DE69008063T2

DE69008063T2 - Aluminium-Wärmetauscher und Verfahren zu dessen Herstellung.

Info

Publication number: DE69008063T2
Application number: DE69008063T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Kaneko; Noriaki Kishi; Hiroyoshi Mizuno; Masayoshi Nishikawa; Ryosuke Sako; Naomasa Shimotomai
Original assignee: San-Ai Oil Co Ltd; Nihon Parkerizing Co Ltd; NipponDenso Co Ltd
Current assignee: San-Ai Oil Co Ltd; Nihon Parkerizing Co Ltd; Denso Corp
Priority date: 1989-07-17
Filing date: 1990-07-16
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2010-07-17
Also published as: EP0409130A1; DE69008063D1; AU619995B2; AU5903390A; US5070938A; JPH0349944A; EP0409130B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher aus Aluminium (der Ausdruck "Aluminium" in der Beschreibung und den Ansprüchen dieses Patents bezieht sich auf metallisches Aluminium sowie eine Aluminiumlegierung) umfassend die Merkmale wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Wärmeaustauschers gemäß den Merkmalen, wie sie in dem Oberbegriff des Anspruchs 4 angegeben sind. Ein solcher Wärmeaustauscher und ein solches Verfahren ist in EP-A-0 200 546 offenbart. Ein solcher Wärmeaustauscher aus Aluminium ist für einen Verdampfer in einem Kühlkreislauf geeignet wie ein Verdampfer für eine Klimaanlage eines Automobils.
Üblicherweise ist ein Verdampfer so konstruiert, daß er einen Kühlteil mit möglichst großer Oberfläche hat, um den Kühleffekt zu erhöhen und die Spalten oder Lücken zwischen den Kühlrippen bzw. Lamellen möglichst klein zu halten und so die Größe des Verdampfers zu vermindern. Demnach kondensiert die Luftfeuchtigkeit in den Zwischenräumen zwischen den Kühlrippen und die kondensierten Wassertröpfchen verursachen Weißmetallrostkorrosion. Weiterhin wird, da die Atmosphäre in den Spalten zwischen den Kühlrippen bzw. Lamellen aufgrund des kondensierten Wassers sehr feucht ist, und der Verdampfer gewöhnlich eine komplizierte Form hat, Staub aus der Luft leicht abgesetzt und auf den Rippen angesammelt. Demgemäß wachsen Pilze in den Lamellenspalten und ein unangenehmer Geruch wird durch die Pilze abgegeben.
Um diese Probleme zu lösen wird der Wärmeaustauscher, der in der japanischen nicht-geprüften Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 61-250495 (auf der EP-A-0 200 546 basiert) hergestellt durch eine chemische Umwandlungsbehandlung der Oberfläche eines Metallkörpers auf Aluminiumbasis mit einem Chromat oder einem Phosphat, usw., um dem Metallkörper einen korrosionsbeständigen Überzug zu verleihen und dann wird eine Harzschicht auf den chemischen Umwandlungsüberzug aufgetragen, um diesem eine hydrophile Eigenschaft (Benetzbarkeit) zu verleihen. Der Harzüberzug ist ein Polymeres mit vielen Aminogruppen im Molekül. Dies verhindert Korrosion, welche durch Abscheidung des kondensierten Wassers auf einer Oberfläche eines Aluminiumkörpers verursacht wird, und ein Wachstum von Pilzen aufgrund des abgeschiedenen Wassers.
Gegebenenfalls wird ein Antipilzmittel zu der Harzbeschichtung gegeben, um ein Wachstum von Pilzen zu verhindern oder es wird ein desodorierendes Mittel zugesetzt, um die Bequemlichkeit des Benutzers zu gewährleisten.
Dennoch wurde festgestellt, daß der oben genannte Harzüberzug, welcher ein Polymeres mit vielen Aminogruppen im Molekül enthält, nicht dauerhaft ist und für eine lange Zeit nicht verwendet werden kann. Die Erfinder haben verschiedene Versuche durchgeführt und haben als Ergebnis gefunden, daß der Harzüberzug nur schwach an die chemische Umwandlungsbeschichtung gebunden ist. Demnach wird der Harzüberzug im Verlauf mehrerer Jahre der Verwendung abgeblättert und wird als feines Pulver verteilt. Dieses feine Pulver reizt das Geruchsorgan des Benutzers und erzeugt ein unerwünschtes Gefühl des Unbehagens. Der unangenehme Geruch wird nicht nur durch die oben genannten feinen Pulver verursacht, sondern auch durch Pilze und obzwar ein antifungisches Mittel oder ein desodorisierendes Mittel üblicherweise dem Harzüberzug zugesetzt wird, um ein Wachstum der Pilze oder einen unangenehmen Geruch zu verhindern, wird das antifungische Mittel oder das desodorisierende Mittel auch zusammen mit dem Harzüberzug in der Luft verteilt und sind demnach in der Praxis nicht ausreichend.
Die Erfinder haben zunächst gefunden, daß der unangenehme Geruch nicht nur durch das Wachstum von Pilzen sondern auch durch ein bedeutendes Wachstum von Bakterien und Hefe verursacht ist. Es war nämlich nicht bekannt, daß die Hauptursache des Geruchs anders als das feine Pulver die Pilze sind und es war ebenfalls nicht bekannt, daß ein unangenehmer Geruch durch Oxidationszersetzungsreaktionen von Bakterien und Hefe gebildet wird. Im folgenden wird auf Pilze (Fungi), Bakterien und Hefe gemeinsam als auf einen Mikroorganismus Bezug genommen.
In diesem Zusammenhang ist bekannt, daß 2,2'-Dithiobis-(pyridin-1-oxid) eine antimikrobielle Wirkung hat, und wird daher in Shampoos, Seifen, usw. verwendet.
Das Ziel und der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es in Anbetracht der obigen Probleme, einen Aluminiumwärmeaustauscher zu schaffen, der eine lang andauernde Korrosionsbeständigkeit hat und auf dem ein Wachstum von Mikroorganismen während einer langen Zeitdauer verhindert wird, und ein Verfahren zur Herstellung desselben vorzusehen.
Das obige Ziel der vorliegenden Erfindung wird erreicht durch die Merkmale, wie sie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs beansprucht sind.
Der zweite Schutzfilm kann einen Harzüberzug eines organischen Polymeren umfassen.
Das antimikrobielle Mittel ist vorzugsweise 2,2'-Dithiobis- (pyridin-1-oxid).
Es wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumwärmeaustauschers vorgesehen, umfassend die Merkmale des Anspruchs 4.
Die verwendete Menge an antimikrobiellem Mittel ist vorzugsweise 0,2 bis 1,0 Gew.-% der wäßrigen Lösung.
Das antimikrobielle Mittel wird vorzugsweise auf den ersten Schutzfilm aufgetragen, indem dieses zu einer wäßrigen Lösung eines organischen Polymeren, z. B. Nylon, zugesetzt und der Wärmeaustauscher, welcher den ersten Schutzfilm aufweist, in diese wäßrige Lösung, welche das Mittel und das organische Polymere enthält, eingetaucht wird.
Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Verdampfers für eine Automobilklimaanlage, auf die die vorliegende Erfindung angewandt wird;
Figur 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des in Figur 1 gezeigten Verdampfers;
Figur 3 ist ein vergrößerter Querschnitt eines Oberflächenteils des in Figur 2 gezeigten Rohrs;
Figur 4 ist ein vergrößerter Querschnitt eines Oberflächenteils der in Figur 2 gezeigten Kühlrippen bzw. -lamellen;
Figur 5 zeigt die Beziehungen zwischen der Löslichkeit und der zugesetzten Menge eines antimikrobiellen Mittels und der lebensfähigen Zahl von Bakterien und der zugesetzten Menge eines antimikrobiellen Mittels.
Die chemische Umwandlungsbehandlung, welche bei der vorliegenden Erfindung angewandt werden kann, umfaßt eine Alkalichromatmethode, eine Chromatphosphatmethode und eine Zinkphosphatmethode, welche typische Aluminiumoberflächenbehandlungsmethoden sind, eine Titan- oder Zirkonphosphatüberzugsbehandlung, welche manchmal als chromfreie Umwandlungsmethode angewandt wird und eine chromsäurehaltige Harzbeschichtungsmethode.
Der Aluminiumwärmeaustauscher der vorliegenden Erfindung kann für verschiedene Zwecke verwendet werden. Beispielsweise sollte ein Wärmeaustauscher bei einem Automobil eine große Wärmeaustauscherkapazität haben, klein und leicht sein, und eine hohe Wärmeaustauschwirkung haben, und weiterhin kann die Umgebung um den Wärmeaustauscher herum sehr hart bzw. schwer sein. Deshalb erfordert ein Wärmeaustauscher bei einem Automobil einen Überzug, der eine hohe Korrosionsbeständigkeit hat und in der Lage ist, gleichmäßig auf eine komplizierte Form aufgetragen zu werden. Um die obigen Erfordernisse für einen Automobil-Wärmeaustauscher zu erreichen, ist eine chemische Umwandlungsbehandlung sehr bevorzugt welche einen Überzug bildet, der Chromsäure als Hauptkomponente enthält.
Wenn einmal der oben genannte chemische Umwandlungsüberzug (erster Schutzfilm) auf dem Aluminiumwärmeaustauscher gebildet ist, wird ein Überzug von antimikrobiellem Mittel (zweiter Schutzfilm) auf dem chemischen Umwandlungsüberzug auf dem Aluminiumkörper gebildet, der mindestens die Lamellen bzw. Rippen zwischen den Röhren und den Lamellen umgibt.
Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete antimikrobielle Mittel sollte gegen Mikroorganismen (Bakterien Fungi und Hefe), welche auf dem Wärmeaustauscher wachsen, wirksam sein, muß in einer sauren Lösung, vorzugsweise einer wäßrigen Phosphorsäurelösung mit einem pH von 3 bis 6 löslich sein und muß in der Lage sein, auf den Wärmeaustauscher als Überzug der in Wasser im wesentlichen unlöslich ist, aufgetragen zu werden, durch Eintauchen des Wärmeaustauschers in eine wäßrige Lösung des Mittels und Trocknen. Um eine starke Bindung mit dem chemischen Umwandlungsüberzug zu bilden, wird das antimikrobielle Mittel aus solchen ausgewählt, welche in einer sauren bzw. Säurelösung gleichmäßig löslich sind und unlöslich werden, und durch ein mehrwertiges Metallion abgesetzt werden. Da ein Aluminiumwärmeaustauscher im allgemeinen durch Erhitzen, z. B. auf 180 ºC während 30 Minuten, aufgrund seiner komplizierten Form getrocknet wird, wird das antimikrobielle Mittel ausgewählt aus solchen, welche bei einer Wärme von etwa 220 ºC beständig sind. Die Anzahl der antimikrobiellen Mittel, welche allen oben erwähnten Erfordernissen entsprechen, ist klein, obzwar die Anzahl welche einigen der Erfordernissen entsprechen, groß ist. Ein befriedigendes Beispiel ist 2,2'- Dithiobis-(pyridin-1-oxid).
Ein Aluminiumwärmeaustauscher, der einen chemischen Umwandlungsüberzug hat, wird in eine wäßrige Lösung eines antimikrobiellen Mittels mit einer Konzentration von 0,2 bis 1,0 Gew.-% eingetaucht. Die wäßrige Lösung ist vorzugsweise eine Nylon enthaltende Lösung. Einmal eingetaucht, wird der chemische Umwandlungsüberzug teilweise aufgelöst und ein pH der Lösung wird erhöht (von 3 auf 7) an der Zwischenfläche mit dem gelösten Überzug und als Ergebnis wird das antimikrobielle Mittel in der wäßrigen Lösung unlöslich gemacht und auf dem chemischen Umwandlungsüberzug abgesetzt. Hier reagiert das antimikrobielle Mittel chemisch mit dem chemischen Umwandlungsüberzug und bildet ein unlösliches Salz an dessen Grenzfläche.
Der Wärmeaustauscher kann dann getrocknet werden, kann jedoch vor dem Trocknen mit Wasser gespült werden, so daß nicht reagiertes überschüssiges Überzugsmaterial entfernt werden und ein einheitlicherer Überzug erhalten werden kann.
Da das antimikrobielle Mittel hitzebeständig ist und durch die Hitzetrocknung nicht beeinträchtigt wird, kann eine niedermolekulare Verbindung, welche in dem Überzug enthalten ist, durch die Hitzetrocknung entfernt werden und ein Überzug ohne Geruch aufgrund von Verunreinigung kann erhalten werden.
Das antimikrobielle Mittel kann zu einer Lösung zugesetzt werden, die ein organisches Polymer, das eine kationische Charakteristik aufweist und ein vierwertiges Metallion enthält, um ein organisches Polymer enthaltend ein vierwertiges Metallion zusammen mit dem antimikrobiellen Mittel abzusetzen, so daß ein Überzug mit hydrophiler Eigenschaft und fähig zur Verhinderung eines Geruchs erhalten werden kann. Ein solches organisches Polymer, das eine kationische Charakteristik aufweist, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, umfaßt als Hauptbestandteil ein Polymerharz, das viele Aminogruppen -NR&sub2;, wobei R für H, OH oder Alkyl steht, in dem Molekül aufweist.
Dem Aluminiumwärmeaustauscher kann eine lang andauernde Korrosionsbeständigkeit gegeben werden, indem ein erster Schutzfilm auf einer Metalloberfläche eines Aluminiumkörpers gebildet wird, wodurch die Korrosion des Aluminiumkörpers verhindert wird. Außerdem kann, da das antimikrobielle Mittel in gutem Zustand während langer Zeit gehalten werden kann, da die Bindungen zwischen einer Metallfläche des Aluminiumkörpers und dem ersten Schutzfilm und zwischen den ersten und zweiten Schutzfilmen fest sind, ein Wachstum der Mikroorganismen in einem Wärmeaustauscher während langer Zeit verhindert werden, und so ein unangenehmer Geruch von den Mikroorganismen vermindert werden kann. Demgemäß sind die ersten und zweiten Schutzfilme sehr nützlich und in der Praxis vorteilhaft.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben.
Figur 1 erläutert einen Verdampfer für eine Automobil-Klimaanlage als ein Beispiel eines Wärmeaustauschers gemäß der vorliegenden Erfindung. In der Figur bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine flache perforierte Röhre aus Aluminium, JIS-A1050, JIS- A3003 oder eine Legierung davon mit einer geringen Menge von Cu, Mn, Fe, etc., welche gebildet ist, indem extrudiert und dann in Serpentinenform gebogen wurde, und die Bezugsziffer 2 bedeutet gewellte Lamellen aus Aluminium, JIS-A1050, JIS-A3003 oder eine Legierung davon mit einer geringen Menge von Sn, Zn, etc., gebildet durch Biegen.
Beide Oberflächen der Lamellen 2 sind plattiert mit einem Lötmaterial wie JIS-A4004, JIS-A4343, etc., um eine Hartlötung zwischen der Röhre 1 und den Lamellen 2 zu bilden. Alternativ können Lamellen 2, die nicht mit einem Lötmaterial plattiert sind, verwendet werden und die Röhre 1 mit einem Lötmaterial bedeckt sein. Die Bezugsziffer 2a bedeutet eine Endplatte, verbunden mit der äußersten Lamelle 2.
Die Bezugsziffer 3 bezeichnet eine Kühlmittelförderleitung, angeordnet am Kühlmitteleinlaßende der Röhre 1, 4 bezeichnet eine Kühlmittelsammelröhre angeordnet an einem Kühlmittelauslaßende der Röhre 1, 5 bezeichnet ein Zuleitungsrohr zur Einführung eines Kühlmittels in die Kühlmittelförderleitung 3, und 6 bezeichnet ein Abflußrohr zum Ablassen eines Kühlmittels aus der Kühlmittelsammelröhre 4. Es ist zu bemerken, daß alle diese Teile, d. h. die Kühlmittelförderleitung 3, das Kühlmittelsammelrohr 4, das Zuleitungsrohr 5 und das Abflußrohr 6 aus Aluminium sind.
Der in Figur 1 gezeigte Aluminiumwärmeaustauscher wird im allgemeinen als Anlage vom Schlangenkühlertyp bezeichnet und die Teile desselben sind in der in Figur 1 gezeigten Form zusammengefügt und durch Vakuumlötung oder atmosphärische Lötung gelötet, um einen Körper zu bilden. Die Figur 2 zeigt die Konstruktion nach dem Löten des Rohrs 1 und der Lamellen 2, wobei die Bezugsziffer 10 die Lötstelle (Ausrundungen) bezeichnet.
Die Oberflächen des gelöteten Zusammenbaus des Wärmeaustauschers werden mit Wasser, usw., gereinigt und dann werden die Oberflächenbehandlungen durchgeführt, um Überzüge auf dem zusammengebauten Wärmeaustauscher zu bilden.
Die Figur 3 zeigt die Struktur, umfassend einen Aluminiumkörper 7, der die Röhre 1 umgibt, ohne eine Plattierung einen chemischen Umwandlungsüberzug 8 gebildet auf der Metalloberfläche des Aluminiumkörpers 7, und einen Überzug 9 eines antimikrobiellen Mittels, gebildet auf dem chemischen Umwandlungsüberzug 8.
Die Figur 4 zeigt die Struktur, umfassend die Lamellen 2, plattiert mit einem Lötmaterial, wodurch eutektisches Kristallmaterial 11 aus dem Aluminium gebildet wird, das in dem Lamellenkörper enthalten ist und Silizium, das in dem Lötmaterial enthalten ist. Die Struktur umfaßt ferner eine chemische Überzugsschicht 8, gebildet auf dem Aluminiumkörper 7 und dem eutektischen Material 11, und einen Überzug 9 aus antimikrobiellem Mittel, gebildet auf der chemischen Überzugsschicht 8.
Im folgenden werden die Einzelheiten der Oberflächenbehandlungen beschrieben.

Beispiel 1

Ein Chromsäurechromatmittel zur chemischen Umwandlungsbehandlung für Aluminium (Nippon Parkerizing K.K., Alchrom 20M) wurde in Wasser auf 72 g/l verdünnt und bei 50 ºC gehalten. Dann wurde ein zusammengebauter Wärmeaustauscher, der wie oben beschrieben gereinigt worden war, während 2 Minuten in diese wäßrige Lösung eingetaucht, um einen Chromsäurechromat-chemischen Umwandlungsüberzug mit einer Menge an aufgebrachtem Chrom von etwa 100 mg/m² zu bilden und anschließend wurde mit Wasser gereinigt.
Dann wurde 2,2'-Dithiobis-(pyridin-1-oxid) zu Wasser in einer Menge von 0,5 Gew.-% der Lösung gegeben, die auf ein pH von 3,0 mit Phosphorsäure eingestellt und bei 30 ºC gehalten wurde. Der Wärmeaustauscher wurde in dieses wäßrige Behandlungsbad bei 30 ºC während 0,5 Minuten eingetaucht und anschließend wurde mit einem Gebläsetrockner, der heißen Wind von 180 ºC ausblies, während 30 Minuten getrocknet, um einen Überzug von antimikrobiellem Mittel auf dem Chromat-chemischen Umwandlungsüberzug abzusetzen. Die Menge an abgesetztem antimikrobiellen Mittel wurde mit 75 mg/m² gebildet.
Vorzugsweise beträgt die Menge an zugesetztem antimikrobiellen Mittel von 0,2 bis 1,0 Gew.-% der Lösung. Dies ist, da wie aus Fig. 5 ersichtlich, die Löslichkeit des Mittels, gezeigt als Kurve A in Figur 5, 100 % ist in einem Bereich der zugesetzten Menge des Mittels von 0,2 bis 1,0 Gew.-%, wo die Löslichkeit berechnet wird durch (gelöste Menge)/(zugesetzte Menge) x 100, und wenn ein Geruch aus den Bakterien nicht vorhanden ist, beträgt die lebensfähige Zahl von Bakterien weniger als 10&sup4; cfu/cm² (colony form unit/cm²), welche in einem Bereich des zugesetzten Mittels von 0,15 bis 1,0 Gew.-% erreicht wird; die lebensfähige Zahl der Bakterien wird als Kurve B in Figur 5 gezeigt. (Die lebensfähigen Zahlen der Pilze und Hefe sind ähnlich der lebensfähigen Zahl der Bakterien und sind daher in Figur 5 nicht gezeigt.) Weiterhin tritt, wenn die Menge an zugesetztem Mittel oberhalb 1,0 Gew.-% ist, Sedimentation auf, welche das ästhetische Aussehen des Wärmeaustauschers beeinträchtigt oder Prozeßnachteile mit sich bringt, beispielsweise Verstopfung eines Filters und Erhöhung der Zahl der noch notwendigen Reinigungsschritte. Außerdem ist die Sedimentation des Mittels wirtschaftlich nachteilig aufgrund der hohen Kosten derselben.
Der behandelte Wärmeaustauscher wurde in steriles Wasser während einer Woche eingetaucht, während Leitungswasser darüber laufengelassen wurde (im folgenden als Fließwasser-Eintauchtest bezeichnet). Dies war ein beschleunigter Test, der dem Laufen eines Autos während etwa 60 000 km oder der Benutzung eines Autos während etwa 5 bis 6 Jahren entspricht, das einen Aluminiumwärmeaustauscher enthält. Nach dem Test wurde die Menge des verbleibenden antimikrobiellen Mittels gemessen und gefunden, daß es 25 mg/m² beträgt.
Dann wurden Mikroorganismen zu dem behandelten Aluminumwärmeaustauscher gegeben. Die verwendeten Mikroorganismen wurden aus einem Verdampfer entnommen, der gearbeitet hatte und folgendes enthielt.

Bakterien:

Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter sp., Enterobacter sp, Alcaligenes sp., Escherichia coli.

Fungi:

Aspergillus niger, Alternalia sp., Penicillium citrinum, Cladosporium sp., Aureobasidium sp., Penicillium sp., Aspergillus sp.

Hefen:

Saccharomyces sp., Rhodotolura sp.
Diese Mikroorganismen wurden gezüchtet, bis die Anzahl der Mikroorganismen die vorbestimmten Werte erreichte (mehr als 10&sup7; cfu/ml für Bakterien und Hefe und 10&sup6; cfu/ml für Pilze) und wurden auf der ganzen Fläche des Aluminiumwärmeaustauschers durch Versprühen aufgebracht. Der Wärmeaustauscher wurde dann in einen Exsikkator bei 28 ± 2 ºC währen 10 Tagen gegeben und nach der Züchtung in dem Exsikkator wurde die Anzahl der Mikroorganismen gezählt (lebensfähige Zahl der Mikroorganismen) und die Wirkungen wurden durch einen organoleptischen Test bestätigt.
Die Zählung und Auswertung wurden folgendermaßen durchgeführt:

Zählung der Zahl der Mikroorganismen (lebensfähige Zahl der Mikroorganismen):

Nach der Züchtung wurde der Verdampfer in steriles Wasser gegeben, um die Wanderung der anhaftenden Mikroorganismen in das sterile Wasser zu veranlassen. Eine Probe von 1 ml des Wassers wurde entnommen und die Zahl der Mikroorganismen gezählt. Die Ergebnisse wurden dann mit solchen verglichen, die aus einer Kontrollprobe erhalten wurden (ein Verdampfer ohne einen Überzug von antimikrobiellem Mittel).

Organoleptischer Test

Ein organoleptischer Test durch einen Testgruppe von 10 Mitgliedern wurde durchgeführt an Gerüchen, die aus dem obigen Wärmeaustauscher kamen. Die Standards für diesen Test waren wie folgt: Reihe Geruch kein Geruch Geruch schwierig zu entdecken leichter Geruch unangenehmer Geruch sehr unangenehmer Geruch unerträglicher unangenehmer Geruch
Außerdem wurde die hydrophile Eigenschaft des Überzugs gemessen durch eine Kontaktwinkel-Meßeinheit vom Goniometertyp und die Korrosionsbeständigkeit des Wärmeaustauschers wurde durch einen Salzsprühtest ausgewertet.
Die Behandlungen, die Tests, und die Ergebnisse der Test sind in der folgenden Tabelle 1 gezeigt.
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, war in dem Wärmeaustauscher gemäß Beispiel 1 (behandelt gemäß der Erfindung) die Menge des Überzugs an antimikrobiellem Mittel, die nach dem Fließwassertest verblieb, 25 mg/m², und die Zahl der Bakterien, Fungi und Hefen war auf 3,2 x 10² cfu/ml bzw. 7,2 x 10 cfu/ml bzw. 6,5 x 10² cfu/ml vermindert. Demgemäß kann mit der vorliegenden Erfindung ein Wachstum von Mikroorganismen verhindert werden und demnach wird ein unangenehmer Geruch, der durch eine Oxidationszersetzung infolge der Mikroorganismen verursacht wird, während einer langen Zeit verhindert.

Beispiel 2

Ein Aluminiumwärmeaustauscher wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 behandelt, um einen Chromsäurechromat-chemischen Umwandlungsüberzug und dann einen Überzug von antimikrobiellem Mittel zu bilden, mit Wasser gesäubert und dann unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 getrocknet. Die Menge an abgesetztem antimikrobiellen Mittel wurde gemessen und sie wurde mit 10 mg/m² befunden und verblieb in einer Menge von 5 mg/m² nach einem Fließwasser-Eintauchtest.
Die Ergebnisse der Auswertungen bei diesem Wärmeaustauscher, die in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt wurden, sind in der Tabelle 1 gezeigt. Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, wurde ein Wachstum von Mikroorganismen und ein unangenehmer Geruch verhindert.

Beispiele 3 bis 4

Die Verfahren von Beispiel 2 wurden wiederholt, ausgenommen, daß die Zeit, während der der Wärmeaustauscher eingetaucht wurde, um einen Überzug von antimikrobiellem Mittel zu bilden, 1 Minute im Beispiel 3 und 3 Minuten im Beispiel 4 betrug.
Die Ergebisse der Auswertung, die in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 vorgenommen wurde, sind von diesem Aluminiumwärmeaustauscher in Tabelle 1 gezeigt. Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, steigerte sich die Menge an abgesetztem Mittel mit einer Erhöhung der Behandlungszeit und demnach wird in Betracht gezogen, daß das Mittel als unlösliches Material auf dem chemischen Umwandlungsüberzug abgesetzt wird.

Beispiel 5

Ein AB-Teil und ein AC-Teil eines Phosphorsäurechromat-chemische-Umwandlungsbehandlungs-Mittel (Nippon Parkerizing K.K., Alchrom 701) wurden in Wasser in 24 g/l bzw. 1,3 g/l gelöst und auf 45 ºC erwärmt und derselbe Wärmeaustauscher wie in Beispiel 1 wurde darin während etwa 90 Sekunden eingetaucht. Die Menge an abgesetztem Chrom war etwa 120 mg/m². Der Wärmeaustauscher mit einem Phosphorsäurechromat-chemischen Umwandlungsüberzug wurde dann mit Wasser gereinigt und dieselbe Behandlung wie in Beispiel 3 wurde durchgeführt, um einen Überzug von antimikrobiellem Mittel auf deir Phosphorsäure-Chromatchemischen Umwandlungsüberzug abzusetzen.
Die Ergebnisse der Auswertung, die in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt wurde, von diesem Aluminiumwärmeaustauscher sind in Tabelle 1 gezeigt. Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, war die Menge an Mittel fast gleich wie diejenige in Beispiel 3.

Beispiel 6

Nachdem ein Chromsäurechromat-chemischer Umwandlungsüberzug auf einem Wärmeaustauscher in derselben Weise wie in Beispiel 1 gebildet war, wurde der Wärmeaustauscher in eine wäßrige Lösung eingetaucht, die ein wasserlösliches Polyamid und ein Zirkonkomplexsalz und ergänzt mit 0,5 Gew.-% 2,2'-Dithiobis- (pyridin-1-oxid) enthielt, wurde dann getrocknet und behandelt, um ein antimikrobielles Mittel und ein Polyamidharz auf dem Chromsäurechromat-chemischen Umwandlungsüberzug zusammen abzusetzen, in der gleichen Weise wie in Beispiel 1.
Die Ergebnisse der Auswertung, die in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt wurde, von diesem Aluminiumwärmeaustauscher sind in Tabelle 1 gezeigt. Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, wurde eine Wirkung des antimikrobiellen Mittels, äquivalent zu derjenigen in Beispiel 1, erhalten und die hydrophile Eigenschaft war weiter verbessert.

Vergleichsbeispiel 1

Ein gleicher Wärmeaustauscher wie in Beispiel 1 wurde mit einem antimikrobiellen Mittel in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 behandelt, wurde jedoch nicht mit einem chemischen Umwandlungsmittel wie in Beispiel 1 behandelt. Die Menge an abgesetztem antimikrobiellen Mittel war 70 mg/m², jedoch wurde kein antimikrobielles Mittel auf dem Wärmeaustauscher nach dem Fließwasser-Eintauchtest entdeckt (das Mittel war vollständig ausgewaschen).

Vergleichsbeispiel 2

Es wurde die gleiche Behandlung für einen Überzug von antimikrobiellem Mittel wie im Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt und dann wurde eine Wassersäuberung durchgeführt. Das antimikrobielle Mittel wurde vollständig ausgewaschen, d. h. es konnte kein antimikrobielles Mittel auf dem Wärmeaustauscher entdeckt werden.

Vergleichsbeispiel 3

Eine 0,5 Gew.-%ige wäßrige Lösung von 2,2'-Dithiobis-(pyridin- 1-oxid) wurde auf pH 8,0 eingestellt und ein Wärmeaustauscher wurde mit dieser Lösung behandelt, um einen Überzug von antimikrobiellem Mittel darauf zu bilden in ähnlicher Weise, wie in Beispiel 1. Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, war die abgesetzte Menge des Mittels nicht ungleichmäßig bzw. ungenau und obzwar das Mittel nach dem Fließwasser-Eintauchtest in verhältnismäßig großer Menge verblieb, im Vergleich mit derjenigen des Beispiels 1 war die Anzahl der gewachsenen Mikroorganismen größer. Es ist zu erwähnen, daß es schwierig war, das antimikrobielle Mittel in einer wäßrigen Alkalilösung aufzulösen, um dasselbe gleichmäßig zu verteilen.

Vergleichsbeispiel 4

Es wurde der gleiche Wärmeaustauscher und die gleiche Behandlungslösung wie in Vergleichsbeispiel 3 verwendet und eine Behandlung eines antimikrobiellen Mittels wurde während 1 Minute durchgeführt. Nach der Säuberung mit Wasser war die Menge an verbleibendem antimikrobiellem Mittel weniger als diejenige des Vergleichsbeispiele 3, wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist.

Vergleichsbeispiel 5

Es wurde ein Chromsäurechromat-chemischer Umwandlungsüberzug in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 gebildet. Dann wurde der Wärmeaustauscher in eine 0,5 Gew.-%ige wäßrige Dispersion von Thiabendazol (TBZ) als antifungisches Mittel während 1 Minute eingetaucht und wurde ohne Säuberung mit Wasser in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben, getrocknet. Es ist zu erwähnen, daß, falls die oben genannte wäßrige Lösung enthaltend 0,5 Gew.-% antifungisches Mittel (TBZ) verwendet wurde, das Mittel abgetrennt wurde und auf der Oberfläche der Flüssigkeit schwebte.
Es wurden dieselben Tests und Auswertungen wie in Beispiel 1 durchgeführt und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, wuchsen Mikroorganismen auf dem Wärmeaustauscher und es wurde ein unangenehmer Geruch erzeugt.

Vergleichsbeispiel 6

Ein Wärmeaustauscher, der mit dem Chromat-chemischen Umwandlungsmittel in der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 5 beschrieben behandelt wurde, wurde in die gleiche TBZ-Lösung, wie in Vergleichsbeispiel 5 beschrieben, während 1 Minuten eingetaucht und dann mit Wasser gesäubert. Als Ergebnis konnte, wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, TBZ nicht entdeckt werden.

Vergleichsbeispiel 7

Dieses Vergleichsbeispiel entspricht der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 61-250495. Ein Aluminiumwärmeaustauscher wurde mit einem Chromsäurechromat-chemischen Umwandlungsmittel behandelt, um einen Chromat-chemischen Umwandlungsüberzug auf einer Metallfläche des Aluminiumkörpers zu bilden. Der behandelte Wärmeaustauscher wurde in eine wäßrige Lösung eines wasserlöslichen Polyamids und eines Zirkonkomplexsalzes mit einem pH von 3,0 während 1 Minuten eingetaucht und der so behandelte Wärmeaustauscher wurde bei 180 ºC während 30 Minuten getrocknet.
Es wurden die gleichen Tests und Auswertungen, wie in Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, wurde die Menge an antimikrobiellem Mittel gemessen und es wurde kein antimikrobielles Mittel entdeckt.
Die Wirkung des antimikrobiellen Mittels des so behandelten Wärmeaustauschers wurde gemessen und es wurde gefunden, daß die Zahl der Mikroorganismen sehr viel höher war als diejenige der Beispiele 1 bis 5 und daß ein unangenehmer Geruch in dem organoleptischen Test erzeugt wurde.
Demgemäß wurde bei diesem Vergleichsbeispiel festgestellt, daß nach dem Stand der Technik der Harzüberzug, der auf dem chemischen Umwandlungsüberzug gebildet wurde, nach einer Zeitspanne (5 bis 6 Jahre) abblättert und daher ein Wachstum von Mikroorganismen auftritt und ein unangenehmer Geruch erzeugt wird. Tabelle 1 Korrosionsbeständiger Überzug Behandlungsbedingungen für den zweiten Schutzfilm und Aussehen des Überzugs Menge des abgesetzten antimikrobiellen Mittels Wirkung des antimikrobiellen Mittels (Wirkung der Verhinderung von unangenehmem Geruch) hydrophile Eigenschaft Korrosionbeständigkeit Anzahl der Mikroorganismen cfu/ml Erster Schutzfilm (chem. Umwandlungsüberzug) Zusammensetzung der Behandlungslösung (Gew.-%) Aussehen der Behandlungslösung Temperatur der Behandlungslösung (ºC) Zeitdauer der Behandlung (min) Wasserreinigungsschritt Bedingungen des Trocknens Aussehen der Überzugs ursprünglicher Wert (mg/m²) nach Fließwassertest (mg/m²) organoleptische Auswertung Kontaktwinkel des Wassers (º) Zeit des Auftretens von Weißrost (H) Bakterien Fungus Hefe Chromsäurechromat 2,2'-Dithiobis-(pyridin-1-oxid) einheitliche transparente Lösung keiner einheitlich vorhanden Tabelle 1 Korrosionsbeständiger Überzug Behandlungsbedingungen für den zweiten Schutzfilm und Aussehen des Überzugs Menge des abgesetzten antimikrobiellen Mittels Wirkung des antimikrobiellen Mittels (Wirkung der Verhinderung von unangenehmem Geruch) hydrophile Eigenschaft Korrosionbeständigkeit Anzahl der Mikroorganismen cfu/ml Erster Schutzfilm (chem. Umwandlungsüberzug) Zusammensetzung der Behandlungslösung (Gew.-%) Aussehen der Behandlungslösung Temperatur der Behandlungslösung (ºC) Zeitdauer der Behandlung (min) Wasserreinigungsschritt Bedingungen des Trocknens Aussehen der Überzugs ursprünglicher Wert (mg/m²) nach Fließwassertest (mg/m²) organoleptische Auswertung Kontaktwinkel des Wassers (º) Zeit des Auftretens von Weißrost (H) Bakterien Fungus Hefe Chromsäurechromat 2,2'-Dithiobis-(pyridin-1-oxid) einheitliche transparente Lösung vorhanden einheitlich Tabelle 1 Korrosionsbeständiger Überzug Behandlungsbedingungen für den zweiten Schutzfilm und Aussehen des Überzugs Menge des abgesetzten antimikrobiellen Mittels Wirkung des antimikrobiellen Mittels (Wirkung der Verhinderung von unangenehmem Geruch) hydrophile Eigenschaft Korrosionbeständigkeit Anzahl der Mikroorganismen cfu/ml Erster Schutzfilm (chem. Umwandlungsüberzug) Zusammensetzung der Behandlungslösung (Gew.-%) Aussehen der Behandlungslösung Temperatur der Behandlungslösung (ºC) Zeitdauer der Behandlung (min) Wasserreinigungsschritt Bedingungen des Trocknens Aussehen der Überzugs ursprünglicher Wert (mg/m²) nach Fließwassertest (mg/m²) organoleptische Auswertung Kontaktwinkel des Wassers (º) Zeit des Auftretens von Weißrost (H) Bakterien Fungus Hefe Phosphorsäurechromat 2,2'-Dithiobis-(pyridin-1-oxid) 2,2'-Dithiobis-(pyridin-1-oxid) 0,5 + wasserlösliches Polyamid und Zirkonkomplexsalz einheitliche transparente Lösung vorhanden keiner einheitlich Tabelle 1 Korrosionsbeständiger Überzug Behandlungsbedingungen für den zweiten Schutzfilm und Aussehen des Überzugs Menge des abgesetzten antimikrobiellen Mittels Wirkung des antimikrobiellen Mittels (Wirkung der Verhinderung von unangenehmem Geruch) hydrophile Eigenschaft Korrosionbeständigkeit Anzahl der Mikroorganismen cfu/ml Erster Schutzfilm (chem. Umwandlungsüberzug) Zusammensetzung der Behandlungslösung (Gew.-%) Aussehen der Behandlungslösung Temperatur der Behandlungslösung (ºC) Zeitdauer der Behandlung (min) Wasserreinigungsschritt Bedingungen des Trocknens Aussehen der Überzugs ursprünglicher Wert (mg/m²) nach Fließwassertest (mg/m²) organoleptische Auswertung Kontaktwinkel des Wassers (º) Zeit des Auftretens von Weißrost (H) Bakterien Fungus Hefe 2,2'-Dithiobis-(pyridin-1-oxid) einheitliche transparente Lösung keiner vorhanden einheitlich Tabelle 1 Korrosionsbeständiger Überzug Behandlungsbedingungen für den zweiten Schutzfilm und Aussehen des Überzugs Menge des abgesetzten antimikrobiellen Mittels Wirkung des antimikrobiellen Mittels (Wirkung der Verhinderung von unangenehmem Geruch) hydrophile Eigenschaft Korrosionbeständigkeit Anzahl der Mikroorganismen cfu/ml Erster Schutzfilm (chem. Umwandlungsüberzug) Zusammensetzung der Behandlungslösung (Gew.-%) Aussehen der Behandlungslösung Temperatur der Behandlungslösung (ºC) Zeitdauer der Behandlung (min) Wasserreinigungsschritt Bedingungen des Trocknens Aussehen der Überzugs ursprünglicher Wert (mg/m²) nach Fließwassertest (mg/m²) organoleptische Auswertung Kontaktwinkel des Wassers (º) Zeit des Auftretens von Weißrost (H) Bakterien Fungus Hefe Chromsäurechromat 2,2'-Dithiobis-(pyridin-1-oxid) opak, teilweise abgesetzt keiner vorhanden einheitlich Tabelle 1 Korrosionsbeständiger Überzug Behandlungsbedingungen für den zweiten Schutzfilm und Aussehen des Überzugs Menge des abgesetzten antimikrobiellen Mittels Wirkung des antimikrobiellen Mittels (Wirkung der Verhinderung von unangenehmem Geruch) hydrophile Eigenschaft Korrosionbeständigkeit Anzahl der Mikroorganismen cfu/ml Erster Schutzfilm (chem. Umwandlungsüberzug) Zusammensetzung der Behandlungslösung (Gew.-%) Aussehen der Behandlungslösung Temperatur der Behandlungslösung (ºC) Zeitdauer der Behandlung (min) Wasserreinigungsschritt Bedingungen des Trocknens Aussehen der Überzugs ursprünglicher Wert (mg/m²) nach Fließwassertest (mg/m²) organoleptische Auswertung Kontaktwinkel des Wassers (º) Zeit des Auftretens von Weißrost (H) Bakterien Fungus Hefe Chromsäurechromat Thiabendazol wasserlösliches Polyamid und Zirkonkomplexsalz opak, teilweise abgesetzt einheitliche transparente Lösung keiner vorhanden einheitlich

Claims

1. Wärmeaustauscher aus Aluminium umfassend:

eine Anzahl von Röhren (1) aus Aluminium, durch die ein wärmeauszutauschendes Fluid fließt, wobei die Röhren (1) eine Metalloberflache aus Aluminium aufweisen;

Lamellen (2) aus Aluminium, die zwischen den Röhren (1) angeordnet sind, um ein Wärmeaustausch zwischen dem Fluid,das warmeausgetauscht werden soll und der Luft zu beschleunigen, wobei die Lamellen (2) eine Metalloberfläche aus Aluminium aufweisen;

einen ersten Schutzfilm eines chemischen Umwandlungsüberzugs (8), gebildet auf den Metalloberflächen der Röhren (1) und den Lamellen (2) und enthaltend eine Metallkomponente; und

einen zweiten Schutzfilm (9), der ein antimikrobielles Mittel auf dem ersten Schutzfilm (8) wenigstens auf den Lamellen (2) zwischen den Röhren (1) und den Lamellen (2) enthält,

dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schutzfilm (9) aus einem antimikrobiellen Mittel besteht, das hitzebeständig bis etwa 220 ºC ist, einheitlich löslich in einer sauren bzw. Säurelösung ist und unlöslich wird, und auf dem chemischen Umwandlungsüberzug (8) durch ein mehrwertiges Metallion abgesetzt wird, und daß der zweite Schutzfilm (9) eine chemische Bindung mit der Metallkomponente des ersten Schutzfilms (8) aufweist.

2. Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Schutzfilm (9) einen Harzüberzug aus einem organischen Polymer umfaßt.

3. Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 1, wobei das antimikrobielle Mittel 2,2'-Dithiobis-(pyridin-1-oxid) ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers aus Aluminium umfassend die Schritte:

Zusammenbau der Röhren (1) und Lamellen (2) aus Aluminium zur Bildung eines Wärmeaustauschers, wobei die Röhren (1) und die Lamellen (2) eine Metalloberfläche aus Aluminium haben;

Eintauchen des zusammengebauten Wärmeaustauschers in eine wäßrige Lösung eines Behandlungsmittels zur chemischen Umwandlung zur Bildung eines ersten Schutzfilms (8) auf den Metalloberflächen der Röhren (1) und der Lamellen (2), und

Aufbringen auf diesen ersten Schutzfilm (8) einen zweiten, ein antimikrobielles Mittel enthaltenden Schutzfilm (9) auf wenigstens die Metalloberfläche, welche die Lamellen (2) zwischen den Röhren (1) und den Lamellen (2) umgibt,

dadurch gekennzeichnet, daß als zweiter Schutzfilm (9) ein Filmüberzug eines antimikrobiellen Mittels, das bis etwa 220 ºC hitzebeständig, in einer sauren bzw. Säurelösung einheitlich löslich ist, und unlöslich wird und auf dem chemischen Umwandlungsüberzug (8) durch ein mehrwertiges Metallion abgesetzt wird, durch Eintauchen des Wärmeaustauschers mit dem ersten Schutzfilm (8) in eine wäßrige Lösung dieses antimikrobiellen Mittels aufgebracht wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, worin die wäßrige Lösung des antimikrobiellen Mittels 0,2 bis 1,0 Gew.-% des antimikrobiellen Mittels,basierend auf der Lösung, enthält.

6. Verfahren gemäß Anspruch 4, worin die wäßrige Lösung des antimikrobiellen Mittels ferner ein organisches Polymer enthält.

7. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das antimikrobielle Mittel 2,2'-Dithiobis-(pyridin-1-oxid) ist.