JPH08259851A - 撥水性塗膜、撥水性塗料及び熱交換器用フィン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 撥水性を示す材料を提供することである。 【構成】 平均粒径が４．８〜１０μｍのフッ素系樹脂
粉末と平均粒径が０．７〜１．２μｍのフッ素系樹脂粉
末とが塗膜中に分散してなり、しかも前記フッ素系樹脂
粉末の少なくとも一部が表面に露出してなる撥水性塗
膜。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撥水性材料に関するも
のである。

【０００２】

【発明の背景】従来より、各種の分野において、表面を
撥水性にすることが求められている。例えば、熱交換器
を構成する熱交換器用フィンにあっては、これまで表面
を親水性にすることが追い求められて来たものの、最近
に至り、表面を撥水性にすることが提案され始めた。す
なわち、熱交換器の運転中に発生する凝縮水の付着によ
る通風抵抗の増大を防止し、熱交換率の低下を起こさせ
ないようにする為、軽量性、加工性、熱伝導性に優れた
アルミニウム又はアルミニウム合金（以下、Ａｌ）製熱
交換器用フィン表面を親水性（水濡性）のものとし、凝
縮水が付着しても、直ちに拡がり、通風抵抗が増大しな
いようにしたのである。つまり、表面を親水性のものと
しておくと、水滴が付着しても横に拡がり、熱交換器用
フィン間の隙間が水滴で塞がれることがない。この為、
これまで、熱交換器用フィン表面を如何に親水性にする
かの研究・開発が進められて来た。

【０００３】ところで、熱交換器用フィン表面を親水性
にすることは、それだけ水に濡れ易いことであり、この
為黴なども繁殖し易いことを意味する。又、親水性の皮
膜は臭気成分を吸着し易く、この吸着した臭気成分が運
転開始に伴って放出される。このように、熱交換器用フ
ィン表面の親水性化は環境上からは問題が残されてい
る。

【０００４】しかるに、熱交換器用フィン表面を撥水性
にした場合、凝縮水の付着を防止でき、熱交換率は向上
し、又、水が付着し難いことから黴などの繁殖も抑制で
きるなど環境面からも好ましい結果を奏する。又、冬期
に暖房運転した際、室外機熱交換器への着氷が抑制さ
れ、除霜時間が短縮される効果も有る。このような観点
から、熱交換器用フィンにあっても、表面を撥水性にす
ることが提案され始めた。

【０００５】これまで表面を撥水性にする技術として各
種の提案がある。例えば、特開平６−１２２８３８号公
報や特開平６−１２２８３９号公報に示される如く、フ
ッ化グラファイト粉末や四フッ化エチレン樹脂粉末を塗
膜中に分散させる技術が提案されている。又、熱交換器
用フィンの分野においては、特開平３−１３９５７１号
公報や特開平５−１１７６３７号公報に示される如く、
フッ素樹脂やシリコーン樹脂からなる塗膜中に無機ある
いは有機粒子を分散させる技術が提案されている。

【０００６】しかしながら、これら提案のものでは充分
なものでなかった。

【０００７】

【発明の開示】本発明の目的は、撥水性を示す材料を提
供することである。この本発明の目的は、平均粒径が
４．８〜１０μｍのフッ素系樹脂粉末と平均粒径が０．
７〜１．２μｍのフッ素系樹脂粉末とが塗膜中に分散し
てなり、しかも前記フッ素系樹脂粉末の少なくとも一部
が表面に露出してなることを特徴とする撥水性塗膜によ
って達成される。

【０００８】又、アルミニウム又はアルミニウム合金製
の熱交換器用フィン表面に塗膜が設けられてなり、この
塗膜中には、平均粒径が４．８〜１０μｍのフッ素系樹
脂粉末と平均粒径が０．７〜１．２μｍのフッ素系樹脂
粉末とが分散してなり、しかも前記フッ素系樹脂粉末の
少なくとも一部が表面に露出してなることを特徴とする
熱交換器用フィンによって達成される。

【０００９】又、平均粒径が４．８〜１０μｍのフッ素
系樹脂粉末と、平均粒径が０．７〜１．２μｍのフッ素
系樹脂粉末と、バインダ樹脂と、溶剤とを含有すること
を特徴とする撥水性塗料によって達成される。

【００１０】尚、上記の発明において、平均粒径が４．
８〜１０μｍのフッ素系樹脂粉末は、粒度分布が３．０
〜１５μｍの範囲内にあり、平均粒径が０．７〜１．２
μｍのフッ素系樹脂粉末は、粒度分布が０．３〜１．５
μｍの範囲内にあるものが好ましい。すなわち、このよ
うに規定されたフッ素系樹脂粉末を採用することによっ
て、撥水性が一層効果的に発揮される。

【００１１】又、平均粒径が４．８〜１０μｍのフッ素
系樹脂粉末の含有量と平均粒径が０．７〜１．２μｍの
フッ素系樹脂粉末の含有量との和が固形分の１５〜８０
ｖｏｌ％であり、かつ、（平均粒径が４．８〜１０μｍ
のフッ素系樹脂粉末の含有量）≧（平均粒径が０．７〜
１．２μｍのフッ素系樹脂粉末の含有量）であるのが好
ましい。すなわち、フッ素系樹脂粉末の含有量をこのよ
うに規定することによって、撥水性が一層効果的に発揮
される。

【００１２】本発明における塗膜を構成するバインダ樹
脂としては各種のものが用いられる。例えば、塩化ビニ
ル系樹脂、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、エステ
ル系樹脂、アミド系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系
樹脂、ウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂
などを用いることが出来る。尚、ベースとなるバインダ
樹脂は、分散混入されるフッ素系樹脂粉末とは異なる樹
脂であることが好ましい。

【００１３】本発明で用いられるフッ素系樹脂粉末を構
成するフッ素系樹脂としては、例えば四フッ化エチレン
樹脂、低重合度の四フッ化ポリエチレンやフッ化グラフ
ァイト（好ましくは、未結合フッ素含有量が３ｗｔ％以
下のフッ化グラファイト）等の樹脂（本明細書では、フ
ッ化グラファイトもフッ素系樹脂の一種とする）が用い
られる。好ましくは、分子量が５００〜２００００（特
に、６００〜１５０００）の四フッ化エチレン樹脂であ
る。又、末端までフッ素化されてなることが好ましい。
すなわち、分子量が５００〜２００００の四フッ化エチ
レン樹脂は末端までフッ素化されたものであることが好
ましい。

【００１４】本発明においては、一種類のフッ素系樹脂
粉末を用いるのではなく、二種類以上のフッ素系樹脂粉
末を用いる点に特徴がある。例えば、特開平６−１２２
８３８号公報や特開平６−１２２８３９号公報の如く、
一種類のフッ素系樹脂粉末しか用いないのではない。こ
れら公報の如き一種類のフッ素系樹脂粉末しか用いなか
った場合には、より高い撥水性表面を得る為に、ＰＴＦ
Ｅの含有量を高くすると、初期においては撥水性が得ら
れたものの、水洗などを行った後では撥水性が大幅に低
下し、実用性を欠いていた。この点についての検討が鋭
意行われ、一層の研究が押し進められて行った結果、平
均粒径が４．８〜１０μｍのフッ素系樹脂粉末と平均粒
径が０．７〜１．２μｍのフッ素系樹脂粉末とを少なく
とも用いれば良いことが判明したのである。

【００１５】尚、上記のような特徴のフッ素系樹脂粉末
を用いれば何故に撥水性が長期間にわたって確保できる
かの完全な理由は現時点では得られていない。但し、本
発明達成の初期の時点では、フッ素系樹脂粉末が塗膜か
ら脱落したのではないかと考えた。例えば、平均粒径が
０．７〜１．２μｍのような小さいフッ素系樹脂粉末を
塗膜中に分散させていたに過ぎない場合には、フッ素系
樹脂粉末が小さいが故に塗膜中に強固に保持されておら
ず、脱落し易く、この為撥水性が急激に低下したのでは
ないかと考えた。しかし、平均粒径が４．８〜１０μｍ
のような大きいフッ素系樹脂粉末を塗膜中に分散させて
いた場合には、フッ素系樹脂粉末は大きいが故に塗膜中
に強固に保持されている筈であり、脱落し難いと考えら
れたものの、この場合にも撥水性が急激に低下してい
た。この為、フッ素系樹脂粉末の塗膜からの脱落が決定
的な要因とも考えられ難い。又、表面状態の相違による
からとも考えたが、初期の時点ではいずれの場合にも大
きな撥水性を示していることから、これが決定的な要因
とも考えられ難い。このように、詳細な理由が完全に解
明された訳ではないが、平均粒径が４．８〜１０μｍの
フッ素系樹脂粉末と平均粒径が０．７〜１．２μｍのフ
ッ素系樹脂粉末とが塗膜中に分散し、前記フッ素系樹脂
粉末の少なくとも一部が表面に露出してなる場合には、
初期の時点から長期間にわたって大きな撥水性が確保さ
れていたのである。そして、このような二種類以上のフ
ッ素系樹脂粉末を塗膜中に分散させておく発想は、これ
まで誰も提案することがなかった。

【００１６】次に、フッ素系樹脂粉末の粒度分布につい
てであるが、フッ素系樹脂粉末の製造上、平均粒径が
４．８〜１０μｍのフッ素系樹脂粉末は、一般的に、粒
度分布が３．０〜１５μｍの範囲内にあり、平均粒径が
０．７〜１．２μｍのフッ素系樹脂粉末は、粒度分布が
０．３〜１．５μｍの範囲内にある。勿論、この数値か
ら外れたフッ素系樹脂粉末を製造することは不可能では
ないであろうが、コスト面などからすると、上記のよう
なものになる。

【００１７】又、平均粒径が４．８〜１０μｍのフッ素
系樹脂粉末は、図１（ＳＥＭ写真）からも判る通り、非
球状（塊状であって、凹凸が認められる）のものである
のに対して、平均粒径が０．７〜１．２μｍのフッ素系
樹脂粉末は、図２（ＳＥＭ写真）からも判る通り、球状
のものである。この形状はフッ素系樹脂粉末の製造上か
らのものである。尚、小さいフッ素系樹脂粉末は球状で
ある方が好ましいのは次のように考えた。すなわち、小
さいフッ素系樹脂粉末を大きなフッ素系樹脂粉末の間に
効率よく介在させるには、球状である方が充填密度が高
くなり、それだけ撥水性が高くなると考えたからであ
る。

【００１８】フッ素系樹脂粉末の含有量は高い方がより
撥水性を示す。このようなことから、平均粒径が４．８
〜１０μｍのフッ素系樹脂粉末の含有量と平均粒径が
０．７〜１．２μｍのフッ素系樹脂粉末の含有量との和
が固形分の１５ｖｏｌ％以上であることが好ましかっ
た。より好ましくは２５ｖｏｌ％以上、更に好ましくは
４５ｖｏｌ％以上、もっと好ましくは６０ｖｏｌ％以上
である。好ましい上限値は８０ｖｏｌ％である。すなわ
ち、多くなり過ぎると、塗膜の強度が低下する。

【００１９】平均粒径が４．８〜１０μｍのフッ素系樹
脂粉末の含有量と平均粒径が０．７〜１．２μｍのフッ
素系樹脂粉末の含有量との関係は、（平均粒径が４．８
〜１０μｍのフッ素系樹脂粉末Ａの含有量）≧（平均粒
径が０．７〜１．２μｍのフッ素系樹脂粉末Ｂの含有
量）であることが好ましい。すなわち、大きなフッ素系
樹脂粉末Ａの間に小さなフッ素系樹脂粉末Ｂを存在させ
ることを鑑みたならば、大きなフッ素系樹脂粉末Ａが相
対的に多い方が好ましいのである。尚、更に好ましくは
１／１００≦Ｂの含有量／Ａの含有量≦１／５である。

【００２０】平均粒径が４．８〜１０μｍのフッ素系樹
脂粉末と平均粒径が０．７〜１．２μｍのフッ素系樹脂
粉末とが分散してなる塗膜を形成するには、前記フッ素
系樹脂粉末、バインダ樹脂、及び溶剤、そして必要に応
じて、界面活性剤、滑剤、安定剤などを添加し、これを
混練し、浸漬やロールコート等の各種の塗布手段によっ
て塗布し、乾燥すれば良い。熱交換器用フィンの場合に
あっては、Ａｌ材料の表面に前記塗料を塗布した後、こ
れを熱交換器用フィンに成形加工しても良く、あるいは
熱交換器用フィンに成形加工した後、表面に前記塗料を
塗布しても良い。

【００２１】以下、実施例により具体的に本発明を説明
する。

【００２２】

【実施例】

〔実施例１〕平均粒径が５μｍの末端までフッ素化され
たＰＴＦＥ粉末Ａ（粒度分布３〜１５μｍ、粒子形状は
図１に示す塊状、融点３１５℃、平均分子量８５００、
真比重２．２、嵩比重４）と、平均粒径が１μｍの末端
までフッ素化されたＰＴＦＥ粉末Ｂ（粒度分布０．３〜
１．５μｍ、粒子形状は図２に示す球状、融点９０〜２
５０℃、平均分子量７００〜１５００、真比重２．３、
嵩比重２）と、アクリル系樹脂と、溶剤（イソプロピル
アルコール）とを、ＰＴＦＥ粉末Ａ及びＰＴＦＥ粉末Ｂ
が所望の割合（ＰＴＦＥ粉末Ａが６０ｖｏｌ％、ＰＴＦ
Ｅ粉末Ｂが５ｖｏｌ％）となるように配合し、充分に混
合分散して撥水性塗料を作製した。

【００２３】この撥水性塗料をＡｌ材料（Ａ１０５０）
表面に焼き付け後の厚さが５μｍなるよう塗布し、焼き
付け後熱交換器用フィンに成形加工した。尚、この熱交
換器用フィンの概略断面図を図３に示す。図３中、１は
Ａｌ材からなる熱交換器用フィン基体、２は塗膜、３は
平均粒径が５μｍのＰＴＦＥ粉末Ａ、４は平均粒径が１
μｍのＰＴＦＥ粉末Ｂである。

【００２４】〔実施例２〕実施例１において、ＰＴＦＥ
粉末Ａが６５ｖｏｌ％、ＰＴＦＥ粉末Ｂが７ｖｏｌ％と
なるようにした外は同様に行った。 〔実施例３〕実施例１において、ＰＴＦＥ粉末Ａが５５
ｖｏｌ％、ＰＴＦＥ粉末Ｂが３ｖｏｌ％となるようにし
た外は同様に行った。

【００２５】〔実施例４〕実施例２において、ＰＴＦＥ
粉末Ａとして平均粒径が８μｍのＰＴＦＥ粉末（粒度分
布３〜１５μｍ、粒子形状は図１に示す塊状）を用いた
外は同様に行った。 〔実施例５〕実施例２において、ＰＴＦＥ粉末Ｂの代わ
りに平均粒径が０．８μｍのＰＴＦＥ粉末（粒度分布
０．３〜１．５μｍ、粒子形状は図２に示す球状）を用
いた外は同様に行った。

【００２６】〔比較例１〕ＰＴＦＥ樹脂を全面コーティ
ングしたＡｌ材料（Ａ１０５０）を熱交換器用フィンに
成形加工した。 〔比較例２〕実施例２において、ＰＴＦＥ粉末Ａが７０
ｖｏｌ％、ＰＴＦＥ粉末Ｂが０ｖｏｌ％となるようにし
た外は同様に行った。

【００２７】〔比較例３〕実施例２において、ＰＴＦＥ
粉末Ａが０ｖｏｌ％、ＰＴＦＥ粉末Ｂが７０ｖｏｌ％と
なるようにした外は同様に行った。 〔特性〕上記各例で得た熱交換器用フィンについて、水
滴接触角（初期、及び水洗後）を調べたので、その結果
を表−１に示す。

【００２８】 表−１ 粉末Ａ含有量 粉末Ｂ含有量 初期接触角 水洗後接触角 実施例１ ６０ｖｏｌ％ ５ｖｏｌ％ １６８° １６８° 実施例２ ６５ｖｏｌ％ ７ｖｏｌ％ １７４° １７２° 実施例３ ５５ｖｏｌ％ ３ｖｏｌ％ １６０° １５８° 実施例４ ６５ｖｏｌ％ ７ｖｏｌ％ １７０° １６９° 実施例５ ６５ｖｏｌ％ ７ｖｏｌ％ １７４° １７３° 比較例１ − − １０８° １０７° 比較例２ ７０ｖｏｌ％ ０ｖｏｌ％ １７０° １０５° 比較例３ ０ｖｏｌ％ ７０ｖｏｌ％ １７１° ９２° これによれば、本発明になる塗膜は撥水性に優れ、しか
も長期間の使用によっても撥水性が低下しないことが判
る。

【００２９】これに対して、平均粒径が４．８〜１０μ
ｍのフッ素系樹脂粉末、あるいは平均粒径が０．７〜
１．２μｍのフッ素系樹脂粉末が含まれているに過ぎな
い場合には、初期の時点では撥水性に優れているもの
の、長期間の使用後には撥水性が大幅に低下し、これで
は実用性に欠ける。又、本発明になる塗膜は長期間にわ
たって撥水性に優れているから、これが熱交換器用フィ
ンに用いられた場合には、熱交換効率が高いのみではな
く、水分を吸着し難いから黴などの繁殖も起き難く、環
境上からも好ましい。

【００３０】

【効果】長期間にわたって優れた撥水性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】平均粒径が５μｍのＰＴＦＥ粉末のＳＥＭ写真

【図２】平均粒径が１μｍのＰＴＦＥ粉末のＳＥＭ写真

【図３】熱交換器用フィンの概略断面図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平均粒径が４．８〜１０μｍのフッ素系
   樹脂粉末と平均粒径が０．７〜１．２μｍのフッ素系樹
   脂粉末とが塗膜中に分散してなり、 しかも前記フッ素系樹脂粉末の少なくとも一部が表面に
   露出してなることを特徴とする撥水性塗膜。
2. 【請求項２】 平均粒径が４．８〜１０μｍのフッ素系
   樹脂粉末は、粒度分布が３．０〜１５μｍの範囲内にあ
   り、平均粒径が０．７〜１．２μｍのフッ素系樹脂粉末
   は、粒度分布が０．３〜１．５μｍの範囲内にあること
   を特徴とする請求項１の撥水性塗膜。
3. 【請求項３】 平均粒径が４．８〜１０μｍのフッ素系
   樹脂粉末の含有量と平均粒径が０．７〜１．２μｍのフ
   ッ素系樹脂粉末の含有量との和が固形分の１５〜８０ｖ
   ｏｌ％であり、かつ、（平均粒径が４．８〜１０μｍの
   フッ素系樹脂粉末の含有量）≧（平均粒径が０．７〜
   １．２μｍのフッ素系樹脂粉末の含有量）であることを
   特徴とする請求項１又は請求項２の撥水性塗膜。
4. 【請求項４】 平均粒径が０．７〜１．２μｍのフッ素
   系樹脂粉末は球状粒子であることを特徴とする請求項１
   〜請求項３の撥水性塗膜。
5. 【請求項５】 フッ素系樹脂粉末は、その分子量が５０
   ０〜２００００のものであることを特徴とする請求項１
   〜請求項４いずれかの撥水性塗膜。
6. 【請求項６】 フッ素系樹脂粉末は、末端までフッ素化
   されてなることを特徴とする請求項１〜請求項５いずれ
   かの撥水性塗膜。
7. 【請求項７】 平均粒径が４．８〜１０μｍのフッ素系
   樹脂粉末と、 平均粒径が０．７〜１．２μｍのフッ素系樹脂粉末と、 バインダ樹脂と、 溶剤とを含有することを特徴とする撥水性塗料。
8. 【請求項８】 請求項１〜請求項６いずれかの撥水性塗
   膜がＡｌ材表面に設けられてなることを特徴とする熱交
   換器用フィン。