と、これとは異なる単量体を用いて共重合させたものである。そのような異なる単量体としては、カルボキシル基を有する単量体、スルホン酸基誘導体を有する単量体、カルボキシル基誘導体を有する単量体、水酸基を有する単量体、水酸基誘導体を有する単量体等の親水性官能基を有する単量体が挙げられる。前記した官能基を有する単量体を含む共重合体としては、例えば、アクリル酸とスルホン酸基を有する単量体との共重合である日本触媒社製のアクアリックＧＬが挙げられる。

　親水性皮膜層５は、当該親水性皮膜層５を形成した直後（つまり、親水性皮膜層５形成初期）における水との接触角を３０度以下とする。親水性皮膜層５を形成した初期における水との接触角が３０度以下であれば、長期間使用して経時的な親水性の低下があったとしてもなお十分な親水性を維持することが可能である。一方、親水性皮膜層５形成初期における水との接触角が３０度を超えると、経時的な親水性の低下があった場合に十分な親水性を維持することができない。接触角の調整は、例えば、スルホン酸基の数を増減することにより行うことができる。
　接触角は、例えば、表面に約０．５μＬの純水を滴下し、接触角測定器などを用いて測定することにより求めることができる。

　また、親水性皮膜層５の表面積率を５％以下とする。つまり、親水性皮膜層５は、凹凸の少ない滑らかな表面とする。親水性皮膜層５の表面積率が５％以下であれば、様々な浮遊物質が付着し難いため、経時的な親水性の低下を防止することができる。一方、親水性皮膜層５の表面積率が５％を超えると、様々な浮遊物質が付着し易いため、経時的な親水性の低下が顕著となる。なお、本明細書における表面積率とは、指定した領域の面積と対象物の表面形状によって生じている表面積の比率をいう。表面積率の調整は、例えば、表面が粗くなる薬剤を使用しないか、又は、その使用量を減らすことにより行うことができる。
　表面積率は、例えば、原子間力顕微鏡や３次元計測機器などを使用して、乾燥状態のサンプルの表面を３次元計測することにより求めることができる。具体的には、例えば、指定した領域の表面積（指定領域表面積）と、対象物の表面形状によって生じている表面積（対象物の表面積）と、の比率を求めればよい（下記式（１）参照）。
［式（１）］
　表面積率(％)＝{(対象物の表面積－指定領域表面積)／指定領域表面積}×１００

　親水性皮膜層５の厚さ（付着量）は、例えば、０．０２～１０ｇ／ｍ²が好ましい。親水性皮膜層５の厚さがこの範囲にあると、フィン材としての親水性を低下し難くすることができる。なお、親水性皮膜層５の厚さは、例えば、０．１～２ｇ／ｍ²とするのがより好ましいが、これらの範囲に限定されるものではない。

　親水性皮膜層５の樹脂組成物は、前記した単量体、重合体、および共重合体のうちの少なくとも一つ以外に、塗装性、作業性、若しくは、塗膜物性等を改善するために、各種の水系溶媒や塗料添加物を添加することができる。例えば、水溶性有機溶剤、界面活性剤、表面調整剤、湿潤分散剤、架橋剤、沈降防止剤、酸化防止剤、消泡剤、防錆剤、抗菌剤、防カビ剤等の各種の溶剤や添加剤を、単独で又は複数組み合わせて添加することができる。

　また、親水性皮膜層５は、塗膜中に潤滑性や塗装性や外観等その他付加的な特性を付与するための薬剤を含有してもよい。潤滑性を付与する薬剤（潤滑成分）としては、インナーワックスがあり、例えば、ラノリンなどの動物ワックス、カルナバなどの植物ワックス、ポリエチレンワックスなどの合成ワックスや石油ワックスなどが挙げられる。潤滑成分は、これらのうちの１種または２種以上を選択して用いることができる。親水性皮膜層５に潤滑成分を含有させると、例えば、潤滑性皮膜層６（図２参照。潤滑性皮膜層６については後述する。）を形成しなくてもプレス加工性を良好なものとすることが可能となる。

　耐食性皮膜層４と親水性皮膜層５の合計付着量は、板材２の片面当たり、例えば、０．１～１０．０ｇ／ｍ²とするのが好ましい。耐食性皮膜層４と親水性皮膜層５の合計付着量をこの範囲とすれば、各皮膜層に期待される効果を充分に発現させることができ、且つ、各皮膜層を均一に形成することが容易である。また、耐食性皮膜層４と親水性皮膜層５の合計付着量をこの範囲とすれば、プレス成形の際に各皮膜層の脱落が生じ難いので加工性を向上させることも可能である。さらに、耐食性皮膜層４と親水性皮膜層５の合計付着量をこの範囲とすれば、空調機使用時に皮膜層が断熱層となって、熱交換の効率を悪くするというようなこともない。なお、耐食性皮膜層４と親水性皮膜層５の厚さは、塗料の物性（粘性）や濃度、コーターによる塗布スピードを適宜調節することによって調整することができる。

　以上に説明した本実施形態に係るアルミニウム製フィン材１によれば、前記した所定の下地処理層３と、耐食性皮膜層４と、親水性皮膜層５と、をこの順に備えているので、フィン材表面の親水性を長期間持続させることができる。

（アルミニウム製フィン材の他の実施形態）
　次に、図２を参照して、本発明の他の実施形態に係るアルミニウム製フィン材について説明する。
　図２に示すように、他の実施形態に係るアルミニウム製フィン材１Ａは、図１を参照して説明したアルミニウム製フィン材１とは潤滑性皮膜層６を備えている点で相違しているが、その他の要素は全く同じである。以下では、同じ要素についての説明は省略し、相違する要素である潤滑性皮膜層６について説明する。

（潤滑性皮膜層）
　潤滑性皮膜層６は、熱交換器の運転時にアルミニウム製フィン材１Ａの表面に付着する結露水に溶出し、当該フィン材１Ａの表面に残存する成形加工油などを結露水によって洗い流す。そのため、アルミニウム製フィン材１Ａは、成形加工油などに起因する親水持続性の低下を抑制することができる。また、アルミニウム製フィン材１Ａの表面に潤滑性皮膜層６を形成することにより、当該フィン材１Ａを成形加工する際に生じる金型との粘着を抑制することができる。そのため、アルミニウム製フィン材１Ａは、加工性を向上させることができる。

　潤滑性皮膜層６は、水に溶出する樹脂、例えば、ポリエチレングリコール、変性ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセルロースおよびカルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩よりなる群から選択される１種以上の潤滑性樹脂を含む樹脂組成物からなる。
　潤滑性皮膜層６の皮膜厚さは、例えば、０．０１～０．８ｇ／ｍ²とするのが好ましく、０．０２～０．４ｇ／ｍ²とするのがより好ましい。潤滑性皮膜層６の皮膜厚さをこの範囲とすると、加工性を確実に向上させることができる。潤滑性皮膜層６の形成は、水に溶出する樹脂の水系溶液を親水性皮膜層５上に塗布し、焼付けすることによって行うことができる。

　また、アルミニウム製フィン材１Ａにおける耐食性皮膜層４と親水性皮膜層５と潤滑性皮膜層６の合計付着量は、板材２の片面当たり、例えば、０．１～１０．０ｇ／ｍ²とするのが好ましい。耐食性皮膜層４と親水性皮膜層５と潤滑性皮膜層６の合計付着量をこの範囲とすれば、各皮膜層に期待される効果を充分に発現させることができ、且つ、各皮膜層を均一に形成することが容易である。また、耐食性皮膜層４と親水性皮膜層５と潤滑性皮膜層６の合計付着量をこの範囲とすれば、プレス成形の際に各皮膜層の脱落が生じ難いので加工性を向上させることも可能である。さらに、耐食性皮膜層４と親水性皮膜層５と潤滑性皮膜層６の合計付着量をこの範囲とすれば、空調機使用時に皮膜層が断熱層となって、熱交換の効率を悪くするというようなこともない。なお、潤滑性皮膜層６の厚さは、潤滑性皮膜層用塗料の物性（粘性）や濃度、コーターによる塗布スピードを適宜調節することによって調整することができる。

（アルミニウム製フィン材の製造方法）
　次に、アルミニウム製フィン材１の製造方法の一例について説明する。アルミニウム製フィン材１は、以下の（１）～（３）を行うことにより製造することができる。

（１）アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる板材２の表面に、リン酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理等を施すことにより、無機酸化物または無機－有機複合化合物よりなる下地処理層３を形成する。ここで、リン酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理等は、板材２に化成処理液をスプレー等により塗布することで行われる。その塗布量としては、ＣｒまたはＺｒ換算で１～１００ｍｇ／ｍ^２の範囲で塗布するのが好ましく、形成される膜厚としては、１０～１０００Åとするのが好ましい。また、下地処理層３を形成する前に、板材２の表面にアルカリ水溶液をスプレー等して、板材２の表面を予め脱脂するのが好ましい。脱脂により板材２と下地処理層３との密着性が向上する。

（２）形成された下地処理層３の表面に、耐食性樹脂の水系溶液（耐食性皮膜層４用樹脂組成物（塗料））を塗布した後、焼付けを行い、耐食性皮膜層４を形成する。耐食性皮膜層４用樹脂組成物の塗布方法は、例えば、バーコーター、ロールコーター等の従来公知の塗布方法で行うことができる。耐食性皮膜層４用樹脂組成物の塗布量は、耐食性皮膜層４の厚さ（付着量）が０．０１～８ｇ/ｍ²となるように適宜設定（調整）する。また、耐食性皮膜層４形成時の焼付け温度（板材２の到達温度）は、塗布する耐食性樹脂によって適宜設定するが、一般的に１００～３００℃の範囲で行われる。なお、耐食性皮膜層４に抗菌剤を含有させる場合は、前記した条件となるように抗菌剤を耐食性皮膜層４用樹脂組成物に添加すればよい。

（３）形成された耐食性皮膜層４の表面に、スルホン酸基およびスルホン酸基のアルカリ金属塩基から選択される１種類以上の官能基を有する単量体のみから構成される重合体、並びに、前記単量体を含む共重合体のうちの少なくとも一つを含む水溶液（親水性皮膜層５用樹脂組成物（塗料））を塗布した後、焼付けを行い、親水性皮膜層５を形成してアルミニウム製フィン材１とする。親水性皮膜層５用樹脂組成物の塗布方法は、例えば、バーコーター、ロールコーター等の従来公知の塗布方法で行うことができる。親水性皮膜層５用樹脂組成物の塗布量は、親水性皮膜層５の厚さ（付着量）が０．０２～１０ｇ/ｍ²となるように適宜設定（調整）する。また、親水性皮膜層５形成時の焼付け温度（板材２の到達温度）は、塗布する親水性皮膜層５用樹脂組成物によって適宜設定するが、前記のとおり、１５０～３００℃の範囲で行うのが好ましい。

　また、前記（１）～（３）を行った後に、以下の（４）を行うことにより、アルミニウム製フィン材１Ａを製造することができる。
（４）形成された親水性皮膜層５の上に、水に容易に溶出する樹脂（水溶性樹脂）の水系溶液（潤滑性皮膜層６用樹脂組成物（塗料））を塗布した後、焼付けを行い、潤滑性皮膜層６を形成する。潤滑性皮膜層６用樹脂組成物の塗布方法は、バーコーター、ロールコーター等の従来公知の塗布方法で行うことができる。潤滑性皮膜層６用樹脂組成物の塗布量は、潤滑性皮膜層６の厚さ（付着量）が０．０１～０．８ｇ/ｍ²となるように適宜設定（調整）する。また、潤滑性皮膜層６形成時の焼付け温度（板材２の到達温度）は、塗布する潤滑性皮膜層６用樹脂組成物によって適宜設定するが、一般的に１００～２００℃の範囲で行われる。

　なお、前記した製造方法で製造されたアルミニウム製フィン材１（１Ａ）を熱交換器用アルミニウムフィンとして用いる際には、フィン材の板厚方向に銅管等からなる伝熱管を通す貫通孔を成形加工してフィンとする。フィンとする際の成形加工方法としては、例えば、ドローレス加工、ドロー加工等が用いられる。

　ドローレス加工は、ドロー加工に比べて少ない工程で伝熱管を通す貫通孔を有するカラー部を成形加工できるもので、一般的に、ピアスバーリング工程、第１アイアニング工程、第２アイアニング工程、フレアリング工程の４工程でアルミニウム製フィン材１（１Ａ）にカラー部（図示せず）を成形加工する。
　ドロー加工は、従来から行われている最も一般的な成形加工方法であり、第１ドローイング工程、第２ドローイング工程、第３ドローイング工程、第４ドローイング工程、ピアスバーリング工程、フレアリング工程の６工程でアルミニウム製フィン材１（１Ａ）にカラー部（図示せず）を成形加工する。

　次に、本発明のアルミニウム製フィン材について、本発明の要件を満たす実施例と、本発明の要件を満たさない比較例と、を対比させて具体的に説明する。

　板材としてＪＩＳ Ｈ ４０００：２００６に規定されている合金番号１２００を用いた（板厚０．１ｍｍ）。
　このアルミニウム板の片面に、下地処理層を形成するためのリン酸クロメート処理を行った。化成処理液としては、日本ペイント株式会社製アルサーフ（登録商標）４０１／４５、リン酸、クロム酸を使用した。このときの下地処理層の膜厚は、４００Åとした（蛍光Ｘ線法で測定したＣｒ換算値は２０ｍｇ／ｍ²であった）。そして、このリン酸クロメート処理を施したアルミニウム板、またはリン酸クロメート処理を施さないアルミニウム板に、表１に示す耐食性皮膜層用塗料をバーコーターで塗布して焼き付けた後、表２に示す親水性皮膜層用塗料をバーコーターで塗布して焼き付けた。次に、親水性皮膜層の表面に、表３に示す潤滑性皮膜層用塗料をバーコーターで塗布して焼き付けた。各皮膜の厚さは、塗料濃度やバーコーターＮｏ．を調整することで調整した。各皮膜層の厚さ（付着量）を表４に示す。

　そして、このようにして製造したＮｏ．１～３７に係る試験材に対し、親水性皮膜層を形成した直後の水との接触角（表４において「初期親水性」と記載）と表面積率とを測定した。また、これらの試験材の耐食性と、親水性の持続性（表４において「親水持続性」と記載）と、耐汚染性と、加工性と、抗菌性と、を評価した。これらの項目の測定または評価は次のようにして行った。

（初期親水性）
　試験材の表面に下地処理層を形成し、または形成しないで耐食性皮膜層と親水性皮膜層とを形成した後、試験材を室温まで戻した。そして、親水性皮膜層の表面に約０．５μＬの純水を滴下し、接触角測定器（協和界面科学社製：ＣＡ－０５型）を用いて接触角を測定した。接触角が３０度以下を合格（○）、３０度超を不合格（×）とした。

（表面積率）
　試験材の表面に下地処理層を形成し、または形成しないで耐食性皮膜層と親水性皮膜層とを形成した後、試験材を室温まで戻した。そして、ＢＲＵＫＥＲ社製ＩｎｎｏｖａＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて乾燥状態の親水性皮膜層の表面を３次元計測で３μｍ角の指定領域表面積と、対象物の表面形状によって生じている表面積（対象物の表面積）と、の比率を下記式（１）により求めた。
［式（１）］
　表面積率(％)＝{(対象物の表面積－指定領域表面積)／指定領域表面積}×１００

（耐食性）
　耐食性は、ＪＩＳ Ｚ ２３７１：２０００に準じ、４８０時間の塩水噴霧試験を行い、表面の腐食の程度を確認し、規定のレイティングナンバ（Ｒａｔｉｎｇ Ｎｕｍｂｅｒ、以下「Ｒ．Ｎ．」と記載）で腐食程度の評価を実施した。Ｒ．Ｎ．９．８以上は特に良好（◎）、Ｒ．Ｎ．９．５以上９．８未満は良好（○）、Ｒ．Ｎ．９．３以上９．５未満は概ね良好（△）、Ｒ．Ｎ．９．３未満は不良（×）とした。

（親水持続性）
　親水持続性は、以下に説明する親水性サイクル試験を行って評価した。まず、流量が０．１Ｌ／分である流水に試験材を８時間浸漬した後、当該試験材を８０℃で１６時間乾燥する工程を１サイクルとして、５サイクル行った。この親水性サイクル試験を実施した後、試験材を室温に戻して、表面に約０．５μＬの純水を滴下し、接触角測定器（協和界面科学社製：ＣＡ－０５型）を用いて接触角を測定した。なお、流水は、水道水と、純水（イオン交換水）と、を使用してそれぞれについて前記したようにして実施した。
　接触角が２０°未満を特に良好（◎）、接触角が２０°以上４０°未満を良好（○）、接触角が４０°以上、６０°未満を概ね良好（△）、６０°以上を不良（×）とした。

（耐汚染性（５種））
　流量が１Ｌ／分の水道水に試験材を１６時間浸漬した後、容量５Ｌのガラス製デシケータにパラフィン、パルミチン酸、ステアリン酸、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）、ステアリルアルコールを各０．５ｇ入れ、これらとともに各試験材を封入して１００℃で８時間加熱する工程を１サイクルとして５サイクル行った。その後、試験材を室温に戻して、表面に約０．５μＬの純水を滴下し、接触角測定器（協和界面科学社製：ＣＡ－０５型）を用いて接触角を測定した。
　接触角が４０°未満を良好（○）、接触角が４０°以上、６０°未満を概ね良好（△）、６０°以上を不良（×）とした。

（加工性）
　加工性は、試験材にドローレス加工およびドロー加工を実施してフィンを製造し、連続１万ショットを実施した後のフィンのカラー部の成形性を目視にて確認することによって評価した。
　成形後のフィンのカラー部の内面に焼きつき等の成形不具合が確認されない場合を合格（○）とし、成形不具合が確認される場合を不合格（×）とした。なお、ドローレス加工およびドロー加工の少なくとも一方で合格（○）の場合を、加工性において合格とした。

（抗菌性）
　抗菌性は、作製した試験材を用いて、ＪＩＳ Ｚ ２８０１：２０１２に規定するフィルム密着法によって大腸菌および黄色ブドウ球菌に対する抗菌性評価試験を行い、対照区菌数を計測し、得られた結果から抗菌活性値を計算した。抗菌活性値は、次式によって計算される。すなわち、対照区菌数に対して生菌数が１/１００であれば２、１/１０００であれば３となる。
　各菌種に対する抗菌活性値は、下記基準によって効果を判定した。どちらか一方の菌種に対する抗菌活性値が２以上である場合を合格とした。
　○：抗菌活性値が２以上
　△：抗菌活性値が１以上
　×：抗菌活性値が１未満

　表４に、下地処理層の種類と、耐食性皮膜層用塗料、抗菌剤、親水性皮膜層用塗料および潤滑性皮膜層用塗料の種類と、初期親水性の評価結果と、表面積比の測定結果と、各皮膜層の厚さ（付着量（ｇ／ｍ²））と、各皮膜層の合計付着量（ｇ／ｍ²）と、耐食性の評価結果と、親水持続性（水道水および純水）の評価結果と、耐汚染性の評価結果と、加工性の評価結果と、抗菌性の評価結果と、を示す。

　表４に示すように、Ｎｏ．１～６に係る試験材は、本発明の要件を満たしているため、親水持続性が合格、且つ、耐食性、耐汚染性および加工性も合格であった（いずれも実施例）。なお、潤滑性皮膜層を備えていないため、ドローレス加工性は不良となった。ただし、Ｎｏ．５に係る試験材においてはインナーワックスを含有していたため加工性は極めて良好であった。

　Ｎｏ．７～２４に係る試験材も本発明の要件を満たしているため、親水持続性が合格、且つ、耐食性、耐汚染性および加工性も合格であった（実施例）。これらは特に、親水性皮膜層の上に潤滑性皮膜層を備えているため、ドローレス加工性も良好となった。
　なお、Ｎｏ．１４に係る試験材は、潤滑性皮膜層の量が少なかったため、潤滑不足に伴う成形不具合が確認されたが、概ね良好であったため加工性において合格とした。
　Ｎｏ．１５に係る試験材は、潤滑性皮膜層の量が多かったため、色ムラは発生するが、その他の性能は問題ないため合格とした。

　これに対し、Ｎｏ．２５～３７に係る試験材は、本発明の要件のいずれかを満たしていないため、耐食性、親水持続性および耐汚染性のうちの少なくとも１つの評価項目において不合格という結果となった（いずれも比較例）。

　Ｎｏ．２５に係る試験材は、下地処理層を備えていないため、耐食性が不合格であった。
　Ｎｏ．２６に係る試験材は、耐食性皮膜層の樹脂がポリエチレン系樹脂であるため親水持続性、耐汚染性が不合格であった。
　Ｎｏ．２７に係る試験材は、耐食性皮膜層の樹脂が塩化ビニル系樹脂であるため親水持続性、耐汚染性が不合格であった。
　Ｎｏ．２８に係る試験材は、耐食性皮膜層の樹脂がエチレン－酢酸ビニル系樹脂であるため親水持続性、耐汚染性が不合格であった。
　Ｎｏ．２９に係る試験材は、耐食性皮膜層の樹脂がエポキシ系樹脂であるため親水持続性、耐汚染性が不合格であった。
　Ｎｏ．３０に係る試験材は、親水性皮膜層の樹脂がアクリル系樹脂であったため、親水持続性、耐汚染性が不合格であった。
　Ｎｏ．３１に係る試験材は、親水性皮膜層の樹脂がポリビニルアルコール系樹脂であったため、親水持続性、耐汚染性が不合格であった。
　Ｎｏ．３２に係る試験材は、親水性皮膜層の樹脂がポリアクリル酸であったため、初期親水性、親水持続性、耐汚染性が不合格であった。
　Ｎｏ．３３に係る試験材は、初期親水性が３０°以上であったため、親水持続性、耐汚染性が不合格であった。
　Ｎｏ．３４、３５に係る試験材は、親水性皮膜層の表面形態が凹凸しており、表面積比が５％を超えていたため、耐汚染性が不合格であった。
　Ｎｏ．３６に係る試験材は、耐食性皮膜層を備えていないため、耐食性、親水持続性、耐汚染性が不合格であった。
　Ｎｏ．３７に係る試験材は、親水性皮膜層の樹脂がＣＭＣ（カルボキシメチルセルロースナトリウム）であったため、耐食性、親水持続性、耐汚染性が不合格であった。

　本発明を特定の態様を参照して詳細に説明したが、本発明の精神と範囲を離れることなく様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。
　なお、本出願は、２０１４年３月３１日付けで出願された日本特許出願（特願２０１４－０７３５９３）及び２０１４年１０月２７日付けで出願された日本特許出願（特願２０１４－２１８７３６）に基づいており、その全体が引用により援用される。

１ アルミニウム製フィン材
２ 板材
３ 下地処理層
４ 耐食性皮膜層
５ 親水性皮膜層
６ 潤滑性皮膜層

Claims (7)

1. 　アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる板材の表面に無機酸化物または無機－有機複合化合物からなる下地処理層と、耐食性皮膜層と、親水性皮膜層と、をこの順に備えるアルミニウム製フィン材であって、
   　前記耐食性皮膜層は、アクリル樹脂構造を有する樹脂からなる耐食性樹脂を含む樹脂組成物からなり、
   　前記親水性皮膜層は、スルホン酸基およびスルホン酸のアルカリ金属塩基から選択される１種類以上の官能基を有する単量体、前記単量体のみからなる重合体、並びに、前記単量体を含む共重合体のうちの少なくとも一つを含む樹脂組成物からなり、且つ、当該親水性皮膜層を形成した直後の水との接触角が３０度以下であり、表面積率が５％以下であることを特徴とするアルミニウム製フィン材。
2. 　前記耐食性皮膜層は、耐食性樹脂マトリクスおよび抗菌剤を含有し、
   　前記耐食性樹脂マトリクスの付着量が０．０１～８．０ｇ/ｍ²であり、
   　前記抗菌剤は、ＺｎおよびＡｇの１種以上を含み、前記耐食性樹脂マトリクスに対して、Ｚｎを０．１～４０質量％およびＡｇを０．００１～１．０質量％の少なくとも一方を満足し、かつ含有する前記Ｚｎの含有量と前記Ａｇの含有量の合計が４１質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム製フィン材。
3. 　前記親水性皮膜層上に、潤滑性皮膜層をさらに備え、
   　前記潤滑性皮膜層がポリエチレングリコール、変性ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセルロースおよびカルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩よりなる群から選択される１種以上の潤滑性樹脂を含む樹脂組成物からなる
   　ことを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム製フィン材。
4. 　前記親水性皮膜層上に、潤滑性皮膜層をさらに備え、
   　前記潤滑性皮膜層がポリエチレングリコール、変性ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセルロースおよびカルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩よりなる群から選択される１種以上の潤滑性樹脂を含む樹脂組成物からなる
   　ことを特徴とする請求項２に記載のアルミニウム製フィン材。
5. 　前記潤滑性皮膜層の付着量が０．０１～０．８ｇ／ｍ²であることを特徴とする請求項３に記載のアルミニウム製フィン材。
6. 　前記潤滑性皮膜層の付着量が０．０１～０．８ｇ／ｍ²であることを特徴とする請求項４に記載のアルミニウム製フィン材。
7. 　前記板材の表面に形成されている各皮膜層の合計付着量が、片面当たり、０．１～１０．０ｇ／ｍ²であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のアルミニウム製フィン材。

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