JPH0332589B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、物体の表面、特に熱交換器材の表面
に濡れ性を付与するための親水性皮膜形成剤に関
するものである。 近年、熱交換器が高性能化、小型化されるに伴
つてフイン間隔を狭めてフイン密度を高めようと
する傾向にある。このためにフイン間に凝縮した
水分によるいわゆるブリツジが形成され易く、ま
た、このために通風抵抗が増加し、騒音の発生や
エネルギー消費量を増加させるものでもあつた。 このようなブリツジ形成の原因は、フイン材自
体の水に対する濡れ性の悪さに起因するものであ
つた。すなわち、熱交換器のフイン材は主にアル
ミニウムなどの金属材によつて造られているが、
アルミニウム材は酸化を受け易い金属材であるの
で、その表面は、自然酸化による緻密な酸化皮膜
によつて覆われているために濡れ性に乏しく、フ
イン材表面に凝縮した空気中の水分は、フイン材
表面を一様に濡らすことなく、球状の水滴となつ
てフイン材表面に凝縮し、狭いフイン材の間に水
滴によるブリツジを形成するに到るのであつた。
また、フイン材表面の濡れ性の悪さはそれ自体、
熱交換器の冷却効率を著しく低下させる原因とも
なるものでもあつた。 殊に、アルミニウムを熱交換器材として使用し
たような場合、その表面に付着する水分によつて
器材の腐食を防ぐために、陽極酸化処理または化
学処理などの方法によつて、表面を酸化皮膜また
はクロメート皮膜のような化学皮膜をもつて被覆
しておくことも行なわれているが、このようにし
て皮膜を形成された器材面は、裸のアルミニウム
材に比べて一層濡れ性に乏しいものであつた。 従来、このような濡れ性に乏しい物体面に親水
性を付与するために、例えば樹脂性塗料に親水性
付与剤としてシリカ粒子や界面活性剤を添加した
ものが知られているが、前者は皮膜形成後の素材
にダイス成形加工等を施す場合に、ダイスに摩耗
を生じるという問題があり、後者は経時的に界面
剤が溶出し、親水性の劣化を生じるという欠点が
あつた。 上記の実情に鑑み、本発明者らは、親水性で経
年使用による劣化が少なく、また成形加工時に形
成皮膜によるダイス摩耗も少ない親水性皮膜形成
のための塗布剤を得べく種々実験を重ねた結果、
被処理材に、樹脂性塗料に微細なイオン交換樹脂
粉末を均整に分散含有させた塗布剤を塗布し、乾
燥することによつて、上記目的に対してきわめて
適切な皮膜を形成し得ることを見出した。 本発明は、上記知見に基づいてなされたもので
ある。 すなわち、本発明は、塗膜成分と塗膜形成助要
素からなる樹脂塗料にイオン交換樹脂粉末を分散
含有させたことを特徴とする熱交換器材面に濡れ
性を付与するための親水性皮膜形成剤である。 以下、本発明について、さらに具体的に説明す
る。 本発明の皮膜形成剤に使用する塗膜成分として
は、熱可塑性合成樹脂および熱硬化性合成樹脂の
中、従来から樹脂塗料用として使用されているも
のを適宜選定し使用し得るが、親水性皮膜が適用
される製品の使用条件およびイオン交換樹脂の安
定性等を勘案して、熱可塑性樹脂の場合は軟化温
度が80℃以上のものを使用することが好ましい。
熱硬化性樹脂の場合には、塗膜の焼付け加熱時間
が10分を越えるときには、樹脂の硬化温度が150
℃以下のものを選定することが好ましく、また樹
脂の硬化温度が150℃以上のものを使用するとき
には、焼付け加熱時間を１分以下とするような加
熱手段を採るのが好ましい。 これらの条件に適応する塗膜成分中の樹脂とし
て、アルキツド樹脂、アクリル樹脂、ポリビニル
アルコール樹脂、酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹
脂、フエノール樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタ
ン樹脂等が挙げられるが、必ずしもこれらに限定
されるものではない。 更に、本皮膜形成剤には、塗布時の流動性を得
るための塗膜形成助要素として、水性塗料の場合
は水が、有機溶媒性塗料の場合には、炭化水素、
アルコール、エステル、ケトン、エーテル等、使
用する樹脂の特性に応じて適宜のものを使用し得
ることは、通常の塗料の場合と同じである。 また、それらの媒体の添加量も、通常の塗料に
おけると同様に、塗布手段に応じた流動性を発現
させるために適宜の範囲に任意にされ得るもので
あり、所望の親水性レベルに応じて適宜の範囲に
限定され得るものである。 イオン交換樹脂としては、スチレンまたはメタ
クリル酸をジビニルベンゼンを架橋剤として共重
合させ、親水性原子団として、スルホン酸基、カ
ルボン酸基、ホスホン酸基、ホスフイン酸基ある
いは第四級アンモニウム、第一級ないし第三級ア
ミンを付与したものが陽イオン交換樹脂及び陰イ
オン交換樹脂として多用されているが、それらの
中、親水性付与の効率上から、乾燥イオン交換樹
脂１グラム（ｇ）当りの交換容量が2.0〔meq／
（ｇ−Dry／Ｒ）〕以上のものが本発明に対し好ま
しく用いられる。2.0以下では必要とされる濡れ
性が十分確保できない。 なお、フエノール系樹脂を基体とするものも、
イオン交換樹脂として不溶性で界面活性剤的特性
を有するものであれば適用可能である。 これらのイオン交換樹脂の中、親水性に富む点
で、陽イオン交換樹脂（アルカリ金属で置換した
塩の型をも含む）の適用が好適で、更にはスルホ
ン酸型強酸性陽イオン交換樹脂が最適である。 所望の親水性レベルに応じて、強酸性陽イオン
交換樹脂と弱酸性陽イオン交換樹脂との混合、高
塩基性イオン交換樹脂と弱塩基性イオン交換樹脂
との混合あるいは陽イオン交換樹脂と陰イオン交
換樹脂との混合された二種類以上のものが共存し
た状態で適用することもできる。 市販のイオン交換樹脂は、通常10〜50メツシユ
の粒状であるため、所望の皮膜厚に応じて粉砕し
て使用される。すなわち、通常の皮膜厚は0.5μm
〜3μm程度であるため、皮膜の平滑性、皮膜の均
等性等も勘案して、平均粒径1μm以下に、例えば
振動ボールミル等による粉砕処理を行なつた後に
使用に供される。その場合、特殊用途の分析用あ
るいは超高純度用として微粉砕したものが入手可
能であれば、そのまま使用に供し得ることは勿論
である。また、樹脂塗料との混練工程を副次的に
利用して所望の最終粒径に調整する手段なども採
り得るものである。 本皮膜形成剤における塗膜成分に対するイオン
交換樹脂の添加量は、使用するイオン交換樹脂自
体の交換容量及び形成される皮膜に対する所望の
親水性レベルに対応して適宜のものとすることが
できるが、塗膜成分とイオン交換樹脂粉末の合計
量中に占めるイオン交換樹脂の割合が乾燥重量基
準で、0.1以上であることが必要である（以下、
上記割合を「交換樹脂比」と呼ぶ）。交換樹脂比
が0.1以下の場合には、所望の親水性レベルを安
定的に得ることが困難となる。交換樹脂比は好ま
しくは0.3〜0.7の範囲が適当である。0.7以上では
素地に対する接着性が劣る。 なお、塗膜形成助要素の溶媒は、塗膜成分とイ
オン交換樹脂の混合原液に使用時に添加される態
様や、当初から三者を一体添加混合する形態で使
用される態様等によつて本皮膜形成剤に添加され
る。 さらに、本皮膜形成剤としては塗料としての諸
属性を付与する諸添加剤の添加を許容するもので
ある。すなわち、分散剤、防カビ剤、皮張り防止
剤、スリツプ剤あるいは消泡剤等については、所
望により各々１〜２％程度含有し得る。なお、本
皮膜形成剤の初期親水性向上剤として、例えば２
〜３％の少量の界面活性剤添加することは差し支
えない。 次に、本皮膜形成剤の使用態様について述べる
と、通常の塗料における塗布手段、すなわち、ロ
ールコート法、スプレー法、浸せき法、ハケ塗り
法、スピンコート法等が適用される。塗料が乾性
塗料であれば、塗布後そのまま風乾して皮膜の固
定化を行ない、焼付型塗料であれば、イオン交換
樹脂の特性を損なわない範囲の加熱条件下で焼付
けを行なう。造膜処理の前処理として、素地面の
防食性や皮膜の固着性を向上させる目的で下地皮
膜処理（例えば陽極酸化処理、クロメート処理な
ど）を併用することも有効な手段である。 以上、本発明に係る親水性皮膜形成剤について
述べたが、本発明の皮膜形成剤によるときは、被
処理材面に長期間に渉つて経時的劣化の少ない親
水性皮膜を形成することができ、また、皮膜形成
後の被処理材のダイス成形加工時におけるダイス
摩耗も少ない等の優れた特性を有するものであ
る。そのため、高密度フイン付熱交換器用フイン
部材への親水性皮膜形成剤として、きわめて有効
に使用し得るものである。 次に、本発明の実施例を掲げる。 実施例 １ 市販のスルホン酸型ポリスチレン系陽イオン交
換樹脂：4.5〔meq／（ｇ−Dry−Ｒ）〕（ローム＆
ハース社製、アンバンライトIR−120）をボール
ミルで約30分間粉砕し、赤外線ランプにより乾燥
させ、平均粒径15μm、含水率12％のものが得ら
れた。 次に、この微粉末200ｇとエポキシエステル系
の水溶性塗料（大日本インキ社製、ウオーターゾ
ルＳ−352；固形分46％）650ｇ、ブチルセロソル
ブ100ｇ及び水400ｇとをポツトミル中に入れ、約
６時間混〓し、それぞれの均一分散を図つた。こ
の結果、イオン交換樹脂の二次粒子径が0.5〜
1μmとなつた。 得られた皮膜形成剤をバーコーター（＃12）を
用い、あらかじめクリーニング処理したアルミニ
ウムパネルに塗布し、230℃で30秒間乾燥固定化
した。 比較例 実施例１で使用したエポキシエステル系塗料を
そのまま塗布した場合（比較例１）と、市販の湿
潤性界面活性剤を含有する熱硬化型アクリル樹脂
塗料（固形分18％）を塗布した場合（比較例２）
について実施例１と同様の塗布、乾燥条件で処理
した。 これら実施例、比較例について、各種試験を行
なつた結果を第１表に掲げる。

【表】 なお、表中の初期濡れ性は、試料を脱イオン水
に浸せきした後、引き上げ、30秒経過後における
濡れの状態を表示したもので、全面濡れの場合を
100％として示す。 第１表の結果から、比較例２の樹脂塗料を使用
した場合には、皮膜形成後のダイス成形加工性は
良好であるが、親水性（この場合、水濡れ性で表
示）の劣化が本発明による場合に比べて著しく劣
ることが判る。 実施例 ２ 実施例１の組成に対して、更にドライヤとして
ナフテン酸コバルトの５％溶液８ｇを添加し、同
様の混練操作を経て、ロールコート機を用いて、
あらかじめ脱脂処理を行なつたアルミニウム熱交
換器用フイン材板に塗布し、強制乾燥後、室内で
３日間放置して皮膜の固定化を図つた。 次いで、実施例１と同様の試験を行なつたとこ
ろ、ほぼ同様の効果が得られ、特にキシレンに対
する耐久性の著しい向上があり、耐食性が改善さ
れることが伴つた。これはナフテン酸コバルトが
触媒として働いているためと思われる。 実施例 ３ 弱酸性陽イオン交換樹脂10〔meq／（ｇ−Dry
−Ｒ）〕（ローム＆ハース社製、アンバーライト
IRC−50）の乾燥微粉末（平均粒径1.0μm、含水
率５％）250ｇ、変性アルキツド樹脂塗料（大日
本インキ社製、Ｐ−786−50）700ｇ、キシレン
300c.c.、分散剤（西独BM社製、BM1000）30ｇ、
レベリング剤（西独BM社、BM1800A）７ｇを
添加し、高速撹拌機中で30分間混合した。アルキ
ツド樹脂塗料の固形分は50％で、得られた被膜形
成剤の交換樹脂比は0.38であつた。 この皮膜形成剤を亜鉛メツキ鋼板に対して、ハ
ケ塗り塗布し、200℃に加熱し造膜処理を行なつ
た。皮膜の水塗れ性を実施例１と同様の条件で測
定したところ、48時間経過時点で97％の湿潤テス
ト結果が得られ、親水性の劣化が極めて少ないこ
とが判つた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 塗膜成分と塗膜形成助要素からなる樹脂塗料
   にイオン交換樹脂粉末を分散してなることを特徴
   とする熱交換器材面に濡れ性を付与するための親
   水性皮膜形成剤。 ２ 塗膜成分とイオン交換樹脂粉末の合計量中に
   占めるイオン交換樹脂の割合が乾燥重量基準で
   0.1以上であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の熱交換器材面に濡れ性を付与するた
   めの親水性皮膜形成剤。