JPH02107678A - 熱交換器フィン用被覆組成物 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、空調器用熱交換器のフィンに対し、その表面
を保護して永続的に親水性及び耐蝕性を保持し、かつ優
れた被膜強度を付与するための熱交換器フィン用被覆組
成物に関するものである。

［従来の技術］ 従来、熱交換器のアルミフィンは、空調器を運転する際
に発生する結露水による通風抵抗の低下を防ぐために、
一般にその表面に親水処理が施されている。例えば、疎
水性アクリル樹脂塗料等に界面活性剤、シリカ、酸化チ
タン等を添加、分散させた組成物を被覆する方法が知ら
れている（特開昭５５−９９９８７号、特開昭５９−１
７０１７０号、特開昭６１−３４３８６５号の各公報）
。

また、ベーマイト処理等の化成処理により、被膜を形成
する方法も知られている（泉美納男、笹隈伸二、「防錆
管理Ｊ　Ｖｏｌ、　１６．２１〜２７頁、１９８１年）
。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記従来の方法では、実用上いくつかの問題
点を有している。即ち、前者の方法では、初期において
は優れた親水性能を有するが、界面活性剤が結露水によ
って脱落した後は親水性がかなり低下する。また、シリ
カを配合しているため、加工工具等の摩耗の原因となる
ことから、アルミフィンに加工した後に塗布するいわゆ
るポストコートにしか通さないという問題点があった。

また、後者の方法では、生産性が悪く、耐蝕性も必ずし
も充分とはいえないという問題点があった。

本発明の目的は、アルミニウム表面に対し、充分な持続
性のある親水性を付与し、かつ耐蝕性、密着性を付与す
るとともに、加工工具等の摩耗がなくフィン材を成形す
る前にアルミニウムに塗布するプレコートタイプとして
も使用が可能な熱交換器フィン用被覆組成物を提供する
ことにある。

［課題を解決するための工段］ 本発明者らは、上記目的を達成するために、鋭意検討し
た結果本発明を完成した。

即ち、本発明の熱交換器フィン用被覆組成物は下記成分
（ａ）、（ｂ）及び（Ｃ）からなり、固形分重量比が（
ａ）：　　（ｂ）：　　（ｃ）＝５〜４０：６０〜９５
：１〜３０であるという構成を採用している。

（ａ）（メタ）アクリル酸グリシジル又はＮ−メチロー
ル（メタ）アクリルアミドに基づく構造単位５〜３５重
量％、（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキルに基づく
構造単位６５〜９５重量％よりなる親水性重合体部分と
、（メタ）アクリル酸低級アルキルに基づく構造単位７
０〜９５重量％、（メタ）アクリル酸に基づく構造単位
５〜３０重量％よりなる疎水性重合体部分からなるブロ
ック共重合体（以下Ａポリマーと称する）。

（ｂ）　（メタ）アクリル酸グリシジル又はＮ−メチロ
ール（メタ）アクリルアミドに基づく構造単位１〜３５
ｉ（３％、アクリロイルモルフォリン、Ｎ−ビニルピロ
リドン、Ｎ、Ｎ−ジメチルアクリルアミド、ポリエチレ
ングリコールモノメタクリレートから選ばれる単量体（
以下架橋性単量体という）の１種又は２種以上に基づく
構造単位６５〜９９重量％からなる親水性重合体部分と
、メタクリル酸メチルに基づく構造単位７０〜９５重量
％、アクリル酸に基づく構造単位５〜３０重量％からな
る疎水性重合体部分からなるブロック共重合体（以下Ｂ
ポリマーと称する）。

（ｃ）一般式Ａｊ？ＸｎＹ３−ｎ　Ｃ式中Ｘは炭素原子
数１〜５のアルコキシ基、ＹはＲＩＣＯ，ＣＨ２Ｃ０Ｒ
２又はＲ３ＣＯＣＨ２ＣＯＯＲ４を示し、Ｒ１、Ｒ２、
Ｒ３、Ｒ４は炭素原子数１〜１０のアルキル基であり、
ｎはＯｌｌ又は２である〕及び一般式ＴｉＸｎＹ４−ｎ
Ｃ式中Ｘは炭素原子数１〜５のアルコキシ基又は水酸基
、ＹはＱＣ（ＣＨ３）ＣＨＣＯＣＨ３、ＱＣ２Ｈ４Ｎ　
（Ｃ２Ｈ４ＯＨ）　、ＯＣＲ（ＣＨ３）ＣＯＯＨであり
、ｎは０又は１〜４までの整数である〕から選ばれた１
種又は２種以上の金属キレート型架橋剤。

また、上記被覆組成物に（ｄ）成分として、ポリエチレ
ンオキサイドとポリプロピレングリコールからなるブロ
ック共重合体（以下Ｃポリマーと称する）を配合するこ
とは好適な手段である。

［手段の詳細な説明］ 以下、熱交換器フィン用被覆組成物の各成分について説
明する。

まず、（ａ）成分となるＡポリマーについて説明する。

親水性重合体部分は、（メタ）アクリル酸グリシジル〔
本明細書では、アクリルとメタクリルを（メタ）アクリ
ルと総称する〕又はＮ−メチロール（メタ）アクリルア
ミドに基づく構造単位５〜３５重量％と（メタ）アクリ
ル酸ヒドロキシアルキルに基づく構造単位６５〜９５重
量％からなっている。（メタ）アクリル酸ヒドロキシア
ルキルとしては、（メタ）アクリル酸ヒドロキシメチル
、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロ
ピル等が使用される。前者の構造単位が５重量％未満又
は後者の構造単位が９５重量％−を超えると、得られる
被膜の耐蝕性及び密着性が低下し、前者の構造単位が３
５重量％を超えるか又は後者の構造単位が６５重量％未
満では、得られる被膜の密着性が低下する。

疎水性重合体部分は、（メタ）アクリル酸低級アルキル
に基づく構造単位７０〜９５重量％及び（メタ）アクリ
ル酸に基づく構造単位５〜３０重量％からなっている。

（メタ）アクリル酸低級アルキル中の低級アルキルとし
ては、炭素数１〜４の直鎮又は分岐状のアルキルがあげ
られる。前者の構造単位が７０重量％未満又は後者の構
造単位が３０重量％を超えると、得られる被膜の耐蝕性
及び密着性が低下し、前者の構造単位が９５重量％を超
えるか又は後者の構造単位が５重量％未満では、被膜の
耐蝕性が低下する。

次に、（ｂ）成分となるＢポリマーについて説明する。

親水性重合体部分は（メタ）アクリル酸グリシジル又は
Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミドに基づく構造単
位１〜３５重量％と前記架橋性単量体の１種又は２種以
上に基づく構造単位６５〜９９重量％からなっている。

前者の構造単位が１重量％未満又は後者の構造単位が９
９重量％を超えると、得られる被膜の耐蝕性、密着性が
低下し、前者の構造単位が３５重量％を超えるか又は後
者の６５重量％未満では、被膜の密着性が低下する。

疎水性重合体部分は、（メタ）アクリル酸低級アルキル
に基づく構造単位７０〜９５重量％と（メタ）アクリル
酸に基づく構造単位５〜３０重量％とからなっている。

（メタ）アクリル酸低級アルキルとしては、前記Ａポリ
マーと同様のものが使用できる。前者の構造単位が７０
重量％未満又は後者の構造単位が３０重量％を超えると
、得られる被膜の耐蝕性、密着性が低下し、前者の構造
単位が９５重量％を超えるか又は後者の構造単位が５重
量％未満では、被膜の耐蝕性が低下する。

本発明の親水性重合体部分と疎水性重合体部分からなる
ブロック共重合体は、従来公知の方法で合成できるが、
特に工業的な生産性の容易さ、多義にわたる性能的な面
より、１分子中に２個以上のペルオキシ結合を有するポ
リメリックペルオキシド、１分子中に２個以上のアゾ結
合を有するポリアゾ化合物、ラジカル共重合性基含有ペ
ルオキシドを使用してラジカル重合法により製造するの
が好ましい。重合方法としては、通常の塊状重合法、懸
濁重合法、溶液重合法、乳化重合法等が採用される。

次に、本発明のブロック共重合体の代表的な製造例とし
て、ポリメリックペルオキシドを重合開始剤とする重合
法について以下に説明する。まず、ポリメリックペルオ
キシドを用いて親水性の重合体を形成するビニル型単量
体の重合を行うと、連鎖中にペルオキシ結合が導入され
たペルオキシ結合金有視水性ビニル重合体が得られ、こ
れに疎水性重合体を形成するビニル型単量体を加えて重
合を行うと、ペルオキシ結合がその含有するペルオキシ
結合において開裂し、効率よくブロック共重合体が得ら
れる。

（Ｃ）成分となる金属キレート型架橋剤は、前記した一
般式で表される化合物の１種又は２種以上が使用され、
そのうち樹脂の安定性、耐蝕性の面からアルミニウムモ
ノアセチルアセトネー　トビス（エチルアセトアセテー
ト）、アルミニウムトリス（アセチルアセトネート）、
ジイソプロポキシビス（アセチルアセトネート）チタン
、テトラ−ｎ−ブトキシチタンの単独又は組み合わせた
ものが好適である。

（ｄ）成分となるＣポリマーは、ポリエチレンオキサイ
ドとポリプロピレングリコールのブロック共重合体であ
り、そのうち平均分子１３０００〜１００００で、ブロ
ック共重合体中のポリプロピレングリコールの平均分子
（３２０００種度のものが高い親水性及び親水性持続性
を発揮するために好適である。また、このＣポリマーは
公知の方法で容易に合成することができる。

上記（ａ）〜（ｄ）の各成分の配合割合は、固形分電量
比が（ａ）：　　（ｂ）：　　（ｃ）＝５〜４０：６０
〜９５：１〜３０であるか又は（ｄ、　）成分を配合す
る場合には、（ａ）：　　（ｂ）：　　（ｃ）：（ｄ）
＝５〜４０　：　６０〜９５：１〜３０；１〜４０であ
る。

（ａ）成分が５重量部未満では、得られる被膜の耐蝕性
や密着性が低下し、４０重量部を超えると被膜の親水性
が低下する。（ｂ）成分が６０重９部未満では被膜の親
水性が低下し、９５重量部を超えると被膜の耐蝕性が低
下する６　（Ｃ）成分が１重量部未満では架橋が不充分
となって被膜の耐蝕性、密着性が低下し、３０重量部を
超えると被膜の親水性が低下する。（ｄ）成分が１重量
部未満では親水性持続性の一層の向上がはかれず、３０
重量部を超えるとかえって被膜の耐蝕性、密着性が損な
われる。

次に、本発明の被覆組成物を熱交換器のフィンの表面に
被覆する方法について説明する。−船釣には被覆組成物
をフィンの表面に塗布し加熱硬化させる方法が採用され
る。塗布方法は、通常の塗料における塗布手段、つまり
ロールコート法、スプレー法、浸漬法、へヶ塗り法、ス
ピンコード法等が通用される。

この場合に用いる溶剤としては、水、メタノール、エタ
ノール、ｎ−プロパツール、イソプロパツール、ｎ−ブ
タノール、ジアセトンアルコール”Ｊ（７）フルコール
系溶剤、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチル
セロソルブ、メチルカルピトール、エチルカルピトール
、ブチルカルピトール等のアルコール系溶剤、メチルエ
チルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤
、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系
溶剤、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水
素系溶剤、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド等のア
ミド系溶剤、アセトニトリル、アセチルニトリル等のニ
トリル系溶剤があげられる。

［作用］ 前記手段を採用したことにより、被覆組成物を熱交換器
のフィンに施したとき、被膜中の前記ＡポリマーとＢポ
リマーとが適度な相溶性を有しながら、かつアルミニウ
ム基材側に耐蝕性、密着性の良好なＡポリマーが高濃度
に存在し、空気側表面に親水性の良好なりポリマーが高
濃度に存在するような相分離構造をとり、しかもブロッ
ク共重合体の架橋成分による自己架橋と、金属キレート
型架橋剤を介在させた架橋が進行するため、被膜は極め
て良好な親水持続性、耐蝕性、密着性をバランス良く発
揮する。

さらに、前記被覆組成物にＣポリマーを配合することに
より、そのＣポリマーが空気側表面に上記Ｂポリマーと
絡み合いながら高濃度に存在するため、上記効果が一層
有効に発揮される。

［実施例］ 以下、参考例、実施例及び比較例をあげて本発明を具体
的に説明する。参考例における単量体の仕込み部数は表
−１及び２にまとめて示した。なお部数表示はいずれも
重量基準である。

（参考例１〜９）（ブロック共重合体の製造）温度計、
攪拌器及び還流冷却器を備えた反応器に、メチルセロソ
ルブ２３０部を仕込み、窒素ガスを吹き込みながら７２
℃に加熱し、それに、メチルセロソルブ　　　　　　　
　１００部親水性単量体　　　　　　　　　　　Ｓ　部
架橋性単量体　　　　　　　　　　　Ｔ　部−ＣＣＯ（
ＣＨ２）４　Ｃｏｏ　（Ｃ２Ｈ４０）３−Ｃｏ　（ＣＨ
２）４　Ｃ００ＯＩ　ｓ　。

２０部 からなる混合液を２時間かけて仕込み、さらに２時間、
重合反応を行った。その後、 メチルセロソルブ　　　　　　　　２８５部メタクリル
酸メチル　　　　　　　　Ｕ　部アクリル酸　　　　　
　　　　　　　　Ｖ　部からなる混合液を３０分かけて
仕込み７５℃で５時間重合反応を行った。なお、上記Ｓ
−Ｖの部数は表−１及び２に示した通りである。重合結
果も表−１及び２に併せて示す。

（参考例１０〜１３）（ランダム共重合体の製造）温度
計、攪拌器及び環流冷却器を備えた反応器にメチルセロ
ソルブ２３０部を仕込み、窒素ガスを吹き込みながら７
０℃に加熱し、それにメチルセロソルブ　　　　　　　
　１００部親水性単量体　　　　　　　　　　　Ｓ　部
架橋性単量体　　　　　　　　　　　Ｔ　部メタクリル
酸メチル　　　　　　　　Ｕ　部アクリル酸　　　　　
　　　　　　　　Ｖ　部ＣＨ３Ｃ（ＣＨ３）２００ＣＯ
Ｃ（ＣＨ３）３４．３部 からなる混合液を２時間かけて仕込み、さらに５時間か
けて共重合反応を行った。前記Ｓ−Ｖの部数及び重合結
果を表−２に示す。

表 上記表−１及び表−２における略号は次の意味を表す。

■：２−ヒドロキシエチルメタクリレート■ニアクリロ
イルモルフォリン ■：ビニルピロリドン ■：ジメチルアクリルアミド ■；ポリエチレングリコールメタクリレート（側鎖の分
子９約３０００） ■；グリシジルメタクリレート ■：Ｎ−メチロールアクリルアミド ■：メチルメタクリレート ■ニアクリル酸 ＊：固形分（重量％） ※；２５℃における粘度（Ｐ） （実施例１〜１２及び比較例１〜１８）参考例１〜１３
で製造した重合体に対し、表３．５及び６に示したＣポ
リマー及び金属キレート型架橋剤を配合し、その組成物
をアルミニウムに塗布し、乾燥膜厚が約１μｍとなるよ
う表−４及び７に示した焼付条件で焼き付けを行った。

これらの被覆物について表−８〜１１に示した各種試験
を行った。その結果を同表−８〜１１に示した。なお、
比較例１８は被覆組成物を施していないアルミ板を対象
としたものである。

表−３ 上記表−３中のＣポリマー及び金属キレート型架橋剤の
略号は次の意味を表す。

（ａ）：ポリエチレンオキサイド（重量平均分子量３３
００）とポリプロピレングリコール（重量平均分子量２
０００　）のブロック共重合体 （ｂ）：ポリエチレンオキサイド（重量平均分子量１０
０００）とポリプロピレングリコール（重量平均分子Ｔ
ｉ２０００）のブロック共重合体 （Ｃ）ニジプロポキシビス（アセチルアセトナート）チ
タン、７５％溶液、日本曹達株式会社製商品名（ｄ）：
テトラーｎ−ブトキシチタン、７５％溶液、日本曹達株
式会社製商品名ＴＢＴ （ｅ）ニアルミニウムモノアセチルアセトネートビス（
エチルアセトアセテート）、７６％溶液、川研ファイン
ケミカル株式会社製商品名アルミキレートＤ （ｆ）ニアルミニウムトリス（アセチルアセトネート）
、７６％溶液、川研ファインケミカル株式会社製商品名
アルミキレートＡ 表−４ 上記表−４の略号は次の意味を表す。

■：１８０℃、３０秒間焼付 ■：２００℃、３０秒間焼付 ０２２３０℃、３０秒間焼付 ■：２５０℃、３０秒間焼付 表−５ 表−７ 上記表−７中の略号の意味は前記表−４と同じである。

表−６ 上記表−５及び６におけるＣポリマー及び金属キレート
型架橋剤の略号は前記表 ３と同じ意味 表−８ 表−９ 表−１１ 表−１ 上記表−８，９，１０，１１の略号の意味は次の通りで
ある。

（１）：被覆組成物をアルミ板に塗布、焼付けしたとき
の接触角（度） （２）：塗布板を水に浸漬したときの濡れ状態◎：全全
面れ、○：１０％程度のはじき、△：５０％程度のはじ
き、×：９０％程度のはじき（３）：塗布板をパンチオ
イルに浸漬し、５０℃のトリクロルエチレンで５分、室
温のトリクロルエチレンで３分脱脂し、乾燥させたとき
の接触角（度）（４）：上記（３）と同様に、トリクロ
ルエチレンで処理した後に、塗布板を水に浸漬したとき
の濡れ状態（５）ニトリクロルエチレンで処理した塗布
板を流水浸漬７時間、５０℃乾燥１７時間を１サイクル
として、サイクルテストを行い、サイクルテスト後の親
水性を示す接触角（度） （６）：サイクルテスト後の水濡れ性 （７）；塩水噴霧テスト、ＪＴＳＺ−２３７１に準じて
行った。

Ｏ；変化なし　△；やや錆あり　×；剥離又は全面錆あ
り （８）：密着性テスト、ＪＩＳＤ−０２０２に準じて行
った（基盤目剥離テスト）。

（ａｌ　；　１００／１００　　（ｂｌ　；　９０／１
００　　（Ｃ１；　７０／１００（ｄｌ　；　６０／１
００ （９）ニアルミ板を金型でプレスしたときの金型の摩耗
状態をみた。

○；デプレス時金型摩耗が未処理アルミ板と同等である
。

上記表−８〜１１における実施例に示すように、本発明
の被覆組成物はアルミニウム表面に施されて形成された
被膜の親水持続性、耐蝕性、密着性が良好にしかもバラ
ンスよく発揮されることがわかった。これは、アルミ板
側に被膜中の耐蝕性及び密着性の良好なＡポリマーが高
濃度に存在するとともに、空気表面側に親水性の良好な
りポリマーが高濃度に存在し、かつブロック共重合体の
架橋成分による自己架橋と、金属キレート型架橋剤を介
在させた架橋構造によるものと考えられる。

また、Ｃポリマーを配合することによって、親水性が一
層向上することがわかった。これは、Ｃポリマーが空気
表面側に高濃度に存在し、かつ前記Ｂポリマーと絡みあ
いながら存在するため、親水性が一層有効に発揮される
ものと考えられる。

これに対して各比較例に示すように、ランダム共重合体
を使用した場合、また金属キレート型架橋剤等を配合し
なかった場合、各成分の配合割合が本発明の範囲外であ
る場合には、これらの３特性のいずれかに欠点があり、
熱交換器フィン用被覆組成物としては不充分な性能であ
ることがわかった。

［発明の効果］ 本発明の熱交換器フィン用被覆組成物は、アルミニウム
等の全底表面に形成された被膜表面の親水性に優れ、そ
の効果を永続的に維持することができるとともに、金属
材料との密着性にも優れ、被膜の耐水性や機械的物性も
非常に良好であるという効果を奏する。また、ポリエチ
レンオキサイドとポリプロピレングリコールとのブロッ
ク共重合体を配合すると、上記効果が一層有効に発揮さ
れる。従って、本発明の熱交換器フィン用被覆組成物は
、エアコン等の熱交換器フィンの親水化剤としての用途
に非常に有用であり、しかもフィン材を成形する前にア
ルミ板に塗布するプレコートタイプとしても使用が可能
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記成分（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）からなり、固形
   分重量比が（ａ）：（ｂ）：（ｃ）＝５〜４０：６０〜
   ９５：１〜３０である熱交換器フィン用被覆組成物。 （ａ）（メタ）アクリル酸グリシジル又はＮ−メチロー
   ル（メタ）アクリルアミドに基づく構造単位５〜３５重
   量％、（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキルに基づく
   構造単位６５〜９５重量％よりなる親水性重合体部分と
   、（メタ）アクリル酸低級アルキルに基づく構造単位７
   ０〜９５重量％、（メタ）アクリル酸に基づく構造単位
   ５〜３０重量％よりなる疎水性重合体部分からなるブロ
   ック共重合体。 （ｂ）（メタ）アクリル酸グリシジル又はＮ−メチロー
   ル（メタ）アクリルアミドに基づく構造単位１〜３５重
   量％、アクリロイルモルフォリン、Ｎ−ビニルピロリド
   ン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、ポリエチレング
   リコールモノメタクリレートから選ばれる単量体の１種
   又は２種以上に基づく構造単位６５〜９９重量％からな
   る親水性重合体部分と、メタクリル酸メチルに基づく構
   造単位７０〜９５重量％、アクリル酸に基づく構造単位
   ５〜３０重量％からなる疎水性重合体部分からなるブロ
   ック共重合体。 （ｃ）一般式ＡｌＸ＿ｎＹ＿３＿−＿ｎ〔式中Ｘは炭素
   原子数１〜５のアルコキシ基、ＹはＲ＾１ＣＯＣＨ＿２
   ＣＯＲ＾２又はＲ＾３ＣＯＣＨ＿２ＣＯＯＲ＾４を示し
   、Ｒ＾１、Ｒ＾２、Ｒ＾３、Ｒ＾４は炭素原子数１〜１
   ０のアルキル基であり、ｎは０、１又は２である〕及び
   一般式ＴｉＸ＿ｎＹ＿４＿−＿ｎ〔式中Ｘは炭素原子数
   １〜５のアルコキシ基又は水酸基、ＹはＯＣ（ＣＨ＿３
   ）ＣＨＣＯＣＨ＿３、ＯＣ＿２Ｈ＿４Ｎ（Ｃ＿２Ｈ＿４
   ＯＨ）、ＯＣＨ（ＣＨ＿３）ＣＯＯＨであり、ｎは０又
   は１〜４までの整数である〕から選ばれた１種又は２種
   以上の金属キレート型架橋剤。 ２、請求項１記載の熱交換器フィン用被覆組成物と下記
   成分（ｄ）とからなり、固形分重量比が（ａ）：（ｂ）
   ：（ｃ）：（ｄ）＝５〜４０：６０〜９５：１〜３０：
   １〜４０である熱交換器フィン用被覆組成物。 （ｄ）ポリエチレンオキサイドとポリプロピレングリコ
   ールからなるブロック共重合体。