DE3420849C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung
von Wärmeaustauscherflächen, die mit einem Kunstharz-Überzug
versehen sind.
Üblicherweise werden Wärmeaustauscher so ausgelegt, daß zur
Steigerung der wärmeabgebenden oder kühlenden Wirkung die
Flächen der wärmeabgebenden und kühlenden Teile möglichst groß
sind, weswegen sie mit äußerst geringem Lamellenabstand kon
struiert werden. Wird der Wärmeaustauscher zu Kühlzwecken ver
wendet, kondensiert Luftfeuchtigkeit auf der Oberfläche des
Wärmeaustauschers, insbesondere in den Lamellenspalten. Je
hydrophober die Lamellenoberflächen sind, desto leichter bil
det das Kondenswasser Wassertropfen, verstopft die Lamellen
spalten, erhöht den Durchtrittswiderstand von Luft und senkt
die Wärmeaustauschrate. Außerdem tritt der Nachteil auf, daß
die in den Lamellenspalten haftenden Wassertropfen vom Venti
lator des Wärmeaustauschers in die Luft geblasen und aus dem
im Gerät unten angebrachten Wasserauffangbehälter herausge
drückt werden. Gegebenenfalls kann dadurch die Umgebung des
Wärmeaustauschers naßgespritzt werden.
Auch bei Verwendung für Heizzwecke setzt sich im Winter an im
Freien stehenden Geräten Reif-, Tau- und Nebelfeuchtigkeit an,
welche die Heizwirkung verschlechtert. Von Zeit zu Zeit wird
daher der Betrieb des Wärmeaustauschers umgekehrt, das im
Freien stehende Gerät beheizt und die Feuchtigkeit beseitigt.
Eine solche kurzzeitige und wirksame Beseitigung des Feuchtig
keitsniederschlages ist für die Funktion von kühlenden und
heizenden Klimaanlagen unabdingbar.
Um die Feuchtigkeit rasch zu entfernen, ist es vorteilhaft,
die Wärmeaustauscherflächen hydrophil zu gestalten, um eine
Verstopfung in den Lamellenspalten der kühlenden Teile des
Wärmeaustauschers durch zurückbleibende Wassertropfen zu ver
meiden. Durch die hydrophile Ausgestaltung der Metallober
fläche wird gleichzeitig das Sickervermögen des Wassers
gesteigert. Eine alleinige Behandlung zur Steigerung des
Sickervermögens reicht jedoch im Hinblick auf den erfor
derlichen Korrosionsschutz nicht aus. Insbesondere bei Wärme
austauscherflächen aus Aluminium ist eine Korrosionsschutzbe
handlung erforderlich.
Als Verfahren, diesen Wärmeaustauscherflächen eine hydrophile
Oberfläche zugeben, ist es u. a. bekannt:
- 1. einen Polymerharz-Überzug zu bilden, der Kieselerde-Parti kel, Calciumcarbonat oder ein grenzflächenaktives Mittel enthält;
- 2. auf eine eloxierte Schicht, einen Böhmit-Überzug, einen Kunstharz-Überzug, eine Chromat-Schicht Wasserglas, Lithiumsilikat oder Kieselerde-Kolloid aufzutragen;
- 3. unmittelbar auf die Metalloberfläche Wasserglas, Lithiumsilikat oder Kieselerde-Kolloid aufzutragen.
Bei Mischüberzügen nach dem Verfahren gemäß (1) wird die Ober
fläche der an sich hydrophile Eigenschaften aufweisenden
festen Partikel vom Kunstharz eingehüllt, so daß damit prak
tisch keine hydrophile Oberfläche zu erzielen ist. Bei Kunst
harz-Überzügen mit Zusatz einer oberflächenaktiven Mittels
wird dieses durch das Wasser leicht abgespült, so daß das
Problem in der mangelnden Dauerhaftigkeit der hydrophilen
Eigenschaft liegt. Die Verfahren gemäß (2) und (3), die
Wasserglas, Lithiumsilikat oder Kieselerde-Feinpartikel
auftragen, verleihen eine hydrophile Oberfläche, haben jedoch
den Nachteil, daß die Beschichtung schlecht haftet und sich
leicht ablöst. Insbesondere lösen sich die überschüssigen
Teile leicht und bilden ein Pulver, das leicht aufgewirbelt
werden kann. Wasserglas, Lithiumsilikat etc. wird von dem an
Teilen des Wärmeaustauschers kondensierten Wasser teilweise
gelöst und staut sich in den unteren Partien der Lamellen.
Beim Stillstand des Klimagerätes trocknen sie an und bilden
Verbackungen bzw. führen bei Wiederingangsetzen zu aufgewir
beltem Pulver. Hinzu kommt, daß das Behandeln der Oberfläche
zum Erzielen hydrophiler Eigenschaft insofern schwierig ist,
als durch Stauen der Behandlungslösung ein zu dicker Überzug
entsteht, so daß mit möglichst geringen Überzugsmengen
behandelt wird. Dies wiederum hat den Nachteil, daß keine
genügend hydrophile Eigenschaft erreicht wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren
bereitzustellen, das den Flächen von Wärmeaustauschern gute
hydrophile Eigenschaften vermittelt, ohne die Nachteile der
bekannten, insbesondere der vorgenannten Verfahren in Kauf
nehmen zu müssen.
Die Aufgabe wird gelöst, indem das Verfahren der eingangs
genannten Art entsprechend der Erfindung derart ausgestaltet
wird, daß man den Kunstharz-Überzug mit einer Dispersion nach
behandelt, die hydrophile Feinpartikel enthält und deren Dis
pergiermittel den Kunstharz-Überzug erweicht oder anlöst.
In der ersten Stufe des Verfahrens kommen Kunstharze zum Ein
satz, die allgemein hohe Korrosionsbeständigkeit vermitteln.
Es können insbesondere Vinylharze und deren Copolymere, wie
Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid usw.,
sowie Acrylatharze und deren Copolymere, wie Polyacrylsäure,
Polymethacrylsäure, Polyacrylsäureester, Polymethacrylsäure
ester, Polyhydroxyacrylsäure, Polyhydroxymethacrylsäure und
Alkydharze, Epoxidharze, fluorierte Polymere, Polyester, Poly
styrole, Polyolefine, sowie jeweils deren Copolymere, synthe
tischer Gummi, wie Butadien, sowie natürliche Polymere verwen
det werden.
Als Molgewicht der organischen Kunstharze empfiehlt sich min
destens 1000. Bei Verwendung von Kunstharzen mit einem
Molgewicht von weniger als 1000 muß man solche Harze wählen,
die bei Überzugsbildung durch Oxidationspolymerisation oder
Brückenbildung einen wasserunlöslichen Überzug bilden.
Die Schichtdicke des innerhalb des erfindungsgemäßen Verfah
rens gebildeten Kunstharz-Überzugs sollte im Bereich von 0,05
bis 20 µm, insbesondere im Bereich von 0,3 bis 2 µm,
liegen. Es ergibt sich eine unzureichende Korrosionsbeständig
keit, wenn der Überzug zu dünn ist, und ein verschlechterter
Wärmewirkungsgrad, wenn er zu dick ist.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, mit
einer Dispersion nachzubehandeln, die als hydrophile feste
Feinpartikel insbesondere Kieselerde-Feinpartikel, Tonerde-
Feinpartikel, Calciumcarbonat-Feinpartikel und dergl. enthält.
Die Feinpartikel sollten einen Korndurchmesser von bis zu
10 µm besitzen. Besonders bevorzugt sind solche mit einem
Korndurchmesser von bis zu 2 µm.
Für die Menge der aufgebrachten hydrophilen Feinpartikel
empfehlen sich 50 bis 2000 mg/m².
Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren, die Kunst
harz-Überzüge erweichenden oder anlösenden Dispergiermittel
sind Weichmacher, wie Epoxy-Weichmacher, chlorhaltige Weich
macher, Polyester-Weichmacher; aliphatische Kohlenwasser
stoffe, wie Testbenzin, Dekalin, Tetralin; aromatische Kohlen
wasserstoffe, wie Benzol, Toluol, Xylol; halogenierte Kohlen
wasserstoffe, wie Trichlorethylen, Perchlorethylen, Trichlor
äthan; Alkohole, wie Amylalkohol, Ethylalkohol, Isopropyl
alkohol, 2-Ethylbutylalkohol, 2-Ethylhexylalkohol, Cyclo
hexanol, Methylalkohol, Methylamylalkohol, Benzylalkohol,
Butylalkohol; Ketone, wie Aceton, Diisobutylketon, Diethyl
keton, Dipropylketon, Methylamylketon, Methylbutylketon,
Methylcyclohexanol, Methylethylketon, Methylorthohexylketon,
Methylisopropylketon; Ester, z. B. der Essigsäure oder der
Propionsäure, oder Butyllaktat, Isopropyllaktat, Ethyllaktat,
Ethyloxypropionat, Ethylmaleinat; Ketonester, wie Ethylacet
acetat; Äther, wie Isopropyläther, Ethyläther, Diethylen
glykoläther; Diethyläthylenglykoläther; Ketonalkohole;
Ätheralkohole; wie Isopropyläthylenglykoläther,
Diethylenglykoläther, Glycidol, Äthylenglykoläther, Glycoläther,
Äthylenglykolmonobenzyläther, Diäthylenglykolmonobutyläther,
Äthylenglykolmonobutyläther, Diäthylenglykolmonomethyläther,
Äthylenglykolmonomethyläther, Triethylenglykol, Monoethyläther,
Ketonäther, wie Acetalethyläther, Acetonylmethanolethyläther,
Methylethoxyethyläther, Esteräther, wie Diäthylenglykolmonobutyl
ätheracetat, Äthylenglykolmonobutylätheracetat, Diethylenglykol
ätheracetat, Äthylenglykolätheracetat, 3-Methoxybutylacetat,
Diäthylenglykolmonomethylätheracetat, Äthylenglykolmonomethyläther
acetat, sowie Phthalsäureester, aromatische Corbonsäureester,
aliphatische zweibasische, ggf. saure Ester, aliphatische
Esterderivate, Phosphorsäureester etc.
Die die Kunstharzüberzüge erweichenden oder anlösenden Stoffe
können allein oder als Lösungsgemische von zwei und mehr
Stoffen verwendet werden. Weiterhin können diese Stoffe und
die hydrophilen Feinpartikel in Wasser oder in einer den
Kunstharz-Überzug nicht erweichenden oder anlösenden Lösung
gelöst oder dispergiert verwendet werden. Außerdem können
viele Kunstharze erweichende alkalische Stoffe, insbesondere
Wasserglas oder Silikate, wie Lithiumsilikat, gleichzeitig mit
den Feinpartikeln, wie Calciumcarbonat und Tonerde, verwendet
werden. Da diese wasserlöslichen alkalischen Bestandteile
leicht weggewaschen werden, können sie allein nicht verwendet
werden; durch Hitzebehandlung oder Säuren muß Unlöslichkeit
herbeigeführt werden.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden Ausführungsbeispiele
beispielsweise und näher erläutert.
Der in den Beispielen genannte Randwinkel ist das Ergebnis der
Messung eines auf der festen Oberfläche stehenden kleinen
Wassertropfens von 1 bis 2 mm Durchmesser mit Hilfe eines
goniometrischen Randwinkelmessers G-I für Normaltemperaturen.
Die Bewertung erfolgt gemäß
Randwinkel unter 20°, gute Hydrophilie
Randwinkel 20-30°
Randwinkel 30-40°
Randwinkel 40-50°
Randwinkel über 50°, schlechte Hydrophilie.
Randwinkel 20-30°
Randwinkel 30-40°
Randwinkel 40-50°
Randwinkel über 50°, schlechte Hydrophilie.
Entfettete und gereinigte Wärmeaustauscherflächen von Klima
geräten für Automobile wurden nach Tauchlackieren in einer
wäßrigen Lösung von Ethylen-Acrylsäure-Copolymer 30 min in
einem Umluftofen bei 130°C getrocknet. Alsdann wurden die
lackierten Wärmeaustauscherflächen in eine handelsübliche
Methanoldispersion von Kieselsäureanhydrid-Feinpartikeln, die
zuvor mit Methanol auf 30 g/l verdünnt worden war, getaucht.
Die Menge aufgebrachter Behandlungslösung betrug etwa
25 g/m². Dann wurde ca. 20 min in einem Umluftofen bei
130°C getrocknet.
An den so behandelten Wärmeaustauscherflächen von Klimageräten
wurden Schlagstoßversuche vorgenommen und auf Ablösungen über
schüssiger Teile Kieselsäureanhydrid untersucht. Es zeigte
sich, daß fast keinerlei weißes Pulver abfiel. Der Randwinkel
des Wassers lag unter 10°. Die Sickerfähigkeit des Wassers
war gut.
Auf die Oberfläche entfetteten und gereinigten Aluminiummate
rials wurde Epoxydharz-Klarlack als hitzehärtbare Lösung auf
getragen und 10 min im Umluftofen bei 200°C getrocknet. Dabei
wurde ein Überzug von etwa 2 µm Schichtdicke gebildet.
Danach wurde in einer wäßrigen, unter Verwendung einer kolloi
den Aluminiumoxid-Dispersion hergestellten Lösung mit 2 Gew.-%
Aluminiumoxid und 2 Gew.-% Ethylcellosolve tauchlackiert, 10 min
in einem Umluftofen bei 130°C getrocknet und so der Harz
überzug mit Aluminiumoxid beschichtet.
Das aufgetragene Aluminiumoxid war auch bei Abwischen mit Gaze
schwer ablösbar und zeigte eine gute Haftung. Der Randwinkel
des Wassers auf dem gebildeten Überzug lag bei 20°. Es
zeigte sich eine gute Sickerfähigkeit des Wassers.
Entfettete und gereinigte Wärmeaustauscherflächen von Klima
geräten für Automobile (Evaporator) wurden in eine Lösung,
angesetzt mit 200 Gew.-Teilen hitzehärtbarem Urethanharz, 6
Gew.-Teilen Härtungskatalysatoren, 1 Gew.-Teil Phthalocyanin-
Pigment und mit 793 Gew.-Teilen entionisiertem Wasser ver
dünnt, getaucht und dabei etwa 25 g/m² Lösung aufgetragen.
Dann wurde im Umluftofen bei 160°C 30 min eingebrannt und
ein hitzehärtbarer Urethanüberzug von etwa 1 g/m² gebildet.
Schließlich wurde eine Dispersion, hergestellt unter Verwen
dung einer handelsüblichen Methanoldispersion von Kiesel
erde-Feinpartikeln, mit 30 Gew.-Teilen Kieselsäureanhydrid-
Feinpartikeln, 960 Gew.-Teilen Methanol und 10 Gew.-Teilen
Methylisobutylketon, als Kunstharz-Überzug erweichendes Mittel
durch Tauchen in einer Menge von etwa 20 g/m² aufgetragen
und ca. 50 min in einem Umluftofen bei 100°C getrocknet.
An den so behandelten Wärmeaustauscherflächen wurden Schlag
stoßversuche vorgenommen und auf Ablösung überschüssiger Teile
Kieselsäureanhydrid-Feinpartikel untersucht. Im Ergebnis
zeigte sich, daß fast keinerlei weißes Pulver abfiel. Der
Randwinkel des Wassers lag unter 10°. Es zeigte sich eine
gute Sickerfähigkeit des Wassers.
Nach demselben Verfahren wie in Beispiel 3 wurden auf Wärme
austauscherflächen ein hitzehärtbarer Urethanüberzug von etwa
1 g/m² Schichtdicke gebildet. Die Teile wurden in eine Dis
persion, hergestellt aus 100 Gew.-Teilen kolloider wäßriger
Suspension von Kieselsäureanhydrid-Feinpartikeln und 900
Gew.-Teilen Wasser, getaucht und Behandlungslösung in einer
Menge von 25 g/m² aufgetragen. Anschließend wurde 50 min im
Umluftofen bei 100°C getrocknet.
An den so behandelten Wärmeaustauscherflächen wurden nach dem
gleichen Verfahren wie in Beispiel 3 Schlagstoßversuche vorge
nommen und auf Ablösung überschüssiger Teile von Kieselsäure
anhydrid-Partikeln untersucht. Es zeigte sich, daß weißes Pul
ver abfiel. Jedoch lag der Randwinkel des Wassers unter 10°.
Außerdem ergab sich eine gute Sickerfähigkeit des Wassers.
Claims (8)
1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Wärmeaustauscher
flächen, die mit einem Kunstharz-Überzug versehen sind,
dadurch gekennzeichnet, daß man den Kunstharz-Überzug mit
einer Dispersion nachbehandelt, die hydrophile Feinpar
tikel enthält und deren Dispergiermittel den Kunstharz-
Überzug erweicht oder anlöst.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
Kunstharze mit einem Molgewicht von mindestens 1000 ein
setzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man einen Kunstharz-Überzug mit einer Schichtdicke im
Bereich von 0,05 bis 20 µm aufbringt.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß man einen
Kunstharz-Überzug mit einer Schichtdicke von 0,3 bis 2 µm
aufbringt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeich
net, daß man mit einer Dispersion nachbehandelt, die als
hydrophile Feinpartikel Kieselsäure, Silikate, Tonerde
und/oder Kalziumkarbonat enthält.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß man mit einer Dispersion nachbehandelt, die
die Feinpartikel mit einer Korngröße von bis zu 10 µm
enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Korngröße in dem Bereich bis 2 µm gewählt wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß man Feinpartikel in einer Menge
von 50 bis 2000 mg/m² aufbringt.
Applications Claiming Priority (1)
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1983
- 1983-06-09 JP JP10164583A patent/JPS59229199A/ja active Pending
-
1984
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- 1984-06-08 BR BR8402777A patent/BR8402777A/pt unknown
Also Published As
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
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