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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aluminiumrippenmaterial, einen Wärmetauscher, eine Klimaanlage und ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumrippenmaterials.
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STAND DER TECHNIK
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Wärmetauscher werden in Produkten in verschiedenen Bereichen, wie z.B. Raumklimaanlagen, mobilen Klimaanlagen, Gefrierauslagen, Kühlschränken, Ölkühlern und Kühlern bzw. Heizkörpern, verwendet.
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Ein Aluminiumrippenmaterial, das als Rippen dieser Wärmetauscher verwendet wird, weist im Hinblick auf das Vermindern eines Belüftungswiderstands und das Verhindern eines Verspritzens von Wasser einen hydrophilen Film auf, der auf einer Oberfläche des Aluminiumrippenmaterials ausgebildet ist.
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Wenn jedoch der Wärmetauscher für viele Jahre betrieben wird, haftet in der Luft schwebender Staub an der Oberfläche des hydrophilen Films des Aluminiumrippenmaterials. Als Ergebnis können verschiedene Probleme auftreten, wie z.B. ein erhöhter Belüftungswiderstand, Mehltau, der von dem anhaftenden Staub ausgeht, und ein verminderter Komfort, wenn Wärmetauscher in einer Wohnumgebung eingebaut werden.
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Daher wurden bezüglich des Aluminiumrippenmaterials im Hinblick auf das Verhindern des Anhaftens von Staub die folgenden Techniken vorgeschlagen.
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Beispielsweise offenbart das Patentdokument 1 ein Aluminiumrippenmaterial, in dem Fluorharzteilchen in einem wärmebehandelten Beschichtungsfilm (hydrophilen Film) enthalten sind.
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DOKUMENTENLISTE
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PATENTDOKUMENTE
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Patentdokument 1:
JP 2016-90105 A
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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Die Technik gemäß dem Patentdokument 1 ist eine Konfiguration, bei der Fluorharzteilchen in dem wärmebehandelten Beschichtungsfilm (hydrophilen Film) enthalten sind. Bei einer solchen Konfiguration vermindert jedoch die Hydrophobie der Fluorharzteilchen die Hydrophilie des hydrophilen Films und es ist schwierig, ein hohes Maß an Hydrophilie sicherzustellen.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehenden Probleme gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Aluminiumrippenmaterial, einen Wärmetauscher, eine Klimaanlage und ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumrippenmaterials bereitzustellen, die eine hervorragende Hydrophilie und hervorragende Verschmutzungsschutzeigenschaften aufweisen bzw. bereitstellen.
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LÖSUNG DES PROBLEMS
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Ein Aluminiumrippenmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: Ein Aluminiumblech; eine erosionsbeständige Beschichtungsschicht, die auf einer Oberfläche des Aluminiumblechs ausgebildet ist; und eine hydrophile Beschichtungsschicht, die auf einer Oberfläche der korrosionsbeständigen Beschichtungsschicht ausgebildet ist, wobei die erosionsbeständige Beschichtungsschicht ein Acrylharz und Fluorharzteilchen enthält, die Menge der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht 0,05 mg/dm2 oder mehr und 8,00 mg/dm2 oder weniger beträgt und der Gehalt der Fluorharzteilchen in der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht 0,05 Massen-% oder mehr und 8,00 Massen-% oder weniger beträgt.
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Darüber hinaus umfasst ein Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung eine Rippe, die aus dem Aluminiumrippenmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
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Ferner umfasst eine Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung den Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Ferner umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumrippenmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung: Einen Schritt des Bildens einer erosionsbeständigen Beschichtungsschicht auf einer Oberfläche eines Aluminiumblechs; und einen Schritt des Bildens einer hydrophilen Beschichtungsschicht auf einer Oberfläche der korrosionsbeständigen Beschichtungsschicht, wobei die korrosionsbeständige Beschichtungsschicht ein Acrylharz und Fluorharzteilchen enthält, die Menge der korrosionsbeständigen Beschichtungsschicht 0,05 mg/dm2 oder mehr und 8,00 mg/dm2 oder weniger beträgt und der Gehalt der Fluorharzteilchen in der korrosionsbeständigen Beschichtungsschicht 0,05 Massen-% oder mehr und 8,00 Massen-% oder weniger beträgt.
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VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
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Das Aluminiumrippenmaterial, der Wärmetauscher und die Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung können eine hervorragende Hydrophilie und hervorragende Verschmutzungsschutzeigenschaften aufweisen.
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Darüber hinaus kann mit dem Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumrippenmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung ein Aluminiumrippenmaterial hergestellt werden, das eine hervorragende Hydrophilie und hervorragende Verschmutzungsschutzeigenschaften bereitstellen kann.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Rippenmaterials gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
- 2 ist eine schematische Draufsicht des Rippenmaterials gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
- 3 ist eine schematische Ansicht eines Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
- 4 ist eine schematische Ansicht einer Klimaanlage gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
- 5 ist ein schematisches Diagramm, das ein Verfahren zum Messen eines Kontaktwinkels in einer Hydrophiliebewertung zeigt.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend wird der Modus zur Ausführung eines Aluminiumrippenmaterials (nachstehend gegebenenfalls als „Rippenmaterial“ bezeichnet), eines Wärmetauschers, einer Klimaanlage und eines Verfahrens zur Herstellung eines Aluminiumrippenmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.
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[Aluminiumrippenmaterial]
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Wie es in der 1 gezeigt ist, umfasst ein Rippenmaterial 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Aluminiumblech 1, eine erosionsbeständige Beschichtungsschicht 3, die auf einer Oberfläche des Aluminiumblechs 1 ausgebildet ist, und eine hydrophile Beschichtungsschicht 4, die auf einer Oberfläche der korrosionsbeständigen Beschichtungsschicht 3 ausgebildet ist. Darüber hinaus kann das Rippenmaterial 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ferner eine Schmierbeschichtungsschicht 5 auf einer Oberfläche der hydrophilen Beschichtungsschicht 4 umfassen. Ferner kann das Rippenmaterial 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ferner eine Basisbehandlungsschicht 2 zwischen dem Aluminiumblech 1 und der korrosionsbeständigen Beschichtungsschicht 3 umfassen.
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Die erosionsbeständige Beschichtungsschicht 3 des Rippenmaterials 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält Fluorharzteilchen 3a. Wie es in der 2 gezeigt ist, liegen die Fluorharzteilchen 3a teilweise an den Oberflächen der hydrophilen Beschichtungsschicht 4 und der Schmierbeschichtungsschicht 5 frei. D.h., wie es in der 1 gezeigt ist, es wird davon ausgegangen, dass die erosionsbeständige Beschichtungsschicht 3 aus einer welligen Schicht ausgebildet ist, welche die Fluorharzteilchen 3a und ein Acrylharz 3b enthält. Ferner wird davon ausgegangen, dass die hydrophile Beschichtungsschicht 4 derart auf der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht 3 ausgebildet ist, dass ein Teil der Fluorharzteilchen 3a freiliegt. Mit anderen Worten, es wird davon ausgegangen, dass die Fluorharzteilchen 3a in der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht 3 vorliegen und die hydrophile Beschichtungsschicht 4 durchdringen.
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Jede Beschichtungsschicht des Rippenmaterials 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist üblicherweise auf beiden Seiten des Aluminiumblechs 1 ausgebildet, jedoch kann ein Teil der oder können alle Beschichtungsschichten nur auf einer Seite des Aluminiumblechs 1 ausgebildet sein.
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Nachstehend wird jede Konfiguration detailliert beschrieben.
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[Aluminiumblech]
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Das Aluminiumblech ist aus reinem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt. Als Aluminiumblech kann im Hinblick auf die Wärmeleitfähigkeit und die Verarbeitungsfähigkeit vorzugsweise ein Aluminium der 1000-Reihe verwendet werden, das in JIS H 4000:2014 festgelegt ist. Insbesondere wird als das Aluminiumblech vorzugsweise ein Aluminium mit den Legierungsnummern 1050, 1070 und 1200 verwendet.
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Als das Aluminiumblech können jedoch Aluminiumlegierungen der 2000-Reihe bis 9000-Reihe zweckmäßig verwendet werden.
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Die Dicke des Aluminiumblechs kann gemäß der Verwendung und den Spezifikationen des Rippenmaterials in einer geeigneten Weise festgelegt werden. Insbesondere beträgt die Dicke des Aluminiumblechs im Hinblick auf ein geeignetes Sicherstellen einer Verarbeitungsfähigkeit zu Rippen, der Festigkeit von Rippen, der Wärmeleitfähigkeit und dergleichen vorzugsweise 0,08 mm oder mehr und 0,3 mm oder weniger oder dergleichen. Wenn die Dicke des Aluminiumblechs 0,08 mm oder mehr beträgt, kann die Festigkeit, die für ein allgemeines Rippenmaterial erforderlich ist, sichergestellt werden. Wenn andererseits die Dicke des Aluminiumblechs 0,3 mm oder weniger beträgt, kann die Verarbeitungsfähigkeit zu Rippen sichergestellt werden.
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[Erosionsbeständige Beschichtungsschicht]
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Die erosionsbeständige Beschichtungsschicht ist eine Schicht, die eine Rolle dabei spielt, Wasser (wie z.B. Taukondensationswasser), Sauerstoff, Chloridionen und andere ionische Spezies daran zu hindern, auf die Seite des Aluminiumblechs einzudringen, und eine Korrosion des Aluminiumblechs und eine Bildung von Aluminiumoxid, das einen Geruch erzeugt, zu vermindern.
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Die erosionsbeständige Beschichtungsschicht enthält ein Acrylharz und Fluorharzteilchen.
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(Erosionsbeständige Beschichtungsschicht: Acrylharz)
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Das Acrylharz, das in der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht enthalten ist, wird durch Polymerisieren von Acrylsäure, Methacrylsäure oder eines Derivats davon erhalten.
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Die erosionsbeständige Beschichtungsschicht ist mit Ausnahme der später beschriebenen Fluorharzteilchen vorwiegend aus einem Acrylharz zusammengesetzt. Der Gehalt des Acrylharzes in der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht beträgt z.B. vorzugsweise 80 Massen-% oder mehr und mehr bevorzugt 90 Massen-% oder mehr.
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(Erosionsbeständige Beschichtungsschicht: Fluorharzteilchen)
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Das Fluorharzteilchen, das in der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht enthalten ist, ist eine Masse aus einem Fluorharz, und das Fluorharz ist ein synthetisches Harz, das durch Polymerisieren eines Olefinkohlenwasserstoffs, der Fluor enthält, erhalten wird.
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Der Gehalt der Fluorharzteilchen in der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht beträgt 0,05 Massen-% oder mehr und vorzugsweise 0,25 Massen-% oder mehr, 0,30 Massen-% oder mehr. Wenn der Gehalt der Fluorharzteilchen größer als ein vorgegebener Wert oder mit diesem identisch ist, können hervorragende Verschmutzungsschutzeigenschaften bereitgestellt werden.
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Der Gehalt der Fluorharzteilchen in der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht beträgt 8,00 Massen-% oder weniger, vorzugsweise 6,00 Massen-% oder weniger, 4,00 Massen-% oder weniger, 2,50 Massen-% oder weniger, 1,50 Massen-% oder weniger. Wenn der Gehalt der Fluorharzteilchen größer als ein vorgegebener Wert ist, wird die Hydrophobie auf der Basis der Fluorharzteilchen zu stark erhöht und die Hydrophilie wird vermindert.
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Der durchschnittliche Teilchendurchmesser (der Teilchendurchmesser bezieht sich auf den Kreisäquivalentdurchmesser) der Fluorharzteilchen ist nicht speziell beschränkt und beträgt vorzugsweise 0,1 µm oder mehr und 5 µm oder weniger und mehr bevorzugt 0,5 µm oder mehr und 3 µm oder weniger.
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Der Teilchendurchmesser der Fluorharzteilchen kann mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) oder einem Elektronensondenmikroanalysegerät (EPMA) gemessen werden.
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(Erosionsbeständige Beschichtungsschicht: Menge)
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Die Menge der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht beträgt 0,05 mg/dm2 oder mehr und vorzugsweise 0,08 mg/dm2 oder mehr, 0,10 mg/dm2 oder mehr. Wenn die Menge der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht größer als ein vorgegebener Wert oder mit diesem identisch ist, können hervorragende Verschmutzungsschutzeigenschaften bereitgestellt werden.
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Die Menge der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht beträgt 8,00 mg/dm2 oder weniger und vorzugsweise 6,00 mg/dm2 oder weniger, 5,00 mg/dm2 oder weniger. Wenn die Menge der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht größer als ein vorgegebener Wert ist, wird die Hydrophilie vermindert und es ist unmöglich, ein hohes Hydrophilieniveau sicherzustellen.
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Da der größte Teil der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht aus dem Acrylharz und den Fluorharzteilchen zusammengesetzt ist, die vorstehend beschrieben sind, kann die Menge der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht in einer anderen Weise als Bildungsmengen des Acrylharzes und der Fluorharzteilchen bezeichnet werden.
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Die Menge der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht kann durch Auswählen der Konzentration einer Beschichtungszusammensetzung zur Bildung der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht oder der Rakelbeschichter-Nr. zur Filmbildung eingestellt werden. Darüber hinaus kann die Menge der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht durch eine Röntgenfluoreszenz, ein Infrarotfilmdickenmessgerät, eine Gewichtsmessung durch Ablösen der Beschichtung oder dergleichen gemessen werden.
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Das Verfahren zum Einstellen der Menge der hydrophilen Beschichtungsschicht, die später beschrieben wird, das Verfahren zum Einstellen der Menge der Schmierbeschichtungsschicht, die später beschrieben wird, das Verfahren zum Messen der Menge der hydrophilen Beschichtungsschicht und das Verfahren zum Messen der Menge der Schmierbeschichtungsschicht sind mit denjenigen für die vorstehend beschriebene erosionsbeständige Beschichtungsschicht identisch.
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[Hydrophile Beschichtungsschicht]
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Die hydrophile Beschichtungsschicht ist eine Schicht zum Verstärken der Hydrophilie des Rippenmaterials. Wenn die hydrophile Beschichtungsschicht bereitgestellt ist, wird der Kontaktwinkel des Taukondensationswassers, das an der Oberfläche des Rippenmaterials haftet, klein, und es ist wahrscheinlich, dass sich die Wärmetauscheffizienz des Wärmetauschers verschlechtert. Darüber hinaus wird dann, wenn die Hydrophilie erhöht wird, die Fluidität des Taukondensationswassers, das an der Oberfläche des Rippenmaterials haftet, ebenfalls erhöht. Daher kann selbst dann, wenn eine Verschmutzung an der Oberfläche des Rippenmaterials haftet, die Verschmutzung durch das Taukondensationswasser einfach abgewaschen werden und die Entfernbarkeit der Verschmutzung wird verbessert.
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Die hydrophile Beschichtungsschicht enthält vorzugsweise ein Acrylharz.
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(Hydrophile Beschichtungsschicht: Acrylharz)
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Wie das Acrylharz der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht wird das Acrylharz, das in der hydrophilen Beschichtungsschicht enthalten ist, durch Polymerisieren von Acrylsäure, Methacrylsäure und eines Derivats davon erhalten.
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Die hydrophile Beschichtungsschicht ist vorwiegend aus einem Acrylharz zusammengesetzt. Der Gehalt des Acrylharzes in der hydrophilen Beschichtungsschicht beträgt z.B. vorzugsweise 80 Massen-% oder mehr und mehr bevorzugt 90 Massen-% oder mehr.
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(Hydrophile Beschichtungsschicht: Menge)
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Die Menge der hydrophilen Beschichtungsschicht beträgt 0,5 mg/dm2 oder mehr und vorzugsweise 1 mg/dm2 oder mehr, 2 mg/dm2 oder mehr, 3 mg/dm2 oder mehr. Wenn die Menge der hydrophilen Beschichtungsschicht größer als ein vorgegebener Wert oder mit diesem identisch ist, kann eine gute Hydrophilie sichergestellt werden.
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Die Menge der hydrophilen Beschichtungsschicht beträgt 10 mg/dm2 oder weniger und vorzugsweise 8 mg/dm2 oder weniger, 6 mg/dm2 oder weniger. Wenn die Menge der hydrophilen Beschichtungsschicht kleiner als ein vorgegebener Wert oder mit diesem identisch ist, ist die Filmformbarkeit gut, Defekte, wie z.B. Risse, werden vermindert, und der Wärmeübertragungswiderstand wird auf ein niedriges Niveau vermindert, so dass die Wärmetauscheffizienz der Rippen nicht leicht beeinträchtigt wird.
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Da der größte Teil der hydrophilen Beschichtungsschicht aus dem vorstehend beschriebenen Acrylharz zusammengesetzt ist, kann die Menge der hydrophilen Beschichtungsschicht auch als die Menge (Bildungsmenge) des Acrylharzes bezeichnet werden.
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[Schmierbeschichtungsschicht]
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Die Schmierbeschichtungsschicht ist eine Schicht zur Verbesserung des Schmiervermögens der Oberfläche des Rippenmaterials. Wenn die Schmierbeschichtungsschicht bereitgestellt ist, wird der Reibungskoeffizient der Oberfläche des Rippenmaterials vermindert und das Formpressvermögen bei der Verarbeitung des Rippenmaterials zur Rippe wird verbessert.
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Die Schmierbeschichtungsschicht wird beispielsweise aus einer Harzzusammensetzung hergestellt, die eines oder mehr, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylenglykol, Carboxymethylcellulose und einem Alkalimetallsalz von Carboxymethylcellulose, umfasst. Das Harz, das in der Schmierbeschichtungsschicht verwendet werden soll, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispiele für das Alkalimetallsalz von Carboxymethylcellulose umfassen ein Natriumsalz, ein Kaliumsalz und ein Calciumsalz. Diese Harze können bekannten Modifizierungen, wie z.B. einer Urethanmodifizierung und einer Alkylmodifizierung, durch eine Copolymerisation mit anderen Monomeren unterzogen werden. Von diesen ist ein Mischharz aus Polyethylenglykol und Natriumcarboxymethylcellulose bevorzugt. Das Massenverhältnis von Polyethylenglykol zu Natriumcarboxymethylcellulose liegt vorzugsweise im Bereich von 5:5 bis 9:1. Mit einem Harz mit einer solchen Zusammensetzung werden die Filmformbarkeit und das Schmiervermögen weiter verbessert.
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(Schmierbeschichtungsschicht: Menge)
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Die Menge der Schmierbeschichtungsschicht beträgt 0,1 mg/dm2 oder mehr und vorzugsweise 0,3 mg/dm2 oder mehr, 0,5 mg/dm2 oder mehr, 0,8 mg/dm2 oder mehr. Wenn die Menge der Schmierbeschichtungsschicht größer als ein vorgegebener Wert oder mit diesem identisch ist, kann ein gutes Schmiervermögen erhalten werden.
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Die Menge der Schmierbeschichtungsschicht beträgt 5 mg/dm2 oder weniger und vorzugsweise 3 mg/dm2 oder weniger, 2 mg/dm2 oder weniger, 1,5 mg/dm2 oder weniger. Wenn die Menge der Schmierbeschichtungsschicht kleiner als ein vorgegebener Wert oder mit diesem identisch ist, kann der Wärmeübertragungswiderstand vermindert werden.
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[Basisbehandlungsschicht]
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Die Basisbehandlungsschicht ist aus einem anorganischen Oxid oder einer anorganischorganischen Mischverbindung zusammengesetzt. Wenn die Basisbehandlungsschicht auf dem Aluminiumblech bereitgestellt ist, wird die Erosionsbeständigkeit des Aluminiumblechs erhöht. Darüber hinaus wird die Haftung zwischen dem Aluminiumblech und der Beschichtungsschicht, die auf der Außenseite des Aluminiumblechs angeordnet ist, verbessert.
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Das anorganische Oxid ist vorzugsweise ein Oxid, das Chrom (Cr) oder Zirkonium (Zr) als eine Hauptkomponente enthält. Spezifische Beispiele für ein solches anorganisches Oxid umfassen ein Oxid, das durch eine Chromatphosphatbehandlung, eine Zirkoniumphosphatbehandlung, eine Chromchromatbehandlung, eine Zinkphosphatbehandlung, eine Titanphosphatbehandlung oder dergleichen gebildet wird. Die Art des anorganischen Oxids ist jedoch nicht auf diejenigen beschränkt, die durch die vorstehend genannten Behandlungen gebildet werden.
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Beispiele für die anorganisch-organische Mischverbindung umfassen eine Verbindung, die durch Durchführen einer Chromatbehandlung des Beschichtungstyps oder einer Zirkoniumbehandlung des Beschichtungstyps gebildet wird. Spezifische Beispiele für eine solche anorganisch-organische Mischverbindung umfassen ein Acryl-Zirkonium-Komposit.
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Die Haftmenge der Basisbehandlungsschicht (die Haftmenge in Bezug auf die Masse von Metallelementen wie z.B. Cr und Zr) beträgt vorzugsweise 1 mg/m2 oder mehr und mehr bevorzugt 5 mg/m2 oder mehr. Wenn die Haftmenge der Basisbehandlungsschicht größer als ein vorgegebener Wert oder mit diesem identisch ist, kann eine gute Erosionsbeständigkeit bereitgestellt werden. Die Haftmenge der Basisbehandlungsschicht beträgt vorzugsweise 100 mg/m2 oder weniger und mehr bevorzugt 80 mg/m2 oder weniger.
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Die Dicke der Basisbehandlungsschicht kann abhängig von der Verwendung des Rippenmaterials eine geeignete Dicke sein und beträgt z.B. vorzugsweise 1 nm oder mehr und 100 nm oder weniger.
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Die Haftmenge der Basisbehandlungsschicht kann durch Einstellen der Konzentration der chemischen Umwandlungsbehandlungsflüssigkeit, die zur Bildung der Basisbehandlungsschicht verwendet wird, oder der Filmbildungsbehandlungszeit eingestellt werden. Darüber hinaus können die Haftmenge und die Dicke der Basisbehandlungsschicht durch eine Röntgenfluoreszenz, ein Infrarotfilmdickenmessgerät, eine Massenmessung durch eine Elution oder dergleichen gemessen werden .
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[Wärmetauscher]
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Ein Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Rippe, die aus dem vorstehenden Rippenmaterial hergestellt ist.
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Wie es in der 3 gezeigt ist, kann der Aufbau eines Wärmetauschers 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform jedweder Aufbau eines bekannten Wärmetauschers sein und Beispiele dafür umfassen einen Aufbau, der zusätzlich zu den Rippen 10 ein Wärmeübertragungsrohr 20 umfasst.
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Der Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann beispielsweise auf eine Klimaanlage, eine Gefrierauslage, einen Kühlschrank, einen Ölkühler, einen Kühler bzw. Heizkörper oder dergleichen angewandt werden, was später beschrieben wird.
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[Klimaanlage]
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Eine Klimaanlage gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst den vorstehenden Wärmetauscher.
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Wie es in der 4 gezeigt ist, kann der Aufbau einer Klimaanlage 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform jedweder Aufbau einer bekannten Klimaanlage sein und Beispiele dafür umfassen einen Aufbau, der zusätzlich zu dem Wärmetauscher 30 einen Querstromventilator 40, eine Ablaufwanne 50, eine Lüftungsklappeneinrichtung 60 und ein Gehäuse 90 umfasst, das mit einem Einlass 70 und einem Auslass 80 versehen ist.
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[Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumrippenmaterials]
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Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumrippenmaterials gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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Das Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumrippenmaterials gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Substratherstellungsschritt und einen Beschichtungsschicht-Bildungsschritt.
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(Substratherstellungsschritt)
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In dem Substratherstellungsschritt wird ein Aluminiumblech erzeugt, das aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt ist. Beispielsweise wird ein Metall geschmolzen und das geschmolzene Metall wird zu einer optionalen Form erstarren gelassen, so dass ein Block erhalten wird, der eine vorgegebene Menge einer chemischen Komponente, wie z.B. AI, enthält. Dann wird der Block gegebenenfalls angefast und warmgewalzt oder kaltgewalzt, so dass ein Aluminiumblech erhalten wird. Wenn das Aluminiumblech erzeugt wird, kann der Block einer Homogenisierungswärmebehandlung unterzogen werden oder kann einem Zwischenanlassen während des Walzens unterzogen werden. Darüber hinaus kann das gewalzte Blechmaterial einer Lösungswärmebehandlung, einer Anlassbehandlung und dergleichen unterzogen werden.
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(Beschichtungsschicht-Bildungsschritt)
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In dem Beschichtungsschicht-Bildungsschritt wird eine Beschichtungsschicht auf der Oberfläche des Aluminiumblechs gebildet. Insbesondere wird die Oberfläche des Aluminiumblechs gegebenenfalls gereinigt und entfettet und dann werden Beschichtungsschichten, wie z.B. eine Basisbehandlungsschicht, eine erosionsbeständige Beschichtungsschicht, eine hydrophile Beschichtungsschicht und eine Schmierbeschichtungsschicht nacheinander auf der Oberfläche des sauberen Aluminiumblechs gebildet.
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Die Basisbehandlungsschicht kann durch Aufbringen einer chemischen Umwandlungsbehandlungsflüssigkeit auf das Aluminiumblech durch Sprühen oder Eintauchen des Aluminiumblechs in eine chemische Umwandlungsbehandlungsflüssigkeit und dann Erwärmen und Trocknen des erhaltenen Aluminiumblechs gebildet werden. Darüber hinaus können die erosionsbeständige Beschichtungsschicht, die hydrophile Beschichtungsschicht und die Schmierbeschichtungsschicht durch Erhalten einer Beschichtungszusammensetzung durch Dispergieren eines Harzes oder dergleichen für die jeweilige Beschichtungsschicht in einem Lösungsmittel, dann Durchführen eines Beschichtens mit der jeweiligen Beschichtungszusammensetzung unter Verwendung einer Beschichtungsvorrichtung, wie z.B. eines Rakelbeschichters oder eines Walzenbeschichters, und dann Durchführen einer Wärmebehandlung gebildet werden. Zur Herstellung des Aluminiumrippenmaterials mit dem vorstehenden Aufbau enthält die Beschichtungszusammensetzung für die erosionsbeständige Beschichtungsschicht Fluorharzteilchen. Andererseits enthält die Beschichtungszusammensetzung für die hydrophile Beschichtungsschicht keine Fluorharzteilchen.
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Die Beschichtungswärmebehandlungstemperatur für jede Beschichtungsschicht kann üblicherweise im Bereich von 100 °C oder höher und 300 °C oder niedriger liegen. Da die Fluorharzteilchen in die Beschichtungszusammensetzung für die erosionsbeständige Beschichtungsschicht eingemischt sind, ist eine Beschichtungswärmebehandlungstemperatur bevorzugt, bei der sich die Fluorharzteilchen nicht zersetzen (beispielsweise 100 °C oder höher und 280 °C oder niedriger).
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Die Beschichtungszusammensetzung zur Bildung jeder Beschichtung, die in dem Beschichtungsschicht-Bildungsschritt verwendet wird, ist nicht auf die vorstehenden Harze und feinen Teilchen beschränkt. Verschiedene wässrige Lösungsmittel und Beschichtungszusätze können unter Berücksichtigung des Beschichtungsvermögens, der Bearbeitbarkeit, der physikalischen Eigenschaften des Beschichtungsfilms, usw., zugesetzt werden. Beispielsweise können verschiedene Lösungsmittel und Zusätze, wie z.B. ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel, ein Vernetzungsmittel, ein grenzflächenaktives Mittel, ein Oberflächenkonditioniermittel, ein Nassdispergiermittel, ein Sedimentationshemmstoff, ein Antioxidationsmittel, ein Schaumdämpfer, ein Rostschutzmittel, ein antibakterielles Mittel und ein Fungizid, allein oder in einer Kombination zugemischt werden.
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Mit den vorstehenden Schritten kann das Aluminiumrippenmaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform hergestellt werden.
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Beispiele
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Als nächstes wird das Aluminiumrippenmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung durch Vergleichen eines Beispiels, das die Anforderungen der vorliegenden Erfindung erfüllt, mit einem Vergleichsbeispiel, das die Anforderungen der vorliegenden Erfindung nicht erfüllt, spezifisch beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
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[Herstellung eines Prüfmaterials]
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Als Aluminiumblech wurde ein Aluminiumblech, das den Standard der Legierungsnummer 1070, der in JIS H 4000:2014 festgelegt ist, erfüllt, mit einer Dicke von 0,1 mm verwendet. Die Oberfläche dieses Aluminiumblechs wurde einer Chromatphosphatbehandlung zur Bildung einer Basisbehandlungsschicht unterzogen. Die Haftmenge der Basisbehandlungsschicht betrug 30 mg/m2.
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Dann wurden eine erosionsbeständige Beschichtungsschicht, eine hydrophile Beschichtungsschicht und eine Schmierbeschichtungsschicht in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche der Basisbehandlungsschicht gebildet.
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Die erosionsbeständige Beschichtungsschicht wurde durch Beschichten der Oberfläche der Basisbehandlungsschicht mit einer Beschichtungszusammensetzung unter Verwendung eines Rakelbeschichters, so dass sie die in der Tabelle 1 gezeigte Menge aufweist, worauf bei 250 °C oder niedriger wärmebehandelt wurde, gebildet.
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Bezüglich der Beschichtungszusammensetzungen der Prüfmaterialien Nr. 2 und 5 bis 15 wurde ein Gemisch aus einem Acrylharz und Fluorharzteilchen (durchschnittlicher Teilchendurchmesser: etwa 0,1 µm bis 1,0 µm) in einem Lösungsmittel derart verwendet, dass der Gehalt nach der Schichtbildung der in der Tabelle gezeigte Wert war. Andererseits unterscheiden sich die Beschichtungszusammensetzungen der Prüfmaterialien Nr. 1, 3 und 4 von den Beschichtungszusammensetzungen der Prüfmaterialien Nr. 2 und 5 bis 15 lediglich darin, dass sie keine Fluorharzteilchen enthielten.
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Die hydrophile Beschichtungsschicht wurde durch Beschichten der Oberfläche der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht mit einer Beschichtungszusammensetzung unter Verwendung eines Rakelbeschichters, so dass sie die in der Tabelle 1 gezeigte Menge aufweist, worauf bei 250 °C wärmebehandelt wurde, gebildet.
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Als die Beschichtungszusammensetzungen der Prüfmaterialien Nr. 1, 2 und 4 bis 15 wurde ein Gemisch aus einem Acrylharz mit einem Lösungsmittel verwendet. Andererseits unterscheidet sich die Beschichtungszusammensetzung des Prüfmaterials Nr. 3 von den Beschichtungszusammensetzungen der Prüfmaterialien Nr. 1, 2 und 4 bis 15 lediglich darin, dass die Fluorharzteilchen (durchschnittlicher Teilchendurchmesser: etwa 0,1 µm bis 1,0 µm) derart enthalten waren, dass der Gehalt nach der Schichtbildung der in der Tabelle gezeigte Wert war.
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Die Schmierbeschichtungsschicht wurde durch Beschichten der Oberfläche der hydrophilen Beschichtungsschicht mit einer Beschichtungszusammensetzung unter Verwendung eines Rakelbeschichters, so dass sie die in der Tabelle gezeigte Menge aufweist, worauf bei 250 °C wärmebehandelt wurde, gebildet.
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Als die Beschichtungszusammensetzungen der Prüfmaterialien Nr. 1 bis 3 und 5 bis 15 wurde ein Gemisch aus einem Harz, das Polyethylenglykol enthält, mit einem Lösungsmittel verwendet. Andererseits unterscheidet sich die Beschichtungszusammensetzung des Prüfmaterials Nr. 4 von den Beschichtungszusammensetzungen der Prüfmaterialien Nr. 1 bis 3 und 5 bis 15 lediglich darin, dass Fluorharzteilchen derart enthalten waren, dass der Gehalt nach der Schichtbildung der in der Tabelle gezeigte Wert war.
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Als nächstes wurden die hergestellten Prüfmaterialien wie folgt bewertet.
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[Hydrophiliebewertung]
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Das hergestellte Prüfmaterial wurde für 8 Stunden in einen Wassertank eingetaucht, der mit Leitungswasser bei einer Flussrate von 0,1 L/min überlief. Dann wurde ein Vorgang des Trocknens bei 80 °C für 16 Stunden als ein Zyklus betrachtet und dieser Zyklus wurde für insgesamt 14 Zyklen wiederholt. Dann wurde das Prüfmaterial auf Raumtemperatur zurückgebracht und wurde dann so horizontal angeordnet, dass die Bewertungsoberfläche nach oben zeigte, etwa 0,5 µL reines Wasser wurden auf die Bewertungsoberfläche getropft und der Kontaktwinkel wurde unter Verwendung eines Kontaktwinkelmessgeräts (Typ CA-05, hergestellt von Kyowa Interface Science Co., Ltd.) gemessen.
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Wie es in der 5 gezeigt ist, ist ein Kontaktwinkel θ ein Winkel, der durch ein Prüfmaterial T und ein Wassertröpfchen W gebildet wird.
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Dann wurde die Hydrophilie gemäß den folgenden Bewertungskriterien bestimmt.
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(Hydrophilie: Bewertungskriterien)
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- A: Gut: Der Kontaktwinkel beträgt 40° oder weniger.
- B: Im Allgemeinen gut: Der Kontaktwinkel beträgt mehr als 40° und weniger als 60°.
- C: Schlecht: Der Kontaktwinkel beträgt 60° oder mehr.
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[Bewertung der Verschmutzungsschutzeigenschaften]
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11 Arten (Kanto-Lehm) und 12 Arten (Ruß) von Prüfpulvern, die in JISZ 8901:2006 festgelegt sind, wurden auf die Oberfläche des hergestellten Prüfmaterials aufgebracht.
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Nach dem Aufbringen jedes Pulvers auf die Oberfläche des Prüfmaterials wurde ein Bild der Oberfläche von jedem Prüfmaterial aufgenommen und auf der Basis des erhaltenen Bilds wurden die Bewertungen der Haftmengen von Kanto-Lehm und Ruß in 5 Stufen (5 Punkte:
- Sehr große Haftmenge, 1 Punkt: Sehr kleine Haftmenge) durchgeführt.
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Dann wurden bezüglich der Verschmutzungsschutzeigenschaften diejenigen mit einer Bewertung von 3 oder weniger sowohl für Ruß als auch für Kanto-Lehm als gut bestimmt und diejenigen, die davon verschieden sind, wurden als schlecht bestimmt.
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Die Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzung der hergestellten Prüfmaterialien und die Bewertungsergebnisse.
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Die Menge jeder Beschichtungsschicht, die in der Tabelle 1 gezeigt ist, ist ein Wert, der durch eine Röntgenfluoreszenz gemessen worden ist. Der Gehalt der Fluorharzteilchen, der in der Tabelle 1 gezeigt ist, ist ein Wert, der auf der Basis der Zugabemengen des Acrylharzes und der Fluorharzteilchen, die in der Beschichtungszusammensetzung für jede Beschichtungsschicht verwendet werden, berechnet wird. Der Teilchendurchmesser der verwendeten Fluorharzteilchen ist ein Wert, der durch ein SEM gemessen wird. [Tabelle 1]
Nr. | Erosionsbeständige Beschichtungsschicht | Hydrophile Beschichtungsschicht | Schmierbeschichtungsschicht | Bewertungsgegenstand |
Fluorharzteilchen | Menge (mg/dm2) | Fluorharzteilchen | Menge (mg/dm2) | Fluorharzteilchen | Menge (mg/dm2) | Hydrophilie | Verschmutzungsschutzeigenschaften |
Vorliegen oder Fehlen | Gehalt (Gew.-%) | Vorliegen oder Fehlen | Gehalt (Gew.-%) | Vorliegen oder Fehlen | Gehalt (Gew.-%) | Ruß | Kanto-Lehm |
1 | Nein | - | 1,00 | Nein | - | 4 | Nein | - | 1 | A | 4 | 5 |
2 | Ja | 0,35 | 1,00 | Nein | - | 4 | Nein | - | 1 | A | 2 | 2 |
3 | Nein | - | 1,00 | Ja | 0,35 | 4 | Nein | - | 1 | C | 1 | 2 |
4 | Nein | - | 1,00 | Nein | - | 4 | Ja | 0,35 | 1 | C | 1 | 1 |
5 | Ja | 0,10 | 1,00 | Nein | - | 4 | Nein | - | 1 | A | 2 | 2 |
6 | Ja | 0,50 | 1,00 | Nein | - | 4 | Nein | - | 1 | A | 2 | 2 |
7 | Ja | 1,00 | 1,00 | Nein | - | 4 | Nein | - | 1 | A | 2 | 2 |
8 | Ja | 2,00 | 1,00 | Nein | - | 4 | Nein | - | 1 | B | 1 | 1 |
9 | Ja | 5,00 | 1,00 | Nein | - | 4 | Nein | - | 1 | B | 1 | 1 |
10 | Ja | 10,00 | 1,00 | Nein | - | 4 | Nein | - | 1 | C | 1 | 1 |
11 | Ja | 0,35 | 0,10 | Nein | - | 4 | Nein | - | 1 | A | 2 | 2 |
12 | Ja | 0,35 | 0,50 | Nein | - | 4 | Nein | - | 1 | A | 2 | 2 |
13 | Ja | 0,35 | 2,00 | Nein | - | 4 | Nein | - | 1 | A | 2 | 2 |
14 | Ja | 0,35 | 5,00 | Nein | - | 4 | Nein | - | 1 | A | 1 | 1 |
15 | Ja | 0,35 | 10.00 | Nein | - | 4 | Nein | - | 1 | C | 1 | 1 |
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Die Prüfmaterialien Nr. 2, 5 bis 9 und 11 bis 14 erfüllten die Anforderungen, die in der vorliegenden Erfindung festgelegt sind. Daher wiesen die Prüfmaterialien Nr. 2, 5 bis 9 und 11 bis 14 sowohl bei der „Hydrophilie“ als auch bei den „Verschmutzungsschutzeigenschaften“ bevorzugte Ergebnisse auf.
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Da andererseits die Prüfmaterialien Nr. 1, 3, 4, 10 und 15 die Anforderungen, die in der vorliegenden Erfindung festgelegt sind, nicht erfüllten, wurden für mindestens eines der Hydrophilie und der Verschmutzungsschutzeigenschaften ungünstige Ergebnisse erhalten.
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Da das Prüfmaterial Nr. 1 keine Fluorharzteilchen in der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht enthielt, war das Ergebnis für die Verschmutzungsschutzeigenschaften schlecht.
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Das Prüfmaterial Nr. 3 enthielt 0,35 Massen-% Fluorharzteilchen in der hydrophilen Beschichtungsschicht und enthielt keine Fluorharzteilchen in der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht. Da darüber hinaus die hydrophile Beschichtungsschicht nahe an der Oberflächenschicht eine große Menge Fluorharzteilchen enthielt, waren die Verschmutzungsschutzeigenschaften gut, jedoch war die Hydrophilie schlecht.
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Das Prüfmaterial Nr. 4 enthielt 0,35 Massen-% Fluorharzteilchen in der Schmierbeschichtungsschicht und enthielt keine Fluorharzteilchen in der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht. Da darüber hinaus die Schmierbeschichtungsschicht nahe an der Oberflächenschicht eine große Menge Fluorharzteilchen enthielt, war das Ergebnis für die Hydrophilie schlecht.
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Da das Prüfmaterial Nr. 10 einen zu großen Gehalt der Fluorharzteilchen in der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht aufwies, war das Ergebnis für die Hydrophilie schlecht.
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Da das Prüfmaterial Nr. 15 eine zu große Menge der erosionsbeständigen Beschichtungsschicht enthielt, war das Ergebnis für die Hydrophilie schlecht.
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Wenn sowohl die erosionsbeständige Beschichtungsschicht und als auch die hydrophile Beschichtungsschicht eine große Menge Fluorharzteilchen enthalten, wird unter Berücksichtigung der Ergebnisse des Prüfmaterials Nr. 3 davon ausgegangen, dass die Hydrophilie aufgrund des Einflusses der Fluorharzteilchen, die in der hydrophilen Beschichtungsschicht in der Nähe der Oberflächenschicht vorliegen, schlecht ist. Wenn jedoch die Menge von Fluorharzteilchen, die in der hydrophilen Beschichtungsschicht enthalten sind, sehr gering ist, wird davon ausgegangen, dass die Hydrophilie nicht signifikant abnimmt.
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Obwohl vorstehend verschiedene Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben worden sind, ist es selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist. Für einen Fachmann ist ersichtlich, dass innerhalb des Umfangs der Ansprüche verschiedene Änderungen und Modifizierungen denkbar sind, und es sollte auch beachtet werden, dass die verschiedenen Änderungen und Modifizierungen zu dem technischen Umfang der vorliegenden Erfindung gehören. Komponenten in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können innerhalb eines Bereichs, der nicht von dem Wesen der vorliegenden Erfindung abweicht, beliebig kombiniert werden.
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Die vorliegende Anmeldung basiert auf einer japanischen Patentanmeldung (Nr.
2020-012661 ), die am 29. Januar 2020 eingereicht worden ist und deren Inhalt unter Bezugnahme hierin einbezogen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aluminiumblech
- 2
- Basisbehandlungsschicht
- 3
- Erosionsbeständige Beschichtungsschicht
- 3a
- Fluorharzteilchen
- 4
- Hydrophile Beschichtungsschicht
- 5
- Schmierbeschichtungsschicht
- 10
- Rippenmaterial
- 30
- Wärmetauscher
- 100
- Klimaanlage
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016090105 A [0007]
- JP 2020012661 [0095]