铝翅片材、热交换器、空调机和铝翅片材的制造方法与流程

1.本发明涉及铝翅片材、热交换器、空调机和铝翅片材的制造方法。


背景技术：

2.热交换器被用于室内空调、组合式空调、冷冻展示柜、冰箱、油冷却器、散热器等各种领域的制品。
3.于是，作为这些热交换器的翅片使用的铝翅片材，从降低通风阻力、防止飞溅的观点出发，在表面形成有亲水性皮膜。
4.然而，若长年使热交换器驱动，则飘浮在大气中的尘埃会附着在铝翅片材的亲水性皮膜的表面。其结果是，有可能产生各种问题，如通风阻力增加；以附着的尘埃为起点的霉变发生；如果热交换器设置在居住环境下，则舒适性下降。
5.因此，关于铝翅片材，从防止尘埃附着的观点出发，提出有以下这样的技术。
6.例如，在专利文献1中，公开有一种使烘烤涂膜(亲水性皮膜)中含有氟树脂粒子的铝翅片材。
7.现有技术文献
8.专利文献
9.专利文献1：日本特开2016－90105号公报


技术实现要素：

10.发明所要解决的问题
11.专利文献1的技术，是使烘烤涂膜(亲水性皮膜)中含有氟树脂粒子的构成。然而，若是这样的构成，则由于氟树脂粒子自身的疏水性，导致亲水性皮膜的亲水性降低，难以确保高水平的亲水性。
12.本发明鉴于所述问题而提出，其课题在于，提供一种发挥着优异的亲水性和防污性的铝翅片材、热交换器、空调机和铝翅片材的制造方法。
13.解决问题的手段
14.本发明的铝翅片材，具备：铝板；形成于所述铝板的表面的耐腐蚀性皮膜层；形成于所述耐腐蚀性皮膜层的表面的亲水性皮膜层，所述耐腐蚀性皮膜层，包含丙烯酸树脂和氟树脂粒子，所述耐腐蚀性皮膜层的皮膜量为0.05mg/dm2以上且8.00mg/dm2以下，所述耐腐蚀性皮膜层中的所述氟树脂粒子的含量，为0.05质量％以上且8.00质量％以下。
15.另外，本发明的热交换器，具备由本发明的铝翅片材形成的翅片。
16.另外，本发明的空调机，具备本发明的热交换器。
17.另外，本发明的铝翅片材的制造方法，包括如下工序：将包含丙烯酸树脂和氟树脂粒子，皮膜量为0.05mg/dm2以上且8.00mg/dm2以下，所述氟树脂粒子的含量为0.05质量％以上且8.00质量％以下的耐腐蚀性皮膜层形成于铝板的表面的工序；在所述耐腐蚀性皮膜层的表面形成亲水性皮膜层的工序。
18.发明的效果
19.本发明的铝翅片材、热交换器和空调机，能够发挥优异的亲水性和防污性。
20.另外，本发明的铝翅片材的制造方法，能够制造可发挥优异的亲水性和防污性的铝翅片材。
附图说明
21.图1是本实施方式的翅片材的截面的示意图。
22.图2是本实施方式的翅片材的顶视的示意图。
23.图3是本实施方式的热交换器的示意图。
24.图4是本实施方式的空调机的示意图。
25.图5是用于说明亲水性评价中的接触角的测量方法的示意图。
具体实施方式
26.以下，对用于实施本发明的铝翅片材(以下，适宜称为“翅片材”)、热交换器，空调机、铝翅片材的制造方法的方式详细说明。
27.[铝翅片材]
[0028]
如图1所示，本实施方式的翅片材10具备：铝板1；形成于铝板1的表面的耐腐蚀性皮膜层3；形成于耐腐蚀性皮膜层3的表面的亲水性皮膜层4。另外，本实施方式的翅片材10，可以还具备形成于亲水性皮膜层4的表面的润滑性皮膜层5。另外，本实施方式的翅片材10，可以在铝板1与耐腐蚀性皮膜层3之间还具备基底处理层2。
[0029]
而且，本实施方式的翅片材10的耐腐蚀性皮膜层3，包含氟树脂粒子3a。该氟树脂粒子3a，如图2所示，一部分从亲水性皮膜层4和润滑性皮膜层5的表面露出。换言之，如图1所示，耐腐蚀性皮膜层3，推测为是由含有氟树脂粒子3a和丙烯酸树脂3b的有起伏的层形成。而且认为，以使氟树脂粒子3a的一部分露出的方式，在此耐腐蚀性皮膜层3之上形成有亲水性皮膜层4。换言之，可认为氟树脂粒子3a存在于耐腐蚀性皮膜层3中，同时也贯通亲水性皮膜层4。
[0030]
还有，本实施方式的翅片材10的各皮膜层，通常，形成于铝板1的两面侧，但也可以是一部分或全部的皮膜层只在铝板1的一面侧形成。
[0031]
以下，对于各构成详细说明。
[0032]
[铝板]
[0033]
铝板由纯铝或铝合金形成。而且，作为铝板，从导热性和加工的观点出发，能够优选使用jis h 4000：2014所规定的1000系的铝。更具体地说，作为铝板，更优选合金编号1050、1070、1200的铝。
[0034]
但是，作为铝板，也可以适宜使用2000系至9000系的铝合金。
[0035]
铝板的板厚，根据翅片材的用途和规格等适宜决定即可。具体来说，铝板的板厚，从适宜确保对翅片的加工性、翅片的强度、导热性等观点出发，优选为0.08mm以上且0.3mm以下。如果铝板的板厚为0.08mm以上，则能够确保一般的翅片材所要求程度的强度。另一方面，如果铝板的板厚为0.3mm以下，则能够确保对翅片的加工性。
[0036]
[耐腐蚀性皮膜层]
[0037]
耐腐蚀性皮膜层是起如下作用的层：预防水分(结露水等)、氧、以氯离子为首的离子种类等向铝板侧的渗透，抑制铝板的腐蚀和发生气味的铝氧化物的生成等。
[0038]
而且，耐腐蚀性皮膜层含丙烯酸树脂和氟树脂粒子。
[0039]
(耐腐蚀性皮膜层：丙烯酸树脂)
[0040]
所谓耐腐蚀性皮膜层中包含的丙烯酸树脂，是使丙烯酸
·
甲基丙烯酸、和它们的衍生物聚合得到的树脂。
[0041]
耐腐蚀性皮膜层，若除去后述的氟树脂粒子，则主要由丙烯酸树脂构成。而且，耐腐蚀性皮膜层中的丙烯酸树脂的含量，例如，优选为80质量％以上，更优选为90质量％以上。
[0042]
(耐腐蚀性皮膜层：氟树脂粒子)
[0043]
所谓耐腐蚀性皮膜层中包含的氟树脂粒子，是氟树脂的块，所谓氟树脂，是含氟的烯烃经聚合得到的合成树脂。
[0044]
耐腐蚀性皮膜层中的氟树脂粒子的含量为0.05质量％以上，优选为0.25质量％以上，0.30质量％以上。通过氟树脂粒子的含量在规定值以上，能够发挥优异的防污性。
[0045]
另外，耐腐蚀性皮膜层中的氟树脂粒子的含量为8.00质量％以下，优选为6.00质量％以下，4.00质量％以下，2.50质量％以下，1.50质量％以下。若氟树脂粒子的含量高于规定值，则基于氟树脂粒子的疏水性过度提高，亲水性降低。
[0046]
氟树脂粒子的平均粒径(粒径为面积当量圆直径)虽然没有特别限定，但例如优选为0.1μm以上且5μm以下，更优选为0.5μm以上且3μm以下。
[0047]
还有，氟树脂粒子的粒径，能够由扫描电子显微镜(sem)和电子探针显微分析仪(epma)测量。
[0048]
(耐腐蚀性皮膜层：皮膜量)
[0049]
耐腐蚀性皮膜层的皮膜量为0.05mg/dm2以上，优选为0.08mg/dm2以上，0.10mg/dm2以上。由于耐腐蚀性皮膜层的皮膜量为规定值以上，能够发挥优异的防污性。
[0050]
另外，耐腐蚀性皮膜层的皮膜量为8.00mg/dm2以下，优选为6.00mg/dm2以下，5.00mg/dm2以下。若耐腐蚀性皮膜层的皮膜量高于规定值，则亲水性降低，不能确保高水平的亲水性。
[0051]
还有，由于耐腐蚀性皮膜层的大半由所述丙烯酸树脂和氟树脂粒子构成，所以所谓耐腐蚀性皮膜层的皮膜量，也能够改称为丙烯酸树脂和氟树脂粒子的形成量。
[0052]
耐腐蚀性皮膜层的皮膜量，能够通过耐腐蚀性皮膜层的成膜所用的涂料组合物的浓度、和用于成膜的刮棒涂布机no.的选择等进行调整。另外，耐腐蚀性皮膜层的皮膜量，可以通过荧光x射线、红外膜厚计、皮膜剥离的质量测量等进行测量。
[0053]
还有，后述的亲水性皮膜层和润滑性皮膜层的皮膜量的调整方法，以及测量方法，与前述耐腐蚀性皮膜层同样。
[0054]
[亲水性皮膜层]
[0055]
亲水性皮膜层，是用于提高翅片材的亲水性的层。通过设置亲水性皮膜层，附着于翅片材表面的结露水的接触角变小，热交换器的热交换效率难以恶化。另外，由于亲水性提高，附着于翅片材表面的结露水的流动性也变高。因此，即使翅片材的表面附着有污染物质，也很容易被结露水冲掉，污染物质的除去性也提高。
[0056]
而且，亲水性皮膜层，优选含有丙烯酸树脂。
[0057]
(亲水性皮膜层：丙烯酸树脂)
[0058]
所谓亲水性皮膜层包含的丙烯酸树脂，与耐腐蚀性皮膜层的丙烯酸树脂同样，是使丙烯酸
·
甲基丙烯酸、和它们的衍生物聚合而成的。
[0059]
亲水性皮膜层，主要由丙烯酸树脂构成。而且，亲水性皮膜层中的丙烯酸树脂的含量，例如，优选为80质量％以上，更优选为90质量％以上。
[0060]
(亲水性皮膜层：皮膜量)
[0061]
亲水性皮膜层的皮膜量，优选为0.5mg/dm2以上，更优选为1mg/dm2以上、2mg/dm2以上、3mg/dm2以上。亲水性皮膜层的皮膜量为规定值以上，能够确保良好的亲水性。
[0062]
另外，亲水性皮膜层的皮膜量，优选为10mg/dm2以下，更优选为8mg/dm2以下、6mg/dm2以下。亲水性皮膜层的皮膜量在规定值以下，则成膜性良好，裂纹等缺陷减少，并且因为热阻被抑制得低，所以翅片的热交换效率难以受损。
[0063]
还有，亲水性皮膜层的大半由丙烯酸树脂构成，因此所谓亲水性皮膜层的皮膜量，也能够改称为丙烯酸树脂的皮膜量(形成量)。
[0064]
[润滑性皮膜层]
[0065]
润滑性皮膜层，是用于提高翅片材的表面的润滑性的层。通过设置润滑性皮膜层，翅片材的表面的摩擦系数降低，将翅片材加工成翅片时的冲压成型性等提高。
[0066]
润滑性皮膜层，由含有从聚乙二醇、羧甲基纤维素和羧甲基纤维素的碱金属盐所构成的群中选择的一种以上的树脂组合物构成。但是，作为用于润滑性皮膜层的树脂，不限定于这些。作为羧甲基纤维素的碱金属盐，可列举钠盐、钾盐、钙盐等。这些树脂也可以通过与其他的单体的共聚等，实施聚氨酯改性、烷基改性等的公知的改质。其中特别优选的树脂是聚乙二醇和羧甲基纤维素钠混合的树脂。聚乙二醇与羧甲基纤维素钠的质量比，优选为5:5至9:1的范围。若是这样组成的树脂，则成膜性和润滑性更良好。
[0067]
(润滑性皮膜层：皮膜量)
[0068]
润滑性皮膜层的皮膜量，优选为0.1mg/dm2以上，更优选为0.3mg/dm2以上、0.5mg/dm2以上、0.8mg/dm2以上。润滑性皮膜层的皮膜量通过为规定值以上，能够得到良好的润滑性。
[0069]
另外，润滑性皮膜层的皮膜量，优选为5mg/dm2以下，更优选为3mg/dm2以下、2mg/dm2以下、1.5mg/dm2以下。润滑性皮膜层的皮膜量为规定值以下，能够将热阻抑制得低。
[0070]
[基底处理层]
[0071]
基底处理层由无机氧化物或无机－有机复合化合物形成。通过在铝板上设置基底处理层，铝板的耐腐蚀性提高。另外，铝板与配于外侧的皮膜层的粘附性良好。
[0072]
作为无机氧化物，主成分优选含有铬(cr)或锆(zr)。作为这样的无机氧化物的具体例，可列举通过磷酸铬酸盐处理、磷酸锆处理、铬酸铬酸盐处理、磷酸锌处理、磷酸钛酸处理等形成。但是，无机氧化物的种类，不限定于由这些处理形成。
[0073]
作为无机－有机复合化合物，例如，可列举由涂布型铬酸盐处理、和涂布型锆处理等形成。作为这样的无机－有机复合化合物的具体例，例如，可列举丙烯酸－锆复合体等。
[0074]
基底处理层的附着量(换算为cr和zr等金属元素的质量的附着量)，优选为1mg/m2以上，更优选为5mg/m2以上。通过基底处理层的附着量为规定值以上，能够发挥良好的耐腐
蚀性。另外，基底处理层的附着量优选为100mg/m2以下，更优选为80mg/m2以下。
[0075]
还有，基底处理层的厚度，可以根据翅片材的用途等而达成适宜的厚度，优选1nm以上且100nm以下。
[0076]
基底处理层的附着量，能够通过调节用于基底处理层的成膜的化成处理液的浓度、和成膜处理时间来进行调整。另外，基底处理层的附着量和厚度，可以由x射线荧光、红外膜厚计、溶出的质量测量等进行测量。
[0077]
[热交换器]
[0078]
本实施方式的热交换器，具备由所述翅片材构成的翅片。
[0079]
而且，如图3所示，本实施方式的热交换器30的结构，为现有公知的热交换器的结构即可，例如，可列举除了翅片10以外，还具备传热管20等的结构。
[0080]
还有，本实施方式的热交换器，例如，能够适用于后述的空调机(空气调节器)、冷冻展示柜、冰箱、油冷却器、散热器等。
[0081]
[空调机]
[0082]
本实施方式的空调机，具备所述的热交换器。
[0083]
而且，如图4所示，本实施方式的空调机100的结构，为现有公知的空调机的结构即可，例如，可列举除了热交换器30以外，还具备横流扇40、泄水盘50、百叶窗60、设有吸入口70和吹出口80的外壳90等。
[0084]
[铝翅片材的制造方法]
[0085]
接着，对于本实施方式的铝翅片材的制造方法进行说明。
[0086]
本实施方式的铝翅片材的制造方法，包括基板制造工序、和皮膜层形成工序。
[0087]
(基板制造工序)
[0088]
在基板制造工序中，制造由铝或铝合金形成的铝板。例如，熔化锭料，使熔融金属凝固成任意形状，得到以规定量含有al等化学成分的铸块。而后，根据需要对铸块进行表面切削，并通过实施热轧和冷轧而得到铝板。还有，在制造铝板时，可以对铸块实施均质化热处理，也可以在轧制时进行中间退火。另外，也可以对轧制的板材实施固溶热处理、调质等。
[0089]
(皮膜层形成工序)
[0090]
在皮膜层形成工序中，在铝板的表面形成皮膜层。详细地说，就是根据需要对铝板的表面实施清洗和脱脂后，在清洁的铝板表面，按顺序成膜基底处理层、耐腐蚀性皮膜层、亲水性皮膜层、润滑性皮膜层等的各皮膜层。
[0091]
基底处理层，能够在由喷雾等涂布化成处理液、或使铝板浸渍于化成处理液之后，通过加热干燥而形成。
[0092]
另外，耐腐蚀性皮膜层、亲水性皮膜层、润滑性皮膜层，能够通过使各皮膜层用的树脂等分散于溶媒而得到涂料组合物后，使用刮棒涂布机、辊涂机等涂布装置，涂布该涂料组合物，再进行烘烤而成膜。还有，为了制造所述构成的铝翅片材，使耐腐蚀性皮膜层用的涂料组合物中含有氟树脂粒子。另一方面，避免亲水性皮膜层用的涂料组合物中含有氟树脂粒子。
[0093]
而且，各皮膜层的涂装烘烤温度，通常，在100℃以上且300℃以下的范围进行即可，但由于在耐腐蚀性皮膜层用的涂料组合物中调合氟树脂粒子，所以，优选氟树脂粒子不会分解的涂装烘烤温度(例如，100℃以上且280℃以下)。
[0094]
还有，地皮膜层形成工序中使用的用于形成各皮膜的涂料组合物，分别不仅限于所述树脂和微粒子等，也可以考虑涂装性和操作性以及涂膜物性等，添加各种水系溶媒和涂料添加物，例如，可单独或复合调合水溶性有机溶剂、交联剂、表面活性剂、表面改性剂、湿润分散剂、防沉淀剂，抗氧化剂、消泡剂、防锈剂、抗菌剂、防霉剂等各种溶剂和添加剂。
[0095]
经过以上的工序，可以制造本实施方式的铝翅片材。
[0096]
实施例
[0097]
接着，比较满足本发明要件的实施例和不满足本发明要件的比较例，对于本发明的铝翅片材具体地加以说明。还有，本发明不受此实施例限定。
[0098]
[试验材的制作]
[0099]
作为铝板，使用jis h 4000：2014所规定的合金编号1070的规格，厚度为0.1mm的铝板。对该铝板的表面实施磷酸铬酸盐处理，形成基底处理层。还有，基底处理层的附着量为30mg/m2。
[0100]
而后，在基底处理层的表面按顺序形成耐腐蚀性皮膜层、亲水性皮膜层、润滑性皮膜层。
[0101]
耐腐蚀性皮膜层通过以按表中所示的皮膜量的方式用刮棒涂布机将涂料组合物涂布在基底处理层的表面，在250℃以下烘烤而形成。
[0102]
还有，作为试验材no.2、5～15的涂料组合物使用的是，对于溶媒，将丙烯酸树脂和以使层形成后的含量为表中所示的值的方式混合氟树脂粒子(平均粒径：约0.1～1.0μm)而得到的组合物。另一方面，试验材no.1、3、4的涂料组合物，若与试验材no.2、5～15的涂料组合物比较，则只有在避免含有氟树脂粒子这一点上不同。
[0103]
亲水性皮膜层以按表中所示的皮膜量，用刮棒涂布机将涂料组合物涂布在耐腐蚀性皮膜层的表面，并以250℃进行烘烤而形成。
[0104]
还有，作为试验材no.1、2、4～15的涂料组合物，使用的是对于溶媒混合有丙烯酸树脂的组合物。另一方面，试验材no.3的涂料组合物，若与试验材no.1、2、4～15的涂料组合物比较，则只在以使层形成后的含量为表中所示的值的方式含有氟树脂粒子(平均粒径：约0.1～1.0μm)这一点不同。
[0105]
润滑性皮膜层以按表中所示的皮膜量，用刮棒涂布机将涂料组合物涂布在亲水性皮膜层的表面，并以250℃进行烘烤而形成。
[0106]
还有，作为试验材no.1～3、5～15的涂料组合物，使用的是对于溶媒，混合了含有聚乙二醇的树脂的组合物。另一方面，试验材no.4的涂料组合物，若与试验材no.1～3、5～15的涂料组合物比较，则只在以使层形成后的含量为表中所示的值的方式含有氟树脂粒子这一点不同。
[0107]
接下来，对于制作的试验材，实施以下的评价。
[0108]
[亲水性评价]
[0109]
对于制作的试验材，重复共计14个循环的如下循环：在以流量0.1l/分的自来水使之溢流的水槽中浸渍8小时后，以80℃干燥16小时，将此操作作为1个循环。而后，使试验材回到室温后，以评价面朝上的方式水平设置，并向评价面滴下约0.5μl的纯水，用接触角测量器(协和表面科学社制：ca－05型)测量接触角。
[0110]
还有，如图5所示，所谓接触角θ，是试验材t与水滴w的夹角。
[0111]
而后，遵循下述的评价标准判定亲水性。
[0112]
(亲水性：评价标准)
[0113]
○
良好：接触角为40
°
以下。
[0114]
△
大致良好：接触角高于40
°
低于60
°
。
[0115]
×
不良：接触角在60
°
以上。
[0116]
[防污性评价]
[0117]
对于制作的试验材的表面，使之分别附着jisz8901：2006所规定的试验用粉体11种(关东壤土)、12种(炭黑)。
[0118]
使各粉体附着于试验材的表面之后，拍摄各试验材的表面的图像，基于所得到的图像，以5个等级(5点：附着量非常，1点：附着量非常少)实施关东壤土和炭黑的附着量的评价。
[0119]
而后，关于防污性，炭黑相关点数和关东壤土相关点数均为3点以下的，判断为良好，在此以外的，判断为不良。
[0120]
表1中显示制作的试验材的构成、各评价结果。
[0121]
还有，表1所示的各皮膜层的皮膜量，是通过x射线荧光测量的值。另外，表1所示的氟树脂粒子的含量，是根据各皮膜层用的涂料组合物所用的丙烯酸树脂和氟树脂粒子的添加量计算出的值。另外，使用的氟树脂粒子的粒径，是由sem测量的值。
[0122]
[表1]
[0123][0124]
关于试验材no.2、5～9、11～14，满足本发明规定的要件。因此，试验材2、5～9、11～14，能够得到“亲水性”和“防污性”两方都优选的结果。
[0125]
另一方面，试验材no.1、3、4、10、15，由于不满足本发明规定的要件，所以亲水性和防污性的至少一方会得到不为优选的结果。
[0126]
试验材no.1由于在耐腐蚀性皮膜层中不含有氟树脂粒子，所以造成防污性不良的结果。
[0127]
试验材no.3，在亲水性皮膜层中含有氟树脂粒子0.35质量％，在耐腐蚀性皮膜层
不包含氟树脂粒子。而且，由于在靠近表层的亲水性皮膜层中大量含有氟树脂粒子，所以防污性良好，但是为亲水性不良的结果。
[0128]
试验材no.4，在润滑性皮膜层中含有氟树脂粒子0.35质量％，在耐腐蚀性皮膜层中不含有氟树脂粒子。而且，由于在靠近表层的润滑性皮膜层中大量含有氟树脂粒子，所以为亲水性不良的结果。
[0129]
试验材no.10，由于耐腐蚀性皮膜层的氟树脂粒子的含量过多，所以为亲水性不良的结果。
[0130]
试验材no.15，由于耐腐蚀性皮膜层的皮膜量过多，所以为亲水性不良的结果。
[0131]
还有，在耐腐蚀性皮膜层和亲水性皮膜层的两方大量含有氟树脂粒子时，若考虑试验材no.3的结果，则认为由于靠近表层的亲水性皮膜层中存在的氟树脂粒子的影响，会导致亲水性不良。但是，如果亲水性皮膜层所含的氟树脂粒子微量时，则认为亲水性不会大幅降低。
[0132]
以上，一边参照附图一边对于各种实施方式进行了说明，但本发明当然不受这样的示例限定。如果是本领域技术人员，则在专利权利要求的范围所述的范畴内，无疑能够想到各种变更例或修改例，关于这些当然理解为属于本发明的技术范围。另外，在不脱离发明宗旨的范围，也可以任意组合上述实施方式的各构成要素。
[0133]
还有，本技术基于2020年1月29日申请的日本专利申请(特愿2020－012661)，其内容在本技术之中作为参照援引。
[0134]
符号说明
[0135]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
铝板
[0136]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
基底处理层
[0137]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
耐腐蚀性皮膜层
[0138]
3a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
氟树脂粒子
[0139]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
亲水性皮膜层
[0140]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
润滑性皮膜层
[0141]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
翅片材
[0142]
30
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
热交换器
[0143]
100
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
空调机