熱交換器用表面処理フィン材
【課題】臭気成分を分解することで、異臭の発生を抑制し、抗菌作用に優れ、また、プレス加工による塗膜の損傷を抑制することで塗膜の耐食性が向上し、多湿環境下における塗膜下腐食の発生の抑制効果に優れる熱交換器用表面処理フィン材を提供する。
【解決手段】アルミニウム板２またはアルミニウム合金板２と、このアルミニウム板２またはアルミニウム合金板２の少なくとも片面に形成された光触媒層３と、この光触媒層３の表面に形成された水溶性樹脂潤滑層４とを備える熱交換器用表面処理フィン材１であって、光触媒層３は、二酸化チタンと、リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物と、水溶性樹脂とを有し、必要に応じて、アルミニウム板２またはアルミニウム合金板２と、光触媒層３との間に、無機酸化物皮膜５を備えたことを特徴とする。
【解決手段】アルミニウム板２またはアルミニウム合金板２と、このアルミニウム板２またはアルミニウム合金板２の少なくとも片面に形成された光触媒層３と、この光触媒層３の表面に形成された水溶性樹脂潤滑層４とを備える熱交換器用表面処理フィン材１であって、光触媒層３は、二酸化チタンと、リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物と、水溶性樹脂とを有し、必要に応じて、アルミニウム板２またはアルミニウム合金板２と、光触媒層３との間に、無機酸化物皮膜５を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器用に用いられるフィン材に係り、特に、臭気成分の分解、殺菌作用および塗膜の耐食性に優れる熱交換器用表面処理フィン材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、温度や湿度をコントロールするための熱交換器は、建物や自動車用の各種のエアコンディショナや種々のラジエータなどに広く用いられている。
そして、これら熱交換器の構成部品であるフィンの表面には、放熱、冷却、空気調和などのため、空気が出入りすることにより、臭気の原因となるペットや生活用品などの各種生活臭の原因物質や、一般的な室内環境に存在する揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）など、空気中に浮遊する様々な物質が付着する。
その結果、冷房運転時などにこれらの付着した物質がフィンの表面から脱離して、異臭が発生するという問題や室内に浮遊していたカビや雑菌がフィンの表面で繁殖して異臭やアレルギーの原因物質を放出するという問題があった。
また、ＶＯＣが付着することで、フィンの表面の親水性処理が損なわれ、フィンの表面が撥水化し、結露水の付着により通風抵抗を増大させてしまうという問題があった。
このような背景の中、フィンの表面に、バインダー等を用いて酸化チタン（二酸化チタン）やチタンアパタイトを担持させた塗膜を形成し、紫外線を当てることで、臭気成分の分解や、殺菌作用を向上させた光触媒技術を利用したフィン材が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
また、バインダーを用いずに、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法などにより、フィン材の表面に触媒膜（塗膜）を形成することで、臭気成分の分解や、殺菌作用を向上させた光触媒技術を利用したフィン材が提案されている（例えば、特許文献５参照）。
また、非特許文献１には、エアコンディショナの表面処理について記載されている。
【特許文献１】特許第３０９３９５３号公報（段落００１０）
【特許文献２】特開２００５−２１４４６９号公報（段落０００３、００１６〜００２１）
【特許文献３】特開２０００−３５４７６１号公報（段落０００７、００２１）
【特許文献４】特開平１０−２１６５２８号公報（段落００１１〜００２８、００６１）
【特許文献５】特開２０００−９３８０７号公報（段落００１２〜００２２）
【非特許文献１】自動車技術会 学術講演会前刷集９６３ １９９６−５ １５３頁〜１５６頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の光触媒技術により、臭気成分の分解や、殺菌作用を向上させたフィン材においては、以下に示すような問題があった。
二酸化チタンを担持させるために、フィン材の表面に有機バインダーを用いるとバインダー自体が二酸化チタンによって酸化分解されてしまい、二酸化チタンの剥離や脱落を招くという問題があった。
また、シリカ、アルミナ、オルガノシラン、ジルコニア、ゼオライトなどの従来の一般的な無機バインダーを用いると（例えば、特許文献４）、特許文献２に示すように冷房運転時などの結露開始時において、無機物特有のほこり臭やセメント臭が発生するという問題がある（非特許文献１参照）。特許文献２に記載のカルシウムヒドロキシアパタイトを用いた場合でもこの臭気対策は十分では無い。また、前記無機バインダーや特許文献２の技術では、無機バインダーの表面には、室内に浮遊する臭気物質も吸着しやすいが、熱交換器の複雑な形状のために紫外線があたりにくい場所では、光触媒の作用が働きにくく、無機バインダーの表面における臭気成分の吸脱着が発生するという問題があった。
また、実際にフィン表面に二酸化チタンを担持させる手法としてはプレコート方式で実施することが望ましいが、プレス加工時によってフィンカラーやスリット形状を形成させる際において、特許文献１、２の技術では塗膜が硬質なため塗膜自体がひび割れを発生しやすくなる。塗膜にひび割れが発生した場合、エアコンディショナなどが使用される多湿環境下においては、そのひび割れにより耐食性が劣化し、塗膜下腐食が発生して塗膜の脱落が発生するという問題があった。また、同様に特許文献１、２の技術では塗膜が硬質なためにプレス加工時において工具を大幅に磨耗させてしまう。特許文献３の技術においては、潤滑層を設けることによってプレス加工自体は可能となるものの、塗膜のひび割れを抑制することはできないため、腐食を発生させてしまう。
さらに、バインダーを用いないで塗膜を形成する方法では、フィン材を成形加工する前に、予め金属板に触媒膜を形成するプレコート方式に、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法などを適用することは難しく、熱交換器を組み立てた後に触媒膜を形成するポストコート方式が適用される。しかし、ポストコート方式にスパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法などを適用すると、触媒膜を形成するための時間およびコストがかかり、また、十分な機能を有する膜厚を確保することが難しいという問題があった。
【０００４】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、臭気成分を分解することで、異臭の発生を抑制し、抗菌作用に優れ、また、プレス加工による塗膜の損傷を抑制することで塗膜の耐食性が向上し、多湿環境下における塗膜下腐食の発生の抑制効果に優れる熱交換器用表面処理フィン材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、請求項１に係る熱交換器用表面処理フィン材は、アルミニウム板またはアルミニウム合金板と、このアルミニウム板またはアルミニウム合金板の少なくとも片面に形成された光触媒層と、この光触媒層の表面に形成された水溶性樹脂潤滑層とを備えるフィン材であって、前記光触媒層は、二酸化チタンと、リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物と、水溶性樹脂とを有することを特徴とする。
【０００６】
このような構成によれば、本発明のフィン材においては、光触媒層中の二酸化チタンにより臭気成分が吸着され、この臭気成分が酸化分解されることで、無臭な物質となって脱離される。
また、リン酸チタンは無機バインダーとして作用するとともに、ゼオライト、シリカ、アルミナなど従来の一般的な無機物特有の冷房運転開始時におけるほこり臭やセメント臭などの異臭を発生することが無い。
さらに、光触媒層に水溶性樹脂を添加することにより当該層に可撓性を付与することが可能となり、また、水溶性樹脂潤滑層を備えることによりフィン材表面の潤滑性が付与されることになり工具磨耗を抑制することが可能となる。その結果、フィン材の加工時における光触媒層のプレス加工時の塗膜の損傷を最小限に抑制することができ、塗膜の耐食性の劣化を抑制することができる。
【０００７】
請求項２に係る熱交換器用表面処理フィン材は、前記光触媒層の１ｍ２あたりの質量は、５〜５０００ｍｇであり、前記水溶性樹脂潤滑層の１ｍ２あたりの質量は１０〜５０００ｍｇであることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、本発明のフィン材は、光触媒層の質量を所定範囲にすることで、臭気成分の分解に必要な光触媒による活性反応を十分に得ることができるとともに、上限を５０００ｍｇとすることで経済性も向上する。
また、水溶性樹脂潤滑層の質量を所定範囲にすることで、フィン材の加工性を十分に向上させることができる。
【０００９】
請求項３に係る熱交換器用表面処理フィン材は、前記光触媒層における二酸化チタンと、リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物と、水溶性樹脂との比率は、二酸化チタン１００質量部に対して、リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物が無水物換算で２０〜２０００質量部、水溶性樹脂が０．０１〜５０質量部であることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、本発明のフィン材は、二酸化チタンに対し、バインダーとして作用するリン酸チタンの比率を制御することで、二酸化チタンが固定されやすく、二酸化チタンが表面に露出する割合が増加するため光触媒の性能が向上する。
また、二酸化チタンに対する水溶性樹脂の比率を制御することで、十分な可撓性を得ることができ、また、水溶性樹脂が結露水によって流出していく場合であっても、二酸化チタン自体もこれに取り込まれる形で流れ落ちにくくなる。
【００１１】
請求項４に係る熱交換器用表面処理フィン材は、前記光触媒層に使用する水溶性樹脂および前記水溶性樹脂潤滑層に使用する樹脂は、エチレンオキサイド系水溶性樹脂、セルロース系水溶性樹脂、アクリル系水溶性樹脂およびポリビニルアルコール系水溶性樹脂からなる群から選択された少なくとも１種よりなることを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、本発明のフィン材は、加工時における光触媒層の損傷を最小限に抑制することができ、耐食性の劣化を抑制することができる。
【００１３】
請求項５に係る熱交換器用表面処理フィン材は、前記水溶性樹脂潤滑層に防カビ剤および／または抗菌剤を添加したことを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、本発明のフィン材は、水溶性樹脂潤滑層が流れ落ちるまでの間、カビや雑菌などの繁殖を抑制することができる。
【００１５】
請求項６に係る熱交換器用表面処理フィン材は、前記アルミニウム板またはアルミニウム合金板と、前記光触媒層との間に、無機酸化物皮膜を備えたことを特徴とする。
【００１６】
このような構成によれば、本発明のフィン材は、アルミニウム板またはアルミニウム合金板と光触媒層との密着性が向上し、フィン材の加工時に光触媒層が剥離しにくくなる。
【００１７】
請求項７に係る熱交換器用表面処理フィン材は、前記無機酸化物皮膜の１ｍ２あたりの質量は、１〜１０００ｍｇであることを特徴とする。
【００１８】
このような構成によれば、本発明のフィン材は、アルミニウム板またはアルミニウム合金板と光触媒層との密着性が向上し、加工時に光触媒層が剥離しにくくなるとともに、フィン材の加工時に、塗膜のひび割れが発生しにくい。
【００１９】
請求項８に係る熱交換器用表面処理フィン材は、前記光触媒層において、二酸化チタン１００質量部に対して、更に、ジルコニウムイオンを０．００１〜１０質量部の範囲で含有させたことを特徴とする。
【００２０】
このような構成によれば、本発明のフィン材は、アルミニウム板またはアルミニウム合金板と光触媒層との密着性がさらに向上し、フィン材の加工時に光触媒層が剥離しにくくなるとともに、フィン材の加工時に塗膜のひび割れが発生しにくい。また、結露水によって水溶性樹脂が除去された後もジルコニウム化合物として光触媒層に残存し、前記無機酸化物皮膜との恒久的な密着性を補助する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、外的に付着する臭気物質、例えばペットや生活用品などの各種生活臭の原因物質による臭気成分を分解すること、およびシリカ、アルミナ、オルガノシラン、ゼオライトなどの一般的な無機バインダーに起因するほこり臭やセメント臭などの異臭の発生を抑制することができ、また、カビや雑菌などの繁殖を抑制し殺菌作用を向上させることができる。また、ＶＯＣが付着することによるフィンの表面の撥水化に伴う通風抵抗の増大をも抑制することが可能となる。さらに、プレス加工による塗膜の損傷を抑制することで従来のプレコート方式による光触媒塗膜の課題であった塗膜の耐食性を向上させることができ、多湿環境下における塗膜下腐食の発生を抑制したフィン材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
参照する図面において、図１は、本発明に係る熱交換器用表面処理フィン材の構成を模式的に示す拡大断面図、図２は、本発明に係る熱交換器用表面処理フィン材の他の構成を模式的に示す拡大断面図である。
【００２３】
図１に示すように、熱交換器用表面処理フィン材１（以下、適宜「フィン材１」と略称する）は、アルミニウム板またはアルミニウム合金板（以下、これらを総称して「アルミニウム板２」という）の少なくとも片面に、二酸化チタンと、リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物と、水溶性樹脂とから構成された光触媒層３が形成され、この光触媒層３の表面に、水溶性樹脂潤滑層４が形成された構成となっている。
以下に、熱交換器用表面処理フィン材１を構成する各要素について説明する。
【００２４】
≪アルミニウム板２≫
本発明において用いることのできるアルミニウム板２としては、ＪＩＳ Ｈ４０００に規定する合金種５０００系のアルミニウム板２や、ＪＩＳ Ｈ４０００に規定する合金種１０００系のアルミニウム板２を好適に用いることができるが、これらに限定されるものではなく、必要に応じて各種の成分および調質を行ったアルミニウム板２を用いることができる。なお、アルミニウム板２に各塗膜を形成させる前には、予めアルカリ脱脂を実施しておくことが好ましい。
【００２５】
≪光触媒層３≫
光触媒層３は、二酸化チタンと、リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物と、水溶性樹脂とから構成されている。これらの混合物を水溶液の状態にて前記アルミニウム板２に塗布、乾燥または加熱焼付けさせることで光触媒層３が設けられる。
ここで、光触媒層３の１ｍ２あたりの質量は５〜５０００ｍｇであることが好ましい。
光触媒層３の１ｍ２あたりの質量が５ｍｇ未満であると、十分な光触媒による活性反応が得られにくいため、付着した物質の分解が困難となりやすい。
一方、光触媒層３の質量が多いほど、光触媒層３の厚さが厚くなるため、光触媒活性機能が向上するが、経済性の観点から５０００ｍｇ以下とすることが好ましい。
【００２６】
＜二酸化チタン＞
二酸化チタンは、活性酸素を作ることにより、光触媒作用（光酸化）をもたらす物質で、二酸化チタンによる光触媒の特長は、光（紫外線）の照射により、強い分解力を発揮し、その表面を親水化するなどの優れた性質を持つことである。また、化学的に安定した物質で、人体にも無害である。
二酸化チタンによる光触媒の一般的機能としては、汚れの分解、消臭、脱臭、抗菌、殺菌、有害物質の除去などの他、ガラスや鏡の曇り防止、防汚などがある。
二酸化チタンは、その表面に臭気成分を吸着し、紫外線が照射されると、その臭気成分を常温下で、炭酸ガスおよび水という無臭な物質に酸化分解する。このため、二酸化チタンを含有する光触媒層３をフィン材１の表面に形成することにより、極めて優れた脱臭効果を得ることができる。
また、二酸化チタンは、その励起作用により空気中の水を分解することで、酸素および水酸基を生成し、その表面に多数の水酸基を存在させる。そして、これらの水酸基には、さらに空気中の水が吸着されるので、光触媒層３がフィン材１の表面に形成されていると、このフィン材１の表面に多くの吸着水が存在することになる。従って、このようなフィン材１には優れた親水性が発現する。
また、可塑剤およびパラフィンなどの親水性を阻害する汚染物質がフィン材１の表面に吸着された場合であっても、二酸化チタンの酸化分解作用により、汚染物質が分解されて除去されるので、優れた耐汚染性が得られるとともに、阻害された親水性を回復させることができる。
【００２７】
＜リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物＞
リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物は、無機バインダーとして作用し、二酸化チタンを固定する。リン酸チタンはシリカやゼオライト系化合物などの無機バインダーと異なり、無機物特有の冷房運転開始時におけるほこり臭やセメント臭を発生することが無いことが発明者らの調査により判明している。
【００２８】
＜水溶性樹脂＞
水溶性樹脂は、光触媒層３に可撓性を付与するものである。
光触媒層３は、そのままでは基材となるアルミニウム板２との密着性が弱いため、外的な応力には耐えられないが、水溶性樹脂を若干加えることにより可撓性を付与し、さらにその上に水溶性樹脂潤滑層４が形成されることにより、プレス加工などによる外的な応力に対する塗膜の追随が可能となり、塗膜の剥離、脱落などの発生を防ぐことができる。
また、光触媒層３の水溶性樹脂が無いと、フィン材１の加工（曲げ、穴あけ、しごき）時において、塗膜のひび割れ、およびフィン材１からの脱落を発生させてしまい、塗膜の耐食性が劣化する。
そこで、光触媒層３の水溶性樹脂、および水溶性樹脂潤滑層４の存在により、加工時における光触媒層３の損傷を最小限に抑制することができ、塗膜の耐食性の劣化を防ぐことができる。
ここで、水溶性樹脂は、結露水によって流れ落ちるものであり、かつ光触媒作用によって分解されるため、加工後においては除去されるものであり、熱交換器や人体などに悪影響を及ぼすことは無い。
なお、光触媒層３に適用する水溶性樹脂としては、例えばエチレンオキサイド系樹脂、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系樹脂のうち少なくとも１種以上の水溶性樹脂を含有するものであることが好ましい。
このようにすれば、プレス加工などによる外的な応力に対する塗膜の追随が良好となり、塗膜の剥離、脱落などの発生をさらに防ぐことができる。
【００２９】
（二酸化チタンとリン酸チタンまたはリン酸チタン水和物と水溶性樹脂の比率）
二酸化チタンとリン酸チタンまたはリン酸チタン水和物と水溶性樹脂の比率は、二酸化チタン１００質量部に対してリン酸チタンまたはリン酸チタン水和物が無水物換算で２０〜２０００質量部、水溶性樹脂が０．０１〜５０質量部であることが好ましい。
リン酸チタンはバインダーとして作用するので、二酸化チタン１００質量部に対して２０質量部未満だと二酸化チタンが固定されにくい。また、２０００質量部を超えると、二酸化チタンが光触媒層３の表面に露出する割合が低下するため、光触媒性能が劣化しやすい。
水溶性樹脂は、光触媒層３に可撓性を付与するものであるが、この水溶性樹脂の比率が二酸化チタン１００質量部に対して０．０１質量部未満だと、十分な可撓性を得ることが困難となりやすく、また、５０質量部を超えると、水溶性樹脂が結露水によって流出していく際に、二酸化チタン自体もこれに取り込まれる形で流れ落ちやすくなるため好ましくない。
【００３０】
＜ジルコニウムイオン＞
必要に応じて、光触媒層３に、ジルコニウムイオンを添加してもよい。
光触媒層３にジルコニウムイオンを添加することで、無機酸化物皮膜５（図２参照）を備えた場合に、光触媒層３と下地の無機酸化物皮膜５との密着性がさらに向上する。この効果は、二酸化チタン１００質量部に対して、ジルコニウムイオンを０．００１質量部未満の添加では添加の効果は無く、逆に１０質量部より多い添加となると塗布する水溶液の状態が維持できず、溶解している固形分が凝集しやすくなる。
【００３１】
≪水溶性樹脂潤滑層４≫
水溶性樹脂潤滑層４は、光触媒層３の表面に形成されるものであり、加工後においては紫外線によって分解されながら結露水によって流れ落ちるものである。
水溶性樹脂潤滑層４を設けることで、フィン材１のプレス成形時におけるカラー内面の焼付き、およびカラー飛びが抑制されるだけでなく、硬質な二酸化チタンによる金型および工具の磨耗も抑制される。なお、フィン材１の表面における動摩擦係数が０．１０を超えると、カラー内面の焼付きなどの抑制効果が十分に得られなくなるので、その動摩擦係数は０．２０以下とするのが好ましい。
また、水溶性樹脂潤滑層４の１ｍ２あたりの質量は１０〜５０００ｍｇであることが好ましい。
水溶性樹脂潤滑層４の質量が１０ｍｇ未満となると十分な加工性向上効果が得られない。また、５０００ｍｇを超えると、水溶性樹脂潤滑層４自体の吸湿効果によりフィン材１の表面が粘着質となり、プレス成形時にフィン材１がピンチローラーに巻きつくなどの不具合が生じやすくなる。
なお、水溶性樹脂潤滑層４に使用する樹脂としては、例えば、エチレンオキサイド系樹脂、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系樹脂のうち少なくとも１種以上の水溶性樹脂を含有するものであることが好ましい。
このようにすれば、プレス成形時におけるカラー内面の焼付き、およびカラー飛び、金型および工具の磨耗がさらに抑制される。
【００３２】
＜防カビ剤および／または抗菌剤＞
必要に応じて、水溶性樹脂潤滑層４に、防カビ剤、抗菌剤を添加してもよい。
水溶性樹脂潤滑層４に防カビ剤、抗菌剤を添加することにより、水溶性樹脂潤滑層４が流れ落ちるまでの間、カビや雑菌などの繁殖を抑制することが可能となる。このため、紫外線があたりにくい箇所においても、冷房運転開始時においてカビや雑菌などによる極端な異臭が発生することを抑制することができる。
防カビ剤、抗菌剤としては、例えば、チアベンダゾール（ＴＢＺ）などのイミダゾール系、２−（チオシアノメチルチオ）−ベンゾチアゾール（ＴＣＭＴＢ）などのチアゾール系、１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オン（ＢＩＴ）などのイソチアゾロン系の物質が、防カビ、抗菌の両面の作用を持つため、好適である。防カビ、抗菌剤の添加量については、多ければ多いほど優れた防カビ、抗菌機能が得られるが、紫外線の強さを十分強くすることにより、水溶性樹脂潤滑層４が速やかに分解されて光触媒層３を露出させることができ、二酸化チタンによる防カビ、抗菌機能を発現することができる。そのため、光触媒層３が露出するまでに必要な分だけ含まれていればよく、必ずしも添加量が規定されるものではない。
【００３３】
≪無機酸化物皮膜５≫
図２に示すように、アルミニウム板２と光触媒層３との間に、無機酸化物皮膜５を形成してもよい。
アルミニウム板２と光触媒層３との間に無機酸化物皮膜５を設けることで、光触媒層３のアルミニウム板２に対する密着性が向上し、フィン材１の加工時に光触媒層３が剥離しにくくなる。この無機酸化物皮膜５としては、シリカアルコキシドなどによって設けられるシリカ皮膜、リン酸クロメートやクロム酸クロメートなどのクロメート皮膜、反応型のジルコニウム系皮膜などが挙げられる。
無機酸化物皮膜５の１ｍ２あたりの質量は、１〜１０００ｍｇであることが好ましい。
無機酸化物皮膜５の１ｍ２あたりの質量が１ｍｇ未満では、光触媒層３のアルミニウム板２に対する密着性が向上しにくく、１０００ｍｇを超えると加工時に皮膜がひび割れを発生させることがある。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明に係る熱交換器用表面処理フィン材について、本発明の要件を満たす実施例と本発明の要件を満たさない比較例とを比較して具体的に説明する。
＜フィン材の作製＞
基板は、いずれもＪＩＳ Ｈ４０００に規定する合金番号１２００のアルミニウムよりなる板厚０．１ｍｍのアルミニウム板を用いた。
このアルミニウム板の表面に、予め１％苛性ソーダ液にて脱脂処理を実施した後、無機酸化物皮膜を設ける際には、化成処理としてリン酸クロメート処理を行った。化成処理液としては、日本ペイント株式会社製アルサーフ（登録商標）４０１／４５、リン酸４％、クロム酸０．４％を使用した。このとき、無機酸化物皮膜の膜厚は４００Åとした（蛍光Ｘ線法で測定したＣｒ換算値は２０ｍｇ／ｍ２であった）。
フィン材に用いる光触媒層の水溶性樹脂としては、ポリエチレングリコール（分子量２００００）およびポリアクリル酸の等量混合物を使用した。水溶性樹脂潤滑層としてはカルボキシメチルセルロースとポリエチレングリコール（分子量２００００）の等量混合物を適用した。防カビ剤・抗菌剤としては、チアベンダゾール（ＴＢＺ）を使用した。
なお、比較例６のシリカは、日産化学工業株式会社製のスノーテックス-Ｏ（登録商標）を使用した。
各実施例および比較例におけるフィン材の構成を表１に示す。
ただし、表１において、各（−）欄は、該当する成分を含有していないことを示している。なお、リン酸チタン、水溶性樹脂、ジルコニウムイオンの数値は、二酸化チタン１００質量部に対する質量部である。
【００３５】
【表１】
【００３６】
次に、光触媒層の１ｍ２あたりの質量、光触媒層における各物質の比率、無機酸化物皮膜の１ｍ２あたりの質量について検討した実施例を表２に示す。
ただし、表１において、各（−）欄は、該当する成分を含有していないことを示している。なお、リン酸チタン、水溶性樹脂、ジルコニウムイオンの数値は、二酸化チタン１００質量部に対する質量部である。
また、フィン材の作製については、前記と同様の方法で行った。
【００３７】
【表２】
【００３８】
得られたフィン材について、以下の各試験を行った。
≪評価方法≫
（加工性、耐食性）
フィン材を、日高精機株式会社製のしごき方式のドローレス金型を用いてプレスを行うことでフィンとした。プレスを行うにあたり、出光興産株式会社製のプレス油ＡＦ２Ｃを使用した。加工速度２５０ｓｐｍ、しごき率５０％のプレス条件下でポンチ加工を行うことで、内径φ９．８０ｍｍの円筒形状のカラーを２列×１０段配設したフィンを作製した。このときにカラー内面の焼付きやカラー形状不良の発生有無を確認した。評価基準は、カラー内面に全く剥離が生じなかったものを「◎（非常に良好）」、カラー内面に殆ど剥離が生じなかったものを「○（良好）」、若干カラー内部に剥離が生じたものを「△（適用可能）」、カラー内面に焼付きが生じたものを「×（適用不可）」とした。またその他の加工不具合として、ピンチローラーにフィン材が巻きついた場合なども「×（適用不可）」とした。
このようにして形成されたフィンを、多湿環境下における耐久性調査のため、ＪＩＳＨ４００１耐湿性試験を９６０ｈｒ実施し、腐食の発生状況を調査した。加工時に塗膜のひび割れが発生すると、当該耐湿性試験によって腐食となって顕れるため、評価基準としては耐湿性試験後に表面の外観変化が全く生じなかったものを「◎（非常に良好）」、表面の外観変化が殆ど生じなかったものを「○（良好）」、腐食により一部外観変化が生じたものを「△（適用可能）」、腐食により全面に外観変化が生じたものを「×（適用不可）」とした。
【００３９】
（親水性、臭気）
予め、前処理としてフィン材（５ｃｍ×１０ｃｍ）を２４０ｈｒ水道水（流量：１ｌ／分）に浸漬して水溶成分を除去後、これを６ｌの容量を有するデシケータ−中に入れ、撥水化を促進させ、かつ外的に付着しうる臭気成分でもある物質として吉草酸：１ｇを同時に封入し、１００℃の電気炉に当該デシケータ−を入れて２４ｈｒ保温することで、ＶＯＣを促進的に付着させた。その後、ブラックライトを用いて紫外線強度が０．７ｍＷ／ｃｍ２となる条件下で２４ｈｒフィン材を暴露した。
当該フィン材に、純水を１μｌ滴下し、それによって生じた水滴の接触角θをゴニオメーター（協和界面科学株式会社製 ＣＡ−Ｘ２５０型）により測定し、１０°以下であれば「◎（非常に良好）」、１０〜２０°であれば「○（良好）」、２０〜４０°であれば「△（適用可能）」とし、４０°以上であれば「×（適用不可）」とした。また、（社）におい・かおり環境協会が定める嗅覚検査に合格したパネラーによるフィン材の官能評価を実施し、臭気存在の有無を確認した。このとき、臭いの種類として無機バインダー特有のセメント臭と吉草酸特有の臭気を同時に評価した。いずれの臭いも全く認められなければ「◎」、何らかの臭気が認められたが吉草酸やセメント臭ではない場合には「○」、吉草酸やセメント臭が認められたが問題無いレベルの場合には「△」、明瞭な吉草酸やセメント臭が認められた場合には「×（適用不可）」とした。
【００４０】
（防カビ性）
予め、前処理としてフィン材（５ｃｍ×１０ｃｍ）を２４０ｈｒ水道水（流量：１ｌ／分）に浸漬して水溶成分を除去した場合、および、当該前処理を実施しなかった場合の２条件のサンプルを準備した。その後、ブラックライトを用いて紫外線強度が０．７ｍＷ／ｃｍ２となる条件下で当該フィン材を暴露しながら、「山田貞子ら：固体材料表面の迅速な抗カビ活性試験方法、防菌防黴、Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．１１，７１１〜７１７頁（２００３年）」に記載されているガラスリング法による試験によって評価した。なお、使用するカビとしては、黒カビ（Ａｓｐｅｇｉｌｌｕｓ ｎｉｇｅｒ）、青カビ（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ ｃｈｒｙｓｏｇｅｎｕｍ）、クロカワカビ（Ｃｌａｄｏｓｐｏｒｉｕｍ ｃｌａｄｏｓｐｏｒｉｏｉｄｅｓ）の３種類のカビを混合したものとした。評価結果は、下表３に示した６段階によって評価したが、簡便のため「◎（６）、○（４〜５）、△（３〜２）、×（１）」とした。
【００４１】
【表３】
【００４２】
【表４】
【００４３】
前記の各試験結果を表４に示す。
表４に示すように、本発明に基づく実施例１〜４のような適用例では、各評価において一定以上の特性を示しており、光触媒層自体からのほこり臭の問題も無く、適用可能であった。
比較例５は、リン酸チタンを加えていないため、光触媒層の密着性が弱く、加工性および耐食性に難点があった。
比較例６は、リン酸チタンの代わりに、シリカを使用しているため、セメント臭が発生した。
比較例７は、光触媒層中に水溶性樹脂を加えていないため、プレス加工時に塗膜にひび割れが入ることで耐食性が劣化した。
実施例８は、光触媒層が薄いため、光触媒による機能である親水性、臭気、防カビ性が得られにくい。
実施例９は、光触媒層中の水溶性樹脂が少ないため、プレス加工時に塗膜にひび割れが入ることで耐食性が若干劣化する。
実施例１０は、逆に光触媒層中の水溶性樹脂が多すぎるため、流水に浸漬した際に酸化チタンが水溶性樹脂とともに流れ落ちてしまうので比較例８と同様に光触媒の機能が若干得られにくい。
実施例１１は、リン酸チタンの量が少なすぎるため、光触媒層の密着性が弱く、加工性および耐食性が若干劣化する。
実施例１２は、逆にリン酸チタンの量が多すぎるため、酸化チタンの露出量が少なくなり、実施例８、１０と同様に光触媒の機能が若干得られにくい。
実施例１３は、水溶性樹脂潤滑層の質量が多すぎるため、加工時におけるフィン材のピンチロール巻きつき不具合が発生したものである。また、光触媒層が露出しにくいため、防カビ性も若干劣化しやすい。
実施例１４は、逆に水溶性樹脂潤滑層の質量が少なすぎるため、フィン材のプレス加工時におけるカラー内面の焼付きが若干発生する。
実施例１５は、無機酸化物皮膜の質量が多すぎるため、フィン材のプレス加工時において塗膜の割れが発生しやすく、耐食性も若干劣化する。
【００４４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく本発明の範囲を逸脱しない範囲で変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る熱交換器用表面処理フィン材の構成を模式的に示す拡大断面図である。
【図２】本発明に係る熱交換器用表面処理フィン材の他の構成を模式的に示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 熱交換器用表面処理フィン材
２ アルミニウム板（アルミニウム合金板を含む）
３ 光触媒層
４ 水溶性樹脂潤滑層
５ 無機酸化物皮膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器用に用いられるフィン材に係り、特に、臭気成分の分解、殺菌作用および塗膜の耐食性に優れる熱交換器用表面処理フィン材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、温度や湿度をコントロールするための熱交換器は、建物や自動車用の各種のエアコンディショナや種々のラジエータなどに広く用いられている。
そして、これら熱交換器の構成部品であるフィンの表面には、放熱、冷却、空気調和などのため、空気が出入りすることにより、臭気の原因となるペットや生活用品などの各種生活臭の原因物質や、一般的な室内環境に存在する揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）など、空気中に浮遊する様々な物質が付着する。
その結果、冷房運転時などにこれらの付着した物質がフィンの表面から脱離して、異臭が発生するという問題や室内に浮遊していたカビや雑菌がフィンの表面で繁殖して異臭やアレルギーの原因物質を放出するという問題があった。
また、ＶＯＣが付着することで、フィンの表面の親水性処理が損なわれ、フィンの表面が撥水化し、結露水の付着により通風抵抗を増大させてしまうという問題があった。
このような背景の中、フィンの表面に、バインダー等を用いて酸化チタン（二酸化チタン）やチタンアパタイトを担持させた塗膜を形成し、紫外線を当てることで、臭気成分の分解や、殺菌作用を向上させた光触媒技術を利用したフィン材が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
また、バインダーを用いずに、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法などにより、フィン材の表面に触媒膜（塗膜）を形成することで、臭気成分の分解や、殺菌作用を向上させた光触媒技術を利用したフィン材が提案されている（例えば、特許文献５参照）。
また、非特許文献１には、エアコンディショナの表面処理について記載されている。
【特許文献１】特許第３０９３９５３号公報（段落００１０）
【特許文献２】特開２００５−２１４４６９号公報（段落０００３、００１６〜００２１）
【特許文献３】特開２０００−３５４７６１号公報（段落０００７、００２１）
【特許文献４】特開平１０−２１６５２８号公報（段落００１１〜００２８、００６１）
【特許文献５】特開２０００−９３８０７号公報（段落００１２〜００２２）
【非特許文献１】自動車技術会 学術講演会前刷集９６３ １９９６−５ １５３頁〜１５６頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の光触媒技術により、臭気成分の分解や、殺菌作用を向上させたフィン材においては、以下に示すような問題があった。
二酸化チタンを担持させるために、フィン材の表面に有機バインダーを用いるとバインダー自体が二酸化チタンによって酸化分解されてしまい、二酸化チタンの剥離や脱落を招くという問題があった。
また、シリカ、アルミナ、オルガノシラン、ジルコニア、ゼオライトなどの従来の一般的な無機バインダーを用いると（例えば、特許文献４）、特許文献２に示すように冷房運転時などの結露開始時において、無機物特有のほこり臭やセメント臭が発生するという問題がある（非特許文献１参照）。特許文献２に記載のカルシウムヒドロキシアパタイトを用いた場合でもこの臭気対策は十分では無い。また、前記無機バインダーや特許文献２の技術では、無機バインダーの表面には、室内に浮遊する臭気物質も吸着しやすいが、熱交換器の複雑な形状のために紫外線があたりにくい場所では、光触媒の作用が働きにくく、無機バインダーの表面における臭気成分の吸脱着が発生するという問題があった。
また、実際にフィン表面に二酸化チタンを担持させる手法としてはプレコート方式で実施することが望ましいが、プレス加工時によってフィンカラーやスリット形状を形成させる際において、特許文献１、２の技術では塗膜が硬質なため塗膜自体がひび割れを発生しやすくなる。塗膜にひび割れが発生した場合、エアコンディショナなどが使用される多湿環境下においては、そのひび割れにより耐食性が劣化し、塗膜下腐食が発生して塗膜の脱落が発生するという問題があった。また、同様に特許文献１、２の技術では塗膜が硬質なためにプレス加工時において工具を大幅に磨耗させてしまう。特許文献３の技術においては、潤滑層を設けることによってプレス加工自体は可能となるものの、塗膜のひび割れを抑制することはできないため、腐食を発生させてしまう。
さらに、バインダーを用いないで塗膜を形成する方法では、フィン材を成形加工する前に、予め金属板に触媒膜を形成するプレコート方式に、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法などを適用することは難しく、熱交換器を組み立てた後に触媒膜を形成するポストコート方式が適用される。しかし、ポストコート方式にスパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法などを適用すると、触媒膜を形成するための時間およびコストがかかり、また、十分な機能を有する膜厚を確保することが難しいという問題があった。
【０００４】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、臭気成分を分解することで、異臭の発生を抑制し、抗菌作用に優れ、また、プレス加工による塗膜の損傷を抑制することで塗膜の耐食性が向上し、多湿環境下における塗膜下腐食の発生の抑制効果に優れる熱交換器用表面処理フィン材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、請求項１に係る熱交換器用表面処理フィン材は、アルミニウム板またはアルミニウム合金板と、このアルミニウム板またはアルミニウム合金板の少なくとも片面に形成された光触媒層と、この光触媒層の表面に形成された水溶性樹脂潤滑層とを備えるフィン材であって、前記光触媒層は、二酸化チタンと、リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物と、水溶性樹脂とを有することを特徴とする。
【０００６】
このような構成によれば、本発明のフィン材においては、光触媒層中の二酸化チタンにより臭気成分が吸着され、この臭気成分が酸化分解されることで、無臭な物質となって脱離される。
また、リン酸チタンは無機バインダーとして作用するとともに、ゼオライト、シリカ、アルミナなど従来の一般的な無機物特有の冷房運転開始時におけるほこり臭やセメント臭などの異臭を発生することが無い。
さらに、光触媒層に水溶性樹脂を添加することにより当該層に可撓性を付与することが可能となり、また、水溶性樹脂潤滑層を備えることによりフィン材表面の潤滑性が付与されることになり工具磨耗を抑制することが可能となる。その結果、フィン材の加工時における光触媒層のプレス加工時の塗膜の損傷を最小限に抑制することができ、塗膜の耐食性の劣化を抑制することができる。
【０００７】
請求項２に係る熱交換器用表面処理フィン材は、前記光触媒層の１ｍ２あたりの質量は、５〜５０００ｍｇであり、前記水溶性樹脂潤滑層の１ｍ２あたりの質量は１０〜５０００ｍｇであることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、本発明のフィン材は、光触媒層の質量を所定範囲にすることで、臭気成分の分解に必要な光触媒による活性反応を十分に得ることができるとともに、上限を５０００ｍｇとすることで経済性も向上する。
また、水溶性樹脂潤滑層の質量を所定範囲にすることで、フィン材の加工性を十分に向上させることができる。
【０００９】
請求項３に係る熱交換器用表面処理フィン材は、前記光触媒層における二酸化チタンと、リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物と、水溶性樹脂との比率は、二酸化チタン１００質量部に対して、リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物が無水物換算で２０〜２０００質量部、水溶性樹脂が０．０１〜５０質量部であることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、本発明のフィン材は、二酸化チタンに対し、バインダーとして作用するリン酸チタンの比率を制御することで、二酸化チタンが固定されやすく、二酸化チタンが表面に露出する割合が増加するため光触媒の性能が向上する。
また、二酸化チタンに対する水溶性樹脂の比率を制御することで、十分な可撓性を得ることができ、また、水溶性樹脂が結露水によって流出していく場合であっても、二酸化チタン自体もこれに取り込まれる形で流れ落ちにくくなる。
【００１１】
請求項４に係る熱交換器用表面処理フィン材は、前記光触媒層に使用する水溶性樹脂および前記水溶性樹脂潤滑層に使用する樹脂は、エチレンオキサイド系水溶性樹脂、セルロース系水溶性樹脂、アクリル系水溶性樹脂およびポリビニルアルコール系水溶性樹脂からなる群から選択された少なくとも１種よりなることを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、本発明のフィン材は、加工時における光触媒層の損傷を最小限に抑制することができ、耐食性の劣化を抑制することができる。
【００１３】
請求項５に係る熱交換器用表面処理フィン材は、前記水溶性樹脂潤滑層に防カビ剤および／または抗菌剤を添加したことを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、本発明のフィン材は、水溶性樹脂潤滑層が流れ落ちるまでの間、カビや雑菌などの繁殖を抑制することができる。
【００１５】
請求項６に係る熱交換器用表面処理フィン材は、前記アルミニウム板またはアルミニウム合金板と、前記光触媒層との間に、無機酸化物皮膜を備えたことを特徴とする。
【００１６】
このような構成によれば、本発明のフィン材は、アルミニウム板またはアルミニウム合金板と光触媒層との密着性が向上し、フィン材の加工時に光触媒層が剥離しにくくなる。
【００１７】
請求項７に係る熱交換器用表面処理フィン材は、前記無機酸化物皮膜の１ｍ２あたりの質量は、１〜１０００ｍｇであることを特徴とする。
【００１８】
このような構成によれば、本発明のフィン材は、アルミニウム板またはアルミニウム合金板と光触媒層との密着性が向上し、加工時に光触媒層が剥離しにくくなるとともに、フィン材の加工時に、塗膜のひび割れが発生しにくい。
【００１９】
請求項８に係る熱交換器用表面処理フィン材は、前記光触媒層において、二酸化チタン１００質量部に対して、更に、ジルコニウムイオンを０．００１〜１０質量部の範囲で含有させたことを特徴とする。
【００２０】
このような構成によれば、本発明のフィン材は、アルミニウム板またはアルミニウム合金板と光触媒層との密着性がさらに向上し、フィン材の加工時に光触媒層が剥離しにくくなるとともに、フィン材の加工時に塗膜のひび割れが発生しにくい。また、結露水によって水溶性樹脂が除去された後もジルコニウム化合物として光触媒層に残存し、前記無機酸化物皮膜との恒久的な密着性を補助する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、外的に付着する臭気物質、例えばペットや生活用品などの各種生活臭の原因物質による臭気成分を分解すること、およびシリカ、アルミナ、オルガノシラン、ゼオライトなどの一般的な無機バインダーに起因するほこり臭やセメント臭などの異臭の発生を抑制することができ、また、カビや雑菌などの繁殖を抑制し殺菌作用を向上させることができる。また、ＶＯＣが付着することによるフィンの表面の撥水化に伴う通風抵抗の増大をも抑制することが可能となる。さらに、プレス加工による塗膜の損傷を抑制することで従来のプレコート方式による光触媒塗膜の課題であった塗膜の耐食性を向上させることができ、多湿環境下における塗膜下腐食の発生を抑制したフィン材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
参照する図面において、図１は、本発明に係る熱交換器用表面処理フィン材の構成を模式的に示す拡大断面図、図２は、本発明に係る熱交換器用表面処理フィン材の他の構成を模式的に示す拡大断面図である。
【００２３】
図１に示すように、熱交換器用表面処理フィン材１（以下、適宜「フィン材１」と略称する）は、アルミニウム板またはアルミニウム合金板（以下、これらを総称して「アルミニウム板２」という）の少なくとも片面に、二酸化チタンと、リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物と、水溶性樹脂とから構成された光触媒層３が形成され、この光触媒層３の表面に、水溶性樹脂潤滑層４が形成された構成となっている。
以下に、熱交換器用表面処理フィン材１を構成する各要素について説明する。
【００２４】
≪アルミニウム板２≫
本発明において用いることのできるアルミニウム板２としては、ＪＩＳ Ｈ４０００に規定する合金種５０００系のアルミニウム板２や、ＪＩＳ Ｈ４０００に規定する合金種１０００系のアルミニウム板２を好適に用いることができるが、これらに限定されるものではなく、必要に応じて各種の成分および調質を行ったアルミニウム板２を用いることができる。なお、アルミニウム板２に各塗膜を形成させる前には、予めアルカリ脱脂を実施しておくことが好ましい。
【００２５】
≪光触媒層３≫
光触媒層３は、二酸化チタンと、リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物と、水溶性樹脂とから構成されている。これらの混合物を水溶液の状態にて前記アルミニウム板２に塗布、乾燥または加熱焼付けさせることで光触媒層３が設けられる。
ここで、光触媒層３の１ｍ２あたりの質量は５〜５０００ｍｇであることが好ましい。
光触媒層３の１ｍ２あたりの質量が５ｍｇ未満であると、十分な光触媒による活性反応が得られにくいため、付着した物質の分解が困難となりやすい。
一方、光触媒層３の質量が多いほど、光触媒層３の厚さが厚くなるため、光触媒活性機能が向上するが、経済性の観点から５０００ｍｇ以下とすることが好ましい。
【００２６】
＜二酸化チタン＞
二酸化チタンは、活性酸素を作ることにより、光触媒作用（光酸化）をもたらす物質で、二酸化チタンによる光触媒の特長は、光（紫外線）の照射により、強い分解力を発揮し、その表面を親水化するなどの優れた性質を持つことである。また、化学的に安定した物質で、人体にも無害である。
二酸化チタンによる光触媒の一般的機能としては、汚れの分解、消臭、脱臭、抗菌、殺菌、有害物質の除去などの他、ガラスや鏡の曇り防止、防汚などがある。
二酸化チタンは、その表面に臭気成分を吸着し、紫外線が照射されると、その臭気成分を常温下で、炭酸ガスおよび水という無臭な物質に酸化分解する。このため、二酸化チタンを含有する光触媒層３をフィン材１の表面に形成することにより、極めて優れた脱臭効果を得ることができる。
また、二酸化チタンは、その励起作用により空気中の水を分解することで、酸素および水酸基を生成し、その表面に多数の水酸基を存在させる。そして、これらの水酸基には、さらに空気中の水が吸着されるので、光触媒層３がフィン材１の表面に形成されていると、このフィン材１の表面に多くの吸着水が存在することになる。従って、このようなフィン材１には優れた親水性が発現する。
また、可塑剤およびパラフィンなどの親水性を阻害する汚染物質がフィン材１の表面に吸着された場合であっても、二酸化チタンの酸化分解作用により、汚染物質が分解されて除去されるので、優れた耐汚染性が得られるとともに、阻害された親水性を回復させることができる。
【００２７】
＜リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物＞
リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物は、無機バインダーとして作用し、二酸化チタンを固定する。リン酸チタンはシリカやゼオライト系化合物などの無機バインダーと異なり、無機物特有の冷房運転開始時におけるほこり臭やセメント臭を発生することが無いことが発明者らの調査により判明している。
【００２８】
＜水溶性樹脂＞
水溶性樹脂は、光触媒層３に可撓性を付与するものである。
光触媒層３は、そのままでは基材となるアルミニウム板２との密着性が弱いため、外的な応力には耐えられないが、水溶性樹脂を若干加えることにより可撓性を付与し、さらにその上に水溶性樹脂潤滑層４が形成されることにより、プレス加工などによる外的な応力に対する塗膜の追随が可能となり、塗膜の剥離、脱落などの発生を防ぐことができる。
また、光触媒層３の水溶性樹脂が無いと、フィン材１の加工（曲げ、穴あけ、しごき）時において、塗膜のひび割れ、およびフィン材１からの脱落を発生させてしまい、塗膜の耐食性が劣化する。
そこで、光触媒層３の水溶性樹脂、および水溶性樹脂潤滑層４の存在により、加工時における光触媒層３の損傷を最小限に抑制することができ、塗膜の耐食性の劣化を防ぐことができる。
ここで、水溶性樹脂は、結露水によって流れ落ちるものであり、かつ光触媒作用によって分解されるため、加工後においては除去されるものであり、熱交換器や人体などに悪影響を及ぼすことは無い。
なお、光触媒層３に適用する水溶性樹脂としては、例えばエチレンオキサイド系樹脂、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系樹脂のうち少なくとも１種以上の水溶性樹脂を含有するものであることが好ましい。
このようにすれば、プレス加工などによる外的な応力に対する塗膜の追随が良好となり、塗膜の剥離、脱落などの発生をさらに防ぐことができる。
【００２９】
（二酸化チタンとリン酸チタンまたはリン酸チタン水和物と水溶性樹脂の比率）
二酸化チタンとリン酸チタンまたはリン酸チタン水和物と水溶性樹脂の比率は、二酸化チタン１００質量部に対してリン酸チタンまたはリン酸チタン水和物が無水物換算で２０〜２０００質量部、水溶性樹脂が０．０１〜５０質量部であることが好ましい。
リン酸チタンはバインダーとして作用するので、二酸化チタン１００質量部に対して２０質量部未満だと二酸化チタンが固定されにくい。また、２０００質量部を超えると、二酸化チタンが光触媒層３の表面に露出する割合が低下するため、光触媒性能が劣化しやすい。
水溶性樹脂は、光触媒層３に可撓性を付与するものであるが、この水溶性樹脂の比率が二酸化チタン１００質量部に対して０．０１質量部未満だと、十分な可撓性を得ることが困難となりやすく、また、５０質量部を超えると、水溶性樹脂が結露水によって流出していく際に、二酸化チタン自体もこれに取り込まれる形で流れ落ちやすくなるため好ましくない。
【００３０】
＜ジルコニウムイオン＞
必要に応じて、光触媒層３に、ジルコニウムイオンを添加してもよい。
光触媒層３にジルコニウムイオンを添加することで、無機酸化物皮膜５（図２参照）を備えた場合に、光触媒層３と下地の無機酸化物皮膜５との密着性がさらに向上する。この効果は、二酸化チタン１００質量部に対して、ジルコニウムイオンを０．００１質量部未満の添加では添加の効果は無く、逆に１０質量部より多い添加となると塗布する水溶液の状態が維持できず、溶解している固形分が凝集しやすくなる。
【００３１】
≪水溶性樹脂潤滑層４≫
水溶性樹脂潤滑層４は、光触媒層３の表面に形成されるものであり、加工後においては紫外線によって分解されながら結露水によって流れ落ちるものである。
水溶性樹脂潤滑層４を設けることで、フィン材１のプレス成形時におけるカラー内面の焼付き、およびカラー飛びが抑制されるだけでなく、硬質な二酸化チタンによる金型および工具の磨耗も抑制される。なお、フィン材１の表面における動摩擦係数が０．１０を超えると、カラー内面の焼付きなどの抑制効果が十分に得られなくなるので、その動摩擦係数は０．２０以下とするのが好ましい。
また、水溶性樹脂潤滑層４の１ｍ２あたりの質量は１０〜５０００ｍｇであることが好ましい。
水溶性樹脂潤滑層４の質量が１０ｍｇ未満となると十分な加工性向上効果が得られない。また、５０００ｍｇを超えると、水溶性樹脂潤滑層４自体の吸湿効果によりフィン材１の表面が粘着質となり、プレス成形時にフィン材１がピンチローラーに巻きつくなどの不具合が生じやすくなる。
なお、水溶性樹脂潤滑層４に使用する樹脂としては、例えば、エチレンオキサイド系樹脂、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系樹脂のうち少なくとも１種以上の水溶性樹脂を含有するものであることが好ましい。
このようにすれば、プレス成形時におけるカラー内面の焼付き、およびカラー飛び、金型および工具の磨耗がさらに抑制される。
【００３２】
＜防カビ剤および／または抗菌剤＞
必要に応じて、水溶性樹脂潤滑層４に、防カビ剤、抗菌剤を添加してもよい。
水溶性樹脂潤滑層４に防カビ剤、抗菌剤を添加することにより、水溶性樹脂潤滑層４が流れ落ちるまでの間、カビや雑菌などの繁殖を抑制することが可能となる。このため、紫外線があたりにくい箇所においても、冷房運転開始時においてカビや雑菌などによる極端な異臭が発生することを抑制することができる。
防カビ剤、抗菌剤としては、例えば、チアベンダゾール（ＴＢＺ）などのイミダゾール系、２−（チオシアノメチルチオ）−ベンゾチアゾール（ＴＣＭＴＢ）などのチアゾール系、１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オン（ＢＩＴ）などのイソチアゾロン系の物質が、防カビ、抗菌の両面の作用を持つため、好適である。防カビ、抗菌剤の添加量については、多ければ多いほど優れた防カビ、抗菌機能が得られるが、紫外線の強さを十分強くすることにより、水溶性樹脂潤滑層４が速やかに分解されて光触媒層３を露出させることができ、二酸化チタンによる防カビ、抗菌機能を発現することができる。そのため、光触媒層３が露出するまでに必要な分だけ含まれていればよく、必ずしも添加量が規定されるものではない。
【００３３】
≪無機酸化物皮膜５≫
図２に示すように、アルミニウム板２と光触媒層３との間に、無機酸化物皮膜５を形成してもよい。
アルミニウム板２と光触媒層３との間に無機酸化物皮膜５を設けることで、光触媒層３のアルミニウム板２に対する密着性が向上し、フィン材１の加工時に光触媒層３が剥離しにくくなる。この無機酸化物皮膜５としては、シリカアルコキシドなどによって設けられるシリカ皮膜、リン酸クロメートやクロム酸クロメートなどのクロメート皮膜、反応型のジルコニウム系皮膜などが挙げられる。
無機酸化物皮膜５の１ｍ２あたりの質量は、１〜１０００ｍｇであることが好ましい。
無機酸化物皮膜５の１ｍ２あたりの質量が１ｍｇ未満では、光触媒層３のアルミニウム板２に対する密着性が向上しにくく、１０００ｍｇを超えると加工時に皮膜がひび割れを発生させることがある。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明に係る熱交換器用表面処理フィン材について、本発明の要件を満たす実施例と本発明の要件を満たさない比較例とを比較して具体的に説明する。
＜フィン材の作製＞
基板は、いずれもＪＩＳ Ｈ４０００に規定する合金番号１２００のアルミニウムよりなる板厚０．１ｍｍのアルミニウム板を用いた。
このアルミニウム板の表面に、予め１％苛性ソーダ液にて脱脂処理を実施した後、無機酸化物皮膜を設ける際には、化成処理としてリン酸クロメート処理を行った。化成処理液としては、日本ペイント株式会社製アルサーフ（登録商標）４０１／４５、リン酸４％、クロム酸０．４％を使用した。このとき、無機酸化物皮膜の膜厚は４００Åとした（蛍光Ｘ線法で測定したＣｒ換算値は２０ｍｇ／ｍ２であった）。
フィン材に用いる光触媒層の水溶性樹脂としては、ポリエチレングリコール（分子量２００００）およびポリアクリル酸の等量混合物を使用した。水溶性樹脂潤滑層としてはカルボキシメチルセルロースとポリエチレングリコール（分子量２００００）の等量混合物を適用した。防カビ剤・抗菌剤としては、チアベンダゾール（ＴＢＺ）を使用した。
なお、比較例６のシリカは、日産化学工業株式会社製のスノーテックス-Ｏ（登録商標）を使用した。
各実施例および比較例におけるフィン材の構成を表１に示す。
ただし、表１において、各（−）欄は、該当する成分を含有していないことを示している。なお、リン酸チタン、水溶性樹脂、ジルコニウムイオンの数値は、二酸化チタン１００質量部に対する質量部である。
【００３５】
【表１】
【００３６】
次に、光触媒層の１ｍ２あたりの質量、光触媒層における各物質の比率、無機酸化物皮膜の１ｍ２あたりの質量について検討した実施例を表２に示す。
ただし、表１において、各（−）欄は、該当する成分を含有していないことを示している。なお、リン酸チタン、水溶性樹脂、ジルコニウムイオンの数値は、二酸化チタン１００質量部に対する質量部である。
また、フィン材の作製については、前記と同様の方法で行った。
【００３７】
【表２】
【００３８】
得られたフィン材について、以下の各試験を行った。
≪評価方法≫
（加工性、耐食性）
フィン材を、日高精機株式会社製のしごき方式のドローレス金型を用いてプレスを行うことでフィンとした。プレスを行うにあたり、出光興産株式会社製のプレス油ＡＦ２Ｃを使用した。加工速度２５０ｓｐｍ、しごき率５０％のプレス条件下でポンチ加工を行うことで、内径φ９．８０ｍｍの円筒形状のカラーを２列×１０段配設したフィンを作製した。このときにカラー内面の焼付きやカラー形状不良の発生有無を確認した。評価基準は、カラー内面に全く剥離が生じなかったものを「◎（非常に良好）」、カラー内面に殆ど剥離が生じなかったものを「○（良好）」、若干カラー内部に剥離が生じたものを「△（適用可能）」、カラー内面に焼付きが生じたものを「×（適用不可）」とした。またその他の加工不具合として、ピンチローラーにフィン材が巻きついた場合なども「×（適用不可）」とした。
このようにして形成されたフィンを、多湿環境下における耐久性調査のため、ＪＩＳＨ４００１耐湿性試験を９６０ｈｒ実施し、腐食の発生状況を調査した。加工時に塗膜のひび割れが発生すると、当該耐湿性試験によって腐食となって顕れるため、評価基準としては耐湿性試験後に表面の外観変化が全く生じなかったものを「◎（非常に良好）」、表面の外観変化が殆ど生じなかったものを「○（良好）」、腐食により一部外観変化が生じたものを「△（適用可能）」、腐食により全面に外観変化が生じたものを「×（適用不可）」とした。
【００３９】
（親水性、臭気）
予め、前処理としてフィン材（５ｃｍ×１０ｃｍ）を２４０ｈｒ水道水（流量：１ｌ／分）に浸漬して水溶成分を除去後、これを６ｌの容量を有するデシケータ−中に入れ、撥水化を促進させ、かつ外的に付着しうる臭気成分でもある物質として吉草酸：１ｇを同時に封入し、１００℃の電気炉に当該デシケータ−を入れて２４ｈｒ保温することで、ＶＯＣを促進的に付着させた。その後、ブラックライトを用いて紫外線強度が０．７ｍＷ／ｃｍ２となる条件下で２４ｈｒフィン材を暴露した。
当該フィン材に、純水を１μｌ滴下し、それによって生じた水滴の接触角θをゴニオメーター（協和界面科学株式会社製 ＣＡ−Ｘ２５０型）により測定し、１０°以下であれば「◎（非常に良好）」、１０〜２０°であれば「○（良好）」、２０〜４０°であれば「△（適用可能）」とし、４０°以上であれば「×（適用不可）」とした。また、（社）におい・かおり環境協会が定める嗅覚検査に合格したパネラーによるフィン材の官能評価を実施し、臭気存在の有無を確認した。このとき、臭いの種類として無機バインダー特有のセメント臭と吉草酸特有の臭気を同時に評価した。いずれの臭いも全く認められなければ「◎」、何らかの臭気が認められたが吉草酸やセメント臭ではない場合には「○」、吉草酸やセメント臭が認められたが問題無いレベルの場合には「△」、明瞭な吉草酸やセメント臭が認められた場合には「×（適用不可）」とした。
【００４０】
（防カビ性）
予め、前処理としてフィン材（５ｃｍ×１０ｃｍ）を２４０ｈｒ水道水（流量：１ｌ／分）に浸漬して水溶成分を除去した場合、および、当該前処理を実施しなかった場合の２条件のサンプルを準備した。その後、ブラックライトを用いて紫外線強度が０．７ｍＷ／ｃｍ２となる条件下で当該フィン材を暴露しながら、「山田貞子ら：固体材料表面の迅速な抗カビ活性試験方法、防菌防黴、Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．１１，７１１〜７１７頁（２００３年）」に記載されているガラスリング法による試験によって評価した。なお、使用するカビとしては、黒カビ（Ａｓｐｅｇｉｌｌｕｓ ｎｉｇｅｒ）、青カビ（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ ｃｈｒｙｓｏｇｅｎｕｍ）、クロカワカビ（Ｃｌａｄｏｓｐｏｒｉｕｍ ｃｌａｄｏｓｐｏｒｉｏｉｄｅｓ）の３種類のカビを混合したものとした。評価結果は、下表３に示した６段階によって評価したが、簡便のため「◎（６）、○（４〜５）、△（３〜２）、×（１）」とした。
【００４１】
【表３】
【００４２】
【表４】
【００４３】
前記の各試験結果を表４に示す。
表４に示すように、本発明に基づく実施例１〜４のような適用例では、各評価において一定以上の特性を示しており、光触媒層自体からのほこり臭の問題も無く、適用可能であった。
比較例５は、リン酸チタンを加えていないため、光触媒層の密着性が弱く、加工性および耐食性に難点があった。
比較例６は、リン酸チタンの代わりに、シリカを使用しているため、セメント臭が発生した。
比較例７は、光触媒層中に水溶性樹脂を加えていないため、プレス加工時に塗膜にひび割れが入ることで耐食性が劣化した。
実施例８は、光触媒層が薄いため、光触媒による機能である親水性、臭気、防カビ性が得られにくい。
実施例９は、光触媒層中の水溶性樹脂が少ないため、プレス加工時に塗膜にひび割れが入ることで耐食性が若干劣化する。
実施例１０は、逆に光触媒層中の水溶性樹脂が多すぎるため、流水に浸漬した際に酸化チタンが水溶性樹脂とともに流れ落ちてしまうので比較例８と同様に光触媒の機能が若干得られにくい。
実施例１１は、リン酸チタンの量が少なすぎるため、光触媒層の密着性が弱く、加工性および耐食性が若干劣化する。
実施例１２は、逆にリン酸チタンの量が多すぎるため、酸化チタンの露出量が少なくなり、実施例８、１０と同様に光触媒の機能が若干得られにくい。
実施例１３は、水溶性樹脂潤滑層の質量が多すぎるため、加工時におけるフィン材のピンチロール巻きつき不具合が発生したものである。また、光触媒層が露出しにくいため、防カビ性も若干劣化しやすい。
実施例１４は、逆に水溶性樹脂潤滑層の質量が少なすぎるため、フィン材のプレス加工時におけるカラー内面の焼付きが若干発生する。
実施例１５は、無機酸化物皮膜の質量が多すぎるため、フィン材のプレス加工時において塗膜の割れが発生しやすく、耐食性も若干劣化する。
【００４４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく本発明の範囲を逸脱しない範囲で変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る熱交換器用表面処理フィン材の構成を模式的に示す拡大断面図である。
【図２】本発明に係る熱交換器用表面処理フィン材の他の構成を模式的に示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 熱交換器用表面処理フィン材
２ アルミニウム板（アルミニウム合金板を含む）
３ 光触媒層
４ 水溶性樹脂潤滑層
５ 無機酸化物皮膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム板またはアルミニウム合金板と、このアルミニウム板またはアルミニウム合金板の少なくとも片面に形成された光触媒層と、この光触媒層の表面に形成された水溶性樹脂潤滑層とを備えるフィン材であって、
前記光触媒層は、二酸化チタンと、リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物と、水溶性樹脂とを有することを特徴とする熱交換器用表面処理フィン材。
【請求項２】
前記光触媒層の１ｍ２あたりの質量は、５〜５０００ｍｇであり、前記水溶性樹脂潤滑層の１ｍ２あたりの質量は１０〜５０００ｍｇであることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用表面処理フィン材。
【請求項３】
前記光触媒層における二酸化チタンと、リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物と、水溶性樹脂との比率は、二酸化チタン１００質量部に対して、リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物が無水物換算で２０〜２０００質量部、水溶性樹脂が０．０１〜５０質量部であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換器用表面処理フィン材。
【請求項４】
前記光触媒層に使用する水溶性樹脂および前記水溶性樹脂潤滑層に使用する樹脂は、エチレンオキサイド系水溶性樹脂、セルロース系水溶性樹脂、アクリル系水溶性樹脂およびポリビニルアルコール系水溶性樹脂からなる群から選択された少なくとも１種よりなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の熱交換器用表面処理フィン材。
【請求項５】
前記水溶性樹脂潤滑層に防カビ剤および／または抗菌剤を添加したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱交換器用表面処理フィン材。
【請求項６】
前記アルミニウム板またはアルミニウム合金板と、前記光触媒層との間に、無機酸化物皮膜を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱交換器用表面処理フィン材。
【請求項７】
前記無機酸化物皮膜の１ｍ２あたりの質量は、１〜１０００ｍｇであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の熱交換器用表面処理フィン材。
【請求項８】
前記光触媒層において、二酸化チタン１００質量部に対して、更に、ジルコニウムイオンを０．００１〜１０質量部の範囲で含有させたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の熱交換器用表面処理フィン材。
【請求項１】
アルミニウム板またはアルミニウム合金板と、このアルミニウム板またはアルミニウム合金板の少なくとも片面に形成された光触媒層と、この光触媒層の表面に形成された水溶性樹脂潤滑層とを備えるフィン材であって、
前記光触媒層は、二酸化チタンと、リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物と、水溶性樹脂とを有することを特徴とする熱交換器用表面処理フィン材。
【請求項２】
前記光触媒層の１ｍ２あたりの質量は、５〜５０００ｍｇであり、前記水溶性樹脂潤滑層の１ｍ２あたりの質量は１０〜５０００ｍｇであることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用表面処理フィン材。
【請求項３】
前記光触媒層における二酸化チタンと、リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物と、水溶性樹脂との比率は、二酸化チタン１００質量部に対して、リン酸チタンまたはリン酸チタン水和物が無水物換算で２０〜２０００質量部、水溶性樹脂が０．０１〜５０質量部であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換器用表面処理フィン材。
【請求項４】
前記光触媒層に使用する水溶性樹脂および前記水溶性樹脂潤滑層に使用する樹脂は、エチレンオキサイド系水溶性樹脂、セルロース系水溶性樹脂、アクリル系水溶性樹脂およびポリビニルアルコール系水溶性樹脂からなる群から選択された少なくとも１種よりなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の熱交換器用表面処理フィン材。
【請求項５】
前記水溶性樹脂潤滑層に防カビ剤および／または抗菌剤を添加したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱交換器用表面処理フィン材。
【請求項６】
前記アルミニウム板またはアルミニウム合金板と、前記光触媒層との間に、無機酸化物皮膜を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱交換器用表面処理フィン材。
【請求項７】
前記無機酸化物皮膜の１ｍ２あたりの質量は、１〜１０００ｍｇであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の熱交換器用表面処理フィン材。
【請求項８】
前記光触媒層において、二酸化チタン１００質量部に対して、更に、ジルコニウムイオンを０．００１〜１０質量部の範囲で含有させたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の熱交換器用表面処理フィン材。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−２６８３８７（Ｐ２００７−２６８３８７Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９５９２５（Ｐ２００６−９５９２５）
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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