JPH07196958A - 表面被覆物および表面被覆用組成物 - Google Patents

表面被覆物および表面被覆用組成物

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JPH07196958A
JPH07196958A JP33868893A JP33868893A JPH07196958A JP H07196958 A JPH07196958 A JP H07196958A JP 33868893 A JP33868893 A JP 33868893A JP 33868893 A JP33868893 A JP 33868893A JP H07196958 A JPH07196958 A JP H07196958A
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coating
coating composition
group
resin
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JP33868893A
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Naoya Fujiwara
直也 藤原
Tomoji Takahashi
知二 高橋
Kozo Saeki
公三 佐伯
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 分子中にイミノ基を有するイミノ窒素含有化
合物と、分子の少なくとも一端に、アクリル酸および/
またはメタクリル酸が結合した、アクリル基および/ま
たはメタクリル基含有化合物、あるいはこれらと樹脂架
橋剤または金属キレート架橋剤を含有する表面被覆用組
成物、および該被覆用組成物を表面に塗布することによ
って親水性を高めた被覆物を開示する。 【効果】 基材表面に親水性樹脂を主体とする微細なひ
だ状凹凸構造を有する被覆を形成することによって、表
面の水濡れ性を高めて水膜形成を容易にし、水滴として
の付着をなくしたので、熱交換器用フィン材等として使
用した時の凝縮水の流下が著しく促進されて圧損を可及
的に少なくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、表面被覆物および表面
被覆用組成物に関し、より詳細には、基材表面に、親水
性樹脂を主体とする特異な表面構造の被覆を形成するこ
とによって水滴の付着を無くした表面被覆物、及びこの
様な被覆を形成するための表面被覆用組成物に関するも
のである。
【0002】尚、本発明は、例えば空調機等の熱交換器
の放熱板として用いられる熱交換器用AlまたはAl合
金部材への水滴の付着を防止して水の流下を容易にし、
圧力損失を低減するための手段として有効に活用するこ
とができるので、本明細書においては熱交換器用放熱板
の表面に親水性被覆を形成する場合を主体にして説明す
るが、本発明はもとよりそれらの用途に限定されるもの
ではない。
【0003】
【従来の技術】通常、空調機などに使用される熱交換器
は、0.1mm程度のAl合金製薄板をプレス成形した
フィン材に銅管などを差し込み、これを拡管して製造さ
れたものが多い。このタイプの熱交換器では、空調機運
転時にフィンの表面温度が大気の露点以下となるため、
空気中の水分の凝縮によって水滴が付着し、フィン間が
該付着水により封鎖されて通風抵抗が増大する、いわゆ
る「ブリッジ現象」が生じ、熱交換器の性能が低下した
り、騒音が発生するといった問題がしばしば経験され
る。これらの問題は、熱交換器の小型化に伴うフィンピ
ッチの狭隘化によって、益々顕著になってきている。
【0004】こうした問題を解決するため、Al合金製
フィン材の表面に親水性を付与して水滴の付着を防止
し、フィン間のブリッジ現象を防ぐ方法が知られてい
る。
【0005】Al合金製フィン材の表面に親水性を付与
する方法としては、 アルカリ珪酸塩(水ガラス)などの無機系親水化処理
を施す方法(特開昭58−126989号など)、 ポリビニルアルコールなどの水溶性高分子や界面活性
剤などを含有する親水性塗料を塗布することにより、フ
ィン材表面に親水性を与えて水濡れ性を向上させる方法
(特開昭64−38481号など) があり、こうした表面親水化処理によって、水の接触角
で定量評価できるフィン材表面の親水性が向上し、それ
に伴って通風抵抗で定量評価できる熱交換器の熱交換効
率を向上し得ることが確認されており、こうした傾向は
銅合金製の熱交換器用フィン材の場合も同様である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
の方法によって表面処理の施されたフィン材は、親水性
は良好であるが、表面硬度が硬くなるため熱交換器製造
の際の必須プロセスであるプレス加工時の金型の摩耗が
著しくなるという欠点がある。一方、上記の方法によ
って表面処理を施したフィン材では、金型摩耗の問題は
生じないものの、表面の親水性が不十分であり、一層の
親水性向上が求められている。
【0007】そこで、親水性被覆の表面積を増大させる
ことによって見掛けの親水性を向上させる方法が検討さ
れている。表面積を増加させるための方法としては、無
機または有機質の微粒子を添加することによる表面の粗
面化、フィン材表面へのクレーター形成、ショットブラ
スト処理による粗面化などが検討されている。しかし微
粒子の添加による方法では、一般に微粒子が硬質である
ため成形時の金型摩耗が激しくなるという問題があるほ
か、フィン材としての使用時に微粒子の剥離・飛散によ
って塗膜が破壊し、それに伴ってフィン材が腐食したり
不快臭が発生するといった問題を引き起こす。しかも微
粒子は二次凝集を起こし易いため、表面積の増大に有効
な凹凸を皮膜表面に効果的に形成しにくく、添加量に応
じた改質効果が得られない。さらに、クレーター形成や
ショットブラスト等により皮膜またはフィン材表面を傷
つけて粗面化する方法では、表面の耐食皮膜まで傷つけ
るため、耐食性が大幅に悪化するという欠点がある。
【0008】本発明はこれらの問題を解決するためにな
されたものであって、その目的は、優れた親水性を有し
水滴の付着を確実且つ長期的に防止し得ると共に、成形
加工性にも優れた表面被覆物、およびその様な優れた表
面被覆を形成することのできる表面被覆用組成物を提供
しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る表面被覆物の構成は、基材表面に
親水性樹脂を含む被覆層が形成されると共に、該被覆表
面は、一辺20μmの正方形視野内に、10点以上で任
意方向に屈曲した帯状突出部が4点以上の三叉点を介し
て連続し若しくは一部切断したひだ状外観を呈するもの
であるところに要旨を有するものであり、ここで使用さ
れる基材としては、Al、Cu、Fe等の金属よりなる
板材や管材等が挙げられ、特に金属材として熱交換器用
のAlまたはAl合金部材を使用すると、結露水による
圧損の非常に少ない熱交換器用のフィン材を得ることが
できる。
【0010】また、本発明の他の構成は、上記の様な被
覆を形成する表面被覆用組成物を提供するものであっ
て、その構成は、 (P)分子中にイミノ基を有するイミノ窒素含有化合物
と、 (Q)分子の少なくとも一端に、アクリル酸および/ま
たはメタクリル酸が結合した、アクリル基および/また
はメタクリル基含有化合物と、を必須成分として含有
し、或はこれらに加えて (R)下記(R1 )および(R2 )に示す架橋剤の1種
以上 (R1 )メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹
脂よりなる群から選択される少なくとも1種の樹脂架橋
剤、(R2 )Ti、Zr、Zn、Alよりなる群から選
択される少なくとも1種の配位性金属元素を含む金属キ
レート架橋剤、を含有するところに要旨を有している。
【0011】ここで、上記成分(P)のイミノ窒素含有
化合物としては、エチレンイミンおよび/またはポリエ
チレンイミンが好ましく、また、上記成分(Q)のアク
リル基および/またはメタクリル基含有化合物として
は、エチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキ
サイドの重合体の少なくとも1端に、アクリル酸および
/またはメタクリル酸が結合したものが好ましい。ま
た、この表面被覆用組成物中には、更に他の成分とし
て、水溶性有機高分子化合物や界面活性剤を含有させる
ことも有効である。
【0012】
【作用】上記の様に本発明の表面被覆物は、Fe、C
u、Al等の金属基材表面に親水性樹脂を含む被覆層を
形成してなり、該被覆表面における一辺20μmの正方
形視野内に、10点以上で任意方向に屈曲した帯状突出
部が4点以上の三叉点を介して連続もしくは一部切断し
てひだ状外観を呈する微細な凹凸条が無数に形成された
ものであり、こうした特異な表面構造の親水性樹脂被覆
を設けることにより、表面積の大幅拡大とも相まって水
膜形成性が著しく高められ、結露水の付着にもとずく前
述の様な問題を一気に解消し得るばかりでなく、この被
覆はそれ自身親水性を有するものであるから、長期使用
によって結露防止効果が減退するといった欠点もなく、
また表面に形成される微細な凹凸条によってプレス加工
時に塗布されるプレス油の保持性が向上するため金型加
工面との滑りもよくなり、成形加工性においても非常に
優れたものとなる。従って、本発明の表面被覆物は、水
滴付着が問題となる様々の金属基材の表面改質に幅広く
活用することができ、特にAlまたはAl合金製の熱交
換器用フィン材として極めて有用である。
【0013】上記の様な特異な表面構造の表面被覆は、
前述の如く (P)分子中にイミノ基を有するイミノ窒素含有化合物
と、 (Q)分子の少なくとも一端に、アクリル酸および/ま
たはメタクリル酸が結合した、アクリル基および/また
はメタクリル基含有化合物と、を必須成分として含み、
或はこれらに加えて (R)下記(R1 )および(R2 )に示す架橋剤の1種
以上 (R1 )メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹
脂よりなる群から選択される少なくとも1種の樹脂架橋
剤、(R2 )Ti、Zr、Zn、Alよりなる群から選
択される少なくとも1種の配位性金属元素を含む金属キ
レート架橋剤、を含有する表面被覆用組成物を基材表面
に塗布し乾燥・硬化させることによって得ることができ
る。
【0014】即ち、上記成分を含む表面被覆用組成物
は、3成分相互の架橋硬化作用によって、硬化時に後記
実施例で具体的に示す様な特異な微細凹凸条を有する表
面構造を呈し、それ自身の親水性と表面積拡大効果並び
に表面粗面化効果によって優れた結露防止性と成形加工
性を発揮する被覆となる。
【0015】上記(P)で規定するイミノ窒素含有化合
物とは、たとえばポリエチレンイミン、ポリプロピレン
イミン、ポリ(N−ビニルホルムアミド)の部分加水分
解物の如く主鎖または側鎖にイミノ基を有し、或は更に
第1〜3級アミン等の官能基を有する化合物であり、そ
れらイミノ基に結合した活性水素は、成分(Q)中のア
クリル基またはメタクリル基とのグラフト起点となる
他、成分(R)中のメチロール基との脱水縮合反応ある
いはキレート架橋によって、前述の様な特異な表面構造
の被覆の形成を可能とする。成分(P)として最も一般
的なのはポリエチレンイミンである。
【0016】次に、成分(Q)を構成するアクリル基お
よび/またはメタクリル基含有化合物とは、要するに分
子中に重合性のアクリル基および/またはメタクリル基
を有するものであればどの様な化合物であっても構わな
いが、特に好ましいのはエチレンオキサイドやプロピレ
ンオキサイド等のアルキレンオキサイドの重合体の分子
端にアクリル酸および/またはメタクリル酸が結合した
化合物であり、アルキレンオキサイド重合体の好ましい
繰り返し単位数は8〜20程度である。
【0017】また、成分(R)で規定する架橋剤は、成
分(Q)の共存下で特に上記成分(P)との脱水縮合反
応、あるいはキレート架橋により前述の様な特異な表面
構造の被覆形成を助長する作用を発揮するものであり、
メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂よりな
る群から選択される、メチロール基を架橋官能基として
分子中に有する樹脂(R1 )と、Ti、Zr、Zn、A
lよりなる群から選択される配位性金属元素を含む金属
キレート架橋剤(R2 )が用いられる。これらの架橋剤
は、夫々単独で使用してもよく或は2種以上を適宜併用
することも勿論可能である。
【0018】上記成分(P),(Q),(R)の含有比
率は特に限定されないが、好ましい含有比率は、被覆用
組成物中の固形成分濃度換算で、成分(P)が0.5〜
7重量%、より好ましくは2〜5重量%、成分(Q)が
3.0〜30重量%、より好ましくは5〜20重量%、
成分(R)が0.1〜60重量%、より好ましくは1〜
30重量%、の範囲である。成分(P)や(Q)が相対
的に不足する場合は、微細凹凸条を有する表面構造を付
与しにくくなり、逆に多過ぎる場合は表面被覆用組成物
が不均一になって均質な被覆の形成が難しくなる傾向が
表われてくる。また、成分(R)が相対的に不足する場
合は、表面被覆の耐久性が不十分になる傾向があり、逆
に多過ぎる場合は、親水性を有する水酸基等が架橋反応
によって消滅し、親水性が悪くなる傾向が生じてくる。
【0019】本発明における必須の構成成分は上記成分
(P),(Q)またはこれらと成分(R)であるが、さ
らに他の成分として有機水溶性高分子や界面活性剤など
を加えることも可能である。即ち有機水溶性高分子は、
塗工後の被覆形成能を一段と強化する作用があり、ま
た、界面活性剤は、被覆の親水性を一段と高めると共
に、塗工時における処理液の基材に対する濡れ性を高め
て被覆の密着性及び均一性を向上させる作用を発揮する
からである ここで使用される有機水溶性高分子としては、ポリアク
リル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸またはポリ
メタクリル酸のアルカリ金属塩、ポリアクリル酸または
ポリメタクリル酸とポリ酢酸ビニル,ポリビニルアルコ
ール,ポリエチレンオキサイド,セルロース,デンプン
等との共重合体、セルロース系ポリマー(ヒドロキシプ
ロピルセルロース,カルボキシメチルセルロース,メチ
ルセルロース等の水溶性セルロース)、ポリアクリルア
ミド、ポリメタクリルアミド、ポリアクリルアミドメチ
ルプロパンスルホン酸、ポリビニルアルコール、ポリ酢
酸ビニルの部分ケン化物、水溶性ウレタン、水分散性ウ
レタン等の単独重合体や各種共重合体、更にはそれらの
混合物等を使用することができる。該有機水溶性高分子
を使用するときの好ましい配合量は、組成物全量中に占
める比率で0.1〜5重量%、より好ましくは0.3〜
3重量%の範囲である。
【0020】また界面活性剤としては、アニオン系、ノ
ニオン系、カチオン系、両性のいずれの界面活性剤を使
用することも可能であり、アニオン系としてはアルキル
スルフォン酸エステル塩やポリオキシエチレンアルキル
フェニルエーテル硫酸塩等;ノニオン系としてはポリオ
キシエチレンアルキルフェニルエーテルやポリオキシエ
チレン/ポリオキシプロピレン共重合体脂肪酸エステル
等;カチオン系としてはアルキルアミン塩やアルキルメ
チルトリメチルアンモニウムクロリド等;両性としては
アルキルアミノプロピオン酸塩やアルキルジメチルベタ
イン等が好ましいものとして例示される。これら界面活
性剤を使用するときの好ましい配合量は、組成物全量中
に占める比率で0.1〜5重量%、より好ましくは0.
3〜3重量%の範囲である。
【0021】さらに、必要により他の架橋剤としてイソ
シアネート化合物、エポキシ樹脂などを添加し、被覆構
成樹脂の分子量を一段と増大させることにより、被覆と
しての物性や基材との密着性、更には表面強度等を高め
ることも有効である。また、該表面被覆用組成物には必
要に応じて防黴剤、抗菌剤、消臭剤、着色剤等を添加し
て付加的効果を与えることも可能である。更に、基材上
への塗布を容易にするため、必要に応じて任意の化合物
を使用して粘度調整を行なうことも勿論可能である。
【0022】上記の表面被覆用組成物を、前述の様な基
材上に塗布し、好ましくは150〜230℃程度で10
秒乃至1分間程度加熱処理すると、前述の様な特異な表
面構造を有する表面被覆を形成することができる。この
場合、塗工作業性を高める上では、帯状の基材に連続的
に塗布しオンラインで連続的に乾燥を行なうのが有利で
ある。また、基材として金属材を使用するときは、上記
親水性被覆の形成に先立って、基材表面に予め耐食性向
上のためのクロメート処理やクロム化合物含有有機皮膜
あるいは耐食性有機樹脂皮膜を形成しておくことも、好
ましい方法として推奨される。
【0023】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明の構成および作
用効果を具体的に説明するが、本発明はもとより下記実
施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣
旨に適合し得る範囲で適当に変更し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含ま
れる。
【0024】実施例 予め脱脂および水洗処理したAl合金板(材質:113
0、厚さ:0.1mm、質別:H26)の表面上に、塗
布型クロメート処理によって無機質耐食皮膜を形成し、
あるいは水溶性アクリルメラミン樹脂(「コスマー94
01」:関西ペイント製)を塗工してから200℃で2
0秒間乾燥処理することによって皮膜量が10mg/d
2 の有機耐食皮膜を形成し、下記実験の試験片とし
た。
【0025】耐食皮膜を設けた上記試験片の表面に、表
1,2に示した構成の表面被覆剤を乾燥後の被覆量が1
0mg/dm2 となる様に塗工した後、200℃で20
秒間乾燥処理して親水性被覆を形成した。得られた各表
面被覆試験片について、水濡れ性と対水接触角の測定お
よび被覆の表面構造観察を行ない、表面処理されたAl
板の親水性を評価した。結果を表1,2に示す。
【0026】尚、水濡れ性と対水接触角の測定は、試験
片を純水中に24時間浸積し、その後60℃で30分間
乾燥処理した後に行なった。水濡れ性の判断基準は霧吹
き噴霧による水の付着状況により判断した。表中の評価
欄において、◎は全面水濡れ、○は表面積の10%以内
の水のはじき、△は50%以上の水のはじき、×は全面
水はじき状態を示す。また皮膜の表面構造の観察は、得
られた各表面被覆試験片に金蒸着を施した後、電子顕微
鏡により行なった。○は表面構造が粗面化されているも
の、×は粗面化されていないものを示す。
【0027】表1,2中の符号は下記の意味を表わして
いる。 耐食皮膜 A:無機耐食皮膜(塗布型クロメート処理) B:有機耐食皮膜(関西ペイント製「コスマー940
1」) 表面被覆用組成物構成 C:ポリエチレンイミン(日本触媒製「エポミンP−1
000」、有効成分30重量%) D:ポリエチレングリコールジアクリレート(新中村化
学製「NKエステルA−600」) E:ポリプロピレングリコールジアクリレート(新中村
化学製「NKエステルAPG−700」) F:アルキルフェノキシポリエチレングリコールアクリ
レート(第一工業製薬製「ニューフロンティアN−17
7E」)
【0028】架橋剤 G:炭酸ジルコニウムアンモニウム水溶液(新日本金属
化学製、有効成分13重量%) H:メチル化メラミン樹脂(三井サイアナミッド製「サ
イメル350」、有効成分97重量%) 界面活性剤 I:ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル(花
王製「エマルゲン911」) J:ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(花王製
「ネオペレックスF−65」) 水溶性高分子 K:ポリアクリル酸−ポリビニルアルコール共重合体
(住友化学製「スミカゲルL−5H」、有効成分5重量
%) L:カルボキシメチルセルロースNa(ダイセル製「C
MCダイセル1150」)
【0029】
【表1】
【0030】
【表2】
【0031】表1,2より次の様に考察することができ
る。実施例1〜15は本発明の規定要件の全て満足する
ものであり、いずれも水濡れ性が良好で接触角は比較例
に比べて小さく、またそれらの被覆の表面構造は、後述
する如く一辺20μmの正方形視野内に、10点以上で
任意方向に屈曲した帯状突出部が4点以上の三叉点を介
して連続もしくは一部切断してひだ状外観を呈するもの
であった。ちなみに図1〜4は、上記実施例で得た表面
被覆の表面構造の代表例を示すものであり、図1は実施
例1、図2は実施例4、図3は実施例8、図4は実施例
9で得た各被覆の表面外観を示す顕微鏡写真(複写)を
示している。
【0032】これらに対して比較例1〜4は、表面被覆
用組成物が本発明で定める必須構成成分の1つを欠くも
のであり、水濡れ性が悪く且つ接触角も実施例に比べて
非常に大きい値を示しており、また表面構造は、図5に
示す如くひだ状凹凸のないほぼ平坦なものであった。
【0033】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、基材表
面に親水性樹脂を主体とする微細なひだ状凹凸構造を有
する被覆を形成することによって、表面の水濡れ性を高
めて水膜形成を容易にし、水滴としての付着をなくした
ので、熱交換器用フィン材等として使用した時の凝縮水
の流下が著しく促進されて圧損を可及的に少なくするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例で得た表面被覆の表面構造を示す図面代
用顕微鏡写真である。
【図2】実施例で得た表面被覆の表面構造を示す図面代
用顕微鏡写真である。
【図3】実施例で得た表面被覆の表面構造を示す図面代
用顕微鏡写真である。
【図4】実施例で得た表面被覆の表面構造を示す図面代
用顕微鏡写真である。
【図5】比較例で得た表面被覆の表面構造を示す図面代
用顕微鏡写真である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 C09D 171/02 PLQ 179/00 PLT F28F 1/00

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基材表面に親水性樹脂を含む被覆層が形
    成されると共に、該被覆表面は、一辺20μmの正方形
    視野内に、10点以上で任意方向に屈曲した帯状突出部
    が4点以上の三叉点を介して連続し若しくは一部切断し
    たひだ状外観を呈するものであることを特徴とする表面
    被覆物。
  2. 【請求項2】 基材が金属材である請求項1に記載の表
    面被覆物。
  3. 【請求項3】 金属材が、熱交換器用のAlまたはAl
    合金部材である請求項2に記載の表面被覆物。
  4. 【請求項4】(P)分子中にイミノ基を有するイミノ窒
    素含有化合物と、 (Q)分子の少なくとも一端に、アクリル酸および/ま
    たはメタクリル酸が結合した、アクリル基および/また
    はメタクリル基含有化合物と、を必須成分として含有す
    ることを特徴とする表面被覆用組成物。
  5. 【請求項5】 他の成分として、 (R)下記(R1 )および(R2 )に示す架橋剤の1種
    以上 (R1 )メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹
    脂よりなる群から選択される少なくとも1種の樹脂架橋
    剤、 (R2 )Ti、Zr、Zn、Alよりなる群から選択さ
    れる少なくとも1種の配位性金属元素を含む金属キレー
    ト架橋剤、を含有する請求項4に記載の表面被覆用組成
    物。
  6. 【請求項6】 成分(P)のイミノ窒素含有化合物が、
    エチレンイミンおよび/またはポリエチレンイミンであ
    る請求項4または5に記載の表面被覆用組成物。
  7. 【請求項7】 成分(Q)のアクリル基および/または
    メタクリル基含有化合物が、エチレンオキサイドおよび
    /またはプロピレンオキサイドの重合体の少なくとも1
    端に、アクリル酸および/またはメタクリル酸が結合し
    たものである請求項4〜6のいずれかに記載の表面被覆
    用組成物。
  8. 【請求項8】 更に他の成分として、水溶性有機高分子
    化合物を含有するものである請求項4〜7のいずれかに
    記載の表面被覆用組成物。
  9. 【請求項9】 更に他の成分として、界面活性剤を含有
    するものである請求項4〜8のいずれかに記載の表面被
    覆用組成物。
  10. 【請求項10】 請求項1〜3のいずれかに記載された
    表面被覆物における被覆層が、請求項4〜9のいずれか
    に記載された表面被覆用組成物によって形成されたもの
    であることを特徴とする表面被覆物。
JP33868893A 1993-12-28 1993-12-28 表面被覆物および表面被覆用組成物 Withdrawn JPH07196958A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11141906A (ja) * 1997-11-07 1999-05-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 脱臭ユニットおよびその脱臭ユニットを用いた空気調和機

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