JP5328009B2 - Fins for heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、エアーコンディショナー等の熱交換器に使用される熱交換器用フィン材に関する。 The present invention relates to a fin material for a heat exchanger used in a heat exchanger such as an air conditioner.
熱交換器は、ルームエアコン、パッケージエアコン、冷凍ショーケース、冷蔵庫、オイルクーラーあるいはラジエータ等の種々の分野に利用されている。
空調機や冷蔵庫における熱交換器としては、多数のプレートフィンとチューブとを組み合わせて構成されるプレートフィンチューブ熱交換器が多用されている。
Heat exchangers are used in various fields such as room air conditioners, packaged air conditioners, refrigeration showcases, refrigerators, oil coolers, and radiators.
As a heat exchanger in an air conditioner or a refrigerator, a plate fin tube heat exchanger configured by combining a large number of plate fins and tubes is frequently used.
従来、上記プレートフィンは、アルミニウム板よりなる熱交換器用フィン材に、上記チューブを挿通して固定するための1〜4mm程度の高さのフィンカラー部をプレス加工して作製する。このクロスフィンチューブ熱交換器を構成するクロスフィンチューブは、空気側のアルミニウムからなるフィン材と、冷媒側の銅又は銅合金からなる冷媒配管とから構成されている。 Conventionally, the plate fin is manufactured by pressing a fin collar portion having a height of about 1 to 4 mm for inserting and fixing the tube into a heat exchanger fin material made of an aluminum plate. The cross fin tube constituting the cross fin tube heat exchanger is composed of a fin material made of aluminum on the air side and a refrigerant pipe made of copper or a copper alloy on the refrigerant side.
通常、上記プレートフィンチューブ熱交換器は、密に設けられたプレートフィン同士の隙間に凝縮水が留まると、送風時の抵抗が大きくなり、熱交換器性能が低下する。
そのため、アルミニウム板よりなる上記熱交換器用フィン材の表面には、熱交換器の性能を維持するために、水滴落下性を向上したり、水滴を水膜状に広がらせることを目的として、親水性が向上する表面処理が施されている。
Usually, in the plate fin tube heat exchanger, when condensed water stays in a gap between plate fins that are closely provided, the resistance during blowing increases and the performance of the heat exchanger decreases.
For this reason, the surface of the fin material for heat exchanger made of an aluminum plate is hydrophilic for the purpose of improving the water drop dropability or spreading the water droplets in the form of a water film in order to maintain the performance of the heat exchanger. Surface treatment to improve the properties is applied.
しかしながら、これらの表面処理を施した熱交換器用フィン材でも、ある期間使用すると表面に汚れが付着し、親水性が低下してしまう。そのため、定期的に洗浄しないと熱交換器性能が維持できない(特に、室外では車や人通りが多く汚れやすい環境で、室内では調理場や業務用として連続使用されている場合には、親水性の低下が著しい)。 However, even heat exchanger fin materials subjected to these surface treatments are contaminated on the surface and deteriorated in hydrophilicity when used for a certain period of time. Therefore, heat exchanger performance cannot be maintained unless it is regularly cleaned (especially when it is used in outdoor environments where there is a lot of cars and traffic, and it is used indoors for cooking and business purposes) Is drastically reduced).
このような問題を解決するために、熱交換器用のフィン材について、汚れの分解や超親水性によるセルフクリーニング効果を特徴とする酸化チタン等の光触媒を用いた技術が多く報告されている(特許文献1、2)。
これらの技術の、酸化チタンを含む塗膜は、塗膜表面にTiO2が露出しており、プレス加工等の成形時に金型に与えるダメージが大きい。
また、塗膜の親水化はある一定時間の光の照射が必要であり、親水化するまでの時間、光が当たらない部分は塗膜が親水化していない問題がある。
In order to solve such problems, many techniques using photocatalysts such as titanium oxide, which are characterized by self-cleaning effects due to the decomposition of dirt and super hydrophilicity, have been reported for fin materials for heat exchangers (patents) References 1, 2).
In these techniques, the coating film containing titanium oxide has TiO 2 exposed on the surface of the coating film, and the damage to the mold during molding such as press working is large.
In addition, hydrophilicity of the coating film requires irradiation of light for a certain period of time, and there is a problem that the coating film is not hydrophilized in a portion where the light does not hit during the time until hydrophilicity.
これらの問題に対し、プレス加工等の成形時に金型に与えるダメージを防止する策としては、光触媒塗膜の上に潤滑層を設ける方法が提案されている(特許文献3、4)。
一方、親水性に関しては、なんら良い案がないのが現状であり、従来の技術では、汚れにくく親水性が初期の段階から長期にわたって持続でき、成形時に金型に悪影響を与えることがないものはなく、このような特性を有した熱交換起用フィン材の開発が渇望されていた。
In order to prevent these problems from causing damage to the mold during molding such as press working, a method of providing a lubricating layer on the photocatalyst coating has been proposed (Patent Documents 3 and 4).
On the other hand, regarding the hydrophilicity, there is currently no good idea, and with the conventional technology, the hydrophilicity can be sustained for a long time from the initial stage, and there is no adverse effect on the mold during molding. However, development of a heat exchange starting fin material having such characteristics has been eagerly desired.
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、プレス加工等の成形時に金型に悪影響を与えることがなく、光照射を開始する使用初期の段階から親水性を確保することができ、かつ、光を照射することにより優れた親水性を長期間維持することができる熱交換器用フィン材を提供しようとするものである。
なお、本明細書中の「光」は、酸化チタン等の光触媒を励起し得る波長の光であり、紫外光及び太陽光を含む概念である。
The present invention has been made in view of such conventional problems, and does not adversely affect the mold at the time of molding such as press working, and ensures hydrophilicity from the initial stage of use where light irradiation is started. An object of the present invention is to provide a fin material for a heat exchanger that can be maintained and can maintain excellent hydrophilicity for a long time by irradiating light.
In addition, “light” in the present specification is light having a wavelength that can excite a photocatalyst such as titanium oxide, and is a concept including ultraviolet light and sunlight.
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金(以下、アルミニウム合金)からなる基材と、該基材の表面に形成された下地層と、該下地層上に形成された光触媒層と、該光触媒層上に形成された親水性樹脂層と、該親水性樹脂層上に形成された潤滑層とからなる熱交換器用フィン材であって、
上記光触媒層は、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、又はエポキシ樹脂からなるベース樹脂に光触媒粒子を分散させてなり、
上記親水性樹脂層は、膜厚が0.5μm超え3μm以下であり、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリルアミド系樹脂、ポリアクリル酸系樹脂、及びセルロース系樹脂から選ばれる少なくとも1種を主成分とし、
上記潤滑層は、ポリエチレングリコール系樹脂を主成分とする水溶性潤滑剤からなり、
上記熱交換器用フィン材は、サイズが長さ50mm、幅50mmであるテストピースを、光触媒粒子を励起し得る波長の光を照射することなく純水を1L/minでオーバーフロー容器中に10分間浸漬する流水テストの前後において、水との接触角が40°以下であることを特徴とする熱交換器用フィン材にある(請求項1)。
The present invention includes a base material made of aluminum or an aluminum alloy (hereinafter referred to as an aluminum alloy), a base layer formed on the surface of the base material, a photocatalyst layer formed on the base layer, and a photocatalyst layer on the photocatalyst layer. A heat exchanger fin material comprising a formed hydrophilic resin layer and a lubricating layer formed on the hydrophilic resin layer,
The photocatalyst layer is obtained by dispersing photocatalyst particles in a base resin made of a fluororesin, a silicone resin, a urethane resin, or an epoxy resin .
The hydrophilic resin layer has a film thickness of more than 0.5 μm and 3 μm or less, and has at least one selected from polyvinyl alcohol resin, polyacrylamide resin, polyacrylic acid resin, and cellulose resin as a main component,
The lubricating layer is composed of a water-soluble lubricant mainly composed of polyethylene glycol resin,
For the heat exchanger fin material, a test piece having a length of 50 mm and a width of 50 mm is immersed in an overflow container at 1 L / min for 10 minutes without irradiating light having a wavelength capable of exciting photocatalyst particles. Before and after the flowing water test, the heat exchanger fin material has a contact angle with water of 40 ° or less (Claim 1).
本発明の熱交換器用フィン材は、上記基材と、上記光触媒層との間に上記下地層が形成されている。該下地層は、上記基材、及び上記光触媒層に対して、良好な密着性を発揮することができ、上記基材と上記光触媒層との密着性を向上することができる。 As for the fin material for heat exchangers of this invention, the said base layer is formed between the said base material and the said photocatalyst layer. The underlayer can exhibit good adhesion to the substrate and the photocatalyst layer, and can improve the adhesion between the substrate and the photocatalyst layer.
また、上記熱交換器用フィン材は、上記光触媒層の上に親水性樹脂層を形成しているため、プレス加工等の成形時に金型にダメージを与える光触媒層の露出を防ぎ、優れた成形性を有することができる。また、光の照射が不十分で、光触媒層が親水性を発揮できない初期の段階でも親水性を確保することができる。 In addition, since the heat exchanger fin material has a hydrophilic resin layer formed on the photocatalyst layer, it prevents exposure of the photocatalyst layer, which damages the mold during molding such as pressing, and has excellent moldability. Can have. Further, hydrophilicity can be ensured even at an initial stage where light irradiation is insufficient and the photocatalyst layer cannot exhibit hydrophilicity.
そして、光触媒層中の光触媒粒子が光励起されて光触媒層自体が親水性を十分に発揮できる程度に光が照射された段階においては、上記光触媒粒子の分解作用によって不要になった親水性樹脂層が分解される。そのため、親水性を有する光触媒層が表面に露出することとなり親水性を長期に亘って持続することができる。
すなわち、上記熱交換器用フィン材は、使用初期の段階から長期に亘って親水性を持続することができる。
Then, in the stage where the photocatalyst particles in the photocatalyst layer are photoexcited and light is irradiated to such an extent that the photocatalyst layer itself can sufficiently exhibit hydrophilicity, the hydrophilic resin layer that is no longer necessary due to the decomposition action of the photocatalyst particles Disassembled. Therefore, the photocatalytic layer having hydrophilicity is exposed on the surface, and the hydrophilicity can be maintained for a long time.
That is, the fin material for heat exchanger can maintain hydrophilicity for a long time from the initial stage of use.
このように、本発明によれば、プレス加工等の成形時に金型に悪影響を与えることがなく、光照射を開始する使用初期の段階から親水性を確保することができ、かつ、光を照射することにより優れた親水性を長期間維持することができる熱交換器用フィン材を提供することができる。 As described above, according to the present invention, hydrophilicity can be secured from the initial stage of use where light irradiation is started without adversely affecting the mold during molding such as press working, and light irradiation is performed. By doing so, it is possible to provide a fin material for a heat exchanger that can maintain excellent hydrophilicity for a long period of time.
本発明の熱交換器用フィン材は、上述したように、アルミニウム合金からなる基材と、該基材の表面に形成された下地層と、該下地層上に形成された光触媒層と、該光触媒層上に形成された親水性樹脂層と、該親水性樹脂層上に形成された潤滑層とからなる。 As described above, the fin material for a heat exchanger of the present invention includes a base material made of an aluminum alloy, a base layer formed on the surface of the base material, a photocatalyst layer formed on the base layer, and the photocatalyst. It consists of a hydrophilic resin layer formed on the layer and a lubricating layer formed on the hydrophilic resin layer.
上記下地層としては、例えば、リン酸クロメート、クロム酸クロメート等のクロメート処理、クロム酸クロメート以外のリン酸チタン、リン酸ジルコニウム、リン酸モリブデン、リン酸亜鉛、酸化チタン、酸化ジルコニウム等のノンクロメート処理等の化学皮膜処理(化成処理)により得られる皮膜がある。
上記化成処理方法には、反応型及び塗布型があるが、本発明においては、いずれの手法が採用されてもよい。
Examples of the underlayer include chromate treatment such as phosphate chromate and chromate chromate, non-chromate such as titanium phosphate other than chromate chromate, zirconium phosphate, molybdenum phosphate, zinc phosphate, titanium oxide, zirconium oxide, etc. There are films obtained by chemical film treatment (chemical conversion treatment) such as treatment.
The chemical conversion treatment method includes a reaction type and a coating type, but any method may be adopted in the present invention.
また、上記熱交換器用フィン材の上記光触媒層は、ベース樹脂に光触媒粒子を分散させてなる。
上記ベース樹脂は、例えば、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。
The photocatalyst layer of the heat exchanger fin material is formed by dispersing photocatalyst particles in a base resin.
The base resin, for example, fluorine resin, silicone resin, urethane resin, an epoxy resin can be used like.
また、ロールコーターでの塗布が可能で工業的に有利であり、樹脂自身が光触媒によって分解されにくく、樹脂に柔軟性があるという理由から、上記光触媒層のベース樹脂は、シリコーン樹脂であることが好ましい(請求項2)。
上記シリコーン樹脂としては、光触媒層の親水性、乾燥性、密着性を考慮して、親水性シリコーン樹脂と、速乾性シリコーン樹脂とをブレンドすることにより得られるシリコーン樹脂であることが好ましい。
In addition, it is industrially advantageous because it can be applied with a roll coater, the resin itself is not easily decomposed by the photocatalyst, and the resin is flexible, so that the base resin of the photocatalyst layer is a silicone resin. Preferred (Claim 2 ).
The silicone resin is preferably a silicone resin obtained by blending a hydrophilic silicone resin and a quick-drying silicone resin in consideration of the hydrophilicity, drying property, and adhesion of the photocatalyst layer.
上記光触媒粒子は光励起によって親水性や有機分解性等の光触媒活性を発揮するものである。
上記光触媒粒子としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化鉛、酸化第二鉄、三酸化二ビヒマス、三酸化タングステン、チタン酸ストロンチウム等が挙げられる。
そして、化学的安定性、コスト、安全性の点から、上記光触媒粒子は酸化チタンを用いることが好ましい(請求項3)。
The photocatalyst particles exhibit photocatalytic activity such as hydrophilicity and organic decomposability by photoexcitation.
Examples of the photocatalyst particles include titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, lead oxide, ferric oxide, bibimass trioxide, tungsten trioxide, and strontium titanate.
Then, chemical stability, cost, in terms of safety, the photocatalyst particles are titanium oxide is preferably used (claim 3).
上記酸化チタンは、その結晶形態の違いからルチル型、アナターゼ型、ブルッカイト型があり、いずれも使用可能であるが、光触媒活性が高い点から、アナターゼ型酸化チタンを用いることが好ましい。また、酸化チタンの親水化や有機物分解は酸化チタンの表面で起こる反応であり、表面積が大きいほど、光触媒性能が高いことから、酸化チタンの平均粒径は、100nm以下が好ましく、より好ましくは50nm以下である。さらに好ましくは10nm以下である。また、上記酸化チタンは、アパタイトで表面処理を施したものを用いても良い。 The titanium oxide has a rutile type, anatase type, and brookite type because of the difference in crystal form, and any of them can be used. From the viewpoint of high photocatalytic activity, it is preferable to use anatase type titanium oxide. Further, the hydrophilization of titanium oxide and the decomposition of organic substances are reactions that occur on the surface of titanium oxide. Since the photocatalytic performance is higher as the surface area is larger, the average particle diameter of titanium oxide is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm. It is as follows. More preferably, it is 10 nm or less. Moreover, you may use the said titanium oxide which surface-treated with apatite.
また、上記光触媒層の膜厚は、0.1μm〜10μmであることが好ましい。
上記膜厚が0.1μm未満の場合には、分解効果が十分に得られないおそれがある。一方、上記膜厚が10μmを超える場合には、熱交換器用フィン材の伝熱性を低下させるおそれがある。
Moreover, it is preferable that the film thickness of the said photocatalyst layer is 0.1 micrometer-10 micrometers.
When the film thickness is less than 0.1 μm, the decomposition effect may not be sufficiently obtained. On the other hand, when the said film thickness exceeds 10 micrometers, there exists a possibility of reducing the heat conductivity of the fin material for heat exchangers.
また、上記熱交換器用フィン材の上記親水性樹脂層は、膜厚が0.5μm超え3μm以下である。
上記親水性樹脂層の膜厚が0.5μm以下の場合には、初期段階に必要な親水性が確保できないばかりでなく、成形加工時に十分な潤滑性を発揮することができない。一方、上記親水性樹脂層の膜厚が3μmを超える場合には、光触媒層に十分に光を照射することができず、光触媒粒子の効果を得ることができないばかりでなく、熱交換器用フィン材の伝熱性を低下させるという問題がある。
The hydrophilic resin layer of the fin material for heat exchanger has a film thickness of more than 0.5 μm and not more than 3 μm.
When the film thickness of the hydrophilic resin layer is 0.5 μm or less, not only the hydrophilicity required in the initial stage cannot be ensured, but also sufficient lubricity cannot be exhibited during the molding process. On the other hand, when the film thickness of the hydrophilic resin layer exceeds 3 μm, the photocatalyst layer cannot be sufficiently irradiated with light, and the effect of the photocatalyst particles cannot be obtained. There is a problem of lowering the heat transfer property.
また、上記熱交換器用フィン材は、光触媒粒子を励起し得る波長の光を照射することなく純水を1L/minでオーバーフローさせた容器中に10分間浸漬する流水テストの前後において、水との接触角が40°以下である。
上記接触角が40°を超える場合には、光照射開始の光の照射が不十分で、光触媒層が親水性を発揮できない初期の段階や、光が当たらない部分において、必要な親水性を確保することができない。
Further, the fin material for the heat exchanger is in contact with water before and after a flowing water test in which pure water is overflowed at a rate of 1 L / min for 10 minutes without irradiating light having a wavelength capable of exciting the photocatalyst particles. The contact angle is 40 ° or less.
If the contact angle exceeds 40 °, the necessary hydrophilicity is ensured at the initial stage where the photocatalyst layer does not exhibit hydrophilicity, or at the part where the light does not strike, because the light irradiation is not sufficiently started. Can not do it.
すなわち、上記親水性樹脂層は、熱交換器用フィン材が熱交換器に組み込まれて使用される際に残存し、光照射開始の光の照射が不十分で、光触媒層が親水性を発揮できない初期の段階において親水性を発揮する必要がある。
そのため、上記親水性樹脂層を構成する成分は、熱交換器製造工程中の水没による検圧工程や、運転で発生する凝縮水等によって親水性樹脂層が除去されることがない、すなわち、初期段階において、水に溶解し難く除去され難い性質を有し、親水性が維持できるものであれば特に限定されない。
That is, the hydrophilic resin layer remains when the heat exchanger fin material is incorporated in a heat exchanger and used, and the photocatalyst layer cannot exhibit hydrophilicity due to insufficient light irradiation at the start of light irradiation. It is necessary to exhibit hydrophilicity in the initial stage.
Therefore, the component constituting the hydrophilic resin layer is not removed by the pressure detection process due to submergence during the heat exchanger manufacturing process or condensed water generated during operation, that is, the initial stage In the stage, there is no particular limitation as long as it has a property that is difficult to dissolve in water and difficult to be removed, and can maintain hydrophilicity.
上記親水性樹脂層を構成する成分としては、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂(ポリビニルアルコールとその誘導体)、ポリアクリルアミド系樹脂(ポリアクリルアミドとその誘導体)、ポリアクリル酸系樹脂(ポリアクリル酸とその誘導体)、セルロース系樹脂(カルボキシメチルセルロースナトリウム、カルボキシメチルセルロース系アンモニウム等)、ポリエチレングリコール系樹脂(ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイド等)等が上げられる。上記親水性樹脂層は、これらの成分から適宜選択して構成することが好ましく、上述の特性を有することができれば、1種より構成してもよいし、2種以上を混合して構成してもよい。また、上記親水性樹脂層は、水分散性シリカ(コロイダルシリカ)、アルカリケイ酸塩(水ガラス)等を含んでもよい。また、上述の特性を有するように、上記列挙した成分の分子量、構造式等を制御することが好ましい。 Examples of components constituting the hydrophilic resin layer include polyvinyl alcohol resins (polyvinyl alcohol and derivatives thereof), polyacrylamide resins (polyacrylamide and derivatives thereof), and polyacrylic resins (polyacrylic acid and derivatives thereof). ), Cellulose resins (such as sodium carboxymethyl cellulose and carboxymethyl cellulose ammonium), polyethylene glycol resins (such as polyethylene glycol and polyethylene oxide), and the like. The hydrophilic resin layer is preferably configured by appropriately selecting from these components. If the hydrophilic resin layer can have the above-described characteristics, it may be composed of one kind or a mixture of two or more kinds. Also good. The hydrophilic resin layer may contain water-dispersible silica (colloidal silica), alkali silicate (water glass), and the like. In addition, it is preferable to control the molecular weight, structural formula, and the like of the above listed components so as to have the above-described characteristics.
また、上記親水性樹脂層上に、さらに、水溶性潤滑剤からなる潤滑層を有することが好ましい。
この場合には、上記熱交換器用フィン材に、さらに優れた成形性を付与することができる。
上記潤滑層は、水溶性潤滑剤からなるため、熱交換器用フィン材が熱交換器に組み込まれて使用される際には、除去されている。
Moreover, it is preferable to further have a lubricating layer made of a water-soluble lubricant on the hydrophilic resin layer .
In this case, further excellent moldability can be imparted to the heat exchanger fin material.
Since the lubricating layer is made of a water-soluble lubricant, it is removed when the heat exchanger fin material is incorporated in a heat exchanger and used.
上記潤滑層を構成する成分としては、潤滑性を有し、且つ、熱交換器製造工程中の水没による検圧工程や、初期運転で発生する凝縮水等により容易に除去されるものであればよく、例えば、ポリエチレングリコール系樹脂、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系樹脂等が挙げられる。乾燥性を考慮すると、上記潤滑層は、分子量3000〜30000のポリエチレングリコールからなることが好ましい。
また、上記潤滑層は、膜厚が0.05μm〜1μmであることが好ましい。
As the component constituting the lubricating layer, if it has lubricity and can be easily removed by a pressure detection process due to submersion during the heat exchanger manufacturing process, condensed water generated in the initial operation, or the like For example, a polyethylene glycol resin, a cellulose resin, an acrylic resin, a polyvinyl alcohol resin, and the like can be given. In consideration of drying properties, the lubricating layer is preferably made of polyethylene glycol having a molecular weight of 3000 to 30000.
The lubricating layer preferably has a film thickness of 0.05 μm to 1 μm.
(実施例1)
本例は、本発明の熱交換器用フィン材にかかる実施例、参考例、及び比較例として、熱交換器用フィン材(試料E1〜試料E6、及び試料C1〜試料C6)を作製した。
本例の熱交換器用フィン材は、図1に示すように、アルミニウム合金からなる基材2と、該基材2の表面に形成された下地層3と、該下地層3上に形成された光触媒層4と、該光触媒層4上に形成された親水性樹脂層5とからなる。上記光触媒層4は、ベース樹脂41に光触媒粒子42を分散させてなる。
以下、これを詳説する。
Example 1
In this example, heat exchanger fin materials (sample E1 to sample E6 and sample C1 to sample C6) were prepared as examples , reference examples, and comparative examples according to the heat exchanger fin material of the present invention.
As shown in FIG. 1, the heat exchanger fin material of this example was formed on a base material 2 made of an aluminum alloy, a base layer 3 formed on the surface of the base material 2, and the base layer 3. It consists of a photocatalyst layer 4 and a hydrophilic resin layer 5 formed on the photocatalyst layer 4. The photocatalyst layer 4 is formed by dispersing photocatalyst particles 42 in a base resin 41.
This will be described in detail below.
まず、上記アルミニウム合金からなる基材2として、材質JIS A 1050−H26、厚さ0.1mmを準備した。
また、光触媒層用のベース樹脂41として、信越化学製シリコーンレジンX−52−8212を70重量部と、信越化学製シリコーンレジンX−52−8148を30重量部とを混合したシリコーン樹脂を用意した。
また、光触媒層用の光触媒粒子42として、粒径7nmのアナターゼ型二酸化チタン(石原産業社製ST−01を水に分散したもの)を用意した。
また、表1に示す成分組成を有する親水性樹脂層用の塗料(塗料A、B、C)を準備した。
First, as the base material 2 made of the aluminum alloy, a material JIS A 1050-H26 and a thickness of 0.1 mm were prepared.
Further, as the base resin 41 for the photocatalyst layer, a silicone resin was prepared by mixing 70 parts by weight of Shin-Etsu Chemical silicone resin X-52-8212 and 30 parts by weight of Shin-Etsu Chemical silicone resin X-52-8148. .
As photocatalyst particles 42 for the photocatalyst layer, anatase-type titanium dioxide having a particle size of 7 nm (ST-01 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd. dispersed in water) was prepared.
Moreover, the coating material (paint A, B, C) for the hydrophilic resin layer which has a component composition shown in Table 1 was prepared.
次に、熱交換器用フィン材1の製造方法について説明する。
まず、上記基材2に対してリン酸クロメートを浸漬処理することにより、基材2の表面に下地層3を形成した。
その後、上記下地層3の上に、上記光触媒層用ベース樹脂41に上記光触媒粒子42を表2に示す添加量添加した光触媒層用の塗料をバーコーターで塗布し、180℃で20秒焼付けて厚さ2μmの光触媒層4を形成した。
Next, the manufacturing method of the fin material 1 for heat exchangers is demonstrated.
First, the base layer 3 was formed on the surface of the base material 2 by immersing phosphoric acid chromate in the base material 2.
Thereafter, a coating for the photocatalyst layer in which the photocatalyst particles 42 are added in the addition amount shown in Table 2 to the base resin 41 for the photocatalyst layer is applied on the base layer 3 with a bar coater and baked at 180 ° C. for 20 seconds. A photocatalyst layer 4 having a thickness of 2 μm was formed.
次に、上記光触媒層4上に、さらに、親水性樹脂層用の塗料(塗料A〜塗料Cのいずれか)を水で希釈したものをバーコーターを用いて塗布し、焼付けを行い、表2に示す膜厚を有する親水性樹脂層5を形成した。
さらに、必要に応じて分子量10000のポリエチレングリコールを塗布し、表2に示す膜厚を有する水溶性塗膜からなる潤滑層6を形成し、熱交換器用フィン材1(試料E1〜試料E6、及び試料C1〜試料C6)を作製した。
Next, on the photocatalyst layer 4, a hydrophilic resin layer paint (any one of paint A to paint C) diluted with water was applied using a bar coater and baked. Table 2 A hydrophilic resin layer 5 having the thickness shown in FIG.
Furthermore, if necessary, polyethylene glycol having a molecular weight of 10,000 is applied to form a lubricating layer 6 made of a water-soluble coating film having a film thickness shown in Table 2, and the heat exchanger fin material 1 (samples E1 to E6, and Samples C1 to C6) were prepared.
次に、得られた熱交換器用フィン材1について、初期親水性を評価した。結果を表2に併せて示す。
<初期親水性>
初期親水性の評価は、まず、サイズが長さ50mm、幅50mmであるテストピースを、光触媒粒子42を励起し得る波長の光を照射することなく純水を1L/minでオーバーフローさせた容器中に、熱交換器用フィン材1を10分間浸漬する流水テストを行った。その後、流水テストに供した熱交換器用フィン材1を自然乾燥し、その表面に純水を2μL滴下し、それによって生じた水滴の接触角を、ゴニオメーターを用いて測定した。流水テストの前後において、いずれの接触角も40°以下である場合は初期親水性を合格とし、いずれか一方でも接触角が40°を超える場合は初期親水性を不合格とした。
Next, the initial hydrophilicity of the obtained heat exchanger fin material 1 was evaluated. The results are also shown in Table 2.
<Initial hydrophilicity>
Initial hydrophilicity was evaluated by first testing a test piece having a length of 50 mm and a width of 50 mm in a container in which pure water was overflowed at 1 L / min without irradiating light having a wavelength capable of exciting the photocatalyst particles 42. In addition, a running water test was performed in which the heat exchanger fin material 1 was immersed for 10 minutes. Then, the fin material 1 for heat exchangers used for the running water test was air-dried, 2 microliters of pure water was dripped at the surface, and the contact angle of the water droplet produced by that was measured using the goniometer. Before and after the running water test, when any contact angle was 40 ° or less, the initial hydrophilicity was passed, and when either contact angle exceeded 40 °, the initial hydrophilicity was rejected.
表2より、実施例及び参考例としての試料E1〜試料E6の熱交換器用フィン材1は、親水性樹脂層5の膜厚が0.5μm超え3μm以下であり、また、流水テストの前後において、水との接触角が40°以下であることがわかる。 From Table 2, the heat exchanger fin material 1 of the sample E1 to the sample E6 as examples and reference examples has a film thickness of the hydrophilic resin layer 5 of more than 0.5 μm and 3 μm or less, and before and after the running water test. It can be seen that the contact angle with water is 40 ° or less.
また、作製した熱交換器用フィン材1(試料E1〜試料E6、及び試料C1〜試料C6)について、親水性、成形性、及び有機物分解性の評価を行った。結果を表3に示す。
<親水性>
親水性は、上記流水テストに供した後、上記熱交換器用フィン材1の表面を自然乾燥し、その後、波長310〜400nmの紫外線を1500μW/cm2の強さで連続照射し、紫外線照射後0時間、100時間、250時間、500時間における水との接触角を測定することにより評価した。
上記接触角は、熱交換器用フィン材1の表面に純水を2μL滴下し、それによって生じた水滴の接触角をゴニオメーターで測定した。
Moreover, about the produced heat exchanger fin material 1 (sample E1-sample E6, and sample C1-sample C6), hydrophilic property, a moldability, and organic substance decomposition property were evaluated. The results are shown in Table 3.
<Hydrophilicity>
For hydrophilicity, after being subjected to the running water test, the surface of the heat exchanger fin material 1 is naturally dried, and then ultraviolet rays having a wavelength of 310 to 400 nm are continuously irradiated at an intensity of 1500 μW / cm 2. It evaluated by measuring the contact angle with water in 0 hours, 100 hours, 250 hours, and 500 hours.
As for the contact angle, 2 μL of pure water was dropped on the surface of the fin material 1 for heat exchanger, and the contact angle of water droplets generated thereby was measured with a goniometer.
接触角が15°未満の場合を評価◎とし、接触角が15°以上40°以下の場合を評価○とし、接触角が40°より大きい場合を評価×とした。
紫外線照射後0時間、100時間、250時間、500時間における評価がいずれも○又は◎である場合を合格とし、紫外線照射後0時間、100時間、250時間、500時間における評価のうちいずれかひとつでも×がある場合を不合格とする。
The case where the contact angle was less than 15 ° was evaluated as ◎, the case where the contact angle was 15 ° or more and 40 ° or less was evaluated as ○, and the case where the contact angle was larger than 40 ° was evaluated as x.
A case where the evaluation at 0 hours, 100 hours, 250 hours, and 500 hours after ultraviolet irradiation is all “good” or “◎” is accepted, and any one of evaluations at 0 hours, 100 hours, 250 hours, and 500 hours after ultraviolet irradiation is performed. However, the case where there is x is rejected.
<成形性>
成形性は、バウデン・レーベン式摩擦試験機を用いて、下記に示す測定条件で摩擦係数を測定することにより評価した。評価が○の場合を合格、評価が×の場合を不合格とする。
(測定条件)
剛球直径:3/16”(4.76mm)
荷重:200kgf(1.96N)
滑り速度:240mm/min
塗油:なし
(評価基準)
○:摩擦係数が0.15未満の場合、
×:摩擦係数が0.15以上の場合。
<Moldability>
Formability was evaluated by measuring the coefficient of friction under the following measurement conditions using a Bowden-Leven type friction tester. A case where the evaluation is ○ is passed, and a case where the evaluation is × is rejected.
(Measurement condition)
Hard sphere diameter: 3/16 "(4.76 mm)
Load: 200kgf (1.96N)
Sliding speed: 240mm / min
Oiling: None
(Evaluation criteria)
○: When the friction coefficient is less than 0.15,
X: When a friction coefficient is 0.15 or more.
<有機物分解性>
有機物分解性の評価は、図2に示すように、熱交換器用フィン材1にメチレンブルー水溶液7を接触させて紫外線8を照射することにより行った。具体的には、まず、熱交換器用フィン材1の表面11に、2cm×2cmの貫通穴を有する両面テープ91を積層した。次いで、上記熱交換器用フィン材1と上記両面テープ91の貫通穴とにより形成された凹部92にメチレンブルー水溶液7を入れて熱交換器用フィン材1の表面とメチレンブルー水溶液7とを接触させた。その上に厚さ1mmのPET樹脂板93を積層して、密封状態とした。この状態で、上記PET樹脂板93を介して上記メチレンブルー水溶液7に1500μW/cm2の紫外線8を1時間照射し、メチレンブルー水溶液7の色の変化を観察することにより行った。メチレンブルー水溶液7の青色が薄くなれば良好と判断した。
<Organic substance degradability>
As shown in FIG. 2, the evaluation of the organic matter decomposability was performed by bringing the methylene blue
<判定>
そして、上記親水性及び成形性が合格であり、有機物分解性が良好である場合は合格とし、上記親水性、成形性、有機物分解性のうち一つでも不合格あるいは不良である場合には不合格とした。
<Judgment>
If the hydrophilicity and moldability are acceptable and the organic matter decomposability is good, the result is acceptable. If any one of the hydrophilicity, moldability, and organic matter decomposability is unacceptable or defective, it is not acceptable. Passed.
表3より知られるごとく、実施例及び参考例としての試料E1〜試料E6は、親水性、成形性、有機物分解性のいずれの項目においても良好な結果を示し、合格であった。
これにより、本発明によれば、プレス加工等の成形時に金型に悪影響を与えることがなく、光照射を開始する使用初期の段階から親水性を確保することができ、かつ、光を照射することにより優れた親水性を長期間維持することができる熱交換器用フィン材を得ることができることが分かる。
As is known from Table 3, Sample E1 to Sample E6 as Examples and Reference Examples showed good results in all items of hydrophilicity, moldability, and organic matter decomposability, and passed.
Thereby, according to the present invention, hydrophilicity can be secured from the initial stage of use where light irradiation is started without adversely affecting the mold during molding such as press working, and light irradiation is performed. It turns out that the fin material for heat exchangers which can maintain the outstanding hydrophilic property for a long time by this can be obtained.
また、表3より知られるごとく、比較例としての試料C1及び試料C2は、親水樹脂層の膜厚が本発明の下限を下回るため、必要な親水性が確保できないばかりでなく、成形加工時に十分な潤滑性を発揮することができず、親水性及び成形性が不合格であった。
また、比較例としての試料C3〜試料C5は、親水性樹脂層を有していないため、流水テスト後の接触角が本発明の上限を上回り、親水性が確保できないばかりでなく、成形加工時に十分な潤滑性を発揮することができず、親水性、成形性が不合格であった。
また、比較例としての試料C6は、流水テスト後の接触角が本発明の上限を上回るため、必要な親水性を確保することができず、親水性が不合格であった。
Further, as is known from Table 3, the sample C1 and the sample C2 as comparative examples have not only the required hydrophilicity, but also sufficient at the time of molding because the film thickness of the hydrophilic resin layer is below the lower limit of the present invention. In this case, it was impossible to exhibit excellent lubricity, and the hydrophilicity and moldability were unacceptable.
Samples C3 to C5 as comparative examples do not have a hydrophilic resin layer, so that the contact angle after running water test exceeds the upper limit of the present invention, and hydrophilicity cannot be ensured. Sufficient lubricity could not be exhibited, and hydrophilicity and moldability were rejected.
Moreover, since the contact angle after a flowing water test exceeded the upper limit of this invention, sample C6 as a comparative example was not able to ensure required hydrophilicity, and hydrophilicity was disqualified.
1 熱交換器用アルミニウムフィン材
2 基材
3 下地層
4 光触媒層
41 ベース樹脂
42 光触媒粒子
5 親水性樹脂層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Aluminum fin material for heat exchangers 2 Base material 3 Underlayer 4 Photocatalyst layer 41 Base resin 42 Photocatalyst particle 5 Hydrophilic resin layer
Claims (3)
上記光触媒層は、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、又はエポキシ樹脂からなるベース樹脂に光触媒粒子を分散させてなり、
上記親水性樹脂層は、膜厚が0.5μm超え3μm以下であり、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリルアミド系樹脂、ポリアクリル酸系樹脂、及びセルロース系樹脂から選ばれる少なくとも1種を主成分とし、
上記潤滑層は、ポリエチレングリコール系樹脂を主成分とする水溶性潤滑剤からなり、
上記熱交換器用フィン材は、サイズが長さ50mm、幅50mmであるテストピースを、光触媒粒子を励起し得る波長の光を照射することなく純水を1L/minでオーバーフロー容器中に10分間浸漬する流水テストの前後において、水との接触角が40°以下であることを特徴とする熱交換器用フィン材。 A base material made of aluminum or an aluminum alloy (hereinafter referred to as an aluminum alloy), a base layer formed on the surface of the base material, a photocatalyst layer formed on the base layer, and a hydrophilic layer formed on the photocatalyst layer A heat exchanger fin material composed of a hydrophilic resin layer and a lubricating layer formed on the hydrophilic resin layer,
The photocatalyst layer is obtained by dispersing photocatalyst particles in a base resin made of a fluororesin, a silicone resin, a urethane resin, or an epoxy resin .
The hydrophilic resin layer has a film thickness of more than 0.5 μm and 3 μm or less, and has at least one selected from polyvinyl alcohol resin, polyacrylamide resin, polyacrylic acid resin, and cellulose resin as a main component,
The lubricating layer is composed of a water-soluble lubricant mainly composed of polyethylene glycol resin,
For the heat exchanger fin material, a test piece having a length of 50 mm and a width of 50 mm is immersed in an overflow container at 1 L / min for 10 minutes without irradiating light having a wavelength capable of exciting photocatalyst particles. A heat exchanger fin material having a contact angle with water of 40 ° or less before and after a running water test.
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