JPH07166123A - 撥水性被膜、その製法及び熱交換器 - Google Patents

撥水性被膜、その製法及び熱交換器

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JPH07166123A
JPH07166123A JP31771093A JP31771093A JPH07166123A JP H07166123 A JPH07166123 A JP H07166123A JP 31771093 A JP31771093 A JP 31771093A JP 31771093 A JP31771093 A JP 31771093A JP H07166123 A JPH07166123 A JP H07166123A
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water
repellent
coating
particles
melting point
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JP31771093A
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Yukiko Ikeda
由紀子 池田
Kiju Endo
喜重 遠藤
Katsumi Muroi
克美 室井
Hiroshi Kusumoto
寛 楠本
Nobuatsu Watanabe
信淳 渡辺
容宝 ▲鄭▼
Youhou Tei
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2245/00—Coatings; Surface treatments
    • F28F2245/02—Coatings; Surface treatments hydrophilic

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Abstract

(57)【要約】 【目的】微小な水滴にも良好な撥水性を示し、かつ撥水
が持続する被膜、及びその製法を提供する。 【構成】基板１上に撥水性粒子３を複合しためっき層２
を形成し、その上に撥水性粒子３より融点の低い撥水性
被膜４’を配置し、且つ撥水性粒子３がその被膜４’中
に一部が埋まった状態でその被膜４’上に一部が突出す
るようにする。 【効果】被膜は撥水性粒子によりその表面に微小な凹凸
を形成でき、かつ表面全体が撥水性の物質から構成され
ているため、微小な水滴にも撥水性を示し、かつ撥水が
持続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は撥水性を必要とする電化
製品、自動車機器、医療機器等で用いる被膜及びその製
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来撥水性を目的として用いられる被膜
は、シリコン系、またはフッ素系の樹脂化合物からなる
ものが多く、その製法としてはそれらの樹脂化合物の溶
液を塗布する方法が用いられている。これらの被膜の接
触角は１１０度前後の場合が多い。また、接触角１７０
度以上の被膜として、特開平４−２８５１９９号公報に
記載のように金属をマトリックスとして、これに撥水性
粒子を複合した被膜がある。
【０００３】また、被膜形成方法としては、特公昭６４
−１５６０号公報記載のように、めっき被膜上の表面の
一部もしくは全部にフッ素樹脂被膜を形成する方法など
が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の撥水性
と言われる接触角１１０度前後の被膜では、直径約１ｍ
ｍの水滴は転がり落ちず、水滴が落ちるには直径約３ｍ
ｍ以上でなければならない。また上記記載の接触角１７
０度以上の被膜も、流水や直径約１ｍｍ以上の水滴には
優れた撥水性を示すが、水蒸気中や霧状の水滴あるいは
凝縮水に対しては、撥水性が低下する。これは、図１０
に示すように皮膜表面を拡大図すると、被膜表面にマト
リックスの金属部２が存在し、そこに水蒸気や霧状の水
１０が付着するためと考えられている。この被膜表面の
親水性である金属部２に一度水が付着すると撥水性が低
下し、この被膜はその水を、完全に乾燥させ除去しない
かぎり、撥水性が大きく低下する。
【０００５】また、これらは処理直後は優れた撥水性を
示すが、時間の経過と共に撥水性が徐々に低下してい
く。これは先に述べた、被膜表面金属部の水の残存や、
また撥水性粒子の表面からの脱落が原因と考えられてい
る。
【０００６】またこのような複合めっきを用いる被膜の
製法において、上述の従来例のようにフッ素樹脂粒子複
合めっき形成後更に表面に粒子を供給し、粒子が融解す
る温度で熱処理することにより、被膜表面全域を被覆す
る方法があるが、これらの被膜は非粘着性を目的とし、
型離れ性に優れた金型などへ利用されている。しかしこ
の被膜は、図１１に示すように、熱処理により粒子が融
解し被膜表面は凹凸のない平滑な面３’となるので、接
触角は１１０度程度となる。
【０００７】さらに熱交換器のフィンの表面に撥水性被
膜を処理し、熱交換効率を向上させる方法が報告されて
いるが、連続使用すると効果が低下することが知られて
いる。 今後製品に対応した被膜として、あらゆる形態
の水分に対応しかつ、耐久性のある被膜が要求されてい
る。
【０００８】本発明は、水蒸気や霧状の水滴に対しても
撥水性を示し、かつ耐久性のある被膜、その製法及びそ
の被膜を備える熱交換器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的は、撥水性が低
下する原因の１つである被膜を構成する親水性のマトリ
ックス部の露出を、表面の凹凸形状を維持したままかぎ
りなく少なくした被膜とすることにより達成される。
【００１０】このため、本発明の被膜は、基板上に直接
または間接に撥水性被膜を配置し、その被膜中に一部が
埋まり、かつその被膜上に一部が突出するように撥水性
粒子を分散させ、前記撥水性被膜の材質と前記撥水性粒
子の材質とは融点を異にするという構成を備えるもので
ある。
【００１１】撥水性被膜及び粒子は疎水性の基を有する
物質により構成されていればよく、疎水性の基はフルオ
ロカーボン、及びハイドロカーボンの表面構造を有する
ものであればよい。
【００１２】また、撥水性被膜及び粒子は水の表面張力
より小さい臨界表面張力をもつ基を有する物質により構
成してもよい。更に、粒子はポリテトラフルオロエチレ
ン（以下、ＰＴＦＥと称する）の臨界表面張力より小さ
い臨界表面張力をもつ基を有する物質により構成しても
よい。
【００１３】また、前記目的を達成するために、本発明
の被膜は、基板上に直接または間接に撥水撥油性被膜を
配置し、その被膜中に一部が埋まり、かつその被膜上に
一部が突出するように撥水撥油性粒子を分散させ、前記
撥水撥油性被膜の材質と前記撥水撥油性粒子の材質とは
融点を異にするという構成を備えるものである。
【００１４】撥水撥油性被膜及び粒子は、フッ素樹脂か
ら構成されるものを用いればよい。
【００１５】また、撥水性被膜及び撥水撥油性被膜は、
撥水性粒子及び撥水撥油性粒子の材質の融点より低い融
点を持つ材質により構成されていればよい。
【００１６】更に上記目的は、冷却された冷媒が内部を
流動する管群と、この管群に固定されその間を空気が流
れるフィン群を有する熱交換器において、フィン群の表
面に、その被膜中に一部が埋まり、かつ一部が被膜上に
突出し融点が被膜の融点と異なる撥水性粒子を分散させ
た撥水性被膜を、直接または間接に形成することにより
達成される。
【００１７】撥水性被膜は、上記構成のものを用いれば
よい。
【００１８】更に上記目的は、撥水性被膜の製法を、基
板表面に高融点の撥水性粒子を複合した被膜を電気的作
用により形成する第１工程と、この被膜の表面に高融点
の撥水性粒子より低融点の撥水性粒子を供給する第２工
程と、被膜の表面に供給した低融点の撥水性粒子が軟化
もしくは融解する温度で熱処理する第３工程とからなる
方法とすることにより達成される。
【００１９】又、基板表面に融点の異なる２種類以上の
撥水性粒子を複合した被膜を電気的作用により形成する
第１の工程と、２種類以上の撥水性粒子の中の低融点の
粒子が軟化もしくは融解する温度で熱処理する第２の工
程とからなる撥水性被膜の製法としてもよい。
【００２０】又、基板表面に融点の異なる２種類以上の
撥水性粒子を複合した被膜を電気的作用により形成する
第１の工程と、この表面に２種類以上の撥水性粒子の中
の低融点の撥水性粒子を供給する第２工程と、低融点の
撥水性粒子が軟化もしくは融解する温度で熱処理する第
３の工程とからなる撥水性被膜の製法としてもよい。
【００２１】上記の撥水性被膜の製法において、電気的
作用により被膜を形成する方法として金属めっき法か、
電着被覆法を用いればよい。
【００２２】めっき被膜のマトリックスが、ニッケルも
しくはニッケル合金であればよい。
【００２３】又、撥水性被膜の製法は、基板表面に融点
の異なる２種類以上の撥水性粒子を塗布する第１の工程
と、２種類以上の撥水性粒子の中の低融点の撥水性粒子
が軟化もしくは融解し、かつ高融点の撥水性粒子の融点
以下で熱処理する第２の工程とからなる方法としてもよ
く、この方法において第１の工程は基板表面に２種類以
上の撥水性粒子を複数回繰返し塗布するようにしてもよ
い。
【００２４】また、融点の異なる２種類以上の撥水性粒
子は粒径が異なるものとしてもよい。
【００２５】
【作用】本発明によれば、被膜表面に撥水性の粒子によ
る微小な凹凸を形成することができる。これにより、水
滴と点接触を維持できるので撥水性を高めることができ
る。なお、粒子の粒径を変えれば、表面の凹凸の大きさ
も容易に変えることができる。
【００２６】また、撥水性被膜は融点の低い粒子を軟化
もしくは融解することによって形成するので、この被膜
は表面に付着した融点の高い粒子をつなぎ止めるバイン
ダーの役割を果たす。これにより被膜表面からの粒子の
脱落を防ぎ、耐久性のある被膜とすることができる。
【００２７】なお、撥水性の粒子はＰＴＦＥ、テトラフ
ルオロエチレン−ヘキサフルオロプロペン共重合体（以
下、ＰＦＡと称する）、テトラフルオロエチレン−ペル
フルオロ（アルキル＝ビニル＝エーテル）共重合体（以
下、ＦＥＰと称する）等のフッ素系樹脂が好ましいが、
ポリエチレン（ＰＥ）など撥水を示すものであれば特に
限定されない。また、これらの粒子は、融点に幅を持つ
ものが多いので、融点の差が１０℃以上異なる粒子、好
ましくは２０℃以上差があるもののほうが熱処理が容易
である。また、用いる撥水性粒子の平均粒径は、０．１
〜１００μｍ程度で、特に０．２〜２０μｍが好まし
い。この場合、低融点粒子を後から供給して表面層を形
成するため、この表面層の膜厚を制御するためには低融
点粒子の粒径が高融点粒子の粒径よりも小さい方が望ま
しい。なお、高融点粒子は、必ず軟化もしくは融解した
低融点粒子から構成される表面層の上に突出して凹凸を
形成している。この高融点粒子が主に被膜の撥水性を決
めるので、高融点粒子はポリテトラフルオロエチレンの
臨界表面張力より小さい臨界表面張力をもつ基を有する
物質とする方が望ましい。
【００２８】また、被膜のマトリックスとして、金属あ
るいはポリマー等を使用できる。例えば金属としては、
ニッケル、ニッケル合金、銅、鉄、鉄合金、コバルト、
銀、亜鉛などの金属めっきを用いることができる。また
はポリマーとしてはエポキシ系、アクリル系などの市販
の電着液を用いることができる。
【００２９】また基板は、電気的作用により皮膜を形成
するため導電性のあるもの、または表面に導電性の物質
が存在するものであれば特に限定されない。
【００３０】本発明の撥水性被膜の製法によれば、導電
性の基板を陰極とし、溶液中にプラスに帯電させた高融
点の撥水性粒子を分散させ、その溶液中で電気的作用に
より粒子を複合した被膜を形成する工程においては、既
存の方法を用いることができ、これに低融点の撥水性粒
子を供給し熱処理することにより、新しい機能を簡単に
持たせることができる。
【００３１】なお、上記製法において被膜を形成する際
に用いる溶液中の撥水性粒子の分散量は、３〜１５ｗｔ
％程度で、特に５〜１０ｗｔ％が好ましく、この場合被
膜中の粒子の複合率は、３５〜４５ｖｏｌ％となる。前
記範囲より少ない場合は、被膜表面の撥水性粒子の量が
少なくなり被膜の撥水性が低下するためであり、前記範
囲より多い場合は、分散溶液の粘度が高くなり被膜形成
時の液撹拌が不均一となり、形成する被膜もムラやあれ
が多くなるためである。
【００３２】また、被膜表面に粒子を供給する方法とし
て、ディッピング、スプレーコート、スピンコート等の
方法を用いることができる。またこの際用いる溶液中の
撥水性粒子の分散量は、粒子によって異なるが１〜１０
ｗｔ％程度で、必要に応じて繰返し同様の操作で重ね塗
りすることで簡単に追加することができる。
【００３３】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。
【００３４】本実施例では被膜のマトリックスとしてニ
ッケルを用い、電気めっきにより形成した。本実施例で
は、ベースとなるめっき液として下記組成のスルファミ
ン酸ニッケル浴を用いた。
【００３５】〈組成〉 スルファミン酸ニッケル 350〜450g/ｌ 塩化ニッケル 0〜45g/ｌ ホウ酸 30〜40g/ｌ 基板には導電性の金属を用い、その基板に適した前処理
を行った。基板は有機溶媒で洗浄した後、脱脂、エッチ
ング、酸活性を行った。なお、アルミニウム、又はアル
ミニウム合金については、ジンケート（亜鉛置換）処理
を行った。
【００３６】又、基板の表面状態が安定しないものにつ
いては、必要に応じてニッケルのストライクめっきを行
った。
【００３７】本発明に適用可能な粒子として表１に材質
とその融点を示す。なお、本発明に用いる粒子は、撥水
性を示し複数の粒子の融点に差があるものであれば表１
に示すものに制限されるものではない。
【００３８】
【表１】
【００３９】表１の中から数種の粒子を選択し被膜の作
成を行った。融点の高い粒子として、ＰＴＦＥ（セント
ラル硝子(株)製、商品名、セフラルルーブＩ、平均粒径
５μｍ）、ＰＦＡ（旭硝子(株)製、商品名、アフロンＰ
ＦＡ，平均粒径７μｍ）、融点の低い粒子としてＰＴＦ
Ｅ（セントラル硝子(株)製、商品名、セフラルルーブ
Ｖ、平均粒径１μｍ）、ＦＥＰ（三井デュポンフロロケ
ミカル(株)製、商品名、テフロン１２０−Ｊ、平均粒径
０．２μｍ）を用いた。
【００４０】以下に本発明の実施例を示す。
【００４１】《実施例１》下記に示す組成１の粒子複合
めっき液を作成し、下記のめっき条件で粒子複合ニッケ
ルめっきを行った。本実施例では、試料として大きさが
30mm×100mm×1mmの無酸素銅板を用いた。
【００４２】〈組成１〉 スルファミン酸ニッケル 350g/ｌ 塩化ニッケル 45g/ｌ ホウ酸 40g/ｌ 高融点粒子(PTFE分子量大 or PFA) 140g カチオン系界面活性剤(1wt%水溶液) 140g 《めっき処理条件》 pH 4.0〜4.2 処理温度 45±2℃ 電流密度 5A/dｍ2 処理時間 10min めっき厚さはめっき被膜に複合する粒子径に依存し、粒
子を十分に包込む厚さが必要であり、本実施例では複合
した粒子径に対応して約10μmとした。又、めっき液は
粒子を複合しないものに比べ、本実施例のものは粒子が
混合されているため、めっき条件の重要因子であるめっ
き電流密度について検討した。その結果、低電流密度で
は撥水性粒子の含有率が低下し、高電流密度では撥水性
粒子の凝集体が形成され、試料の端部にエッジ効果によ
り粗な部分ができることが判明し適正な電流密度として
５±１A/dｍ2を用いた。
【００４３】めっき後の被膜の断面摸式図を図２に示
す。図に明らかなように撥水性粒子を複合したニッケル
めっき層２は基板１の境界部分がニッケルのみの層とな
っているが、ニッケルイオンと粒子とを比較すると粒子
の方が約１万倍大きいため、ニッケルイオンの方が先に
基板上に析出し、その後ニッケルイオンと粒子が複合し
て析出するために図のような断面構造となる。
【００４４】この被膜は基板１の上にニッケルをマトリ
ックスとし、撥水性粒子３を被膜中に複合した形態を呈
している。この断面形態の被膜は、従来の撥水性被膜の
ものと同じであり、流水や直径１mm以上の水滴には優れ
た撥水性を示す。
【００４５】しかし、被膜表面の粒子３はマトリックス
中に取り込まれず表面に付着しているだけのものもあ
り、表面への軽い接触だけで、被膜表面に傷が付いた
り、撥水性粒子３が脱落する等、耐久性に問題がある。
【００４６】次に、図２に示した断面形態の被膜に組成
２の溶液を用いて、ディッピング処理を行った。
【００４７】ディッピング処理は、前述のめっき液作成
方法と同様に撥水性粒子と界面活性剤、水酸化ナトリウ
ム水溶液及びエタノールをそれぞれ混合した後、両者を
混合することにより作成した。又、ディッピング処理は
ディッピング液を撥水性粒子が均一に分散するように撹
拌し、その中に試料を浸した後液面に対し垂直方向にゆ
っくり（約5〜50mm/sec）引き上げた後、乾燥する方法
により行なった。
【００４８】この段階における被覆部の断面形態を図３
に示す。図２に示す被膜表面の撥水性粒子３の間及び表
面にディッピング処理によって低融点の撥水性粒子４が
付着している。
【００４９】〈組成２〉 ＰＴＦＥ粒子(m.p.242〜255℃) 5g カチオン系界面活性剤(1wt%水溶液) 5g 水酸化ナトリウム水溶液(0.01M) 50g エタノール 50g 最後の処理として、ディッピングにより被膜表面に付着
した低融点の撥水性粒子４であるＰＴＦＥ粒子が、融解
する温度２４５±２℃での加熱処理を行った。
【００５０】その結果、図１の一部断面斜視図に示すよ
うな断面形態の撥水性被膜を得た。
【００５１】図に示すように図３において高融点の撥水
性粒子３の表面及び間に付着していた低融点の撥水性粒
子４が融解して、高融点粒子３の間の金属マトリックス
部の上に溶け落ち、厚さが約１μmの被膜４’を形成し
ている。つまり、被膜表面に高融点粒子３による凹凸形
状があり、低融点粒子４が融解してできた被膜４’が高
融点粒子をつなぎ止めるバインダーの役割をしている断
面構造となっている。高融点粒子３と低融点粒子４の溶
融物とは互いに撥水性を有しているために混じりあわな
いためこのような断面構造が形成される。
【００５２】この結果、従来の被膜構造である図２と比
較すると明らかなように被膜表面の金属部の露出は無く
なる。なお本実施例では、熱処理温度を融点の温度幅の
低い方に設定したため、熱処理時間は低融点粒子４が十
分に高融点粒子３の間に入り込むように１時間かけた
が、熱処理温度を高めに設定すれば熱処理時間を短くす
ることができる。２種類の粒子の融点の差が大きい場合
は、温度を高めに設定した方が処理時間の短縮となる。
尚、熱処理では被覆部分が昇温することが条件であり試
料の熱容量が大小によって時間を調節しなければならな
いことは言うまでもない。
【００５３】尚、下記に示す組成３のディッピング溶液
を用いて同様のディッピング処理を行ない、２６０±２
℃で１時間過熱した後の断面構造も組成２を溶液を用い
た場合と同じであった。
【００５４】 〈組成３〉 ＦＥＰ粒子ディスパージョン(55w%、m.p.254〜270℃) 5g エタノール 95g 本実施例に示す被覆方法による被膜を評価するために、
被膜材質を変えた水蒸気凝縮試験を行った。比較用とし
て代表的な従来の撥水性被膜として図２に示す断面構造
の被膜について撥水性粒子の種類を変えたもの２種類と
無被覆銅材面について評価した。
【００５５】実験用試験片は、無酸素銅板(30mm×40mm
×1mm)を用い、その片面に上記の撥水性処理を行った。
試験片に形成した被膜は、表２に示すようにめっき層に
複合する撥水性粒子の材質の組合せを変えて試験片1-1
から試験片1-4までの４種類作成した。その試験片を下
記雰囲気中の恒温室内に垂直に設置し背面より冷却す
る。一定時間(約10分)経過すると被膜表面に凝縮水が付
き初め、徐々に成長して大きくなり、水滴として流れ落
ちる。この流れ落ちる水滴の状態を写真に撮り粒径を測
定した。
【００５６】《凝縮条件》 雰囲気温度 15±1℃ 冷却面温度 2±2℃ 露点温度 13±0.5℃ 湿度 70％ 評価試験結果を表２に示す。表より明らかなように、水
蒸気が凝縮して水滴となって転がり落ちる最小粒径は、
本発明の撥水性被膜が0.3mm〜1.0mm程度であり、比較し
た従来の被膜の3mm〜5mm程度及び銅材の裸面の4mmより
小さく、凝縮水に対し、撥水性効果が非常に大きいこと
が判明した。特に、試験片1-1の試験片は、水滴となっ
て転がり落ちる最小粒径がわずか0.3mmであり、水蒸気
が凝縮しても極めて小さい水滴で落下するため、被膜表
面の水滴の量が従来のものに比べて格段に低減する。
【００５７】
【表２】
【００５８】《実施例２》下記に示す組成４の粒子複合
めっき液を用いて、上記実施例１と同じめっき条件で粒
子複合電気ニッケルめっきを行った。本実施例では、め
っき液に高融点の撥水性粒子と低融点の撥水性粒子の両
方を同時に混合し、ディッピング処理を行なわず前記実
施例とほぼ同じ構造の被膜を形成した点が前記実施例と
異なる。
【００５９】本実施例においては、めっき液中の高融点
の撥水性粒子と低融点の撥水性粒子との混合比を１０：
２とした。本実施例で使用した低融点の撥水性粒子は高
融点の撥水性粒子よりも粒径が小さいため被膜中に複合
されやすいためであり、種々検討を行なった結果、混合
比は１０：１から１０：４程度がよいことが分かった。
即ち、低融点の撥水性粒子が多いと、めっき処理時に
めっき被膜中に複合される高融点の撥水性粒子の低融点
の撥水性粒子に対する含有比率が低下し、熱処理によっ
て低融点の撥水性粒子を溶解した時に表面に形成される
高融点の撥水性粒子の凹凸形状が疎らになり撥水性が低
下する。又、低融点の撥水性粒子が少ないと、低融点の
撥水性粒子を溶解してもその量が少ないためめっき被膜
のニッケル表面を覆うことができなくなるためである。
【００６０】〈組成４〉 スルファミン酸ニッケル 350g/ｌ 塩化ニッケル 45g/ｌ ホウ酸 40g/ｌ 高融点粒子(PTFE分子量大 or PFA) 120g 低融点粒子(PTFE分子量小 or FEP) 24g カチオン系界面活性剤(1wt%水溶液) 144g めっき後の被膜の断面形態を図４に示す。図に示すよう
に基板１に形成されるニッケルめっき層２の中に高融点
の撥水性粒子３と低融点の撥水性粒子４の両方が複合さ
れており、ニッケルめっき層２の表面にも両方の粒子が
付着した状態となっている。
【００６１】次に上記実施例１に示した条件で熱処理を
行い、図５に示す断面構造の被膜を得た。この被膜は低
融点の撥水性粒子４のみが融解して、高融点の撥水性粒
子３の間の金属マトリックス部２上に溶け落ち、被膜
４’を形成している。上記実施例１の被膜に対し、被膜
４’の一部がニッケルめっき層２の表面に食い込んだ部
分が形成されているが、この原因はニッケルめっき層２
に複合した低融点の撥水性粒子４のうち一部ニッケルめ
っき層２の表面に露出した状態のものが表面から溶け落
ちたものと一体化するためであり、被膜４’の厚さが薄
いためことに起因する。
【００６２】本実施例によれば、高融点の撥水性粒子３
と低融点の撥水性粒子４を被膜中に同時に複合した後熱
処理を行なえばよいため、上記実施例１の工程に比べデ
ィッピング処理がない分作業工程が少なくてよい。
【００６３】《実施例３》本実施例においては、まず上
記実施例２に示した工程と同様の工程によって図４に示
す被膜を形成する。次に前記実施例１で用いた組成２の
ディッピング溶液を用いて、ディッピング処理を行っ
た。この段階における被膜の断面構造は図６のようにな
っている。最後に２４５±２℃での加熱処理を行い、図
７に示す被膜を得た。本実施例による被膜は前記実施例
２の被膜に比べ被膜４’の厚さ約２μmと厚くなってお
りその表面が平面状となっている点が異なる。
【００６４】本実施例によれば被膜表面に形成される被
膜４’により、高融点の撥水性粒子３を保持するアンカ
ー効果が増加し、より耐久性が向上する。
【００６５】《実施例４》本実施例は、上記実施例で行
なっためっき処理を行なわずにディッピング処理による
重ね塗りによって撥水性被膜を得た例である。本実施例
では、基板表面に直接低融点の撥水性被膜４’を被覆す
るため、基板と被膜との密着性を上げるため、基板表面
には機械的切削痕を形成した。基板を前処理した後下記
の組成５の溶液を用いて、ディッピング処理を行った。
【００６６】〈組成５〉 高融点粒子(PTFE分子量大 or PFA) 10g 低融点粒子(PTFE分子量小 or FEP) 2g カチオン系界面活性剤(1wt%水溶液) 12g 水酸化ナトリウム水溶液(0.01M) 100g エタノール 24g ディッピング処理は、同じ液を用いて３回行なった。十
分に乾燥した後、２４５±２℃での加熱処理を行い、図
８に示す被膜を得た。
【００６７】本実施例によれば、めっき工程が削除でき
るため設備の簡素化が図れる。尚、基板と被膜との密着
性を上げる方法としては、上記の他、化学的、電気化学
的方法等によってもよい。
【００６８】《実施例５》図９に本発明の撥水性被膜を
その表面に処理した熱交換器５の斜視図を示す。熱交換
器５は、複数のアルミニウム製プレートフィン６をチュ
ーブ７が貫通した構造をしており、チューブ７内には冷
媒が流れ、冷媒の熱をチューブ７からプレートフィン６
に伝え、そのプレートフィン６の間を流れる空気９と熱
交換する構造となっている。本実施例では、この熱交換
器を冷媒蒸発器として使用した。
【００６９】アルミニウム製プレートフィン６の表面に
は実施例１の条件で作成した撥水性被膜８を施した。冷
媒蒸発器では、チューブ内７を流れる冷媒とプレートフ
ィン６間を通過する空気９とが熱交換することによりプ
レートフィン６の表面温度が低下し、空気中の水分がプ
レートフィンの表面８に凝縮して付着する。しかし、本
実施例ではプレートフィン表面には撥水性被膜を施して
あるため、先に述べた凝縮実験のように表面の水滴は小
さい径の状態でプレートフィン表面から転がり落ちた。
このため、表面には霜の原因となる水滴の付着が少な
く、また付着している水滴もフィンとの付着面積が小さ
いため、着霜しにくくなり、連続運転時間を大幅に延長
することが可能となった。
【００７０】
【発明の効果】本発明によれば、水蒸気中及び霧状の水
滴にたいしても優れた撥水性を示し、かつ耐久性に優れ
た被膜を得ることができる。
【００７１】又、この被膜を用いた熱交換器は、フィン
表面に着く水滴が少なく、連続運転時間の大幅延長がで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を示す撥水性被膜の一部断面
斜視図である。
【図２】従来の撥水性被膜の断面図である。
【図３】本発明の実施例１の被覆処理工程中の被膜断面
図である。
【図４】本発明の実施例２の被覆処理工程中の被膜断面
図である。
【図５】本発明の実施例２を示す撥水性被膜の断面図で
ある。
【図６】本発明の実施例３の被覆処理工程中の被膜断面
図である。
【図７】本発明の実施例３を示す撥水性被膜の断面図で
ある。
【図８】本発明の実施例４を示す撥水性被膜の断面図で
ある。
【図９】本発明の実施例５を示す熱交換器の斜視図であ
る。
【図１０】従来の撥水性被膜表面の拡大断面図である。
【図１１】従来例の被膜の断面図である。
【符号の説明】
１…基板、２…めっき層、３……高融点の撥水性粒子、
３’…高融点の撥水性粒子が融解してできた被膜、４…
…低融点の撥水性粒子、４’…低融点の撥水性粒子が融
解してできた被膜、５……熱交換器、６……プレートフ
ィン、７……チューブ、８……撥水性被膜、９……空
気、１０…水分子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２８Ｆ 13/18 Ａ (72)発明者 楠本 寛 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 渡辺 信淳 京都府長岡京市うぐいす台136 (72)発明者 ▲鄭▼ 容宝 京都府京都市上京区千本通出水下る十四軒 町391−１西陣グランドハイツ601号

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板上に直接または間接に配置する撥水性
    被膜であって、その被膜中に一部が埋まり、かつその被
    膜上に一部が突出するように撥水性粒子を分散させ、前
    記撥水性被膜の材質と前記撥水性粒子の材質とは融点を
    異にすることを特徴とする撥水性被膜。
  2. 【請求項２】請求項１記載の撥水性被膜において、前記
    撥水性被膜は、疎水性の基を有する物質により構成され
    たものであることを特徴とする撥水性被膜。
  3. 【請求項３】請求項１記載の撥水性被膜において、前記
    撥水性被膜は、水の表面張力より小さい臨界表面張力を
    もつ基を有する物質により構成されたものであることを
    特徴とする撥水性被膜。
  4. 【請求項４】請求項１記載の撥水性被膜において、前記
    撥水性被膜は、水の表面張力より小さい臨界表面張力を
    もつ基を有する物質により構成され、前記撥水性粒子は
    ポリテトラフルオロエチレンの臨界表面張力と同等、あ
    るいはそれより小さい臨界表面張力をもつ基を有する物
    質により構成されたものであることを特徴とする撥水性
    被膜。
  5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれか記載の撥水性被
    膜において、前記撥水性被膜の材質の融点が、前記撥水
    性粒子の材質の融点より低いことを特徴とする撥水性被
    膜。
  6. 【請求項６】基板上に直接または間接に撥水撥油性被膜
    を配置し、その被膜中に一部が埋まり、かつその被膜上
    に一部が突出するように撥水撥油性粒子を分散させ、前
    記撥水撥油性被膜の材質と前記撥水撥油性粒子の材質と
    は融点を異にすることを特徴とする撥水撥油性被膜。
  7. 【請求項７】請求項６に記載の撥水撥油性被膜におい
    て、前記撥水撥油性被膜はフッ素樹脂から構成されたも
    のであることを特徴とする撥水撥油性被膜。
  8. 【請求項８】請求項６または７に記載の撥水撥油性被膜
    において、前記撥水撥油性被膜の材質の融点が前記撥水
    撥油性粒子の材質の融点より低いことを特徴とする撥水
    撥油性被膜。
  9. 【請求項９】冷却された冷媒が内部を流動する管群と、
    この管群に固定されその間を空気が流れるフィン群を有
    する熱交換器において、前記フィン群の表面に、その被
    膜中に一部が埋まり、かつ一部が被膜上に突出し融点が
    被膜の融点と異なる撥水性粒子を分散させた撥水性被膜
    を、直接または間接に形成したことを特徴とする熱交換
    器。
  10. 【請求項１０】請求項９に記載の熱交換器において、前
    記撥水性被膜は疎水性の基を有する物質により構成され
    たものであることを特徴とする熱交換器。
  11. 【請求項１１】請求項９に記載の熱交換器において、前
    記撥水性被膜は水の表面張力より小さい臨界表面張力を
    もつ基を有する物質により構成されたものであることを
    特徴とする熱交換器。
  12. 【請求項１２】請求項９に記載の熱交換器において、前
    記撥水性被膜は水の表面張力より小さい臨界表面張力を
    もつ基を有する物質により構成され、前記撥水性粒子は
    ポリテトラフルオロエチレンの臨界表面張力と同等、あ
    るいはそれより小さい臨界表面張力をもつ基を有する物
    質により構成されたものであることを特徴とする熱交換
    器。
  13. 【請求項１３】請求項９乃至１２のいずれか記載の熱交
    換器において、前記撥水性被膜の材質の融点が、前記撥
    水性粒子の材質の融点より低いことを特徴とする熱交換
    器。
  14. 【請求項１４】冷却された冷媒が内部を流動する管群
    と、この管群に固定されその間を空気が流れるフィン群
    を有する熱交換器において、前記フィン群の表面に、そ
    の被膜中に一部が埋まり、かつ一部が被膜上に突出し融
    点が被膜の融点と異なる撥水撥油性粒子を分散させた撥
    水撥油性被膜を、直接または間接に形成したことを特徴
    とする熱交換器。
  15. 【請求項１５】請求項１４に記載の熱交換器において、
    前記撥水撥油性被膜はフッ素樹脂から構成されたもので
    あることを特徴とする熱交換器。
  16. 【請求項１６】請求項１４または１５に記載の熱交換器
    において、前記撥水撥油性被膜の材質の融点が前記撥水
    撥油性粒子の材質の融点より低いことを特徴とする熱交
    換器。
  17. 【請求項１７】請求項９乃至１６のいずれか記載の熱交
    換器を搭載したことを特徴とする空調機器。
  18. 【請求項１８】請求項９乃至１６のいずれか記載の熱交
    換器を搭載したことを特徴とする冷凍冷蔵機器。
  19. 【請求項１９】基板表面に高融点の撥水性粒子を複合し
    た被膜を電気的作用により形成する第１工程と、この被
    膜の表面に、前記高融点の撥水性粒子より低融点の撥水
    性粒子を供給する第２工程と、被膜の表面に供給した低
    融点の撥水性粒子が軟化もしくは融解する温度で熱処理
    する第３工程、からなることを特徴とする撥水性被膜の
    製法。
  20. 【請求項２０】基板表面に融点の異なる２種類以上の撥
    水性粒子を複合した被膜を電気的作用により形成する第
    １の工程と、前記２種類以上の撥水性粒子の中の低融点
    の粒子が軟化もしくは融解する温度で熱処理する第２の
    工程、からなることを特徴とする撥水性被膜の製法。
  21. 【請求項２１】基板表面に融点の異なる２種類以上の撥
    水性粒子を複合した被膜を電気的作用により形成する第
    １の工程と、この表面に前記２種類以上の撥水性粒子の
    中の低融点の撥水性粒子を供給する第２工程と、低融点
    の撥水性粒子が軟化もしくは融解する温度で熱処理する
    第３の工程、からなることを特徴とする撥水性被膜の製
    法。
  22. 【請求項２２】請求項１９乃至２１のいずれか記載の撥
    水性被膜の製法において、前記電気的作用により被膜を
    形成する方法が、金属めっき法であることを特徴とする
    撥水性被膜の製法。
  23. 【請求項２３】請求項１９乃至２１のいずれか記載の撥
    水性被膜の製法において、前記電気的作用により被膜を
    形成する方法が、電着被覆法を用いることを特徴とする
    撥水性被膜の製法。
  24. 【請求項２４】請求項２２に記載の撥水性被膜の製法に
    おいて、めっき被膜のマトリックスがニッケルもしくは
    ニッケル合金であることを特徴とする撥水性被膜の製
    法。
  25. 【請求項２５】基板表面に融点の異なる２種類以上の撥
    水性粒子を塗布する第１の工程と、前記２種類以上の撥
    水性粒子の中の低融点の撥水性粒子が軟化もしくは融解
    し、かつ高融点の撥水性粒子の融点以下で熱処理する第
    ２の工程、からなることを特徴とする撥水性被膜の製
    法。
  26. 【請求項２６】請求項２５に記載の撥水性被膜の製法に
    おいて、前記第１の工程は基板表面に前記２種類以上の
    撥水性粒子を複数回繰返し塗布することを特徴とする撥
    水性被膜の製法。
  27. 【請求項２７】請求項１９乃至２６のいずれか記載の撥
    水性被膜の製法において、前記融点の異なる２種類以上
    の撥水性粒子は粒径が異なるものであることを特徴とす
    る撥水性被膜の製法。
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