JP7609712B2 - Aluminum fin material and frost inhibitor - Google Patents
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Description
本発明は、アルミニウム製フィン材に関し、特に、空調機等の熱交換器に好適に用いられるアルミニウム製フィン材に関する。また、本発明は、アルミニウム製フィン材にも適用可能な着氷霜抑制剤にも関する。 The present invention relates to aluminum fin materials, and in particular to aluminum fin materials suitable for use in heat exchangers of air conditioners and the like. The present invention also relates to an anti-frost agent that can be applied to aluminum fin materials.
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、ラジエータなどの様々な分野の製品に用いられている。熱交換器のフィンの材料としては、熱伝導性、加工性、耐食性などに優れるアルミニウムやアルミニウム合金が一般的である。プレートフィン式やプレートアンドチューブ式の熱交換器は、フィン材が狭い間隔で並列した構造を有している。 Heat exchangers are used in a variety of products, including room air conditioners, packaged air conditioners, freezer showcases, refrigerators, oil coolers, and radiators. Aluminum and aluminum alloys, which have excellent thermal conductivity, workability, and corrosion resistance, are commonly used as materials for heat exchanger fins. Plate fin and plate-and-tube heat exchangers have a structure in which the fin material is arranged in parallel with narrow intervals.
熱交換器のフィン材は、表面温度が露点以下になると結露水が付着した状態になる。フィン材の表面の親水性が低い場合には、付着した結露水の接触角が大きくなるため、水飛びと呼ばれる生活環境中における飛散が生ずる。また、かかる結露水が合わさって大きくなると、隣接するフィン材間にブリッジを形成し、フィン材間の通風路を閉塞し、通風抵抗が増大する。
このような水飛びの防止や通風抵抗の低減を目的として、例えば特許文献1には、フィン材の表面に親水性皮膜を塗布、形成する技術が提案されている。
When the surface temperature of the fin material of a heat exchanger falls below the dew point, condensed water adheres to it. If the surface of the fin material is not hydrophilic, the contact angle of the condensed water increases, causing it to splash around in the living environment, a phenomenon known as water splashing. When the condensed water combines and grows large, it forms a bridge between adjacent fin materials, blocking the ventilation passage between the fin materials and increasing ventilation resistance.
For the purpose of preventing such water splashing and reducing ventilation resistance, for example,
一方で、空調機を暖房運転した場合等には、熱交換器の表面温度が氷点以下となり、フィン材の表面に付着した結露水は霜や氷となり、着氷霜状態となる。親水性を高め過ぎると、上記着氷霜がかえって生じやすくなる。着氷霜により、フィン材間が閉塞されると熱交換器の熱交換効率が大幅に低下するため、除霜運転等が必要となる。 On the other hand, when the air conditioner is operated in heating mode, the surface temperature of the heat exchanger drops below the freezing point, and the condensed water on the surface of the fin material turns into frost or ice, resulting in frost formation. If the hydrophilicity is made too high, the frost formation described above is more likely to occur. If the fin material becomes clogged with frost formation, the heat exchange efficiency of the heat exchanger will decrease significantly, making defrosting operation necessary.
そこでフィン材への着氷霜を抑制するための技術が種々検討されている。例えば特許文献2では、空気側伝熱面表面に臨界表面張力が20dyn/cm以下のフルオロアルコキシシランを化学吸着させて、最表面にCF3基を配向させた構造を有する被膜を形成することで、高い撥水性を付与し、着霜現象を起こり難くすることが開示されている。また、特許文献3には、表面に撥水性皮膜を形成すると共に、その表面平均粗さRaを20μm以上とすることで、水滴(雪、氷)の面積を小さくし、その付着力を減少させることが開示されている。
Therefore, various techniques for suppressing frost formation on fin materials have been studied. For example,
しかしながら、上記では、経時変化に伴う撥水性の劣化や、表面平均粗さRaを大きくした場合の撥水性皮膜の強度低下による耐久性の低下が懸念される。
そこで、特許文献4では、伝熱部として第一層と第一層よりも空気側に位置する第二層を有し、上記第二層が複数のポリマー鎖を有するポリマー層から構成され、隣り合うポリマー鎖における主鎖の第一層側の根本が、金属酸化物のネットワーク構造を有して相互に結合されている熱交換器が開示されている。これによれば、第二層のポリマー鎖を第一層に対して垂直方向に高密度に結合させることができるので、伝熱部の表面の親水性を確実に向上でき、伝熱部の表面で凝縮水が発生した場合においても、霜が成長することを十分に遅延させることができるとされている。
However, there are concerns that the water repellency may deteriorate over time, and that the durability may decrease due to a decrease in the strength of the water repellent coating when the average surface roughness Ra is increased.
Therefore, Patent Document 4 discloses a heat exchanger having a first layer and a second layer located closer to the air than the first layer as a heat transfer part, the second layer being composed of a polymer layer having a plurality of polymer chains, and the roots of the main chains of adjacent polymer chains on the first layer side being bonded to each other with a metal oxide network structure. According to this, the polymer chains of the second layer can be bonded at high density in the direction perpendicular to the first layer, so that the hydrophilicity of the surface of the heat transfer part can be reliably improved, and even if condensed water occurs on the surface of the heat transfer part, the growth of frost can be sufficiently delayed.
しかしながら、特許文献4における熱交換器について、具体的な着氷霜抑制に関する検討はなされていない。また、親水性が向上すれば着氷霜の抑制も向上するとは必ずしも言えず、着氷霜の抑制に関して別途試験することが必要である。 However, no specific consideration has been given to the suppression of frost formation for the heat exchanger in Patent Document 4. In addition, it cannot necessarily be said that improved hydrophilicity will improve the suppression of frost formation, and separate testing is required to suppress frost formation.
本発明では、着氷霜の抑制効果に優れた着氷霜抑制皮膜層を有するアルミニウム製フィン材の提供を目的とする。また、着氷霜の抑制効果に優れた着氷霜抑制剤の提供も目的とする。 The present invention aims to provide an aluminum fin material having an anti-frost coating layer that is highly effective in suppressing the formation of ice and frost. It also aims to provide an anti-frost agent that is highly effective in suppressing the formation of ice and frost.
本発明は、以下の[1]~[7]に係るものである。
[1] アルミニウム板と前記アルミニウム板の表面に形成された皮膜層とを有し、前記皮膜層が、両性ポリリジン誘導体を含む着氷霜抑制皮膜層を備える、アルミニウム製フィン材。
[2] 前記両性ポリリジン誘導体のアニオン性基が側鎖に下記構造を有する、前記[1]に記載のアルミニウム製フィン材。
The present invention relates to the following [1] to [7].
[1] An aluminum fin material having an aluminum plate and a coating layer formed on a surface of the aluminum plate, the coating layer comprising an icing/frosting inhibiting coating layer containing an amphoteric polylysine derivative.
[2] The aluminum fin material according to [1], wherein the anionic group of the amphoteric polylysine derivative has the following structure in a side chain:
(式中、Rは直接結合、又は、炭素数1~5の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表す。) (In the formula, R represents a direct bond or a linear or branched alkylene group having 1 to 5 carbon atoms.)
[3] 前記着氷霜抑制皮膜層が架橋剤をさらに含む、前記[1]又は[2]に記載のアルミニウム製フィン材。
[4] 前記皮膜層が、耐食性皮膜層、親水性皮膜層、及び潤滑性皮膜層からなる群より選ばれる少なくとも1種をさらに備える、前記[1]~[3]のいずれか1に記載のアルミニウム製フィン材。
[5] 前記アルミニウム板と前記皮膜層との間に下地処理層をさらに備える、前記[1]~[4]のいずれか1に記載のアルミニウム製フィン材。
[3] The aluminum fin material according to [1] or [2], wherein the anti-frost coating layer further contains a crosslinking agent.
[4] The coating layer further comprises at least one selected from the group consisting of a corrosion-resistant coating layer, a hydrophilic coating layer, and a lubricating coating layer. The aluminum fin material according to any one of [1] to [3].
[5] The aluminum fin material according to any one of [1] to [4], further comprising a base treatment layer between the aluminum plate and the coating layer.
[6] 両性ポリリジン誘導体を含む、着氷霜抑制剤。
[7] 前記両性ポリリジン誘導体のアニオン性基が側鎖に下記構造を有する、前記[6]に記載の着氷霜抑制剤。
[6] An anti-frosting agent comprising an amphoteric polylysine derivative.
[7] The icing and frosting inhibitor according to [6], wherein the anionic group of the amphoteric polylysine derivative has the following structure in a side chain:
(式中、Rは直接結合、又は、炭素数1~5の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表す) (In the formula, R represents a direct bond or a linear or branched alkylene group having 1 to 5 carbon atoms)
本発明によれば、フィン材表面に付着した結露水と着氷霜抑制皮膜層と相互作用により、氷核形成を抑制できる。その結果、結露水の凍結が遅延し、表面における着氷霜が好適に抑制されたアルミニウム製フィン材を提供できる。
また、着氷霜抑制効果はアルミニウム製フィン材に限らず発現できる。すなわち、本発明は、例えば航空機やビニールハウス、発電タービン等に適用可能な着氷霜抑制剤を提供できる。
According to the present invention, the condensation water adhering to the fin material surface interacts with the frost-suppressing coating layer to suppress ice nucleation. As a result, it is possible to provide an aluminum fin material in which the freezing of the condensation water is delayed and frost formation on the surface is suitably suppressed.
In addition, the icing and frosting suppression effect can be exerted not only on aluminum fin materials, but also on other materials. That is, the present invention can provide an icing and frosting suppression agent that can be applied to, for example, aircraft, vinyl greenhouses, power generation turbines, etc.
以下、本発明に係るアルミニウム製フィン材及び着氷霜抑制剤を実施するための形態について、詳細に説明する。なお数値範囲を示す「~」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。 The following is a detailed explanation of the embodiment of the aluminum fin material and frost inhibitor of the present invention. Note that the use of "-" to indicate a range of values means that the values before and after the range are included as the lower and upper limits.
<アルミニウム製フィン材>
本実施形態に係るアルミニウム製フィン材10(以下、単に「フィン材」と称することがある。)は、図1に示すように、アルミニウム板1と、アルミニウム板1の表面に形成された皮膜層2とを有する。皮膜層2は、両性ポリリジン誘導体を含む着氷霜抑制皮膜層2aを備える。
<Aluminum fin material>
As shown in Fig. 1, an aluminum fin material 10 (hereinafter, sometimes simply referred to as "fin material") according to this embodiment has an
皮膜層2は、耐食性皮膜層、親水性皮膜層及び潤滑性皮膜層からなる群より選ばれる少なくとも1種をさらに備えていてもよい。これら皮膜層をすべて備える場合には、例えば、図2に示すように、アルミニウム板1側から順に、耐食性皮膜層2b、親水性皮膜層2c及び潤滑性皮膜層2dの順で備える。
The
図2では、着氷霜抑制皮膜層2aが、親水性皮膜層2c及び潤滑性皮膜層2dの間に位置しているが、着氷霜抑制皮膜層2aの位置はこれに限定されない。すなわち、着氷霜抑制皮膜層2aがアルミニウム板1と耐食性皮膜層2bとの間に備えられていてもよく、耐食性皮膜層2bと親水性皮膜層2cとの間に備えられていてもよく、親水性皮膜層2cと潤滑性皮膜層2dとの間に備えられていてもよく、最表層に備えられていてもよい。
In FIG. 2, the ice/frost
また、着氷霜抑制皮膜層2aが親水性皮膜層2cの役割を兼ねてもよい。詳細は後述するが、例えば、着氷霜抑制皮膜層2aに架橋剤をさらに含むことで、親水性の効果がより好適に得られ、親水性皮膜層の機能と着氷霜抑制の機能とを兼ね備えた着氷層抑制皮膜層とできる。
The ice/frost
アルミニウム板1と皮膜層2との間には、下地処理層をさらに備えていてもよい。
また、アルミニウム板1の少なくとも一方の面が上記構成であればよく、アルミニウム板1の両面が上記構成であってもよい。また、アルミニウム板1の両面が上記構成である場合、両面は同じ態様である必要はない。
A base treatment layer may further be provided between the
Furthermore, it is sufficient that at least one surface of the
(着氷霜抑制皮膜層)
着氷霜抑制皮膜層2aは、両性ポリリジン誘導体を含む。両性ポリリジン誘導体とは、カチオン性基とアニオン性基とを有するポリリジン由来の両性高分子である。ポリリジンは繰り返し単位として下記構造を有する高分子である。両性ポリリジン誘導体は、1種のみを用いても、2種以上を用いてもよい。
(Ice and frost prevention coating layer)
The frost-suppressing
両性ポリリジン誘導体とは、上記ポリリジンのアミノ基が正の電荷を帯びるカチオン性基と、上記ポリリジンのアミノ基にアニオン基を導入して負の電荷を帯びるアニオン性基とから構成される。
一分子中にアニオン性基とカチオン性基とを有する両性のポリリジン誘導体とすることにより、アニオン性化合物とカチオン性化合物との混合物に比べて、沈殿しない、すなわち塗料組成物の溶液安定性の点で好ましい。
The amphoteric polylysine derivative is composed of a cationic group in which the amino group of the polylysine is positively charged, and an anionic group in which the amino group of the polylysine is negatively charged by introducing an anionic group thereinto.
By using an amphoteric polylysine derivative having an anionic group and a cationic group in one molecule, precipitation does not occur, which is preferable in terms of solution stability of the coating composition, as compared with a mixture of an anionic compound and a cationic compound.
両性ポリリジン誘導体のカチオン性基における極性基部分は、-N+R1R2R3で表され、R1~R3はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1~5の直鎖状又は分岐状のアルキル基が挙げられる。中でも、R1~R3はいずれも共に水素原子が好ましい。 The polar group portion in the cationic group of the amphoteric polylysine derivative is represented by -N + R 1 R 2 R 3 , and R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Of these, it is preferable that R 1 to R 3 are all hydrogen atoms.
両性ポリリジン誘導体のアニオン性基における極性基部分は、-COO-、-SO3 -、-PO3-等が挙げられる。中でも、材料入手の観点から-COO-が好ましい。 Examples of the polar group portion in the anionic group of the amphoteric polylysine derivative include -COO- , -SO3- , -PO3- , etc. Among these, -COO- is preferred from the viewpoint of material availability.
また、アニオン性基は、側鎖に下記構造を有することが、より着氷霜抑制効果が得られる点から好ましい。なお、式中のRは直接結合、又は、炭素数1~5の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表す。
Rは直接結合、又は、炭素数1若しくは2の直鎖状アルキレン基がより好ましく、炭素数1又は2の直鎖状アルキレン基がさらに好ましい。
また、Rが炭素数3~5の分岐状アルキレン基もより好ましく、炭素数4又は5の分岐状アルキレン基がさらに好ましい。分岐状アルキレン基である場合、分岐鎖が複数あってもよく、例えば、Rは1,1-ジメチルエチレン基や、1-エチル-2-メチル-エチレン基といったジアルキルアルキレン基でもよい。また、分岐鎖の方が長いアルキレン基であってもよく、例えば、Rはエチル基、プロピル基又はブチル基を側鎖とするメチレン基や、プロピル基を側鎖とするエチレン基でもよい。
In addition, the anionic group preferably has the following structure on the side chain in order to obtain a better frost suppression effect: In the formula, R represents a direct bond or a linear or branched alkylene group having 1 to 5 carbon atoms.
R is more preferably a direct bond or a linear alkylene group having 1 or 2 carbon atoms, and further preferably a linear alkylene group having 1 or 2 carbon atoms.
Furthermore, R is more preferably a branched alkylene group having 3 to 5 carbon atoms, and even more preferably a branched alkylene group having 4 or 5 carbon atoms. In the case of a branched alkylene group, it may have multiple branches, for example, R may be a dialkyl alkylene group such as a 1,1-dimethylethylene group or a 1-ethyl-2-methyl-ethylene group. Alternatively, it may be an alkylene group with a longer branched chain, for example, R may be a methylene group having an ethyl group, propyl group, or butyl group as a side chain, or an ethylene group having a propyl group as a side chain.
両性ポリリジン誘導体の製法は特に限定されないが、例えば、ε-ポリリジンに無水酸を反応させることで、側鎖にカルボキシル基を有するアニオン性基を有する両性ポリリジン誘導体が得られる。
無水酸は特に限定されないが、例えば無水コハク酸、無水グルタル酸、3,3-ジメチル無水グルタル酸、ブチル無水コハク酸、無水酢酸、無水クエン酸、無水リンゴ酸、無水フタル酸、及び無水マレイン酸等が挙げられる。
The method for producing the amphoteric polylysine derivative is not particularly limited. For example, an amphoteric polylysine derivative having an anionic group having a carboxyl group in the side chain can be obtained by reacting ε-polylysine with an acid anhydride.
The acid anhydride is not particularly limited, but examples thereof include succinic anhydride, glutaric anhydride, 3,3-dimethylglutaric anhydride, butylsuccinic anhydride, acetic anhydride, citric anhydride, malic anhydride, phthalic anhydride, and maleic anhydride.
無水酸の添加量によって、すなわちカチオン性基とアニオン性基との割合によって、着氷霜抑制効果を調整できる。好ましい添加量は、用いる無水酸の種類や、ε-ポリリジンの濃度や分子量等によって異なるため一概に定義できないが、例えば、カルボキシル化率が5モル%以上であることが好ましく、20モル%以上がより好ましく、40モル%以上がさらに好ましく、また、95モル%以下が好ましく、75モル%以下がより好ましい。 The frost suppression effect can be adjusted by the amount of anhydrous acid added, i.e., the ratio of cationic groups to anionic groups. The preferred amount cannot be generally defined because it varies depending on the type of anhydrous acid used and the concentration and molecular weight of ε-polylysine, but for example, the carboxylation rate is preferably 5 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, even more preferably 40 mol% or more, and preferably 95 mol% or less, more preferably 75 mol% or less.
着氷霜抑制皮膜層は、両性ポリリジン誘導体に加えて、架橋剤をさらに含有することが、親水性を高める点から好ましい。
架橋剤は従来公知のものを使用できるが、例えば、オキサゾリン基、オキシラニル基(1,2-エポキシ構造)、オキセタニル基(1,3-エポキシ構造)、イソシアネート基、ブロックされたイソシアネート基等を含む架橋剤が挙げられる。中でも、オキサゾリン基、オキシラニル基がより好ましい。架橋剤を含有することによる十分な親水性が得られる場合には、フィン材において別途親水性皮膜層を設けることなく、着氷霜抑制皮膜層が親水性皮膜層の役割も兼ねることができる。
The anti-frost coating layer preferably contains a crosslinking agent in addition to the amphoteric polylysine derivative from the viewpoint of enhancing hydrophilicity.
Any conventionally known crosslinking agent can be used, and examples of such crosslinking agents include those containing an oxazoline group, an oxiranyl group (1,2-epoxy structure), an oxetanyl group (1,3-epoxy structure), an isocyanate group, and a blocked isocyanate group. Of these, an oxazoline group and an oxiranyl group are more preferred. When sufficient hydrophilicity is obtained by containing a crosslinking agent, the frost-preventing coating layer can also serve as a hydrophilic coating layer without providing a separate hydrophilic coating layer on the fin material.
着氷霜抑制皮膜層は、両性ポリリジン誘導体に加えて、界面活性剤をさらに含有することも、親水性を高める点から好ましい。界面活性剤を含有することにより、フィン材が潤滑性皮膜層をさらに備える場合であっても、潤滑性皮膜層による加工性と、親水性とをより好ましく両立できる。これは、界面活性剤の表出作用によるものだと考えられる。 It is also preferable for the anti-frost coating layer to further contain a surfactant in addition to the amphoteric polylysine derivative in order to enhance hydrophilicity. By containing a surfactant, even if the fin material further comprises a lubricating coating layer, it is possible to more preferably achieve both processability due to the lubricating coating layer and hydrophilicity. This is thought to be due to the exposing action of the surfactant.
界面活性剤はアニオン型、カチオン型、ノニオン型のいずれも適用可能であるが、着氷霜抑制皮膜層中での分散のしやすさの観点からノニオン型界面活性剤が好ましい。 Any of anionic, cationic, or nonionic surfactants can be used, but nonionic surfactants are preferred from the viewpoint of ease of dispersion in the anti-frost coating layer.
アニオン型界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー等が挙げられる。 Examples of anionic surfactants include polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl ether phosphates, polyoxyethylene alkyl ether sulfates, polyoxyethylene alkyl sulfosuccinates, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymers, etc.
ノニオン型界面活性剤としては、例えばエチレンジアミンポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレン縮合物、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート等が挙げられる。 Examples of nonionic surfactants include ethylenediamine polyoxypropylene-polyoxyethylene condensates, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene polyoxypropylene block polymers, polyoxyethylene sorbitan monostearate, etc.
着氷霜抑制皮膜層は、両性ポリリジン誘導体を含有する塗料組成物を、着氷霜抑制皮膜層を形成するアルミニウム板又は層の上に、塗布、乾燥等により固化することで形成できる。
着氷霜抑制皮膜層における両性ポリリジン誘導体の含有量は、固形分構成比で、80質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましい。また、含有量の上限は特に限定されず、固形分構成比で100質量%、すなわち両性ポリリジン誘導体のみからなってもよい。
The anti-icing/frosting coating layer can be formed by applying a coating composition containing an amphoteric polylysine derivative onto an aluminum plate or layer on which the anti-icing/frosting coating layer is to be formed, and solidifying the composition by drying or the like.
The content of the amphoteric polylysine derivative in the frost-suppressing coating layer is preferably 80% by mass or more, more preferably 85% by mass or more, and even more preferably 90% by mass or more, in terms of solid content ratio. The upper limit of the content is not particularly limited, and the solid content ratio may be 100% by mass, i.e., the layer may be composed only of the amphoteric polylysine derivative.
着氷霜抑制皮膜層が架橋剤を有する場合、両性ポリリジン誘導体100質量部に対する架橋剤の含有量は、固形分構成比で1質量部以上が好ましく、3質量部以上がより好ましく、また、10質量部以下が好ましく、8質量部以下がより好ましい。 When the anti-frost coating layer contains a crosslinking agent, the content of the crosslinking agent per 100 parts by mass of the amphoteric polylysine derivative is preferably 1 part by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, and is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 8 parts by mass or less, in terms of solid content composition ratio.
着氷霜抑制皮膜層が界面活性剤を有する場合、両性ポリリジン誘導体100質量部に対する界面活性剤の含有量は、固形分構成比で0.1質量部以上が好ましく、0.5質量部以上がより好ましく、また、2質量部以下が好ましく、1.5質量部以下がより好ましい。 When the anti-frost coating layer contains a surfactant, the content of the surfactant relative to 100 parts by mass of the amphoteric polylysine derivative is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, and is preferably 2 parts by mass or less, more preferably 1.5 parts by mass or less, in terms of solid content composition ratio.
着氷霜抑制皮膜層の皮膜量は、十分な着氷霜抑制効果を得る観点から0.01g/m2以上が好ましく、0.1g/m2以上がより好ましい。また、上限は特に限定されないが、着氷霜抑制皮膜層の皮膜量は5g/m2以下が好ましく、3g/m2以下がより好ましい。 The coating amount of the anti-icing/frosting coating layer is preferably 0.01 g/ m2 or more, more preferably 0.1 g/m2 or more , from the viewpoint of obtaining a sufficient anti-icing/frosting effect. Although there is no particular upper limit, the coating amount of the anti-icing/frosting coating layer is preferably 5 g/m2 or less , more preferably 3 g/m2 or less.
着氷霜抑制皮膜層は、本発明の効果を損なわない範囲で、他の任意成分を含有させてもよい。他の任意成分としては、例えば塗装性、作業性、皮膜層の物性などを改善するための各種の水系溶媒や塗料添加物等が挙げられる。
塗料添加物としては、例えば、水溶性有機溶剤、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、防カビ剤等が挙げられる。これらの塗料添加物は、1種が含まれていても、2種以上が含まれていてもよい。
The anti-frost coating layer may contain other optional components within the scope of the present invention, such as various water-based solvents and paint additives for improving the paintability, workability, and physical properties of the coating layer.
Examples of paint additives include water-soluble organic solvents, surface conditioners, wetting and dispersing agents, anti-settling agents, antioxidants, defoamers, rust inhibitors, antibacterial agents, anti-fungal agents, etc. These paint additives may be contained alone or in combination of two or more.
着氷霜抑制皮膜層の厚さは特に限定されないが、着氷霜抑制皮膜層の密度を1g/cm3と仮定すると、良好な着氷霜抑制性を得る点から厚さは0.01μm以上が好ましく、0.1μm以上がより好ましく、0.3μm以上がさらに好ましい。また、上限は特に限定されないが、5μm以下が好ましく、3μm以下がより好ましい。
着氷霜抑制皮膜層の厚みは、着氷霜抑制皮膜層の形成に用いる塗料組成物の濃度やバーコーターNo.の選択などによって調整することができる。
The thickness of the anti-icing/frosting coating layer is not particularly limited, but assuming that the density of the anti-icing/frosting coating layer is 1 g/cm 3 , the thickness is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, and even more preferably 0.3 μm or more in terms of obtaining good anti-icing/frosting properties. In addition, the upper limit is not particularly limited, but is preferably 5 μm or less, and more preferably 3 μm or less.
The thickness of the anti-icing/frosting coating layer can be adjusted by the concentration of the coating composition used to form the anti-icing/frosting coating layer, the selection of the bar coater number, and the like.
(アルミニウム板)
アルミニウム板は、アルミニウムからなる板と、アルミニウム合金からなる板とを含む概念であり、アルミニウム製フィン材に従来用いられているアルミニウム板を用いることができる。
アルミニウム板としては、熱伝導性及び加工性に優れることから、JIS H 4000:2014に規定されている1000系のアルミニウムが好ましい。より具体的には、アルミニウム板として合金番号1050、1070、1200のアルミニウムがより好ましい。但し上記記載は、アルミニウム板として、2000系ないし9000系のアルミニウム合金や、その他のアルミニウム板を用いることを何ら排除するものではない。
(Aluminum plate)
The aluminum plate is a concept that includes a plate made of aluminum and a plate made of an aluminum alloy, and an aluminum plate that has been conventionally used for aluminum fin materials can be used.
As the aluminum plate, 1000 series aluminum as specified in JIS H 4000: 2014 is preferable because of its excellent thermal conductivity and workability. More specifically, aluminum having alloy numbers 1050, 1070, and 1200 is more preferable as the aluminum plate. However, the above description does not exclude the use of 2000 series to 9000 series aluminum alloys or other aluminum plates as the aluminum plate.
アルミニウム板は、フィン材の用途や仕様などに応じて適宜所望する厚さとする。熱交換器用のフィン材については、フィンの強度等の点から、厚さは0.08mm以上が好ましく、0.1mm以上がより好ましい。一方、フィンへの加工性や熱交換効率等の点から、厚さは0.3mm以下が好ましく、0.2mm以下がより好ましい。 The aluminum plate is of a desired thickness depending on the application and specifications of the fin material. For fin materials for heat exchangers, the thickness is preferably 0.08 mm or more, and more preferably 0.1 mm or more, from the standpoint of fin strength, etc. On the other hand, the thickness is preferably 0.3 mm or less, and more preferably 0.2 mm or less, from the standpoint of workability into fins and heat exchange efficiency, etc.
(耐食性皮膜層)
耐食性皮膜層は、主として、アルミニウム板の耐食性を高めるために、アルミニウム板の上に形成される層であり、疎水性樹脂を含有することが好ましい。
アルミニウム板の表面に下地処理層が形成されている場合には、耐食性皮膜層は下地処理層の上に形成される。また、アルミニウム板の上又は下地処理層の上に着氷霜抑制皮膜層が形成されている場合には、その上に耐食性皮膜層を形成してもよい。
耐食性皮膜層は、例えば疎水性樹脂を含有する塗料組成物をアルミニウム板上、下地処理層上、又は着氷霜抑制皮膜層上に塗布、乾燥等により固化することで形成できる。
(Corrosion-resistant coating layer)
The corrosion-resistant coating layer is a layer formed on the aluminum plate mainly for the purpose of increasing the corrosion resistance of the aluminum plate, and preferably contains a hydrophobic resin.
When a base treatment layer is formed on the surface of the aluminum plate, the corrosion-resistant film layer is formed on the base treatment layer. Also, when an anti-icing/frosting film layer is formed on the aluminum plate or on the base treatment layer, the corrosion-resistant film layer may be formed on the anti-icing/frosting film layer.
The corrosion-resistant coating layer can be formed, for example, by applying a coating composition containing a hydrophobic resin onto an aluminum plate, a substrate treatment layer, or an anti-frost coating layer, and then solidifying the coating by drying or the like.
耐食性皮膜層によって、結露水などの水分、酸素、塩化物イオンをはじめとするイオン種などがアルミニウム板に浸入し難くなり、アルミニウム板の腐食や臭気を発生するアルミ酸化物の生成などが抑制される。 The corrosion-resistant coating layer makes it difficult for moisture such as condensation water, oxygen, chloride ions and other ionic species to penetrate the aluminum plate, suppressing corrosion of the aluminum plate and the formation of odor-causing aluminum oxides.
耐食性皮膜層における疎水性樹脂は、従来公知の物を用いることができる。例えば、ポリエステル系、ポリオレフィン系、メラミン系、エポキシ系、ウレタン系、アクリル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を適用できる。 The hydrophobic resin in the corrosion-resistant coating layer may be any known resin. Examples include polyester, polyolefin, melamine, epoxy, urethane, and acrylic resins, and one or a mixture of two or more of these resins may be used.
耐食性皮膜層には、上記の他に、本発明の効果を損なわない範囲において、他の任意成分を含有させてもよい。任意成分としては、例えば塗装性、作業性、皮膜の物性などを改善するための各種の水系溶媒や塗料添加物等が挙げられる。
塗料添加物としては、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、防カビ剤等が挙げられる。これらの塗料添加物は、1種が含まれていても、2種以上が含まれていてもよい。
In addition to the above, the corrosion-resistant coating layer may contain other optional components within the range that does not impair the effects of the present invention. Examples of optional components include various water-based solvents and paint additives for improving the paintability, workability, and physical properties of the coating.
Examples of paint additives include water-soluble organic solvents, crosslinking agents, surfactants, surface conditioners, wetting and dispersing agents, anti-settling agents, antioxidants, defoamers, rust inhibitors, antibacterial agents, anti-fungal agents, etc. These paint additives may be contained alone or in combination of two or more.
耐食性皮膜層における疎水性樹脂の皮膜量は特に限定されないが、アルミニウム板に十分な耐食性を付与する観点から、0.05g/m2以上が好ましく、0.2g/m2以上がより好ましい。一方、フィンの熱交換効率の低下を抑制する観点から、疎水性樹脂の付着量は15g/m2以下が好ましく、3g/m2以下がより好ましい。
耐食性皮膜層の厚みは、良好な耐食性を得る観点から0.05μm以上が好ましい。また、成膜性が良く、割れなどの欠陥が低減されると共に、耐食性皮膜層の伝熱抵抗が低く抑えられ、良好なフィンの熱交換効率が得られるという観点から15μm以下が好ましい。
なお、耐食性皮膜層の厚みや疎水性樹脂の付着量は、耐食性皮膜層の成膜に用いる塗料組成物の濃度やバーコーターNo.の選択などによって調整することができる。
The amount of the hydrophobic resin in the corrosion-resistant coating layer is not particularly limited, but from the viewpoint of imparting sufficient corrosion resistance to the aluminum plate, it is preferably 0.05 g/ m2 or more, and more preferably 0.2 g/m2 or more . On the other hand, from the viewpoint of suppressing a decrease in the heat exchange efficiency of the fin, the amount of the hydrophobic resin attached is preferably 15 g/m2 or less , and more preferably 3 g/m2 or less .
The thickness of the corrosion-resistant coating layer is preferably 0.05 μm or more from the viewpoint of obtaining good corrosion resistance, and is preferably 15 μm or less from the viewpoints of good film-forming properties, reduced defects such as cracks, low heat transfer resistance of the corrosion-resistant coating layer, and good heat exchange efficiency of the fin.
The thickness of the corrosion-resistant film layer and the amount of the hydrophobic resin attached can be adjusted by the concentration of the coating composition used to form the corrosion-resistant film layer and the selection of the bar coater number.
(親水性皮膜層)
親水性皮膜層はフィン材の表面に親水性を付与する皮膜層であり、従来公知の親水性樹脂を含有する。
親水性樹脂は、親水基を有していればよく、1種の樹脂を含有しても、2種以上の樹脂を含有してもよい。親水基としては、例えば水酸基(ヒドロキシ基)、カルボキシル基、スルホン酸基、ポリエーテル基等が挙げられる。
(Hydrophilic Coating Layer)
The hydrophilic coating layer is a coating layer that imparts hydrophilicity to the surface of the fin material, and contains a conventionally known hydrophilic resin.
The hydrophilic resin may contain one type of resin or two or more types of resins as long as it has a hydrophilic group. Examples of the hydrophilic group include a hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a polyether group.
水酸基を有するものとしては、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリビニルアルコール(PVA)等が挙げられる。カルボキシル基を有するものとしては、ポリアクリル酸(PAA)等が挙げられる。ヒドロキシ基とカルボキシル基を有するものとしては、カルボキシメチルセルロース(CMC)等が挙げられる。スルホン酸基を有するものとしては、スルホエチルアクリレート等が挙げられる。ポリエーテル基を有するものとしては、ポリエチレングリコール(PEG)や、その変性化合物等が挙げられる。 Examples of those having a hydroxyl group include polyethylene glycol (PEG) and polyvinyl alcohol (PVA). Examples of those having a carboxyl group include polyacrylic acid (PAA). Examples of those having both a hydroxyl group and a carboxyl group include carboxymethyl cellulose (CMC). Examples of those having a sulfonic acid group include sulfoethyl acrylate. Examples of those having a polyether group include polyethylene glycol (PEG) and modified compounds thereof.
中でも、親水性皮膜層の表面に潤滑性皮膜層が形成されていても所望する親水性をより好適に発現する観点から、親水性樹脂は、スルホン酸基を含むもの、ポリエーテル基、すなわちエーテル結合を含むものが好ましく、スルホン酸基及びエーテル結合を含むものがより好ましく、スルホン酸基及びエーテル結合を含むアクリル酸樹脂が特に好ましい。 Among these, from the viewpoint of more suitably expressing the desired hydrophilicity even when a lubricating coating layer is formed on the surface of the hydrophilic coating layer, the hydrophilic resin is preferably one containing a sulfonic acid group or a polyether group, i.e., one containing an ether bond, more preferably one containing a sulfonic acid group and an ether bond, and particularly preferably an acrylic acid resin containing a sulfonic acid group and an ether bond.
スルホン酸及びエーテル結合を含むアクリル酸樹脂とは、不飽和二重結合基とスルホン酸基を含有するアクリル酸樹脂であり、例えばポリビニルエーテル-スルホン酸アクリル共重合物、ベンジルエーテル-スルホン酸アクリル共重合物等が挙げられる。なお、スルホン酸及びエーテル結合を含むアクリル酸樹脂はこれらに限定されるものではない。 An acrylic acid resin containing sulfonic acid and an ether bond is an acrylic acid resin that contains an unsaturated double bond group and a sulfonic acid group, and examples thereof include polyvinyl ether-sulfonic acid acrylic copolymer, benzyl ether-sulfonic acid acrylic copolymer, etc. However, the acrylic acid resin containing sulfonic acid and an ether bond is not limited to these.
親水性樹脂は、上記の他に、親水基を有する単量体の2種以上の共重合体も使用できる。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挙げられる。共重合体は、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体、ランダム共重合体等、単量体の配列方法には特に限定されない。 In addition to the above, the hydrophilic resin may be a copolymer of two or more types of monomers having hydrophilic groups. For example, a copolymer of acrylic acid and sulfoethyl acrylate may be used. The copolymer may be an alternating copolymer, a block copolymer, a graft copolymer, a random copolymer, etc., and there is no particular limitation on the arrangement of the monomers.
親水性皮膜層は、親水性樹脂に加えて、さらに界面活性剤を含有することが好ましい。これにより、親水性皮膜層上に形成されている潤滑性皮膜層による加工性と共に、より良好な親水性を両立できる。これは、界面活性剤の表出作用によるものだと考えられる。 It is preferable that the hydrophilic coating layer further contains a surfactant in addition to the hydrophilic resin. This allows for better hydrophilicity to be achieved along with the processability provided by the lubricating coating layer formed on the hydrophilic coating layer. This is believed to be due to the exposing action of the surfactant.
界面活性剤はアニオン型、カチオン型、ノニオン型のいずれも適用可能であるが、親水性皮膜層中での分散のしやすさの観点からノニオン型界面活性剤が好ましい。 Any of anionic, cationic, and nonionic surfactants can be used, but nonionic surfactants are preferred from the viewpoint of ease of dispersion in the hydrophilic coating layer.
ノニオン型界面活性剤としては、例えばエチレンジアミンポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレン縮合物、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート等が挙げられる。 Examples of nonionic surfactants include ethylenediamine polyoxypropylene-polyoxyethylene condensates, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene polyoxypropylene block polymers, polyoxyethylene sorbitan monostearate, etc.
親水性皮膜層は、親水性樹脂を含有する塗料組成物を、耐食性皮膜層が形成されている場合にはその上に、塗布、乾燥等により固化することで形成できる。耐食性皮膜層上に着氷霜抑制皮膜層が形成されている場合には、着氷霜抑制皮膜層上に塗布、乾燥等により固化することで形成する。
親水性皮膜における親水性樹脂の付着量は、十分な親水性を得る観点から0.05g/m2以上が好ましく、0.1g/m2以上がより好ましく、0.2g/m2以上がさらに好ましい。また、フィン材の表面が水に濡れた際に親水性樹脂が溶出して潤滑性皮膜層による効果が阻害されるのを防ぐ観点から、親水性樹脂の付着量は5g/m2以下が好ましく、3g/m2以下がより好ましく、1g/m2以下がさらに好ましい。
The hydrophilic coating layer can be formed by applying a coating composition containing a hydrophilic resin onto a corrosion-resistant coating layer when the latter is formed, and solidifying the coating composition by drying, etc. When an ice/frost-suppressing coating layer is formed on a corrosion-resistant coating layer, the hydrophilic coating layer is formed by applying a coating composition onto the ice/frost-suppressing coating layer and solidifying the coating composition by drying, etc.
The amount of hydrophilic resin attached in the hydrophilic coating is preferably 0.05 g/m 2 or more, more preferably 0.1 g/m 2 or more, and even more preferably 0.2 g/m 2 or more, from the viewpoint of obtaining sufficient hydrophilicity. In addition, from the viewpoint of preventing the effect of the lubricating coating layer from being hindered by the hydrophilic resin being eluted when the surface of the fin material is wetted with water, the amount of hydrophilic resin attached is preferably 5 g/m 2 or less, more preferably 3 g/m 2 or less, and even more preferably 1 g/m 2 or less.
親水性皮膜層には、親水性樹脂や界面活性剤の他に、本発明の効果を損なわない範囲において、他の任意成分を含有させてもよい。任意成分としては、例えば塗装性、作業性、皮膜層の物性などを改善するための各種の水系溶媒や塗料添加物等が挙げられる。
塗料添加物としては、例えば、水溶性有機溶剤、架橋剤、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、防カビ剤等が挙げられる。これらの塗料添加物は、1種が含まれていても、2種以上が含まれていてもよい。
In addition to the hydrophilic resin and surfactant, the hydrophilic coating layer may contain other optional components within the range that does not impair the effects of the present invention. Examples of the optional components include various water-based solvents and paint additives for improving the coatability, workability, and physical properties of the coating layer.
Examples of paint additives include water-soluble organic solvents, crosslinking agents, surface conditioners, wetting and dispersing agents, antisettling agents, antioxidants, defoamers, rust inhibitors, antibacterial agents, antifungal agents, etc. These paint additives may be contained alone or in combination of two or more.
親水性皮膜層の厚さは特に限定されないが、親水性皮膜層の密度を1g/cm3と仮定すると、良好な親水性を得る点から厚さは0.05μm以上が好ましく、0.1μm以上がより好ましく、0.2μm以上がさらに好ましい。また、親水性皮膜層形成時の良好な塗布作業性を得る観点から、5μm以下が好ましく、3μm以下がより好ましく、1μm以下がさらに好ましい。
親水性皮膜層の厚みは、親水性皮膜層の形成に用いる塗料組成物の濃度やバーコーターNo.の選択などによって調整することができる。
The thickness of the hydrophilic coating layer is not particularly limited, but assuming that the density of the hydrophilic coating layer is 1 g/ cm3 , the thickness is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, and even more preferably 0.2 μm or more in terms of obtaining good hydrophilicity. Also, from the viewpoint of obtaining good coating workability when forming the hydrophilic coating layer, the thickness is preferably 5 μm or less, more preferably 3 μm or less, and even more preferably 1 μm or less.
The thickness of the hydrophilic coating layer can be adjusted by the concentration of the coating composition used to form the hydrophilic coating layer, the selection of the bar coater number, etc.
なお、フィン材が、着氷霜抑制皮膜層に加えて、親水性皮膜層と潤滑性皮膜層も備える場合、それらの合計の膜厚は、フィン材の熱交換効率の低下を抑制する観点から、5μm以下が好ましい。 If the fin material has a hydrophilic coating layer and a lubricating coating layer in addition to the frost-preventing coating layer, the total thickness of these layers is preferably 5 μm or less in order to prevent a decrease in the heat exchange efficiency of the fin material.
(潤滑性皮膜層)
潤滑性皮膜層は、フィン材表面の潤滑性を高めることで良好な加工性を得ることを目的とする層であり、従来公知の、潤滑性を高める樹脂を含有する。それにより、フィン材表面の摩擦係数が低減されて潤滑になり、フィン材をフィンに加工する際のプレス成形性等が向上する。
(Lubricant coating layer)
The lubricating coating layer is a layer intended to obtain good processability by increasing the lubricity of the fin material surface, and contains a conventionally known resin that increases lubricity. This reduces the friction coefficient of the fin material surface, making it lubricated, and improves press formability when processing the fin material into a fin.
潤滑性を高める樹脂は、例えば、親水基を有する樹脂が挙げられる。親水基としては、例えば水酸基(ヒドロキシ基)、カルボキシル基、スルホン酸基、ポリエーテル基等が挙げられる。 Examples of resins that enhance lubricity include resins that have hydrophilic groups. Examples of hydrophilic groups include hydroxyl groups, carboxyl groups, sulfonic acid groups, polyether groups, etc.
水酸基を有する樹脂は、ポリエチレングリコール(PEG)やポリビニルアルコール(PVA)等が挙げられる。カルボキシル基を有するものとしては、ポリアクリル酸(PAA)等が挙げられる。ヒドロキシ基とカルボキシル基を有するものとしては、カルボキシメチルセルロース(CMC)等が挙げられる。スルホン酸基を有するものとしては、スルホエチルアクリレート等が挙げられる。ポリエーテル基を有するものとしては、ポリエチレングリコール(PEG)やその変性化合物等が挙げられる。これらの他に、親水基を有する単量体の2種以上の共重合体も適用できる。 Examples of resins having hydroxyl groups include polyethylene glycol (PEG) and polyvinyl alcohol (PVA). Examples of resins having carboxyl groups include polyacrylic acid (PAA). Examples of resins having hydroxyl groups and carboxyl groups include carboxymethyl cellulose (CMC). Examples of resins having sulfonic acid groups include sulfoethyl acrylate. Examples of resins having polyether groups include polyethylene glycol (PEG) and modified compounds thereof. In addition to these, copolymers of two or more types of monomers having hydrophilic groups can also be used.
潤滑性皮膜層には、上記の他に、本発明の効果を損なわない範囲において、他の任意成分を含有させてもよい。任意成分としては、例えば塗装性、作業性、皮膜層の物性などを改善するための各種の水系溶媒や塗料添加物等が挙げられる。
塗料添加物としては、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、防汚剤、防錆剤、抗菌剤、防カビ剤等が挙げられる。これらの塗料添加物は、1種が含まれていても、2種以上が含まれていてもよい。
In addition to the above, the lubricating coating layer may contain other optional components within the scope of the invention, such as various water-based solvents and paint additives for improving the coatability, workability, and physical properties of the coating layer.
Examples of paint additives include water-soluble organic solvents, crosslinking agents, surfactants, surface conditioners, wetting and dispersing agents, antisettling agents, antioxidants, defoamers, antifouling agents, rust inhibitors, antibacterial agents, antifungal agents, etc. These paint additives may be contained alone or in combination of two or more.
潤滑性皮膜層は、水酸基を有する樹脂等の潤滑性を高める樹脂を含有する塗料組成物を親水性皮膜層上に、塗布、乾燥等により固化することで形成できる。また、親水性皮膜層がない場合や、着氷霜抑制皮膜層が形成されている場合には、その下にある層上や、着氷霜抑制皮膜層上に潤滑性皮膜層を形成する。 The lubricating coating layer can be formed by applying a coating composition containing a resin that enhances lubricity, such as a resin having a hydroxyl group, onto the hydrophilic coating layer, and solidifying it by drying, etc. Also, if there is no hydrophilic coating layer or if an anti-icing/frosting coating layer is formed, the lubricating coating layer is formed on the layer below it or on the anti-icing/frosting coating layer.
潤滑性皮膜層の皮膜量は、十分な潤滑性を得る観点から0.05g/m2以上が好ましく、0.1g/m2以上がより好ましく、0.2g/m2以上がさらに好ましい。一方、上限は特に限定されないが、皮膜量は5g/m2以下が好ましく、3g/m2以下がより好ましく、1g/m2以下がさらに好ましい。 From the viewpoint of obtaining sufficient lubricity, the coating amount of the lubricating coating layer is preferably 0.05 g/m2 or more , more preferably 0.1 g/m2 or more , and even more preferably 0.2 g/m2 or more . On the other hand, although there is no particular upper limit, the coating amount is preferably 5 g/m2 or less , more preferably 3 g/m2 or less , and even more preferably 1 g/m2 or less .
潤滑性皮膜層の厚さは特に限定されないが、良好な潤滑性を得る観点から、皮膜層の密度を1g/cm3と仮定すると、0.05μm以上が好ましく、0.1μm以上がより好ましく、0.2μm以上がさらに好ましい。また、上限は特に限定されないが、5μm以下が好ましく、3μm以下がより好ましく、1μm以下がさらに好ましい。
潤滑性皮膜層の厚みは、潤滑性皮膜層の形成に用いる塗料組成物の濃度やバーコーターNo.の選択などによって調整することができる。
The thickness of the lubricating coating layer is not particularly limited, but from the viewpoint of obtaining good lubricity, assuming that the density of the coating layer is 1 g/cm 3 , the thickness is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, and even more preferably 0.2 μm or more. In addition, the upper limit is not particularly limited, but the thickness is preferably 5 μm or less, more preferably 3 μm or less, and even more preferably 1 μm or less.
The thickness of the lubricating coating layer can be adjusted by the concentration of the coating composition used to form the lubricating coating layer, the selection of the bar coater number, and the like.
(下地処理層)
下地処理層は、所望により、アルミニウム板の上に備えることができる。
下地処理層を備えることにより、アルミニウム板の耐食性を高めることができ、また、さらに耐食性皮膜層を備える場合には、アルミニウム板と耐食性皮膜層との密着性を高めることができる。
(Base treatment layer)
A primer layer may optionally be provided on the aluminum plate.
By providing a base treatment layer, the corrosion resistance of the aluminum plate can be increased, and when a corrosion-resistant coating layer is further provided, the adhesion between the aluminum plate and the corrosion-resistant coating layer can be increased.
下地処理層は、アルミニウム板に耐食性を付与できればよく、従来公知のものを用いることができる。例えば、無機酸化物又は無機-有機複合化合物からなる層を用いることができる。
無機酸化物や無機-有機複合化合物を構成する無機材料としては、主成分としてクロム(Cr)、ジルコニウム(Zr)又はチタン(Ti)が好ましい。
The undercoat treatment layer may be any layer that can impart corrosion resistance to the aluminum plate, and may be any layer known in the art, such as a layer made of an inorganic oxide or an inorganic-organic composite compound.
As the inorganic material constituting the inorganic oxide or inorganic-organic composite compound, chromium (Cr), zirconium (Zr) or titanium (Ti) is preferred as the main component.
下地処理層となる無機酸化物からなる層は、例えば、アルミニウム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、リン酸チタン酸処理等を行うことによって形成できる。但し、無機酸化物の種類は、これらの処理で形成されるものに限定されない。 The layer made of inorganic oxide that serves as the undercoat treatment layer can be formed, for example, by subjecting an aluminum plate to chromate phosphate treatment, zirconium phosphate treatment, zirconium oxide treatment, chromate chromate treatment, zinc phosphate treatment, titanic acid phosphate treatment, etc. However, the type of inorganic oxide is not limited to those formed by these treatments.
下地処理層となる無機-有機複合化合物からなる層は、例えば、アルミニウム板に塗布型クロメート処理や、塗布型ジルコニウム処理等を行うことによって形成できる。このような無機-有機複合化合物の具体例としては、例えば、アクリル-ジルコニウム複合体などが挙げられる。 The layer made of an inorganic-organic composite compound that serves as the undercoat treatment layer can be formed, for example, by subjecting an aluminum plate to a coating type chromate treatment or a coating type zirconium treatment. Specific examples of such inorganic-organic composite compounds include acrylic-zirconium composites.
下地処理層の膜厚等は特に限定されず、適宜設定すればよいが、単位面積あたりの付着量が金属(Cr、Zr、Ti)換算で1~100mg/m2となるように形成されることが好ましく、膜厚は1~100nmが好ましい。
下地処理層の付着量や膜厚は、下地処理層の成膜に用いる化成処理液の濃度や、成膜処理時間を調節することによって調整することができる。
The thickness of the undercoat treatment layer is not particularly limited and may be set appropriately, but it is preferable that the deposition amount per unit area is 1 to 100 mg/ m2 in terms of metal (Cr, Zr, Ti), and the thickness is preferably 1 to 100 nm.
The deposition amount and film thickness of the undercoat treatment layer can be adjusted by adjusting the concentration of the chemical conversion treatment solution used in forming the undercoat treatment layer and the film formation treatment time.
下地処理層を形成する前に、アルミニウム板の表面をアルカリ性脱脂液を用いて予め脱脂してもよく、これにより下地処理の反応性が向上し、さらに、形成された下地処理層の密着性も向上する。 Before forming the base treatment layer, the surface of the aluminum plate may be degreased in advance using an alkaline degreasing solution, which improves the reactivity of the base treatment and also improves the adhesion of the formed base treatment layer.
(アルミニウム製フィン材の特性)
本実施形態に係るアルミニウム製フィン材は、その表面に結露水が付着した場合でも、結露水と着氷霜抑制皮膜層と相互作用により、氷核形成を抑制できる。その結果、結露水の凍結が遅延し、フィン材の表面における着氷霜を好適に抑制できる。
(Characteristics of aluminum fin material)
In the aluminum fin material according to the present embodiment, even if condensed water adheres to the surface, the condensed water interacts with the frost-suppressing coating layer to suppress ice nucleation. As a result, the freezing of the condensed water is delayed, and frost formation on the surface of the fin material can be appropriately suppressed.
フィン材の着氷霜抑制効果は、下記方法により評価できる。
アクリル製の筒の内側上部に、冷媒流路、ペルティエ素子及び空気流路を備える銅板を配設し、この装置を温度10℃、相対湿度55%の環境下に配設する。銅板上であって上記筒内部の空気と接する位置にフィン材を配設する。次いで、上記筒内部に1.5m/秒の風速で送風する。
上記工程後、上記筒内部への送風を同じ風速で続けながら、上記銅板を冷却し、表面温度を-7.5℃とし、意図的にフィン材の表面に結露水を付着させる。
フィン材の結露水が付着する側にデジタルマイクロスコープを設置し、フィン材表面の結露水及び霜の様子を観察する。冷却を開始してから霜が形成され始めるまでの時間を「着氷霜遅延時間」として計測し、着氷霜抑制効果の評価を行う。
上記方法による着氷霜遅延時間は15分以上が好ましく、30分以上がより好ましい。
The frost suppression effect of the fin material can be evaluated by the following method.
A copper plate equipped with a refrigerant flow path, a Peltier element, and an air flow path is disposed in the upper part of the inside of an acrylic cylinder, and the device is placed in an environment of a temperature of 10° C. and a relative humidity of 55%. A fin material is disposed on the copper plate at a position in contact with the air inside the cylinder. Then, air is blown into the cylinder at a speed of 1.5 m/s.
After the above process, the copper plate is cooled while continuing to blow air into the tube at the same air speed, the surface temperature is set to −7.5° C., and condensation water is intentionally caused to adhere to the surface of the fin material.
A digital microscope is installed on the side of the fin material where the condensation water adheres, and the state of the condensation water and frost on the fin material surface is observed. The time from the start of cooling to the start of frost formation is measured as the "frost formation delay time" and the frost formation suppression effect is evaluated.
The frost formation delay time according to the above method is preferably 15 minutes or more, more preferably 30 minutes or more.
フィン材を熱交換器に用いる上で、親水性も重要なパラメータである。そのため、フィン材に親水性皮膜層を備えた場合や、着氷霜抑制皮膜層に架橋剤を加えて親水性を向上させた場合の親水性を、フィン材表面に純水を滴下した際の接触角により評価できる。
具体的には、室温において、フィン材の表面に約2μLの純水を滴下し、その液滴(純水)の接触角を、接触角測定器を用いて測定する。液滴(純水)の接触角は、60°未満が好ましく、40°未満がより好ましく、20°未満がさらに好ましい。なお、下限は特に限定されないが、通常5°以上である。
Hydrophilicity is also an important parameter when using fin materials in heat exchangers. Therefore, when a fin material is provided with a hydrophilic coating layer or when a crosslinking agent is added to an anti-frost coating layer to improve hydrophilicity, the hydrophilicity can be evaluated by the contact angle when pure water is dropped on the surface of the fin material.
Specifically, about 2 μL of pure water is dropped onto the surface of the fin material at room temperature, and the contact angle of the droplet (pure water) is measured using a contact angle meter. The contact angle of the droplet (pure water) is preferably less than 60°, more preferably less than 40°, and even more preferably less than 20°. The lower limit is not particularly limited, but is usually 5° or more.
フィン材の親水性に関する耐久性として、フィン材を純水に8時間浸漬した後、80℃で3時間乾燥し、室温に戻した後、上記と同様にして液滴(純水)の接触角を測定する。液滴(純水)の接触角は、60°未満が好ましく、40°未満がより好ましく、20°未満がさらに好ましい。なお、下限は特に限定されないが、通常5°以上である。 To measure the durability of the hydrophilicity of the fin material, the fin material is immersed in pure water for 8 hours, dried at 80°C for 3 hours, and then returned to room temperature, and the contact angle of a liquid droplet (pure water) is measured in the same manner as above. The contact angle of a liquid droplet (pure water) is preferably less than 60°, more preferably less than 40°, and even more preferably less than 20°. The lower limit is not particularly limited, but is usually 5° or more.
<アルミニウム製フィン材の製造方法>
本実施形態に係るアルミニウム製フィン材の製造方法の一例について説明するが、かかる態様に限定されず、本実施形態の効果を妨げない範囲において、他の製造方法により製造することもできる。
また、下記一例は、アルミニウム板の表面に、下地処理層、耐食性皮膜層、親水性皮膜層、着氷霜抑制皮膜層、及び潤滑性皮膜層をこの順に形成する場合についての説明であるが、下地処理層、耐食性皮膜層、親水性皮膜層及び潤滑性皮膜層の形成は必須ではなく任意である。また、着氷霜抑制皮膜層を形成する位置は、親水性皮膜層と潤滑性皮膜層との間に限定されることなく、任意の位置に形成できる。
<Method of manufacturing aluminum fin material>
An example of a manufacturing method for the aluminum fin material according to this embodiment will be described, but the present invention is not limited to this embodiment, and other manufacturing methods can also be used as long as they do not interfere with the effects of this embodiment.
In addition, the following example describes a case where a base treatment layer, a corrosion-resistant film layer, a hydrophilic film layer, an anti-icing/frosting film layer, and a lubricating film layer are formed in this order on the surface of an aluminum plate, but the formation of the base treatment layer, the corrosion-resistant film layer, the hydrophilic film layer, and the lubricating film layer is not essential but is optional. In addition, the position where the anti-icing/frosting film layer is formed is not limited to between the hydrophilic film layer and the lubricating film layer, and it can be formed at any position.
アルミニウム板の表面上に下地処理層を公知の方法により形成する。その表面上に耐食性皮膜層を公知の方法により形成した後、親水性樹脂を含む塗料組成物を塗布、乾燥し、焼き付けることにより親水性皮膜層を形成する。 A base treatment layer is formed on the surface of the aluminum plate by a known method. A corrosion-resistant coating layer is then formed on the surface by a known method, and a coating composition containing a hydrophilic resin is then applied, dried, and baked to form a hydrophilic coating layer.
次いで、親水性皮膜層上に、両性ポリリジン誘導体を含む塗料組成物を塗布、乾燥し、焼き付けることにより着氷霜抑制皮膜層を形成する。
両性ポリリジン誘導体を含有する塗料組成物には、架橋剤や界面活性剤等、その他の成分を含んでいてもよい。架橋剤を含有することで、着氷霜抑制の効果に加え、より良好な親水性を実現できる。また、界面活性剤を含有することで、フィン材が潤滑性皮膜層をさらに備える場合であっても、潤滑性皮膜層による加工性と、着氷霜抑制性や親水性とをより好ましく両立できる。
Next, a coating composition containing an amphoteric polylysine derivative is applied onto the hydrophilic coating layer, dried, and baked to form an anti-frost coating layer.
The coating composition containing the amphoteric polylysine derivative may contain other components such as a crosslinking agent and a surfactant. By containing a crosslinking agent, better hydrophilicity can be achieved in addition to the effect of suppressing frost formation. Furthermore, by containing a surfactant, even if the fin material further comprises a lubricating coating layer, the workability due to the lubricating coating layer, the frost formation suppression property and the hydrophilicity can be more preferably achieved at the same time.
両性ポリリジン誘導体を含有する塗料組成物の溶媒は特に限定されないが、例えば水、アルコール、脂肪族ケトン類等が挙げられる。中でも、水やアルコールが好ましく、アルコールとしては、ブタノール、エタノール等が好ましい。
溶媒は1種を用いても、2種以上を混合して用いてもよく、例えば、水とアルコールとの混合溶媒とする場合には、水100質量部に対して、アルコールは1~20質量部とすることが基材への塗工性の観点から好ましい。
The solvent of the coating composition containing the amphoteric polylysine derivative is not particularly limited, and examples thereof include water, alcohol, aliphatic ketones, etc. Among them, water and alcohol are preferred, and as the alcohol, butanol, ethanol, etc. are preferred.
The solvent may be used alone or in combination of two or more. For example, in the case of a mixed solvent of water and alcohol, it is preferable from the viewpoint of coatability onto a substrate that the amount of alcohol is 1 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of water.
両性ポリリジン誘導体を含有する塗料組成物における固形分濃度は、塗料安定性の点から、質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、3質量%以上がさらに好ましい。また、固形分濃度は、基材への塗工性の点から40質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましく、10質量%以下がさらに好ましい。 The solid content concentration in the coating composition containing the amphoteric polylysine derivative is preferably 1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and even more preferably 3% by mass or more, from the viewpoint of coating stability. Also, the solid content concentration is preferably 40% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or less, from the viewpoint of coatability on a substrate.
両性ポリリジン誘導体を含有する塗料組成物を塗布した際の膜厚は、塗工性の点から1μm以上が好ましく、5μm以上がより好ましい。また、膜厚は溶媒の揮発性の点から40μm以下が好ましく、20μm以下がより好ましい。なお、ここでの膜厚は、乾燥前の膜厚であり、例えばバーコーターを用いて塗料組成物を塗布する場合には、バーコーターNo.の選択等により調整できる。 When a coating composition containing an amphoteric polylysine derivative is applied, the film thickness is preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more, from the viewpoint of coatability. In addition, the film thickness is preferably 40 μm or less, more preferably 20 μm or less, from the viewpoint of the volatility of the solvent. Note that the film thickness here is the film thickness before drying, and when the coating composition is applied using, for example, a bar coater, the film thickness can be adjusted by selecting the bar coater number, etc.
次に、着氷霜抑制皮膜層の表面上に、例えば親水基を有する樹脂を含む塗料組成物を塗布、乾燥し、焼き付けることにより潤滑性皮膜層を形成する。
焼き付けの温度は、着氷霜抑制皮膜層が剥離することなく形成できれば特に限定されないが、例えば、100℃以上が好ましく、200℃以上がより好ましい。また、着氷霜抑制皮膜層の樹脂が酸化するのを防ぐ観点から焼き付けの温度は400℃以下が好ましく、300℃以下がより好ましい。なお、上記焼き付けの温度は、焼き付けを行う炉の温度である。
焼き付けの時間も、着氷霜抑制皮膜層が剥離することなく形成できれば特に限定されないが、例えば、3秒以上が好ましく、10秒以上がより好ましい。また、着氷霜抑制皮膜層の樹脂が酸化するのを防ぐ観点から焼き付けの時間は2時間以下が好ましく、1時間以下がより好ましい。
Next, for example, a coating composition containing a resin having a hydrophilic group is applied onto the surface of the frost-preventing coating layer, and then dried and baked to form a lubricating coating layer.
The baking temperature is not particularly limited as long as the anti-icing/frosting coating layer can be formed without peeling, but is preferably 100° C. or higher, and more preferably 200° C. or higher. From the viewpoint of preventing oxidation of the resin of the anti-icing/frosting coating layer, the baking temperature is preferably 400° C. or lower, and more preferably 300° C. or lower. The baking temperature is the temperature of the oven in which the baking is performed.
The baking time is not particularly limited as long as the anti-icing/frosting coating layer can be formed without peeling, but is preferably 3 seconds or more, more preferably 10 seconds or more, and is preferably 2 hours or less, more preferably 1 hour or less, from the viewpoint of preventing oxidation of the resin of the anti-icing/frosting coating layer.
耐食性皮膜層、親水性皮膜層、着氷霜抑制皮膜層、及び潤滑性皮膜層の塗布は、バーコーターやロールコート法等により行う。特に、アルミニウム板がコイル状であれば、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、耐食性皮膜層、親水性皮膜層、及び潤滑性皮膜層の焼き付け温度は、それぞれ用いる樹脂等の成分に応じて設定すればよく、例えば、120~270℃の範囲とすることが好ましい。 The application of the corrosion-resistant coating layer, hydrophilic coating layer, icing/frost-preventing coating layer, and lubricating coating layer is carried out by a bar coater, roll coating method, or the like. In particular, if the aluminum plate is in a coil shape, it is preferable from the viewpoint of productivity to use a roll coater or the like to continuously carry out degreasing, painting, heating, winding, and the like. In addition, the baking temperatures for the corrosion-resistant coating layer, hydrophilic coating layer, and lubricating coating layer may be set according to the components of the resin, etc., used, and are preferably in the range of, for example, 120 to 270°C.
<着氷霜抑制剤>
本実施形態に係る着氷霜抑制剤は、両性ポリリジン誘導体を含む。この両性ポリリジン誘導体は、上記<アルミニウム製フィン材>の(着氷霜抑制皮膜層)に記載した両性ポリリジン誘導体と同様のものを用いることができ、好ましい態様も同様である。
また、着氷霜抑制剤に含有される両性ポリリジン誘導体以外の成分は、上記<アルミニウム製フィン材>の(着氷霜抑制皮膜層)に含有される両性ポリリジン誘導体以外の成分と同様であり、好ましい態様も同様である。
<Icing and frost suppressant>
The icing and frosting inhibitor according to the present embodiment includes an amphoteric polylysine derivative. The amphoteric polylysine derivative may be the same as that described in the above section "Aluminum Fin Material" (Ice and Frost Suppression Coating Layer), and the preferred aspects are also the same.
In addition, the components other than the amphoteric polylysine derivative contained in the icing and frosting inhibitor are the same as the components other than the amphoteric polylysine derivative contained in the (icing and frosting suppressive coating layer) of the above <Aluminum fin material>, and preferred aspects are also the same.
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、その趣旨に適合し得る範囲で変更を加え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包含される。 The present invention will be explained in more detail below with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples, and modifications can be made within the scope of the invention, and all such modifications are within the technical scope of the present invention.
(両性ポリリジン誘導体A-1の合成)
無水グルタル酸(GA)を、ε-ポリ-L-リジン(JNC株式会社製、25%水溶液、重量平均分子量約4000)のアミノ基に対して50mol%添加し、50℃で2時間反応させることにより、下記構造式で表される両性ポリリジン誘導体A-1を得た。これはカルボキシル化率50%のポリマーで中性であることから、そのまま乾燥して粉末化した。
(Synthesis of amphoteric polylysine derivative A-1)
Glutaric anhydride (GA) was added to 50 mol % of the amino groups of ε-poly-L-lysine (manufactured by JNC Corporation, 25% aqueous solution, weight average molecular weight approximately 4000) and reacted at 50° C. for 2 hours to obtain amphoteric polylysine derivative A-1 represented by the following structural formula. Since this is a polymer with a carboxylation rate of 50% and is neutral, it was dried as it was and powdered.
(両性ポリリジン誘導体A-2の合成)
無水グルタル酸に代えて、3,3-ジメチルグルタル酸無水物(DMGA)を用いた以外は両性ポリリジン誘導体A-1の合成と同様にして、下記構造式で表される両性ポリリジン誘導体A-2を得た。これはカルボキシル化率50%のポリマーで中性であることから、そのまま乾燥して粉末化した。
(Synthesis of amphoteric polylysine derivative A-2)
Amphoteric polylysine derivative A-2 represented by the following structural formula was obtained in the same manner as in the synthesis of amphoteric polylysine derivative A-1, except that 3,3-dimethylglutaric anhydride (DMGA) was used instead of glutaric anhydride. Since this was a polymer with a carboxylation rate of 50% and was neutral, it was dried as it was and powdered.
(両性ポリリジン誘導体A-3の合成)
3,3-ジメチルグルタル酸無水物(DMGA)の添加量を、ε-ポリ-L-リジンのアミノ基に対して65mol%とした以外は、両性ポリリジン誘導体A-2の合成と同様にして、両性ポリリジン誘導体A-3を得た。両性ポリリジン誘導体A-3の構造式は両性ポリリジン誘導体A-2と同様である。
両性ポリリジン誘導体A-3はカルボキシル化率65%であることから、5MのNaOH溶液にて中和してから乾燥し、粉末化した。
(Synthesis of amphoteric polylysine derivative A-3)
Amphoteric polylysine derivative A-3 was obtained in the same manner as in the synthesis of amphoteric polylysine derivative A-2, except that the amount of 3,3-dimethylglutaric anhydride (DMGA) added was 65 mol % relative to the amino group of ε-poly-L-lysine. The structural formula of the amphoteric polylysine derivative A-3 is the same as that of the amphoteric polylysine derivative A-2.
Since the amphoteric polylysine derivative A-3 had a carboxylation rate of 65%, it was neutralized with a 5M NaOH solution, dried and powdered.
(両性ポリリジン誘導体A-4の合成)
無水グルタル酸に代えて無水コハク酸(SA)を用い、その添加量をε-ポリ-L-リジンのアミノ基に対して65mol%とした以外は両性ポリリジン誘導体A-1の合成と同様にして、下記構造式で表される両性ポリリジン誘導体A-4を得た。これはカルボキシル化率65%であることから、5MのNaOH溶液にて中和してから乾燥し、粉末化した。
(Synthesis of amphoteric polylysine derivative A-4)
Amphoteric polylysine derivative A-4 represented by the following structural formula was obtained in the same manner as in the synthesis of amphoteric polylysine derivative A-1, except that succinic anhydride (SA) was used instead of glutaric anhydride and the amount of SA added was 65 mol % relative to the amino groups of ε-poly-L-lysine. Since this had a carboxylation rate of 65%, it was neutralized with a 5M NaOH solution, dried, and powdered.
(両性ポリリジン誘導体A-5の合成)
無水コハク酸(SA)の添加量を、ε-ポリ-L-リジンのアミノ基に対して50mol%とした以外は、両性ポリリジン誘導体A-4の合成と同様にして、両性ポリリジン誘導体A-5を得た。これはカルボキシル化率50%のポリマーで中性であることから、そのまま乾燥して粉末化した。両性ポリリジン誘導体A-5の構造式は両性ポリリジン誘導体A-4と同様である。
(Synthesis of amphoteric polylysine derivative A-5)
Amphoteric polylysine derivative A-5 was obtained in the same manner as in the synthesis of amphoteric polylysine derivative A-4, except that the amount of succinic anhydride (SA) added was 50 mol % relative to the amino groups of ε-poly-L-lysine. Since this is a polymer with a carboxylation rate of 50% and is neutral, it was dried as it is and powdered. The structural formula of amphoteric polylysine derivative A-5 is the same as that of amphoteric polylysine derivative A-4.
(実施例1)
アルミニウム板として、厚さが0.1mmのJIS H 4000:2014に規定されている合金番号1070の規格を用いた。アルミニウム板の一方の表面上にリン酸クロメート処理により下地処理層を形成した。
次いで、水を溶媒として、合成した両性ポリリジン誘導体A-1を含む塗料組成物を調製した。この塗料組成物における固形分濃度は5質量%とした。この塗料組成物をアルミニウム板の表面上に、バーコーターを用いて厚さ9μmで塗布した。その後乾燥させ、280℃で焼き付けることによって着氷霜抑制皮膜層を形成し、アルミニウム製フィン材を得た。着氷霜抑制皮膜層の皮膜量は1.20g/m2であった。
Example 1
An aluminum plate having a thickness of 0.1 mm and conforming to the alloy number 1070 standard specified in JIS H 4000: 2014 was used. A primer layer was formed on one surface of the aluminum plate by phosphate chromate treatment.
Next, a coating composition containing the synthesized amphoteric polylysine derivative A-1 was prepared using water as a solvent. The solid content in this coating composition was 5% by mass. This coating composition was applied to the surface of an aluminum plate to a thickness of 9 μm using a bar coater. The coating was then dried and baked at 280° C. to form an anti-icing/frosting coating layer, thereby obtaining an aluminum fin material. The coating amount of the anti-icing/frosting coating layer was 1.20 g/m 2 .
(実施例2)
水を溶媒として、合成した両性ポリリジン誘導体A-3と、架橋剤B-1であるオキサゾリン基含有ポリマーとを含む塗料組成物を調製した。両性ポリリジン誘導体A-3 100質量部に対する架橋剤B-1の添加量は、固形分濃度比で5質量部である。また、塗料組成物における固形分濃度は5質量%とした。
この塗料組成物を、実施例1で用いたものと同じアルミニウム板の表面上に、バーコーターを用いて厚さ7μmで塗布した。その後乾燥させ、280℃で焼き付けることによって着氷霜抑制皮膜層を形成し、アルミニウム製フィン材を得た。着氷霜抑制皮膜層の皮膜量は0.13g/m2であった。
Example 2
A coating composition was prepared using water as a solvent, containing the synthesized amphoteric polylysine derivative A-3 and an oxazoline group-containing polymer as a crosslinking agent B-1. The amount of the crosslinking agent B-1 added per 100 parts by mass of the amphoteric polylysine derivative A-3 was 5 parts by mass in terms of solid content concentration. The solid content concentration in the coating composition was 5% by mass.
This coating composition was applied to a thickness of 7 μm using a bar coater on the surface of the same aluminum plate as used in Example 1. The coating was then dried and baked at 280° C. to form an anti-icing/frosting coating layer, and an aluminum fin material was obtained. The coating amount of the anti-icing/frosting coating layer was 0.13 g/m 2 .
(実施例3)
水を溶媒として、合成した両性ポリリジン誘導体A-2と、架橋剤B-2であるポリエチレングリコールジグリシジルエーテルとを含む塗料組成物を調製した。両性ポリリジン誘導体A-2 100質量部に対する架橋剤B-2の添加量は、固形分濃度比で5質量部である。また、塗料組成物における固形分濃度は5質量%とした。
この塗料組成物を、実施例1で用いたものと同じアルミニウム板の表面上に、バーコーターを用いて厚さ7μmで塗布した。その後乾燥させ、280℃で焼き付けることによって着氷霜抑制皮膜層を形成し、アルミニウム製フィン材を得た。着氷霜抑制皮膜層の皮膜量は0.24g/m2であった。
Example 3
A coating composition containing the synthesized amphoteric polylysine derivative A-2 and polyethylene glycol diglycidyl ether as crosslinking agent B-2 was prepared using water as a solvent. The amount of crosslinking agent B-2 added per 100 parts by mass of amphoteric polylysine derivative A-2 was 5 parts by mass in terms of solid content concentration. The solid content concentration in the coating composition was 5% by mass.
This coating composition was applied to the surface of the same aluminum plate as used in Example 1 with a bar coater to a thickness of 7 μm. The coating was then dried and baked at 280° C. to form an anti-icing/frosting coating layer, and an aluminum fin material was obtained. The coating weight of the anti-icing/frosting coating layer was 0.24 g/m 2 .
(実施例4)
両性ポリリジン誘導体A-2の代わりに両性ポリリジン誘導体A-5を用いた以外は、実施例3と同様にしてアルミニウム製フィン材を得た。着氷霜抑制皮膜層の皮膜量は0.06g/m2であった。
Example 4
Except for using the amphoteric polylysine derivative A-5 instead of the amphoteric polylysine derivative A-2, an aluminum fin material was obtained in the same manner as in Example 3. The coating amount of the frost-preventing coating layer was 0.06 g/ m2 .
(実施例5)
両性ポリリジン誘導体A-2の代わりに両性ポリリジン誘導体A-4を用いた以外は、実施例3と同様にしてアルミニウム製フィン材を得た。着氷霜抑制皮膜層の皮膜量は0.13g/m2であった。
Example 5
Except for using the amphoteric polylysine derivative A-4 instead of the amphoteric polylysine derivative A-2, an aluminum fin material was obtained in the same manner as in Example 3. The coating amount of the frost-preventing coating layer was 0.13 g/ m2 .
(実施例6)
塗料組成物における固形分濃度を30質量%とした以外は、実施例5と同様にしてアルミニウム製フィン材を得た。
Example 6
An aluminum fin material was obtained in the same manner as in Example 5, except that the solid content concentration in the coating composition was 30 mass%.
(実施例7)
塗料組成物における固形分濃度を10質量%とし、バーコーターを用いた塗布の厚みを9μmとした以外は、実施例5と同様にしてアルミニウム製フィン材を得た。着氷霜抑制皮膜層の皮膜量は0.59g/m2であった。
(Example 7)
Except for setting the solid content concentration in the coating composition to 10% by mass and setting the coating thickness using a bar coater to 9 μm, an aluminum fin material was obtained in the same manner as in Example 5. The coating amount of the frost-suppressing coating layer was 0.59 g/ m2 .
(実施例8)
水を溶媒として、合成した両性ポリリジン誘導体A-4と、架橋剤B-2であるポリエチレングリコールジグリシジルエーテルと、界面活性剤C-1であるポリオキシエチレンアルキルエーテル(花王株式会社製、エマルゲン705)とを含む塗料組成物を調製した。両性ポリリジン誘導体A-4 100質量部に対する架橋剤B-2及び界面活性剤C-1の添加量は、固形分濃度比でそれぞれ5質量部及び1質量部である。また、塗料組成物における固形分濃度は5質量%とした。
この塗料組成物を、実施例1で用いたものと同じアルミニウム板の表面上に、バーコーターを用いて厚さ7μmで塗布した。その後乾燥させ、280℃で焼き付けることによって着氷霜抑制皮膜層を形成し、アルミニウム製フィン材を得た。
(Example 8)
A coating composition was prepared using water as a solvent, containing the synthesized amphoteric polylysine derivative A-4, polyethylene glycol diglycidyl ether as crosslinking agent B-2, and polyoxyethylene alkyl ether (manufactured by Kao Corporation, Emulgen 705) as surfactant C-1. The amounts of crosslinking agent B-2 and surfactant C-1 added per 100 parts by mass of amphoteric polylysine derivative A-4 were 5 parts by mass and 1 part by mass, respectively, in terms of solid content concentration ratio. The solid content concentration in the coating composition was 5% by mass.
This coating composition was applied to a thickness of 7 μm using a bar coater onto the surface of the same aluminum plate as used in Example 1. The coating was then dried and baked at 280° C. to form an anti-frost coating layer, thereby obtaining an aluminum fin material.
(実施例9)
界面活性剤を、C-1であるポリオキシエチレンアルキルエーテルに代えて、C-2であるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー(三洋化成工業株式会社製、ニューポールPE-64)を用いた以外は、実施例8と同様にしてアルミニウム製フィン材を得た。
(Example 9)
An aluminum fin material was obtained in the same manner as in Example 8, except that the surfactant was C-2 polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymer (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd., Newpol PE-64) instead of C-1 polyoxyethylene alkyl ether.
(実施例10)
界面活性剤を、C-1であるポリオキシエチレンアルキルエーテルに代えて、C-3であるエチレンジアミンポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレン縮合物(株式会社ADEKA製、プルロニックTR-913R)を用いた以外は、実施例8と同様にしてアルミニウム製フィン材を得た。
(Example 10)
An aluminum fin material was obtained in the same manner as in Example 8, except that the surfactant was an ethylenediamine polyoxypropylene-polyoxyethylene condensate (manufactured by ADEKA Corporation, Pluronic TR-913R) (C-3) instead of the polyoxyethylene alkyl ether (C-1).
(実施例11)
水:ブタノール=100:5(質量比)を溶媒として、合成した両性ポリリジン誘導体A-4と、架橋剤B-2であるポリエチレングリコールジグリシジルエーテルと、界面活性剤C-2であるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー(三洋化成工業株式会社製、ニューポールPE-64)とを含む塗料組成物を調製した。両性ポリリジン誘導体A-4 100質量部に対する架橋剤B-2及び界面活性剤C-2の添加量は、固形分濃度比でそれぞれ5質量部及び1質量部である。また、塗料組成物における固形分濃度は3.7質量%とした。
この塗料組成物を、実施例1で用いたものと同じアルミニウム板の表面上に、バーコーターを用いて厚さ9μmで塗布した。その後乾燥させ、280℃で焼き付けることによって着氷霜抑制皮膜層を形成し、アルミニウム製フィン材を得た。
Example 11
A coating composition was prepared using water:butanol = 100:5 (mass ratio) as a solvent, containing the synthesized amphoteric polylysine derivative A-4, polyethylene glycol diglycidyl ether as crosslinking agent B-2, and polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymer (Newpol PE-64, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) as surfactant C-2. The amounts of crosslinking agent B-2 and surfactant C-2 added per 100 parts by mass of amphoteric polylysine derivative A-4 were 5 parts by mass and 1 part by mass, respectively, in terms of solid content concentration ratio. The solid content concentration in the coating composition was 3.7% by mass.
This coating composition was applied to a thickness of 9 μm using a bar coater onto the surface of the same aluminum plate as used in Example 1. The coating was then dried and baked at 280° C. to form an anti-frost coating layer, thereby obtaining an aluminum fin material.
(実施例12)
塗料組成物における固形分濃度を5質量%とした以外は、実施例11と同様にしてアルミニウム製フィン材を得た。
Example 12
An aluminum fin material was obtained in the same manner as in Example 11, except that the solid content concentration in the coating composition was 5 mass%.
(実施例13)
塗料組成物における固形分濃度を10質量%とした以外は、実施例11と同様にしてアルミニウム製フィン材を得た。
Example 13
An aluminum fin material was obtained in the same manner as in Example 11, except that the solid content concentration in the coating composition was 10 mass%.
(実施例14)
アルミニウム板と着氷霜抑制皮膜層との間に耐食性皮膜層を形成した以外は、実施例5と同様にしてアルミニウム製フィン材を得た。
耐食性皮膜層は、ポリビニルアルコール-ポリビニルピロリドン共重合体及びメラミン樹脂を含む塗料組成物をアルミニウム板の表面上に塗布、乾燥し、280℃で焼き付けることにより形成した。着氷霜抑制皮膜層と耐食性皮膜層の合計の皮膜量は0.69g/m2であった。
(Example 14)
An aluminum fin material was obtained in the same manner as in Example 5, except that a corrosion-resistant coating layer was formed between the aluminum plate and the frost-preventing coating layer.
The corrosion-resistant coating layer was formed by applying a coating composition containing a polyvinyl alcohol-polyvinylpyrrolidone copolymer and a melamine resin onto the surface of an aluminum plate, drying it, and baking it at 280° C. The total coating weight of the icing/frost-preventing coating layer and the corrosion-resistant coating layer was 0.69 g/ m2 .
(実施例15)
アルミニウム板と着氷霜抑制皮膜層との間に親水性皮膜層を形成した以外は、実施例5と同様にしてアルミニウム製フィン材を得た。
親水性皮膜層は、珪酸ナトリウムを含む塗料組成物をアルミニウム板の表面上に塗布、乾燥し、280℃で焼き付けることにより形成した。着氷霜抑制皮膜層と親水性皮膜層の合計の皮膜量は1.25g/m2であった。
(Example 15)
An aluminum fin material was obtained in the same manner as in Example 5, except that a hydrophilic coating layer was formed between the aluminum plate and the frost-preventing coating layer.
The hydrophilic coating layer was formed by applying a coating composition containing sodium silicate onto the surface of the aluminum plate, drying it, and baking it at 280° C. The total coating weight of the anti-frost coating layer and the hydrophilic coating layer was 1.25 g/m 2 .
(実施例16)
着氷霜抑制皮膜層となる塗料組成物における固形分濃度を10質量%とし、バーコーターを用いた塗布の厚みを9μmとしたこと、及び、アルミニウム板と着氷霜抑制皮膜層との間に耐食性皮膜層を形成した以外は、実施例9と同様にしてアルミニウム製フィン材を得た。
耐食性皮膜層は、ポリアクリル酸(重量平均分子量250000)及びポリエチレングリコールジグリシジルエーテルを含む塗料組成物をアルミニウム板の表面上に塗布、乾燥し、280℃で焼き付けることにより形成した。着氷霜抑制比悪相と耐食性皮膜層の合計の皮膜量は0.84g/m2であった。
(Example 16)
An aluminum fin material was obtained in the same manner as in Example 9, except that the solids concentration in the paint composition that would become the icing/frost-preventing coating layer was 10 mass%, the thickness of the coating using a bar coater was 9 μm, and a corrosion-resistant coating layer was formed between the aluminum plate and the icing/frost-preventing coating layer.
The corrosion-resistant coating layer was formed by applying a coating composition containing polyacrylic acid (weight average molecular weight 250,000) and polyethylene glycol diglycidyl ether onto the surface of an aluminum plate, drying the coating, and baking at 280° C. The total coating weight of the anti-icing and anti-frosting phase and the corrosion-resistant coating layer was 0.84 g/ m2 .
(比較例1)
実施例1と同様のアルミニウム板を用いて、その表面上に親水性皮膜層を形成したアルミニウム製フィン材を得た。親水性皮膜層は、実施例15と同様のものを用いた。
(Comparative Example 1)
An aluminum fin material having a hydrophilic coating layer formed on the surface of an aluminum plate similar to that of Example 1 was obtained using the same aluminum plate as that of Example 1. The hydrophilic coating layer used was the same as that of Example 15.
(比較例2)
実施例1と同様のアルミニウム板を用いて、その表面上に耐食性皮膜層を形成したアルミニウム製フィン材を得た。耐食性皮膜層は、ポリビニルアルコール及びチタンラクテートを含む塗料組成物をアルミニウム板の表面上に塗布、乾燥し、280℃で焼き付けることにより形成した。
(Comparative Example 2)
An aluminum fin material having a corrosion-resistant coating layer formed on its surface was obtained using the same aluminum plate as in Example 1. The corrosion-resistant coating layer was formed by applying a coating composition containing polyvinyl alcohol and titanium lactate onto the surface of the aluminum plate, drying it, and baking it at 280°C.
(比較例3)
実施例1と同様のアルミニウム板を用いて、その表面上に親水性皮膜層を形成したアルミニウム製フィン材を得た。親水性皮膜層は、エポキシ樹脂を含む塗料組成物をアルミニウム板の表面上に塗布、乾燥し、280℃で焼き付けることにより形成した。
(Comparative Example 3)
An aluminum fin material having a hydrophilic coating layer formed on its surface was obtained using the same aluminum plate as in Example 1. The hydrophilic coating layer was formed by applying a coating composition containing an epoxy resin onto the surface of the aluminum plate, drying it, and baking it at 280°C.
(比較例4)
実施例1と同様のアルミニウム板を用いて、その表面上に親水性皮膜層を形成したアルミニウム製フィン材を得た。親水性皮膜層は、変性ポリアクリル酸を含む塗料組成物をアルミニウム板の表面上に塗布、乾燥し、280℃で焼き付けることにより形成した。
(Comparative Example 4)
An aluminum fin material having a hydrophilic coating layer formed on its surface was obtained using an aluminum plate similar to that in Example 1. The hydrophilic coating layer was formed by applying a coating composition containing modified polyacrylic acid onto the surface of the aluminum plate, drying it, and baking it at 280°C.
上記で得られたアルミニウム製フィン材の構成を表1にまとめて示す。表1中、「-」とは、その皮膜層が形成されていないこと、又は、その成分が添加されていないことを意味する。 The composition of the aluminum fin material obtained above is summarized in Table 1. In Table 1, "-" means that the coating layer is not formed or that component is not added.
(評価:着氷霜抑制性)
アクリル製の筒の内側上部に、冷媒流路、ペルティエ素子及び空気流路を備える銅板を配設し、この装置を温度10℃、相対湿度55%の環境下に配設した。銅板上であって上記筒内部の空気と接する位置にフィン材を配設した。次いで、上記筒内部に1.5m/秒の風速で送風した。
上記工程後、上記筒内部への送風を同じ風速で続けながら、上記銅板を冷却し、表面温度を-7.5℃とし、意図的にフィン材の表面に結露水を付着させた。
フィン材の結露水が付着する側にデジタルマイクロスコープを設置し、フィン材表面の結露水及び霜の様子を観察した。冷却を開始してから霜が形成され始めるまでの時間を「着氷霜遅延時間」として計測し、着氷霜抑制効果の評価を行った。
評価基準は下記のとおりであり、結果を表2の「着氷霜抑制性」に示す。
A 非常に良好(合格):着氷霜遅延時間が30分以上
B 良好(合格):着氷霜遅延時間が15分以上30分未満
C 不良(不合格):着氷霜遅延時間が15分未満
(Evaluation: frost suppression)
A copper plate equipped with a refrigerant flow path, a Peltier element, and an air flow path was placed in the upper part of the inside of an acrylic cylinder, and the device was placed in an environment of a temperature of 10° C. and a relative humidity of 55%. A fin material was placed on the copper plate at a position in contact with the air inside the cylinder. Then, air was blown into the cylinder at a speed of 1.5 m/s.
After the above process, the copper plate was cooled while continuing to blow air into the inside of the tube at the same air speed, the surface temperature was set to −7.5° C., and condensed water was intentionally allowed to adhere to the surface of the fin material.
A digital microscope was placed on the side of the fin material where the condensation water adhered, and the state of the condensation water and frost on the fin material surface was observed. The time from the start of cooling to the start of frost formation was measured as the "frost formation delay time," and the frost formation suppression effect was evaluated.
The evaluation criteria are as follows, and the results are shown in Table 2 under "Ice and frost suppression."
A Very good (pass): frost formation delay time is 30 minutes or more B Good (pass): frost formation delay time is 15 minutes or more and less than 30 minutes C Poor (fail): frost formation delay time is less than 15 minutes
(評価:親水性)
室温において、アルミニウム製フィン材の表面に約2μLの純水を滴下し、液滴(純水)の接触角を、接触角測定器(協和界面科学社製、CA-05型)を用いて測定した。評価基準は下記のとおりであり、結果を表2の「親水性」に示す。
A 極めて良好(合格):接触角が20°未満
B 非常に良好(合格):接触角が20°以上40°未満
C 良好(合格):接触角が40°以上60°未満
D 不良(不合格):接触角が60°以上
(Evaluation: Hydrophilicity)
At room temperature, about 2 μL of pure water was dropped onto the surface of the aluminum fin material, and the contact angle of the droplet (pure water) was measured using a contact angle meter (Model CA-05, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). The evaluation criteria are as follows, and the results are shown in Table 2 under "hydrophilicity."
A: Very good (pass): Contact angle is less than 20°. B: Very good (pass): Contact angle is 20° or more and less than 40°. C: Good (pass): Contact angle is 40° or more and less than 60°. D: Poor (fail): Contact angle is 60° or more.
(評価:親水性の耐久性)
得られたアルミニウム製フィン材を純水に16時間浸漬した後、80℃で3時間乾燥し、室温に戻した後、上記と同様にして液滴(純水)の接触角を測定した。評価基準は下記のとおりであり、結果を表2の「耐久性(親水性)」に示す。なお、表2中「-」とは未測定であることを示す。
A 極めて良好(合格):接触角が20°未満
B 非常に良好(合格):接触角が20°以上40°未満
C 良好(合格):接触角が40°以上60°未満
D 不良(不合格):接触角が60°以上
(Evaluation: Hydrophilic durability)
The aluminum fin material thus obtained was immersed in pure water for 16 hours, then dried at 80°C for 3 hours and returned to room temperature, after which the contact angle of a droplet (pure water) was measured in the same manner as above. The evaluation criteria were as follows, and the results are shown in "Durability (hydrophilicity)" in Table 2. In Table 2, "-" indicates that the measurement was not performed.
A: Very good (pass): Contact angle is less than 20°. B: Very good (pass): Contact angle is 20° or more and less than 40°. C: Good (pass): Contact angle is 40° or more and less than 60°. D: Poor (fail): Contact angle is 60° or more.
上記結果から、着氷霜抑制皮膜層を形成することにより、着氷霜の形成を効果的に抑制できることが分かった。また、着氷霜抑制皮膜層に架橋剤や界面活性剤を添加することで、良好な親水性も実現でき、場合によっては、親水性皮膜層の役割を兼ねることができる。また、耐久性が向上したことから、着氷霜抑制皮膜層は、従来のアルミニウム製フィン材にも設けられている親水性皮膜層等が形成されていても、それら皮膜層による効果を妨げることなく、両皮膜層の効果をそれぞれ発揮できることも確認された。 The above results show that the formation of ice and frost inhibition film layer can be effectively suppressed by forming it. In addition, by adding a crosslinking agent or surfactant to the ice and frost inhibition film layer, good hydrophilicity can be achieved, and in some cases, it can also function as a hydrophilic film layer. Furthermore, because of the improved durability, it was confirmed that the ice and frost inhibition film layer can exert the effects of both film layers without interfering with the effects of hydrophilic film layers that are also formed on conventional aluminum fin materials.
1 アルミニウム板
2 皮膜層
2a 着氷霜抑制皮膜層
2b 耐食性皮膜層
2c 親水性皮膜層
2d 潤滑性皮膜層
10 アルミニウム製フィン材
Claims (5)
前記皮膜層が、両性ポリリジン誘導体を含む着氷霜抑制皮膜層を備え、
前記両性ポリリジン誘導体のアニオン性基が側鎖に下記構造を有する、アルミニウム製フィン材。
The coating layer comprises an anti-frost coating layer containing an amphoteric polylysine derivative ,
The aluminum fin material, wherein the anionic group of the amphoteric polylysine derivative has the following structure on its side chain :
前記両性ポリリジン誘導体のアニオン性基が側鎖に下記構造を有する、着氷霜抑制剤。
The icing and frosting inhibitor, wherein the anionic group of the amphoteric polylysine derivative has the following structure on its side chain :
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