JP2014199155A

JP2014199155A - アルミニウムフィン材およびその製造方法

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Publication number: JP2014199155A
Application number: JP2013075072A
Authority: JP
Inventors: 慶太館山; Keita Tateyama; 太田　陽介; Yosuke Ota; 陽介太田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2014-10-23
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: JP6061755B2

Abstract

【課題】空調機の室内機等に好適な、親水性の劣化し難いアルミニウムフィン材を提供する。
【解決手段】本発明に係るアルミニウムフィン材は、アルミニウムからなる基板と、この基板上に形成された第１機能性皮膜と、第１機能性皮膜の表面に形成された第２機能性皮膜とを備え、表面にｎ−テトラデカンを滴下したときの接触角が１５°以上で、かつ水を滴下したときの接触角が５０°未満となる。そして、アルミニウムフィン材は、第１機能性皮膜および第２機能性皮膜の少なくとも一方が、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、ポリエーテル基から選択される１種以上を構造中に有する親水性樹脂を、付着量０．０５〜５ｇ／ｍ²で含有し、少なくとも他方がシリコーン成分を付着量０．００１〜１ｇ／ｍ²で含有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、空調機の室内機等に使用される熱交換器用アルミニウムフィン材およびその製造方法に関する。

熱交換器は、ルームエアコン、パッケージエアコン、冷凍ショーケース、冷蔵庫、オイルクーラー、およびラジエータ等として、様々な分野に利用されている。熱交換器のフィンには、一般的に、熱伝導性および加工性が優れることからアルミニウムまたはアルミニウム合金（以下、総称してアルミニウムという）が適用されている。熱交換器において、冷房運転時の結露水がフィンの間に溜まると、送風時の抵抗となって熱交換器特性を低下させる。そこで、このようなアルミニウムからなるフィンは、耐食性に加え、フィン表面で結露水が溜まらないように親水性または撥水性を付与するために、塗膜等の表面処理をフィンの成形前の板材（以下、フィン材という）に対して施されている。すなわち、フィン表面を親水性として結露水の流動性を高くするか、撥水性として結露水の水滴が大きくならないうちに落下させるか、であり、熱交換器の用途等によって選択される。例えばルームエアコン等の空調機の室内機に搭載される熱交換器には、結露水が飛散し易い撥水性とするよりも、フィン表面に一様に水が広がる親水性とした方が好適である。

一方、フィンは、建材、食物、生活用品等から揮発、飛散した浮遊物に由来する撥水化物質が表面に付着すると、親水性が劣化する。フィン表面において、撥水化物質は、冷房運転時には絶えず生じる結露水によってある程度除去されるが、暖房運転や送風運転等の結露しない運転モードにおいては定着し易い。特に、エアコン新設時、あるいは最後の冷房運転からの期間が長期間である場合には、フィン表面に付着した撥水化物質が除去されることなく累積されて親水性の劣化が顕著となり、その後の冷房運転時に不具合が生じる虞がある。また、フィン表面が撥水化して、冷房運転時に、結露水が水滴となって飛び散るという水飛び現象を生じる場合がある。

したがって、フィンは、表面の撥水化を抑制して親水性を維持するために、撥水化物質が付着し難い、すなわち撥油性を同時に有することが有効である。例えば特許文献１には、親水性樹脂に、ケン化度９０％以上のポリビニルアルコール系樹脂を所定量含有させることで、親水性と撥油性の両方を有する塗膜を備えるアルミニウムフィン材が開示されている。

特開２０１１−９４８７３号公報

前記従来技術の特許文献１のように、塗膜に親水性、撥油性を付与する各成分の両方を含有させる場合、一方の特性を向上させる、例えば撥油性を高くするべく、ケン化度９０％以上のポリビニルアルコール系樹脂の含有量を増加させると、他方の特性すなわち親水性が低下する傾向があるため、２つの特性を両立させつつ向上させることに限界がある。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、表面の親水性が高くかつ劣化し難く、空調機の室内機等に好適な熱交換器用のアルミニウムフィン材を提供することを目的として、親水性と撥油性の両方を十分に高くすることを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明者らは、２層構造の皮膜を設けて、一方に親水性を、他方に撥油性を付与するという思想に至った。

すなわち本発明に係るアルミニウムフィン材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基板と、前記基板上に形成された第１の機能性皮膜と、前記第１の機能性皮膜の表面に形成された第２の機能性皮膜と、を備える。そして、アルミニウムフィン材は、前記第１の機能性皮膜および前記第２の機能性皮膜の少なくとも一方が、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、ポリエーテル基から選択される１種以上を構造中に有する親水性樹脂を、付着量０．０５〜５ｇ／ｍ²で含有し、少なくとも他方がシリコーン成分を付着量０．００１〜１ｇ／ｍ²で含有し、２５℃の環境下において、表面にｎ−テトラデカンを滴下したときの接触角が１５°以上で、かつ水を滴下したときの接触角が５０°未満であることを特徴とする。

また、アルミニウムフィン材は、前記シリコーン成分が、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であることが好ましい。

このように、２層の皮膜の一方が親水性樹脂を、他方が撥油性を付与するシリコーン成分を含有することで、親水性と撥油性を、互いを阻害することなく両立、向上させることができる。

本発明に係るアルミニウムフィン材は、前記第１の機能性皮膜が前記親水性樹脂を付着量０．０５〜５ｇ／ｍ²で含有し、前記第２の機能性皮膜が前記シリコーン成分を付着量０．００１〜１ｇ／ｍ²で含有することが好ましく、さらに前記第２の機能性皮膜が前記親水性樹脂を付着量０．０５〜５ｇ／ｍ²で含有することがより好ましい。

このように、最表面の皮膜が撥油性を有することで、結露水のない状態においても表面の撥油性が維持され、冷房不使用時の親水性の劣化が抑制される。

また、本発明に係るアルミニウムフィン材は、前記基板が、前記第１の機能性皮膜を形成される側の表面に、疎水性樹脂からなる耐食性皮膜をさらに備えることが好ましい。

このように、基板表面に耐食性皮膜が形成されることで、基板（アルミニウム）の耐食性が向上する。

本発明に係るアルミニウムフィン材を製造する方法は、シリコーン成分を０．０５〜７０質量％含有する水系エマルジョンからなる塗料組成物を塗工して、前記シリコーン成分を含有する前記第１の機能性皮膜または前記第２の機能性皮膜を形成することを特徴とする。

このように、シリコーン成分の含有量を調整した塗料を塗工して、シリコーン成分を含有する機能性皮膜を形成することで、撥油性を有するアルミニウムフィン材が得られる。

本発明に係るアルミニウムフィン材によれば、冷房不使用期間が長期に及んでも、その後の冷房運転時に結露水が溜まらない、空調機の室内機等に好適な熱交換器とすることができる。

〔アルミニウムフィン材〕
以下、本発明に係るアルミニウムフィン材を実現するための形態について説明する。
アルミニウムフィン材は、フィンに成形する前の板材であり、所定の寸法に切断してプレス加工にて成形されて熱交換器用フィンに製造される。本発明に係るアルミニウムフィン材は、基板と、基板の片面または両面に形成された第１機能性皮膜（第１の機能性皮膜）と、第１機能性皮膜の上に形成されて最表面を被覆する第２機能性皮膜（第２の機能性皮膜）と、を備える。このように、本発明に係るアルミニウムフィン材は、第１、第２機能性皮膜を積層した２層構造の皮膜を表面に形成される。第１、第２機能性皮膜を形成する基板の面は片面でも両面でもよく、少なくとも熱交換器に組み立てたときに結露水が接触する虞のある側となる面に形成されていればよい。以下、アルミニウムフィン材および基板について、第１、第２機能性皮膜が形成される側の面を、単に表面という。

（アルミニウムフィン材の表面の親水性、撥油性）
本発明に係るアルミニウムフィン材は、表面が、親水性と撥油性を有する。具体的には、アルミニウムフィン材は、２５℃の環境下において、表面にｎ−テトラデカンを滴下したときの接触角が１５°以上とし、水（純水）を滴下したときの接触角が５０°未満とする。このような表面の性質により、アルミニウムフィン材は、表面が、水濡れ性がよく、かつ撥水化物質が付着し難いので親水性が劣化せず、水濡れ性を長期にわたって維持される。アルミニウムフィン材の表面における接触角は、例えばゴニオメータで測定することができる。

（基板）
基板は、通常の熱交換器用のフィン材に適用されるアルミニウムまたはアルミニウム合金（以下、総称してアルミニウムという）で形成され、熱伝導性および加工性の点からＪＩＳＨ４０００規定の１０００系のアルミニウムが好適に用いられ、より好ましくは合金番号１２００のアルミニウムが用いられる。これらの材料は、鋳造、熱間圧延、冷間圧延、調質等の公知の方法で所望の厚さの板材に製造される。基板の厚さは、特に規定するものではなく、製造される熱交換器の仕様等に合わせて、要求される熱伝導性や強度および耐食性等に対応可能な厚さとすればよく、具体的には板厚０．０６〜０．３ｍｍ程度の板材が好適に使用される。

基板は、化成処理により、表面に化成処理皮膜が形成されていることが好ましい。アルミニウムからなる基板は、化成処理皮膜により、耐食性を付与されると共に、その上に形成される第１機能性皮膜等の皮膜との密着性が向上する。化成処理皮膜は、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、またはチタン（Ｔｉ）を無機物として含有する無機酸化物または有機−無機複合化合物よりなり、基板を化成処理することによって形成される。化成処理皮膜は、基板に耐食性を付与するものであれば成分や膜厚等は特に限定されず、使用目的等に合わせて適宜設定すればよいが、面積あたりの付着量が金属（Ｃｒ，Ｚｒ，Ｔｉ）換算で１〜１００ｍｇ／ｍ²の範囲となることが好ましく、膜厚では１〜１００ｎｍとすることが好ましい。また、化成処理皮膜は、第１、第２機能性皮膜が片面にのみ設けられる場合に、反対側の面にも、すなわち基板の両面に形成されてもよい。

化成処理皮膜に適用される無機酸化物皮膜は、基板に、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、あるいはリン酸チタン酸処理のような化成処理を施して表面に形成される。また、有機−無機複合化合物皮膜は、基板に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で、アクリル−ジルコニウム複合体等が挙げられる。これらの化成処理皮膜を形成する前に、基板の表面をアルカリ性脱脂液にて予め脱脂することが好ましく、これにより化成処理の反応性が向上し、さらに形成された化成処理皮膜の密着性が向上する。

（第１機能性皮膜、第２機能性皮膜）
本発明に係るアルミニウムフィン材は、第１、第２機能性皮膜の一方が、親水性、撥油性のうちの少なくとも親水性を有し、他方が、親水性、撥油性のうちの少なくとも撥油性を有する。すなわち、第１、第２機能性皮膜の一方または両方が、親水性、撥油性の両方を有してもよい。そして、第１、第２機能性皮膜のいずれかを問わない場合において、親水性を有する皮膜を親水性皮膜、撥油性を有する皮膜を撥油性皮膜、親水性、撥油性の両方を有する皮膜を親水・撥油性皮膜と称する。

第１機能性皮膜および第２機能性皮膜は、後記の通り、親水性皮膜、撥油性皮膜として、所定の成分の付着量を規定するが、それぞれ、膜厚を０．００１〜５μｍの範囲で形成されることが好ましい。第１、第２機能性皮膜は、薄過ぎると十分な親水性や撥油性が得られず、一方、厚過ぎると、形成時の塗布作業性が低下し、特に基板がコイル状のアルミニウム板（条材）である場合は皮膜の形成が困難になる。また、特に第２機能性皮膜が厚過ぎると、その下に設けられた第１機能性皮膜の親水性や撥油性が発現し難い。また、アルミニウムフィン材は、樹脂からなる第１、第２機能性皮膜が厚いと熱交換の効率が低下する。したがって、第１、第２機能性皮膜は、２層の合計厚さを５μｍ以下とすることが特に好ましい。第１機能性皮膜は、当該第１機能性皮膜とする塗料を基板上に塗布し、焼付けや乾燥等により固化して形成され、同様に、第２機能性皮膜は、当該第２機能性皮膜とする塗料を、形成された第１機能性皮膜の表面に塗布し、固化して形成される。

（親水性皮膜）
親水性皮膜は、アルミニウムフィン材の表面に親水性を付与する皮膜であり、親水性樹脂を含有する。親水性樹脂は、親水基である、水酸基（ヒドロキシ基）、カルボキシル基、スルホン酸基、ポリエーテル基から選択される１種以上を構造中に有する。具体的には、ヒドロキシ基を有するものとして、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ、ＰＥＯ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）が、カルボキシル基を有するものとしてポリアクリル酸（ＰＡＡ）が、ヒドロキシ基とカルボキシル基を有するものとしてカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）が、スルホン酸基を有するものとしてスルホエチルアクリレートが、それぞれ挙げられる。この他に、前記親水基を有する単量体の２種以上の共重合体、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適用できる。親水性皮膜は、これらの親水性樹脂の樹脂塗料を塗布し、乾燥させて形成される。

親水性皮膜は、アルミニウムフィン材において第１機能性皮膜、第２機能性皮膜のいずれとする場合も、親水性樹脂の付着量で０．０５〜５ｇ／ｍ²となるように形成される。親水性樹脂の付着量で０．０５ｇ／ｍ²未満では、親水性皮膜が薄過ぎたり、面積あたりの親水性樹脂が不足して、十分な親水性が得られない。一方、親水性樹脂の付着量で５ｇ／ｍ²を超える皮膜は、アルミニウムフィン材の表面が水に濡れると溶出して撥油性皮膜の撥油性を阻害し、さらに第１機能性皮膜であれば、上層の第２機能性皮膜まで溶出させる虞がある。また、このような皮膜は厚過ぎて、前記の通り、塗布作業性が低下し、また第２機能性皮膜であれば、第１機能性皮膜の特性を発現し難くする。親水性皮膜は、親水性樹脂の付着量で０．１〜１ｇ／ｍ²が好ましい。

（撥油性皮膜）
撥油性皮膜は、アルミニウムフィン材の表面に撥油性を付与する皮膜であり、シリコーン成分を含有する。シリコーン成分は、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適用することが好ましい。これらの特性基を有するシリコーンは、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。

撥油性皮膜は、アルミニウムフィン材において第１機能性皮膜、第２機能性皮膜のいずれとする場合も、シリコーン成分の付着量で０．００１〜１ｇ／ｍ²となるように形成される。シリコーン成分の付着量で０．００１ｇ／ｍ²未満では、十分な撥油性が得られない。一方、撥油性皮膜に含有されるシリコーン成分は、撥油性と共に撥水性（疎水性）も有するため、シリコーン成分の付着量で１ｇ／ｍ²を超える皮膜が形成されると、親水性皮膜の親水性が阻害され、アルミニウムフィン材の表面の親水性が不足する。撥油性皮膜は、シリコーン成分の付着量で０．０２〜０．３ｇ／ｍ²が好ましい。このような撥油性皮膜は、シリコーン成分を０．０５〜７０質量％含有する水系エマルジョンからなる塗料組成物を塗布して、固化させて形成することができる。

前記した通り、本発明に係るアルミニウムフィン材は、第１、第２機能性皮膜のいずれが、親水性皮膜、撥油性皮膜であってもよく、要求される特性に応じて選択される。具体的には、アルミニウムフィン材において、最表面に形成される第２機能性皮膜の特性がより強く発現する。一方、下層に形成される第１機能性皮膜は、当該第１機能性皮膜とその後の第２機能性皮膜のそれぞれの形成で焼付けが施されるため、長時間の焼付け処理により、特性の持続性が高くなる。しかし、親水性皮膜については、第１機能性皮膜に適用されても、フィンの表面（第２機能性皮膜）に結露水が付着することで、第１機能性皮膜に含有する親水性樹脂が第２機能性皮膜中を浸透して最表面で親水性を発現させることができる。一方、撥油性については、熱交換器（フィン）の表面に結露水のない状態で発現することが望ましいため、アルミニウムフィン材の表面すなわち第２機能性皮膜が撥油性皮膜であることが好ましい。さらに、第２機能性皮膜が親水性も有する親水・撥油性皮膜であれば、例えば冷房運転開始時の結露水が生じ始めた時点でも、親水性が発現されるので、より好ましい。親水・撥油性皮膜は、前記の親水性皮膜における親水性樹脂に、撥油性皮膜のシリコーン成分や前記のシリコーン成分を含有する水系エマルジョンを添加した塗料で形成することができる。親水・撥油性皮膜においても、親水性樹脂、シリコーン成分が、親水性皮膜、撥油性皮膜のそれぞれと同じ付着量となるように形成される。

（耐食性皮膜）
本発明に係るアルミニウムフィン材は、基板表面に、すなわち第１機能性皮膜の下地として、疎水性樹脂からなる耐食性皮膜を備えることが好ましい。アルミニウムからなる基板が、化成処理皮膜を形成されているだけでなく、さらにその表面を耐食性皮膜で被覆されることで、アルミニウムフィン材は耐食性がいっそう向上する。耐食性皮膜は、基板の化成処理皮膜と同様に、第１、第２機能性皮膜が片面にのみ設けられる場合に、反対側の面にも、すなわち基板の両面に形成されてもよい。

耐食性皮膜は、アルミニウムからなる基板（アルミニウムフィン材）に耐食性を付与するために基板表面を被覆する疎水性樹脂からなる皮膜であり、第１、第２機能性皮膜と同様に、塗料を基材表面に塗布することにより形成される。塗料に使用される疎水性樹脂は、例えば、ポリエステル系、ポリオレフィン系、エポキシ系、ウレタン系の各種樹脂が挙げられ、これらの１種または２種以上を混合したものが適用される。耐食性皮膜は、膜厚等は特に限定されないが、基板に十分な耐食性を付与するためには、面積あたりの付着量で０．０１ｇ／ｍ²以上が好ましく、０．０５ｇ／ｍ²以上がより好ましい。一方、第１、第２機能性皮膜と同様に、樹脂からなる耐食性皮膜が厚いと熱交換の効率が低下するので、付着量で８ｇ／ｍ²以下が好ましく、４ｇ／ｍ²以下がより好ましい。膜厚では０．０５〜４μｍとすることが好ましい。

〔アルミニウムフィン材の製造方法〕
本発明に係るアルミニウムフィン材は、前記した通り、基板の表面に、第１、第２機能性皮膜のそれぞれを形成する塗料を順次、塗布して製造することができる。さらに、第１機能性皮膜を形成する前に、基板の表面に疎水性樹脂塗料を塗布して耐食性皮膜を形成してもよいし、これらの皮膜を形成する前に、前記したように基板を化成処理して表面に化成処理を形成してもよい。

第１、第２機能性皮膜、あるいはさらに耐食性皮膜は、当該皮膜を形成する塗料を調整し、被覆対象物（基板）にバーコーターやロールコート法等により塗布し、焼付け処理を施して形成される。特に、基板がコイル状のアルミニウム板であれば、ロールコート装置等を適用して、連続的に、脱脂、塗装、加熱、巻取り等を行うことが生産性上好ましい。また、第１、第２機能性皮膜、耐食性皮膜の焼付け温度は、それぞれの樹脂の種類に応じて１２０〜２７０℃の範囲とすることが好ましい。

各皮膜を形成する塗料は、親水性皮膜、撥油性皮膜、親水性・撥油性皮膜、あるいは耐食性皮膜のいずれについても、それぞれ前記の樹脂等の成分のみに限られず、塗装性や作業性等や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してもよく、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、単独でまたは複合して配合してもよい。

以上、本発明を実施するための形態について述べてきたが、以下に、本発明の効果を確認した実施例を、本発明の要件を満たさない比較例と比較して具体的に説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

〔供試材の作製〕
（基板、化成処理）
アルミニウムフィン材の供試材における基板として、厚さ０．１０ｍｍのＪＩＳＨ４０００Ａ１２００アルミニウム板を適用した。この基板の表面をアルカリ性薬剤（サーフクリーナー（登録商標）ＥＣ３７０、日本ペイント社製）で脱脂し、化成処理液として日本ペイント社製アルサーフ（登録商標）４０１ＫＢ−２／４５ＫＢを使用して、リン酸クロメート処理を施して化成処理皮膜を形成した。波長分散型蛍光Ｘ線装置（島津製作所製、ＬＡＢＣＥＮＴＥＲＸＲＦ−１８００）で測定した化成処理皮膜のＣｒ換算値は２０ｍｇ／ｍ²であり、膜厚約２０ｎｍとなった。

（耐食性皮膜の形成）
耐食性皮膜の材料として、表１〜５に示す種類の樹脂塗料をバーコーターで基板に塗布し、熱風乾燥炉にて基板到達温度約２００℃で焼付けをして、空冷し、耐食性皮膜を形成した。ただし、表１〜５において、耐食性皮膜の欄に「−」を付した供試材については、耐食性皮膜を形成しなかった。耐食性皮膜の材料（疎水性樹脂）は以下の通りである。

（疎水性樹脂）
エポキシ系：ＤＩＣ製、エピクロン（登録商標）８４０
アクリル系：楠本化成製、ネオクリル（登録商標）Ａ−６１４
ウレタン系：楠本化成製、ネオレッズ（登録商標）Ｒ−９６６０
ポリオレフィン系：東邦化学工業製、ハイテック（登録商標）Ｓ３１４８
ポリエステル系：東洋紡績製、バイロナール（登録商標）ＭＤ−１２００

（第１機能性皮膜、第２機能性皮膜の形成）
表１〜５に示す種類の親水性樹脂およびシリコーンを調整した塗料を作製し、順次、基板にバーコーターで塗布、焼付けにより第１機能性皮膜を形成し、その上に第２機能性皮膜をさらに形成して、アルミニウムフィン材の供試材とした。焼付けの条件は前記耐食性皮膜と同様であり、耐食性皮膜も含めて、基板を室温まで冷却した後に上の皮膜を形成した。また、表１〜５に記載した親水性樹脂、シリコーンの各付着量になるように、塗料の塗布量を調整した。また、特許文献１の発明に係るアルミニウムフィン材として、第２機能性皮膜に、親水性樹脂に代えてケン化度の高い撥水性のポリビニルアルコール（ＰＶＡ９９）を適用した供試材を作製した。なお、撥油性皮膜用の塗料は、下記のシリコーン成分を含有し、表１〜５に示す付着量に応じて純水で調整した水系エマルジョンとし、さらに親水性樹脂、シリコーンの両方を含有する親水性・撥油性皮膜については、表１〜５に示す付着量の比に合わせて、親水性樹脂の材料を混合した水系エマルジョンとした。第１、第２機能性皮膜の材料は以下の通りである。

（親水性樹脂およびその比較例）
ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）：三洋化成工業製、ＰＥＧ−６０００Ｓ（登録商標）
ポリアクリル酸（ＰＡＡ）：東亜合成製、ジュリマー（登録商標）ＡＣ−１０Ｓ
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）：日本合成化学製、ゴーセノール（商標登録）ＧＬ−０５
アクリル酸とスルホン酸基含有単量体との共重合体（ＡＡＳＦ）：日本触媒製、アクアリック（登録商標）ＧＬ
撥水性ポリビニルアルコール（ＰＶＡ９９）：日本合成化学製、ゴーセノール（商標登録）ＮＭ−１１

（シリコーン成分）
エポキシ−ポリエーテル基含有シリコーン：信越化学工業製、Ｐｏｌｏｎ−ＭＦ−１３
エポキシ基含有シリコーン：信越化学工業製、Ｘ−５１−１２６４
メタクリル基含有シリコーン：信越化学工業製、Ｘ−５２−８１４５Ｘ
アミノ基含有シリコーン：信越化学工業製、Ｐｏｌｏｎ−ＭＦ−５２
フェニル基含有シリコーン：信越化学工業製、ＫＭ−９７３９
水素基含有シリコーン：信越化学工業製、Ｐｏｌｏｎ−ＭＷＳ

作製した供試材について、フィンへの結露水の付着を模擬して、１分間水洗して乾燥させた後、第１、第２機能性皮膜を形成した表面を評価、観察面として、水接触角、テトラデカン接触角を測定し、水濡れ性（親水性）、撥油性、および耐食性を評価した。それぞれの接触角、および評価結果を表１〜５に示す。

（水接触角、テトラデカン接触角）
２５℃の環境下で、供試材を、第１、第２機能性皮膜を形成した面を上に水平に載置し、表面に約０．５μＬのイオン交換水を滴下し、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。同様に、約０．５μＬのｎ−テトラデカンを滴下し、接触角を測定した。

〔評価〕
（水濡れ性）
垂直に載置した供試材の表面にイオン交換水を噴霧し、水濡れ面積率を目視にて測った。水濡れ面積率が７０％以上を水濡れ性合格とし、９５％以上を特に優良として「◎」、９０％以上９５％未満を優良として「○」、７０％以上９０％未満を良好として「△」で示す。また、７０％未満を不合格として「×」で示す。

（撥油性）
撥油性は、空調機の家庭等での使用環境を想定して、供試材をサラダ油に浸漬して引き上げて、評価面を鉛直にして３０秒間静置した後の、サラダ油の付着面積率を目視にて測った。サラダ油の付着面積率が５０％未満を撥油性合格とし、５％未満を特に優良として「◎」、５％以上２０％未満を優良として「○」、２０％以上５０％未満を良好として「△」で示す。また、５０％以上を不合格として「×」で示す。

（耐食性）
耐食性は、ＪＩＳＺ２３７１に準じた塩水噴霧試験を４８０時間行った後、供試材の腐食の程度によって評価した。噴霧液として５質量％の塩化ナトリウム水溶液を用い、噴霧環境温度は３５℃、噴霧量は面積８０ｃｍ²で１時間毎に１．５ミリリットルとした。腐食面積率によって腐食の程度を定量化するレイティングナンバ法に準拠して数値化して、レイティングナンバが９．３以上を合格とし、９．８以上を特に優良として「◎」、９．５以上９．８未満を優良として「○」、９．３以上９．５未満を良好として「△」で示す。また、９．３未満を不合格として「×」で示す。

第２機能性皮膜の仕様別に、表１、表２、表３、表４、表５に示す。
表１に示す供試材Ｎｏ．１〜１８，１０１〜１０４は、いずれも表面の第２機能性皮膜が親水性皮膜であるため、水濡れ性が極めて優れていた。一方で、撥油性が合格基準近傍程度であり、下層の第１機能性皮膜のシリコーン成分の付着量に影響されなかった。さらに、第１機能性皮膜のシリコーン成分が不足した比較例の供試材Ｎｏ．２０１，２０５は、撥油性が不足した。ただし、第１機能性皮膜のシリコーン成分が過剰な比較例の供試材Ｎｏ．２０２，２０６は、第２機能性皮膜の親水性が阻害されて不足するに至った。

これに対して、供試材Ｎｏ．２０３は、第２機能性皮膜における親水性樹脂が不足したため、十分な水濡れ性が得られなかった。反対に、供試材Ｎｏ．２０４，２０７は、第２機能性皮膜における親水性樹脂が過剰なため、第１機能性皮膜の撥油性が十分に発現せず、または阻害されて、表面の撥油性が不足するに至った。また、供試材Ｎｏ．２０８は、第２機能性皮膜に親水性樹脂ではなく撥水性ポリビニルアルコールを適用したため、第１機能性皮膜の親水性が十分に発現しなかった。

表２および表３に示す供試材Ｎｏ．２１〜５０，１０５，１０６は、表面の第２機能性皮膜が撥油性皮膜であるため、撥油性に優れ、特にシリコーン成分の付着量が０．１ｇ／ｍ²以上のものが極めて優れていた。これに対して、供試材Ｎｏ．２０９は、第２機能性皮膜のシリコーン成分が不足したため、十分な撥油性が得られなかった。

また、供試材Ｎｏ．２１〜５０，１０５，１０６は、親水性皮膜や親水性・撥油性皮膜を下層の第１機能性皮膜に備えたにもかかわらず、水濡れ性が発現した。特に、第１機能性皮膜が親水性皮膜で、その親水性樹脂と第２機能性皮膜のシリコーン成分との付着量のバランスのよい供試材Ｎｏ．２６，３１〜４０，１０５は、水濡れ性と撥油性の両方が十分に優れていた。なお、水濡れ性が合格基準近傍の供試材Ｎｏ．２７〜３０は、第２機能性皮膜のシリコーン成分が多いことにより、第１機能性皮膜の親水性がある程度阻害されたと推測される。一方、同様に第２機能性皮膜のシリコーン成分が多い供試材Ｎｏ．３１，３２は、第１機能性皮膜の親水性樹脂の付着量も多いことにより、親水性が保持された。ただし、供試材Ｎｏ．２１２は、第１機能性皮膜の親水性樹脂が過剰なため、第２機能性皮膜の撥油性が阻害されて、撥油性が不足するに至った。反対に、供試材Ｎｏ．２１１，２１５は、第１機能性皮膜における親水性樹脂が不足したため、十分な水濡れ性が得られなかった。また、第２機能性皮膜のシリコーン成分が過剰な比較例の供試材Ｎｏ．２１０，２１３は、第１機能性皮膜の親水性が十分に発現せず、不足した。

一方、供試材Ｎｏ．４１〜５０，１０６は、第１機能性皮膜の親水性が、同じ膜中のシリコーン成分と第２機能性皮膜のシリコーン成分により、ある程度阻害されたと推測される。さらに供試材Ｎｏ．２１４は、第１機能性皮膜においてシリコーン成分が過剰なために親水性が阻害されて、表面の親水性が不足するに至った。

表４および表５に示す供試材Ｎｏ．５１〜９４，１０７〜１１０は、表面の第２機能性皮膜が親水性・撥油性皮膜であるため、水濡れ性と撥油性の両方を示した。特に、第１機能性皮膜が親水性皮膜で、第２機能性皮膜のシリコーン成分が適度な付着量の供試材Ｎｏ．５１，５３，５４，７５〜８０，１０７は、水濡れ性、撥油性の両方が比較的優れていた。

これに対して、供試材Ｎｏ．２１６は、第１機能性皮膜が親水性皮膜であり、第２機能性皮膜におけるシリコーン成分が不足したため、表２の供試材Ｎｏ．２０９と同様に撥油性が得られなかった。反対に、供試材Ｎｏ．２１７，２１９，２２２は、第２機能性皮膜においてシリコーン成分が過剰なため、膜中の親水性樹脂、あるいはさらに第１機能性皮膜の親水性が阻害されて、表２および表３の供試材Ｎｏ．２１０，２１３と同様に親水性が十分に得られなかった。

供試材Ｎｏ．２２０は、第１機能性皮膜が撥油性皮膜であり、第２機能性皮膜における親水性樹脂が不足したため、表１の供試材Ｎｏ．２０３と同様に親水性が得られなかった。反対に、供試材Ｎｏ．２１８は、第２機能性皮膜において親水性樹脂が過剰なため、同じ膜中のシリコーン成分の撥油性が阻害されて、十分な撥油性が得られなかった。また、供試材Ｎｏ．２２１，２２３は、第２機能性皮膜に親水性樹脂ではなく撥水性ポリビニルアルコールを適用したため、表１の供試材Ｎｏ．２０８と同様に親水性が得られなかった。

表１〜５に示す供試材Ｎｏ．１０１〜１１０は、耐食性皮膜を備えない仕様であり、耐食性皮膜を備えた供試材と比較して、水濡れ性や撥油性への影響は観察されなかったが、耐食性に劣った。

Claims

アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基板と、前記基板上に形成された第１の機能性皮膜と、前記第１の機能性皮膜の表面に形成された第２の機能性皮膜と、を備えるアルミニウムフィン材であって、
前記第１の機能性皮膜および前記第２の機能性皮膜の少なくとも一方が、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、ポリエーテル基から選択される１種以上を構造中に有する親水性樹脂を、付着量０．０５〜５ｇ／ｍ²で含有し、
前記第１の機能性皮膜および前記第２の機能性皮膜の少なくとも他方が、シリコーン成分を、付着量０．００１〜１ｇ／ｍ²で含有し、
２５℃の環境下において、表面にｎ−テトラデカンを滴下したときの接触角が１５°以上で、かつ水を滴下したときの接触角が５０°未満であることを特徴とするアルミニウムフィン材。
前記シリコーン成分が、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フィン材。
前記第１の機能性皮膜が、前記親水性樹脂を付着量０．０５〜５ｇ／ｍ²で含有し、
前記第２の機能性皮膜が、前記シリコーン成分を付着量０．００１〜１ｇ／ｍ²で含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアルミニウムフィン材。
前記第２の機能性皮膜が、前記親水性樹脂を付着量０．０５〜５ｇ／ｍ²でさらに含有することを特徴とする請求項３に記載のアルミニウムフィン材。
前記基板の表面に、疎水性樹脂からなる耐食性皮膜をさらに備え、前記耐食性皮膜上に前記第１の機能性皮膜が形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のアルミニウムフィン材。
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のアルミニウムフィン材の製造方法であって、
シリコーン成分を０．０５〜７０質量％含有する水系エマルジョンからなる塗料組成物を塗工して、前記シリコーン成分を含有する前記第１の機能性皮膜または前記第２の機能性皮膜を形成することを特徴とするアルミニウムフィン材の製造方法。