铝制翅片材的制作方法

文档序号:11888229阅读:462来源:国知局
铝制翅片材的制作方法与工艺

本发明涉及热交换器等中使用的铝制翅片材。



背景技术:

因为近年来地球变暖和资源价格飞涨问题等的明显化,空调机的高效率化和小型化等的性能提高的要求日益提高。反映这样的要求的空调机的热交换器中,用热传导性、加工性、耐腐蚀性等优异的铝板(包括铝合金板)而形成的翅片被广泛使用。需要说明的是,为了减小空调机的热交换器体积,该翅片为以狭窄的间隔平行设置的结构。

空调机运行时翅片表面的温度为空气的露点以下时,冷凝水凝结附着在翅片表面,热交换器的热交换功能降低。另外,此时,若翅片表面的亲水性低则水的接触角变大,因此附着的冷凝水为半球状的水滴,并且到水滴顶部的高度变高,所以翅片变得容易因冷凝水而阻塞。若冷凝水的凝结进一步进行从而冷凝水导致水滴变大,则相邻的翅片表面的冷凝水发生结合,由冷凝水引起相邻的翅片与翅片之间被阻塞。像这样翅片因为冷凝水而被阻塞时,以往已知热交换器的热交换功能进一步降低这样的问题和冷凝水因为送风风扇的风压而向空调机外飞散这样的问题。

解决所述冷凝水的问题的发明已在例如专利文献1~6中公开。

具体地,专利文献1中公开了一种亲水性表面处理剂,以固体成分换算,相对于由羧甲基纤维素的钠盐和/或钾盐5~25质量份、羧甲基纤维素的铵盐25~50质量份、和N-羟甲基丙烯酸酰胺25~70质量份组成的成分的合计100质量份,其含有聚丙烯酸1.5~15质量份,以及锆化合物0.6~9质量份(以Zr计)。

专利文献2中公开了一种亲水化表面处理剂,其为铝制热交换器用亲水化表面处理剂,以固体成分换算,其含有(a)皂化度为98%以上,聚合度为150~350的聚乙烯醇40~60质量份;(b)聚合度为15~40的聚乙烯基吡咯烷酮和聚合度为100~300的聚乙烯基吡咯烷酮按质量比为1∶1.5~1∶3.0,并且合计为20~40质量份;(c)水溶性尼龙10~20质量份;(d)含有水溶性苯酚树脂2~12质量份的水溶性树脂;(e)相对于所述水溶性树脂100质量份的非离子系表面活化剂1~10质量份;以及(f)相对于所述水溶性树脂100质量份的双(2-吡啶基硫代)-锌-1,1-二氧化物5~20质量份。

专利文献3中公开了一种热交换器用亲水性表面处理翅片材,其为在由铝板或铝合金板的至少一面上设有耐腐蚀性皮膜和亲水性皮膜中的至少1种,并且进一步在其上具有由对水溶性的聚醚多元醇化合物使用有机系交联剂使之交联的有机树脂构成的后溶出性润滑皮膜的亲水性表面处理翅片材,所述后溶出性润滑皮膜的涂布量为50~500mg/m2,将纯水涂布在所述后溶出性润滑皮膜上时的摩擦系数为0.15以下,并且,将纯水滴加到所述后溶出性润滑皮膜上时产生的水滴的接触角θ为30°以下。

专利文献4中公开了具备由铝或铝合金构成的基板、在该基板之上形成的由无机氧化物或有机-无机复合化合物构成的耐腐蚀性皮膜、在该耐腐蚀性皮膜之上形成的膜厚0.5~10μm的树脂耐腐蚀性皮膜、以及在该树脂耐腐蚀性皮膜之上形成的由亲水性树脂构成的膜厚0.1~10μm的亲水性皮膜的铝翅片材,在该铝翅片材中,所述树脂耐腐蚀性皮膜是由聚氨酯系树脂、环氧系树脂、聚酯系树脂和氯乙烯系树脂中的至少1种构成的树脂,相对于100质量份该树脂,含有0.1~100质量份平均粒径为0.01~1.0μm的吡啶硫酮锌。

专利文献5中公开了一种热交换器用铝翅片材,其具备由铝或铝合金构成的基板、在所述基板之上形成的由无机氧化物或有机-无机复合化合物构成的基底处理层、在所述基底处理层之上形成的膜厚0.1~10μm的疏水性涂膜层、以及在所述疏水性涂膜层之上形成的膜厚0.1~10μm的亲水性涂膜层,在该热交换器用铝翅片材中,所述疏水性涂膜层由聚氨酯系树脂、环氧系树脂、聚酯系树脂和聚丙烯酸系树脂中的至少1种疏水性树脂构成,所述亲水性涂膜层由含有磺酸基或磺酸基衍生物并且含有羧基、羧基衍生物、羟基和羟基衍生物中的至少1种的亲水性树脂构成,通过高频辉光放电发射分光分析在膜厚方向上测定的S的存在比率为1~5原子%,并且,O的存在比率为10~35原子%,所述疏水性涂膜层和所述亲水性涂膜层中作为杂质所含的氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、沸石和这些的水合物中的至少1种的合计量为1质量%以下。

而且,专利文献6中公开了一种铝板或铝合金板的表面上按以下顺序具备耐腐蚀性皮膜层和亲水性皮膜层的铝制翅片材,所述耐腐蚀性皮膜层由树脂组合物构成,该树脂组合物含有选自聚酯系树脂、聚烯烃系树脂、环氧系树脂、丙烯酸系树脂、以及聚氨酯系树脂构成的组中的1种以上的耐腐蚀性树脂,和选自水溶性环氧树脂、水溶性碳二亚胺化合物、水分散性碳二亚胺化合物、以及含水溶性噁唑啉基的树脂构成的组中的1种以上的第一交联剂,且所述耐腐蚀性树脂与所述第一交联剂的合计固体成分中第一交联剂所占的固体成分比率为0.2%以上,所述亲水性皮膜层由仅具有羧基的单体构成的聚合物、具有羧基的单体的共聚物、或者含有它们的混合物的树脂组合物构成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利第2520308号公报

专利文献2:日本专利第2574197号公报

专利文献3:日本专利第4164049号公报

专利文献4:日本专利第4456551号公报

专利文献5:日本特开2008-224204号公报

专利文献6:日本特开2013-190178号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

然而,专利文献1~5中公开的发明的亲水性树脂皮膜与水接触时亲水性均随时间而降低,难以长期维持翅片表面的亲水性。在专利文献6中,各种浮游物质附着时,亲水性也随时间而降低,或促进了翅片材和铜管的腐蚀。

鉴于所述问题,本发明将技术问题设为提供翅片材表面的亲水性长期持续的铝制翅片材。

用于解决课题的手段

解决了所述技术问题的本发明所涉及的铝制翅片材构成如下,在由铝或铝合金构成的板材的表面上按以下顺序具备:由无机氧化物或无机-有机复合化合物构成的基底处理层、耐腐蚀性皮膜层和亲水性皮膜层,所述耐腐蚀性皮膜层由含有耐腐蚀性树脂的树脂组合物构成,其中该耐腐蚀性树脂由具有丙烯酸树脂结构的树脂构成,所述亲水性皮膜层由树脂组合物构成,其中该树脂组合物含有具有选自磺酸基和磺酸的碱金属盐基中的1种以上的官能团的单体、仅由所述单体构成的聚合物、以及含有所述单体的共聚物中的至少一种,并且,该亲水性皮膜层刚形成后与水的接触角为30度以下,表面积率为5%以下。

由于设为这样的结构,本发明所涉及的铝制翅片材,在保持耐腐蚀性树脂导致的耐腐蚀性的同时,通过耐腐蚀性皮膜的丙烯酸结构,将用冷凝水等水分容易溶出的砜系亲水性树脂连接固定在耐腐蚀性皮膜层上从而能使亲水性持续。所以,本发明所涉及的铝制翅片材的初期的(亲水性皮膜层刚形成后的)30度以下的良好的与水的接触角难以劣化。另外,本发明所涉及的铝制翅片材的亲水性皮膜层的表面积率为5%以下,因此浮游物的吸附位点少,可以抑制污染物附着导致的亲水性降低和酸物质吸附导致的腐蚀促进。

本发明所涉及的铝制翅片材优选所述耐腐蚀性皮膜层含有耐腐蚀性树脂基体和抗菌剂,所述耐腐蚀性树脂基体的附着量为0.01~8.0g/m2,所述抗菌剂含有Zn和Ag中的1种以上,并且满足相对于所述耐腐蚀性树脂基体,Zn为0.1~40质量%和Ag为0.001~1.0质量%中的至少一个,且含有的所述Zn的含量与所述Ag的含量的合计为41质量%以下。

若设为这样的构成,则本发明所涉及的铝制翅片材中耐腐蚀性优异的抗菌剂的残留率高,可以防止霉菌或细菌导致的异味的产生。

本发明所涉及的铝制翅片材优选在所述亲水性皮膜层上进一步具备润滑性皮膜层,并且所述润滑性皮膜层由树脂组合物构成,该树脂组合物含有选自聚乙二醇、改性聚乙二醇、羧甲基纤维素和羧甲基纤维素的碱金属盐构成的组中的1种以上的润滑性树脂。

若设为这样的构成,则本发明所涉及的铝制翅片材在维持亲水性皮膜层导致的亲水性的同时,能够得到润滑性。

本发明所涉及的铝制翅片材中,所述润滑性皮膜层的附着量优选为0.01~0.8g/m2

若设为这样的构成,则本发明所涉及的铝制翅片材在得到润滑性的同时可以抑制水分或压力机油的附着引起的润滑性皮膜溶出时的变色导致的颜色不均。所以,可以提高本发明所涉及的铝制翅片材的设计性。

本发明所涉及的铝制翅片材中,在所述板材的表面上形成的各皮膜层的合计附着量优选为按单面计为0.1~10.0g/m2

若设为这样的构成,则本发明所涉及的铝制翅片材能够可靠地确保各皮膜层中期待的效果。

发明效果

由于本发明所涉及的铝制翅片材设为所述构成,因此可以使翅片材表面的亲水性长期持续。

附图说明

图1是说明本发明的一个实施方式所涉及的铝制翅片材的构成的示意截面图。

图2是说明本发明的其他实施方式所涉及的铝制翅片材的构成的示意截面图。

具体实施方式

以下,适当参照附图,对用于实施本发明的铝制翅片材的方式(实施方式)进行详细说明。

(铝制翅片材的一个实施方式)

如图1所示,本发明的一个实施方式所涉及的铝制翅片材1在板材2的表面上按以下顺序具备由无机氧化物或无机-有机复合化合物构成的基底处理层3、耐腐蚀性皮膜层4、以及亲水性皮膜层5。

(板材)

板材2由铝或铝合金构成。由于热传导性和加工性优异,所以可适合地使用JIS H 4000:2006中所规定的1000系的铝。更具体地,可适合地使用合金编号1050、1070、1200的铝。另外,所述的基底处理层3和耐腐蚀性皮膜层4以及亲水性皮膜层5也可以用JIS H 4000:2006中所规定的2000系~9000系的铝合金形成的板材毫无问题地形成。所以,板材2也可以用2000系~9000系的铝合金形成。

需要说明的是,从例如作为热交换器用的翅片材的强度、热传导性和加工性等考虑,板材2优选板厚为0.08~0.3mm左右。需要说明的是,板材2可通过铸造、热轧、冷轧、调质等公知的方法成为任意的板厚。

(基底处理层)

基底处理层3由无机氧化物或无机-有机复合化合物构成。通过在板材2的表面上形成基底处理层3,可使板材2与耐腐蚀性皮膜层4的密接性提高。另外,通过在板材2的表面上形成基底处理层3,可抑制向板材2的凝结水(冷凝水)的接触。所以,若在板材2的表面上形成基底处理层3,则可提高作为翅片材的耐腐蚀性。

无机氧化物优选含有Cr或Zr作为主要成分。作为这样的无机氧化物,具体地可举出通过进行磷酸铬酸盐处理、磷酸锆处理、铬酸盐处理而形成的无机氧化物。需要说明的是,可在本发明中使用的无机氧化物只要发挥耐腐蚀性即可,当然不限于此。作为无机氧化物,除了上述的以外,也可以使用通过进行例如磷酸锌处理、磷酸钛酸处理而形成的无机氧化物。

作为无机-有机复合化合物,可列举通过进行涂布型铬酸盐处理或涂布型锆处理而形成的化合物。作为那样的无机-有机复合化合物,具体地,可举出丙烯酸-锆复合体等。

基底处理层3的形成可通过例如用喷雾等在板材2的表面上涂布化成处理液来进行。

基底处理层3优选含有例如在1~100mg/m2范围内的Cr或Zr,更优选以5~80mg/m2范围含有。

另外,优选将基底处理层3的厚度设为例如更优选设为可以根据使用目的等适当变更。

(耐腐蚀性皮膜层)

通过将耐腐蚀性皮膜层4形成在基底处理层3与后述的亲水性皮膜层5之间,提高了作为翅片材的耐腐蚀性。即,通过形成耐腐蚀性皮膜层4可提高作为热交换器的耐久性。另外,由于耐腐蚀性皮膜层4为疏水性,因此可以抑制水浸透至板材2,发生皮膜下腐蚀而产生的臭气。

该耐腐蚀性皮膜层4由树脂组合物(耐腐蚀性皮膜层用涂料)构成,该树脂组合物含有由具有丙烯酸树脂结构的树脂构成的耐腐蚀性树脂。具有丙烯酸树脂结构的树脂是指选自具有丙烯酸结构的丙烯酸系树脂和交联丙烯酸系树脂构成的组中的1种以上的树脂。需要说明的是,交联丙烯酸系树脂是指,结构中具有交联性的官能团的丙烯酸系树脂。作为交联性的官能团,例如可举出异氰酸酯基、环氧基、噁唑啉基、亚甲基、碳二亚胺基、氮丙啶基和密胺基等。

耐腐蚀性皮膜层4的厚度(附着量)例如优选为0.01~8.0g/m2。耐腐蚀性皮膜层4的厚度在该范围时,可以更可靠地确保作为翅片材的耐腐蚀性,并且可以确保与亲水性皮膜层5的密接性。另外,耐腐蚀性皮膜层4的厚度在该范围时,由于厚度不太厚,因此可防止耐腐蚀性皮膜层4成为绝热层从而热交换的效率变差这类的情况。需要说明的是,更优选将耐腐蚀性皮膜层4的厚度设为例如0.03~5.0g/m2

除了所述的具有丙烯酸树脂结构的树脂以外,耐腐蚀性皮膜层4中,也可以在树脂组合物中添加用于改善涂装性、作业性等、涂膜物性等的各种水系溶剂或涂料添加物而形成。作为水系溶剂和涂料添加物,例如可举出水溶性有机溶剂、交联剂、表面活化剂、表面调整剂、湿润分散剂、防沉降剂、抗氧化剂、消泡剂、防锈剂、抗菌剂、防霉剂等各种的溶剂或添加剂。需要说明的是,这些水系溶剂和涂料添加物可以从所述的当中选择一种配合到树脂组合物中,也可以选择多种配合到树脂组合物中。

(抗菌剂)

本发明中,所述的耐腐蚀性皮膜层4优选含有抗菌剂。即,耐腐蚀性皮膜层4优选含有耐腐蚀性树脂基体和抗菌剂。在这种情况下,优选将耐腐蚀性皮膜层4(耐腐蚀性树脂基体)的附着量设为0.01~8.0g/m2另外,在这种情况下,抗菌剂优选含有Zn和Ag中的1种以上,并且满足相对于耐腐蚀性树脂基体,Zn为0.1~40质量%和Ag为0.001~1.0质量%中的至少一个,且含有的Zn的含量与Ag的含量的合计为41质量%以下。

若成为这样的耐腐蚀性皮膜层4,则可对翅片材赋予抗菌性,并且可以防止霉菌和细菌在翅片材表面上附着的尘垢或尘埃上繁殖而产生异味。另外,通过使疏水性的耐腐蚀性皮膜层4中含有锌或锌化合物或者银或银化合物,可以避免空调的冷凝水导致的流失。

需要说明的是,如上述那样,含有抗菌剂的情况下耐腐蚀性皮膜层4(耐腐蚀性树脂基体)的附着量优选设为0.01~8.0g/m2。这种情况下优选将耐腐蚀性树脂基体的附着量设为所述范围的理由与不含抗菌剂的情况相同,因此省略说明。

需要说明的是,抗菌剂含有选自Zn和Ag中的1种以上,包括抗菌剂由选自Zn和Ag中的1种以上构成的情况。

作为Zn,可举出金属锌或锌化合物(有时将这些称为锌系抗菌剂。)。另外,作为Ag,可举出金属银或银化合物(有时将这些称为银系抗菌剂。)。金属锌或锌化合物或者金属银或银化合物由于产生锌离子或银离子而具有强力的抗菌作用,通过使耐腐蚀性皮膜层4中含有它们,可对翅片材赋予抗菌性,并且可以防止霉菌和细菌在翅片材表面上附着的尘垢或尘埃上繁殖从而产生异味。另外,通过使疏水性的耐腐蚀性皮膜层4中含有锌或锌化合物或者银或银化合物,可以避免空调的冷凝水导致的流失。

作为锌系抗菌剂,例如可举出双(2-吡啶基硫代)-锌-1,1-二氧化物、锌担载沸石、含锌合金等,这些之中优选为双(2-吡啶基硫代)-锌-1,1-二氧化物。

耐腐蚀性皮膜层4中的锌系抗菌剂的含量相对于耐腐蚀性皮膜层4的固体成分优选为0.1~40质量%。若锌系抗菌剂相对于耐腐蚀性皮膜层4的固体成分的含量为该范围,则能够可靠地对翅片材赋予抗菌性。

作为银系抗菌剂,例如可举出碳酸银、硝酸银、氧化银、氯化银、硫酸银等,这些之中,从耐腐蚀性皮膜层4用涂料中的稳定性和抗菌活性的理由出发,优选氧化银。

耐腐蚀性皮膜层4中的银系抗菌剂的含量相对于耐腐蚀性皮膜层4的固体成分优选为0.001~1.0质量%。若银系抗菌剂相对于耐腐蚀性皮膜层4的固体成分的含量为该范围,则能够可靠地对翅片材赋予抗菌性。

抗菌剂含有Zn和Ag中的1种以上的情况下,如上述那样,含有的Zn的含量与Ag的含量的合计优选为41质量%以下。这样,若将含有的Zn的含量与Ag的含量的合计设为41质量%以下,则耐腐蚀性变优异,并且抗菌剂的残留率高,可以防止霉菌或细菌导致的异味的产生。需要说明的是,含有的Zn的含量与Ag的含量的合计的下限为0.001质量%,合计量超过40质量%的情况下,添加了Zn和Ag二者。

(亲水性皮膜层)

亲水性皮膜层5由树脂组合物(亲水性皮膜层用涂料)构成,该树脂组合物含有具有选自磺酸基和磺酸的碱金属盐基中的1种以上的官能团的单体、仅由所述单体构成的聚合物、以及含有所述单体的共聚物中的至少一种。即,亲水性皮膜层5至少含有在侧链上具有磺酸基或磺酸的碱金属盐基的单体即可,主链没有特别限定。磺酸的碱金属盐基是指分子的一部分或全部的H变为碱金属盐(用碱金属置换H)的磺酸基。作为碱金属盐,可以列举锂盐、钠盐、钾盐等。亲水性皮膜层5中所含单体的磺酸基或磺酸的碱金属盐基在亲水性皮膜层5形成时与耐腐蚀性皮膜层4的表层的官能团发生反应。由此,耐腐蚀性皮膜层4与亲水性皮膜层5的密接性进一步提高,从而可提高本发明所涉及的铝制翅片材的亲水性的耐久性。

仅由所述的单体构成的聚合物是仅使所述的单体聚合的聚合物。作为这样的聚合物,例如可举出东亚合成公司制的ATBS。

另外,含有具有所述的官能团的单体的共聚物是用所述的单体和与其不同的单体共聚的共聚物。作为这样的不同的单体,可举出含羧基的单体、含磺酸基衍生物的单体、含羧基衍生物的单体、含羟基的单体、含羟基衍生物的单体等的具有亲水性官能团的单体。作为含有具有所述的官能团的单体的共聚物,例如可举出丙烯酸与具有磺酸基的单体的共聚的日本触媒公司制的AQUALIC GL。

将刚形成该亲水性皮膜层5后(即,亲水性皮膜层5形成初期)亲水性皮膜层5与水的接触角设为30度以下。若在形成亲水性皮膜层5后的初期与水的接触角为30度以下,则即使长期使用亲水性随时间而降低,也能维持充分的亲水性。另一方面,亲水性皮膜层5形成初期与水的接触角超过30度时,在亲水性随时间而降低的情况下不能维持充分的亲水性。接触角的调整可通过例如增减磺酸基的数量来进行。

接触角可通过例如将约0.5μL的纯水滴在表面上,并用接触角测定器等测定从而求得。

另外,将亲水性皮膜层5的表面积率设为5%以下。即,将亲水性皮膜层5设为凹凸少的光滑表面。若亲水性皮膜层5的表面积率为5%以下,则各种浮游物质难以附着,因此可以防止亲水性随时间的降低。另一方面,亲水性皮膜层5的表面积率超过5%时,各种浮游物质容易附着,亲水性随时间的降低变得明显。需要说明的是,本说明书中的表面积率是指,指定区域的面积与由对象物的表面形状而导致的表面积的比率。表面积率的调整可通过例如不使用使表面变粗糙的药剂或者减少其用量来进行。

表面积率可通过例如使用原子力显微镜或3维测量设备等,对干燥状态的样品的表面进行3维测量而求得。具体地,可求出例如,指定区域的表面积(指定区域表面积)与由对象物的表面形状而导致的表面积(对象物的表面积)的比率(参照下述式(1))。

[式(1)]

表面积率(%)={(对象物的表面积-指定区域表面积)/指定区域表面积}×100

亲水性皮膜层5的厚度(附着量)例如优选为0.02~10g/m2。耐腐蚀性皮膜层5的厚度在该范围时,可以使作为翅片材的亲水性的降低变得困难。需要说明的是,亲水性皮膜层5的厚度例如更优选设为0.1~2g/m2,但并不受限于该范围。

亲水性皮膜层5的树脂组合物除了所述的单体、聚合物和共聚物中的至少一种以外,为了改善涂装性、作业性或涂膜物性等,可以添加各种水系溶剂、涂料添加物。例如可以单独或多种组合添加水溶性有机溶剂、表面活化剂、表面调整剂、湿润分散剂、交联剂、防沉降剂、抗氧化剂、消泡剂、防锈剂、抗菌剂、防霉剂等各种溶剂或添加剂。

另外,亲水性皮膜层5也可以含有用于涂膜中赋予润滑性和涂装性以及外观等其他附加的特性的药剂。作为赋予润滑性的药剂(润滑成分)有内蜡,例如可列举羊毛脂等的动物蜡、巴西棕榈蜡等的植物蜡、聚乙烯蜡等的合成蜡、石油蜡等。润滑成分可以选择使用这些之中的1种或者2种以上。若亲水性皮膜层5中含有润滑成分,则例如即使不形成润滑性皮膜层6(参照图2,对于润滑性皮膜层6在后面进行描述。)也能成为冲压加工性良好的皮膜层。

优选将耐腐蚀性皮膜层4与亲水性皮膜层5的合计附着量例如设为按板材2的单面计为0.1~10.0g/m2。若耐腐蚀性皮膜层4与亲水性皮膜层5的合计附着量在该范围,则可充分地体现各皮膜层中期待的效果,并且,容易均匀地形成各皮膜层。另外,若耐腐蚀性皮膜层4与亲水性皮膜层5的合计附着量在该范围,则冲压成形时各皮膜层的脱落难以发生,因此也能提高加工性。而且,耐腐蚀性皮膜层4与亲水性皮膜层5的合计附着量在该范围的话,也不会出现空调机使用时皮膜层成为绝热层,从而热交换的效率变差这类的情况。需要说明的是,耐腐蚀性皮膜层4和亲水性皮膜层5的厚度可通过适当调节涂料的物性(粘性)和浓度、涂布机的涂布速度来调整。

根据以上说明的本实施方式所涉及的铝制翅片材1,由于按以下顺序具备所述规定的基底处理层3、耐腐蚀性皮膜层4和亲水性皮膜层5,因此可以使翅片材表面的亲水性长期持续。

(铝制翅片材的其他实施方式)

接下来,参照图2,对本发明的其他实施方式所涉及的铝制翅片材进行说明。

如图2所示,其他实施方式所涉及的铝制翅片材1A在具备润滑性皮膜层6这点上不同于参照图1说明的铝制翅片材1,其他的要素完全相同。以下,省略对相同要素的说明,对不同的要素的润滑性皮膜层6进行说明。

(润滑性皮膜层)

润滑性皮膜层6在热交换器的运行时附着于铝制翅片材1A的表面的冷凝水中溶出,并由冷凝水冲洗掉残存于该翅片材1A的表面的成形加工油等。因此,铝制翅片材1A可以抑制成形加工油等引起的亲水持续性降低。另外,通过在铝制翅片材1A的表面形成润滑性皮膜层6,可以抑制成形加工该翅片材1A时发生的与模具的粘接。因此,可以提高铝制翅片材1A的加工性。

润滑性皮膜层6由树脂组合物构成,该树脂组合物含有选自溶出于水的树脂,例如聚乙二醇、改性聚乙二醇、羧甲基纤维素和羧甲基纤维素的碱金属盐构成的组中的1种以上的润滑性树脂。

润滑性皮膜层6的皮膜厚度例如优选设为0.01~0.8g/m2,更优选设为0.02~0.4g/m2。若将润滑性皮膜层6的皮膜厚度设为该范围,则能够可靠地提高加工性。润滑性皮膜层6的形成可通过将溶出于水的树脂的水系溶液涂布在亲水性皮膜层5上并烧结来进行。

另外,优选将铝制翅片材1A中的耐腐蚀性皮膜层4和亲水性皮膜层5以及润滑性皮膜层6的合计附着量例如设为按板材2的单面计为0.1~10.0g/m2。若耐腐蚀性皮膜层4和亲水性皮膜层5以及润滑性皮膜层6的合计附着量在该范围,则可充分地体现各皮膜层中期待的效果,并且,容易均匀地形成各皮膜层。另外,若耐腐蚀性皮膜层4和亲水性皮膜层5以及润滑性皮膜层6的合计附着量在该范围,则冲压成形时各皮膜层的脱落难以发生,因此电可提高加工性。而且,耐腐蚀性皮膜层4和亲水性皮膜层5以及润滑性皮膜层6的合计附着量在该范围的话,也不会出现空调机使用时皮膜层成为绝热层,从而热交换的效率变差这类的情况。需要说明的是,润滑性皮膜层6的厚度可通过适当调节润滑性皮膜层用涂料的物性(粘性)和浓度、涂布机的涂布速度来调整。

[铝制翅片材的制造方法]

接着,对于铝制翅片材1的制造方法的一例进行说明。铝制翅片材1可通过进行以下的(1)~(3)来制造。

(1)对于由铝或铝合金构成的板材2的表面,实施磷酸铬酸盐处理、磷酸锆处理等,从而形成由无机氧化物或无机-有机复合化合物构成的基底处理层3。在此,磷酸铬酸盐处理、磷酸锆处理等,通过由喷雾等向板材2涂布化成处理液来进行。作为其涂布量,以Cr或Zr换算优选在1~100mg/m2的范围涂布,作为形成的膜厚,优选设为另外,在形成基底处理层3之前,优选向板材2的表面喷雾碱水溶液等,预先对板材2的表面进行脱脂。经过脱脂,板材2与基底处理层3的密接性提高。

(2)在形成的基底处理层3的表面涂布耐腐蚀性树脂的水系溶液(耐腐蚀性皮膜层4用树脂组合物(涂料))后进行烧结,形成耐腐蚀性皮膜层4。耐腐蚀性皮膜层4用树脂组合物的涂布方法可通过例如棒涂机、辊涂机等以往公知的涂布方法来进行。适当设定(调整)耐腐蚀性皮膜层4用树脂组合物的涂布量,使得耐腐蚀性皮膜层4的厚度(附着量)为0.01~8g/m2。另外,耐腐蚀性皮膜层4形成时的烧结温度(板材2的到达温度)根据涂布的耐腐蚀性树脂适当设定,通常在100~300℃的范围内进行。需要说明的是,耐腐蚀性皮膜层4中含有抗菌剂的情况下,可以按达到所述的条件的方式向耐腐蚀性皮膜层4用树脂组合物添加抗菌剂。

(3)将含有仅由具有选自磺酸基和磺酸基的碱金属盐基中的1种以上的官能团的单体构成的聚合物、以及含有所述单体的共聚物中的至少一种的水溶液(亲水性皮膜层5用树脂组合物(涂料))涂布在形成的耐腐蚀性皮膜层4的表面后进行烧结,形成亲水性皮膜层5从而成为铝制翅片材1。亲水性皮膜层5用树脂组合物的涂布方法可通过例如棒涂机、辊涂机等以往公知的涂布方法来进行。适当设定(调整)亲水性皮膜层5用树脂组合物的涂布量,使得亲水性皮膜层5的厚度(附着量)为0.02~10g/m2。另外,亲水性皮膜层5形成时的烧结温度(板材2的到达温度)根据涂布的亲水性皮膜层5用树脂组合物适当设定,如前所述,优选在150~300℃的范围内进行。

另外,进行所述(1)~(3)之后,通过进行以下的(4),可以制造铝制翅片材1A。

(4)在形成的亲水性皮膜层5之上涂布容易溶出于水的树脂(水溶性树脂)的水系溶液(润滑性皮膜层6用树脂组合物(涂料))后进行烧结,形成润滑性皮膜层6。润滑性皮膜层6用树脂组合物的涂布方法可通过棒涂机、辊涂机等以往公知的涂布方法来进行。适当设定(调整)润滑性皮膜层6用树脂组合物的涂布量,使得润滑性皮膜层6的厚度(附着量)为0.01~0.8g/m2。另外,润滑性皮膜层6形成时的烧结温度(板材2的到达温度),根据涂布的润滑性皮膜层6用树脂组合物适当设定,通常在100~200℃的范围内进行。

需要说明的是,将通过所述的制造方法制作的铝制翅片材1(1A)作为热交换器用铝翅片使用时,成形加工出将由铜管等构成的传热管沿翅片材的板厚方向穿过的贯通孔而成为翅片。作为成为翅片时的成形加工方法例如使用减薄拉伸加工、拉伸加工等。

减薄拉伸加工与拉伸加工相比,能够以较少的工序成形加工出具有使传热管穿过的贯通孔的卡圈部,因此通常经穿孔内缘翻边(pierce burring)工序、第一打薄工序、第二打薄工序、扩口工序这4个工序而在铝制翅片材1(1A)上成形加工出卡圈部(未图示)。

拉伸加工是一直以来所进行的最普通的成形加工方法,以第一拉延工序、第二拉延工序、第三拉延工序、第四拉延工序、穿孔内缘翻边工序、扩口工序的6个工序,在铝制翅片材1(1A)上成形加工出卡圈部(未图示)。

实施例

接着,对于本发明的铝制翅片材,对比满足本发明的要件的实施例和不满足本发明的要件的比较例进行具体说明。

作为板材使用了JIS H 4000:2006中规定的合金编号1200的合金(板厚0.1mm)。

在该铝板的一面上进行用于形成基底处理层的磷酸铬酸盐处理。作为化成处理液,使用了NIPPONPAINT株式会社制ALUSURF(注册商标)401/45、磷酸、铬酸。将此时的基底处理层的膜厚设为(用X射线荧光法测定的Cr换算值为20mg/m2)。而且,用棒涂机向该实施了磷酸铬酸盐处理的铝板或未实施磷酸铬酸盐处理的铝板,涂布表1所示的耐腐蚀性皮膜层用涂料并烧结后,用棒涂机涂布表2所示的亲水性皮膜层用涂料并烧结。然后,用棒涂机向亲水性皮膜层的表面涂布表3所示的润滑性皮膜层用涂料并烧结。各皮膜的厚度通过调节涂料浓度和棒涂机标号(No.)来调节。各皮膜层的厚度(附着量)在表4中示出。

【表1】

【表2】

【表3】

而且,对于这样制造的No.1~37所涉及的试验材,测定亲水性皮膜层刚形成后的与水的接触角(表4中记载为“初期亲水性”)和表面积率。另外,评价这些试验材的耐腐蚀性、亲水性的持续性(表4中记载为“亲水持续性”)、耐污染性、加工性和抗菌性。这些项目的测定或评价如下进行。

(初期亲水性)

在试验材的表面形成或不形成基底处理层,并形成耐腐蚀性皮膜层和亲水性皮膜层后,将试验材返回至室温。并且,向亲水性皮膜层的表面滴加约0.5μL的纯水,并用接触角测定器(协和界面科学公司制:CA-05型)测定接触角。将接触角为30度以下设为合格(○),超过30度超设为不合格(×)。

(表面积率)

在试验材的表面形成或不形成基底处理层,并形成耐腐蚀性皮膜层和亲水性皮膜层后,将试验材返回至室温。并且,用BRUKER公司制InnovaAFM(原子力显微镜)对干燥状态的亲水性皮膜层的表面进行3维测量,通过下述式(1)求得3μm见方的指定区域表面积与由对象物的表面形状而导致的表面积(对象物的表面积)的比率。

[式(1)]

表面积率(%)={(对象物的表面积-指定区域表面积)/指定区域表面积}×100

(耐腐蚀性)

耐腐蚀性是依据JIS Z 2371:2000进行480小时的盐水喷雾试验,确认表面的腐蚀程度,并以规定的分级值(Rating Number,以下记载为“R.N.”)实施腐蚀程度的评价。将R.N.9.8以上设为特别良好(◎),R.N.9.5以上且不足9.8设为良好(○),R.N.9.3以上且不足9.5设为大致良好(△),R.N.不足9.3设为不良(×)。

(亲水持续性)

进行以下说明的亲水性循环试验来评价亲水持续性。首先,将试验材浸渍在流量为0.1L/分的流水中8小时后,将该试验材在80℃下干燥16小时的工序设为1个循环,进行5个循环。实施该亲水性循环试验后,将试验材返回至室温,向表面滴加约0.5μL的纯水,用接触角测定器(协和界面科学公司制:CA-05型)测定接触角。需要说明的是,分别对流水使用自来水和使用纯水(离子交换水)的情况如所述地实施该试验。

将接触角不足20°设为特别良好(◎),接触角为20°以上且不足40°设为良好(○),接触角为40°以上且不足60°设为大致良好(△),60°以上设为不良(×)。

(耐污染性(5种))

将试验材浸渍在流量为1L/分的自来水中16小时后,向容量5L的玻璃制干燥器中加入石蜡、棕榈酸、硬脂酸、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、硬脂醇各0.5g,并将它们与各试验材一起密封在100℃下加热8小时的工序设为1个循环,进行5个循环。其后,将试验材返回至室温,向表面滴加约0.5μL的纯水,用接触角测定器(协和界面科学公司制:CA-05型)测定接触角。

将接触角不足40°设为良好(○),接触角为40°以上且不足60°设为大致良好(△),60°以上设为不良(×)。

(加工性)

加工性是对于试验材实施减薄拉伸加工和拉伸加工而制作翅片,以目视确认连续实施1万次冲击后的翅片的卡圈部的成形性,据此进行评价。

将成形后的翅片的卡圈部的内面未确认到发热粘着等的成形问题的情况设为合格(○),确认到成形问题的情况设为不合格(×)。需要说明的是,将减薄拉伸加工和拉伸加工中的至少一个合格(○)的情况设为加工性合格。

(抗菌性)

关于抗菌性,使用制作的试验材,依据JIS Z 2801:2012所规定的膜密接法对大肠杆菌和黄色葡萄球菌进行抗菌性评价试验,测量对照区菌数,并从所得的结果计算抗菌活性值。抗菌活性值通过下式进行计算。即,相对于对照区菌数,若生菌数为1/100则抗菌活性值为2,若生菌数为1/1000则抗菌活性值为3。

对于各菌种的抗菌活性值通过下述基准判定效果。将对任一菌种的抗菌活性值为2以上的情况设为合格。

○:抗菌活性值为2以上

△:抗菌活性值为1以上

×:抗菌活性值不足1

将基底处理层的种类、耐腐蚀性皮膜层用涂料、抗菌剂、亲水性皮膜层用涂料和润滑性皮膜层用涂料的种类、初期亲水性的评价结果、表面积比的测定结果、各皮膜层的厚度(附着量(g/m2))、各皮膜层的合计附着量(g/m2)、耐腐蚀性的评价结果、亲水持续性(自来水和纯水)的评价结果、耐污染性的评价结果、加工性的评价结果、和抗菌性的评价结果在表4中示出。

【表4】

如表4所示,由于No.1~6所涉及的试验材满足本发明的要件,因此亲水持续性合格,并且,耐腐蚀性、耐污染性和加工性也合格(均为实施例)。需要说明的是,由于不具备润滑性皮膜层,因此减薄拉伸加工性为不良。然而,由于No.5所涉及的试验材中含有内蜡,因此加工性极其良好。

由于No.7~24所涉及的试验材也满足本发明的要件,因此亲水持续性合格,并且,耐腐蚀性、耐污染性和加工性也合格(实施例)。特别地,这些由于在亲水性皮膜层上具备润滑性皮膜层,因此减薄拉伸加工性也良好。

需要说明的是,No.14所涉及的试验材的润滑性皮膜层的量少,因此确认到润滑不足相伴的成形问题,但由于是大致良好,因此加工性为合格。

No.15所涉及的试验材的润滑性皮膜层的量多,因此产生颜色不均,但其他的性能没有问题,因此合格。

与此相对,No.25~37所涉及的试验材料,因为未满足本发明的某一要求,所以成为耐腐蚀性、亲水持续性和耐污染性中的至少1种评价项目为不合格的结果(均为比较例)。

No.25所涉及的试验材料,因为不具备基底处理层,所以耐腐蚀性为不合格。

No.26所涉及的试验材料,因为耐腐蚀性皮膜层的树脂为聚乙烯系树脂,所以亲水持续性、耐污染性为不合格。

No.27所涉及的试验材料,因为耐腐蚀性皮膜层的树脂为氯乙烯系树脂,所以亲水持续性、耐污染性为不合格。

No.28所涉及的试验材料,因为耐腐蚀性皮膜层的树脂为乙烯-乙酸乙烯基系树脂,所以亲水持续性、耐污染性为不合格。

No.29所涉及的试验材料,因为耐腐蚀性皮膜层的树脂为环氧系树脂,所以亲水持续性、耐污染性为不合格。

No.30所涉及的试验材料,因为亲水性皮膜层的树脂为丙烯酸系树脂,所以亲水持续性、耐污染性为不合格。

No.31所涉及的试验材料,因为亲水性皮膜层的树脂为聚乙烯醇系树脂,所以亲水持续性、耐污染性为不合格。

No.32所涉及的试验材料,因为亲水性皮膜层的树脂为聚丙烯酸,所以初期亲水性、亲水持续性、耐污染性为不合格。

No.33所涉及的试验材料,因为初期亲水性为30°以上,所以亲水持续性、耐污染性为不合格。

No.34、35所涉及的试验材料,因为亲水性皮膜层的表面形态凹凸不均,且表面积比超过5%,所以耐污染性为不合格。

No.36所涉及的试验材料,因为不具备耐腐蚀性皮膜层,所以耐腐蚀性、亲水持续性、耐污染性为不合格。

No.37所涉及的试验材料,因为亲水性皮膜层的树脂为CMC(羧甲基纤维素钠),所以耐腐蚀性、亲水持续性、耐污染性为不合格。

参照特定的方式详细地说明了本发明,但不脱离本发明的精神和范围可以进行各种变更和修改,这对于本领域技术人员来说很清楚。

需要说明的是,本申请基于2014年3月31日申请的日本专利申请(日本专利申请2014-073593)和2014年10月27日申请的日本专利申请(日本专利申请2014-218736),其全部内容通过引用援引。

符号说明

1 铝制翅片材

2 板材

3 基底处理层

4 耐腐蚀性皮膜层

5 亲水性皮膜层

6 润滑性皮膜层

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