DE112017006336T5

DE112017006336T5 - Stark hydrophiler, eingebrannter Antifouling-Beschichtungsfilm, Verfahren zur Herstellung desselben, Aluminiumrippenmaterial für Wärmetauscher, Wärmetauscher und Heiz-Kühlanlage

Info

Publication number: DE112017006336T5
Application number: DE112017006336.1T
Authority: DE
Inventors: Naoto Usui; Shinya Kawakami; Reiji Morioka; Etsuko Hirose; Yoshinori Yamamoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2019-08-29
Also published as: CN109923367B; CN109923367A; JP2018096674A; JP7116867B2; JP2018095850A; JP6964489B2

Abstract

Ein stark hydrophiler, eingebrannter Antifouling-Beschichtungsfilm der vorliegenden Erfindung ist ein stark hydrophiler, eingebrannter Antifouling-Beschichtungsfilm, der auf einer Oberfläche eines Wärmetauschers auszubilden ist, wobei der Beschichtungsfilm Aluminiumoxidpartikel, die in einem Aluminiumoxid-Sol enthalten sind; ein wasserlösliches Acrylharz, das eine Sulfonsäure enthält; Polyethylenglykol; und Fluorharzpartikel enthält, wobei eine Menge an wasserlöslichen Schwefelkomponenten 0,5 mg/m² oder weniger beträgt und eine Beschichtungsfilmmenge 0,3 bis 0,8 g/m² beträgt.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm, ein Verfahren zur Herstellung desselben, ein Aluminiumrippenmaterial für einen Wärmetauscher, das den Beschichtungsfilm umfasst, einen Wärmetauscher und eine Heiz-Kühlanlage.
Die Priorität der am 15. Dezember 2016 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-243686 und der am 15. November 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-220447 , deren Inhalte hier durch Bezüge enthalten sind, wird in Anspruch genommen
[Hintergrund zum Stand der Technik]
In einem Wärmetauscher für eine Klimaanlage besteht das Problem, dass eine Rippenoberfläche durch das Anhaften von hydrophilen Verschmutzungen, wie Staub, und hydrophoben Verschmutzungen, wie Öl, auf der Rippenoberfläche wasserabweisend wird und somit so genanntes Kondensationsspritzen, was eine Streuung von Kondenswasser durch ein Blasen ist, auftritt.
Um dieses Kondensationsspritzen aufzulösen, muss es sowohl für hydrophile als auch für hydrophobe Verschmutzungen erschwert werden, an den Rippen zu haften.
Als Technik, die einer Oberfläche einer Rippe für einen Wärmetauscher Hydrophilität verleiht, ist eine Technik bekannt, bei der eine Oberfläche eines Rippenmaterials mit einer organischen Polymerharzlösung, die Silika-Partikel enthält, oberflächenbehandelt wird; und eine Technik, bei der ein Aluminiumrippenmaterial mit einer Beschichtung beschichtet wird, die durch Mischen einer wässrigen Zusammensetzung, die eine organische polymere Substanz aus einem Acrylharz und dergleichen enthält, und SiO₂ oder TiO₂, und ein Auftragen und Trocknen der Mischung, gebildet wird.
Die im Folgenden beschriebene Patentliteratur 1 offenbart ein organisches Harz, wie beispielsweise eine unter Verwendung einer Zr-Verbindung metallvernetzte Polyacrylsäure, bei dem ein hydrophiler Beschichtungsfilm enthaltend Silika-Partikel und Polyethylenglykol auf einer Oberfläche aus einem Grundwerkstoff aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist.
Die im Folgenden beschriebene Patentliteratur 2 offenbart, dass auf einer Aluminiumplatte eine darunterliegende, ein Harz und Zirkonium enthaltende Beschichtungsschicht ausgebildet ist und darauf eine hydrophile, ein Harz, kolloidales Siliziumdioxid und eine Zirkoniumverbindung enthaltende Beschichtungsschicht ausgebildet ist.
Als Mittel zur Lösung des vorstehend beschriebenen Kondensationsspritzens ist es effektiv, einen gemischten Film aus hydrophilen Partikeln und hydrophoben Partikeln auf den Oberflächen von Aluminiumrippen aufzubringen, aber bei Verwendung eines kolloidalen Siliziumdioxids, was bekanntermaßen hydrophile Partikel sind, ist eine Partikelhärte hoch, und dadurch entsteht das Problem, bei dem leicht in dem Fall Formverschleiß auftreten kann, wenn ein Rippenmaterial durch Pressbearbeiten aus einem Aluminiumplattenmaterial hergestellt wird.
Dementsprechend haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung in der nachstehend beschriebenen Patentliteratur 3 vorgeschlagen, zunächst als hydrophile Partikel ein Aluminiumoxid-Sol mit einer niedrigeren Mohs-Härte als die eines kolloidalen Siliziumdioxids zu verwenden und ein Fluorharz als hydrophobe Partikel hineinzumischen, wodurch eine Beschichtungsfilmstruktur erhalten wird, die es ermöglicht, es sowohl für hydrophile Verschmutzungen als auch hydrophobe Verschmutzungen schwer zu machen, daran zu haften.
[Zitatliste]
[Patentliteratur]
[Patentliteratur 1]
Japanische Ungeprüfte Patentanmeldung, Erste Veröffentlichung Nr. 2010-96416 (A)
[Patentliteratur 2]
Japanisches Patent Nr. 4667978 (B )
[Patentliteratur 3]
Japanische Ungeprüfte Patentanmeldung, Erste Veröffentlichung Nr. 2016-90105 (A)
[Zusammenfassung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Durch Ausbildung des in Patentliteratur 3 beschriebenen Beschichtungsfilms auf einem Aluminiumrippenmaterial ist es möglich, ein Rippenmaterial bereitzustellen, das sowohl gegen hydrophile Verschmutzungen als auch gegen hydrophobe Verschmutzungen wirksam ist und weniger Formverschleiß aufweist. Dementsprechend wurden zur Herstellung eines Wärmetauschers unter Verwendung des Aluminiumrippenmaterials einschließlich des vorstehend beschriebenen Beschichtungsfilms eine Vielzahl von Aluminiumrippenmaterialien vorbereitet, diese Rippenmaterialien wurden parallel zueinander angeordnet, ein Wärmeübertragungsrohr aus einer Kupferlegierung zum Einsetzen in diese Materialien vorgesehen und somit ein Wärmetauscherkern montiert. Anschließend wurde ein Umgebungstest durchgeführt.
Wurden jedoch eine Vielzahl von Wärmetauscherkernen, die für die Durchführung des Umgebungstests vorbereitet wurden, für mehrere Monate gelagert, wurde festgestellt, dass an einem Außenumfang des Wärmeübertragungsrohrs des Wärmetauscherkerns je nach Lagerumgebungen grün verfärbte Abschnitte erzeugt wurden. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die grün verfärbten Abschnitte des Wärmeübertragungsrohrs mit einer Elektronenstrahlmikroanlaysegerät (engl.: EPMA) und einer Röntgenphotoelektronenspektroskopie (engl.: ESCA) analysiert und als Ergebnis festgestellt, dass Cl, das in normalen Abschnitten nicht vorhanden war, in den verfärbten Abschnitten vorhanden war, und dass mehr Na und S als in den normalen Abschnitten vorhanden war. Darüber hinaus wurde durch die Durchführung der Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (FT-IR-Analyse) an diesen verfärbten Abschnitten ein Höchstwert erhalten, der nahezu dem einer Patina entspricht. Auf Grundlage der oben genannten Ergebnisse konnte festgestellt werden, dass eine Patina in den verfärbten Abschnitten auftritt und es wurde gefunden, dass in einer Oberflächenschicht eines Teils des Wärmeübertragungsrohrs Korrosion auftritt.
In Anbetracht dieser Umstände ist ein Ziel der Erfindung der vorliegenden Anmeldung die Bereitstellung eines stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilms, der sowohl gegen hydrophile Verschmutzungen als auch gegen hydrophobe Verschmutzungen wirksam ist, der außerdem keine Probleme in Bezug auf Formverschleiß verursacht und der nicht das Problem verursacht, dass Korrosion und dergleichen in einem Wärmeübertragungsrohr aus Kupfer auftreten, selbst wenn der stark hydrophile, eingebrannte Antifouling-Beschichtungsfilm über einen längeren Zeitraum gelagert wird; ein Verfahren zur Herstellung desselben; ein Aluminiumrippenmaterial enthaltend den Beschichtungsfilm; ein Wärmetauscher; und eine Heiz-Kühlanlage. Vor diesem Hintergrund ist ein weiteres Ziel der Erfindung der vorliegenden Anmeldung die Bereitstellung einer Heiz-Kühlanlage mit einem Wärmetauscher, der einen stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm mit den oben beschriebenen hervorragenden Eigenschaften aufweist.
[Lösung des Problems]
Ein stark hydrophiler, eingebrannter Antifouling-Beschichtungsfilm der vorliegenden Erfindung ist ein eingebrannter Beschichtungsfilm, der auf einer äußeren Oberfläche eines Wärmetauschers ausgebildet ist, wobei der Film enthält: Aluminiumoxidpartikel, die in einem Aluminiumoxid-Sol enthalten sind; ein wasserlösliches Acrylharz, das eine Sulfonsäure enthält, Polyethylenglykol und Fluorharzpartikel, bei denen eine Menge an wasserlöslichen Schwefelkomponenten 0,5 mg/m² oder weniger beträgt, und eine Beschichtungsfilmmenge 0,3 bis 0,8 g/m² beträgt.
In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser der Aluminiumoxidpartikel 0,02 bis 20 µm beträgt und 5 bis 45 Masse-% der Aluminiumoxidpartikel in 100 Masse-% des Feststoffgehalts des eingebrannten Beschichtungsfilms enthalten sind.
In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass der dynamische Reibungskoeffizient einer Oberfläche 0,2 oder weniger beträgt.
In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass 0,05 bis 3 Masse-% der Fluorharzpartikel mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 0,1 bis 0,5 µm in 100 Masse-% des Feststoffgehalts des eingebrannten Beschichtungsfilms enthalten sind.
Es ist bevorzugt, dass ein Flächenverhältnis der Aluminiumoxidpartikel auf der Oberfläche des eingebrannten Beschichtungsfilms der vorliegenden Erfindung 90% oder mehr beträgt.
In einem Aluminiumrippenmaterial der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass der vorstehend beschriebene eingebrannte Beschichtungsfilm auf einer äußeren Oberfläche aus einem Plattenmaterial aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet wird.
In einem Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass eine Vielzahl der vorstehend beschriebenen Aluminiumrippenmaterialien parallel zueinander angeordnet werden, dass in jedem der Aluminiumrippenmaterialien ein Durchgangsloch ausgebildet wird und dass ein Wärmeübertragungsrohr, das aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt ist, vorgesehen ist, um in das Durchgangsloch eingeführt und mit dem Aluminiumrippenmaterial integriert zu werden.
Eine Heiz- und Kühlanlage der vorliegenden Erfindung wird aus dem oben beschriebenen Wärmetauscher gebildet.
Ein Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilms, der auf eine Außenfläche eines Rippenmaterials oder eines Wärmeübertragungsrohrs aufzubringen ist, umfasst: Auftragen eines wässrigen Anstrichs, der durch Mischen eines Aluminiumoxid-Sols, eines wasserlöslichen Acrylharzes, Polyethylenglykol und Fluorharzpartikel auf die äußere Oberfläche des Rippenmaterials oder des Wärmeübertragungsrohrs erhalten wird, so dass eine Beschichtungsfilmmenge 0,3 bis 0,8 g/m² beträgt; Erwärmen und Trocknen des Anstrichs, um den stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm zu erhalten; und Waschen des Films mit Wasser oder heißem Wasser, so dass eine Menge an wasserlöslichen Schwefelkomponenten in dem stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm 0,5 mg/m² oder weniger beträgt. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst ferner die Verwendung von Aluminiumoxidpartikeln mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 0,02 bis 20 µm, so dass 5 bis 45 Masse-% der Aluminiumoxidpartikel in 100 Masse-% des Feststoffgehalts des eingebrannten Beschichtungsfilms enthalten sind.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst ferner, dass 100 Masse-% des Feststoffgehalts des eingebrannten Beschichtungsfilms 0,05 bis 3 Masse-% der Fluorharzpartikel mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 0,1 bis 0,5 µm enthalten dürfen.
[Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
Gemäß dem stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm bereitzustellen, der sowohl gegen hydrophile Verschmutzungen als auch gegen hydrophobe Verschmutzungen wirksam ist, der das Entstehen von Kondensationsspritzen verhindern kann und der auch bei der Verarbeitung des Beschichtungsfilms als ein Rippenmaterial keine Probleme hinsichtlich des Formverschleißes verursacht.
Darüber hinaus treten gemäß dem eingebrannten Beschichtungsfilm der vorliegenden Erfindung auch dann keine Probleme, dass Korrosion und dergleichen im Wärmeübertragungsrohr auftreten, auf, wenn der eingebrannte Beschichtungsfilm auf der Oberfläche des Rippenmaterials vorgesehen ist und das Rippenmaterial mit dem Wärmeübertragungsrohr aus Kupfer oder einer Kupferlegierung zum Montieren des Wärmetauschers kombiniert und dann über einen längeren Zeitraum gelagert wird.
Gemäß dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den vorstehend beschriebenen ausgezeichneten stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm zu erhalten, bei dem eine Menge an wasserlöslichen Schwefelkomponenten auf 0,5 mg/m² oder weniger reduziert ist.
Darüber hinaus ist es gemäß der Heiz-Kühlanlage mit dem Wärmetauscher, der die oben genannten Eigenschaften aufweist, möglich, eine Heiz-Kühlanlage zu erhalten, in der das Auftreten von Kondensationsspritzen unterdrückt werden kann und Korrosion im Wärmeübertragungsrohr auch dann nicht verursacht wird, wenn das Rippenmaterial mit dem Wärmeübertragungsrohr kombiniert und über einen längeren Zeitraum während eines Herstellungsschrittes gelagert wird.
Figurenliste

1 ist eine partielle Querschnittsansicht eines Aluminiumrippenmaterials mit einem stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für einen Wärmetauscherkern zeigt, bei dem eine Aluminiumrippe mit dem erfindungsgemäßen, stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm mit einem Wärmeübertragungsrohr montiert ist.
3 ist eine Mikrofotografie, die einen Oberflächenzustand des eingebrannten Beschichtungsfilms vor dem Waschen mit heißem Wasser zeigt, der die in den Beispielen erhaltenen Fluorharzpartikel enthält.
4 ist eine Mikrofotografie, die einen Oberflächenzustand des eingebrannten Beschichtungsfilms nach dem Waschen mit heißem Wasser zeigt, der die in den Beispielen erhaltenen Fluorharzpartikel enthält.

[Beschreibung der Ausführungsformen]
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen ausführlich beschrieben.
Wie als Querschnittsansicht in 1 dargestellt, umfasst ein Rippenmaterial 1 für einen Wärmetauscher der vorliegenden Ausführungsform ein Grundwerkstoff 2 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, eine auf eine Oberfläche des Grundwerkstoffs 2 aufgebrachte chemische Umwandlungsbeschichtung 3 und einen stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm 5, der zum Abdecken der chemischen Umwandlungsbeschichtung 3 ausgebildet ist.
Das Aluminium oder die Aluminiumlegierung, die den Grundwerkstoff 2 bildet, ist nicht besonders beschränkt, und es ist möglich, auf angemessene Weise ein Aluminiummaterial mit einer Zusammensetzung zu verwenden, die im Allgemeinen auf einen Grundwerkstoff für einen Wärmetauscher appliziert wird. Beispiele hierfür sind Aluminiumlegierungen wie A1050, A1100, A1200 und A3003 gemäß JIS, und dergleichen.
Als chemische Umwandlungsbeschichtung 3 ist es möglich, eine chromatbehandelte dünne Chromatbeschichtung und dergleichen zu verwenden.
Der stark hydrophile, eingebrannte Antifouling-Beschichtungsfilm 5 ist ein eingebrannter Beschichtungsfilm, der durch ein Auftragen eines wässrigen Anstrichs, der ein Aluminiumoxid-Sol, ein wasserlösliches Acrylharz, das eine Sulfonsäure enthält, und Polyethylenglykol oder ein modifiziertes Produkt aus Polyethylenglykol auf die chemische Umwandlungsbeschichtung 3 als Beschichtungsfilm und dann ein Einbrennen bei 150 bis 300 °C für eine vorbestimmte Zeit, beispielsweise mehrere Sekunden bis mehrere Minuten, erhalten wird.
Das Aluminiumoxid-Sol steht für einen Zustand, bei dem die Aluminiumoxidpartikel in einem flüssigen Dispersionsmedium dispergiert sind. Dementsprechend weist der nach dem Einbrennen des wässrigen Anstrichs erhaltene, stark hydrophile, eingebrannte Antifouling-Beschichtungsfilm 5 eine Struktur auf, bei der die Aluminiumoxidpartikel 7 in einer Harzschicht 6, die aus einer eingebrannten Substanz aus einer Mischung aus dem wasserlöslichen Acrylharz und Polyethylenglykol oder einem modifizierten Produkt aus Polyethylenglykol hergestellt wurde, dispergiert sind.
Darüber hinaus kann eine Struktur angenommen werden, bei der Fluorharzpartikel 8 dem stark hydrophilen, eingebrannten Beschichtungsfilm 5 zugefügt werden. Um die Fluorharzpartikel 8 dem stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm 5 zuzufügen, wird eine notwendige Menge einer PTFE-Dispersion, einer FEP-Dispersion oder dergleichen, in der die Fluorharzpartikel 8 in Wasser dispergiert sind, mit dem wässrigen Anstrich vermischt.
Es ist möglich, den stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm 5 zu erhalten, dem die erforderliche Menge der Fluorharzpartikel 8 zugegeben wird, indem die Fluorharzpartikel 8 im Zustand einer PTFE-Dispersion, einer FEP-Dispersion, oder dergleichen, in den wässrigen Anstrich gemischt werden und der wässrige Anstrich eingebrannt wird. Beim Einbrennen des wässrigen Anstrichs verdampft die Feuchtigkeit im Anstrich und wird eliminiert, und die im Anstrich enthaltenen Feststoffgehalte bleiben erhalten, um den stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm 5 zu bilden.
In diesem Beispiel ist es erforderlich, die meisten der in der Harzschicht 6 enthaltenen Schwefelkomponenten durch Waschen des Beschichtungsfilms mit Wasser oder heißem Wasser (unter Verwendung von heißem Wasser bei 60 °C bis 80 °C, z.B. mit heißem Wasser bei 60 °C) nach dem Einbrennen zu entfernen, um die in der Harzschicht 6 des stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilms 5 enthaltenen Schwefelkomponenten zu eluieren.
Das Aluminiumoxid-Sol befindet sich in einem Zustand, in dem davon dispergierte Partikel (Aluminiumoxidpartikel) von einem amorphen Gel auf Böhmit (-Hydrat) übertragen werden, und dieser Zustand ändert sich nicht unter einem Agglomerationsprozess oder normalen Einbrennbedingungen eines Beschichtungsfilms. Aluminiumoxidpartikel des Aluminiumoxid-Sols im Stadium des Übergangs von diesem amorphen Gel zu Böhmit sind weicher als kolloidales Siliziumdioxid. Beispielsweise ist eine Mohs-Härte niedrig. Dementsprechend ist die Verarbeitbarkeit zum Zeitpunkt des Pressbearbeitens des Rippenmaterials 1 einschließlich des stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilms 5, der die von diesem Aluminiumoxid-Sol abgeleiteten Aluminiumoxidpartikel enthält, ausgezeichnet, und auch die Haltbarkeit einer Form kann erhöht werden.
Als das wasserlösliche Acrylharz ist ein wasserlösliches Acrylharz bevorzugt, das durch Copolymerisieren eines α,β-ungesättigten Monomers A mit einer Sulfonsäuregruppe oder eines Salzes davon, eines α,β-ungesättigten Monomers B mit einer Carbonsäuregruppe und eines α,β-ungesättigten Monomers C mit einer alkoholischen Hydroxylgruppe (ein wünschenswertes Verhältnis: A: 1 bis 80 Gew.-% (vorzugsweise 30 bis 50 Gew.-%), B: 1 bis 50 % Gew.-% (vorzugsweise 20 bis 50 Gew.-%) und C: 1 bis 50 Gew.-% (vorzugsweise 20 bis 40 Gew.-%) mit A + B + C = 100 Gew.-%) erhalten wird.
Bevorzugte Beispiele für das α,β-ungesättigte Monomer A mit einer Sulfonsäuregruppe oder einem Salz davon umfassen Vinylsulfonsäure, Arylsulfonsäure, 2-Acrylamido-2-Methylsulfonsäure, Styrolsulfonsäure, Methacryloyloxyethylsulfonsäure, oder ein Salz, wie z. B. ein Natriumsalz, Kaliumsalz, Lithiumsalz und dergleichen, der oben genannten Säuren. Dieses Monomer A weist eine anionische Hydrophilität auf und verbessert damit die Wasserbenetzbarkeit des Beschichtungsfilms.
Bevorzugte Beispiele für das α,β-ungesättigte Monomer B mit einer Carbonsäuregruppe umfassen Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Crotonsäure und dergleichen. Dieses Monomer B verbessert die Wasserbenetzbarkeit und Haftung des Beschichtungsfilms. Bevorzugte Beispiele für das α,β-ungesättigte Monomer C mit einer alkoholischen Hydroxylgruppe umfassen 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, N-Methylol(meth)acrylamid und dergleichen. Dieses Monomer C verbessert die Wasserbenetzbarkeit des Beschichtungsfilms und spielt eine Rolle bei der Fixierung von Partikeln, die aus dem Aluminiumoxid-Sol stammen.
Eine Beschichtungsfilmmenge des wässrigen Anstrichs liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,3 bis 0,8 g/m² als Beschichtungsfilmmenge (entsprechend einer Beschichtungsfilmmenge des Feststoffgehalts) unter Ausschluss von Feuchtigkeit, die zum Zeitpunkt des Einbrennens aus dem wässrigen Anstrich entfernt wird. Wenn in der folgenden Beschreibung eine Obergrenze und eine Untergrenze eines Bereichs unter Verwendung von „bis“ ausgedrückt werden, sind die Untergrenze und die Obergrenze darin enthalten, sofern nicht anders angegeben. Dementsprechend bedeutet der Bereich von 0,3 bis 0,8 g/m² dann 0,3 g/m² oder mehr und 0,8 g/m² oder weniger.
Durch Einstellen der Beschichtungsfilmmenge des wässrigen Anstrichs innerhalb des oben genannten Bereichs von 0,3 bis 0,8 g/m² wird der stark hydrophile, eingebrannte Antifouling-Beschichtungsfilm 5 mit ausgezeichneter Beschichtungsfilmhaftung, Hydrophilität, Kontaminationsresistenz und Antifouling-Eigenschaften erhalten. Eine Beschichtungsfilmmenge von weniger als 0,3 g/m² kann zu einer schlechten Hydrophilität, schlechten Kontaminationsresistenz und schlechten Antifouling-Eigenschaften des eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilms 5 führen. Darüber hinaus kann eine Beschichtungsfilmmenge von mehr als 0,8 g/m² zu einer schlechten Haftung und zu einem Anstieg der Kosten für den stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm 5 führen.
Ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser der im Aluminiumoxid-Sol enthaltenen Aluminiumoxidpartikel liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,02 bis 20 µm. Ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser der Aluminiumoxidpartikel von weniger als 0,02 µm verursacht das Problem, dass aufgrund einer Vergrößerung einer bestimmten Oberflächenausdehnung Adsorptionsgerüche auftreten, und ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser der Aluminiumoxidpartikel von mehr als 20 µm verursacht das Problem, dass sich der Formverschleiß zum Zeitpunkt des Pressbearbeitens verschlechtert.
Eine Menge an zugefügten Aluminiumoxidpartikeln liegt vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 45 Masse-% in 100 Masse-% des Feststoffgehalts im Anstrich. Durch Hinzufügen der Menge der Aluminiumoxidpartikel in diesem Bereich wird der stark hydrophile, eingebrannte Antifouling-Beschichtungsfilm 5 mit ausgezeichneter Beschichtungsfilmhaftung, Hydrophilität, Kontaminationsresistenz und Antifouling-Eigenschaften erhalten. Eine hinzugefügte Menge von weniger als 5 Masse-%nvon Aluminiumoxidpartikeln kann zu schlechter Hydrophilität, schlechter Kontaminationsresistenz und schlechten Antifouling-Eigenschaften führen. Eine hinzugefügte Menge von mehr als 45 Masse-% der Aluminiumoxidpartikel kann leicht zu einer schlechten Haftung und zu einem Anstieg der Kosten für den stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm 5 führen.
Im wässrigen Anstrich sind neben den Feststoffgehalten, wie den Aluminiumoxidpartikeln und dem Fluorharz, etwa 40 bis 60 % des wasserlöslichen Acrylharzes, das eine Sulfonsäure enthält, und etwa 20 bis 40 % Polyethylenglykol, als Feststoffgehalte enthalten.
Ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser der Fluorharzpartikel 8 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 µm, und eine hinzugefügte Menge davon liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,05 bis 3 Masse-%, bezogen auf 100 Masse-% des Feststoffgehalts im Anstrich. Partikel, die in einer PTFE-Dispersion, einer FEP-Dispersion und dergleichen enthalten sind, können für die Fluorharzpartikel 8 verwendet werden.
Wenn eine Menge der hinzugefügten Fluorharzpartikel 8 im Bereich von 0,05 bis 3 Masse-% liegt, zeigen sich günstige Antifouling-Eigenschaften. Eine hinzugefügte Menge von weniger als 0,05 Masse-% führt zu einer Verschlechterung der Antifouling-Eigenschaften des eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilms 5 und eine hinzugefügte Menge von mehr als 3 Masse-% führt leicht zu einer schlechten Hydrophilität des eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilms 5.
Ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser der Fluorharzpartikel 8 von weniger als 0,1 µm verursacht das Problem, dass vorgegebene Antifouling-Eigenschaften nicht vorgewiesen werden können, und ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser der Fluorharzpartikel 8 von mehr als 0,5 µm verursacht das Problem, dass die Partikel schwer homogen im Anstrich zu dispergieren sind.
Ein dynamischer Reibungskoeffizient der Oberfläche des stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilms 5 beträgt vorzugsweise 0,20 oder weniger. Falls der dynamische Reibungskoeffizient des stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilms 5 ein Wert größer als 0,20 ist, kann leicht ein schlechter Formverschleiß verursacht werden. Falls der dynamische Reibungskoeffizient des stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilms 5 0,20 oder weniger beträgt, wird die Pressverarbeitbarkeit ausgezeichnet und ein schlechter Formverschleiß wird unwahrscheinlich verursacht.
Ein Flächenverhältnis des stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilms 5, das von den Aluminiumoxidpartikeln eingenommen wird, beträgt vorzugsweise 90% oder mehr. Die Aluminiumoxidpartikel müssen sich in einem Zustand befinden, in dem sie in dem Antifouling-Beschichtungsfilm 5 dispergiert sind, und, um die Partikel zu dispergieren, muss eine Menge der hinzugefügten Aluminiumoxidpartikel auf 40 Masse-% oder weniger in 100 Masse-% des Feststoffgehalts des Anstrichs eingestellt werden. Durch Einstellen der Menge auf 40 Masse-% oder weniger kann das Flächenverhältnis der Aluminiumoxidpartikel auf der Oberfläche des Anstrichs 90% oder mehr betragen, und dadurch kann der dynamische Reibungskoeffizient verringert und der Formverschleiß reduziert werden. Falls das Flächenverhältnis der auf der Oberfläche des Antifouling-Beschichtungsfilms 5 vorhandenen Aluminiumoxidpartikel kleiner als 90% ist, werden die Aluminiumoxidpartikel leicht auf der Oberfläche des stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilms 5 in einen aggregierten Zustand gebracht und durch die Aggregation erhöht sich der dynamische Reibungskoeffizient auf über 0,2, und somit verschlechtert sich der Formverschleiß.
Die Menge der in der Harzschicht 6 des stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilms 5 enthaltenen Schwefelkomponenten beträgt vorzugsweise 0,5 mg/m² oder weniger. Die Menge der in der Harzschicht 6 enthaltenen Schwefelkomponenten kann auf 0,5 mg/m² oder weniger reduziert werden, indem wie vorstehend beschrieben für etwa 1 Sekunde bis 10 Minuten mit Wasser oder heißem Wasser gewaschen wird, um die in der Harzschicht 6 enthaltenen Schwefelkomponenten in Wasser oder heißes Wasser zu eluieren.
Falls die Menge der in der Harzschicht 6 enthaltenen Schwefelkomponenten 0,5 mg/m² übersteigt, erreichen in einem Fall, in dem das Rippenmaterial mit einem Wärmeübertragungsrohr aus Kupfer oder einer Kupferlegierung kombiniert wird, um den Wärmetauscher wie später beschrieben zu konfigurieren, die in der Harzschicht 6 enthaltenen Schwefelkomponenten aufgrund von kondensiertem Wasser, Feuchtigkeit und dergleichen die Oberfläche des Wärmeübertragungsrohrs und reagieren mit Kupfer, wodurch eine Patina entsteht. Wie in den später beschriebenen Beispielen gezeigt, kann, solange die Menge der Schwefelkomponenten beispielsweise im Bereich von 0,05 bis 0,48 mg/m² liegt, eine Korrosion des Wärmeübertragungsrohrs verhindert werden. Beim Waschen mit heißem Wasser ist es zu bevorzugen, das Waschen mit heißem Wasser bei etwa 60 bis 80 °C für etwa 1 Sekunde bis 60 Sekunden durchzuführen. Beim Waschen mit Wasser ist es zu bevorzugen, das Waschen für ca. 10 Sekunden bis 60 Minuten durchzuführen.
Das Rippenmaterial 1 mit dem vorstehend beschriebenen stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm 5 auf seiner Oberfläche, ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine ausgezeichnete Haftung des Beschichtungsfilms, eine ausgezeichnete Hydrophilität, eine ausgezeichnete Kontaminationsresistenz, einen kleinen dynamischen Reibungskoeffizienten und weniger Formverschleiß aufweist und dadurch die Lebensdauer der Form verlängert.
Dies liegt daran, dass durch die Verwendung des Aluminiumoxid-Sols, das die Aluminiumoxidpartikel mit einer niedrigeren Mohs-Härte als die des kolloidalen Siliziumdioxids aus dem verwandten Stand der Technik enthält, und ein Hineinmischen der Fluorharzpartikel 8 als hydrophobe Partikel uns somit ein Erschweren sowohl für hydrophile Verschmutzung als auch für hydrophobe Verschmutzung, daran zu haften, die Antifouling-Eigenschaften des eingebrannten Beschichtungsfilms 5 mit ausgezeichneter Hydrophilität verbessert werden; und durch ein Erlauben von 90% oder mehr eines Flächenverhältnisses der vom Aluminiumoxid-Sol abgeleiteten Aluminiumoxidpartikel, auf der Oberfläche des stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilms 5 vorhanden zu sein, kann der Formverschleiß zum Zeitpunkt der Pressbearbeitung reduziert werden.
Das Rippenmaterial 1 mit der obigen Struktur kann weitreichend auf Wärmetauscher von Raumklimaanlagen, Wärmetauscher von gepackten Klimaanlagen, Wärmetauscher für Verkaufsautomaten, Wärmetauscher für Tiefkühlvitrinen, Wärmetauscher für Kühlschränke und dergleichen angewendet werden.
Darüber hinaus kann der stark hydrophile, eingebrannte Antifouling-Beschichtungsfilm 5 sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite des Rippenmaterials 1 ausgebildet werden, wobei die chemische Umwandlungsbeschichtung 3 dazwischen angeordnet ist. Darüber hinaus kann der stark hydrophile, eingebrannte Antifouling-Beschichtungsfilm 5 nicht nur auf die Vorder- und Rückseite des Rippenmaterials 1 des Wärmetauschers, sondern auch auf den gesamten Wärmetauscher einschließlich des Wärmeübertragungsrohrs aufgebracht werden. Beispielsweise kann der stark hydrophile, eingebrannte Antifouling-Beschichtungsfilm 5 auf der gesamten Oberfläche des Wärmetauscherkerns ausgebildet werden, indem das Rippenmaterial 1 und das Wärmeübertragungsrohr 11 zur Montage des Wärmetauscherkerns kombiniert werden und dann der vorgenannte wässrige Anstrich auf den gesamten Wärmetauscherkern aufgetragen und eingebrannt wird.
In diesem Fall kann der stark hydrophile, eingebrannte Antifouling-Beschichtungsfilm 5 als Nachbeschichtung für den Wärmetauscher ausgebildet werden.
2 zeigt einen Zustand, in dem eine Vielzahl von rechteckigen plattenförmigen Rippen (Radiatorplatten) 15 aus dem Rippenmaterial 1 in vorbestimmten Abständen parallel zueinander angeordnet sind, und das U-förmige Wärmeübertragungsrohr 11 in ein in jeder Rippe 15 ausgebildetes Einführungsloch 15a eingesetzt wird, um den Wärmetauscherkern 16 teilweise hindurch zu montieren. Das U-förmige Wärmeübertragungsrohr 11 wird in das Einführungsloch 15a der Vielzahl von Rippen 15 eingesetzt, so dass ein gekrümmter Abschnitt 11a auf einer Seite eines parallelen Körpers der Rippe 1 und eine Seite eines Öffnungsendes 11b auf der anderen Seite des parallelen Körpers der Rippe 1 eingestellt ist.
In diese Wärmeübertragungsrohre 11 wird von der Seite des Öffnungsendes 11b aus ein Rohr-expandierender Stecker (nicht dargestellt) eingesetzt, um die Rohre zu expandieren, was die Verbindungsfestigkeit zwischen den Wärmeübertragungsrohren 11 und den Rippen 15 verbessert, und dann wird ein U-förmiges Knierohr (nicht dargestellt) mit der Seite des Öffnungsendes des Wärmeübertragungsrohrs 11 verbunden, wodurch der Wärmetauscherkern 16 fertig gestellt ist.
In diesem Wärmetauscherkern 16 sind das Wärmeübertragungsrohr 11 und das Knierohr aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt.
Der stark hydrophile, eingebrannte Antifouling-Beschichtungsfilm 5 ist auf den Vorder- und Rückseiten der Rippe 15 im Wärmetauscherkern 16 ausgebildet. Aus diesem Grund werden der stark hydrophile, eingebrannte Antifouling-Beschichtungsfilm 5 und das Wärmeübertragungsrohr 11 an einem Umfangsrandabschnitt des Einführungslochs 15a miteinander in Kontakt gebracht. In einem Beschichtungsfilm der verwandten Technik, wenn ein Zustand, bei dem Kondenswasser an einem Kontaktabschnitt haftet, in einem Fall, in dem der Wärmetauscherkern 16 in einem Lager oder dergleichen gelagert wird, andauert, kann der Schwefelgehalt aus dem Beschichtungsfilm in das Kondenswasser ausbluten, was zu einer Korrosion des Wärmetauscherrohrs 16 führt. Andererseits, da der auf dem Rippenmaterial 1 ausgebildete stark hydrophile, eingebrannte Antifouling-Beschichtungsfilm 5 wie vorstehend beschrieben nur 0,5 mg/m² oder weniger Schwefelgehalt enthält, ist die Elution des Schwefelgehalts auf die Kondenswasserseite weniger wahrscheinlich, selbst wenn Kondenswasser in der Nähe des Kontaktabschnitts zwischen dem stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm 15 und dem Wärmeübertragungsrohr 11 vorhanden ist, und damit tritt Korrosion, wie z. B. Patina, im Wärmeübertragungsrohr 11 nicht auf.
Der Wärmetauscher mit dem oben beschriebenen Wärmetauscherkern 16 kann weitreichend eingesetzt werden, z.B. als Heiz-Kühlanlage.
[Beispiele]
Aluminiumoxid-Sol (durchschnittlicher Partikeldurchmesser der Aluminiumoxidpartikel: 0,8 µm) des Handelsnamens (CATALOID AS-3), hergestellt von JGC Catalysts and Chemicals Ltd., ein wasserlösliches Acrylharz (2-Acrylamid-2-Methylpropansulfonsäure), Polyethylenglykol (PEG #6000) und ein Fluorharz (PTFE-Fluordispersion) des Handelsnamens (PTFE AD911E), hergestellt von Asahi Glass Co. Ltd., wurden in einem in der folgenden Tabelle 1 angegebenen Verhältnis gemischt, um einen wässrigen Anstrich vorzubereiten. In Tabelle 1 wird eine hinzugefügte Menge durch eine Menge der in der PTFE-Fluordispersion enthaltenen Fluorharzpartikel bezeichnet. Eine Aluminiumlegierungsplatte mit einer Dicke von 100 µm aus JIS A 1050-Legierung wurde einem Chromat-Phosphatverfahren unterworfen, um eine chemische Umwandlungsbeschichtung mit einer Dicke von 0,3 µm zu bilden, und dann wurde ein wässriger Anstrich verschiedener, in der folgenden Tabelle 1 dargestellter Zusammensetzungen in einer wie in Tabelle 1 dargestellten Auftragsmenge (Gesamtmenge an Feuchtigkeit und Feststoffgehalt, die vor dem Einbrennen im Anstrich verbleibt) mit einem Stabbeschichter auf diese chemische Umwandlungsbeschichtung aufgebracht und 30 Sekunden unter Verwendung eines Ofens bei 220 °C (Solltemperatur) eingebrannt, wodurch ein stark hydrophiler, eingebrannter Antifouling-Beschichtungsfilm ausgebildet wurde. Durch diesen Einbrennvorgang verdampft die Feuchtigkeit des wässrigen Anstrichs, und nur der Feststoffgehalt im wässrigen Anstrich bleibt auf der Aluminiumlegierungsplatte zurück.
Nach dem Einbrennen wurde ein Prozess des Waschens mit heißem Wasser ausgeführt, um den stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm 10 Sekunden lang unter fließendem heißen Wasser bei 60 °C zu waschen.
Im Hinblick auf die Vielzahl der erhaltenen Rippenmaterialien wurden die Haftfähigkeit eines Beschichtungsfilms, die Hydrophilität nach dem Waschen unter fließendem Wasser, ein Kontaktwinkel nach Nass-/Trockenzyklen, die Kontaminationsresistenz, ein dynamischer Reibungskoeffizient, eine Pulverhaftrate, der Formverschleiß, ein Flächenverhältnis der Aluminiumoxidpartikel und das Vorhandensein oder Fehlen von Verfärbungen in einem Kupferrohr gemessen, und sind in Tabelle 1 unten dargestellt.
Die in Tabelle 1 dargestellte Haftfähigkeit ist das Ergebnis der Beobachtung eines Haftzustands einer Antifouling-Beschichtung, nachdem das Papiertuch Kimtowel (eingetragene Marke), das auf einen 1-Pfund-Hammer aufgeklebt wurde, auf der Oberfläche der Antifouling-Beschichtung von Proben platziert und dann 10 hin- und hergehende Reibungen appliziert wurden. Eine Probe, von der sich die Antifouling-Beschichtung nicht abgelöst hat, wird mit A bezeichnet, eine Probe, bei der eine Schicht darauf verblieb, während sich eine Hautschicht davon ablöste, wird mit B bezeichnet, eine Probe, von der sich etwa 50% der Beschichtung ablösten wird mit C bezeichnet und eine Probe, von der sich 100% der Beschichtung ablösten, wird mit D bezeichnet.
Die Hydrophilität nach dem Waschen unter fließendem Wasser steht für das Ergebnis der Messung eines Kontaktwinkels der Oberfläche der Antifouling-Beschichtung nach dem Eintauchen der Proben in fließendes Wasser bei Raumtemperatur, das eine Flussrate von 3 l/min über 24 Stunden aufwies. Eine Probe mit einem Kontaktwinkel von 20° oder weniger wird mit B bezeichnet, und eine Probe mit einem Kontaktwinkel von mehr als 20° wird mit D bezeichnet.
Der Kontaktwinkel nach dem Nass-/Trockenzyklus steht für das Ergebnis der Messung eines Kontaktwinkels der Oberfläche der Antifouling-Beschichtung nach Durchführung von 14 Zyklen des Eintauchens der Proben in fließendes Wasser bei Raumtemperatur, das einen Durchfluss von 3 l/min über 24 Stunden aufwies, und des Trocknens bei 80 °C für 16 Stunden. Eine Probe mit einem Kontaktwinkel von 40° oder weniger wird mit B bezeichnet, und eine Probe mit einem Kontaktwinkel von mehr als 40° wird mit D bezeichnet.
In einem Kontaminationsresistenztest zur Beurteilung der Kontaminationsresistenz wurden 6 g Palmitinsäure als Schadstoff und eine Probe in ein Becherglas gegeben und ein Kontaktwinkel der Oberfläche der Antifouling-Beschichtung nach Erhitzung und Einwirkung bei 100 °C für 6 Tage gemessen. Eine Probe mit einem Kontaktwinkel von 60° oder weniger wird mit B bezeichnet, und eine Probe mit einem Kontaktwinkel von mehr als 60° wird mit D bezeichnet.
Der dynamische Reibungskoeffizient wurde mit einem Reibungsmessgerät vom Bowden-Typ erhalten, indem die Reibungskraft beim Pressen eines Kontaktgebers mit einer Stahlkugel der Größe φ 9/32 und einer Last von 200 g gegen die Oberfläche der Antifouling-Beschichtung der Proben, auf die kein Pressöl aufgebracht worden war, gemessen und die Probe verschoben wurde (1 Zyklus).
Eine Probe mit einem dynamischen Reibungskoeffizienten von 0,2 oder weniger wird mit B bezeichnet, und eine Probe mit einem dynamischen Reibungskoeffizienten über 0,2 wird mit D bezeichnet.
Hinsichtlich der Pulverhaftrate wurde ein Haftflächenverhältnis durch Bildanalyse gemessen, indem eine 100 mm × 100 mm Probe (Aluminiumrippenmaterial) für 1 Stunde bei Raumtemperatur in fließendes Wasser mit einer Durchflussrate von 3 l/min getaucht wurde und dann jede von elf Arten und zwölf Arten von Prüfpulver, die in JIS Z 8901 spezifiziert sind, auf der Oberfläche der Antifouling-Beschichtung der Probe befestigt wurde. Eine Probe mit einem Haftflächenverhältnis von 3% oder weniger wird mit A bezeichnet, eine Probe mit einem Haftflächenverhältnis von 3% oder mehr bis 10% oder weniger wird mit B bezeichnet, und eine Probe mit einem Haftflächenverhältnis von mehr als 10% wird mit D bezeichnet.
Bezüglich des Formverschleißes wurde eine Probe (Aluminiumrippenmaterial) durch Pressbearbeitung eine Million Mal ausgeschnitten und ein Verschleißzustand eines Schneideisens (Schlitzschneide) beobachtet. Bezüglich der Härte der Schlitzschneide wurden Schlitzschneiden mit HRC 37 bis 41 verwendet, um einen Verschleißbereich der Kante der Metallform (Schlitzschneide) mit einem Lasermikroskop als quantitative Auswertung zu messen. Eine Probe mit einem Verschleißbereich von 100 µm² oder weniger in einem zweidimensionalen Querschnitt wird mit B bezeichnet, und eine Probe mit einem Verschleißbereich von mehr als 100 µm² wird mit D bezeichnet.
Bezüglich des Flächenverhältnisses der Aluminiumoxidpartikel wurde als quantitative Auswertung die Oberfläche der Antifouling-Beschichtung mit einem Lasermikroskop bei einer 100-fachen Objektivlinsenvergrößerung beobachtet, um das Flächenverhältnis der Aluminiumoxidpartikel durch Partikelanalyse an einem Binärbild in einem Sichtfeld von 50 µm × 50 µm zu messen. Eine Probe mit einem Flächenverhältnis der Aluminiumoxidpartikel von 90% oder mehr wird mit B bezeichnet, und eine Probe mit einem Flächenverhältnis von weniger als 90% wird mit D bezeichnet.
Für die Messung der Menge der wasserlöslichen Schwefelkomponenten im Beschichtungsfilm wurde die Rippe in vier Bögen im A4-Format (8 Seiten) geschnitten und in einem Behälter untergebracht. 100 ml reines Wasser wurden hineingegeben, auf 40 °C erhitzt und 10 Minuten lang gerührt. Dieses Wasser wurde mittels ICP-Emissionsspektroskopie analysiert, und es wurde ein Wert angenommen, der durch Umwandlung einer gemessenen Schwefelmenge in eine ursprüngliche Menge pro Beschichtungsfilm erhalten wurde.
Im Entfärbungstest des Kupferrohres wurden die oben genannten Rippen auf eine Höhe von 10 cm und eine Breite von 5 cm geschnitten und im Boden eines Becherglases untergebracht, wobei sie mit einem Clip an einem gleich langen Kupferrohr hafteten. Wasser wurde in den Boden des Becherglases gegeben und eine Öffnung des Becherglases wurde mit einer Folie verschlossen, um den Becher abzudichten. Als Umgebungsbedingungen wurden sieben Zyklen von 35 °C × 16 Std → 20 °C × 4 Std → 35 °C × 1 Std → 20 °C × 3 Std als ein Zyklus ausgeführt und danach das Vorhandensein oder Fehlen von Verfärbungen im Kupferrohr beobachtet. Ein Fall, in dem eine Verfärbung des Kupferrohrs beobachtet wurde, wurde mit D und ein Fall, in dem keine Verfärbung beobachtet wurde, mit B bezeichnet.
Auf Grundlage der in Tabelle 1 dargestellten Ergebnisse zeigten die Proben Nr. 1 bis 20, in denen eine Beschichtungsfilmmenge des wässrigen Anstrichs im Bereich von 0,3 bis 0,8 g/m² lag, ein günstiges Gleichgewicht zwischen den Eigenschaften, da diese Proben eine ausgezeichnete Haftung des Beschichtungsfilms aufwiesen und auch in vielen Tests unter den Tests der Hydrophilität nach dem Waschen unter fließendem Wasser, des Kontaktwinkels nach Nass-/Trockenzyklen, der Kontaminationsresistenz, des dynamischen Reibungskoeffizienten, der Pulverhaftrate, des Formverschleißes und des Flächenverhältnisses der Partikel ausgezeichnet waren. Darüber hinaus betrug in allen Proben Nr. 1 bis 20 die Menge der wasserlöslichen Schwefelkomponenten im Beschichtungsfilm 0,5 mg/m² oder weniger, und es traten keine Verfärbungen (Korrosion) im Kupferwärmeübertragungsrohr auf. Unter den Proben Nr. 1 bis 20 zeigten die Proben Nr. 1 bis 14, bei denen eine Beschichtungsfilmmenge im Bereich von 0,3 bis 0,8 g/m² lag, eine Menge an hinzugefügtem Aluminiumoxid bei 5 bis 45 Masse-% im Feststoffgehalt des Anstrichs und eine Menge an hinzugefügtem Fluorharz bei 0,05 bis 3,0 Masse-% im Feststoffgehalt des Anstrichs lag, ausgezeichnete Ergebnisse in allen Testbereichen.
In Bezug auf diese Proben hatte die Probe Nr. 28 mit einer exzessiven Menge hinzugefügter Aluminiumoxidpartikel einen größeren dynamischen Reibungskoeffizienten und zeigte schlechte Ergebnisse im Formverschleiß und Flächenverhältnis der Partikel, und die Probe Nr. 21 des Vergleichsbeispiels mit einer geringen Auftragsmenge des wässrigen Anstrichs wies eine verschlechterte Hydrophilität nach dem Waschen unter fließendem Wasser, einen verschlechterten Kontaktwinkel nach dem Nass-/Trockenzyklus und eine verschlechterte Kontaminationsresistenz auf. Darüber hinaus zeigten die Proben Nr. 23 und 24 des Vergleichsbeispiels mit einer zu hohen Menge des Beschichtungsfilms im wässrigen Anstrich ein Problem in der Haftfähigkeit.
Darüber hinaus waren die Proben Nr. 25, 26 und 27 Proben, in denen die Auftragsmenge des Anstrichs angemessen, die Menge an hinzugefügtem Aluminiumoxid und die Menge an hinzugefügtem Fluorharz ebenfalls angemessen, aber die Menge der wasserlöslichen Schwefelkomponenten im Beschichtungsfilm groß war, und damit trat eine Verfärbung im Kupferwärmeübertragungsrohr auf.
Die Proben Nr. 29 bis 31 waren Proben, in denen die Beschichtungsfilmmenge des Anstrichs angemessen, die Menge an hinzugefügtem Aluminiumoxid und die Menge an hinzugefügtem Fluorharz ebenfalls angemessen, aber die Menge der wasserlöslichen Schwefelkomponenten im Beschichtungsfilm groß war, und damit trat eine Verfärbung im Kupferrohr auf.
Obwohl die Probe Nr. 32 eine Probe mit einer überaus geringen Menge hinzugefügten Fluorharzes war und eine Probe mit einer großen Menge der wasserlöslichen Schwefelkomponenten im Beschichtungsfilm, verschlechterte sich die Pulverhaftrate und es kam auch zu einer Korrosion des Kupferwärmeübertragungsrohrs.
Obwohl die Probe Nr. 33 eine Probe mit einer überaus großen Menge hinzugefügten Fluorharzes war und eine Probe mit einer großen Menge der wasserlöslichen Schwefelkomponenten im Beschichtungsfilm, verschlechterte sich die Hydrophilität nach dem Waschen unter fließendem Wasser, die Nass-/Trockenzyklen und die Kontaminationsresistenz, und es kam auch zu einer Korrosion des Kupferwärmeübertragungsrohrs.
Auf Grundlage der in Tabelle 1 dargestellten Ergebnisse wurde festgestellt, dass es bei der Ausbildung des stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilms auf dem Rippenmaterial wichtig ist, das Auftragen mit einer Auftragsmenge im Bereich von 0,3 bis 0,8 g/m² des vorstehend beschriebenen wässrigen Anstrichs durchzuführen und nach dem Einbrennen Waschen mit heißem Wasser durchzuführen, so dass sich die Menge der wasserlöslichen Schwefelkomponenten um 0,5 mg/m² reduziert.
Gemäß der oben genannten Ergebnisse ist es möglich, das Rippenmaterial mit einem günstigen Gleichgewicht zwischen den Eigenschaften bereitzustellen, da dieses Material eine ausgezeichnete Haftung des Beschichtungsfilms aufweist und auch in vielen Tests unter den Tests der Hydrophilität, der Kontaminationsresistenz, des dynamischen Reibungskoeffizienten, der Pulverhaftrate, des Formverschleißes und des Flächenverhältnisses der Partikel hervorragend ist. Darüber hinaus kann dieses Rippenmaterial dadurch gekennzeichnet werden, dass im Kupferrohr keine Korrosion auftritt, auch wenn das Material daran haftet.
Weiterhin kann durch Verwendung eines Beschichtungsfilms, in dem der durchschnittliche Partikeldurchmesser der Aluminiumoxidpartikel im Beschichtungsfilm 0,02 bis 20 µm beträgt und der Gehalt an Aluminiumoxidpartikeln 5 bis 45 Masse-%, bezogen auf 100 Masse-% des Feststoffgehalts des eingebrannten Beschichtungsfilms, beträgt, eine Rippe bereitgestellt werden, bei der die Haftung eines Beschichtungsfilms, die Hydrophilität, der Kontaktwinkel, die Kontaminationsresistenz und das Flächenverhältnis der Partikel ausgezeichnet sind, bei der wenig Formverschleiß auftritt und bei der eine Korrosion des Kupferrohrs unwahrscheinlich ist.
3 ist eine Mikrofotografie, die die Aluminiumoxid- und Fluorpartikel zeigt, die im eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm vor dem Waschen mit heißem Wasser enthalten sind, der auf der Oberfläche der Probe Nr. 3 des Beispiels in Tabelle 1 ausgebildet wird. 4 ist eine Mikrofotografie, die die Aluminiumoxid- und Fluorpartikel zeigt, die im eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm nach dem Waschen mit heißem Wasser enthalten sind, der auf der Oberfläche der Probe Nr. 3 des Beispiels in Tabelle 1 ausgebildet wird. Eine große Anzahl von unregelmäßig geformten Aluminiumoxidpartikeln mit einer Vielzahl von spitzen Vorsprüngen befinden sich in einem Zustand der Vermischung mit reiskornartigen Fluorharzpartikeln. So kann eine Struktur, in die diese Partikel im Inneren der Harzschicht eingebettet sind, als eine Gliederungsstruktur der Antifouling-Beschichtung verstanden werden.
[Anwendbarkeit für die Industrie]
Links und rechts können über einen Schalter, der an einem Gehäuse befestigt ist, einfach ausgewählt und angewendet werden.
Bezugszeichenliste

1:: Rippenmaterial
2:: Grundwerkstoff
3:: Chemische Umwandlungsbeschichtung
5:: Stark hydrophiler, eingebrannter Antifouling-Beschichtungsfilm
6:: Harzschicht
7:: Aluminiumoxidpartikel
8:: Fluorharzpartikel
11:: Wärmeübertragungsrohr
11a:: Öffnungsabschnitt
15:: Rippe
15a:: Einführungsloch
16:: Wärmetauscherkern

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2016243686 [0001]
JP 2017220447 [0001]
JP 4667978 B [0007]

Claims

Stark hydrophiler, eingebrannter Antifouling-Beschichtungsfilm zur Ausbildung auf einer äußeren Oberfläche eines Wärmetauschers, wobei der Beschichtungsfilm enthält: Aluminiumoxidpartikel, die in einem Aluminiumoxid-Sol enthalten sind; ein wasserlösliches Acrylharz, das eine Sulfonsäure enthält; Polyethylenglykol; und Fluorharzpartikel, wobei eine Menge an wasserlöslichen Schwefelkomponenten 0,5 mg/m² oder weniger beträgt, und eine Beschichtungsfilmmenge 0,3 bis 0,8 g/m² beträgt.
Stark hydrophiler, eingebrannter Antifouling-Beschichtungsfilm nach Anspruch 1, wobei ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser der Aluminiumoxidpartikel 0,02 bis 20 µm beträgt, und 5 bis 45 Masse-% der Aluminiumoxidpartikel in 100 Masse-% des Feststoffgehalts des eingebrannten Beschichtungsfilms enthalten sind.
Stark hydrophiler, eingebrannter Antifouling-Beschichtungsfilm nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Koeffizient der kinetischen Reibung einer Oberfläche 0,2 oder weniger beträgt.
Stark hydrophiler, eingebrannter Antifouling-Beschichtungsfilm nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei 0,05 bis 3 Masse-% der Fluorharzpartikel, die einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 0,1 bis 0,5 µm aufweisen, in 100 Masse-% des Feststoffgehalts des eingebrannten Beschichtungsfilms enthalten sind.
Stark hydrophiler, eingebrannter Antifouling-Beschichtungsfilm nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Flächenanteil der Aluminiumoxidpartikel auf der Oberfläche des eingebrannten Beschichtungsfilms 90% oder mehr beträgt.
Aluminiumrippenmaterial, wobei der eingebrannte Beschichtungsfilm nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auf einer äußeren Oberfläche eines Plattenmaterials aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist.
Wärmetauscher, wobei eine Vielzahl von Aluminiumrippenmaterialien nach Anspruch 6 parallel zueinander angeordnet sind, ein Durchgangsloch in jedem der Aluminiumrippenmaterialien ausgebildet ist und ein Wärmeübertragungsrohr, das aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt ist, vorgesehen ist, in das Durchgangsloch eingesetzt und mit dem Aluminiumrippenmaterial integriert zu werden.
Heiz-Kühlanlage, die den Wärmetauscher nach Anspruch 7 aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilms zur Aufbringung auf eine äußere Oberfläche eines Rippenmaterials oder eines Wärmeübertragungsrohrs, wobei das Verfahren umfasst: Mischen eines Aluminiumoxid-Sols, eines wasserlöslichen Acrylharzes, Polyethylenglykol und Fluorharzpartikel, um einen wässrigen Anstrich zu erhalten; Nach dem Mischschritt, Auftragen des wässrigen Anstrichs auf die äußere Oberfläche des Rippenmaterials oder des Wärmeübertragungsrohrs in einer Beschichtungsfilmmenge von 0,3 bis 0,8 g/m²; Trockenes Erwärmen des Rippenmaterials oder des Wärmeübertragungsrohrs, um nach dem Schritt des Auftragens einen stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm zu erhalten; und Waschen des Beschichtungsfilms mit Wasser oder heißem Wasser, so dass eine Menge an wasserlöslichen Schwefelkomponenten in dem stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilm 0,5 mg/m² oder weniger wird.
Verfahren zur Herstellung eines stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilms nach Anspruch 9 oder 10, wobei 5 bis 45 Masse-% der Aluminiumoxidteilchen in 100 Masse-% des Feststoffgehalts des eingebrannten Beschichtungsfilms durch Verwendung von Aluminiumoxidpartikeln mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 0,02 bis 20 µm enthalten sind.
Verfahren zur Herstellung eines stark hydrophilen, eingebrannten Antifouling-Beschichtungsfilms nach Anspruch 9 oder 10, wobei 0,05 bis 3 Masse-% der Fluorharzpartikel mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 0,1 bis 0,5 µm in 100 Masse-% des Feststoffgehalts des eingebrannten Beschichtungsfilms enthalten sind.