JP2015131389A - 樹脂被覆金属板及びそれからなる熱交換器用フィン材 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献5には、金属表面処理剤として、ポリビニルアルコールにビニルピロリドンをグラフト重合した重合体及び架橋剤であるブロック化イソシアネートからなる組成物を用いることが開示されており、この組成物を金属材料の表面に塗布することによって、良好な親水性を得ることができる。
本発明の樹脂被覆金属板に用いる金属板は、例えば、アルミニウム板、アルミニウム合金板、鋼板、めっき鋼板、銅板、チタン板等が挙げられる。これらの中でも、アルミニウム板またはアルミニウム合金板が好ましく、熱伝導性および加工性が優れることから、JIS H4000に規定される1000系のアルミニウム、好ましくは合金番号1200のアルミニウムが使用される。板厚は0.08〜0.3mm程度のものが好ましい。
樹脂被覆層形成用組成物(以下、樹脂組成物という)は、ポリビニルアルコールにビニルピロリドンをグラフト重合したグラフト重合体(A)、スルホン酸(塩)及びカルボン酸(塩)の少なくとも一つを重合成分として含むアニオン性重合体(B)、並びに上記グラフト重合体及び上記アニオン性重合体の少なくとも一方の架橋剤(C)を含んでいる。
金属板表面への樹脂組成物の付着量(被覆量)は、金属板片面当たり0.1〜10g/m2であることが好ましい。付着量が0.1g/m2未満であると、十分な親水性が発現しないおそれがあるのみならず、湿潤耐食性が悪化するおそれがある。湿潤耐食性は後述の評価方法で評価する。また、付着量が10g/m2を超えると、樹脂被覆層が断熱層となるため、伝熱性能が低下するおそれがあり、さらに経済的にも高コストとなる。樹脂組成物の付着量は、好ましくは金属板片面当たり0.2〜3.0g/m2、更に好ましくは金属板片面当たり0.3〜2.0g/m2である。
本発明の樹脂被覆金属板の製造方法は特に限定されず、例えば、ロール状の金属板に対し、ロールコート装置等を適用して、樹脂組成物を金属板の表面に塗布後、加熱処理を行うことで、樹脂被覆層を形成することができる。また、上記耐食皮膜層が形成された金属板上に、樹脂被覆層を同様に形成しても良い。
本発明の樹脂被覆金属板は熱交換器用フィン材として用いることができる。本発明の樹脂被覆金属板からなる熱交換器用フィン材は、水接触角が小さく、長時間水と接触しても、水接触角の増大を抑制することができる。このため、本発明の樹脂被覆金属板からなる熱交換器用フィン材を用いて製造された熱交換器は、結露水は小さい水接触角のままフィン材表面に存在する。その後、重力で流下して除去されるため、長期間使用したとしても、通風抵抗の増大やこれに伴う熱交換性能の低下を引き起こしにくい。
従来公知の製造方法により、純アルミニウム系のA1200(JIS H4000)からなるアルミニウム板(板厚0.10mm)を製造した。このアルミニウム板を、アルカリ性薬剤(日本ペイント社製「サーフクリーナー(登録商標)360」)で脱脂し、リン酸クロメート処理を行った。化成処理皮膜の付着量は、Cr換算で30mg/m2とした。
上記リン酸クロメート処理後のアルミニウム板に、表1及び表2に示した質量比で樹脂組成物を調製し、その樹脂組成物の6%水溶液を表3に示した付着量となるようにバーコーターにて塗布し、熱風乾燥炉を用いて最高到達温度220℃で加熱乾燥し、アルミニウム製フィン材を製造した。最高到達温度はヒートシールテープで確認した。表1及び表2に示した各成分は、以下のものを入手して用い、又は以下に記載の製造方法で製造されている。
A1:ポリビニルアルコール−ポリビニルピロリドングラフト共重合体:特開2009−108111号公報に準拠:PVA/PVP質量比=50/50:PVA重合度1700:完全ケン化型
B1:3−アリロキシ−2−ヒドロキシ−1−プロパンスルホン酸(HAPS)の塩と、アクリル酸との共重合体:特開2012−122052号公報に準拠:Mw=182000:HAPS比率25%
B2:アクリル酸−スルホン酸共重合体:アロン(登録商標)A−6012:東亞合成社製
B3:スルホン酸官能基含有アクリル系樹脂1:製造方法は後述する
B4:スルホン酸官能基含有アクリル系樹脂2:製造方法は後述する
C1:多官能グリシジルエーテル:デナコール(登録商標)EX−614B:ナガセケムテックス社製
C2:ブロック化イソシアネート:エラストロン(登録商標)H−38:第一工業製薬社製
C3:メラミン樹脂:ニカラック(登録商標)M−035:三和ケミカル社製
C4:ブタンテトラカルボン酸二無水物:和光純薬工業社製試薬
C5:オキサゾリン化合物:エポクロス(登録商標)WS−500:日本触媒社製
C6:キトサン化合物:ダイキトサン(登録商標)W−10:大日精化工業社製
D1:ポリビニルアルコール:NL−05R(完全ケン化型):日本合成化学工業社製
D2:ポリビニルピロリドン:ポリビニルピロリドンK90:日本触媒社製
D3:カルボキシメチルセルロースナトリウム:セロゲン(登録商標)PR:第一工業製薬社製
D4:ヒドロキシプロピルセルロース:HPC−LEP:信越化学工業社製
D5:アルギン酸ナトリウム:ダックアルギンNSPL:キッコーマンバイオケミファ社製
D6:ポリエチレングリコール:PEG20000:三洋化成工業社製
D7:ポリアクリルアミド:EFH−06:センカ社製
E1:珪酸ソーダ:4号珪酸ソーダ:富士化学社製
E2:ポリアクリル酸ナトリウムの水溶液:ジュリマー(登録商標)AC−10HN:日本純薬社製
温度計、攪拌機、および部分還流式冷却器を備えた反応器に、メチルメタクリレート(MMA)110.6部、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)10.4部、メタクリロイルオキシポリオキシプロピレン硫酸エステルナトリウム(エレミノール(登録商標)RS−3000:三洋化成工業社製)2.2部、および純水200部を添加し、攪拌・還流しながら、120℃でアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を1部添加し反応を行い、スルホン酸官能基含有アクリル系樹脂1(Mn:30,000、スルホン酸官能基量:0.4mmol/g)を得た。
スルホン酸官能基含有アクリル系樹脂1の製造方法において、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)の添加量を0.3部とした以外、スルホン酸官能基含有アクリル系樹脂1と同様にして、スルホン酸官能基含有アクリル系樹脂2(Mn:86,000、スルホン酸官能基量:0.4mmol/g)を得た。
下記の方法で性能評価を行い、得られた評価結果を表3に示す。
アルミニウム製フィン材を、イオン交換水に8時間浸漬した後、80℃で16時間乾燥する工程を1サイクルとして、最大12サイクル繰り返すという乾湿サイクル試験を実施した。上記乾湿サイクル試験を0サイクル(水没前)、3サイクル、6サイクル、9サイクル、12サイクル行ったアルミニウム製フィン材を室温に戻して、表面に約0.5μlの純水を滴下し、接触角測定器(協和界面科学社製:CA−05型)を用いて、フィン材の水に対する接触角を測定することにより、親水性を評価した。評価基準は以下の通りである。
◎(特に良好):水接触角が20°未満
○(良好):水接触角が20°以上、30°未満
△(概ね良好):水接触角が30°以上、40°未満
×(不良):水接触角が40°以上
樹脂被覆金属板から80×62.5mmの試験片を切り出し、水没前(乾燥状態)に質量を精密天秤で測定し、測定した質量から金属板のみの質量を引いた値を樹脂被覆層の質量(以下、樹脂被覆量という)とした。また、上記乾湿サイクル試験を3サイクル行った後、12サイクル行った後についても同様に乾燥状態の樹脂被覆量を測定した。なお、金属板のみの質量は、12回水没・質量測定後の同試験片を、580℃前後に加熱して樹脂被覆層を熱分解除去した後、精密天秤で測定して求めた。
残留率(%)=[(3回又は12回水没後の樹脂被覆金属板における樹脂被覆量)÷(水没前の樹脂被覆金属板における樹脂被覆量)]×100
◎(特に良好):残留率が80%以上
○(良好):残留率が60%以上80%未満
△(概ね良好):残留率が40%以上60%未満
×(不良):残留率が40%未満
蓋付き水槽にイオン交換水を入れ、40℃に保持する。その水面上に、水と直接接触しないようアルミニウム製フィン材を吊るし、水槽を密閉した状態にて200時間曝露した後の状況を目視で評価した。評価基準は以下の通りである。
○(良好):樹脂被覆層及びアルミニウムに変化が見られない。若しくは樹脂被覆層に軽微な変色がある。
△(概ね良好):樹脂被覆層の一部又は全面に変色が見られる。
×(不良):アルミニウムの腐食や樹脂被覆層の著しい変色、チョーキング等が生じている。
塗装面に軽く息を吹きかけ、樹脂被覆層の匂いを嗅ぎ取る方法によって評価した。評価基準は、以下の通りである。
○(良好):臭気は感知されない
△(中間):僅かな臭気が感知される
×(不良):明らかな臭気が感知される
Claims (4)
- 金属板の表面に樹脂被覆層が被覆されてなる樹脂被覆金属板であって、
上記樹脂被覆層は、ポリビニルアルコールにビニルピロリドンをグラフト重合したグラフト重合体(A)、スルホン酸(塩)及びカルボン酸(塩)の少なくとも一つを重合成分として含むアニオン性重合体(B)、並びに上記グラフト重合体及び上記アニオン性重合体の少なくとも一方の架橋剤(C)を含む樹脂被覆層形成用組成物から得られるものである
ことを特徴とする樹脂被覆金属板。 - 上記樹脂被覆層形成用組成物は、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、カルボキシメチルセルロース塩、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、アルギン酸塩、ポリエチレングリコール、ポリアクリルアミド、及びこれらの変性体よりなる群から選択される1種以上をさらに含む請求項1に記載の樹脂被覆金属板。
- 上記金属板はアルミニウム板またはアルミニウム合金板である請求項1又は2に記載の樹脂被覆金属板。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂被覆金属板からなる熱交換器用フィン材。
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