热交换器用涂布组合物的制作方法

1.本公开涉及热交换器中使用的热交换器用涂布组合物。


背景技术：

2.以往，已知有为了对空调设备等中使用的热交换器进行表面处理而使用的热交换器用涂布组合物。在空调设备的开发过程中，对制冷效率的提高、供暖效率的提高以及空调环境的舒适性的提高等，进行了改良。其中，在热交换器中，制冷运转时产生的凝结水的处理方法成为课题。当凝结水滞留在热交换器的翅片等的间隙时，通风阻力增加，制冷效率降低。因此，以往，提出有对翅片的表面进行亲水化处理的技术。应予说明，翅片例如由铝构成。
3.在专利文献1中，公开有含有水溶性树脂和胶体二氧化硅等亲水性物质的亲水性金属表面处理剂。就专利文献1而言，通过对铝制的翅片的表面进行亲水化，凝结水不会变形为水滴，而是从翅片的表面流出。在专利文献2中，公开有拒水性涂布用组合物，其包括：包含有机硅系树脂化合物或氟系树脂化合物的溶液、和实施有疏水化处理的无机微粒。如果将专利文献2中的拒水性涂布用组合物涂布于热交换器的表面，则由于热交换器的表面具有高的拒水性，因此凝结水从表面滚落。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开平6-264001号公报
7.专利文献2：日本特开平3-244680号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的课题
9.但是，如果通过专利文献1中公开的亲水性金属表面处理剂来使表面亲水化，则由于污染等而亲水性容易降低。另外，如果表面被局部地亲水化，则水滴可能会滞留，或滞留的水滴可能因空气的流动而飞散。进而，就亲水性物质而言，由于容易吸附气味物质，因此在制冷运转时有可能产生气味。另外，就专利文献2中公开的拒水性涂布用组合物而言，虽然凝结水滚落，但粉尘附着于表面，或者表面劣化，由此水滴有可能附着于表面。因此，表面处理的持续性低。
10.本公开是为了解决上述的课题而完成的，其目的在于提供不进行亲水化和高拒水化地排水性提高的热交换器用涂布组合物。
11.用于解决课题的手段
12.本公开涉及的热交换器用涂布组合物具备水分散液，该水分散液具有：含有平均粒径为2μm以上且50μm以下的球状粒子的拒水性树脂。
13.发明的效果
14.根据本公开，热交换器用涂布组合物具备水分散液，该水分散液具有：含有平均粒
径为2μm以上且50μm以下的球状粒子的拒水性树脂。如果将热交换器用涂布组合物涂布于热交换器的表面，则在热交换器的表面形成覆膜。覆膜不具有亲水性，具有适度的拒水性。这样，热交换器用涂布组合物能够不进行亲水化和高拒水化地提高热交换器的排水性。
附图说明
15.图1是表示实施方式1涉及的热交换器的立体图。
16.图2是表示比较例涉及的翅片的剖视图。
17.图3是表示实施方式1涉及的翅片的剖视图。
18.图4是表示实施方式1涉及的翅片的立体图。
19.图5是表示水滴附着于实施方式1涉及的翅片的立体图。
20.图6是表示实施方式1涉及的翅片的剖视图。
21.图7是表示变形例涉及的翅片的剖视图。
具体实施方式
22.以下，对于本公开的热交换器用涂布组合物的实施方式，一边参照附图一边进行说明。应予说明，本公开并不限定于以下说明的实施方式。另外，包括图1在内，在以下的附图中，有时各构成构件的大小的关系与实际不同。另外，在以下的说明中，为了容易理解本公开而适当使用表示方向的用语，但这用于说明本公开，这些用语并不限定本公开。作为表示方向的用语，例如，可举出“上”、“下”、“右”、“左”、“前”或“后”等。
23.实施方式1
24.图1是表示实施方式1涉及的热交换器1的立体图。热交换器1例如在制冷剂与空气之间进行热交换。在本实施方式1中，热交换器1是翅片管型热交换器。热交换器1具备传热管2和翅片3。传热管2是制冷剂在内部流动的管，排列有多个，是铝制或铝合金制。在本实施方式1中，对传热管2是截面为圆形、在内部形成有一个制冷剂流动的流路的圆管的情况进行例示。应予说明，传热管2也可以是截面扁平、在内部形成有多个制冷剂流动的流路的扁平管。
25.翅片3是传递在传热管2的内部流动的制冷剂的热量的构件，是铝制或铝合金制。在本实施方式1中，对翅片3是将传热管2插入到预先形成的孔中的板状的板翅片的情况进行例示。应予说明，翅片3例如也可以是在传热管2与传热管2之间弯曲而配置的波纹翅片。这样，翅片3由导热性高的铝构成，具有大的面积，因此能够高效地进行制冷剂与空气的热交换。在此，在翅片3中，形成涂布有热交换器用涂布组合物的覆膜4(参照图3)。
26.图2是表示比较例涉及的翅片3的剖视图。接着，对在本实施方式1的翅片3中形成的覆膜4进行说明。为了容易理解本实施方式1的翅片3的覆膜4的说明，首先，对形成于比较例涉及的翅片3的覆膜4b进行说明。如图2中所示，在比较例涉及的翅片3中，形成有平坦的覆膜4b。在凝结水5附着于比较例涉及的翅片3的覆膜4b的表面的情况下，凝结水5以由构成覆膜4b的树脂所决定的一定的接触角6来附着。所谓接触角6，是以拒水性树脂10为基准的水的端点处的角度。在此，构成覆膜4b的树脂的接触角6大致为40度以上且120度以下。在该情况下，凝结水5成为半球状的水滴而附着，在热交换器1中，发生水积存在相邻的翅片3之间的桥接(bridging)现象。由此，通风阻力变大，或者水滴有可能因空气的流动而飞出。
27.图3是表示实施方式1涉及的翅片3的剖视图。接着，对形成于本实施方式1的翅片3的覆膜4进行说明。如图3中所示，在翅片3涂布有热交换器用涂布组合物，由此，形成具有凹凸的覆膜4。这样，由于覆膜4的表面倾斜，表面的法线方向倾斜。因此，即使凝结水5附着于表面，表观上的接触角6也与法线方向倾斜相应地变小。因此，凝结水5的表面的曲率变小，水滴的高度难以变高。这样，在凝结水5附着于表面的情况下，根据覆膜4的表面有无凹凸，凝结水5的扩散方式不同。
28.图4是表示实施方式1涉及的翅片3的立体图，图5是表示水滴附着于实施方式1涉及的翅片3的立体图。如图4中所示，就由热交换器用涂布组合物形成的覆膜4而言，由于内包的球状粒子11(参照图6)而具有凹凸。如图4中所示，通过在覆膜4的整个表面分布多个凸部7，覆膜4形成凹凸形状。即，以网眼状形成凹部。如图5中所示，当凝结水5大量附着于覆膜4时，凝结水5以填充于以网眼状形成的凹部的方式来扩展。由此，形成润湿膜。由此，即使热交换器用涂布组合物具有拒水性的树脂，也能够使凝结水5润湿扩展。因此，在热交换器1中，得到高的排水性。
29.对于在拒水性树脂10中，在热交换器1的表面形成润湿面所带来的优点进行说明。在热交换器1利用亲水性物质进行亲水化而形成润湿面的情况下，亲水性物质容易吸附空气中的多种物质，因此有可能附着气味(着臭)或亲水性降低。在附着气味的情况下，在制冷时等会从空调设备产生令人不愉快的气味。在亲水性降低的情况下，由于排水性降低，因此热交换的效率降低，或者水滴因气流而飞出。在本实施方式1中，由于仅利用拒水性树脂10(参照图6)来形成有润湿面，因此不会产生上述那样的问题。即，不会产生因附着气味而导致的气味，另外不会产生因污染而导致的排水性的降低。
30.进而，本实施方式1的覆膜4的防腐蚀性高。在亲水性树脂的覆膜4中，由于作为铝的翅片3的表面因透过的水分而氧化，因此需要并用化学转化处理或防腐蚀涂装等防锈处理。就本实施方式1的覆膜4而言，由透湿性低、具有防腐蚀性的拒水性树脂10构成，因此也可以简化或省略防锈处理。
31.图6是表示实施方式1涉及的翅片3的剖视图。热交换器用涂布组合物具备水分散液8，水分散液8具有：含有平均粒径为2μm以上且50μm以下的球状粒子11的拒水性树脂10。如图6中所示，球状粒子11在覆膜4内的重叠少，大致横向排列地配置。通过含有球状粒子11，在由拒水性树脂10构成的表面形成凹凸。在图6中所示的覆膜4中，通过在由球状粒子11形成的凹部保持凝结水5，形成润湿面，能够实现具有高排水性的热交换器1。球状粒子11被拒水性树脂10牢固地固定于翅片3，因此对摩擦及碰撞的耐性高。另外，由于覆膜4薄，因此具有在热交换器1的表面难以阻碍从翅片3对空气的热传递这样的优点。
32.图7是表示变形例涉及的翅片3的剖视图。如图7中所示，变形例涉及的翅片3是热交换器用涂布组合物与图6相比厚涂的情况下的状态。成为大量的球状粒子11重叠的状态，在表面形成有更大的凹凸。在图7中所示的厚的覆膜4a中，与图6的情况同样地，在由球状粒子11形成的凹部保持凝结水5。但是，由于凹部更深，因此由凝结水5形成的润湿面更稳定。在将其用于热交换器1的情况下，不易受到温度湿度等环境变化的影响，可稳定地保持高的排水性。在图6及图7的任一情况下，球状粒子11都被拒水性树脂10覆盖，未在覆膜4的表面露出。因此，即使使用亲水性的球状粒子11，亲水性物质也不会在覆膜4的表面露出。
33.就球状粒子11而言，如上所述，平均粒径为2μm以上且50μm以下。应予说明，球状粒
子11的平均粒径进一步优选为4μm以上且20μm以下。在此，平均粒径表示除了粒径为1μm以下的微小粒子以外的粒子的数平均值。平均粒径小于2μm时，所形成的表面的凹凸过细，因此没有形成润湿面。另一方面，在平均粒径超过50μm的粒子中，形成均等地分散有球状粒子11的覆膜4变得困难，在涂布于热交换器1时，得不到良好的排水性。
34.在此，球状粒子11例如为无机粒子。无机粒子例如是熔融二氧化硅或熔融氧化铝等。另外，球状粒子11为金属粒子。金属粒子例如是铁、镍、钴、银、铝、铜或它们的合金。进而，球状粒子11在无机粒子中优选为熔融二氧化硅或熔融氧化铝等，在金属粒子中优选为采用雾化法(atomizat ion)等制造的、实心、不是多孔质的致密的组成。在不是球状而具有角的粒子或多孔质的粒子在拒水性树脂10中混合而形成覆膜4的情况下，未被拒水性树脂10覆盖的粒子容易从覆膜4的表面露出。在作为热交换器1使用时，有可能露出的粒子扩展而覆膜4的物性发生变化，或引起气味的吸附。另外，球状粒子11也优选具有高导热性。在热交换器1的覆膜4的导热性低的情况下，使作为热交换器1的功能降低。通过无机粒子具有高导热性，不仅防止热交换器1的功能降低，而且还有助于热交换器1的功能通过表面积扩大而提高。
35.应予说明，球状粒子11也可以是树脂粒子。树脂粒子例如为甲基丙烯酸类树脂、聚苯乙烯树脂、有机硅树脂或酚醛树脂等。在使用树脂粒子的情况下，覆膜4的柔软性提高，难以引起剥离等缺陷。另外，球状粒子11不易沉淀，因此容易作为热交换器用涂布组合物来使用。
36.水附着于拒水性树脂10时的接触角6为30度以上且100度以下。应予说明，接触角6更优选为40度以上且80度以下。在水的接触角6小于30度的情况下，由于覆膜4的表面的亲水性过高，因此作为热交换器1在初期使用时虽然得到高的排水性，但由于污染等而亲水性容易降低，因此亲水性变得不均匀，有可能使排水性降低。在水的接触角6超过100度的情况下，拒水性过高，即使在表面形成凹凸，有时也不能形成润湿面。
37.拒水性树脂10是醇酸树脂、氨基甲酸酯树脂、聚烯烃树脂、聚氯乙烯树脂、酯树脂、环氧树脂、丙烯酸类树脂、有机硅树脂或氟树脂等。应予说明，拒水性树脂10也可以是它们的混合物。
38.就热交换器用涂布组合物而言，形成拒水性树脂10分散于水中的状态。应予说明，为了使树脂分散，也可以使用表面活性剂等分散剂或有机溶剂等。就以有机溶剂为基础的热交换器用涂布组合物而言，在涂布于热交换器1的情况下，难以调整流动性或蒸发速度以使得内部的微细结构成为均质。如本实施方式1，水分散液8能够制成低粘度且低挥发性的液体，因此能够利用浸渍等简易的手段来涂布于热交换器1。
39.在此，球状粒子11的顶点彼此的间隔s的平均值为2μm以上且500μm以下。如图6及图7中所示，覆膜4的表面的凹凸形状根据球状粒子11的粒径或平面分布而变化。就凹凸的状态而言，能够使用球状粒子11形成的凸部7的顶点彼此的间隔s来规定。如图6中所示，在球状粒子11进一步排列的状态下，是粒径比平粒粒径大的粒子形成的凸部7的顶点的间隔s。另外，如图7中所示，在球状粒子11层叠的状态下，是位于层叠最上层的球状粒子11中、粒径比平均粒径大的粒子形成的凸部7的顶点的间隔s。在此，平均粒径表示除了粒径为1μm以下的微小粒子以外的粒子的数平均值。
40.另外，球状粒子11的顶点彼此的间隔s的平均值进一步优选为4μm以上且100μm以
下。间隔s的平均值小于2μm时，存在覆膜4的表面的拒水性变高的倾向，许多情况下不能形成润湿膜。在间隔s的平均值超过500μm的情况下，难以形成均匀的润湿膜，不优选。
41.就球状粒子11的添加量而言，在无机粒子或树脂粒子的情况下，相对于拒水性树脂10，为30质量％以上且200质量％以下。另外，就球状粒子11的添加量而言，相对于拒水性树脂10，进一步优选为40质量％以上且150质量％以下。球状粒子11的添加量小于30质量％时，特别是作为薄膜而被涂布的情况下，球状粒子11变得稀疏，不会成为能够利用结露水来形成湿润膜的凹凸形状。在球状粒子11的添加量为超过200质量％的量下，作为粘结剂来发挥功能的拒水性树脂10过少，容易引起粒子的剥离，或者成为粒子未被拒水性树脂10充分覆盖的状态，不优选。在金属粒子的情况下，相对于拒水性树脂10，为50质量％以上且1000质量％以下。另外，相对于拒水性树脂10，进一步优选为100质量％以上且800质量％以下。球状粒子11的添加量小于50质量％时，特别是作为薄膜而被涂布的情况下，球状粒子11变得稀疏，不会成为能够利用结露水来形成湿润膜的凹凸形状。在球状粒子11的添加量为超过1000质量％的量下，作为粘结剂来发挥功能的拒水性树脂10过少，容易引起粒子的剥离，或者成为粒子未被拒水性树脂10充分覆盖的状态，不优选。
42.就球状粒子11及上述拒水性树脂10的添加量而言，相对于全体，为5质量％以上且40质量％以下。另外，就球状粒子11及上述拒水性树脂10的添加量而言，相对于全体，更优选为10质量％以上且30质量％以下。在球状粒子11及拒水性树脂10的添加量为5质量％以下时，得到的覆膜4的厚度过薄而容易剥离等，得不到充分的耐久性。在球状粒子11及拒水性树脂10的添加量超过40质量％的浓度下，热交换器用涂布组合物的粘度过高，难以向热交换器1涂布，或者覆膜4过厚而导致作为热交换器1的性能降低，因此不优选。
43.水分散液8可以还具备使粘性增加的增稠剂。通过将微量的增稠剂添加到水分散液8中，热交换器用涂布组合物向热交换器1的涂布性提高。就热交换器用涂布组合物而言，需要均质地涂布于热交换器1的复杂结构的表面。在被涂布的热交换器用涂布组合物作为液膜在热交换器1的表面流动的过程中，球状粒子11容易不均匀地分布。通过在热交换器用涂布组合物中添加微量的增稠剂，可进行球状粒子11的均匀化。作为增稠剂，可以举出聚丙烯酸、聚乙二醇等水溶性高分子、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、黄原胶、瓜尔胶、刺槐豆胶、卡拉胶或罗望子胶等增稠多糖类等。
44.其中，增稠剂优选黄原胶剂瓜尔胶等具有假塑性的多糖类。就添加有它们的分散液而言，在向热交换器1涂布液体而甩掉剩余液体时示出高流动性，在成为液膜而干燥的过程中流动性降低。由此，对于复杂形状的热交换器1，也能够形成球状粒子11均匀分散的覆膜4。就黄原胶及瓜尔胶而言，即使添加量为微量，也能够赋予良好的假塑性。在大量添加有作为亲水性物质的增稠剂的情况下，覆膜4中的亲水性物质变多，可能引起因污染及劣化所导致的作为热交换器1的排水性的降低。就本实施方式1而言，由于黄原胶及瓜尔胶的添加量为微量，因此能够避免排水性的降低。
45.就增稠剂的添加量而言，在增稠剂为黄原胶或瓜尔胶的情况下，优选为0.01质量％以上且1质量％以下。另外，就增稠剂的添加量而言，在增稠剂为黄原胶或瓜尔胶的情况下，更优选为0.02质量％以上且0.2质量％以下。增稠剂的添加量低于0.01质量％时，得不到充分的粘度调整的效果。在增稠剂的添加量超过1质量％的情况下，不仅粘度变得过高，而且覆膜4容易劣化，因此不优选。
实施例4二氧化硅15μm150质量％76
°
润湿面 比较例2二氧化硅15μm20质量％75
°
水滴附着球状粒子少实施例5氧化铝12μm100质量％79
°
润湿面 实施例6二氧化硅40μm100质量％72
°
网格状的润湿面 比较例3二氧化硅55μm100质量％75
°
水滴附着粒径大比较例4无-0质量％75
°
水滴附着无球状粒子实施例7金属5μm300质量％74
°
润湿面 57.※
相对于拒水性树脂的比
58.在实施例1～7、比较例2及3中，水的接触角6形成与不含球状粒子11的比较例4同等的值。就接触角6的测定而言，采用使直径3mm左右的水滴附着而进行的方法来进行。即，该结果示出：在球状粒子11的添加时表面的拒水性没有变化。在比较例1中，示出接触角6为102度的高拒水性。表示粒径小的球状二氧化硅引起的微细的凹凸形状具有提高拒水性的效果。另外，就凝结水5的状态而言，在实施例1～5、7中形成润湿面。在实施例6中，虽然形成有润湿面，但形成：由熔融二氧化硅产生的凸部7以点状没有润湿地分布的网眼状的水膜。在任一实施例中，就被涂布的覆膜4的表面而言，尽管具有拒水性，但形成水膜，成为水向下方流动的状态。在应用于热交换器1的表面的情况下，期待与亲水性的覆膜4的情况同样地具有高的排水性。
59.另一方面，在比较例2～4中，为凝结水5成为水滴，大的水滴由于重力而流下，但直径3～6mm的水滴残留在表面的状态。在应用于热交换器1的表面的情况下，认为难以将凝结水5排出，通风阻力变大。在比较例1中，形成虽然大幅生长的水滴滑落，但残留无数小的水滴的状态。在该情况下，在应用于热交换器1的表面的情况下，认为难以将凝结水5排出，通风阻力变大。
60.[实施例8、9及比较例5～8]
[0061]
将实施例2及4中使用的涂布液喷涂在铝板上，在130℃下加热干燥10分钟，分别作为实施例8及9。制备将胶体二氧化硅st-ps-s(日产化学株式会社制)5质量％、丙烯酸类乳液3质量％、作为表面活性剂的聚氧乙烯月桂基醚0.2质量％、作为增稠剂的黄原胶(
エコーガム
、dsp五協
フード
&
ケミカル
株式会社制)0.1质量％混合的涂布液，在铝板上喷涂，在100℃下加热干燥10分钟，将产物作为比较例5。将在比较例5中添加球状二氧化硅的产物作为比较例6。将聚硅氮烷(
アクアミカ
np140，a z
エレクトロニックマテリアルズ
株式会社制)喷涂在铝板上，常温放置约2周，将形成二氧化硅膜的产物作为比较例7。将在比较例7中添加球状二氧化硅而制作的产物作为比较例8。
[0062]
对于实施例8、9及比较例5～8的试样，进行由污染引起的拒水化和附着气味的评价。将各试样的30mm
×
50mm的小片与使α蒎烯、壬烯醛和乙酸丁酯等量渗入的无纺布一起封入到2l的玻璃制容器中，连同容器一起加温至40℃而放置6小时，由此将试样污染。就污染的影响而言，用污染前后的水的接触角6的变化量来确认。就附着气味而言，5人监视小组嗅吸试验片的气味而定量化。各人以从无气味的1到感到强烈的气味的5的5等级来进行判定，求出平均值。将以上的结果示于表2。
[0063]
[表2]
[0064][0065]
※
相对于全体的比率
[0066]
在实施例8及9中，在污染的前后接触角6没有变化，几乎没有附着气味。是因为：由于覆膜4仅由拒水性树脂10构成，因此不存在污染物质的吸附的影响。这示出：在作为热交换器1来应用的情况下，没有由于污染而排水性降低、或者凝结水5飞出的可能性。另外，示出也几乎没有附着气味。在比较例5～8中，虽然污染前的接触角6小，显示出高亲水性，但在污染后接触角6变大，可知拒水化。在因污染而拒水化的覆膜4中，在热交换器1的形态下，局部地进行拒水化的可能性高。在热交换器1的内部，在亲水性不均匀的情况下，凝结水5的流动变差，导致排水性的降低及通风阻力的增大。在比较例5～8中，得知附着气味也大。认为是由于：由于用于提高亲水性的二氧化硅在表面露出，将气味分子吸附于此。关于附着气味，添加球状粒子11时，形成容易附着气味的结果。认为这是由于，通过球状粒子11，覆膜4的表面积变大，气味分子的吸附量增加。
[0067]
[实施例10～12及比较例9～11]
[0068]
作为热交换器用涂布组合物，以实施例8为基准，调制使增稠剂变化的热交换器用涂布组合物，作为实施例10～12、比较例9～11。使用包含翅片间距1.2mm的铝制的翅片3和铜制的传热管2的热交换器1来评价热交换器用涂布组合物的涂布性。热交换器1的尺寸为30mm
×
250mm
×
100mm。在热交换器用涂布组合物中浸渍热交换器1后，以从水平面倾斜约60度的方式立起而放置约30分钟，以使得涂布组合物从铝制的翅片3间流出。从外观及切断的翅片3的表面的状态确认涂布后的覆膜4的状态。将以上的结果示于表3。
[0069]
[表3]
[0070] 增稠剂添加量
※
接触角涂布状态备注实施例10黄原胶0.1质量％77
°
均质涂布 实施例11黄原胶0.5质量％78
°
均质涂布 实施例12瓜尔胶1.0质量％76
°
均质涂布 比较例9无-79
°
鳞片状覆膜无增稠剂比较例10黄原胶1.5质量％72
°
桥接增稠剂过多比较例11瓜尔胶2.0质量％73
°
桥接增稠剂过多
[0071]
※
相对于全体的比率
[0072]
关于接触角6，与未添加增稠剂的比较例9相比，在实施例10～12中没有变化，得知：增稠剂的添加对表面的亲水性没有影响。在增稠剂的添加量多的比较例10及11中，确认到极少的亲水化。在比较例9中，在热交换器1的全体形成有均质的覆膜4，但在铝制的翅片3的表面的观察中，确认到球状粒子11呈鳞片状不均匀地分布。在比较例10和11中，形成均质的覆膜4，但在翅片3间滞留有热交换器用涂布组合物，确认到干燥而形成的桥接。这是因为
涂布组合物的粘性过高，不能进行良好的涂布。在实施例10～12中，得知：在任意情况下，覆膜4都均质，不产生桥接，可形成良好的覆膜4。
[0073]
[附图标记的说明]
[0074]
1热交换器、2传热管、3翅片、4覆膜、4a覆膜、4b覆膜、5凝结水、6接触角、7凸部、8水分散液、10拒水性树脂、11球状粒子。