WO2026014190A1

WO2026014190A1 - アルミニウム製フィン材

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Publication number: WO2026014190A1
Application number: PCT/JP2025/022146
Authority: WO
Inventors: 直治覚道; 亮介角田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2024-07-08
Filing date: 2025-06-19
Publication date: 2026-01-15
Anticipated expiration: 2027-01-08
Also published as: JP2026009816A; JP2026009560A

Abstract

表面を黒色化して美観性を向上させることができるとともに、優れた親水性を有し、結露水の付着を抑制することができるアルミニウム製フィン材を提供する。アルミニウム製フィン材（１０）は、アルミニウム板（１）と、アルミニウム板（１）の表面上に形成された皮膜層（２）と、を有する。皮膜層（２）は、アルミニウム板（１）側から順に、耐食性樹脂皮膜層（３）と、親水性皮膜層（４）と、を有する。耐食性樹脂皮膜層（３）は、黒色顔料（６）を含み、アルミニウム製フィン材（１０）の表面に対して分光測色計で測定されたＬ^＊ａ^＊ｂ表色系におけるＬ^＊値は、８３以下である。

Description

アルミニウム製フィン材

　本発明は、アルミニウム製フィン材に関し、特に、空調機等の室外機用熱交換器に好適に用いられるアルミニウム製フィン材に関する。

　熱交換器は、ルームエアコン及びパッケージエアコンなどの空調機、冷凍ショーケース、冷蔵庫、オイルクーラ、ラジエータなどの様々な分野の製品に用いられている。これらの熱交換器のうち、空調機については、近年、美観性の向上を目的とした室外機の検討が進められている。

　例えば、特許文献１には、吹出グリルの取り付けに起因するデザイン性の低下を防止することが可能な空気調和機用室外機のグリル取付構造が提案されている。上記特許文献１に記載の空気調和機用室外機は、例えば明色の吹き出しグリルと、暗色の内部構造との色調が異なるために目立つ取り付け部を隠し、外部から見えにくくするものである。

　また、意匠性を向上させるために、皮膜中に顔料や染料を添加することで着色したフィンも普及している。例えば、清潔感のある青色フィンや、高級感のある金色フィン等が挙げられる。

　近年、欧州ではヒートポンプ式の暖房器具であるＡＴＷ（Ａｉｒ　Ｔｏ　Ｗａｔｅｒ）の普及が進んでおり、それに伴い、アルミニウム製フィンを使用した熱交換器を搭載した室外機の需要も増加している。一方で、欧州で生活する人々は、室外機をインテリアとしてみなす傾向にあり、稼働時のファンの動きを不快に感じる人々が多いことが特徴である。そのため、室外機の外枠や内蔵されているファンのみならず、ファンの後方に位置するフィンをも黒色化した室外機の需要が高まっている。

　ところで、熱交換器のフィン材は、表面温度が露点以下になると結露水が付着した状態になる。フィン材の表面の親水性が低い場合には、付着した結露水の接触角が大きくなるため、水飛びと呼ばれる生活環境中における飛散が生ずる。また、表面に付着した複数の結露水が合わさって大きくなると、隣接するフィン材間にブリッジを形成し、フィン材間の通風路を閉塞し、通風抵抗が増大する。したがって、熱交換器のフィン材においては、結露水の付着を抑制できる機能を有することが要求される。

日本国特開平８－１３６００５号公報

　従来の黒色フィンは、いずれも熱交換器を作製した後に電着塗装によってアフターコートしたものであるが、電着塗装の原理上、アルミニウム製の基板に対して複数の皮膜を塗装することが困難である。したがって、電着塗装によって黒色に着色されたフィンにおいて、塗装皮膜は一層となるため、種々の皮膜特性の両立が困難になることが想定される。

　本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、表面を黒色化して美観性を向上させることができるとともに、優れた親水性を有し、結露水の付着を抑制することができるアルミニウム製フィン材を提供することを目的とする。

　本発明の上記目的は、アルミニウム製フィン材に係る下記［１］の構成により達成される。

［１］　アルミニウム板と、前記アルミニウム板の表面上に形成された皮膜層と、を有するアルミニウム製フィン材であって、
　前記皮膜層は、前記アルミニウム板側から順に、耐食性樹脂皮膜層と、親水性皮膜層と、を有し、
　前記耐食性樹脂皮膜層は、黒色顔料を含み、
　アルミニウム製フィン材表面に対して分光測色計により測定された、Ｌ^＊ａ^＊ｂ表色系における明度Ｌ^＊値が、８３以下であることを特徴とする、アルミニウム製フィン材。

　また、アルミニウム製フィン材に係る本発明の好ましい実施形態は、以下の［２］～［８］に関する。

［２］　前記黒色顔料は、カーボンブラック、金属無機化合物系顔料、及び有機系顔料から選択された少なくとも１種であることを特徴とする、［１］に記載のアルミニウム製フィン材。

［３］　前記黒色顔料がカーボンブラックであって、前記耐食性樹脂皮膜層の全質量に対する前記カーボンブラックの質量比率が３５質量％以下であることを特徴とする、［１］に記載のアルミニウム製フィン材。

［４］　前記黒色顔料がカーボンブラックであって、前記耐食性樹脂皮膜層の単位面積あたりの前記カーボンブラックの含有量が０．１（ｍｇ／ｄｍ^２）以上であることを特徴とする、［１］に記載のアルミニウム製フィン材。

［５］　前記耐食性樹脂皮膜層は、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、及びＺｒ系架橋剤が添加されたアクリル樹脂から選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする、［１］～［４］のいずれか１つに記載のアルミニウム製フィン材。

［６］　前記耐食性樹脂皮膜層は、分散助剤を含むことを特徴とする、［１］～［４］のいずれか１つに記載のアルミニウム製フィン材。

［７］　前記親水性皮膜層は、アクリル樹脂及びポリエーテル系ポリウレタン樹脂の両方を含むことを特徴とする、［１］～［４］のいずれか１つに記載のアルミニウム製フィン材。

［８］　前記アルミニウム板と前記皮膜層との間に、下地処理層を有することを特徴とする、［１］～［４］のいずれか１つに記載のアルミニウム製フィン材。

　また、本発明の上記目的は、アルミニウム製フィン材に係る下記［９］及び［１０］の構成により達成される。

［９］　前記耐食性樹脂皮膜層は、分散助剤を含み、
　前記耐食性樹脂皮膜層の全質量に対する前記黒色顔料の質量比率が３５質量％以下であり、
　前記耐食性樹脂皮膜層中の前記黒色顔料の質量に対する前記分散助剤の質量比率が１０質量％以上であることを特徴とする、［１］～［４］のいずれか１つに記載のアルミニウム製フィン材。
［１０］　前記耐食性樹脂皮膜層は、分散助剤を含み、
　前記黒色顔料としてカーボンブラックを使用し、
　前記分散助剤は、アクリル系分散剤、ポリエステル系分散剤、ポリアミン系分散剤のいずれかからなり、
　前記耐食性樹脂皮膜層の全質量に対する前記黒色顔料の質量比率が３５質量％以下であり、
　前記耐食性樹脂皮膜層中の前記黒色顔料の質量に対する前記分散助剤の質量比率が１０質量％以上であることを特徴とする、［１］～［４］のいずれか１つに記載のアルミニウム製フィン材。

　本発明によれば、耐食性樹脂皮膜層と親水性皮膜層とを有するとともに、耐食性樹脂皮膜層に黒色顔料が含有されており、Ｌ^＊値が所定の範囲内に制御されているため、優れた美観性及び親水性を有し、熱交換効率の低下を防止することができるアルミニウム製フィン材を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係るアルミニウム製フィン材を示す模式的断面図である。

　本願発明者らが上記課題を解決するために鋭意検討した結果、アルミニウム板側から順に、耐食性樹脂皮膜層と親水性皮膜層とを有するフィン材において、耐食性樹脂皮膜層に黒色顔料を含有させることが効果的であることを見出した。すなわち、耐食性樹脂皮膜層を着色し、その上に親水性皮膜層を形成することにより、美観性と親水性のいずれも満足するフィン材を得ることができる。本発明は上記知見に基づいてなされたものである。

　以下、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について、詳細に説明する。なお、本願明細書においては、アルミニウム又はアルミニウム合金を、単にアルミニウムということがある。また、本発明においては、フィン材の表面に対して分光測色計により測定された、Ｌ^＊ａ^＊ｂ表色系における明度Ｌ^＊値を規定しているが、この値を、本願明細書においては、単にＬ^＊値ということがある。

［アルミニウム製フィン材］
　図１は、本発明の実施形態に係るアルミニウム製フィン材を示す模式的断面図である。図１に示すように、本実施形態に係るアルミニウム製フィン材１０（以下、単に「フィン材１０」ともいうことがある。）は、アルミニウム板１と、アルミニウム板１の表面上に形成された皮膜層２と、アルミニウム板１と皮膜層２との間に形成された下地処理層５と、を有する。皮膜層２は、アルミニウム板１側から順に、耐食性樹脂皮膜層３と、親水性皮膜層４と、を有する。また、耐食性樹脂皮膜層３は黒色顔料６を含んでおり、これにより、フィン材１０は黒色に着色されている。さらに、本実施形態においては、フィン材１０の表面のＬ^＊値を規定している。なお、本実施形態においては、下地処理層５が形成された例を示しているが、下地処理層５は必ずしも必要なものではなく、必要に応じて有無を選択することができる。

　本実施形態に係るフィン材１０においては、耐食性樹脂皮膜層３が黒色顔料６を含んでおり、フィン材１０の表面のＬ^＊値を８３以下と規定しているため、所望の黒色を有するフィン材１０を得ることができる。また、耐食性樹脂皮膜層３の上に、親水性を有する親水性皮膜層４が積層されているため、フィン材１０の表面に結露水が付着することを抑制することができる。その結果、水の飛散や隣接するフィン材間にブリッジが形成されることを防止でき、熱交換効率の低下を抑制することができる。

　以下、本実施形態に係るフィン材１０の表面のＬ^＊値及びフィン材１０の構成部材について、具体的に説明する。

〔Ｌ^＊値：８３以下〕
　Ｌ^＊値は、明るさを表す指標であり、０に近いほど黒く、１００に近いほど白いことを示す。本実施形態においては、フィン材１０の色についての特定の要求を満足するため、フィン材１０の表面のＬ^＊値を規定している。Ｌ^＊値が８３を超えると、所望の黒色とすることができず、美観性が低下する。したがって、Ｌ^＊値は８３以下とし、８０以下であることが好ましく、７０以下であることがより好ましく、６０以下であることがより一層好ましく、５０以下であることがさらに好ましく、４０以下であることがさらに一層好ましく、３０以下であることが特に好ましい。
　一方、フィン材１０の表面のＬ^＊値の下限は特に限定されないが、濃い黒色であるほど好ましいため、Ｌ^＊値は低いほどよい。具体的に、フィン材１０の表面のＬ^＊値は、０であることが特に好ましいが、０．１以上であってもよく、０．５以上としてもよい。また、黒色顔料の種類や含有量の選択裕度を広くできる観点から、Ｌ^＊値は、１以上であってもよく、３以上としてもよく、５以上とすることも好ましい。

　Ｌ^＊値は、黒色顔料の種類、粒径及び含有量や、分散助剤の有無及び含有量等の種々の要件によって変化する。したがって、上記の要件を適切に調整することにより、Ｌ^＊値を所望の範囲に制御することができる。

　なお、Ｌ^＊値は分光測色計を用いて測定することができる。分光測色計としては、例えば、コニカミノルタジャパン株式会社製の分光測色計（ＣＭ－６００ｄ）や、エックスライト株式会社製の多角度分光測色計（ＭＡ－６８ＩＩ）などを使用することができる。

〔アルミニウム板〕
　アルミニウム板１は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる板を表す。アルミニウム板１としては、一般的にアルミニウム製フィン材に適用されるアルミニウム板を使用することができる。
　アルミニウム板１としては、熱伝導性及び加工性に優れることから、ＪＩＳ　Ｈ　４０００：２０１４に規定されている１０００系のアルミニウムを使用することが好ましい。より具体的には、アルミニウム板として、合金番号１０５０、１０７０、１２００のアルミニウムを使用することがより好ましい。ただし、本実施形態に係るアルミニウム製フィン材１０のアルミニウム板１としては、上記のものに限定されない。

　アルミニウム板１の厚さは、フィン材１０の仕様などに応じて適宜設計することができる。熱交換器用のフィン材１０においては、フィンの強度等の観点から、その厚さは０．０８ｍｍ以上とすることが好ましく、０．１ｍｍ以上とすることがより好ましい。一方、フィンへの加工性や熱交換効率等の観点から、フィン材１０の厚さは０．３ｍｍ以下とすることが好ましく、０．２ｍｍ以下とすることがより好ましい。

〔皮膜層〕
＜耐食性樹脂皮膜層＞
　耐食性樹脂皮膜層３は、主として、アルミニウム板１の耐食性を高めるために、アルミニウム板１の上に形成されるものであり、疎水性樹脂を含有することが好ましい。
　アルミニウム板１の表面に、下地処理層５が形成されている場合には、耐食性樹脂皮膜層３は下地処理層５の上に形成される。なお、耐食性樹脂皮膜層３は、例えば疎水性樹脂と、黒色顔料６とを含有する塗料組成物を、アルミニウム板１上又は下地処理層５の上に塗布した後に乾燥し、焼き付けること等により形成することができる。

　本実施形態においては、アルミニウム板１の表面に、直接又は下地処理層５等を介して、耐食性樹脂皮膜層３が形成されているため、結露水などの水分、酸素、塩化物イオンをはじめとするイオン種などがアルミニウム板１に浸入し難くなる。その結果、アルミニウム板１の腐食や臭気を発生するアルミ酸化物の生成などを抑制することができる。

　耐食性樹脂皮膜層における疎水性樹脂は、従来公知の物を用いることができる。疎水性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、Ｚｒ系架橋剤が添加されたアクリル樹脂、フェノール樹脂、アミン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等を挙げることができる。

（黒色顔料）
　耐食性樹脂皮膜層３は、黒色顔料６を含む。本実施形態においては、フィン材１０の表面を黒色化して、美観性を向上させることを目的としているため、フィン材１０の表面のＬ^＊値を上述の範囲に制御できるものであれば、使用する黒色顔料は特に限定されず、種々の黒色顔料を使用することができる。具体的には、Ｃ（炭素）を主成分とするカーボンブラック、Ｃを含まない金属無機化合物系顔料、主成分としてＣ、Ｈ、Ｎを含む有機系顔料から選択された少なくとも１種を使用することができる。

　カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、チャネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、黒鉛化ブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。金属無機化合物系顔料としては、酸化クロム、酸化鉄、チタンブラック及び複合酸化物等が挙げられる。有機系顔料としては、アニリンブラックが挙げられる。これらの顔料のうち、カーボンブラックを使用することが好ましい。

・黒色顔料の平均粒径
　黒色顔料６の平均粒径については特に限定されないが、平均粒径が小さい黒色顔料６が、耐食性樹脂皮膜層３に均一に分散されていると、Ｌ^＊値を小さくすることができる。具体的に、耐食性樹脂皮膜層３中の黒色顔料６の平均粒径は、１０ｎｍ以上であることが好ましい。一方、耐食性樹脂皮膜層３中の黒色顔料６の平均粒径が大きくなりすぎると、Ｌ^＊値の上昇を引き起こすおそれがある。また、黒色顔料６の平均粒径が、耐食性樹脂皮膜層３の層厚よりも大きくなると、親水性皮膜層４の親水性に影響を及ぼすことがある。したがって、耐食性樹脂皮膜層３中の黒色顔料６の平均粒径は、耐食性樹脂皮膜層３の層厚よりも小さいことが好ましく、例えば、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以下であることがより好ましい。

　なお、黒色顔料６として、カーボンブラックを使用する場合に、塗料組成物に混合する前の原料としてのカーボンブラックの平均粒径よりも、耐食性樹脂皮膜層３を形成した後のカーボンブラックの平均粒径は大きくなる。したがって、耐食性樹脂皮膜層３用の塗料組成物の原料としてのカーボンブラックの平均粒径は、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以下であることがより好ましく、５０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。

・黒色顔料の含有量
　本実施形態において、フィン材１０の表面のＬ^＊値を上述の範囲に制御できれば、黒色顔料の含有量については特に限定されない。耐食性を低下させることなく所望の黒色を得ることができる観点から、耐食性樹脂皮膜層３の全質量に対するカーボンブラックの質量比率は、３５質量％以下とすることが好ましく、１５質量％以下とすることがより好ましく、３質量％以下とすることがさらに好ましい。

　一方、フィン材１０の表面のＬ^＊値を上述の範囲に制御できれば、黒色顔料の質量比率の下限は特に限定されない。所望の黒色が得られやすいという観点から、耐食性樹脂皮膜層３の単位面積あたりのカーボンブラックの含有量は、０．１（ｍｇ／ｄｍ^２）以上とすることが好ましく、０．３（ｍｇ／ｄｍ^２）以上とすることがより好ましく、１（ｍｇ／ｄｍ^２）以上とすることがさらに好ましい。

（分散助剤）
　耐食性樹脂皮膜層３は、上記黒色顔料６の他に、不図示の分散助剤を含むことが好ましい。分散助剤は、疎水性の黒色顔料６と周囲の水とを容易になじませて、耐食性樹脂皮膜層３中において黒色顔料６をより均一に分散させることができるようなものであればよく、一般的な分散剤の他、界面活性剤等も使用することができる。分散助剤として、具体的には、アクリル系分散剤、ポリエステル系分散剤、ポリアミン系分散剤等が挙げられる。

・分散助剤の含有量
　本実施形態において、黒色顔料６と疎水性樹脂とのなじみ性が良好であれば、分散助剤は必ずしも必要ではない。例えば、黒色顔料６として、カーボンブラックを使用し、分散助剤としてアクリル系分散剤を使用する場合に、耐食性樹脂皮膜層３中のカーボンブラックの質量に対する分散助剤の質量比率が１０質量％以上であれば、より一層優れた分散性を得ることができる。その結果、凝集したカーボンブラックが腐食の起点となることを抑制することができ、より一層厳しい環境下においても腐食の発生を抑制することができる。したがって、カーボンブラックの質量に対する分散助剤の質量比率は、１０質量％以上であることが好ましく、２０質量％以上であることがより好ましい。

　一方、分散助剤の質量比率を極端に増加させても、カーボンブラックを分散させる効果が飽和するとともに、耐食性樹脂皮膜層３中の疎水性樹脂の含有量が低下し、所望の耐食性を得ることが困難になる。したがって、カーボンブラックの質量に対する分散助剤の質量比率は、３０質量％以下であることが好ましい。

　なお、耐食性樹脂皮膜層３中の分散助剤とカーボンブラックとの質量比率は、塗料組成物中の分散助剤とカーボンブラックとの質量比率と同一とみなすことができる。したがって、耐食性樹脂皮膜層３中の分散助剤の質量比率を上記範囲にするためには、塗料組成物を調整する際に、カーボンブラックの質量に対して所望の質量比となるように、分散助剤の添加量を調整すればよい。

（その他の成分）
　耐食性樹脂皮膜層３には、本発明の効果を損なわない範囲において、他の任意成分を含有させてもよい。任意成分としては、例えば塗装性、作業性、皮膜の物性などを改善するための各種の水系溶媒や塗料添加物等が挙げられる。
　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、防カビ剤等が挙げられる。これらの塗料添加物は、１種が含まれていても、２種以上が含まれていてもよい。

　耐食性樹脂皮膜層３の皮膜量は特に限定されないが、アルミニウム板に十分な耐食性を付与する観点から、０．５ｍｇ／ｄｍ^２以上とすることが好ましく、２．０ｍｇ／ｄｍ^２以上とすることがより好ましい。一方、フィンの熱交換効率の低下を抑制する観点から、耐食性樹脂皮膜層３の皮膜量は１５０ｍｇ／ｄｍ^２以下とすることが好ましく、５０ｍｇ／ｄｍ^２以下とすることがより好ましい。

　耐食性樹脂皮膜層３の層厚は、良好な耐食性を得る観点から０．０５μｍ以上とすることが好ましい。また、成膜性がよく、割れなどの欠陥が低減されると共に、耐食性樹脂皮膜層の伝熱抵抗が低く抑えられ、良好なフィンの熱交換効率が得られるという観点から１５μｍ以下とすることが好ましい。
　なお、耐食性樹脂皮膜層３の層厚や疎水性樹脂の付着量は、耐食性樹脂皮膜層３の成膜に用いる塗料組成物の濃度やバーコーターＮｏ．の選択などによって調整することができる。

　なお、耐食性樹脂皮膜層３は、１層からなるものであっても、２層以上の複数の層からなるものであってもよい。耐食性樹脂皮膜層３が複数の層からなる場合に、黒色顔料６はいずれの層に含まれていてもよく、複数の層に含まれていてもよい。

＜親水性皮膜層＞
　親水性皮膜層４はフィン材１０の表面の親水性を向上させて、フィン材１０の表面に結露水が付着することを防止し、熱交換効率の低下を抑制するために形成される皮膜層であり、親水性樹脂を含有することが好ましい。
　親水性樹脂は、親水基を有していればよく、１種の樹脂を含有しても、２種以上の樹脂を含有してもよい。親水基としては、例えば水酸基（ヒドロキシ基）、カルボキシル基、スルホン酸基、ポリエーテル基等が挙げられる。

　水酸基を有するものとしては、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等が挙げられる。カルボキシル基を有するものとしては、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）等が挙げられる。ヒドロキシ基とカルボキシル基を有するものとしては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等が挙げられる。スルホン酸基を有するものとしては、スルホエチルアクリレート等が挙げられる。ポリエーテル基を有するものとしては、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）や、その変性化合物等が挙げられる。

　親水性皮膜層４の表面に他の機能性皮膜層が形成されている場合であっても、所望する親水性をより好適に発現するように、親水性樹脂を選択することが好ましい。具体的には、スルホン酸基を含む親水性樹脂、ポリエーテル基、すなわちエーテル結合を含む親水性樹脂を使用することが好ましく、スルホン酸基及びエーテル結合を含む親水性樹脂を使用することがより好ましく、スルホン酸基及びエーテル結合を含むアクリル樹脂を使用することが特に好ましい。

　スルホン酸基及びエーテル結合を含むアクリル樹脂とは、不飽和二重結合基とスルホン酸基を含有するアクリル樹脂であり、例えばポリビニルエーテル－スルホン酸アクリル共重合物、ベンジルエーテル－スルホン酸アクリル共重合物等が挙げられる。なお、スルホン酸基及びエーテル結合を含むアクリル樹脂はこれらに限定されるものではない。

　本実施形態においては、特に、親水性皮膜層において加工性向上の観点から、親水性皮膜層がアクリル樹脂と滑り性を有するポリエーテル系樹脂の両方を含むことが好ましく、アクリル樹脂と滑り性に加え伸び性も有するポリエーテル系ポリウレタン樹脂の両方を含むことがより好ましい。

　親水性樹脂は、上記の他に、親水基を有する単量体の２種以上の共重合体も使用できる。例えばアクリル酸とスルホエチルアクリレートの共重合体が挙げられる。共重合体は、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体、ランダム共重合体等、単量体の配列方法には特に限定されない。

　親水性皮膜層４には、親水性を高める観点から、界面活性剤を含有させてもよい。界面活性剤はアニオン型、カチオン型、ノニオン型のいずれも適用可能であるが、親水性皮膜層中での分散のしやすさの観点からノニオン型界面活性剤が好ましい。

　ノニオン型界面活性剤としては、例えばエチレンジアミンポリオキシプロピレン－ポリオキシエチレン縮合物、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート等が挙げられる。

　親水性皮膜層４は、親水性樹脂を含有する塗料組成物を、耐食性樹脂皮膜層３の上に塗布した後に乾燥し、焼き付ける等により固化することで形成できる。

　親水性皮膜層４の皮膜量は、十分な親水性を得る観点から０．１ｍｇ／ｄｍ^２以上とすることが好ましく、０．５ｍｇ／ｄｍ^２以上とすることがより好ましく、１ｍｇ／ｄｍ^２以上とすることがさらに好ましい。また、フィン材の表面が水に濡れた際に親水性樹脂が溶出して、他の皮膜層に影響を与えることを防ぐ観点から、親水性皮膜層４の皮膜量は５０ｍｇ／ｄｍ^２以下とすることが好ましく、３０ｍｇ／ｄｍ^２以下とすることがより好ましく、１０ｍｇ／ｄｍ^２以下とすることがさらに好ましい。

　親水性皮膜層４には、親水性が低下しない範囲で、上記黒色顔料が含有されていてもよい。ただし、親水性皮膜層４に黒色顔料が含有されていても、フィン材の表面が水に濡れた際に、親水性皮膜層４中の水溶性成分とともに黒色顔料が流出し、経時的に黒色の濃度が低下する。これに対して、本実施形態に係るフィン材は、耐食性樹脂皮膜層に黒色顔料を含有させることによりＬ^＊値が制御されているため、親水性皮膜層４には黒色顔料を含有させる必要はなく、親水性皮膜層４に黒色顔料が含有されていないことがより好ましい。

　また、親水性皮膜層４には、親水性樹脂や界面活性剤の他に、本発明の効果を損なわない範囲において、他の任意成分を含有させてもよい。任意成分としては、例えば塗装性、作業性、皮膜層の物性などを改善するための各種の水系溶媒や塗料添加物等が挙げられる。
　塗料添加物としては、例えば、水溶性有機溶剤、架橋剤、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、防カビ剤等が挙げられる。これらの塗料添加物は、１種が含まれていても、２種以上が含まれていてもよい。

　親水性皮膜層の厚さは特に限定されないが、親水性皮膜層の密度を１ｇ／ｃｍ^３と仮定すると、良好な親水性を得る点から厚さは０．０１μｍ以上とすることが好ましく、０．０５μｍ以上とすることがより好ましく、０．１μｍ以上とすることがさらに好ましい。また、上限は特に限定されないが、５μｍ以下とすることが好ましく、３μｍ以下とすることがより好ましく、１μｍ以下とすることがさらに好ましい。
　親水性皮膜層の厚みは、親水性皮膜層の形成に用いる塗料組成物の濃度やバーコーターＮｏ．の選択などによって調整することができる。

　なお、フィン材１０の皮膜層２の合計の膜厚は、フィン材１０の熱交換効率の低下を抑制する観点から、５μｍ以下とすることが好ましい。なお、本実施形態における皮膜層２とは、耐食性樹脂皮膜層３と親水性皮膜層４とを表す。

＜下地処理層＞
　本実施形態においては、アルミニウム板１と皮膜層２との間に、下地処理層５を有していてもよい。フィン材１０が下地処理層５を有することにより、アルミニウム板１と耐食性樹脂皮膜層３との密着性を高めることができるとともに、アルミニウム板１の耐食性をより一層向上させることができる。

　下地処理層５としては、アルミニウム板１と耐食性樹脂皮膜層３との密着性を高める効果を得ることができればよく、従来公知の材料を用いることができる。例えば、無機酸化物又は無機－有機複合化合物からなる層を下地処理層５として使用することができる。
　無機酸化物や無機－有機複合化合物を構成する無機材料としては、主成分としてクロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）又はチタン（Ｔｉ）が好ましい。

　下地処理層５となる無機酸化物からなる層は、例えば、アルミニウム板１にリン酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理、酸化ジルコニウム処理、クロム酸クロメート処理、リン酸亜鉛処理、リン酸チタン酸処理等を行うことによって形成できる。ただし、無機酸化物の種類は、これらの処理で形成されるものに限定されない。

　下地処理層５となる無機－有機複合化合物からなる層は、例えば、アルミニウム板１に塗布型クロメート処理や、塗布型ジルコニウム処理等を行うことによって形成できる。このような無機－有機複合化合物の具体例としては、例えば、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５の膜厚等は特に限定されず、適宜設定すればよいが、単位面積あたりの付着量が金属（Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ）換算で１～１００ｍｇ／ｍ^２となるように形成されることが好ましく、膜厚は１～１００ｎｍとすることが好ましい。下地処理層５の付着量や膜厚は、下地処理層の成膜に用いる化成処理液の濃度や、成膜処理時間を調節することによって調整することができる。

　下地処理層５を形成する前に、アルミニウム板１の表面を、アルカリ性脱脂液を用いて予め脱脂してもよく、これにより下地処理の反応性が向上し、さらに、形成された下地処理層の密着性も向上する。

＜機能性皮膜層＞
　本実施形態においては、皮膜層２は、さらに不図示の機能性皮膜層を有していてもよい。例えば、汚染物質の付着を抑制することを目的として機能性皮膜層を形成する場合に、フィン材１０の最表面に機能性皮膜層を形成すればよい。このような機能性皮膜層は、表面自由エネルギーが小さく、物質の付着性が低いと考えられるシリコーン成分を含有することが好ましく、これにより、油性成分を中心とした汚染物質の付着を低減できる。

　また、フィン材１０の最表面に形成される機能性皮膜層に、フィン材１０の表面の潤滑性を高めることを目的として、潤滑性を高める樹脂をさらに含有させることも好ましい。潤滑性を高める機能性皮膜層を形成すると、フィン材１０の表面の摩擦係数が低減され、フィン材１０をフィンに加工するときのプレス成形性などが向上する。このような機能性皮膜層は、例えばシリコーン成分と、必要に応じて潤滑性を高める樹脂とを含有する塗料を親水性皮膜層上に塗布し、乾燥等により固化することで形成できる。

　シリコーン成分とは、ケイ素化合物の重合体であり、シロキサン結合を骨格とする化合物である。シリコーン成分は、特に塗料における分散性や樹脂皮膜における定着性が高いことから、ポリエーテル基、エポキシ基、メタクリル基、アミノ基、フェニル基、水素基、水酸基から選択される１種以上の官能基を構造中に有する変性したポリジメチルシロキサン誘導体を含むことが好ましく、エポキシ基、メタクリル基、フェニル基及び水素基からなる群より選択される１種以上の官能基を構造中に有する変性ポリジメチルシロキサン誘導体を含むことがより好ましい。また、長鎖アルキル基を含有するシリコーンも好ましい。
　かかる変性ポリジメチルシロキサン誘導体や長鎖アルキル基を含有するシリコーンは、ノニオン性、アニオン性、カチオン性のいずれをも用いることができる。

　機能性皮膜層におけるシリコーン成分の付着量は、十分な撥油性を得て、油性成分の付着を抑制する観点から０．００１０ｇ／ｍ^２以上とすることが好ましく、０．００６ｇ／ｍ^２以上とすることがより好ましく、０．０１ｇ／ｍ^２以上とすることがさらに好ましい。一方、シリコーン成分は、撥油性であると同時に疎水性も示すことから、親水性皮膜層４による親水性機能が阻害されるのを防ぐ観点から、シリコーン成分の付着量は１．０ｇ／ｍ^２以下とすることが好ましく、０．３ｇ／ｍ^２以下とすることがより好ましく、０．１ｇ／ｍ^２以下とすることがさらに好ましく、０．０５ｇ／ｍ^２以下とすることが特に好ましい。

　機能性皮膜層に潤滑性を付与する場合に、潤滑性を高める樹脂としては、例えば親水基を有する樹脂が挙げられる。樹脂は１種を含有しても、２種以上を含有してもよい。親水基としては、親水性皮膜層４についての説明の通りである。機能性皮膜層に含有させる潤滑性を高める樹脂としては、水酸基を有する樹脂を使用することが好ましく、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ、ＰＥＯ）を使用することがより好ましい。

　機能性皮膜層には、上記の他に、本発明の効果を損なわない範囲において、他の任意成分を含有させてもよい。任意成分としては、例えば塗装性、作業性、皮膜の物性などを改善するための各種の水系溶媒や塗料添加物等が挙げられる。
　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、防カビ剤等が挙げられる。これらの塗料添加物は、１種が含まれていても、２種以上が含まれていてもよい。

　機能性皮膜層における樹脂の付着量は、十分な潤滑性を得る観点から０．０１ｇ／ｍ^２以上とすることが好ましく、０．０３ｇ／ｍ^２以上とすることがより好ましく、０．０５ｇ／ｍ^２以上とすることがさらに好ましい。一方、機能性皮膜層の塗布作業性が低下するのを抑制する観点から、付着量は５ｇ／ｍ^２以下とすることが好ましく、０．５ｇ／ｍ^２以下とすることがより好ましく、０．３ｇ／ｍ^２以下とすることがさらに好ましく、０．１ｇ／ｍ^２以下とすることがよりさらに好ましい。

　機能性皮膜層の厚さは特に限定されないが、機能性皮膜層の密度を１ｇ／ｃｍ^３と仮定すると、良好な撥油性を得る点から０．００１μｍ以上とすることが好ましく、０．０１μｍ以上とすることがより好ましく、０．０３μｍ以上とすることがさらに好ましい。また、皮膜形成時の良好な塗布作業性を得る観点から、５μｍ以下とすることが好ましく、１μｍ以下とすることがより好ましく、０．５μｍ以下とすることがさらに好ましい。
　機能性皮膜層の膜厚は、機能性皮膜層の成膜に用いる塗料組成物の濃度や、成膜に用いるバーコーターＮｏ．の選択などによって調整することができる。

　上記皮膜層２は、アルミニウム板１の少なくとも一方の表面上に形成されていればよいが、アルミニウム板１の両表面上に上記皮膜層が形成されていてもよい。また、アルミニウム板１の両表面上に上記皮膜層２が形成されている場合に、それらの皮膜層は同じ態様である必要はない。

　以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、その趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

［アルミニウム製フィン材の製造］
　まず、厚さが０．０９５ｍｍであって、ＪＩＳ　Ｈ　４０００：２０１４に規定された合金番号１０７０のアルミニウム板を使用し、アルミニウム板の表面に対してリン酸クロメート処理を行うことにより、下地処理層を形成した。
　次に、疎水性樹脂とカーボンブラックとを含有する塗料組成物をバーコーターで塗布し、２５０℃で焼付けることによって、耐食性樹脂皮膜層を形成した。必要に応じて重ね塗りを行い、耐食性樹脂皮膜層の皮膜量は０．５～８００ｍｇ／ｄｍ^２とした。なお、耐食性樹脂皮膜層の皮膜量は、耐食性樹脂皮膜層に対する黒色顔料の質量比率及び黒色顔料の含有量から算出した。
　その後、アクリル樹脂及びポリエーテル系ポリウレタン樹脂を含有する塗料組成物を、バーコーターを用いて耐食性樹脂皮膜層の表面に塗布した後、１５０℃で焼付けることによって親水性皮膜層を形成し、アルミニウム製フィン材を製造した。親水性皮膜層の皮膜量は２．０ｍｇ／ｄｍ^２とした。
　耐食性樹脂皮膜層の形成においては、黒色顔料としてカーボンブラックを使用し、樹脂材料としてエポキシ樹脂、ウレタン樹脂又はアクリル樹脂を使用し、分散助剤として分散剤を使用した。

［アルミニウム製フィン材の色調の測定］
　得られたアルミニウム製フィン材のＬ^＊値を、分光測色計（コニカミノルタジャパン株式会社製、ＣＭ－６００ｄ）を用いて、正反射光除去（ＳＣＥ：Ｓｐｅｃｕｌａｒ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　Ｅｘｃｌｕｄｅ）方式にて測定した。なお、Ｌ^＊値の測定は、前処理なしの場合と、流水浸漬後の場合とで測定した。流水浸漬の条件は、室温で１２０時間とした。また、美観性の評価基準としては、Ｌ^＊値が８３以下であったものを良好とし、８０以下であったものを優良とした。

［アルミニウム製フィン材の評価］
＜親水性の評価＞
　室温において、アルミニウム製フィン材の表面に約１μＬの純水を滴下し、液滴（純水）の接触角を、接触角測定器（協和界面科学社製、ＣＡ－０５型）を用いて測定した。接触角が小さいほど、親水性が優れていることを示す。親水性の評価基準としては、接触角が４０°以下であったものを良好とした。

＜耐食性の評価＞
（耐湿性試験）
　温度を４９℃とし、湿度を９８％とした環境内にアルミニウム製フィン材を配置し、１００時間保持した後に、腐食状況をＲＮ（レイティングナンバー）で評価した。ＲＮの値が大きいほど、耐湿性が優れていることを示す。耐湿性の評価基準としては、ＲＮが８．０以上であったものを良好とした。

（塩水噴霧試験（ＳＳＴ：Ｓａｌｔ　Ｓｐｒａｙ　Ｔｅｓｔｉｎｇ））
　アルミニウム製フィン材を、より一層厳しい腐食環境下に晒し、耐食性を評価した。具体的には、アルミニウム製フィン材に対して、ＪＩＳ　Ｚ　２３７１：２０１５に規定される塩水噴霧試験方法に基づき、塩水噴霧試験を１００時間実施し、その後の腐食状況を目視で観察し、腐食の発生の有無を確認した。

　本実施例においては、耐湿性試験による結果が良好であったものを、耐食性が良好であると判断した。また、厳しい腐食環境を再現したＳＳＴ試験による結果が、腐食なしであったものを、耐食性が優良であると判断した。

　耐食性樹脂皮膜層及び親水性皮膜層に使用した材料及びその含有量、Ｌ^＊値等を下記表１及び２に示し、評価結果を下記表３に示す。なお、下記表１及び２において、耐食層とは、耐食性樹脂皮膜層を示し、親水層とは、親水性皮膜層を示す。また、耐食層又は親水層に対する黒色顔料の質量比率とは、耐食層又は親水層に含有されるカーボンブラックの質量を、カーボンブラックが含有される耐食層又は親水層の質量で除した値であり、質量％で表す。さらに、耐食層又は親水層に対する黒色顔料の含有量とは、耐食層又は親水層の単位面積あたりのカーボンブラックの質量であり、（ｍｇ／ｄｍ^２）で表す。黒色顔料に対する分散助剤の質量比率とは、耐食層又は親水層に含有される分散助剤の質量を、分散助剤が含有される耐食層又は親水層中のカーボンブラックの質量で除した値であり、質量％で表す。

　上記表１～３に示すように、発明例Ｎｏ．１～２５は、耐食性樹脂皮膜層に黒色顔料が含有されており、Ｌ^＊値が所定の範囲内であるため、優れた美観性を有するフィン材を得ることができた。また、耐食性樹脂皮膜層の上に親水性樹脂皮膜層を設けているため、接触角が４０°以下であり、美観性を損ねることなく優れた親水性を得ることができ、熱交換効率の低下を防止することができるフィン材を得ることができた。なお、耐食性樹脂皮膜層の材料となる樹脂として、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、Ｚｒ系架橋剤が添加されたアクリル樹脂の３種類を使用したが、いずれの樹脂を使用しても同様の結果を得ることができた。

　また、発明例Ｎｏ．１～２５は、耐湿性を評価するＲＮが８．０以上であり、良好な耐食性を得ることができた。さらに、上記発明例のうち、発明例Ｎｏ．１～１２、１７～１８、２０～２１及び２３は、耐食性樹脂皮膜層に対する黒色顔料の質量比率、及び黒色顔料に対する分散助剤の質量比率が、いずれも本発明で規定する好ましい範囲内であった。したがって、より一層厳しい腐食試験であるＳＳＴ試験によっても腐食が発生せず、優れた耐食性を得ることができた。

　一方、比較例Ｎｏ．１は、黒色顔料が含有された耐食性樹脂皮膜層を形成したフィン材であるが、親水性皮膜層が形成されていないため、接触角が上昇し、所望の親水性を得ることができなかった。また、比較例Ｎｏ．２は、耐食性樹脂皮膜層及び親水性皮膜層を形成したフィン材であるが、親水性皮膜層に黒色顔料が含有されており、流水浸漬後のＬ^＊値が本発明で規定する上限を超えている。これは、流水により、親水性皮膜層中の水溶性成分であるポリエーテル系ポリウレタン樹脂とともに、カーボンブラックが皮膜から流出して、脱色されたからであると考えられる。したがって、所望の美観性を得ることができなかった。

　以上、各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

　なお、本出願は、２０２４年７月８日出願の日本特許出願（特願２０２４－１０９５２９）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。

１　　アルミニウム板
２　　皮膜層
３　　耐食性樹脂皮膜層
４　　親水性皮膜層
５　　下地処理層
６　　黒色顔料
１０　アルミニウム製フィン材

Claims

　アルミニウム板と、前記アルミニウム板の表面上に形成された皮膜層と、を有するアルミニウム製フィン材であって、
　前記皮膜層は、前記アルミニウム板側から順に、耐食性樹脂皮膜層と、親水性皮膜層と、を有し、
　前記耐食性樹脂皮膜層は、黒色顔料を含み、
　アルミニウム製フィン材表面に対して分光測色計により測定された、Ｌ^＊ａ^＊ｂ表色系における明度Ｌ^＊値が、８３以下であることを特徴とする、アルミニウム製フィン材。
　前記黒色顔料は、カーボンブラック、金属無機化合物系顔料、及び有機系顔料から選択された少なくとも１種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。
　前記黒色顔料がカーボンブラックであって、前記耐食性樹脂皮膜層の全質量に対する前記カーボンブラックの質量比率が３５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。
　前記黒色顔料がカーボンブラックであって、前記耐食性樹脂皮膜層の単位面積あたりの前記カーボンブラックの含有量が０．１（ｍｇ／ｄｍ^２）以上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。
　前記耐食性樹脂皮膜層は、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、及びＺｒ系架橋剤が添加されたアクリル樹脂から選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載のアルミニウム製フィン材。
　前記耐食性樹脂皮膜層は、分散助剤を含むことを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載のアルミニウム製フィン材。
　前記親水性皮膜層は、アクリル樹脂及びポリエーテル系ポリウレタン樹脂の両方を含むことを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載のアルミニウム製フィン材。
　前記アルミニウム板と前記皮膜層との間に、下地処理層を有することを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載のアルミニウム製フィン材。
　前記耐食性樹脂皮膜層は、分散助剤を含み、
　前記耐食性樹脂皮膜層の全質量に対する前記黒色顔料の質量比率が３５質量％以下であり、
　前記耐食性樹脂皮膜層中の前記黒色顔料の質量に対する前記分散助剤の質量比率が１０質量％以上であることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載のアルミニウム製フィン材。
　前記耐食性樹脂皮膜層は、分散助剤を含み、
　前記黒色顔料としてカーボンブラックを使用し、
　前記分散助剤は、アクリル系分散剤、ポリエステル系分散剤、ポリアミン系分散剤のいずれかからなり、
　前記耐食性樹脂皮膜層の全質量に対する前記黒色顔料の質量比率が３５質量％以下であり、
　前記耐食性樹脂皮膜層中の前記黒色顔料の質量に対する前記分散助剤の質量比率が１０質量％以上であることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載のアルミニウム製フィン材。