JP2009256399A - 塗料組成物、フィンおよび熱交換器 - Google Patents
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Abstract
Description
また、エアコンなどの熱交換器では、空気中から凝縮した水滴がフィンに付着すると、通風抵抗が増加して圧力損失が大きくなり、熱交換器の能力低下が生じる。また、フィンに付着した水滴が、熱交換器の外部に飛散する場合もある。このため、従来から、フィンへの水滴の付着を防止するとともに、フィンに付着した水を容易に流下させるために、フィンの表面に親水性皮膜を形成することが試みられてきた。
この問題を解決するために、相溶性の異なる複数の樹脂を使用して、樹脂系皮膜の表面形態を祖面化し、表面積を増大させる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、本発明は、空気中から凝縮した水滴がフィンに付着することによる圧力損失が小さく、長期にわたって使用した場合でも熱交換能力が低下しにくく、フィンに付着した水滴の外部への飛散が生じにくい熱交換器を提供することを課題としている。
また、上記の本発明の塗料組成物は、前記水溶性セルロースが、前記アクリルポリマー100質量部に対して10〜40質量部含まれているものとすることができる。
また、本発明の熱交換器は、本発明のフィンを備えているので、長期にわたって使用した場合でも空気中から凝縮した水滴がフィンに付着しにくく、フィンに水滴が付着することによる圧力損失の低下や、フィンに付着した水滴の外部への飛散が生じにくいものとなる。
「塗料組成物」
本発明の塗料組成物は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面に塗布される塗料組成物であり、親水性樹脂と、水溶性セルロースとを含むものである。
本発明の塗料組成物を構成する親水性樹脂は、下記一般式で示される化合物(1)を含むアクリルポリマー(ただし、R1はHまたはCH3である。)と、アルカリ金属の水酸化物とを含むものである。親水性樹脂の重量平均分子量(Mw)は50,000〜1000,000が望ましい。50,000未満だと塗膜の密着性に劣り、1000,000を超えると非常に粘度が高くなるため、塗料製作時の取扱いが難しく、また、塗工時にロールで気泡を巻き込み易くなることから、気泡を起因とする筋状の塗工不良が発生する。
親水性樹脂のpHが3.0未満であると、アルカリ金属の水酸化物の量が不十分となり、アクリルポリマーを構成するカルボキシル基からアルカリ金属イオンを電離させる効果が十分に得られず、カルボン酸陰イオンの量が不足して、塗料組成物から形成された塗膜の親水性が十分に得られない。
また、親水性樹脂のpHが5.0を超えると、水溶性セルロースと架橋反応する官能基が少なくなるため、十分な密着性が得られない。
本発明の塗料組成物を構成する水溶性セルロースとしては、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロースなどが挙げられる。
アニオン系の界面活性剤の中でも、特にベンゼン環を有するアニオン系界面活性剤が望ましい。ベンゼン環を有するアニオン系界面活性剤は、ベンゼン環を有しないアニオン系界面活性剤に比べて、塗膜の密着性が低下しづらく、耐水溶解性が向上する。ベンゼン環を有するアニオン系界面活性剤としては、例えば、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムやドデシル硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
これに対し、アニオン系の界面活性剤を用いた場合には、塗布時に起泡しにくいものとなるので、カチオン系の界面活性剤やノニオン系の界面活性剤を用いた場合と比較して、塗装不良を生じにくく、好ましい。
図2(a)は、本発明のフィンの一例を示した斜視図であり、図2(b)は、図2(a)に示すフィンの一部を拡大して示した断面図である。
フィン10は細長い短冊形状を有しており、銅製の伝熱管を通すフレア11が、長さ方向に単列、或いは複数列で等間隔に配されている。また、フィン10の表面には、伝熱性能の向上を目的にスリット12などを設けることがある。
図2(a)に示すフィン10は、図2(b)に示すように、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるフィン基材13の表面に、本発明の塗料組成物から形成された塗膜14が形成されてなるものである。
フィン基材13としては、燐酸クロメート皮膜やエポキシ樹脂皮膜などからなる下地処理層の形成されたアルミニウムまたはアルミニウム合金板などが好適に用いられる。また、フィン基材13の表面に形成された塗膜14の膜厚は0.5〜2.0μm程度であることが好ましい。
図3は、本発明の熱交換器の一例を示した斜視図である。
図3に示す熱交換器20は、図2(a)に示すフィン10と、複数の伝熱管30とを備えたものである。フィン10は、一定の等間隔で平行に並べられており、フィン10の相互間に空気が流動するようになっている。伝熱管30は、フィン10のカラーを貫通しており、その内部を冷媒が流動するようになっている。
図3に示す熱交換器20は、図2(a)に示すフィン10を備えているので、長期にわたって使用した場合でも空気中から凝縮した水滴がフィン10に付着しにくく、フィン10に水滴が付着することによる圧力損失の低下や、フィン10に付着した水滴の外部への飛散が生じにくいものとなる。
以下、本発明の実施例および比較例について説明する。
表1に示すアクリルポリマーとpH調整剤とを用いて、表1に示すpHのA〜Iの親水性樹脂を得た。
◎ 塗料弾きが全く無く、塗装面筋状ムラも全く無し
○ 塗料弾き、塗装面筋状ムラも若干あるものの、目視外観上問題無し
△ 塗料弾き、塗装面筋状ムラが多数あり、目視外観上問題あり
× 塗料弾きがひどく、塗装が不可能
「密着性」
ラビングテスター(太平理化工業製)を用い、荷重500gで水ラビング試験を行った。
◎ 20往復後に皮膜剥離無し
○ 10往復では皮膜剥離無し、20往復未満で皮膜剥離
△ 5往復では皮膜剥離無し、10往復未満で皮膜剥離
× 5往復未満で皮膜剥離
実施例1〜25および比較例1〜12の試験体を、プレス油(商品名:AF−3C:出光興産製)に浸漬させた後、160℃で4分間乾燥させ、流水中に480時間浸漬させた。その後、水接触角を測定した。
◎ 水接触角が20°未満
○ 水接触角が20°以上30°未満
△ 水接触角が30°以上40°未満
× 水接触角が40°以上
JIS Z 2301に基づいて480時間の塩水噴霧試験を行った。
◎ RN(レイティングナンバー)10
○ RN9.8以上
△ RN9.5以上RN9.8未満
× RN9.5未満
実施例1〜25および比較例1〜12の試験体を、プレス油(商品名:AF−3C:出光興産製)に浸漬させた後、160℃で4分間乾燥させ、流水中に72時間浸漬させた。その後、容量15Lの密閉ガラス容器に、実施例1〜25および比較例1〜12の試験体と汚染物質(パルミチン酸+ヘキサデカノール)とを入れ、100℃で24時間暴露した。その後、水接触角を測定した。
◎ 水接触角が20°未満
○ 水接触角が20°以上35°未満
△ 水接触角が35°以上50°未満
× 水接触角が50°以上
官能検査による。
◎ ほとんど臭気が感じられない
○ かすかに臭う
△ 臭う
× かなりきつい臭気を感じる
「表面粗さ:塗膜表面凹凸」
3Dレーザ顕微鏡(商品名:VK−9700:キーエンス製)を用いて、塗膜の中心線平均粗さRaを算出した。
なお、表面粗度Raが0.1以上である場合、粗面(目視で外観上でも確認でき、問題あり)であり、表面粗度Raが0.05〜0.1未満である場合、やや粗面(目視で外観上でも確認できない)であり、表面粗度Raが0.05未満である場合、ほぼ平滑である。
これに対し、親水性樹脂のpHが5を超えている比較例1〜2では、いずれも臭気、耐食性、耐汚染性の評価が×となり、表面粗さRaも0.1以上であった。
また、親水性樹脂のpHが3未満である比較例3〜4では、いずれも親水維持性、耐食性および耐汚染性の評価が×となった。
また、pH調整剤としてアルカリ金属の水酸化物でないものを用いた比較例7〜比較例8では、いずれも親水維持性、耐食性、耐汚染性、臭気の評価が△または×となった。
Claims (5)
- 前記アクリルポリマー100質量部に対して1〜3質量部のアニオン系の界面活性剤が含まれていることを特徴とする請求項1に記載の塗料組成物。
- 前記水溶性セルロースが、前記アクリルポリマー100質量部に対して10〜40質量部含まれていることを特徴とする請求項1に記載の塗料組成物。
- アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、表面に、請求項1〜請求項3のいずれかに記載の塗料組成物から形成された塗膜が形成されていることを特徴とするフィン。
- 請求項4に記載のフィンを備えていることを特徴とする熱交換器。
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